JPH06215774A - 鉛二次電池 - Google Patents

鉛二次電池

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JPH06215774A
JPH06215774A JP5007867A JP786793A JPH06215774A JP H06215774 A JPH06215774 A JP H06215774A JP 5007867 A JP5007867 A JP 5007867A JP 786793 A JP786793 A JP 786793A JP H06215774 A JPH06215774 A JP H06215774A
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JP
Japan
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lead
battery
active material
secondary battery
volume resistivity
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Pending
Application number
JP5007867A
Other languages
English (en)
Inventor
Shunichi Uchiyama
俊一 内山
Osamu Hamamoto
修 浜本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP5007867A priority Critical patent/JPH06215774A/ja
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    • 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

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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 深い放電を可能とし、サイクル寿命性に優れ
た鉛二次電池を提供する。 【構成】 繊維径:0.1mm、繊維長:約20〜40
mm、嵩密度:2.3、体積抵抗率:2×10-4Ωc
m、空隙率:0.8、表面積:80cm-1の鉛−アンチ
モン合金からなる鉛フェルトに硫酸鉛約75wt%を担
持して電極板とし、この電極板を用いて、鉛薄集電板/
電極板/硫酸含浸ガラス繊維マット/電極板/鉛薄集電
板の組合わせによる電池を構成する。 【効果】 硫酸鉛絶縁性被膜の生成による電池性能の低
下を生じない、タフな電池が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛二次電池に係り、特
に過放電特性が向上する鉛二次電池に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の鉛二次電池の電極体としては、鉛
格子に酸化鉛系のペースト状電池活物質を担持したも
の、同様の活物質を鉛集電材とともに袋に詰める形式の
もの等が使用されており、活物質を鉛集電材とともに袋
に詰めたものは、前記格子担持型に較べて活物質が脱落
しにくく、寿命特性が優れており、据え置き型の鉛電池
に広く使用されている。
【0003】ところが、このような従来の鉛二次電池は
深い放電を行うと電池活物質粒子の周りに電気絶縁性の
硫酸鉛(PbSO4 )が生成し、電池反応の進行が著し
く妨げられることが知られている。そこでこのような問
題を解決するため、最近、鉛フェルトに電池活物質を担
持した電極体を用いた電池が提案されたが、深い放電に
耐え、100サイクル以上のサイクル寿命を有するもの
は開発されておらず、容量および過放電特性等の点で実
用に耐え得るものではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、深い放電を可能とし、しか
もサイクル寿命性に優れた鉛二次電池を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、繊維状導電
性物質に電池活物質を担持した集電体を用いた鉛二次電
池における過放電特性について調査し、二次電池の過放
電特性は、電池活物質を担持する集電材の導電性および
表面積と密接な関係があることを発見し、これらの関係
について鋭意研究したところ、集電材である導電性多孔
体、例えば繊維状導電性物質の体積抵抗率が0.01Ω
cm以下でしかも空隙体積比が0.5〜0.8のとき、
過放電状態で放電しても再生が可能な、いわゆるタフな
電池が得られることを見出し、本発明に到達した。
【0006】すなわち本発明は、電池活物質を担持した
導電性多孔体を集電材として用いた鉛二次電池におい
て、前記導電性多孔体の体積抵抗率を0.01Ωcm以
下、空隙体積比を0.5〜0.8としたことを特徴とす
る。
【0007】
【作用】体積抵抗率が0.01Ωcm以下の高い導電性
を有し、かつ空隙体積比(以下、空隙比ということがあ
る)が0.5〜0.8の広い表面積を有する集電材に電
池活物質を担持することにより、電池反応が進行するに
つれて生成する、反応性に乏しい硫酸鉛の見かけ上の反
