JPH01200554A - 即用式鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、即用式鉛蓄電池に関するものである。

［従来の技術］ 即用式鉛蓄電池は、使用する時に液口を開口して電解液
を注入すれば直ちに使用できる蓄電池であり、化成した
極板が密閉した容器内に配置されて構成される。

しかしながら従来の即用式蓄電池では、保存期間が長く
なる程使用時の放電電圧が低下したり、充電受入れ性能
が低下して充電電流が低下する問題があった。この問題
の原因は、保存期間中に陽極活物質と集電体との境界部
に主としてＰｂＯからなる電気抵抗体が生成して成長す
ることにある。

このＰｂＯを主成分とする電気抵抗体は、陽極活物質中
の水分が陽極活物質と集電体との間に局部電池を形成し
て、集電体の表面を酸化することにより発生する。電池
の保存期間が長くなり、集電体の表面が更に酸化され続
（プると、−時的にＰｂＯ２に接近して酸素温度が上昇
するため電気抵抗は−時的に低下した状態になる。しか
しながら集電体の表層部と内部との酸素濃度（含有率）
の差が駆動力となって、酸素が表層部から内部へと拡散
して行き、集電体の内部にもＰｂＯの層が広がって行く
。このＰｂＯの層が厚みにして数μｍオーダまで広がっ
て行くと、もはや集電体は良好な集電体として機能する
ことができなくなる。この酸素の拡散は、周囲温度が高
くなると速くなる。

例えば、６０℃で７日間保存した時に生じる電気抵抗の
増加分は、２０℃で１年間保存した場合の電気抵抗の増
加分に相当することが実験的に確認されている。この様
なことから、即用式電池は比較的低温の温度環境で保管
されている。

局部電池作用をできる限り発生させないようにするため
には、製造工程で陽極活物質にできる限り水分を吸着さ
せないことである。しかしながら陽極活物質は吸湿性が
あり、大気に晒されると大気中の水分を吸着して、容易
に吸着飽和状態（飽和吸着水分量は６１１１（１／　Ｐ
　ｂｏｚ　、　１　（Ｊ　）となってしまう。絶乾状態
で作業をすることは現実には極めて難しく、陽極活物質
に全く水分を吸着させないようにすることは不可能であ
る。そこで従来は、・製造作業中に陽極活物質ができる
限り水分を吸着しないように様々な工夫をするとととも
に、低温環境で電池を保存することにより、酸素の拡散
速度を抑制して性能の劣化を防止していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、陽極活物質ができる限り水分を吸着しな
いようにして作業を行うことは作業性を悪くする問題を
生じさせる。また保存のために低温環境を維持すること
は、専用の保存設備と多額の費用を必要とする問題があ
る。

本発明の目的は、陽極活物質が水分を吸着していても局
部電池作用の発生をできる限り阻止して、保存中に性能
が劣化することのない即用式鉛蓄電池を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の即用式鉛蓄電池では、上記課題を解決するため
に、陽極活物質と集電体とを希硫酸に可溶性を有する分
離体を介して圧接している。この分離体としては、希硫
酸によって比較的容易に溶解するもので、溶解した後に
電解液の化学的性質を大幅に変えるものでなければいか
なるものでもよい。

分離体の溶解とガス扱きとを行うためには、陽極活物質
と集電体との間に分離体が溶解する際に発生するガスを
上方に抜くガス抜き通路を形成すればよい。ガス抜き通
路の形状及び態様は任意であり、良好にガス抜きを行え
るものであればいかなるものでもよい。そして実際にガ
ス抜き通路を形成する場合には、集電体及び陽極板の少
なくとも一方に通路を形成するための手段（溝等）を設
ければよい。特に、集電体が板状の鉛または鉛合金であ
れば、集電体の陽極活物質との接触面上に複数本の溝部
または凸状部を形成すればよい。

分離体が溶解した模に集電体と陽極活物質とを十分に接
触させるためには、極板群の初期圧迫力を５Ｋｙ／ｃａ
ｒｄ以上とすることが好ましい。

［作　用］ 陽極活物質と集電体とを希硫酸に可溶性を有する分離体
を介して圧接すれば、保存中は陽極活物質と集電体とが
直接接触することがなく、極部電１池作用の発生を阻止
することができる。希硫酸を注入して分離体を溶解した
後は、陽極活物質と集電体とには圧迫力が加わっている
ため、陽極活物質と集電体とは密着する。

