JP2001006720A - 渦巻き型鉛蓄電池 - Google Patents
渦巻き型鉛蓄電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄型極板を用いた渦巻き型鉛蓄電池を製造す
る場合、ガラスマットセパレータの薄型化に伴うセパレ
ータのひび割れ、切れと群圧が十分にかからない問題が
発生し、電池のサイクル寿命の低下を招く。 【解決手段】 極板群中のセパレータの繊維密度を０．
１２〜０．２０ｇ／ｃｍ3、かつセパレータの厚みを
０．４〜０．７ｍｍとする。
る場合、ガラスマットセパレータの薄型化に伴うセパレ
ータのひび割れ、切れと群圧が十分にかからない問題が
発生し、電池のサイクル寿命の低下を招く。 【解決手段】 極板群中のセパレータの繊維密度を０．
１２〜０．２０ｇ／ｃｍ3、かつセパレータの厚みを
０．４〜０．７ｍｍとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正負極板にセパレ
ータを介在させて巻回した極板群を有する高出力放電に
優れた渦巻き型鉛蓄電池に関するものである。
ータを介在させて巻回した極板群を有する高出力放電に
優れた渦巻き型鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉛蓄電池は、二次電池として比較的安価
で安定な性能を有しているため、自動車用を始めとし
て、ポータブル機器用の電源やコンピュータのバックア
ップ用に広く普及してきた。さらに近年では、電気自動
車用の主力電源としてだけでなく、起動電源や回生電流
の回収用としても新しく機能が見直されている。これら
の用途では、とりわけ高出力特性の高さが求められてい
る。
で安定な性能を有しているため、自動車用を始めとし
て、ポータブル機器用の電源やコンピュータのバックア
ップ用に広く普及してきた。さらに近年では、電気自動
車用の主力電源としてだけでなく、起動電源や回生電流
の回収用としても新しく機能が見直されている。これら
の用途では、とりわけ高出力特性の高さが求められてい
る。
【０００３】このような高出力化の要望に対しては、極
板中の活物質層の厚みを薄くして電流密度を下げるこ
と、また集電体と活物質の距離を小さくすることが非常
に有効である。そして、このような薄型極板を用いた電
池としては、帯状の鉛合金製の集電体上に活物質を薄く
塗布して作成した正極および負極の極板をセパレータを
介して渦巻き状に構成する電池が提案されている。（特
表平５−５０３６０４号公報） しかし、極板を薄くすると極板の有効面積が増大し、活
物質の利用率が向上するために、特に正極においては活
物質同士の結合力の低下による正極活物質の劣化進行が
促進される。このような正極活物質の劣化を抑制するた
めには、極板群の圧縮度を高めることが有効な手法とさ
れている。また、セル単位で出力特性を向上させるため
には、極板の薄型化とともにセル中で大きな体積を占め
るセパレータを薄型化することも重要な因子であり、上
記のような極板群の圧縮度の増加とセパレータの薄型化
の両面での向上が渦巻き状に構成された鉛蓄電池の高出
力化にとって重要な点である。
板中の活物質層の厚みを薄くして電流密度を下げるこ
と、また集電体と活物質の距離を小さくすることが非常
に有効である。そして、このような薄型極板を用いた電
池としては、帯状の鉛合金製の集電体上に活物質を薄く
塗布して作成した正極および負極の極板をセパレータを
介して渦巻き状に構成する電池が提案されている。（特
表平５−５０３６０４号公報） しかし、極板を薄くすると極板の有効面積が増大し、活
物質の利用率が向上するために、特に正極においては活
物質同士の結合力の低下による正極活物質の劣化進行が
促進される。このような正極活物質の劣化を抑制するた
めには、極板群の圧縮度を高めることが有効な手法とさ
れている。また、セル単位で出力特性を向上させるため
には、極板の薄型化とともにセル中で大きな体積を占め
るセパレータを薄型化することも重要な因子であり、上
記のような極板群の圧縮度の増加とセパレータの薄型化
の両面での向上が渦巻き状に構成された鉛蓄電池の高出
