JP2000100468A - 鉛蓄電池 - Google Patents
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Abstract
流−定電圧充電サイクル性能に優れる鉛蓄電池を提供す
る。 【解決手段】 電解液硫酸にNaイオンを4〜10g/
lかつFeイオンを0.001〜0.02g/l含有さ
せた鉛蓄電池。
Description
する。
質量とほぼ同等かそれ以上になるように設計されてい
た。これは負極活物質に余裕を持たせることで、正極板
が寿命の制限因子となるようにするためであった。最近
では電池のエネルギー密度の向上要求が大きくなってき
たため、負極活物質量を減らしその分正極活物質量を増
量した電池が多くなってきた。負極活物質の利用率は正
極活物質に比べて大きいため、正極活物質が容量制限因
子となるためである。
バランスがとれていないために定電流−定電圧充電を行
う充放電サイクルを行った際には、正極の充電が十分に
行われず早期に容量が低下してしまうことがある。
電圧および正負極単極電位の推移を示したものである。
定電流−定電圧充電では最初に一定の電流で充電し、端
子電圧が規定の電圧に達すると電圧を一定に保つ。定電
圧領域に達すると電流は徐々に垂下してゆく。
反応と酸素発生反応が同時に進行するために、充電の進
行と共に直線的に電位が上昇してゆく。それに対し負極
では、活物質の充電反応が先に起こり、充電がほぼ10
0%に達した後に急激に水素発生反応が起こる。そのた
め電位は最初はほとんど変化せず、水素発生と共に分極
が急激に上昇する。負極活物質量が多い電池では負極の
分極開始が遅いために定電流領域が長くなり、正極の充
電を十分に行うことができる。しかし負極活物質量の少
ない電池では負極の分極開始が早いために早期に定電圧
領域に達し、正極の充電が十分に行えないまま充電電流
が垂下してしまう。そしてこのサイクルを繰り返してい
くと正極への充電不足の蓄積により早期に容量低下がお
こってしまう。
量の少ない電池であっても、定電流−定電圧充電サイク
ル性能を向上させることが本発明の課題である。
解決するものであり、その要旨は、鉛蓄電池において、
電解液硫酸にNaイオンが4〜10g/lかつFeイオ
ンが0.001〜0.02g/l含まれること、また、
正極活物質に対する負極活物質の重量比が0.5〜1.
0であることを特徴とするものである。
aイオンを4〜10g/lかつFeイオンを0.001
〜0.02g/l含ませる。また、正極活物質に対する
負極活物質の重量比を0.5〜1.0とする。このよう
にすることにより、定電流−定電圧サイクルで使用した
際の寿命性能を向上させることができる。
方法が考えられる。
電気量でも充電反応が十分に起こるようにする。
を遅くすることで定電流領域を長くし、正極が十分に充
電されるようにする。
善のための実験を行った。特許第1263735号には
電解液中にアルカリ金属イオンを存在させることにより
過放電後の充電回復性が向上することが記載されてい
る。この中では充電効率改善については述べられていな
いが、ここではその効果を調べた。
と負極板2枚とを組み合わせて実験用のセルを組み立て
た。正極板を評価するために負極板が過剰な構造となっ
ている。電解液硫酸は比重1.280とし、硫酸ナトリ
ウムを添加することで電解液中のNaイオン量を0から
20g/lの間で変化させ、Naイオン量の影響を調べ
た。このセルのNa添加なしの場合の5時間率放電容量
は約10Ahであった。放電容量はNaイオン量が10
g/l以下の場合にはほぼ10Ahで変化がなかった
が、10g/lを超えると急激に容量が低下した。
0%)、充電を2Aで3.8時間(放電量に対し95%
の充電電気量)の充放電サイクルを10回繰り返し、試
験後の容量の初期容量に対する低下度合いを調べた。理
論的には初期の50%にまで容量が低下するはずであ
る。試験結果を図2に示す。
0.15にまで低下した。Naイオン量が増えるほど低
下度合いは少なくなり、4g/l以上では約0.4で飽
和に達した。このことはNaイオンを電解液に添加する
ことで同一の充電電気量であっても充電効率が向上する
ことを示している。しかしNaイオン量が10g/lを
超えると絶対容量が低下するために、Naイオン添加量
は4から10g/lとするのが望ましい。
明確な理由は不明であるが、極板内部での溶液の電気伝
導性が向上するためで、添加量が多くなると容量が低下
するのはPbの溶解度が低下することがその一因と考え
られる。
めの実験を行った。通常の鉛電池に用いられている正極
板2枚と負極板1枚とを組み合わせて実験用のセルを組
み立てた。負極板を評価するために正極板が過剰な構造
となっている。電解液硫酸は比重1.280とし、各種
金属を硫酸塩で添加し負極板の放電後の充電特性を調べ
た。その中でFeイオンを添加したもので分極特性の変
化が見られたため、定量的な評価を行った。
加し、電解液中のFeイオン量が0〜0.05g/lと
した。放電は2Aで4時間、充電は2Aで5時間行ない
充電時の負極電位の変化を調べた。試験結果を図3に示
す。
くなった。しかし添加量が多くなると水素発生電位の貴
な方向へのシフトがみられた。これは水素過電圧の低下
を意味しており、自己放電や電池の減液が多くなってし
まう。従ってFeイオンの添加量は0.001〜0.0
2g/lが適当である。
くなった明確な理由は不明であるが、Feイオンが正負
極間で次の酸化還元反応 Fe2+←→Fe3++e を繰り返すことにより水素発生に必要な電子を奪ったこ
とが一因と考えられる。
して確認した。
12V,48Ah/5hR)を作製し、試験を行った。
この電池は正極格子、負極格子ともPb−Ca−Sn系
