JPH0658808B2 - 密閉式鉛蓄電池 - Google Patents

密閉式鉛蓄電池

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JPH0658808B2
JPH0658808B2 JP63201707A JP20170788A JPH0658808B2 JP H0658808 B2 JPH0658808 B2 JP H0658808B2 JP 63201707 A JP63201707 A JP 63201707A JP 20170788 A JP20170788 A JP 20170788A JP H0658808 B2 JPH0658808 B2 JP H0658808B2
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昭夫 徳永
俊明 林
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日本電池株式会社
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • H01M10/12Construction or manufacture
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は密閉式鉛蓄電池の改良に関するものである。
従来の技術 充電中に正極から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にはリテーナ式とゲル式の二種
類があり、現在ではリテーナ式が多く用いられている。
リテーナ式の密閉式鉛蓄電池は正極板と負極板との間の
微細ガラス繊維を素材とするマット状セパレータ(ガラ
スセパレータ)を挿入し、これによって放電に必要な硫
酸電解液の保持と両極の隔離を行っている。密閉式鉛蓄
電池は無保守,無漏液、ポジションフリーなどの優れた
特徴があり、従来の開放形液入り鉛蓄電池にかわって今
度自動車の始動用やコードレス機器の電源として需要は
増加すると思われる。
従来技術の課題 上述したように密閉式鉛蓄電池は多くの優れた特徴があ
る半面、従来の液式電池に比べて劣る点もある。これは
放電に必要な電解液をリテーナマットに保持させると共
に正,負極を隔離するセパレータとしての機能を持たせ
ているところに原因がある。これを第4図を用いて説明
する。同図は従来の密閉式鉛蓄電池を示し、9は正極
板、10は負極板、11は微細ガラス繊維からなるガラスセ
パレータ、8は電槽である。ここでガラスセパレータに
は放電に必要な硫酸電解液を含浸保持させてある。
周知のごとく鉛蓄電池においては、電解液である硫酸
(HSO)は次式で示すように正,負極の充放電反
応に関与している。
したがって、ガラスセパレータに保持させる硫酸電解液
が少ないと、正,負極活物質は充分に反応できなくな
る。一般に密閉式鉛蓄電池の放電容量(特に低率放電容
量)が液式電池に比べて少ないのは電解液量が少ないた
めである。そこで電池容量を増すために、より多くの電
解液をガラスセパレータに保持させようとする。これは
セパレータの厚みを大きくすれば可能である。ところ
が、ガラスセパレータに含浸させた電解液中ではもとも
とイオンの移動が起こりにくく、ガラスセパレータを厚
くするとなおさらである。その上ガラスセパレータを厚
くすると、正極板と負極板との距離が長くなるので、そ
れだけ電気抵抗が大きくなって電池の電圧が低下し、特
に高率放電性能が悪くなる。したがって、従来の密閉式
鉛蓄電池のように、多孔体であるガラスセパレータに電
解液の保持と両極の隔離という2つの機能を持たせる限
り、密閉式鉛蓄電池の放電性能を向上させることは出来
ない。
課題を解決するための手段 本発明は上述した従来の密閉式鉛蓄電池の欠点を除去す
るもので、ガラスセパレータの2つの機能、すなわち電
解液の保持機能とセパレータとしての機能を分離するこ
とに特徴がある。すなわち、同じ極性の2枚の極板間に
電解液を保持させるための多孔体を挿入し、正,負極板
