JP2001185129A - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池

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JP2001185129A
JP2001185129A JP37387199A JP37387199A JP2001185129A JP 2001185129 A JP2001185129 A JP 2001185129A JP 37387199 A JP37387199 A JP 37387199A JP 37387199 A JP37387199 A JP 37387199A JP 2001185129 A JP2001185129 A JP 2001185129A
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JP
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electrode plate
positive electrode
lead
projection
battery
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JP37387199A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sugiyama
寛 杉山
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Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛−錫系合金の芯金を用いたクラッド式正極
板を用いた鉛蓄電池において、芯金の伸びによって発生
する電槽蓋の変形、極柱封口部のクラック、さらには極
板群の湾曲によって生じる電池内部抵抗の上昇を抑制す
ること。 【解決手段】 クラッド式正極板の正極板耳3を正極板
9の中心線から偏芯して設け、正極板3の下部連座7に
は正極板耳3と反対方向で正極板9の中心線から偏芯し
て設けた突起部8を有し、この突起部8を電槽17の底
面に載置する。さらに好ましくは突起部8の突出寸法は
正極板9の芯金1の長さの少なくとも3%以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は特にクラッド式正極
板を備えた鉛蓄電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】据置用鉛蓄電池として様々なものが使用
されている。その中でもクラッド式鉛蓄電池は長寿命を
有するので広く用いられている。クラッド式鉛蓄電池に
用いるクラッド式正極板はガラス繊維等を編んで構成し
た断面中空円形のスリーブチューブの中心に鉛合金製の
芯金が位置しており、この芯金とスリーブチューブとの
間隙に活物質が充填された構成である。そしてこのスリ
ーブチューブの複数本が平行に配置されて極板を構成し
ている。芯金は極板上辺に対応する上骨で接続されてい
て、この上骨には極板耳が設けられている。
【0003】この極板耳は極板群上部に極性の異なるス
トラップ部を構成する関係上、極板の中心線から左右い
ずれかへ偏芯した位置に設けられている。一方、芯金の
下部には樹脂製の下部連座が装着されてスリーブチュー
ブの位置決めを行うとともに、スリーブチューブの下端
部から内部の活物質が脱落することを防止している。
【0004】近年、蓄電池のメンテナンス軽減を目的に
芯金に用いる鉛合金として従来の鉛−アンチモン系合金
からアンチモンを実質上含まない合金、例えば鉛−錫系
合金が用いられてきている。鉛−錫系合金は充電時の電
解液の減少や放置中の自己放電量を従来の鉛−アンチモ
ン系合金に比較して低く抑制してメンテナンスを軽減で
きるという長所がある反面、寿命末期に芯金が上下方向
に伸びやすい。このような伸びによる応力が極柱封口部
に集中して封口部にクラックを発生させたり、電槽蓋を
変形させたりすることがある。このような芯金の伸びは
芯金が上下方向にのみ存在することによって顕著にな
る。ペースト式の極板では横方向の格子骨が存在するた
めに、その伸びは横方向と縦方向の2方向にも分散され
ることになる。さらにクラッド式正極板を用いた制御弁
式の鉛蓄電池では、このようなクラックによる電槽内の
気密性の低下は酸素ガス吸収によって負極板が酸化する
ため致命的な欠陥となる。また、液式の鉛蓄電池におい
ても同様に蓋割れや極柱封口部が損傷を受けることによ
り電槽から電解液が漏出し、電池の接続部、架台や収納
箱の腐食を起こすことがあった。また、さらに制御弁式
の鉛蓄電池では以下のような問題もあった。
【0005】すなわち、電槽内で正極板がさらに上下方
向に伸びようとしても極板耳と電槽底部で伸びが制限さ
れるために、正極板を構成する芯金、スリーブチューブ
が横方向へ変形する。このような横方向への変形は正極
板を湾曲するように変形させる結果、極板群全体も極板
の積層方向に湾曲する場合がある。このような場合は特
にマットセパレータを用いた制御弁式鉛蓄電池では極板
とセパレータ間の密着性を低下させ、電池の内部抵抗が
上昇し、容量が低下する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記したよう
な鉛−錫系合金の芯金を用いたクラッド式正極板を用い
た鉛蓄電池において、芯金の伸びによって発生する電槽
蓋の変形、極柱封口部のクラック、さらには極板群の湾
