JP7329574B2

JP7329574B2 - ユニエレクトロ格子鉛蓄電池とその製造方法および性能

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Publication number: JP7329574B2
Application number: JP2021176261A
Authority: JP
Inventors: モハナスンダラム、パルヴァナン; サマラ、バヌムルシー; セライラマン、ナドゥハッティ; クマールシャルマ、シャイレンドラ; スリベンカタラマクマール、サンカラ
Original assignee: Indian Oil Corp Ltd
Current assignee: Indian Oil Corp Ltd
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2023-08-18
Anticipated expiration: 2041-10-28
Also published as: US20220131158A1; EP3993101A1; JP2022071868A

Description

本発明は、ユニエレクトロ格子鉛蓄電池およびその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、ａ）管状正極格子板および平板状負極格子板を含む管状ユニエレクトロ格子板、または、平板状正極格子板および平板状負極格子板を含む平板状ユニエレクトロ格子板と、ｂ）第１面に正極活物質を含む管状正極格子および第２面に負極活物質を含む平板状負極格子、または第１面に正極活物質を含む平板状正極格子および第２面に負極活物質を含む平板状負極格子、を含む非導電性基板と、ｃ）格子の一方の面に少なくとも単一の、または正極および負極の格子の間に配置された複数の、インターコネクタと、ｄ）シーラントと、を含むユニエレクトロ格子板に関する。また、管状ユニエレクトロ格子板または平板状ユニエレクトロ格子板およびその製造方法も開示する。

本発明は、非導電性基板とともに管状正極格子および平板状負極格子を含むユニエレクトロ格子を用いて構成された管状ユニエレクトロ格子を開示する。また、本発明は、非導電性基板とともに管状正極格子および平板状負極格子を接合する、格子の外周または格子の上下に等間隔に配置された、インターコネクタを用いて、非導電性基板とともに管状正極格子および平板状負極格子を用いた管状構成を作製する方法を開示するものである。

従来のバイポーラ電池は、導電性基板とともに平板状の負極板および平板状の正極板を含む電極板の集合体を含む。バイポーラ電池は、双極板と定義される別々のセルを含む。双極板は、一般的に、導電性の金属箔、セラミック、または複合材を基板として含む。双極板は、従来のモノポーラ電池よりも電流の流れを改善することができる。しかし、従来のバイポーラ電池では、導電性の双極板または基板が電解液と反応し、副反応が増加するなどの制限があった。また、従来の平板状バイポーラ鉛蓄電池では、活物質と導電性基板との密着性も問題となっていた。導電性基板および電解液の副反応により、電池の性能やサイクル寿命が低下する。

特許文献１には、導電用フィラーとして炭素繊維または粒子を用いたポリマーベースの導電性複合双極板が開示されている。

特許文献２には、多層の金属構造を有するバイポーラ電池が開示されている。多層構造のうち、１つの層はチタンまたはスズを含み、別の層は銅またはスズを含む。

特許文献３には、双極板の基板材料として、導電性の亜酸化チタンが開示されている。

特許文献４には、導電性多層電極を含むバイポーラ電池が開示されている。チタンシートおよび導電性カーボン層が使用されている。

特許文献５では、双極板の集電体として使用される導電性箔が開示されている。

特許文献６には、導電性シリコンウエハーを含む導電性双極板が開示されている。

特許文献７には、バイポーラ電池の隣接セル間の漏れを防止するためにゲル電解液を用いることが開示されている。

特許文献８には、導電性極板を用いて壁面に同軸状に接続された、同軸状の正極および負極の管状双極板が開示されている。

上述の先行技術では、導電性の金属、セラミック、シリコン材料などの導電性基板を箔または層などの形で含むバイポーラ鉛蓄電池のみが開示されている。従来のバイポーラ鉛蓄電池の主な欠点は、導電性の双極板または基板が電解液と反応し、副反応が増大することである。さらに、バイポーラ鉛電池では、活物質と導電性基板との接着も問題となる。副反応により、電池の性能やサイクル寿命が低下する。モノポーラ電池においては、外部配線は、一方のセルから別のセルへと、一方の電極から別の電極へと、接続されている。モノポーラ電池では、セルだけでなく、一方の極板から別の極板へと一本の経路で電流が流れる。そのため、抵抗が大きくなり、電池の性能が低下する。

米国特許第４２７５１３０号明細書米国特許第５３４８８１７号明細書米国特許第５１２６２１８号明細書米国特許第６０７７６２３号明細書米国特許第８３５７４６９号明細書米国特許第９５７０７３７号明細書特許第４７２０３８４号公報米国特許第５２９６３２０号明細書

本発明は、非導電性基板とともに管状正極格子および平板状負極格子を含むユニエレクトロ格子を用いた管状ユニエレクトロ格子構成を開示する。また、本発明は、管状正極格子および平板状負極格子を接合する、格子の外周または格子の上下に等間隔に配置された、インターコネクタを用いて、非導電性基板とともに平板状負極格子および管状正極格子を用いた管状構成を作製する方法を開示するものである。

本発明は、モノポーラ電池と比較して、最大１５０％のサイクル寿命改善、最大５０～８０％の充電時間の短縮、および、より高いアンペアアワー（Ａｈ）と電圧電池とを有するユニエレクトロ格子鉛蓄電池を開示する。

（本発明の目的）
本発明の主な目的は、正極板および負極板の間に複数の電流流路と短い電流流路とを有し、同じ極板が、一つのセルの正極板として、他方の面では、別のセルの負極板として機能するユニエレクトロ格子を使用して、管状および平状の極板構成の作製方法を提供することである。

本発明のもう一つの主な目的は、高速充電特性および長サイクル寿命を有する性能が向上し、電解液との相性がよいユニエレクトロ格子電池を作製することである。

本発明のもう一つの目的は、ユニエレクトロ鉛蓄電池のための、正極活物質および負極活物質の支持体および優れた接着剤となる非導電性の、基板および格子を作製することである。

本発明のさらなる目的は、高速充電特性を有するユニエレクトロ格子鉛蓄電池を提供することである。

本発明のさらなる目的は、従来のモノポーラ電池よりも長寿命を有するユニエレクトロ格子鉛蓄電池を作製することである。

本発明の利点および側面をさらに明確にするために、添付の図面に示されている本発明の特定の実施形態を参照して、本発明のより具体的な説明を行う。図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。

鉛金属箔で構成された従来のバイポーラ電池を示す。本発明の一つの実施形態における、ユニエレクトロ格子鉛蓄電池（電圧対時間）を示す。本発明の一つの実施形態における、ユニエレクトロ格子鉛蓄電池（電圧対サイクル）を示す。本発明の一つの実施形態における、１２Ｖ／７Ａｈ（ユニエレクトロ格子－平極板）を示す。本発明の一つの実施形態における、管状ユニエレクトロ格子電池のサイクル寿命評価を示す。本発明の一つの実施形態における、構造上の特徴を示す。図６では、非導電性基板を（ａ）、非導電性表面を（ｂ）、正極および負極の格子間のインターコネクタを（ｃ）、インターコネクタ間の等間隔を（ｄ）、インターコネクタのシールを（ｅ）、格子を（ｆ）で表す。

図６（本発明）
さらに、当業者であれば当然理解できることであるが、図面における各要素は簡略化して示されており、必ずしも一定の縮尺で記載されているとは限らない。例えば、本発明の理解を深めるために、一部の要素の寸法を他の要素に比べて誇張して描いている場合がある。さらに、１つまたは複数の要素が従来の符号によって示されている場合があり、図面は本発明の実施形態を理解するために適切な、それらの具体的な詳細についてのみ示す可能性がある。これは、本明細書に記載の利益を有する当業者にとって、明らかな詳細について記載することで図面を不明瞭にしないようにするためである。

（発明の詳細な説明）
本発明の原理の理解を促すために、図面に示された実施形態を参照しながら、専門用語を使用して説明する。しかしながら、当然に理解されることであるが、本発明の範囲を限定することは意図されておらず、本発明に関連する技術分野の当業者が通常思いつくような、図示されたシステムの変更およびさらなる修正、および図示された本発明の原理のさらなる応用を含むことが理解されよう。

本開示の実施形態の実施例が以下に示されているが、本発明は、現在知られているか存在するかに関わらず、任意の技術をいくつでも使用して実施可能であることを、最初に理解されたい。本開示は、本開示で図示および詳述された例示的な設計および実施例を含み、後述する実施例、図面、および技術に限定されるべきではない。

本明細書で使用されている用語および構造は、いくつかの実施形態とその特定の特徴および要素を説明、教示、明らかにするためのものであり、本発明の精神および範囲を限定、制限、または縮小するものではない。

特に定義されていない限り、本開示で使用されているすべての用語、特に技術的およびまたは科学的な用語は、当業者が一般的に理解しているものと同じ意味を有する。

本開示において、「ある態様（ａｎａｓｐｅｃｔ）」、「別の態様（ａｎｏｔｈｅｒａｓｐｅｃｔ）」、または同様の用語による言及には、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。このように、本開示において、「ある実施形態において」、「別の実施形態において」、および同様の用語の記載は、すべてが同じ実施形態を指している可能性があるが、必ずしもそうではない。

「構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「構成している（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、またはそれらの他の変形である用語は、非排他的な包含を含むことを意図しており、いくつかの段階の羅列を含むプロセスまたは方法は、それらの段階のみを含むのではなく、明示的に羅列されていない他の段階またはそのようなプロセスまたは方法に固有の段階を含む可能性がある。同様に、「構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ．．．ａ）」を含む、１つ以上の装置、サブシステム、要素、構造または構成要素は、さらなる制約なしに、他の装置、他のサブシステム、他の要素、他の構造、他の構成要素、追加の装置、追加のサブシステム、追加の要素、追加の構造または追加の構成要素の存在を排除するものではない。

