JP2003346887A - 制御弁式鉛蓄電池 - Google Patents
制御弁式鉛蓄電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
鉛蓄電池において、トリクル充電時の正極格子体の腐食
を抑制して、良好なトリクル寿命特性を得ること。 【解決手段】 負極板とエキスパンド格子体を備えた正
極板とマットセパレータとからなる極板群に電解液を含
浸保持した負極吸収式の制御弁式鉛蓄電池において、極
板群を構成する正極活物質の理論容量をAとし、負極活
物質の理論容量をBとした時に、A≦Bとし、かつ20
時間率容量当たりの正極板の見かけ表面積を少なくとも
24cm2/Ah以上とする。
Description
する酸素ガスを負極で吸収する負極吸収式の制御弁式鉛
蓄電池に関するものである。
バックアップ電源用に広く用いられている。バックアッ
プ電源用としての鉛蓄電池は常時トリクル充電されるた
め、トリクル充電寿命が重視される。従来、鉛蓄電池の
トリクル寿命を向上させるために正極格子体用の合金と
して2.2質量%程度のSnを含むPb−Ca−Sn合
金が使用されてきている。
子の耐腐食性と関連し、特に2.0質量%〜2.5質量
%のSn添加は正極格子合金の耐腐食性を向上させる。
鉛蓄電池のトリクル寿命の主な要因は正極格子腐食であ
るため、特にトリクル寿命の改善を目的として前記した
ような2.0質量%〜2.5質量%のSnを含むPb−
Ca−Sn合金を正極格子に使用する。
よる鋳造格子体が用いられてきた。ところが、特にブッ
クモールドタイプの鋳造は通常、1ショットに5秒程度
の時間を要し、生産性に劣る。そこで圧延鉛合金シート
に機械加工でスリットを千鳥状に形成し、このスリット
形成部を展開して網目部を形成し、この網目部を格子骨
として用いる所謂エキスパンド格子体が広く用いられる
ようになった。
はスリット部を機械的に引張って展開伸長するため、圧
延鉛合金シートの引張り強度と伸び率に留意する必要が
ある。特に鉛蓄電池のトリクル寿命改善を目的として圧
延鉛合金シート中のSn濃度を1.2質量%以上に高め
た場合、圧延鉛合金シートの引張り強度が向上するとと
もに、伸び率が低下し、スリット形成部を展開して網目
部を形成する際に網目部が切断したり、クラックが発生
する。
した格子体を正極に用いた場合、格子体の集電効率の低
下やクラックを起点とした正極腐食の発生により、鉛蓄
電池のトリクル寿命がかえって低下するという弊害があ
る。したがって、エキスパンド格子体を正極に用いる場
合、圧延鉛合金シート中のSn濃度は1.8質量%が上
限であり、これ以上トリクル寿命特性を改善するには限
度があった。
時において電解液中の水分が電気分解をうけ、正極表面
上で酸素ガスが発生し、負極で還元されて水にもどる負
極ガス吸収反応がおこる。鉛蓄電池では負極活物質の理
論容量Bを正極の理論容量Aよりも大きくすることによ
って負極ガス吸収反応を促進させ、トリクル充電中にお
ける電解液中の水の散逸を抑制することができる。
合、正極に流れるトリクル電流は増大し、かえって正極
格子体の腐食が進行しやすいという課題がある。正極活
物質の理論容量Aを負極活物質の理論容量Bよりも大き
くした場合、トリクル電流が制限されるものの、使用期
間が長くなるにつれて電解液中の水分減少が促進する。
この水分減少によって鉛蓄電池の容量低下と水分減少に
よる電解液中の硫酸濃度上昇によって、正極格子体の腐
食と正極活物質の軟化、さらには負極のサルフェ−ショ
ンが進行し、鉛蓄電池の寿命低下が促進するという課題
があった。
な正極板にエキスパンド格子体を用いた制御弁式鉛蓄電
池においてトリクル寿命を改善することを目的とする。
ために、本発明の請求項1記載に係る発明は、負極板と
エキスパンド格子体を備えた正極板とマットセパレータ
とからなる極板群に電解液を含浸保持した負極吸収式の
制御弁式鉛蓄電池であって、極板群を構成する正極活物
質の理論容量をAとし、負極活物質の理論容量をBとし
た時に、A≦Bとし、かつ2.0時間率容量当たりの正
極板の見かけ表面積を少なくとも24cm2/Ah以上
とすることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池を示すもので
ある。
は、請求項1記載の構成を備えた制御弁式鉛蓄電池にお
いて、エキスパンド格子体はSnを1.2質量%〜1.
