JPH10270027A - 鉛蓄電池用極板 - Google Patents
鉛蓄電池用極板Info
- Publication number
- JPH10270027A JPH10270027A JP9074051A JP7405197A JPH10270027A JP H10270027 A JPH10270027 A JP H10270027A JP 9074051 A JP9074051 A JP 9074051A JP 7405197 A JP7405197 A JP 7405197A JP H10270027 A JPH10270027 A JP H10270027A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- battery
- electrode plate
- gas
- flows
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】サイクル寿命中に発生する電解液の成層化を抑
制して長寿命の電池を得るようにすること。 【解決手段】表面に、極板端部で開口している線状の複
数の凹状の溝を有し、凹溝の内少なくとも１本は電池の
縦方向に伸び、他の凹溝は前記縦方向の凹溝と交差し、
電池上部に向けて弧状に伸びている構造にする。
制して長寿命の電池を得るようにすること。 【解決手段】表面に、極板端部で開口している線状の複
数の凹状の溝を有し、凹溝の内少なくとも１本は電池の
縦方向に伸び、他の凹溝は前記縦方向の凹溝と交差し、
電池上部に向けて弧状に伸びている構造にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池に用いる
極板形状に関するものである。
極板形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉛蓄電池の性能を向上させるために、そ
の極板表面を加工する技術はいくつか報告されている。
例えば、特開昭５９−３７６５５公報に開示されてい
る、密閉式鉛蓄電池の正極から発生する酸素ガスを負極
に吸収させるために、極板表面の縦方向（電池の高さ方
向）に溝を設ける技術や、特公昭６２−４８２７号公報
に開示されている、極板の乾燥方式の改善を目的とし
て、両端が極板の端面に臨む凹溝を、極板の高さ方向に
対して直交、平行、斜めの何れかに設けた極板を作製す
る技術がある。
の極板表面を加工する技術はいくつか報告されている。
例えば、特開昭５９−３７６５５公報に開示されてい
る、密閉式鉛蓄電池の正極から発生する酸素ガスを負極
に吸収させるために、極板表面の縦方向（電池の高さ方
向）に溝を設ける技術や、特公昭６２−４８２７号公報
に開示されている、極板の乾燥方式の改善を目的とし
て、両端が極板の端面に臨む凹溝を、極板の高さ方向に
対して直交、平行、斜めの何れかに設けた極板を作製す
る技術がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術は、初
期性能、自己放電特性の改善や極板製造方法の改良には
効果があるが、充放電を繰り返すサイクル寿命性能には
効果が見られなかった。一般に、鉛蓄電池は充放電を繰
り返すと、電池の高さ方向に、電解液である希硫酸の濃
度差が生ずる（電解液の成層化）。即ち、電池の底部に
比重の高い高濃度の希硫酸が存在することになり、極板
の下部で放電が進行しやすく、充電がされにくくなる。
この状態でサイクルを繰り返すと、極板下部が硫酸鉛化
（サルフェーション化）し、充放電能力が低下する。こ
のため極板上部に充放電反応が集中し、正極板の活物質
が微細化し、極板から脱落し電池の底部に堆積する。そ
の結果、正極活物質と負極板とが短絡し、寿命となるこ
とが多い。このような成層化を防ぐ手段としては、充電
中に正極板から発生する酸素ガスや、負極板から発生す
る水素ガスを電解液の撹拌に用い、濃度差を解消するの
が効果的である。前記の従来技術の凹溝は、ガスの誘導
路として機能するが、溝の線のパターンが単純なために
撹拌が十分ではなく成層化の防止策とはならなかった。
期性能、自己放電特性の改善や極板製造方法の改良には
効果があるが、充放電を繰り返すサイクル寿命性能には
効果が見られなかった。一般に、鉛蓄電池は充放電を繰
