JP2809634B2 - 密閉形鉛蓄電池の製造方法 - Google Patents

密閉形鉛蓄電池の製造方法

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JP2809634B2 JP62307842A JP30784287A JP2809634B2 JP 2809634 B2 JP2809634 B2 JP 2809634B2 JP 62307842 A JP62307842 A JP 62307842A JP 30784287 A JP30784287 A JP 30784287A JP 2809634 B2 JP2809634 B2 JP 2809634B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、密閉形(シール形)鉛蓄電池の新しい製造
方法に関するものである。 従来の技術 シール形鉛蓄電池の基本的な構成及び製造方法は一般
的に良く知られており、例えば、米国特許第3,862,861
号明細書では、高吸液性のガラスマットをセパレータと
して用いる電池構成法を提案しており、同じく米国特許
第4,648,177号明細書には、シール形鉛蓄電池におい
て、電槽化成が提案されている。 さらに、S.ヒルズらは前述の米国特許の発明以前に、
シール形鉛蓄電池において、電槽の内側面と極板群との
間に空間部を設けるとともに、極板群の陰極表面がこの
空間部に露出するような構成を採ることにより、陽極か
ら主に過充電時に発生する酸素ガスを能率よく再結合
(吸収)させることができる内容を明らかにしている。
また、S.ヒルズらは同時に、陽・陰極板間のセパレータ
部分にはできるだけ十分な電解液の存在が望ましいこと
も示している。 発明が解決しようとする問題点 しかし、前述の米国特許第3,862,861号ならにびS.ヒ
ルズらは共に、電槽化成については何ら言及していな
い。 米国特許第4,648,177号では、シール形鉛蓄電池に対
して電槽化成を適用する方法について提案しているが、
この提案の中では、電槽化成開始時に十分なフリー液が
存在することや、電池内から電池外へのガス排出のみを
可能とする安全弁で電池を密閉状態として電槽化成を実
施することによる利点等は何ら示唆、言及していない。 本発明は、電槽化成方式により極板を化成する密閉形
鉛蓄電池において、電槽内側面に凸状の突起部を設けな
い従来方法にくらべて放電容量の大きな蓄電池を得るこ
とを目的とする。 問題点を解決するための手段 本発明は、以下に示す方法により、通常時は密閉され
た状態となっている陰極ガス吸収式のシール形鉛蓄電池
を製造するものである。 (a) 未化成の鉛蓄電池用極板と、極板間に挿入され
る高吸液性のマット状セパレータとにより極板群を構成
する。 (b) (a)で構成した極板群を電槽中に挿入する。
ただし、この時極板群両最外側の少なくとも一方の陰極
板平面部と電槽の内壁面との間には空間部が存在するよ
うに、電槽内壁面には凸状の突出部(いわゆるリブと称
する部分)を設ける。 (c) 電槽に蓋を装着する。 (d) 電槽内へ電解液である希硫酸を、フリーな液が
十分存在する量で注入する。 (e) 電槽内からのガスは、所定の圧力以上となった
場合において電池外へ排出するが、電池外から電池内へ
のガスの流入は許さない構造の安全弁(逆止弁)を用い
て電槽を密閉状態とする。 (f) 電槽化成を行い、この化成の終了時点では、電
槽内には実際上フリーの電解液がなくなるだけの電気量
を印加する。 本発明の他の特徴は、電槽内部における酸素ガスサイ
クルにより通常状態においては密閉状態となっている放
電容量の大きなシール形鉛蓄電池を提供する。ここで、
電槽内には、少なくとも一枚の多孔性陽極板と少なくと
も一枚の多孔性陰極板を備え、陰・陽両極板は電槽中に
おいて電気化学的に化成されて活性化される。なお、極
板群の両外側面は少なくともその一面に陰極板が位置す
るように構成されるとともに、この陰極板と電槽内壁面
との間には、気体が自由に流通できるだけの空間部が設
けられる。そして、電解液である希硫酸は前述の極板群
と電槽内壁面との間に設けた空間部を十分満たす量(つ
まりフリーな液が充分存在する量)で注入し、電槽化成
を行うことにより、フリー液が実際上存在しないように
したものである。 作用 本発明を第1図に従って詳しく説明する。図中1は鉛
合金製の格子体上に主として電気化学的に活性な鉛化合
物からなるペーストを充填して得られた未化成の陽極
板、2は鉛合金製の格子体上に主として鉛粉及びリグニ
ン化合物と硫酸バリウムからなるペーストを充填して得
られた未化成の陰極板、3は微細なガラス繊維を主体に
合成樹脂繊維を混抄して得られた吸水性を富んだマット
状の多孔性セパレータ、4及び5は各々陽極板及び陰極
板よりのリード体である。6はABS樹脂製電槽、7は電
槽6に一体成形で形成された凸状の突起(リブ)で陰極
板2の表面に接する構造となっている。なお陰極板2と
電槽6との間にはリブ7を介して空間部が形成されるこ
