JPH034444A - 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するものである。

［従来の技術］ 密閉形鉛蓄電池では陽極板から発生した酸素ガスを陰極
板に吸収させて水素ガスを出さないようにしている。

密閉形鉛蓄電池をハンドクリーナや電動工具等の機器の
電源や、停電時における機器のツク・ツクアップ用電源
として用いる場合には、繰り返し充放電が行われる。こ
のようなサイクルサービス用途での充電は、通常定電圧
充電或いは準定電圧充電で４時間前後の時間で行われる
。しかしながら、最近では、この種の電池でも、６０分
から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
の電気量を鉛蓄電池に供給しなければならず、通常の充
電方法に比べて充電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、水の電気分解が通
常の充電に比べて起こりやすくなる。そのため充電時に
おける陽極板から発生する酸素ガスの発生速度に比べて
陰極板での酸素吸収反応速度が遅れ、陰極板の充電過電
圧が大きくなって水素ガスが発生するようになる。この
ような陰極板からの水素ガスの発生は効率的な充電を防
げるほか、陰極板中の電解液を押し出すため、陰極板中
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
い硫酸鉛の量が増えて、放電容量の低下が生じる問題が
あった。

また更に負極板では酸素吸収反応による発熱が生じるた
め水分の蒸発が生じ、陰極板中の水分の減少は陽極板に
比べて顕著である。更に充電１４月こ発生した酸素ガス
及び水素ガスにより極板とセパレータとの間に隙間が形
成され、放電反応に関与する極板表面積が減って、放電
容量を低下させる問題があった。

そこで陰極板中の電解液の含液層の低下を抑制するため
に、陰極板の活物質中に吸液性を有するゼオライトを添
加する技術が提案された（特開昭６２−１６８３４９号
公報及び特開昭６２−１．９３０６０号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ゼオライトは吸液性を有するが、酸に溶
解しやすい性質があるため、長い期間の間にゼオライト
が徐々に電解液中に溶は出してしまい、含液効果が低下
する問題があった。またゼオライトの吸液性は必ずしも
高いとは言えず、より高い吸液性が要求されていた。

また従来は陰極板中の電解液の量だけに注目していたた
め、ガスにより生じる極板と七ノくレータとの間の隙間
を積極的に減少させるための工夫がなされておらず、そ
のため放電性能の向上には限界があった。

本発明の目的は、急速充電を行った場合の充放電特性及
びザイクル寿命特性を改善した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］ 請求項１．の発明においては、上記問題を解決するため
に、活物質中にスルホン化［７た吸液性樹脂を添加する
。また請求項２の発明においては、セパレータをスルホ
ン化した吸液性樹脂を用いて構成する。更に請求項３の
発明では、活物質中にスルホン化した吸液性樹脂を添加
１．て、Ｉ７かも七）くレータをスルホン化した吸液性
樹脂を用いて構成する。

スルホン化した吸液性樹脂としては、スルホアルキルア
クリレート系樹脂及びスルホアルキルメタクリレート系
樹脂が最も好ましいが、酸に溶解しにくく、しかも吸液
性の高いものであれば、他のスルホン化した樹脂を用い
ることもができる。

［作用コ スルホン酸基は強解離性であるため、希硫酸に溶解しに
＜＜、希硫酸に対して長い期間安定した高い吸液性を示
す。スルホン化した吸液性樹脂では、三次元網目構造の
分子間にスルホン酸基が付属している。スルホン酸基の
負電荷が示す吸引力により、可動イオンである陽イオン
の濃度は、吸液性樹脂の外側より内側のほうが高くなる
。その結果、この濃度差によって浸透圧が生じ、浸透圧
による圧力差が主として吸液現象を支える。スルホン化
した吸液性樹脂の浸透圧は、ゼオライトの浸透圧と比べ
て大きく、そのためスルホン化した吸液性樹脂は吸液性
に優れている。

請求項１の発明のように、活物質中にスルホン化した吸
液性樹脂を添加すると、活物質中への電解液の吸液能力
を向上させることができる。その結果、急速充電時に生
じる極板中の電解液の減少を抑制して極板中に生成（−
た硫酸鉛の充電反応を良好なものとし、しかも放電性能
を向上させることができる。

また請求項２の発明のように、セパレータをスルホン化
１、た吸液性樹脂を用いて構成すると、セパレータの吸
液量が増加してセパレータは膨張するため、セパレータ
とセパレータの両側にある極板との密着性が向上する。

その結果、極板とセパレータとの間に生じる隙間を殆ん
どなくすことができ、放電性能及び寿命を改善すること
ができる。

請求項３の発明のように、活物質中にスルホン化［７た
吸液性樹脂を添加し且つセパレータをスルホン化した吸
液性樹脂を用いて構成すれば、請求項１及び請求項２の
発明で生じる作用が相乗的に働いて、最良の結果が得ら
れる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１ 請求項１に記載の発明の一実施例を説明する。

この実施例では、スルホエチルアクリレートのすトリウ
ム塩、アクリル塩、アクリル酸ナトリウムからなる混合
物を架橋剤としてマイレン酸の存在下に重合して得たス
ルホン化した硫酸高吸液性樹脂の微粉末を、活物質を形
成するためのペーストを練合する時に３重量％添加して
練合した。そして練合したペーストをＰｂ−Ｃａ系合金
よりなる格子体に充填し、その後通常の極板製造工程を
経て化成して陰極板及び陽極板を製造した。次にこのよ
うにして作製した陰極板と陽極板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
群を作製した。そしてこの極板群をＡＢＳ製電槽に収容
して、電槽内に電解液を遊離液が存在しない程度に注入
して１２Ｖ・３＾ｈ　　（２０時間率）・の密閉形鉛蓄
電池Ａを作製した。

