JP3239556B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
Description
とくにその極板を包含する袋状セパレータの構造に関す
るものである。
モン(Sb)を含まない鉛合金、たとえば鉛−カルシウ
ム−錫(Pb−Ca−Sn)合金からなる格子体が広く
用いられている。この格子体を用いた極板では、電池の
自己放電や電解液の減少を防止することができるので、
電池のメンテナンスフリー化に適している。
体を正極板に用いた場合には、充放電時に格子体が大き
く伸びて格子体に充填した正極活物質が脱落し、この脱
落した活物質によって電池が内部短絡を起こすことがあ
った。
を防止するために、セパレータを、平板状セパレータか
ら袋状セパレータにしており、この袋状セパレータの中
に極板を包含している。ここで、この袋状セパレータ
は、ポリエチレン等の合成樹脂を主体とした微孔性シー
トを略V字状に2つ折りにして、その左右の両側縁部を
溶着して作製している。
の孔径が著しく小さいため、このセパレータによって正
極板を包含した場合には、正極板から活物質が脱落して
も脱落した活物質はセパレータの内部に堆積するので、
正極板と負極板との内部短絡を防止することができた。
縦に平行に複数本のリブが形成されており、このリブの
存在によって正極板とセパレータの間に電解液を充分に
供給、拡散することができ、極板の充放電特性を向上さ
せている。
は、セパレータの表裏両面に縦に平行な複数本のリブを
有し、表面側のリブと裏面側のリブとが交互に形成され
ている袋状セパレータによって正極板を包含する技術が
開示されている。
袋状セパレータに正極板を包み込んで負極板とともに極
板群を構成した場合には、セパレータ表裏両面のリブが
交互に形成されているため、正、負極板の間で袋状セパ
レータが圧縮され、セパレータと極板とが密着してして
いた。そして、極板への電解液の供給拡散が不充分にな
って、電池の充放電特性が低下していた。
による電池の過放電や、エンジンの高出力化によるエン
ジンルームの高温化に起因して、自動車用鉛蓄電池にお
ける正極板の伸びは大きくなり、伸びた極板の端部が袋
状セパレータを破くことがあった。
よって包含することが提案されている。
よって包み込んだ電池では、その寿命特性が大きく低下
していた。
負極板とが密着しているため、極板への電解液の供給、
拡散が効率よく行われないことによると考えられる。ま
た、充電末期に電解液の電気分解によって発生するガス
が、極板とセパレータの密着した極板群の中に蓄積し極
板群外部へ放出されないため、セパレータ内での電解液
の拡散力がさらに低下すると考えられる。
電解液拡散力の低下から濃厚な硫酸が極板の下部にたま
り、負極板の上部と下部とで電解液の硫酸濃度が異なる
ことがあった。
活物質である鉛が充放電に寄与しない結晶性の高い硫酸
鉛に変化し、負極活物質の利用率が低下して電池の充放
電特性が低下していた。
車用鉛蓄電池において顕著になっていた。
あり、極板群内での電解液の拡散力を向上させ、濃厚な
硫酸によって負極活物質が充放電に寄与しない結晶性の
高い硫酸鉛に変化することを防止して充放電サイクル寿
命特性に優れた鉛蓄電池を提供するものである。
めに、本発明の鉛蓄電池は、負極板を包み込む袋状セパ
レータの表裏両面に、背中合わせに、縦に平行な複数本
のリブが設けられているとともに、負極板に接する裏面
のリブの高さを表面のリブの高さより高くしているもの
である。
でいるが、セパレータの裏面に設けられ、負極板と接す
るリブが、これと背中合わせに設けられた表面のリブに
よって支えられているので、負極板とセパレータとの間
への電解液の供給、拡散を容易に行うことができる。
より活物質である鉛が、充放電に寄与しない結晶性の高
い硫酸鉛に変化することを抑制して、負極活物質の利用
率を向上させ、電池の充放電特性を向上させることがで
きる。
込まれていないため、電解液を正極板の周囲から供給、
拡散させることができるが、袋状セパレータの表面に
は、その裏面のリブによって支えられたリブが存在する
ため、正極板への電解液の供給、拡散をさらに効率よく
充分に行うことができる。
質利用率を向上させることができ、電池の充放電サイク
ル寿命特性や高率放電特性を向上させることができる。
ら説明する。
極極板の斜視図を示し、図2に同極板群の上面断面図を
示す。図1に示したように、本発明の極板群では、カル
シウム(Ca)を0.08重量%と、錫(Sn)を0.
