JPH0555984B2 - - Google Patents
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- JPH0555984B2 JPH0555984B2 JP63278438A JP27843888A JPH0555984B2 JP H0555984 B2 JPH0555984 B2 JP H0555984B2 JP 63278438 A JP63278438 A JP 63278438A JP 27843888 A JP27843888 A JP 27843888A JP H0555984 B2 JPH0555984 B2 JP H0555984B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
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- H01M4/68—Selection of materials for use in lead-acid accumulators
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- H01M4/82—Multi-step processes for manufacturing carriers for lead-acid accumulators
- H01M4/84—Multi-step processes for manufacturing carriers for lead-acid accumulators involving casting
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- 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は鉛蓄電池の改良に関するもので、特に
酸素ガスの負極吸収方式による密閉鉛蓄電池の充
放電サイクル性能の向上を計ることを目的とする
ものである。 従来の技術とその課題 近年密閉鉛蓄電池は、非常用や予備電源用など
の据置のみでなくポータブル家電製品などにその
無保守性および無漏液性という特徴を生かして広
く普及している。密閉鉛蓄電池の一般的な構成
は、従来から正・負極板に用いる鉛合金格子に
は、アンチモンを含まない例えば鉛−カルシウム
−すず−アルミニウムなどの合金が使用されてい
る。この鉛合金は水素過電圧を著しく減少するア
ンチモンのような物質を含まないので自己放電が
少なくまた水の電気分解による損失を小さくでき
るので無保守性という観点では極めて好ましい
が、反面この鉛−カルシウム系合金の欠点は、深
い充放電を繰り返すと正極格子には粒界腐食が起
り格子が著しく伸びて内部短絡や活物質脱落を引
き起こし寿命が短くなることである。このため充
放電を繰り返して使用する用途、いわゆるサイク
ルサービスユースでは未だ密閉化が進まず、フオ
ークリフトトラツクや電気自動車などでは定期的
な補水作業が行われている。 この欠点を除去するため、これまでから数多く
の改良が提案されてきた。例えば自己放電を増加
する最大の要因である正極格子中のアンチモン量
を機械的強度が余り低下しない限度まで減少さ
せ、また負極格子には鉛−カルシウム系合金を用
いて、いわゆるハイブリツド構成とすることによ
つてサイクル性能と無保守性との両立を計る方法
がとられている。この方法は現在の自動車用鉛蓄
電池などで実用化されており、従来の正・負極格
子とも鉛−アンチモン系合金を用いる方式に比し
確かに電解液の減少量はへるけれども両極格子と
も鉛−カルシウム系合金を使用したものに比べる
と電解液の減少量はかなり多かつた。 課題を解決するための手段 本発明は上記欠点を除去するもので低アンチモ
ン鉛合金の金属組織を調整することにより、格子
の腐食時のアンチモンの溶出を極力抑制すること
を特徴とする。よく知られているように鉛−アン
チモン系合金の組織は、樹枝状に発達した鉛の固
溶体相（α相）を取り囲むように鉛とアンチモン
の共晶（β相）が存在する。この様な鉛合金が陽
極酸化を受けて腐食すると合金表面からβ相が侵
食されて腐食していく。β相はアンチモンの含有
量が極めて高いから、この相が腐食されると多量
のアンチモンが電解液中に溶出し（アンチモンの
酸化物は電解液に溶出）これが負極板に拡散、泳
動してその表面に電析すると自己放電の原因とな
る。このためアンチモンの含有量を減少しても、
共晶成分のβ相の割合が減るだけでその組成には
変化はないから腐食によつてその部分が酸化され
るとかなりのアンチモンが溶出することになる。
本発明は典型的なこの様な鉛−アンチモン系合金
組織を熱処理などによつて再編成しβ相のような
高アンチモン含有部分をなくしたことにある。 実施例 以下本発明の一実施例について述べる。アンチ
モン含有量0.4〜３％好ましくは１〜２％のアン
チモン含有量に調整した鉛合金を鋳造後、220〜
250℃の雰囲気で数時間処理し、その後急冷する。
この熱処理により鉛合金の金属組織は、従来のよ
うな樹枝状品ではなく、α相中にβ相が溶け込ん
だ特有の組織を呈する。固溶体相は前にも述べた
ように共晶組成のβ相に比べてはるかに耐食性が
ありアンチモンの溶出を阻止する。 本発明に使用する鉛−アンチモン系合金のアン
チモン以外の組成は、少量のヒ素やすずのほかイ
オウあるいは銅などの核化剤として作用する元素
