JPH0624144B2 - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

密閉形鉛蓄電池

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JPH0624144B2
JPH0624144B2 JP62053695A JP5369587A JPH0624144B2 JP H0624144 B2 JPH0624144 B2 JP H0624144B2 JP 62053695 A JP62053695 A JP 62053695A JP 5369587 A JP5369587 A JP 5369587A JP H0624144 B2 JPH0624144 B2 JP H0624144B2
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邦雄 米津
正温 坪田
克仁 高橋
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Japan Storage Battery Co Ltd
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Japan Storage Battery Co Ltd
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    • H01M10/34Gastight accumulators
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は密閉形鉛蓄電池の改良に関するものである。
従来の技術とその問題点 酸素ガスと負極板とを反応させる密閉形鉛蓄電池は用途
の多様化に伴って、急放電の負荷で使用される大型のも
のも多くなってきた。
密閉形鉛蓄電池は、シリカを5〜15重量パーセント含む
ゲル状電解液を用いたゲル式と、直径 1.0ミクロン以下
の細いガラス繊維からなるマット状セパレータを用いた
リテーナ式とが一般的である。ところが前者はゲル状電
解液の硫酸イオンの拡散速度が低くて急放電特性が劣
り、後者は充放電サイクルの繰返しで電解液の硫酸濃度
を上部で低く下部で高いという現象(これを成層化と呼
ぶ)のために正極板の劣化が早いという問題があった。
ゲル式電池は通常の液式電池に比較すると急放電性能が
劣っている。この理由はゲル状電解液では、シリカと水
または硫酸とがファンデア・ワールスカで結合してお
り、放電反応に関与する硫酸イオンはシリカ微粒子のネ
ットワークに補足されているので、急放電時に活物質表
面の低濃度となった電解液部分に硫酸の拡散、補給が遅
れるためと考えられる。
リテーナ式電池では電解液はセパレータや極板に保持さ
れていて流動性は小さくなっているが、充放電反応で硫
酸が生成、消費されて生じる比重差によって徐々にでは
あるが上部が低濃度、下部が高濃度となる。この成層化
は通常の液式電池では過充電すばガッシングによって攪
拌され容易に解消する。しかし、リテーナ式電池では電
解液の対流が生じ難いために、成層化現象は生起し難い
反面、一旦生じると解消しにくいという問題がある。
従来の密閉形鉛蓄電池の第2の問題は過放電によって極
板群に含浸している電解液のpHが高くなって鉛が溶解
し、極板間に短絡が生じることである。この問題は電解
液が非流動化されているとともに液式電池のそれより少
量であるという、密閉形電池に特有のものである。この
短絡の問題は、単にセパレータとして保液性の多孔板、
例えば細いガラス繊維からなるマットを用いてリテーナ
式の構成としたセル内にゲル状電解液を充填しただけで
は解決しない。これはシリカ濃度の高いゲル電解液では
極板群内の硫酸濃度が低くなっても硫酸の移動速度が小
さくて極板群側部からの硫酸の補給が期待できないから
である。
問題点を解決するための手段 本発明は正極板と負極板と、これらの極板と密着して接
する細いガラス繊維を主体とするマット状セパレータと
からなる極板群に、シリカ微粒子を0.5〜2.5重量
パーセント添加,懸濁させて粘度を高めた非ゲル電解液
