JP3692746B2

JP3692746B2 - 負極吸収式密閉形鉛蓄電池

Info

Publication number: JP3692746B2
Application number: JP34740497A
Authority: JP
Inventors: 繁笹部; 競佐藤; 龍夫長安
Original assignee: Yuasa Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: JPH11185764A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池、特に正極格子体に鉛ーカルシウムー錫系合金を用いた負極吸収式密閉形鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
正極格子体に鉛ーカルシウムー錫系合金を用いた鉛蓄電池は、自己放電がしにくく、補水が不要であるという電気的特性を有するため、メンテナンスフリーの負極吸収式鉛蓄電池として広く用いられている。該電池の前記格子体は、前記合金シートをエキスパンド加工して作製する方法と、鋳造により作製する方法とがある。前者の格子体を用いた電池は、格子体の腐食や伸びにより短寿命になるという問題があるが、生産性に優れ、薄い格子体を作製できるという利点があるため、自動車用電池のような特別に長寿命を要求されない電池に採用されてきた。しかし、長寿命を要求される電池は、後者の方法により作製された格子体が主に採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、エキスパンド格子体は、鋳造により作製された格子体に比べ機械的強度が弱く、正極板に用いた場合、電池の寿命末期に伸びが大きくなり、負極のストラップに接触して短絡するなどの不具合があり、長寿命の鉛電池には採用されていなかった。エキスパンド格子体の機械的強度を増すためには、厚さを厚くすればよいが、２ｍｍ以上の厚いシートをエキスパンド加工すると、目切れが発生し易くなるため、通常は１ｍｍ程度のシートしか加工できなかった。
【０００４】
また、薄いエキスパンド格子体を用いて極板の厚さを厚くしても、格子体の体積が小さいため、腐食により短寿命になった。
【０００５】
従って、長寿命の鉛蓄電池の正極板には、生産性に優れたエキスパンド格子体を用いることができないという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、生産性と機械的強度に優れたエキスパンド格子体を用いた長寿命の負極吸収式密閉形鉛蓄電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、圧延率が８６．７％以上である、厚さ２〜３ｍｍのＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金シートをエキスパンド加工した格子体を正極板に用いたことを特徴とする負極吸収式密閉形鉛蓄電池である。
【０００８】
そして、前記合金シートのＣａの含有率を０．０４〜０．０８重量％とし、Ｓｎの含有率を１．０〜２．５重量％としたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記正極板と負極板との間にガラスマットを挟んで積層した極群を、電槽収納時の該極群の圧迫力を３０ｋｇ／ｄｍ²以上として電槽内に収納したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（比較形態１、実施形態１〜３）
鉛ー０．０８重量％Ｃａー１．０重量％錫合金を溶解し、それを厚さが１０ｍｍ，１２．５ｍｍ、１５ｍｍ，１７．５ｍｍ，２０ｍｍで同一幅８０ｍｍの５種類のスラブを作製した後、５個の圧延ロールを順次通過させて最終厚さが２．０ｍｍ、すなわち圧延率（圧延前の厚さから圧延後の厚さを引き、これを圧延前の厚さで除したものを％表示したもの、）が８０％、８４％、８６．７％、８８．５％、９０％の圧延シートを作製した。このシートを常温で４８時間放置した後、エキスパンド加工して所定の大きさの格子体を作製した。この時に格子体の目切れ箇所を調査したところ、厚さ１０ｍｍのスラブから作製した格子体は、目切れが発生していたが、その他の格子体は目切れが発生していないことがわかった。
【００１２】