一つの実施形態において、本発明は、ａ）管状正極格子板および平板状負極格子板を含む管状ユニエレクトロ格子板、または、平板状正極格子板および平板状負極格子板を含む平板状ユニエレクトロ格子板と、ｂ）第１面に正極活物質を含む管状正極格子および第２面に負極活物質を含む平板状負極格子、または第１面に正極活物質を含む平板状正極格子および第２面に負極活物質を含む平板状負極格子、を含む非導電性基板と、ｃ）格子の一方の面に少なくとも単一の、または正極および負極の格子の間に配置された複数の、インターコネクタと、ｄ）シーラントと、を含むユニエレクトロ格子板に関する。図６では、非導電性基板を（ａ）、非導電性表面を（ｂ）、正極および負極の格子間のインターコネクタを（ｃ）、インターコネクタ間の等間隔を（ｄ）、インターコネクタのシールを（ｅ）、格子を（ｆ）で表す。

さらに別の実施形態において、本発明は、正極格子、負極格子およびインターコネクタが、鉛金属またはその合金を含み、合金は、カルシウム、アンチモン、スズ、銀、セレンまたはそれらの混合物を含む、ユニエレクトロ格子板に関する。

一つの実施形態において、本発明は、合金元素が、鉛合金中の０～３重量％の範囲である、ユニエレクトロ格子に関する。

さらに別の実施形態において、本発明は、非導電性基板が、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリプロピレン、アクリルまたは高密度ポリエチレンを含む、ユニエレクトロ格子板に関する。

一つの実施形態において、本発明は、平板状ユニエレクトロ格子板において、２つの隣接するインターコネクタ間の距離が、縦横で一定に維持されており、好ましくは、隣接するインターコネクタ間の距離が、０．００５ｍから０．０５ｍであり、また、縦のインターコネクタの数は、平板状極板の縦の長さと２つの隣接するインターコネクタ間の距離との比で決定され、横のインターコネクタの数は、平板状極板の横幅と２つの隣接するインターコネクタの間の距離との比で決定される。

さらに別の実施形態において、本発明は、管状ユニエレクトロ格子板において、管状正極格子板と平板状負極格子板との間のインターコネクタの数が、管状正極格子板のグランドレット内に存在するチューブの数に等しく、隣接するインターコネクタ間の距離は、管状格子板の上部または下部の長さと管状正極グランドレット内のチューブ数との比に等しく、２つの隣接するインターコネクタ間の距離は、管状正極格子および平板状負極格子の上部または下部で一定に維持されている、ユニエレクトロ格子板に関する。

一つの実施形態において、本発明は、正極活物質（ＰＡＭ）が、酸化鉛、ダイネルファイバー、水および硫酸を含むユニエレクトロ格子板に関する。

さらに別の実施形態において、本発明は、負極活物質（ＮＡＭ）が、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラックまたはカーボンナノチューブまたはそれらの混合物、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水および硫酸を含むユニエレクトロ格子板に関する。

一つの実施形態において、本発明は、鉛カルシウム正極格子（平板状）が２重量％のカルシウムを含み、鉛カルシウム負極格子が２重量％のカルシウムを含み、鉛スズインターコネクタが２重量％のスズを含み、非導電性基板がアクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）、ポリプロピレンまたはスチレンアクリロニトリルである、ユニエレクトロ格子板に関する。

さらに別の実施形態において、本発明は、シーラントが耐酸性エポキシ樹脂を含む、ユニエレクトロ格子板に関するものである。

一つの実施形態において、本発明は、平板状または管状のユニエレクトロ格子の作製方法に関し、かかる方法は、
ｉ）２重量％のカルシウムと酸化鉛、ダイネルファイバー、水、および硫酸を用いた正極活物質（ＰＡＭ）と、を含む鉛カルシウム正極格子（平板状）を作製し、正極格子に正極活物質をコーティングし、コーティングされた正極格子を少なくとも４８時間硬化させる工程と、
ｉｉ）管状正極板は、活物質として酸化鉛を含み、
ｉｉｉ）２重量％のカルシウムと酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水および硫酸を用いた負極活物質（ＮＡＭ）と、を含む鉛カルシウム負極格子を作製し、負極格子に負極活物質をコーティングし、コーティングされた負極格子を少なくとも４８時間硬化させる工程であって、
ａ）平板状ユニエレクトロ格子が、非導電性基板を通って、前記格子の外周上の複数の鉛－スズインターコネクタを用いて、接続された平板状正極格子および平板状負極格子を含み、２つの隣接するインターコネクタ間の距離が縦横で一定に維持されており、好ましくは、隣接するインターコネクタ間の距離は０．００５メートルから０．０５メートルの範囲であり、縦のインターコネクタの数は、平極板の縦の長さと２つの隣接するインターコネクタの間の距離との比で決定され、横のインターコネクタの数は、平極板の横幅と２つの隣接するインターコネクタ間の距離との比で決定され、または
ｂ）管状ユニエレクトロ格子が、上部または下部に設けられた複数の鉛－スズインターコネクタを用いて接続された管状正極格子および平板状負極格子を含み、管状正極格子および平板状負極格子の間のインターコネクタの数は、管状正極格子のグランドレット内に存在するチューブの数と等しくなるように決定され、隣接するインターコネクタ間の距離は、管状格子の上部または下部の長さと管状正極グランドレット内の前記チューブの数との比に等しく、２つの隣接するインターコネクタ間の距離は、管状正極格子および平板状負極格子の上部または下部側で一定に維持されており、
ｉｖ）非導電性基板シートの一方の面が正極格子を含み、非導電性基板シートの他方の面が負極格子を含むものであって、シーラントを用いて、インターコネクタと非導電性基板シートとをシールする工程であって、好ましくはシーラントが耐酸性エポキシ樹脂を含む工程と、
ｖ）複数のインターコネクタを介して、正極板および負極板に電流を流す工程と、を含む。

さらに別の実施形態において、本発明は、平板状または管状のユニエレクトロード格子の構成が、単一の極板に正極板および負極板の両方を有し、一方の面は正極板として機能し、他方の面は別のセルの負極板として機能する、平板状または管状のユニエレクトロ格子の作製方法に関する。

一つの実施形態において、本発明は、鉛アンチモン正極格子（平板状）は、１．７５重量％のアンチモン（Ｓｂ）を含む、平板状または管状のユニエレクトロ格子の作製方法に関する。

さらに別の実施形態において、本発明は、非導電性基板がアクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）、ポリプロピレンシート（ＰＰ）またはスチレンアクリロニトリルである、平板状または管状のユニエレクトロ格子の作製方法に関する。

一つの実施形態において、本発明は、ユニエレクトロ格子電池の作製方法に関し、かかる方法は、
ｉ）平板状負極を第１エンド格子板として使用し、正極板と負極板との間にセパレータを使用する工程と、
ｉｉ）平板状格子板または管状ユニエレクトロ格子を作製する工程で得られたユニエレクトロ格子板を積層し、セパレータで覆う工程と、
ｉｉｉ）複数のユニエレクトロ格子板について工程（ｉｉ）を繰り返し、平板状正極を第２エンド格子板として配置し、ユニエレクトロ格子電池を得る工程と、を含む。

別の実施形態では、本発明は、セパレータが吸収性ガラスマット（ＡＧＭ）またはポリエチレン（ＰＥ）を含む、ユニエレクトロ格子電池の作製方法を開示する。

さらに別の実施形態において、本発明は、管状ユニエレクトロ格子電池の作製方法に関し、かかる方法は、
ｉ）２重量％のカルシウムと、各チューブが正極活物質を含む複数のチューブとを含む鉛カルシウム管状正極格子を作製する工程と、
ｉｉ）２重量％のカルシウムと酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水および硫酸を用いて作製した負極活物質（ＮＡＭ）とを含む鉛カルシウム負極格子を作製する工程であって、平板状負極格子に負極活物質をコーティングし、少なくとも４８時間硬化させる工程と、
ｉｉｉ）格子の上下の複数の鉛インターコネクタを用いて、正極格子および負極格子を、非導電性基板を通って、接続し、正極および負極の格子の上下間にインターコネクションを配置する工程であって、非導電性基板シートの一方の面が正極格子を含み、非導電性基板シートの他方の面が負極格子を含み、管状ユニエレクトロ格子は、上部または下部の複数の鉛－スズインターコネクタを用いて管状正極格子と平板状負極格子とを接続して構成され、管状正極格子および平板状負極格子間のインターコネクタの数は、管状正極格子のグランドレット内に存在するチューブの数と等しくなるように決定され、隣接するインターコネクタ間の距離は、前記管状格子の上部または下部の長さと前記管状正極グランドレット内のチューブの数の比に等しく、２つの隣接するインターコネクタ間の距離は、管状正極格子および平板状負極格子の上部または下部側で一定に維持されている、工程と、
ｉｖ）好ましくは耐酸性エポキシ樹脂からなるシーラントを用いて、インターコネクタと非導電性基板シートとをシールする工程と、
ｖ）単一の極板が、一方のセルの正極板および他方のセルの負極板として機能し、ユニ格子の複数のインターコネクタを介して正極板および負極板に電流を流す工程と、を含む。

一つの実施形態において、本発明は、非導電性基板がアクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）、ポリプロピレンシート（ＰＰ）またはスチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）である、管状ユニエレクトロ格子電池の作製方法に関する。

さらに別の実施形態において、本発明は、ユニエレクトロ格子鉛酸電池が、浸水型鉛酸電池タイプ、ゲル電解液、または、吸着性ガラスマットもしくは浸水型吸着性ガラスマットを用いた、ユニエレクトロ格子電池または管状ユニエレクトロ格子電池の作製方法に関する。

