JP2001057210A

JP2001057210A - 密閉形鉛蓄電池

Info

Publication number: JP2001057210A
Application number: JP11230462A
Authority: JP
Inventors: Hisaaki Takabayashi; 久顯高林
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2001-02-27

Abstract

(57)【要約】【課題】長寿命な密閉形鉛蓄電池を提供する。【解決手段】ペースト式負極板に用いる格子体の体積
を、該ペースト式負極板の体積の15%以上にするととも
に、縦枠骨1と縦内骨3の合計の体積を、該ペースト式負
極板の体積の8%以上にする。前記した格子体に、カーボ
ンを含有するペースト状活物質を充填し、ペースト式負
極板を作製して密閉形鉛蓄電池に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉形鉛蓄電池に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】密閉形鉛蓄電池に用いる負極板として、
鉛合金からなる格子体にペースト状活物質を充填して作
製する、ペースト式負極板を用いるのが一般的である。
密閉形鉛蓄電池をサイクル用途として使用する場合にお
いて、放電量に対する充電量が充分でない場合には、充
電後においても前記ペースト式負極板の活物質層に放電
生成物である硫酸鉛が残留する。そして、前記したよう
な充電を繰り返して行うと、前記硫酸鉛が負極活物質層
に蓄積するために、負極板容量と正極板容量とのバラン
スがくずれて、放電容量が低下するという問題点があ
る。

【０００３】なお、前記した硫酸鉛は、ペースト式負極
板の耳部から遠い位置ほど蓄積しやすい。すなわち、前
記耳部に近い位置では、比較的少ない充電量で硫酸鉛の
除去が可能となるものの、耳部から遠い位置では、充電
が入りにくく、硫酸鉛が残留しやすいことが明らかにな
っている。そこで、耳部から遠い位置の硫酸鉛を除去す
るには、放電量に対して充電量を多くする必要がある。
しかしながら、充電量を多くすると希硫酸電解液中の水
が分解されて水素ガスの発生が起こり、その結果、電解
液量が減少して早期に寿命となるという問題点がある。

【０００４】一方、充電量を多くすることによって、正
極板の格子体が腐食しやすくなることも知られている。
その結果、正極板に伸びが発生して、負極板とショート
して短期間に寿命になるという問題点がある。そして、
この傾向は正極板や負極板の寸法が大きくなるほど顕著
になることが知られている。そこで、サイクル用途とし
て使用される密閉形鉛蓄電池は、放電量の105〜110%程
度の電気量を充電するのが一般的である。

【０００５】充電受け入れ性を向上させて、充電後にお
ける硫酸鉛量を減少させるには、カーボン、カーボン繊
維、カーボンウイスカ等を負極活物質中に添加する手法
が特開平9-147841号公報などで開示されている。一方、
充電量に応じて充電電流を変化させて充電する方式、す
なわち、充電パターンの改良などの手法についても多数
提案されている。しかしながら、これらの手法を用いて
も、充分な効果が得られていないのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した課題
を解決するものであり、負極板の寸法が大きい密閉形鉛
蓄電池において、負極活物質の充電受け入れ性を向上さ
せることにより、長寿命化をはかることを目的とするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、第一の発明は、正極板、ペースト式負極板、リ
テーナを積層して作成する極板群を用いた密閉形鉛蓄電
池において、前記ペースト式負極板に用いる格子体の体
積が、該ペースト式負極板の体積の15%以上であること
を特徴とし、第二の発明は、前記ペースト式負極板に用
いる格子体のうちで、縦枠骨と縦内骨の合計の体積が、
該ペースト式負極板の体積の8%以上であることを特徴と
し、第三の発明は、前記格子体の縦骨間隔が20mm以下で
あることを特徴としている。

【０００８】第四の発明は、前記ペースト式負極板の活
物質中に、カーボン粉末、粒状カーボン、ウイスカ状カ
ーボン、繊維状カーボン又はグラファイト粉末を、0.2w
t.%以上含有することを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図１を用いて説明する。

【００１０】１．密閉形鉛蓄電池の作製後述する各種のペースト式負極板３枚と、従来から使用
されていたペースト式正極板２枚とをガラス繊維製のリ
テーナを介して組み合わせ、それを積層して極板群を作
製する。そして、該極板群を電槽に挿入した後に、電解
液を注液し、電槽化成して密閉して、2V-120Ahの密閉形
鉛蓄電池を作製した。なお、ペースト式正極板やリテー
ナの仕様及び、密閉形鉛蓄電池の作製条件等は従来品と
全く同一である。

【００１１】２．サイクル寿命試験条件電槽化成した密閉形鉛蓄電池は、12A放電（0.1CA、放電
終止電圧：1.8V）を行って初期の放電容量を測定した。
そして、満充電した後に、30A（0.25CA）で３時間放電
し、30A（0.25CA）で放電量の105%を充電するパターン
でサイクル寿命試験条件をした。密閉形鉛蓄電池の放電
容量は、50サイクル毎に0.1CA放電（放電終止電圧：1.8
V）を行い、初期の放電容量の70％に低下した時点をも
って寿命とした。また、50サイクル目に充電状態の密閉
形鉛蓄電池を解体し、各々のペースト式負極板の耳部5
付近と、該耳部5から最も離れた対角線上の部分につい
て活物質を取り出し、該活物質中の硫酸鉛量を測定して
その差を比較した。以下において、その差を（硫酸鉛量
の差（％））と呼ぶ。

【００１２】なお、密閉形鉛蓄電池は、極板面がほぼ水
平方向になる状態で試験した。すなわち、極板面がほぼ
水平方向になる状態で使用することにより、電解液の成
層化現象を生じにくくするためである。

【００１３】

【実施例】（比較例１、２；実施例１〜４）ペースト式
負極板の体積に占める格子体の体積の割合（以下、格子
体割合（％）と呼ぶ）が、前記硫酸鉛量の差（％）やサ
イクル寿命に、どのように影響するかについて実験し
た。

【００１４】本実験では、鉛−カルシウム−錫合金を用
い、鋳造によって縦骨間隔6が15mmの各種負極用格子体
を作成した。なお、格子体の長辺7の長さ寸法値を300mm
とし、各種格子体の形状を彫り込んだ鋳型の溝の深さを
変えることによって、ペースト式負極板の格子体割合
（％）を、それぞれ5%、10%、15%、20%、25%、30%にし
た。

【００１５】一酸化鉛を70〜80wt.%含む鉛粉1kgに、リ
グニン粉末を0.4wt.%、硫酸バリウム粉末を1wt.%、比重
1.40の硫酸を75cc、適量の水を加えて混練し、負極用の
ペースト状活物質を作製した。作製した前記負極用ペー
スト状活物質を、前記した各種の負極用格子体に摺り切
り充填し、40℃、湿度95%の大気中で40h熟成・乾燥させ
てペースト式負極板を作製した。なお、密閉形鉛蓄電池
の作製条件やサイクル寿命試験条件は、前述したもので
ある。

【００１６】表１に、これらの密閉形鉛蓄電池につい
て、格子体割合（％）と硫酸鉛量の差（％）及びサイク
ル寿命の関係を示す。表１より、格子体割合（％）が15
%以上の密閉形鉛蓄電池では、硫酸鉛量の差（％）が小
さく、充電が入りやすいこと及び良好なサイクル寿命特
性を示した。

【００１７】

【表１】

【００１８】（実施例１、５〜８）本実験では、鉛−カ
ルシウム−錫合金を用い、鋳造によって縦骨間隔6が15m
mの各種負極用格子体を作成した。なお、格子体の長辺7
の長さ寸法値を300mmとし、格子体割合（％）を15%にし
た。各種格子体の形状を彫り込んだ鋳型の溝の深さを変
えることによって、縦枠骨1と縦内骨3の合計の体積が、
該ペースト式負極板の体積に占める割合（以下、縦骨割
合（％）と呼ぶ）の4%、6%、8%、10%、12%にした。

