JP2949773B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents
鉛蓄電池Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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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、鉛蓄電池の正極活物質の利用率の向上に関
するものである。
するものである。
従来の技術 鉛蓄電池は二次電池として比較的安価で安定な性能を
有し、電子機器の電源や電動車の電源に広く用いられて
いる。しかし、他の蓄電池系と比較して、エネルギー密
度（Wh/kg）が劣るという欠点がある。これは活物質、
特に正極活物質の利用率が約40％〜50％と悪いためであ
り、活物質の利用率を向上することが望まれる。
有し、電子機器の電源や電動車の電源に広く用いられて
いる。しかし、他の蓄電池系と比較して、エネルギー密
度（Wh/kg）が劣るという欠点がある。これは活物質、
特に正極活物質の利用率が約40％〜50％と悪いためであ
り、活物質の利用率を向上することが望まれる。
鉛蓄電池の正極および、負極の活物質は、原料となる
鉛粉をそれぞれの添加物と共に、希硫酸またはその他の
練液と混合し、攪拌しながらペーストを作り、このペー
ストを格子中に充填し、所定の乾燥、化成の工程を経て
作製される。
鉛粉をそれぞれの添加物と共に、希硫酸またはその他の
練液と混合し、攪拌しながらペーストを作り、このペー
ストを格子中に充填し、所定の乾燥、化成の工程を経て
作製される。
正極活物質は二酸化鉛、負極活物質は鉛であり、放
電，充電の反応は、下記の反応式で示すように起こる。
電，充電の反応は、下記の反応式で示すように起こる。
放電反応が進行すると、硫酸鉛の結晶が成長し、極板
の表面を覆うようになる。硫酸鉛は、鉛や二酸化鉛より
も電導度が小さいので、放電反応の進行と共に極板の電
気抵抗が増大し、電圧の降下が起こり、放電の終了とな
る。このとき、極板内部には、未反応の活物質が残存し
ているため、極板全体の活物質の利用率が低くなる。こ
のことが鉛蓄電池のエネルギー密度（Wh/kg）を低下さ
せる原因の一つであると考えられる。
の表面を覆うようになる。硫酸鉛は、鉛や二酸化鉛より
も電導度が小さいので、放電反応の進行と共に極板の電
気抵抗が増大し、電圧の降下が起こり、放電の終了とな
る。このとき、極板内部には、未反応の活物質が残存し
ているため、極板全体の活物質の利用率が低くなる。こ
のことが鉛蓄電池のエネルギー密度（Wh/kg）を低下さ
せる原因の一つであると考えられる。
この利用率に大きく影響するのが反応面積であり、活
物質の表面積を大きくすることが放電反応の進行を良く
することとなる。このため従来から負極活物質には硫酸
バリウムなどを添加して活物質の１次粒子の成長を押さ
え微粒子化することが行われてきた。しかし正極に関し
ては微粒子化するのに有効な活物質への添加剤は見つけ
られていない。
物質の表面積を大きくすることが放電反応の進行を良く
することとなる。このため従来から負極活物質には硫酸
バリウムなどを添加して活物質の１次粒子の成長を押さ
え微粒子化することが行われてきた。しかし正極に関し
ては微粒子化するのに有効な活物質への添加剤は見つけ
られていない。
発明が解決しようとする課題 上記のように鉛蓄電池では、放電反応生成物の硫酸鉛
が、正、負極板を覆うため反応面積が小さくなっていき
放電の終了となり、極板の内部に未反応の活物質が残る
ために、エネルギー密度（Wh/kg）が低くなっていた。
が、正、負極板を覆うため反応面積が小さくなっていき
放電の終了となり、極板の内部に未反応の活物質が残る
ために、エネルギー密度（Wh/kg）が低くなっていた。
本発明は上記の課題を解決するもので極板の反応面積
を増大し、活物質の利用率を向上させ、エネルギー密度
（Wh/kg）を向上させた鉛蓄電池を提供することを目的
とするものである。
を増大し、活物質の利用率を向上させ、エネルギー密度
（Wh/kg）を向上させた鉛蓄電池を提供することを目的
とするものである。
課題を解決するための手段 上記の課題を解決するため本発明の鉛蓄電池は、ベリ
リウムまたはマグネシウムの化合物を正極活物質間に添
加した極板を用いたものである。
リウムまたはマグネシウムの化合物を正極活物質間に添
加した極板を用いたものである。
作用 上記の構成のように、正極活物質間にベリリウムまた
はマグネシウムの化合物を添加することにより、正極活
物質粒子を微細化して表面積を大きくすることができ
る。このため極板の反応面積が増大して活物質の利用率
が高められる。すなわち、電池のエネルギー密度（Wh/k
