JP2003086236A - シール形鉛蓄電池 - Google Patents
シール形鉛蓄電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明が解決しようとする課題は、リテーナ
式シール形電池の極板群と電槽との隙間にゲル電解液を
注入する方式のシール形鉛蓄電池において、寿命性能を
向上させた鉛蓄電池を提供することにある。。 【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明のシ
ール形鉛蓄電池は、吸液性の微細な繊維をシート状に成
形したセパレータを用いて電解液を保持させるととも
に、極板群と電槽との隙間にゲル化した電解液を配置さ
せた構造であって、ゲル電解液に含まれるナトリウムイ
オン濃度をセパレータに保持されている電解液中のナト
リウムイオン濃度よりも低くすることにより、正極板の
軟化がなく、優れた寿命性能を示すものである。
式シール形電池の極板群と電槽との隙間にゲル電解液を
注入する方式のシール形鉛蓄電池において、寿命性能を
向上させた鉛蓄電池を提供することにある。。 【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明のシ
ール形鉛蓄電池は、吸液性の微細な繊維をシート状に成
形したセパレータを用いて電解液を保持させるととも
に、極板群と電槽との隙間にゲル化した電解液を配置さ
せた構造であって、ゲル電解液に含まれるナトリウムイ
オン濃度をセパレータに保持されている電解液中のナト
リウムイオン濃度よりも低くすることにより、正極板の
軟化がなく、優れた寿命性能を示すものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車用途において、従来の開放
形鉛蓄電池にかえて、シール形鉛蓄電池を適用する例が
増えてきた。というのは、シール形鉛蓄電池は正極板で
発生した酸素ガスが負極板で吸収されるため、電解液の
減少が少なく、補水する必要がない、あるいは電池をい
ろいろな方向や場所に設置できポジションフリーに使用
することができるなど、種々のメリットがあるからであ
る。
形鉛蓄電池にかえて、シール形鉛蓄電池を適用する例が
増えてきた。というのは、シール形鉛蓄電池は正極板で
発生した酸素ガスが負極板で吸収されるため、電解液の
減少が少なく、補水する必要がない、あるいは電池をい
ろいろな方向や場所に設置できポジションフリーに使用
することができるなど、種々のメリットがあるからであ
る。
【０００３】シール形鉛蓄電池には図１に概略構成を示
すように３種類の方式が知られている。それは、電解液
を微細なシリカでゲル化したゲル式、吸液性の微細なガ
ラス繊維をシート状に成形したセパレータに電解液を保
持させたリテーナ式、そして正極板と負極板の隙間や極
板群と電槽との隙間に充填した顆粒状シリカの内部およ
びシリカの粒子間隙に電解液を保持させた顆粒シリカ式
の３種類である。
すように３種類の方式が知られている。それは、電解液
を微細なシリカでゲル化したゲル式、吸液性の微細なガ
ラス繊維をシート状に成形したセパレータに電解液を保
持させたリテーナ式、そして正極板と負極板の隙間や極
板群と電槽との隙間に充填した顆粒状シリカの内部およ
びシリカの粒子間隙に電解液を保持させた顆粒シリカ式
の３種類である。
【０００４】しかし、ゲル式では電解液をゲル化してし
まうため電解液の拡散性能が低下するため、電池の性能
が低下してしまうという欠点があった。また、リテーナ
式は電解液の拡散性能は良いものの、電解液量が少なく
なるとともに、電槽に電解液が接触する面積が小さいた
め、使用中の電池の温度の上昇が大きいという欠点があ
った。そのため格子腐食や電解液の減少量が多すぎるな
どの問題があった。そして、顆粒シリカ式は、電解液の
拡散が良く、電解液の熱容量も大きいため性能上の問題
はなかったが、シリカの充填や電解液の注入に時間がか
かりすぎる、コストが高くなってしまうという欠点があ
った。
まうため電解液の拡散性能が低下するため、電池の性能
が低下してしまうという欠点があった。また、リテーナ
式は電解液の拡散性能は良いものの、電解液量が少なく
なるとともに、電槽に電解液が接触する面積が小さいた
め、使用中の電池の温度の上昇が大きいという欠点があ
った。そのため格子腐食や電解液の減少量が多すぎるな
どの問題があった。そして、顆粒シリカ式は、電解液の
拡散が良く、電解液の熱容量も大きいため性能上の問題
はなかったが、シリカの充填や電解液の注入に時間がか
かりすぎる、コストが高くなってしまうという欠点があ
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この為、低コストでか
つ、電解液の拡散を速くし、しかも電池温度の上昇を抑
