JP2005190686A

JP2005190686A - 円筒型密閉式鉛蓄電池

Info

Publication number: JP2005190686A
Application number: JP2003427089A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Kondo; 隆文近藤; Satoshi Minoura; 敏箕浦; Kenichi Maeda; 謙一前田; Nobukazu Tanaka; 伸和田中; Shinsuke Kobayashi; 真輔小林
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】硫酸鉛をトラップしてセパレータ上への析出を抑制できる円筒型密閉式鉛蓄電池を得る。
【解決手段】正極板と負極板とをセパレータを介して捲回した極板群を有する。正極板と負極板の少なくとも一方の表面層にのみ、SiO_２またはSiO_２・nH_２O を存在させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、円筒型密閉式鉛蓄電池に関するものである。

円筒型の密閉式鉛蓄電池は、帯状の集電体に活物質を充填することで正極板、負極板を得て、これら極板の間に微細ガラス繊維からなるセパレータを介在させて捲回することで、両極板間の絶縁を図つ構造になっている。

従来の密閉式鉛蓄電池は保持できる電解液量が限定されており、開放系電池に比べ性能的に劣る面があった。

これらの面を改善するために、セパレータ中に二酸化珪素粉体を配置する処理を施すことで、必要の電解液の保持性を向上させ、性能向上を図ることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−１５１９４７号公報

従来、電池内に硫酸が入った環境では、放電により硫酸濃度の著しい低下から生成した硫酸鉛を溶解する。また、これを充電した場合、硫酸鉛がセパレータ中のガラス繊維上に連続的に析出する。そのことから、ガラス繊維を伝って両極間の短絡を引き起こし、寿命特性の低下につながる問題点があった。

本発明の目的は、硫酸鉛をトラップしてセパレータ上への析出を抑制できる円筒型密閉式鉛蓄電池を得ることにある。

本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して捲回した極板群を有する円筒型密閉式鉛蓄電池を対象とする。

本発明に係る円筒型密閉式鉛蓄電池では、正極板と負極板の少なくとも一方の表面層にのみ、SiO_２またはSiO_２・nH_２Oを存在させている。

また、本発明に係る円筒型密閉式鉛蓄電池では、正極板と負極板の少なくとも一方の表面に、SiO_２またはSiO_２・nH_２Oを含むペースト紙が貼付されている。

これらの場合、SiO_２またはSiO_２・nH_２Oの量は、極板面積当り１．０〜５．０ｍｇである。

本発明に係る円筒型密閉式鉛蓄電池では、極板表面にSiO_２またはSiO_２・nH_２Oを露出させたので、SiO_２が溶解した硫酸鉛をトラップすることができ、このため硫酸鉛がセパレータ上に連続的に析出して両極間の短絡を引き起こして寿命特性の低下につながるのを防止することができ、電池性能の向上を図ることができる。

また、正極板と負極板の少なくとも一方の表面に、SiO_２またはSiO_２・nH_２Oを含むペースト紙が貼付すると、極板表面にSiO_２またはSiO_２・nH_２Oを容易に露出させることができる。

SiO_２またはSiO_２・nH_２Oの量を、極板面積当り１．０〜５．０ｍｇとすると、確実にその効果を発揮させることができる。

本発明は、正極板と負極板の少なくとも一方の表面層にのみ、SiO_２またはSiO_２・nH_２Oを存在させている。具体的には、正極板と負極板の少なくとも一方の表面に、SiO_２またはSiO_２・nH_２Oを含むペースト紙が貼付されている。SiO_２またはSiO_２・nH_２Oの量は、極板面積当り１．０〜５．０ｍｇである。

このように極板表面に二酸化珪素層を露出させると、二酸化珪素層が溶解した硫酸鉛をトラップすることができ、このため硫酸鉛がセパレータ上に連続的に析出して両極間の短絡を引き起こして寿命特性の低下につながるのを防止することができ、電池性能の改善を図ることができる。

