JP6734456B1

JP6734456B1 - 鉛蓄電池

Info

Publication number: JP6734456B1
Application number: JP2019188811A
Authority: JP
Inventors: 洋輔増田
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: JP2021064534A

Abstract

【課題】充電受入性能、高率放電性能、および内部短絡抑制効果を兼ね備えた鉛蓄電池を提供する。【解決手段】正極板と負極板と多孔性ポリエチレン製のセパレータとが積層された極板群、および硫酸電解液を、電槽内に有する鉛蓄電池において、セパレータの平均細孔直径が０．０５μｍ以上０．５０μｍ以下であり、かつ硫酸電解液中に２０ｍｍｏｌ／Ｌ以上２００ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアルミニウムイオンが含まれていることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、ＰＳＯＣ（Partial state of charge：部分充電状態）で急速充放電を繰り返すハイブリッド車に適した鉛蓄電池に関する。

ハイブリッド車用途において、充電効率改善のため、電解液にアルミニウム等を含有した鉛蓄電池（特許文献１）が提案されている。

特許第４７９９５６０号公報

特許文献１に記載された技術は、鉛蓄電池の充電効率改善を目的としたものであり、ハイブリッド車における回生受入性能改善に大きく貢献した。しかし、電解液にアルミニウム等を硫酸塩の形で添加したことにより電解液の粘度が増加し、高率放電性能の低下および急峻な充放電の繰り返しによるデンドライトショートの問題も同時に招く可能性がある。
電解液の粘度が増加すると、電解液がセパレータの細孔内に入りにくくなる。自動車用鉛蓄電池においては、放電電流は、エンジンスタート、オーディオ、ランプ等の車内電装品等の機器により決まるため、当然のことながらセパレータへの電解液の浸透状態とは無関係である。

電解液の高粘度化によりセパレータの一部が電流を通さない状態となると、電気伝導性が確保されている箇所に電流が集中するため、極板全体を均一に使うことができなくなる。特に、高率放電においてその影響が顕著であり、対策が求められている。さらに、急峻な充放電を繰り返した場合、電気伝導性が確保されている箇所にさらに電流が集中するため、活物質の溶解析出形態が少しずつ変化し、負極側において樹枝状の金属鉛（デンドライト）が生成するようになる。
さらに電池の運用が進むと、デンドライトがセパレータを突き破り、正極側と接触するようになる。このため、電解液中にアルミニウムイオンが含まれた液式鉛蓄電池は、充電効率向上の反面、デンドライトショートを起こしやすくなる性質を有する。

また、昨今のアイドリングストップ車あるいはハイブリッド車用鉛蓄電池は、充電受入性能向上および高率放電性能向上の目的のため、セパレータのリブの高さ（突出寸法）を低くして正負極間距離を狭める設計がなされている。正負極間距離が狭まると電池の内部抵抗が下がり、上記性能向上に寄与することができる。
しかしその反面、副反応等で生成した水素ガスあるいは酸素ガスが極板とセパレータの間から抜けにくく、長期使用における電池の内部抵抗上昇に起因する高率放電性能、充電受入性能等の各種性能の悪化を招く可能性が高くなり、改善が求められていた。さらに、電解液中にアルミニウムイオンが硫酸塩の形で加わった場合、液粘度が上がるため、ガスの抜けにくさがさらに顕著になり、上記課題はさらに深刻なものとなっている。

本発明は、以上の事情を鑑みてなされたものであり、充電受入性能、高率放電性能、および内部短絡抑制効果を兼ね備えた鉛蓄電池を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明者は、液式鉛蓄電池に用いられる多孔性ポリエチレン製セパレータの平均細孔直径、表面親水性、リブ高さ、および電解液中のアルミニウム硫酸塩の関係について詳細な検討を実施した。その結果、本発明者は、各因子を特定のパラメータに設定することで電池性能が飛躍的に上昇することを突き止め、本発明の完成に至った。

