JPH10125331A - 円筒形密閉鉛蓄電池 - Google Patents
円筒形密閉鉛蓄電池Info
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- JPH10125331A JPH10125331A JP8298163A JP29816396A JPH10125331A JP H10125331 A JPH10125331 A JP H10125331A JP 8298163 A JP8298163 A JP 8298163A JP 29816396 A JP29816396 A JP 29816396A JP H10125331 A JPH10125331 A JP H10125331A
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- Japan
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- electrode plate
- hole
- positive
- alloy foil
- negative electrode
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】蓄電池組み立て時に活物質が脱落することな
く、かつトリクル寿命性能及び保存性能の優れた円筒形
密閉鉛蓄電池を提供する。 【解決手段】正極板の基体を開孔率５〜５０％の鉛合金
箔とする。
く、かつトリクル寿命性能及び保存性能の優れた円筒形
密閉鉛蓄電池を提供する。 【解決手段】正極板の基体を開孔率５〜５０％の鉛合金
箔とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は円筒形密閉鉛蓄電池
の改良に関するものである。
の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】蓄電池の充電中に発生する酸素ガスを負
極板で吸収するいわゆる酸素サイクルを利用した密閉鉛
蓄電池には、リテーナ式が一般的に採用されている。リ
テーナ式は正極板と負極板との間に挿入した微細なガラ
ス繊維を素材としたマット状のセパレータで蓄電池の充
放電に必要な硫酸電解液の保持と両極の隔離を行う方式
である。
極板で吸収するいわゆる酸素サイクルを利用した密閉鉛
蓄電池には、リテーナ式が一般的に採用されている。リ
テーナ式は正極板と負極板との間に挿入した微細なガラ
ス繊維を素材としたマット状のセパレータで蓄電池の充
放電に必要な硫酸電解液の保持と両極の隔離を行う方式
である。
【０００３】そして、無保守、無漏液、ポジションフリ
ーなどの特徴を活かして、ポータブル機器、コンピュー
タのバックアップ電源、また大型の据置用途に用いられ
ており、近年、高率放電性能を要求する用途が増加して
いる。高率放電性能は極板を薄くして、電流密度を下げ
ることが放電電圧特性の改善に有効であり、特に高い放
電終止電圧で使用される場合に顕著である。
ーなどの特徴を活かして、ポータブル機器、コンピュー
タのバックアップ電源、また大型の据置用途に用いられ
ており、近年、高率放電性能を要求する用途が増加して
いる。高率放電性能は極板を薄くして、電流密度を下げ
ることが放電電圧特性の改善に有効であり、特に高い放
電終止電圧で使用される場合に顕著である。
【０００４】しかし、従来構造の角型電池では極板を薄
くするほどに正極格子の腐食が大きくなり短寿命とな
る。正極板厚みが0.5mm 程度では40℃におけるトリクル
寿命性能は約0.5 年となり標準的正極板厚みである3.0m
m 極板の寿命の約１／４程度となってしまう。薄い正極
板の電池の長寿命化対策として、エレメントを高圧迫で
組立てることは周知であるが角型電池では圧迫力を著し
く高くすることは組立作業上困難であった。そこで、薄
い正負極板をセパレータを介して渦状に巻き取り高圧迫
を実現するいわゆる円筒形密閉鉛蓄電池が提案されてい
る。
くするほどに正極格子の腐食が大きくなり短寿命とな
る。正極板厚みが0.5mm 程度では40℃におけるトリクル
寿命性能は約0.5 年となり標準的正極板厚みである3.0m
m 極板の寿命の約１／４程度となってしまう。薄い正極
板の電池の長寿命化対策として、エレメントを高圧迫で
組立てることは周知であるが角型電池では圧迫力を著し
