JPH0574464A - 密閉型鉛蓄電池 - Google Patents

密閉型鉛蓄電池

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JPH0574464A
JPH0574464A JP3232778A JP23277891A JPH0574464A JP H0574464 A JPH0574464 A JP H0574464A JP 3232778 A JP3232778 A JP 3232778A JP 23277891 A JP23277891 A JP 23277891A JP H0574464 A JPH0574464 A JP H0574464A
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JP
Japan
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tin
lead
battery
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sealed lead
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JP3232778A
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English (en)
Inventor
Shoji Horie
章二 堀江
Wakichi Yonezu
和吉 米津
Hiroshi Yasuda
博 安田
Katsuhiro Takahashi
勝弘 高橋
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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

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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 密閉型鉛蓄電池において従来認識されていな
かったような微小電流での過放電放置条件による充電受
入性の劣化を改善することを目的とする。 【構成】 陽極活物質中の完全充電時のPbO2のモル
数に対する電解液中の硫酸のモル数の比が1.0以下で
ある陰極吸収式の密閉型鉛蓄電池であって、陽極格子と
して錫の含有量が0.5〜1.5重量%の鉛−錫−カル
シウム系合金からなる基材の表面または表面の一部に、
錫の含有量が3〜20重量%の鉛−錫系合金層を有する
格子体を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は陰極吸収式の密閉型鉛蓄
電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉛−錫−カルシウム合金を格子体に使用
した鉛蓄電池は、過放電状態で長時間放置された後は充
電受入性が悪く、充電されにくくなる場合がある。この
原因は、陽極板における格子体と活物質との界面に高抵
抗の不働態層が形成されるためである。
【0003】そこで、格子体表面に多量の錫を存在させ
るなどの方法が実施されている。これによって格子と活
物質との界面に形成される高抵抗層の性質が変化し、過
放電放置後の回復性は大きく向上する。
【0004】このとき、従来認識されていた過放電放置
とは、数十CmA(Cは電池容量Ah)で完全に0V近くま
で電池を放電し、その後電池を放置するような条件で行
われるものであり、これは車載バッテリーがルームライ
トの消し忘れなどで長期放置されるような条件を模した
ものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ある種
の電池、例えば開放型の液入電池に比べて電池液量の少
ない密閉型鉛蓄電池においては、陽極格子表面の錫濃度
を高くしても、陽極活物質中のPbO2のモル数に対す
る電解液中の硫酸のモル数の比(以下、硫酸比率と呼
ぶ)が1.0以下であり、このような構成の電池を従来
認識されていなかったような過放電放置の条件にする
と、充電受入性が著しく劣化する傾向があることがわか
ってきた。
【0006】すなわち、この条件とは1CmA以下の微小
電流で電池を放電することにより過放電させるようなと
きである。このような条件下においても、硫酸比率が一
般的に1.0以上である液入電池においては、陽極格子
表面の錫量を多くさえしておけば、このような充電受入
性の劣化は見られない。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような密閉型鉛蓄電
池における課題を解決するために、本発明は、陰極吸収
式の密閉型鉛蓄電池において、陽極格子に用いる鉛−錫
−カルシウム系合金の錫の含有量を0.5〜1.5重量
%とすると共に、格子表面または表面の一部に、3〜2
0重量%の高濃度の錫を含む鉛−錫系合金層を設けるも
のである。その具体的方法は、例えば、シート状素材を
網目状に展開するいわゆるエキスパンド加工した格子体
の素材として、錫の含有量が0.5重量%以上の鉛−錫
−カルシウム合金からなる基材とし、その表面の少なく
とも片面に、錫の含有量が3〜20重量%の鉛−錫合金
層を一体化するような方法が考えられる。
【0008】
【作用】先に述べたような比較的大きな電流で放電する
過放電放置の場合、電解液量の多少にかかわらず、いか
なる構成の電池においても、陽極格子表面の錫量を多く
する。例えば、鉛−錫(0.3重量%)−カルシウム合