本発明に係る鉛蓄電池は、正極板と負極板と多孔性ポリエチレン製のセパレータとが積層された極板群、および硫酸電解液を、電槽内に有する鉛蓄電池において、セパレータの平均細孔直径が０．０５μｍ以上０．５０μｍ以下であり、かつ硫酸電解液中に２０ｍｍｏｌ／Ｌ以上２００ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアルミニウムイオンが含まれており、セパレータの表面における硫酸電解液の接触角が４５度以上９０度以下であることを特徴とする。

本発明によれば、充電受入性能、高率放電性能、および内部短絡抑制効果に優れた鉛蓄電池を提供することが可能となる。

本発明の実施形態（以下、本実施形態）に係る鉛蓄電池は、正極板、負極板、セパレータ、電解液、鉛部品（ストラップ、極柱、セル間溶接部品、外部端子）、電槽、蓋にて構成されている。
鉛蓄電池としては、自動車用液式鉛蓄電池、シール式鉛蓄電池等を例示することができるが、本実施形態は液式鉛蓄電池用セパレータに関する発明であるため、液式のみ適用可能である。

正極板としては、鉛合金製の集電体に鉛活物質を充填・乾燥した、いわゆるペースト式極板が使用され、その構成および作製法は従来の鉛蓄電池用正極板と略同様である。本実施形態においては特に制限はないが、アイドリングストップ車用鉛蓄電池としては、極板および電池の耐久性担保のため、活物質密度を高めに設定した正極板が好適である。
負極板としては、正極板と同様に、鉛合金製の集電体に鉛活物質を充填・乾燥した、いわゆるペースト式極板が使用される。本実施形態においては、特に制限はなく、アイドリングストップ車用鉛蓄電池として一般に用いられている負極板であれば適用可能である。なお、ＳＬＩバッテリーと呼ばれる始動用鉛蓄電池の負極板を本実施形態に適用した場合でも本実施形態は一定の効果が認められるが、負極板自体の充電受入性能が著しく悪いため、アイドリングストップ車には適さない。

本実施形態の鉛蓄電池は、多孔性ポリエチレン製で平均細孔直径が０．０５μｍ以上０．５０μｍ以下であるセパレータを有する。一般にセパレータには、電解液を通す機能と、正極板と負極板の接触を防ぐ機能の二つの機能が求められる。
本実施形態では、電解液にアルミニウムイオンが含まれた液式鉛蓄電池のセパレータの平均細孔直径を、従来よりも大きく設定し、かつ、セパレータの表面親水度を電解液の接触角にて規定し、さらにセパレータのリブの高さを規定する。その理由は、従来のセパレータをそのまま、電解液にアルミニウムが添加された鉛蓄電池に適用すると、セパレータ内部へ電解液が浸透しにくくなって、上述した不具合が発生するからである。

なお、セパレータの表面親水度は、セパレータの材質、製造時に使用するオイルの種類ならびに使用量、購入後のセパレータにオイル等の表面改質剤を塗布する等により変化させることが可能である。

電解液としては、液式、シール式の両方において、希硫酸が使用される。なお、実施形態においては、鉛蓄電池の充電効率改善のため、アルミニウムイオンが含まれる。アルミニウムイオンが電解液中に含まれることによる充電効率改善の詳細は、特許文献１（特許第４７９９５６０号）に開示されている。特許文献１には、鉛イオンの溶解度の低い充電状態（ＳＯＣ）７０％以上の硫酸濃度の高い領域において、アルミニウムイオンは、その周りに鉛イオンを吸着・捕捉することが可能であり、これにより電解液中の鉛イオン濃度が高まり、酸化還元を容易にすることが充電効率の改善につながっていると述べられている。

なお、電解液（硫酸電解液）中のアルミニウムイオンの濃度は、本実施形態では、２０ｍｍｏｌ／Ｌ以上２００ｍｍｏｌ／Ｌ以下が最適値である。アルミニウムイオンの濃度が２０ｍｍｏｌ／Ｌよりも低いと上記効果が薄く、逆に、２００ｍｍｏｌ／Ｌよりも高いと液粘度増加に起因する導電性の低下、ならびに活物質細孔への電解液浸透性低下に起因する活物質利用率の低下等の問題が生じる。また、具体的な添加方法は、電解液の主成分が硫酸であることを考慮すると、硫酸アルミニウム（Ａｌ_２(ＳＯ_４)_３）の形で添加するのが望ましい。