合金からなるエキスパンド格子を用いている。正極のエ
キスパンド格子に用いる鉛合金圧延シートの合金組成
は、Pb−0.06wt%Ca−1.5wt%Sn、負
極用のシートの合金組成はPb−0.06wt%Ca−
0.5wt%Snである。いずれも冷間圧延法により作
製し、その厚みは正極用で1.1mm、負極用で0.7
mmとした。
よるエキスパンド機により展開・切断を行い格子を作製
した。このエキスパンド格子に自動車用鉛蓄電池用の一
般的なペーストを充填し、通常の方法で熟成を行ない正
極板を作製した。負極板についても一般的なものを用い
た。正極活物質に対する負極活物質の比は0.7を標準
として0.4〜1.2のものを作製した。
セパレータに入れた。正極板に当接する面である内側に
はリブが形成されている。セパレータはポリエチレンシ
ートを2つ折りにし、両サイドを一対の歯車により圧着
することにより作製した。今回は正極板を袋状セパレー
タに入れたが、負極板を入れてもよくその際にはリブが
外側にくるようにする。
枚を交互に重ね合わせエレメントを作製し、6個のエレ
メントを電槽に挿入後セル間接続を行い、ふたを溶着し
て電池とした。
槽化成を行った。化成の方法は、最初低比重(1.1前
後)の電解液を入れて通電しその後換液して所定の比重
とする方法(低比重化成)、および最初比較的高比重
(1.2前後)の電解液をいれて通電しそのまま所定の
比重とする方法(高比重化成)の2種類を行った。電解
液添加剤は低比重化成では換液する電解液に、高比重化
成では最初の電解液にそれぞれ添加した。本試験では低
比重化成を標準とした。電槽化成終了後の電解液比重は
1.280とした。これらの電池の内容を表1に示す。
電)を行ったあと、定電流−定電圧サイクル寿命試験に
供した。試験温度は40℃、放電は9.6Aで2時間、
充電は25A−14.8Vで4時間とした。放電中の電
圧が6Vを切った時点で寿命とし、そのときのサイクル
数を寿命サイクル数とした。試験結果を表2に示す。
6),活物質比が0.4と小さいもの(電池No.1
1),活物質比が1.2と多いもの(電池No.14)
は他の電池に比べて容量が劣った。
時に添加されているもので優れており,それぞれ単独で
は効果が小さいことがわかった。正極の充電効率向上と
負極の分極特性の改善を同時に行うことで、それらの相
乗効果により正極の充電不足が抑制され寿命性能が改善
されたものである。
池(電池No.10)は寿命性能は優れていたものの、
減液量が多く実用には不適と思われた。化成方法は、低
比重、高比重いずれでも容量や寿命性能に大きな差はな
いことがわかった(電池No.1、2)。
極活物質量の少ない電池であっても、定電流−定電圧充
電サイクル性能に優れる電池を得ることができる。
との関係を示した図
較した図
Claims (2)
- 【請求項1】 電解液硫酸にNaイオンが4〜10g/
lかつFeイオンが0.001〜0.02g/l含まれ
ることを特徴とする鉛蓄電池。 - 【請求項2】 正極活物質に対する負極活物質の重量比
が0.5〜1.0であることを特徴とする請求項1記載
の鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28875798A JP4556250B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP28875798A JP4556250B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 鉛蓄電池 |
Publications (2)
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---|---|
JP2000100468A true JP2000100468A (ja) | 2000-04-07 |
JP4556250B2 JP4556250B2 (ja) | 2010-10-06 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28875798A Expired - Fee Related JP4556250B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 鉛蓄電池 |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6054179A (ja) * | 1983-09-01 | 1985-03-28 | Hideo Murakami | 鉛蓄電池 |
JPS6091572A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-22 | Yuasa Battery Co Ltd | 密閉形鉛蓄電池 |
JPH04296464A (ja) * | 1991-03-26 | 1992-10-20 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 密閉形鉛蓄電池 |
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JPH0927350A (ja) * | 1995-07-10 | 1997-01-28 | Japan Storage Battery Co Ltd | 密閉形鉛蓄電池 |
-
1998
- 1998-09-25 JP JP28875798A patent/JP4556250B2/ja not_active Expired - Fee Related
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