JPH06267582A - 密閉型鉛蓄電池 - Google Patents
密閉型鉛蓄電池Info
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- JPH06267582A JPH06267582A JP5078962A JP7896293A JPH06267582A JP H06267582 A JPH06267582 A JP H06267582A JP 5078962 A JP5078962 A JP 5078962A JP 7896293 A JP7896293 A JP 7896293A JP H06267582 A JPH06267582 A JP H06267582A
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- Japan
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- alloy
- positive electrode
- constituted
- electrode plate
- negative electrode
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- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- 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 Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた高率放電特性と長寿命とをかね備える
密閉型鉛蓄電池を提供する。 【構成】 正極格子が鉛ーアンチモン系合金から、負極
格子がアンチモンを含まない鉛合金から、セパレータが
微細ガラス繊維と微細孔を有する耐酸性合成繊維とから
なる密閉型鉛蓄電池。
密閉型鉛蓄電池を提供する。 【構成】 正極格子が鉛ーアンチモン系合金から、負極
格子がアンチモンを含まない鉛合金から、セパレータが
微細ガラス繊維と微細孔を有する耐酸性合成繊維とから
なる密閉型鉛蓄電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は密閉型鉛蓄電池の改良に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】鉛蓄電池の充電中に発生する
酸素ガスを負極で還元・吸収させるタイプの密閉型鉛蓄
電池にはゲル式とリテーナ式との二種類がある。
酸素ガスを負極で還元・吸収させるタイプの密閉型鉛蓄
電池にはゲル式とリテーナ式との二種類がある。
【０００３】ゲル式は希硫酸に二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）
の微粉末を混ぜることによって電解液をゲル状にし、流
動液をなくしたものであり、リテーナ式よりも安価であ
るが、電池性能が液式やリテーナ式に劣るという欠点が
ある。一方、リテーナ式は正極板と負極板との間に直径
１μｍ前後の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、これによって充
放電に必要な硫酸電解液の保持と両極の隔離を行ってお
り、近年、ポータブル機器やコンピュータのバックアッ
プ電源として広く用いられるようになってきた。
の微粉末を混ぜることによって電解液をゲル状にし、流
動液をなくしたものであり、リテーナ式よりも安価であ
るが、電池性能が液式やリテーナ式に劣るという欠点が
ある。一方、リテーナ式は正極板と負極板との間に直径
１μｍ前後の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、これによって充
放電に必要な硫酸電解液の保持と両極の隔離を行ってお
り、近年、ポータブル機器やコンピュータのバックアッ
プ電源として広く用いられるようになってきた。
【０００４】このような密閉型鉛蓄電池では、充電中に
発生する酸素ガスを負極で還元・吸収させることによっ
て電解液の分解・減少を防いでいるのであるが、負極格
子や負極板上にアンチモン（Ｓｂ）が存在すると、負極
板の水素過電圧が低下し、充電中に負極から水素ガスが
発生しやすくなり、電解液が分解・減少し、電池の容量
が早期に低下する等の問題が発生しやすくなる。また、
正極板に鉛（Ｐｂ）ーＳｂ系合金からなる格子を使用す
ると、電池使用中に正極格子の腐食にともなってＳｂが
溶出し、溶出したＳｂが負極に移動し、負極板上に析出
する。すると、上述のように負極板の水素過電圧が低下
し、負極板から水素ガスが発生しやすくなり、電解液が