力化にとって重要な点である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラス
繊維を主成分とするガラスマットセパレータを用い、極
板群に高い圧縮度をかけ、渦巻き状の極板群を作成した
場合、セパレータの厚みを薄くしていくと、極板群を巻
き回していく過程でセパレータのひび割れや、切れが発
生し、工程上の問題を発生させていた。このような問題
を解決するためにセパレータの厚みを厚くしていくと、
巻き回した極板群の内周部と外周部とで極板群の圧縮度
にばらつきが発生することが判明した。実際には極板群
の巻き回し当初は意図した圧縮度を容易に与えることが
できるが、巻き回しが進行するにつれ、極板群に与える
圧縮力はすでに巻き回した内周側のセパレータにより緩
和され、極板群の外周側にセパレータに高い圧縮力がか
からなくなる。通常の極板とセパレータとを積層した極
板群は、極板とセパレータとを積層した後に積層方向に
圧力を加えることにより、極板群を構成する各極板およ
び各セパレータに均等な圧縮力をかけることができるの
で、このような圧縮度の不均一が発生する問題は極板と
セパレータとを巻き回す場合に特有の問題である。この
ような問題により極板群の外周側の極板とセパレータに
は十分な圧縮力がかからなくなり、結果として蓄電池の
短寿命に結び付くものであった。
繊維を主成分とするガラスマットセパレータを用い、極
板群に高い圧縮度をかけ、渦巻き状の極板群を作成した
場合、セパレータの厚みを薄くしていくと、極板群を巻
き回していく過程でセパレータのひび割れや、切れが発
生し、工程上の問題を発生させていた。このような問題
を解決するためにセパレータの厚みを厚くしていくと、
巻き回した極板群の内周部と外周部とで極板群の圧縮度
にばらつきが発生することが判明した。実際には極板群
の巻き回し当初は意図した圧縮度を容易に与えることが
できるが、巻き回しが進行するにつれ、極板群に与える
圧縮力はすでに巻き回した内周側のセパレータにより緩
和され、極板群の外周側にセパレータに高い圧縮力がか
からなくなる。通常の極板とセパレータとを積層した極
板群は、極板とセパレータとを積層した後に積層方向に
圧力を加えることにより、極板群を構成する各極板およ
び各セパレータに均等な圧縮力をかけることができるの
で、このような圧縮度の不均一が発生する問題は極板と
セパレータとを巻き回す場合に特有の問題である。この
ような問題により極板群の外周側の極板とセパレータに
は十分な圧縮力がかからなくなり、結果として蓄電池の
短寿命に結び付くものであった。
【０００５】本発明は前記したような帯状の極板とセパ
レータとを巻き回した極板群を有する鉛蓄電池において
セパレータのひび割れや切れ、あるいは極板群の内周と
外周での圧縮力のばらつきの発生を抑制して寿命特性に
優れた鉛蓄電池を得ることを目的とする。
レータとを巻き回した極板群を有する鉛蓄電池において
セパレータのひび割れや切れ、あるいは極板群の内周と
外周での圧縮力のばらつきの発生を抑制して寿命特性に
優れた鉛蓄電池を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、鉛合金からなる集電体に活物質を塗着した
正極板および負極板の間にガラス繊維セパレータを介在
させて巻回した極板群を備えた渦巻き型鉛蓄電池におい
て、極板群中の前記セパレータの繊維密度は０．１２〜
０．２０ｇ／ｃｍ3以上であり、かつ厚みが０．４〜
０．７ｍｍである鉛蓄電池を示すものである。
するために、鉛合金からなる集電体に活物質を塗着した
正極板および負極板の間にガラス繊維セパレータを介在
させて巻回した極板群を備えた渦巻き型鉛蓄電池におい
て、極板群中の前記セパレータの繊維密度は０．１２〜
０．２０ｇ／ｃｍ3以上であり、かつ厚みが０．４〜
０．７ｍｍである鉛蓄電池を示すものである。
【０００７】そして本発明の鉛蓄電池において極板群の
巻き回し回数は少なくとも６回以上とすることが好まし
いく、またセパレータの繊維密度は０．１６ｇ／ｃｍ3
以下であることが好ましいものである。
巻き回し回数は少なくとも６回以上とすることが好まし
いく、またセパレータの繊維密度は０．１６ｇ／ｃｍ3
