JP2003123768A - 鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】寿命性能の優れた鉛蓄電池を提供する。 【解決手段】基材表面の少なくとも一部もしくは全面に
表面層を有する正極集電体を備え、前記基材は純鉛もし
くはアンチモンを含まない鉛合金であり、前記表面層は
０．２〜５重量％のカルシウムを含み、なおかつアルミ
ニウムおよびインジウムを含み、アルミニウムが０．０
１〜０．２重量％、インジウムが０．００１〜０．０１
重量％である鉛蓄電池とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉛蓄電池の正極集電体には、従来より、
主として鉛−アンチモン系合金が用いられてきたが、補
水等の保守が不要な、いわゆるメンテナンスフリータイ
プの鉛蓄電池では、電解液の水の減少を防ぐために、通
常、カルシウムを０．０４〜０．１重量％含む鉛−カル
シウム系合金などのアンチモンを含まない鉛合金が用い
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、集電体（格
子）にアンチモンを含まない鉛合金を用いた場合、活物
質が充分放電する前に集電体の腐食層が先に放電して、
放電途中に格子表面が硫酸鉛の絶縁層に覆われ、それ以
上の放電ができなくなってしまい、早期に容量が低下す
るという問題があった。

【０００４】この問題を解決するため、従来の鉛−カル
シウム系合金よりもカルシウムの含有量を多くした鉛合
金層を集電体表面に形成することによって、格子と活物
質との密着性を向上させ、格子表面が絶縁層に覆われる
のを防止し、寿命性能を向上させる方法が提案されてい
る。しかしながら、今だ十分な寿命性能を有するには至
っていない。

【０００５】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的は寿命性能の良好な鉛蓄
電池を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の発明は、基材表面の少なくとも一部もしくは全
面に表面層を有する正極集電体を備え、前記基材は純鉛
もしくはアンチモンを含まない鉛合金であり、前記表面
層は０．２〜５重量％のカルシウムを含み、なおかつア
ルミニウムおよびインジウムを含む鉛合金であることを
特徴とする鉛蓄電池である。

【０００７】第２の発明は、第１の発明において、表面
層に含まれるアルミニウムが０．０１〜０．２重量％、
インジウムが０．００１〜０．０１重量％であることを
特徴とする鉛蓄電池である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明により、集電体と活物質と
の密着性がさらに向上して、寿命性能をより向上させる
ことができる。

【０００９】表面層は集電体表面の少なくとも一部にあ
れば良いが、より好ましくは集電体の片面前面、さらに
好ましくは両面、さらにより好ましくは全面に設けるこ
とである。

【００１０】基材表面に表面層を形成するには、基材と
なる鉛合金板と表面層となる鉛合金箔とを一体にした集
電体素材から、周知のエキスパンド方式で集電体を形成
したり、基材のみからなる集電体表面にメッキにより表
面層を形成したりする方法が採用できる。

【００１１】尚、寿命性能を改善するため、アンチモン
を含まない鉛合金基材の表面に、ガリウム、インジウ
ム、カドミウム、タリウムのうちの少なくとも一種を
０．０１〜５０重量％含む合金層を形成することが特開
平１０−２０８７５０に開示されているが、表面層にア
ルミニウムとインジウムとを共存させることは開示され
ていない。本発明は、アルミニウムとインジウムとを共
存させた表面層を形成することによる、その相乗効果で
寿命性能が改善されることを見いだして完成したもので
ある。

【００１２】

【実施例】鉛合金基材上に上記表面層を設けた集電体の
一例として、エキスパンド格子に適用した場合について
述べる。

【００１３】まず、基材である厚さ１０ｍｍの鉛−０．
０６重量％カルシウム−１．３重量％スズ合金連続鋳造
板の表面（片面）に、厚さ０．３ｍｍの鉛−０．５重量
％カルシウム合金シートを重ね合わせ、圧延ローラで圧
延することによって、一体化された厚さ１．０ｍｍの圧
延シートａを作製した。これによって、基材の片面全面
に厚さ約３０μｍの鉛−０．５重量％カルシウム合金表
面層を有する圧延シートを製作することができた。この
圧延シートを、集電耳とする部分を残してレシプロエキ
スパンド機を用いて網目状に展開し、エキスパンド格子
Ａを製作した。