り返すと、電池の高さ方向に、電解液である希硫酸の濃
度差が生ずる（電解液の成層化）。即ち、電池の底部に
比重の高い高濃度の希硫酸が存在することになり、極板
の下部で放電が進行しやすく、充電がされにくくなる。
この状態でサイクルを繰り返すと、極板下部が硫酸鉛化
（サルフェーション化）し、充放電能力が低下する。こ
のため極板上部に充放電反応が集中し、正極板の活物質
が微細化し、極板から脱落し電池の底部に堆積する。そ
の結果、正極活物質と負極板とが短絡し、寿命となるこ
とが多い。このような成層化を防ぐ手段としては、充電
中に正極板から発生する酸素ガスや、負極板から発生す
る水素ガスを電解液の撹拌に用い、濃度差を解消するの
が効果的である。前記の従来技術の凹溝は、ガスの誘導
路として機能するが、溝の線のパターンが単純なために
撹拌が十分ではなく成層化の防止策とはならなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、凹溝の内少なくとも１本は電池の縦方向
に伸び、他の凹溝は前記縦方向の凹溝と交差し、電池上
部に向けて弧状に伸びていることを特徴とする鉛蓄電池
用極板である。表面に線状の凹溝を設けた本発明の極板
の正面図を図１に、側面図を図２に示す。通常の極板に
おいて、ガスの流れは下方（極板底部）から上方（極板
上部）への方向のみである。これに対して、本発明の極
板の凹溝のパターンでは、主に３種類のガスの流れが生
ずる。一つ目は極板中央を縦方向に伸びる凹溝３ａに沿
った流れであり、二つ目は電池上部に向けて弧状に伸び
ている凹溝３ｂに沿った流れである。なお、凹溝３ｂが
弧状に伸びているのは、電池上部に直線に伸びる凹溝よ
りも誘導路が長く、面積が大きいためである。そのた
め、発生したガスが凹溝に多く集まり、そのガスの圧力
による電解液の移動がより効率的に進むことになる。三
つ目は縦の凹溝３ａと弧状の凹溝３ｂの交差する部分で
発生する前記２つの流れが衝突して発生する流れであ
る。この様な複数の流れに乗って電解液も流動するた
め、硫酸イオンが拡散しやすくなり成層化を抑制する。
に本発明では、凹溝の内少なくとも１本は電池の縦方向
に伸び、他の凹溝は前記縦方向の凹溝と交差し、電池上
部に向けて弧状に伸びていることを特徴とする鉛蓄電池
用極板である。表面に線状の凹溝を設けた本発明の極板
の正面図を図１に、側面図を図２に示す。通常の極板に
おいて、ガスの流れは下方（極板底部）から上方（極板
上部）への方向のみである。これに対して、本発明の極
板の凹溝のパターンでは、主に３種類のガスの流れが生
ずる。一つ目は極板中央を縦方向に伸びる凹溝３ａに沿
った流れであり、二つ目は電池上部に向けて弧状に伸び
ている凹溝３ｂに沿った流れである。なお、凹溝３ｂが
弧状に伸びているのは、電池上部に直線に伸びる凹溝よ
りも誘導路が長く、面積が大きいためである。そのた
め、発生したガスが凹溝に多く集まり、そのガスの圧力
による電解液の移動がより効率的に進むことになる。三
つ目は縦の凹溝３ａと弧状の凹溝３ｂの交差する部分で
発生する前記２つの流れが衝突して発生する流れであ
る。この様な複数の流れに乗って電解液も流動するた
め、硫酸イオンが拡散しやすくなり成層化を抑制する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を説明する。 （実施例１）鉛−アンチモン系合金（組成：Pb−2.7重
量％Sb）格子体４を図３に示すようなコンベア５で搬送
し、酸化鉛、塩基性硫酸鉛、金属鉛の混合物からなる鉛
ペースト２を充填機６で充填する。続いて、充填後の極
板１に凹溝の凸形パターンを刻印した型７をプレスし、
図１に示した線状の凹溝３ａ、３ｂを成形する。ガスを
電解液に逃がすために、凹溝３ａ、３ｂの極板端部は開
口させた。極板の平均厚み1.8ｍｍに対して凹溝３ａ、
３ｂの深さは０．４ｍｍとし、凹溝の深さは極板の厚さ
の22％とした。この極板１を熟成（温度：40〜50℃、湿
度：90％、時間：18ｈ）し、続いて乾燥（温度：50℃、
時間：16ｈ）して、未化成の正極板を作製する。次にこ
の未化成の正極板をセパレータを介して、同様の凹溝の
パターンを形成した未化成の負極板と組み合わせて、55
Ｄ23型12Ｖ電池を作製した。この電池に希硫酸を注液
し、通電して化成した。化成終了後、希硫酸の比重を1.