以下であることが好ましいものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による鉛蓄電
池の構成を説明する。まず、図１に負極板を例にして示
すように、負極板１は帯状の鉛合金の集電体２に鉛蓄電
池の活物質ペースト３を塗布する。集電体としては、例
えば鉛−スズ合金の圧延箔が用いられる。活物質ペース
トとしては鉛および鉛酸化物の原料鉛粉を水と希硫酸で
混練したものが一般に使用される。
池の構成を説明する。まず、図１に負極板を例にして示
すように、負極板１は帯状の鉛合金の集電体２に鉛蓄電
池の活物質ペースト３を塗布する。集電体としては、例
えば鉛−スズ合金の圧延箔が用いられる。活物質ペース
トとしては鉛および鉛酸化物の原料鉛粉を水と希硫酸で
混練したものが一般に使用される。
【０００９】活物質ペーストを塗布した集電体は熟成乾
燥されて極板となる。この極板に帯状のガラスマットセ
パレータを積み重ね、図２に示したように巻き回した極
板群の一端から圧力を極板群の中心軸方向にかけながら
極板とセパレータとを巻き取り、極板群を作成する。こ
こで、極板群中のセパレータの繊維密度は０．１２ｇ／
ｃｍ3以上とするとともに、厚みを０．４〜０．７ｍｍ
とするものである。また、極板群の巻き回し回数は６回
以上である極板群に本発明を適用することが好ましい。
燥されて極板となる。この極板に帯状のガラスマットセ
パレータを積み重ね、図２に示したように巻き回した極
板群の一端から圧力を極板群の中心軸方向にかけながら
極板とセパレータとを巻き取り、極板群を作成する。こ
こで、極板群中のセパレータの繊維密度は０．１２ｇ／
ｃｍ3以上とするとともに、厚みを０．４〜０．７ｍｍ
とするものである。また、極板群の巻き回し回数は６回
以上である極板群に本発明を適用することが好ましい。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を説明する。長さ１９０ｍ
ｍ，幅４０ｍｍ，厚み０．０５ｍｍのＰｂ−５ｗｔ％Ｓ
ｎの圧延鉛合金箔の両面に鉛蓄電池用活物質ペーストを
充填した。この活物質ペーストは前記したように鉛およ
び鉛酸化物からなる原料鉛粉を水と希硫酸とで混練した
ものを用いた。この極板の断面図を図１に示す。ここで
活物質ペーストを充填した後の極板厚みは表１に示した
通りとした。
ｍ，幅４０ｍｍ，厚み０．０５ｍｍのＰｂ−５ｗｔ％Ｓ
ｎの圧延鉛合金箔の両面に鉛蓄電池用活物質ペーストを
充填した。この活物質ペーストは前記したように鉛およ
び鉛酸化物からなる原料鉛粉を水と希硫酸とで混練した
ものを用いた。この極板の断面図を図１に示す。ここで
活物質ペーストを充填した後の極板厚みは表１に示した
通りとした。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１で示した正極板と負極板とを帯状のセ
パレータを介して対向するよう巻き回して円筒形の極板
群を作成した。巻き回しの方法としては図２に示したよ
うに帯状のセパレータ５に挟みこんだ正極板４を負極板
１ともに巻き回して極板群６を作成する。ここで巻き回
し時に従動ローラー７を極板群の巻き回し中心６ａ方向
に向かって押しあてることにより極板群６を緊圧した。
セパレータ５はガラスマットからなるセパレータであ
り、繊維密度とセパレータの厚みを変化させて極板群を
作成した。この時の極板群７の中心部のセパレータ圧縮
率（元の厚みに対する比率）と最外周でのセパレータ圧
縮率とを測定した。その結果を図３に示す。なお、極板
群６の巻き回数は６回とした。
パレータを介して対向するよう巻き回して円筒形の極板
群を作成した。巻き回しの方法としては図２に示したよ
うに帯状のセパレータ５に挟みこんだ正極板４を負極板
１ともに巻き回して極板群６を作成する。ここで巻き回
し時に従動ローラー７を極板群の巻き回し中心６ａ方向
に向かって押しあてることにより極板群６を緊圧した。
セパレータ５はガラスマットからなるセパレータであ
り、繊維密度とセパレータの厚みを変化させて極板群を
作成した。この時の極板群７の中心部のセパレータ圧縮
率（元の厚みに対する比率）と最外周でのセパレータ圧
縮率とを測定した。その結果を図３に示す。なお、極板
群６の巻き回数は６回とした。