間は薄くて柔軟性のある三層構造のセパレータを介して
隔離することによって電池の内部抵抗の低減を図ると共
に、放電に必要な硫酸は2枚の極板間に挿入した上記多
孔体によって極板の背面から供給するようにしたもので
ある。
実施例 第1図は本発明による密閉式鉛蓄電池に用いる極板の構
成を示す斜視図であり、極板1は同じ極性の極板1′,
1″と極板1′および1″の間に挿入した多孔体2から
構成される。3は集電耳であり、正極板,負極板共に同
じ構造である。格子体としては水素過電圧を低下させる
ような不純物を含まない純鉛から製造したものを用いる
のが望ましいが、機械的強度が劣るのでCa,Sn,Alなど
を含むPb−Ca系鉛合金や少量のSb,Asなどを含むPb−Sb
系鉛合金も使用できる。同一極性の2枚の極板間に挿入
する多孔体としては耐酸,耐酸化性を有し、電池に有害
な物質を溶出しない素材からなり、気孔率は高いほど好
ましく90%以上、望ましくは95%以上であること、最大
細孔径は100 μm以下望ましくは20μm以下であって、
電解液を含浸させた状態で酸の拡散が良い孔の構造を有
していることが必要である。この様な電解液保持材とし
ては繊維径が15μm以下のガラス繊維や合成繊維の抄紙
体、あるいはガラス繊維と合成繊維の混抄体、有機また
は無機物質を素材とする連続気泡の多孔体や焼結体など
が使用できる。なお、これらの多孔体は極板表面の凹凸
に応じて、緊密に接触するように柔軟性を備えている必
要がある。何故ならば、該多孔体に柔軟性がないと、極
板の凸部のみが多孔体に接触して凹部は接触しないの
で、充放電の際に酸の拡散が悪くなるからである。
第2図は本発明の密閉式鉛蓄電池に用いた三層構造セパ
レータ4の一部切断斜視図を示し、2′,2″は第1図
に示した2枚の極板間に挿入した多孔体と同じ上記特性
を有する薄いシート、5は一般的に液入鉛蓄電池用とし
て使われている低抵抗の薄い合成セパレータである。そ
こで第1図に示す構造の正,負極板および第2図に示す
セパレータを用いて組み立てた本発明密閉式鉛蓄電池を
第3図に示す。図において2は多孔体、4はセパレー
タ、6は負極板、7は正極板、8は電槽である。
リテーナ式密閉式鉛蓄電池は遊離の電解液を有しないの
で、電極板と多孔体に保持させた電解液との接触を保つ
ためには、多孔体を電極板に押圧する必要がある。即
ち、極板群を電槽に挿入する際、極板群に一定の圧迫度
を加える。ところが、セパレータとして通常の液入鉛蓄
電池用のセパレータを単独で使うと、電極板とセパレー
タは密に接触しない。というのは電極基板の表面には凹
凸がありしかも通常のセパレータは柔軟性に乏しいの
で、電極板の凸部はセパレーダと接触して、電解液の通
路が形成されるが、凹部は直接電解液に接触しない状態
となる。本発明で三層構造のセパレータを用いた理由は
ここにある。即ち、第3図のA部拡大図に示すように、
合成セパレータ5の両面に柔軟性のある多孔体2′,
2″を当接することによって、セパレータは電極板表面
と緊密に接触し、電極板の全面にわたって電解液の通路
が形成されれる。
ここで合成セパレータ5が柔軟性に富んでおれば、三層
構造にする必要がないわけであるが、現在のところ薄い
シート状で柔軟性があり、しかも電気絶縁性に優れたセ
パレータは見当たらない。リテーナ式密閉式鉛蓄電池用
の微細ガラス繊維からなるガラスセパレータは、厚みが
大きい場合はセパレータとして使えるが、0.1 〜0.2mm
のように薄くすると短絡の危険性があって使えない。結
局、本発明のように三層構造のセパレータにせざるを得
ないのである。
次に本発明による密閉式鉛蓄電池の放電試験を行った結
果を第1表に示す。
第1表において電池A〜Cは従来の密閉式鉛蓄電池、D
〜Fは第3図に示す構造の密閉式鉛蓄電池ではあるが、
三層構造のセパレータを使っていないもの、G〜Iは本
発明品である。いずれも電解液保持のための多孔体とし
て、0.8 μmの微細ガラス繊維を素材とする抄紙タイプ
のマットを用い、D〜Fではセパレータとして厚さ0.45
mmの合成セパレータを、また本発明品のG〜Iでは上記
