JPH0294370A - 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、鉛蓄電池の電池構造及び集電体構造に関する
もので、特に薄形化しかつ高エネルギー密度をもたらす
鉛蓄電池を提供するものである。

従来の技術 従来、シール鉛蓄電池の電池構造は電解液保持体である
セパレータなどを介して陽極板と陰極板が存在する構造
としていた。

そして上記極板は、鉛または鉛合金を鋳造あるいはエキ
スバンド加工などにより集電体格子を作成し、この集電
体に主成分が酸化鉛より成る活物質原料を塗着、乾燥し
、次いで化成して極板としていた。

しかし、上記の構成で薄形化すると各々限界厚みがある
ため、陽極１枚、陰極１枚構成としてもセパレータと合
わせて極板群厚みは３馴前後程度の薄さが限界である。

（従来品１） そしてさらに薄形化するために種々検討された。

まず１つは、陽極極板とセパレータを同一平面上に隣接
して配置したもの。（従来品２）、もう１つは、集電体
を鋳造格子あるいはエキスバンド格子を用いず、鉛また
は鉛合金箔としその上へ薄くペーストを塗布していた（
従来品３）ものである。

発明が解決しようとする課題 従来、シール鉛蓄電池は従来品１．３のように陽極板と
陰極板との間に電解液保持体であるセパレータなどがあ
る構成、すなわち陽極活物質と陰極活物質の間にセパレ
ータが存在する構成では、薄形化するためにセパレータ
を薄くすると、充放電を繰り返すとともに活物質がセパ
レータを貫通しショートして早期寿命に至る。

そして活物質の貫通ショートを考慮すると、セパレータ
の厚みの限界は０．８〜０．９ｍｍ　（２０ｋｇ／ボ加
圧）である。したがって極板群を積層形にするならば電
池厚みの限界もおのずと決定されることになる。

また、従来品２では薄形化は可能であるが、構造上反応
する面積が非常に小さいので活物質利用率が小さく、し
たがってエネルギー密度が小さくなり製品価値が乏しい
。さらには、複雑な構造であるため、製造上、作業上取
扱いが困難である。

課題を解決するだめの手段 本発明は上記の課題を解決するために鉛または鉛合金か
ら成る２枚の集電体にそれぞれ活物質、陰極活物質を有
する極板でセパレータをはさみ、前記集電体の少なくと
も１枚は、連続気泡の多孔質構造でセパレータ側とは反
対面に活物質を有する構造とした。さらに、多孔質構造
であり集電体の空間体積が６０〜９０％であることを特
徴とするものである。

作用 本発明は上記の特徴を有することにより、まず第１に構
造上セパレータを薄くシても活物質がセパレータを貫通
ショートして早期寿命に至るようなことがなくなった。

第２に集電体が連続気泡の多孔質構造を有することによ
り、電解液保持体の機能を果たすため、セパレータは陽
極と陰極の隔離体の機能を果たせばよいため非常に薄く
することが可能となる。

第３に集電体が集電機能と電解液保持機能を合わせ持つ
ため、これを従来のセパレータの占める体積とすれば、
従来の格子の体積分を作用物質である活物質や電解液に
することができをエネルギー密度の向上につながる。

また集電体の空間体積が６０％未満では電解液の拡張が
スムーズにおこなえず、したがって多孔質構造の集電体
あるいはセパレータからの電解液の拡散が遅れ容量が低
下してしまう。さらに、ガラス繊維から成るセパレータ
と比べ電解液保持率が非常に劣り、従来の格子体積分を
加味してもその分容量が劣る。逆に９０％以上では集電
体の機械的強度が劣り、製造上、又は作業上取扱いが非
常に困難である。

実施例 本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明品１として挙げた極板群の断面図である
。陽極活物質１、陰極活物質２をそれぞれ空間体積が８
２％の連続気泡の多孔質構造を有する集電体３に塗布し
た。この時の活物質１．２の厚みを０．２ｍｍ、集電体
３の厚みを０．２箇とした。そしてこれら陽極板８と陰
極板９でガラス繊維より成る厚さ０．４　ｍｍのセパレ
ータ４をはさんでトータル厚み１．２順の極板群を作成
した。集電体３としては強度の面から図のように端にガ
イド１０をつけてもよい。第３図は従来の小形シール鉛
蓄電池の従来品１による極板群断面図である。極板は鋳
造格子５を用いたものであり陽、陰極板８．９共厚さ１
．０　ｍｍ、セパレータ４の厚み０．８　ｒｒｔｍでト
ータル厚み２．８胴としたが、この構造ではこの程度が
極板群厚みとして限界である。

