JP2008171709A - 制御弁式鉛蓄電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
負極板にカーボンを含む極板群を高圧迫で積層して電槽化成してもカーボンの流出による短絡なく、化成効率が良好な制御弁式鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】
鉛または鉛合金からなる格子基板にペースト状活物質を充填してなる正極板と、該格子基板にカーボンを含むペースト状活物質を充填してなる負極板とを、ガラス繊維を主とするリテーナマットを介して積層してなる極板群を40〜100kPaの群圧で電槽内に収納し、施蓋封口後、希硫酸電解液を注入して電槽化成後、補液、補充電して成る制御弁式鉛蓄電池において、施蓋封口後の希硫酸電解液の注液量を、液面高さが極板耳部を除く極板群高さの95〜105%とし、負極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達してから、正極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達するまでの間の充電電流を、正極板総表面積に対し4.5mA/cm2以下とし、その後充電を行い、補液、補充電する。
【選択図】なし
Description
また、特許文献2に記載の方法は、充電受け入れ性の向上は見られるが、鉛蓄電池を作製する際の化成を電槽化成で行った場合、発生する水素ガスによって、添加されたカーボンは負極板から離れ電解液中に流出し、上方へ浮遊し、その結果、上部に多くのカーボンが集まりこれがセパレータ内に入り込みやがて短絡の原因となってしまう。
1)施蓋封口後の希硫酸電解液の注液量を、液面高さが極板耳部を除く極板群高さの95〜105%とし、
2)負極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達してから、正極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達するまでの間の充電電流を、正極板総表面積に対し4.5mA/cm2以下とし、
3)その後充電を行い、
4)補液、補充電した
ことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池の製造方法を提供するものである。
なお、本願における高圧迫とは40kPa以上の群圧で極板群を電槽に収納することである。
なお、本発明における正極板総表面積とは、正極板の耳部、足部および正極板の厚み方向の周側面(上下左右)を除く正極板の表・裏面の表面積×正極板枚数としたものである。
本発明による制御弁式鉛蓄電池の製造方法を用いることで、電槽化成の前半においては、水素発生電位下でも水素ガスの発生速度を弱めることでカーボンの流出を抑制し、電槽化成の後半では減液による負極板表面の露出による正極より発生した酸素ガスの負極吸収を促進して水素発生電位より下げることで、水素ガスの発生に伴うカーボン流出を防止し、化成全体を通してカーボンの流出を抑制することが可能である。
上記と同様の方法で、表1に記載の通り液面高さが極板耳部を除く極板群高さの95〜105%、電流密度が負極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達してから正極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達するまでの間の負極板面積に対し充電電流を4.5mA/cm2以下、極板群を電槽に組み込む際の群圧を40〜100kPaの高圧迫状態となるように種々の2V−200Ahの制御弁式鉛蓄電池を作製した(実施例2〜9)。
表1に記載の通り液面高さが極板耳部を除く極板群高さの90〜110%、電流密度が正極板総表面積に対し4.76mA/cm2以下、極板群を電槽に組み込む際の群圧を20〜120kPaとし、液面高さ、負極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達してから正極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達するまでの間の正極板総表面積に対する電流密度、群圧の少なくとも一項目以上が本発明の規定値外となるように夫々変化させた以外は、実施例1と同様に2V−200Ahの制御弁式鉛蓄電池を作製した(比較例1〜11)。
なお、容量試験は、25℃の環境下で放電は電流0.1CA、終止電圧1.8V、充電は電流0.1CAで90%、次いで0.05CAで30%(定格容量に対し合計120%充電)行った。
なお、カーボン流出の有無は化成後のカーボン流出レベルをセパレータの断面観察により5段階評価とし、セパレータの厚さ方向に対して負極から正極へ向かいどの程度までカーボンが流出しているかで判断した。1はカーボン流出がセパレータ厚さの20%未満以内に留まっている場合、2は20%以上40%未満の場合、3は40%以上60%未満の場合、4は60%以上80%未満の場合、5は80%以上のカーボンの移動があるか又は正極板までの貫通による短絡発生があったものである。そして、該カーボンの流出は極板群全体および端板上部を目視によって行った。
なお、表中矢印を記載した欄は矢印の指し示す直上の欄に記載する数字と同一であることを示す。
一方、液面高さ、電流密度、群圧の少なくとも一項目以上が本発明の規定値外とした比較例1〜11は、カーボンの流出レベルが3〜5と大きく、その内、カーボンの流出レベル5のものは内部短絡が発生(比較例8、9)したり、カーボンの流出レベルが小さくても極板群の両端板に位置する極板の化成上がりが悪かったり(比較例1、3)する結果であった。
また、液面高さが極板耳部を除く極板群高さの100%、電流密度が4.50mA/cm2とし、極板群を電槽に組み込む際の群圧を20〜120kPaと夫々変化させた実施例5、実施例7〜9および比較例10〜11において、群圧を40〜100kPaとした実施例5および実施例7〜9はサイクル寿命に優れているが、群圧を20kPaとした比較例10および群圧を120kPaとした比較例11は実施例5および実施例7〜9に比し低い値であった。前者は、群圧が低いため正極活物質の軟化抑制の効果が低く、後者は正・負極板間の極間距離が短いこと、およびカーボン流出による短絡が夫々早期容量低下の原因であった。
また、液面高さが極板耳部を除く極板群高さの100%、極板群を電槽に組み込む際の群圧を40kPa、電流密度を4.27〜4.76mA/cm2と夫々変化させた実施例2、5、比較例7において、電流密度が小さくなるに従いサイクル寿命特性が向上することが確認された。
なお、本実施例において負極板へのカーボンの添加量は1.0質量%としたが、実施例1および比較例1と同様の方法でカーボンの添加量を0.2〜2.0質量%とした場合においても同様の効果が得られた。
Claims (1)
- 鉛または鉛合金からなる格子基板にペースト状活物質を充填してなる正極板と、鉛または鉛合金からなる格子基板にカーボンを含むペースト状活物質を充填してなる負極板とを、ガラス繊維を主とするリテーナマットを介して積層してなる極板群を40〜100kPaの群圧で電槽内に収納し、施蓋封口後、希硫酸電解液を注入して電槽化成後、補液、補充電して成る制御弁式鉛蓄電池において、
1)施蓋封口後の希硫酸電解液の注液量を、液面高さが極板耳部を除く極板群高さの95〜105%とし、
2)負極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達してから、正極活物質の理論容量に対する充電量が100%に達するまでの間の充電電流を、正極板総表面積に対し4.5mA/cm2以下とし、
3)その後充電を行い、
4)補液、補充電した
ことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池の製造方法。
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