JPH06150962A - 密閉式鉛蓄電池 - Google Patents
密閉式鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPH06150962A JPH06150962A JP4309553A JP30955392A JPH06150962A JP H06150962 A JPH06150962 A JP H06150962A JP 4309553 A JP4309553 A JP 4309553A JP 30955392 A JP30955392 A JP 30955392A JP H06150962 A JPH06150962 A JP H06150962A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- electrode plate
- plate group
- spacers
- powder
- Prior art date
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- Pending
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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
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 極板群に対する強い圧迫力が得られ、かつ組
立作業性に優れた密閉式鉛蓄電池を提供する。 【構成】 柔軟な素材よりなり、内部には粉体が充填さ
れており、かつその高さは極板群よりも高いスペーサー
を、極板群とともに電池内に挿入してなる密閉式鉛蓄電
池。
立作業性に優れた密閉式鉛蓄電池を提供する。 【構成】 柔軟な素材よりなり、内部には粉体が充填さ
れており、かつその高さは極板群よりも高いスペーサー
を、極板群とともに電池内に挿入してなる密閉式鉛蓄電
池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は密閉式鉛蓄電池、特にそ
の寿命性能の改良に関するものである。
の寿命性能の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】近年のポータブル機器やコン
ピューターのバックアップ電源、また、自動車の始動・
点灯用や電気自動車用の電源としての電池に対する要求
は、日増しに厳しくなっており、無保守、無漏液、ポジ
ションフリー等の電池が望まれている。これらの要求を
満たす電池として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があり、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セパレータ状のセパ
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
いる。
ピューターのバックアップ電源、また、自動車の始動・
点灯用や電気自動車用の電源としての電池に対する要求
は、日増しに厳しくなっており、無保守、無漏液、ポジ
ションフリー等の電池が望まれている。これらの要求を
満たす電池として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があり、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セパレータ状のセパ
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
いる。
【０００３】一方、ゲル式は電解液にゲル化剤を加え、
電解液を非流動化させる方法で、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。リテーナ式は、硫酸の拡散速度がゲル式より優
れ、電解液の離しょうも少ないため、密閉式鉛蓄電池の
主流となりつつある。
電解液を非流動化させる方法で、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。リテーナ式は、硫酸の拡散速度がゲル式より優
れ、電解液の離しょうも少ないため、密閉式鉛蓄電池の
主流となりつつある。
【０００４】また、鉛蓄電池の長寿命化は、電池製造者
にとって永遠の課題であり、古くから数多くの研究・報
告がなされている。その一つとして極板の変形や活物質
の脱落を防ぐことが長寿命化に効果のあることが知られ
