JP2003338310A - 鉛蓄電池 - Google Patents
鉛蓄電池Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力化を目的として１．０ｍｍ以下の薄型
の集電体と極板とを用いた鉛蓄電池において、高出力と
長寿命を両立した鉛蓄電池を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 鉛蓄電池において、マット状セパレータ
を正極板および負極板間に介挿した極板群を有し、前記
負極板は開口のない鉛もしくは鉛合金からなる箔状の負
極集電体を備え、前記負極集電体の両面に負極活物質層
を備えるとともに、前記正極板は開口を有した鉛合金か
らなる正極集電体を備える。
の集電体と極板とを用いた鉛蓄電池において、高出力と
長寿命を両立した鉛蓄電池を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 鉛蓄電池において、マット状セパレータ
を正極板および負極板間に介挿した極板群を有し、前記
負極板は開口のない鉛もしくは鉛合金からなる箔状の負
極集電体を備え、前記負極集電体の両面に負極活物質層
を備えるとともに、前記正極板は開口を有した鉛合金か
らなる正極集電体を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池、特に高出
力化を目的として薄型極板を採用した鉛蓄電池に関する
ものである。
力化を目的として薄型極板を採用した鉛蓄電池に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】過去より鉛蓄電池は自動車用をはじめと
して様々な分野で用いられている。
して様々な分野で用いられている。
【０００３】特に自動車用の鉛蓄電池はエンジンの始動
用を主目的として用いられてきた。しかしながら近年、
鉛蓄電池において、自動車の燃費改善を目的としてエン
ジンのアシスト用モータ電源や、車両減速時の回生エネ
ルギーの蓄電用電池として用いることが検討されてきて
おり、電池の高出力と長寿命化の必要性が高まってい
る。
用を主目的として用いられてきた。しかしながら近年、
鉛蓄電池において、自動車の燃費改善を目的としてエン
ジンのアシスト用モータ電源や、車両減速時の回生エネ
ルギーの蓄電用電池として用いることが検討されてきて
おり、電池の高出力と長寿命化の必要性が高まってい
る。
【０００４】一般に鉛蓄電池を高出力化するためには電
池を構成するセル数を増加させて出力電圧を上げるとと
もに極板及びセパレータを薄型化し極間距離を短縮する
ことによって電解液抵抗を減少させたり、セル中の極板
構成枚数を増加させ、反応面積を高める手法が有効であ
る。
池を構成するセル数を増加させて出力電圧を上げるとと
もに極板及びセパレータを薄型化し極間距離を短縮する
ことによって電解液抵抗を減少させたり、セル中の極板
構成枚数を増加させ、反応面積を高める手法が有効であ
る。
【０００５】その中で出力特性に優れた薄型極板を構成
するためには集電体と活物質層の厚みを薄くし、活物質
の利用率を増加させることが必要である。一方、現在の
鉛蓄電池の大半は鉛合金を鋳造あるいはラス加工で格子
体を製造し、これら格子体の枡目の中に活物質ペ―スト
を充填していく方法により極板を製造している。このよ
うな従来極板の場合、格子体の工法上極板の薄型化は難
しく、１ｍｍ程度の極板厚みが限界であった。電池の高
出力設計を行い難い。
するためには集電体と活物質層の厚みを薄くし、活物質
の利用率を増加させることが必要である。一方、現在の
鉛蓄電池の大半は鉛合金を鋳造あるいはラス加工で格子
体を製造し、これら格子体の枡目の中に活物質ペ―スト
を充填していく方法により極板を製造している。このよ
うな従来極板の場合、格子体の工法上極板の薄型化は難
しく、１ｍｍ程度の極板厚みが限界であった。電池の高
出力設計を行い難い。
【０００６】このような課題に対し、特表平５−５０３
６０４号公報には、鉛蓄電池の高出力化を目的として、
正負極の集電体を厚さ０．１２７ｍｍ未満の鉛合金箔で
構成し、これら集電体の両面に活物質層を形成して極板
厚みを約０．２０ｍｍとした電池が示されている。
６０４号公報には、鉛蓄電池の高出力化を目的として、
正負極の集電体を厚さ０．１２７ｍｍ未満の鉛合金箔で
構成し、これら集電体の両面に活物質層を形成して極板
厚みを約０．２０ｍｍとした電池が示されている。
【０００７】このような鉛蓄電池は優れた出力特性を有
しているものの、寿命特性の面で難点があった。すなわ
ち、正極集電体の腐食によって、集電効率が低下し、電