く高くすることは組立作業上困難であった。そこで、薄
い正負極板をセパレータを介して渦状に巻き取り高圧迫
を実現するいわゆる円筒形密閉鉛蓄電池が提案されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、基体の開孔率
が約９０％を有する従来の鋳造格子やエックスパンド格
子では、活物質が活物質の充填時や充填後の工程におい
て脱落する。このための対策として、鉛合金箔を基体と
して、活物質を充填した極板を渦状に巻き取り円筒形密
閉鉛蓄電池を組み立てた。ところが、正極活物質量によ
って決定される電解液量を注液し、化成を行ったところ
溢液することがわかった。
が約９０％を有する従来の鋳造格子やエックスパンド格
子では、活物質が活物質の充填時や充填後の工程におい
て脱落する。このための対策として、鉛合金箔を基体と
して、活物質を充填した極板を渦状に巻き取り円筒形密
閉鉛蓄電池を組み立てた。ところが、正極活物質量によ
って決定される電解液量を注液し、化成を行ったところ
溢液することがわかった。
【０００６】溢液対策として、注液電解液量を減少する
か、化成電流を数分の一から数十分の一以下に小さくす
ることが考えられるが、前者は電解液量が不足し電池性
能が犠牲になり、また後者では化成時間が長くなる欠点
があった。
か、化成電流を数分の一から数十分の一以下に小さくす
ることが考えられるが、前者は電解液量が不足し電池性
能が犠牲になり、また後者では化成時間が長くなる欠点
があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、鉛合金箔の基
体の両面に活物質層を形成した正・負極板をセパレータ
を介して渦巻き状とした円筒形密閉鉛蓄電池において、
開孔率が 5〜50％の鉛合金箔を極板の基体にもちいるこ
とで、上記課題を解決しょうとするものである。
体の両面に活物質層を形成した正・負極板をセパレータ
を介して渦巻き状とした円筒形密閉鉛蓄電池において、
開孔率が 5〜50％の鉛合金箔を極板の基体にもちいるこ
とで、上記課題を解決しょうとするものである。
【０００８】
【実施例】以下に本発明を実施例にもとづいて説明す
る。発明者は本発明の効果を明らかにするために、まず
第一に鉛合金箔の開孔の有無の効果の確認と第二に開孔
率の確認を試作実験した。
る。発明者は本発明の効果を明らかにするために、まず
第一に鉛合金箔の開孔の有無の効果の確認と第二に開孔
率の確認を試作実験した。
【０００９】第一の実験 図１に孔を開けた鉛合金箔の該略図を示す。試作した蓄
電池の正、負極極板の基体として鉛合金箔の厚さ５０μ
ｍでPb９９％−Sn１％の組成のものにφ１ｍｍと３ｍｍ
の孔径で開孔率５０％のものと、孔を開けていないもの
を用い正・負極それぞれの活物質を両面に厚さ０．２ｍ
ｍづつ充填し、厚さ０．４５ｍｍの所定寸法の短冊状の
極板を製作した。孔を開けた極板には、孔の体積分に相
当する活物質ペーストを増量して充填した。
電池の正、負極極板の基体として鉛合金箔の厚さ５０μ
ｍでPb９９％−Sn１％の組成のものにφ１ｍｍと３ｍｍ
の孔径で開孔率５０％のものと、孔を開けていないもの
を用い正・負極それぞれの活物質を両面に厚さ０．２ｍ
ｍづつ充填し、厚さ０．４５ｍｍの所定寸法の短冊状の
極板を製作した。孔を開けた極板には、孔の体積分に相
当する活物質ペーストを増量して充填した。
【００１０】セパレータには、ガラス繊維の平均繊維径
が約１μｍ、多孔度が約９４％の一般的なリテーナマッ
トで２０Kg／dm2 の荷重下で、厚さが０．５ｍｍのもの
を所定寸法の短冊状に切断した。
が約１μｍ、多孔度が約９４％の一般的なリテーナマッ
トで２０Kg／dm2 の荷重下で、厚さが０．５ｍｍのもの
を所定寸法の短冊状に切断した。
【００１１】極板を乾燥後、正極板・セパレータ・負極
板の順に積み重ね一端を巻き取り芯に挟み、渦状に巻き
取り後、巻き取り芯を抜き取り、正・負各々の極板に上
方に負極・下方に正極となるようにストラップと端子を
形成したエレメントを製作した。つぎに、合成樹脂製の
底部に端子貫通口を有した円筒形状の電槽にエレメント
を挿入し、端子貫通口と注液口を有した蓋を装着し、端
子貫通部を接着剤で封口後各電池とも同一液量の電解液
を注液した。製作した電池の内容を表１に示す。
