JP2013089450A - 鉛蓄電池 - Google Patents
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Abstract
鉛蓄電池は、正極格子のマス目に正極活物質を充填した正極板と、負極格子のマス目に負極活物質を充填した負極板と、電解液とを備えている。鉛蓄電池の負極活物質は化成後の密度が4.3g/cm3以上5.0g/cm3でカーボンを1質量%以上3質量%以下含み、かつ負極板のマス目の開口面積の4倍を、マス目の周囲長で除した値から成るマス目の有効直径が10mm以上16mm以下である。
【効果】
アイドリングストップ車等にも使用可能で、しかも重負荷寿命性能に優れ、かつ軽量な負極板が得られる。
【選択図】 図1
Description
1) 1質量%以上のカーボンを負極活物質に含有させることにより充電受入性能が向上するが、3質量%を越えると重負荷寿命性能が急激に低下するのでカーボン含有量を1質量%以上3質量%以下とする。
2) 負極活物質密度を4.3g/cm3以上にすると、負極活物質の物理的強度が増すため、4.0g/cm3以下の場合に比べ重負荷寿命性能が向上する。しかし活物質密度を6.0g/cm3の負極板は作製できなかったので、負極活物質密度を4.3g/cm3以上5.0g/cm3とする。
3) カーボン含有量が1質量%以上3質量%以下であり、負極活物質密度が4.3g/cm3以上5.0g/cm3であることが、アイドリングストップ車等で使用可能で、かつ重負荷寿命が高い鉛蓄電池を得るための条件である。
4) 負極板のマス目の有効直径を5mmから10mm〜16mmへと増すと、充電受入性能も重負荷寿命性能も極く僅かに低下する。しかし有効直径を20mmとすると、充電受入性能も重負荷寿命性能も急激に低下する。さらに負極活物質の密度を4.3g/cm3以上5.0g/cm3とすると、4.0g/cm3以下の場合に比べ、有効直径を10mm〜16mmへと増した際の充電受入性能と重負荷寿命性能の低下が少ない。
5) 負極活物質の密度と、カーボン含有量、及び負極板のマス目の有効直径とを組み合わせることにより、アイドリングストップ車等にも使用可能で、重負荷寿命性能に優れ、かつ軽量な負極板が得られる。
で与えられるので、有効直径Dは 2ab/2(a2+b2)1/2=ab/(a2+b2)1/2 で与えられる。実施例では、有効直径Dが5mm,10mm,12mm,16mm,20mmの5種類の負極格子を作製した。なお負極格子の厚さ、格子の太さ、材質等は任意で、実施例では負極格子の厚さは1.0mm、格子(桟)の太さは0.8mmである。エキスパンド格子でのマス目は菱形であるが、鋳造格子では図2のように長方形になり、長径をa、短径をbとすると、有効直径Dは 2ab/(a+b) で与えられる。なお、格子のマス目の形状は例として長方形や菱形を示したが、パンチング格子やラジアル格子などの場合は円形、楕円形、長円、略台形、多角形(六角形、八角形など)などでもよい。
・ 負極板の軽量化の観点から、有効直径が10mm以上で、
・ 充電受入性能が95以上で、
・ 重負荷寿命性能が120以上の電池を実施例、それ以外の電池を比較例とした。
1) カーボン含有量を1質量%以上にすることにより、充電受入性能を目標の95以上にできる。
2) 負極活物質の密度を4.3g/cm3以上にすることにより、重負荷寿命性能を目標の120以上にできる。しかしカーボン含有量が5質量%では、負極活物質の密度をどのようにしても重負荷寿命性能を目標の120以上にできない。
3) 有効直径を増すと充電受入性能も重負荷寿命性能も低下するが、有効直径が16mmまでは低下は緩やかで、16mmを越えると急激になる。なお菱形のマス目の場合、有効直径が5mmと10mmとで、負極格子の質量は1.5倍程度異なる。
4) 負極活物質密度が4.3g/cm3〜5.0g/cm3では、4.0g/cm3の場合よりも、充電受入性能等の有効直径への依存性が小さい。従ってより大きな有効直径の格子を用いることができる。
5) 負極活物質の密度が4.5g/cm3及び5.0g/cm3では、4.3g/cm3の場合よりも高い性能が得られる。従って負極活物質の密度は4.5g/cm3以上5.0g/cm3以下がより好ましい。
6) カーボン含有量を1質量%及び1.5質量%とすると、3質量%の場合よりも、充電受入性能が極く僅かに低下し、重負荷寿命性能が有意に向上する。従ってカーボン含有量は1質量%以上2質量%以下がより好ましい。
Claims (1)
- 正極格子のマス目に正極活物質を充填した正極板と、負極格子のマス目に負極活物質を充填した負極板と、電解液とを備えた鉛蓄電池において、
負極活物質は化成後の密度が4.3g/cm3以上5.0g/cm3でカーボンを1質量%以上3質量%以下含み、
かつ負極板のマス目の開口面積の4倍を、マス目の周囲長で除した値から成るマス目の有効直径が10mm以上16mm以下であることを特徴とする、鉛蓄電池。
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