一つの実施形態において、本発明は、ユニエレクトロ格子で使用される電解液の硫酸の比重が１．０５ｇ／ｃｃ～１．３４ｇ／ｃｃの範囲にある、ユニエレクトロ格子電池または管状ユニエレクトロ格子電池の作製方法に関する。

さらに別の実施形態においては、本発明は、平板状または管状の正極格子、平板状負極格子、非導電性基板、正極活物質、負極活物質、複数のインターコネクタおよびシーラントを含み、単一の極板が、一方のセルの正極板および他方のセルの負極板として機能し、ユニエレクトロ格子電池または管状ユニエレクトロ格子電池の作製方法によって得られる、平板状または管状のユニエレクトロ格子電池に関するものであって、
ユニエレクトロ格子を積層して使用することで、モノポーラ電池に比べてサイクル寿命が最大１５０％向上し、充電時間が最大５０～８０％短縮され、１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖ、かつ、７Ａｈ、２５Ａｈ、７５Ａｈ、２５０Ａｈおよび４００Ａｈの電池が得られ、電池の抵抗値が低下する、電池に関する。
抵抗値＝ｌ／（ρ＊Σｎａ）、
ｎ＝１、２、３、．．．．ｎここで、ｎ＝はインターコネクタの数、
ｌ＝インターコネクタの縦の長さ、
ａは個々のコネクタの断面積、を表す

本発明は、非導電性基板とともに管状正極格子および平板状負極格子を含むユニエレクトロ格子を用いた管状ユニエレクトロ格子構成を提供する。また、本発明は、非導電性基板を通り管状正極格子と平板状負極格子とを接合する、格子の外周または格子の上下に等距離に配置されたインターコネクタを用いた、非導電性基板とともに平板状負極格子および管状正極格子を用いた管状構成の作製方法を提供する。

したがって、本発明は、非導電性基板を含み、正極および負極の格子間の外周に沿って等距離に配置されたインターコネクタを使用するユニエレクトロ格子に関する。さらに、ユニエレクトロ格子は、一方の面および他方の面に正極活物質および負極活物質を含み、正極板としても負極板としても機能するユニエレクトロ格子板を形成する。

本発明の詳細な特徴として、ユニエレクトロ格子は、導電性の箔またはシートを避けることで、電解液と導電性基板や格子構造との干渉を回避し、極板に構造的完全性、活物質の接着性を与え、活物質の脱落を最小限にする。非導電性で電解液と相性のよい基板は、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリプロピレン、アクリル、高密度ポリエチレン、スチレンアクリロニトリルなどのポリマーから作られた材料を含む。

別の特徴として、本発明は、鉛金属またはその合金を含む正極格子にある。合金成分としては、カルシウム、アンチモン、スズ、銀、セレン、またはそれらの混合物が挙げられる。鉛合金の場合、合金元素の含有量は０～３重量％である。格子の形状は、長方形、正方形、円形、または多角形がある。

本発明のもう一つの特徴は、鉛金属またはその合金を含む負極格子にある。合金成分としては、カルシウム、アンチモン、スズ、銀、セレン、またはそれらの混合物が挙げられる。鉛合金の場合、合金元素の含有量は０～３重量％である。格子の形状は、長方形、正方形、円形、または多角形などがある。

本発明の重要な特徴の１つは、ストリップ、ワイヤまたはロッドなどの形状をしたインターコネクタにある。インターコネクタは、鉛金属またはその合金を含む。合金成分には、カルシウム、アンチモン、スズ、銀、セレン、またはそれらの混合物などが挙げられる。鉛合金の場合、合金元素の含有量は０～３重量％である。

本発明のもう一つの特徴は、平板状の正極および負極の格子の間をつなぐ単数または複数のインターコネクタを配置することである。さらに、２つの隣接するインターコネクタ間の距離は、縦に一定の距離を維持している。また、２つの隣接するインターコネクタ間の距離は、横にも一定の距離を維持している。この距離は、０．００５ｍから０．０５ｍの範囲である。

本発明のもう一つの特徴として、平板状ユニエレクトロ電池において、連続する２つのインターコネクタ間の最小間隔は、０．００５メートルであり、縦の平板状正極格子および平板状負極格子間のインターコネクタの数は、格子の縦（ｌ）と格子の縦側の連続する２つのインターコネクタ間の間隔との比で決定され、横の平板状正極格子および平板状負極格子間のインターコネクタの数は、格子の横幅（ｂ）と格子の横側の連続する２つのインターコネクタ間の間隔との比で決定される。

本発明のもう一つの特徴は、平板状正極格子、平板状負極格子、正極活物質および負極活物質、非導電性基板、インターコネクタ、シーラントを用いてユニエレクトロ格子板を作製することである。インターコネクタは、格子の外周に沿って、正極格子および負極格子に等間隔に配置され、非導電性基板を垂直に通過する。インターコネクタの数は、正極および負極の格子の縦の長さと横幅、および単位面積当たりの電流密度の必要性に応じて決定される。非導電性基板のある面には正極板、他方の面には負極板が配置されている。両方の格子は、正極および負極の平板状格子をハンダ付けすることで、インターコネクタを介して一体化される。外周に沿って複数のインターコネクタと格子を配置することで、正極および負極の格子間に最短かつ複数の電流流路を提供する。インターコネクタの表面、正極および負極の格子の外周、および非導電性表面は、耐電解液性のエポキシ樹脂でシールされている。ユニエレクトロードは、箔やシートに比べて占有表面積が少ない。このため、ユニエレクトロ格子は、電解液の反応に供される表面積を最小限に抑え、電解液の副反応を最小限に抑えることができる。また、ユニエレクトロ格子板は、単一の極板で正極板および負極板の役割を果たす。

本発明のもう一つの特徴は、管状正極板、平板状負極板、非導電性基板、正極活物質、負極活物質、インターコネクタおよびシーラントを含むユニエレクトロ格子を用いて管状構成を作製することである。平板状モノポーラおよび従来のバイポーラ鉛蓄電池では、正極活物質が極板から剥がれてしまうという欠点がある。さらに、平板状および管状のモノポーラでは、電流はある電極から別の電極へと一方向に流れ、あるセルから別のセルへと単線で接続される。これにより、電流の流れる経路が制限され、オーム抵抗も増加する。このような正極活物質の脱落により、電池の性能やサイクル寿命が低下する。本発明では、管状正極格子および平板状負極格子の外周に沿ったインターコネクタを介して一体化させた、複数のポリエステル管状グランドおよび平板状負極格子を用いた、管状正極構成と平板状負極構成の作製を扱う。これは、正極板からの活物質の脱落を最小限に抑えるためである。管状正極格子と平板状負極格子をハンダ付けすることで、インターコネクタを介して両格子は一体化する。複数のインターコネクタと格子を外周に沿って等間隔に配置することで、最短の電流流路と、正極および負極の格子間の複数の電流流路を提供する。また、電流流路を最短にすることで、オーム抵抗を低減する。インターコネクタの表面、正極および負極の格子の周辺、および非導電性表面は、耐電解液性のエポキシ樹脂でシールされている。このため、ユニエレクトロ格子は電解液の反応から保護される。このように、ユニエレクトロ格子は、電解液と反応する最小限の表面積を有するため、電解液の副反応を最小限に抑えることができる。また、ユニエレクトロ格子板は、単一の極板で正極板および負極板の役割を果たす。

このように、管状ユニエレクトロ格子は、正極活物質および負極活物質を含む管状正極格子および平板状負極格子、ならびに非導電性表面を含む。

本発明のもう一つの実施形態において、管状正極格子、平板状負極格子、非導電性基板、正極活物質、負極活物質、インターコネクタおよびシーラントを含むユニエレクトロ格子を使用して、管状電池を作製することを扱う。正極活物質の脱落により、電池の性能や寿命が低下する。本発明は、複数のポリエステル管状正極グランドおよび平板状負極格子を、管状正極格子および平板状負極格子の上下に沿って配置されたインターコネクタを介して一体化させることにより、管状正極電池および平板状負極電池を製造することに関する。正極板からの活物質の脱落を最小限に抑えるためである。正極格子および負極格子をハンダ付けすることで、両方の格子がインターコネクタを介して一体化される。インターコネクションの上部および下部、そして上下に沿って配置された格子が、正極格子および負極格子間に最短の電流流路を提供する。

さらに、管状ユニエレクトロ格子に含まれる、管状正極格子および平板状負極格子間のインターコネクタの数は、格子の上下のグランドレットに存在するチューブの数と同じになるように決定され、インターコネクタの間隔は、格子の上部または下部の長さと管状正極グランドレットのチューブの数との比になるように決定されている。

正極格子および負極格子のインターコネクタの表面および非導電性表面は、耐電解液性のエポキシ樹脂でシールされている。このようにして、ユニエレクトロ格子は電解液の反応から保護されている。このように、ユニレクト格子は、電解液との反応にさらされる最小限の表面積しか提供しないので、電解液の副反応を最小限に抑えることができる。さらに、ユニエレクトロ格子板は、単一の極板で、一方のセルでは管状正極として、他のセルでは平板状負極板として機能する。

本発明のもう一つの目的として、管状ユニエレクトロ格子に含まれる、管状正極格子および平板状負極格子の間のインターコネクタの数は、格子の上下のグランドレットに存在するチューブの数に等しくなるように決定され、インターコネクタ間の間隔は、格子の上部または下部の長さと管状正極グランドレットのチューブの数との比に等しくなるように決定される。

