JP2001332268A - 制御弁式鉛蓄電池 - Google Patents

制御弁式鉛蓄電池

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JP2001332268A
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lead
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electrode plate
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Hisaaki Takabayashi
久顯 高林
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Resonac Corp
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Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】長寿命な制御弁式鉛蓄電池提供する 【解決手段】錫を0.9〜2.5質量%含み、前記カル
シウムと前記錫との質量比が0.09以下の格子体を正
極板に用い、該格子体の長辺方向の全縦骨断面積の合計
値を、前記格子体の長辺方向の寸法で除した値を0.1
5mm以上とし、前記縦骨の間隔を20mm以下にす
る。そして、電槽化成後の正極活物質の密度を3.5〜
4.4g/mlにし、極板群の加圧力が20kPa以上
の制御弁式鉛蓄電池を組み立てる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御弁式鉛蓄電池
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】制御弁式鉛蓄電池に用いる正極板とし
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、ペースト式正極板を用いるのが一般的であ
る。制御弁式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、前記ペースト式正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、前記したような不十分な
充電を繰り返して行うと、前記硫酸鉛が蓄積するため
に、負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】一方、充電量を多くすると、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。そこで、サイクル用
途として使用される制御弁式鉛蓄電池は、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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した傾向は、正極
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。すなわち、正極板の寸法が大きくなると、集電端子
から遠い位置ほど内部抵抗の増加に伴う電圧のドロップ
が大きくなる。したがって、前記集電端子に近い位置で
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。そこで、耳部から遠い位置の硫酸鉛を
除去するために、充電量を過剰にする必要がありる。そ
の結果、上述したように、前記集電端子に近い部分の格
子体が腐食しやすくなる。また、充電量を多くすること
によって、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
るという問題点もある。
【0005】本発明は上記した課題を解決するものであ
り、正極板や負極板の寸法が大きい制御弁式鉛蓄電池に
おいて、正極活物質の充電受け入れ性を向上させること
により、過充電量を低減し、長寿命化をはかることを目
的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するために、正極用の格子体、それを用いた正極板
及び制御弁式鉛蓄電池を改良したものである。
【0007】すなわち、第一の発明は、錫を0.9〜
2.5質量%含み、カルシウムと前記錫との質量比が
0.09以下であり、残部を鉛とする鉛−カルシウム−
錫合金製の格子体を用いたペースト式正極板と、ペース
ト式負極板と、リテーナとを積層した極板群を加圧して
用いる制御弁式鉛蓄電池において、前記格子体の長辺方
向の全縦骨の断面積の合計値を、前記格子体の長辺方向
の寸法で除した値が0.15mm以上であることを特徴
とし、第二の発明は、前記格子体の縦骨の間隔が20m
m以下であることを特徴とている。
【0008】第三の発明は、電槽化成後における前記ペ
ースト式正極板の正極活物質層の密度が3.5〜4.4
g/mlであることを特徴としている。
【0009】第四の発明は、制御弁式鉛蓄電池において
極板群の加圧力が20kPa以上であることを特徴とし
ている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。
【0011】1.制御弁式鉛電池の作製 後述する正極用格子体と活物質密度の異なるペースト式
正極板2枚と、従来から使用されてきたカーボンを2質
量%含むペースト式負極板3枚とをガラス繊維性のリテ
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、該極板群の両面にポリプロピレン製のス
ペーサを当接させた状態で電槽に挿入した後、電解液を
注液し、電槽化成をして、2V−100Ahの制御弁式
鉛蓄電池を作製した。なお、ペースト式負極板やリテー
ナの仕様及び、制御弁式鉛蓄電池の作製条件等は従来と
同一の条件であるため、説明を簡略化するため詳細は省
略した。
【0012】2.サイクル試験条件 電槽化成して作製した制御弁式鉛蓄電池は、10A放電
(0.1CA、放電終止電圧:1.8V)を行い、初期
の放電容量を測定した。そして、前記した条件で満充電
状態にした後、25A(0.25CA)で3h放電し、
25A(0.25CA)で2.45V/セルの定電圧充
電で放電量の102%を充電するパターンでサイクル寿
命試験を行った。
【0013】制御弁式鉛蓄電池の放電容量は、100サ
イクル毎に10A放電(0.1CA、放電終止電圧:
1.8V)して、放電容量の確認を行い、初期容量の8
0%以下に低下した時点をもって寿命とした。なお、電
解液の成層化現象を生じにくくするため、制御弁式鉛蓄
電池の極板面がほぼ水平になるような状態でサイクル試
験を実施した。
【0014】また、500サイクル目に制御弁式鉛蓄電
池を解体して、各々のペースト式正極板の耳部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正
極活物質を取り出し、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、この差を硫酸鉛量の
差(%)と呼ぶことにする。
【0015】
【実施例】(比較例1、2、実施例1〜4)図1に示す
ように、正極用格子体において、長辺7に平行に位置す
る格子骨を縦骨とし、その全縦骨の断面積の合計値(A
(mm2):図1のa−a断面部に示す全縦骨(枠骨1
と縦骨3)の断面積の合計値)を、該格子体の長辺7の
長さ寸法値(B(mm))で除した値(A/B)が、制
御弁式鉛蓄電池の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。
【0016】本実験では、カルシウムが0.09質量
%、錫が1.5質量%、前記カルシウムと前記錫との質
量比が0.06とし、残部を鉛とする鉛−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
種正極格子体を作製した。尚、格子体の長辺7の寸法値
(B)を300mmとし、格子体の彫り込んだ鋳型の溝
の深さを変えることにより、(A/B)がそれぞれ0.