の添加も極めて有効である。 本発明のもう一つの構成要素は、正・負極板間
にアンチモンイオンの拡散や泳動に対してバリヤ
ーになるシリカやアルミナなどの高表面積を有す
る物質を希硫酸電解液中に存在させることであ
り、これによつて正極格子の腐食によつて溶出し
たアンチモンイオンや化合物を吸着したり保持さ
せたりしてそれが負極板面に到達する割合を著し
く減少できることがわかつた。 本発明の効果は次の実験によつて確認すること
ができる。まず正極板にはPb−1.6％Sb−0.3％
As−0.005％Ｓより成る厚さ３mmの格子を用い、
負極はPb−Ca−Sn系格子（厚さ2.3mm）を使用し
て、いわゆるハイブリツド構成の鉛蓄電池を第１
表に示す３種類につき試作した。
酸素ガスの負極吸収方式による密閉鉛蓄電池の充
放電サイクル性能の向上を計ることを目的とする
ものである。 従来の技術とその課題 近年密閉鉛蓄電池は、非常用や予備電源用など
の据置のみでなくポータブル家電製品などにその
無保守性および無漏液性という特徴を生かして広
く普及している。密閉鉛蓄電池の一般的な構成
は、従来から正・負極板に用いる鉛合金格子に
は、アンチモンを含まない例えば鉛−カルシウム
−すず−アルミニウムなどの合金が使用されてい
る。この鉛合金は水素過電圧を著しく減少するア
ンチモンのような物質を含まないので自己放電が
少なくまた水の電気分解による損失を小さくでき
るので無保守性という観点では極めて好ましい
が、反面この鉛−カルシウム系合金の欠点は、深
い充放電を繰り返すと正極格子には粒界腐食が起
り格子が著しく伸びて内部短絡や活物質脱落を引
き起こし寿命が短くなることである。このため充
放電を繰り返して使用する用途、いわゆるサイク
ルサービスユースでは未だ密閉化が進まず、フオ
ークリフトトラツクや電気自動車などでは定期的
な補水作業が行われている。 この欠点を除去するため、これまでから数多く
の改良が提案されてきた。例えば自己放電を増加
する最大の要因である正極格子中のアンチモン量
を機械的強度が余り低下しない限度まで減少さ
せ、また負極格子には鉛−カルシウム系合金を用
いて、いわゆるハイブリツド構成とすることによ
つてサイクル性能と無保守性との両立を計る方法
がとられている。この方法は現在の自動車用鉛蓄
電池などで実用化されており、従来の正・負極格
子とも鉛−アンチモン系合金を用いる方式に比し
確かに電解液の減少量はへるけれども両極格子と
も鉛−カルシウム系合金を使用したものに比べる
と電解液の減少量はかなり多かつた。 課題を解決するための手段 本発明は上記欠点を除去するもので低アンチモ
ン鉛合金の金属組織を調整することにより、格子
の腐食時のアンチモンの溶出を極力抑制すること
を特徴とする。よく知られているように鉛−アン
チモン系合金の組織は、樹枝状に発達した鉛の固
溶体相（α相）を取り囲むように鉛とアンチモン
の共晶（β相）が存在する。この様な鉛合金が陽
極酸化を受けて腐食すると合金表面からβ相が侵
食されて腐食していく。β相はアンチモンの含有
量が極めて高いから、この相が腐食されると多量
のアンチモンが電解液中に溶出し（アンチモンの
酸化物は電解液に溶出）これが負極板に拡散、泳
動してその表面に電析すると自己放電の原因とな
る。このためアンチモンの含有量を減少しても、
共晶成分のβ相の割合が減るだけでその組成には
変化はないから腐食によつてその部分が酸化され
るとかなりのアンチモンが溶出することになる。
本発明は典型的なこの様な鉛−アンチモン系合金
組織を熱処理などによつて再編成しβ相のような
高アンチモン含有部分をなくしたことにある。 実施例 以下本発明の一実施例について述べる。アンチ
モン含有量0.4〜３％好ましくは１〜２％のアン
チモン含有量に調整した鉛合金を鋳造後、220〜
250℃の雰囲気で数時間処理し、その後急冷する。
この熱処理により鉛合金の金属組織は、従来のよ
うな樹枝状品ではなく、α相中にβ相が溶け込ん
だ特有の組織を呈する。固溶体相は前にも述べた
ように共晶組成のβ相に比べてはるかに耐食性が
ありアンチモンの溶出を阻止する。 本発明に使用する鉛−アンチモン系合金のアン
チモン以外の組成は、少量のヒ素やすずのほかイ
オウあるいは銅などの核化剤として作用する元素
の添加も極めて有効である。 本発明のもう一つの構成要素は、正・負極板間
にアンチモンイオンの拡散や泳動に対してバリヤ
ーになるシリカやアルミナなどの高表面積を有す
る物質を希硫酸電解液中に存在させることであ
り、これによつて正極格子の腐食によつて溶出し
たアンチモンイオンや化合物を吸着したり保持さ
せたりしてそれが負極板面に到達する割合を著し
く減少できることがわかつた。 本発明の効果は次の実験によつて確認すること
ができる。まず正極板にはPb−1.6％Sb−0.3％
As−0.005％Ｓより成る厚さ３mmの格子を用い、
負極はPb−Ca−Sn系格子（厚さ2.3mm）を使用し
て、いわゆるハイブリツド構成の鉛蓄電池を第１
表に示す３種類につき試作した。
【表】
試作した電池は正極板二枚、負極板三枚からな
る容量約6Ahのペースト式で、正負極板間には隔
離体として合成樹脂よりなる薄型セパレータとガ
ラスマツトが挿入されている。電池No.１は電述し
た実施例の方法によつて正極合金組織を調整する
と共に、電解液中には、表面積約300〜400m2／ｇ
のSiO2を約3.5％添加してある。電池No.２の正極
