(57)【要約】【解決手段】ゲル状電解液を有する鉛蓄電池用の又は鉛酸蓄電池用のスペーシング要素は、ゲル状電解液を吸収するのに好適な一つ又はそれ以上の有機ポリマーの繊維から作られた少なくとも一つの不織布層を有している。その不織布層は、互いに逆の極性を有する二つの電極間に配置されたセパレーター要素に組み合わされている。本発明は、鉛酸電池用のスペーシング要素に係るものであるだけでなく、同スペーシング要素を備えた鉛ゲル電池にも係るものである。
2011501374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲル化された電解液を備えた鉛ゲル蓄電池用のスペーシング要素であって、前記ゲル化された電解液を吸収するのに適した一つ又はそれ以上の有機ポリマー製繊維から作られた少なくとも一つの不織布層を有し、該層が、前記蓄電池の互いに逆の極性を有する二つの電極の間に配置されるセパレーター要素と組み合わせるのに適していることを特徴とする、鉛ゲル蓄電池用のスペーシング要素。
【請求項２】
前記少なくとも一つの層が、前記セパレーター要素のプラス電極に面した側に組み合わせるのに適している、請求項１に記載のスペーシング要素。
【請求項３】
前記不織布層を二つ有し、該二つの不織布層のうちの一方が前記セパレーター要素のプラス電極に面した一側に組み合わせるのに適し、該二つの不織布層のうちの他方が前記セパレーター要素のマイナス電極に面した他側に組み合わせるのに適している、請求項１に記載のスペーシング要素。
【請求項４】
前記有機ポリマーが塑性の材料である、請求項１〜３の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項５】
前記有機ポリマーがポリエステル及び／又はポリプロピレンである、請求項１〜４の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項６】
前記繊維が１００％ポリエステルから作られている、請求項１〜５の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項７】
前記有機ポリマーが耐酸材料である、請求項１〜６の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項８】
前記不織布がニードルパンチ，スパンレース，スチームレース，メルトブロー又はスパンボンドによって製造されている、請求項１〜７の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項９】
前記不織布を製造する前記方法が、前記繊維をカーディングする少なくとも一つの工程と、層化ユニットによって前記繊維を層化させる工程と、ニードルで前記繊維をレーシングする工程を含んでいる、請求項８に記載のスペーシング要素。
【請求項１０】
前記不織布を製造する前記方法がサーマルボンディング及び／又はレジンボンディングを含んでいる、８又は９に記載のスペーシング要素。
【請求項１１】
前記ニードルパンチが、２０〜６０の範囲のニードルパンチポイント／ｃｍ２、４００〜６００の範囲のニードルパンチ打撃／分で実施される、請求項８〜１０の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１２】
前記不織布がステープルファイバーから作られている、請求項１〜１１の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１３】
前記繊維が縮れていて、その捲縮度合いが３〜６ウェーブ／ｃｍの範囲である、請求項１〜１２の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１４】
前記繊維の一部がサーモフォーミング繊維から作られている、請求項１〜１３の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１５】
前記サーモフォーミング繊維がバイコンポーネント繊維である、請求項１４に記載のスペーシング要素。
【請求項１６】
前記バイコンポーネント繊維がポリエステルから作られている、請求項１５に記載のスペーシング要素。
【請求項１７】
前記繊維の一部がボンディングレジンで結束されている、請求項１〜１６の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１８】
重量での前記繊維の含有率の２０〜８０％が１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの範囲の番手を備えた繊維から作られている、請求項１〜１７の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１９】
重量での前記繊維の含有率の６０〜８０％が１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの範囲の番手を備えた繊維から作られている、請求項１〜１７の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項２０】
前記繊維が１７ｄＴｅｘ〜４０ｄＴｅｘの範囲の番手を有している、請求項１８又は１９に記載のスペーシング要素。
【請求項２１】
前記繊維含有率の残りのパーセンテージが２．２ｄＴｅｘ〜１０ｄＴｅｘの範囲の番手を備えた繊維から作られている、請求項１８〜２０の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項２２】
２．２ｄＴｅｘ〜１０ｄＴｅｘの範囲の番手を備えた前記繊維がポリエステル又はポリプロピレンから作られたバイコンポーネント繊維である、請求項２１に記載のスペーシング要素。
【請求項２３】
重量での前記繊維の７５％が３８ｄＴｅｘの番手を備えたポリエステル繊維から作られ、残部が４．４ｄＴｅｘの番手を備えたバイコンポーネントポリエステル繊維から作られている、請求項１〜２２の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項２４】
前記不織布を構成している全ての繊維が１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの範囲の番手を備えている、請求項１〜２３の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項２５】
前記繊維が１７ｄＴｅｘ〜４０ｄＴｅｘの範囲の番手を備えている、請求項２４に記載のスペーシング要素。
【請求項２６】
前記繊維がボンディングレジンによって結束されている、請求項２５に記載のスペーシング要素。
【請求項２７】
前記繊維が３０〜８０ｍｍの範囲の長さを有している、請求項１〜２６の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項２８】
４０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２又は６０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する、請求項１〜２７の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項２９】
前記少なくとも一つの層が前記セパレーター要素と前記電極の一方との間で圧縮されている、請求項１〜２８の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項３０】
前記少なくとも一つの層が前記セパレーター要素と前記電極の一方との間でその厚さが半分になる程度に圧縮されている、請求項２９に記載のスペーシング要素。
【請求項３１】
前記少なくとも一つの層が前記セパレーター要素と前記電極の一方との間で５ｋＰａより大きくない圧力で圧縮されている、請求項２９又は３０に記載のスペーシング要素。
【請求項３２】
前記少なくとも一つの層が、圧縮されずに、前記セパレーター要素と前記電極の一方との間に配置されている、請求項１〜２８の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項３３】