本発明のもう一つの特徴は、正極および負極の間に複数の電流流路および短い電流流路を設けるとともに、活物質の厚みを増すためにユニエレクトロ格子構造を採用することで、高電圧かつ高アンペアアワー電池を作製することである。モノポーラ電池は、モノポーラ配列にするとオーム抵抗が大きくなるため、低電圧の電池構造に限られる。バイポーラ電池では、集電体を箔／シートとすると、活物質の厚みを増すことができないため、電池の構造はＡｈが低いものに限られる。バイポーラ電池では、活物質の厚みを増すと、すべての活物質が適切に利用されず、容量が減少する。

本発明のもう一つの特徴は、ユニエレクトロ格子鉛蓄電池における一方のセルの正極および他方のセルの負極の間の電流が、格子の外周に沿った複数の電流および短い経路であることにある。モノポーラ電池では、電流はワイヤを通じた単一の経路となる。バイポーラ電池では、活物質全体において垂直で均一な電流密度となる。

本発明のもう一つの特徴は、長さが短く表面積の大きい複数のインターコネクタを有するユニエレクトロ格子を用いて、より抵抗の少ない電池を作製することである。モノポーラ電池では、２つのセル間の抵抗はＲ＝Ｌ／（ρ＊Ａ）であり、ここで、Ｌはインターコネクタワイヤの長さ、Ａは面積である。一方、ユニエレクトロ格子鉛蓄電池においては、Ｒ＝ｌ／（ρ＊Σｎａ）であり、ここで、ｎ＝１、２、３、．．．．ｎで、ｎはインターコネクタの数、ｌはインターコネクタの長さ、ａは個々のコネクタの断面積である。ユニエレクトロ格子は、長さを短くし、総断面積を大きくすることで、電池の抵抗を減らすことができる。

本発明のもう一つの特徴は、浸水型鉛蓄電池タイプまたはゲル電解液を用いて、あるいは吸着性ガラスマットまたは浸水型吸着性ガラスマットを用いて、ユニエレクトロ格子鉛蓄電池を作製することである。ユニエレクトロ格子で使用する電解液の硫酸の比重は、１．０５ｇ／ｃｃから１．３４ｇ／ｃｃの範囲にある。

本発明のもう一つの特徴は、１２Ｖ、２４Ｖおよび４８Ｖかつ７Ａｈ、２５Ａｈ、７５Ａｈ、２５０Ａｈおよび４００Ａｈの電池を、ユニエレクトロ格子を用いて積層して作製することである。

本発明のもう一つの特徴は、ユニエレクトロ格子鉛蓄電池の水平または垂直モードを作製することである。水平モードでは、硫酸の比重がユニエレクトロ格子に沿って均一に保たれるため、電解液の成層化を最小限に抑えることができ、ユニエレクトロ格子鉛蓄電池の性能およびサイクル寿命を向上させることができる。

本発明のもう一つの重要な特徴は、高速充電特性を有するユニエレクトロ格子電池である。従来のモノポーラ電池と比較して、ユニエレクトロ格子電池の充電に必要な時間を最大８０％短縮することができる。

本発明のもう一つの特徴は、従来のモノポーラ電池に比べて１５０％超のサイクル寿命を有する平板状ユニエレクトロ格子電池に関する。

本発明のもう一つの特徴は、モビリティ、エネルギー貯蔵アプリケーションにも対応するユニエレクトロ格子鉛蓄電池に関する。

以下の実施例により説明される本発明は、本発明の範囲を制限することを意図しておらず、その中のいかなる変更も本発明の範囲に含まれる。前述の一般的な説明と以下の詳細な説明の両方は、例示的かつ説明的なものであり、内容のさらなる説明を提供することを意図していることを理解されたい。

（ユニエレクトロ格子の作製）
（実施例１）
鉛カルシウム（平板状）正極格子は、２重量％のカルシウムを含む。平板状正極格子の長さ（ｌ）は０．１ｍである。正極活物質（ＰＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、水、および硫酸を用いて作製される。正極格子は、正極活物質でコーティングされ、次に硬化される。鉛カルシウム負極格子は、２重量％のカルシウムを含む。負極格子の長さ（ｂ）は０．１ｍである。負極活物質（ＮＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水、および硫酸を用いて作製される。負極格子は、負極活物質でコーティングされ、次に硬化される。７２時間の硬化後、正極格子および負極格子は、格子外周の鉛スズのインターコネクタを用いて、非導電性基板を通って、接続される。縦のインターコネクタの数は１０個である。縦のインターコネクタ間の間隔は、０．０１ｍ（ｌ／１０）である。横のインターコネクタの数は１０個である。横のインターコネクタ間の間隔は、０．０１ｍである（ｂ／１０）。鉛スズインターコネクタは、２重量％のスズを含み、厚さが２ｍｍである。非導電性基板は、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）であり、厚さが１．６ｍｍである。インターコネクタおよびＡＢＳシートは、耐酸性のエポキシ樹脂でシールされている。そのため、ＡＢＳシートの一方の面は正極格子からなり、ＡＢＳシートの他方の面は負極格子からなる。このようにして、ＡＢＳシートを介して相互に接続された上記の正極および負極の格子を耐酸性エポキシ樹脂でシールし、電解液との反応を防止したユニエレクトロード格子が作製される。電流は、複数のインターコネクタを介して正極板および負極板内を流れる。このように、平板状ユニエレクトロード格子の構成は、正極板および負極板を単一の極板で提供する。正極活物質および負極活物質を各格子に貼り付けると約６４ｇになる。

（実施例２）
鉛アンチモン（平板状）正極格子は、１．７５重量％のアンチモンを含む。平板状正極格子の長さ（ｌ）は０．１ｍである。正極活物質（ＰＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、水、および硫酸を用いて作製される。正極格子は、正極活物質でコーティングされ、次に硬化される。鉛カルシウム負極格子は、２重量％のカルシウムを含む。負極格子の長さ（ｂ）は０．１ｍである。負極活物質（ＮＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水、および硫酸を用いて作製される。負極格子は、負極活物質でコーティングされ、次に硬化される。７２時間の硬化後、正極格子および負極格子は、格子外周の鉛スズのインターコネクタを用いて、非導電性基板を通って、接続される。縦のインターコネクタの数は２０個である。縦のインターコネクタ間の間隔は、０．００５ｍ（ｌ／２０）である。横のインターコネクタの数は２０個である。横のインターコネクタ間の間隔は、０．００５ｍである（ｂ／２０）。鉛スズインターコネクタは、２重量％のスズを含み、厚さが２ｍｍである。非導電性基板は、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）であり、厚さが１．６ｍｍである。インターコネクタおよびＡＢＳシートは、耐酸性のエポキシ樹脂でシールされている。そのため、ＡＢＳシートの一方の面は正極格子からなり、ＡＢＳシートの他方の面は負極格子からなる。このようにして、ＡＢＳシートを介して相互に接続された上記の正極および負極の格子を耐酸性エポキシ樹脂でシールし、電解液との反応を防止したユニエレクトロ格子が作製される。電流は、ユニエレクトロード格子の複数のインターコネクタを介して正極板および負極板に流れる。このように、平板状ユニエレクトロード格子の構成は、正極板および負極板を単一の極板で提供する。つまり、一方の面は正極板として、他方の面は別のセルのための負極板として機能する。正極活物質および負極活物質を各格子に貼り付けると約６４ｇになる。

（実施例３）
鉛カルシウム正極格子は、２重量％のカルシウムを含む。平板状正極格子の長さ（ｌ）は０．５ｍである。正極活物質（ＰＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、水、および硫酸を用いて作製される。正極格子は、正極活物質でコーティングされ、次に硬化される。鉛カルシウム負極格子は、２重量％のカルシウムを含む。負極格子の長さ（ｂ）は０．５ｍである。負極活物質（ＮＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水、および硫酸を用いて作製される。負極格子は、負極活物質でコーティングされ、次に硬化される。７２時間の硬化後、正極格子および負極格子は、格子外周の鉛スズのインターコネクタを用いて、非導電性基板を通って、接続される。縦のインターコネクタの数は５０個である。縦のインターコネクタ間の間隔は、０．０１ｍ（ｌ／５０）である。横のインターコネクタの数は５０個である。横のインターコネクタ間の間隔は、０．０１ｍである（ｂ／１０）。鉛スズインターコネクタは、２重量％のスズを含み、厚さが２ｍｍである。非導電性基板は、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）であり、厚さが２ｍｍである。インターコネクタおよびＡＢＳシートは、耐酸性のエポキシ樹脂でシールされている。そのため、ＡＢＳシートの一方の面は正極格子からなり、ＡＢＳシートの他方の面は負極格子からなる。このようにして、ＡＢＳシートを介して、相互に接続された上記の正極および負極の格子を耐酸性エポキシ樹脂でシールし、電解液との反応を防止したユニ格子が作製される。電流は、ユニエレクトロ格子の複数のインターコネクタを介して正極板および負極板に流れる。

（実施例４）
鉛カルシウム平板状正極格子は、２重量％のカルシウムを含む。平板状正極格子の長さ（ｌ）は０．５ｍである。正極活物質（ＰＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、水、および硫酸を用いて作製される。正極格子は、正極活物質でコーティングされ、次に硬化される。鉛カルシウム負極格子は、２重量％のカルシウムを含む。負極格子の長さ（ｂ）は０．５ｍである。負極活物質（ＮＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンナノチューブ、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水、および硫酸を用いて作製される。負極格子は、負極活物質でコーティングされ、次に硬化される。７２時間の硬化後、正極格子および負極格子は、格子外周の鉛スズのインターコネクタを用いて、非導電性基板を通って、接続される。縦のインターコネクタの数は５０個である。縦のインターコネクタ間の間隔は、０．０１ｍ（ｌ／５０）である。横のインターコネクタの数は５０個である。横のインターコネクタ間の間隔は、０．０１ｍである（ｂ／１０）。鉛スズインターコネクタは、２重量％のスズを含み、厚さが３ｍｍである。非導電性基板は、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）であり、厚さが３ｍｍである。インターコネクタおよびＡＢＳシートは、耐酸性のエポキシ樹脂でシールされている。そのため、ＡＢＳシートの一方の面は正極格子からなり、ＡＢＳシートの他方の面は負極格子からなる。このようにして、ＡＢＳシートを介して、相互に接続された上記の正極および負極の格子を耐酸性エポキシ樹脂でシールし、電解液との反応を防止したユニ格子が作製される。電流は、ユニエレクトロ格子の複数のインターコネクタを介して正極板および負極板に流れる。複数のインターコネクタは、正極板および負極板の間に短い電流流路および複数の電流流路を提供する。