を含浸,保持させて、セル内に自由に流動する電解液を
無くするとともに極板群の側部の上下方向に連続するガ
ス空間の通路を設けることによって、酸素ガスト負極板
とを反応させる密閉形鉛蓄電池の前述の問題を解決した
ものである。
作用 本発明になる密閉形鉛蓄電池ではセパレータは細いガラ
ス繊維を主体とするマット状であり、電解液の大部分は
極板群に含浸,保持させてある。したがって自由に流動
する電解液は実質的に無く、漏液や酸霧の発生は起きな
い。また通常のリテーナ式密閉電池と同様に、正極板か
ら発生する酸素ガスは極板の周囲およびセパレータ内の
空隙を通って負極板と接し、これと反応するので、酸素
サイクルの密閉反応は円滑に進行する。さらに放電性能
に対しては、セパレータの抵抗が小さいことおよびこれ
に含浸,保持させている電解液はゾル状であって、固い
ゲルとなっておらず、急放電性能はリテーナ式密閉鉛蓄
電池とほとんど同じで優れている。その上、電解液の粘
度が高いので、充放電中に電解液に濃度差を生じても成
層化を生じ難く、充放電サイクル寿命が優れている。
さらに電解液が成層化した場合には極板群側部の上下方
向に連続するガス空間の通路によって、上下で水蒸気圧
差を生じ上部から蒸発した水蒸気が下部に吸収され上部
の電解液濃度は高くなり、下部は希釈されるので、成層
は速やかに解消する。また、電池が過放電を受けて極板
群に含浸している電解液の硫酸が消費した場合には極板
群と接するシリカを有する電解液部から硫酸が補給さ
れ、短絡を防ぐ。
実施例 本発明をその実施例を示す第1図によって説明する。
1は正極板、2は負極板でこれらに用いられている格子
は負極板の水素過電圧を低下させる元素すなわちアンチ
モンを実質的に含んでいない。3はセパレータで、平均
直径1ミクロン以下の細いガラス繊維を少量の熱可塑性
プラスチック繊維、またはプラスチック接着剤などによ
って結合した、親水性と保液性に優れたマット状体であ
る。4は正極の導電体、5は負極の導電体、6は電槽で
その蓋には弁7が装備されており、1,2および3から
なる極板群とこれに含浸された電解液からなる発電要素
を収納している。電解液には平均直径20ミリミクロン以
下のシリカ微粒子を 0.5〜 2.5重量パーセント添加され
ている。このシリカ微粒子はセパレータよりも極板の活
物質の方が孔径が小さいために濾過現象によって、セパ
レータ内に高濃度、活物質層内に低濃度で存在してい
る。8は極板群側部のガス空間の通路で、極板の上端か
ら下端に至るまで連続している。9は電解液であり極板
群と接しており、セパレータに含浸される電解液とほぼ
同じシリカ濃度を有し、粘度は高くなっている。
つぎに本発明になる鉛蓄電池の急放電性能および充放電
サイクル寿命性能を、従来形密閉鉛蓄電池と比較試験し
た結果を第1表に示す。
セパレータとしては、リネーナ式電池で一般的な、平均
直径1ミクロン以下の極細ガラス繊維からなるマット
と、ゲル式電池で一般的な波付パルプセパレータとを用
いて電池を試作した。電解液へ添加したシリカ粒子は、
平均直径10ミリミクロンの微粉末である。急放電は電池
の10時間率(HR)放電容量の数値(C)の10倍の電
流、すなわち10Cアンペア放電とした。サイクル寿命試
験は1Cアンペアで端子電圧 1.5V/セルまでの放電と
2.4/セルで5時間(H)の充電とを繰返した。寿命は
初期の放電容量に対して60%となった時のサイクル数と
した。なお、急放電性能とサイクル寿命とはそれぞれ比
率で示した。
また、表に示したNO.1,NO.3,NO.4および
NO.8の電池と同じ内容の電池を別に試作した。この
電池には、極板の上端部と下端部とに電解液濃度センサ
ーを設けて、サイクル寿命試験と同じ条件で充放電を行
って、極板上下の比重に換算した電解液濃度差を求め
た。その結果を第2図に示す。
表から明らかなように、従来形ゲル式電池NO.8は急
放電性能から劣り、寿命性能もあまり優れてはいない。
従来形リテーナ式電池NO.1は急放電性能は充分に良
好であるがサイクル寿命が劣っている。従来形リテーナ
式の構成で電解液のみをゲル式と同じような内容とした
電池NO.6およびNO.7は、従来形ゲル式電池と同
