JP2004047242A - 密閉型鉛蓄電池用セパレータ並びに密閉型鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉型鉛蓄電池の充放電サイクル寿命の向上をもたらすセパレータを提供する。
【解決手段】吸液状態にして、１ｋＰａと５０ｋＰａの圧縮と開放を交互に行うサイクルを１０回繰り返したときの、１０回目の１ｋＰａと５０ｋＰａの荷重をかけた時の夫々の厚みの差を、初期の２０ｋＰａの荷重をかけた時の厚みで割り、これに１００をかけて得られる復元率が３０％以上であるセパレータ。　該セパレータを用いた密閉型鉛蓄電池は、サイクル寿命が向上する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充放電を繰り返すサイクルユース用の密閉型鉛蓄電池用セパレータ並びに密閉型鉛蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、メンテナンスフリー特性の向上の面から、正極にカルシウム系合金格子を採用した密閉型鉛蓄電池が普及している。しかし乍ら、この種の電池においては、使用するセパレータの選定がその寿命性能を左右する大きな鍵となる。
即ち、耐ショート性を重視するあまり反復復元性の低いセパレータを選定すると、充放電に伴う極板の膨張・収縮に追従できないことになり、結果としてセパレータと極板との界面に隙間を生じることとなり容量低下を招き、短寿命となる。
特に、深い充放電を繰り返すサイクルユース用の密閉型鉛蓄電池においては、サイクル寿命特性向上の要求が強い。
かゝる状況に鑑み、本発明は、上記の課題を解決し、充放電を繰り返すサイクルユース用密閉型鉛蓄電池に適用したセパレータと、これを用いた充放電に伴う極板の膨張・収縮に対し充分な追従性を確保し、サイクル寿命特性を向上した密閉形鉛蓄電池の開発を目的とするものである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明のセパレータは、吸液状態にして、１ｋＰａと５０ｋＰａの圧縮と開放を交互に行うサイクルを１０回繰り返したときの、１０回目の１ｋＰａと５０ｋＰａの荷重をかけた時の夫々の厚みの差を、初期の２０ｋＰａの荷重をかけた時の厚みで割り、これに１００をかけて得られる復元率が３０％以上であることを特徴とする。
本発明は、上記の発明において、該セパレータは、ガラス繊維を主材として抄造して成ることを特徴とする。
更に本発明の密閉型鉛蓄電池は、上記の発明に係るセパレータを備えたことを特徴とする。
更に本発明の密閉型鉛蓄電池は、極板群は４０〜１００ｋＰａの群圧で電槽内に収納されていることを特徴とする。
【０００４】
【作用】
上記の本発明の復元率が３０％以上のセパレータを備えた密閉型鉛蓄電池を構成することにより、後記に明らかにするように、充放電に伴う極板の体積変化に常に追従可能で、極板との密着性が向上し、また、復元性大のため、サイクル中のへたりが少なく、その結果適度な群圧が維持され、正極活物質の脱落を防止することも可能となり、その結果、従来の此種電池に比べて、サイクル寿命特性を向上させることが可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態例を詳述する。
常法により、耐酸性ガラス繊維のみを抄造して成る繊維の寸法（長さ、太さ）を異にする各種のリテーナマット、或いは耐酸性ガラス繊維を主体とし、これに有機繊維（天然又は合成繊維）とを混合し抄造して成るガラス繊維や有機繊維の寸法を異にし、或いは両種繊維の配合量を異にする各種のリテーナマットにつき、正・負極板間に介在させ極板群を組み立てるに当たり、本発明者は、予め、下記の荷重試験を行い、下記数式により求めた復元率が３０％以上を有するセパレータは、密閉鉛蓄電池用セパレータとして用いるときは、充放電サイクル寿命特性に優れた電池をもたらすことを知見した。
【０００６】
即ち、その荷重試験は、次のように行う。
荷重試験を行う所望の各セパレータを、▲１▼先ず、１０ｃｍ×１０ｃｍに切り出したリテーナマットを１０枚重ねて積層体としたものを、ポリエチレン製などのチャック袋内に挿入し、更に、その理論空間量に相当する水を注入してチャックを閉じる。▲２▼次いで、その吸液状態の積層体を縦型圧縮試験装置の加圧板間にセットした後加圧し、２０ｋＰａの荷重をかけてその積層体の初期厚さｔ_２０を測定する。▲３▼次いで、加圧速度２ｍｍ／ｍｉｎの条件で、荷重１ｋＰａまで圧力を解放することと、荷重１ｋＰａから加圧速度２ｍｍ／ｍｉｎの条件で、荷重５０ｋＰａまで加圧することとを１０サイクル繰り返し、１０サイクル目の荷重１ｋＰａ時の積層体の厚さｔ_１と１０サイクル目の荷重５０ｋＰａ時の積層体の厚さｔ_５０とを測定する。
【０００７】
上記の荷重試験を行った各種のセパレータの復元率（％）を下記数式より求める。
【０００８】
【数１】