池寿命が尽きるという問題があった。
しているものの、寿命特性の面で難点があった。すなわ
ち、正極集電体の腐食によって、集電効率が低下し、電
池寿命が尽きるという問題があった。
【０００８】一方、正極集電体の腐食による集電効率の
低下を考慮して集電体の厚みを厚くすると、集電体腐食
が進行した場合の集電体の体積膨張によって、正極板面
が波打つような変形が生じ、正極−負極間距離が一部で
狭まり、短絡してしまうという問題がある。
低下を考慮して集電体の厚みを厚くすると、集電体腐食
が進行した場合の集電体の体積膨張によって、正極板面
が波打つような変形が生じ、正極−負極間距離が一部で
狭まり、短絡してしまうという問題がある。
【０００９】また、負極においても活物質の収縮による
活物質の集電体からの脱落という問題があり、特に前記
したような要因で正極−負極間の距離が極端に短くなっ
た場合、この脱落した負極活物質がセパレータを貫通
し、正極と負極とが短絡するという問題がある。このよ
うな問題は特に負極集電体として開口を設けたものを用
いた場合に顕著であることを本発明の発明者らは明らか
にした。
活物質の集電体からの脱落という問題があり、特に前記
したような要因で正極−負極間の距離が極端に短くなっ
た場合、この脱落した負極活物質がセパレータを貫通
し、正極と負極とが短絡するという問題がある。このよ
うな問題は特に負極集電体として開口を設けたものを用
いた場合に顕著であることを本発明の発明者らは明らか
にした。
【００１０】すなわち、負極集電体の開口部に充填され
た負極活物質は充放電を繰り返す過程で収縮した場合、
負極集電体の開口部以外の部分に充填された負極活物質
に比較して容易に脱落してしまう。これは開口部以外の
部分に充填された負極活物質は群圧によって負極集電体
に押し付けるような圧縮力がかかるものの、開口部に充
填された活物質ではこのような負極集電体方向に向いた
圧縮力がかからないことによると推測される。
た負極活物質は充放電を繰り返す過程で収縮した場合、
負極集電体の開口部以外の部分に充填された負極活物質
に比較して容易に脱落してしまう。これは開口部以外の
部分に充填された負極活物質は群圧によって負極集電体
に押し付けるような圧縮力がかかるものの、開口部に充
填された活物質ではこのような負極集電体方向に向いた
圧縮力がかからないことによると推測される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記したよう
な、高出力化を目的として薄型の集電体と極板とを用い
た鉛蓄電池において、高出力と長寿命を両立した鉛蓄電
池を提供することを目的とする。
な、高出力化を目的として薄型の集電体と極板とを用い
た鉛蓄電池において、高出力と長寿命を両立した鉛蓄電
池を提供することを目的とする。
【００１２】
【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の発明は、マット状セパレータ
を正極板および負極板間に介挿した極板群を有し、負極
板は開口のない鉛もしくは鉛合金からなる箔状の負極集
電体を備え、負極集電体の両面に負極活物質層を備える
とともに、正極板は開口を有した鉛合金からなる正極集
電体を備えたことを特徴とする鉛蓄電池を示すものであ
る。
ために本発明の請求項１の発明は、マット状セパレータ
を正極板および負極板間に介挿した極板群を有し、負極
板は開口のない鉛もしくは鉛合金からなる箔状の負極集
電体を備え、負極集電体の両面に負極活物質層を備える
とともに、正極板は開口を有した鉛合金からなる正極集
電体を備えたことを特徴とする鉛蓄電池を示すものであ
る。
【００１３】また、本発明の請求項２の発明は請求項１
の構成を備えた鉛蓄電池において、正極集電体の開口率
を４０％以上としたことを特徴とする鉛蓄電池を示すも
のである。
の構成を備えた鉛蓄電池において、正極集電体の開口率
を４０％以上としたことを特徴とする鉛蓄電池を示すも
のである。
【００１４】本発明の請求項３の発明は請求項１もしく
は２の構成を備えた鉛蓄電池において、正極板−負極板
間距離が０．８ｍｍ以下とした鉛蓄電池を示すものであ
る。本発明の請求項４の発明は請求項１、２もしくは３
の構成を備えた鉛蓄電池において、負極活物質層の厚み
が片面当たり０．３ｍｍ以下としたことを特徴とするも
のである。
は２の構成を備えた鉛蓄電池において、正極板−負極板
間距離が０．８ｍｍ以下とした鉛蓄電池を示すものであ
る。本発明の請求項４の発明は請求項１、２もしくは３
の構成を備えた鉛蓄電池において、負極活物質層の厚み
が片面当たり０．３ｍｍ以下としたことを特徴とするも
