DE112012000639T5 - lead-acid battery - Google Patents
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Abstract
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eine Bleisäurebatterie bereitzustellen, in welcher ein mattenförmiger Separator mit verbesserter Beständigkeit eingesetzt wird, so dass eine Langzeitverwendung der Bleisäurebatterie auch bei einer graduellen Verringerung einer Batterieleistung realisiert werden kann, welche mit der Verwendung einer Bleisäurebatterie verbunden ist, und dass gute Gesamteigenschaften realisiert werden können. Die Bleisäurebatterie der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Behälter; eine Trennwand, welche den Behälter in eine Vielzahl von Zellkammern unterteilt; eine Vielzahl von Elektrodengruppen, die jeweils in einer entsprechenden der Zellkammern angeordnet sind und positive und negative Elektrodenplatten umfassen, die aufeinandergestapelt sind, wobei ein Separator dazwischen angeordnet ist; ein Elektrolyt, welcher in die Zellkammern injiziert ist und ein Deckel, umfassend ein Steuerventil und ausgebildet um eine Öffnung jeder Zellkammer zu verschließen. Der Separator wird aus einem Vliesstoff enthaltend Glasfasern, Polyesterfasern, Acrylfasern und anorganisches Pulver hergestellt. Wenn A + B + C + D = 100, wobei A einen Masseanteil der Glasfasern darstellt, B einen Masseanteil der Polyesterfasern darstellt, C einen Masseanteil der Acrylfasern darstellt und D einen Masseanteil des anorganischen Pulvers darstellt, erfüllt der Separator 0,2 ≤ D/(A + B + C + D) ≤ 0,4, B < C und 1,2 ≤ (B + C)/A ≤ 1,67.It is an object of the present disclosure to provide a lead-acid battery in which a mat-shaped separator having improved durability is used, so that long-term use of the lead acid battery can be realized even with a gradual reduction in battery performance associated with the use of a lead acid battery, and that good overall properties can be realized. The lead-acid battery of the present disclosure comprises a container; a partition partitioning the container into a plurality of cell chambers; a plurality of electrode groups each disposed in a corresponding one of the cell chambers and comprising positive and negative electrode plates stacked with a separator interposed therebetween; an electrolyte injected into the cell chambers and a lid including a control valve and configured to close an opening of each cell chamber. The separator is made of a nonwoven fabric containing glass fibers, polyester fibers, acrylic fibers and inorganic powder. When A + B + C + D = 100, wherein A represents a mass fraction of the glass fibers, B represents a mass fraction of the polyester fibers, C represents a mass fraction of the acrylic fibers and D represents a mass fraction of the inorganic powder, the separator satisfies 0.2 ≦ D / (A + B + C + D) ≦ 0.4, B <C and 1.2 ≦ (B + C) / A ≦ 1.67.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bleisäurebatterie.The present invention relates to a lead-acid battery.
Stand der TechnikState of the art
Durch die jüngste Popularisierung von umweltfreundlichen Kraftfahrzeugen, wurden auch Bleisäurebatterien, welche zum Anlassen von Kraftfahrzeugen verwendet wurden, z. B. für Zubehör (Motoren) von Hybridbatterien verwendet. Insbesondere ist eine Bleisäurebatterie für ein Zubehör in verschiedenen Bereichen eines Fahrzeuges befestigt. Es ist häufig der Fall, dass eine Bleisäurebatterie in einem anderen Bereich eines Fahrzeuges befestigt ist, als in einem Bereich unter der Motorhaube, und dass es schwierig ist die Wartung und Inspektion durchzuführen. Wenn die Bleisäurebatterie in einem Bereich eines Fahrzeuges befestigt ist, bei welchem es schwierig ist die Wartung und Inspektion durchzuführen, ist es zweckmäßig eine verschlossene bzw. versiegelte Bleisäurebatterie zu verwenden, bei welcher keine Wasserauffüllung notwendig ist. Daher wurden die versiegelten Bleisäurebatterien allgemein als „Bleisäurebatterien für Zubehör” verwendet.Due to the recent popularization of environmentally friendly motor vehicles, also lead acid batteries, which were used for starting motor vehicles, for. B. used for accessories (engines) of hybrid batteries. In particular, a lead-acid battery for an accessory is mounted in various areas of a vehicle. It is often the case that a lead acid battery is mounted in a different area of a vehicle than in an area under the hood, and that it is difficult to perform the maintenance and inspection. When the lead-acid battery is mounted in an area of a vehicle in which maintenance and inspection are difficult to perform, it is convenient to use a sealed lead-acid battery in which water replenishment is not necessary. Therefore, the sealed lead-acid batteries have been widely used as "lead-acid batteries for accessories".
