JP2001273905A - 鉛蓄電池 - Google Patents

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】鉛−カルシウム−錫合金を用い、横中骨4
の断面積が、横細骨6の断面積の5倍以上を有する正極用
集電体を用いる。そして、格子状をした桝目9の長辺が
上下方向であり、横枠骨1及び前記横中骨4の断面積の和
S１と、前記横枠骨1、前記横中骨4及び前記横細骨3の断
面積の和S2との間にS1/S2≧0.5の関係を満たすようにす
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、鉛蓄電池に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】鉛蓄電池は安価で信頼性が高いという特
徴を有するため、無停電電源装置や自動車用などに広く
使用されている。最近、これらに使用される鉛蓄電池の
長寿命化が強く要求されている。

【０００３】鉛蓄電池の主な寿命の要因は、ペースト式
正極板に用いる集電体の腐食によるものである。すなわ
ち、正極用の集電体が腐食すると、ペースト式正極板に
伸びが発生して負極板とショートしたり、内部抵抗が増
加したり、活物質が脱落して放電容量が低下するなどの
問題点がある。なお、正極用の集電体は、一般に鉛−カ
ルシウム−錫合金製で、図２に示す形状が用いられてい
る。

【０００４】正極用集電体の耐食性を向上させる手法と
して、使用する鉛合金組成の最適化が検討されている。
しかしながら、この方法を用いても正極用集電体の大幅
な耐腐食性能の向上は得られていないのが現状である。

【０００５】一方、正極用集電体の耐食性を向上させる
手法として、正極用集電体を形成する骨格を太くして、
腐食を進みにくくさせる手法も検討されてきた。しかし
ながら、前記骨格を太くすると、鉛蓄電池の質量が重く
なることや、充填される活物質量が少なくなるために放
電容量が低下するという問題点がある。また、集電体の
周辺を形成する枠骨部分の断面積は、電極板の枚数構成
やペースト状活物質の充填時や充填後のハンドリング性
などから規定されるため大きな形状変更は難しい。した
がって、前記枠骨の内側部分の格子形状を構成する骨の
デザインが重要となっている。

【０００６】最近、正極用集電体の耐食性を向上させる
手法として、正極用集電体のデザインを最適化する検討
が特許第2904013号にて開示されている。この手法は、
縦骨にくらべて細い横骨を用いることにより、縦骨と横
骨の交点部分の鋳造欠陥を減らし、耐腐食性を向上させ
て長寿命化をはかるものである。しかしながら、この方
法では使用中に横方向に変形しやすく、その結果、負極
板との短絡によって寿命となりやすいという問題点があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記し
た課題を解決するものであり、長寿命な密閉形鉛蓄電池
を提供することにある。

【０００８】

【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、本発明は正極用集電体に鉛−カルシウム−錫合金
を用い、横中骨の断面積が、横細骨の断面積の5倍以上
を有する鉛蓄電池において、格子状をした桝目の長辺が
上下方向であり、横枠骨及び前記横中骨の断面積の和S
１と、前記横枠骨、前記横中骨及び前記横細骨の断面積
の和S2との間にS1/S2≧0.5の関係があることを特徴とし
ている。

【０００９】

【発明の実施の形態】正極用集電体として、鉛−カルシ
ウム−錫合金を用いて密閉形鉛蓄電池を作成した。以下
に、本発明の実施の形態を説明する。

【００１０】１．正極用集電体の作製 カルシウム量が0.09質量.%、錫量が1.2質量.%、残部が
鉛からなる組成の鉛合金を使用した。彫り込み寸法の異
なる各種の鋳型を180℃〜200℃にあらかじめ加熱してお
き、約500℃の溶融した前記鉛合金を前記鋳型に流し込
んで凝固させた後、離型して正極用集電体を作製する。
図１に示すように、正極用集電体の上部には耳部7と、
周辺を形成する横枠骨1と縦枠骨2とで形成されており、
周辺部の内側には上下方向に縦中骨5と縦細骨6を有し、
左右方向に横中骨4と横細骨3を有している。この正極用
集電体の外形寸法は、W180×L400×T5.5(mm)である。