制するために、図２に示すリテーナ式シール形電池の極
板群と電槽との隙間にゲル電解液を注入する方式のシー
ル形鉛蓄電池を検討した。しかしこの電池にもいくつか
の欠点がある。それは、リテーナ式電池では浸透短絡の
防止や充電受入性の向上の目的でセパレータ中の電解液
にナトリウムイオンが少量含まれているが、ナトリウム
イオン濃度が高すぎると初期容量やサイクル性能の低下
などの問題が生じる。
つ、電解液の拡散を速くし、しかも電池温度の上昇を抑
制するために、図２に示すリテーナ式シール形電池の極
板群と電槽との隙間にゲル電解液を注入する方式のシー
ル形鉛蓄電池を検討した。しかしこの電池にもいくつか
の欠点がある。それは、リテーナ式電池では浸透短絡の
防止や充電受入性の向上の目的でセパレータ中の電解液
にナトリウムイオンが少量含まれているが、ナトリウム
イオン濃度が高すぎると初期容量やサイクル性能の低下
などの問題が生じる。
【０００６】シール形鉛蓄電池ではセパレータ中だけで
なく、ゲル電解液中にも元々シリカ中のケイ酸塩に起因
するナトリウムイオンが含まれており、ゲル電解液中の
ナトリウムイオン濃度がセパレータ中のナトリウムイオ
ンよりも高くなる傾向があり、ナトリウムイオンがセパ
レータ中に拡散してきて、正極板の軟化といった悪影響
をおよぼすことがあった。
なく、ゲル電解液中にも元々シリカ中のケイ酸塩に起因
するナトリウムイオンが含まれており、ゲル電解液中の
ナトリウムイオン濃度がセパレータ中のナトリウムイオ
ンよりも高くなる傾向があり、ナトリウムイオンがセパ
レータ中に拡散してきて、正極板の軟化といった悪影響
をおよぼすことがあった。
【０００７】そこで、本発明の課題は、リテーナ式シー
ル形電池の極板群と電槽との隙間にゲル電解液を注入す
る方式のシール形鉛蓄電池において、正極板の軟化とい
った悪影響がなく寿命性能を向上させた鉛蓄電池を提供
することにある。
ル形電池の極板群と電槽との隙間にゲル電解液を注入す
る方式のシール形鉛蓄電池において、正極板の軟化とい
った悪影響がなく寿命性能を向上させた鉛蓄電池を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明のシール形鉛蓄電池では、吸
液性の繊維を含んだセパレータを用いて電解液を保持さ
せるとともに、極板群と電槽との隙間にゲル化した電解
液を配置させたシール形鉛蓄電池であって、該ゲル電解
液に含まれるナトリウムイオン濃度がセパレータに保持
されている電解液中のナトリウムイオン濃度よりも低い
ことを特徴とする。
め、請求項１に記載の発明のシール形鉛蓄電池では、吸
液性の繊維を含んだセパレータを用いて電解液を保持さ
せるとともに、極板群と電槽との隙間にゲル化した電解
液を配置させたシール形鉛蓄電池であって、該ゲル電解
液に含まれるナトリウムイオン濃度がセパレータに保持
されている電解液中のナトリウムイオン濃度よりも低い
ことを特徴とする。
【０００９】次に、請求項２に記載の発明のシール形鉛
蓄電池では、請求項１に記載のシール形鉛蓄電池におい
て、該ゲル電解液中のナトリウムイオン濃度と該セパレ
ータに保持されている電解液中のナトリウムイオン濃度
との差が電解液体積あたり１g/リットル以上１０g/リッ
トル以下であることを特徴とする。
蓄電池では、請求項１に記載のシール形鉛蓄電池におい
て、該ゲル電解液中のナトリウムイオン濃度と該セパレ
ータに保持されている電解液中のナトリウムイオン濃度
との差が電解液体積あたり１g/リットル以上１０g/リッ
トル以下であることを特徴とする。
【００１０】そして、請求項３に記載の発明のシール形
鉛蓄電池では、請求項１又は２に記載のシール形鉛蓄電
池において、該セパレータに保持されている電解液中の
ナトリウムイオン濃度が電解液体積あたり２ｇ／リット
ル以上２０ｇ／リットル以下であることを特徴とする。
鉛蓄電池では、請求項１又は２に記載のシール形鉛蓄電
池において、該セパレータに保持されている電解液中の
ナトリウムイオン濃度が電解液体積あたり２ｇ／リット
ル以上２０ｇ／リットル以下であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のシール形鉛蓄電池は、吸
液性の微細な繊維をシート状に成形したセパレータを用
いて電解液を保持させるとともに、極板群と電槽との隙
間にゲル化した電解液を配置させた構造であって、ゲル
電解液に含まれるナトリウムイオン濃度をセパレータに
保持されている電解液中のナトリウムイオン濃度よりも
低くすることにより、正極板の軟化といった悪影響がな
く寿命性能を示すものである。セパレータは正・負極板
に直接接しているので、セパレータ中の電解液に含まれ
ているナトリウムイオンが少量存在する場合には浸透短
絡の防止や充電受入性の向上に効果があるが、濃度が高