とになるが、この空間部は陽極板から発生させられた酸
素ガスが自由に侵入できるだけの空隙部を形づくるよう
に、リブ7の高さを選定する必要がある。8はクロロプ
レンゴム製の安全弁であり、電池内の圧力が所定値以上
となった場合のみ開弁状態となって、電池内から外部へ
ガスを排出し、電池外部から電池内部へのガスの侵入は
阻止する機能を有するものとする。 第2図における各構成要素は第1図において示したも
のと同一である。 なお、陽陰極板1及び2で用いられる鉛合金製の格子
体は、鋳造法によって得たものや、鉛板を穴あき状やエ
キスパンド状に加工する方法で得たものを用いることが
できる。格子体に用いる鉛はとくに陰極において水素過
電圧を減少させる不純物をできるだけ含まないことが望
ましく、本質的に高い水素過電圧を有する、鉛−カルシ
ウム,鉛−カルシウム−錫系合金あるいは同様の合金が
良い。 電気化学的に活性なペースト状活物質を陰・陽両極格
子体に通常の公知の方法で充填する。次いで得られた陽
極板及び陰極板は、所定の湿度及び湿度中で熟成され
て、乾燥された状態となる。 ついで、陽極板,セパレータ及び陰極板を交互に重ね
合せて極板群を構成する。ここで、陽・陰極板の各々に
リード体(耳片)4,5を溶接する。次いで極板群を電槽
中に挿入し、安全弁8の装着部分のみを残して気密・液
密状態になるように密閉を行う。 比重1.15〜1.32の希硫酸(20℃)を、第1図に示す蓄
電池内部に、十分なフリー液の存在する量、例えばセパ
レータ3の上端部前後の位置に至るまで注入し、安全弁
8を用いて蓄電池を密閉状態とする。 硫酸の添加量は、単電池の放電容量1Ahあたり約4.0〜
6.0g、さらに好ましくは約4.5〜5.4gとすることが望ま
しい。 一例として、容量1Ahあたり、比重1.225(30℃)の希
硫酸を9〜15g用いることができる。ここで、電解液
は、電槽内のガスを排出した減圧下においては能率よく
電槽中へ注入され得るが、必ずしもこれは必要ではな
く、常圧下でも十分注入することができる。注入された
電解液は極板群の高さ方向に十分存在して、電槽リブ7
と陰極板2とにより形成させる空間部を満たし、液面は
セパレータ3の上端部を超える高さまでとすることがで
きる。つぎに安全弁8を装着して電池を密閉状態とした
後、極板は電槽化成により電気化学的に活性化され、陽
極板には二酸化鉛、陰極板には海綿状金属鉛が形成され
る。 化成時の通電方法は、定電流法,段別定電流法,傾斜
電流法等、希望の方法を自由に選択して用いることがで
きる。なお、化成時の通電電気量は電池内のフリーな電
解液が実際上存在しなくなるまでの量とし、化成時に用
いる電解液はそのまま最終的な電池の電解液として作用
させるとともに、化成終了時には極板及びセパレータ中
の個々の細孔部分は概ね電解液で十分満たされた状態と
なるようにする。 ただし、この場合、陰極板2の電槽内壁面に向いてい
る側の面(リブ7により、電槽内壁面とは強制的に離さ
れて空間部中に露出する形となっている)は、空間部に
むき出しの形で存在するので、その内部の細孔が電解液
で実質上満たされた状態であるとしても、うすい電解液
の薄膜で覆われた状態となっており、これは陰極板にお
ける酸素ガスの再結合(消失)に極めて有効に作用して
いるものと考えられる。 本発明において用いられるセパレータは極細(0.1〜1
0μ程度の繊維径)のガラス繊維単独や、ガラス繊維に
アクリル,ポリエステル等の合成樹脂繊維(繊維径2μ
〜20μ程度、可能なかぎり細い径であることが望まし
い)を混抄したマット状多孔体を用いる。ここで用いる
合成樹脂繊維は、得られたセパレータの機械的強度を増
して取扱いを容易にすることや、撥水性が高い性質によ
り化成時及び過充電時等において陽極板から発生する酸
素ガスを、陽極板とセパレータの間から極板群の外側へ
逸散しやすくし、この逸散した酸素ガスが陰極板と電槽
リブとの間の空間部に浸透して陰極板に吸収されること
に効果的である。 実施例 実施例1 図に示す構成で、定格容量3.0Ahの単電池を同一種類
の電池について、各6個製作した。ここで陽極板,陰極
板,セパレータはすべての種類について同一内容となる
ように作業を進めた。陽極板は厚さ3.3mmの公知のペー
スト式未化成極板、陰極板は厚さ2.0mmの公知のペース
ト式未化成極板、セパレータは、平均繊維径約0.8μの
ガラス繊維95wt%と、平均繊維径約7μのアクリル樹脂
繊維5wt%との混抄多孔体で、電槽中に圧縮状態で組込
んだ時の厚さ2.3mm,多孔度約92%である。電槽のリブ高
さは0.2mm,0.5mm,1.0mmの3種類とし、比較のためにリ
ブなし(リブ高さ0mm)の電槽も準備して、合計4種類
の電槽(各リブ高さの電池とも6個づつとする)に極板
群をそれぞれ組み込み、安全弁8を装着する弁孔のみを
除いて液密・気密状態になるように密閉する。次いで比
重1.230(20℃)の希硫酸29mlを注入し、弁孔に安全弁
8を装着して電池外から電池内へ酸素ガスが流入するこ
とのないようにする。なお、希硫酸の注入完了時には、
電池内の希硫酸の液面高さは、いずれもセパレータ3の