ている。例えば特公昭６３−３６１１４は、極板群に強
い圧迫を加えることで極板の変形や活物質の脱落を少な
くし、長寿命化をはかったものである。リテーナ式密閉
式鉛蓄電池の製造工程において極板群に圧迫を加える方
法としては、極板群の両端にスペーサーと呼ばれる樹脂
等でできた板をおき、極板群と共に電槽に挿入すること
によって行われている。圧迫力を強くするためにはスペ
ーサーを厚くすればいいわけであるが、あまり厚くなる
と電槽内へ挿入する時に非常に大きな力が必要になり製
造が困難になる。そのため量産用の電池では、寿命性能
が多少悪くなっても、製造可能な程度まで圧迫力を落と
している。
にとって永遠の課題であり、古くから数多くの研究・報
告がなされている。その一つとして極板の変形や活物質
の脱落を防ぐことが長寿命化に効果のあることが知られ
ている。例えば特公昭６３−３６１１４は、極板群に強
い圧迫を加えることで極板の変形や活物質の脱落を少な
くし、長寿命化をはかったものである。リテーナ式密閉
式鉛蓄電池の製造工程において極板群に圧迫を加える方
法としては、極板群の両端にスペーサーと呼ばれる樹脂
等でできた板をおき、極板群と共に電槽に挿入すること
によって行われている。圧迫力を強くするためにはスペ
ーサーを厚くすればいいわけであるが、あまり厚くなる
と電槽内へ挿入する時に非常に大きな力が必要になり製
造が困難になる。そのため量産用の電池では、寿命性能
が多少悪くなっても、製造可能な程度まで圧迫力を落と
している。
【０００５】上記の問題を解決するために、電池内圧の
変化により体積変化するスペーサーや電槽をもちいるこ
とで、エレメント挿入は容易に行え、かつ電池使用時に
は極板群に強い圧迫を加えることができる方法が考えら
れている。
変化により体積変化するスペーサーや電槽をもちいるこ
とで、エレメント挿入は容易に行え、かつ電池使用時に
は極板群に強い圧迫を加えることができる方法が考えら
れている。
【０００６】例えば、特開昭５７−２７５７１には、極
板群と電槽内壁との間隙部に伸縮自在の材質からなる袋
状体を収挿した後、該袋状体に気体を圧入して密封せし
めることを特徴とする蓄電池の製造法が示されている。
また、特開昭５５−１１９３４３や特開昭５７−１９１
９６４などは電槽隔壁部を中空とし、この中に流体、液
体、溶融性固体などを入れ、その膨張圧で極板群を圧迫
するものである。
板群と電槽内壁との間隙部に伸縮自在の材質からなる袋
状体を収挿した後、該袋状体に気体を圧入して密封せし
めることを特徴とする蓄電池の製造法が示されている。
また、特開昭５５−１１９３４３や特開昭５７−１９１
９６４などは電槽隔壁部を中空とし、この中に流体、液
体、溶融性固体などを入れ、その膨張圧で極板群を圧迫
するものである。
【０００７】これらは、いずれも電池内圧が負圧状態に
なったときに、袋状体や隔壁部が膨張することを利用し
て極板群の圧迫を行うものである。しかし、充電時には
電池内圧が正圧状態となるので、袋状体や隔壁部が収縮
してしまい、極板群に対する圧迫力はほとんどなくなっ
てしまうという欠点を有していた。
なったときに、袋状体や隔壁部が膨張することを利用し
て極板群の圧迫を行うものである。しかし、充電時には
電池内圧が正圧状態となるので、袋状体や隔壁部が収縮
してしまい、極板群に対する圧迫力はほとんどなくなっ
てしまうという欠点を有していた。
【０００８】
【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、電池内圧が正圧状態になった場合にお
いても極板群に対する強い圧迫力が得られ、かつ組立作
業性に優れた密閉式鉛蓄電池を提供するものである。そ
の要旨は、柔軟な素材よりなり、内部には粉体が充填さ
れており、かつその高さは極板群よりも高いスペーサー
を極板群とともに電池内に挿入しておくことにより、極
板群の圧迫を行うことを特徴とするものである。
解決するもので、電池内圧が正圧状態になった場合にお
いても極板群に対する強い圧迫力が得られ、かつ組立作
業性に優れた密閉式鉛蓄電池を提供するものである。そ
の要旨は、柔軟な素材よりなり、内部には粉体が充填さ
れており、かつその高さは極板群よりも高いスペーサー
を極板群とともに電池内に挿入しておくことにより、極
板群の圧迫を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
【実施例】図１は一般的なリテーナ式密閉式鉛蓄電池の
電池内圧を調べたものである。休止・充電初期に電池内
圧は、４５０ｍｍＨｇ程度にまで減少し、また充電末期
には８３０ｍｍＨｇ程度にまで上昇している（圧力は絶