のである。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】負極集電体としてはＰｂもしくは実質上水
素過電圧を低下させない元素を含んだＰｂ合金、例えば
Ｐｂ−Ｓｎ合金、Ｐｂ−Ｃａ合金を用いる。負極集電体
の厚みとしては１ｍｍ以下、５０μｍ以上のものを通常
用いることができるがこの範囲に限定されるものではな
い。この本発明の鉛蓄電池における負極集電体の少なく
とも活物質を塗着した部分には開口部を設けない。
素過電圧を低下させない元素を含んだＰｂ合金、例えば
Ｐｂ−Ｓｎ合金、Ｐｂ−Ｃａ合金を用いる。負極集電体
の厚みとしては１ｍｍ以下、５０μｍ以上のものを通常
用いることができるがこの範囲に限定されるものではな
い。この本発明の鉛蓄電池における負極集電体の少なく
とも活物質を塗着した部分には開口部を設けない。
【００１７】この負極集電体の表裏両面に活物質層が形
成される。活物質質層の形成方法としては、従来からの
方法に見られるように、鉛酸化物粉を水もしくは水と希
硫酸とで混練して作成した活物質ペースト（スラリー）
を集電体に塗着後、熟成乾燥して電池として組み込ん
だ、あるいは負極板単独の状態で化成処理を行うことに
よって行う。本発明において、負極活物質層の片面当り
の厚みは少なくとも０．３ｍｍ以下とすることが好まし
い。
成される。活物質質層の形成方法としては、従来からの
方法に見られるように、鉛酸化物粉を水もしくは水と希
硫酸とで混練して作成した活物質ペースト（スラリー）
を集電体に塗着後、熟成乾燥して電池として組み込ん
だ、あるいは負極板単独の状態で化成処理を行うことに
よって行う。本発明において、負極活物質層の片面当り
の厚みは少なくとも０．３ｍｍ以下とすることが好まし
い。
【００１８】正極集電体としては負極集電体と同様、鉛
もしくは鉛合金で構成するが、正極においては腐食が進
行するために、耐食性を考慮してＳｎ、Ａｇ等を添加し
たＰｂ−Ｓｎ合金、Ｐｂ−Ｓｎ−Ａｇ合金を用いる。正
極集電体の厚みも負極集電体と同様、通常１ｍｍ以下、
５０μｍ以上に構成するがこれに限定されるものではな
い。
もしくは鉛合金で構成するが、正極においては腐食が進
行するために、耐食性を考慮してＳｎ、Ａｇ等を添加し
たＰｂ−Ｓｎ合金、Ｐｂ−Ｓｎ−Ａｇ合金を用いる。正
極集電体の厚みも負極集電体と同様、通常１ｍｍ以下、
５０μｍ以上に構成するがこれに限定されるものではな
い。
【００１９】図１に示したように本発明の鉛蓄電池の正
極に用いる集電体１の活物質を塗着した部分には開口部
２を設ける。開口部２の開口面積の集電体１面積に対す
る比率は４０％以上に構成する。ここで集電体１の面積
としては活物質を塗着した部分の面積について考慮する
ものであり、集電耳部等が占める面積を除くことは言う
までもない。
極に用いる集電体１の活物質を塗着した部分には開口部
２を設ける。開口部２の開口面積の集電体１面積に対す
る比率は４０％以上に構成する。ここで集電体１の面積
としては活物質を塗着した部分の面積について考慮する
ものであり、集電耳部等が占める面積を除くことは言う
までもない。
【００２０】正極活物質自体は従来の方法によって作成
することができる。すなわち、鉛酸化物（一酸化鉛ある
いは一部四三酸化鉛を含む一酸化鉛）を水もしくは水お
よび希硫酸で混練した活物質ペースト（スラリー）を塗
着し、熟成乾燥して未化成の正極板とした後、極板単独
もしくは電池に組み込んだ状態で化成を行えばよい。上
記で得た正極板と負極板をマット状セパレータを介挿し
て極板群を構成する。群構成の方法としては正極板とセ
パレータおよび負極板とを積層したり、巻回して構成す
ることができる。このようにして得た極板群を用いて鉛
蓄電池を作成することにより、本発明の鉛蓄電池を得る
ことができる。
することができる。すなわち、鉛酸化物（一酸化鉛ある
いは一部四三酸化鉛を含む一酸化鉛）を水もしくは水お
よび希硫酸で混練した活物質ペースト（スラリー）を塗
着し、熟成乾燥して未化成の正極板とした後、極板単独
もしくは電池に組み込んだ状態で化成を行えばよい。上
記で得た正極板と負極板をマット状セパレータを介挿し
て極板群を構成する。群構成の方法としては正極板とセ
パレータおよび負極板とを積層したり、巻回して構成す
ることができる。このようにして得た極板群を用いて鉛
蓄電池を作成することにより、本発明の鉛蓄電池を得る
ことができる。
【００２１】本発明の鉛蓄電池では薄型の集電体と極板
を用いることによる出力向上効果と従来、これら薄型の
集電体と極板を用いた電池において課題となっていたサ
イクル寿命特性を改善することができる。