Die Bleisäurebatterie für Zubehör ist wie folgt aufgebaut. Gitter, welche aus einer Bleilegierung hergestellt sind, sind jeweils mit einem aktiven Material gefüllt, welches Blei enthält, wodurch positive und negative Elektroden gebildet werden. Die positiven und negativen Elektroden werden nacheinander abwechselnd aufeinander gestapelt, wobei ein mattenförmiger Separator zwischen benachbarten positiven und negativen Elektroden angeordnet ist, wodurch eine Elektrodengruppe gebildet wird. Die Elektrodengruppen werden in einem Behälter aufgenommen, welcher eine Vielzahl von Zellkammern enthält. Nachdem der Behälter, d. h. dessen oberer Bereich, durch einen Deckel in einem Zustand verschlossen wird, in dem die Elektrodengruppen in den benachbarten Zellkammern miteinander in Reihe verbunden sind, werden die mattenförmigen Separatoren mit dem in den Behälter eingeführten Elektrolyt getränkt. Der vorangehende Aufbau der Bleisäurebatterie für Zubehör erlaubt, dass während der Ladung erzeugter Sauerstoff mit der negativen Elektrode oder mit Schwefelsäure, welche als Elektrolyt dient, reagiert und dadurch Sauerstoff reduziert. Daher kann die Reduktion des Elektrolyts so weit wie möglich unterdrückt werden. Dadurch kann die versiegelte Bleisäurebatterie realisiert werden. Der mattenförmige Separator ist ein Separator, welcher z. B. aus einem Vliesstoff gebildet ist und mit einer Dicke, die verringert wird, wenn Druck in einer Dickenrichtung des Separators angelegt wird.The lead-acid battery for accessories is structured as follows. Lattices made of a lead alloy are each filled with an active material containing lead, thereby forming positive and negative electrodes. The positive and negative electrodes are sequentially alternately stacked with a mat-shaped separator disposed between adjacent positive and negative electrodes, thereby forming an electrode group. The electrode groups are accommodated in a container containing a plurality of cell chambers. After the container, d. H. whose upper portion is closed by a lid in a state in which the electrode groups in the adjacent cell chambers are connected in series with each other, the mat-shaped separators are soaked with the electrolyte introduced into the container. The foregoing construction of the lead-acid battery for accessories allows oxygen generated during charging to react with the negative electrode or with sulfuric acid serving as the electrolyte, thereby reducing oxygen. Therefore, the reduction of the electrolyte can be suppressed as much as possible. As a result, the sealed lead-acid battery can be realized. The mat-shaped separator is a separator, which z. B. is formed of a nonwoven fabric and having a thickness which is reduced when pressure is applied in a thickness direction of the separator.
Das Patentdokument 1 offenbart im Zusammenhang mit einer typischen versiegelten Bleisäurebatterie, einen Separator, welcher eine Entladungsleistung (d. h. Dauer bei einer Hochstromentladung) bei einer niedrigen Temperatur verbessert, und welche internen Kurzschluss, aufgrund des Durchdringens eines Separators mit einem feinen aktiven positiven Elektrodenmaterial und Führen desselben zu einer Gegenelektrode (negative Elektrode), reduziert oder verhindert, um die Lebensdauer der Bleisäurebatterie zu verlängern. Der in dem Patentdokument 1 offenbarte Separator ist ein mattenförmiger Separator, welcher so ausgebildet ist, dass er eine maximale Porengröße von 30–60 μm aufweist, auf solch eine Weise, dass ein Pulver eines Siliziumoxids mit einer Partikelgröße von 1 μm oder weniger und Diatomeenerde mit einer Partikelgröße von 3–5 μm, insgesamt ungefähr 15%, zu einer Mischung aus ungefähr 40% Polyesterharzfasern mit jeweils einem Durchmesser von 2–8 μm, ungefähr 40% Glasfasern mit jeweils einem Durchmesser von 2–8 μm und ungefähr 5% Acrylfasern zugegeben werden, um die Polyesterharzfasern und die Glasfasern miteinander zu verbinden.
Liste der EntgegenhaltungenList of citations
PatentdokumentPatent document
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Patentdokument 1:
Japanische Patentveröffentlichung Nr. S62-066566 Japanese Patent Publication No. S62-066566
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Technisches ProblemTechnical problem
In dem Fall, dass der in dem Patentdokument 1 offenbarte Separator für die Bleisäurebatterie für Zubehör verwendet wurde, fand man das folgende. Obwohl die zuvor genannten Vorteile realisiert werden konnten, ist die Bleisäurebatterie während einer Langzeitverwendung des Separators plötzlich unbrauchbar, aufgrund eines anderen Zerstörungszustandes (d. h. Kurzschluss bewirkt durch die Durchdringung eines ausgedehnten positiven Elektrodengitters durch den Separator). Wenn des Weiteren der Separator in eine beutelartige Gestalt geformt wird, um die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen, wird die Verarbeitbarkeit aufgrund der Beutelgestalt des Separators verringert.In the case where the lead acid battery separator disclosed in
Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um die vorgenannten Nachteile zu überwinden, und es ist ein Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eine Bleisäurebatterie bereitzustellen, in welcher ein mattenförmiger Separator mit verbesserter Beständigkeit eingesetzt wird, so dass die Langzeitverwendung der Bleisäurebatterie realisiert werden kann, auch bei einer graduellen Verringerung der Batterieleistung, welche die Verwendung der Bleisäurebatterie begleitet, und dass gute Gesamteigenschaften erzielt werden können.The present disclosure has been made to overcome the foregoing drawbacks, and it is an object of the present disclosure to provide a lead-acid battery in which a mat-shaped separator having improved durability is used, so that the long-term use of the lead-acid battery can be realized even with a gradual one Reduction of battery performance, which accompanies the use of the lead acid battery, and that good overall performance can be achieved.
