JPH07312225A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

密閉形鉛蓄電池

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JPH07312225A
JPH07312225A JP6102672A JP10267294A JPH07312225A JP H07312225 A JPH07312225 A JP H07312225A JP 6102672 A JP6102672 A JP 6102672A JP 10267294 A JP10267294 A JP 10267294A JP H07312225 A JPH07312225 A JP H07312225A
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battery
electrode plate
separator
positive electrode
thickness
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JP6102672A
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Harumi Murochi
晴美 室地
Masato Ishiwatari
正人 石渡
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 正極板、負極板、セパレータより構成された
極板群を備え、前記極板の面積が70cm2以上である
密閉形鉛蓄電池において、セパレータの反発力が均一に
かかりにくく電解液の上下で比重差を生じるような構造
の電池であっても、サイクル特性に優れた電池を提供す
ることを目的とする。 【構成】 上記の密閉形鉛蓄電池において、セパレータ
3の電池組み込み後の厚さに対する電池組み込み前の2
0kg/dm2の荷重をかけた際の厚さの比が1.25
以上であり、電解液中には四ホウ酸ナトリウムを存在さ
せたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、民生用ポータブル機器
等の電源として幅広く使用されている密閉形鉛蓄電池に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、民生用機器においてポータブル化
が進み、電動工具等に使われる電池の需要が拡大してき
た。また、環境保護の観点から電動車の開発が強く望ま
れており、15Ah以上の比較的大きい容量の電池がサ
イクル用途に使われるケースが増大してきた。
【0003】従来のこのような容量の電池の用途は非常
用電源等が中心であり、充放電の繰り返しには弱く、サ
イクル用途に用いた場合には2Ah程度の小容量の電池
が300サイクルであるのに対し、100サイクル程度
で電池の容量が低下してしまうという欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、鉛蓄電池にお
いては、充放電を繰り返すことによって正極活物質が粗
大化、すなわち軟化する。そのような状態になると、正
極活物質どうしの結合力が弱くなり活物質自身の抵抗が
増大するために、電池容量が低下する。すなわち、サイ
クル用途の電池においては、正極活物質の軟化により寿
命となる傾向がある。また、正極活物質の軟化は、利用
率が高くなるほど進行が速いことがわかっている。
【0005】この問題は、極板面積の小さい電池におい
ては、セパレータ及び極板の厚さを厚くし、セパレータ
の反発力を強め、正極活物質を強く押えつけることによ
って解決することができる。しかし、70cm2以上の
比較的大きな面積の極板をもつ電池においては、電解液
の成層化という問題もあり、極板の上下で電解液に比重
差が生じて極板下部の利用率が高くなってしまうために
容量低下を起こしてしまい、セパレータ及び極板の厚さ
を厚くしても効果はほとんどなかった。
【0006】また、極板面積の小さい電池においては、
電解液に四ホウ酸ナトリウムを添加することにより、サ
イクル寿命を向上させる効果のあることがわかってい
る。
【0007】四ホウ酸ナトリウムには、正極活物質を固
くする効果という効果があると考えられている。しか
し、比較的大きな面積の極板をもつ電池の電解液に四ホ
ウ酸ナトリウムを添加しても、極板面積の小さい電池に
比べてサイクル寿命の伸び率が少ない。
【0008】これは、比較的大きな面積の極板をもつ電
池の場合には、セパレータと正極板の密着が不均一にな
ってしまい、部分的に正極が軟化してサイクル寿命の向
上につながらないためと考えられていた。15Ah以上
の電池においては、極板面積が70cm2以上と比較的
大きい面積であるためこれらの効果が得られず、2Ah
程度の小容量の電池に比べてサイクル寿命が短いと考え
られる。
【0009】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、極板の面積が70cm2以上であっても長寿命、
高信頼性のサイクル用密閉形鉛蓄電池を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は、正極板、負極板およびセパレータより
構成された極板群を備え、前記極板の面積が70cm2
以上である密閉形鉛蓄電池において、セパレータの電池
組み込み後の厚さに対する電池組み込み前の20kg/
dm2の荷重をかけた際の厚さの比が1.25以上であ
り、かつ電解液中には四ホウ酸ナトリウムを存在させた
ものである。
【0011】
【作用】このように、極板面積が70cm2以上の密閉
形鉛蓄電池においても、セパレータの電池組み込み後の
厚さに対する電池組み込み前の20kg/dm2の荷重
をかけた際の厚さの比が1.25以上であり、かつ四ホ
ウ酸ナトリウムを電解液に添加することによって、電池
のサイクル特性を向上させることが可能となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。
【0013】図1は、本発明を適用した一実施例の電池
の構造図である。図1に示すように本電池は、正極板
1、負極板2、セパレータ3よりなる極板群を電槽4に
収納し、セパレータ3に電解液を含有させて電池を構成
している。ここで正極板1は4枚、負極板2は5枚と
し、セパレータ3は正極板1をそれぞれU字形にくるむ
