JP2001023598A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents
密閉形鉛蓄電池Info
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract
れる密閉形鉛蓄電池に関するもので、充電電圧を変動さ
せることなく電解液比重を上げ、寿命特性を損なうこと
なく放電容量を向上させた密閉形鉛蓄電池を提供するこ
とを目的とするものである。 【解決手段】 ペースト式正極板と負極板の間にガラス
繊維を主成分としたセパレータを介在させ、電解液の比
重が1.30〜1.32でかつ、前記セパレータのガス
通気度が15〜30秒/300cc/cm2である構成
により、電解液比重を上昇させても、充電電圧を従来の
ままにでき、寿命低下のない高容量の密閉形鉛蓄電池が
できる。
Description
常用電源として使用される密閉形鉛蓄電池に関するもの
である。
重測定、均等充電等の保守作業が不要で、かつ設置方向
を選ばない負極吸収式の密閉形鉛蓄電池の使用が増加し
てきた。
状態において水の電気分解を抑えるため、負極から水素
が発生する電圧より低い電圧に充電電圧を制御し、正極
から発生した酸素ガスを速やかに負極で吸収して水に戻
すとともに、生成した硫酸鉛を充電により再び金属鉛に
還元し、電池の密閉化を可能にしている。
生した酸素ガスが負極に移動できるようにセパレータは
拡散性を考慮しなければならない。また、密閉形鉛蓄電
池はどのような姿勢、設置方向で用いても希硫酸電解液
の電池外への漏れを防ぐためと、極板と電解液との電気
化学的接触を保つため、希硫酸電解液は実質的に非流動
化されている。
動化する方法として現在多くの場合、ガラス繊維を主成
分とした高保液性のセパレータを極板間に配し、このセ
パレータ中に自由に遊離できない程度に電解液を含浸さ
せる方法(リテーナ式密閉形鉛蓄電池とよばれる。)が
とられている。
池は、停電時に瞬時に電力を供給できるように常に定電
圧充電が行われている。いわゆるトリクル充電叉は、フ
ロート充電と呼ばれる充電方式をとっている。このよう
な充電時の鉛蓄電池の寿命劣化機構は、トリクル充電に
より流れる充電電流により、正極格子が腐食され電導部
分の減少、あるいは腐食による格子の伸びにより正極活
物質と格子との密着性が低下して、有効な活物質が減少
して、放電容量が低下することによる。
リクル充電時に、密閉化反応に伴う充電電流が流れるた
め、従来の密閉化反応のない液式鉛蓄電池に比べ大きな
充電電流が流れる。そのため正極格子の腐食スピードが
速く寿命が短い。
長くするため、密閉化反応をできるだけ抑えることによ
り、自己放電を補えるほどに充電電流を小さくすること
が望ましい。
大きくなり、フロート充電により、自己放電を補えなか
ったり、正極格子の腐食を促進し、寿命が短くなる。低
くすぎると必要な硫酸量を確保できない。そこで1.2
6〜1.28の比重を持つ電解液を用いていた。鉛蓄電
池は原理的に電解液硫酸の比重(濃度)により、開回路
電圧が決まり、電解液比重が上昇すると、開回路電圧は
上昇する。開回路電圧と充電電圧との関係は、充電電圧
が高いと過充電により寿命が短くなり、低いと充電不足
になるため、それぞれ最適な関係が現在用いられてい
る。例えば、比重1.26〜1.28の場合の最適充電
電圧としてはセル当たり2.23〜2.25Vが採用さ
れている。
蓄電池について近年放電容量の向上や電池のコンパクト
化が要望されている。容量や体積効率を向上させるため
には、電解液比重を上げる必要がある。電解液比重を上
げることで、硫酸量を多くできることにより、放電容量
を向上できる。電解液比重を上げると前述したように、
開回路電圧が上昇するため、充電電圧も高くしないと、
充電不足になり好ましくない。
のUPSや通信用の非常用電源の充電電圧は、ほとんど