Lösung des Problemsthe solution of the problem
Um das vorgenannte Problem zu lösen, umfasst eine Bleisäurebatterie der vorliegenden Offenbarung einen Behälter; eine Trennwand, welche den Behälter in eine Vielzahl von Zellkammern unterteilt; eine Vielzahl von Elektrodengruppen, die jeweils in einer entsprechenden der Zellkammern angeordnet sind und positive und negative Elektrodenplatten umfassen, die aufeinandergestapelt sind, wobei ein Separator dazwischen angeordnet ist; ein Elektrolyt, welcher in die Zellkammern injiziert ist und ein Deckel, umfassend ein Steuerventil und ausgebildet, um eine Öffnung jeder Zellkammer zu verschließen. Der Separator wird aus einem Vliesstoff enthaltend Glasfasern, Polyesterfasern, Acrylfasern und anorganisches Pulver hergestellt. Wenn A + B + C + D = 100, wobei A einen Masseanteil der Glasfasern darstellt, B einen Masseanteil der Polyesterfasern darstellt, C einen Masseanteil der Acrylfasern darstellt und D einen Masseanteil des anorganischen Pulvers darstellt, erfüllt der Separator 0,2 ≤ D/(A + B + C + D) ≤ 0,4, B < C und 1,25 ≤ (B + C)/A ≤ 1,67.In order to solve the above problem, a lead-acid battery of the present disclosure comprises a container; a partition partitioning the container into a plurality of cell chambers; a plurality of electrode groups each disposed in a corresponding one of the cell chambers and comprising positive and negative electrode plates stacked with a separator interposed therebetween; an electrolyte injected into the cell chambers and a lid comprising a control valve and configured to close an opening of each cell chamber. The separator is made of a nonwoven fabric containing glass fibers, polyester fibers, acrylic fibers and inorganic powder. When A + B + C + D = 100, wherein A represents a mass fraction of the glass fibers, B represents a mass fraction of the polyester fibers, C represents a mass fraction of the acrylic fibers and D represents a mass fraction of the inorganic powder, the separator satisfies 0.2 ≦ D / (A + B + C + D) ≦ 0.4, B <C and 1.25 ≦ (B + C) / A ≦ 1.67.
Wenn die Bleisäurebatterie so aufgebaut ist, dass der Deckel an der äußersten Seite angeordnet ist, kann eine Flüssigkeitsoberfläche höher als ein oberes Ende jeder Elektrodengruppe angeordnet sein.When the lead-acid battery is constructed so that the lid is located at the outermost side, a liquid surface may be located higher than an upper end of each electrode group.
Das anorganische Pulver enthält vorzugsweise Siliziumdioxid.The inorganic powder preferably contains silica.
Ein aktives Material der positiven Elektrodenplatte enthält vorzugsweise Bleimennige mit 5 Masse-% oder mehr und weniger als 10 Masse-%.An active material of the positive electrode plate preferably contains red lead of 5 mass% or more and less than 10 mass%.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Da der Aufbau des Separators wie oben beschrieben optimiert ist, können Bleisäurebatterien, hauptsächlich Bleisäurebatterien für Zubehör, welche für lange Zeiträume verwendbar sind und gute Gesamteigenschaften aufweisen, realisiert werden.Since the structure of the separator is optimized as described above, lead-acid batteries, mainly lead-acid batteries for accessories, which are usable for long periods and have good overall properties, can be realized.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
Bevor eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird, werden Details die zu der vorliegenden Offenbarung führen, nachfolgend beschrieben.Before describing an embodiment of the present disclosure, details relating to the present disclosure will be described below.
