JPH07201355A - 密閉式鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で、かつ放電性能や寿命性能の優れた密
閉式鉛蓄電池を提供する。 【構成】 極板群の周囲に、シリカあるいはアルミナ系
の顆粒状の無機粉体を充填し、それらに電解液を含浸・
保持させた密閉式鉛蓄電池において、セパレータの平均
孔径が、１μｍ以上かつ上記無機粉体の平均孔径以下で
ある密閉式鉛蓄電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は密閉式鉛蓄電池の改良に
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、正極から発
生する酸素ガスを負極板で再結合させる密閉式鉛蓄電池
にはこれまで、極板と極板の間に電解液保持材である微
細ガラス繊維からなるセパレータ（以後、ガラスセパレ
ータと呼ぶ）を挿入し、極板およびガラスセパレータに
電解液を保持した、いわゆるリテーナ式電池と電解液を
シリカ微粒子によってコロイド状にして非流動化するゲ
ル式電池の二種類があった。

【０００３】近年、顆粒状の無機粉体（以後、無機粉体
と呼ぶ）を電池内に充填し、極板、セパレータおよび無
機粉体に電解液を含浸保持させた顆粒式密閉電池が提案
されている。この電池は、極板群の周囲に充填された無
機粉体にも電解液を保持できるので、リテーナ式電池よ
りも液量を多く保持でき、その結果、低率放電容量が多
いという長所を持っている。さらに極板を周囲から均一
に強く圧迫しているので、格子の伸びを抑え、寿命性能
が向上するという長所も持っている。また、電解液保持
体である無機粉体は、ガラスセパレータに比べて、非常
に安価であるという長所もある。さらに、ゲル式電池に
比べると、無機粉体中の硫酸の移動が、ゲル中よりも著
しく速いため、高率放電容量は、ゲル式電池よりも多い
という長所を持っている。しかし、各種試験を行った結
果、この顆粒式電池は、使用するセパレータが寿命性能
に大きく影響を及ぼすことが分かった。すなわち、顆粒
式電池では電解液が制限されるため、極板およびセパレ
ータ内に含浸される電解液が選択的に減少するようなこ
とがあれば放電容量に影響を及ぼすものと考えられる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
を解決し、安価で、かつ放電性能や寿命性能の優れた密
閉式鉛蓄電池を提供するもので、顆粒状の無機粉体を使
用するいわゆる顆粒式密閉電池において、平均孔径が、
１μｍ以上でかつ該無機粉体の平均孔径以下のセパレー
タを使用するというものである。

【０００５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【０００６】Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ−Ａｌ系合金よりなる正
極および負極格子体に、通常の正極および負極ペースト
をそれぞれ充填した後、熟成をして未化成極板を作製し
た。極板群は、正極板３枚と負極板４枚そして各極板の
間に平均孔径が０．５，１，１０，２０，４０，５０μ
ｍになるように調整したセパレータを挿入した。セパレ
ータの材質としては、ガラス繊維を湿式抄造して製造し
たもので繊維径を変えることにより平均孔径を変えてい
る。セパレータの厚さは、２０ｋｇ／ｄｍ² の圧迫力
で、電槽に極板群を挿入した状態で、正極板と負極板と
の隙間と同じ１ｍｍとなるようなものを使用した。

【０００７】極板群を組み立て、電槽に挿入したあと、
電池内の極板群の周囲に１０，２０，４０μｍの平均孔
径を有する顆粒シリカを振動により密に充填した。その
後、電解液を注液し、公知の手順を経て、電解液比重
１．３０（２０℃）で、定格容量が２５Ａｈ（５ｈＲ）
の密閉電池（Ａ、Ｂ，Ｃ）を製作した。

【０００８】図１および図２に本発明による電池の概略
図および縦断面図をそれぞれ示す。図において１は正極
板、２は負極板、３はセパレータ、４は電槽、５は電槽
ふた、６は顆粒シリカ粉体、７は極板群周囲に充填され
たシリカ粉体６を固定するための連続気泡のフェノール
樹脂発泡体、８は排気弁である。なお上記の平均孔径と
は、水銀圧入法で求めた孔径分布において、全孔量の 1
／2 の孔量にあたる孔径を指すものとする。たとえば、
全孔量が８０％であれば、最も大きな孔径から積算し
て、孔量が４０％にあたる孔径を平均孔径としている。

【０００９】このようにして、平均孔径の異なるセパレ
ータを用いた顆粒式電池を製作した。また、比較のため
に顆粒シリカを充填せず、平均孔径１９μｍのガラスセ
パレータを用いた従来のリテーナ式電池（電池Ｎｏ．
Ｄ）も併せて製作した。まず、これらの電池を５Ａで放
電して容量を調べた後、これらの電池を５０℃の試験温
度で、３ｈＲ電流で定格容量の８０％放電し、放電量の
１２０％充電するパターンの充放電サイクル寿命試験に
供した。第１表に試験結果を示す。

【００１０】

【表１】

【００１１】表から明らかなように、放電容量は、使用
したシリカやセパレータの種類によらず、どの電池もほ
ぼ同等の値を示した。しかし、寿命性能を比較すると、
平均孔径が最も小さい０．５μｍのセパレータを用いた
電池（電池Ｎｏ．Ａ−１，Ｂ−１，Ｃ−１）は、顆粒シ
リカの平均孔径によらず、従来のリテーナ式電池に比べ
て、寿命性能が著しく劣っている。

【００１２】また、セパレータの平均孔径が顆粒シリカ
の平均孔径よりも大きい顆粒式電池（電池Ｎｏ．Ａ−
５、Ｎｏ．Ｂ−５、Ｎｏ．Ｃ−５）の場合もリテーナ式
電池よりも寿命性能が劣っていた。しかし、本発明品で
あるセパレータの平均孔径が１μｍ以上、顆粒シリカの
平均孔径以下のセパレータを用いた電池（電池Ｎｏ．Ａ
−２、Ｎｏ．Ａ−３、Ｎｏ．Ａ−４、Ｎｏ．Ｂ−２、Ｎ
ｏ．Ｂ−３、Ｎｏ．Ｂ−４、Ｎｏ．Ｃ−２、Ｎｏ．Ｃ−
３、Ｎｏ．Ｃ−４）は、従来のリテーナ式電池に比べ
て、寿命性能が優れている。この原因を明らかにするた
めに、同一構成の電池を２００サイクル終了後に解体
し、電池内における極板、セパレータおよび顆粒シリカ
に保持されている電解液量の分布を調査した。

【００１３】平均孔径が０．５μｍのセパレータを用い
た電池（電池Ｎｏ．Ａ−１，Ｂ−１，Ｃ−１）では、負
極板中の電解液量が、リテーナ式のそれよりもかなり少
なくなっていた。これは、負極板の平均孔径は一般に１
〜１０μｍの範囲にあり、寿命性能が低下したのは、負
極板の平均孔径がセパレータの平均孔径よりも大きいた
めに、負極板に保持されていた電解液がセパレータに吸
われたためと考えられる。

【００１４】また、無機粉体の平均孔径よりも大きな平
均孔径を有するセパレータを用いた電池（電池Ｎｏ．Ａ
−５、Ｎｏ．Ｂ−５、Ｃ−５）では、セパレータの保持
液量が著しく少なくなっていた。これは、セパレータに
保持されていた電解液が周囲の無機粉体や極板に吸収さ
れたためと考えられる。

【００１５】本発明品によるセパレータを用いた電池で
は、負極板、セパレータともに、液がれをおこしておら
ず、周囲の顆粒シリカの保持液量だけが著しく減少して
いた。寿命性能が良かったのはこのためと思われる。な
お、リテーナ式電池が比較的早期に容量が低下した原因
は、格子の伸び、腐食にともなう正極板の性能低下のた
めであった。

【００１６】本試験ではセパレータの材質としてガラス
繊維を用いたが、材質に限らず上記孔径を有する耐酸性
のセパレータを使用してもその効果は変わらない。

【００１７】

【発明の効果】上述の例から明らかなように、本発明に
よる密閉式鉛蓄電池は、セパレータの平均孔径が１μｍ
以上無機粉体の平均孔径以下の範囲内に有するセパレー
タを使用したことで、従来のリテーナ式電池に比べ、大
幅に寿命性能を改善することができ、その工業的価値は
非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明密閉式鉛蓄電池の概略図

【図２】本発明密閉式鉛蓄電池の縦断面図

【符号の説明】

１ 正極板 ２ 負極板 ３ セパレータ ４ 電槽 ５ 電槽ふた ６ シリカ粉体 ７ 発泡体 ８ 排気弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極板群の周囲に、シリカあるいはアルミ
   ナ系の顆粒状の無機粉体を充填し、それらに電解液を含
   浸・保持させた密閉式鉛蓄電池において、セパレータの
   平均孔径が、１μｍ以上かつ上記無機粉体の平均孔径以
   下であることを特徴とする密閉式鉛蓄電池。