JP2007273404A

JP2007273404A - 鉛蓄電池

Info

Publication number: JP2007273404A
Application number: JP2006100432A
Authority: JP
Inventors: Sawashi Takahashi; さわ子高橋
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】鉛蓄電池の減液を抑制する。
【解決手段】電槽の外周面の少なくとも一部に断熱性素材を含有した断熱塗料を塗布した層を設けたもので、前記断熱性素材はシラス、セラミックまたはガラスからなる中空ビーズまたは減圧ビーズで、フェノール樹脂からなる。

Description

本発明は鉛蓄電池に関するもので、さらに詳しく言えば、その電槽の改良に関するものである。

鉛蓄電池は、安価で信頼性が高いことから、通信機器、無停電電源装置、無人搬送車、電力負荷平準化用、電力貯蔵用、自動車用、電気自動車用等、幅広い用途に用いられている。これらの用途では、鉛蓄電池は、機器の中の狭い部分に組み込まれたり、モーターやエンジンなどの発熱を伴う部品の近傍に組み込まれたり、といったことがあるため、周囲温度が高い環境下で使用されるという状況が生じている。このような環境下で使用される鉛蓄電池は、セル間の容量のばらつきによる早期劣化や高温の環境下での使用による電解液中の水分の蒸発といったことが原因で早期に寿命に至るという問題がある。

上記のような問題に対し、特許文献１〜３のような、鉛蓄電池の電槽を改良して電解液中の水分透過を抑制する提案がある。
特開平９−１６７６０１号公報特開平８−１９５１８８号公報特開平１０−１３４７８２号公報また、特許文献４〜６のような、鉛蓄電池の内部で発生する熱の放熱が各セル間で均一になるようにしてセル間の容量のばらつきを抑制する提案がある。特開平１１−２１３９６２号公報特開２００１−６６３０号公報特開平９−３０６４３６号公報上記各特許文献に記載のものは、鉛蓄電池の内部で発生する熱に起因して、電解液中の水分が電槽を透過するのを抑制したり、各セル間の容量にばらつきを生じるのを抑制したり、するものであり、外部から受ける熱によって、電解液中の水分が電槽を透過するかどうか、各セル間の容量にばらつきが生じるかどうかを考慮したものではない。このような場合、鉛蓄電池の電槽の外表面に断熱材を設けることが広く知られているが、たとえば、断熱材として、発泡スチロールなどの板状のフォーム材を配した場合、通常の電槽の厚さに断熱材の厚さが加わって鉛蓄電池の収納スペースが増大したり、重量が増大したり、という問題がある。

すなわち、上述した、各提案は、鉛蓄電池の内部で発生する熱や外部から受ける熱による電解液中の水分の透過や各セル間の容量のばらつきの防止は可能であるが、それを効果的に防止しようとしたものとは言えず、本発明は、この点に着目してなされたものである。

すなわち、本発明は、電槽の外周面の少なくとも一部に断熱性素材を含有した断熱塗料を塗布した層を設けたことを特徴（請求項１）とする。また、前記断熱性素材を含有した断熱塗料は、シラス、セラミックまたはガラスからなる中空ビーズまたは減圧ビーズを断熱性素材として含有した、フェノール樹脂からなることを特徴とすることを特徴（請求項２）とする。

本発明は、断熱性素材を含有させた断熱塗料を用いているから、鉛蓄電池の内部で発生する熱だけでなく、外部から受ける熱によって生じる、電解液中の水分の透過や各セル間の容量のばらつきを防止することができるという効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態に基づいて説明する。

本発明に係る鉛蓄電池は、上部が開口し、内部に1つ以上のセル室を有するモノブロック電槽からなり、前記各セル室に極群が配置されてなるものである。前記極群はセパレータを介して複数の正極板及び負極板が交互に積層されたものであり、正極板の各々の耳部は正極用ストラップによって、負極板の各々の耳部は負極用ストラップによって一体的に連結され、隣接するセル室の異極性のストラップとの間でセル間接続されている。また、一端のセル室の正極用ストラップからは正極用極柱が電槽の開口方向に突出するように設けられ、他端の負極用ストラップからは負極用極柱が電槽の開口方向に突出するように設けられている。なお、前記正極板、負極板は、鉛または鉛合金からなる正極格子体、負極格子体に正極活物質、負極活物質を練塗によって充填し、乾燥および熟成工程を経て作製されたものである。