（実施例５）
鉛カルシウム正極格子は、２重量％のカルシウムを含む。正極格子の長さ（ｌ）は０．６ｍである。正極活物質（ＰＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、水、および硫酸を用いて作製される。正極格子は、正極活物質でコーティングされ、次に硬化される。鉛カルシウム負極格子は、２重量％のカルシウムを含む。負極格子の長さ（ｂ）は０．３ｍである。負極活物質（ＮＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水、および硫酸を用いて作製される。負極格子は、負極活物質でコーティングされ、次に硬化される。７２時間の硬化後、正極格子および負極格子は、格子外周の鉛のインターコネクタを用いて、非導電性基板を通って、接続される。縦のインターコネクタの数は６０個である。縦のインターコネクタ間の間隔は、０．０１ｍ（ｌ／６０）である。横のインターコネクタの数は６０個である。横のインターコネクタ間の間隔は、０．００５ｍである（ｂ／６０）。鉛スズインターコネクタは、厚さが２ｍｍである。非導電性基板は、ポリプロピレンシート（ＰＰ）であり、厚さが６ｍｍである。インターコネクタおよびＰＰシートは、耐酸性のエポキシ樹脂でシールされている。そのため、ＰＰシートの一方の面は正極格子からなり、ＰＰシートの他方の面は負極格子からなる。このようにして、接続されたＰＰシートを介して相互に接続された上記の正極および負極の格子を耐酸性エポキシ樹脂でシールし、電解液との反応を防止したユニエレクトロ格子が作製される。電流は、ユニエレクトロ格子の複数のインターコネクタを介して複数の電流流路で正極板および負極板に流れる。

（ユニエレクトロ格子電池の構成）
（実施例６）
１２Ｖ－７アンペアアワーのユニエレクトロ格子電池は、エンド格子板としての平板状負極および吸収性ガラスマット（ＡＧＭ）セパレータを使用し、実施例１に記載したとおりユニエレクトロ格子板を積層して構成され、次にＡＧＭセパレータで覆われる。さらに、これを４回以上繰り返し、次にユニエレクトロ格子板の平板状正極板を電池の端部に取り付ける。このようにして、平板状ユニエレクトロ格子電池が作製される。

（実施例７）
１２Ｖ－７アンペアアワーのユニエレクトロ格子電池は、負極エンド格子板を使用し、正極板および負極板の間にポリエチレンセパレータを配置し、実施例１に作製されたとおりユニエレクトロバイポーラ格子双極板を積層して構成され、次にポリエチレン（ＰＥ）セパレータで覆われる。さらに、これを４回以上繰り返し、次にユニエレクトロ格子板の正極板を電池の端部に取り付ける。

（実施例８：先行技術）
集電体として鉛金属箔を使用した従来の双極板を使用し、１２Ｖ－７アンペアアワーの従来型バイポーラ電池を構成した。

（実施例９：先行技術）
正極および負極の単極板を使用し、１２Ｖ－７アンペアアワーの従来型モノポーラ電池を構成した。１２Ｖ－７アンペアアワーを得るために、２Ｖ－７アンペアアワーの電池セルを６個直列に接続した。

（実施例１０）
１２Ｖ－７アンペアアワーユニエレクトロ格子電池は、負極エンド格子板およびポリエチレンセパレータを使用して、実施例２に記載したとおりユニエレクトロ格子板を積層して構成され、次にポリエチレンセパレータで覆われる。さらに、これを４回繰り返し、次にユニエレクトロ格子板の平板状正極板を電池の端部に取り付ける。

（実施例１１）
実施例６に従い、１２Ｖ－７アンペアアワーユニエレクトロ格子電池を構成し、実施例８に従い、従来型バイポーラ電池を構成した。これらの電池は、最初に形成を行い、次に以下に示す試験プロトコルに従って試験を行った。これらの電池は、１．７５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で２４時間ブースト充電を行った。ブースト充電後、Ｃ－２０容量（Ｃ１）について、１０．５Ｖまで、０．３５Ａの電流で放電を行い、Ｃ１容量の１３０％まで充電した。次に、高率放電（ＨＲＤ）容量（Ｃ２）について、６Ｖまで、２８Ａの電流で放電を行い、Ｃ２容量の１５０％まで充電した。上記のＣ１およびＣ２の容量評価をさらに２回以上繰り返した。次に、電池を、１．７５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で２４時間充電した。その後、１．７５Ａの放電電流で２時間、放電深度（ＤＯＤ）５０％のサイクル寿命評価を行い、４．０３アンペアアワー（Ａｈ）の充電を行った。上記の放電および充電を、電池電圧が６ボルトに達するまで繰り返し行った。電池電圧が６ボルトに達するまでのサイクル寿命回数を記録した。その結果を表１と図１、２、および３に示す。

（実施例１２：サイクル寿命評価－平板状ユニエレクトロ格子板対モノポーラ電池）
実施例６に従い、１２Ｖ－７アンペアアワーユニエレクトロ格子構成電池を構成し、実施例９に従い、従来型モノポーラ電池を構成した。これらの電池は、最初に形成を行い、次に以下に示す試験プロトコルに従って試験を行った。これらの電池は、１．７５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で２４時間ブースト充電を行った。ブースト充電後、Ｃ－２０容量（Ｃ１）について、１０．５Ｖまで、０．３５Ａの電流で放電を行い、Ｃ１容量の１３０％まで充電した。次に、高率放電（ＨＲＤ）容量（Ｃ２）について、６Ｖまで、２８Ａの電流で放電を行い、Ｃ２容量の１５０％まで充電した。上記のＣ１およびＣ２の容量評価をさらに２回以上繰り返した。次に、電池を１．７５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で２４時間充電した。その後、１．７５Ａの放電電流で２時間、放電深度（ＤＯＤ）５０％のサイクル寿命評価を行い、４．０３アンペアアワー（Ａｈ）の充電を行った。上記の放電および充電を、電池電圧が６ボルトに達するまで繰り返し行った。電池電圧が６ボルトに達するまでのサイクル寿命の回数を記録した。その結果を表２に示す。

（実施例１３：ユニエレクトロ格子鉛酸電池（急速充電）ＡＧＭセパレータ）
実施例６および９に従い、１２Ｖ－７アンペアアワーユニエレクトロ格子電池および従来型モノポーラ電池を構成した。両方の電池について、以下に示す試験プロトコルに従って試験を行った。これらの電池は、形成された後、１．７５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で２４時間ブースト充電をした。その後、電池は、０．３５Ａの電流で放電された。１０．５ボルトに達するまでの時間およびアンペアアワー（Ｃ２０容量）を記録した。容量試験の後、電池は、１．７５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で容量Ｃ１の１３０％まで充電された。充電中、モノポーラ電池およびユニエレクトロ格子電池が、Ｃ２０容量の１００％、１１５％および１３０％に達するまでの時間を記録した。その結果を表３に示す。

（実施例１４：急速充電ポリエチレン（ＰＥ）セパレータ）
実施例１０および９に従い、１２Ｖ－７アンペアアワーユニエレクトロ格子電池および従来型モノポーラ電池を構成した。両方の電池について、以下に示す試験プロトコルに従って試験を行った。これらの電池は、形成された後、１．７５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で２４時間ブースト充電をした。その後、電池は、０．３５Ａの電流で放電された。１０．５ボルトに達するまでの時間およびアンペアアワー（Ｃ２０容量）を記録した。容量試験の後、電池は、１．７５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で容量Ｃ１の１３０％まで充電された。充電中、モノポーラ電池およびユニエレクトロ格子電池が、Ｃ２０容量の１００％、１１５％および１３０％に達するまでの時間を記録した。その結果を表４に示す。

（実施例１５：制限電流または制限電圧の変化にともなう急速充電）
実施例１０および９に従い、１２Ｖ－７アンペアアワーユニエレクトロ格子電池および従来型モノポーラ電池を構成した。両方の電池について、以下に示す試験プロトコルに従って試験を行った。これらの電池は、形成された後、１．７５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で２４時間ブースト充電をした。その後、電池は、０．３５Ａの電流で放電された。１０．５ボルトに達するまでの時間およびアンペアアワー（Ｃ２０容量）を記録した。容量試験の後、電池は、２．５アンペア（Ａ）の制限電流および１６ボルト（Ｖ）の定電圧充電で容量Ｃ１の１３０％まで充電された。充電中、ユニエレクトロ格子バイポーラ電池がＣ_２０容量の１３０％に達するまでの時間を記録した。上記の試験は、制限電流を、２．５Ａ、３Ａ、３．Ａ、３．６Ａ、４Ａ、４．５Ａおよび５Ａに変更して実施した（図４ｂ参照）。さらに、充電電圧を１４Ｖ、１４．５Ｖ、１５．５Ｖに変更し、電流を１．７５Ａにして試験を実施した（図４ａ参照）。その結果を、図４に示す。上記の結果から、２．５時間から４時間の範囲で１３０％の容量の充電が達成された。

