JP3269302B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents
鉛蓄電池Info
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- JP3269302B2 JP3269302B2 JP32766094A JP32766094A JP3269302B2 JP 3269302 B2 JP3269302 B2 JP 3269302B2 JP 32766094 A JP32766094 A JP 32766094A JP 32766094 A JP32766094 A JP 32766094A JP 3269302 B2 JP3269302 B2 JP 3269302B2
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- Japan
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- electrode plate
- based surfactant
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は正極用格子にＰｂ−Ｓｂ
系合金を用い、負極用格子にＰｂ−Ｃａ系合金を用いた
鉛蓄電池の電解液の減液抑制に関するものである。
系合金を用い、負極用格子にＰｂ−Ｃａ系合金を用いた
鉛蓄電池の電解液の減液抑制に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、鉛蓄電池においては無保守化に対
する要求が強くなってきており、様々な技術的改良が行
われてきた。この技術的改良の１つとして正極用格子に
はこれまでと同様Ｐｂ−Ｓｂ系合金を用い、負極用格子
としてはＰｂ−Ｓｂ系合金を使用せず、Ｐｂ−Ｃａ系合
金を用いるいわゆるハイブリッド電池により従来よりも
電解液の減液が少なくなり保守頻度の少ない鉛蓄電池を
得ることができた。
する要求が強くなってきており、様々な技術的改良が行
われてきた。この技術的改良の１つとして正極用格子に
はこれまでと同様Ｐｂ−Ｓｂ系合金を用い、負極用格子
としてはＰｂ−Ｓｂ系合金を使用せず、Ｐｂ−Ｃａ系合
金を用いるいわゆるハイブリッド電池により従来よりも
電解液の減液が少なくなり保守頻度の少ない鉛蓄電池を
得ることができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ハイブリッド
電池は負極用格子としてＰｂ−Ｃａ系合金を用いている
ため、初期段階においては水素過電圧が高く、良好な減
液特性を示すが、充放電での連続使用によって正極用格
子の腐食は次第に進行して格子よりＳｂが溶出し、これ
が負極板に析出する。これにより水素過電圧が低下して
減液特性は悪化していく。さらに、近年になって都市や
都市近郊での交通渋滞等の使用条件の悪化により電池周
囲温度の高温化へと至り正極用格子中のＳｂ溶出と、負
極板への溶出Ｓｂの析出が促進され、結局電解液の減液
を促進して結果的には従来のハイブリッド電池では十分
に保守頻度の少ない電池とはなりえなかった。
電池は負極用格子としてＰｂ−Ｃａ系合金を用いている
ため、初期段階においては水素過電圧が高く、良好な減
液特性を示すが、充放電での連続使用によって正極用格
子の腐食は次第に進行して格子よりＳｂが溶出し、これ
が負極板に析出する。これにより水素過電圧が低下して
減液特性は悪化していく。さらに、近年になって都市や
都市近郊での交通渋滞等の使用条件の悪化により電池周
囲温度の高温化へと至り正極用格子中のＳｂ溶出と、負
極板への溶出Ｓｂの析出が促進され、結局電解液の減液
を促進して結果的には従来のハイブリッド電池では十分
に保守頻度の少ない電池とはなりえなかった。
【０００４】そのため、従来からハイブリッド電池にお
いて正極板用格子中のＳｂ量を減らすことによって電解
液の減液を少なくする試みが行われてきたが、格子の結
晶構造が変化したために正極格子強度の低下や耐腐食性
の低下による電池の短寿命化もあり、格子中のＳｂ量を
減らす技術にも限界が生じた。
いて正極板用格子中のＳｂ量を減らすことによって電解
液の減液を少なくする試みが行われてきたが、格子の結
晶構造が変化したために正極格子強度の低下や耐腐食性
の低下による電池の短寿命化もあり、格子中のＳｂ量を
減らす技術にも限界が生じた。
【０００５】そこで、ハイブリッド電池の電解液の減液
特性を改善するための別の手段として、正極用格子から
溶出したＳｂが負極板に析出してもＳｂ自身が水素発生
反応に対して不活性となるようにすることが考えられ
る。
特性を改善するための別の手段として、正極用格子から
溶出したＳｂが負極板に析出してもＳｂ自身が水素発生