を用いることによる出力向上効果と従来、これら薄型の
集電体と極板を用いた電池において課題となっていたサ
イクル寿命特性を改善することができる。
【００２２】本発明の鉛蓄電池の正極集電体は開口部を
有することによって、電池の充放電によって発生する正
極集電体の波打ち状の変形を抑制することができる。こ
れは従来の正極集電体に開口部がない場合、集電体の面
方向に膨張する余地がないために、集電体の垂直方向に
変形し、結果として波打ち状の変形が発生していたもの
の、本発明のように開口部を設けることにより、水平方
向に膨張する余地ができるためである。
有することによって、電池の充放電によって発生する正
極集電体の波打ち状の変形を抑制することができる。こ
れは従来の正極集電体に開口部がない場合、集電体の面
方向に膨張する余地がないために、集電体の垂直方向に
変形し、結果として波打ち状の変形が発生していたもの
の、本発明のように開口部を設けることにより、水平方
向に膨張する余地ができるためである。
【００２３】このような開口部を設けることによる正極
集電体の波打ち状の変形を抑制する効果をより効率的に
得るためには開口部の開口率を４０％以上とすることが
好ましい。開口率の上限値について本発明で限定するも
のではないが、開口率を上げると集電効率が低下するた
め、出力特性が低下する。したがって、開口率は所望と
する出力特性によって決定するが、通常は９５％を上限
に設定する。
集電体の波打ち状の変形を抑制する効果をより効率的に
得るためには開口部の開口率を４０％以上とすることが
好ましい。開口率の上限値について本発明で限定するも
のではないが、開口率を上げると集電効率が低下するた
め、出力特性が低下する。したがって、開口率は所望と
する出力特性によって決定するが、通常は９５％を上限
に設定する。
【００２４】また、負極においては正極とは異なり、開
口部を設けないことによって、すべての負極活物質が負
極集電体とセパレータとの間に位置することになり、負
極活物質の集電体からの脱落を有効に抑制することがで
きる。負極においては前記したように、充放電の過程で
活物質に体積収縮が見られるが、特に従来の集電体のよ
うに、開口部に位置する活物質は群圧を増加させても脱
落を抑制できなかったが、本発明においては前記したよ
うな理由により負極活物質の脱落を抑制することができ
る。
口部を設けないことによって、すべての負極活物質が負
極集電体とセパレータとの間に位置することになり、負
極活物質の集電体からの脱落を有効に抑制することがで
きる。負極においては前記したように、充放電の過程で
活物質に体積収縮が見られるが、特に従来の集電体のよ
うに、開口部に位置する活物質は群圧を増加させても脱
落を抑制できなかったが、本発明においては前記したよ
うな理由により負極活物質の脱落を抑制することができ
る。
【００２５】本発明においては充放電の過程における正
極集電体の波打ち状の変形を抑制すると相まって、負極
活物質の脱落を抑制できることから、従来発生しやすか
った正極と負極間の短絡を顕著に抑制することが可能と
なる。また、特に正極−負極間距離が０．８ｍｍ以下と
いった極端に極板間距離の短い極板群において、従来構
成では短絡を避けることができなかった。本発明の構成
ではこのような極板群においても正極−負極間の短絡を
抑制することができる。したがって、本発明の構成は特
に正極−負極間距離が０．８ｍｍ以下の鉛蓄電池に用い
ることが好ましい。
極集電体の波打ち状の変形を抑制すると相まって、負極
活物質の脱落を抑制できることから、従来発生しやすか
った正極と負極間の短絡を顕著に抑制することが可能と
なる。また、特に正極−負極間距離が０．８ｍｍ以下と
いった極端に極板間距離の短い極板群において、従来構
成では短絡を避けることができなかった。本発明の構成
ではこのような極板群においても正極−負極間の短絡を
抑制することができる。したがって、本発明の構成は特
に正極−負極間距離が０．８ｍｍ以下の鉛蓄電池に用い
ることが好ましい。
【００２６】
【実施例】本発明例および比較例による制御弁式鉛蓄電
池を作成して特性評価を行った。
池を作成して特性評価を行った。
【００２７】〈実施例１〉まず、表１に示した構成で２
Ｖ４Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作成した。また、集電体
としては鋳造鉛合金シートを冷間圧延して所定の厚みを
したものを用いた。また、集電体に開口部を設ける場合
には図１に示したような角穴を一片３．０ｍｍで並列に
配列させ穴と穴の間隔（図中ｔ寸法）を調整することで