前記電槽の開口は、注液口を兼ねる排気口を有する電槽蓋を溶着または接着することによって密閉されるとともに、電槽蓋に設けられた、正極用極柱および負極用極柱を挿通させるための孔部に、正極用極柱および負極用極柱を挿通させて正極端子、負極端子とするか、電槽蓋の上部にあらかじめ鋳込まれた正極端子部材および負極端子部材に溶接して正極端子、負極端子とするか、によって各端子が形成される。

次に、上記した鉛蓄電池の効果を裏付けるために、図１に示したような６つのセル室（１〜６）を有したＡＢＳ樹脂からなる電槽に、以下のような仕様で作製した極群を挿入して、評価試験を行った。すなわち、各鉛蓄電池は、正極格子体をＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金（Ｃａ：０．０９重量％、Ｓｎ：１．２重量％）で鋳造によって作製し、負極格子体をＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金（Ｃａ：０．０９重量％、Ｓｎ：０．５重量％）で鋳造によって作製し、各格子体に正極活物質および負極活物質を練塗によって充填し、公知の乾燥および熟成工程を経て正極板および負極板を作製した。このようにして作製した正極板４枚および負極板５枚を、ガラスマットセパレータを介在させて交互に積層して極群を作製し、同極性の極板の耳部をストラップ部で溶接し、電槽に挿入し、電槽蓋を接着し、正極端子および負極端子を溶接して未化成電池とした。この未化成電池を電槽化成することによって、定格容量が３５Ａｈ／５ＨＲ（２５℃）の制御弁式鉛蓄電池を得た。

上記のように作製した鉛蓄電池に対し、以下のようにして、断熱性素材を含有したフェノール樹脂からなる断熱塗料を塗布した層を設けた。

電池（１）：電槽短側面（セル１側とセル６側）に刷毛で、断熱性素材として、粒径が３０〜６００μｍのシラスからなる中空ビーズ（バルーン）を１５ｗｔ％含有した断熱塗料を厚さが約１ｍｍになるように塗布した電槽を使用（本発明品）
電池（２）：電槽短側面（セル１側とセル６側）に刷毛で、断熱性素材として、粒径が３０〜７０μｍのガラスからなる中空ビーズ（球体）を１５ｗｔ％含有した断熱塗料を厚さが約１ｍｍになるように塗布した電槽を使用（本発明品）
電池（３）：電槽短側面（セル１側とセル６側）に刷毛で、断熱性素材として、粒径が２０〜４０μｍのセラミックからなる中空ビーズ（球体）を１５ｗｔ％含有した断熱塗料を厚さが約１ｍｍになるように塗布した電槽を使用（本発明品）
電池（４）：電槽短側面（セル１側とセル６側）に、粒径が２０〜４０μｍのセラミックからなる中空ビーズ（球体）を１５ｗｔ％含有した断熱塗料をフィルム状に延伸して貼付した電槽を使用（本発明品）
電池（５）：上面と底面を除く電槽側面全部に刷毛で、断熱性素材として、粒径が２０〜４０μｍのセラミックからなる中空ビーズ（球体）を１５ｗｔ％含有した断熱塗料を厚さが約１ｍｍになるように塗布した電槽を使用（本発明品）
電池（６）：電槽材料のＡＢＳ樹脂を加工なしで使用（従来品）
電池（７）：電槽材料のＡＢＳ樹脂にシリカ粉末を添加した公知の電槽を使用（比較品）
これらの７種類の電池について、セル１とセル６側の短側面から各１５ｃｍの位置に３００Ｗの熱源をそれぞれ設置し、以下の条件でサイクル試験に供し、４００サイクル経過時の各セルの減液量を調査し、結果を表１に示す。なお、減液量は、電池（６）のセル１の減液量を１００とした比率で表した。