金の格子体基材の表面に鉛−錫(5重量%)合金を一体
化することにより、充電受入性の劣化を防ぐことができ
る。一方、1CmA以下の微小電流で電池を放電すること
により過放電させるような条件の場合、硫酸比率が一般
に1.0以上である開放型の液入電池においては充電受
入性の劣化は見られないが、硫酸比率が1.0以下であ
る密閉型鉛蓄電池においては陽極格子表面の錫量が多い
だけでは充電受入性が著しく劣化する。しかしながら、
硫酸比率が1.0以下である密閉型鉛蓄電池において
も、錫濃度が0.5重量%以上の鉛−錫−カルシウム合
金の格子体基材の表面に鉛−錫(5重量%)合金を一体
化した陽極格子を用いたときは、充電受入性の劣化が認
められない。
【0009】充電受入性の劣化の原因は、陽極板におけ
る格子体と活物質との界面に高抵抗の不働態層が形成さ
れることによるものであるが、硫酸量に乏しい密閉型鉛
蓄電池において、微小電流で電池を放電し過放電させる
ような条件によって形成された不働態層は、従来認識さ
れていた過放電放置による不働態層とは異なっており。
より深刻な高抵抗層であることがわかってきた。すなわ
ち、このような過放電条件の場合、陽極格子表面の錫量
を多くするだけではその層より内側の格子体に形成した
高抵抗層を改善することができず、単に格子体基材中の
錫量を多くしても格子体と活物質との界面に高抵抗の不
働態層が形成されてしまい、充電受入性の劣化を引き起
こすものである。
【0010】しかしながら、格子体表面に多量の錫が存
在し、なお且つ格子体の基材中の錫がある一定量以上存
在するならば、硫酸量に乏しい密閉型鉛蓄電池でも微小
電流で電池を放電し過放電させるような条件によって形
成された不働態層の生成を押さえることができることを
今回見出した。つまり、錫の含有量が0.5〜1.5重
量%の鉛−錫−カルシウム合金からなる基材の少なくと
も片面に、錫の含有量が3〜20重量%の鉛−錫合金層
を一体化し、網目状に展開した陽極格子体をもつ本発明
の密閉型鉛蓄電池の場合、微小電流で放電することによ
り過放電させるような条件下に置かれても、優れた充電
受入性を示すものである。
【0011】また、格子表面層に高濃度の錫層を設けな
い場合には、基材の錫濃度を2%以上にすれば効果が得
られるが、高価な錫の添加量が増大するためコスト上昇
になる欠点がある。
【0012】さらに、この本発明の電池の作用の効果に
ついて過放電放置中の電池の端子電圧、内部抵抗および
電解液比重の変化の図を用いて説明する。本発明の密閉
型鉛蓄電池、従来の密閉型鉛蓄電池および液入電池を1
CmA以下の微小電流で過放電させた場合の電池挙動を図
1(a),(b),(c)に示す。ここで、この過放電
放置後の充電受入性は、本発明の密閉型鉛蓄電池および
液入電池では良好な回復性を示すが、従来の密閉型鉛蓄
電池では充電受入性の劣化が認められる。
【0013】従来の密閉型鉛蓄電池と開放型の液入電池
は、同一の陽極格子から構成されているにもかかわら
ず、充電受入性が大きく異なるが、これは硫酸比率が不
働態層の形成に影響していることを示す。比較的大きな
電流(数十CmA)の場合は、いずれの構成の電池も端子
電圧は0V近くまで低下するが、図1(a)に示すよう
に微小電流(1CmA以下)で過放電させた場合、密閉型
鉛蓄電池では約6Vといった中途半端な電圧が維持され
る。これは密閉型鉛蓄電池が液入電池に比べ電解液中の
硫酸が乏しい構成(硫酸比率が1.0以下)であるた
め、電解液中の硫酸がほとんど消費された状態で陽極活
物質中にある程度のPbO2が残存し、このPbO2の電
位が約6Vといった中途半端な電圧に現れているもので
ある。このように密閉型鉛蓄電池では硫酸がほとんど消
費された状態で中途半端な電圧で長期間維持されてしま
うため、従来認識されていた過放電放置による不働態層
よりも深刻な高抵抗層が格子界面に形成されると考えら
れる。
【0014】しかしながら、本発明の密閉型鉛蓄電池で
は同様の条件下におかれても充電受入性の劣化は見られ
ない。これは図1(b)に示すように、本発明の密閉型
鉛蓄電池では内部抵抗の増大が従来の密閉型鉛蓄電池の
それよりも押さえられていることからもわかる。ここ
で、液入電池の内部抵抗は密閉型鉛蓄電池に比べ飛躍的
に大きいが、これは陽極活物質の形態が異なるためにそ
れ自体の内部抵抗が反映されているのであって、格子界
面に形成される抵抗層に関して開放型の液入電池と密閉
型鉛蓄電池を比較することはできない。
【0015】
【実施例】以下に本発明について実施例により説明す
る。
【0016】格子体の基材となる鉛−錫(0.5重量%
および0.3重量%)−カルシウム(0.08重量%)
合金の片面に鉛−錫(3重量%)合金を一体化し、これ
を圧延加工して厚さ1mmのシート状とした後に、網目状
にエキスパンド加工して得られた格子体を用いて、(表
1)のように4種類の電池を準備した。電池はいずれも
6セル12Vで、密閉型鉛蓄電池の場合、1セルあたり
の陽極活物質量は約500g、負極活物質量は約450
g、硫酸量は約200gであり、開放型液入電池の場
合、1セルあたりの陽極活物質量は約500g、負極活
物質量は約400g、硫酸量は約250gである。
【0017】電池Aは本発明の陰極吸収式の密閉型鉛蓄
電池であり、硫酸比率が1.0以下である電解液量に乏
しい構成であって、格子体の基材の錫含有率は0.5%
であり、格子体表面には厚さ10μmの鉛−錫(3重量
%)合金層を形成している。
【0018】電池Bは格子体の表面に鉛−錫(3重量
%)合金を一体化していないが、この点を除けば電池A
と同じ構成のものである。電池Cは格子体の基材の錫含