応性を高めることができるので、サルフェージョンによ
る劣化、すなわち硫酸鉛絶縁性被膜の生成による電池性
能の低下を抑制することができる。
【0008】本発明において、導電性多孔体としては、
繊維状導電性物質、例えば純鉛、鉛−アンチモン合金、
鉛−錫合金、鉛−アンチモン−錫合金等からなる鉛フェ
ルトもしくはカーボンクロス、カーボンフェルト等の炭
素繊維、または多孔質鉛、多孔質炭素等が使用される。
多孔質鉛は、発泡剤を加えて鉛を固化して製作してもよ
いが、溶融鉛に電池活物質である酸化鉛等を混入して固
化することによって調製することもできる。カーボンフ
ェルト、カーボンクロス、ポーラスカーボン等は耐酸化
性があり、水素・酸素過電圧が高く、かつ表面導電性の
損なわれないものを用いることが好ましい。
【0009】本発明において、電池活物質としては、例
えばPbSO4 、PbOが使用され、その担持量は、例
えば50〜80wt%である。本発明において、体積抵
抗率とは、前記導電性多孔体の単位長さを流れる電流密
度と電圧降下分から算出される数値であり、体積抵抗率
〔Ωcm〕=電圧降下分〔V〕/電流密度〔Acm-2
によって求める。また、空隙体積比とは真比重/嵩比重
であり、導電性多孔体である集電材としての真比重と、
その使用量から計算によって求めた嵩比重から求める。
【0010】本発明において繊維状導電性物質の体積抵
抗率は0.01Ωcm以下であり、好ましくは0.00
5Ωcm以下、より好ましくは0.001Ωcm以下で
ある。また、空隙体積比は0.5〜0.8であり、好ま
しくは0.6〜0.8、より好ましくは0.70〜0.
75である。空隙比が0.5よりも小さくなると表面積
が減少し、電池活物質の担持量が不足するので電池容量
が低下する。また、0.8よりも大きくなると過放電特
性が低下し、いわゆるタフな電池とならない。
【0011】
【実施例】次に本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。 実施例1 繊維径:0.1mm、繊維長:約20〜40mm、嵩密
度:2.3、体積抵抗率:約2×10-4Ωcm、空隙
率:0.80(空隙率と体積抵抗率との積は2×1
-4)、表面積:80cm-1の鉛−アンチモン合金から
なる鉛フェルト(東レモノフィラメント社製)に活物質
としてPbSO4 を約75wt%担持して鉛二次電池の
電極板を構成した。なお、前記鉛フェルトの表面積はB
ET法では測定できなかったため、計算によって求め
た。
【0012】このようにして得られた電極板を用い、鉛
薄集電板/電極板/硫酸含有ガラス繊維マット/電極板
/鉛薄集電板の組合わせによる二次電池を構成した。図
1は、鉛二次電池の構成を示す説明図である。図におい
て、鉛フェルトに電池活物質としてPbSO4 を担持し
た電極板1を硫酸含浸ガラス繊維マットからなる隔膜2
を介して積層した鉛二次電池が示されている。3は、鉛
合金シートからなる複極仕切板である。このような鉛二
次電池において、電解液として約10規定の硫酸を用
い、見かけの電流密度5mAcm-2の条件で約24時間
の予備充電を行った後、1時間45分充電した後、見か
け電流密度20mAcm-2の定電流で−1Vまで放電す
る充放電試験を行ったところ、充放電特性は良好で、1
000回以上のサイクル寿命が得られた。良好な充放電
特性とは電圧効率が優れており、長時間にわたる放電が
可能なものをいう。本実施例における充放電電圧曲線を
図2に示す。図において、充放電特性が極めて安定して
いることが分かる。
【0013】また本実施例によれば、従来の鉛二次電池
では得られない過放電特性が得られた。すなわち、従来
の鉛二次電池の放電終始電圧は1.8V程度が許容値で
あり、それよりも電圧を下げて放電すると電池の容量低
下を起こしたり、再充電が不能となるが、本実施例の電
池は、0Vまで放電しても劣化の徴候は現れず、しかも
1000回以上のサイクル寿命が得られた。
【0014】本実施例の鉛二次電池は従来の鉛二次電池
と同様、低コストであり、しかもニッケル、カドミウム
電池と同様の充放電特性が得られ、Ni−Cd電池に見
られるようなメモリー効果を生じる心配もない。したが
って、本実施例の鉛二次電池は、自動車専用電池をはじ
め、据え置き型の電源バックアップ用電池の分野、およ
び今まで性能上の理由からニッケル−カドミウム電池等
が使用されていた、例えば深い放電を伴ううえ、高いサ
イクル寿命が要求される分野においても十分に適用でき
る。
【0015】比較例1 鉛フェルトの嵩密度を1.8、体積抵抗率を5×10-4
Ωcm、空隙率を0.85、表面積を60cm-1とした
以外は実施例1と同様にして充放電試験を行ったとこ
ろ、充放電特性は不良であった。 実施例2 鉛フェルトの嵩密度を4.5、体積抵抗率を5×10-5
Ωcm、空隙率を0.58、表面積を160cm-1とし
た以外は実施例1と同様にして充放電試験を行ったとこ
ろ、充放電特性はかなり良好で、1000回以上のサイ
クル寿命が得られたが、空隙率が比較的小さいため、放
電時間は実施例1に較べて短く、約1時間であった。
【0016】比較例2 鉛フェルトの嵩密度を1.8、体積抵抗率を5×10-4
Ωcm、空隙率を0.85、表面積を60cm-1、電池
活物質としてPbOを約85wt%担持した以外は実施
例1と同様にして充放電試験を行ったところ、電池活物
