JP6406457B2 - 鉛蓄電池、並びに、鋳造格子体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る鉛蓄電池は、制御弁式鉛蓄電池として用いた場合に特に有用である。制御弁式鉛蓄電池では、蓄電池内部に流動するフリーの電解液が存在せず、蓄電池を横置きしても電解液がこぼれることがないという利点がある。また、制御弁式鉛蓄電池には、充電中に水の電気分解反応が起こっても、水素ガスの発生を抑え、発生する酸素ガスを負極板表面での化学反応により水に還元して電解液中に戻す作用があるため、水分が失われにくく、液量の点検及び補水が不要であるという利点もある。
図2は、格子体の一実施形態を示す平面図である。図2に示すように、格子体11は、格子状に形成された格子部12と、格子部12の外縁の一部に設けられた耳部13とを備えている。
ブックモールド方式で、表1に示す組成及び格子部の最小断面積を有する、縦:240mm、横:140mmの格子体を鋳造し、80℃の硬化炉で16時間硬化処理を行った。なお、鋳造後の鉛合金の組成は、サーモフィッシャ−サイエンティフィック製iCAP6300のマトリックスマッチング−ICP発光分光分析法で測定した。また、格子部の最小断面積を変化させた場合であっても、格子体の大きさ(縦:240mm、横:140mm)は不変とした。
一酸化鉛を主成分とする鉛粉:1000kg、PET繊維(繊度:2.0D(denier)、繊維長:3.0mm):2kgを混合し、水を加えた後、希硫酸:200kg(比重:1.260、20℃換算)に、鉛丹:300kgを加えて攪拌したスラリーを更に加えて混練し、ペースト状正極材を作製した。加えた水の量は、ペースト状正極材の格子体への充填性を考慮し、ペースト状正極材がほぼ一定の硬さになるように調整した。
上述の方法で作製した正極格子体にペースト状正極材を充填した後、130℃に調整された炉内で20秒間乾燥させ、一次乾燥を行った。次いで、以下の条件で熟成・乾燥を行って、未化成のペースト式正極板を作製した。
(熟成(一次放置))雰囲気温度75〜85℃、相対湿度95〜98%で4〜10時間
(熟成(二次放置))雰囲気温度50〜65℃、相対湿度50%以上で10時間以上
(乾燥)55〜65℃で24時間以上
Ca:0.10質量%、Sn:0.2質量%、Al:0.009〜0.025質量%、残部がPbである鉛合金を用い、ブックモールド方式で縦:240mm、横:140mmの格子体を鋳造し、80℃の硬化炉で16時間硬化処理を行った。
一酸化鉛を主成分とする鉛粉:900kg、PET繊維(繊度:2.0D(denier)、繊維長:3.0mm):2.7kg、硫酸バリウム:4.5kg、リグニン:1.8kgを混合し、水を加えた後、希硫酸:100kgを加えて混練し、ペースト状負極材を作製した。加えた水の量は、ペースト状負極材の格子体への充填性を考慮し、ペースト状負極材がほぼ一定の硬さになるように調整した。
上述の方法で作製した負極格子体にペースト状負極材を充填した後、130℃に調整された炉内で20秒間乾燥させ、一次乾燥を行った。次いで、以下の条件で熟成・乾燥を行って、未化成のペースト式負極板を作製した。
(熟成(一次放置))雰囲気温度35〜55℃で8時間
(熟成(二次放置))雰囲気温度65〜85℃で12時間以上
得られた未化成の正極板及び負極板の間にリテーナを介在させ、正極板8枚及び負極板9枚を使用した、定格容量200Ah/10HRの極板群を作製した。この極板群を、ABS製の電槽に収容し、電槽とブッシングを含むABS製の蓋を溶接し、エポキシ系接着剤にて端子周辺部分を封口した。硬化後、制御弁を取り付けるための弁筒を通して液口から電解液である希硫酸(比重1.210、20℃換算)を注液し、周囲温度40℃、電流55Aで、98時間通電して(容量確認のための放電等を含む)、電槽化成した。電槽化成後、制御弁を取り付け、防爆フィルタ−を含む上蓋を勘合させて、公称容量2V−200Ahの鉛蓄電池を作製した。
25℃、0.16CAの定電流で、放電終止電圧が1.75Vまで放電して、初期の放電容量を測定した。そして、60℃、2.23Vの定電圧で充電し、2か月ごとに、25℃、0.16CAの定電流で、放電終止電圧が1.75Vまで放電して容量を測定し、放電容量が123Ah以下になった時点を寿命とした。25℃での寿命に換算して18年間以上の場合をA、16年間以上18年間未満の場合をB、14年間以上16年間未満の場合をC、14年間未満の場合をDとして評価した。結果を表1に示す。
正極格子体の内骨(縦内骨及び横内骨)において、断面積が最小となる部分の近傍を切断して長さ130mmの測定サンプルを用意した。株式会社島津製作所製オ−トグラフAGS-5kNXを用いて、引張速度:5mm/分の条件で、当該測定サンプルの強度を測定した。強度は、5回測定した測定値の平均値とした。結果を表1に示す。
作業性は、上記強度測定により測定された正極格子体の強度を指標とした。強度が131N以上の場合をA、111N以上131N未満の場合をB、91N以上111N未満の場合をC、91N未満の場合をDとして評価した。結果を表1に示す。
最小断面積が3.6mm2以下、かつ、作業性及び寿命がともにAの場合をA、最小断面積が3.6mm2以下、かつ、作業性及び寿命の少なくとも一方がA又はB、あるいは、最小断面積が3.6mm2を超えるが、作業性及び寿命がともにAの場合をB、最小断面積が3.6mm2以下、かつ、作業性及び寿命がともにCの場合をC、最小断面積が3.6mm2以下、かつ、作業性及び寿命の少なくとも一方がDの場合をDとして評価した。結果を表1に示す。
Claims (4)
- 鉛合金で形成された鋳造格子体を正極格子体として備える鉛蓄電池であって、
前記鉛合金が、鉛合金の全質量基準で、0.05〜0.085質量%のCa、1.2〜2.0質量%のSn、0.002〜0.02質量%のBi、0.0001〜0.002質量%のAg、及び0.005〜0.03質量%のAlを含有し、残部がPb及び不可避的不純物からなる、鉛蓄電池。 - 前記鋳造格子体の格子における最小断面積が3.6mm2以下である、請求項1に記載の鉛蓄電池。
- 鉛合金の全質量基準で、0.05〜0.085質量%のCa、1.2〜2.0質量%のSn、0.002〜0.02質量%のBi、0.0001〜0.002質量%のAg、及び0.005〜0.03質量%のAlを含有し、残部がPb及び不可避的不純物からなる鉛合金で形成された、鋳造正極格子体。
- 鉛合金の全質量基準で、0.05〜0.085質量%のCa、1.2〜2.0質量%のSn、0.002〜0.02質量%のBi、0.0001〜0.002質量%のAg、及び0.005〜0.03質量%のAlを含有し、残部がPb及び不可避的不純物からなる鉛合金を鋳造して格子体を得る、鋳造正極格子体の製造方法。
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