JPH0492376A - 密閉式鉛蓄電池 - Google Patents
密閉式鉛蓄電池Info
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- JPH0492376A JPH0492376A JP2210052A JP21005290A JPH0492376A JP H0492376 A JPH0492376 A JP H0492376A JP 2210052 A JP2210052 A JP 2210052A JP 21005290 A JP21005290 A JP 21005290A JP H0492376 A JPH0492376 A JP H0492376A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
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。
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。
従来の技術とその課題
電池の充電中に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
がある。リテーナ式は正極板と負極板との間に直径約１
ミクロンの微細カラス繊維を素材とするマット状セパレ
ータ（以下ガラスセパレータという）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
っており、近年、ポータプル機器やコンピューターのバ
ックアップ電源として広く用いられるようになってきた
。しかし、リテーナ式はガラスセパレータが高価なこと
および充分な量の電解液を保持できないために、低率放
電では放電容量が電解液量で制限されるという欠点があ
り、この種の密閉電池の普及に障害となっている。
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
がある。リテーナ式は正極板と負極板との間に直径約１
ミクロンの微細カラス繊維を素材とするマット状セパレ
ータ（以下ガラスセパレータという）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
っており、近年、ポータプル機器やコンピューターのバ
ックアップ電源として広く用いられるようになってきた
。しかし、リテーナ式はガラスセパレータが高価なこと
および充分な量の電解液を保持できないために、低率放
電では放電容量が電解液量で制限されるという欠点があ
り、この種の密閉電池の普及に障害となっている。
一方、ゲル式はリテーナ式よりも安価であるが、電池性
能が液式やリテーナ式に劣るという欠点があった。
能が液式やリテーナ式に劣るという欠点があった。
我々は上述した問題点を解決するため、研究を重ねた結
果、二酸化珪素（シリカ）の粉体を電解液保持体に用い
た電池が、従来のゲル式、リテーナ式よりも放電容量が
優れており、しかもシリカ粉体が安価ななめ安価で高性
能な密閉鉛蓄電池が製造できることをみいだした。また
我々は使用するシリカ粉体の粒子直径は、粉体の充填し
易さや電解液の保持能力などの点からは、約１０〜５０
０μ係が好ましいこと、しかし極板高さが１００ｎｎを
こえる電池においては電解液の成層化現象、すなわち電
池の上部と下部とで電解液の濃度が異なる現象が起るこ
と、そしてその対策としては、コロイダルシリカまたは
アルミナを希硫酸に添加して電池に注液する必要がある
ことが知られている。
果、二酸化珪素（シリカ）の粉体を電解液保持体に用い
た電池が、従来のゲル式、リテーナ式よりも放電容量が
優れており、しかもシリカ粉体が安価ななめ安価で高性
能な密閉鉛蓄電池が製造できることをみいだした。また
我々は使用するシリカ粉体の粒子直径は、粉体の充填し
易さや電解液の保持能力などの点からは、約１０〜５０
０μ係が好ましいこと、しかし極板高さが１００ｎｎを
こえる電池においては電解液の成層化現象、すなわち電
池の上部と下部とで電解液の濃度が異なる現象が起るこ
と、そしてその対策としては、コロイダルシリカまたは
アルミナを希硫酸に添加して電池に注液する必要がある
ことが知られている。
コロイダルシリカまたはアルミナを希硫酸と混合して電
解液の成層化がおさえられる原理は、次の通りである。
解液の成層化がおさえられる原理は、次の通りである。
コロイダルシリカやアルミナは粒子が一般に０゜０５μ
ｌ以下と非常に小さく、そのため大きな表面積を持って
いる。しかもその粒子の表面に多くの−ＯＨ基をもって
いるため電解液に少量を添加するだけで硫酸と容易に結
合し、その結果電解液の粘度が高くなり電解液の移動が
行われなくなって電解液の成層化がおさえられている。
ｌ以下と非常に小さく、そのため大きな表面積を持って
いる。しかもその粒子の表面に多くの−ＯＨ基をもって
いるため電解液に少量を添加するだけで硫酸と容易に結
