JPH06260208A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性に優れかつ性能の良好な密閉形鉛蓄電
池を提供する。 【構成】 正極板と負極板の間隙および極板群の周囲に
顆粒シリカとケイソウ土粉末の混合粉体を充填し、電池
の充放電に必要、充分な量の硫酸電解液を実質的にこの
混合粉体および極板群に含浸保持させた密閉形鉛蓄電
池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は密閉形鉛蓄電池に関する
もので、特に顆粒シリカを電解液保持体として用いた密
閉形鉛蓄電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】電池の充電中に発生する酸素
ガスを負極で吸収するいわゆる酸素サイクルを利用した
密閉形鉛蓄電池には、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
維を主体とするマット状セパレータ（ガラスセパレー
タ）を挿入し、これで電池の充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おり、無保守、無漏
液、ポジションフリーなどの特徴を生かして、ポータブ
ル機器、コードレス機器、コンピュータのバックアップ
電源をはじめ、大型の据置用や自動車のエンジン始動用
などにも使用されるようになってきた。

【０００３】しかし、一般にリテーナ式密閉形鉛蓄電池
に用いられているガラスセパレータは特殊な方法で製造
される直径１ミクロン前後の微細ガラス繊維を抄造して
マット状としたもので、開放形鉛蓄電池用のセパレータ
に比べてかなり高価なことや、目標の電池性能を得るた
めには極板群を強く圧迫して電槽内に組み込まなければ
ならないので電池の組立が困難となり、必然的に電池の
製造コストが高くなるという欠点があった。

【０００４】また、この種の電池は実質的に正、負極板
間に挿入したガラスセパレータに硫酸電解液を保持させ
るだけであるから電池の充放電に関与できる電解液量が
少なく、電解液が豊富に存在する一般的な開放形鉛蓄電
池に比べると電池容量、特に低率放電容量が劣るという
欠点があった。

【０００５】一方、ゲル式は硫酸電解液をコロイド状シ
リカや水ガラスによってゲル化した密閉形鉛蓄電池であ
るが、硫酸が離しょうしたり硫酸イオンの移動が悪いた
めに性能的に問題があった。

【０００６】そこで、特開平３−２５２０６３、特開平
４−４７６７５および特開平４−１６２３６８に示され
ているように、鉛蓄電池の活物質に比して多孔度が高く
比表面積の大きな顆粒シリカを正、負極板間および極板
群の周囲に配置し、この顆粒シリカに電池の充放電に必
要な硫酸電解液を保持させた構造の密閉形鉛蓄電池が提
案されている。この種のいわゆる顆粒式密閉形鉛蓄電池
はセパレータを介して組み立てた極板群を電槽に挿入
後、機械的振動を加えながら極板群の周囲および正、負
極板間に顆粒シリカを充填・配置して製造されるもの
で、電池性能に優れ、比較的安価に製造できるという特
徴を有している。

【０００７】さらに、この種の密閉形鉛蓄電池の電解液
保持体として特開平４−２０６０に示されているように
顆粒シリカよりも安価なケイソウ土粉体を用いることが
提案されている。

【０００８】しかし、電解液保持材としてケイソウ土粉
体を用いた上記密閉形鉛蓄電池は次の製造上の問題を有
していた。すなわち、ここで用いられるケイソウ土粉体
は粒径約１０〜５００μｍであるのに対し、これを充填
する極板群内の間隔、すなわち正、負極板とセパレータ
との間隔は数百μｍ〜１ｍｍ程度と狭く、そのため顆粒
の充填には長時間を要し電池製造上の律速工程の１つと
なっていた。

【０００９】上述したようにケイソウ土粉体の電池への
充填性が悪いのはこの粉体の流動性が悪いためで、すな
わちこの種の粉体は一般に天然に産出するケイソウ土を
粉砕し、分級して製造されており、粒子の形状が不規則
でかつ粉体粒子の表面は比較的粗いので互いに滑りにく
いためと考えられる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した問題点
を解決するもので、電解液保持体としてケイソウ土と顆
粒シリカとの混合粉体を用いることを特徴とし、これに
より電池内への顆粒シリカの充填時間を短縮するもので
ある。

【００１１】

【作用】電解液保持体としてケイソウ土と顆粒シリカと
の混合粉体を用いることによって、顆粒シリカがケイソ
ウ土粉末の流動促進剤として機能し、粉体の充填時間が
短縮され生産性が向上する。また、電池性能も良好なも
のとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳述する。ま
ず、粒径１０〜５００μｍのケイソウ土にシリカゾルを
噴霧乾燥して作製した粒径５０〜５００μｍの顆粒シリ
カを添加量をかえて混入し、表１に示すように６種類の
混合粉末を作製した。

【００１３】

【表１】

【００１４】公称容量２８Ａｈの自動車用鉛蓄電池の極
板群を組み立てた後電槽に挿入し、上記混合粉体を該電
槽内に充填した。混合粉体の充填は振動数４０Ｈｚ、加
速度２Ｇの横振動を加えながら既定量の粉体が電槽内に
密に充填されて既定の高さに達するまでに要した時間を
測定した。

【００１５】表２に示す上記試験結果からわかるよう
に、ケイソウ土粉末に顆粒シリカを２０〜８０％添加し
たものは無添加の従来品に比べて短時間でその充填が完
了した。これは顆粒シリカがケイソウ土粉末の流動促進
剤として機能して充填性を向上させたことによるものと
いえる。また、顆粒シリカを４０％以上混入しても充填
時間はあまり減少しないことおよび顆粒シリカはケイソ
ウ土粉末に比して高価であることから、その混入量は４
０％以下が適当とおもわれる。

【００１６】

【表２】

【００１７】ここで用いたケイソウ土粉末と顆粒シリカ
の混合粉体の細孔分布を図１に示す。これらの粉体の細
孔分布は大きく異なり、すなわちケイソウ土粉末の細孔
は直径５〜５０μｍ付近のみにみられ、顆粒シリカのそ
れは０．０１〜０．１μｍ付近と５〜５０μｍ付近の２
ヶ所にみられ、そして混合粉体はその顆粒シリカの混合
比が大きいほど０．０１〜０．１μｍ付近の細孔量が多
くなった。

【００１８】このように細孔分布の異なる顆粒シリカを
電解液保持体として用いた電池の性能は大きく異なり、
表３に示すようにＪＩＳＤ５３０１高率放電性能および
軽負荷寿命性能に違いが見られた。すなわち、ケイソウ
土粉末の比率が高いとハイレート放電容量が高くなり、
一方、顆粒シリカの割合が高くなると寿命性能が向上し
た。前者はケイソウ土粉末の比率が高いほど混合粉体の
大きな細孔が増加して電解液の拡散性が向上したため
で、後者は顆粒シリカの混入によって混合粉体の小さい
細孔が増加して電解液の成層化を防止したためとおもわ
れる。

【００１９】

【表３】

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、正
極板と負極板の間隙および極板群の周囲に顆粒シリカと
ケイソウ土粉末の混合粉体を充填し、電池の充放電に必
要、充分な量の硫酸電解液を実質的に該混合粉体および
極板群に含浸保持させることにより、その充填時間を飛
躍的に短縮でき、さらに電池性能を向上させる等、工業
的価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】混合粉体の細孔分布を示した図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極板と負極板の間隙および極板群の周
   囲に顆粒シリカとケイソウ土粉末の混合粉体を充填し、
   電池の充放電に必要、充分な量の硫酸電解液を実質的に
   該混合粉体および極板群に含浸保持させたことを特徴と
   する密閉形鉛蓄電池。