曲によって生じる電池の内部抵抗の上昇を抑制すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明の請求項1記載に係る発明は、実質的に
アンチモンを含まない鉛合金製の芯金を用いたクラッド
式正極板を備えた鉛蓄電池において、正極板の正極板耳
は正極板の中心線から偏芯して設け、さらにこの正極板
の下部連座は正極板耳と反対方向に正極板の中心線から
偏芯して設けた突起部を有していて、この突起部を電槽
底面に載置することとした。
【0008】また、本発明の請求項2記載に係る発明
は、請求項1記載の構成を有する鉛蓄電池において、ク
ラッド式正極板の下部連座に設けた突起部の突出寸法は
正極板に用いられている芯金の長さの少なくとも3%以
上とした。
【0009】また、本発明の請求項3記載に係る発明
は、請求項2記載の構成を有する鉛蓄電池において、正
極板の下部連座に設けた突起部を電槽底面から突出して
設けた鞍部に載置することとした。
【0010】また、本発明の請求項4記載に係る発明
は、請求項1,2もしくは3のいずれかに記載する構成
を有する鉛蓄電池において、芯金の鉛合金として鉛−錫
合金を用いることとした。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の目的を達成した鉛蓄電池
は各請求項に記載した構成を実施の形態とすることがで
きるのであるが、以下には本発明の実施の形態を図面を
用いて説明する。
【0012】図1は本発明の鉛蓄電池に用いるクラッド
式の正極板を示す図である。平行に配列された芯金1が
上骨2で接続されている。上骨2には正極板耳3が設け
られている。芯金1と上骨2および正極板耳3はPb−
Sn系の合金、一例をあげるとPb−2.0%Sn合金
から鋳造により作製されている。芯金1および上骨2に
はポリエチレン樹脂製の上部連座4が装着される。芯金
1にガラス繊維糸を綾織したスリーブチューブ5を被せ
て上部連座4とスリーブチューブ5とが嵌合される。ス
リーブチューブ5中に金属鉛,一酸化鉛(yellow
−PbO,red−PbO)および鉛丹の混合物である
鉛粉6を所定量充填した後、芯金1の先端にポリエチレ
ン樹脂製の下部連座7が装着されるとともに、下部連座
7とスリーブチューブ5とが嵌合する。下部連座7には
突起部8が設けられている。本発明において、この突起
部8は正極板9の中心線に対して偏芯して正極板耳3と
反対側に設けられる。図2は本発明の鉛蓄電池を示す断
面図である。図1に示したクラッド式の正極板9とセパ
レータ10とペースト式の負極板11とが積層されてい
る。それぞれの極性の極板に設けられた極板耳は同極性
同士で集合溶接されて正極棚部12,負極棚部12’が
形成されている。正極棚部12,負極棚部12’にはそ
れぞれ正極柱13,負極柱13’が一体に設けられてお
り、極板群14を構成する。この正極柱13と負極柱1
3’は電槽蓋15を貫通しており、それぞれ正極柱封口
部16と負極柱封口部16’で封口されている。極板群
14を収納する電槽17の内底面には鞍18が形成され
ており、この鞍18上に正極板9の下部連座7に設けた
突起部8が載置されている。この突起部8の図1に示す
突出寸法xの値は、図1に示す芯金1の長さyの少なく
とも3%以上とすることが好ましい。このような構成に
よれば正極板9は伸びる方向(芯金1に対して平行な方
向)に対して上下同時に支持されず、少なくとも一端は
開放されているので正極板9の伸びによる応力が正極柱
封口部16に集中して正極柱封口部16の周辺にクラッ
クを発生させたり、電槽蓋15を押し上げて変形させる
ことはない。また、正極板9は優先的に上下方向に伸び
ることができるので、横方向の伸びによる正極板9の湾
曲を抑制し、特に制御式鉛蓄電池に適用した場合には従
来発生していた極板とセパレータとの密着性低下による
電池内部抵抗の増加を抑制することができる。
【0013】
【実施例】(実施例1)本発明の効果について実施例に
よって以下に説明する。
【0014】まず、前記した本発明の実施の形態により
2V200Ahの制御弁式鉛蓄電池を作製した。ここで
突起部8の突出長さxは芯金1の長さの5%に設定し
た。この本発明例による電池を電池Aとする。次に比較
例の電池Bとして、図3に示すように正極板19の下部
連座20に突起部21を極板中心線に対して対称に設け
た電池を作製した。なお、図3に示す突起部21の突出
長さx’は電池Aと同じく芯金の長さに対して5%と設
定した。これらの電池A,Bについて、それぞれ制御弁
式でない液式の構成を有する電池Cおよび電池Dを作製
した。また、さらにこれら電池Cおよび電池Dについ
て、それぞれ芯金の合金組成をPb−3.5%Sb−
0.3%As合金とした電池Eおよび電池Fを作製し
た。さらに電池Aおよび電池Bの正極板9,19に代え
て、それぞれ図4の(a)で示したペースト式の正極板
22、図4の(b)で示した正極板23を用いて制御弁
式の電池Gおよび電池Hを作製した。この正極板22,
23は縦横方向の枠骨24と縦横方向の中骨25からな
る格子に活物質ペースト26が充填された構成を有して
いる。正極板耳27は極板中心線から偏芯して設けられ
ている。また、これらの極板寸法はいずれもクラッド式
の正極板9,19と同一であり、正極板耳の位置も同一
である。正極板22の下枠骨24aには、突起部28が
極板中心線に対して偏芯して正極板耳27と反対方向に
一箇設けられている。また、図4の(b)に示すものは
正極板23の下枠骨24aに突起部29が左右対称に2
個設けられている。これら突起部28,29の下枠骨2