Für eine typische Bleisäurebatterie zum Anlassen von Kraftfahrzeugen, sind die folgenden Phänomene die Hauptfaktoren, die eine Lebensdauer der Batterie verkürzen: ein Phänomen, bei welchem sich ein aktives Material ausdehnt und von einer positiven Elektrode fällt, wodurch ein Reaktant verringert würde; und ein Phänomen, bei welchem ein positives Elektrodengitter korrodiert. Die Bleisäurebatterie zum Anlassen des Kraftfahrzeuges wird in einem Bereich des Fahrzeuges befestigt, in dem der Austausch der Bleisäurebatterie einfach durchgeführt werden kann. Des Weiteren wird eine Anlass-Leistung graduell verringert, wenn sich das vorgenannte Phänomen fortsetzt, was zu einem Erschöpfen der Batterie führt. Daher kann ein Verwender einen Zeitpunkt des Austausches der Bleisäurebatterie aus einer Verringerung der Anlass-Leistung vorhersagen und kann die Bleisäurebatterie einfach ersetzten, aufgrund des Vorteils, dass die Batterie in einem Ort angeordnet ist, indem der Austausch der Bleisäurebatterie einfach durchgeführt wird. Daher wird die Verschlechterung bzw. Zerstörung der Bleisäurebatterie aufgrund der vorangehenden zwei Probleme nicht als ein Hauptproblem betrachtet.For a typical lead-acid battery for starting automobiles, the following phenomena are the major factors that shorten a life of the battery: a phenomenon in which an active material expands and falls from a positive electrode, thereby reducing a reactant; and a phenomenon in which a positive electrode grid corrodes. The lead acid battery for starting the motor vehicle is mounted in an area of the vehicle in which the replacement of the lead acid battery can be easily performed. Further, cranking performance is gradually reduced as the aforementioned phenomenon continues, resulting in battery depletion. Therefore, a user can predict a timing of the replacement of the lead-acid battery from a reduction in the cranking performance, and can easily replace the lead-acid battery because of the advantage that the battery is located in a place by simply performing the replacement of the lead-acid battery. Therefore, the deterioration or destruction of the lead-acid battery due to the foregoing two problems is not considered a major problem.
Da eine Bleisäurebatterie für ein Zubehör, anders als die Bleisäurebatterie zum Anlassen, in einem Bereich des Fahrzeuges befestigt ist, in dem es schwierig ist die Wartung durchzuführen, ist eine Langzeitverwendung (d. h. eine Lebensdauer von drei oder mehr Jahren vor dem Austausch bei einer Sicherheitsinspektion) der Bleisäurebatterie notwendig, zusätzlich dazu, dass kein Wasser nachgefüllt werden muss. Aus diesem Grund wird eine Ausgestaltung zur Verlängerung der Batterielebensdauer eingesetzt, wie eine Ausgestaltung, bei welcher die Menge an, als positives aktives Elektrodenmaterial verwendeten, rotem Blei im Vergleich mit einer typischen Bleisäurebatterie zum Anlassen eines Kraftfahrzeuges verringert ist.Since a lead-acid battery for an accessory, unlike the lead-acid battery for starting, is fixed in an area of the vehicle in which maintenance is difficult, it is a long-term use (ie, a life of three or more years before replacement at a safety inspection). the lead acid battery necessary, in addition to the fact that no water needs to be refilled. For this reason, an embodiment for extending the battery life is employed, such as a configuration in which the amount of red lead used as the positive active electrode material is reduced as compared with a typical lead-acid battery for starting a motor vehicle.
Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn die Bleisäurebatterie für Zubehör über einen langen Zeitraum (z. B. drei Jahre) ohne Wartung, wie oben beschrieben, verwendet wird, ein Phänomen auftritt, das zu einem Zustand führt, in welchem die Bleisäurebatterie plötzlich unbrauchbar ist, unabhängig von der Verschlechterung einer Anlass-Leistung der Bleisäurebatterie. Als ein Ergebnis der Untersuchung der zerlegten Bleisäurebatterie nach Gründen des vorgenannten Phänomens, hat man herausgefunden, dass sich das positive Elektrodengitter selbst ausdehnt und einen Separator durchdringt und daher Kurzschlüsse auftreten. Des Weiteren hat man herausgefunden, dass der in dem Patentdokument 1 offenbarte Separator verwendet werden kann, um das erstere Phänomen (ein Einfluss des feinen aktiven Materials) zu verringern, jedoch nicht verwendet werden kann, um das letztere Phänomen (einen Einfluss des ausgedehnten positiven Elektrodengitters) zu verringern.The present inventors have found that when the lead-acid battery for accessories is used for a long period of time (eg, three years) without maintenance as described above, a phenomenon occurs that results in a state in which the lead-acid battery suddenly becomes is unusable, regardless of the deterioration of a performance of lead acid battery. As a result of investigation of the decomposed lead-acid battery based on the above-mentioned phenomenon, it has been found that the positive electrode grid itself expands and penetrates a separator and hence shorts occur. Furthermore, it has been found that the separator disclosed in
Das Phänomen, bei welchem das feine aktive Elektrodenmaterial den Separator durchdringt, um Kurzschlüsse zu bewirken, war bereits bekannt, und der in dem Patentdokument 1 offenbarte Separator kann verwendet werden, um solch ein Phänomen zu reduzieren. Das neuaufgefundene Phänomen, bei welchem das positive Elektrodengitter selbst den Separator durchdringt, kann jedoch durch den in dem Patentdokument 1 offenbarten Separator nicht verringert oder verhindert werden.The phenomenon in which the fine active electrode material penetrates the separator to cause short circuits has already been known, and the separator disclosed in