すぎると初期容量の低下や正極板の軟化などの問題が生
じることが知られている。
液性の微細な繊維をシート状に成形したセパレータを用
いて電解液を保持させるとともに、極板群と電槽との隙
間にゲル化した電解液を配置させた構造であって、ゲル
電解液に含まれるナトリウムイオン濃度をセパレータに
保持されている電解液中のナトリウムイオン濃度よりも
低くすることにより、正極板の軟化といった悪影響がな
く寿命性能を示すものである。セパレータは正・負極板
に直接接しているので、セパレータ中の電解液に含まれ
ているナトリウムイオンが少量存在する場合には浸透短
絡の防止や充電受入性の向上に効果があるが、濃度が高
すぎると初期容量の低下や正極板の軟化などの問題が生
じることが知られている。
【００１２】そこでゲル電解液中のナトリウムイオン量
をセパレータ中の電解液に含まれているナトリウム量よ
りも低くすることでセパレータ中へのナトリウムイオン
の拡散を抑制し、セパレータ中の電解液に含まれるナト
リウムイオン濃度の増加を防ぐことができるため、電池
性能の低下を防ぐことができるものである。
をセパレータ中の電解液に含まれているナトリウム量よ
りも低くすることでセパレータ中へのナトリウムイオン
の拡散を抑制し、セパレータ中の電解液に含まれるナト
リウムイオン濃度の増加を防ぐことができるため、電池
性能の低下を防ぐことができるものである。
【００１３】しかし、ゲル電解液中には元々シリカ中の
ケイ酸塩に起因するナトリウムイオンが含まれているた
め、ゲル電解液中のナトリウムイオン濃度がセパレータ
中のナトリウムイオン濃度よりも高くなる傾向がある。
よって、セパレータ中に含まれるナトリウムイオン濃度
はゲル電解液中のナトリウムイオン濃度より高くなるよ
うに調整する必要がある。
ケイ酸塩に起因するナトリウムイオンが含まれているた
め、ゲル電解液中のナトリウムイオン濃度がセパレータ
中のナトリウムイオン濃度よりも高くなる傾向がある。
よって、セパレータ中に含まれるナトリウムイオン濃度
はゲル電解液中のナトリウムイオン濃度より高くなるよ
うに調整する必要がある。
【００１４】このとき、ゲル電解液中のナトリウムイオ
ン濃度とセパレータに保持されている電解液中のナトリ
ウムイオン濃度との差が電解液体積当たり1ｇ／リット
ル以上10ｇ／リットル以下の範囲だと、最も良好な性能
であった。さらにこのとき、セパレータに保持されてい
る電解液中のナトリウムイオン濃度が電解液体積あたり
２ｇ／リットル以上２０ｇ／リットル以下であること
が、より好ましい性能を示した。
ン濃度とセパレータに保持されている電解液中のナトリ
ウムイオン濃度との差が電解液体積当たり1ｇ／リット
ル以上10ｇ／リットル以下の範囲だと、最も良好な性能
であった。さらにこのとき、セパレータに保持されてい
る電解液中のナトリウムイオン濃度が電解液体積あたり
２ｇ／リットル以上２０ｇ／リットル以下であること
が、より好ましい性能を示した。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）まず、基材である厚み１０ｍｍのＰｂ−
０．０７ｗｔ％Ｃａ−１．３ｗｔ％Ｓｎ合金の連続鋳造
板から圧延ローラによって厚み１．０ｍｍの圧延シート
を作製した後、この圧延シートをロータリー式エキスパ
ンド機を用いて網目状に展開して格子とした。これらの
格子に、鉛粉と鉛丹と希硫酸とを練合して製作したペー
ストを充填し、熟成、乾燥して正極板を作製した。
０．０７ｗｔ％Ｃａ−１．３ｗｔ％Ｓｎ合金の連続鋳造
板から圧延ローラによって厚み１．０ｍｍの圧延シート
を作製した後、この圧延シートをロータリー式エキスパ
ンド機を用いて網目状に展開して格子とした。これらの
格子に、鉛粉と鉛丹と希硫酸とを練合して製作したペー
ストを充填し、熟成、乾燥して正極板を作製した。
【００１６】これらの正極板５枚と、厚み１．０ｍｍの
Ｐｂ−０．０７ｗｔ％Ｃａ−１．３ｗｔ％Ｓｎ合金圧延
シートをロータリー式エキスパンド機を用いて網目状に
展開した格子に、リグニンスルホン酸、ＢａＳＯ４およ
びカーボンを混合した鉛粉と希硫酸とを練合して製作し
たペーストを充填し、熟成、乾燥して作製した負極板６
枚とをセパレータを介して交互に積層し、極板群を形成
した。
Ｐｂ−０．０７ｗｔ％Ｃａ−１．３ｗｔ％Ｓｎ合金圧延
シートをロータリー式エキスパンド機を用いて網目状に
展開した格子に、リグニンスルホン酸、ＢａＳＯ４およ
びカーボンを混合した鉛粉と希硫酸とを練合して製作し
たペーストを充填し、熟成、乾燥して作製した負極板６
枚とをセパレータを介して交互に積層し、極板群を形成
した。
【００１７】セパレータには微細なガラス繊維を使用し
た。これらの極板群を電槽に挿入し、種々の濃度のナト
リウムイオンを含む希硫酸を所定量注液して初充電を行
い、２Ｖ３０Ａｈのシール形鉛蓄電池を製作した。初充
