JP2000331676A - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池

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JP2000331676A
JP2000331676A JP11140429A JP14042999A JP2000331676A JP 2000331676 A JP2000331676 A JP 2000331676A JP 11140429 A JP11140429 A JP 11140429A JP 14042999 A JP14042999 A JP 14042999A JP 2000331676 A JP2000331676 A JP 2000331676A
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JP
Japan
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lead
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battery
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JP11140429A
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Yasushi Uraoka
靖 浦岡
Kaoru Saito
馨 斉藤
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Resonac Corp
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Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化成充電効率を向上させつつ寿命特性の低下
を招かない鉛蓄電池を提供する。 【解決手段】鉛粉と平均粒子径1μm〜15μmの鉛丹
とを重量で85:15の割合で混合し、これらに対して
0.01重量%の硫酸ナトリウム及びカットファイバー
を添加し、鉛粉に対して13重量%の希硫酸と、鉛粉に
対して12重量%の水と、を混練して正極活物質ペース
トを作製する。鉛丹と鉛粉との反応による体積変化が小
さく、化成後の活物質の体積変化による活物質の正極板
からの剥離、離脱を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池に係り、特
に鉛丹を用いて作製した二酸化鉛を正極活物質とする鉛
蓄電池に関する。
【0002】
【従来の技術】鉛蓄電池では、鉛の一部が酸化された鉛
粉と水と希硫酸とを主成分とし、これらに必要に応じて
添加物を添加して、練合によって得られたペースト(正
極活物質)を鋳造格子や連続多孔体に塗着し、乾燥させ
たペースト式極板が広く用いられている。このペースト
式極板に更にセパレータ(隔離板)を組み合わせて極板
群を構成し、極板群を電槽に組み込んだ後、希硫酸を加
えて化成充電するか、化成充電後、電槽内に組み込むこ
とによって、鉛蓄電池は電池本来の機能が付与される。
【0003】この化成段階において正極では化成充電効
率が低いので、電力や時間のロスを回避するために鉛丹
を混合する技術が一般に知られている。すなわち、鉛丹
を用いて作製した二酸化鉛を正極活物質とする鉛蓄電池
では、次式(1)で示されるように、鉛丹と希硫酸とが
反応し、二酸化鉛が生成される:Pb+2H
=PbO+2PbSO+2HO・・・(1)
【0004】このように、鉛丹を用いて二酸化鉛を作製
すると、酸化鉛(PbO)から二酸化鉛を生成する場合
に比べ化成時の電力や時間のロスを回避することがで
き、鉛丹の混合量が増大するに従って化成充電効率が改
善され、初期の作動特性が向上するという利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉛丹を
用いて二酸化鉛を作製すると、化成後の正極板から活物
質の剥離、脱落が発生するので、鉛蓄電池の寿命性能が
低下する、という問題がある。本発明者らは、鉛丹と鉛
粉との反応による体積変化を抑制することにより、正極
板からの活物質の剥離、離脱が起こりにくくなることを
知見した。
【0006】本発明は上記事案に鑑み、化成充電効率を
向上させつつ寿命特性の低下を招かない鉛蓄電池を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、鉛丹(Pb)を用いて作製した二酸化
鉛(PbO)を正極活物質とする鉛蓄電池において、
前記鉛丹の平均粒子径が1μm〜15μmであることを
特徴とする。本発明では、正極活物質を鉛丹を用いて作
製するので、化成充電効率が向上すると共に、鉛丹の平
均粒子径を1μm〜15μmとしたので、鉛丹と鉛粉と
の反応による体積変化が小さいことから化成後の活物質
の体積変化による活物質の正極板からの剥離、離脱が抑
制でき、鉛蓄電池の寿命特性の低下を避けることができ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
