JP3395464B2 - 密閉型鉛蓄電池 - Google Patents

密閉型鉛蓄電池

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一太郎 ▲高▼木
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  • Cell Separators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、密閉形鉛蓄電池、特に
セパレータの平均孔径とセパレータの圧縮比率との関係
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】密閉形鉛蓄電池は、正、負極板およびセ
パレータを複数枚重ね合わせた極板群に、群圧を加えた
状態で電槽内に挿入し、この極板群が挿入された電槽に
電解液を注液することによって構成されている。従来よ
り、密閉形鉛蓄電池のセパレータには、親水性の良いガ
ラス繊維製マットが使用されている。このセパレータ
は、電槽セル室内で電解液を単に保持するだけではな
く、電解液がセパレータ上下全体に亘って均等に分布す
るように設計されている。 【0003】一般に、密閉形鉛蓄電池の放電容量は、セ
ル室内部に保持される電解液の量に支配され、正、負極
活物質およびセパレータに保液される電解液量が増すに
つれて、増加する。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、密閉形鉛蓄電
池のセパレータに保持された電解液は、その重力によっ
て、セパレータの上下部で偏りを生じてしまう。さら
に、比較的大きな平均孔径を有するセパレータを使用
し、これに多くの電解液を保持させて充放電を繰り返す
と、上記セパレータに保持される電解液に生じた比重差
が助長され、いわゆる、電解液の成層化が顕著に認めら
れるようになる。 【0005】この時、比重の高い電解液を保持するセパ
レータの下部に当接した極板部分では、深い充放電が繰
り返されるため、活物質の軟化が生じる。この軟化した
活物質は極板から脱落し易く、鉛蓄電池の容量の低下や
放電特性の悪化等が生じる。このような電解液の比重差
が生じた密閉形鉛蓄電池では、充放電サイクルが進行す
るに従い、電池寿命が著しく劣化する。 【0006】一方、高率放電能力を向上させるために
は、極板群の群圧を高い状態で維持する必要がある。し
かし、群圧の上昇にともない、電槽外部へ向けての膨張
力が大きくなり、電槽に膨れが生じてしまう。この電槽
の膨れにより、密閉形鉛蓄電池の商品価値が大きく低下
する。 【0007】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、電池の高率放電特性を向上させると共に、サイクル
寿命特性をも向上させることができる密閉形鉛蓄電池を
提供するものである。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、正極板、負極板およびセパレータから構成
された極板群を電槽に挿入してなる密閉形鉛蓄電池にお
いて、乾燥状態で極板群を電槽に挿入した際に、極板群
の厚み方向における電槽の中央部内寸法から正、負極板
の厚みを差し引いたセパレータが占有可能な極板の積層
方向の寸法、すなわち、極板群を電槽に収納した状態で
のセパレータ厚み(A)に対する20kg/dm2の圧
力で加圧した乾燥状態でのセパレータの厚み(B)の比
率(B/A)(以下、これをセパレータ圧縮比率(C)
とする。)と同じく20kg/dm 2 の圧力で加圧した
乾燥状態でのセパレータの平均孔径(D)との関係に着
目したものであり、これらの値がそれぞれ1.15≦C
≦1.5、1μm(D/C)3μmの範囲になるよ
うに構成した極板群を用いることを特徴とするものであ
る。 【0009】 【作用】セパレータの圧縮比率を高める、すなわち、電
解液とセパレータを構成する繊維との接触面積を大きく
することにより、電解液の保持能力が高められ、セパレ
ータの上下方向で発生する電解液の比重差を抑制でき
る。これと同時に、セパレータの反発力も高められ、正
極活物質の軟化の遅延、脱落の防止が可能となる。さら
に、極板とセパレータ間の密着性の向上に伴う内部抵抗
の低下およびセパレータの平均孔径を調節することによ
り、高率放電性能にも優れた密閉形鉛蓄電池が得られ
る。 【0010】 【実施例】以下、本発明の一実施例を示す。 【0011】セパレータの圧縮比率および平均孔径を種
々変化させた公称電圧12V、20HR容量が38Ah
相当の密閉形鉛蓄電池を作成した。表1に示すように、
ガラス繊維からなるセパレータの圧縮比率(C)を1.
10〜1.50、圧縮力を付与しない状態での、セパレ
ータの平均孔径(D)を1.10μm〜4.55μm
範囲において種々変化させた電池A〜電池Oの計15種