前記少なくとも一つの層が熱溶接，超音波溶接，パンチング及び／又はグルーイングによって前記セパレーター要素に接合されている、請求項１〜３２の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項３４】
前記接合がポイント接合である、請求項３３に記載のスペーシング要素。
【請求項３５】
電気化学対をなす相互に逆の極性を備えた二つの電極の間に配置される、ゲル化された電解液を備えた鉛蓄電池用セパレーター体であって、塑性材料から形成されたシート状要素と、請求項１〜３４の何れか一項に記載の少なくとも一つのスペーシング要素を有し、該スペーシング要素が前記シート状要素と組み合わされていることを特徴とするセパレーター体。
【請求項３６】
ゲル化された電解液を備えた鉛蓄電池であって、複数の電気化学セルを有し、該電気化学セルの各々が互いに逆の極性を有する二つの電極を携えた複数の電気化学対を有し、前記複数の電気化学対の少なくとも一つが請求項１〜３４の何れか一項に記載のスペーシング要素を含んでいることを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項３７】
鉛酸蓄電池用のスペーシング要素であって、一つ又はそれ以上の有機ポリマー製繊維から作られた少なくとも一つの不織布層を有し、該層が、前記蓄電池の互いに逆の極性を有する二つの電極の間に配置されるセパレーター要素と組み合わせるのに適していることを特徴とするスペーシング要素。
【請求項３８】
前記少なくとも一つの層が、前記セパレーター要素のプラス電極に面した側に組み合わせるのに適している、請求項３７に記載のスペーシング要素。
【請求項３９】
前記不織布層を二つ有し、該二つの不織布層のうちの一方が前記セパレーター要素のプラス電極に面した一側に組み合わせるのに適し、該二つの不織布層のうちの他方が前記セパレーター要素のマイナス電極に面した他側に組み合わせるのに適している、請求項３７に記載のスペーシング要素。
【請求項４０】
前記有機ポリマーが塑性の材料である、請求項３７〜３９の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項４１】
前記有機ポリマーがポリエステル及び／又はポリプロピレンである、請求項３７〜４０の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項４２】
前記繊維が１００％ポリエステルから作られている、請求項３７〜４１の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項４３】
前記有機ポリマーが耐酸材料である、請求項３７〜４２の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項４４】
前記不織布がニードルパンチ，スパンレース，スチームレース，メルトブロー又はスパンボンドのような方法によって製造されている、請求項３７〜４３の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項４５】
前記不織布を製造する前記方法が、前記繊維をカーディングする少なくとも一つの工程と、層化ユニットによって前記繊維を層化させる工程と、ニードルで前記繊維をレーシングする工程を含んでいる、請求項８に記載のスペーシング要素。
【請求項４６】
前記不織布の前記製造方法が、サーモボンディング及び／又はレジンボンディングを含んでいる、請求項４４に記載のスペーシング要素。
【請求項４７】
前記ニードルパンチが、２０〜６０の範囲のニードルパンチポイント／ｃｍ２、４００〜６００の範囲のニードルパンチ打撃／分で実施される、請求項４５又は〜４６に記載のスペーシング要素。
【請求項４８】
前記不織布がステープルファイバーから作られている、請求項３７〜４７の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項４９】
前記繊維が縮れていて、その捲縮度合いが３〜６ウェーブ／ｃｍの範囲である、請求項１〜１２の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項５０】
前記繊維の少なくとも一部がサーモフォーミング繊維から作られている、請求項３７〜４９の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項５１】
前記サーモフォーミング繊維がバイコンポーネント繊維を含んでいる、請求項５０に記載のスペーシング要素。
【請求項５２】
前記バイコンポーネント繊維がポリエステルから作られている、請求項５１に記載のスペーシング要素。
【請求項５３】
前記繊維の一部がボンディングレジンによって結束されている、請求項３７〜５２の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項５４】
重量での前記繊維の含有率の２０〜８０％が１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの範囲の番手を備えた繊維から作られている、請求項３７〜５３の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項５５】
重量での前記繊維の含有率の６０〜８０％が１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの範囲の番手を備えた繊維から作られている、請求項３７〜５４の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項５６】
前記繊維が１７ｄＴｅｘ〜４０ｄＴｅｘの範囲の番手を有している、請求項３７〜５５の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項５７】
前記繊維含有率の残りのパーセンテージが２．２ｄＴｅｘ〜１０ｄＴｅｘの範囲の番手を備えた繊維から作られている、請求項５４〜５６の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項５８】
２．２ｄＴｅｘ〜１０ｄＴｅｘの範囲の番手を備えた前記繊維がポリエステル又はポリプロピレンから作られたバイコンポーネント繊維である、請求項５７に記載のスペーシング要素。
【請求項５９】
重量での前記繊維の７５％が３８ｄＴｅｘの番手を備えたポリエステル繊維から作られ、残部が４．４ｄＴｅｘの番手を備えたバイコンポーネントポリエステル繊維から作られている、請求項３７〜５８の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項６０】
前記不織布を構成している全ての繊維が１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの範囲の番手を備えている、請求項３７〜５９の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項６１】
前記繊維が１７ｄＴｅｘ〜４０ｄＴｅｘの範囲の番手を備えている、請求項６０に記載のスペーシング要素。
【請求項６２】
前記繊維がボンディングレジンによって結束されている、請求項６０又は６１に記載のスペーシング要素。
【請求項６３】
前記繊維が３０〜８０ｍｍ  の範囲の長さを有している、請求項３７〜６２の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項６４】
４０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２又は６０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する、請求項３７〜６３の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項６５】