様な傾向の特性を示す。これに対し、従来形リテーナ式
の構成で、電解液にシリカ微粒子を0.5〜2.5重量
パーセント添加して存在させるとともに極板群の側部に
極板の上下方向に連続するガス空間の通路を設けた電池
NO.2,NO.3およびNO.5は、急放電性能はリ
テーナ式電池NO.1とほぼ同様であり、寿命性能は各
段に優れている。
また第2図から従来形の希硫酸そのものを極板群に、保
持させているNO.1の電池では、成層化がかなり早期
に生じているが、本発明になる電池NO.3は成層化は
あまり顕著に起きていないことが判る。
極板群の側部に設けた、極板の上下方向に連続するガス
空間の通路は、電槽側壁の内側と極板側部とに間隙を生
じるように極板幅を小さくするとともに、その形成され
た空間に多孔体を配さずしかも電解液量を適正に選択す
れば、容易に実現することができる。逆に言うと、リテ
ーナ式電池であっても電槽内側部に空間ができないよう
な寸法の電槽と極板群とを用いると、極板群の側部に極
板の上下方向に連続するガス空間の通路は形成されない
ことになる。通常のゲル式電池では極板群の側部に空間
を設けてもゲルが充填されてしまうのでこのガス空間の
通路を確保することが難しいが、リテーナ式構成として
粘度を高めた電解液を極板群に含浸、保持させた本発明
になる電池では、この通路の形成が可能である。また、
この通路は、成層化解消のために水蒸気が移動するもの
であるから、可能なだけ下部まで伸びていること、すな
わち下部の流動電解液は存在してもよいが、少ないこと
が必要である。
電解液の粘度を高める方法としては、平均直径20ミクロ
ン以下のシリカ微粒子を希硫酸に添加して懸濁させる方
法と、水にシリカ微粒子を懸濁させたコロイダルシリカ
に希硫酸を添加して攪拌しゾルとする方法とがある。前
者ではシリカの粒子が凝集して大きい場合が多く、電解
液をセル内に注入したときに液体成分だけが極板やセパ
レータに含浸されて上部にシリカ粒子が残るので、セル
内全体の電解液の粘度を上げることができず、好ましく
ない。後者ではゾル状電解液を極板群を収納したセル内
注入すれば、微細なシリカ粒子はセパレータで濾過され
ないので、セパレータと極板群側部の一部とにほぼ同濃
度のシリカを含ませることができ、好ましい。またゾル
は長時間放置するとゲル化するが、シリカ濃度が2.5
%以下で少ない場合には電池に加わる振動その他の加速
度や充放電に伴う少量のガス発生によって電解液に機械
的な力が加わり、ゲルは常時はゾル化しており、実質的
に粘度が高くなったという状態になっている。
発明の効果 本発明は急放電を要する負荷に対して用いられる大型の
密閉鉛蓄電池の放電性能および寿命性能を向上させたも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明密閉形鉛蓄電池の一実施例を示す断面
図、第2図は本発明電池と従来形電池とを充放電したと
きに生じる成層化を比較した特性図である。 1……正極板、2……負極板、3……セパレータ、6…
…電槽、7……弁、8……ガス空間の通路、9……電解

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極板と負極板と、これらの極板と密着し
    て接する細いガラス繊維を主体とするマット状セパレー
    タとからなる極板群に、シリカ微粒子を0.5〜2.5
    重量パーセント添加,懸濁させて粘度を高めた非ゲル電
    解液を含浸,保持させて、セル内に自由に流動する電解
    液を無くした発電要素を、弁を装備し極板群の幅寸法よ
    りも大きな内側寸法を有する電槽からなる閉空間内に、
    極板群の側部に極板の上下方向に連続するガス空間の通
    路を有するように収納したことを特徴とする、酸素ガス
    と負極板とを反応させる密閉形鉛蓄電池。
JP62053695A 1987-03-09 1987-03-09 密閉形鉛蓄電池 Expired - Lifetime JPH0624144B2 (ja)

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