がセル当たり2.23〜2.25Vに設定されている。
しかし、電解液比重の高い蓄電池を使用する場合、上記
理由から充電電圧を変更する必要が発生してくるため、
負荷への影響や汎用性という面で好ましくない。
で、充電電圧を変動させることなく電解液比重を上げ、
寿命特性を損なうことなく放電容量を向上させた密閉形
鉛蓄電池を提供することを目的とするものである。
極板と負極板の間にガラス繊維を主成分としたセパレー
タを介在させ、電解液の比重が1.30〜1.32でか
つ、前記セパレータ1cm2当たりを300ccの空気
が通過するのに必要な時間が15〜30秒(ガーレデン
ソメーター法JISP8117(以下、通気度15〜3
0秒/300cc/cm2とする。))あることを特徴
とし、特に好ましくはセル当たり2.23〜2.25V
の充電電圧で充電される密閉形鉛蓄電池に適用するもの
である。
解液比重を1.30〜1.32とするとともにガラス繊
維を主成分としたセパレータのガス通気度を15〜30
秒/300cc/cm2とするものである。まず、電解
液比重を1.30〜1.32とすることにより放電容量
を従来より約20%以上向上させることができる。とこ
ろが、ガラス繊維を主成分とするセパレータとして、セ
パレータ1cm2当たりを300ccの空気が通過する
のに必要な時間が45〜60秒(ガーレデンソメーター
法JISP8117(以下、通気度45〜60秒/30
0cc/cm2とする。))であるものを使用していた
ため、比重上昇により開路電圧が上昇し、従来の充電電
圧2.23〜2.25Vでは開回路電圧と充電電圧の差
が小さくなり、充電電流が小さくなることと、電解液比
重上昇による自己放電の増加を充電で回復できなくなる
ため、充電不足により寿命が短くなる。そこで、本発明
による密閉形鉛蓄電池はセパレータのガス通気度を15
〜30秒/300cc/cm2とすることにより、酸素
ガスの拡散スピードを向上することができ、充電電流を
増加させて特に正極での充電不足を起こすことなく寿命
特性を維持できる。
来の2.23〜2.25Vの充電電圧を採用したまま、
電解液比重を上昇させ、寿命を低下しないまま、放電容
量を向上できる。
濃度が高すぎて、自己放電をさらに増加させると共に正
極格子の腐食を増加させて短寿命になり、好ましくな
い。また、セパレータのガス通気度を15秒/300c
c/cm2以下にすると、セパレータ内の孔径が大きく
なり、電解液の保液性が低下し、放電容量を低下させ好
ましくなく、2.23〜2.25Vの充電電圧の範囲で
は、本発明による電解液比重とするとともに、本発明の
セパレータのガス通気度とする必要がある。
スト式正負極板とガラス繊維を主成分とするセパレータ
を用いて、電解液比重が1.26〜1.34で、ガス通
気度の異なる5種類のセパレータを用いて6V100A
hの電池を作成し各種試験を行った。試験に用いた電池
は、セパレータの繊維径を0.6〜1.5μm、みかけ
密度が140〜180g/lの範囲でコントロールし、
ガス通気度が5〜60秒/300cc/cm2のものを
使用した。また極板は高さ140mmで幅が100mm
で正極板の厚みが3.3mm,負極板の厚みが2.3m
mのものを正極板10枚、負極板11枚を1セルとして
極板群を構成した。なお正極格子合金は鉛−カルシウム
−すず系合金、負極格子合金は鉛−カルシウム系合金を
使用した。
を測定した。図1に試験結果を示す。図1よりガス通気
度が5秒/300cc/cm2のセパレータでは、放電
容量が低下した。これは、セパレータのガス通気度を5
秒/300cc/cm2以下にすると、セパレータ内の
孔径が大きくなり、電解液の保液性が低下したためであ
る。その他のセパレータでは保液性を低下させることな
く、電解液比重の上昇により、放電容量が向上すること
が判った。
/cm2のセパレータの電池について、セル当たり2.
23〜2.25Vの充電電圧で定電圧トリクル寿命試験
を行った。寿命試験は雰囲気温度を60℃で行い、3週
間おきに放電容量を確認し、試験前の放電容量の80%
まで容量低下した時点を寿命とした。電解液比重を横軸
にとりセパレータのガス通気度別の寿命を図2、充電電
流値を図3に示す。図3より、セパレータのガス通気度
と充電電流には各電解液比重で相関があり、ガス通気度
が小さくなると充電電流が上昇した。これは密閉化反応
における酸素ガスの拡散スピードがセパレータのガス通
気度が小さくなることにより、速くなったためである。
度45、60秒/300cc/cm 2の電池は電解液の
上昇と共に寿命が低下した。また図3よりガス通気度4
5、60秒/300cc/cm2の電池の充電電流が比
重の上昇と共に減少していくことがわかる。これは比重
の上昇により開回路電圧が上がり、充電電圧と開回路電
圧の差が小さくなっていくことによって、充電電流が減
少したためである。充電電流の減少と、比重上昇に伴っ
て自己放電が大きくなり充電不足により、寿命が低下し
た。ガス通気度15、30秒/300cc/cm2セパ
レータの場合、従来の比重(1.26〜1.28)で
は、ガス拡散が良くなり、密閉化反応に伴なう充電電流
が増加して、正極格子の腐食スピードが速くなり従来の
セパレータに比べ寿命が短かくなった。ところが比重
1.3〜1.32では、ガス通気度45、60秒/30
0cc/cm2のセパレータが充電不足で寿命が短かっ
たのに対して、ガス通気度15、30秒/300cc/
cm2のセパレータでは充電電流が増加したため、充電
不足を補うことができ従来のセパレータの比重1.26
〜1.28と同等の寿命になった。比重1.34以上で
は、ガス通気度15、30秒/300cc/cm2のセ
パレータにおいても、充電電流が小さくて、自己放電を
補うことができず、充電不足により寿命が短い。
25Vを変えずに電解液比重を上昇させるためには、電
解液比重1.3〜1.32とセパレータのガス通気度1
5〜30秒/300cc/cm2の組合わせで使用する
ことが良く、従来の寿命特性を損なうことなく高容量の
密閉形鉛蓄電池が得られる。たとえば充電電圧が2.2
3Vより低ければ充電電流が低下して、充電不足により
短寿命になる。また充電電圧が高ければ、充電電流が多
く流れすぎ、正極格子の腐食スピードが速く寿命が短く
なる。したがって充電電圧も重要な要因であり、2.2
3〜2.25Vの場合に顕著な効果が得られる。
蓄電池を用いれば、従来の充電電圧を変更することなく
高容量で寿命特性を損なわない密閉形鉛蓄電池を供給す
ることができる。
2.25V)トリクル充電寿命の関係を示す図
2.25V)トリクル充電時の平均充電電流の関係を示
す図
Claims (2)
- 【請求項1】 ペースト式正極板と、負極板と、これら
の間に配置されたガラス繊維を主成分としたセパレータ
と、比重が1.30〜1.32の電解液を有しており、
前記セパレータは1cm2当たりを300ccの空気が
通過するのに必要な時間が15〜30秒であることを特
徴とする密閉形鉛蓄電池。 - 【請求項2】充電電圧がセル当たり2.23〜2.25
Vの非常電源に用いる密閉形鉛蓄電池において、前記密
閉形鉛蓄電池の構成が、ペースト式正極板と負極板の間
にガラス繊維を主成分としたセパレータを介在させ、電
解液の比重が1.30〜1.32でかつ、前記セパレー
タ1cm2当たりを300ccの空気が通過するのに必
要な時間が15〜30秒であることを特徴とする密閉形
鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19002499A JP4406959B2 (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 密閉形鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19002499A JP4406959B2 (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 密閉形鉛蓄電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001023598A true JP2001023598A (ja) | 2001-01-26 |
JP4406959B2 JP4406959B2 (ja) | 2010-02-03 |
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ID=16251112
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP19002499A Expired - Lifetime JP4406959B2 (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 密閉形鉛蓄電池 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017224483A (ja) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 日立化成株式会社 | 鉛蓄電池 |
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JPH01294352A (ja) * | 1988-02-16 | 1989-11-28 | Yuasa Battery Co Ltd | 密閉形鉛蓄電池 |
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-
1999
- 1999-07-05 JP JP19002499A patent/JP4406959B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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JP2017224483A (ja) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 日立化成株式会社 | 鉛蓄電池 |
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