電終了後、電池内に種々の濃度のナトリウムイオンを含
む希硫酸とコロイダルシリカとを混合したゾル溶液を注
入し、電池内でゲル化させることにより、ゲル電解液に
含まれるナトリウムイオン濃度がセパレータに保持され
ている電解液中のナトリウムイオン濃度よりも低いシー
ル形鉛蓄電池を複数種類作製した。最後にこれらの電池
に通常の安全弁を装着した。
た。これらの極板群を電槽に挿入し、種々の濃度のナト
リウムイオンを含む希硫酸を所定量注液して初充電を行
い、２Ｖ３０Ａｈのシール形鉛蓄電池を製作した。初充
電終了後、電池内に種々の濃度のナトリウムイオンを含
む希硫酸とコロイダルシリカとを混合したゾル溶液を注
入し、電池内でゲル化させることにより、ゲル電解液に
含まれるナトリウムイオン濃度がセパレータに保持され
ている電解液中のナトリウムイオン濃度よりも低いシー
ル形鉛蓄電池を複数種類作製した。最後にこれらの電池
に通常の安全弁を装着した。
【００１８】作製した電池の一部を分解して、ゲル電解
液とセパレータ中に含まれるナトリウムイオン濃度を分
析した後、残りの電池を寿命試験に供した。試験は４０
℃の水槽中でおこない、放電は１０Ａ（１／３ＣＡ）で
毎回終止電圧１．５Ｖまで放電し、充電は１０Ａの定電
流で放電量の９０％を充電した後、１．５Ａの定電流で
放電量の２０％を充電するという２段定電流方式で充電
をおこなった。また、比較のため、極板群の周囲にゲル
を注入しない、従来のリテーナ式電池(ナトリウムイオ
ン濃度：１０g/リットル)も合わせて製作して評価をお
こなった。
液とセパレータ中に含まれるナトリウムイオン濃度を分
析した後、残りの電池を寿命試験に供した。試験は４０
℃の水槽中でおこない、放電は１０Ａ（１／３ＣＡ）で
毎回終止電圧１．５Ｖまで放電し、充電は１０Ａの定電
流で放電量の９０％を充電した後、１．５Ａの定電流で
放電量の２０％を充電するという２段定電流方式で充電
をおこなった。また、比較のため、極板群の周囲にゲル
を注入しない、従来のリテーナ式電池(ナトリウムイオ
ン濃度：１０g/リットル)も合わせて製作して評価をお
こなった。
【００１９】シール形鉛蓄電池のゲル電解液とセパレー
タに含まれるそれぞれのナトリウムイオン濃度の差と寿
命性能との関係を図３に示すが、シール形鉛蓄電池のゲ
ル電解液に含まれるナトリウムイオン濃度がセパレータ
に保持されている電解液中のナトリウムイオン濃度より
も低いと寿命性能が向上した。特に、ゲル電解液中のナ
トリウムイオン濃度とセパレータに保持されている電解
液中のナトリウムイオン濃度との差が電解液体積当たり
１g/リットル以上１０g/リットル以下の範囲だと、最も
良好な性能であった。
タに含まれるそれぞれのナトリウムイオン濃度の差と寿
命性能との関係を図３に示すが、シール形鉛蓄電池のゲ
ル電解液に含まれるナトリウムイオン濃度がセパレータ
に保持されている電解液中のナトリウムイオン濃度より
も低いと寿命性能が向上した。特に、ゲル電解液中のナ
トリウムイオン濃度とセパレータに保持されている電解
液中のナトリウムイオン濃度との差が電解液体積当たり
１g/リットル以上１０g/リットル以下の範囲だと、最も
良好な性能であった。
【００２０】さらに、そのときのセパレータに保持され
ている電解液中のナトリウムイオン濃度は２ｇ／リット
ル以上２０ｇ／リットル以下のときに最も性能が良好で
あった。
ている電解液中のナトリウムイオン濃度は２ｇ／リット
ル以上２０ｇ／リットル以下のときに最も性能が良好で
あった。
【００２１】なお、本実施例では、ゲル中のコロイダル
シリカ量は電解液重量に対し５ｗｔ％に設定したが、他
の実験の結果シリカ量による影響はみられなかった。ま
た、ナトリウムイオンを発生させるものとして、Ｎａ２
ＳＯ４を用いたが、ナトリウムイオンを遊離するもので
あれば何でもかまわない。
シリカ量は電解液重量に対し５ｗｔ％に設定したが、他
の実験の結果シリカ量による影響はみられなかった。ま
た、ナトリウムイオンを発生させるものとして、Ｎａ２
ＳＯ４を用いたが、ナトリウムイオンを遊離するもので
あれば何でもかまわない。
【００２２】
【発明の効果】以上、本発明を用いることによって、寿
命性能を著しく延伸でき、優れたシール形鉛蓄電池を得
ることができる。
命性能を著しく延伸でき、優れたシール形鉛蓄電池を得
ることができる。
【図１】従来例の各種シール形鉛蓄電池の概略構成を示
す模式図
す模式図
【図２】本開発のシール形鉛蓄電池の概略構成を示す模
式図
式図
【図３】本発明及び比較例のゲルとセパレータに含まれ
るそれぞれのナトリウムイオン濃度の差と寿命性能との
関係を示す図
るそれぞれのナトリウムイオン濃度の差と寿命性能との
関係を示す図
１ ゲル電解液
２ 電解液を含んだ微細ガラス繊維セパレータ
３ 電解液を含んだ顆粒シリカ
４ 電槽
５ 排気部