鉛部品としては、ストラップ、セル間接続部品（中間極柱）、極柱、ブッシング、外部端子等が挙げられる。ストラップは、各セルの同極性の極板同士を接合する部品であり、主成分は金属鉛である。
ストラップは、極板の耳と呼ばれる極板上部の突起部分を金属鉛で溶接することにより形成される。形成方法としては、バーナー法（以下、「ＧＢ法」という）およびキャスト・オン・ストラップ法（以下、「ＣＯＳ法」という）の２種類がある。ＧＢ法は、極板の耳を櫛と呼ばれる溶接鋳型に差し込み、溶融した金属鉛を流し込むことにより形成される。ＣＯＳ法は、鋳型中で溶融した鉛の中に極板の耳を浸した後に冷却することで形成される。

中間極柱は、セル間を直列に接続するための部品であり、主成分は金属鉛である。中間極柱は、前述のストラップ形成時に同時に形成される。ＧＢ法の場合は、櫛付近に中間極柱部品を置き、耳と中間極柱部品を同時に鉛で溶接する。ＣＯＳ方式の場合は、ストラップと中間極柱部品がつながった形の鋳型を使用することで形成される。
極柱は、極板群と外部端子をつなぐ部品であり、自動車用鉛蓄電池の場合、１セル目の正極側、および６セル目の負極側に１つずつ存在する。極柱の形成方法は上述の中間極柱と同様であり、同一の設備で極柱も形成することができる。

外部端子は、電池から電流を取り出すための部品であり、極柱の先端に形成される。鉛でできたブッシングが予め埋め込まれた蓋と、電槽を合わせる際に、極柱をブッシングの下から差し込み、バーナー溶接を行うことにより柱上部とブッシングの溶接がなされ、外部端子が形成される。
電槽としては、価格が安く、成形性に優れ、かつ電解液として硫酸を使用する関係上、耐薬品性を有する材料が求められる。自動車用液式鉛蓄電池、二輪用シール式鉛蓄電池、産業用大型電池鉛蓄電池の場合、ポリプロピレン樹脂が使用される。また、長寿命が求められる産業用シール式鉛蓄電池においては、ＡＢＳ樹脂もよく用いられる。

蓋に求められる要件も電槽と同様であり、ポリプロピレン樹脂およびＡＢＳ樹脂が用いられる。また、上述のように、蓋には外部端子となる部品が埋め込まれており、蓋と電槽を溶着した後でブッシングと極柱との溶接が行われ、外部端子が形成される。

以下に、実施例とともに本発明についてさらに詳しく説明する。なお、本発明は以下の実施例のみに限定されない。

＜サンプル１−１＞
（１)未化成正極板の作製
正極活物質として、鉛粉、酸化鉛、即ち、リサージ（ＰｂＯ）などの各種酸化鉛、イオン交換水、続いて比重１．２７の希硫酸を加えながら混練して正極用ペーストを作製した。このペーストを鉛−カルシウム合金からなる鋳造基板に充填し、４０℃、湿度９５％の雰囲気で２４時間の熟成・乾燥を行い、未化成正極板を作製した。

（２）未化成負極板の作製
負極活物質として、鉛粉、酸化鉛、即ち、リサージ（ＰｂＯ）などの各種酸化鉛、導電性カーボン、硫酸バリウムの粉末を添加し乾式混合した。次にこれにリグニンを水溶液として加え、続いてイオン交換水、希硫酸を添加、混練して負極活物質合剤ペーストを調製した。負極活物質合剤ペーストは、鉛−カルシウム系合金から成る鋳造格子基板に充填した後、４０℃、湿度９５％の雰囲気で２４時間の熟成・乾燥を行い、未化成負極板を作製した。