Die vorliegenden Erfinder haben als ein Ergebnis intensiver Untersuchungen der vorgenannten Tatsachen herausgefunden, dass die Optimierung einer Ausgestaltung eines mattenförmigen Separators das Problem (d. h. Kurzschluss, bewirkt durch den Einfluss des ausgedehnten positiven Elektrodengitters) überwindet, welches nicht vollständig durch die in Patentdokument 1 offenbarte Verfahren überwunden wird. Es sollte festgehalten werden, dass der mattenförmige Separator ein Separator ist, gebildet z. B. aus einem Vliesstoff mit einem Volumen, welches sich bei Druck reduziert. Die vier Punkte zur Überwindung des Problems sind wie folgt.The present inventors have found, as a result of intensive researches of the above facts, that optimizing an embodiment of a mat-shaped separator overcomes the problem (ie, short circuit caused by the influence of the extended positive electrode grid) which is not completely overcome by the method disclosed in
Ein erster Punkt ist, dass der mattenförmige Separator Glasfaser, Polyesterfasern, Acrylfasern und anorganisches Pulver enthält. Solch eine Ausgestaltung ist die gleiche, die in dem Patentdokument 1 offenbart ist. Die Acrylfasern dienen als Bindemittel, um die Glasfasern und die Polyesterfasern miteinander zu verbinden.A first point is that the mat-shaped separator contains glass fiber, polyester fibers, acrylic fibers and inorganic powder. Such a configuration is the same as disclosed in
Ein zweiter Punkt ist, dass der Separator 0,2 ≤ D/(A + B + C + D) ≤ 0,4 erfüllt, wobei „A” den Masseanteil der Glasfasern darstellt, „B” den Masseanteil der Polyesterfasern darstellt, „C” den Masseanteil der Acrylfasern darstellt und „D” den Masseanteil des anorganischen Pulvers darstellt. Auf solch eine Weise, dass das Mischungsverhältnis des anorganischen Pulvers zu jeder Art der Fasern ist größer ist als in dem Patentdokument 1 offenbart, kann das ausgedehnte positive Elektrodengitter daran gehindert werden, einfach den Separator zu durchdringen.A second point is that the separator satisfies 0.2 ≤ D / (A + B + C + D) ≤ 0.4, where "A" represents the mass fraction of the glass fibers, "B" represents the mass fraction of the polyester fibers, "C "Represents the mass fraction of the acrylic fibers and" D "represents the mass fraction of the inorganic powder. In such a manner that the mixing ratio of the inorganic powder to each kind of the fibers is larger than disclosed in the
Ein dritter Punkt ist, dass der Separator B < C erfüllt. Der mattenförmige Separator wird in eine Beutelform (durch z. B. Thermokompressionsbonden) gearbeitet, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Da der Separator, welcher nur die Glasfasern enthält, eine geringe mechanische Festigkeit aufweist, ist die Verarbeitbarkeit desselben gering. Daher werden organische Fasern, wie die Polyesterfasern, zugemischt. Das Folgende wurde jedoch in dem Fall herausgefunden, dass im Wesentlichen nur die Polyesterfasern als die organischen Fasern enthalten sind, wie in dem Patentdokument 1. Der Separator wird aufgrund einer Langzeitverwendung verschlechtert, was zu einem körperlichen Zusammenbruch führt. Dann wird das anorganische Pulver, welches im Innern der Fasern gehalten wird, fallen gelassen und die Bindungskraft unter den Fasern wird reduziert. Als ein Ergebnis wird die mechanische Festigkeit deutliche verringert und die positive Elektrodenplatte durchdringt den Separator. Dies führt zu einem inneren Kurzschluss. Obwohl eine geringe Menge an Acrylfasern in dem Patentdokument 1 nur zu dem Zweck einer Faserbindungsfunktion zugegeben wird, wird aus solch einem Grund die Menge der Acrylfasern in der vorliegenden Offenbarung deutlich erhöht, um die Kraft zum Halten des anorganischen Pulvers deutlich zu erhöhen. Daher kann die Elektrolytbenetzbarkeit in solch einer Weise verbessert werden, dass die Porengröße des Separators erhöht wird und die Bindungskraft unter den Fasern über einen langen Zeitraum verstärkt werden kann. Daher kann das ausgedehnte positive Elektrodengitter daran gehindert werden, den Separator leicht zu durchdringen.A third point is that the separator satisfies B <C. The mat-shaped separator is worked into a bag form (by, for example, thermocompression bonding) to extend the life of the battery. Since the separator containing only the glass fibers has low mechanical strength, the processability thereof is low. Therefore, organic fibers such as the polyester fibers are blended. However, the following has been found in the case that substantially only the polyester fibers are contained as the organic fibers as in
Ein vierter Punkt ist, dass der Separator 1,2 ≤ (B + C)/A ≤ 1,67 erfüllt. Die vorliegenden Erfinder haben folgendes gefunden und solch eine Feststellung vorteilhaft verwendet. Die Glasfasern und die organischen Fasern werden nicht in gleichen Anteilen, wie in dem Patentdokument 1 verwendet, sondern der Anteil der organischen Fasern ist größer als der der Glasfasern. Daher kann aufgrund einer synergistischen Wirkung der drei Faserarten die Kraft um das anorganische Pulver zu halten, verbessert werden und eine Porenstruktur kann optimiert werden.A fourth point is that the separator satisfies 1.2 ≤ (B + C) / A ≤ 1.67. The present inventors found the following and used such a finding favorably. The glass fibers and the organic fibers are not used in equal proportions as in
Die Verwendung eines mattenförmigen Separators, welcher so ausgebildet ist, dass er die vorgenannten vier Punkte und A + B + C + D = 100 erfüllt, realisiert eine Bleisäurebatterie für ein Zubehör, welche über einen langen Zeitraum unter Beibehaltung aller Eigenschaften der Batterie beständig ist (d. h. einem Verwender entsteht kein Nachteil dadurch, dass sie plötzlich unbrauchbar ist).The use of a mat-shaped separator configured to satisfy the above four points and A + B + C + D = 100 realizes a lead-acid battery for an accessory which is durable over a long period while retaining all the characteristics of the battery ( ie a user is not disadvantaged by being suddenly unusable).
