JPH02119054A - 密閉形鉛蓄電池 - 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］ 本発明は密閉形鉛蓄電池に関し、特に急速充電時におけ
るサイクル寿命特性の改良に関するものである。

［従来の技術］ 密閉形鉛蓄電池では、電解液が、リテーナと称されるガ
ラス繊維の不織布あるいは織布中と極板の活物質中とに
吸収されて保持されている。また陰極ガス方式であるた
め、正極板から発生した酸素ガスは、負極板に吸収され
て水に戻る。このようにして酸素ガスが鉛蓄電池外へ逸
出しない酸素サイクルによる密閉化が保たれている。従
って、密閉形鉛蓄電池を使用する場合の方向性は自由で
あり横倒しの状態で使用することもできる。しかも補水
を必要としないという利点を有している。

このような利点を有している密閉形鉛蓄電池は、掃除の
際に使用されるハンドクリーナーや電動工具等のポータ
プル機器の電源のようにサイクル充電が行われるサイク
ルサービス用途や、あるいは停電時における機器等のバ
ックアップ用電源のようにフロート充電が行われるフロ
ートサービス用途に広く用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ この種の密閉形鉛蓄電池における上記サイクルサービス
用途での充電は、通常、定電圧充電あるいは準定電圧充
電により４時間前後で完了している。しかしながら、最
近では、この種の電池でも６０分乃至９０分程度で急速
充電できることが要求されるようになってきた。急速充
電をする場合には、短時間に多くの電気層を鉛蓄電池に
供給しなければならず、通常の充電方法に比べて充Ｎ電
流値を大きくする必要がある。しかしながら充電電流値
を大きくすると、これに伴って、極板の充電過電圧が大
きくなるために、通常の充電方法に比べて水の電気分解
が起り易くなる。そして充電時における正極板からの酸
素ガスの発生速度に比べて、負極板での酸素吸収反応速
度は遅れ、負極板の充電過電圧が大きくなって、水素ガ
スが発生するようになる。この水素ガスの発生は、放電
珊に対して、８５％乃至９０％充電した時点で急激に起
り、以後水素ガスを発生しながら充電が行われるため、
充電効率が悪くなる。このような負極板からの水素ガス
の発生は、効率的な充電を妨げるほか、極板中の電解液
を押し出すため、負極板中の電解液の含液量が少なくな
って、放電で生成した硫酸鉛や酸素吸収反応により生成
した硫酸鉛の充電が困難になる。そのため、充放電を繰
り返すうちに、充電されないｉｉ！を酸鉛の量が増えて
、容量の低下が生じる問題があった。

本発明の目的は、急速充電を行った場合にサイクル寿命
特性を向上させることができる密閉形鉛蓄電池を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の問題点を解決するために、結晶性Ｉｌｌ
！を酸鉛を負極活物質層の表面部よりも内部に存在させ
た負極板を用いる。

負極活物質層を２層に分けて製造し、集電体にに近い側
の内部層に結晶性硫酸鉛を含有させるようにすると、簡
単に且つ制御可能に結晶性硫酸鉛を負極活物質層の表面
部よりも内部に存在させることができる。

［作用］ 密閉形鉛蓄電池の急速充電時において負極板の充電効率
を悪くする原因は、上述した水素ガスの発生にある。こ
れを抑制するためには、充電時における負極板の充電過
電圧を低く抑えて、充電を入り易くすればよい。負極板
の充電過電圧を低く抑える方法としては、負極板中に硫
酸鉛を残しておく方法がある。しかしながら、硫酸鉛を
負極板の活物質中に残しておいても、充電を繰り返して
行くうちに、ｉｎ鉛は鉛に還元されてしまうため、効果
が持続しない。そこで本発明においては、難還元性であ
る結晶性ｒｌｉ！を酸鉛を負極板の活物質の内部に存在
させることにした。

結晶性硫酸鉛を、負極板の活物質層の表面部に存在させ
ると、負極板の反応面積が小さくなるため、充電時の過
電圧が上昇して、水素ガスの発生を抑えることができな
くなる。また放電反応は、負極板の表面から起るため、
結晶性［Ｑ鉛を表面部に存在させると放電容量を低下さ
せる原因にもなる。そこで、上述した結晶性硫酸鉛を負
極活物質層の表面部よりも内部に存在させることにした
。

このようにすると、密閉形鉛蓄電池の放電容量は、電解
液中の硫酸により支配されるため、負極板の放電容量を
低下させることがない。また結晶性硫酸鉛は難還元性で
あるため、長期間に亘って充電時における過電圧を低く
抑えることができ、負極板からの水素ガスの発生を抑制
することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明の一実施例で用いる負極板を製造する場合には、
先ず、酸化鉛、硫酸バリウム、有機添加剤および難還元
性の結晶性硫酸鉛を水および希硫酸で練り合せてペース
ト状としたものをｐｂ−ｃａ系合金格子体に所定色充電
して内部層を形成する。このときの充填量は、負極板と
して最終的な充填間の半分の量を充填しておく。次に、
酸化鉛、硫酸バリウム、有機添加剤を水および希硫酸で
練り合せてペースト状としたものを、先に充填した内部
層の上に充填して表面層を形成する。このようにして格
子基体に２種類のペーストを充填することにより、負極
活物質層の内部に難還元性である結晶性硫酸鉛を含んだ
負極板を製造する。

