JPH05174864A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

密閉形鉛蓄電池

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JPH05174864A
JPH05174864A JP3356908A JP35690891A JPH05174864A JP H05174864 A JPH05174864 A JP H05174864A JP 3356908 A JP3356908 A JP 3356908A JP 35690891 A JP35690891 A JP 35690891A JP H05174864 A JPH05174864 A JP H05174864A
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JP
Japan
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plates
electrode plate
battery
negative electrode
separator
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Application number
JP3356908A
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English (en)
Inventor
Akio Tokunaga
昭夫 徳永
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • H01M10/12Construction or manufacture
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低率放電、高率放電および寿命性能に優れ、
リテーナ式でもなくゲル式でもない新規な構成の密閉形
鉛蓄電池を提供する。 【構成】 正、負極板とも極板表面が平滑であり、正、
負極板の少なくとも一方は貫通孔を設けた同極性の2枚
の極板を重ねたものからなり、前記2枚の極板間には間
隔保持体が挿入され、正極板と負極板は弾性の小さな多
孔性の薄型セパレータを介して積層され、前記同極性の
2枚の極板間および極板群周囲には顆粒状の含水二酸化
珪素粉体が充填され、硫酸電解液が実質的に前記粉体に
保持されてなる密閉形鉛蓄電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は密閉形鉛蓄電池の改良に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】電池の充電中に発生する酸素ガスを負極
で吸収するいわゆる酸素サイクルを利用した密閉形鉛蓄
電池には、リテ−ナ式とゲル式の二種類がある。リテ−
ナ式は正極板と負極板との間に挿入した微細ガラス繊維
を素材とするマット状セパレ−タ(ガラスセパレ−タ)
で電池の充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、無保守、無漏液、ポジションフリ−など
の特徴を生かして、近年ポ−タブル機器、コ−ドレス機
器、コンピュ−タ−のバックアップ電源をはじめ、大型
の据置用電池や自動車のエンジン始動用にも使用される
ようになってきた。
【0003】しかしガラスセパレ−タは特殊な方法で製
造される直径1ミクロン前後の極細ガラス繊維を抄造し
てマット状としたもので、一般的に用いられている鉛蓄
電池用のセパレ−タに比してかなり高価なことや、目標
の電池性能を得るためには極板群を強く圧迫して電槽内
に組み込まなければならないので電池の組立が困難とな
り、必然的に電池の製造コストが高くなるという欠点が
あった。
【0004】また、リテ−ナ式密閉形鉛蓄電池は、実質
的に正、負極板間に挿入したガラスセパレ−タに硫酸電
解液を保持できるだけであるから電池の充放電に関与で
きる電解液量が少なく、電解液が豊富に存在する開放形
の一般的な鉛蓄電池に比べると電池容量、とくに低率放
電容量が劣るという欠点があった。
【0005】そこで、極間を広くしてできるだけ多くの
電解液をガラスセパレータに保持させて放電容量の改善
を図ろうとすると、電池の内部抵抗が大きくなって放電
時の電圧特性が悪くなり、逆に、電圧特性を良くするた
めに薄いガラスセパレータを使用すると、放電に必要な
電解液を確保できなくなる上に、ガラスセパレータは多
孔度が大きく、孔径も大きいため、セパレータの貫通シ
ョートが起こりやすく短寿命であるという問題があっ
た。
【0006】一方、ゲル式は硫酸電解液をコロイド状シ
リカや水ガラスによってゲル化した密閉形鉛蓄電池であ