【０００９】
上記の荷重試験において、セパレータを注液状態で加圧する理由は、セパレータは注液されるとその反撥性、即ち、復元性が悪くなり、電槽内での群圧迫力が弱くなる実際の使用の実情を予め考慮したからである。また、荷重の範囲として１〜５０ｋＰａを選択した理由は、密閉型鉛蓄電池では４０〜６０ｋＰａの群圧のうち、特に５０ｋＰａの群圧で極板群を組み立てたときに、特にサイクル寿命特性が良くなることが判ったからである。組立後注液すると、リテーナマットの材質などにより一般にその極板群に対する群圧が初期の約６０％にまで、即ち、上記群圧では２４〜３６ｋＰａまで低下することになることを考慮することと、測定し易い大きな厚み変化を得るための理由で、２０ｋＰａを基準にして１〜５０ｋＰａの範囲内でのリテーナマットの積層体の厚み変化を調べたものである。
【００１０】
上記の荷重試験を行い夫々の復元率を求めた夫々のセパレータを、正極板４枚と負極板５枚との間に介在させて極板群を組み立て、これを電槽内に４０〜１００ｋＰａの範囲の一定の群圧で収容し、次いで、同極性の耳群を常法によりストラップ溶接すると同時に端子を形成し、次いで、電槽と蓋とを接着した後、所定量の希硫酸電解液を注入し、封口した後、電槽化成を行い、１２Ｖ、定格容量２０Ａｈのリテーナー式密閉型鉛蓄電池を夫々製造した。
尚、上記の正極板としては、所定量の水及び希硫酸を練合して成る正極活物質ペーストを、カルシウム系合金から成る格子基板に４．２ｇ／ｃｃ密度で充填して成る正極板を用いた。負極板としては、正極活物質ペーストに代わり、負極活物質ペーストを充填した以外は、同様に作製した負極板を用いた。また、セパレータとしては、ガラス繊維を主材とし、有機もしくは合成繊維を少量を混合し、抄造して成る上記で求めた種々の復元率を有する各種のリテーナーマットを使用した。
【００１１】
充放電サイクル試験：
次に、上記作製の各種のリテーナー式密閉型鉛蓄電池を２５℃の恒温槽に入れて、放電；０．２５Ｃ×２時間（ＤＯＤ５０％）、充電；０．２５Ｃ（９０％）＋０．１５Ｃ（１５％）、充電量１０５％から成る充放電サイクル試験を行い、１００サイクルおきに０．１Ｃで容量試験を行い、定格容量の７０％を切った時点を寿命とした。その結果を下記表１に示す。
【００１２】
【表１】

【００１３】
上記表１から明らかなように、復元率が３０％以上であるセパレータを用いた密閉型鉛蓄電池の実施例１〜５に見られるように、復元率が３０％以下のセパレータを用いた密閉型鉛蓄電池の比較例１〜５に比し、同じ夫々の群圧において、初期容量を確保しつつ、サイクル寿命が優れている。
【００１４】
尚、ガラス繊維を主材として抄造したリテーナーマットを用いたリテーナー式密閉型鉛蓄電池の場合は、上記表１に明らかなように、群圧４０ｋＰａ以上が好ましく、群圧１１０ｋＰａでも初期容量、サイクル寿命が向上する。しかし乍ら、群圧１００ｋＰａを超えると、極板群の電槽内への収納作業が困難となり、また、極板を破損するおそれが生ずるので、１００ｋＰａまでにとゞめることが好ましい。
【００１５】
上記の実施例では、リテーナー式密閉型鉛蓄電池で説明したが、本発明は、ゲル式、顆粒シリカ式などの所望の形式の密閉型鉛蓄電池に使用し同様の効果が得られた。
【００１６】
【発明の効果】
このように請求項１に係る本発明によるときは、復元率３０％以上を有するセパレータにより充放電サイクル寿命の向上した密閉型鉛蓄電池をもたらす。
請求項２に係るセパレータによれば、所望のセパレータを得易い。
請求項３に係る発明によれば、サイクル寿命の向上した密閉型鉛蓄電池が得られる。
請求項４に係る発明によれば、上記のセパレータを用いた極板群を４０〜１００ｋＰａの群圧で電槽内に収納した密閉型鉛蓄電池は、サイクル寿命の向上し、作業性の良好な電池を確実に得られる。

Claims (4)

1. 吸液状態にして、１ｋＰａと５０ｋＰａの圧縮と開放を交互に行うサイクルを１０回繰り返したときの、１０回目の１ｋＰａと５０ｋＰａの荷重をかけた時の夫々の厚みの差を、初期の２０ｋＰａの荷重をかけた時の厚みで割り、これに１００をかけて得られる復元率が３０％以上であることを特徴とする密閉型鉛蓄電池用セパレータ。
2. ガラス繊維を主材として抄造して成ることを特徴とする請求項１に記載の密閉型鉛蓄電池用セパレータ。
3. 請求項１又は２に記載のセパレータを備えたことを特徴とする密閉型鉛蓄電池。
4. 極板群は４０〜１００ｋＰａの群圧で電槽内に収納されていることを特徴とする請求項３に記載の密閉型鉛蓄電池。