板の順に積み重ね一端を巻き取り芯に挟み、渦状に巻き
取り後、巻き取り芯を抜き取り、正・負各々の極板に上
方に負極・下方に正極となるようにストラップと端子を
形成したエレメントを製作した。つぎに、合成樹脂製の
底部に端子貫通口を有した円筒形状の電槽にエレメント
を挿入し、端子貫通口と注液口を有した蓋を装着し、端
子貫通部を接着剤で封口後各電池とも同一液量の電解液
を注液した。製作した電池の内容を表１に示す。
【００１２】
【表１】 以上のようにして製作した蓄電池に、理論正極活物質容
量の２００％の電気量を２０時間で通電して電槽化成を
行いこの時の電解液の漏れ出しの有無を確認した。その
結果を表２に示す。
量の２００％の電気量を２０時間で通電して電槽化成を
行いこの時の電解液の漏れ出しの有無を確認した。その
結果を表２に示す。
【００１３】
【表２】 この様に、鉛合金箔を基体として用いた場合、基体に孔
が開いていれば液溢れを防止できることがわかった。こ
の理由は以下のように考えられる。
が開いていれば液溢れを防止できることがわかった。こ
の理由は以下のように考えられる。
【００１４】化成を行うと、化成末期には、正極板から
は酸素ガスが、負極板からは水素ガスが発生するが、こ
のガスが活物質の孔内にある電解液を押し出し流動液と
る。図２に円筒形鉛蓄電池の縦断面図を示す。図に示し
たように渦の中心は、巻き取りに使用した芯のため空間
になっているか、もしくは、セパレータがあまり圧迫さ
れていない状態で存在している。電解液は、活物質また
はセパレータの孔に毛細管現象によって保持されるた
め、孔径が小さい部分から優先的に電解液が満たされる
ために中心部分は、最も電解液を保持しにくい部所であ
る。
は酸素ガスが、負極板からは水素ガスが発生するが、こ
のガスが活物質の孔内にある電解液を押し出し流動液と
る。図２に円筒形鉛蓄電池の縦断面図を示す。図に示し
たように渦の中心は、巻き取りに使用した芯のため空間
になっているか、もしくは、セパレータがあまり圧迫さ
れていない状態で存在している。電解液は、活物質また
はセパレータの孔に毛細管現象によって保持されるた
め、孔径が小さい部分から優先的に電解液が満たされる
ために中心部分は、最も電解液を保持しにくい部所であ
る。
【００１５】化成後に流動電解液が残留すると使用時に
電池を傾けた場合、漏れが発生する危険があるので注液
量はこの中心部分に液を保持しないとして決定してい
る。鉛合金箔に孔があいていない場合、化成時に活物質
の孔内から押し出された流動電解液は注液口から漏れ出
し易い、しかし、本発明の、鉛合金箔に孔を開けた極板
を用いた電池では、流動電解液がこの孔から中心部に向
かって移動し、中心部の空間もしくは、余り圧迫されて
いないセパレータによつて保持されるので、電池外部へ
の液漏れはしにくかったものと思われる。
電池を傾けた場合、漏れが発生する危険があるので注液
量はこの中心部分に液を保持しないとして決定してい
る。鉛合金箔に孔があいていない場合、化成時に活物質
の孔内から押し出された流動電解液は注液口から漏れ出
し易い、しかし、本発明の、鉛合金箔に孔を開けた極板
を用いた電池では、流動電解液がこの孔から中心部に向
かって移動し、中心部の空間もしくは、余り圧迫されて
いないセパレータによつて保持されるので、電池外部へ
の液漏れはしにくかったものと思われる。
【００１６】つぎにこれらの電池を容量試験後、トリク
ル寿命試験に供した。
ル寿命試験に供した。
【００１７】 試験条件 容量試験 放電電力：２５Ｗ放電終止電圧１．７Ｖ／セル 充電電流：０．１Ａで放電容量の１５０％ トリクル寿命試験 トリクル充電電圧： ２．３Ｖ／セル 温度 ： ４０℃ ３ケ 月毎に上記容量試験を実施 結果を図３に示す。初期性能は、孔をあけていない鉛合
金箔を基体に用いた電池（Ｎｏ．１）は、孔をあけた鉛
合金泊を用いた電池（Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５）に比べ放電
持続時間が短かかった。これは、前者の電池では電解液
が漏れ出たため電解液量が少なくなったためである。
金箔を基体に用いた電池（Ｎｏ．１）は、孔をあけた鉛
合金泊を用いた電池（Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５）に比べ放電