ような構造とした。このような構成の電圧・容量12V
20Ah形式の電池を用いて、試験を行った。正極板の
面積を106cm2、負極板の面積を111cm2とし、
極板の厚さをそれぞれ2.1mm、1.2mmとした。
セパレータは、20kg/dm2の荷重をかけた際の厚
さが1.05mm、1.15mm、1.20mmの3種
類とした。電槽は極板厚さ方向の内寸法(寸法A)が2
2mmのものを用いた。極板群を電槽に収納した後のセ
パレータの厚さは0.95mmとなり、電池組み込み後
の厚さに対する電池組み込み前の20kg/dm2の荷
重をかけた際の厚さの比はそれぞれ1.05、1.2
1、1.25であった。これら3種類の電池に、四ホウ
酸ナトリウム20g/lを添加した電解液もしくは硫酸
ナトリウム10g/lを添加した電解液を注入し、合計
6種類の電池を試作した。セパレータ厚1.05mmで
硫酸ナトリウムを添加した電解液を用いた電池をA、セ
パレータ厚1.05mmで四ホウ酸ナトリウムを添加し
た電解液の電池をB、セパレータ厚1.15mmで硫酸
ナトリウムを添加した電解液を用いた電池をC、セパレ
ータ厚1.15mmで四ホウ酸ナトリウムを添加した電
解液の電池をD、セパレータ厚1.20mmで硫酸ナト
リウムを添加した電解液を用いた電池をE、セパレータ
厚1.20mmで四ホウ酸ナトリウムを添加した電解液
の電池をFとした。Aは従来例、B、D、Fは本発明に
よる一実施例の電池である。これら6種類の電池を、2
0Aで9.6Vまで放電し、14.7Vの定電圧制御で
12時間充電し、1時間休止するサイクルを繰り返し
た。6種類の電池の放電時間の変化を図2に示す。ま
た、6種類の電池の試作内容及び放電時間が初期の50
%に達するまでの時間の一覧を(表1)に示す。
【0014】
【表1】
【0015】図2及び表1に示した結果によれば、放電
時間が初期の50%に達するまでの時間は、Aで100
サイクル、Bで125サイクル、Cで115サイクル、
Dで155サイクル、Eで120サイクル、Fで250
サイクルであった。また、放電時間が初期の50%に達
した後のそれぞれのサイクル数の6種類の電池を分解
し、正極板の状態を確認したところ、Aの電池において
は上部及び下部の活物質が軟化、C、Eの電池において
は正極板下部の活物質が軟化、B、D、Fの電池におい
ては、正極板の表面が全体にわたって軟化していた。す
べての電池において正極軟化が進んでおり、サイクル寿
命が短かった電池ではセパレータの反発力が不十分であ
ったと思われる。すなわち、電池組み込み後の厚さに対
する電池組み込み前の20kg/dm2の荷重をかけた
際の厚さの比を1.25以上とするのが適正であると考
えられる。
【0016】また、寿命に至っていない電池の比較を
E、Fで行った。E及びFの電池を前記条件で50サイ
クル充放電を行った後放電状態で分解し、正極板上部及
び下部の活物質の硫酸鉛量を測定した。その結果、Eの
上部では硫酸鉛量は55%、下部では70%、Fの上部
では60%、下部では65%であった。この結果よりF
はEに比べて極板の上下で放電が起こることがわかっ
た。このことは、四ホウ酸ナトリウムを添加すると硫酸
ナトリウムを添加した場合に比べて放電が均一におこる
と考えてよいことを意味する。Eにおいては、正極板下
部の活物質の利用率が高く、早く軟化してサイクル寿命
となってしまうが、Fにおいては活物質の利用率は均等
で、軟化も均等に進行するため、サイクル寿命がのびた
と考えられる。
【0017】以上の結果により、極板面積が70cm2
以上の電池においても、セパレータの反発力を強め、さ
らに正極での放電を均一にすることによって、サイクル
特性を向上させることが可能であることが確認できた。
極板面積の大きな電池においては、どちらか片方の対策
では効果が十分ではなく、両方の対策を施すことによっ
て、始めて十分なサイクル寿命が得られる。また、いず
れの電池も、サイクル試験後の正極活物質が軟化してい
ることから、正極活物質が電池容量を低下させる程度に
軟化するまでの期間が、セパレータの反発力を強めたり
放電が均一に起こるようにすることによって延び、その
結果、サイクル特性が向上したと考えられる。
【0018】なお、電解液に四ホウ酸ナトリウムを添加
することによって、放電放置及び過放電後の容量回復性
も向上する。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明による密閉形鉛蓄
電池では、正極活物質の軟化を抑え、更に正極での放電
反応を均一にすることによって、サイクル特性の優れた
密閉形鉛蓄電池を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した電池の構造図
【図2】サイクル試験における放電時間の変化を示す図
【符号の説明】 1 正極板 2 負極板 3 セパレータ 4 電槽 A 電槽の極板厚さ方向の内寸法

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極板、負極板、セパレータより構成され
    た極板群を備え、前記極板の面積が70cm2以上であ
    る密閉形鉛蓄電池であって、セパレータの電池組み込み
    後の厚さに対する電池組み込み前の20kg/dm2
    荷重をかけた際の厚さの比が1.25以上であり、かつ
    電解液中に四ホウ酸ナトリウムが存在することを特徴と
    する密閉形鉛蓄電池。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002260714A (ja) * 2001-03-01 2002-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 制御弁式鉛蓄電池
JP2013145663A (ja) * 2012-01-13 2013-07-25 Panasonic Corp 密閉式鉛蓄電池
CN103715463A (zh) * 2013-12-07 2014-04-09 河南超威电源有限公司 铅酸蓄电池电解液及配制方法
WO2014068954A1 (ja) * 2012-10-30 2014-05-08 三洋電機株式会社 蓄電池システム
CN105606306A (zh) * 2014-11-17 2016-05-25 罗伯特·博世有限公司 用于电池组电池的密封性检查的设备和方法以及相关设备

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