JP2006164597A - 鉛蓄電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極および負極の格子と接続部材にSbを含まない、PbもしくはPb合金を用い、負極格子骨にPbよりも水素過電圧が低いSbを含み、かつシリカを含有したセパレータを用いる。このセパレータとして、ポリエチレンシート中にシリカを40質量%から85質量%含むセパレータ、または、シリカを10〜40質量%含む繊維マットからなるセパレータを使用する。
【選択図】図4
Description
正極格子はPb−Ca−Sn合金を用い、合金組成はPb−0.07質量%Ca−1.3質量%Snである。この合金のスラブを段階的に圧延することによって、合金シートとした後に、エキスパンド加工を行って正極格子を形成した。なお、この正極格子中のSb定量分析を行ったところ、Sb濃度は検出限界(0.0001質量%)未満であった。
負極格子については格子骨にSbを含まない格子Aと、格子骨表面にSbを含む層を形成した格子Bを作成した。
Pb−0.07質量%Ca−0.25質量%Sn合金のスラブ(10mm厚)を圧延して0.6mm厚の圧延シートとした後、エキスパンド加工を施して負極格子を作成した。なお、この負極格子合金中に含まれるSb定量分析を行ったところ、Sb濃度は検出限界(0.0001質量%)未満であり、検出できなかった。
格子Aと同じ厚み10mmのPb−0.07質量%Ca−0.25質量%Snの合金スラブと、Pb−1.0質量%SbのPb−Sb合金箔を重ね合わせて圧延することにより、0.6mmの圧延シートとした後、エキスパンド加工を施して負極格子を作成した。
・合成樹脂シート製セパレータ
合成樹脂シート製のセパレータ(以下、セパレータA)として、最大孔径10〜50μm以下の微孔を有した、厚さ0.3mmのポリエチレン製シートをU字折りし、両側部を熱シールすることにより、上部のみが開口した袋状のセパレータを作製した。セパレータA中のシリカ含有濃度は0質量%、35質量%、40質量%、65質量%および85質量%とした。なお、シリカとして20μm以下の平均孔径の細孔を有した、多孔質のものを用いた。
繊維マット製のセパレータ(以下、セパレータB)として、ガラス繊維マット中にシリカを担持させたものを用いた。セパレータB中に含まれるシリカ含有濃度は、0質量%、5質量%、10質量%、40質量%および50質量%とした。なお、シリカとして20μm以下の平均孔径の細孔を有した、多孔質のものを用いた。
正極接続部材および負極接続部材用合金として、Pb−2.5質量%Sn合金(合金A)とPb−2.5質量%Sb合金(合金B)を準備した。なお、合金A中のSb定量分析を行ったところ、Sb濃度は検出限界(0.0001質量%)未満であった。
上記の正極板、負極板およびセパレータAを表1および表2に示した組み合わせで用い、1セル当たり正極板5枚と負極板6枚から成る極板群を備え、極板面をすべて電解液中に浸漬した液式の55D23形の始動用鉛蓄電池(12V48Ah)を作製した。なお、袋状のセパレータA中に負極板を収納した構造とした。
表4に示した結果から、正極および負極の接続部材にSbを含む鉛合金(合金B:Pb−2.5質量%Sb)を用いた電池はいずれも負極格子耳腐食が著しい。そして、負極格子耳断面積の大幅な減少により、放電電圧の低下が著しく、20000〜30000サイクルで寿命終了となった。これは正極側や負極側の接続部材に含まれるSbが電解液中に溶出し、負極格子耳に再析出することによると考えられる。これらの試験電池を分解し、負極格子耳のSbの定量分析を行ったところ、負極格子耳に0.0006質量%程度のSbの存在が確認された。
表3に示した結果から、正極および負極の接続部材にSbを含まない鉛合金(合金A:Pb−2.5質量%Sn)を用い、負極格子骨表面にSbを含有した電池において、ポリエチレン樹脂シート製のセパレータA中にシリカを含む本発明例の電池(B2〜B5、C2〜C5、D2〜D5、E2〜E5)は、他の比較例の電池に比較して、負極格子耳腐食が抑制されるとともに、極めて良好な寿命サイクル数を有している。この寿命特性改善効果は負極格子骨表面のSbにより、負極板の充電受入性が向上することによるものと考えられる。なお、これらの試験電池を分解し、負極格子耳のSbの定量分析を行ったところ、負極格子耳から検出限界値(0.0001質量%)を超える量のSbは検出できなかった。
上記の実施例1と同様の正極板、負極板および接続部材用合金と、セパレータとして前記したセパレータBを表5および表6に示した組み合わせで用い、実施例1と同様、1セル当たり正極板5枚と負極板6枚から成る極板群を備え、極板面がすべて電解液中に浸漬した液式の55D23形の始動用鉛蓄電池(12V48Ah)を作製した。
表8に示した結果から、正極および負極の接合部材にSbを含む合金Bを用いた比較例の電池は30000サイクル未満程度の寿命しか有さず、負極格子耳における腐食も進行していた。これは実施例1と同様に、正極および負極の接合部材に含まれるSbが電解液中に溶出し、負極格子耳に再析出することによると考えられる。これらの試験電池を分解し、負極格子耳のSbの定量分析を行ったところ、負極格子耳に0.0006質量%程度のSbの存在が確認された。
2 正極板
3 負極板
4 セパレータ
5 正極棚
6 負極棚
7 正極柱
8 負極接続体
9 正極接続部材
10 負極接続部材
21 正極格子
22 正極格子耳
23 正極格子骨
24 正極活物質
31 負極格子
32 負極格子耳
33 負極格子骨
34 負極活物質
35 Sbを含む層
Claims (5)
- 負極格子耳と負極格子骨とからなる負極格子と負極格子骨に充填された負極活物質を備えた負極板と、正極格子耳と正極格子骨とからなる正極格子と正極格子骨に充填された正極活物質を備えた正極板を有し、正極格子耳を集合溶接する正極棚とこの正極棚より導出された正極柱もしくは正極接続体とからなる正極接続部材と、負極格子耳を集合溶接する負極棚とこの負極棚より導出された負極柱もしくは負極接続体とからなる負極接続部材を備えた鉛蓄電池において、前記正極格子および前記正極接続部材はSbを含有しない鉛もしくは鉛合金からなり、前記負極格子耳および前記負極接続部材はSbを含有しない鉛もしくは鉛合金からなり、負極格子骨にPbよりも水素過電圧が低い物質を含み、かつ、シリカを含有するセパレータを備えたことを特徴とした鉛蓄電池。
- 前記水素過電圧が低い物質はSbであり、前記負極格子骨はSbを含まないPbもしくはPb合金からなる母材表面上にSbを含む層を形成してなることを特徴とする請求項1に記載の鉛蓄電池。
- 前記セパレータとしてシリカを40質量%〜85質量%含む合成樹脂シートを用い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。
- 前記セパレータとしてシリカを10〜40質量%含む繊維マットを用い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。
- 負極格子骨中のSb含有質量(WSb)を負極活物質の質量(WN)の0.0004%〜0.006%としたことを特徴とする請求項1、2、3もしくは4に記載の鉛蓄電池。
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