JP2005100726A - 液式鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 電解液の成層化の生成を抑制するとともに、成層化を解消することができる液式鉛蓄電池を得る。
【解決手段】 正極板と負極板を、いずれか一方の極性の極板を袋状セパレータに入れて積層して極板群１を構成し、この極板群１を電槽２内に電解液と共に配置する。正極板と負極板の積層方向の極板群１の厚さＤ１を、電槽２内の極板群収容幅Ｄ２に対して８０％以上９２％以下とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液式鉛蓄電池に関するものである。

従来の液式鉛蓄電池では、電解液の拡散を向上するために正極板を袋状セパレータに収めたり、さらに正極板と負極板との間にガラス繊維で作製した板状のセパレータを介在させたりして、電解液の拡散・対流が起こり易くしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２３６９８８号公報

自動車に搭載された液式鉛蓄電池は、定電圧で充電される。液式鉛蓄電池のメンテナンスフリー化及び長寿命化の目的で、この充電電圧は近年特に低下している。充電電圧の低下化により、液式鉛蓄電池の充電末期におけるガス発生が抑制され、ガッシングによる電解液の拡散が起こりにくくなっている。このため、電池の充放電により生じる電解液の比重の不均一化（電解液の成層化）により、寿命（始動不良、容量低下）となることが問題となっている。

特に液式鉛蓄電池においては、極板群にかかる圧力が高い場合、必然的に隣接する極板間の距離は短くなり、そこに存在する電解液の量は少なくなる。この極板間の電解液は、極板表面で生成する、電解液沖合いとは濃度の異なる比重の電解液を拡散・希釈により均一化するために必要である。このため、極板表面積に応じた電解液量が必要ということになる。一方で、電解液量を確保するために極板間の距離を拡大すると、極板間の圧力低下に伴う活物質保持力の低下による寿命短縮を招きやすくなる問題点が発生する。

本発明の目的は、電解液の成層化の生成を抑制するとともに、成層化を解消することができる液式鉛蓄電池を得ることにある。

本発明の他の目的は、正極板の活物質が脱落し易いという問題も解決できる液式鉛蓄電池を得ることにある。

本発明の他の目的は、電解液の成層化の生成を抑制できる電槽を容易に形成できる液式鉛蓄電池を得ることにある。

本発明は、正極板と負極板が、いずれか一方の極性の極板を袋状セパレータに入れて積層して構成された極板群が電槽内に電解液と共に配置されている液式鉛蓄電池を対象とする。

本発明に係る液式鉛蓄電池では、正極板と負極板の積層方向の極板群の厚さが、電槽内の極板群収容幅に対して８０％以上９２％以下であることを特徴とする。

また本発明は、正極板と負極板が、いずれか一方の極性の極板を袋状セパレータに入れ且つ正極板と負極板の間にガラスマット等の変形可能なスペーサを介在させて積層して構成された極板群が電槽内に電解液と共に配置されている液式鉛蓄電池を対象とする。

本発明に係る液式鉛蓄電池では、正極板と負極板の積層方向の極板群の厚さが、電槽内の極板群収容幅に対して７０％以上８７％以下であることを特徴とする。

これらの場合、袋状セパレータは正極板を収容していることが好ましい。

また、電槽内の極板群収容幅は電槽の対向内壁にそれぞれ突設されたスぺーサ間の対向間隔で定められていることが好ましい。

本発明の液式鉛蓄電池では、正極板と負極板の積層方向の極板群の厚さと、これを納める電槽の幅を最適化しているので、成層化が起こりにくくなると共に、寿命性能も低下させないことになる。
正極板と負極板の積層方向の極板群の厚さと電槽内の極板群収容幅の比率は８０％以上９２％以下であり、この範囲内で両特性を良好に持つことができた。また、変形可能なスペーサであるガラスマットを配した極板群では、上記範囲が７０％以上８７％以下で特性を良好に持つことができた。

袋状セパレータが正極板を収容していると、正極板の活物質が脱落し易いという問題も解決することができる。

電槽内の極板群収容幅を、電槽の対向内壁にそれぞれ突設されたスぺーサ間の対向間隔で定めると、電槽内の極板群収容幅の設定を突設スぺーサの高さの設定により容易に行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、比較例と対比して実施例にて詳細に説明する。

本実施例と比較例の液式鉛蓄電池は、次のようにして製造した。最初に負極板を作った。まず、合金組成がＰｂ−０．０６質量％Ｃａ−１．３質量％Ｓｎからなる格子体を作製した。次に、鉛粉と、該鉛粉に対して１３質量％の希硫酸（比重１．２６：２０℃）と、該鉛粉に対して１２質量％の水とを混練して負極活物質ペーストを作った。この負極活物質ペースト７３．０ｇを格子体に充填してから、温度５０℃、湿度９５％中に１８時間放置して熟成した後に、温度２５℃、湿度４０％中に２時間放置し、乾燥して未化成負極板を作った。