開口率の調整を行った。なお、鉛合金箔の組成は正極、
負極ともにＰｂ−２．０質量Ｓｎ合金を用いた。
Ｖ４Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作成した。また、集電体
としては鋳造鉛合金シートを冷間圧延して所定の厚みを
したものを用いた。また、集電体に開口部を設ける場合
には図１に示したような角穴を一片３．０ｍｍで並列に
配列させ穴と穴の間隔（図中ｔ寸法）を調整することで
開口率の調整を行った。なお、鉛合金箔の組成は正極、
負極ともにＰｂ−２．０質量Ｓｎ合金を用いた。
【００２８】
【表１】
【００２９】集電体を幅５０ｍｍ×高さ１２０ｍｍ寸法
として、この集電体に集電耳部（幅１５ｍｍ×高さ２０
ｍｍ）を一体に設けた。この集電体上に活物質ペースト
を塗着した。負極活物質ペーストは少量の鉛分を含む酸
化鉛の粉末１ｋｇに対し、３００ｍｌの水および濃度３
０質量％の硫酸１５ｍｌ及び、所定量のカーボン、硫酸
バリウム、リグニンスルフォン酸ナトリウム添加剤を添
加、混合したペーストを０．２０ｍｍ〜０．５ｍｍ厚さ
になるように塗布し、熟成乾燥工程を経て負極板とし
た。
として、この集電体に集電耳部（幅１５ｍｍ×高さ２０
ｍｍ）を一体に設けた。この集電体上に活物質ペースト
を塗着した。負極活物質ペーストは少量の鉛分を含む酸
化鉛の粉末１ｋｇに対し、３００ｍｌの水および濃度３
０質量％の硫酸１５ｍｌ及び、所定量のカーボン、硫酸
バリウム、リグニンスルフォン酸ナトリウム添加剤を添
加、混合したペーストを０．２０ｍｍ〜０．５ｍｍ厚さ
になるように塗布し、熟成乾燥工程を経て負極板とし
た。
【００３０】また、正極活物質ペーストも負極と同様に
して作成したが、負極で用いたカーボン、硫酸バリウ
ム、リグニンスルフォン酸ナトリウムは添加しなかっ
た。このようにして得た正極板と負極板にガラスマット
セパレータを介挿して極板群を構成し、ポリプロピレン
樹脂製の電槽に収納した。この時の極板群圧は２０ｋｇ
／ｄｍ2であり、この時のセパレータの見かけ密度は
１．６０ｇ／ｃｍ3とした。電槽の開口部を蓋で閉じ、
蓋と極板群から導出した極柱との間をエポキシ樹脂で封
止し、所定の硫酸電解液の注液及び初充電工程を行い、
制御弁式鉛蓄電池（以下、電池）を作成した。
して作成したが、負極で用いたカーボン、硫酸バリウ
ム、リグニンスルフォン酸ナトリウムは添加しなかっ
た。このようにして得た正極板と負極板にガラスマット
セパレータを介挿して極板群を構成し、ポリプロピレン
樹脂製の電槽に収納した。この時の極板群圧は２０ｋｇ
／ｄｍ2であり、この時のセパレータの見かけ密度は
１．６０ｇ／ｃｍ3とした。電槽の開口部を蓋で閉じ、
蓋と極板群から導出した極柱との間をエポキシ樹脂で封
止し、所定の硫酸電解液の注液及び初充電工程を行い、
制御弁式鉛蓄電池（以下、電池）を作成した。
【００３１】これらの表１に示した構成の電池で以下に
示した条件で高率放電サイクル寿命試験を行った。
示した条件で高率放電サイクル寿命試験を行った。
【００３２】（試験条件）
試験環境温度：２５℃
放電：１２．０Ａ 定電流放電×１０秒
充電：２．４５Ｖ 定電圧充電（充電最大電流２．０
Ａ）×１０分 判定放電条件：上記充放電を４８０サイクル繰り返した
後、２０Ａ定電流放電における５秒目電圧が１．２Ｖ以
下になった所で寿命とした。これら電池の高率サイクル
寿命試験結果を図２に示す。
Ａ）×１０分 判定放電条件：上記充放電を４８０サイクル繰り返した
後、２０Ａ定電流放電における５秒目電圧が１．２Ｖ以
下になった所で寿命とした。これら電池の高率サイクル
寿命試験結果を図２に示す。
【００３３】図２より本発明例による電池Ａの電池が比
較例による電池Ｂ、ＣおよびＤに比較して最も寿命が長
い。これらの各電池を寿命試験終了後に分解調査したと
ころ、本発明による電池Ａでは正極集電体の腐食による
集電性低下が主要因であり、比較例の電電池Ｂでは正極
格子が腐食変形し波打ち状に変形したため極間を圧迫し
極間距離が短縮したことによる極間短絡が劣化要因であ
った。
較例による電池Ｂ、ＣおよびＤに比較して最も寿命が長
い。これらの各電池を寿命試験終了後に分解調査したと
ころ、本発明による電池Ａでは正極集電体の腐食による
集電性低下が主要因であり、比較例の電電池Ｂでは正極
格子が腐食変形し波打ち状に変形したため極間を圧迫し
極間距離が短縮したことによる極間短絡が劣化要因であ
った。
【００３４】また、比較例の電池ＣおよびＤについては
共に負極活物質が収縮し、集電体と負極活物質の界面に
隙間が生じ接触抵抗が増加したことが主要因であった。
共に負極活物質が収縮し、集電体と負極活物質の界面に