次に、目切れの発生していない上記４種類の格子体に正極活物質からなるペーストを充填した。その後、６０℃で４８時間熟成して未化成の正極板を作製した。このような正極板と、厚さ１０ｍｍの前記鉛ーＣａー錫系合金のスラブから作製された厚さ１．０ｍｍのエキスパンド格子体からなる負極板との間にガラスマットを挟んで極板群とし、該極板群に３０ｋｇ／ｄｍ²の圧迫力を加えて電槽内に収納して４種類の密閉形鉛蓄電池（比較形態１、実施形態１〜３）を作製し、過充電寿命試験を行い、過充電量から換算した寿命年数に対する格子体の重量変化率を調査した。その結果を図１に示す。なお、格子体重量変化率とは、過充電前の格子体の重量から過充電後の格子体の重量を引いた値を過充電前の重量で割った値を％表示したものである。また、格子体重量変化率が３０％に達した時を寿命とした。この結果よりエキスパンド格子体の厚さが２ｍｍで圧延率８６．７％以上であれば、腐食しても格子体が１５年以上耐えることが分かった。
【００１３】
（比較形態２，３、実施形態４，５）
次に、上記と同様にして、圧延率８６．７％でシートの厚さが１．０ｍｍ，１．５ｍｍ，２．０ｍｍ，３．０ｍｍ、３．５ｍｍであるエキスパンド格子体を作製した。この時の格子体の目切れの発生箇所を調査したところ、厚さ３．５ｍｍの格子体では、目切れが発生していたが、その他の格子体は、目切れが発生していなかった。
【００１４】
次に、３．５ｍｍの格子体を除いた前記格子体を正極板とした４種類の電池（比較形態２，３、実施形態４，５）を作製して上記と同様な試験を行った。その結果を図２に示す。
【００１５】
この結果よりエキスパンド格子体の厚さが２．０ｍｍ以上でなければ格子体が１５年の間に腐食して破断してしまうことが分かった。
【００１６】
なお。Ｃａの量が０．０８重量％を超えるとエキスパンド加工の際、目切れの発生率が多くなり、かつＣａの量が０．０４重量％未満であると、合金が柔軟になるので、取り扱いが不便になることが知られているので、０．０４〜０．０８重量％であることが好ましい。
【００１７】
さらに、錫の量も少なくなると腐食量が多くなり、多すぎるとシートが延ばしにくくなるため、通常は１．０〜２．５重量％であることが好ましい。
【００１８】
（実施形態６〜８）
次に、実施形態１で用いた極板群に２５、３０および３５ｋｇ／ｄｍ²の圧迫力を加えて電槽内に収納した密閉形鉛蓄電池（実施形態６〜８）を作製し、この電池を用いて実施形態１と同様な寿命試験を行った。その結果を図３に示す。図３より圧迫力が３０ｋｇ／ｄｍ²以上になると寿命性能が優れる。なお、圧迫力を８０ｋｇ／ｄｍ²以上加えると極群を電槽に挿入するのが難しくなるので、望ましくない。
【００１９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば次に記載する効果を奏する。
【００２０】
（１）請求項１によれば、エキスパンド格子体を用いているので、生産性に優れると共に、鋳造格子体より格子断面を小さく軽量にできる。
また、従来のエキスパンド格子体より厚いので、機械的強度に優れ、正極板の伸びによる寿命性能を改善できる。
【００２１】
さらに、エキスパンド格子体が圧延により作製されているので、粒界腐食が少なくなり、腐食による寿命性能を改善できる。
【００２２】
また、エキスパンド格子体の目切れをなくすことができ、加工時の合金の取扱いが容易となり、生産性が向上する。
【００２３】
（２）請求項２によれば、上記した効果に加えて、正極板を圧迫するので、伸びを抑制でき、長寿命の密閉形鉛蓄電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】合金シートの圧延率と電池寿命の関係を示すグラフである。
【図２】合金シートの厚さと電池寿命の関係を示すグラフである。
【図３】極群の圧迫力と電池寿命の関係を示すグラフである。

Claims

カルシウムを０．０４〜０．０８重量％、錫を１．０〜２．５重量％含む鉛合金からなるスラブを、圧延率が８６．７％以上で圧延して得た、厚さ２〜３ｍｍの鉛−カルシウム−錫系合金シートをエキスパンド加工してなる格子体を正極板に用いたことを特徴とする負極吸収式密閉形鉛蓄電池。
請求項１記載の正極板と負極板との間にガラスマットを挟んで積層した極群を、電槽収納時に、３０ｋｇ／ｄｍ ² 以上、８０ｋｇ／ｄｍ ² 未満の圧迫力で電槽内に収納したことを特徴とする負極吸収式密閉形鉛蓄電池。