Der vorgenannte Separator wird vorzugsweise für eine versiegelte Bleisäurebatterie verwendet, mit der Ausgestaltung, die eine Langzeitverwendung erlaubt (d. h. die Ausgestaltung, bei welcher die Menge der Ausdehnung eines positiven Elektrodengitters durch die Verlängerung der Verwendungsdauere erhöht wird), wie die Ausgestaltung, bei welcher eine Flüssigkeitsoberfläche eines Elektrolyts höher angeordnet ist, als ein oberes Ende einer Elektrodengruppe (d. h. im Vergleich mit einer typischen versiegelten Bleisäurebatterie wird mehr Elektrolyt verwendet) oder die Ausgestaltung, bei welcher die Menge des roten Bleis, welches als ein aktives Material für eine positive Elektrode dient, in einen Bereich von 5–10 Masse-% fällt. In solch einem Fall, wird die Leistung der Bleisäurebatterie nicht blockiert.The aforesaid separator is preferably used for a sealed lead-acid battery having the configuration permitting long-term use (ie, the configuration in which the amount of expansion of a positive electrode grid is increased by the extension of the period of use), such as the configuration in which a liquid surface of an electrolyte is disposed higher than an upper end of an electrode group (ie, more electrolyte is used in comparison with a typical sealed lead-acid battery) or the configuration in which the amount of the red lead serving as a positive electrode active material is a range of 5-10 mass% falls. In such a case, the performance of the lead acid battery is not blocked.
Siliziumdioxid wird vorzugsweise als das anorganische Pulver verwendet, da die Wasseraufnahmefähigkeit des Separators durch die Wasserabsorptionsfähigkeit des Siliziumdioxids gesteigert wird. Da die Diatomeenerde eine ähnliche Funktion wie das Siliziumdioxid aufweist, kann Diatomeenerde als das anorganische Pulver verwendet werden.Silica is preferably used as the inorganic powder because the water absorbency of the separator is increased by the water absorption ability of the silica. Since the diatomaceous earth has a function similar to the silica, diatomaceous earth can be used as the inorganic powder.
(Erste Ausführungsform)First Embodiment
Eine Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.An embodiment will be described with reference to the drawings.
Positive Elektroden
Der Separator
Zusätzlich zu dem Merkmal, dass die Glasfasern
Zunächst wird das folgende erfüllt 0,2 ≤ D/(A + B + C + D) ≤ 0,4, wobei „A” den Masseanteil der Glasfasern
Das positive Elektrodengitter wird aufgrund einer Langzeitverwendung der Bleisäurebatterie ausgedehnt. Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass, auch wenn der Separator
Als nächstes ist der Masseanteil C der Acrylfasern
Obwohl nur eine geringe Menge an Acrylfasern in dem Patentdokument 1 hinzugegeben wird, wird die Menge der Acrylfasern
Des Weiteren wird der Anteil der organischen Fasern (d. h. der Polyesterfasern
Wenn A + B + C + D = 100 und die vorgenannten drei Punkte erfüllt werden, kann der Separator
Der Separator der vorliegenden Ausführungsform wird vorzugsweise für eine Bleisäurebatterie verwendet, welche ein positives Elektrodengitter umfasst, welches dazu neigt sich auszudehnen, als ein Ergebnis einer Dauer der Nutzung, welche verlängert wird, indem ein Verfahren eingesetzt wird, das die Langzeitverwendung ermöglicht (d. h. ein Verfahren zur Verlängerung der Batterielebensdauer), wie das Verfahren, bei welchem eine Flüssigkeitsoberfläche eines Elektrolyts höher angeordnet ist, als ein oberes Ende einer Elektrodengruppe (d. h. im Vergleich mit einer typischen versiegelten Bleisäurebatterie wird mehr Elektrolyt verwendet) oder das Verfahren, bei welchem die Menge des roten Bleis, welches als ein aktives Material für eine positive Elektrode
Siliziumdioxid wird bevorzugter als das anorganische Pulver
Die positive Elektrode
Vorteile der vorliegenden Ausführungsform werden im Folgenden im Detail unter Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben.Advantages of the present embodiment will be described below in detail with reference to an example.