（３）電池組立、電解液の調製と化成
これらの未化成正極板と未化成負極板とを、平均細孔直径０．０５μｍのポリエチレン製セパレータを介して交互に積層した後、同極性極板の耳群をＣＯＳ方式で溶接して極板群とした。セパレータとしては、外側に等間隔で高さ（突出寸法）が０．３ｍｍの縦リブ（電槽の高さ方向に延びる帯状のリブ）を有する袋状セパレータを使用し、袋状セパレータ内に未化成負極板を入れ、袋状セパレータの外側に未化成正極板を配置した。これにより、極板群において、セパレータは、未化成正極板と対向する面にリブを有する状態となっている。

この極板群をポリプロピレン製の電槽に収納し、ヒートシールによって蓋を取り付けた。この時の群の圧迫度は１５ｋＰａになるようにスペーサーを入れて調整した。そして、硫酸アルミニウムを添加した電解液を注入して電槽化成を行い、１２Ｖ、５７Ａｈの電池工業会規格（ＳＢＡ規格）Ｑ−８５相当の液式鉛蓄電池を作製した。
このようにして作製した液式鉛蓄電池における電解液中のアルミニウムイオン濃度は２０ｍｍｏｌ／Ｌであり、セパレータ表面における電解液の接触角は０度であった。

なお、セパレータ表面における電解液の接触角は、θ／２法により測定した。詳細には、セパレータ表面に電解液を一滴垂らし、液滴半円の半径（ｒ）とセパレータから液滴の頂点までの距離（ｈ）をそれぞれ測定し、下記計算式（式１）にて接触角を算出した。なお、液滴は時間経過と共にセパレータ側に吸収されてしまい、接触角も同様に時間経過と共に小さくなってしまうため、液滴をセパレータに置いたらすぐに測定を行った。
θ＝２×ａｒｃｔａｎ（ｈ／ｒ）・・・（式１）

（４）充放電試験
作製した上記鉛蓄電池の充電受入性能、高率放電性能、およびデンドライトショート抑制効果を評価するため、下記充放電試験を行った。高率放電性能は、ＳＢＡＳ０１０１に準拠し測定を行った。すなわち、満充電状態の電池を、−１８℃の恒温槽にて２４時間静置し、５８０Ａの電流値にて３０秒間放電したところ、そのときの電圧は７．４２Ｖであった。
また、充電受入性能もＳＢＡＳ０１０１に準拠し試験を行った。すなわち、２５℃の水槽にて満充電後２４時間静置し、２０時間電流の３．４２倍に相当する１０．４３Ａで３０分間放電を実施。２４時間経過後、２００Ａ、１４．５Ｖにて１０秒間の充電を実施し、７００Ａ・ｓの充電受入容量を得た。

さらにＳＢＡＳ０１０１記載のアイドリングストップ寿命試験を実施し、３６０００サイクル経過後に解体を行い、デンドライト発生の有無を確認したところ、デンドライトは発生していなかった。
なお、３０秒目電圧が高いこと、充電受入性能（充電受入容量が高いこと）、およびデンドライトが発生しないことの三性能は必須であり、どの性能も欠けることはあってはならない。以後に記載する各表に総合評価として、上記三性能を全て満たした水準を○、その中で特に優れた性能となった水準を◎、満足しない性能が１つある水準を△、満足しない性能が２つ以上、または極端に満足しない性能が１つある水準を×とした。

＜サンプル１−２＞
平均細孔直径が０．２５μｍであるセパレータを用いた以外、サンプル１−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．７５Ｖ、充電受入容量７０３Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートは確認されなかった。
＜サンプル１−３＞
平均細孔直径が０．５０μｍであるセパレータを用いた以外、サンプル１−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．６５Ｖ、充電受入容量７０５Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートは確認されなかった。

＜サンプル１−４＞
電解液中のアルミニウムイオン濃度が１００ｍｍｏｌ／Ｌである以外、サンプル１−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．３５Ｖ、充電受入容量７２１Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートは確認されなかった。
＜サンプル１−５＞
電解液中のアルミニウムイオン濃度が２００ｍｍｏｌ／Ｌである以外、サンプル１−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．３０Ｖ、充電受入容量７００Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートは確認されなかった。

＜サンプル１−６＞
平均細孔直径が０．０３μｍであるセパレータを用いた以外、サンプル１−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．０４Ｖ、充電受入容量６２０Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートが確認された。
＜サンプル１−７＞
平均細孔直径が１．００μｍであるセパレータを用いた以外、サンプル１−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．５６Ｖ、充電受入容量７１５Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートが確認された。