【００１９】一酸化鉛を70〜80wt.%含む鉛粉1kgに、リ
グニン粉末を0.4wt.%、硫酸バリウム粉末を1wt.%、比重
1.40の硫酸を75cc、適量の水を加えて混練し、負極用の
ペースト状活物質を作製した。作製した前記負極用ペー
スト状活物質を、前記各種の負極用格子体に摺り切り充
填し、40℃、湿度95wt.%の大気中で40h熟成・乾燥させ
てペースト式負極板を作製した。なお、密閉形鉛蓄電池
の作製条件やサイクル寿命試験条件は、前述したもので
ある。

【００２０】表２に、これらの密閉形鉛蓄電池につい
て、縦骨割合（％）と硫酸鉛量の差（％）及びサイクル
寿命の関係を示す。表２より、縦骨割合（％）が8%以上
の密閉形鉛蓄電池では、硫酸鉛量の差（％）が小さく、
充電が入りやすいこと及び良好なサイクル寿命特性を示
した。

【００２１】

【表２】

【００２２】（実施例６、９〜１１）本実験では、鉛−
カルシウム−錫合金を用い、鋳造によって縦骨間隔6が1
5mm、長辺7の長さ寸法値が400mmで、格子体割合（％）
が15%、縦骨割合（％）が8%の格子体を作成した。

【００２３】一酸化鉛を70〜80wt.%含む鉛粉1kgに、リ
グニン粉末を0.4wt.%、硫酸バリウム粉末を1wt.%、カー
ボン粉末をそれぞれ0.1wt.%、0.2wt.%又は1.0wt.%のい
ずれかを添加した後、比重1.40の硫酸を75cc、適量の水
を加えて混練して負極用のペースト状活物質を作製し
た。前記ペースト状活物質を、前記格子体に摺り切り充
填し、40℃、湿度95%の大気中で40h熟成・乾燥させて、
カーボンを添加した未化成のペースト式負極板を作製し
た。なお、密閉形鉛蓄電池の作製条件やサイクル寿命試
験条件等は、前述したものである。

【００２４】表３に、カーボン粉末の添加量とサイクル
寿命の関係を示す。表３より負極活物質中に、カーボン
粉末を0.2wt.%以上添加すると、密閉形鉛蓄電池を更に
長寿命化できる。なお、粒状カーボン、ウイスカ状カー
ボン、繊維状カーボン或いはグラファイト粉末を用いた
場合でも、寿命特性に同様の良好な効果が認められた。

【００２５】

【表３】

【００２６】なお、前記格子体の縦骨間隔6は20mm以下
が好ましく、その間隔が20mmを超えると、ペースト状活
物質の充填時に、該ペースト状活物質が格子体から剥離
しやすいという問題点が認められた。また、上記した実
施例では、放電量の105%を充電した場合の実施例を示し
たが、放電量の110%又は115%を充電した場合において
も、同様の傾向を示した。

【００２７】

【発明の効果】本発明による格子体を用いると、負極活
物質に充電が入りやすく、サイクル寿命性能に優れた密
閉形鉛蓄電池を提供することができる。また、負極活物
質中にカーボンを0.2wt.%以上添加すると、密閉形鉛蓄
電池を更に長寿命化することができ、その工業的価値は
きわめて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】負極用格子体の摸式図である。

【符号の説明】

１：縦枠骨、２：横枠骨、３：縦内骨、４：横内
骨、５：耳部、６：縦骨間隔、７：長辺、８：短辺

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極板、ペースト式負極板、リテーナを積
層して作成する極板群を用いた密閉形鉛蓄電池におい
て、前記ペースト式負極板に用いる格子体の体積が、該
ペースト式負極板の体積の15%以上であることを特徴と
する密閉形鉛蓄電池。
【請求項２】前記ペースト式負極板に用いる格子体のう
ちで、縦枠骨と縦内骨の合計の体積が、該ペースト式負
極板の体積の8%以上であることを特徴とする請求項１記
載の密閉形鉛蓄電池。
【請求項３】前記格子体の縦骨間隔が20mm以下であるこ
とを特徴とする請求項１記載の密閉形鉛蓄電池。
【請求項４】前記ペースト式負極板の活物質中に、カー
ボン粉末、粒状カーボン、ウイスカ状カーボン、繊維状
カーボン又はグラファイト粉末を、0.2wt.%以上含有す
ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の密閉形鉛
蓄電池。