JPH09161760A - 鉛蓄電池用セパレータ - Google Patents

鉛蓄電池用セパレータ

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Publication number
JPH09161760A
JPH09161760A JP7323174A JP32317495A JPH09161760A JP H09161760 A JPH09161760 A JP H09161760A JP 7323174 A JP7323174 A JP 7323174A JP 32317495 A JP32317495 A JP 32317495A JP H09161760 A JPH09161760 A JP H09161760A
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JP
Japan
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electrode plate
separator
opening
catalyst
negative electrode
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Pending
Application number
JP7323174A
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English (en)
Inventor
Toshiro Okamoto
敏郎 岡元
Kenji Ezaki
研司 江崎
Yasushi Yamazawa
靖 山沢
Kazuyuki Kusama
和幸 草間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Cell Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】発生した酸素ガスと水素ガスを効率良く反応さ
せるとともに、生成した水蒸気を効率良く電解液中に還
元する。 【解決手段】上部に開口61をもつ袋状をなし正極板3
と負極板4を封入して電解液中で用いられ、上辺60は
開口61を頂部とする断面山形状をなし開口61の内周
縁部には酸素ガスと水素ガスを互いに反応させて水に戻
す触媒62をもつセパレータ。電池内で発生した酸素ガ
スと水素ガスは上辺60に案内されて開口61に集ま
り、そこで触媒62と接触して直ちに電解液2と接触し
て効率良く電解液2中に還元される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池に用いられ
正極板と負極板の短絡を防止するセパレータに関する。
本発明のセパレータを用いた鉛蓄電池は、経時の電解液
の減少を防止することができる。
【0002】
【従来の技術】図6に示す鉛蓄電池は、PbO2 |H2
SO4 水溶液|Pbの構成をもち、多数回の充放電を繰
り返すことができるため、自動車や自動二輪車のバッテ
リーなどに広く利用されている。この鉛蓄電池は、液口
栓101をもつ電池容器100と、電池容器100内に
充填された電解液102と、正極板103及び負極板1
04と、セパレータ105とから構成されている。電極
としては、母材として正極、負極ともに鉛合金からなる
極板格子が用いられている。正極板103には主成分と
して活物質であるPbO2 ペーストが塗布され、負極板
104には主成分として活物質であるPbペーストが塗
布されている。そして両極の間にガラスマットなどから
形成されたセパレータ105を挟んで極板群を構成し、
極板群全体を希硫酸を主成分とする電解液102に浸し
て蓄電池が構成される。
【0003】この鉛蓄電池では、正極活物質(Pb
2 )も負極活物質(Pb)も放電によって硫酸鉛(P
bSO4 )となり、充電によってほとんど全く元の状態
に戻るため、多数回の充放電を繰り返すことができる。
しかし放電しすぎたり、あまり長く充電せずに放置する
と、両極活物質がほとんど全て硫酸鉛となり、硫酸鉛は
電気伝導性がないので充電不能となって寿命となる。ま
た長期間使用を続けると徐々に性能が低下し、最後には
充電しても所望の電力が得られなくなって寿命となる。
【0004】ところで鉛蓄電池においては、過充電状態
になると水の電気分解により正極からは酸素ガスが発生
し、負極からは水素ガスが発生する。これらのガスが極
板に付着すると、その部分は電解液と接触しなくなり容
量が低下するので、これらのガスは外部へ円滑に逃がす
ことが好ましい。そこで実開平6ー36210号公報に
は、袋状のセパレータに極板を封入し、リード線の左右
で角度をつけて斜めに折り返すことにより、たまってき
た気体をセパレータ開口部へ導くようにすることが開示
されている。
【0005】しかしながらガスが発生すると電解液が減
少し、そのままでは容量低下の原因となる。したがって
液口栓101を外し、ガスとなった分の水分を補充する
ことが行われているが、定期的に人が行う必要がある。
そこで蓄電池の液口栓101として、図7に示すように
内部に白金族触媒200をもつ触媒口栓を用いることも
行われている。この触媒口栓を用いれば、発生した酸素
ガスと水素ガスは電解液102及び電池容器100から
抜けて触媒口栓に入り、触媒200によって互いに反応
して元の水に戻る。そして生成した水は触媒口栓から落