るが、硫酸が離しょうしたり硫酸イオンの移動が悪いた
めに性能的にはリテーナ式密閉形鉛蓄電池よりも劣るも
のであった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は密閉形鉛蓄電
池内の上述した欠点を解消するもので、低率放電、高率
放電および寿命性能に優れ、リテーナ式でもなくゲル式
でもない新規な構成の密閉形鉛蓄電池を提供するもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は極板表面が平滑
な正極板または負極板の少なくとも一方の極板は貫通孔
を設けた同じ極性の2枚の極板からなり、2枚の極板間
には間隔保持体を挿入した構造であって、正極板と負極
板を弾性の小さい多孔性の薄型セパレータを介して組み
立てた極板群を電槽内に挿入し、前記同極性の2枚の極
板間および極板群周囲に、微細一次粒子が凝集して粗大
な二次粒子を形成する顆粒状の含水二酸化珪素粉体を充
填し、電池の充放電に必要充分な硫酸電解液を実質的に
前記粉体に保持させることによって、上記課題を解決す
ることができた。
【0009】
【実施例】本発明は図1に示すような形状の極板1を使
用するもので、前記極板1の表面は平滑であって複数個
の貫通孔2が設けられている。このような極板は鉛−カ
ルシウム系合金の格子体にペーストを充填した後、剣山
に似た治具で貫通孔を設け、その後表面が平滑なプレス
機にかけて作製した。表面が平滑な極板を使用する理由
は以下の通りである。すなわち、本発明では後述するよ
うに弾性の小さいセパレータを使用するため、従来のよ
うに表面に凹凸がある極板ではセパレータが極板表面の
凹凸に応じて密着しないので、極板とセパレータとの間
に隙間が生じ、その部分の活物質が働かなくなるのを防
ぐためである。
【0010】図2はこのような形状の正、負極板を用い
て組み立てた本発明による密閉形鉛蓄電池の構造を示
す。図において3,3’は正極板、4,4’は負極板、
7は電槽である。いずれも極板表面は平滑であって、複
数個の貫通孔2が設けてある。同じ極性の極板間には、
図2におけるA−A断面を示す図3からわかるように、
その間隔を一定に保持するための間隔保持体13を挿入
してそれぞれ2枚重ねの正、負極板とした。
【0011】なお、本実施例では間隔保持体として波型
をつけたパルプセパレータを用いたが、孔あきのプラス
チック波板やその他電池に有害な物質を溶出しない材料
からなる間隔を保持できるものであればよい。ついで
正、負極板間に弾性の小さい多孔性の薄型セパレータ5
を介して積み重ね、ストラップを溶接して極板群を作製
した。
【0012】本実施例で用いたセパレータ5は、合成パ
ルプ、ガラス繊維、ポリエステル繊維およびシリカ粉体
とをアクリル樹脂のバインダーを用いて抄造したもの
で、厚みは0.40mm、多孔度は約70%であるが、
その孔径は最大でも数ミクロンと通常の密閉形鉛蓄電池
に使用されるガラスセパレータの孔径よりもかなり小さ
く、セパレータの貫通ショートが起こる心配はなく、ま
た、電気抵抗もきわめて小さいものである。
【0013】従来の密閉電池で使用している微細ガラス
繊維を抄造したガラスセパレータは、乾燥状態では弾性
があるが電解液中に浸漬すると弾性が失われ、そのため
電池に組み込む際に高い圧迫度をかけても電池にすると
それが低下して寿命の長い電池は得られなかった。
【0014】そこで本発明では最初から弾性の小さなセ
パレータを用いることによって寿命性能の改善を図った
のである。作製した極板群は電槽7に収納し、電槽ふた
8を溶着したのち、電槽ふた上部に設けた充填口9から
電解液保持材としての顆粒状シリカ粉体6を電池に振動
を加えながら供給し、2枚重ねの正および負極板の極板
間、極板に設けた貫通孔および極板の周囲に密に充填し
て極板群を前記顆粒状シリカ粉体に埋設した。
【0015】ここで電解液保持材として用いた顆粒シリ
カ粉体は、一次粒子が10〜40ナノメター(nm)の
非常に細かい含水二酸化珪素が凝集して50〜200ミ
クロン(μm)の粗大な二次粒子を形成する粉体であっ
て、充填した状態での多孔度は約85%、比表面積は2
00m2 /gにも達する電解液保持力に優れた粉体であ
る。粉体の充填を終えたのちは充填口をふた10で密封
した。
【0016】なお、11は電槽ふた8の上部に設けたリ
ング弁やキャップ弁からなる排気弁で、その下部には多
孔板12が取り付けてある。この多孔板は発泡フェノー
ル樹脂や多孔質のアルミナ焼結体からなり、電池を過充
電した際に発生するガスを逃がすとともにシリカ粉体が
外部にもれないようにするためのものである。電池の充
電は排気弁11を取り外し、電池内を減圧にしたのち希
硫酸電解液を顆粒シリカ粉体や極板に含浸させてから一
定の電流を流して行った。
【0017】次に本発明による密閉形鉛蓄電池の放電試
験を容量約30Ahの電池を用いて行った。0.2C
(25℃)および5C(−15℃)放電試験結果および
寿命試験結果を表1に示す。なお、寿命試験はJIS規
格に準拠して行った。
【0018】
【表1】
【0019】電池Aは、表面が平滑で複数の貫通孔を有
する正極板8枚(2枚重ね×4組)と負極板8枚(2枚
重ね×3組と端板2枚)を用いた本発明品、電池Bは、
電池Aの本発明品において極板表面が平滑でなくかつ貫
通孔を設けなかった場合の対照品、電池Cは電池Bと同
じ正、負極板を用いたリテーナ式の従来品(厚み1.4
0mmのガラスセパレータを使用)である。
【0020】本発明品Aは0.2Cおよび5C放電容量
がそれぞれ40.2、および20.4Ahで、5秒目電
圧も1.71Vと放電容量、電圧とも従来のリテーナ式
密閉電池Cを大幅に上回る性能を示した。このように優
れた初期性能が得られたのは極板表面を平滑にしたこと
によって極板とセパレータとの密着性が良好となり、
0.40mmと薄いセパレータを使用したので電池の内
部抵抗も小さく、かつ極板に貫通孔を設けたことによっ
て極板の背面から電解液がスムースに補給されたためで
あると考えられる。
【0021】寿命試験は公称容量(30Ah)の50%
になった時点を寿命として判定した結果、本発明品は従
来電池の2倍以上の性能を示した。寿命試験終了後に電
池を解体して極板状態を観察した結果、本発明に基づく
試験電池は極板の変形や膨張がきわめて少なかった。こ
れは極板群が電解液保持材としての顆粒シリカ粉体に埋
設されていること、および弾性の小さい強固なセパレー
タを用いたので、充放電にともなう極板の膨張を防ぐこ
とができたことなどによるものであると考えられる。ま
た、電解液保持材が粉体であるために、極板に設けた貫
通孔の中にも粉体が充満し、貫通口のまわりの活物質が
崩壊することもなかった。
【0022】対照品であるBは本発明品に比して放電容
量、寿命ともかなり劣っていたが、これは極板とセパレ
ータとの間に隙間が生じたことおよび極板に貫通孔を設
けなかったので電解液の補給が充分でなかったことなど
が主な原因であった。
【0023】なお、本実施例では、同じ極性の極板間に
電解液保持材を充填した2枚重ねの正、負極板を用いた
が、正、負いずれか一方のみをこのような構成の極板に
し、他の一方は通常の極板を用いた場合も良好な性能が
得られた。極板に設ける貫通孔は格子の桟で囲まれた部
分にます目の大きさに応じてあける必要があり、したが
ってその孔径は直径1〜6mm程度が適当である。貫通
孔の数は極板の大きさにしたがって増減させるが、孔の
総面積が極板の見掛面積に対して1〜6%がよかった。
【0024】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば密閉
形鉛蓄電池の初期および寿命性能を大幅に改善すること
が可能となり、とくに極板の厚みが大きい場合に顕著な
効果が認められ工業上の価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明密閉形鉛蓄電池用極板の斜視図
【図2】本発明密閉形鉛蓄電池の構造を示す概略図
【図3】図2におけるA−A断面図
【符号の説明】
1 極板 2 貫通孔 3、3’ 正極板 4、4’ 負極板 5 セパレータ 6 電解液保持材 7 電槽 8 電槽ふた 9 充填口 13 間隔保持体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正、負極板とも極板表面が平滑であり、
    正、負極板の少なくとも一方は貫通孔を設けた同極性の
    2枚の極板を重ねたものからなり、前記2枚の極板間に
    は間隔保持体が挿入され、正極板と負極板は弾性の小さ
    な多孔性の薄型セパレータを介して積層され、前記同極
    性の2枚の極板間および極板群周囲には、微細一次粒子
    が凝集して粗大な二次粒子を形成する顆粒状の含水二酸
    化珪素粉体が充填され、電池の充放電に必要充分な硫酸
    電解液が実質的に前記粉体に保持されてなることを特徴
    とする密閉形鉛蓄電池。
JP3356908A 1991-12-24 1991-12-24 密閉形鉛蓄電池 Pending JPH05174864A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956524A (zh) * 2014-04-18 2014-07-30 河南超威电源有限公司 浓胶体长寿命电池
JP2019067584A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 株式会社Gsユアサ 蓄電素子

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