格子はNo.１と同一のものであるが、電解液中への
アンチモン吸着剤の添加はない。電池No.３は通常
の低アンチモン鉛合金格子（合金組織の調整な
し）で電解液中への添加剤もない。 これら三種類の電池をJIS C8702に規定されて
いる寿命試験（ただし充電電圧2.45V／セル）に
供し、充放電サイクル寿命と寿命試験中の減液量
を調べた。その結果を第２表に示す。
る容量約6Ahのペースト式で、正負極板間には隔
離体として合成樹脂よりなる薄型セパレータとガ
ラスマツトが挿入されている。電池No.１は電述し
た実施例の方法によつて正極合金組織を調整する
と共に、電解液中には、表面積約300〜400m2／ｇ
のSiO2を約3.5％添加してある。電池No.２の正極
格子はNo.１と同一のものであるが、電解液中への
アンチモン吸着剤の添加はない。電池No.３は通常
の低アンチモン鉛合金格子（合金組織の調整な
し）で電解液中への添加剤もない。 これら三種類の電池をJIS C8702に規定されて
いる寿命試験（ただし充電電圧2.45V／セル）に
供し、充放電サイクル寿命と寿命試験中の減液量
を調べた。その結果を第２表に示す。
【表】
寿命性能および減液量は電池No.３を100とした
時の百分率であらわしてあるが、電池No.１および
２で明らかなように、正極合金組織の調整をした
効果は著しく、特にそれとアンモチン吸着剤とを
併用した時にはさらに寿命性能も向上しかつ減液
量も少なくなるので、充分な酸素吸収方式の密閉
鉛蓄電池として実用できる。 発明の効果 本発明は上述したように、深い充放電に遭遇す
るサイクルサービス用途において従来からの欠点
であつた短寿命という欠点を完全に無くすと共に
密閉形の特徴である無保守性能を備えており、新
しいタイプの密閉密閉鉛蓄電池としてその工業的
価値は極めて大きい。
時の百分率であらわしてあるが、電池No.１および
２で明らかなように、正極合金組織の調整をした
効果は著しく、特にそれとアンモチン吸着剤とを
併用した時にはさらに寿命性能も向上しかつ減液
量も少なくなるので、充分な酸素吸収方式の密閉
鉛蓄電池として実用できる。 発明の効果 本発明は上述したように、深い充放電に遭遇す
るサイクルサービス用途において従来からの欠点
であつた短寿命という欠点を完全に無くすと共に
密閉形の特徴である無保守性能を備えており、新
しいタイプの密閉密閉鉛蓄電池としてその工業的
価値は極めて大きい。
Claims (1)
- １ ３％以下のアンチモンを含む鉛合金格子より
なる正極板と、実質的にアンチモンを含まない鉛
合金格子よりなる負極板とを使用した鉛蓄電池に
おいて、前記正極格子の合金組織は実質的にβ相
を持たずかつ電解液中にはアンチモンイオンの拡
散および泳動を阻害する物質層を形成してなる密
閉鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63278438A JPH02123665A (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63278438A JPH02123665A (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02123665A JPH02123665A (ja) | 1990-05-11 |
| JPH0555984B2 true JPH0555984B2 (ja) | 1993-08-18 |
Family
ID=17597342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63278438A Granted JPH02123665A (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02123665A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5410945A (en) * | 1977-06-27 | 1979-01-26 | Yuasa Battery Co Ltd | Lead storage battery |
| JPS6097552A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-05-31 | Yuasa Battery Co Ltd | 鉛蓄電池用格子体の製造方法 |
-
1988
- 1988-11-01 JP JP63278438A patent/JPH02123665A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5410945A (en) * | 1977-06-27 | 1979-01-26 | Yuasa Battery Co Ltd | Lead storage battery |
| JPS6097552A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-05-31 | Yuasa Battery Co Ltd | 鉛蓄電池用格子体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02123665A (ja) | 1990-05-11 |
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