【００１３】図３に示した結果からセパレータの繊維密
度を０．１２ｇ／ｃｍ3以上であり、かつセパレータの
厚みが０．４〜０．７ｍｍの範囲とした場合には、極板
群の内周側と外周側で差が少なく、極板面全面にわたっ
て均一なセパレータ圧縮率、すなわち均一が群圧が維持
できていることがわかる。なお、セパレータの厚みが
０．４ｍｍ未満になるとセパレータに亀裂が入り、巻き
回する極板群には強度的に不適当であることがわかっ
た。
度を０．１２ｇ／ｃｍ3以上であり、かつセパレータの
厚みが０．４〜０．７ｍｍの範囲とした場合には、極板
群の内周側と外周側で差が少なく、極板面全面にわたっ
て均一なセパレータ圧縮率、すなわち均一が群圧が維持
できていることがわかる。なお、セパレータの厚みが
０．４ｍｍ未満になるとセパレータに亀裂が入り、巻き
回する極板群には強度的に不適当であることがわかっ
た。
【００１４】次にセパレータの繊維密度０．１４ｇ／ｃ
ｍ3の一定として厚みを０．２ｍｍ，０．５ｍｍ，０．
９ｍｍとして前記した正極板４と負極板１とで極板群を
作成した。極板群はそれぞれ巻き回数を４〜８回と変化
させた。このようにして作成した極板群の最内周と最外
周のセパレータ圧縮率の差を求めた。この結果を図４に
示す。図４に示した結果から巻き回数が５回以下の場合
にはどの場合においてもセパレータ圧縮率の内周と外周
との差は顕著ではない。しかし、セパレータの厚みが
０．９ｍｍになると巻き回し回数が６回を超えるとセパ
レータ圧縮率の差が顕著になることがわかる。よって、
本実施例における効果は巻き回数を６回以上とした場合
に特に顕著に得ることができる。
ｍ3の一定として厚みを０．２ｍｍ，０．５ｍｍ，０．
９ｍｍとして前記した正極板４と負極板１とで極板群を
作成した。極板群はそれぞれ巻き回数を４〜８回と変化
させた。このようにして作成した極板群の最内周と最外
周のセパレータ圧縮率の差を求めた。この結果を図４に
示す。図４に示した結果から巻き回数が５回以下の場合
にはどの場合においてもセパレータ圧縮率の内周と外周
との差は顕著ではない。しかし、セパレータの厚みが
０．９ｍｍになると巻き回し回数が６回を超えるとセパ
レータ圧縮率の差が顕著になることがわかる。よって、
本実施例における効果は巻き回数を６回以上とした場合
に特に顕著に得ることができる。
【００１５】次にセパレータの繊維密度を０．１４ｇ／
ｃｍ3の一定として０．５ｍｍおよび０．９ｍｍとして
６回巻き回した極板群を作成した。ここでセパレータの
厚み０．５ｍｍのものは本実施例、０．９ｍｍのものは
比較例に相当する。この極板群を円筒形の電槽に収納し
て２Ｖ１．３Ａｈの密閉形鉛蓄電池を作成した。これら
の密閉形鉛蓄電池についてサイクル寿命試験を行った。
試験条件は放電：１０Ａ（放電終止電圧１．５Ｖ）充
電：２．４５Ｖ定電圧（最大電流３Ａ)であって、容量
は初期容量に対するサイクル後の溶量を百分率で表し
た。
ｃｍ3の一定として０．５ｍｍおよび０．９ｍｍとして
６回巻き回した極板群を作成した。ここでセパレータの
厚み０．５ｍｍのものは本実施例、０．９ｍｍのものは
比較例に相当する。この極板群を円筒形の電槽に収納し
て２Ｖ１．３Ａｈの密閉形鉛蓄電池を作成した。これら
の密閉形鉛蓄電池についてサイクル寿命試験を行った。
試験条件は放電：１０Ａ（放電終止電圧１．５Ｖ）充
電：２．４５Ｖ定電圧（最大電流３Ａ)であって、容量
は初期容量に対するサイクル後の溶量を百分率で表し
た。
【００１６】その結果を図５に示す。図５から本実施例
によるものは比較例によるものと比較して優れた寿命特
性を有していることが確認できた。特に、比較例による
密閉形鉛蓄電池の極板群の最外周に対応する正極および
負極活物質中には放電生成物である硫酸鉛が固定化して
おり、早期に寿命低下に至ったものと考えられる。
によるものは比較例によるものと比較して優れた寿命特
性を有していることが確認できた。特に、比較例による
密閉形鉛蓄電池の極板群の最外周に対応する正極および
負極活物質中には放電生成物である硫酸鉛が固定化して
おり、早期に寿命低下に至ったものと考えられる。
【００１７】また、セパレータの繊維密度の上限として
は、巻き回して構成する極板群をもちいたことによる良