隙間が生じ接触抵抗が増加したことが主要因であった。
【００３５】このように、本発明例によれば薄型の正極
板の波打ち変形を抑制するとともに、負極活物質の集電
体からの脱落を抑制することによって、すぐれた高率放
電サイクル寿命特性を有する制御弁式鉛蓄電池を得るこ
とができる。
板の波打ち変形を抑制するとともに、負極活物質の集電
体からの脱落を抑制することによって、すぐれた高率放
電サイクル寿命特性を有する制御弁式鉛蓄電池を得るこ
とができる。
【００３６】〈実施例２〉次に本発明の電池構成におい
て負極活物質層の厚みを変化させて表２に示す構成の電
池を作製し、以下に示す条件による深放電サイクル寿命
試験を行った。
て負極活物質層の厚みを変化させて表２に示す構成の電
池を作製し、以下に示す条件による深放電サイクル寿命
試験を行った。
【００３７】
【表２】
【００３８】なお、これらの電池は全て、正極活物質の
厚みを負極活物質厚みと同等とし、正負極の活物質比率
を同一にして作製した。また全ての電池が同様の圧力で
セパレータにより加圧するように作製し、極間の硫酸電
解液量と活物質量の比率を同一にするためセパレータの
厚みを変え、極間距離と活物質厚みの比率を表２のよう
に同一にした。
厚みを負極活物質厚みと同等とし、正負極の活物質比率
を同一にして作製した。また全ての電池が同様の圧力で
セパレータにより加圧するように作製し、極間の硫酸電
解液量と活物質量の比率を同一にするためセパレータの
厚みを変え、極間距離と活物質厚みの比率を表２のよう
に同一にした。
【００３９】（試験条件）
試験環境温度：２５℃
放電条件：１．０ＣＡ定電流放電（１．６Ｖカット）
充電条件：２．４５Ｖ（充電最大電流４．０Ａ）×５時
間 上記の放電と充電を行い、放電における持続時間が初期
の１／２になったときを寿命とした。
間 上記の放電と充電を行い、放電における持続時間が初期
の１／２になったときを寿命とした。
【００４０】この高率深放電サイクル寿命試験結果を図
３に示す。
３に示す。
【００４１】図３より、電池Ａ、ＥおよびＦ（活物質厚
み０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）については５５０から６５
０サイクルのほぼ同様の寿命を示したが、電池Ｇ、Ｈ１
０（活物質厚み０．４ｍｍ〜０．６ｍｍ）では約３５０
サイクル弱で寿命になった。これらの電池を分解調査し
たところ、電池Ａ、ＥおよびＦが主に正極活物質の腐食
微細化による内部抵抗増が劣化要因であったのに対し、
電池ＧおよびＨは負極活物質が集電体から脱落して正極
板と微小短絡が発生していた。
み０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）については５５０から６５
０サイクルのほぼ同様の寿命を示したが、電池Ｇ、Ｈ１
０（活物質厚み０．４ｍｍ〜０．６ｍｍ）では約３５０
サイクル弱で寿命になった。これらの電池を分解調査し
たところ、電池Ａ、ＥおよびＦが主に正極活物質の腐食
微細化による内部抵抗増が劣化要因であったのに対し、
電池ＧおよびＨは負極活物質が集電体から脱落して正極
板と微小短絡が発生していた。
【００４２】これらの結果から、特に実施例１における
高率放電サイクル寿命と実施例における深放電サイクル
寿命特性とを両立するためには負極活物質厚みが０．３
ｍｍ以下とすることが好ましい。
高率放電サイクル寿命と実施例における深放電サイクル
寿命特性とを両立するためには負極活物質厚みが０．３
ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４３】〈実施例３〉本発明の電池構成において正
極集電体の開口率の変化させて、実施例１と同様の高率
放電サイクル寿命試験を行った。
極集電体の開口率の変化させて、実施例１と同様の高率
放電サイクル寿命試験を行った。
【００４４】
【表３】
【００４５】なお、これら表３に示した電池は全て、正
極活物質量を同等とし、電池容量を全て２Ａｈとして同
一に作製した。また群圧を２０ｋｇ／ｄｍ2とし、極間
距離を０．５ｍｍとした。
極活物質量を同等とし、電池容量を全て２Ａｈとして同
一に作製した。また群圧を２０ｋｇ／ｄｍ2とし、極間
距離を０．５ｍｍとした。
【００４６】これら電池の高率放電サイクル寿命特性を
図４に示す。図４に示した結果より、電池ＬおよびＡ
（それぞれ開口率４０％および５０％）が比較例の電池
Ｂに比較して寿命特性が優れていることがわかる。ま
た、本発明例の電池ＪおよびＫ（開口率２０％および３
０％）は本発明例の電池ＬおよびＡに比較して寿命が短
くなる傾向が認められた。
