JPH0251872A - 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
微細ガラス繊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硫
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、負極を隔離するセバ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、１０は正
極板、１１は負極板、１２はｌｌ！ｆ＃ｌＩガラス繊維
からなるガラスセパレータ、８は電槽であるにこでガラ
スセパレータには放電に必要な硫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（
Ｈ２ＳＯ４）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。

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ｊｌ（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つの機能を持た
せる限り、密閉式鉛蓄電池の放電性能を向上させること
は呂来ない。

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、同じ極性の２枚の極板間に
！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枚の極板間に挿入した上記多
孔体によって極板の背面が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極板の構
成を示す斜視図であり、極板１は同じ極性の極板１′、
１″と極板１′および１″の間に挿入した多孔体２から
構成される。３は集電耳であり、正極板、負極板共に同
じ構造である。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、機械的強度が劣るのでＣａ、　Ｓｌｌ
、　ＡＩなどを含むＰｂ−Ｃａ系鉛合金や少量のＳｂ、
Ａｓなどを含むｐｂ−ｓｂ系鉛合金も使用できる。同一
極性の２枚の極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がら
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２０μｍ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。この探な電解液保持材としてはＩＩＪ維径が１
５μｍ以下のガラス繊維や合成繊維の抄紙体、あるいは
ガラス繊維と合成１雌の混抄体、有機または無機物質を
素材とするｉ！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図に示す構造の正、負極板および第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２は多孔体、４はセパレータ、
６は負極板、７は正極板、８は電槽である。

リテーナ式密閉式鉛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液入鉛蓄電
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！［！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１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、
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４４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、リテーナ式密閉式鉛蓄電池用のｔ
ｉ細ガラス繊維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、０．１〜０．２
ｎｍ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。いずれら電解液保持のための多孔体とし
て、０．８μｍのｍ、ｍ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
０．４５ｉｎ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ｏｙｌｎｉの抄紙シー
トを厚さ０、２！ｌ＋ｌＩＩ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ｍ細ガラスマ・１トの厚さを変えることによって調
整した。従来品Ａの電Ｊ！ｆ液量、　０．２Ｃ放電容量
、１０Ｃ放電容量を１００とする比率であられすと、Ｂ
、Ｃはそれぞれ電解液量は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、０，２Ｃ放電では精々２５％増加したに過
ぎず、ｉｏｃ　ｎ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、従来品では正極板と負極板との間に電解液の保持材
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ｇＭ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構造である
ため、正、負極板間は常に一定（本実施例ではトータル
厚み０．４５ｎｎの三層構造セパレータを用いた）にす
ることができ、電解液の増加を直接放電容量の増大に寄
与させることができな、即ち、本発明品Ｇは従来品Ａと
同じ電解液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１１ｍ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、明らかに三層構造セパレータの効
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２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、当然圧、負極板とも従来電池の
それよりも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与させることができ、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釣竿４図は従来の密閉式
鉛蓄電池 蓄電池を示す図、 を示す図である。 １．１′、１″・・・負極板、２・・・多孔体、２′　
２″・・・多孔本シート、３・・・集電耳、４・・・セ
パレータ、５・・・合成セパレータ、６・・・負極板、
７・・・正極板、８・・・電槽オ　１　図 オ　３　図 倉　７　ｚ Ａ部肱尺

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、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
   る多孔体を同じ極性の２枚の極板間に挿入してなる構造
   の正極板および負極板からなり、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上記正、負極板間を電気的に隔
   離して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。