６ 電解液を含んだ吸水性セパレータ
Claims (3)
- 【請求項１】吸液性の繊維を含んだセパレータを用いて
電解液を保持させるとともに、極板群と電槽との隙間に
ゲル化した電解液を配置させたシール形鉛蓄電池であっ
て、該ゲル電解液に含まれるナトリウムイオン濃度がセ
パレータに保持されている電解液中のナトリウムイオン
濃度よりも低いことを特徴とするシール形鉛蓄電池。 - 【請求項２】該ゲル電解液中のナトリウムイオン濃度と
該セパレータに保持されている電解液中のナトリウムイ
オン濃度との差が電解液体積あたり１g/リットル以上１
０g/リットル以下であることを特徴とする、請求項１記
載のシール形鉛蓄電池。 - 【請求項３】該セパレータに保持されている電解液中の
ナトリウムイオン濃度が電解液体積あたり２g/リットル
以上２０g/リットル以下であることを特徴とする、請求
項１または２記載のシール形鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001279169A JP4887590B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | シール形鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001279169A JP4887590B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | シール形鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003086236A true JP2003086236A (ja) | 2003-03-20 |
| JP4887590B2 JP4887590B2 (ja) | 2012-02-29 |
Family
ID=19103415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001279169A Expired - Fee Related JP4887590B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | シール形鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4887590B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017068741A1 (ja) * | 2015-10-22 | 2017-04-27 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池用セパレータおよび鉛蓄電池 |
| WO2018100639A1 (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 日立化成株式会社 | 鉛蓄電池及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6386271A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-16 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 密閉形鉛蓄電池 |
-
2001
- 2001-09-14 JP JP2001279169A patent/JP4887590B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6386271A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-16 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 密閉形鉛蓄電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017068741A1 (ja) * | 2015-10-22 | 2017-04-27 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池用セパレータおよび鉛蓄電池 |
| WO2018100639A1 (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 日立化成株式会社 | 鉛蓄電池及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4887590B2 (ja) | 2012-02-29 |
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