＜サンプル１−８＞
硫酸アルミニウム無添加電解液を用いた以外、サンプル１−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．８０Ｖ、充電受入容量５５５Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートは確認されなかった。
＜サンプル１−９＞
電解液中のアルミニウムイオン濃度が３００ｍｍｏｌ／Ｌである以外、サンプル１−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．１２Ｖ、充電受入容量５８０Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートは確認されなかった。

試験結果は、上記表１に示されるように、サンプル１−１から１−５は、高率放電性能、充電受入性能、内部短絡発生度の低さの全てが高いレベルで実現できているのに対し、サンプル１−６から１−９では、上記３つの性能の少なくともひとつが欠けている結果となった。
より詳細には、セパレータの平均細孔直径が小さすぎると高率放電性能の低下および充電受入性能の低下を引き起こす。さらに、電流の一極集中化が進むため、デンドライトショートを起こす可能性も高まる。逆にセパレータの平均細孔直径が大きすぎる場合、高率放電性能および充電受入性能は問題ないが、長期サイクル試験における寿命性能の低下を招く結果となった。

上述のように、セパレータには、電解液を通す機能と、正極板と負極板の接触を防ぐ機能の二つの機能が求められるが、セパレータの平均細孔直径が大きすぎると、正極板表面の活物質の軟化による溶出が起こり、セパレータを介して負極板に接触してしまうことが起こると考えられる。上述のアイドリングストップ試験は、基本的には充電不足状態で行われる試験であるが、急峻な充放電であるため極板上部の使用頻度が高く、部分的に損傷が大きくなる。このため、正極板上部の活物質の軟化が進むことによる内部短絡を引き起こす割合が高くなると推察される。

＜サンプル２−１（１−１）＞
本サンプルはサンプル１−１と同じであり、比較のために示したものである。本実施例におけるセパレータの平均細孔直径が０．０５μｍ、電解液中のアルミニウムイオン濃度は２０ｍｍｏｌ／Ｌ、セパレータ表面における電解液の接触角が０度、およびセパレータのリブ高さが０．３ｍｍであり、先の評価の結果、３０秒目電圧７．４２Ｖ、充電受入容量７００Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートは確認されなかった。

＜サンプル２−２＞
上記接触角が４５度であるセパレータを用いた以外、サンプル２−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．７５Ｖ、充電受入容量７０３Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートは確認されなかった。
＜サンプル２−３＞
上記接触角が９０度であるセパレータを用いた以外、サンプル２−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．６５Ｖ、充電受入容量７０５Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートは確認されなかった。
＜サンプル２−４＞
上記接触角が１２０度であるセパレータを用いた以外、サンプル２−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、３０秒目電圧７．０４Ｖ、充電受入容量６２０Ａ・ｓの結果を得た。なお、寿命試験におけるデンドライトショートが確認された。

試験結果は、上記表２に示されるように、サンプル２−１から２−３は、高率放電性能、充電受入性能、内部短絡発生度の低さの全てが高いレベルで実現できているのに対し、サンプル２−４は上記３つの性能の少なくともひとつが欠けている結果となった。
より詳細には、接触角が大きい場合、高率放電性能の低下および充電受入性能の低下を引き起こし、さらに電流の一極集中化が進むため、デンドライトショートを起こす可能性も高まる結果となった。上述のように、セパレータには、電解液を通す機能と、正極板と負極板の接触を防ぐ機能の二つの機能が求められるが、セパレータの親水性が低いとセパレータ細孔内に電解液が入りにくくなり、内部抵抗上昇に起因する各種性能の低下を引き起こしたと推察される。

なお、本現象は、電解液中にアルミニウムイオンが含まれる鉛蓄電池に特有の現象であり、電解液中に金属塩が含まれない通常の電解液を用いる鉛蓄電池では発生しない。電解液にアルミニウムイオンが含まれる鉛蓄電池では、セパレータ表面における電解液の接触角を９０度以下にすることが好ましい。