g）が向上することになる。
はマグネシウムの化合物を添加することにより、正極活
物質粒子を微細化して表面積を大きくすることができ
る。このため極板の反応面積が増大して活物質の利用率
が高められる。すなわち、電池のエネルギー密度（Wh/k
g）が向上することになる。
実施例 本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
実施例１ 鉛粉1000gに、鉛粉中の鉛のモル数に対してベリリウ
ムのモル数が１％となるように硫酸ベリリウムを添加し
攪拌した。これに、200gの水を加えてよく練った。さら
に、60gの50％硫酸を徐々に滴下しつつ加え練合した。
これによって得られたペーストをペーストＡとする。ペ
ーストＡを鉛−カルシウム系合金の鋳造格子に充填し、
乾燥、化成の工程を経て本発明による正極板Ａを得た。
ムのモル数が１％となるように硫酸ベリリウムを添加し
攪拌した。これに、200gの水を加えてよく練った。さら
に、60gの50％硫酸を徐々に滴下しつつ加え練合した。
これによって得られたペーストをペーストＡとする。ペ
ーストＡを鉛−カルシウム系合金の鋳造格子に充填し、
乾燥、化成の工程を経て本発明による正極板Ａを得た。
同様に従来のペーストとして、鉛粉1000gに、200gの
水を加えよく練った。これに、60gの50％硫酸を徐々に
滴下しつつ加え練合し続けた。これによって得られたペ
ーストをペーストＨとする。ペーストＨを鉛−カルシウ
ム系合金の鋳造格子に充填し、乾燥、化成の工程を経て
従来の正極板Ｈを得た。この正極板Ｈと負極板を２枚/3
枚で配設し、その間にガラス繊維からなるマット状セパ
レータを介在させて組合せ、電解液として希硫酸を含浸
させ、2Ah（10時間率）の従来の密閉型鉛蓄電池Ｈを得
た。
水を加えよく練った。これに、60gの50％硫酸を徐々に
滴下しつつ加え練合し続けた。これによって得られたペ
ーストをペーストＨとする。ペーストＨを鉛−カルシウ
ム系合金の鋳造格子に充填し、乾燥、化成の工程を経て
従来の正極板Ｈを得た。この正極板Ｈと負極板を２枚/3
枚で配設し、その間にガラス繊維からなるマット状セパ
レータを介在させて組合せ、電解液として希硫酸を含浸
させ、2Ah（10時間率）の従来の密閉型鉛蓄電池Ｈを得
た。
正極板Ａも負極板と２枚/3枚で配設し、その間にガラ
ス繊維からなるマット状セパレータを介在させて組合
せ、電解液として希硫酸を含浸させ従来の密閉型鉛蓄電
池Ｈと同体積、同重量である本発明密閉型鉛蓄電池Ａを
得た。これらの電池ＡおよびＨについて充電200mA,放電
600mAの定電流充放電でサイクル試験を行った。なお放
電の終止電圧は1.75Vに設定し、充電の電気量は容量の1
20％とした。
ス繊維からなるマット状セパレータを介在させて組合
せ、電解液として希硫酸を含浸させ従来の密閉型鉛蓄電
池Ｈと同体積、同重量である本発明密閉型鉛蓄電池Ａを
得た。これらの電池ＡおよびＨについて充電200mA,放電
600mAの定電流充放電でサイクル試験を行った。なお放
電の終止電圧は1.75Vに設定し、充電の電気量は容量の1
20％とした。
第１図に放電容量の比較図を示す。従来電池Ｈの容量
が1850mAhであるのに対して、本発明電池Ａは1950mAhで
あり、5.4％の増加となった。放電終了後、これらの電
池ＡおよびＨを正極板に取り出して、洗浄，乾燥した
後、走査電子顕微鏡で活物質の粒子の大きさを観察し
た。その結果、従来の電池Ｈの活物質の粒子径が約0.2
〜0.3μｍであるのに比べて、ベリリウムを添加した本
発明の電池Ａの活物質の粒子径は約0.2〜0.3μｍの粒子
に加えて約0.05μｍの粒子の２種類からなっていた。さ
らにこれらの活物質の比表面積をN2吸着によるBET法で
測定した。この結果、電池Ｈの活物質の比表面積は5.4m
2/gであったのが電池Ａの比表面積は7.8m2/gと増加して
いるのが確認できた。これらのことから活物質中に硫酸
ベリリウムを添加したことによって、活物質粒子が微細
化し表面積が大きくなって、極板の反応面積が増加した
ことが確認できた。その結果、正極活物質の利用率が向
上したと考えられる。
が1850mAhであるのに対して、本発明電池Ａは1950mAhで
あり、5.4％の増加となった。放電終了後、これらの電
池ＡおよびＨを正極板に取り出して、洗浄，乾燥した
後、走査電子顕微鏡で活物質の粒子の大きさを観察し
た。その結果、従来の電池Ｈの活物質の粒子径が約0.2
〜0.3μｍであるのに比べて、ベリリウムを添加した本
発明の電池Ａの活物質の粒子径は約0.2〜0.3μｍの粒子
に加えて約0.05μｍの粒子の２種類からなっていた。さ
らにこれらの活物質の比表面積をN2吸着によるBET法で
測定した。この結果、電池Ｈの活物質の比表面積は5.4m