適用した鉛蓄電池の実施の形態について説明する。
【0009】図1に示すように、本実施形態の鉛蓄電池
10は鉛蓄電池10の容器となる角形の電槽1を備えて
いる。電槽1は成形性、電気的絶縁性、耐腐食性及び耐
久性等の点で優れる、例えば、アクリルブタジェンスチ
レン(ABS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレ
ン(PE)等の高分子樹脂が材質とされている。
【0010】図2に示すように、電槽1は一体成形によ
り形成されており、外周壁(図2の符号1の箇所)の内
部を仕切る隔壁6によって合計6個のセル室が1列に画
定された、いわゆる6セルモノブロック電槽である。電
槽1の上部は、ABS、PP、PE等の高分子樹脂を材
質とした蓋2と溶着又は接着され封口されている。
【0011】蓋2には、鉛蓄電池10の外部から電解液
を各セル室に注入可能とするためにセル室相当個数(6
個)の注液口が形成されており、これらの注液口は液口
栓5により封口されている。また、両端セル室の上部に
対応する蓋2の液口栓5より長側面寄りの隅部には、ロ
ッド状の正極外部出力端子3及び負極外部出力端子4を
蓋2から突出させるために2個の外部端子穴が長側面と
平行に形成されている。正極外部出力端子3及び負極外
部出力端子4は、電槽1の内部側から立設され、蓋2を
貫通して突出すると共に蓋2に固定されている。
【0012】電槽1内に画定された6個の各セル室に
は、図示しない極板群がそれぞれ1組ずつ収納されてお
り、電槽1には合計6組の極板群が収納されている。各
極板群は、未化成負極板8枚及び未化成正極板7枚がガ
ラス繊維からなるセパレータを介して積層されており、
化成(初充電)後の各極板群の群電圧は2Vとされる。
【0013】未化成負極板は、鉛粉と、鉛粉に対して1
3重量%の希硫酸(比重1.26:20°C)と、鉛粉
に対して12重量%の水と、を混練して負極活物質ペー
ストを作り、ペースト73.0gを格子体からなる集電
体に充填してから、温度50°C、湿度95%の雰囲気
中に18時間放置して熟成させた後に、温度25°C、
湿度40%の雰囲気中に2時間放置し、乾燥させて作製
される。
【0014】一方、未化成正極板の活物質ペーストは、
鉛粉と鉛丹(Pb)とを重量で85:15の割合
で混合し、これらに対して0.01重量%の硫酸ナトリ
ウム(NaSO)及びカットファイバーを添加し、
鉛粉に対して13重量%の希硫酸(比重:1.26:2
0°C)と、鉛粉に対して12重量%の水と、を混練し
て作製される。この混練中、冷却可能な混練釜により温
度は一定に保たれる。正極活物質ペースト85.5gを
格子体からなる集電体に充填してから、温度50°C、
湿度95%の雰囲気中に18時間放置して熟成させた後
に、温度25°C、湿度40%の雰囲気中に2時間放置
し、乾燥させて未化成正極板が作製される。
【0015】各極板群の未化成負極板8枚及び未化成正
極板7枚は、それぞれ同一極性の極板同士を接続する正
極ストラップ及び負極ストラップに各セル室内で固定さ
れている。図2紙面左端に収容される極板群の正極スト
ラップ及び図2紙面右端に収容される極板群の負極スト
ラップを除く各ストラップは、導電性を有しセル室間の
ストラップを接続するセル間接続体により、隣接する極
性の異なるストラップに、電槽1内の隔壁6を貫通して
それぞれ接続されており、6組の極板群は直列に接続さ
れている。図2紙面左端に収容される極板群の正極スト
ラップ及び図2紙面右端に収容される極板群の負極スト
ラップは、上述した正極外部出力端子3及び負極外部出
力端子4にそれぞれ接続されている。
【0016】本実施形態の鉛蓄電池10を作製するに
は、極板群6組を電槽1内の各セル室に収容し、セル間
接続体により直列に接続した後、電槽1上部に蓋2を溶
着又は接着して取り付ける。続いて、電槽1に電解液を
各注液口から注液し、未化成電池を作製する。この未化
成電池を9Aで21時間化成した後、各注液口を液口栓
5で封口することにより、鉛蓄電池10を得ることがで
きる。なお、電解液は1.225(20°C)の希硫酸
である。
【0017】<実施例>次に、表1を参照して、本実施
形態に従って作製した実施例の各電池の未化成正極板の
活物質ペースト作製に用いた鉛丹について詳述する。な
お、実施例の効果が明確となるように同時に作製した比
較例の鉛蓄電池についても併記する。
【0018】
【表1】
【0019】実施例1の電池では平均粒子径が1.0μ
mの鉛丹を、実施例2の電池では平均粒子径が15μm
の鉛丹を、それぞれ用いた。一方、比較例1の電池では
平均粒子径が0.5μmの鉛丹を、比較例2の電池では
平均粒子径が20μmの鉛丹を、比較例3の電池では平
均粒子径が30μmの鉛丹を、それぞれ用いた。
【0020】<試験・評価>次に、このようにして作成
した実施例1、2及び比較例1〜3の各電池について評
価するために、剥離脱落目視確認試験、持続時間測定試
験及び寿命サイクル試験を行った。
【0021】剥離離脱目視確認試験では、上記実施例及
び比較例の各電池とは別に、上述した未化成負極板2枚
及び各平均粒子径(0.5、1、15、20、30μ
m)で作製した未化成正極板1枚をガラス繊維からなる