図４に示す。図４に示した結果より、電池ＬおよびＡ
（それぞれ開口率４０％および５０％）が比較例の電池
Ｂに比較して寿命特性が優れていることがわかる。ま
た、本発明例の電池ＪおよびＫ（開口率２０％および３
０％）は本発明例の電池ＬおよびＡに比較して寿命が短
くなる傾向が認められた。
【００４７】これらの電池を分解調査したところ、電池
ＪおよびＫは電池ＬおよびＡに比較して極板に若干の波
打ち状の変形が認められた。したがって、本発明の効果
をより顕著に得るためには正極集電体の開口率を４０％
以上とすることが好ましい。本実施例において、正極−
負極の極間距離を０．５ｍｍとしたが、よりセパレータ
の厚みを増加させて２．０ｍｍ以上とすれば寿命試験に
おいて脱落活物質による短絡を抑制することが可能とな
る。但し、セパレータ厚みを増加させることによって、
電池の内部抵抗は増大し、出力特性が低下する。特に出
力特性を考慮して正極−負極間の極間距離を０．５ｍｍ
以下とした電池では正極−負極間の短絡が主劣化要因で
あり、このような構成の電池に本発明を適用することが
好ましい。
ＪおよびＫは電池ＬおよびＡに比較して極板に若干の波
打ち状の変形が認められた。したがって、本発明の効果
をより顕著に得るためには正極集電体の開口率を４０％
以上とすることが好ましい。本実施例において、正極−
負極の極間距離を０．５ｍｍとしたが、よりセパレータ
の厚みを増加させて２．０ｍｍ以上とすれば寿命試験に
おいて脱落活物質による短絡を抑制することが可能とな
る。但し、セパレータ厚みを増加させることによって、
電池の内部抵抗は増大し、出力特性が低下する。特に出
力特性を考慮して正極−負極間の極間距離を０．５ｍｍ
以下とした電池では正極−負極間の短絡が主劣化要因で
あり、このような構成の電池に本発明を適用することが
好ましい。
【００４８】なお、本発明による効果は、板状極板のス
タックからなる角型電池または、極板同士を巻きまわし
た円筒形電池等でも同様の効果が得られる。
タックからなる角型電池または、極板同士を巻きまわし
た円筒形電池等でも同様の効果が得られる。
【００４９】
【発明の効果】以上、記載してきたように本発明によれ
ば、出力特性と高率放電時および深放電時のサイクル寿
命特性を両立できる鉛蓄電池を提供できることから、工
業上、極めて有用である。
ば、出力特性と高率放電時および深放電時のサイクル寿
命特性を両立できる鉛蓄電池を提供できることから、工
業上、極めて有用である。
【図１】集電体を示す図
【図２】本発明例および比較例による電池の高率放電サ
イクル寿命特性を示す図
イクル寿命特性を示す図
【図３】本発明例による電池の深放電サイクル寿命特性
を示す図
を示す図
【図４】本発明例および比較例による電池の高率放電サ
イクル寿命特性を示す図
イクル寿命特性を示す図
１ 集電体
２ 開口部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H017 AA01 AS02 BB08 CC01 CC05
HH02 HH03
5H028 AA05 BB03 CC07 CC20 HH05
5H050 AA02 AA07 BA09 CA06 CB15
DA05 FA10 GA22 HA04 HA09
Claims (4)
- 【請求項１】 マット状セパレータを正極板および負極
板間に介挿した極板群を有し、前記負極板は開口のない
鉛もしくは鉛合金からなる箔状の負極集電体を備え、前
記負極集電体の両面に負極活物質層を備えるとともに、
前記正極板は開口を有した鉛合金からなる正極集電体を
備えたことを特徴とする鉛蓄電池。 - 【請求項２】 前記正極集電体の開口率を４０％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。 - 【請求項３】 前記正極板−負極板間距離が０．８ｍｍ
以下であることを特徴とする請求項１もしくは２に記載
の鉛蓄電池。 - 【請求項４】 前記負極活物質層の厚みが片面当たり
０．３ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１、２も
しくは３に記載の鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002144240A JP2003338310A (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002144240A JP2003338310A (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | 鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003338310A true JP2003338310A (ja) | 2003-11-28 |