2/gであったのが電池Ａの比表面積は7.8m2/gと増加して
いるのが確認できた。これらのことから活物質中に硫酸
ベリリウムを添加したことによって、活物質粒子が微細
化し表面積が大きくなって、極板の反応面積が増加した
ことが確認できた。その結果、正極活物質の利用率が向
上したと考えられる。
第２図にサイクル試験の寿命カーブを示す。容量が10
00mAhを切ったところをサイクル寿命とした。活物質の
利用率が大きくなったにも係わらず、本発明の電池Ａも
従来電池Ｈも350サイクルとほとんど同じサイクル数で
あった。
00mAhを切ったところをサイクル寿命とした。活物質の
利用率が大きくなったにも係わらず、本発明の電池Ａも
従来電池Ｈも350サイクルとほとんど同じサイクル数で
あった。
実施例２ 硫酸ベリリウムの添加量を変えてその特性の比較を行
った。
った。
鉛粉1000gに、鉛粉中の鉛のモル数に対してベリリウ
ムのモル数が第１表に先の電池Ａとともに示す各々の割
合となるように硫酸ベリリウムを添加し攪拌した。これ
に、200gの水を加えてよく練った。さらに、60gの50％
硫酸を徐々に滴下しつつ加え、練合し続けた。これによ
って得られたペーストをペーストＢ〜Ｇとする。ペース
トＢ〜Ｇを鉛−カルシウム系合金の鋳造格子に充填し、
乾燥、化成の工程を経て試験用正極板Ｂ〜Ｇを得た。こ
れらの正極板Ｂ〜Ｇを負極板と２枚/3枚で配設し、その
間にガラス繊維からなるマット状セパレータを介在させ
て組合せ、電解液として希硫酸を含浸させ従来の密閉型
鉛蓄電池Ｈと同体積、同重量である密閉型鉛蓄電池Ｂ〜
Ｇを得た。これらの試験電池Ｂ〜Ｇについて充電200mA,
放電600mAの定電流充放電でサイクル試験を行った。な
お放電の終止電圧は、1.75Vに設定し、充電電気量は放
電容量の120％とした。
ムのモル数が第１表に先の電池Ａとともに示す各々の割
合となるように硫酸ベリリウムを添加し攪拌した。これ
に、200gの水を加えてよく練った。さらに、60gの50％
硫酸を徐々に滴下しつつ加え、練合し続けた。これによ
って得られたペーストをペーストＢ〜Ｇとする。ペース
トＢ〜Ｇを鉛−カルシウム系合金の鋳造格子に充填し、
乾燥、化成の工程を経て試験用正極板Ｂ〜Ｇを得た。こ
れらの正極板Ｂ〜Ｇを負極板と２枚/3枚で配設し、その
間にガラス繊維からなるマット状セパレータを介在させ
て組合せ、電解液として希硫酸を含浸させ従来の密閉型
鉛蓄電池Ｈと同体積、同重量である密閉型鉛蓄電池Ｂ〜
Ｇを得た。これらの試験電池Ｂ〜Ｇについて充電200mA,
放電600mAの定電流充放電でサイクル試験を行った。な
お放電の終止電圧は、1.75Vに設定し、充電電気量は放
電容量の120％とした。
硫酸ベリリウムの添加量に対する放電容量を第３図に
示した。硫酸ベリリウムの添加量が増加するに従い、放
電容量も増加する。しかし添加量0.001％では従来電池
Ｈとの容量の差はなくなった。
示した。硫酸ベリリウムの添加量が増加するに従い、放
電容量も増加する。しかし添加量0.001％では従来電池
Ｈとの容量の差はなくなった。
第４図に硫酸ベリリウムの添加量とサイクル寿命との
関係を示した。添加量５％まで従来の電池Ｈとの差は見
られないが、添加量が７％になるとサイクル寿命は330
サイクルとなり従来電池Ｈより寿命が多少短くなった。
関係を示した。添加量５％まで従来の電池Ｈとの差は見
られないが、添加量が７％になるとサイクル寿命は330
サイクルとなり従来電池Ｈより寿命が多少短くなった。
これらの結果より硫酸ベリリウムの添加量が多くなる
につれて容量は増加する傾向を示すが、添加するベリリ
ウムの量が５％を越えると寿命が短くなってしまう。こ
のため、容量とサイクル寿命の両面から見ると添加する
ベリリウムの量は0.01％〜５％の範囲にせねばならな
い。
につれて容量は増加する傾向を示すが、添加するベリリ
ウムの量が５％を越えると寿命が短くなってしまう。こ
のため、容量とサイクル寿命の両面から見ると添加する
ベリリウムの量は0.01％〜５％の範囲にせねばならな
い。
なお、上記２つの実施例においては、添加物として硫
酸ベリリウムを用いたが、この他りん酸ベリリウム，ほ
う酸ベリリウム，硫酸マグネシウム，りん酸マジネシウ
ム，ほう酸マグネシウム、でも同様の効果が見られた。
ただし、添加したアルカリ土類金属のモル数が正極活物
質中の鉛のモル数に対して0.01％〜５％でなくてはなら
ない。
酸ベリリウムを用いたが、この他りん酸ベリリウム，ほ
う酸ベリリウム，硫酸マグネシウム，りん酸マジネシウ
ム，ほう酸マグネシウム、でも同様の効果が見られた。
ただし、添加したアルカリ土類金属のモル数が正極活物
質中の鉛のモル数に対して0.01％〜５％でなくてはなら
ない。
発明の効果 以上のように本発明によれば、正極活物質間にベリリ