持続時間が短かかった。これは、前者の電池では電解液
が漏れ出たため電解液量が少なくなったためである。
【００１８】また寿命性能は、正極に孔を有する鉛合金
箔を基体に用いた電池（Ｎｏ．２，Ｎｏ．４，Ｎｏ．
５）は、寿命性能も優れていることがわかった。この原
因としては、基体に孔が開いていると孔の部分に充填さ
れた活物質がくさびとなって、活物質と鉛合金箔との密
着性を良くしていることが考えられる。
箔を基体に用いた電池（Ｎｏ．２，Ｎｏ．４，Ｎｏ．
５）は、寿命性能も優れていることがわかった。この原
因としては、基体に孔が開いていると孔の部分に充填さ
れた活物質がくさびとなって、活物質と鉛合金箔との密
着性を良くしていることが考えられる。
【００１９】第二の実験 次に開孔率の効果を確認するために、正極板に用いる鉛
合金箔の基体にφ１ｍｍの孔で開孔率が、約５％、２５
％、５０％、６０％となるようにあけ、活物質を充填し
て極板を製作し電池を試作した。試作電池の内容を表３
に示す。なお開孔率が６０％の極板は、渦巻き工程で活
物質の脱落が生じた。
合金箔の基体にφ１ｍｍの孔で開孔率が、約５％、２５
％、５０％、６０％となるようにあけ、活物質を充填し
て極板を製作し電池を試作した。試作電池の内容を表３
に示す。なお開孔率が６０％の極板は、渦巻き工程で活
物質の脱落が生じた。
【００２０】
【表３】 試作電池を用いて上記と同様のトリクル寿命試験を実施
した。試験結果を図４に示す。このように開孔率が２５
％〜５０％の場合の寿命性能が優れていたが、開孔率が
５％程度であっても、孔のあいていない（開孔率が０
％）場合に比べ寿命性能が改善されることが判明した。
電槽化成時の耐漏れ性は孔のあいていない電池（Ｎｏ．
１０）以外は良好であった。
した。試験結果を図４に示す。このように開孔率が２５
％〜５０％の場合の寿命性能が優れていたが、開孔率が
５％程度であっても、孔のあいていない（開孔率が０
％）場合に比べ寿命性能が改善されることが判明した。
電槽化成時の耐漏れ性は孔のあいていない電池（Ｎｏ．
１０）以外は良好であった。
【００２１】さらに、表３と同一内容の別の電池を保存
性試験に共した。
性試験に共した。
【００２２】 保存性試験方法 容量試験：放電電力２５Ｗ放電終止電圧１．７Ｖ／セル 充電０．１Ａで放電容量の１５０％ 放置期間：３ケ 月 放置温度：４０℃（気相中） 容量試験 放電電力 ２５Ｗ 放電終止電圧１．７Ｖ／セル 試験結果を図５に示す。このように開孔率の高い鉛合金
箔を基体に用いた電池ほど、放置中の容量低下が小さく
優れた特性を示した。孔のあいていない鉛合金箔を基体
に用いた電池（Ｎｏ．１０）は、放置による容量低下が
大きかった。鉛合金箔に孔があいていることで、正極板
で活物質であるＰｂＯ2 と鉛合金箔であるＰｂとが接触
している面積が小さくなるため、正極板の自己放電反応
の内ＰｂＯ2 ＋Ｐｂ＋２Ｈ2 ＳＯ4 →２ＰｂＳＯ4 ＋２
Ｈ2 Ｏの反応が少なくなったためと考えられる。
箔を基体に用いた電池ほど、放置中の容量低下が小さく
優れた特性を示した。孔のあいていない鉛合金箔を基体
に用いた電池（Ｎｏ．１０）は、放置による容量低下が
大きかった。鉛合金箔に孔があいていることで、正極板
で活物質であるＰｂＯ2 と鉛合金箔であるＰｂとが接触
している面積が小さくなるため、正極板の自己放電反応
の内ＰｂＯ2 ＋Ｐｂ＋２Ｈ2 ＳＯ4 →２ＰｂＳＯ4 ＋２
Ｈ2 Ｏの反応が少なくなったためと考えられる。
【００２３】なお、本実施例では、円形の孔を開けた
が、楕円・四角・星形などの形状でも同様の効果が期待
できる。
が、楕円・四角・星形などの形状でも同様の効果が期待
できる。
【００２４】
【発明の効果】以上細述したように本発明によれば、鉛
合金箔の基体の両面に活物質層を形成した正・負極板を
セパレータを介して渦巻き状とした円筒形密閉鉛蓄電池
において、開孔率が５〜５０％の鉛合金箔を極板の基体
に用いることで、活物質が脱落することなく蓄電池を組
み立てることができ、かつ電槽化成時に電解液漏れを起
こさず、トリクル寿命性能と保存性能の優れた円筒形密
閉鉛蓄電池を製造することが可能となった。
合金箔の基体の両面に活物質層を形成した正・負極板を
セパレータを介して渦巻き状とした円筒形密閉鉛蓄電池
において、開孔率が５〜５０％の鉛合金箔を極板の基体
に用いることで、活物質が脱落することなく蓄電池を組