微細ガラス繊維の厚さ0.1mm の抄紙シートを厚さ0.25mm
の合成セパレータの両面に当接した三層構造のセパレー
タを用いた。なお、電解液量は微細ガラスマットの厚さ
を変えることによって調整した。従来品Aの電解液量,
0.2C放電容量,10C 放電容量を100 とする比率であらわ
すと、B,Cはそれぞれ電解液量は20%および43%多く
なっている。ところが電池容量は電解液の増加に比例し
て大きくならず、0.2C放電では精々25%増加したに過ぎ
ず、10C 放電では電解液量を増加しても容量はほとんど
増加しないことがわかる。これは既にのべたように、従
来品では正極板と負極板との間に電解液の保持材である
ガラスセパレータを挿入してあるので、電解液量を増や
すためには極間を拡げなければならないため、極間の抵
抗が大きくなって特に高率放電では電解液量を増やした
効果が出ないのである。
一方、本発明品G〜Iは、一対の同極性極板間に微細ガ
ラスマットを挿入して、これに電解液を保持させる構造
であるため、正,負極板間は常に一定(本実施例ではト
ータル厚み0.45mmの三層構造セパレータを用いた)にす
ることができ、電解液の増加を直接放電容量の増大に寄
与させることができた。即ち、本発明品Gは従来品Aと
同じ電解液量であるにもかからず、極間の抵抗が低いの
で0.2C放電容量10C 放電容量とも大幅に増加している。
そして微細ガラスマットの厚みを増して電解液量を多く
したH,Iはそれに応じて低率,高率放電容量共に著し
く増加した。なお、対照品として試験したD〜Fは従来
品に比べて性能向上は大きいが、本発明品に及ばない。
対照品と本発明品との違いは三層構造のセパレータを用
いたか否かであり、明らかに三層構造セパレータの効果
が出ている。ここで本実施例で用いた試験電池は、従来
品,対照品,本発明品いずれも正,負極活物質量は同じ
にしてある。ただし、従来品は正極板3枚,負極板4枚
であるのに対して、対照品と本発明品は正極板6枚,負
極板6枚の構成であるので、当然正,負極板とも従来電
池のそれよりも薄型のものを使用してある。
発明の効果 以上詳述したように本発明によれば電解液を保持するた
めの多孔体の厚みを大きくして電解液量を増やしても、
正,負極間が拡がることがないので、電解液量の増加を
直接電池の放電性能向上に寄与させることができ、密閉
式鉛蓄電池の改良に著しい効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明による密閉式鉛蓄電池に用
いる極板およびセパレータの構成をそれぞれ示す斜視
図、第3図は本発明による密閉式鉛蓄電池を示す図、第
4図は従来の密閉式鉛蓄電池を示す図である。 1,1′,1″……負極板、2……多孔体、2′,2″
……多孔体シート、3……集電耳、4……セパレータ、
5……合成セパレータ、6……負極板、7……正極板、
8……電槽

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電池の充電中に発生する酸素ガスを負極で
    吸収させる密閉式鉛蓄電池において、高い気孔率と表面
    積とを有し、極板表面の凹凸に応じて密に接触しうる柔
    軟性のある多孔体を同じ極性の2枚の極板間に挿入して
    なる構造の正極板および負極板と、低抵抗の薄い合成セ
    パレータの両面に柔軟性のある多孔体の薄いシートを当
    接した三層構造のセパレータとで構成される極板群を、
    強く圧迫して電槽内に挿入すると共に、同じ極性の2枚
    の極板間に挿入した多孔体に放電に必要かつ充分な硫酸
    電解液を吸収,保持させたことを特徴とする密閉式鉛蓄
    電池。
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JP6649690B2 (ja) * 2015-03-30 2020-02-19 株式会社Gsユアサ 鉛蓄電池
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