対圧力で示した。大気圧＝７６０ｍｍＨｇ）。
電池内圧を調べたものである。休止・充電初期に電池内
圧は、４５０ｍｍＨｇ程度にまで減少し、また充電末期
には８３０ｍｍＨｇ程度にまで上昇している（圧力は絶
対圧力で示した。大気圧＝７６０ｍｍＨｇ）。
【００１０】休止中の内圧減少は電池内の酸素ガスが負
極板に吸収される（１）式の反応がおこっているためで
ある。休止時間が長いと電池内圧はさらに下がるが、酸
素ガス量が少なくなるため減少速度は遅くなり、ある内
圧で一定となる。
極板に吸収される（１）式の反応がおこっているためで
ある。休止時間が長いと電池内圧はさらに下がるが、酸
素ガス量が少なくなるため減少速度は遅くなり、ある内
圧で一定となる。
【００１１】 酸素ガス吸収反応 １／２Ｏ2 ＋Pb＋Ｈ2 ＳＯ4 →PbＳＯ4 ＋Ｈ2 Ｏ（１） 充電時には、正極の充電反応とともに、（３）式に示す
酸素ガスの発生もおこり、充電末期になるほど多くな
る。
酸素ガスの発生もおこり、充電末期になるほど多くな
る。
【００１２】 正極充電反応 PbＳＯ4 ＋２Ｈ2 Ｏ→PbＯ2 ＋４Ｈ+ ＋ＳＯ4 2-＋２ｅ（２） 酸素ガス発生反応 Ｈ2 Ｏ→１／２Ｏ2 ↑＋２Ｈ+ ＋２ｅ （３） 負極活物質の充電は（４）式のように進行し、活物質が
すべて充電されると（５）式の反応が起こり、水素ガス
が発生するようになる。
すべて充電されると（５）式の反応が起こり、水素ガス
が発生するようになる。
【００１３】 負極充電反応 PbＳＯ4 ＋２ｅ→Pb＋ＳＯ4 2- （４） 水素ガス発生反応 ２Ｈ+ ＋２ｅ→Ｈ2 ↑ （５） 充電末期の電池内圧が増加する理由は、（１）式の酸素
ガス吸収反応よりも（３）式の酸素ガス発生量が多くな
ることや、また（５）式の水素ガス発生量が急激に多く
なるためである。通常、リテーナ式密閉式鉛蓄電池に
は、電池内圧の上昇による電槽破壊を防止するために、
弁が取り付けられており、電池内圧が大気圧から７０ｍ
ｍＨｇ程度上昇すると、この弁が開いて電池内部のガス
を逃がすようになっている。
ガス吸収反応よりも（３）式の酸素ガス発生量が多くな
ることや、また（５）式の水素ガス発生量が急激に多く
なるためである。通常、リテーナ式密閉式鉛蓄電池に
は、電池内圧の上昇による電槽破壊を防止するために、
弁が取り付けられており、電池内圧が大気圧から７０ｍ
ｍＨｇ程度上昇すると、この弁が開いて電池内部のガス
を逃がすようになっている。
【００１４】本発明はこの電池内圧の変化を利用して極
板群の圧迫を行うものである。以下に１２Ｖ，２８Ａｈ
のリテーナ式密閉式鉛蓄電池を製作した例をあげて説明
する。
板群の圧迫を行うものである。以下に１２Ｖ，２８Ａｈ
のリテーナ式密閉式鉛蓄電池を製作した例をあげて説明
する。
【００１５】図２は今回作製した本発明鉛蓄電池の構造
を示した図である。通常の方法で作製した極板群の両側
をスペーサー１ではさみ、電槽６に挿入した。挿入力は
通常のリテーナ式密閉式鉛蓄電池を作製する場合とほぼ
同じであった。図において３は正極板、４はセパレー
タ、５は負極板、７はストラップ、８は弁である。
を示した図である。通常の方法で作製した極板群の両側
をスペーサー１ではさみ、電槽６に挿入した。挿入力は
通常のリテーナ式密閉式鉛蓄電池を作製する場合とほぼ
同じであった。図において３は正極板、４はセパレー
タ、５は負極板、７はストラップ、８は弁である。
【００１６】図３は本発明電池に使用したスペーサーの
一例を示した図であり、ポリエチレン製のスペーサー１
の内部には粉体が充填されている。２は粉体充填部であ
る。今回は１０〜２０μｍの粒子からなるアルミナ粉体
を用いた。図４は電池内におけるスペーサーの動作説明
図であり、（Ａ）は挿入時の状態を示す。このスペーサ
ーは、放置時など電池内圧減少時には図４（Ｂ）のよう
に膨張し、極板群を圧迫し、上部の粉体が下部にたま
る。充電時など電池内圧が上昇すると、図４（Ｃ）のよ
うに、スペーサーは収縮しようとするが、内部に粉体が
入っているためにスペーサー体積は変化せず、極板群に
対する圧迫力は変化しない。従って、本スペーサーを密
閉式鉛蓄電池に用いれば常に極板群に対して圧迫力を与
え続けることができる。９は極板群である。
一例を示した図であり、ポリエチレン製のスペーサー１
の内部には粉体が充填されている。２は粉体充填部であ
る。今回は１０〜２０μｍの粒子からなるアルミナ粉体
を用いた。図４は電池内におけるスペーサーの動作説明
図であり、（Ａ）は挿入時の状態を示す。このスペーサ
ーは、放置時など電池内圧減少時には図４（Ｂ）のよう
に膨張し、極板群を圧迫し、上部の粉体が下部にたま