下して電解液102に混合されるため、電解液102の
減少を防止することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで酸素と水素に
よる反応は、次式に示すように発熱反応であり水蒸気が
生成する。 H2 +1/2O2 → H2 O(気体)
+57.8kcal そのため上記の触媒口栓では、生成した水蒸気が触媒口
栓の排気孔201から外部へ逃げて効率良く電解液10
2に還元されないという不具合があった。また反応熱に
より触媒口栓に過度の温度上昇が生じ、生成した水蒸気
の凝結を一層妨害することとなっていた。
【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、発生した酸素ガスと水素ガスを効率良く反
応させるとともに、生成した水蒸気を効率良く電解液1
02中に還元することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の鉛蓄電池用セパレータの特徴は、上部に開口をもつ
袋状をなし鉛蓄電池の正極板と負極板を封入して電解液
中で用いられるセパレータであって、上辺は開口を頂部
とする断面山形状をなし開口の内周縁部には正極板で発
生した酸素ガスと負極板で発生した水素ガスを互いに反
応させて水に戻す触媒をもつことにある。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の鉛蓄電池用セパレータで
は、内部に正極板と負極板を封入し上辺は開口を頂部と
する断面山形状をなしている。したがって正極板で発生
した酸素ガスと負極板で発生した水素ガスは、セパレー
タ上部に移動し、徐々に狭まる上辺に案内されて開口に
集まる。そして開口の内周縁部に設けられた触媒と接触
し、発熱反応により水蒸気となる。
【0010】そして本発明のセパレータは電解液中に浸
漬して用いられるから、反応熱は電解液中に速やかに拡
散するため過度の温度上昇が防止され、また生成した水
蒸気は速やかに凝結して水となって電解液中に効率よく
還元される。セパレータの材質としては、ガラスマッ
ト、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが例示され、従
来と同様のものを用いることができる。ただ触媒の付着
性を良好とするには、ポリエチレンからなる材質のもの
を用いることが好ましい。
【0011】開口の間隔としては、最大開口部で15m
m程度より小さくすることが好ましい。開口の間隔がこ
れより大きくなるとガスと触媒との接触確率が低下し、
ガスが鉛蓄電池外へ逃げて電解液の減少が生じる場合が
ある。これを防止するためには、例えば開口に複数のハ
ニカム状通路などをもつ別部材を設けることも好まし
い。
【0012】触媒としては、白金(Pt)、ロジウム
(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)などの貴金
属が好ましいが、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マン
ガン(Mn)などの卑金属も利用できる。もちろん複数
種類併用してもよい。なお、この触媒をセパレータの開
口の内周縁部に付着させるには、スパッタリングや真空
蒸着などの方法が利用できる。
【0013】触媒の付着量は、開口の内周縁部の面積1
cm2 当たりに0.5〜1gとするのが好ましい。付着
量がこの範囲より少ないと触媒作用がほとんど生じず、
この範囲より多くしても触媒作用が飽和しコストの高騰
を招くだけである。
【0014】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。 (実施例1)図1に本実施例のセパレータを用いた鉛蓄
電池を一部破断して示す。この鉛蓄電池は、電池容器1
と、電池容器1内に充填された電解液2と、電解液2中
に浸漬された複数の正極板3及び複数の負極板4と、正
極板3と負極板4を板状セパレータ5を挟んで1枚ずつ
収納する複数の袋状セパレータ6と、から構成されてい
る。一対の正極板3と負極板4は、図2にも示すように
絶縁のための板状セパレータ5を挟んで袋状セパレータ
6内にそれぞれ封入され、袋状セパレータ6が電解液2
中に沈められることで電解液2が袋状セパレータ6内に
入って電池化されている。
【0015】袋状セパレータ6は全体として略矩形であ
るが、上辺60が山状に形成され、上辺60の頂部に長
さ20mm、幅5mmの略スリット状の開口61が形成
されている。そして開口61の内周縁部には、Ptから
なる触媒62が開口61の内周縁部の面積1cm2 当た
りに0.8gの付着量で付着されている。また袋状セパ
レータ6の上辺60からは正極端子30と負極端子40
がそれぞれ突出し、複数の正極端子30どうしが接続板
31で連結されて図示しない正極電極に接続され、複数
の負極端子40どうしが接続板41で連結されて負極電
極42に接続されている。
【0016】この袋状セパレータ6は、先ず板状のガラ
スマット材を用意し、中央で折り曲げた場合に両端の中
央部分内周表面に、Ptをターゲットとするスパッタリ
ングによりPtを付着させて触媒62を形成した。そし
て正極板3と負極板4とで板状セパレータ5を挟んで中
央に配置し、中央で折り曲げて両端部に開口61を形成
するとともに袋状セパレータ6から正極端子30と負極
端子40を突出させ、残りの周縁部を溶着により接合し