上端面より上位にあり、電池内では極板群に吸収され得
る量の希硫酸以外にフリーな希硫酸が十分に多量に存在
している状態である。つぎに各電池は、この状態で0.6A
の一定電流で35時間通電化成される。この通電化成の結
果、いずれのリブ高さの電池も、フリー液の状態の希硫
酸は実際上存在しない状態まで、希硫酸中の水が電気分
解されている。 化成終了後、それぞれのセルは、25℃において0.75A
(0.25C)の放電試験にかけられた。その結果、リブ高
さ0.2mmの時は平均放電時間198分,リブ高さ0.5mmの時
は平均放電時間201分,リブ高さ1.0mmの時は平均放電時
間200分であり、リブ高さ0mm(リブのない場合)の時は
平均放電時間182分であった。 実施例2 実施例1と基本的には同じ構成とするが、陽極板3
枚,陰極板4枚をセパレータを介して交互に積重するこ
とにより、定格容量9.0Ahのセルを同一種類について、
各5個製作する。なお、ここで用いる陽極板,陰極板及
びセパレータは実施例1において用いたものと同一とす
る。電槽のリブ高さを0.3mm,0.6mm,1.0mmの3種類と
し、比較のためにリブなし(リブ高さ0mm)の電槽も準
備して、合計4種類の電槽(各リブ高さの電池とも5個
づつとする)に極板群をそれぞれ組み込む。電解液とし
て、比重1.230(20℃)の希硫酸85mlを注入し、弁孔に
安全弁を装着する。なお、ここで希硫酸の注入完了時に
は、電池内の希硫酸の液面高さは、いずれもセパレータ
の上端面以上の高さとなっている。つぎに各電池は2.0A
の一定電流で32時間電槽化成される。この電槽化成の結
果、いずれのリブ高さの電池も、フリー液の状態の希硫
酸は実際上存在しない状態まで、希硫酸中の水が電気分
解されて液量が減少されている。 化成終了後、それぞれのセルは、25℃において、0.9A
(0.1C)の放電試験にかけられた。その結果、リブ高さ
0.3mmの時は平均放電時間10.23時間、リブ高さ0.6mmの
時は平均放電時間10.32時間、リブ高さ1mmの時は平均放
電時間10.29時間であり、リブ高さ0mm(リブのない場
合)の時は平均放電時間9.95時間であった。 発明の効果 以上に記したように、本発明の適用例は、従来例(比
較例)に比べ、放電容量の大きい蓄電池を得ることがで
きる。この良好な結果が得られる理由としては、電槽化
成時、通電が進んで電解液中の水が電気分解により減少
して電解液面が下がり、陰陽極板が液中から露出する状
態となると、極板群の最外側に位置する陰極板は電槽内
壁面との間に存在する空隙部に露出する形となり、この
露出面へ、充電時陽極板から発生する酸素ガスが円滑に
到達して吸収再結合されることになるので、電解液中の
水の分解・減少が抑制されるためであると考えられる。
水の分解減少が抑制されると、極板群中の陽極板・陰極
板及びセパレータ中には相対的に反応に足る多量の電解
液が存在することになり、陽極板・陰極板及びセパレー
タの細孔部分が良好な状態で電解液により充填され、従
って電気化学的化成により通電される電流が能率良く作
用し、未化成状態の活物質が電気化学的に活性な活物質
に効率良く転化できるためであろうと考えられる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明における蓄電池の縦断面略図、第2図は
第1図のA−A′線に沿った横断面略図である。 1……陽極板、2……陰極板、3……セパレータ、4…
…陽極リード体、5……陰極リード体、6……電槽、7
……リブ、8……安全弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 伸之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 小林 健二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−64048(JP,A) 特開 昭62−154581(JP,A) 特開 昭59−20970(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.電気化学的に未化成の鉛蓄電池用極板と多孔性のセ
    パレータとを組合せて極板群を構成し、この極板群の両
    最外側の少なくとも一方には陰極板の表面を位置させ、
    電槽の内側面には前記極板群がその中へ挿入された場合
    にこの極板群の最外側に位置する陰極板と接する凸状の
    突起を設けて、極板群と電槽内面との間に空間部を形成
    し、前記極板群、電槽内側面及び凸状突起により形成さ
    れている空間部を十分満たす量の希硫酸を電槽中に注入
    し、電槽を安全弁により密閉して、電槽化成によりフリ
    ーな状態の電解液が、実質的上存在しなくなる以上の電
    気量を印加することを特徴とする密閉形鉛蓄電池の製造
    方法。
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