なお、比較のために公知の２種類の電池を用意した。第
１の電池は、活物質中に吸液性樹脂を添加しない極板を
用い、その他は電池Ａと同じ構成の電池ａである。第２
の電池は、活物質中にゼオライトを３重量％添加しであ
る点を除いて、その他は電池Ａと同じ構成で作られた電
池すである。

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Ａと、従来の密閉形鉛蓄電池ａ及びゼオライトが添
加された従来の密閉形鉛蓄電池すとを用いて、急速充放
電サイクル寿命試験を行った。試験条件ハ、６Ａ　Ｃ２
ＣＡ）　（７）定電流テ１．６Ｖ／セルまで放電した後
、制限電圧２．　ＴＶ／セル及び制限電流３Ａ　（ＩＣ
Ａ）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サイクルとした。そして
、この充電サイクルを所定回数繰り返し、放電持続時間
を基準にして予め定めた寿命に至るまでのサイクル数と
放電持続時間の関係を測定した。図面は、比較試験結果
を示している。試験結果から、本発明の密閉形鉛蓄電池
Ａは、従来の密閉形鉛蓄電池ａ及び従来の密閉形鉛蓄電
池Ｃに比べて初期容量が大きい上、サイクル寿命が大幅
に向上することがわかる。

実施例２ 次に請求項２の発明の詳細な説明する。本実施例では、
活物質中に吸液性樹脂を添加せずに通常の製造方法で製
造した陰極板と陽極板を用いた。

そしてセパレータを上記実施例１で用いたスルホン化し
た吸液性樹脂を用いて構成した。セパレータの態様は任
意であり、本実施例では吸液性樹脂を繊維状にしてマッ
ト状セパレータを構成した。

従来のガラス繊維からなるセパレータの一部に吸液性樹
脂の繊維を織りまぜるようにしてもよい。

その他の構成は、実施例１と同じにして、１２Ｖ・３Ａ
ｈ　　（２０時間率）の密閉形鉛蓄電池Ｂを作製した。

このようにして製造した密閉形鉛蓄電池Ｂを用いて、実
施例１と同じ条件で急速充放電サイクル寿命試験を行っ
た。図面の曲線Ｂは、試験結果を示している。同図から
判るように、セパレータをスルホン化した吸液性樹脂を
用いて構成した場合でも、従来の電池ａ及びｂと比べて
放電持続時間及びサイクル寿命を伸すことができる。こ
れはセパレータの膨張力で極板とセパレータとが密着し
て、極板とセパレータとの間に隙間が形成されるのが防
止されることと、極板から発生するガスで電解液が押出
されても、セパレータ側から直ぐに電解液を補充できる
ことによるものと考えられる。

実施例３ 請求項３の発明の詳細な説明する。本実施例では、実施
例１の電池で用いた極板と実施例２で用いたセパレータ
とを組合わせ、その他の条件は上記各実施例と同じにし
て密閉形鉛蓄電池Ｃを作製した。そしてこの電池Ｃを、
実施例１について行った試験と同じ条件で充放電サイク
ル試験を行った。図面の曲線Ｃは、試験結果を示してい
る。

同図から判かるように、本実施例の電池が最も放電持続
時間が長く且つサイクル寿命が長い。

上記各実施例では、低いｐＨ領域で比較的安定性を有す
るスルホアルキルアクリレート系の樹脂を用いており、
スルホアルキルアクリレート系のものとしては、その他
にスルホプロピルアクリレートのナトリム塩を用いるこ
とができる。また、スルホアルキルアクリレート系の外
にスルホアルキルメタアクリレート系のものを用いるこ
とができる。スルホアルキルメタアクリレート系のもの
としては、例えばスルホエチルメタクリレートのナトリ
ウム塩やスルホプロピルメタクリレートのナトリウム塩
を用いることができる。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、活物質中にスルホン化した吸
液性樹脂を添加しているので、活物質中への電解液の吸
液能力を向上させることができ、急速充電時に生じる極
板中の電解液の減少を抑制して極板中に生成した硫酸鉛
の充電反応を良好なものとし、しかも放電性能を向上さ
せることができる。

また請求項２の発明によれば、セパレータをスルホン化
した吸液性樹脂を用いて構成しているので、セパレータ
の吸液量を増加させてセパレータの膨張力を高めるこ七
ができ、セパレータとセパレータの両側にある極板との
密着性を向上させて、放電性能及びサイクル寿命を改善
することができる。

請求項３の発明によれば、活物質中にスルホン化した吸
液性樹脂を添加し且つセパレータをスルホン化した吸液
性樹脂を用いて構成するので、極板中の電解液の減少の
抑制とセパレータと極板との間の密着性の向上の両方を
達成することができるので、放電性能及びサイクル寿命
を大幅に改善できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例の密閉形鉛蓄電池と従来の密閉形
鉛蓄電池の急速充放電サイクル寿命試験の結果の一例を
示す線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）活物質中にスルホン化した吸液性樹脂が添加され
   てなる密閉形鉛蓄電池。
2. （２）セパレータがスルホン化した吸液性樹脂を用いて
   構成されている密閉形鉛蓄電池。（３）活物質中にスル
   ホン化した吸液性樹脂が添加され、セパレータがスルホ
   ン化した吸液性樹脂を用いて構成されている密閉形鉛蓄
   電池。