8質量%含むPb−Ca−Sn合金で構成されることを
特徴とするものである。
した構成を実施の形態とすることによって達成できるの
であるが、以下には本発明の一実施の形態についてその
形態の構成の根拠理由とともに詳細に説明する。
をエキスパンド加工してエキスパンド格子体を得る。こ
の合金のCa含量は0.03質量%〜0.09質量%、
Sn含量として0.3質量%〜1.8質量%の範囲で用
いることができる。特にSn含量が1.8質量%を越え
て大きくするとエキスパンド加工時の網目部の切断が発
生するため、好ましくない。
を充填後、熟成乾燥して未化成の正極板を得る。この活
物質ペーストとしては従来からの鉛酸化物粉を水と硫酸
で混練したものを用いることができる。負極に関しても
正極と同様、活物質ペーストを負極格子体に充填し、熟
成乾燥することによって、未化成の負極板を得る。
レータを用いて極板群を構成する。マットセパレータと
しては0.3μm〜10μmの繊維径を有するガラス繊
維を主成分としたものを用いることができる。
物質の理論容量をAとし、負極活物質の理論容量をBと
した時に、そのAをBよりも小さく設定する。化成によ
って未化成活物質の重量が変化するので、この重量変化
分をあらかじめ見込んだ未化成活物質量を設定すればよ
い。
面積を電池の20時間率容量当たり24cm2/Ah以
上に設定する。見かけ表面積は正極板の枠骨部をのぞい
た縦寸法と幅寸法の積を2倍することによって算出する
ことができる。20時間率容量当たりの正極板見かけ表
面積は所望とする蓄電池容量から設定される正極活物質
量、正極板寸法およびその枚数をパラメータとして設定
することができる。
かけ表面積の上限について本発明は限定するものではな
いが、34cm2/Ahを越えて大きくすると極板群の
保液量が低下するため、電池容量を確保する上で好まし
くない。
後、常法にしたがって本発明による制御弁式鉛蓄電池を
得ることができる。本発明の構成によればトリクル充電
時に流れるトリクル充電電流の正極板での電流密度を低
下させることにより、正極格子体の腐食を抑制すること
ができる。特に負極理論容量Bが正極理論容量Aよりも
大きく、トリクル電流値が負極活物質量によって決定付
けられる構成の電池において顕著な効果を得ることがで
きる。
n濃度が1.2質量%を越えると集電効率を低下させる
程度ではないものの、微少なクラックが格子表面に発生
し、このクラックを起点とした腐食が進行するが、本発
明の構成ではトリクル充電電流値を低下させることによ
って、このようなクラックを起点とした腐食を抑制する
ことができる。
鉛蓄電池を作製し、トリクル寿命特性の評価を行い、本
発明の効果を明らかにした。以下にその内容を説明す
る。
量%、1.2質量%および1.8質量%含み、Caを
0.06質量%含むPb−Ca−Sn合金の圧延シート
をエキスパンド加工したものを用いた。負極格子体とし
てはSnを0.2質量%、Caを0.06質量%含むP
b−Ca−Sn合金の圧延シートをエキスパンド加工し
たものを用いた。
れ活物質ペーストを充填し、未化成の正極板および負極
板を得た。この正極板と負極板とを繊維径0.8μmの
ガラス繊維マットセパレータを組み合わせて極板群を作
製した。この極板群を電槽に収納し、電槽と蓋を接合す
るとともに、端子取り出し部を封口した。その後、電槽
内に電解液を注液し、電槽化成することによって、12
V7Ahの制御弁式鉛蓄電池(以下、電池という)を得
た。
ように正極理論容量Aと負極理論容量Bの比率K(A/
B)を0.9、1.0、1.04、1.1に変化させる
とともに20時間率容量(本例では7Ah)当たりの正
極板の見かけ表面積(S)を変化させることによって、
本発明例と比較例の電池を得た。
リクル寿命試験を行った。
た(25℃±2℃において)。
おいて)。
を繰り返し行い、の放電容量が初期の50%まで低下
した時点で寿命とする。
リクル寿命試験結果を表1、表2および表3に示す。
負極理論容量B以下の電池において、20時間率容量当
たりの正極板の見かけ表面積を24cm2/Ah以上と
することによりトリクル寿命を著しく改善することがで
きる。このような本発明例の電池においては負極ガス吸
収反応が促進されて、電池からの水分散逸を抑制すると
ともに、負極ガス吸収反応に基づくトリクル電流の正極
板面積当たりの電流密度を低下させることによって正極
格子体の腐食を抑制することができる。
さくした場合にはトリクル寿命試験中における電解液中
の水分減少とこれによる硫酸濃度の上昇によって正極活
物質の軟化、負極活物質のサルフェ−ションが進行して
比較的早期に寿命に至る。
%を越える領域において、比較例の電池はトリクル寿命
が低下する傾向にあるが、本発明の構成によればこのよ
