JPH09223514A - 密閉型鉛蓄電池 - Google Patents

密閉型鉛蓄電池

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Publication number
JPH09223514A
JPH09223514A JP2906396A JP2906396A JPH09223514A JP H09223514 A JPH09223514 A JP H09223514A JP 2906396 A JP2906396 A JP 2906396A JP 2906396 A JP2906396 A JP 2906396A JP H09223514 A JPH09223514 A JP H09223514A
Authority
JP
Japan
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endothermic
battery
sealed lead
exothermic substance
electrode plate
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Withdrawn
Application number
JP2906396A
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English (en)
Inventor
Ichiro Mukoya
一郎 向谷
Kensuke Hironaka
健介 弘中
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd filed Critical Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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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
    • 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化を受け難い構造の密閉型鉛蓄電池を
得る。 【解決手段】 硫酸酸性において電池の使用温度範囲で
電気化学的に不活性であり、かつ、該電池の使用温度範
囲内の温度上昇で吸熱反応を伴う変化をすると共に該電
池の使用温度範囲内の温度低下で発熱反応を伴う変化を
する吸熱・発熱物質を電槽内に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型鉛蓄電池の
改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉛蓄電池は、一般に、鉛の一部が酸化さ
れた鉛粉と水と硫酸を主成分とし、これに樹脂等の単繊
維や炭素微粉末,有機添加材などを必要に応じて添加
し、混連によって得られたペーストを鋳造格子やエクス
パンド格子などの連続多孔体に塗着し、必要に応じて活
物質紙状体を当接して極板の形状に成形し、熟成及び乾
燥を行って極板とするペースト式極板が多く用いられて
いる。この極板は、セパレータを兼ねた電解液保持体と
組み合わせて極板群を構成し、該極板群を電槽内に組み
込んだ後に電解液として希硫酸を加えて化成充電する
か、または化成充電後に電槽内に組み込むことによって
電池の機能が与えられる。
【0003】このような密閉型鉛蓄電池においては、セ
パレータを兼ねた電解液保持体として、主にガラス繊維
から形成された不織布が用いられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の密閉
型鉛蓄電池は、遊離した液体がなく、メンテナンスが少
ない利点を有するが、熱容量を大きく作用する電解液が
少なくなっているので、同じ容量を有する液式電池に比
べて温度変化を受け易い問題点がある。
【0005】また、密閉型鉛蓄電池の場合、サイクル試
験において、放電後定電圧充電されるが、充電末期に主
としてガス吸収反応による発熱が起こって温度上昇し、
負極板の劣化及び正極格子の腐食反応が促進される。こ
の反応は化学反応であるので、アレニウスの式から類推
されるように温度に対して指数関数的に反応速度が増大
する問題点がある。
【0006】即ち、密閉型鉛蓄電池は液式電池に比べ温
度変化を受け易く、活物質及び格子の劣化は主に化学反
応であるので、温度により加速され易い問題点がある。
【0007】本発明の目的は、温度変化を受け難い構造
の密閉型鉛蓄電池を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、従来品より充放電特
性を犠牲にすることなく、電池温度の高温化によるサイ
クル及びトリクル寿命特性の延長を図ることができる密
閉型鉛蓄電池を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極板と負極
板との間に電解液保持体を介在させた極板群を電槽内に
収容した構造の密閉型鉛蓄電池を改良するものである。
【0010】本発明に係る密閉型鉛蓄電池においては、
硫酸酸性において電池の使用温度範囲で電気化学的に不
活性であり、かつ、該電池の使用温度範囲内の温度上昇
で吸熱反応を伴う変化をすると共に該電池の使用温度範
囲内の温度低下で発熱反応を伴う変化をする吸熱・発熱
物質が電槽内に配置されていることを特徴とする。
【0011】この場合、該吸熱・発熱物質はマットとし