る。充電時など電池内圧が上昇すると、図４（Ｃ）のよ
うに、スペーサーは収縮しようとするが、内部に粉体が
入っているためにスペーサー体積は変化せず、極板群に
対する圧迫力は変化しない。従って、本スペーサーを密
閉式鉛蓄電池に用いれば常に極板群に対して圧迫力を与
え続けることができる。９は極板群である。
【００１７】電池は通常の方法で注液、電槽化成を行な
った後、ＪＩＳ−Ｄ５３０１の重負荷寿命試験に供し
た。なお、比較用として従来のスペーサーを用いて組み
立てた同サイズの電池についても同時に試験を行った。
った後、ＪＩＳ−Ｄ５３０１の重負荷寿命試験に供し
た。なお、比較用として従来のスペーサーを用いて組み
立てた同サイズの電池についても同時に試験を行った。
【００１８】寿命試験中に極板面積あたりにかかってい
る圧迫力の測定結果および寿命回数を表１に示す。
る圧迫力の測定結果および寿命回数を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】試験中の圧迫力は電池Ｎｏ．２では２０〜
３０ｋｇであった。圧迫力が変化するのは充放電反応に
ともなって活物質が体積変化するためである。正極活物
質であるＰｂ０2 は、ＰｂＳＯ4 へと変化すると体積は
約２倍になり、負極活物質であるＰｂは、ＰｂＳＯ4 へ
と変化すると体積は約２．６倍になる。従って、放電時
の方が充電時よりも圧迫力は大きくなる。
３０ｋｇであった。圧迫力が変化するのは充放電反応に
ともなって活物質が体積変化するためである。正極活物
質であるＰｂ０2 は、ＰｂＳＯ4 へと変化すると体積は
約２倍になり、負極活物質であるＰｂは、ＰｂＳＯ4 へ
と変化すると体積は約２．６倍になる。従って、放電時
の方が充電時よりも圧迫力は大きくなる。
【００２１】それに対し、電池Ｎｏ．１の圧迫力は９０
〜１００ｋｇとＮｏ．２に比べ大きくなった。これは、
活物質の体積変化およびスペーサーの圧迫力のためであ
る。充電末期には活物質の体積は最も小さくなるが、ス
ペーサーの圧迫力が加わっているため、圧迫力は９０ｋ
ｇであった。充電初期には活物質は最も膨張ししている
ため、圧迫力は１００ｋｇと最大になった。充放電にと
もなう活物質の体積変化があっても、スペーサーの体積
は変化しないために、極板群に加わる圧迫力の変化量は
１０ｋｇと電池Ｎｏ．２と同じであった。
〜１００ｋｇとＮｏ．２に比べ大きくなった。これは、
活物質の体積変化およびスペーサーの圧迫力のためであ
る。充電末期には活物質の体積は最も小さくなるが、ス
ペーサーの圧迫力が加わっているため、圧迫力は９０ｋ
ｇであった。充電初期には活物質は最も膨張ししている
ため、圧迫力は１００ｋｇと最大になった。充放電にと
もなう活物質の体積変化があっても、スペーサーの体積
は変化しないために、極板群に加わる圧迫力の変化量は
１０ｋｇと電池Ｎｏ．２と同じであった。
【００２２】電池Ｎｏ．１の極板群は、Ｎｏ．２に比べ
３倍以上の強い圧迫力を加えられているために、活物質
の脱落や極板の伸び等も少なくなる。そのため、寿命回
数は３５０回とＮｏ．２の２００回に比べ、約１．８倍
と長寿命になった。
３倍以上の強い圧迫力を加えられているために、活物質
の脱落や極板の伸び等も少なくなる。そのため、寿命回
数は３５０回とＮｏ．２の２００回に比べ、約１．８倍
と長寿命になった。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように、リテーナ式密閉式
鉛蓄電池において、柔軟な素材よりなり、内部には粉体
が充填されており、かつその高さは極板群よりも高いス
ペーサーを極板群とともに電池内に挿入しておくこと
で、生産性を落とすことなく電池の長寿命化がはかれる
ので、その工業的価値は大きい。
鉛蓄電池において、柔軟な素材よりなり、内部には粉体
が充填されており、かつその高さは極板群よりも高いス
ペーサーを極板群とともに電池内に挿入しておくこと
で、生産性を落とすことなく電池の長寿命化がはかれる
ので、その工業的価値は大きい。
【図１】充放電中の電池内圧の変化を示した図
【図２】本発明密閉式鉛蓄電池の構造を示した図
【図３】本発明電池に使用したスペーサーの一例を示し
た図
た図
【図４】電池内におけるスペーサの動作説明図
１ スペーサー ２ 空間 ３ 正極板 ４ セパレーター ５ 負極板 ６ 電槽 ７ ストラップ ８ 弁 ９ 極板群
Claims (1)
- 【請求項１】 柔軟な素材よりなり、内部には粉体が充
填されており、かつその高さは極板群よりも高いスペー
サーを、極板群とともに電池内に挿入したことを特徴と