反応に対して不活性となるようにすることが考えられ
る。
【０００６】本発明では上記のハイブリッド電池の寿命
を維持した上で電解液の減液特性を改善することが課題
となっている。
を維持した上で電解液の減液特性を改善することが課題
となっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の鉛蓄電
池は上記課題を解決するべく、正極板用格子体としてＰ
ｂ−Ｓｂ系合金、負極板用格子体としてＰｂ−Ｃａ系合
金を用いたハイブリッド電池において、硫酸塩またはカ
ルボン酸塩を有するフッ素系界面活性剤の少なくとも１
種を電池系内に存在させることを特徴とする。
池は上記課題を解決するべく、正極板用格子体としてＰ
ｂ−Ｓｂ系合金、負極板用格子体としてＰｂ−Ｃａ系合
金を用いたハイブリッド電池において、硫酸塩またはカ
ルボン酸塩を有するフッ素系界面活性剤の少なくとも１
種を電池系内に存在させることを特徴とする。
【０００８】なお、前記フッ素系界面活性剤は負極活物
質１ｇ当たり０．１５〜０．２０ｍｇ存在させるように
することが好ましい。
質１ｇ当たり０．１５〜０．２０ｍｇ存在させるように
することが好ましい。
【０００９】また、前記フッ素系界面活性剤は、電解
液、セパレータあるいは極板内等、電池系内のでこかに
存在させればよいが、負極板内に存在させることが最も
好ましい。
液、セパレータあるいは極板内等、電池系内のでこかに
存在させればよいが、負極板内に存在させることが最も
好ましい。
【００１０】
【作用】このように、ハイブリッド電池系内に硫酸塩ま
たはカルボン酸塩を有したフッ素系界面活性剤を存在さ
せることにより、この界面活性剤が負極板に析出したＳ
ｂを水素発生反応に対して不活性にしてハイブリッド電
池の減液特性を改善することができる。
たはカルボン酸塩を有したフッ素系界面活性剤を存在さ
せることにより、この界面活性剤が負極板に析出したＳ
ｂを水素発生反応に対して不活性にしてハイブリッド電
池の減液特性を改善することができる。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例について説明する。
【００１２】本実施例では、正極板用格子体としてＰｂ
−Ｓｂ系合金、負極板用格子体としてＰｂ−Ｃａ系合金
を鋳造し、これら格子体に鉛粉、硫酸、水で練り合わせ
たペーストを充填して正極板と負極板を得た。
−Ｓｂ系合金、負極板用格子体としてＰｂ−Ｃａ系合金
を鋳造し、これら格子体に鉛粉、硫酸、水で練り合わせ
たペーストを充填して正極板と負極板を得た。
【００１３】ここでの負極板には硫塩酸を含むフッ素系
界面活性剤（Ｃ8 Ｆ17ＳＯ3 Ｈ）およびカルボン酸塩を
含むフッ素系界面活性剤（Ｃ8 Ｆ17ＣＯＯＨ）を、負極
活物質１ｇ当たり、各々、無添加あるいは０．０５ｍ
ｇ，０．１０ｍｇ，０．１５ｍｇ，０．２０ｍｇ，０．
２５ｍｇ，０．３０ｍｇ，０．５０ｍｇ添加とし、公称
仕様５５Ｄ２３タイプの電池を作成した。なお、界面活
性剤の中で硫酸塩あるいはカルボン酸塩は３０ｗｔ％で
あり、残りは水分となっている。
界面活性剤（Ｃ8 Ｆ17ＳＯ3 Ｈ）およびカルボン酸塩を
含むフッ素系界面活性剤（Ｃ8 Ｆ17ＣＯＯＨ）を、負極
活物質１ｇ当たり、各々、無添加あるいは０．０５ｍ
ｇ，０．１０ｍｇ，０．１５ｍｇ，０．２０ｍｇ，０．
２５ｍｇ，０．３０ｍｇ，０．５０ｍｇ添加とし、公称
仕様５５Ｄ２３タイプの電池を作成した。なお、界面活
性剤の中で硫酸塩あるいはカルボン酸塩は３０ｗｔ％で
あり、残りは水分となっている。
【００１４】次に、減液特性を調べるために、試験条件
としては６０℃定電圧過充電（１３．６Ｖｍａｘ／１２
Ｖ電池）試験を行い、減液特性の比較を行った。図１か
らも明らかなように硫酸塩またはカルボン酸塩を含むフ
ッ素系界面活性剤を添加した場合の方が電解液の減液抑
制効果が大きくなることがわかる。なお、図１中曲線ａ
は硫酸塩を有する界面活性剤を添加した場合、曲線ｂは
カルボン酸塩を有する界面活性剤を添加した場合を示
す。
としては６０℃定電圧過充電（１３．６Ｖｍａｘ／１２
Ｖ電池）試験を行い、減液特性の比較を行った。図１か
らも明らかなように硫酸塩またはカルボン酸塩を含むフ
ッ素系界面活性剤を添加した場合の方が電解液の減液抑
制効果が大きくなることがわかる。なお、図１中曲線ａ
は硫酸塩を有する界面活性剤を添加した場合、曲線ｂは
カルボン酸塩を有する界面活性剤を添加した場合を示
す。
【００１５】なお、硫酸塩とカルボン酸塩とでは少し効
果に差が見られるが、硫酸塩の場合は０．１５ｍｇ以上
の添加で、また、カルボン酸塩の場合は０．２０ｍｇ以
上の添加で減液抑制効果が大きくなることがわかった。
ただし、各々の塩とも０．１５ｍｇ、０．２０ｍｇ以上
添加しても図１のように減液抑制効果はこれ以上向上し