また分離体が溶解するときには、ガス（酸素。

水素）が発生する。陽極活物質と集電体との間にガスが
滞溜すると、陽極活物質と集電体との密着性が悪くなっ
て抵抗値が増し、電池の性能が低下する。そこで陽極活
物質と集電体との間に分離体が溶解する際に発生するガ
スを上方に抜くガス扱き通路を形成しておけば、ガス抜
きを迅速に且つ確実に行うことできる。このガス抜き通
路は、希硫酸の浸透を促進する作用も果している。集電
体が板状の鉛または鉛合金の場合には、集電体の陽極活
物質との接触面上に複数本の溝部または凸条部を形成す
ることにより、簡単にガス扱き通路を形成することがで
きる。

分離体が溶解すると、陽極活物質と集電体との問には隙
間ができて両者の密着性が悪くなる。そこで極板群の初
期圧迫力を５Ｋｇ／ｄｍ以上とすると、分離体が溶解し
た後に陽極活物質と集電体とを良好に密着させることが
できる。

［実施例］ 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は本発明の即用式鉛蓄電池の一実施例で用いる
陽極板１の構成を示している。第１図において、２は公
知の方法で作ったＰｂＯ２材料に１０ｋａ／ｄ尻の圧力
を加えて成型した陽極活物質である。なお陽極活物質の
製造方法は任意である。また３は鉛又は鉛合金からなる
板状の集電体であり、４は電解液である希硫酸に可溶性
を有する分離体であり、この分離体４は活物質２や集電
体３に比べて厚みが非常に薄い。

本実施例においては、分離体４として澱粉質を薄クシた
いわゆるオブラートと呼ばれるものを用いている。澱粉
質は、希硫酸で簡単に溶解できる上、溶解した後に希硫
酸の化学的性質を変えることが無いので、現在判ってい
る分離体としては最良のものである。なお分離体として
は、他に澱粉質と紙とを主材料とするものや、特定のプ
ラスチックフィルム等を用いることができる。分離体４
の厚みは、溶解を容易にし且つ活物質２と集電体３との
密着性を良好にするためには、なるべく薄いことが好ま
しいが、活物質２と集電体３とを圧接した状態で極板群
を組み立てる際に、簡単に破れることがない程度の厚み
にする必要がある。

第２図は、第１図の陽極板１を用いて製造した特性評価
用の単電池の極板群の構成を示している。

第２図において、５はセパレータであり、６はＰｂを活
物質とする負極板である。電池は、第２図の極板群を１
０ｋｑ／ｄ尻で圧迫しながら電池ケースに収納して製造
した。なおこの電池の陽極板の活物質２の残留水分は４
　、５１（］／　Ｐ　ｂ　Ｏ２・１ｑであり、集電体３
の厚みは０．８ｍｍであり、電池容量は６．５Ａｈであ
った。

特性評価は、比較のために上記単電池と分離体を有しな
い従来のタイプの電池とについて行った。

まず、密封して６０℃に維持した保存ケース内に試験用
の単電池を複数偏入れて、１日目、３日目及び７日日後
に保存ケースから試験用の単電池を数個取り出した。そ
の後電池を０℃に冷却した模、同じく０℃に冷却した希
硫Ｍ（比重１．２８０ａｔ２０℃）を単電池に注入した
。そして５分後に６゜５Ａの電流で放電を行った。第３
図は分離体を有しない従来の電池の放電電圧と放電時間
との関係を示しており、第４図は分離体を有する本発明
の単電池の放電電圧と放電時間との関係を示している。

なお６０℃で７２時間（３日間）保存した場合が通常の
保存温度（２０℃）で６ケ月間保存した場合に相当し、
１６８時間（７日間）保存した場合には通常の保存温度
で１年間保存した場合に相当する。

第３図と第４図とを対比すれば明らかなように、分離体
を用いない場合には、日数が経過するに従って放電時間
に対する放電電圧の低下が急激になることが判る。これ
は前述の通り、陽極活物質と集電体との間に極部電池作
用が発生して電気抵抗体が生成するためである。また第
４図から判るように、分離体を用いると７日間経過した
場合でも僅かな放電電圧の低下しか認められず、放電特
性に大きな変化は認められなかった。このことは分離体
４が、陽極活物質２と集電体３との間に局部電池作用が
発生するのを阻止して、電気抵抗体の生成を阻止してい
ることを裏付けている。