類について、各々10個つ作成した。 【0012】 【表1】 【0013】この時、いずれの鉛蓄電池も、正、負極板
の厚み、電槽のセル室内寸法および電解液量が同一とな
るように作成した。また、セパレータの厚みを変化させ
ることで、セパレータ圧縮比率の上記範囲内での調整を
行った。一方、従来品としてセパレータの圧縮比率
(C)、平均孔径(D)をそれぞれ1.20、10.0
μmとし、セパレータの圧縮比率に対する平均孔径の割
合(D/C)を8.33μmとして、その他の構成は本
実施例と同様にした密閉形鉛蓄電池を作成した。 【0014】これらの電池A〜電池Oおよび従来品につ
いて、環境温度25℃とし、放電電流1.0CA(24
A)、放電終止電圧9.6Vとした初期容量試験を行っ
た。この初期容量試験の結果を図1に示す。 【0015】この図1より、セパレータの圧縮比率が
1.10である電池A、BおよびCは、1.15以上の
圧縮比率を有する他の電池に比べ初期容量が小さい。ま
た、これらの電池は初期容量が小さいだけでなく、セパ
レータと極板との密着性が悪いため内部抵抗が高くな
り、良好な高率放電特性を得ることができない。 【0016】一方、セパレータ圧縮比率に対する平均孔
径の割合(D/C)が1μm以下である電池D、G、J
およびMの初期容量は、これらとほぼ同じ圧縮比率を有
し、前記した割合(D/C)が1μm以上であり、従来
とほぼ同等の容量を有している他の電池のそれと比較し
て小さい。これは、群圧が加えられた状態におけるセパ
レータの空孔部分の領域が小さく、セパレータに保持さ
れた、充放電反応に関与できる電解液の量が少ないため
である。 【0017】続いて、これらの電池を用いて、25℃の
温度環境下のもと、充電電圧14.7V、充電電流0.
4CA(9.6A)の条件で12時間充電を行った後、
上記初期容量試験と同様に、放電終止電圧9.6Vに達
するまで、1.0CA(24A)相当の一定電流で放電
を行うサイクル寿命試験を行った。尚、放電容量が初期
容量の70%まで低下した時を寿命とした。この試験の
結果を図2に示す。 【0018】この図2より、(D/C)が3μm以上で
ある電池C、F、I、L、Oおよび従来品は、この割合
が小さい他の電池のほぼ1/2のサイクル数で寿命に達
している。試験終了後、これらの電池を分解し、解析を
行った結果、これらの電池の劣化原因は、電解液の成層
化に起因するものであることが判った。 【0019】一方、セパレータの圧縮比率が1.5を越
えると、極板群の群圧が高くなり、電池を構成する際の
作業性が悪化するのに加え、電槽破損の要因にも成りう
る。 【0020】以上の結果から、放電容量を低下させるこ
となく、サイクル寿命に優れた密閉形鉛蓄電池を提供す
るためには、セパレータの圧縮比率(C)およびセパレ
ータ圧縮比率(C)に対する平均孔径の割合(D)が、
それぞれ1.15≦C≦1.5、1μm(D/C)
μmの範囲にある極板群を構成する必要がある。 【0021】 【発明の効果】以上のように本発明によれば充放電サイ
クルの劣化の主因である正極活物質の軟化を遅延すると
同時に、正極活物質の脱落を防止することができて、サ
イクル寿命特性を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】セパレータの圧縮比率と初期容量との関係を示
す図 【図2】セパレータの圧縮比率と蓄電池の寿命サイクル
数との関係を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼木 一太郎 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 平7−130390(JP,A) 特開 平6−333549(JP,A) 特開 平7−335191(JP,A) 特開 昭53−111435(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/12 H01M 2/14

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 正極板、負極板およびセパレータより構
    成された極板群を電槽に挿入してなる密閉形鉛蓄電池に
    おいて、極板群が電槽に挿入された状態でのセパレータ
    厚み(A)に対する前記セパレータの20kg/dm 2
    加圧時の厚み(B)の比率(B/A)であるセパレータ
    圧縮比率(C)が1.15≦C≦1.5の範囲にあり、
    且つ前記セパレータの20kg/dm 2 加圧時の平均孔
    径(D)の前記セパレータ圧縮比率(C)に対する割合
    (D/C)が1μm(D/C)≦3μmの範囲にある
    ことを特徴とする密閉形鉛蓄電池。
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