放電：周囲温度が２５℃の下で、電流が１０．５Ａで、２時間２４分間の放電
充電：周囲温度が２５℃の下で、電流が８．７５Ａで、電圧が１４．４Ｖになるまでの充電を行った後、電流を１．７５Ａで充電電気量が放電電気量の１１５％になるまでの充電

表１から、熱源から離れているセル２〜５の減液量は、本発明品である電池（１）〜（５）であっても、従来品である電池（６）であっても、それに大差は認められなかったが、熱源に最も近いセル１とセル６の減液量は、本発明品である電池（１）〜（５）は、従来品である電池（６）に対して７３〜７９％であった。なお、比較品である電池（７）については、電槽を通して電解液中の水分透過を抑制する効果はあるが、近傍に熱源を配置し、その熱源からの熱による減液抑制に効果があるとは言えなかった。このことから、本発明品は、鉛蓄電池の近傍に熱源がある場合、その熱源からの熱による減液抑制に効果があると言える。

また、電池（１）〜（７）の各々について、セルごとの減液量を、従来品である電池（６）の減液量を１００とした比率で求め、結果を表２と図２に示す。

表２と図２から、鉛蓄電池の全体で見ても、１０〜１５％程度、減液量を抑制することができる。特に、本発明品である電池（５）では、電槽側面全部に刷毛で断熱性素材を含有した断熱塗料を塗布していることから、その効果が高いことは言うまでもないが、本発明品である電池（１）〜（４）のように、熱源に最も近いセルの外周面のみに断熱塗料を塗布するだけでもすぐれた効果が得られるので、機器内に組み込む場合、どの側面が最も熱源からの熱を受けるかをあらかじめ考慮したうえで、その側面のみに断熱塗料を塗布すれば、最低のコストで良好な効果を得ることができる。
上記した実施例では、断熱塗料の塗布厚さやシートの厚さを約１ｍｍとしたが、実施例の厚さに限定されるものではない。この厚さは厚いほど断熱、遮熱効果が大きくなることは言うまでもないので、厚いほど望ましいが、電槽の外形寸法が必要以上に大きくならない厚さとして１ｍｍ程度にするのが好ましい。
また、実施例では、断熱塗料やフィルムに含まれるシラス、セラミックまたはガラスからなる中空ビーズの粒径を、シラスでは３０〜６００μｍ、ガラスでは３０〜７０μｍ、セラミックでは２０〜４０μｍとし、含有量を１５ｗｔ％としたが、電槽の側面に均一に塗布できる範囲で適宜選択すればよく、このような範囲に限定されるものではない。なお、これらの含有量は多いほど断熱、遮熱効果が向上することは言うまでもないが、フェノール樹脂と混合して電槽の側面に塗布する際の作業性や電槽の側面への均一な塗布という点からすれば、１０〜２０ｗｔ％にするのが好ましい。また、塗布方法も、実施例では刷毛で塗布したが、スプレーで塗布したり、塗料中に電槽の外壁を浸漬させて塗布したり、といったこともできる。また、中空ビーズに代えて減圧ビーズを使用してもよい。
また、上記実施例では、通常用いられる電槽材料のＡＢＳ樹脂からなる電槽を用いて試験を行なったが、水分透過率の低い電槽材料や断熱、遮熱効果のある電槽材料などを組み合わせることによってもすぐれた効果が期待できる。

本発明の鉛蓄電池に使用する電槽の斜視図である。減液量を比較した図である。

Claims

電槽の外周面の少なくとも一部に断熱性素材を含有した断熱塗料を塗布した層を設けたことを特徴とする鉛蓄電池。
断熱性素材を含有した断熱塗料は、シラス、セラミックまたはガラスからなる中空ビーズまたは減圧ビーズを断熱性素材として含有した、フェノール樹脂からなることを特徴とする請求項１の鉛蓄電池。