なかった。
果に差が見られるが、硫酸塩の場合は０．１５ｍｇ以上
の添加で、また、カルボン酸塩の場合は０．２０ｍｇ以
上の添加で減液抑制効果が大きくなることがわかった。
ただし、各々の塩とも０．１５ｍｇ、０．２０ｍｇ以上
添加しても図１のように減液抑制効果はこれ以上向上し
なかった。
【００１６】界面活性剤の添加による効果のメカニズム
としては硫酸塩からくるスルホン酸基またはカルボン酸
塩からくるカルボニル基と電気泳動により負極板へ移動
してきたＳｂイオンとの間にて配位結合が生じてその結
果としてＳｂの働きが抑え込まれてＳｂを水素発生反応
に対して不活性なものにしていると考えられる。
としては硫酸塩からくるスルホン酸基またはカルボン酸
塩からくるカルボニル基と電気泳動により負極板へ移動
してきたＳｂイオンとの間にて配位結合が生じてその結
果としてＳｂの働きが抑え込まれてＳｂを水素発生反応
に対して不活性なものにしていると考えられる。
【００１７】また、このフッ素系界面活性剤は、これま
での普通の炭化水素系界面活性剤と違って構造的にも高
温下で長期間安定であり、分解もしにくいため、長時間
に渡って効果の継続が期待できる。実際に官能基に硫酸
塩をもつフッ素系界面活性剤と炭化水素系界面活性剤を
負極板にそれぞれ負極活物質１ｇ当たり０．２０ｍｇ添
加して公称５５Ｄ２３タイプの電池を作成し、この両方
について６０℃定電圧過充電（１３．６Ｖｍａｘ／１２
Ｖ電池）試験を行って効果の差を調べた。図２の結果か
ら炭化水素系界面活性剤は充電初期ではフッ素系界面活
性剤と同様の効果が見られるが、充電時間の経過と共に
電解液の減液抑制効果が少なくなっていることがわか
る。これは、充電時間の経過と共に界面活性剤の分解が
進み、効果が薄れたと考えられる。なお、図２中曲線ｃ
はフッ素系界面活性剤を添加した場合、曲線ｄは炭化水
素系界面活性剤を添加した場合を示す。
での普通の炭化水素系界面活性剤と違って構造的にも高
温下で長期間安定であり、分解もしにくいため、長時間
に渡って効果の継続が期待できる。実際に官能基に硫酸
塩をもつフッ素系界面活性剤と炭化水素系界面活性剤を
負極板にそれぞれ負極活物質１ｇ当たり０．２０ｍｇ添
加して公称５５Ｄ２３タイプの電池を作成し、この両方
について６０℃定電圧過充電（１３．６Ｖｍａｘ／１２
Ｖ電池）試験を行って効果の差を調べた。図２の結果か
ら炭化水素系界面活性剤は充電初期ではフッ素系界面活
性剤と同様の効果が見られるが、充電時間の経過と共に
電解液の減液抑制効果が少なくなっていることがわか
る。これは、充電時間の経過と共に界面活性剤の分解が
進み、効果が薄れたと考えられる。なお、図２中曲線ｃ
はフッ素系界面活性剤を添加した場合、曲線ｄは炭化水
素系界面活性剤を添加した場合を示す。
【００１８】以上のように本発明のフッ素系界面活性剤
の添加効果により減液抑制効果が向上されることがわか
った。
の添加効果により減液抑制効果が向上されることがわか
った。
【００１９】なお、本実施例ではフッ素系界面活性剤を
効果が大きいと思われる負極活物質中に添加したが、こ
れを正極板中、電解液中、セパレータ中、その他電池系
内のどこに添加しても、Ｓｂイオンが電解液中を拡散す
るため、上記のどの方法でも十分な効果が得られるもの
と考えられる。
効果が大きいと思われる負極活物質中に添加したが、こ
れを正極板中、電解液中、セパレータ中、その他電池系
内のどこに添加しても、Ｓｂイオンが電解液中を拡散す
るため、上記のどの方法でも十分な効果が得られるもの
と考えられる。
【００２０】また、本実施例ではＣ8 Ｆ17ＳＯ3 ＨやＣ
8 Ｆ17ＣＯＯＨのように飽和脂肪族系のフッ素系界面活
性剤（Ｃn Ｆ2n+1，ｎ＝８）についてのみ記載したが、
減液抑制効果については官能基で決まることから、配列
している炭素数つまりはｎ数は６〜１２のように変わっ
ても効果自体は同じと考えられる。また、構造が不飽和
脂肪族あるいは芳香族系であっても官能基が硫酸塩ある
いはカルボン酸塩であれば、上記実施例と同様の効果が
期待できる。
8 Ｆ17ＣＯＯＨのように飽和脂肪族系のフッ素系界面活
性剤（Ｃn Ｆ2n+1，ｎ＝８）についてのみ記載したが、
減液抑制効果については官能基で決まることから、配列
している炭素数つまりはｎ数は６〜１２のように変わっ
ても効果自体は同じと考えられる。また、構造が不飽和
脂肪族あるいは芳香族系であっても官能基が硫酸塩ある
いはカルボン酸塩であれば、上記実施例と同様の効果が
期待できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によればＳ
ｂの負極板への析出による水素過電圧の低下を抑えるこ
とができ、ハイブリッド電池の減液特性を改善すること
ができる。
ｂの負極板への析出による水素過電圧の低下を抑えるこ