み立てることができ、かつ電槽化成時に電解液漏れを起
こさず、トリクル寿命性能と保存性能の優れた円筒形密
閉鉛蓄電池を製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鉛合金箔製基体の概略図である。
【図２】円筒形鉛蓄電池の縦断面図である。
【図３】電解液溢れをパラメータとしたトリクル寿命性
能図である。
能図である。
【図４】開孔率をパラメータとしたトリクル寿命性能図
である。
である。
【図５】開孔率をパラメータとした保存性能図である。
１．鉛合金箔の基体 ２．孔 ３．外装 ４．電槽 ５．上フタ ６．中フタ ７．排気弁 ８．排気孔 ９．ストラップ １０．正極板 １１．セパレータ １２．負極板 １３．端子
Claims (1)
- 【請求項１】鉛合金箔の基体の両面に活物質層を形成し
た正・負極板をセパレータを介して渦巻き状とした円筒
形密閉鉛蓄電池において、開孔率が５〜５０％の該鉛合
金箔を極板の基体に用いることを特徴とする円筒形密閉
鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8298163A JPH10125331A (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 円筒形密閉鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8298163A JPH10125331A (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 円筒形密閉鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10125331A true JPH10125331A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17856022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8298163A Pending JPH10125331A (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 円筒形密閉鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10125331A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000046868A1 (en) * | 1999-02-04 | 2000-08-10 | Bolder Technologies Corporation | Lead-tin alloy current collectors, batteries made thereof and methods for manufacturing same |
| JP5867747B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2016-02-24 | 株式会社Ｇｓユアサ | 液式鉛蓄電池 |
-
1996
- 1996-10-21 JP JP8298163A patent/JPH10125331A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000046868A1 (en) * | 1999-02-04 | 2000-08-10 | Bolder Technologies Corporation | Lead-tin alloy current collectors, batteries made thereof and methods for manufacturing same |
| JP5867747B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2016-02-24 | 株式会社Ｇｓユアサ | 液式鉛蓄電池 |
| JP2016103484A (ja) * | 2011-03-08 | 2016-06-02 | 株式会社Ｇｓユアサ | 液式鉛蓄電池 |
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