次に、正極板を作った。まず、合金組成がＰｂ−０．０８質量％Ｃａ−０．８質量％Ｓｎからなる格子体を作製した。次に、鉛粉と、該鉛粉に対して１３質量％の希硫酸（比重１．２８：２０℃）と、該鉛粉に対して１２質量％の水とを混練して正極活物質ペーストを作った。この正極活物質ペースト８５．５ｇを格子体に充填してから、温度５０℃、湿度９５％中に１８時間放置して熟成した後に、温度２５℃、湿度４０％中に２時間放置し、乾燥して未化成正極板を作った。

次に、袋セパレータに未化成正極板を挿入した。未化成負極板８枚と袋状セパレータ入り未化成正極板７枚を積層して各極板群を作った。これら極板群にキャストオンストラップ法でストラップを形成した。

図１に示すように、これら極板群１を電槽２内に配置してから、該電槽２内に電解液を注液して未化成電池を作った。電槽２は、対向内壁に突起からなるスぺーサ３がそれぞれ突設された構造になっている。本実施例では、正極板と負極板の積層方向の極板群１の厚さＤ１が、電槽２内の極板群収容幅Ｄ２に対して８０％以上９２％以下となっている。極板群収容幅Ｄ２は、電槽２の対向内壁にそれぞれ突設された突起からなるスぺーサ３間の対向間隔で定められている。変形可能なスペーサであるガラスマットを配した極板群１では、上記範囲が７０％以上８７％以下となっている。なお、電解液は比重１．２２５（２０℃）の希硫酸である。次に未化成電池を９Ａで２１時間化成して液式鉛蓄電池を完成した。

なお本実施例では、極板群１が挿入される電槽２の極板群収容幅Ｄ２を、突起からなるスペーサ３の高さを変えることで、極板群１にかかる圧力を変えている。極板群１にガラスマットを配したものも同様に行った。

比較例と実施例の極板群１の構成と厚さＤ１、電槽２の極板群収容幅Ｄ２の概念図を図１に、実際に調整した極板群１の極板群収容幅Ｄ２に対する厚さＤ１は表１，表２に示した。

表１はガラスマットなしのもの、表２はガラスマットありのものを示している。また、これら表１，表２において、＊付きは実施例を示し、＊なし比較例を示している。

作製した液式鉛蓄電池で、｛２２Ａ定電流放電−１時間 １４．０Ｖ定電圧充電（最大電流２７．５Ａ）−２時間｝を１サイクルとして、このサイクルを繰り返して放電末期の電池電圧が７．２Ｖになったときを電池寿命とした。また、このサイクルを１００サイクル行った時点の該電池の電槽２内の上部（極板群１よりも１ｃｍ上部に位置する部分）と下部（極板群１の極板の最下部から１ｃｍ上部に位置する部分）の電解液比重を測定し、これら上部と下部の比重差を求めた。結果を図２に示す。

また、ＪＩＳ重負荷寿命試験を３００サイクルまで行い、この電池を解体し、正極板に残存した活物質量を測定した。その結果を表１，表２に示した。

なお、上記例では、袋状セパレータ内に正極板を収容したが、場合によっては袋状セパレータ内に負極板を収容してもよい。

電槽とその内部の極板群の模式図である。

符号の説明

１ 極板群
２ 電槽
３ スぺーサ

Claims (4)

1. 正極板と負極板が、いずれか一方の極性の極板を袋状セパレータに入れて積層して構成された極板群が電槽内に電解液と共に配置されている液式鉛蓄電池において、
   前記正極板と前記負極板の積層方向の前記極板群の厚さが、前記電槽内の極板群収容幅に対して８０％以上９２％以下であることを特徴とする液式鉛蓄電池。
2. 正極板と負極板が、いずれか一方の極性の極板を袋状セパレータに入れ且つ前記正極板と前記負極板の間にガラスマット等の変形可能なスペーサを介在させて積層して構成された極板群が電槽内に電解液と共に配置されている液式鉛蓄電池において、
   前記正極板と前記負極板の積層方向の前記極板群の厚さが、前記電槽内の極板群収容幅に対して７０％以上８７％以下であることを特徴とする液式鉛蓄電池。
3. 前記袋状セパレータは前記正極板を収容していることを特徴とする請求項１または２に記載の液式鉛蓄電池。
4. 前記電槽内の極板群収容幅は前記電槽の対向内壁にそれぞれ突設されたスぺーサ間の対向間隔で定められていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液式鉛蓄電池。

Images