て電槽内に配置するか、電解液保持体に混抄して電槽内
に配置するか、極板に混入させて電槽内に配置すること
ができる。
【0012】該吸熱・発熱物質としては、硫酸塩水和
物、例えば硫酸カルシウム2水和物を用いることができ
る。
【0013】このように硫酸酸性において電池の使用温
度範囲で電気化学的に不活性であり、かつ、該電池の使
用温度範囲内の温度上昇で吸熱反応を伴う変化をすると
共に該電池の使用温度範囲内の温度低下で発熱反応を伴
う変化をする吸熱・発熱物質を電槽内に配置すると、充
電末期に主としてガス吸収反応による発熱が起こった際
に、該吸熱・発熱物質が変化して吸熱反応をする。該吸
熱・発熱物質として硫酸塩水和物を用いた場合には、発
熱が起こった際に該硫酸塩水和物が硫酸塩に変化し、こ
の際に吸熱反応を伴う。該吸熱・発熱物質として硫酸塩
水和物の一種である硫酸カルシウム2水和物を用いた場
合には、発熱が起こった際に該硫酸カルシウム2水和物
が硫酸カルシウムに変化し、この際に吸熱反応を伴う。
【0014】この吸熱反応により、電槽内の温度変化を
小さくすることができ、サイクル寿命特性及びトリクル
寿命特性の延長化を図ることができる。また、電槽化成
時の発熱による温度上昇によって、負極板の電気化学活
性が下がり放電容量が減少することがあるが、本発明に
よればこれも防ぐこともできる。また、該吸熱・発熱物
質として硫酸塩水和物を使用すると、この物質は硫酸酸
性中では硫酸イオンを吸着し負帯電するので、H+ の移
動を促進し、結果的に大過剰に存在する負帯電の硫酸イ
オン種と反発し、特に負極の放電過電圧を下げる作用も
得られる。
【0015】即ち、吸熱・発熱物質として硫酸塩水和物
を使用すると、吸熱反応による過度の温度上昇を防ぐ作
用と、イオン相互作用による浸透作用により、サイクル
寿命特性を延ばすと同時に、放電能力を高めることがで
きる。
【0016】また、吸熱・発熱物質として硫酸塩水和物
を使用すると、電槽内の発熱時には該硫酸塩水和物は前
述したように吸熱反応で変化して硫酸塩になり電槽内の
発熱を抑制するが、電槽内の温度が低下した場合には硫
酸塩は発熱反応で変化して硫酸塩水和物となり電槽内の
温度低下を抑制する。
【0017】また、吸熱・発熱物質として電池の使用温
度範囲で電気化学的に不活性な物質を使用しているの
で、該吸熱・発熱物質を電槽内に配置したことによる悪
影響を回避することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明をより具体的に説明
するために実施の形態の具体例を示すが、本発明はこれ
に制限されるものではない。
【0019】まず、硫酸カルシウム−2水和物粉末とポ
リテトラフルオロエチレンバインダーとで90mm×56mm×
0.6mm のマットAを作成した。このマットAを極板群と
電槽内壁との間に配置した。このマットAは、50℃〜60
℃で硫酸カルシウム2水和物が硫酸カルシウムに変化し
て吸熱反応がみられた。
【0020】従来例として、塩化ビニルからなる90mm×
56mm×0.6mm のマットBを作成し、このマットBを極板
群と電槽内壁との間に配置した。
【0021】正極板は、鉛−錫−カルシウム合金からな
る格子体から作成した。正極板(寸法86mm×56mm×2.4m
m )及び負極板(寸法85mm×56mm×1.2mm )は、それぞ
れ本例も従来例も同じものを使用した。ペーストとして
は、従来例と同様の金属鉛を含有した酸化鉛からなるペ
ーストを使用し、これを格子体に充填し、熟成・乾燥し
て極板を得た。これら極板と電解液保持体たるガラス繊
維不織布により極板群を構成した。
【0022】また、他の例として、電解液保持体用繊維
中に難溶性の吸熱・発熱物質として硫酸塩水和物を硫酸
塩に換算して10 WT %添加して抄造して形成した電解液
保持体を用い、これを極板群内に組み込んだ。
【0023】上記のような極板群を用いて構成した密閉
型鉛蓄電池について、容量試験,サイクル寿命試験を行
った。試験条件は、容量試験は1A放電(終止電圧1.7
V)で、サイクル寿命試験は1/3 CA(1.4 A)放電
(終止電圧1.7 V)した後、2.45V定電圧4時間(制限
電流1.2 A)で充電するサイクルを従来品の初期容量の
50%になるまで続けた。
【0024】トリクル寿命特性は、60℃で充電電圧2.27
5 Vで行い、1か月に一度0.25CAで容量確認を行い、
容量推移を調べた。
【0025】(本例1)本例の密閉型鉛蓄電池は、正極
板2枚,負極板3枚及びガラス繊維不織布からなる電解
液保持体(2.3mm 厚)を組み合わせて極板群を構成し、
この極板群の両端に吸熱・発熱物質からなるマットAを
当接して電槽内に挿入した後、電解液として比重1.320
(20℃換算)の希硫酸を注入した。
【0026】(本例2)本例の密閉型鉛蓄電池は、正極
板2枚,負極板3枚及び吸熱・発熱物質としての硫酸カ
ルシウム種を硫酸カルシウム換算で10 WT %含んだガラ
ス繊維不織布からなる電解液保持体(2.3mm 厚)を組み
合わせて極板群を構成し、この極板群の両端に吸熱・発
熱物質からなるマットAを当接して電槽内に挿入した
後、電解液として比重1.320 (20℃換算)の希硫酸を注
入した。
【0027】(従来例)この密閉型鉛蓄電池は、正極板
2枚,負極板3枚及びガラス繊維不織布からなる電解液
保持体(2.3mm 厚)を組み合わせて極板群を構成し、こ
の極板群の両端に塩化ビニルからなるマットBを当接し
て電槽内に挿入した後、電解液として比重(20℃換算)
の希硫酸を注入した。
【0028】これら本例1,2と従来例の密閉型鉛蓄電