また、第４図は従来品３による極板群の断面図であり、
厚さ０．２胴の鉛合金シート６に陽、陰極活物質１．２
を厚さ０．２鵬塗布し、活物質１２側に厚さ０．８　ｍ
ｍのセパレータ４を間にはさみこんだもので、トータル
厚みは１．６　ｍｍである。この構成では充放電を繰り
返すと共に活物質１．２がセパレータ４を貫通してシ５
？　−トし早期寿命に至る可能性があるため、セパレー
タ４をこれ以上薄くすることができない。それに対して
本発明品ｌは活物質１．２の貫通ショートの可能性がな
いため、セパレータ４は非常に薄く設計でき極板群の厚
みも従来品３よりもさらに薄形化できる構成である。

更に第２図は第１図の活物質１．２の厚みを陽、陰極そ
れぞれ０．２　Ｎｎ厚（して０．４ｍとし、第４図（従
来品３）と同じ全体の厚み（１，６Ｍ）の極板群体積と
したものを示し、この本発明品２は第４図の従来品３よ
りも活物質量が約２倍も多く、液量も多孔質構造である
集電体３にも含まれているため多い。そして両者で鉛蓄
電池を生成し放電試験を行った結果を第６図に示した。

放電条件は０．３　Ａ放電、終止電圧１．６Ｖ、雰囲気
温度２５±１°Ｃである。図より本発明品２は従来品３
の１８２％の放電容量を得た。

第５図は従来品２によるものの極板群の断面図を示した
もので、くし歯状鉛合金シート７上に陽、陰極活物質１
．２を塗着した陽、陰極板８．９をセパレータ４と共に
同一平面に配置した構成にすると薄形化できるというこ
とは言うまでもないが、薄くなればなるほど対極に対す
る面の表面積は小さくなり容量もそれにともなって小さ
くなる。

第７図には本発明品１と従来品２を極板群厚み１．２ｍ
ｍとし、かつ極板群体積を同体積として鉛蓄電池を作成
、放電試験をした結果を示した。

放電条件は０．２　Ａの定電流で終止電圧１．６ｖ、雰
囲気温度は２５±１°Ｃである。図より本発明品１は体
積エネルギー密度が従来品２の４３０％に向上した。

第８図は、本発明品において集電体３の空間体積を５０
．６０．８０．９０％とし同一極板群構成、同一極板群
体積、同一活物質量で液量をそれぞれ遊離液の存在しな
い状態まで滴注液し放電試験を行った結果である。

図より空間体積６０．８０．９０％品共同様の体積エネ
ルギー密度を示したが、５０％品は６０％品に対して体
積エネルギー密度は５８％であった。

発明の効果 上述したように、本発明は薄形化でき、しかも高エネル
ギー密度の鉛蓄電池を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における極板群断面図、第２
図は本発明の他の実施例（本発明品２）における極板群
断面図、第３図は従来の鉛蓄電池（従来品１）における
極板群断面図、第４図は従来の鉛蓄電池（従来品３）に
おける極板°群断面図、第５図は従来の鉛蓄電池（従来
品２）における極板群断面図、第６図は本発明品２と従
来品３との体積エネルギー密度の比較図、第７図は本発
明品１と従来品２との体積エネルギー密度の比較図、第
８図は多孔質構造である集電体のそれぞれの空間体積に
対する体積エネルギー密度の比較図である。 １は陽極活物質、２は陰極活物質、３は集電体、４はセ
パレータ、５は鋳造格子、６は鉛合金シート、７はくし
歯状鉛合金シート、８は陽極板、９は陰極板、１０はガ
イド 集１　図 業２図 第３図 慎６図 第Ｙ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉛または鉛合金から成る２枚の集電体にそれぞれ
   陽極活物質、陰極活物質を有する極板でセパレータをは
   さみ、前記集電体の少なくとも１枚は、連続気泡の多孔
   質構造でセパレータ側とは反対面に活物質を有すること
   を特徴とする鉛蓄電池。
2. （２）多孔質構造である集電体の空間体積が６０〜９０
   ％であることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。