4aからの突出長さは縦枠骨24bの長さに対して5%
とした。これらの正極板から作製された極板群が電槽1
7に収納される。電槽収納状態において、突起部28,
29はいずれも鞍18上に載置された状態となる。ま
た、これら正極板22,23の格子合金組成はPb−
2.0%Sn合金であり、電池A,電池B,電池Cおよ
び電池Dに用いた芯金1の合金組成と同じである。これ
ら電池A〜Hの構成を表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】表1に示した電池A〜Hについて4A
(0.02CA)定電流で360日間連続して過充電を
行い、極柱封口部の破損、電槽蓋の盛り上がり寸法、正
極板の湾曲状態、電池内部抵抗の増加率を確認した。そ
の結果を表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】表2に示した結果から、ペースト式の正極
板を用いた電池Gおよび電池Hについては正極板の湾曲
が顕著であり、それに伴い内部抵抗の大幅な増加が見ら
れた。但し、正極板の上下方向の伸びによる極柱封口部
のクラックは見られなかった。また電槽蓋の変形、すな
わち盛り上がり量も少なく抑制されている。Pb−Sb
合金を芯金として用いた電池Eおよび電池Fについて
も、電池Gおよび電池Hと同様に極柱封口部のクラック
や電槽蓋の変形は抑制されている。これらの結果から極
柱封口部のクラックや電槽蓋変形という本発明の課題は
Pb−Sb合金の芯金を用いたクラッド式鉛蓄電池や、
Pb−Sn合金を用いたペースト式鉛蓄電池ではPb−
Sn合金の芯金を用いたクラッド式鉛蓄電池に比較して
顕著ではないことがわかる。そして本発明の構成である
電池A,電池Cによれば、比較例のPb−Sn合金の芯
金を用いたクラッド式鉛蓄電池である電池B,電池Dに
おいて顕著に発生するこれらの課題、すなわち、極柱封
口部のクラックや電槽蓋変形を抑制することができる。
さらには正極板の湾曲を抑制することによって内部抵抗
の増加を抑制できることがわかる。
【0019】(実施例2)本発明例の電池Aについて突
起部8の突出寸法xを変化させることにより、この寸法
xに対する突起部芯金1の長さyの比率を0〜12%の
範囲で変化させて実施例1と同様の過充電試験を行っ
た。この結果を表3に示す。
【0020】
【表3】
【0021】表3に示した結果からxに対するyの比率
を3%以上とすることにより、極柱封口部でのクラッ
ク、電槽蓋の変形(盛り上がり)、正極板の湾曲および
電池内部抵抗の増加を抑制する効果が顕著に得られるこ
とがわかる。この効果の程度は8%以上でほぼ同一とな
るので、極板面積確保を考慮して突起部8の突出寸法x
は芯金1の長さ寸法yの3〜8%とすることが好ましい
ことがわかる。また、本実施例においては芯金に2.0
%程度の錫を含有する鉛合金を用いた例を示したが、こ
の錫に加えてカルシウムを含む鉛−カルシウム系合金に
も適用することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明の構成によればアンチモンを実質
上含まない鉛−錫合金等の鉛合金の芯金を用いたクラッ
ド式極板を備えた鉛蓄電池において、芯金の伸びによっ
て発生する極柱封口部のクラックや電槽蓋の変形、さら
には正極板の変形による電池内部抵抗の増加を抑制でき
ることから、工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の一実施の形態における鉛蓄電池
に用いるクラッド式正極板を示す側面図 (b)(a)のA−A’線断面図
【図2】本発明の一実施の形態における鉛蓄電池の断面
【図3】比較例による鉛蓄電池の断面図
【図4】比較例による鉛蓄電池の正極板の側面図
【符号の説明】 1 芯金 2 上骨 3,27 正極板耳 4 上部連座 5 スリーブチューブ 6 鉛粉 7,20 下部連座 8,21,28,29 突起部 9,19,22,23 正極板 10 セパレータ 11 負極板 12 正極棚部 12’ 負極棚部 13 正極柱 13’ 負極柱 14 極板群 15 電槽蓋 16 正極柱封口部 16’ 負極柱封口部 17 電槽 18 鞍 24 枠骨 24a 下枠骨 24b 縦枠骨 25 中骨 26 活物質ペースト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的にアンチモンを含まない鉛合金製
    の芯金を用いたクラッド式正極板を備えた鉛蓄電池であ
    って、前記クラッド式正極板の正極板耳は正極板の中心
    線から偏芯して設けるとともに、前記クラッド式正極板
    の下部連座は前記正極板耳と反対方向に正極板の中心線
    から偏芯して設けた突起部を有していて、前記突起部を
    電槽底面に載置したことを特徴とする鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】 突起部の下部連座からの突出寸法は芯金
    の長さ寸法の少なくとも3%以上としたことを特徴とす
    る請求項1に記載の鉛蓄電池。
  3. 【請求項3】 突起部を電槽底面から突出して設けた鞍
    部に載置したことを特徴とする請求項2に記載の鉛蓄電
    池。
  4. 【請求項4】 芯金は鉛−錫合金製としたことを特徴と
    する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の鉛蓄電
    池。
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