JP6797752B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、電解液にアルミニウムを添加している鉛蓄電池に関するものである。

正極と負極とをセパレータを介して交互に積層した極板群に希硫酸からなる電解液を用いた鉛蓄電池において、電解液にアルミニウムを添加することで、正負両極に生成する硫酸鉛の可逆性が高まり、受電受入性が向上することが知られている（特許文献１）。これらの鉛蓄電池は自動車用特にアイドルストップ車用として使用されている。

特開２００５−３１７３３１号公報

然しながら、車の燃費向上のために、鉛蓄電池はより高い充電受入性能が要求されており、充電受入性能を更に向上させる必要があり、本発明はこれらの要求に応えようとするものである。

本発明は、正極と負極とをセパレータを介して交互に積層した極板群と硫酸アルミニウムが添加された希硫酸からなる電解液を用いた鉛蓄電池において、正極の正極活物質層および／または負極の負極活物質層にアルミニウム成分を添加し、そのアルミニウム成分としての添加量は正極活物質層の場合は０ｐｐｍ以上２５０ｐｐｍ以下であり、負極活物質層の場合は０ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下であって、かつ正極活物質層に含まれるアルミニウム成分と負極活物質層に含まれるアルミニウム成分の合計量は５０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下であることを特徴とするものである。この様に、正負極活物質層にアルミニウム成分を所定量添加することにより電極の分極が変化し充電受入性を向上し得たものと考えられる。

本発明によれば、鉛蓄電池の充電受入性を向上させることができる。

本発明の実施形態を説明する。鉛蓄電池は、従来公知の通り、鉛合金製の格子基板に正極活物質ペーストを塗布充填して正極活物質層を形成した正極と負極活物質ペーストを塗布充填して負極活物質層を形成した負極を多孔質の合成樹脂からなるセパレータを介して交互に複数枚積層し、これを電槽内に収納し、予め極板群の同極性極板を接続したストラップから突出する正負極の極柱端子を貫通した蓋で電槽の開口部を閉塞すると共に端子周囲も封口し、蓋に形成された注液口から電解液を注入し、注液口を栓体により封口して得られるものである。電解液は所定濃度の希硫酸に所定量の硫酸アルミニウムを添加した。正極は、鉛にカルシウム、錫、アルミニウム、バリウムなどを混合した鉛合金により格子状に鋳造された格子基板に、酸化鉛粉に所定量の硫酸アルミニウムを添加して混合し、これを水と希硫酸によりペースト状に練り上げて格子基板に塗布充填して正極活物質層を形成し、熟成と乾燥をして未化成の正極板を得た。負極は、鉛にカルシウム、錫、アルミニウムなど混合した鉛合金により格子状に鋳造された格子基板に、鉛粉に所定量の硫酸アルミニウムを添加混合してこれを水と希硫酸によりペースト状に練り上げて格子基板に塗布充填して負極活物質層を形成し、熟成と乾燥をして未化成の負極板を得た。セパレータはポリエチレンから成る多孔質のフィルム状のセパレータとガラスマットを組み合わせた複合セパレータを用い、これらにより極板群を構成し、ポリエチレンからなる箱型の電槽に収納し、同様にポリエチレンからなる平板状の蓋を被せて電槽を封口し、硫酸アルミニウムが添加された電解液を電槽内に注液し、極板群を埋没させる程度の多量の遊離する電解液を有する液式の鉛蓄電池を作成し、蓋を貫通し突出した正負極端子を用いて化成を施して充電済の鉛蓄電池を得た。なお、正負極板を熟成と乾燥をした後に正極と負極を化成層において化成した後に極板群を構成し、電槽内に収納して鉛蓄電池を得ても良いことは勿論である。また、格子基板は、所定の組成成分を有する鉛合金を帯状に鋳造圧延し、これを格子状に打抜いた格子基板を用いても良いことも勿論である。

そして、添加する硫酸アルミニウム量を調整し、表１に示す様に電解液中に含まれるアルミニウム成分割合を１５００ppmとし、更に、正極活物質層のアルミニウム成分割合を０〜２５０ppmの範囲で、負極活物質層のアルミニウム成分割合を０〜１５０ppmの範囲でそれぞれ変化させ、それぞれ組み合わせて表１に示した実施例１から実施例２３までの鉛蓄電池を作製し、充電受入試験を実施して、その結果を表1に示した。なお、表1中にはそれぞれの鉛蓄電池の内部抵抗値を示した。

充電受入試験は、鉛蓄電池を完全充電後、蓄電池を５時間率電流で０．５時間放電し、その後２０時間放置した後、１４．０±０．１Ｖの定電圧、最大電流１００Ａで充電し、充電開始後５秒目の充電電流を測定した。尚、試験中の鉛蓄電池は電解液温度が２５±２℃の環境下に置いた。

なお、アルミニウム成分割合とは添加したアルミニウム化合物のアルミニウム換算量の割合を示し、それぞれ正極活物質層、負極活物質層および電解液中における割合をppmで示した。更に比較例１として電解液にのみ硫酸アルミニウムを添加した鉛蓄電池の充電受入試験の結果を示した。

この表１から明らかな通り、充電開始後５秒目の５秒目電流は比較例１の４５（Ａ）に比べ、４７〜６０（Ａ）といずれも大きく、充電受入性が向上していることが分かる。

更に、表１において、５秒目電流の大きかった正極活物質層に含まれるアルミニウム成分割合を５０ppm、負極活物質層に含まれるアルミニウム成分割合を１０ppmと一定として、電解液中のアルミニウム成分割合を変えた実施例２４から実施例２７の鉛蓄電池を作製し、同様の充電受入試験を実施した結果を実施例５と共に表２に示す。なお、表２中にもそれぞれの鉛蓄電池の内部抵抗値を示した。

この結果から明らかな通り、電解液中に含まれるアルミニウム成分量は１０００〜２０００ppmの場合が５秒目電流値が６０〜６１（Ａ）と大きな値を示し、充電受入性が特に良いことを示している。

この傾向は、正負極活物質層に含まれるアルミニウム成分割合を変えても同様の傾向にあること確認した。

なお、アルミニウム成分としては、上記の硫酸アルミニウムのみならず、リン酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、炭酸アルミニウムなど適宜のアルミニウム化合物を用いることが出来る。

以上の通り電解液中のみならず、正極活物質及び／又は負極活物質層にアルミニウム成分を添加することで、鉛蓄電池の充電受入性を向上させることが出来る。

Claims (1)

1. 電解液に硫酸アルミニウムを添加した鉛蓄電池において、電解液を電槽内に注液する前の鉛蓄電池の正極活物質層または／および負極活物質層に硫酸アルミニウムを添加し、そのアルミニウム成分としての添加量は正極活物質層の場合は０ｐｐｍ以上２５０ｐｐｍ以下であり、負極活物質層の場合は０ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下であって、かつ正極活物質層に含まれるアルミニウム成分と負極活物質層に含まれるアルミニウム成分の合計量は５０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下であることを特徴とする鉛蓄電池。