Family
ID=29703970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002144240A Pending JP2003338310A (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | 鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003338310A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005317345A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 鉛蓄電池 |
| JP2012079432A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Gs Yuasa Corp | 鉛蓄電池 |
| JP2015008156A (ja) * | 2014-09-11 | 2015-01-15 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
| JP2015144134A (ja) * | 2015-03-30 | 2015-08-06 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
| JP2017004974A (ja) * | 2016-09-08 | 2017-01-05 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
| WO2018105067A1 (ja) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 日立化成株式会社 | 鉛蓄電池 |
| WO2020066290A1 (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 古河電池株式会社 | 鉛蓄電池 |
| JP2020053294A (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 古河電池株式会社 | 鉛蓄電池 |
-
2002
- 2002-05-20 JP JP2002144240A patent/JP2003338310A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005317345A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 鉛蓄電池 |
| JP2012079432A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Gs Yuasa Corp | 鉛蓄電池 |
| JP2015008156A (ja) * | 2014-09-11 | 2015-01-15 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
| JP2015144134A (ja) * | 2015-03-30 | 2015-08-06 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
| JP2017004974A (ja) * | 2016-09-08 | 2017-01-05 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
| WO2018105067A1 (ja) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 日立化成株式会社 | 鉛蓄電池 |
| WO2020066290A1 (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 古河電池株式会社 | 鉛蓄電池 |
| JP2020053294A (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 古河電池株式会社 | 鉛蓄電池 |
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