JPH0251871A - 密閉式鉛蓄電池 - 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 本発明は密閉式鉛蓄電池の改良に関するものである。

従来の技術 充電中に正極から発生する酸素ガスを負極で吸収させる
タイプの密閉式鉛蓄電池にはリテーナ式とゲル式の二種
類があり、現在ではリテーナ式が多く用いられている。

リテーナ式の密閉式鉛蓄電池は正極板と負極板との間に
１Ｒ細ガラスｍ維を素材とするマット状セパレータ（ガ
ラスセパレータ）を挿入し、これによって放電に必要な
＠酸電解液の保持と両極の隔離を行っている。密閉式鉛
蓄電池は無保守、無漏液、ポジションフリーなどの優れ
た特徴があり、従来の開放形液入り鉛蓄電池にかわって
今後自動車の始動用やコードレス機器の電源として需要
は増加すると思われる。

従来技術の課題 上述したように密閉式鉛蓄電池は多くの優れた特徴があ
る半面、従来の液式電池に比べて劣る点もある。これは
放電に必要な電解液をリテーナマットに保持させると共
に正、負極を隔離するセパレータとしての機能を持たせ
ているところに原因がある。これを第４図を用いて説明
する。同図は従来の密閉式鉛蓄電池を示し、９は正極板
、１０は負極板、１１は微細ガラス繊維からなるガラス
セパレータ、７は電槽である。ここでガラスセパレータ
には放電に必要な［酸電解液を含浸保持させである。

周知のごとく鉛蓄電池においては、電解液である硫酸（
Ｈ２Ｓｏ、）は次式で示すように正、負極の充放電反応
に関与している。

したがって、ガラスセパレータに保持させる硫酸電解液
が少ないと、正、負極活物質は充分に反応できなくなる
。一般に密閉式鉛蓄電池の放電容量（特に低率放電容量
）が液式電池に比べて少ないのは電解液量が少ないため
である。そこで電池容量を増すために、より多くの電解
液をガラスセパレータに保持させようとする。これはセ
パレータの厚みを大きくすれば可能である。ところが、
ガラスセパレータに含浸させた電解液中ではもともとイ
オンの移動が起こりにくく、ガラスセパレータを厚くす
るとなおさらである。その上ガラスセパレータを厚くす
ると、正極板と負極板との距離が長くなるので、それだ
け電気抵抗が大きくなって電池の電圧が低下し、特に高
率放電性能が悪くなる。したがって、従来の密閉式鉛蓄
電池のように、多孔体であるガラスセパレータに電解液
の保持と両極の隔離という２つのｍ能を持たせる限り、
密閉式鉛蓄電池の放電性能を向上させることは出来ない
。

課題を解決するための手段 本発明は上述した従来の密閉式鉛蓄電池の欠点を除去す
るもので、ガラスセパレータの２つの機能、すなわち電
解液の保持機能とセパレータとしての機能を分離するこ
とに特徴がある。すなわち、２枚の負極板間に電解液を
保持させるための多孔体を挿入し、正、負極板間は薄く
て柔軟性のある三層構造のセパレータを介して隔離する
ことによって電池の内部抵抗の低減を図ると共に、放電
に必要な硫酸は２枚の負極板間に挿入した上記多孔体に
よって負極板の背面から供給するようにしたものである
。

実施例 第１図は本発明による密閉式鉛蓄電池に用いる負極板の
構成を示す斜視図であり、負極板１は２枚の負極板１′
、１″と負極板１′および１″の間に挿入した多孔体２
から構成される。３は集電耳である。格子体としては水
素過電圧を低下させるような不純物を含まない純鉛から
製造したものを用いるのが望ましいが、機械強度が劣る
のでα。