そしてこの負極板を常法の製造工程によって化成して試
験用負極板とした。なお試験に用いた試験用負極板の内
部層の結晶性硫酸鉛の添加量は重量比で２０ｗｔ％であ
った。急速充放電サイクル寿命試験のために、この負極
板と正極板との間にガラス細繊維からなるマット状セパ
レータ（リテーナ）を配置して極板群を作り、極板群を
電槽に収納して１２Ｖ、３Ａｈ　（２０時間率）の密閉
形鉛蓄電池を作成した。なお比較のために、結晶性硫酸
鉛を入れない従来の負極板を用いた１２Ｖ、３Ａｈ　（
２０時間率）の密閉形鉛蓄電池を用意した。

このようにして製造した本発明の一実施例の密閉形鉛蓄
電池へと従来の密閉形鉛蓄電池Ｂとを用いて、急速充放
電サイクル寿命試験を行った。試験条件は、６Ａ　（２
ＣＡ）の定電流で１．６Ｖ／セルまで放電した後、制限
電圧２．７Ｖ　／セル及び制限電流３Ａ（ＩＯＡ）の定
電圧充電で、放電量に対し充電量が１０５％になるまで
充電するサイクルを１サイクルとして、この充電サイク
ルを所定回数繰り返した。この比較試験結果を第１図に
示す。

第１図から明らかなように、本発明の密閉形鉛蓄電池Ａ
は、従来の密閉形鉛蓄電池Ｂに比べて、寿命判定の基準
となる放電容量比が５０％以下になるまでのサイクル数
が２００回も以上多くなる。

したがって、この点から見て本発明によれば電池の寿命
性能が向上していることが判る。

また急速充電時における充電特性を第２図に示す。第２
図から判るように、本発明の密閉形鉛蓄電池Ａは、従来
の密閉形鉛蓄電池Ｂに比べて、制限電圧に達するまでの
時間が長くなっている。このことは、負極板の充電過電
圧が上昇し難いことを示しているもので、負極板からの
水素ガスの発生が抑えられていることを意味する。した
がって、これが寿命性能に影響を及ぼしているものと考
えられる。このように、本発明の密閉形鉛蓄電池によれ
ば、急速充放電サイクル寿命を向上せしめることができ
ることが確認された。

なお試験によると、結晶性硫酸鉛の含−有量の最適な範
囲は、２Ｑｗｔ％〜４Ｑｗｔ％であることが判った。

上記実施例においては、負極活物質層を内部層と表面層
の２層構造で製造することにより、負極活物質層の表面
部よりも内部に結晶性硫酸鉛を存在させるようにしてい
るが、結晶性硫酸鉛を含まないペーストを最初に所定の
位置まで格子体内に充填し、次に結晶性硫酸鉛を含むペ
ーストを充填するか又は結晶性硫酸鉛の粒子を散布し、
その上に結晶性硫酸鉛を含まないペーストを再度充填し
て結晶性硫酸鉛を内部に含む活物質層を作ることもでき
る。いずれにしても、結晶性硫酸鉛を負極活物質層の内
部に存在させる方法は任意である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、負極板の負極活物質層
の表面部よりも内部に難還元性である結晶性硫酸鉛を存
在させたので、密閉形鉛蓄電池の放電容量に影響を与え
ずに、長期間に亘って充電時における充電過電圧を低く
抑えることができ、その結果負極板からの水素ガスの発
生を抑えて、充電効率を高め、しかも急速充放電サイク
ル寿命を大幅に延ばすことができる。

また負極活物質層を結晶性硫酸鉛を含む内部層と結晶性
！ａｍ鉛を含まない表面層との２層構造にすると、負極
活物質層の内部に確実に且つ制御可能に結晶性硫酸鉛を
存在させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の密閉形鉛蓄電池と従来の密閉
形鉛蓄電池との急速充放電サイクル寿命試験結果を示す
線図、第２図は本発明の実施例の密閉形鉛蓄電池と従来
の密閉形鉛蓄電池との急速充電時における充電特性を示
す線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）難還元性の結晶性硫酸鉛を負極活物質層の表面部
   よりも内部に存在させた負極板を用いることを特徴とす
   る密閉形鉛蓄電池。
2. （２）前記負極活物質層は、結晶性硫酸鉛を含む内部層
   と結晶性硫酸鉛を含まない表面層とからなる請求項１に
   記載の密閉形鉛蓄電池。