うな寿命低下を抑制することができる。Sn濃度を高く
した領域ではエキスパンド格子作製時に微少なクラック
が入り、正極での電流密度がある値以上に増加すると正
極電位が上昇し、微少なクラックから優先的に腐食が進
行するが、本発明の構成によればトリクル電流に基づく
正極電流密度を制限することによってこのような腐食を
抑制することができる。
正極板にエキスパンド格子体を用いた制御弁式鉛蓄電池
のトリクル寿命を顕著に改善するという効果が得られる
ことから、工業上、極めて有用である。
Claims (2)
- 【請求項1】 負極板とエキスパンド格子体を備えた正
極板とマットセパレータとからなる極板群に電解液を含
浸保持した負極吸収式の制御弁式鉛蓄電池であって、極
板群を構成する正極活物質の理論容量をAとし、負極活
物質の理論容量をBとした時に、A≦Bとし、かつ20
時間率容量当たりの正極板の見かけ表面積を少なくとも
24cm2/Ah以上としたことを特徴とする制御弁式
鉛蓄電池。 - 【請求項2】 前記エキスパンド格子体はSnを1.2
質量%〜1.8質量%含むPb−Ca−Sn合金で構成
したことを特徴とする請求項1に記載の制御弁式鉛蓄電
池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002150316A JP2003346887A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 制御弁式鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002150316A JP2003346887A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 制御弁式鉛蓄電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003346887A true JP2003346887A (ja) | 2003-12-05 |
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ID=29768203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002150316A Pending JP2003346887A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 制御弁式鉛蓄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003346887A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015079668A1 (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-04 | 株式会社Gsユアサ | 鉛蓄電池 |
WO2020241882A1 (ja) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 株式会社Gsユアサ | 鉛蓄電池 |
-
2002
- 2002-05-24 JP JP2002150316A patent/JP2003346887A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015079668A1 (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-04 | 株式会社Gsユアサ | 鉛蓄電池 |
CN105794037A (zh) * | 2013-11-29 | 2016-07-20 | 株式会社杰士汤浅国际 | 铅蓄电池 |
JPWO2015079668A1 (ja) * | 2013-11-29 | 2017-03-16 | 株式会社Gsユアサ | 鉛蓄電池 |
US10522837B2 (en) | 2013-11-29 | 2019-12-31 | Gs Yuasa International Ltd. | Lead-acid battery |
WO2020241882A1 (ja) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 株式会社Gsユアサ | 鉛蓄電池 |
US11658347B2 (en) | 2019-05-31 | 2023-05-23 | Gs Yuasa International Ltd. | Lead-acid battery |
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