する密閉式鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4309553A JPH06150962A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 密閉式鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4309553A JPH06150962A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 密閉式鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06150962A true JPH06150962A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17994404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4309553A Pending JPH06150962A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 密閉式鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06150962A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003092088A2 (de) * | 2002-04-25 | 2003-11-06 | Volkswagen Ag | Batterieanordnung |
| JP2012209131A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電池 |
| WO2013083237A1 (de) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | Audi Ag | Spacer für prismatische batteriezelle, prismatische batterie mit dem spacer und verfahren zum herstellen einer prismatischen batterie |
| WO2016031501A1 (ja) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | 株式会社 豊田自動織機 | 蓄電装置、および蓄電装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-10-23 JP JP4309553A patent/JPH06150962A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003092088A2 (de) * | 2002-04-25 | 2003-11-06 | Volkswagen Ag | Batterieanordnung |
| WO2003092088A3 (de) * | 2002-04-25 | 2008-07-03 | Volkswagen Ag | Batterieanordnung |
| JP2012209131A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電池 |
| WO2013083237A1 (de) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | Audi Ag | Spacer für prismatische batteriezelle, prismatische batterie mit dem spacer und verfahren zum herstellen einer prismatischen batterie |
| WO2016031501A1 (ja) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | 株式会社 豊田自動織機 | 蓄電装置、および蓄電装置の製造方法 |
| JPWO2016031501A1 (ja) * | 2014-08-26 | 2017-04-27 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置、および蓄電装置の製造方法 |
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