合し、その結果電解液の粘度が高くなり電解液の移動が
行われなくなって電解液の成層化がおさえられている。
そのためコロイダルシリカやアルミナを電解液に添加す
ると、電池に汁液した電池では寿命性能が著しく改善さ
れる。
ると、電池に汁液した電池では寿命性能が著しく改善さ
れる。
しかし上述したように電解液の移動が行われにくくなる
ため、放電容量が低下するという性能上の欠点を有して
いた。また、実用面においてもコロイダルシリカやアル
ミナを希硫酸と混合すると時間の経過につれて電解液の
粘度が上昇するため、混合後はできるだけ速やかに注液
する必要があること、すなわち数多くのセルを注液する
場合でも１セルずつ混合・注液を行う必要があるという
問題点があった。
ため、放電容量が低下するという性能上の欠点を有して
いた。また、実用面においてもコロイダルシリカやアル
ミナを希硫酸と混合すると時間の経過につれて電解液の
粘度が上昇するため、混合後はできるだけ速やかに注液
する必要があること、すなわち数多くのセルを注液する
場合でも１セルずつ混合・注液を行う必要があるという
問題点があった。
課題を解決するための手段
本発明は正・負極板、セパレータおよびシリカ粉体に電
解液を保持させた密閉鉛蓄電池において、放電容量を低
下させずに寿命性能を向上させることを目的とするもの
で、その要旨は粒子直径が０゜０５μｌＹ１〜７μｍの
シリカ粉体が０．３〜１０重量％、残部が１０〜５００
μｍのシリカ粉体で構成されたシリカ粉体を電池内の正
・負極板とセパレータとの間およびエレメントの周囲に
充填・配置し、これらの構成部品に希硫酸を保持させた
密閉式鉛蓄電池を製造することにある。
解液を保持させた密閉鉛蓄電池において、放電容量を低
下させずに寿命性能を向上させることを目的とするもの
で、その要旨は粒子直径が０゜０５μｌＹ１〜７μｍの
シリカ粉体が０．３〜１０重量％、残部が１０〜５００
μｍのシリカ粉体で構成されたシリカ粉体を電池内の正
・負極板とセパレータとの間およびエレメントの周囲に
充填・配置し、これらの構成部品に希硫酸を保持させた
密閉式鉛蓄電池を製造することにある。
作用
第１，２図に、シリカ粒子を電池に充填した状態の模式
図を示す、従来の１０〜５００μｍの粒子径のシリカ粉
体だけを充填した場合は、第２図にあるように粒子間に
大きな隙間が生じている。充電中のように極板内に生成
した濃い硫酸が、発生したガスによってシリカ粉体中へ
押出されているときでは、シリカ粉体中の液量が多くな
るため、濃い硫酸はシリカ粒子間の隙間を通って容易に
電池下部に移行し、いわゆる電解液の成層化が起る。
図を示す、従来の１０〜５００μｍの粒子径のシリカ粉
体だけを充填した場合は、第２図にあるように粒子間に
大きな隙間が生じている。充電中のように極板内に生成
した濃い硫酸が、発生したガスによってシリカ粉体中へ
押出されているときでは、シリカ粉体中の液量が多くな
るため、濃い硫酸はシリカ粒子間の隙間を通って容易に
電池下部に移行し、いわゆる電解液の成層化が起る。
一方、本発明による組成のシリカ粉体は、電池に充填し
ても第１図にあるように、粒子間の大きな隙間の中に入
り込んでいる。そのため、粒子間の隙間に入っている硫
酸の保持能力が著しく向上して電解液の成層化はほとん
ど起らず、寿命性能が向上する。またコロイダルシリカ
やアルミナを希硫酸に添加したものを電池に注液して成
層化を防止した電池のように電解液の粘度が増加すると
いうことがないため本発明による電池では、放電容量は
ほとんど低下しない。
ても第１図にあるように、粒子間の大きな隙間の中に入
り込んでいる。そのため、粒子間の隙間に入っている硫
酸の保持能力が著しく向上して電解液の成層化はほとん
ど起らず、寿命性能が向上する。またコロイダルシリカ
やアルミナを希硫酸に添加したものを電池に注液して成
層化を防止した電池のように電解液の粘度が増加すると
いうことがないため本発明による電池では、放電容量は
ほとんど低下しない。
実施例
以下、本発明を実施例にて詳述する。
Ｐｂ−Ｃａ−３ｎ合金よりなる高さ２００■のクラッド
式の正極およびペースト式負極格子に通常の正極および
負極活物質を充填し、それぞれ熟成を施した後未化成極
板を作製した。ついでこれらの正極板２枚と負極板３枚
および合成樹脂製のセパレータを用いて極板群を組立て
、電槽に挿入した後、粒子直径が１０〜５００μｍのシ
リカ粉体（ホワイトカーボン）に（１） ０．０５μｍ
以下、（２） ０．０５〜０．５μｌ、（３） ０．５
〜３μｍ、（４）３〜７μｎ、（５）７〜１０μｍの粒
子直径の微小シリカ粉体（ホワイトカーボン）をそれぞ
れ（Ａ）０．１重量％、（Ｂ ） ０．３重量％、〈ｃ
）３重量％、＜Ｄ）１０重量％、（Ｅ）５０重量％の割
合で混合したシリカ粉体を極板群の上部から充填した後
、蓋の装着、排気弁の装着を行って電池ＩＡ〜ＩＥ、２
Ａ〜２Ｅ、３Ａ〜３Ｅ、４Ａ〜４Ｅ、５Ａ〜５Ｅを製作
した。なお比較のために粒子直径１０〜５００μｌのシ