分解・減少し、電池の容量が早期に低下する等の問題が
発生しやすくなる。このため、従来から密閉型鉛蓄電池
では正および負極板ともＳｂを含まない合金、主にＰｂ
ーカルシウム（Ｃａ）系合金からなる格子を使用してい
る。
発生する酸素ガスを負極で還元・吸収させることによっ
て電解液の分解・減少を防いでいるのであるが、負極格
子や負極板上にアンチモン（Ｓｂ）が存在すると、負極
板の水素過電圧が低下し、充電中に負極から水素ガスが
発生しやすくなり、電解液が分解・減少し、電池の容量
が早期に低下する等の問題が発生しやすくなる。また、
正極板に鉛（Ｐｂ）ーＳｂ系合金からなる格子を使用す
ると、電池使用中に正極格子の腐食にともなってＳｂが
溶出し、溶出したＳｂが負極に移動し、負極板上に析出
する。すると、上述のように負極板の水素過電圧が低下
し、負極板から水素ガスが発生しやすくなり、電解液が
分解・減少し、電池の容量が早期に低下する等の問題が
発生しやすくなる。このため、従来から密閉型鉛蓄電池
では正および負極板ともＳｂを含まない合金、主にＰｂ
ーカルシウム（Ｃａ）系合金からなる格子を使用してい
る。
【０００５】また、最近は、密閉型鉛蓄電池の高率放電
特性の改善がより一層求められており、そのためには正
極板と負極板との間隔を狭くする必要があるが、正極板
および負極板を薄くすることも必要である。
特性の改善がより一層求められており、そのためには正
極板と負極板との間隔を狭くする必要があるが、正極板
および負極板を薄くすることも必要である。
【０００６】しかし、極板、特にＰｂ−Ｃａ系合金のよ
うに、Ｓｂを含まない合金からなる正極板を薄くする
と、電解液が十分あるにもかかわらず、深い充放電サイ
クル時に早期に容量が低下するという問題があった。正
極格子にＰｂーＳｂ系合金を使用すればこのような早期
容量低下を防ぐことはできるが、上述の理由で正極には
ＰｂーＳｂ系合金は使用できず、優れた高率放電特性と
長寿命とを合わせ持つ密閉型鉛蓄電池を得ることは困難
であった。
うに、Ｓｂを含まない合金からなる正極板を薄くする
と、電解液が十分あるにもかかわらず、深い充放電サイ
クル時に早期に容量が低下するという問題があった。正
極格子にＰｂーＳｂ系合金を使用すればこのような早期
容量低下を防ぐことはできるが、上述の理由で正極には
ＰｂーＳｂ系合金は使用できず、優れた高率放電特性と
長寿命とを合わせ持つ密閉型鉛蓄電池を得ることは困難
であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極格子がＰ
ｂーＳｂ系合金からなり、負極格子がＳｂを含まない鉛
合金からなり、セパレータが微細ガラス繊維と微細孔を
有する耐酸性合成繊維とからなることを特徴とするもの
である。なお、合成繊維は電解液とのなじみがあまりよ
くないため、合成繊維にはスルホン化処理、プラズマ処
理等の親水化処理をほどこすことが好ましい。
ｂーＳｂ系合金からなり、負極格子がＳｂを含まない鉛
合金からなり、セパレータが微細ガラス繊維と微細孔を
有する耐酸性合成繊維とからなることを特徴とするもの
である。なお、合成繊維は電解液とのなじみがあまりよ
くないため、合成繊維にはスルホン化処理、プラズマ処
理等の親水化処理をほどこすことが好ましい。
【０００８】
【作用】本発明は正極格子にＰｂーＳｂ系合金を使用す
るが、正極板と負極板との間に配置されたセパレータを
構成する微細孔を有する耐酸性合成繊維によって、正極
から溶出したＳｂが吸着され、これによって負極板への
Ｓｂの析出が抑えられ、水素ガスの発生による電解液の
分解・減少を防ぐ。また、正極にＰｂーＳｂ系合金を使
用できるため、薄い極板を使用しても容量が早期に低下
することもなく、極板を薄くできるため高率放電特性も
優れたものとなる。
るが、正極板と負極板との間に配置されたセパレータを
構成する微細孔を有する耐酸性合成繊維によって、正極
から溶出したＳｂが吸着され、これによって負極板への
Ｓｂの析出が抑えられ、水素ガスの発生による電解液の
分解・減少を防ぐ。また、正極にＰｂーＳｂ系合金を使
用できるため、薄い極板を使用しても容量が早期に低下
することもなく、極板を薄くできるため高率放電特性も
優れたものとなる。
【０００９】
【実施例】まず、表１に示す電池を作製した。
【００１０】
【表１】
【００１１】正および負極格子は、いずれも重力鋳造法
によって作製し、鋳造後、常法によって正および負極ペ
ーストをそれぞれ練合・充填したのち、熟成・乾燥し
た。次に、これらの正および負極板を希硫酸中で化成
し、化成完了後、水洗・乾燥した。その後、常法によっ
て電池を組み立て、所定の濃度の希硫酸を注入し、補充
電を行い、２Ｖ，約６Ａｈの容量（１０ｈＲ）を有する
密閉型鉛蓄電池を完成させた。