質をPbO系にしたので導電性が向上し、初期の充放電
特性は良好であったが、PbSO4 が生成するにつれて
急速に性能が低下し、サイクル寿命は10回であった。
【0017】実施例3 繊維径:約10μm、繊維長:5〜10mm、嵩密度:
0.9、体積抵抗率:1×10-2Ωcm、空隙率:0.
5、表面積:12000cm-1の炭素繊維フェルトに硫
酸鉛(PbSO4 )約80wt%を担持して鉛二次電池
の電極板を構成した。なお、前記比表面積はBET法
(N2 、2点法)で求めた。
【0018】このようにして得られた電極板を用い、実
施例1と同様にして二次電池を構成し、同様の充放電試
験を行ったところ、充放電特性は良好で、500回以上
のサイクル寿命が得られた。炭素繊維はエッチング処理
によって容易に表面積を上げることができるが、表面積
の増加が1対1に電池の充放電特性の増加に対応する結
果は得られなかった。
【0019】比較例3 嵩密度を0.5、体積抵抗率を4×10-2Ωcm、空隙
率を0.8、表面積を7000cm-1とした以外は実施
例3と同様にして同様の充放電試験を行ったことろ、充
放電特性は不十分であり、サイクル寿命は10回であっ
た。 実施例4 嵩比重:0.59、体積抵抗率:4×10-3Ωcm、空
隙率:0.7、表面積:3000cm-1の多孔質炭素に
PbSO4 を担持して電極板とし、実施例1と同様にし
て二次電池を構成し、同様の充放電試験を行ったこと
ろ、充放電特性は良好で、1000回以上のサイクル寿
命が得られた。
【0020】実施例1〜4および比較例1〜3の集電体
の構成条件およびこれを用いて構成した二次電池の充放
電試験の結果を表1にまとめて示す。 表1において、繊維状導電性物質の体積抵抗率が0.0
1Ωcm以下で、空隙率が0.5〜0.8の範囲であ
る、本発明の実施例は比較例に較べてサイクル寿命が優
れており、タフな電池であることが分かる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、体積抵抗率が0.01
Ωcm以下の高い導電性、および空隙率が0.5〜0.
8である十分な表面積を有する導電性多孔体を集電材と
して用いたことにより、硫酸鉛絶縁性被膜の生成に起因
する電池性能の低下を生じない、いわゆるタフな電池と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である鉛二次電池の構成を示
す図。
【図2】実施例1で得られた鉛二次電池の充放電電圧特
性を示す図。
【符号の説明】
1…電極板、2…隔膜、3…複極仕切板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池活物質を担持した導電性多孔体を集
    電材として用いた鉛二次電池において、前記導電性多孔
    体の体積抵抗率を0.01Ωcm以下、空隙体積比を
    0.5〜0.8としたことを特徴とする鉛二次電池。
JP5007867A 1993-01-20 1993-01-20 鉛二次電池 Pending JPH06215774A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5007867A JPH06215774A (ja) 1993-01-20 1993-01-20 鉛二次電池

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JP5007867A JPH06215774A (ja) 1993-01-20 1993-01-20 鉛二次電池

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JPH06215774A true JPH06215774A (ja) 1994-08-05

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ID=11677595

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JP5007867A Pending JPH06215774A (ja) 1993-01-20 1993-01-20 鉛二次電池

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JP (1) JPH06215774A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19918378C2 (de) * 1998-04-27 2003-03-06 Yazaki Corp Modularer Steckverbinder
DE10037457B4 (de) * 1999-08-02 2004-04-22 Yazaki Corp. Verbindungsstruktur eines Steckers
JP2005505102A (ja) * 2001-09-26 2005-02-17 エロッド ジェンジ, 鉛酸電池の性能を改善する集電体構造及び方法
CN106756973A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 云南兴达工艺美术有限公司 一种斑铜器具的着色方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20021029