＜サンプル３−１（１−１）＞
本サンプルはサンプル１−１と同じであり、比較のために示したものである。本実施例におけるセパレータの平均細孔直径が０．０５μｍ、電解液中のアルミニウムイオン濃度は２０ｍｍｏｌ／Ｌ、セパレータ表面における電解液の接触角が０度、およびセパレータのリブ高さが０．３ｍｍである鉛蓄電池を作製した。
作製した上記鉛蓄電池の内部抵抗変化量を評価するため、ＳＢＡＳ０１０１記載のアイドリングストップ寿命試験を実施し、試験開始時と１８０００サイクル経過時の内部抵抗をそれぞれ測定し、試験開始前後の内部抵抗変化量は２．５７ｍΩであった。また、ＳＢＡＳ０１０１アイドリングストップ寿命試験の前後で充電受入性試験をそれぞれ実施し、７２０Ａ・ｓ（試験前）、５１０Ａ・ｓ（試験後）の結果を得た。

＜サンプル３−２＞
リブ高さが０．５ｍｍであるセパレータを用いた以外、サンプル３−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、内部抵抗変化量２．２１ｍΩ、充電受入容量７０６Ａ・ｓ（試験前）、５０６Ａ・ｓ（試験後）の結果を得た。
＜サンプル３−３＞
リブ高さが０．７ｍｍであるセパレータを用いた以外、サンプル３−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、内部抵抗変化量２．００ｍΩ、充電受入容量６９９Ａ・ｓ（試験前）、５００Ａ・ｓ（試験後）の結果を得た。

＜サンプル３−４＞
リブ高さが０．１ｍｍであるセパレータを用いた以外、サンプル３−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、内部抵抗変化量４．１６ｍΩ、充電受入容量７２６Ａ・ｓ（試験前）、４２６Ａ・ｓ（試験後）の結果を得た。
＜サンプル３−５＞
リブ高さが０．９ｍｍであるセパレータを用いた以外、サンプル３−１と同様の方法で鉛蓄電池の作製・評価を行い、内部抵抗変化量２．０３ｍΩ、充電受入容量６７７Ａ・ｓ（試験前）、４３７Ａ・ｓ（試験後）の結果を得た。

試験結果は、上記表３に示されるように、サンプル３−１から３−３は、内部抵抗変化量、充電受入容量、および試験後の充電受入容量の全てが高いレベルで実現できているのに対し、サンプル３−４から３−５は上記３つの性能の少なくともひとつが欠けている結果となった。
より詳細には、リブ高さが小さい場合、ガス抜けの悪さに起因する内部抵抗の上昇が顕著であり、それに伴う試験後の充電受入容量の低下も大きい。一方、リブ高さが大きい場合、ガス抜けが良くなるため内部抵抗の変化が小さくて済むため劣化の進行が遅らせることができる反面、正負極間距離が大きいので内部抵抗が最初から高く、初期の充電受入性能が悪い結果となったと推察される。

以上より、電解液中にアルミニウムイオンが２０ｍｍｏｌ／Ｌ以上２００ｍｍｏｌ／Ｌ以下含まれた鉛蓄電池において、セパレータの平均細孔直径、セパレータの接触角、セパレータのリブ高さを規定の範囲内に設定することにより、回生受入性能と高率放電性能、さらにはデンドライトショート発生による内部短絡防止効果を兼ね備えた鉛蓄電池の提供が可能であることが示され、ハイブリッド車をはじめとした自動車のさらなる性能改善への効果が期待される。

Claims

正極板と負極板と多孔性ポリエチレン製のセパレータとが積層された極板群、および硫酸電解液を、電槽内に有する鉛蓄電池において、
前記セパレータの平均細孔直径が０．０５μｍ以上０．５０μｍ以下であり、かつ前記硫酸電解液中に２０ｍｍｏｌ／Ｌ以上２００ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアルミニウムイオンが含まれており、
前記セパレータの表面における前記硫酸電解液の接触角が４５度以上９０度以下であることを特徴とする鉛蓄電池。
前記セパレータは、前記正極板と対向する面にリブを有し、
前記リブの突出寸法が０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。