【００１１】２．正極板及び密閉形鉛蓄電池の作製 前記した正極用集電体に従来の手法でペースト状活物質
を充填し、熟成、乾燥して未化成のペースト式正極板を
作成する。作製したペースト式正極板を２枚、従来から
使用していた寸法がW180×L400×T3.5(mm)のペースト式
負極板を３枚用い、ガラス繊維製のリテーナを介して組
み合わせて極板群を作製する。前記極板群を電槽に挿入
し、27質量.%の希硫酸電解液を約1.5kg注液した後、正
極用活物質理論容量の230%の課電量で電槽化成をして密
閉し、2V-120Ah（公称容量；ただし、10時間率容量）の
密閉形鉛蓄電池を作製した。

【００１２】３．初期の放電試験 電槽化成した密閉形鉛蓄電池は満充電にした後、25℃、
12A(0.1CA)の定電流で放電して（放電終止電圧：1.75
V）、初期の放電容量を測定した。

【００１３】４．寿命試験 初期の放電試験をした密閉形鉛蓄電池は、60℃の環境下
において、2.23Vの定電圧で連続的に過充電し、30日毎
に、25℃で32A(0.16CA) の定電流で放電（放電終止電
圧：1.75V）して放電容量を確認する。そして、前記し
た過充電試験後の放電容量と、初期の低率放電容量との
比率とを比較し（以下、容量比と呼ぶ。）、該容量比が
60%以下となった時点を寿命とした。

【００１４】

【実施例】（実施例1、2、比較例１）図１に、質量が規
定されている本発明の集電体を用いた正極板構造の概略
図を示す。すなわち、上部に集電用の耳部7を有し、格
子状をした略長方形の桝目9の長辺が上下方向を向くよ
うにした。正極用集電体において、横枠骨1、横中骨4及
び横細骨3のそれぞれの断面積をa1，a2，a3とする。な
お、横中骨4の断面積a2が横細骨3の断面積a3の６倍とし
た（すなわち、a2 ＝ 6 × a3の関係を満たすようにし
た。）。そして、横枠骨1と横中骨4の断面積の和（S1
＝ a1 ＋ a2）と、横枠骨1と横中骨4と横細骨3の断面積
の和（S2 ＝ a1 ＋ a2 ＋ a3）との関係が、密閉形鉛蓄
電池の寿命にどのように影響するかについて実験した。

【００１５】本実施例では、上記したS１の値をS2の値
で割り算をした関係（以下において、S1/S2と呼ぶこと
にする。）が、それぞれS1/S2＝0.3、0.5、0.7となるよ
うな質量の等しい３種類の集電体を鋳造により作製し
て、密閉形鉛蓄電池の寿命にどのように影響するかにつ
いて実験した。なお、格子状をした略長方形の桝目の長
辺が上下方向を向いているため、S1/S2がこの範囲でも
容易に鋳造ができた。

【００１６】上記したそれぞれの密閉形鉛蓄電池につい
て、寿命試験をした結果を表１に示す。表1よりS1/S2
≧ 0.5の関係を有する集電体を使用すると、密閉形鉛蓄
電池が長寿命となっている。なお、解体調査よってこれ
らの密閉形鉛蓄電池の寿命原因は格子の左右方向の変形
による短絡であることが確認された。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】上述したように、本発明の正極用集電体
を用いると、長寿命な密閉形鉛蓄電池を提供することが
できるため工業上優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集電体を用いた正極板構造の概略図で
ある。

【図２】従来の集電体を用いた正極板構造の概略図であ
る。

【符号の説明】

１：横枠骨、 ２：縦枠骨、 ３：横細骨、 ４：横中
骨、 ５：縦中骨、６：縦細骨、 ７：耳部、 ８：ペー
スト式活物質充填部分、 ９：桝目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正極用集電体に鉛−カルシウム−錫合金を
   用い、横中骨の断面積が、横細骨の断面積の5倍以上を
   有する鉛蓄電池において、格子状をした桝目の長辺が上
   下方向であり、横枠骨及び前記横中骨の断面積の和S１
   と、前記横枠骨、前記横中骨及び前記横細骨の断面積の
   和S2との間にS1/S2≧0.5の関係があることを特徴とする
   鉛蓄電池。