リカ粉体だけを充填した電池（６）および、これに粒子
径が０．０２μｌのコロイダルシリカを電解液と混合し
て注液した電池（７）を製作した。
式の正極およびペースト式負極格子に通常の正極および
負極活物質を充填し、それぞれ熟成を施した後未化成極
板を作製した。ついでこれらの正極板２枚と負極板３枚
および合成樹脂製のセパレータを用いて極板群を組立て
、電槽に挿入した後、粒子直径が１０〜５００μｍのシ
リカ粉体（ホワイトカーボン）に（１） ０．０５μｍ
以下、（２） ０．０５〜０．５μｌ、（３） ０．５
〜３μｍ、（４）３〜７μｎ、（５）７〜１０μｍの粒
子直径の微小シリカ粉体（ホワイトカーボン）をそれぞ
れ（Ａ）０．１重量％、（Ｂ ） ０．３重量％、〈ｃ
）３重量％、＜Ｄ）１０重量％、（Ｅ）５０重量％の割
合で混合したシリカ粉体を極板群の上部から充填した後
、蓋の装着、排気弁の装着を行って電池ＩＡ〜ＩＥ、２
Ａ〜２Ｅ、３Ａ〜３Ｅ、４Ａ〜４Ｅ、５Ａ〜５Ｅを製作
した。なお比較のために粒子直径１０〜５００μｌのシ
リカ粉体だけを充填した電池（６）および、これに粒子
径が０．０２μｌのコロイダルシリカを電解液と混合し
て注液した電池（７）を製作した。
電解液を注液し、電槽内で化成を行った後、電池の容量
試験を行った。１サイクル目の放電容量を、従来電池６
の値を１００として第３図に示す。
試験を行った。１サイクル目の放電容量を、従来電池６
の値を１００として第３図に示す。
粒子径が０．０５〜７μｔのシリカ粉体を１０％以下の
割合で添加した電池は、従来電池（ＮＯ，６）と同等以
上の容量であり、コロイダルシリカを添加して成層化を
防止した電池（ＮＯ，７）よりも１０％以上大きな容量
が得られた。
割合で添加した電池は、従来電池（ＮＯ，６）と同等以
上の容量であり、コロイダルシリカを添加して成層化を
防止した電池（ＮＯ，７）よりも１０％以上大きな容量
が得られた。
一方、添加する微小シリカ粉体の粒子径が０．０５μｍ
以下の場合は添加量が３重量％以上で、また他の粒子径
の場合も添加量が１０重量％をこえると微小シリカ粉体
を添加していない従来電池（ＮＯ，６＞に比べて著しく
容量が少なくなった。これは添加する微小シリカ粉体の
粒径がかなり小さいので、添加量が多くなると、電池内
にうまく充填できなくなり、電解液を充分に保持できな
くなるためと考えられる。
以下の場合は添加量が３重量％以上で、また他の粒子径
の場合も添加量が１０重量％をこえると微小シリカ粉体
を添加していない従来電池（ＮＯ，６＞に比べて著しく
容量が少なくなった。これは添加する微小シリカ粉体の
粒径がかなり小さいので、添加量が多くなると、電池内
にうまく充填できなくなり、電解液を充分に保持できな
くなるためと考えられる。
これらの電池を０．２５ＣＡで３時間放電した後、放電
量の１１５％を充電するサイクル寿命試験に供した。５
００サイクル終了後に電池の容量試験を行い、その後電
池を解体し、電池上部と下部のシリカ粉体に含まれる硫
酸の比重を測定した。５００サイクル後の放電容量を、
従来電池６の１サイクル目の値を１００として第４図に
示す。また５００サイクル後の電池上部と下部の硫酸比
重の差を、従来電池６の値を１００として第５図に示す
。
量の１１５％を充電するサイクル寿命試験に供した。５
００サイクル終了後に電池の容量試験を行い、その後電
池を解体し、電池上部と下部のシリカ粉体に含まれる硫
酸の比重を測定した。５００サイクル後の放電容量を、
従来電池６の１サイクル目の値を１００として第４図に
示す。また５００サイクル後の電池上部と下部の硫酸比
重の差を、従来電池６の値を１００として第５図に示す
。
０．０５〜７μｔの微小シリカ粉体を０．５〜１０重量
％添加した電池は、電解液の成層化が少なく、放電容量
の低下も少なかった。またこれらの電池をコロイダルシ
リカを希硫酸に添加して注液した電池（ＮＯ，７）と比
較すると、５００サイクル後でも放電容量は本発明によ
る電池の方が優れていた。
％添加した電池は、電解液の成層化が少なく、放電容量
の低下も少なかった。またこれらの電池をコロイダルシ
リカを希硫酸に添加して注液した電池（ＮＯ，７）と比
較すると、５００サイクル後でも放電容量は本発明によ
る電池の方が優れていた。
一方、添加する微小シリカ粉体の粒子径が０．０５μｍ
以下で３重量％以上添加した場合および０，０５〜１０
μｍの粒子径でも５０重量％添加した場合は、放電容量
が大きく低下した。これはシリカ粉体の粒子径が１０μ
ｌよりも細かくなると、シリカ粉体が電池内に充填され
にくいなめ、液保持力が低下し、その結果電解液の成層
化を起こしたためである。また、粒子径が０．０５μｌ
以上の微小シリカ粉体を０．１重量％しか添加していな
い場合や、粒子径の最も大きい７〜１０μｍの微小シリ
カ粉体を充填した場合では、電解液の成層化を防止する
ような効果はほとんどみられなかった。
以下で３重量％以上添加した場合および０，０５〜１０
μｍの粒子径でも５０重量％添加した場合は、放電容量