ウムまたはマグネシウムの化合物を添加することによ
り、活物質粒子を微細化して表面積を大きくすることが
できた。このため極板の反応面積が増大し活物質の利用
率が高められ、電池のエネルギー密度（Wh/kg）を向上
させるという効果が得られた。
ウムまたはマグネシウムの化合物を添加することによ
り、活物質粒子を微細化して表面積を大きくすることが
できた。このため極板の反応面積が増大し活物質の利用
率が高められ、電池のエネルギー密度（Wh/kg）を向上
させるという効果が得られた。
第１図は本発明による密閉型鉛蓄電池および従来品の放
電容量の比較を示す図、第２図はサイクル試験の寿命の
比較を示す図、第３図はベリリウムの添加量に対する放
電容量を示す図、第４図はベリリウムの添加量に対する
サイクル寿命を示す図である。
電容量の比較を示す図、第２図はサイクル試験の寿命の
比較を示す図、第３図はベリリウムの添加量に対する放
電容量を示す図、第４図はベリリウムの添加量に対する
サイクル寿命を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/14 - 4/23 H01M 4/56 - 4/57 H01M 4/62 H01M 10/06 - 10/12
Claims (3)
- 【請求項１】ベリリウムまたはマグネシウムの化合物を
正極活物質ペーストに添加したことを特徴とする鉛蓄電
池。 - 【請求項２】添加したベリリウムまたはマグネシウムの
モル数が正極活物質中の鉛のモル数に対して0.01％〜５
％である特許請求の範囲第１項記載の鉛蓄電池。 - 【請求項３】添加したベリリウムまたはマグネシウムの
化合物が硫酸塩、りん酸塩、ほう酸塩または酸化物のい
ずれかである特許請求の範囲第１項記載の鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2116237A JP2949773B2 (ja) | 1990-05-02 | 1990-05-02 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2116237A JP2949773B2 (ja) | 1990-05-02 | 1990-05-02 | 鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0414760A JPH0414760A (ja) | 1992-01-20 |
| JP2949773B2 true JP2949773B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=14682207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2116237A Expired - Fee Related JP2949773B2 (ja) | 1990-05-02 | 1990-05-02 | 鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2949773B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2844153B2 (ja) * | 1993-04-13 | 1999-01-06 | 鹿島建設株式会社 | 天候表示装置 |
| US8404382B2 (en) | 2008-04-08 | 2013-03-26 | Trojan Battery Company | Flooded lead-acid battery and method of making the same |
| CN104813519B (zh) * | 2012-09-20 | 2018-06-08 | 阿克爱科蒂夫有限公司 | 用于形成到传导性纤维电极的电气连接的方法以及这样形成的电极 |
| US10319990B2 (en) | 2016-08-05 | 2019-06-11 | Trojan Battery Ireland Ltd. | Coated lead acid battery electrode plates; method for making coated electrode plates and lead acid batteries containing coated electrode plates |
-
1990
- 1990-05-02 JP JP2116237A patent/JP2949773B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0414760A (ja) | 1992-01-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |