JPH05326011A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents
密閉形鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPH05326011A JPH05326011A JP4148873A JP14887392A JPH05326011A JP H05326011 A JPH05326011 A JP H05326011A JP 4148873 A JP4148873 A JP 4148873A JP 14887392 A JP14887392 A JP 14887392A JP H05326011 A JPH05326011 A JP H05326011A
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- Japan
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- battery
- electrolytic solution
- electrode plates
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/06—Lead-acid accumulators
- H01M10/08—Selection of materials as electrolytes
- H01M10/10—Immobilising of electrolyte
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 生産性に優れ、電池容量および寿命性能のば
らつきの少ない密閉形鉛蓄電池を得る。 【構成】 電池の充電中に発生する酸素ガスを負極で吸
収させる密閉形鉛蓄電池であって、極板間および極板群
の周囲に硫酸電解液を吸収して膨潤する粉体とシリカ粉
体を混合した粉体を充填、配置し、放電に必要かつ充分
な量の硫酸電解液を上記混合粉体、隔離体および正・負
極板に含浸、保持させた密閉形鉛蓄電池。
らつきの少ない密閉形鉛蓄電池を得る。 【構成】 電池の充電中に発生する酸素ガスを負極で吸
収させる密閉形鉛蓄電池であって、極板間および極板群
の周囲に硫酸電解液を吸収して膨潤する粉体とシリカ粉
体を混合した粉体を充填、配置し、放電に必要かつ充分
な量の硫酸電解液を上記混合粉体、隔離体および正・負
極板に含浸、保持させた密閉形鉛蓄電池。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は密閉形鉛蓄電池、特にそ
の電解液保持体の改良に関するものである。
の電解液保持体の改良に関するものである。
【0002】
【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形鉛蓄電池にはリ
テーナ式とゲル式の2種類がある。リテーナ式は正極板
と負極板との間に微細ガラス繊維を主体とするマット状
のセパレータ(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おこ
なっており、無保守、無漏液、ポジションフリー等の特
徴を生かして、近年、ポータブ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ている。
ガスを負極で吸収させるタイプの密閉形鉛蓄電池にはリ
テーナ式とゲル式の2種類がある。リテーナ式は正極板
と負極板との間に微細ガラス繊維を主体とするマット状
のセパレータ(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おこ
なっており、無保守、無漏液、ポジションフリー等の特
徴を生かして、近年、ポータブ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ている。
【0003】しかし、ガラスセパレータは特殊な方法で
製造される直径1ミクロン前後の微細ガラス繊維を抄造
してマット状としたもので、一般的に用いられる鉛蓄電
池用のセパレータに比べかなり高価なことや、安定した
電池性能を得るためには極板群を強く圧迫して組み込ま
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。
製造される直径1ミクロン前後の微細ガラス繊維を抄造
してマット状としたもので、一般的に用いられる鉛蓄電
池用のセパレータに比べかなり高価なことや、安定した
電池性能を得るためには極板群を強く圧迫して組み込ま
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、硫酸電解液を保持させることができ
るのは正、負極板間に挿入したガラスセパレータだけで
あって、開放形の液式鉛蓄電池のように極板群の周囲に
電解液を配置できないので、電池反応が電解液量で制限
され、液式電池よりも電池性能が劣るという欠点があっ
た。
るのは正、負極板間に挿入したガラスセパレータだけで
あって、開放形の液式鉛蓄電池のように極板群の周囲に
電解液を配置できないので、電池反応が電解液量で制限
され、液式電池よりも電池性能が劣るという欠点があっ
た。
【0005】一方、ゲル式はリテーナ式よりも安価であ
るが、電池性能がリテーナ式より劣り、使用中に硫酸ゲ
ルから電解液が離しょうするために寿命性能が良くない
という欠点があった。
るが、電池性能がリテーナ式より劣り、使用中に硫酸ゲ
ルから電解液が離しょうするために寿命性能が良くない
という欠点があった。
【0006】そこでこれらの欠点を解消するために、微
細ガラス繊維を用いるリテーナ式でもなく、ゲル状の電
解液を用いるゲル式でもない密閉形鉛蓄電池が提案され
ている。すなわち、電解液保持材として高い多孔度と大
きい比表面積を有する粉体、たとえばシリカ粉体を使用
するもので、正極板と負極板との間隙および極板群の周
囲に上記粉体を充填した構成の密閉形鉛蓄電池である。
シリカ粉体はホワイト・カーボンと呼ばれ、大量に生
産、販売されている安価な材料であり、耐酸性や電解液
の保持力も優れているので、このタイプの密閉形鉛蓄電
池の電解液保持材に用いる粉体として優れた素材である
といえる。
細ガラス繊維を用いるリテーナ式でもなく、ゲル状の電
解液を用いるゲル式でもない密閉形鉛蓄電池が提案され
ている。すなわち、電解液保持材として高い多孔度と大
きい比表面積を有する粉体、たとえばシリカ粉体を使用
するもので、正極板と負極板との間隙および極板群の周
囲に上記粉体を充填した構成の密閉形鉛蓄電池である。
シリカ粉体はホワイト・カーボンと呼ばれ、大量に生
産、販売されている安価な材料であり、耐酸性や電解液
の保持力も優れているので、このタイプの密閉形鉛蓄電
池の電解液保持材に用いる粉体として優れた素材である
といえる。
【0007】このようなシリカ粉体を電解液保持体とし
て使用する密閉形鉛蓄電池において、特に製造工程上の
問題が明らかになってきた。その1つにシリカ粉体を正
極板と負極板との間隙および極板群の周囲に最密の状態
で充填するのに長時間を要するという点である。
て使用する密閉形鉛蓄電池において、特に製造工程上の
問題が明らかになってきた。その1つにシリカ粉体を正
極板と負極板との間隙および極板群の周囲に最密の状態
で充填するのに長時間を要するという点である。
【0008】生産性を向上するため、充填に要する時間
を短縮することが必要で、そのためには充填密度を下げ
る等の方法が考えられる。しかしながら電池内に最密状
態で粉体を充填していないと、注液時もしくは使用時に
おいて電池内に大きな空間を生じる恐れがある。この大
きな空間が極板群の以外の場所であれば大きな問題には
ならないが、正・負極板間もしくは正・負極板に当接し
て空間が生じると、電解液はこの空間部には保持され
ず、極板のこの空間と接している部分に充・放電反応が
十分に起こらず、電池としては放電容量の減少となる。
を短縮することが必要で、そのためには充填密度を下げ
る等の方法が考えられる。しかしながら電池内に最密状
態で粉体を充填していないと、注液時もしくは使用時に
おいて電池内に大きな空間を生じる恐れがある。この大
きな空間が極板群の以外の場所であれば大きな問題には
ならないが、正・負極板間もしくは正・負極板に当接し
て空間が生じると、電解液はこの空間部には保持され
ず、極板のこの空間と接している部分に充・放電反応が
十分に起こらず、電池としては放電容量の減少となる。
【0009】空間が極板群の間もしくは近傍に生じる
と、極板にかかる圧力が不均一となり、寿命性能を悪化
させることがある。このように空間の生じる部位によっ
て電池の容量および寿命性能が異なることがあり、電池
性能のばらつきの原因となる。
と、極板にかかる圧力が不均一となり、寿命性能を悪化
させることがある。このように空間の生じる部位によっ
て電池の容量および寿命性能が異なることがあり、電池
性能のばらつきの原因となる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題を解
決するもので、その要旨とするところは密閉形鉛蓄電池
において、極板間および極板群の周囲に硫酸電解液を吸
収して膨潤する粉体とシリカ粉体を混合した粉体を充
填、配置し、放電に必要かつ充分な量の硫酸電解液を上
記混合粉体、隔離体および正・負極板に含浸、保持させ
ることにある。
決するもので、その要旨とするところは密閉形鉛蓄電池
において、極板間および極板群の周囲に硫酸電解液を吸
収して膨潤する粉体とシリカ粉体を混合した粉体を充
填、配置し、放電に必要かつ充分な量の硫酸電解液を上
記混合粉体、隔離体および正・負極板に含浸、保持させ
ることにある。
【0011】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
図1は本発明密閉形鉛蓄電池の一実施例を示す断面図で
ある。図において、1は電槽、2はアンチモンフリーの
鉛合金もしくはアンチモンを小量含む鉛合金からなる格
子に正極ペーストを充填した正極板である。3は負極板
であり、アンチモンフリーの合金を用いた格子にリグニ
ンや硫酸バリウム等の防縮剤を添加した通常の負極ペー
ストを充填して製造する。
図1は本発明密閉形鉛蓄電池の一実施例を示す断面図で
ある。図において、1は電槽、2はアンチモンフリーの
鉛合金もしくはアンチモンを小量含む鉛合金からなる格
子に正極ペーストを充填した正極板である。3は負極板
であり、アンチモンフリーの合金を用いた格子にリグニ
ンや硫酸バリウム等の防縮剤を添加した通常の負極ペー
ストを充填して製造する。
【0012】これらの正・負極板を隔離板4を介して極
板群を作製し、電槽1に挿入した。5は粉体、6は電槽
の蓋、8は微孔ゴム板7を押さえるために蓋6の内面に
設けられた突起、9は正極端子、10は負極端子である。
この電槽に一定量の粉体を振動を加えながら、正・負極
板間および極板群周囲に充填した。
板群を作製し、電槽1に挿入した。5は粉体、6は電槽
の蓋、8は微孔ゴム板7を押さえるために蓋6の内面に
設けられた突起、9は正極端子、10は負極端子である。
この電槽に一定量の粉体を振動を加えながら、正・負極
板間および極板群周囲に充填した。
【0013】電解液保持体としては、硫酸電解液を吸収
して膨潤する粉体であるスルホアルキルアクリケート系
樹脂を主原料とする樹脂粉体とシリカ粉体とを用い、シ
リカ粉体に対し、樹脂粉体を容積率で10容積%および
20容積%で混合した混合粉体を使用した。硫酸電解液
を吸収して膨潤する粉体は、鉛蓄電池の電解液である希
硫酸中においてもに安定でかつ電池に無害でかつ酸性溶
液を吸収できる粉体であれば他の粉体でもかまわない。
して膨潤する粉体であるスルホアルキルアクリケート系
樹脂を主原料とする樹脂粉体とシリカ粉体とを用い、シ
リカ粉体に対し、樹脂粉体を容積率で10容積%および
20容積%で混合した混合粉体を使用した。硫酸電解液
を吸収して膨潤する粉体は、鉛蓄電池の電解液である希
硫酸中においてもに安定でかつ電池に無害でかつ酸性溶
液を吸収できる粉体であれば他の粉体でもかまわない。
【0014】比較のためにシリカ粉体のみを電解液保持
体とした電池を作製した。電池への充填量は、最密で充
填したときの見かけの容積を100としたときの容積で
示し、これらの粉体の電池への充填量を表1に示す。
体とした電池を作製した。電池への充填量は、最密で充
填したときの見かけの容積を100としたときの容積で
示し、これらの粉体の電池への充填量を表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】シリカ粉体に硫酸電解液を吸収して膨潤す
る粉体を10容積%混合した粉体を正・負極板間および
極板群周囲に最密に充填し電解液保持体とした電池を電
池A、この粉体を最密充填量に対し80%を充填したも
のを電池B、20容積%で混合した粉体を70%充填し
たものを電池Cとした。電池DおよびEはシリカ粉体の
みを電解液保持体として充填した電池で、電池Dは最密
に充填したもの、電池Eはその80%の充填量としたも
のである。
る粉体を10容積%混合した粉体を正・負極板間および
極板群周囲に最密に充填し電解液保持体とした電池を電
池A、この粉体を最密充填量に対し80%を充填したも
のを電池B、20容積%で混合した粉体を70%充填し
たものを電池Cとした。電池DおよびEはシリカ粉体の
みを電解液保持体として充填した電池で、電池Dは最密
に充填したもの、電池Eはその80%の充填量としたも
のである。
【0017】これらの電池への所定量の粉体の充填に要
した時間を表2に示す。電池Aおよび電池Dは最密に充
填したため、要した時間は40分以上となった。電池
B,CおよびEの充填に要した時間は、最密充填(電池
A,D)に要した時間の約1/6〜1/8の6分〜5分
であった。これら電池内に充填した粉体の上部から粉体
の飛散および吹上を防ぐため、連続気泡を持つ微孔ゴム
板を載置した。
した時間を表2に示す。電池Aおよび電池Dは最密に充
填したため、要した時間は40分以上となった。電池
B,CおよびEの充填に要した時間は、最密充填(電池
A,D)に要した時間の約1/6〜1/8の6分〜5分
であった。これら電池内に充填した粉体の上部から粉体
の飛散および吹上を防ぐため、連続気泡を持つ微孔ゴム
板を載置した。
【0018】このようにして組み立てた電池に希硫酸を
注液し、化成を行った。化成後の電解液の比重は20℃
で1.30になるように調整した。なお、この試作した
電池の公称容量は5Ahで、同一内容の電池を各5個を
作製した。
注液し、化成を行った。化成後の電解液の比重は20℃
で1.30になるように調整した。なお、この試作した
電池の公称容量は5Ahで、同一内容の電池を各5個を
作製した。
【0019】これら5種類の電池の初期の容量を5時間
率の電流にて放電し、端子電圧が1.70Vになるまで
の時間を測定した。放電容量の最高値と最低値を表2に
示す。その後、次に示す内容の充・放電サイクル寿命試
験をおこなった。
率の電流にて放電し、端子電圧が1.70Vになるまで
の時間を測定した。放電容量の最高値と最低値を表2に
示す。その後、次に示す内容の充・放電サイクル寿命試
験をおこなった。
【0020】 放電:5時間率での電流で1.70Vまで放電 充電:放電電気量の120%を10時間率で充電 寿命の判定は公称容量の50%以下となった時点とし
た。その後、その電池を解体し、寿命となった原因を調
べた。結果を表2に示した。
た。その後、その電池を解体し、寿命となった原因を調
べた。結果を表2に示した。
【0021】
【表2】
【0022】シリカ粉体のみを電解液保持体とする電池
では、粉体の充填量による性能の差が非常に大きかっ
た。最大充填密度の80%の割合でシリカ粉体のみを充
填した電池Eは、容量および寿命回数のばらつきがおお
きく、それらの平均値も小さかった。
では、粉体の充填量による性能の差が非常に大きかっ
た。最大充填密度の80%の割合でシリカ粉体のみを充
填した電池Eは、容量および寿命回数のばらつきがおお
きく、それらの平均値も小さかった。
【0023】一方、硫酸電解液を吸収して膨潤する粉体
を混合した粉体を電解液保持体とする本発明による電池
は、充填量による性能の差はほとんどなかった。電池B
およびCは、充填密度が低いにも関わらず、最密で粉体
を充填した電池AおよびDと同等の放電性能および寿命
性能を有しており、それらのばらつきも小さかった。最
密で粉体を充填した電池Aと電池Dとを比較すると、本
発明の電池Aの寿命性能が約一割高く、これは硫酸電解
液を吸収して膨潤する粉体を混合したことで、極板に圧
迫力がかかったために寿命が伸びたためと考えられる。
を混合した粉体を電解液保持体とする本発明による電池
は、充填量による性能の差はほとんどなかった。電池B
およびCは、充填密度が低いにも関わらず、最密で粉体
を充填した電池AおよびDと同等の放電性能および寿命
性能を有しており、それらのばらつきも小さかった。最
密で粉体を充填した電池Aと電池Dとを比較すると、本
発明の電池Aの寿命性能が約一割高く、これは硫酸電解
液を吸収して膨潤する粉体を混合したことで、極板に圧
迫力がかかったために寿命が伸びたためと考えられる。
【0024】寿命後に電池を解体すると、電池A〜Cで
は、正極格子の腐食量が少なく、活物質の劣化が直接的
な原因となっていた。特に電池Aでは、正極板の伸びが
ほとんど起こっていなかった。容量、寿命性能ともに低
かった電池Eは、正・負極板間や電池上部の粉体飛散防
止のために、用いた微孔ゴムと粉体の間に大きな空間が
生じていた。この空間のできる位置により性能がばらつ
いたと思われる。同じように粉体を最密に充填していな
い電池B,Cでは、この空間はみられなかった。これ
は、硫酸電解液を吸収して膨潤する粉体が、注液時に硫
酸電解液を取り込み膨れることで、正・負極板間等に生
じた空間が埋められたとみられる。
は、正極格子の腐食量が少なく、活物質の劣化が直接的
な原因となっていた。特に電池Aでは、正極板の伸びが
ほとんど起こっていなかった。容量、寿命性能ともに低
かった電池Eは、正・負極板間や電池上部の粉体飛散防
止のために、用いた微孔ゴムと粉体の間に大きな空間が
生じていた。この空間のできる位置により性能がばらつ
いたと思われる。同じように粉体を最密に充填していな
い電池B,Cでは、この空間はみられなかった。これ
は、硫酸電解液を吸収して膨潤する粉体が、注液時に硫
酸電解液を取り込み膨れることで、正・負極板間等に生
じた空間が埋められたとみられる。
【0025】このように空間が埋められると、電解液保
持体と正・負極板との接触が保たれ、その活物質が充・
放電反応に十分に活用される。このために放電および寿
命性能において、最密で粉体を充填した電池と同等の性
能を示したものと考えられる。
持体と正・負極板との接触が保たれ、その活物質が充・
放電反応に十分に活用される。このために放電および寿
命性能において、最密で粉体を充填した電池と同等の性
能を示したものと考えられる。
【0026】
【発明の効果】以上記述したように、本発明による極板
間および極板群の周囲に硫酸電解液を吸収して膨潤する
粉体とシリカ粉体を混合した粉体を充填、配置し、放電
に必要かつ充分な量の硫酸電解液を上記混合粉体、隔離
体および正・負極板に含浸、保持させることにより、充
填密度が小さいことによる放電容量および寿命性能のバ
ラツキをなくすることができる。
間および極板群の周囲に硫酸電解液を吸収して膨潤する
粉体とシリカ粉体を混合した粉体を充填、配置し、放電
に必要かつ充分な量の硫酸電解液を上記混合粉体、隔離
体および正・負極板に含浸、保持させることにより、充
填密度が小さいことによる放電容量および寿命性能のバ
ラツキをなくすることができる。
【0027】これにより、電池製造時に粉体の充填に要
する時間を短縮でき、かつ電池の容量および寿命性能に
ばらつきのない密閉型鉛蓄電池を製作でき、この工業的
価値は非常に大きい。
する時間を短縮でき、かつ電池の容量および寿命性能に
ばらつきのない密閉型鉛蓄電池を製作でき、この工業的
価値は非常に大きい。
【0028】
【0029】
【図1】本発明密閉形鉛蓄電池の断面図
【0030】
1 電槽 2 正極板 3 負極板 4 隔離体 5 粉体 6 蓋 7 微孔ゴム板 8 突起 9 正極端子 10 負極端子
Claims (1)
- 【請求項1】 電池の充電中に発生する酸素ガスを負極
で吸収させる密閉形鉛蓄電池であって、極板間および極
板群の周囲に硫酸電解液を吸収して膨潤する粉体とシリ
カ粉体を混合した粉体を充填、配置し、放電に必要かつ
充分な量の硫酸電解液を上記混合粉体、隔離体および正
・負極板に含浸、保持させることを特徴とする密閉形鉛
蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4148873A JPH05326011A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 密閉形鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4148873A JPH05326011A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 密閉形鉛蓄電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05326011A true JPH05326011A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=15462633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4148873A Pending JPH05326011A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 密閉形鉛蓄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05326011A (ja) |
-
1992
- 1992-05-14 JP JP4148873A patent/JPH05326011A/ja active Pending
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