が大きく低下した。これはシリカ粉体の粒子径が１０μ
ｌよりも細かくなると、シリカ粉体が電池内に充填され
にくいなめ、液保持力が低下し、その結果電解液の成層
化を起こしたためである。また、粒子径が０．０５μｌ
以上の微小シリカ粉体を０．１重量％しか添加していな
い場合や、粒子径の最も大きい７〜１０μｍの微小シリ
カ粉体を充填した場合では、電解液の成層化を防止する
ような効果はほとんどみられなかった。
なお、本実施例で使用したシリカ粉体、微小シリカ粉体
はいずれもホワイトカーボンと呼ばれるシリカ粉体のう
ちの一種類であるところの含水珪酸を使用したが、無水
珪酸、含水珪酸カルシウム、含水珪酸アルミニウムを使
用してもその効果に差はみちれなかった。
はいずれもホワイトカーボンと呼ばれるシリカ粉体のう
ちの一種類であるところの含水珪酸を使用したが、無水
珪酸、含水珪酸カルシウム、含水珪酸アルミニウムを使
用してもその効果に差はみちれなかった。
発明の効果
以上述べたように本発明による密閉式鉛蓄電池は従来形
の密閉式鉛蓄電池に比べ放電容量およびサイクル寿命性
能を大幅に改善することができ、その工業的価値は極め
て大きいといえる。
の密閉式鉛蓄電池に比べ放電容量およびサイクル寿命性
能を大幅に改善することができ、その工業的価値は極め
て大きいといえる。
第１図および第２図はシリカ粉体を電池内に充填した状
態の模式図、第３図、第４図はそれぞれ１サイクル目お
よび５００サイクル目の放電容量を示す特性図、第５図
は５００サイクル後電池の上部と下部のとの硫酸比重の
差を示す特性図である。 α・・・１０〜２００μｍのシリカ粉体、β・・・０．
０５〜７μｍの微小シリカ粉体才 閃 オ 区 ５ｏｏ４ｊ４７）１／ａｔｈ衾虻鍾ｇｆ （％）数便容
量 ζ％〕
態の模式図、第３図、第４図はそれぞれ１サイクル目お
よび５００サイクル目の放電容量を示す特性図、第５図
は５００サイクル後電池の上部と下部のとの硫酸比重の
差を示す特性図である。 α・・・１０〜２００μｍのシリカ粉体、β・・・０．
０５〜７μｍの微小シリカ粉体才 閃 オ 区 ５ｏｏ４ｊ４７）１／ａｔｈ衾虻鍾ｇｆ （％）数便容
量 ζ％〕
Claims (1)
- １、電池内の正・負極板とセパレータとの間の間隙およ
びエレメントの周囲にシリカの微小粉体を充填・配置し
、放電に必要かつ充分な量の硫酸電解液を上記シリカ粉
体および正・負極板、セパレータに含浸・保持させた構
成の密閉式鉛蓄電池において、シリカ粉体の粒子直径が
０．０５μｍ以上７μｍ以下のシリカ粉体が全シリカ粉
体のうちの０．３〜１０重量％、残部が１０μｍ以上５
００μｍ以下の粒子直径をもつシリカ粉体であることを
特徴とする密閉式鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210052A JPH0492376A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 密閉式鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210052A JPH0492376A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 密閉式鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0492376A true JPH0492376A (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=16583015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2210052A Pending JPH0492376A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 密閉式鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0492376A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8975512B2 (en) | 2005-12-21 | 2015-03-10 | Merck Patent Gmbh | Tandem photovoltaic cells |
-
1990
- 1990-08-07 JP JP2210052A patent/JPH0492376A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8975512B2 (en) | 2005-12-21 | 2015-03-10 | Merck Patent Gmbh | Tandem photovoltaic cells |
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