25重量%含む鉛−カルシウム−錫(Pb−Ca−S
n)合金からなる格子体に、負極活物質を充填した厚み
1.2mmの負極板1を、ポリエチレンを主成分とする微
多孔性シートを略V字状に2つ折りにして、その左右両
側縁部を溶着した袋状セパレータ2内に包み込んでい
る。
を0.08重量%と、錫(Sn)を0.85重量%含む
鉛−カルシウム−錫(Pb−Ca−Sn)合金からなる
格子体に、正極活物質を充填した厚み1.3mmの極板を
用いた。ここで、図2に示したように、袋状セパレータ
2には、シート部分4の表裏両面において、背中合わせ
に、縦に平行な複数本のリブ5が設けられており、セパ
レータ2の裏面にあって負極板1と接するリブ5aの高
さhaは、セパレータ2の表面にあって正極板2と接す
るリブ5bの高さhbより高くなっている。
みを0.3mmとし、表裏両面に設けたリブ5を含むセパ
レータの総厚みが1.0mmとなるように、リブ5の高さ
を(表1)のように変化させて、種々の袋状セパレータ
を作製した。
記負極板1および正極板3とを用いて極板群を構成し、
公称仕様12V48Ahの鉛蓄電池A〜Fを作製した。
放電サイクル寿命試験を行った。充放電サイクル寿命試
験は、電池を温度40℃の恒温槽の中で、14.0Vの
定電圧(最大電流25A)で4時間充電した後、25A
の電流で1時間、放電するサイクルを1サイクルとし、
25サイクル毎に300Aの電流にて放電を行い、30
秒目の電池電圧が7.2V以下になった時点を寿命と判
断した。
られたリブ5a、5bのそれぞれの高さha、hbと、
電池の充放電サイクル寿命との関係を示す。
の裏面に設けられて負極板と接する突条5aの高さha
が高くなるほど、電池の充放電サイクル寿命は長くなっ
たが、高さhaが0.4mm以上になるとほとんど寿命特
性は変わらなかった。
板と接するリブが設けられているとともに、このリブは
これと背中合わせに設けられた表面のリブによって支え
られているので、極板群においてリブが圧縮されること
はなく、負極板とセパレータとの間に電解液を充分に供
給、拡散させることができたためであると考えられる。
正極板と接するリブが設けられており、このリブは裏面
のリブによって支えられているので、極板群において正
極板とセパレータとの間に電解液を充分に供給、拡散さ
せることができた。
を分解し、負極板における硫酸鉛の生成の様子を顕微鏡
を用いて観察した。この結果、袋状セパレータにおいて
負極板と接するリブを高くするにつれて、硫酸鉛の生成
を抑制することができた。
するリブを設けることにより、負極活物質である鉛が結
晶性の高い硫酸鉛に変化する現象を抑制することができ
る。
活物質が軟化、脱落するが、負極板が袋状セパレータに
包み込まれているため、脱落した正極活物質により正極
板と負極板が内部短絡を起こすことはない。
b−Ca−Sn合金を用いたが、アンチモン(Sb)を
2.5重量%以下の範囲で含む鉛−アンチモン(Pb−
Sb)系合金を用いても同様の効果が得られた。
負極板を包み込む袋状セパレータの表裏両面に、背中合
わせに、縦に平行な複数本のリブが設けられ、負極板に
接する裏面のリブの高さを表面のリブの高さより高くし
ているものであるので、極板、とくに負極板と、セパレ
ータとの間の電解液の供給、拡散を良好にし、活物質が
濃厚な硫酸によって充放電に寄与しない硫酸鉛に変化す
ることを防止して電池の充放電サイクル寿命を向上させ
ることができる。
示す図
ブ 5b セパレータの表面に設けられ、正極板に接するリ
ブ
Claims (4)
- 【請求項1】正極板と、アンチモンを含まない鉛合金か
らなる格子体を用いた負極板と、合成樹脂製の袋状セパ
レータとからなる極板群を備え、前記袋状セパレータ
は、その表裏両面に背中合わせに縦に平行な複数本のリ
ブが設けられているとともに、その内部に負極板を位置
させていて、負極板に接する裏面のリブの高さは、表面
のリブの高さよりも高い鉛蓄電池。 - 【請求項2】袋状セパレータは、負極板に接する裏面の
リブの高さが0.4mm以上0.7mm未満である請求項1
記載の鉛蓄電池。 - 【請求項3】負極板の格子体に用いたアンチモンを含ま
ない鉛合金は、鉛−カルシウム−錫(Pb−Ca−S
n)合金である請求項1記載の鉛蓄電池。 - 【請求項4】正極板は、鉛−カルシウム−錫(Pb−C
a−Sn)合金からなる格子体を用いる請求項1記載の
鉛蓄電池。
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