前記少なくとも一つの層が前記セパレーター要素と前記電極の一方との間で圧縮されている、請求項３７〜６４の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項６６】
前記少なくとも一つの層が前記セパレーター要素と前記電極の一方との間でその厚さが半分になる程度に圧縮されている、請求項６５に記載のスペーシング要素。
【請求項６７】
前記少なくとも一つの層が前記セパレーター要素と前記電極の一方との間で５ｋＰａより大きくない圧力で圧縮されている、請求項６５又は６６に記載のスペーシング要素。
【請求項６８】
前記少なくとも一つの層が、圧縮されずに、前記セパレーター要素と前記電極の一方との間に配置されている、請求項３７〜６７の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項６９】
前記少なくとも一つの層が熱溶接，超音波溶接，パンチング及び／又はグルーイングによって前記セパレーター要素に接合されている、請求項３７〜６８の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項７０】
前記接合がポイント接合である、請求項６９に記載のスペーシング要素。
【請求項７１】
電気化学対をなす相互に逆の極性を備えた二つの電極の間に配置される、ゲル化された電解液を備えた鉛蓄電池用セパレーター体であって、塑性材料から形成されたシート状要素と、請求項３７〜６８の何れか一項に記載の少なくとも一つのスペーシング要素を有し、該スペーシング要素が前記シート状要素と組み合わされていることを特徴とするセパレーター体。
【請求項７２】
複数の電気化学セルを有し、該電気化学セルの各々が互いに逆の極性を有する二つの電極を携えた複数の電気化学対を有し、前記複数の電気化学対の少なくとも一つが請求項３７〜６８の何れか一項に記載のスペーシング要素を含んでいることを特徴とする鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛ゲル電池（ｌｅａｄ  ｇｅｌ  ｂａｔｔｅｒｙ）用の又は鉛酸電池（ｌｅａｄ−ａｃｉｄ  ｂａｔｔｅｒｙ）用のスペーシング要素に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
広く知られているように、鉛ゲル電池において、電解液（希硫酸）がシリカ成分（ｓｉｌｉｃａ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）によってゲル化される。この処置は、硫酸の漏出の可能性を回避する為及び電池を気密にさせる為に採用されている。電気化学反応中に発生するガスは、ゲル化された電解液によって吸収される。これは、シリカ成分が再び結合することを可能にさせる。
【０００３】
この種の電池においては、電気化学対を成す二つの電極（プラス電極とマイナス電極）の間に、それら電極を電気的に絶縁させるのに適した、例えば、ＰＶＣ，ゴム又はポリエチレンの如き塑性材料から作られたシート状部材にて実質的に構成されたセパレーター要素が介装配置されている。図１は、セパレーター要素Ａとプラス電極Ｂとマイナス電極（Ｃ）とを示している。
【０００４】
通常、マイナス電極Ｃは、スポンジ鉛板（Ｐｂ）から作られている。プラス電極Ｂは、平坦に形成され（この場合には、プラス電極はサポートとして機能する金属鉛スクリーンを備えて、二酸化鉛（ＰｂＯ２）から作られている）、または、（添付図面には示されていないが）管状に形成されていてもよく、即ち、一連の管状要素を区画しているシースで形成された管状を呈していてもよく、そのシースの内部には、プラス電極の端子と活性物質（二酸化鉛）とが収容されている。
【０００５】
互いに逆の極性を有する二つの電極とそれら電極の間に介装配置されたセパレーターとにより成る組立体は、基本的な電気化学対を構成している。幾つかの電気化学対をオーバーラッピングさせることにより、電池の基本セルが形成される（電気化学対の数が、セルのキャパシティを決定する。）。
【０００６】
電気的連続性を確実にして電流の流れを作り出すことを可能にさせる電解液（ゲル化された硫酸）が、セパレーターＡと各電極（プラス電極Ｂ及びマイナス電極Ｃ）との間に配置されている。ゲル化された電解液を配置した時には、そのゲルは、液状であるが、じきに、セパレーターと電極との間にゲルを自己支持させることを可能にする半固形の粘度になる。
【０００７】
セパレーターＡは、（電極に面している）両側面にリブ構造Ｄを有し、このリブ構造Ｄは、ゲル化された電解液の浸透を可能にさせて、その電解液はプレート全体に接触することができる。
【０００８】
ゲル電池の作動サイクルについて説明する。
【０００９】
水の化学的分解によって、プラス電極付近に酸素が発生する。
【００１０】
Ｈ２Ｏ  →  １／２  Ｏ２  ＋  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−
【００１１】
酸素は、ゲル化された電解液全体に広がり、マイナス電極に移動して、そこにおいてスポンジ鉛と反応する。
【００１２】
Ｐｂ  ＋  １／２  Ｏ２  →  ＰｂＯ
【００１３】
マイナス電極において、二酸化鉛が鉛酸電解液と反応して、水−硫酸鉛（ｗａｔｅｒ−ｌｅａｄ  ｓｕｌｆａｔｅ）を形成する。
【００１４】
ＰｂＯ  ＋  Ｈ２ＳＯ４  →  ＰｂＳＯ４  ＋  Ｈ２Ｏ
【００１５】
充電プロセスは、硫酸鉛を鉛と硫酸に変え、こうして、再化合サイクル（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｃｙｃｌｅ）を終了する。
【００１６】
ＰｂＳＯ４  ＋  ２  Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  →  Ｐｂ  ＋  Ｈ２ＳＯ４
【００１７】
電池／セルの全サイクルは、以下の通りである。
【００１８】
ＰｂＯ２  ＋  ２  Ｈ２ＳＯ４＋  ＋  Ｐｂ  ⇔  ２  ＰｂＳＯ４  ＋  ２  Ｈ２Ｏ
【００１９】
上記式においては、左側に充電された電池の状態が示され、右側に放電された電池の状態が示されている。
【００２０】
電池の充電と放電の周期的な段階中に、電極のボリュームが、温度変化と電気化学的反応によって変化する。
【００２１】
電極の連続的なボリューム変化のために、ゲル化された電解液は、経時的に段々「堅く」なり、電極との接触を維持させる力を緩めて、電池の有用性を危うくさせてしまう。
【００２２】
上述の問題を解決或いは少なくとも軽減するために、ゲル化された電解液を支持する目的で、電極と塑性セパレーターとの間に繊維ガラス製マットを配置することが行われていた。然しながら、その効果は満足のいくものではなかった。
【００２３】
また、グラスウール製マットの使用は、単セルの取り付けをより困難にさせていた。更に、例えば繊維ガラス及び／又はアスベスト等の、作業者が吸い込んだ場合に有害な物質が存在することが、作業員に特別な安全対策を講じることを余儀なくさせていた。
【００２４】
広く知られているように、ゲル電池と異なり、鉛酸蓄電池においては、電解液は水で希釈された硫酸から作られている。
【００２５】
この種の電池においては、電極は平坦なシート状部材から作られている。マイナス電極はスポンジ鉛（Ｐｂ）から作られ、他方、プラス電極はサポートとして機能する金属鉛スクリーンを備えて、二酸化鉛（ＰｂＯ２）から作られている。この電池は、上述したゲル電池のプラス電極と同様な管状のプラス電極を有している場合もある。
【００２６】
各電気化学対の二つの電極（プラス電極とマイナス電極）の間に、それら電極を電気的に絶縁させるのに適した、例えば、ＰＶＣ，ゴム又はポリエチレンの如き塑性材料から作られたシート状部材にて成るセパレーターが介装配置されている。
【００２７】
図４は、セパレーターＦとプラス電極Ｇとマイナス電極Ｈとを備えた鉛酸電池の基本セルを示している。
【００２８】
互いに逆の極性を有する二つの電極とそれらの間に介装されたセパレーターとから成る組立体は、基本的電気化学対を構成している。幾つかの電気化学対をオーバーラッピングさせることにより、電池の基本セルを形成する（その対の数が、セルのキャパシティを決定する。）。その電気化学対は、電気的連続性を可能にさせる電解液（希硫酸）に浸されて、電気の流れが作り出される。
【００２９】
酸の循環と、電気接触を向上させるために、電極に面しているセパレーターＦの両側にスペーシング要素Ｌが組み合わされている。それらスペーシング要素Ｌは、ＰＶＣのような塑性材料から作られた、穴の開いた波形部材から構成されている。
【００３０】
通常、平坦なプレートによって構成されたプラス電極Ｇに接した状態で、プラス電極自体に関する活動量（ａｃｔｉｖｅ  ｍａｓｓ）を抑制する（ｃｏｎｔａｉｎ）ことの可能なグラスウール製マットＮが配置されている。そのマットＮは、図４に示されているように、プラス電極Ｇの両側面を取り囲んでいる。
【００３１】
セパレーター−スペーシング要素は複雑な構造を有しているので、鉛酸電池を製造することは難しい。
【００３２】
更に、グラスウール製マットＮが存在するので、繊維ガラス及び／又はアスベストのような有害物質との接触やそれの吸引の危険性を低減させるために作業員には特別な安全対策を講じることが余儀なくされている。
【００３３】
更に、連続した充電及び放電プロセスに起因して、電解液が層を成す傾向を有し、硫酸の濃度の点で均一性を緩和させてしまうことが分かる。電解液の上層と下層との間で、硫酸の重量に４〜５％までの偏差を生じことが起こり得る。この現象は、電池の寿命に悪影響を及ぼす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明の目的は、従来技術の上述した不都合を除去して、長期間に亘る電池の寿命と効率とを可能にさせてゲル電解液と電極との間の最内部接触を維持させることのできる、鉛ゲル電池用のスペーシング要素を提供することにある。
【００３５】
本発明の別の目的は、安価に製造することのできる鉛ゲル電池用スペーシング要素を提供することにある。
【００３６】
本発明の更に別の目的は、電池自体の簡単な製造を可能にさせる鉛酸電池用スペーシング要素を提供することにある。
【００３７】
本発明の更なる目的は、有害物質との接触や有害物質の吸引の危険性を回避するための安全対策を講じることを作業員に強いることのない、鉛酸電池に有用なスペーシング要素を提供することにある。
【００３８】
本発明の更なる目的は、電池の寿命期間中に、硫酸の濃度の点で電解液をより均一に維持させることを可能にする、鉛酸電池に有用なスペーシング要素を提供することにある。
【００３９】
上述の目的に従って完成された本発明の技術的特徴は、本願の特許請求の範囲において明瞭に特定されている。本発明の利点は、本発明を何ら限定するものではなく且つ純粋に本発明の一実施形態を示したに過ぎない添付図面を参照して行った後述の詳細な説明から更に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、従来のセパレーター−スペーシング要素を備えたゲル電池の基本的電気化学対を示した図である。
【図２】図２は、本発明の第一の実施形態に係るスペーシング要素を有するゲル電池又は鉛酸電池の電気化学対を示した図である。
【図３】図３は、本発明の第二の実施形態に係るスペーシング要素を有するゲル電池又は鉛酸電池の電気化学対を示した図である。
【図４】図４は、従来の鉛酸電池を示した図である。
【図５】図５は、本発明によるスペーシング要素の拡大図である。
【図６】図６は、本発明によるスペーシング要素の別の拡大図である。
【図７】図７は、縮れた繊維を示した図である。
【図８】図８は、本発明によるスペーシング要素を製造するのに用いられる不織布の構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
添付図面を参照すると、参照符号１は、鉛ゲル電池と鉛酸電池の双方において用いることのできる、本発明によるスペーシング要素を示している。プラス電極は参照符号２で示され、他方、マイナス電極は参照符号３で示されている。
【００４２】
鉛ゲル電池と鉛酸電池の双方において、スペーシング要素１は、互いに逆の極性を有する二つの電極の間に配置されたセパレーター要素と組み合わせるのに適している。添付図面において、セパレーター要素は参照符号４で示されている。
【００４３】
図２に示した本発明の第一の実施形態によれば、本発明によるスペーシング要素１は、セパレーター要素４のプラス電極２に面した側に組み合わされる一つの不織布層１０を有している。
【００４４】
図３に示された別の実施形態によれば、スペーシング要素１は二つの不織布層１０，２０を有している。第一の不織布層１０は、セパレーター要素４のプラス電極２に面した側に組み合わされ、第二の不織布層２０は、セパレーター要素４のマイナス電極３に面した側に組み合わされている。
【００４５】
セパレーター要素４は、電極を電気的に絶縁させるのに適した、ＰＶＣ，ゴム又はポリエチレンの如き塑性材料から作られたシート状部材から構成されている。
【００４６】
スペーシング要素１は、熱溶接，超音波溶接，パンチング及び／又はグルーイング（ｇｌｕｉｎｇ）によって一つの層１０又は二つの層１０，２０を結合させることによってセパレーター要素４に接合されている。
【００４７】
スペーシング要素１とセパレーター要素４との接合は、上述した方法で点接合によって実施するのが好ましい。
【００４８】
ゲル電池に用いる場合には、本発明によるスペーシング要素１に接合されるセパレーター要素は、表面リブ構造を有していてもよい。
【００４９】
然しながら、詳しく後述するように、本発明によるスペーシング要素１の存在は、上記リブ構造を無用にさせ、従って、より安価な平坦セパレーター要素を提供することを可能にする。
【００５０】
本発明によるスペーシング要素１は、ゲル電池と鉛酸電池とにおいて見出すことのできる範囲の利点を得ることを可能にさせる。
【００５１】
実験で、本発明によるスペーシング要素１は、それの弾力性を長時間に亘って安定的に維持させることができるものであることが分かった。これだけでも、本発明によるスペーシング要素１が従来採用されている解決策よりも一層効率的且つ効果的に機能することを可能にさせる。特にゲル電池においては、ゲル電解液と電極との間の長時間に亘った最内部接触を可能にさせる。
【００５２】
更に、実験において、本発明によるスペーシング要素１は、ガスの再結合サイクルを促進させ且つ電池の機能をより効率的にさせるガスを吸収できることが分かった。
【００５３】
機能的観点から、スペーシング要素１をプレート間で圧縮させる必要性や積み重ねられたセルに圧縮力を付加する必要性がないことが分かった。本発明によるスペーシング要素１の弾力及び復元特性は、スペーシング要素１が、電池の平均的な耐用年数内で、充電及び放電サイクル中のプレートの移動に追従することを可能にさせる。圧縮する必要がないという特徴は、電池をより簡単に組み立てることを可能にさせ、費用対効果を向上させる。
【００５４】
然し、今まで通りに組立体を圧縮させてもよく、その場合には、スペーシング要素１は当初の厚さの約半分までの厚さに圧縮してもよい。但し、組立体の圧縮力は、５ｋＰａよりも大きくするべきではない。
【００５５】
本発明によるスペーシング要素１が、（例えば、繊維ガラス及び／又はアスベストの如き）接触或いは吸引すると有害であり得る物質を含有していないという事実から、本発明によるスペーシング要素１を使用することは、各セルを組み立てる作業員の安全環境を向上させる。取り扱い中に特別な予防策を講ずる必要性がないという事実によって、スペーシング要素１をより簡単に組み立てることが可能になり、費用対効果も向上させられる。
【００５６】
機能的観点から、ゲル電池においては、本発明によるスペーシング要素１は、電極からのセパレーターの間隔を一定に保たせるように機能するようになっている。通常、それは、塑性セパレーター要素４の両側面に配置されるリブ構造によって達成される。
【００５７】
本発明によるスペーシング要素１は、ゲル状の酸のサポートとしても機能する。上述したように、弾力性を有しているため、スペーシング要素１は、充電及び放電サイクル中に、電極の「移動」に追従することができる。こうして、スペーシング要素１は、電池の充電及び放電サイクル中に、ゲル状の電解液を電極との最内部接触状態に維持させることを可能にさせて、電解液が経時的に電極から離脱してしまうという可能性を回避する。
【００５８】
実験において、本発明によるスペーシング要素１は、長時間に亘って大きさと厚さとを維持することができるものであることが分かった。特にゲル電池に関しては、スペーシング要素１は、化学的変態に起因して活性物質が膨張した時に縮んで、次に、活性物質が縮んだ時にスペーシング要素１は膨張して当初の大きさに復元し、こうして、「呼吸（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ）」と呼ばれている、活性物質の収縮膨張運動に追従する。こうして、本発明によるスペーシング要素１は、プラス，マイナス電極２，３の活性物質との一定且つ最内部の接触を維持する。これによって、鉛電池の周期的寿命を伸ばすことができる。
【００５９】
これに反して、従来の繊維ガラスマットは、一旦縮んだら、縮んだ形状を維持して当初の大きさに戻らない傾向を有するため、最終的に活性物質との最内部接触が失われることが実験で分かった。
【００６０】
機能的観点から、鉛酸電池においては、本発明によるスペーシング要素１は、従来の、穴の開いた波形スペーシング要素、及び／又は、プラス電極を取り囲むグラスウールマットに取って代わるものである。
【００６１】
上述したように、本発明によるスペーシング要素１は、弾性及び復元性特性を有するため、鉛酸電池においても、充電及び放電サイクル中の電極の移動に追従することができる。
【００６２】
こうして、特に鉛酸電池においては、活性物質の卓越した保持力を確保することができる。活性物質を電極に常に押圧させた状態に維持させることにより、コンシステンシー（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）の起こり得るロスを回避することができる。
【００６３】
スペーシング要素１がゲル電池において使用される場合と鉛酸電池において利用される場合とのいずれにおいても、不織布層が電解液を吸収する。前者の場合、電解液はゲルであり、他方、後者の場合、電解液は液体である（又は、好ましくは、電解液は水溶液である。）。
【００６４】
ゲル電池において使用される場合には、スペーシング要素１を構成している不織布の多孔質構造が、ゲル電解液のためのサポート保持構造として機能する。スペーシング要素１の存在によって、ゲル電解液は、活性物質との最内部接触状態のままとなることに加えて、電極の表面全体に亘って均一に広がる。
【００６５】
鉛酸電池に用いられた場合には、スペーシング要素１を構成している不織布の多孔質構造が、一方で、電解液のボリューム全体に亘る電気的連続性を可能にさせ、他方で、硫酸が層になるのを阻止するよう機能する。こうして、スペーシング要素１によって、電解液は、電池の耐用寿命中、電池のボリューム全体に亘る硫酸の濃度の点で良好な均一性を維持させることができる。
【００６６】
本発明によれば、スペーシング要素１は、一つ或いはそれ以上の有機ポリマーの繊維で作られた少なくとも一つの不織布層１０，２０を有している。
【００６７】
「有機ポリマー」という用語は、塑性物質として分類可能なポリマーを特に示すものとして用いた。
【００６８】
上述した有機ポリマーは、数ある耐酸物質の中から選択される。必然的ではないが、好ましくは、上述の有機ポリマーは、ポリエステル及び／又はポリプロピレンである。
【００６９】
スペーシング要素１は、一種類のポリマー繊維で構成されていてもよいし、二つ又はそれ以上のポリマー（異なった種類のポリマー）製の繊維の混合物で構成されていてもよい。必然的ではないが、好ましくは、ポリエステルから作られたバイコンポーネント繊維（ｂｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｉｂｅｒ）を後述する如く使用することもできる。
【００７０】
本発明の好ましい実施形態によれば、スペーシング要素１は、ポリエステル及び／又はポリエステルの混合繊維のみから作られている。
【００７１】
上述したように、本発明によるスペーシング要素１を用いた場合には、繊維ガラス及び／又はアスベストの如き有害物質との接触又はそのような有害物質の吸引の危険性が存在しないので、電池の組立作業員は、特別な安全上の対策を講じることを余儀なくされることはない。これだけでも、セパレーター要素−スペーシング要素の組立体の簡略化された構造と相俟って、特に鉛酸電池を製造する場合に、その電池をより簡単に製造することを可能にさせる。
【００７２】
スペーシング要素１を構成している不織布は、例えば、インターレーシング（ｉｎｔｅｒｌａｃｉｎｇ）に関連するカーディング（ｃａｒｄｉｎｇ）のような何らかの公知の製造技術を用いて製造することができる。インターレーシングは、樹脂を適用又は適用せずに行われるニードルレース（ｎｅｅｄｌｅ  ｌａｃｅ）（「ニードルパンチ」とも呼ばれている。）、ウォータージェットレース（ｗａｔｅｒ−ｊｅｔ  ｌａｃｅ）（「スパンレース（ｓｐｕｎｌａｃｅ）」とも呼ばれている。）又は高圧スチームジェットレース（ｈｉｇｈ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｔｅａｍ  ｊｅｔ  ｌａｃｅ）（「スチームレース（ｓｔｅａｍｌａｃｅ）」とも呼ばれている。）である。それに代えて、「メルトブロー（ｍｅｌｔｂｌｏｗ）」技術や「スパンボンド（ｓｐｕｎｂｏｎｄ）」技術を用いてもよい。
【００７３】
本発明の好ましい実施形態によれば、スペーシング要素１を構成している不織布の製造方法は、下記のような作業工程を主に含んでいる。
【００７４】
繊維をカーディングして繊維プライ（ｆｉｂｅｒ  ｐｌｉｅｓ）を確保する工程と、
【００７５】
層状マットを作るために、カーディングによって得られた前記繊維プライを層状にする工程と、
【００７６】
前記マットを形成するために、層状にされた前記繊維プライを機械的にレーシングする工程と、
【００７７】
前記繊維を結束させる工程。
【００７８】
上述した製造方法を用いることに加えて、ステープルファイバーを有する不織布を実現することが、非常に有益である。その不織布は、非常に顕著な弾性／復元特性を示した。
【００７９】
「ステープルファイバー」に関しては、通常、 小さい「スクラップ」（又は、「短い繊維」）にカットされ、ランダムに配置され、従って、特有の又は好ましいパターンを伴っていない繊維を意味するものとされている。
【００８０】
この場合に、不織布がステープルファイバーから作られているという事実を参照すると、完成された不織布の繊維が特有の又は好ましいパターンを伴っていてもよいことを除外することはできない。
【００８１】
好ましい製造方法は、「ニードルパンチ」技術（即ち、ニードリング（ｎｅｅｄｌｉｎｇ））と、（「サーマルボンディング（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｏｎｄｉｎｇ）」として知られている）サーモボンディングを介した繊維の結束技術とを組み合わせて実施される。
【００８２】
好ましくは、ニードリング工程は、下記の加工パラメータに従って実施される。２０〜６０ニードルパンチングポイント（ｎｅｅｄｌｅ  ｐｕｎｃｈｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）／ｃｍ２，４００〜６００ニードルパンチング打撃（ｎｅｅｄｌｅ  ｐｕｎｃｈｉｎｇ  ｓｔｒｉｋｅ）／分。パラメータは、完成される不織布に関する望ましい坪量（ｂａｓｉｓ  ｗｅｉｇｈｔ）に応じて決定される。
【００８３】
サーマルボンディング工程では、用いられる繊維を構成している重合体物質に従って（後述するように）変えることの可能な、１７０℃〜２１０℃の範囲の温度を有するオーブン内に不織布を置く。
【００８４】
概して、カーディング工程，層状化工程，ニードルパンチング工程及びサーマルボンディング工程を経る際の加工製品（繊維，ステープル，マット）の平均スピードは、好ましくは、完成される不織布に関する望ましい坪量に従って、１３〜１７ｍ／分である。
【００８５】
好ましくは、サーマルボンディングによる不織布繊維の結束は、サーモボンディング（又は、サーモフォーミング）繊維を用いることによって実施することができる。
【００８６】
後述するように、サーモボンディング繊維は、不織布の主要素であって且つ不織布の主構造を構成する他の繊維と混合される。サーモボンディング（又は、サーモフォーミング）繊維は、繊維の軟化及び融解温度に従って選択され、その軟化及び融解温度は、混合物を構成している他の繊維の軟化及び融解温度よりも低いことが望まれる。
【００８７】
より詳述すると、サーモボンディング繊維以外の繊維が、例えば、高融点（例えば、約２６０℃）のポリエステルから作られていると仮定すると、サーモボンディング（又は、サーモフォーミング）繊維は、例えば、ポリプロピレンから作ることができる。
【００８８】
好ましくは、サーモボンディング繊維として、バイコンポーネント繊維（ｂｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｉｂｅｒ）を用いることができ、バイコンポーネント繊維以外の繊維が高融点（例えば、約２６０℃）のポリエステルから作られていると仮定した場合に、バイコンポーネント繊維は、例えば、１１０℃〜１６０℃の範囲の融解点を有するポリエステルシースを有するようなタイプの繊維であることが好ましい。
【００８９】
用語「バイコンポーネント繊維」に関しては、通常、異なる融点を有する少なくとも２種類のポリマーから作られた繊維を意味する。
【００９０】
必然的ではないが、好ましくは、同軸的に押し出される二つのポリマーから作られたバイコンポーネント繊維が用いられる。高融点ポリマーは中心に配置され、低融点ポリマーは外側に配置される。
【００９１】
繊維の糸状構造（ｆｉｌｉｆｏｒｍ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）における二つのポリマーの配列は限定されるものではない。実際には、二つのポリマーが非同軸的に分布したバイコンポーネント繊維を用いることもできる。例えば、一方のポリマーの一部が他方のポリマーの一部に対し、長さ方向で互い違いになっているバイコンポーネント繊維を使用することができる。
【００９２】
代替の製造方法に依れば、繊維の結束は、サーマルボンディング工程に加えて、又は、サーマルボンディング工程に代えて、レジンボンディング工程（ｒｅｓｉｎ  ｂｏｎｄｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）を介して達成することができる。
【００９３】
「レジンボンディング」とは、不織布用繊維にバインディング樹脂を適用することを意味する。バインディングレジンとしては、例えば、スチロール−ブタジエン樹脂及び／又はアクリル樹脂がある。
【００９４】
上述したように、バインディング樹脂は、サーマルボンディング繊維に代えて、又は、サーマルボンディング繊維と共に使用してもよい。
【００９５】
本発明の好ましい実施形態によれば、スペーシング要素の各層は、重量での繊維含有率の２０％〜８０％が、１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの番手を有している不織布から作られている。
【００９６】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、スペーシング要素の各層は、重量での繊維含有率の６０％〜８０％が、１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの番手を有している不織布から作られている。
【００９７】
１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの番手範囲内で、１７ｄＴｅｘ〜４０ｄＴｅｘのサブ範囲が特に好ましい。
【００９８】
上述した二つの実施形態においては、繊維含有率の残りのパーセンテージ分は、２．２ｄＴｅｘ〜１０ｄＴｅｘの番手を有する繊維から作られる。
【００９９】
好ましくは、本発明に係る上述した二つの実施形態によれば、大きな番手を有する繊維は高融点ポリマーから作られ、他方、小さい番手を有する繊維はサーモボンディング繊維から作られる。
【０１００】
サーモボンディング又はサーモフォーミング繊維は、（好ましくは、ポリエステルの）バイコンポーネント繊維又はポリプロピレン繊維である。然しながら、上述した材料以外に、その他の好適な材料の組合せを用いることもできる。
【０１０１】
上述した条件に従って大きい番手の繊維を存在させることにより、（ゲル状又は液状の）酸が簡単に浸透することのできるオープン構造を実現することを可能にさせる。
【０１０２】
上述したように、このことは、ゲル電池において特に重要である。なぜなら、スペーシング要素１の不織布の構造が、電解液を電極との最内部接触状態に維持させるということに加えて、電解液を電極自体の上により均一に分布させることを可能にする、ゲル状電解液用の一種の足場或いは支持枠組みとして機能するからである。
【０１０３】
上述した条件に従って大きい番手の繊維を存在させることにより、電池の充電及び放電サイクル中、スペーシング要素を電極との最内部接触状態に維持させることを可能にする高い弾力性を有する構造の実現をも可能にする。
【０１０４】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、不織布は、それの重量の７５％相当分が約３８ｄＴｅｘに等しい番手を有する（好ましくは、例えば、２６０℃の融点を有する、高融点ポリエステル）繊維から作られ、残りの部分は約４．４ｄＴｅｘに等しい番手を有する（好ましくは、ポリエステルバイコンポーネント）繊維から作られている。
【０１０５】
図５及び図６は、上述した実施形態によって作られた不織布の、異なる縮尺での二つの写真を示している。具体的には、その不織布は、９０ｇ／ｍ２の坪量を有し且つ３ｋＰａで２ｍｍの厚みを有するものとして作成した。
【０１０６】
写真５及び６は、不織布のオープン多孔質構造を示している。特に、図６においては、繊維（即ち、白いフィラメント）と空洞スペース（即ち、暗い領域）とを識別することができる。
【０１０７】
本発明に係る上述した実施形態の代替案によれば、不織布は大きい番手の繊維、即ち、１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘ範囲の番手を有する繊維だけを含んでいる。この場合に、効果的には、その繊維はサーマルボンディング樹脂を用いて結束させることができる。それに代えて、ポリエステル又はポリプロピレンのバイコンポーネント繊維の如き、大きい番手のサーモフォーニング繊維から作られた混合物を使用することができる。
【０１０８】
サーモボンディングバイコンポーネント繊維を用いることは、結束された繊維から作られる多孔質構造を実現するのに特に好都合である。
【０１０９】
より詳述すると、オーブン内に置いて、冷却された後に、バイコンポーネント繊維は、高融点繊維間に「連結ブリッジ」を形成する。
【０１１０】
そのような結果は、バイコンポーネント繊維のシース−コア構造（ｓｈｅａｔｈ−ｃｏｒｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）によって齎される。サーマルボンディング温度に影響され難いポリマー（例えば、２６０℃で融解するポリエステル）から作られた繊維のコアは、上記「連結ブリッジ」に対して必要な機械的コンシステンシーを保証する。サーマルボンディング温度に影響され易く、一旦軟化して最終的に融解するポリマー（例えば、１１０℃〜１６０℃の範囲の温度で融解するポリエステル）で作られたシースは、近接した繊維への接着を確実にする。
【０１１１】
高い弾性特性を有する多孔質構造を得るためには、縮れた繊維が用いられる。
【０１１２】
用語「クリンピング（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）」とは、繊維に波形状を与えるための処理を意味するものとする。図７は、一例として、参照符号Ｚで示された縮れた繊維の波形状を概略的に図示している。
【０１１３】
１７ｄＴｅｘ〜４０ｄＴｅｘ範囲の番手を有する繊維に関して、（各繊維の長さ当たりのウェーブの数として定義される）クリンピング又は捲縮度合いを、３〜６ウェーブ／ｃｍの範囲に選択した。
【０１１４】
実際に、各繊維の波形構造は、繊維自体に弾力性を与える。本発明による不織布の内部では、結束された繊維がスプリングとして機能して、不織布の歪み（ｓｔｒａｉｎ）に耐えることができる。図８は、一例としての、本発明による不織布の構造を概略的に示している。参照符号Ｚは各繊維を示している。
【０１１５】
繊維のクリンピング，大きい番手の繊維の存在及びサーモボンディング繊維（及び特にバイコンポーネント繊維）によって付与されるボンディング効果は、弾力性のあるオープン（多孔質）構造を有する不織布の形成に相乗作用を及ぼす。
【０１１６】
上述したように、サーマルボンディングは、材料を１８０÷２１０℃で熱処理する（対流式オーブン内に置く）ものである。サーマルボンディング温度は、サーモボンディング繊維の融解温度（即ち、バイコンポーネント繊維の外側シースの融解温度）と高融解繊維とによって決定される。
【０１１７】
サーマルボンディングは、不織布の熱的安定化をも可能にする。ポリエステル及びポリエチレンのようなポリマーの所謂「形状記憶」を用いることにより、所定の温度で熱処理された重合体材料は、それが熱応力に晒された場合に、熱的安定化温度を越えない限り、良好な寸法的安定性を維持して、その寸法は変化しない。これは、寸法を安定的に維持するための能力を不織布に付与するのに役立つ。
【０１１８】
好ましくは、繊維は、３０〜８０ｍｍの範囲の長さを有している。
【０１１９】
スペーシング要素の各層は、４０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２の範囲の坪量、好ましくは、６０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２の範囲の坪量を有している。その坪量は、スペーシング要素が使用される電池又は蓄電池の特性に従って変えられる。
【０１２０】
本発明によるスペーシング要素の厚さは、使用される繊維の種類（従って、スペーシング要素の最終的な弾力性）と電池の特性に従って変えることができる。
【０１２１】
好ましくは、６０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２の範囲の坪量で、本発明による不織布は、３ｋＰａの圧力を付加することにより測定される、約１．６ｍｍ〜２ｍｍの範囲の厚さを有している。４０ｇ／ｍ２〜６０ｇ／ｍ２の範囲の坪量で、本発明による不織布は、約１ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲の厚さを有し、他方、８０ｇ／ｍ２より大きい坪量で、本発明による不織布は、２ｍｍより大きい厚さを有している。例えば、１２０ｇ／ｍ２の坪量を有する場合、厚さは約２．９ｍｍである。
【０１２２】
本発明による不織布について、弾力性を確認するためのテストを実施した。
【０１２３】
この目的のために、テストは、圧縮係数及び遅延弾性回復率の評価に関するＵＮＩ１０１７１規格と動的応力後の圧縮係数及び遅延弾性回復率の評価に関するＵＮＩ１０１７２規格とに従って実施した。
【０１２４】
より詳述すると、ＵＮＩ１０１７１規格に従ったテストでは、４０×４０ｃｍの寸法の試験片と、（幾つかの試験片をオーバーラッピングすることによって得られた）５０ｍｍの最小肉厚を有する試験片を使用した。そのテストでは、２０Ｐａのウエイト下での試験片の厚みｓ１の測定と、４８０Ｐａの追加のウエイトを加えた（５００Ｐａの総ウエイト）後の５分での厚みｓ２の測定と、４８０Ｐａのウエイトを取り除いた後の５分での厚みｓ３の測定について行った。（ｓ１−ｓ２）／ｓ１×１００によって静的圧縮率（ｓｔａｔｉｃ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）が得られ、他方、ｓ３／ｓ１×１００によって遅延弾性回復率が得られる。
【０１２５】
ＵＮＩ１０１７２規格に従ったテストでは、４０×４０ｃｍの寸法を有する試験片と、（幾つかの試験片をオーバーラッピングすることによって得られた）５０ｍｍの最小肉厚を有する試験片を使用した。そのテストでは、２０Ｐａのウエイト下での試験片の厚みｓ１の測定と、５５０Ｐａのウエイトで２０，０００サイクル、材料を圧縮することと、５００Ｐａ（２０＋４８０Ｐａ）のウエイトを加えた後の５分での厚みｓ４の測定と、４８０Ｐａのウエイトを取り除いた後の５分での厚みｓ５の測定を実施した。（ｓ１−ｓ４）／ｓ１×１００によって、動的応力後の圧縮率が得られ、他方、ｓ５／ｓ１×１００によって動的応力後の遅延弾性回復率が得られる。
【０１２６】
概して、本発明による不織布は、異なった坪量を考慮して、２０％より大きい平均圧縮率と、９５％より大きい遅延弾性回復率を示した。動的応力後は、平均圧縮率は２５％より大きく、遅延弾性回復率は９３％より大きかった。
【０１２７】
一例として、約１００ｇ／ｍ２坪量と、３ｋＰａで約２ｍｍの厚みを有する不織布の試験片に関して実施したテストに関するデータは下記の通りである。その不織布の重量の７５％は、融解点が２６０℃で、３８ｄＴｅｘの番手と５ウェーブ／ｃｍのクリンピング度合いを有するポリエステル繊維から作り、不織布の残りの２５％分は、シースの融解点が約１６０℃で且つ４．４ｄＴｅｘの番手を有するバイコンポーネント繊維から作った。その不織布の製造方法は、カーディング，ニードルパンチング及びサーマルボンディングを伴った。ニードルパンチングは、４０ポイント／ｃｍ２及び５００打撃／分で行った。サーマルボンディングは、約２００℃の対流式オーブン内で実施した。
【０１２８】
ＵＮＩ１０１７１規格に従って実施したテストは、２２．４％の圧縮率と９６．５％の遅延弾性回復率を示した。動的応力後のＵＮＩ１０１７２規格に従って実施したテストは、２４．８％の圧縮率と９３．９％の遅延弾性回復率を示した。
【０１２９】
圧縮率と遅延弾性回復率のデータは、本発明によるスペーシング要素が優れた弾性及び復元性特性を発揮するものであることを示している。
【０１３０】
こうして、本発明は、所期の目的に応ずることができる。
【０１３１】
本発明を実施する場合に、本発明は、特許請求の範囲に記載された内容から逸脱しない範囲内で上述した実施形態と異なる形態及び構成を有するものとして具体化されるものであってもよいことは明らかである。
【０１３２】
また、本発明に係る構成の細部の全てを技術的に均等な要素によって置換してもよいし、採用された寸法，形状及び材料は必要に応じて変えることができる。
【０１３３】
本発明の別の実施形態によれば、繊維ガラスの使用を排除するため及び鉛酸電池の組立体を簡略化させるために、二層材料が採用される。
【０１３４】
第一の層或いは第一の側は、同じ繊維，同じ特性，上述の材料（主に、優れた弾力性，復元性及びガス吸収キャパシティを有する大きい番手のステープル繊維）と同じ目的（隔離）をもって構成される。他方側、即ち、第二の層は、小さい番手の繊維で作られ、好ましくは、８０％が０．８ｄＴｅｘのポリエステル繊維から作られ、残りの２０％が２．２ｄＴｅｘのバイコンポーネントポリエステル繊維から作られる。第二の層の坪量は、２０ｇ／ｍ２〜１００ｇ／ｍ２の範囲であり、この第二の層は、ＰｂグリッドによってサポートされるＰｂＯ２を支持するというような、繊維ガラスの目的と同じ目的を有している。
【０１３５】
こうして、一つの材料が、特に鉛酸電池において、従来用いられていた繊維ガラスと塑性スペーシング要素に取って代えられる。
【図１】
2011501374.tif 000003
【図２】
2011501374.tif 000004
【図３】
2011501374.tif 000005
【図４】
2011501374.tif 000006
【図５】
2011501374.tif 000007
【図６】
2011501374.tif 000008
【図７】
2011501374.tif 000009
【図８】
2011501374.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月13日(2010.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに逆の極性を有する二つの離間した電極と該電極間に収容されたゲル状又は液状の電解液と前記電極間に配置されたセパレーター要素とを有する鉛ゲル電池又は鉛酸電池のためのスペーシング要素であって、該スペーシング要素が、一種又はそれ以上の種類の有機ポリマーにより作られた繊維から形成され且つ前記電解液を吸収するのに適した少なくとも一つの不織布の層を有し、該少なくとも一つの不織布層が前記セパレーター要素と組み合わされるようになっていて、重量での前記繊維の含有率の２０％〜８０％分が１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの範囲の第一の番手を有する繊維であり、残りの含有率分が２．２ｄＴｅｘ〜１０ｄＴｅｘの範囲の第二の番手を有する繊維であることを特徴とする、スペーシング要素。
【請求項２】
前記少なくとも一つの不織布層が、前記セパレーター要素のプラス電極に面した側に組み合わされるようになっている、請求項１に記載のスペーシング要素。
【請求項３】
前記不織布層を二つ有し、該二つの不織布層のうちの第一の不織布層が前記セパレーター要素のプラス電極に面した一側に組み合わされるようになっていて、前記二つの不織布のうちの第二の不織布層が前記セパレーター要素のマイナス電極に面した他側に組み合わされるようになっている、請求項１に記載のスペーシング要素。
【請求項４】
前記有機ポリマーが、ポリエステル及び／又はポリプロピレンである、請求項１〜３の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項５】
前記繊維が１００％ポリエステルから作られている、請求項１〜４の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項６】
前記不織布が、前記繊維をカーディングする工程と前記繊維を層状にさせる工程とニードルで前記繊維をレーシングする工程とを少なくとも含んだ製造方法によって製造される、請求項１〜５の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項７】
前記製造方法が、前記繊維をサーマルボンディング及び／又はレジンボンディングする工程を更に含んでいる、請求項６に記載のスペーシング要素。
【請求項８】
前記繊維に捲縮処理が施され、その捲縮度合いが３〜６ウェーブ／ｃｍの範囲である、請求項１〜７の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項９】
前記繊維の一部がサーモフォーミング繊維である、請求項１〜８の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１０】
前記サーモフォーミング繊維がポリエステルから作られたバイコンポーネント繊維である、請求項９に記載のスペーシング要素。
【請求項１１】
前記繊維の一部がボンディングレジンで結束されている、請求項１〜１０の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１２】
重量での前記繊維の含有率の６０％〜８０％分が１７ｄＴｅｘ〜１００ｄＴｅｘの範囲の前記第一の番手を有する繊維である、請求項１〜１１の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１３】
前記第一の番手が、１７ｄＴｅｘ〜４０ｄＴｅｘの範囲にある、請求項１又は１２に記載のスペーシング要素。
【請求項１４】
２．２ｄＴｅｘ〜１０ｄＴｅｘの範囲の前記第二の番手を有する繊維が、バイコンポーネント繊維である、請求項１に記載のスペーシング要素。
【請求項１５】
重量での前記繊維の含有率の７５％分が３８ｄＴｅｘの前記第一の番手を有する繊維で、残りの含有率分が４．４ｄＴｅｘの前記第二の番手を有する繊維である、請求項１〜１４の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１６】
前記繊維の各々が３０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲の長さを有している、請求項１〜１５の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１７】
前記不織布層が４０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２又は６０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２の範囲の坪量を有している、請求項１〜１６の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１８】
前記不織布層が前記セパレーター要素と前記電極の一方との間で圧縮されている、請求項１〜１７の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項１９】
前記不織布層が前記セパレーター要素と前記電極の一方との間で半分の厚みまで圧縮されている、請求項１８に記載のスペーシング要素。
【請求項２０】
前記不織布層が前記セパレーター要素と前記電極の一方との間に圧縮されないで配置されている、請求項１〜１７の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項２１】
前記不織布層が、熱溶接，超音波溶接，パンチング及び／又はグルーイングによって前記セパレーター要素に接合されている、請求項１〜２０の何れか一項に記載のスペーシング要素。
【請求項２２】
電気化学対を構成している二つの互いに逆の極性を有する離間した電極と該電極間に収容されたゲル状の電解液とを有する鉛電池のためのセパレーター体であって、該セパレーター体が、前記電極間に配置されるようになっていて、塑性材料から作られた一つのシート状のセパレーター要素を有すると共に、請求項１〜２１の何れか一項に記載のスペーシング要素を少なくとも一つ有し、該スペーシング要素が前記シート状セパレーター要素に組み合わされていることを特徴とする、セパレーター体。
【請求項２３】
互いに逆の極性を有する二つの離間した電極を夫々携えた複数の電気化学対を有するセルと、前記二つの電極の間に収容されたゲル状の電解液と有する鉛電池であって、前記電気化学対の少なくとも一つが請求項１〜２１の何れか一項に記載のスペーシング要素を有していることを特徴とする鉛電池。
【請求項２４】
電気化学対を構成している、互いに逆の極性を有する二つの離間した電極を有する鉛酸電池のためのセパレーター体であって、該セパレーター体が、前記二つの離間した電極間に配置されるようになっていて、シート状の一つのセパレーター要素を有すると共に、請求項１〜２１の何れか一項に記載のスペーシング要素を少なくとも一つ有し、該スペーシング要素が前記シート状セパレーター要素に組み合わされていることを特徴とする、セパレーター体。
【請求項２５】
互いに逆の極性を有する二つの離間した電極を夫々携えた複数の電気化学対を有するセルを含んだ鉛酸電池であって、前記複数の電気化学対の少なくとも一つが請求項１〜２１の何れか一項に記載のスペーシング要素を有し、該スペーシング要素が前記離間した電極の間に配置されている鉛酸電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
鉛ゲル電池と鉛酸電池の双方において、スペーシング要素１は、電気化学対を構成している互いに逆の極性を有する二つの離間した電極の間に配置されたセパレーター要素と組み合わせるのに適している。添付図面において、セパレーター要素は参照符号４で示されている。
【国際調査報告】
2011501374.tif 000011
2011501374.tif 000012