Ｓｎ、ＡＩなどを含むＰｂ−Ｃａ系鉛合金や少量のＳｂ
、Ａ。

などを含むｐｂ−ｓｂ系鉛合金も使用できる。２枚のａ
ｍ板間に挿入する多孔体としては耐酸、耐酸化性を有し
、電池に有害な物質を溶出しない素材からなり、気孔率
は高いほど好ましく９０％以上、望ましくは９５％以上
であること、最大細孔径は１００μｍ以下望ましくは２
０μｍ以下であって、電解液を含浸させた状態で酸の拡
散が良い孔の構造を有していることが必要である。この
様な電解液保持材としては＊維径が１０μｍ以下のガラ
ス繊維や合成繊維の抄紙体、あるいはガラスＩｌｌ維と
合成Ｉｇｌ維の混抄体、有機または！！機物質を素材と
する連続気泡の多孔体や焼結体などが使用できる。なお
、これらの多孔体は極板表面の凹凸に応じて、緊密に接
触するように柔軟性を備えている必要がある。

何故ならば、該多孔体に柔軟性がないと、極板の凸部の
みが多孔体に接触して凹部は接触しないので、充放電の
際に酸の拡散が悪くなるからである。

第２図は本発明の密閉式鉛蓄電池に用いた三層構造セパ
レータ４の一部切断斜視図を示し、２′２″は第１図に
示した２枚の負極板間に挿入した多孔体と同じ上記特性
を有する薄いシート、５は一般的に液入鉛蓄電池用とし
て使われている低抵抗の薄い合成セパレータである。そ
こで第１図に示す負極板を通常の正極板および第２図に
示すセパレータを用いて組み立てた本発明密閉式鉛蓄電
池を第３図に示す０図において１は負極板、２は多孔体
、４はセパレータ、６は正極板、７は電槽である。

リテーナ式密閉式船蓄電池は遊離の電解液を有しないの
で、電極板と多孔体に保持させた電解液との接触を保つ
ためには、多孔体を電極板に押圧する必要がある。即ち
、極板群を電槽に挿入する際、極板群に一定の圧迫度を
加える。ところが、セパレータとして通常の冴入鉛蓄電
池用のセパレータを単独で使うと、電極板とセパレータ
は密に接触しない、というのは電極基板の表面には凹凸
がありしかも通常のセパレータは柔軟性に乏しいので、
電極板の凸部はセパレータと接触して、電解液の通路が
形成されるが、凹部は直接電解液に接触しない状態とな
る。本発明で三層構造のセパレータを用いた理由はここ
にある。即ち、第３図のＡ部拡大図に示すように、合成
セパレータ５の両面に柔軟性のある多孔体２’、２”を
当接することによって、合成セパレータは電極板表面と
緊密に接触し、電極板の全面にわたって電解液の通路が
形成されれる。

ここでセパレータ５が柔軟性に富んでおれば、三層構造
にする必要がないわけであるが、現在のところ薄いシー
ト状で柔軟性があり、しかも電気絶縁性に優れたセパレ
ータは見当たらない、リテ−す式密閉式鉛蓄電池用のｍ
ｓガラス繊鱈からなるガラスセパレータは、厚みが大き
い場合はセパレータとして使えるが、０．１〜０．２１
１１１のように薄くすると短絡の危険性があって使えな
い、結局、本発明のように三層構造のセパレータにせざ
るを得ないのである。

次に本発明による密閉式鉛蓄電池の放電試験を行った結
果を第１表に示す。

第１表 第１表において電池Ａ〜Ｃは従来の密閉式鉛蓄電池、Ｄ
〜Ｆは第３図に示す構造の密閉式鉛蓄電池ではあるが、
三層構造のセパレータを使っていないもの、Ｇ〜Ｉは本
発明品である。いずれも電解液保持のための多孔体とし
て、０．８μｍの微細ガラス繊維を素材とする抄紙タイ
プのマットを用い、Ｄ〜Ｆではセパレータとして厚さ０
．４５１の合成セパレータを、また本発明品のＧ〜■で
は上記微細ガラス繊維の厚さ０．１ｉＩの抄紙シートを
厚さ０．２５ｉｎの合成セパレータの両面に当接した三
層構造のセパレータを用いた。なお、電解液量は１ｉ４
１１１ガラスマツトの厚さを変えることによって調整し
な、従来品Ａの電解液量、　０．２Ｃ放電容量、１０Ｃ
放を容量を１００とする比率であられすと、Ｂ、Ｃはそ
れぞれ！解液Ｉは２０％および４３％多くなっている。