好な高率放電特性を損なわないために０．２０ｇ／ｃｍ
3以下、好ましくは０．１６ｇ／ｃｍ3以下とすることが
良い。
は、巻き回して構成する極板群をもちいたことによる良
好な高率放電特性を損なわないために０．２０ｇ／ｃｍ
3以下、好ましくは０．１６ｇ／ｃｍ3以下とすることが
良い。
【００１８】
【発明の効果】本発明の構成によれば巻き回した極板群
を有する蓄電池において極板群の内周側と外周側での群
圧を一定にすることによって、優れた寿命を有する蓄電
池を得ることができる。
を有する蓄電池において極板群の内周側と外周側での群
圧を一定にすることによって、優れた寿命を有する蓄電
池を得ることができる。
【図１】（負）極板の断面図
【図２】極板群を巻き回す状態を示す図
【図３】セパレータの厚み、繊維密度とセパレータ圧縮
率との関係を示す図
率との関係を示す図
【図４】極板群巻き回数とセパレータ圧縮率の内外周差
を示す図
を示す図
【図５】本実施例および比較例による密閉形鉛蓄電池の
サイクル寿命特性を示す図
サイクル寿命特性を示す図
１ （負）極板 ２ 鉛合金圧延箔 ３ 活物質 ４ 正極板 ５ セパレータ ６ 極板群 ６ａ 巻き回し中心 ７ 従動ローラー
Claims (2)
- 【請求項１】 鉛合金からなる集電体に活物質を塗着し
た正負極板にガラス繊維セパレータを介在させて巻回し
た極板群を備えた渦巻き型鉛蓄電池において、極板群中
の前記セパレータの繊維密度は０．１２〜０．２０ｇ／
ｃｍ3であり、かつ厚みが０．４〜０．７ｍｍであるこ
とを特徴とする渦巻き型鉛蓄電池。 - 【請求項２】 極板群の巻回し回数は少なくとも６回以
上であることを特徴とする請求項１に記載の渦巻き型鉛
蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172054A JP2001006720A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 渦巻き型鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172054A JP2001006720A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 渦巻き型鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001006720A true JP2001006720A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=15934689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11172054A Pending JP2001006720A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 渦巻き型鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001006720A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100082A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 鉛蓄電池 |
| WO2011016183A1 (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池 |
-
1999
- 1999-06-18 JP JP11172054A patent/JP2001006720A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100082A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 鉛蓄電池 |
| WO2011016183A1 (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池 |
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