て袋状とした。
【0017】そして正極板3、負極板4及び板状セパレ
ータ5を内包する袋状セパレータ6を、上辺60及び開
口61が上部となるように電池容器1内に入れて固定す
るとともに電池容器1を密閉し、電池容器1の上部に設
けられた図示しない液口栓を外して液口から電解液2を
電池容器1内に充填する。電解液2の液面は、開口61
より上方の位置となるようにされる。これにより電解液
2は開口61から袋状セパレータ6内に入り、正極板3
及び負極板4は完全に電解液2に浸漬され、鉛蓄電池と
して機能する。
【0018】本実施例の袋状セパレータ6をもつ鉛蓄電
池では、過充電時に正極板3からは酸素ガスが発生し、
負極板4からは水素ガスが発生する。これらのガスは袋
状セパレータ6の上部に集まり、斜め上方に向かう上辺
60に案内されて開口61に集められる。開口61で
は、酸素ガスと水素ガスは内周縁部に付着されている触
媒62と接触し、その触媒作用により反応して水蒸気が
生成する。この場合、開口61は電解液2中にあるの
で、水蒸気は電解液2と直ちに接触して凝結し、生成し
た水は効率良く電解液2中に還元される。また反応によ
り生成した熱エネルギーは電解液2中に拡散するため、
部分的な温度の過度の上昇も防止されている。
【0019】(実施例2)図3に上記第1実施例をさら
に改良した本発明の第2の実施例の袋状セパレータの要
部を示す。この袋状セパレータ6は、開口61に上下方
向に延びる通路64をもつポリエチレン製格子部材63
が嵌合され、この格子部材63の通路64の内周表面に
触媒62が付着されていること以外は実施例1と同様で
ある。
【0020】本実施例の袋状セパレータ6では、内部で
発生したガスは格子部材63の複数の通路64を通過す
る。この通路64は断面積が十分小さいので、ガスは通
路64に付着された触媒62と接触する確率が高まり、
確実に水蒸気となって電界液2中に還元される。したが
って本実施例では、実施例1に比べて電解液の減少が一
層防止されている。
【0021】なお、上記実施例では正極板3と負極板4
を1枚ずつ袋状セパレータ6に封入したが、本発明はこ
れに限られるものではなく、複数の正極板3と複数の負
極板4を板状セパレータ5を挟んで封入することもでき
る。また袋状セパレータ6は、上辺を長さ方向に山状と
しているが、図4に示すように厚さ方向に断面山状とす
ることもでき、図5に示すように長さ方向及び厚さ方向
とも断面山状とすることも好ましい。
【0022】
【発明の効果】すなわち本発明の鉛蓄電池用セパレータ
によれば、発生するガスを上部の開口に効率良く集めて
反応させることができる。そして生成した水蒸気を効率
良く電解液中に還元することができるので、電解液の減
少を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のセパレータをもつ鉛蓄電池
を一部破断して示す要部斜視図である。
【図2】本発明の一実施例のセパレータを正極板及び負
極板とともに示す断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例のセパレータの要部斜視
図である。
【図4】本発明の一実施例のセパレータの他の態様を示
す断面図である。
【図5】本発明の一実施例のセパレータの他の態様を示
す要部斜視図である。
【図6】従来のセパレータをもつ鉛蓄電池を一部破断し
て示す要部斜視図である。
【図7】従来の触媒口栓の半部断面で示す正面図であ
る。
【符号の説明】
1:電池容器 2:電解液
3:正極板 4:負極板 5:板状セパレータ
6:袋状セパレータ 30:正極端子 40:負極端子 4
2:負極電極 60:上辺 61:開口 6
2:触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草間 和幸 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部に開口をもつ袋状をなし鉛蓄電池の
    正極板と負極板を封入して電解液中で用いられるセパレ
    ータであって、上辺は該開口を頂部とする断面山形状を
    なし該開口の内周縁部には該正極板で発生した酸素ガス
    と該負極板で発生した水素ガスを互いに反応させて水に
    戻す触媒をもつことを特徴とする鉛蓄電池用セパレー
    タ。
JP7323174A 1995-12-12 1995-12-12 鉛蓄電池用セパレータ Pending JPH09161760A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034702A1 (ja) * 2005-09-26 2007-03-29 Sanoh Kogyo Kabushiki Kaisha 二次電池の充電方法および装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034702A1 (ja) * 2005-09-26 2007-03-29 Sanoh Kogyo Kabushiki Kaisha 二次電池の充電方法および装置
JP2007089363A (ja) * 2005-09-26 2007-04-05 Sanoh Industrial Co Ltd 二次電池の充電方法および装置

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