セパレータを介して積層させて極板群を作製し、該極板
群を電槽1内に配置し、電槽1内に電解液を注液して未
化成電池を作製して、その未化成電池を1.3Aで21
時間化成した後解体して、正極板状態を観察し、活物質
の剥離、離脱の有無を確認した。なお、電解液は比重
1.225(20°C)の希硫酸とした。
【0022】持続時間測定試験では、上述した化成後の
実施例及び比較例の各電池を25°C、5時間率電流で
放電し、電圧が7.2Vに落ちるまでの持続時間を測定
した。
【0023】寿命サイクル試験では、実施例及び比較例
の各電池を75°Cの周囲温度で25A、4分間放電し
た後に14.8Vで10分間充電する充放電を1サイク
ルとして充放電を繰り返し、480サイクル毎に56時
間放置し、その後、582A、30秒間放電してその電
圧を測定し、引き続き同様のサイクルを繰り返した。寿
命回数は582A、30秒目の電圧が7.2Vになる回
数とした。
【0024】[試験結果] 剥離離脱目視確認試験の試験
結果を表2に、持続時間測定試験及び寿命サイクル試験
の試験結果を表3に示す。
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】[評価] 表2に示したように、剥離離脱目
視確認試験の結果、鉛丹の平均粒子径が15μm以下の
正極板には活物質の剥離、脱落は見られないのに対し、
鉛丹の平均粒子径が20μm、30μmの正極板では活
物質の剥離、脱落が見られた。これは、鉛丹の平均粒子
径が15μm以下であると、鉛丹と鉛粉との反応による
体積変化が小さいので、電極化成後の活物質の体積変化
による活物質の剥離、脱落を抑制することができること
によると考えられる。
【0028】表3に示したように、持続時間測定試験の
結果、実施例の各電池は持続時間が240分以上であっ
たのに対し、比較例の各電池は210分以下であった。
また、寿命サイクルについても実施例の各電池は320
0回以上であり、2800回以下の比較例の各電池より
寿命性能に優れていた。従って、実施例1及び実施例2
の電池は、鉛丹と鉛粉との反応による体積変化が小さい
ので、電極化成後の活物質の体積変化による活物質の剥
離、脱落を抑制することができることから、持続時間及
び寿命特性が向上していることが分かる。比較例1の寿
命サイクル、持続時間が劣るのは、粒子径の小さい活物
質が泥状化し、正極板から電解液中に溶解するためと考
えられる。
【0029】なお、本実施形態では6セルを1列とした
6セルモノブロック電槽1について例示したが、本発明
は、例えば、18セルのモノブロック電槽や仕切り板等
により電槽内のセル室を画定する他の構造の鉛蓄電池に
も適用することができ、更に、本実施形態では開放型の
車載用鉛蓄電池10について例示したが、密閉型の鉛蓄
電池や据置用鉛蓄電池にも適用することができることは
いうまでもない。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
正極活物質を鉛丹を用いて作製するので、化成充電効率
が向上すると共に、鉛丹の平均粒子径を1μm〜15μ
mとしたので、鉛丹と鉛粉との反応による体積変化が小
さいことから化成後の活物質の体積変化による活物質の
正極板からの剥離、離脱が抑制でき、鉛蓄電池の寿命特
性の低下を避けることができる、という効果を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される実施形態の鉛蓄電池の外観
斜視図である。
【図2】実施形態の鉛蓄電池の電槽の平面図である。
【符号の説明】
1 電槽 2 蓋 3 正極外部出力端子 4 負極外部出力端子 5 液口栓 6 隔壁 10 鉛蓄電池

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉛丹(Pb)を用いて作製した二
    酸化鉛(PbO)を正極活物質とする鉛蓄電池におい
    て、前記鉛丹の平均粒子径が1μm〜15μmであるこ
    とを特徴とする鉛蓄電池。
JP11140429A 1999-05-20 1999-05-20 鉛蓄電池 Pending JP2000331676A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1331256C (zh) * 2005-03-11 2007-08-08 风帆股份有限公司 耐高温蓄电池正极铅膏及制备方法
JP2008243679A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Gs Yuasa Corporation:Kk 鉛蓄電池
JP2009231014A (ja) * 2008-02-28 2009-10-08 Furukawa Battery Co Ltd:The 鉛蓄電池用正極活物質ペーストの製造方法及び前記ペーストを用いた鉛蓄電池用正極板
CN109616666A (zh) * 2018-09-12 2019-04-12 骆驼集团襄阳蓄电池有限公司 提高铅酸蓄电池正极活性物质利用率的铅膏及制备方法

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