【００１４】次に、基材である厚さ１０ｍｍの鉛−０．
０６重量％カルシウム−１．３重量％スズ合金連続鋳造
板の表面（片面）に、厚さ０．３ｍｍの鉛−０．５重量
％カルシウム−アルミニウム−インジウム合金シートを
一方の辺を合わせて重ね合わせ、圧延ローラで圧延する
ことによって一体化された厚さ１．０ｍｍの圧延シート
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを作製した。アルミニウムおよびインジ
ウムの含有量は、シートＢではアルミニウムが０．００
１重量％、インジウムが０．０００１重量％、シートＣ
ではアルミニウムが０．０１重量％、インジウムが０．
００１重量％、シートＤではアルミニウムが０．２重量
％、インジウムが０．０１重量％、シートＥではアルミ
ニウムが０．５重量％、インジウムが０．１重量％とし
た。

【００１５】さらに比較のため、１０ｍｍの鉛−０．０
６重量％カルシウム合金連続鋳造板のみを圧延した、表
面層を設けない鉛合金シートＦも製作した。これによっ
て、基材の片面全面に厚さ約３０μｍの鉛−０．５重量
％カルシウム合金表面層を有する圧延シートＡ〜Ｅをお
よび表面層を設けない圧延シートＦを製作することがで
きた。

【００１６】これらの圧延シートを集電耳とする部分を
残してレシプロエキスパンド機を用いて網目状に展開
し、エキスパンド格子を製作した。これらの格子に、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、乾燥して正極板を作製した。これらの正極板５枚と
負極板６枚とをセパレータを介して交互に積層し、極板
群とした。これらの極板群を電槽に挿入し、希硫酸を所
定量注液して化成し、２Ｖ−３０Ａｈの鉛蓄電池Ａ〜Ｆ
を製作した。尚、電池記号Ａ〜Ｆは上記圧延シート記号
に対応している。

【００１７】これらの蓄電池を、放電は１０Ａ（１／３
ＣＡ）で２．４時間、充電は電池電圧が２．４５Ｖに達
するまで１０Ａの定電流で充電し、２．４５Ｖに達した
後は電池電圧が２．４５Ｖを維持して充電するという方
式で１０時間、温度は３０℃という条件でサイクル寿命
試験を実施し、５０サイクル毎に１０Ａ（１／３ＣＡ）
で容量試験をおこなった。試験に供した電池の一覧と、
その試験結果を図１に示す。

【００１８】図１に示す結果から分かるように、基材に
上記表面層を有しない圧延シートからなる格子を用いて
作製した従来の電池Ｆよりも、表面に高濃度のカルシウ
ムを含む表面層を有するシートからなる格子を用いて作
製した電池Ａの方が寿命が長いが、さらにアルミニウム
およびインジウムを含む表面層を有するシートからなる
格子を用いた電池Ｂ〜Ｅはそれ以上の寿命性能を示し、
特にアルミニウムおよびインジウムの含有量が、アルミ
ニウム０．０１〜０．２重量％、インジウム０．００１
〜０．０１重量％の場合に良好であった。

【００１９】また、本実施例では、表面層のカルシウム
含有量が０．５重量％の場合について示したが、カルシ
ウム含有量が０．２〜５％の範囲で、アルミニウムおよ
びインジウムの含有量が、アルミニウム０．０１〜０．
２重量％、インジウム０．００１〜０．０１重量％の場
合に同様に良好な結果が得られた。

【００２０】なお、本実施例では集電体としてエキスパ
ンド格子の片面に表面層を形成した例を示したが、打ち
抜き格子やシート状の集電体に適用した場合及び集電体
の両面や全面に表面層を形成した場合にも同様の効果が
得られる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、基材表面の少なくとも一
部もしくは全面に表面層を有する正極集電体を備え、前
記基材は純鉛もしくはアンチモンを含まない鉛合金であ
り、前記表面層は０．２〜５重量％のカルシウムを含
み、なおかつアルミニウムおよびインジウムを含む鉛合
金であることを特徴とする鉛蓄電池とした本発明によ
り、寿命性能の優れた鉛蓄電池を得ることができ、その
工業的価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】電池構成及び試験結果を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材表面の少なくとも一部もしくは全面に
   表面層を有する正極集電体を備え、前記基材は純鉛もし
   くはアンチモンを含まない鉛合金であり、前記表面層は
   ０．２〜５重量％のカルシウムを含み、なおかつアルミ
   ニウムおよびインジウムを含む鉛合金であることを特徴
   とする鉛蓄電池。
2. 【請求項２】前記表面層に含まれるアルミニウムが０．
   ０１〜０．２重量％、インジウムが０．００１〜０．０
   １重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の鉛
   蓄電池。