二酸化珪素層の量を、極板面積当り１．０〜５．０ｍｇとすると、確実にその効果を発揮させることができる。

以下、本発明を適用した円筒型密閉式鉛蓄電池の実施例について説明する。

まず、Pb−Sn系合金である帯状の打ち抜き集電体に所定量の活物質を充填することで、正極板、負極板を得た。これら正極板、負極板の表面に、コロイダルシリカをペースト紙に染み込ませて極板上に貼り付ける手法を用いて、シリカを分散させて均一になるように配置した。なお、実施例１〜３、比較例１，２の極板上への極板面積当りのシリカ添加量（ｍｇ／ｃｍ^２）は表１に示す。

また、コロイダルシリカにはNa_２Oが含まれているが、加水分解を引き起こし、周辺のpHがアルカリ性となる。アルカリ側での硫酸鉛の溶解量は多く、かえって硫酸鉛の溶解が進行してしまう。また、ペースト紙に吸収できるコロイダルシリカの量も限られているので、極板面積当り１．０〜５．０ｍｇのシリカ添加量とした。その後、正極板と負極板の間にガラス繊維状のセパレータを挟み込んで捲回を行い、熟成、乾燥工程を経て極板群を得た。この極板群の集電タブについてはＣＯＳ溶接を行い、この極板群を電槽に挿入後に蓋を取り付けることで未化成の円筒型密閉式鉛蓄電池をを得た。その後、硫酸比重１．２７０の電解液を電槽内に注液し、課電量３００％、４２ｈ、２５℃の条件にて初期充電を行うことで、初期容量１２Ａｈ相当の円筒型密閉式鉛蓄電池を作製した。

作製した電池について、初期容量に対して０．０５Ｃの電流が電池間に流れるように抵抗を接続し、４日間放置させる定抵抗放電を行い、短絡が起きやすい環境を作った。その後、初期容量に対して２．５Ｖ−０．３Ｃにて定電圧充電を行つた。これを１サイクルとして、サイクル終了後に短絡を充電カーブにより確認を行った。

図１と図２には、短絡していない場合と短絡した場合の充電カーブをそれぞれ示した。まず、図１に示す短絡していない場合は、電池電圧が定電圧に達した時点で電流が減衰していく。それに対して、短絡を起こした場合は、充電末期まで電流の減衰が見られない。このような観点から短絡の有無を判断した。短絡が見られなかった電池に関しては、このサイクルを繰り返し行う。

図３には、サイクル毎の充電末期電流をプロットしたものを示す。まず、極板にシリカを添加していない比較例１は１サイクルで短絡を示したのに対して、本発明の実施例１〜３に示す処理をした場合には、サイクル数が増しており、短絡が抑制されている。また、実施例中の極板面積当りのシリカ添加量においては、添加量を多くした比較例２の場合でも２サイクルで短絡が起こった。

充電時に短絡していない場合の時間に対する電池電圧と電流の関係を示す図である。充電時に短絡した場合の時間に対する電池電圧と電流の関係を示す図である。比較例と本発明の各実施例の耐短絡特性図である。

Claims

正極板と負極板とをセパレータを介して捲回した極板群を有する円筒型密閉式鉛蓄電池であって、
前記正極板と前記負極板の少なくとも一方の表面層にのみ、SiO_２またはSiO_２・nH_２Oを存在させたことを特徴とする円筒型密閉式鉛蓄電池。
正極板と負極板とをセパレータを介して捲回した極板群を有する円筒型密閉式鉛蓄電池であって、
前記正極板と前記負極板の少なくとも一方の表面にSiO_２またはSiO_２・nH_２Oを含むペースト紙が貼付されていることを特徴とする円筒型密閉式鉛蓄電池。
前記SiO_２またはSiO_２・nH_２Oの量は極板面積当り１．０〜５．０ｍｇであることを特徴とする請求項１または２に記載の円筒型密閉式鉛蓄電池。