第５図は本発明で用いる陽極板の他の実施例を示してい
る。この陽極板１′は、分離体４が希硫酸で溶解する際
に発生するガスを、活物質２と集電体３′との間から迅
速に且つ確実に放出するガス扱き通路を備えている。ガ
ス抜き通路を形成するために、板状の集電体３′の活物
質２と接触する側の面３’　ａ上には、耳部８が延びる
方向に複数本の溝部７が形成されている。第６図はこの
溝部７の形状を示しており、本実施例の溝部７は断面形
状がＶ字状を呈している。なお溝部７の本数及び断面形
状等は、ガス扱きが可能であれば任意であり、実施例に
限定されるものではない。ガス抜き通路は、分離体４が
溶解して活物質２と集電体３′とが直接接触した時に、
活物質２と東電体３′との間に形成されることになる。

第７図は、この陽極板１′と第１図の陽極板１とを用い
た単電池における注液前後の状態の態様を示している。

第７図（Ａ＞は、ガス抜き通路を有しない第１図の陽極
板１を用いた場合の状態を示している。この場合、注液
後には発生したガスが活物質２中に気泡９となってかな
り残留する。

第７図（Ｂ）は、第５図の陽極板１′を用いた場合の状
態を示している。この場合、活物質２と集電板３′との
間に溝部７によって形成されたガス扱き通路を通って注
液後に発生したガスのほとんどが排出され、溝部７内に
はガスが気泡９となって僅かに残留する。この残留する
ガスの気泡９が多くなるほど抵抗が大きくなって、放電
電圧の低下の原因となる。

ガス扱き通路の効果を確認するために、分離体４を有し
ない従来の陽極板を用いた単電池と、第１図の集電体３
に溝部を有しない陽極板１を用いた単電池と、溝部７を
有する第５図の陽極板１′を用いた単電池について特性
評価を行った。第１図の陽極板１の特性評価と同様に、
まず密封して６０℃に維持した保存ケース内に試験用の
単電池を複数個人れて、１６時間後、７２時間後、１６
８６８時間後８０時間後に保存ケースから試験用の単電
池を取り出した。その後電池を０℃に冷却した侵、同じ
く０℃に冷却した希硫Ｍ（比重１゜２８０　　ａｔ２０
℃）を単電池に注入した。そして５分後に６．５Ａｈで
放電を行った。なお６０℃で１６時間保、存した場合が
通常の保存温度（２０℃）で１ケ月間保存した場合に相
当し、７２時間（３日間）保存した場合には通常の保存
温度で６ケ月間保存した場合に相当し、１６８時間（７
日間）保存した場合には通常の保存温度で１年間保存し
た場合に相当し、４８０時間（２０日間）保存した場合
には通常の保存温度で２年間保存した場合に相当する。

第８図は保存期間と平均放電電圧との関係を示しており
、第９図は保存期間と放電持続時間との関係を示してい
る。なお第８図及び第９図において測定点を「・」で示
した線Ａが分離体を有しない従来の単電池の結果であり
、測定点を「ム」で示した線Ｂが第１図の陽極板を用い
た単電池の結果であり、測定点をｒＯＪで示した線Ｃが
第５図の陽極板を用いた単電池の結果である。また第８
図及び第９図においては、保存期間を年で示しである。

第８図から判るように、分離体を持たない従来の電池Ａ
では、通常の保管を行うと１年で平均放電電圧が１■に
近い値まで低下してしまう。これに対して分離体を有す
る本発明の電池Ｂ及びＣでは保管期間が２年を経過して
も平均放電電圧を１゜３■以上とすることができる。特
にガス抜き溝を備えた本発明の電池Ｃでは、２年の保管
期間を過ぎても１．５■以上の平均放電電圧を維持でき
ることが判る。電池ＢとＣとの放電電圧の差は、先に説
明した気泡の残留による電気抵抗の差である。

したがってガス抜き通路を設けると、陽極活物質と集電
体との密着性を良くできるとともに気泡の残留による電
気抵抗を小さくして、電池の放電性能を改善することが
できる。

また第９図の放電持続時間を見ると、保存期間の長さに
よって、放電持続時間が大幅に変わるこ１とがないこと
が判るが、ガス扱き通路を設けた場合には、持続時間の
変化を最も長くすることができることが判る。これも気
泡の残留による電気抵抗の差異によるものである。