280±0.005に調整し完成電池とした。この本発明による
電池をＡとする。電池Ａと同様の手法で、特公昭62−48
27号公報に開示されている凹溝を極板の高さ方向に平行
に設けた電池をＢ（図４）、極板の高さ方向に対して斜
め（鉛直方向に対して45°）に設けた電池をＣとする
（図５）。これらは、前述の様に乾燥方法の改善を目的
としたもので、本発明の目的とは異なるが、凹溝のパタ
ーンによる効果を確認するために試験に供した。そし
て、通常の凹溝のない仕様の電池をＤとする。
量％Sb）格子体４を図３に示すようなコンベア５で搬送
し、酸化鉛、塩基性硫酸鉛、金属鉛の混合物からなる鉛
ペースト２を充填機６で充填する。続いて、充填後の極
板１に凹溝の凸形パターンを刻印した型７をプレスし、
図１に示した線状の凹溝３ａ、３ｂを成形する。ガスを
電解液に逃がすために、凹溝３ａ、３ｂの極板端部は開
口させた。極板の平均厚み1.8ｍｍに対して凹溝３ａ、
３ｂの深さは０．４ｍｍとし、凹溝の深さは極板の厚さ
の22％とした。この極板１を熟成（温度：40〜50℃、湿
度：90％、時間：18ｈ）し、続いて乾燥（温度：50℃、
時間：16ｈ）して、未化成の正極板を作製する。次にこ
の未化成の正極板をセパレータを介して、同様の凹溝の
パターンを形成した未化成の負極板と組み合わせて、55
Ｄ23型12Ｖ電池を作製した。この電池に希硫酸を注液
し、通電して化成した。化成終了後、希硫酸の比重を1.
280±0.005に調整し完成電池とした。この本発明による
電池をＡとする。電池Ａと同様の手法で、特公昭62−48
27号公報に開示されている凹溝を極板の高さ方向に平行
に設けた電池をＢ（図４）、極板の高さ方向に対して斜
め（鉛直方向に対して45°）に設けた電池をＣとする
（図５）。これらは、前述の様に乾燥方法の改善を目的
としたもので、本発明の目的とは異なるが、凹溝のパタ
ーンによる効果を確認するために試験に供した。そし
て、通常の凹溝のない仕様の電池をＤとする。
【０００６】これらの電池Ａ〜Ｄを用い、JISD5301規定
の軽負荷寿命試験に供した。この試験方法を以下に述べ
る。40〜45℃の水槽中で、放電は25Ａの定電流で４分
間、充電は14.8Ｖの定電圧（最大制限電流25Ａ）で10分
間通電し、これを１サイクルとする。このサイクルを48
0回続けた後に56時間放置する。放置後、判定電流356Ａ
で30秒間放電し、30秒目の電池電圧が7.2Ｖ以下とな
り、再び上昇しないことを確認して寿命とする。この試
験結果を図６に示す。従来の電池Ｂ〜Ｄは、寿命に至る
サイクル数にほとんど差がないが、本発明による電池Ａ
は、およそ1200サイクル伸びていることが分かる。同様
に寿命試験に供した電池を6000サイクルで解体し、セル
当りの正極活物質の脱落率を調べた。脱落率の計算は以
下の式（１）によってもとめた。
の軽負荷寿命試験に供した。この試験方法を以下に述べ
る。40〜45℃の水槽中で、放電は25Ａの定電流で４分
間、充電は14.8Ｖの定電圧（最大制限電流25Ａ）で10分
間通電し、これを１サイクルとする。このサイクルを48
0回続けた後に56時間放置する。放置後、判定電流356Ａ
で30秒間放電し、30秒目の電池電圧が7.2Ｖ以下とな
り、再び上昇しないことを確認して寿命とする。この試
験結果を図６に示す。従来の電池Ｂ〜Ｄは、寿命に至る
サイクル数にほとんど差がないが、本発明による電池Ａ
は、およそ1200サイクル伸びていることが分かる。同様
に寿命試験に供した電池を6000サイクルで解体し、セル
当りの正極活物質の脱落率を調べた。脱落率の計算は以
下の式（１）によってもとめた。
【０００７】
【数１】
【０００８】その結果、従来の電池Ｄは極板上部の活物
質がほとんど脱落し、全体での脱落率は43〜48％（サン
プル数３）であったのに対し、本発明の電池Ａはほぼ全
面で脱落しているものの、脱落率は19〜27％（サンプル
数３）であった。この結果から明らかなように、本発明
の電池Ａは活物質の脱落が少なく、成層化が抑制されて
いることが分かる。
質がほとんど脱落し、全体での脱落率は43〜48％（サン
プル数３）であったのに対し、本発明の電池Ａはほぼ全
面で脱落しているものの、脱落率は19〜27％（サンプル
数３）であった。この結果から明らかなように、本発明
の電池Ａは活物質の脱落が少なく、成層化が抑制されて
いることが分かる。
【０００９】（実施例２）次に型７の加圧力を変えるこ
とで凹溝３ａ、３ｂの厚みを変えて、同様の手法で電池
を作製した。この寿命試験結果を図７に示す。これよ
り、極板の厚さに対する凹溝の深さの比率が20〜30％で
寿命サイクル数が極大値になることが分かる。さらに比
率が上がると、寿命性能は低下し、63％ 以上で凹溝を
設けない電池Ｄより短寿命になる。この原因は、極板表
面に形成した凹溝が「亀裂」の様な欠陥となって、マク
ロ的な極板強度の低下を引き起こすためであると考えら
れる。
とで凹溝３ａ、３ｂの厚みを変えて、同様の手法で電池
を作製した。この寿命試験結果を図７に示す。これよ