（実施例１６：管状ユニエレクトロ格子電池の構成）
鉛カルシウム管状正極格子は、２重量％のカルシウムを含む。正極格子の縦の長さ（ｌ）は０．１４ｍであり、格子の横幅（ｂ）は０．１４ｍであり、２０本のチューブを含む。各チューブは正極活性物質を１１．７ｇ含む。鉛カルシウム負極格子は、２重量％のカルシウムを含む。負極格子の縦の長さ（ｌ）は０．１４ｍであり、負極格子の横幅（ｂ）は０．１４ｍである。負極活物質（ＮＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水、および硫酸を用いて作製される。平板状負極格子は、負極活物質でコーティングされ、次に硬化される。７２時間の硬化後、正極格子および負極格子は、格子外周の鉛のインターコネクタを用いて、非導電性基板を通って、接続される。縦のインターコネクタの数は２０個である。縦のインターコネクタ間の間隔は、０．００７ｍ（格子の長さ（ｌ）／チューブの数）である。横のインターコネクタの数は２０個である。横のインターコネクタ間の間隔は、０．００７ｍである（ｂ／２０）。鉛インターコネクタは、厚さが２ｍｍである。インターコネクションは、正極格子および負極格子周囲の間に配置される。全部で４０個のインターコネクションは、正極格子および負極格子の上下の周囲に沿って配置される。非導電性基板は、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）であり、厚さが１ｍｍである。インターコネクタおよびＡＢＳシートは、耐酸性のエポキシ樹脂でシールされている。そのため、ＡＢＳシートの一方の面は正極格子からなり、ＡＢＳシートの他方の面は負極格子からなる。このようにして、接続されたＡＢＳシートを介して、相互に接続された上記の正極および負極の格子を耐酸性エポキシ樹脂でシールし、電解液との反応を防止したユニエレクトロ格子が作製される。電流は、ユニ格子の複数のインターコネクタを介して正極板および負極板に流れる。このように、ユニエレクトロ格子は、管状正極板および平板状負極板の間を流れる複数の電流流路および短い電流流路を提供する。さらに、単一の極板が、一方のセルの正極板として、他方のセルにおいて負極板として機能する。実施例６の工程に従い、１２Ｖ－２５アンペアアワー管状ユニエレクトロ格子電池を構成した。

（実施例１７：ポリプロピレン基板及び上下のインターコネクションを含む管状ユニエレクトロ格子電池構成）
鉛カルシウム管状正極格子は、２重量％のカルシウムを含む。正極格子の縦の長さ（ｌ）は０．１４ｍであり、格子の横幅（ｂ）は０．１４ｍであり、２０本のチューブを含む。各チューブは正極活性物質を１１．７ｇ含む。鉛カルシウム平板状負極格子は、２重量％のカルシウムを含む。負極格子の縦の長さ（ｌ）は０．１４ｍであり、格子の横幅（ｂ）は０．１４ｍである。負極活物質（ＮＡＭ）は、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水、および硫酸を用いて作製される。負極格子は、負極活物質でコーティングされ、次に硬化される。７２時間の硬化後、正極格子および負極格子は、管状正極格子および平板状負極の上下の鉛スズのインターコネクタを用いて、非導電性基板を通って、接続される。上部のインターコネクタの数は、チューブの数（２０）であり、管状極板の上部を伴っている。下部のインターコネクタの数は、２０個であり、管状極板の下部を伴っている。鉛インターコネクタの厚さは２ｍｍである。インターコネクタ間の間隔は、格子の上部の長さと管状グランド（０．００７ｍ）のチューブ数の比に保たれている。インターコネクションは、管状正極格子および平板状負極格子の上下の間に配置される。非導電性基板は、ポリプロピレン（ＰＰ）シートであり、厚さが１．５ｍｍである。インターコネクタおよびポリプロピレンシートは、耐酸性のエポキシ樹脂でシールされている。そのため、ＰＰシートの一方の面は管状正極格子からなり、ＰＰシートの他方の面は平板状負極格子からなる。このようにして、接続されたＰＰシートを介して、相互に接続された上記の正極および負極の格子を耐酸性エポキシ樹脂でシールし、電解液との反応を防止したユニエレクトロ格子が作製される。このように、ユニエレクトロ格子は、管状正極板および平板状負極板の間を流れる複数の電流流路および短い電流流路を提供する。さらに、単一の極板が、一方のセルでは正極板として、他方のセルにおいては負極板として機能する。実施例６の工程に従い、１２Ｖ－２５アンペアアワー管状ユニエレクトロ格子電池を構成した。

（実施例１８：管状ユニエレクトロ格子電池のサイクル寿命評価）
１２Ｖ／７５アンペアアワーの管状ユニエレクトロ格子電池は、管状正極板および平板状負極板を鉛インターコネクタで接続し、構成されている。チューブの数はポリエステルグランドレット内に１２本である。上部および下部にそれぞれ１２本のインターコネクタが使われ、鉛インターコネクタの厚さは４ｍｍである。非導電性基板は、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）であり、厚さが２ｍｍである。インターコネクタおよびＡＢＳシートは、耐酸性のエポキシ樹脂でシールされている。そのため、ＡＢＳシートの一方の面は管状正極格子からなり、ＡＢＳシートの他方の面は平板状負極格子からなる。このようにして、接続されたＡＢＳシートを介して、相互に接続された上記の正極および負極の格子を耐酸性エポキシ樹脂でシールし、電解液との反応を防止したユニエレクトロ格子が作製される。電流は、複数のインターコネクタを介して正極板および負極板に流れる。上記の電池について試験プロトコルに従いサイクル寿命評価を行った。７５アンペアアワーの電池を完全に充電した後、１５Ａで３０分間放電し、１０分間休息させる。上記の放電ステップと休息を６サイクルまで繰り返す。これにより、電池の放電深度（ＤＯＤ）は６０％ＤＯＤに維持される。その後、電池を８．７４Ａの電流で６時間充電する。電池の電圧が６Ｖになるまで、上記の充電、放電、急速のサイクルを繰り返す。総サイクル数は４４５回で、その結果を図５に示す。上記の試験を１２Ｖ／７５Ａｈのモノポーラ電池について行った結果、サイクル寿命は２４０回となった。その結果を表５に示す。

（実施例１９）
４８Ｖ－７アンペアアワーユニエレクトロ格子電池は、負極エンド格子板およびポリエチレンセパレータを使用して、実施例２に記載したとおりユニエレクトロ格子板を積層して構成され、次にポリエチレンセパレータで覆われる。さらに、これを２２回以上繰り返し、次にユニエレクトロ格子板のモノポーラ正極板を電池の端部に取り付ける。このようにして４８Ｖ／７Ａｈのユニエレクトロ格子電池が構成された。

（本発明の利点）
本発明の技術的利点を以下に示す。
１．モノポーラ電池に比べてサイクル寿命が最大１５０％改善する。
２．充電時間が最大５０～８０％短縮する。
３．管状ユニエレクトロ格子電池は、正極板と負極板との間に複数の電流流路と短い電流流路を有し、管状正極板および平板状負極板を含み、同じ極板が１つのセルでは正極板として機能し、他方の面では別のセルの負極板として機能する。
４．高いアンペアアワー（４００Ａｈ）と高電圧（４８Ｖ）とを有する電池である。

本主題を説明するために専門用語を使用したが、それにより生じる限定は意図していない。当業者には明らかであるように、本開示で示される本発明の概念を実施するための方法には、様々な実用的な修正を加えることができる。図面および上述の説明は、実施形態の例示である。当業者であれば当然理解できることであるが、記載された要素のうちの１つまたは複数の要素を単一の機能的要素にうまく組み合わしてもよい。あるいは、特定の要素を複数の機能的要素に分割してもよい。ある実施形態における要素を別の実施形態に追加してもよい。

本主題を説明するために専門用語を使用したが、それにより生じる限定は意図していない。当業者には明らかであるように、本開示で示される本発明の概念を実施するための方法には、様々な実用的な修正を加えることができる。

図４ａの４本の線は、横軸６ｈにおいて上から、１６Ｖ、１５．５Ｖ、１４．５Ｖおよび１４Ｖに相当する。図４ｂの７本の線は、横軸０．５ｈにおいて上から５Ａ、４．５Ａ、４Ａ、３．６Ａ、３．５Ａ、３Ａおよび２．５Ａに相当する。

（付記）
（付記１）
ａ）管状正極格子板および平板状負極格子板を含む管状ユニエレクトロ格子板、または平板状正極格子板および平板状負極格子板を含む平板状ユニエレクトロ格子板と、
ｂ）第１面に正極活物質を有する管状正極格子および第２面に負極活物質を有する平板状負極格子、または第１面に正極活物質を有する平板状正極格子および第２面に負極活物質を有する平板状負極格子、を含む非導電性基板と、
ｃ）前記格子の一方の面に少なくとも単一の、または前記正極格子および前記負極格子の間に配置された複数の、インターコネクタと、
ｄ）シーラントと、
を含むユニエレクトロ格子板。

（付記２）
前記正極格子、前記負極格子および前記インターコネクタが、鉛金属またはその合金を含み、前記合金が、カルシウム、アンチモン、スズ、銀、セレンまたはそれらの混合物を含む、付記１に記載のユニエレクトロ格子板。

（付記３）
前記合金に含まれる元素は、前記鉛合金中に０～３重量％の範囲で含まれる、付記２に記載のユニエレクトロ格子。

（付記４）
前記非導電性基板が、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリプロピレン、アクリルまたは高密度ポリエチレンを含む、付記１に記載のユニエレクトロ格子板。

（付記５）
前記平板状ユニエレクトロ格子板における、２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離が、縦横で一定に維持されており、好ましくは、隣接する前記インターコネクタ間の距離が０．００５ｍから０．０５ｍであり、縦のインターコネクタの数は、前記平板状板の縦の長さと２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離との比で決定され、横のインターコネクタの数は、前記平板状板の横の長さと２つの隣接する前記インターコネクタの間の距離との比で決定される、付記１に記載のユニエレクトロ格子板。

（付記６）
前記管状ユニエレクトロ格子板における、前記管状正極格子板および前記平板状負極格子板の間のインターコネクタの数が、前記管状正極格子板の前記グランドレット内に存在するチューブ数と等しく、隣接する前記インターコネクタ間の距離は、前記管状格子板の上部または下部の長さと前記管状正極グランドレット内のチューブ数との比に等しく、２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離は、前記管状正極格子および平板状負極格子の上部または下部で一定に維持されている、付記１に記載のユニエレクトロ格子板。

（付記７）
前記正極活物質（ＰＡＭ）が、酸化鉛、ダイネルファイバー、水および硫酸を含む、付記１に記載のユニエレクトロ格子板。

（付記８）
前記負極活物質（ＮＡＭ）が、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラックまたはカーボンナノチューブまたはそれらの混合物、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水及び硫酸を含む、付記１に記載のユニエレクトロ格子板。

（付記９）
前記鉛カルシウム正極格子（平板状）は、２重量％のカルシウムを含み、鉛カルシウム負極格子は、２重量％のカルシウムを含み、鉛スズインターコネクタは、２重量％のスズを含み、前記非導電性基板は、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）、ポリプロピレンまたはスチレンアクリロニトリルである、付記２に記載のユニエレクトロ格子板。

（付記１０）
前記シーラントが耐酸性エポキシ樹脂を含む、付記１に記載のユニエレクトロ格子板。

（付記１１）
平板状ユニエレクトロ格子または管状ユニエレクトロ格子を作製する方法であって、前記方法は、
ｉ）２重量％のカルシウムと酸化鉛、ダイネルファイバー、水および硫酸を用いた前記正極活物質（ＰＡＭ）とを含む鉛カルシウム正極格子（平板状）を作製し、前記正極格子に正極活物質をコーティングし、コーティングされた前記正極格子を少なくとも４８時間硬化させる工程と、
ｉｉ）管状正極板は、活物質として酸化鉛を含み、
ｉｉｉ）２重量％のカルシウムと酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水および硫酸を用いた前記負極活物質（ＮＡＭ）とを含む鉛カルシウム負極格子を作製し、前記負極格子に負極活物質をコーティングし、コーティングされた前記負極格子を少なくとも４８時間硬化させる工程であって、
ａ）前記平板状ユニエレクトロ格子が、前記非導電性基板を通って、前記格子の外周上の複数の鉛－スズインターコネクタを用いて前記平板状正極格子および平板状負極格子を接続して構成され、２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離が、縦横で一定に維持されており、好ましくは前記隣接するインターコネクタ間の距離が０．００５メートルから０．０５メートルの範囲であり、縦のインターコネクタの数は、前記平板状極板の縦の長さと前記２つの隣接するインターコネクタ間の距離との比で決定され、横のインターコネクタの数は、前記平板状極板の横幅と２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離との比で決定され、または、
ｂ）前記管状ユニエレクトロ格子が、上部または下部に設けられた複数の鉛－スズインターコネクタを用いて前記管状正極格子および平板状負極格子を接続して構成され、前記管状正極格子および平板状負極格子の間のインターコネクタの数が、前記管状正極格子の前記グランドレット内に存在するチューブ数と等しくなるよう決定され、隣接する前記インターコネクタ間の距離は、前記管状格子の上部または下部の長さと前記管状正極グランドレット内のチューブ数との比に等しく、２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離は、前記管状正極格子および平板状負極格子の上部または下部で一定に維持されている、
工程と、
ｉｖ）好ましくは耐酸性エポキシ樹脂を含むシーラントを用いて、前記インターコネクタと前記非導電性基板シートとをシールする工程であって、前記非導電性基板シートの一方の面が正極格子を含み、前記非導電性基板シートの他方の面が負極格子を含む、工程と、
ｖ）複数のインターコネクタを介して、正極板および負極板に電流を流す工程と、
を含む、方法。

（付記１２）
前記ユニエレクトロード格子の平板状または管状の構成が、単一の極板に正極板および負極板の両方を提供し、一方の面が正極板として機能し、他方の面が別のセルの負極板として機能する、付記１１に記載の方法。

（付記１３）
鉛アンチモン正極格子（平板状）が、アンチモン（Ｓｂ）１．７５重量％を含む、付記１１に記載の方法。

（付記１４）
前記非導電性基板が、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）、ポリプロピレンシート（ＰＰ）またはスチレンアクリロニトリルである、付記１１に記載の方法。

（付記１５）
ユニエレクトロ格子電池を作製する方法であって、前記方法は、
ｉ）平板状負極を第１エンド格子板として使用し、前記正極板と前記負極板との間にセパレータを使用する工程と、
ｉｉ）付記１１で得られたユニエレクトロ格子板を積層し、前記セパレータで覆う工程と、
ｉｉｉ）複数のユニエレクトロ格子板について工程（ｉｉ）を繰り返し、平板状正極を第２エンド格子板として配置して、ユニエレクトロ格子電池を得る工程と、
を含む、方法。

（付記１６）
前記セパレータが、吸収性ガラスマット（ＡＧＭ）またはポリエチレン（ＰＥ）を含む、付記１５に記載の方法。

（付記１７）
管状ユニエレクトロ格子電池を作製する方法であって、前記方法は、
ｉ）２重量％のカルシウムと、各チューブが正極活物質を含む複数のチューブとを含む鉛カルシウム管状正極格子を作製する工程と、
ｉｉ）２重量％のカルシウムと、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水および硫酸を用いて作製した負極活物質（ＮＡＭ）とを含む鉛カルシウム負極格子を作製する工程であって、前記平板状負極格子に負極活物質をコーティングし、少なくとも４８時間硬化させる、工程と、
ｉｉｉ）前記非導電性基板を通って、前記格子の上下の複数の鉛インターコネクタを用いて前記正極格子および前記負極格子を接続し、前記正極格子および前記負極格子の上下間に前記インターコネクションを配置する工程であって、前記非導電性基板シートの一方の面が正極格子を含み、前記非導電性基板シートの他方の面が負極格子を含み、前記管状ユニエレクトロ格子は、上部または下部の複数の鉛－スズインターコネクタを用いて前記管状正極格子と前記平板状負極格子とを接続して構成され、管状正極格子および平板状負極格子の間のインターコネクタの数は、管状正極格子のグランドレット内に存在するチューブの数と等しく、隣接する前記インターコネクタの間の距離は、前記管状格子の上部または下部の長さと前記管状正極グランドレット内のチューブの数の比に等しく、２つの隣接する前記インターコネクタの間の距離は、前記管状正極格子および前記平板状負極格子の上部または下部で一定に維持されている、工程と、
ｉｖ）好ましくは耐酸性エポキシ樹脂を含むシーラントを用いて、前記インターコネクタと前記非導電性基板シートとをシールする工程と、
ｖ）ユニ格子の複数のインターコネクタを介して正極板および負極板に電流を流す工程であって、単一の極板が、一方のセルの正極板および他方のセルの負極板として機能する、工程と、
を含む方法。

（付記１８）
前記非導電性基板が、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）、ポリプロピレンシート（ＰＰ）またはスチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）である、付記１７に記載の方法。

（付記１９）
前記ユニエレクトロ格子鉛蓄電池が、浸水型鉛蓄電池タイプまたはゲル電解液を用いて、あるいは吸着性ガラスマットまたは浸水型吸着性ガラスマットとともに、作製されたものである、付記１５または１７に記載の方法。

（付記２０）
前記ユニエレクトロ格子で使用される電解液の硫酸の比重が、１．０５ｇ／ｃｃから１．３４ｇ／ｃｃの範囲である、付記１５または１７に記載の方法。

（付記２１）
前記平板状正極格子または前記管状正極格子、平板状負極格子、非導電性基板、正極活物質、負極活物質、複数のインターコネクタおよびシーラントを含み、単一の極板が一方のセルの正極板および他方のセルの負極板として機能する、付記１５または１７に記載の方法によって得られる平板状または管状のユニエレクトロ格子電池であって、
ユニエレクトロ格子を積層して使用することで、モノポーラ電池に比べてサイクル寿命が最大１５０％向上し、充電時間が最大５０～８０％短縮され、１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖ、かつ、７Ａｈ、２５Ａｈ、７５Ａｈ、２５０Ａｈおよび４００Ａｈの電池が得られ、電池の抵抗値が低下する、
電池。
抵抗値＝ｌ／（ρ＊Σｎａ）、
ｎ＝１、２、３、．．．．ｎここで、ｎ＝はインターコネクタの数、
ｌ＝インターコネクタの長さ、
ａは個々のコネクタの断面積を表す。

Claims

ａ）管状正極格子板および平板状負極格子板を含む管状ユニエレクトロ格子板、または平板状正極格子板および平板状負極格子板を含む平板状ユニエレクトロ格子板と、
ｂ）第１面に正極活物質を有する管状正極格子および第２面に負極活物質を有する平板状負極格子、または第１面に正極活物質を有する平板状正極格子および第２面に負極活物質を有する平板状負極格子、を含む非導電性基板（ａ、ｂ）と、
ｃ）前記格子の一方の面に配置された少なくとも単一のインターコネクタ（ｃ）、または前記格子（ｆ）の外周において前記正極格子および前記負極格子の間に配置され、前記非導電性基板を通過する複数のインターコネクタと、
ｄ）シーラントと、
を含むユニエレクトロ格子板。
前記正極格子、前記負極格子および前記インターコネクタが、鉛金属またはその合金を含み、前記合金が、カルシウム、アンチモン、スズ、銀、セレンまたはそれらの混合物を含む、請求項１に記載のユニエレクトロ格子板。
前記合金に含まれる元素は、前記鉛合金中に０～３重量％の範囲で含まれる、請求項２に記載のユニエレクトロ格子。
前記非導電性基板が、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリプロピレン、アクリルまたは高密度ポリエチレンを含む、請求項１に記載のユニエレクトロ格子板。
前記平板状ユニエレクトロ格子板における、２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離が、縦横で一定に維持されており、隣接する前記インターコネクタ間の距離が０．００５ｍから０．０５ｍであり、縦のインターコネクタの数は、前記平板状板の縦の長さと２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離との比で決定され、横のインターコネクタの数は、前記平板状板の横の長さと２つの隣接する前記インターコネクタの間の距離との比で決定される、請求項１に記載のユニエレクトロ格子板。
前記管状ユニエレクトロ格子板における、前記管状正極格子板および前記平板状負極格子板の間のインターコネクタの数が、前記管状正極格子板のグランドレット内に存在するチューブ数と等しく、隣接する前記インターコネクタ間の距離は、前記管状格子板の上部または下部の長さと前記管状正極グランドレット内のチューブ数との比に等しく、２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離は、前記管状正極格子および平板状負極格子の上部または下部で一定に維持されている、請求項１に記載のユニエレクトロ格子板。
前記正極活物質（ＰＡＭ）が、酸化鉛、ダイネルファイバー、水および硫酸を含む、請求項１に記載のユニエレクトロ格子板。
前記負極活物質（ＮＡＭ）が、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラックまたはカーボンナノチューブまたはそれらの混合物、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水及び硫酸を含む、請求項１に記載のユニエレクトロ格子板。
前記鉛カルシウム正極格子（平板状）は、２重量％のカルシウムを含み、鉛カルシウム負極格子は、２重量％のカルシウムを含み、鉛スズインターコネクタは、２重量％のスズを含み、鉛アンチモン正極格子（平板状）は、１．７５重量％のアンチモン（Ｓｂ）を含み、前記非導電性基板は、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）、ポリプロピレンまたはスチレンアクリロニトリルである、請求項２に記載のユニエレクトロ格子板。
前記シーラントが耐酸性エポキシ樹脂を含む、請求項１に記載のユニエレクトロ格子板。
平板状ユニエレクトロ格子または管状ユニエレクトロ格子を作製する方法であって、前記方法は、
ｉ）２重量％のカルシウムと酸化鉛、ダイネルファイバー、水および硫酸を用いた前記正極活物質（ＰＡＭ）とを含む鉛カルシウム正極格子（平板状）を作製し、前記正極格子に正極活物質をコーティングし、コーティングされた前記正極格子を少なくとも４８時間硬化させる工程と、
ｉｉ）管状正極板は、活物質として酸化鉛を含み、
ｉｉｉ）２重量％のカルシウムと酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水および硫酸を用いた前記負極活物質（ＮＡＭ）とを含む鉛カルシウム負極格子を作製し、前記負極格子に負極活物質をコーティングし、コーティングされた前記負極格子を少なくとも４８時間硬化させる工程であって、
ａ）前記平板状ユニエレクトロ格子が、前記非導電性基板を通って、前記格子の外周上の複数の鉛－スズインターコネクタを用いて前記平板状正極格子および平板状負極格子を接続して構成され、２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離が、縦横で一定に維持されており、前記隣接するインターコネクタ間の距離が０．００５メートルから０．０５メートルの範囲であり、縦のインターコネクタの数は、前記平板状極板の縦の長さと前記２つの隣接するインターコネクタ間の距離との比で決定され、横のインターコネクタの数は、前記平板状極板の横幅と２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離との比で決定され、または、
ｂ）前記管状ユニエレクトロ格子が、上部または下部に設けられた複数の鉛－スズインターコネクタを用いて前記管状正極格子および平板状負極格子を接続して構成され、前記管状正極格子および平板状負極格子の間のインターコネクタの数が、前記管状正極格子の前記グランドレット内に存在するチューブ数と等しくなるよう決定され、隣接する前記インターコネクタ間の距離は、前記管状格子の上部または下部の長さと前記管状正極グランドレット内のチューブ数との比に等しく、２つの隣接する前記インターコネクタ間の距離は、前記管状正極格子および平板状負極格子の上部または下部で一定に維持されている、
工程と、
ｉｖ）耐酸性エポキシ樹脂を含むシーラントを用いて、前記インターコネクタと前記非導電性基板シートとをシールする工程であって、前記非導電性基板シートの一方の面が正極格子を含み、前記非導電性基板シートの他方の面が負極格子を含む、工程と、
ｖ）複数のインターコネクタを介して、正極板および負極板に電流を流す工程と、
を含む、方法。
前記ユニエレクトロ格子の平板状または管状の構成が、単一の極板に正極板および負極板の両方を提供し、一方の面が正極板として機能し、他方の面が別のセルの負極板として機能する、請求項１１に記載の方法。
前記非導電性基板が、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）、ポリプロピレンシート（ＰＰ）またはスチレンアクリロニトリルである、請求項１１に記載の方法。
請求項１１で得られた平板状ユニエレクトロ格子板または管状ユニエレクトロ格子板からのユニエレクトロ格子電池を作製する方法であって、前記方法は、
ｉ）平板状負極を第１エンド格子板として使用し、前記正極板と前記負極板との間にセパレータを使用する工程と、
ｉｉ）ユニエレクトロ格子板を積層し、前記セパレータで覆う工程と、
ｉｉｉ）複数のユニエレクトロ格子板について工程（ｉｉ）を繰り返し、平板状正極を第２エンド格子板として配置して、ユニエレクトロ格子電池を得る工程と、
を含む、方法。
前記セパレータが、吸収性ガラスマット（ＡＧＭ）またはポリエチレン（ＰＥ）を含む、請求項１４に記載の方法。
管状ユニエレクトロ格子電池を作製する方法であって、前記方法は、
ｉ）２重量％のカルシウムと、各チューブが正極活物質を含む複数のチューブとを含む鉛カルシウム管状正極格子を作製する工程と、
ｉｉ）２重量％のカルシウムと、酸化鉛、ダイネルファイバー、カーボンブラック、バニスパーゼ（リグニン）、硫酸バリウム、水および硫酸を用いて作製した負極活物質（ＮＡＭ）とを含む鉛カルシウム負極格子を作製する工程であって、前記平板状負極格子に負極活物質をコーティングし、少なくとも４８時間硬化させる、工程と、
ｉｉｉ）前記非導電性基板を通って、前記格子の上下の複数の鉛インターコネクタを用いて前記正極格子および前記負極格子を接続し、前記正極格子および前記負極格子の上下間に前記インターコネクションを配置する工程であって、前記非導電性基板シートの一方の面が正極格子を含み、前記非導電性基板シートの他方の面が負極格子を含み、前記管状ユニエレクトロ格子は、上部または下部の複数の鉛－スズインターコネクタを用いて前記管状正極格子と前記平板状負極格子とを接続して構成され、管状正極格子および平板状負極格子の間のインターコネクタの数は、管状正極格子のグランドレット内に存在するチューブの数と等しく、隣接する前記インターコネクタの間の距離は、前記管状格子の上部または下部の長さと前記管状正極グランドレット内のチューブの数の比に等しく、２つの隣接する前記インターコネクタの間の距離は、前記管状正極格子および前記平板状負極格子の上部または下部で一定に維持されている、工程と、
ｉｖ）耐酸性エポキシ樹脂を含むシーラントを用いて、前記インターコネクタと前記非導電性基板シートとをシールする工程と、
ｖ）ユニエレクトロ格子の複数のインターコネクタを介して正極板および負極板に電流を流す工程であって、単一の極板が、一方のセルの正極板および他方のセルの負極板として機能する、工程と、
を含む方法。
前記非導電性基板が、アクリロニトリルブタジエンスチレンシート（ＡＢＳ）、ポリプロピレンシート（ＰＰ）またはスチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）である、請求項１６に記載の方法。
前記ユニエレクトロ格子鉛蓄電池が、浸水型鉛蓄電池タイプまたはゲル電解液を用いて、あるいは吸着性ガラスマットまたは浸水型吸着性ガラスマットとともに、作製されたものである、請求項１４または１６に記載の方法。
前記ユニエレクトロ格子で使用される電解液の硫酸の比重が、１．０５ｇ／ｃｃから１．３４ｇ／ｃｃの範囲である、請求項１１または１６に記載の方法。
前記平板状正極格子または前記管状正極格子、平板状負極格子、非導電性基板、正極活物質、負極活物質、複数のインターコネクタおよびシーラントを含み、単一の極板が一方のセルの正極板および他方のセルの負極板として機能する、請求項１４または１６に記載の方法によって得られる平板状または管状のユニエレクトロ格子電池であって、
ユニエレクトロ格子を積層して使用することで、モノポーラ電池に比べてサイクル寿命が最大１５０％向上し、充電時間が最大５０～８０％短縮され、１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖ、かつ、７Ａｈ、２５Ａｈ、７５Ａｈ、２５０Ａｈおよび４００Ａｈの電池が得られ、電池の抵抗値が低下する、
電池。
抵抗値＝ｌ／（ρ＊Σｎａ）、
ｎ＝１、２、３、．．．．ｎここで、ｎ＝はインターコネクタの数、
ｌ＝インターコネクタの長さ、
ａは個々のコネクタの断面積を表す。