10mm、0.13mm、0.15mm、0.20m
m、0.25mm、0.30mmにした。
【0017】従来から使用している一酸化鉛を70〜8
0質量%含む鉛粉に、比重1.40の硫酸と水を加えて
作製した水分量が13.2質量%の正極用ペースト状活
物質を作製し、それを前記した各種の格子体に充填し、
35℃、相対湿度が90%以上の雰囲気中で24hの条
件で熟成・乾燥させて正極板を作製した。そして、前記
極板群の両面に当接するポリプロピレン製のスペーサの
枚数を調整することにより、極板群の加圧力を30kP
aにした。なお、その他の制御弁式鉛蓄電池の作製条件
やサイクル寿命試験条件等は上述したものである。
【0018】表1に、これらの制御弁式鉛蓄電池につい
て、正極用格子体の仕様と硫酸鉛量の差(%)及びサイ
クル寿命の関係を示す。表1より(A/B)が0.15
mm以上の制御弁式鉛蓄電池では、放電時の硫酸鉛量の
差が小さく、良好なサイクル寿命特性を示した。すなわ
ち、本発明を用いると正極板全体に均一に充電が入りや
すく、過充電量を少なくすることができるため、制御弁
式鉛蓄電池が長寿命化できたものと考えられる。
【0019】なお、前記格子体中に錫を0.9〜2.5
質量%含み、前記カルシウムと前記錫との質量比が0.
09とする範囲の鉛合金を用いた場合でも、同様の結果
を用いた。なお、格子体にこの範囲の鉛合金を用いると
取り扱いが容易となることや、過充電によっても腐食さ
れにくいためこの範囲の鉛合金組成を用いた。
【0020】
【表1】
【0021】(実施例5〜9)実施例3の(A/B)が
0.25mmの正極用格子体を用いた。そして、水分量
のみを変えた正極用のペースト状活物質を前記した手法
で作製し、それを用いてペースト式正極板を作製した。
そして、前記極板群の両面に当接するポリプロピレン製
のスペーサの枚数を調整することにより、極板群の加圧
力を30kPaにした。なお、その他の制御弁式鉛蓄電
池の作製条件やサイクル寿命試験条件等は、上述したも
のである。
【0022】作製した電池の電槽化成後の正極活物質密
度とサイクル寿命の関係を表2に示す。表2に示す様
に、正極活物質密度を3.5〜4.4g/mlにするこ
とによって寿命性能が向上する。
【0023】
【表2】
【0024】(実施例3、10〜15)実施例3の(A
/B)が0.25mmの正極用格子体を用いた。そし
て、正極用のペースト状活物質中の水分量を調整するこ
とにより、電槽化成後の正極活物質密度が3.7g/m
lとなる正極板を用いた。そして、電槽と極板群の両面
に当接するポリプロピレン製のスペーサの枚数を調整す
ることにより、極板群の加圧力を5〜100kPaに調
整した。なお、その他の制御弁式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。
【0025】表3に極板群の加圧力とサイクル寿命の関
係を示す。極板群の加圧力を20kPa以上にすること
によって、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を作製することが
できる。
【0026】
【表3】
【0027】尚、数値化することは難しいため、詳細な
データは示さなかったが、格子体の縦骨間隔が20mm
以上では、充填時に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。又、上記した実施
例では、放電量の102%を充電した場合の実施例を示
したが、103〜105%の範囲の充電量でも同様の傾
向を示した。
【0028】
【発明の効果】上述したように、本発明を用いると正極
活物質に充電が入りやすくなり、過充電量を少なくする
ことができる。その結果、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を
提供することができるため、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】正極用格子体の概略図である。
【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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】錫を0.9〜2.5質量%含み、カルシウ
    ムと前記錫との質量比が0.09以下であり、残部を鉛
    とする鉛−カルシウム−錫合金製の格子体を用いたペー
    スト式正極板と、ペースト式負極板と、リテーナとを積
    層した極板群を加圧して用いる制御弁式鉛蓄電池におい
    て、前記格子体の長辺方向の全縦骨の断面積の合計値
    を、前記格子体の長辺方向の寸法で除した値が0.15
    mm以上であることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】前記格子体の縦骨の間隔が20mm以下で
    あることを特徴とする請求項1記載の制御弁式鉛蓄電
    池。
  3. 【請求項3】電槽化成後における前記ペースト式正極板
    の正極活物質層の密度が3.5〜4.4g/mlである
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の制御弁式鉛蓄電
    池。
  4. 【請求項4】前記極板群の加圧力が20kPa以上であ
    ることを特徴とする請求項1、2又は3記載の制御弁式
    鉛蓄電池。
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