Beispielexample
Eine Paste wurde gebildet, indem Schwefelsäure mit einem aktiven positiven Elektrodenmaterial vermischt wurde, welches aus 92 Masse-% Bleisuboxidpulver und 8 Masse-% rotem Blei hergestellt wurde. Die Paste wurde auf ein positives Elektrodengitter aufgebracht, welches aus einer Bleilegierung, wie einer Pb-Ca-Legierung, hergestellt wurde, aufgebracht und durch Ausdehnen geformt. Auf die vorgenannte Weise wurde eine positive Elektrode
In der Zwischenzeit wurden Bariumsulfat, Kohlenstoff und eine Ligninverbindung in einer geeigneten Menge zu einem aktiven negativen Elektrodenmaterial, hergestellt aus Bleisuboxidpulver, zugegeben und eine Paste wurde gebildet, indem das Resultat mit Schwefelsäure vermischt wurde. Die Paste wurde auf ein negatives Elektrodengitter, hergestellt aus einer Bleilegierung, wie Pb-Ca-Legierung, aufgebracht und durch Ausdehnen geformt. Auf die vorgenannte Weise wurde eine negative Elektrode
Eine Elektrodengruppe wurde gebildet, bei welcher beide Oberflächen der positiven Elektrode
Ein Elektrolyt wurde in alle der Zellkammer
Die elfte und zwölfte Bleisäurebatterie wurden aus der dritten und fünften Batterie auf ähnliche Weise wie die dritte und fünfte Batterie gebildet, mit der Ausnahme, dass die Höhe der Elektrodengruppe 1 und die Höhe der Flüssigkeitsoberfläche auf die gleiche Höhe verändert wurden. Des Weiteren wurden die dreizehnte, fünfzehnte, siebzehnte und neunzehnte Bleisäurebatterie aus der dritten Batterie auf ähnliche Weise wie die dritte Batterie gebildet, mit der Ausnahme, dass die Menge des roten Bleis, das als positives aktives Elektrodenmaterial diente, verändert wurde. Des Weiteren wurden die vierzehnte, sechzehnte, achtzehnte und zwanzigste Bleisäurebatterie aus der fünften Batterie auf ähnliche Weise wie die fünfte Batterie gebildet, mit der Ausnahme, dass die Menge des roten Bleis, das als positives aktives Elektrodenmaterial diente, verändert wurde. Zusätzlich wurde die einundzwanzigste Bleisäurebatterie aus der sechsten Batterie gebildet, so dass das Masseverhältnis zwischen den Polyesterfasern und den Acrylfasern auf 19:2 verändert wurde.The eleventh and twelfth lead-acid batteries were formed from the third and fifth batteries in a manner similar to the third and fifth batteries, except that the height of the
Ein Dauertest wurde durchgeführt, indem der Zyklus wiederholt wurde, wobei, nachdem eine Konstant-Spannung-Ladung bei 14,0 V (maximaler Strom von 25 A) bei einer Temperatur von 75°C für 120 Stunden durchgeführt wurde, die erste bis einundzwanzigste Batterie für zwei Tage stehengelassen wurde und anschließend eine Entladung bei 300 A für 5 Sekunden durchgeführt wurde. Wenn die Anschlussspannung 3 V oder weniger nach den fünf Sekunden der Entladung erreichte, wurde die Batterie als erschöpft bewertet. Die Anzahl der Zyklen bis jede Batterie erschöpft war und der Grund der Erschöpfung jeder Batterie, identifiziert durch Zerlegen der Batterie sind beide in der (Tabelle 1) dargestellt.An endurance test was conducted by repeating the cycle wherein, after a constant-voltage charge was conducted at 14.0V (maximum current of 25A) at a temperature of 75 ° C for 120 hours, the first to twenty-first batteries was allowed to stand for two days and then discharged at 300 A for 5 seconds. When the terminal voltage reached 3 V or less after the five seconds of discharge, the battery was judged exhausted. The number of cycles until each battery was exhausted and the reason for the exhaustion of each battery identified by disassembling the battery are both shown in (Table 1).