池についての性能の比較実験結果を図1,図2,図3に
示す。
【0029】図1は本例1,2と従来例の初期容量の比
較図を示し、図2は本例1,2と従来例のサイクル寿命
特性の比較図を示し、図3は本例1,2と従来例のトリ
クル寿命特性の比較図を示す。
【0030】図1に示すように本例2では、電解液保持
体に吸熱・発熱物質を用いているので初期容量が従来例
に比べて5%増加した。
【0031】図2に示すように本例1,2では、初期容
量が増加したままあるいは初期容量が同じでサイクル寿
命特性が従来例に比べて40%以上長くなった。
【0032】図3に示すように本例1,2では、トリク
ル寿命が従来例に比べて60〜80%増加した。
【0033】
【発明の効果】本発明に係る密閉型鉛蓄電池において
は、電池の使用温度範囲内の温度上昇で吸熱反応を伴う
変化をすると共に該電池の使用温度範囲内の温度低下で
発熱反応を伴う変化をする吸熱・発熱物質を電槽内に配
置しているので、発熱が起こった際には、該吸熱・発熱
物質が変化して吸熱反応を伴ない、この吸熱反応によ
り、電槽内の温度変化を小さくすることができる。この
ため、サイクル寿命特性及びトリクル寿命特性の延長化
を図ることができる。また、電槽化成時の発熱による温
度上昇によって、負極板の電気化学活性が下がり放電容
量が減少することがあるが、本発明によればこれも防ぐ
こともできる。
【0034】また、吸熱・発熱物質として硫酸酸性にお
いて電池の使用温度範囲で電気化学的に不活性な物質を
使用しているので、該吸熱・発熱物質を電槽内に配置し
たことによる悪影響を回避することができる。
【0035】また、吸熱・発熱物質として硫酸塩水和物
を使用すると、この物質は硫酸酸性中では硫酸イオンを
吸着し負帯電するので、H+ の移動を促進し、結果的に
大過剰に存在する負帯電の硫酸イオン種と反発し、特に
負極の放電過電圧を下げる作用も得ることができる。即
ち、吸熱・発熱物質として硫酸塩水和物を使用すると、
吸熱反応による過度の温度上昇を防ぐ作用と、イオン相
互作用による浸透作用により、サイクル寿命特性を延ば
すと同時に、放電能力を高めることができる。
【0036】また、吸熱・発熱物質として硫酸塩水和物
を使用すると、電槽内の温度が低下した場合には硫酸塩
は発熱反応で変化して硫酸塩水和物となり、電槽内の温
度低下を抑制することができる。
【0037】この場合、吸熱・発熱物質はマットとして
電槽内に配置したり、電解液保持体に混抄して電槽内に
配置したり、極板に混入させて電槽内に配置したり、適
宜の配置の仕方をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本例1,2と従来例の初期容量の比較図であ
る。
【図2】本例1,2と従来例のサイクル寿命特性の比較
図である。
【図3】本例1,2と従来例のトリクル寿命特性の比較
図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極板と負極板との間に電解液保持体を
    介在させた極板群を電槽内に収容した密閉型鉛蓄電池に
    おいて、 硫酸酸性において電池の使用温度範囲で電気化学的に不
    活性であり、かつ、該電池の使用温度範囲内の温度上昇
    で吸熱反応を伴う変化をすると共に該電池の使用温度範
    囲内の温度低下で発熱反応を伴う変化をする吸熱・発熱
    物質が前記電槽内に配置されていることを特徴とする密
    閉型鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】 前記吸熱・発熱物質のマットが前記電槽
    内に配置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。
  3. 【請求項3】 前記吸熱・発熱物質が前記電解液保持体
    に混抄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。
  4. 【請求項4】 前記吸熱・発熱物質が前記極板に混入さ
    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。
  5. 【請求項5】 前記吸熱・発熱物質が硫酸塩水和物であ
    ることを特徴とする請求項1,2,3または4のいずれ
    か1つに記載の密閉型鉛蓄電池。
  6. 【請求項6】 前記硫酸塩水和物が硫酸カルシウム2水
    和物であることを特徴とする請求項5に記載の密閉型鉛
    蓄電池。
JP2906396A 1996-02-16 1996-02-16 密閉型鉛蓄電池 Withdrawn JPH09223514A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009039375A1 (de) * 2009-08-29 2011-03-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Energiespeichers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009039375A1 (de) * 2009-08-29 2011-03-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Energiespeichers

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Effective date: 20030506