有率が0.3重量%である以外、電池Aと同じ構成のも
のである。電池Dはいわゆる開放型の液入電池であっ
て、硫酸比率が1.0以上であり、格子体の基材の錫含
有率は0.3重量%である。
【0019】これらの電池を用いて過放電後の回復性に
関する比較試験を行った。試験結果は(表1)の通りで
ある。ここで、過放電条件Aは、10Ωの抵抗を接続し
40℃中で15日間放電させ、さらに開路状態で15日
開放置した。過放電条件Bは、500Ωの抵抗を接続し
60℃中で3月間放電させた。上記4種類の電池につい
てこれらの過放電を行った後、25℃で15V定電圧
(最大電流25A)で5時間充電を行い、その後の電池
容量を初期の電池容量に対する比率、すなわち容量回復
率で充電受入性を評価した。
【0020】
【表1】
【0021】試験結果により、過放電条件Aつまり単な
る過放電放置の場合は、電池Bでは回復性が悪いが、こ
れ以外の格子体表面に多量の錫が存在するものはいずれ
も優れた回復性を示している。一方、過放電条件Bつま
り微小電流で放電することにより過放電させるような条
件の場合、液入電池では回復性がほとんど劣化していな
い。しかしながら、硫酸の乏しい密閉型鉛蓄電池におい
ては、本発明の電池A,電池Bおよび電池Cを比較する
ことにより、格子体表面に多量の錫が存在しても格子体
の基材の錫含有率により回復性に大きな違いがあり、こ
の効果は格子体基材中の錫だけによるものでもないこと
がわかる。すなわち、格子体表面に多量の錫が存在し、
なお且つ格子体の基材中の錫がある一定量以上存在する
ことが、回復性に有効であることを示している。
【0022】次に、格子体表面の錫含有率を3重量%、
格子体の基材中の錫含有率を0.4重量%,0.5重量
%,0.8重量%,1.5重量%とし、上記の電池Aと
同様の密閉型鉛蓄電池を準備し、過放電条件Bの場合の
回復性を調べた。回復充電時の充電時間と充電電流の変
化との関係を図2に示す。この結果より、格子体基材中
の錫が0.5重量%以上ではいずれも充電受入性に優れ
て特に差異がないが、0.4重量%のものは充電受入性
に劣ることがわかる。ところで、格子体基材中の錫が
1.5重量%を越えると、エキスパンド加工が非常に困
難であることから、本発明の効果を確保するためには格
子体の基材中の錫含有率を0.5〜1.5重量%とする
ことが有効であることがわかる。
【0023】さらに、格子体の基材中の錫含有率を0.
5重量%とし、格子体表面の錫含有率を1.5重量%,
3重量%,5重量%,10重量%,20重量%とした電
池について、過放電条件Bの場合の回復性を調べた。回
復充電時の充電時間と充電電流の変化との関係を図3に
示す。この結果より、格子体表面の錫が1.5重量%の
ものは充電受入性が悪く、3重量%以上ではいずれも充
電受入性に優れていることがわかる。但し、格子体表面
の錫が多量になると、格子体表面からの錫の溶出により
放置中の自己放電量や寿命試験中の減液量に対して悪影
響を及ぼすため、これらの特性を悪化させることなく過
放電回復性を向上させる格子体表面の錫の含有率は3〜
20重量%が適切であることがわかる。
【0024】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明によれば陽極活物質中の完全充電時のPbO
2のモル数に対する電解液中の硫酸のモル数の比が1.
0以下である密閉型鉛蓄電池において、従来認識されて
いなかったような過放電放置条件、つまり1CmA以下の
微小電流で電池を放電することにより過放電させるよう
な条件下でも、優れた充電受入性を確保できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の密閉型鉛蓄電池、従来の密閉型鉛蓄電
池および液入電池を微小電流で過放電させた場合の特性
を示す図
【図2】格子体基材中の錫濃度による過放電放置後の充
電受入性の違いを示す図
【図3】格子体表面層の錫濃度による過放電放置後の充
電受入性の違いを示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 勝弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】充電時に陽極板から発生する酸素ガスを陰
    極板で吸収除去する陰極吸収式の密閉型鉛蓄電池であっ
    て、陽極格子として、錫の含有量が0.5〜1.5重量
    %の鉛−錫−カルシウム系合金からなる基材の表面また
    は表面の一部に、錫の含有量が3〜20重量%の鉛−錫
    系合金層を有する格子体を備えたことを特徴とした密閉
    型鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】陽極格子として、錫の含有量が0.5〜
    1.5重量%の鉛−錫−カルシウム系合金の鉛シートの
    少なくとも片面に、錫の含有量が3〜20重量%の鉛−
    錫系合金薄膜を一体化し、網目状に展開したエキスパン
    ド格子体を備えた請求項1に記載の密閉型鉛蓄電池。
  3. 【請求項3】陽極活物質中の完全充電時のPbO2のモ
    ル数に対する電解液中の硫酸のモル数の比が1.0以下
    である請求項1または2に記載の密閉型鉛蓄電池。
JP3232778A 1991-09-12 1991-09-12 密閉型鉛蓄電池 Pending JPH0574464A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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