によって作製し、鋳造後、常法によって正および負極ペ
ーストをそれぞれ練合・充填したのち、熟成・乾燥し
た。次に、これらの正および負極板を希硫酸中で化成
し、化成完了後、水洗・乾燥した。その後、常法によっ
て電池を組み立て、所定の濃度の希硫酸を注入し、補充
電を行い、２Ｖ，約６Ａｈの容量（１０ｈＲ）を有する
密閉型鉛蓄電池を完成させた。
【００１２】正極のＰｂ−Ｓｂ系合金およびＰｂ−Ｃａ
系合金にはそれぞれＰｂ−１．５重量％Ｓｂ−０．１５
重量％砒素（Ａｓ）ー０．０１重量％セレン（Ｓｅ）合
金およびＰｂ−０．０８重量％Ｃａ−１．５重量％錫
（Ｓｎ）−０．０１重量％アルミニウム（Ａｌ）合金
を、負極のＰｂ−Ｃａ系合金にはＰｂ−０．０９重量％
Ｃａ−０．０１重量％Ａｌ合金を用いた。
系合金にはそれぞれＰｂ−１．５重量％Ｓｂ−０．１５
重量％砒素（Ａｓ）ー０．０１重量％セレン（Ｓｅ）合
金およびＰｂ−０．０８重量％Ｃａ−１．５重量％錫
（Ｓｎ）−０．０１重量％アルミニウム（Ａｌ）合金
を、負極のＰｂ−Ｃａ系合金にはＰｂ−０．０９重量％
Ｃａ−０．０１重量％Ａｌ合金を用いた。
【００１３】微細ガラス繊維には従来の直径０．８ミク
ロンのガラス繊維を使用した。また、本発明の電池に用
いたセパレータには、従来の直径０．８ミクロンのガラ
ス繊維に、親水化処理した微細孔を有する直径約２５ミ
クロンのポリエチレン繊維を２０重量％混抄したものを
用いた。このポリエチレン繊維は０．０３〜１ミクロン
程度の微細な空孔を有し、この繊維の空孔率は約４５
％、比表面積は約４０ｍ2 ／ｇであった。
ロンのガラス繊維を使用した。また、本発明の電池に用
いたセパレータには、従来の直径０．８ミクロンのガラ
ス繊維に、親水化処理した微細孔を有する直径約２５ミ
クロンのポリエチレン繊維を２０重量％混抄したものを
用いた。このポリエチレン繊維は０．０３〜１ミクロン
程度の微細な空孔を有し、この繊維の空孔率は約４５
％、比表面積は約４０ｍ2 ／ｇであった。
【００１４】なお、Ｎｏ．１〜３の電池には正極板６
枚、負極板７枚を、Ｎｏ．４の電池には正極板３枚、負
極板４枚を使用した。初期容量試験の結果を表２に示
す。
枚、負極板７枚を、Ｎｏ．４の電池には正極板３枚、負
極板４枚を使用した。初期容量試験の結果を表２に示
す。
【００１５】
【表２】
【００１６】なお、容量は従来の電池Ｎｏ．４の容量を
１００として相対値で示した。
１００として相対値で示した。
【００１７】０．１Ｃ程度の低率放電では、Ｎｏ．１〜
３の電池は従来の電池Ｎｏ．４より５％程度容量が増加
しただけであった。これは、極板が薄いことや極板面積
が約２倍になったことによる電流密度の低下によって活
物質の利用率が向上したものの、電解液量が制限されて
いることによるものと考えられる。５Ｃの高率放電にな
ると、薄い極板を多数使用した電池Ｎｏ．１〜３の容量
は、従来の厚い極板を使用したＮｏ．４のそれの約２．
６倍もの大きなものとなった。これは、高率放電時には
主に極板表面部が反応するため、全電解液量よりも極板
が薄いことや極板面積が約２倍になったことによる電流
密度の低下によって活物質の利用率が向上したことによ
る効果が大きいものと考えられる。
３の電池は従来の電池Ｎｏ．４より５％程度容量が増加
しただけであった。これは、極板が薄いことや極板面積
が約２倍になったことによる電流密度の低下によって活
物質の利用率が向上したものの、電解液量が制限されて
いることによるものと考えられる。５Ｃの高率放電にな
ると、薄い極板を多数使用した電池Ｎｏ．１〜３の容量
は、従来の厚い極板を使用したＮｏ．４のそれの約２．
６倍もの大きなものとなった。これは、高率放電時には
主に極板表面部が反応するため、全電解液量よりも極板
が薄いことや極板面積が約２倍になったことによる電流
密度の低下によって活物質の利用率が向上したことによ
る効果が大きいものと考えられる。
【００１８】次に、これらの電池を次の寿命試験に供し
た。
た。
【００１９】放電 ０．３ＣＡで１．７Ｖまで 充電 ２．５Ｖ（最大電流 １ＣＡ）で５時間 寿命試験中の容量試験 ５Ｃで１．０Ｖまで（５０サイ
クルごと） 温度 ２５℃ 寿命試験中の容量推移を図１に示す。
クルごと） 温度 ２５℃ 寿命試験中の容量推移を図１に示す。
【００２０】Ｎｏ．４の従来の厚い極板およびセパレー
タを用いた電池は３００サイクル目でも初期容量の約８
０％を有していたが、初期容量そのものがＮｏ．１の約
４０％しかなく、良好な高率放電特性が求められる用途
には不適切である。
タを用いた電池は３００サイクル目でも初期容量の約８
０％を有していたが、初期容量そのものがＮｏ．１の約
４０％しかなく、良好な高率放電特性が求められる用途
には不適切である。