In dem vorliegenden Beispiel erschöpfte eine ideale Bleisäurebatterie (einschließlich eines hochbeständigen Separators
Wie aus der (Tabelle 1) deutlich wird, zeigen die Ergebnisse das folgende. Von der ersten bis zehnten Batterie, bei denen Separatoren
Auf der anderen Seite kam die erste Batterie, bei welcher D/(A + B + C + D) weniger als 0,2 betrug, schnell zu einem Ende der Batterielebensdauer, aufgrund eines Kurzschlusses. Als ein Ergebnis der Überprüfung der Gründe zeigte sich, dass das ausgedehnte positive Elektrodengitter den Separator
Die fünfte Batterie, bei welcher D/(A + B + C + D) 0,4 überschritt, kam auch schnell zu dem Ende der Batterielebensdauer aufgrund von Kurzschluss. Als ein Ergebnis der Untersuchung der Gründe, zeigt sich, dass das positive Elektrodengitter den Separator
Die sechste Batterie, bei welcher B = C, kam aufgrund eines Kurzschlusses auch schnell zu dem Ende der Batterielebensdauer. Als ein Ergebnis der Untersuchung der Gründe, ging die originale Gestalt des Separators
Die siebte Batterie, bei welcher (B + C)/A weniger als 1,2 beträgt und die zehnte Batterie, bei welcher (B + C)/A 1,67 überschritt, kamen aufgrund eines Kurzschlusses auch schnell zu dem Ende der Batterielebensdauer. Als ein Ergebnis der Untersuchung der Gründe, ging die originale Gestalt des Separators
Für eine Langzeitverwendung wurde die dritte Batterie, welche ein bevorzugtes Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ist, so ausgestaltet, dass die Flüssigkeitsoberfläche des Elektrolyts höher als das obere Ende der Elektrodengruppe
Beim Vergleich der elften Batterie (D/(A + B + C + D) fällt in den geeigneten Bereich) und der zwölften Batterie (D/(A + B + C + D) fällt nicht in den geeigneten Bereich), bei denen die Flüssigkeitsoberfläche des Elektrolyts der Höhe des oberen Endes der Elektrodengruppe
Das heißt, der Separator
(Andere Ausführungsform)Other Embodiment
Die vorliegende Ausführungsform und Beispiele wurden als Beispiele der vorliegenden Offenbarung angeführt und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Jedes Mischungsverhältnis kann eingesetzt werden, so lange 0,2 ≤ D/(A + B + C + D) ≤ 0,4, B < C und 1,2 ≤ (B + C)/A ≤ 1,67 erfüllt sind, 0,2 ≤ D/(A + B + C + D) ≤ 0,4, B < C und 1,2 ≤ (B + C)/A ≤ 1,67 erfüllt sind, wenn A + B + C + D = 100, wobei „A” den Masseanteil der Glasfasern darstellt, „B” den Masseanteil der Polyesterfasern darstellt, „C” den Masseanteil der Acrylfasern darstellt und „D” den Masseanteil des anorganischen Pulvers darstellt. Das Mischungsverhältnis ist nicht auf die in den Beispielen beschriebenen beschränkt. Die Struktur und Gestalt der Bleisäurebatterie, die Anzahl der Zellen etc. sind nicht auf die vorgenannten beschränkt.The present embodiment and examples have been cited as examples of the present disclosure, and the present invention is not limited to these examples. Any mixing ratio may be used as long as 0.2 ≦ D / (A + B + C + D) ≦ 0.4, B <C and 1.2 ≦ (B + C) / A ≦ 1.67 are satisfied. 0.2 ≦ D / (A + B + C + D) ≦ 0.4, B <C and 1.2 ≦ (B + C) / A ≦ 1.67 are satisfied when A + B + C + D = 100, where "A" represents the mass fraction of the glass fibers, "B" represents the mass fraction of the polyester fibers, "C" represents the mass fraction of the acrylic fibers, and "D" represents the mass fraction of the inorganic powder. The mixing ratio is not limited to those described in the examples. The structure and shape of the lead-acid battery, the number of cells, etc. are not limited to the foregoing.
Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability
Die vorliegende Offenbarung wird eingesetzt, um die Eigenschaften und Qualität von Bleisäurebatterien für Zubehör von Hybridfahrzeugen deutlich zu verbessern. Da Hybridfahrzeuge dazu dienen, die globale Erwärmung aufgrund von Energieverbrauch oder Kohlenstoffdioxid, kann der weit verbreitete Einsatz der vorliegenden Offenbarung zu der Industrie deutlich beitragen.The present disclosure is used to significantly improve the properties and quality of lead acid batteries for hybrid vehicle accessories. Because hybrid vehicles serve to global warming due to energy consumption or carbon dioxide, the widespread use of the present disclosure to industry can significantly contribute.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Elektrodengruppeelectrode group
- 1a1a
- Positive ElektrodePositive electrode
- 1b1b
- Negative GruppeNegative group
- 1c1c
- Separatorseparator
- 22
- Behältercontainer
- 2a2a
- Trennwandpartition wall
- 2b2 B
- Zellwandcell wall
- 33
- Deckelcover
- 3a3a
- Steuerventilcontrol valve
- 4a4a
- Glasfaserglass fiber
- 4b4b
- Polyesterfaserpolyester fiber
- 4c4c
- Acrylfaseracrylic fiber
- 4d4d
- Anorganisches PulverInorganic powder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- JP 62-066566 [0005] JP 62-066566 [0005]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- JIS D5301 [0046] JIS D5301 [0046]
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