第１図及び第５図の陽極板を用いた場合には、分離体の
溶解により隙間ができるため、極板群にあらかじめ所定
の値以上の圧迫力を与えておく必要がある。圧迫力が小
さいと、分離体が溶解した後の陽極活物質と集電体との
密着性が低下して十分な放電電圧を得ることができなく
なる。そこで最適な圧迫力を見つけるために、第５図の
陽極板１′を用いた単電池の極板群に最初に与える圧迫
力（初期圧迫力）を変えた複数の試験用単電池を用意し
、６０℃で１６８時間（２０℃で１年間保存に相当）保
存した後に、前述の各評価試験と同様にして平均放電電
圧の測定を行った。第１０図は、その結果を示している
。第１０図から判るように、初期圧迫力を５ｋｇ／ｄＴ
Ｉｔ以上にすると放電電圧が飽和する。したがってこの
実施例では、初期圧迫力を５ｋｑ／ｄＴ１１以上とする
ことが好ましい。なお好ましい圧迫力は、極板群の厚み
及びセルの数によって異なってくるのは勿論である。

上記各実施例では、集電体として板状のものを用いたが
、集電体の形状及び態様は任意である。

また第５図の陽極板では、溝部７によってガス抜き通路
を形成しているが、溝部に代えて集電体の表面に複数本
の凸条部を形成しても溝部と同様にガス抜き通路を形成
できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、陽極活物質と集電体とを希硫酸に可溶
性を有する分離体を介して圧接しているので、保存中は
陽極活物質と集電体とが直接接触することがなく、極部
電池作用の発生を阻止することができる。そして希硫酸
を注入して分離体を溶解した後は、陽極活物質と集電体
とには圧迫力が加わっているた゛め、陽極活物質と集電
体とを良好に密着させることができる。

また陽極活物質と集電体との間に分離体が溶解する際に
発生するガスを上方に抜くガス抜き通路を形成しておけ
ば、ガス扱きを迅速に且つ確実に行うことできる。

更に極板群の初期圧迫力を５Ｋｇ／ｄＴｄ以上とすると
、分離体が溶解した後に陽極活物質と集電体とを良好に
密着させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例で用いる陽極板の概略構成を
示す斜視図、第２図は第１図の陽極板を用いた単電池の
極板群の構成を示す図、第３図は分離体を持たない従来
の電池の放電電圧−放電時間特性を示す線図、第４図は
第１図の陽極板を用いた単電池の放電電圧−放電時間特
性を示す線図、第５図は本発明の他の実施例で用いるガ
ス扱き通路を備えた陽極板の概略構成を示す斜視図、第
６図は第５図の陽極板で用いる集電体の断面図、第７図
（Ａ）及び（Ｂ）はガス扱き通路の有無による気泡の残
留状態を示す説明図、第８図は分離体を持たない従来の
電池と、第１図の陽極板を用いた電池と第５図の陽極板
を用いた電池の放電電圧−保存期間特性を示す線図、第
９図は分離体を持たない従来の電池と、第１図の陽極板
を用いた電池と第５図の陽極板を用いた電池の放電時間
−保存期間特性を示す線図、第１０図は第５図の陽極板
を用いた電池の放電電圧−初期圧迫力特性を示す線図で
ある。 １．１′・・・陽極板、２・・・陽極活物質、３．３′
・・・集電体、４・・・分離体、５・・・セパレータ、
６・・・陰極板、７・・・溝部、９・・・気泡。 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）使用時に希硫酸が注液される即用式鉛蓄電池にお
   いて、陽極活物質と集電体とが希硫酸に可溶性を有する
   分離体を介して圧接されていることを特徴とする即用式
   鉛蓄電池。
2. （２）前記陽極活物質と前記集電体との間に前記分離体
   が溶解する際に発生するガスを上方に抜くガス抜き通路
   が形成されている請求項１に記載の即用式鉛蓄電池。
3. （３）前記集電体は板状の鉛または鉛合金からなり、前
   記集電体の前記陽極活物質との接触面上には前記ガス抜
   き通路を形成する複数本の溝部または凸条部が形成され
   ている請求項２に記載の即用式鉛蓄電池。
4. （４）極板群の初期圧迫力が５ｋｇ／ｄｍ＾２以上であ
   る請求項１、２及び３のいずれか１項に記載の即用式鉛
   蓄電池。