り、極板の厚さに対する凹溝の深さの比率が20〜30％で
寿命サイクル数が極大値になることが分かる。さらに比
率が上がると、寿命性能は低下し、63％ 以上で凹溝を
設けない電池Ｄより短寿命になる。この原因は、極板表
面に形成した凹溝が「亀裂」の様な欠陥となって、マク
ロ的な極板強度の低下を引き起こすためであると考えら
れる。
【００１０】
【発明の効果】以上のように、本発明では極板表面に、
極板端部で開口している線状の複数の凹状の溝を有し、
該凹溝の内少なくとも１本は電池の縦方向に伸び、他の
凹溝は前記縦方向の凹溝と交差し電池上部に向けて弧状
に伸びているような極板を用いることで、充電時のガス
による電解液の撹拌を促進し、成層化を抑制した長寿命
の鉛蓄電池を得ることができる。
極板端部で開口している線状の複数の凹状の溝を有し、
該凹溝の内少なくとも１本は電池の縦方向に伸び、他の
凹溝は前記縦方向の凹溝と交差し電池上部に向けて弧状
に伸びているような極板を用いることで、充電時のガス
による電解液の撹拌を促進し、成層化を抑制した長寿命
の鉛蓄電池を得ることができる。
【図１】本発明の極板の正面図である。
【図２】本発明の極板の側面図である。
【図３】本発明の極板の製造方法を示す模式図である。
【図４】従来の極板の凹溝（高さ方向と平行）を示す図
である。
である。
【図５】従来の極板の凹溝（高さ方向に斜め45°）を示
す図である。
す図である。
【図６】各電池のJISの軽負荷寿命試験結果の比較特性
図である。
図である。
【図７】凹溝の深さを変えたときのJISの軽負荷寿命試
験の比較特性図である。
験の比較特性図である。
１：本発明の極板、２：ペースト、３ａ：縦方向の凹
溝、３ｂ：弧状の凹溝、４：格子体、５：コンベア、
６：充填機、７：凹溝の凸パターンを刻印した型
溝、３ｂ：弧状の凹溝、４：格子体、５：コンベア、
６：充填機、７：凹溝の凸パターンを刻印した型
Claims (2)
- 【請求項１】表面に、極板端部で開口している線状の複
数の凹状の溝を有し、該凹溝の内少なくとも１本は電池
の縦方向に伸び、他の凹溝は前記縦方向の凹溝と交差
し、電池上部に向けて弧状に伸びていることを特徴とす
る鉛蓄電池用極板。 - 【請求項２】前記凹溝の深さは、極板の厚みに対して63
％以下であることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池
用極板
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9074051A JPH10270027A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 鉛蓄電池用極板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9074051A JPH10270027A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 鉛蓄電池用極板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270027A true JPH10270027A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13536011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9074051A Pending JPH10270027A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 鉛蓄電池用極板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270027A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1186870A (ja) * | 1997-09-03 | 1999-03-30 | Japan Storage Battery Co Ltd | 電気化学電池 |
| KR101095345B1 (ko) | 2005-08-19 | 2011-12-16 | 주식회사 엘지화학 | 고에너지 밀도의 이차전지 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP9074051A patent/JPH10270027A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1186870A (ja) * | 1997-09-03 | 1999-03-30 | Japan Storage Battery Co Ltd | 電気化学電池 |
| KR101095345B1 (ko) | 2005-08-19 | 2011-12-16 | 주식회사 엘지화학 | 고에너지 밀도의 이차전지 |
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