ところが電池容量は電解液の増加に比例して大きくなら
ず、０．２０放電では精々２５％増加したに過ぎず、１
０Ｃ放電では電解液量を増加しても容量はほとんど増加
しないことがわかる。これは既にのべたように、従来品
では正１ｉｆＡ板と負極板との間に８Ｍ液の保持材であ
るガラスセパレータを挿入しであるので、電解液量を増
やすためには極間を拡げなければならないため、極間の
抵抗が大きくなって特に高率放電では電解液量を増やし
た効果が出ないのである。

一方、本発明品Ｇ〜Ｉは、一対の負極板間に微細ガラス
マットを挿入して、これに電解液を保持させる補遺であ
るため、正、負極板間は常に一定（本実施例ではトータ
ル厚み０．４５ｎｌの三層構造セパレータを用いた）に
することができ、電解液の量であるにもかからず、極間
の抵抗が低いので０゜２Ｃ放電容量１０Ｃ放電容量とも
大幅に増加している。

そして２枚の負極板間に挿入した微細ガラスマットの厚
みを増して電解液量を多くしたＨ、Ｉはそれに応じて低
率、高率放電容量共に著しく増加した。なお、対照品と
して試験したＤ〜Ｆは従来品に比べて性能向上は大きい
が、本発明品に及ばない、対照品と本発明品との違いは
三層構造のセパレータを用いたか否かであり、明らかに
三層携遣セパレータの効果が出ている。ここで本実施例
で用いた試験電池は、従来品、対照品１本発明品いずれ
も正、負極活物質量は同じにしである。ただし、従来品
は正極板３枚、負極板４枚であるのに対して、対照品と
本発明品は正極板３枚、負極板６枚の構成であるので、
当然負極板は薄型のものを使用しである。

発明の効果 以上詳述したように本発明によれば電解液を保持するた
めの多孔体の厚みを大きくして電解液量を増やしても、
正、負極間が拡がることがないので、電解液量の増加を
直接電池の放電性能向上に寄手させることができ、密閉
式鉛蓄電池の改良に著しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による密閉式鉛蓄電池に用
いる負極板およびセパレータの構成をそれぞれ示す斜視
図、第３図は本発明による密閉式鉛蓄電池を示す図、第
４図は従来の密閉式鉛蓄電池を示す図である。 １．１′、１″・・・負極板、２・・・多孔体、２′、
２″・・・多孔体シート、３・・・集電耳、４・・・セ
パレータ、５・・・合成セパレータ、６・・・正極板、
７・・・電槽 第１閃 方　３　図 倉　２　図 Ｉｗ肱人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電池の充電中に発生する酸素ガスを負極で吸収させ
   る密閉式鉛蓄電池において、正極板と、高い気孔率と表
   面積とを有し、極板表面の凹凸に応じて密に接触しうる
   柔軟性のある多孔体を２枚の負極板間に挿入してなる負
   極板と、低抵抗の薄いセパレータの両面に柔軟性のある
   多孔体の薄いシートを当接した三層構造のセパレータで
   構成される極板群を、強く圧迫して電槽内に挿入すると
   共に、上記多孔体には放電に必要かつ充分な硫酸電解液
   を吸収、保持させ、放電の際は上記多孔体に保持させた
   硫酸を負極板の背面から供給するようにしたことを特徴
   とする密閉式鉛蓄電池。