【００２１】正極に薄いＰｂ−Ｓｂ系合金格子を用い、
セパレータに従来の微細ガラス繊維を用いたＮｏ．２の
電池は１５０サイクル目にはＮｏ．４の初期容量の約４
０％と急激に容量が低下した。これは、寿命試験中に正
極格子から溶出したＳｂが負極板上に析出し、水素過電
圧が低下して、電解液が分解・減少したためと考えられ
る。
セパレータに従来の微細ガラス繊維を用いたＮｏ．２の
電池は１５０サイクル目にはＮｏ．４の初期容量の約４
０％と急激に容量が低下した。これは、寿命試験中に正
極格子から溶出したＳｂが負極板上に析出し、水素過電
圧が低下して、電解液が分解・減少したためと考えられ
る。
【００２２】正極に薄いＰｂ−Ｃａ系合金格子を用い、
セパレータに従来の微細ガラス繊維を用いたＮｏ．３の
電池は１００サイクル目にはＮｏ．４の初期容量の約６
０％とＮ０．２の電池より急激に容量が低下した。これ
は、正極格子が薄く、また正極格子にＳｂが含まれてい
ないため、このような深い放電を含むサイクル試験で
は、正極格子の周囲が優先的に放電され、その結果、格
子の周囲に絶縁性の硫酸鉛の層が形成され、未反応の活
物質が残っているにもかかわらず、放電できなかったも
のと考えられる。
セパレータに従来の微細ガラス繊維を用いたＮｏ．３の
電池は１００サイクル目にはＮｏ．４の初期容量の約６
０％とＮ０．２の電池より急激に容量が低下した。これ
は、正極格子が薄く、また正極格子にＳｂが含まれてい
ないため、このような深い放電を含むサイクル試験で
は、正極格子の周囲が優先的に放電され、その結果、格
子の周囲に絶縁性の硫酸鉛の層が形成され、未反応の活
物質が残っているにもかかわらず、放電できなかったも
のと考えられる。
【００２３】一方、正極に薄いＰｂ−Ｓｂ系合金格子を
用い、セパレータには従来の微細ガラス繊維に親水化処
理した微細孔を有する直径約２５ミクロンのポリエチレ
ン繊維を２０重量％混抄したものを用いた本発明の電池
Ｎｏ．１は、３００サイクル後でもＮｏ．４の約１５０
％もの容量を有していた。これは、正極格子にＰｂーＳ
ｂ系合金を使用しても、正極板と負極板との間に配置さ
れたセパレータを構成する微細孔を有するポリエチレン
繊維の比表面積が約４０ｍ2 ／ｇと大きいため、これに
よって、正極から溶出したＳｂが吸着され、このことに
よって負極板へのＳｂの析出が抑えられ、負極板の水素
過電圧の低下およびこれに伴う水素ガスの発生による電
解液の分解・減少を防ぐことができたものと思われる。
また、正極にＰｂーＳｂ系合金を使用しているため、薄
い極板を使用しても容量が早期に低下することもなく、
さらに、極板が薄いため高率放電特性も優れたものとな
ったものと考えられる。
用い、セパレータには従来の微細ガラス繊維に親水化処
理した微細孔を有する直径約２５ミクロンのポリエチレ
ン繊維を２０重量％混抄したものを用いた本発明の電池
Ｎｏ．１は、３００サイクル後でもＮｏ．４の約１５０
％もの容量を有していた。これは、正極格子にＰｂーＳ
ｂ系合金を使用しても、正極板と負極板との間に配置さ
れたセパレータを構成する微細孔を有するポリエチレン
繊維の比表面積が約４０ｍ2 ／ｇと大きいため、これに
よって、正極から溶出したＳｂが吸着され、このことに
よって負極板へのＳｂの析出が抑えられ、負極板の水素
過電圧の低下およびこれに伴う水素ガスの発生による電
解液の分解・減少を防ぐことができたものと思われる。
また、正極にＰｂーＳｂ系合金を使用しているため、薄
い極板を使用しても容量が早期に低下することもなく、
さらに、極板が薄いため高率放電特性も優れたものとな
ったものと考えられる。
【００２４】今回の実施例で使用したポリエチレン繊維
は、直径が約２５μｍであったが、過放電される可能性
のある用途には、直径が１０μｍ程度のより細い繊維を
用いる方が性能が安定する。また、ガラス繊維との混合
割合は、５〜７０％の範囲でその効果が顕著であった。
は、直径が約２５μｍであったが、過放電される可能性
のある用途には、直径が１０μｍ程度のより細い繊維を
用いる方が性能が安定する。また、ガラス繊維との混合
割合は、５〜７０％の範囲でその効果が顕著であった。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による電池
では、正極格子にＰｂーＳｂ系合金を使用しても、正極
板と負極板との間に配置されたセパレータを構成する微
細孔を有する耐酸性合成繊維によって、正極から溶出し
たＳｂが吸着され、これによって負極板へのＳｂの析出
が抑えられ、負極板の水素過電圧の低下およびこれに伴
う水素ガスの発生による電解液の分解・減少を防ぐこと
ができ、また、正極にＰｂーＳｂ系合金を使用できるた
め、薄い極板を使用しても容量が早期に低下することも
なく、さらに、極板を薄くできるため高率放電特性も優
れたものとなる。このように、本発明は、優れた高率放
電特性と長寿命とをかね備える密閉型鉛蓄電池を提供す
ることが可能となり、その工業的価値は非常に大きい。
では、正極格子にＰｂーＳｂ系合金を使用しても、正極
板と負極板との間に配置されたセパレータを構成する微
細孔を有する耐酸性合成繊維によって、正極から溶出し
たＳｂが吸着され、これによって負極板へのＳｂの析出
が抑えられ、負極板の水素過電圧の低下およびこれに伴
う水素ガスの発生による電解液の分解・減少を防ぐこと
ができ、また、正極にＰｂーＳｂ系合金を使用できるた
め、薄い極板を使用しても容量が早期に低下することも
なく、さらに、極板を薄くできるため高率放電特性も優
れたものとなる。このように、本発明は、優れた高率放
電特性と長寿命とをかね備える密閉型鉛蓄電池を提供す
ることが可能となり、その工業的価値は非常に大きい。
【図１】寿命試験中の５ＣＡ放電容量の推移を示した図
Claims (2)
- 【請求項１】 正極格子が鉛ーアンチモン系合金から、
負極格子がアンチモンを含まない鉛合金から、セパレー
タが微細ガラス繊維と微細孔を有する耐酸性合成繊維と
からなることを特徴とする密閉型鉛蓄電池。 - 【請求項２】 微細孔を有する耐酸性合成繊維が親水化
処理されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉
型鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5078962A JPH06267582A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 密閉型鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5078962A JPH06267582A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 密閉型鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267582A true JPH06267582A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=13676526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5078962A Pending JPH06267582A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 密閉型鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06267582A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0821422A3 (en) * | 1996-07-23 | 2000-07-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealed lead-acid battery |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5078962A patent/JPH06267582A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0821422A3 (en) * | 1996-07-23 | 2000-07-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealed lead-acid battery |
| KR100299389B1 (ko) * | 1996-07-23 | 2001-10-26 | 모리시타 요이찌 | 밀폐형납.산전지 |
| US6492059B1 (en) | 1996-07-23 | 2002-12-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Separator for sealed lead-acid battery |
| US7132195B2 (en) | 1996-07-23 | 2006-11-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Separator for sealed lead-acid battery |
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