とができ、ハイブリッド電池の減液特性を改善すること
ができる。
【図１】フッ素系界面活性剤の添加量と減液抑制効果の
関係を示す特性図
関係を示す特性図
【図２】フッ素系界面活性剤と炭化水素系界面活性剤の
減液抑制効果を比較した特性図
減液抑制効果を比較した特性図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−162649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−80670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−174856（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236968（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−196200（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−267582（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−130392（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−83621（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/06 H01M 2/16 H01M 4/62 H01M 4/73
Claims (5)
- 【請求項１】 正極板用格子体としてＰｂ−Ｓｂ系合
金、負極板用格子体としてＰｂ−Ｃａ系合金を用いたハ
イブリッド電池において、硫酸塩またはカルボン酸塩を
有するフッ素系界面活性剤の少なくとも１種を電池系内
に存在させたことを特徴とする鉛蓄電池。 - 【請求項２】 前記フッ素系界面活性剤を負極活物質１
ｇ当たり０．１５〜０．２０ｍｇ存在させるようにした
ことを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。 - 【請求項３】 前記フッ素系界面活性剤を電解液内に存
在させたことを特徴とする請求項１または２記載の鉛蓄
電池。 - 【請求項４】 前記フッ素系界面活性剤をセパレータ内
に存在させたことを特徴とする請求項１または２記載の
鉛蓄電池。 - 【請求項５】 前記フッ素系界面活性剤を極板内に存在
させたことを特徴とする請求項１または２記載の鉛蓄電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32766094A JP3269302B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32766094A JP3269302B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08185886A JPH08185886A (ja) | 1996-07-16 |
| JP3269302B2 true JP3269302B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=18201547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32766094A Expired - Fee Related JP3269302B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3269302B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005041342A1 (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-06 | Gs Yuasa Corporation | 鉛蓄電池及びその製造方法 |
| JP7002332B2 (ja) * | 2015-02-26 | 2022-01-20 | ダラミック エルエルシー | 鉛蓄電池とともに使用される改良された水分損失セパレータ、改良された水分損失性能のためのシステム、ならびにその製造方法および使用方法 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32766094A patent/JP3269302B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08185886A (ja) | 1996-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |