JPS603489Y2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、通常広く用いられている微孔性セパレータを
使用せずに矩形枠状の間隔保持体により正、負両極板間
を隔離した固形電解質を用いる鉛蓄電池に関し、間隔保
持体の構造ならびに配置を改良することにより、極板の
膨張変形に伴う内部短絡を防止して長寿命の鉛蓄電池を
提供することを目的としたものである。

鉛合金製格子を有したペースト式正、負両極板を用い、
微孔性セパレータを用いずに第１１図に示す矩形枠状の
間隔保持体１を極板の枠骨に対応させて配置することに
より正、負両極板２，３間を一定間隔を保って隔離した
第１２図、第１３図に示す鉛蓄電池は、固形電解質を使
用した鉛蓄電池として知られている。

この電池に電池電圧が１、ＯＶ／セル以下となるような
深い放電を行なうサイクル試験を実施して寿命がつきた
電池を分解して調べたところ、正極格子の一部分と正極
活物質とが膨張し、これが負極板と接触して短絡するこ
とにより寿命がつきたものであることが判明した。

正極格子４は、使用鉛量の低減等による理由から、第８
図〜第１０図に示す如く枠骨５に比べて細い断面菱形の
活物質支持横骨６と、断面三角形状をなして格子の厚さ
の中央より表裏いずれかに偏在した活物質支持縦骨７と
を有している。

このためこの縦骨７が放電反応に伴う活物質の膨張とと
もに外側へ膨れ、充電により活物質が体積収縮する際に
も、十分に復元されなく極板表面から露出することにな
り、この露出した縦骨と負極板とが接触することで短絡
を生じるものである。

この縦骨の膨張変形を防ぐためには、格子構造を十分な
強度なものに変更するかあるいはこのままの構造であっ
ても膨張に耐えうるに足る高強度の合金により形成する
ことが効果的である。

しかし格子構造をかえて十分な強度をもつものにするこ
とは、使用鉛合金量が増加したり、鋳造時における離型
が困難となる問題があり、合金自体を高強度のものとす
ることは現在まで、これに適した優秀な合金が開発され
ておらないことから困難である。

従来までの間隔保持体１は、第１２図、第１３図に示す
ように格子の枠骨に対応する突起８を有した耐酸性樹脂
製のものを使用し、その突起８は通常正極板２側に位置
している。

この場合この間隔保持体１は単に正、負両極板間に挟ん
だのみに過ぎず、作業中に脱離する欠点もあった。

また正極格子の枠骨は、寿命終了後においてもその膨張
はほとんど見られなかった。

このような理由からこの間隔保持体は、正極格子の枠骨
と対応して位置させる必要はなく、また突起８も正極側
に位置する必要もない。

上記のように、表、裏面側にそれぞれ偏在させた縦骨を
有する格子を用いたペースト式正極に対しては、従来の
間隔保持体では膨張を抑圧することができず、従って短
絡により寿命が短期に尽きる欠点があった。

本考案は、表、裏面側にそれぞれ偏在させた縦骨を有す
るペースト式正極と、正・負極間を隔離する間隔保持体
と、正・負極間の空隙を満たした固形電解質とを備える
鉛蓄電池において、正極の膨張により正極格子の縦骨が
負極と接触して短絡するのを防止することを目的とする
。

本考案は、負極対向面側において両端に突起を設けた帯
状の間隔保持体を正極格子の縦骨の偏在する側に縦骨に
沿って配置し、前記の突起によって正、負極間を隔離す
るものである。

本考案によれば、間隔保持体が正極の縦骨に沿って密着
しているので、最も膨張しやすい部分の膨張がなく、従
って正極の膨張による短絡を防止することができる。

また、こうして正極の膨張が抑制されるので、極板間の
固形電解質が外方へ押し出される不都合もない。

以下、本考案の実施例を説明する。

格子の構造を第８図〜第１０図に示すようなものとし、
Ｐｂ−０，１ｗｔ％ＣａおよびＰｂ−Ｑ１ｗｔ％Ａｇ合
金で形威した。

一般にＰｂ−Ｃａ合金の機械的強度はＰｂ−Ａｇ合金よ
りも高く、例えば抗折力で比較シタトコろテハＰｂ−０
，１ｗｔ％Ｃａで約６００〜８００に９１ｃｔｆｔＸＰ
ｂ−０，１ｗｔ％Ａｇで約２５Ｃ１〜３００ｋｐ／ｃＪ
である。

このＰｂ−０，１ｗｔ％Ａｇ合金格子を正極格子とし、
Ｐｂ−Ｑ、１ｗｔ％Ｃａ合金格子を負極格子として、常
法によりペースト活物質を塗着して極板を製造した。

そしてこの正極板９の両側に耐酸性合成樹脂例えばポリ
スチロールあるいはポリ塩化ビニルで構成した矩形の間
隔保持体１０を第１図のように配置した。

第１図は長方形枠状で極板の４本の格子縦骨７に１本お
きに対応する大きさおよび長さに形威された間隔保持体
１０を極板の表側および裏側の双方に配置したものであ
り、縦骨に沿って上下方向に位置する２辺には適当間隔
をおいてスペーサおよびガス抜き空間を形成するための
突起１１が複数設けられている。

第２図はその側面図を、第３図はその上面図を示し、極
板の４本の縦骨はそれぞれ三角形状に形威されて膨張す
れば外方へ突出する極板表面側において間隔保持体１０
の縦辺で押さえられている。

又図示しないが負極板は突起１１と接する如く正極板の
左右両側に配置される。

又間隔保持体１０の上下辺にはガス抜けおよび固形電解
質の注入を容易化するために突起１１を形威しなかった
。

このように格子の活物質支持骨であり放電により膨張変
形し易い縦骨に対応して間隔保持体１０の平坦面を当接
させれば、保持体１０により縦骨の膨張が抑制され、膨
張に伴う内部短絡も解消することができる。

このように矩形状で格子の縦骨に対応して位置する間隔
保持体を正負両極板間に介在するという簡単な構成で正
極板の膨張を抑制できる。

第４図から第６図は極板に対応するこの間隔保持体の取
付けを容易に腰縦骨と保持体の縦辺との位置合わせを確
実にするために、保持体と一体に固定片であるフック１
２を横方向に張り出して設けたものである。

このように固定片を設ければ、間隔保持体の極板への取
付けが容易であり、極板群の組立も作業性よく行なえる
。

このように第４図から第６図に示す固定片を一体に設け
た間隔保持体を装備した正極板２枚と、負極板３枚とを
組合わせて極板群とし、希硫酸のコロイド電解質を用い
て用時間率での放電容量約３ＡＨの蓄電池Ａ１正極板の
格子をＰｂ−Ｑ、１ｗｔ％Ｃａで形威し他はＡと同じと
した蓄電池Ｂ、ＣはＡと同じ正極板を用い間隔保持体を
従来例で示したものとした従来電池、ＤはＢと同じ極板
で間隔保持体を従来例に示したものとした従来電池のそ
れぞれにつき、２．５Ｖ／セルでの定電圧充電を１２時
間行ない、２．５Ω／セルの抵抗で１漕間放電すること
を１サイクルとしてサイクル寿命試験を実施した。

その結果を第７図に示す。尚放電容量は１．８Ｖ／セル
に至るまでの放電時間比率で表示した。

この第７図から明らかなように、本考案の間隔保持体を
使用した電池は、深い放電を行なうサイクル寿命が従来
品と比較して改善でき、また従来それ単独では使用が困
難であった機械的強度の弱い合金、例えばＰｂ−Ａｇ合
金等を使用できることが判明した。

またこの間隔保持体を極板に固定して用いた場合には、
極板群からの離脱も認められなかった。

以上の結果は一実施例について示したものであるが、こ
の間隔保持体の構造は、格子の縦骨のみだけでなく横骨
にも対応して位置する構造あるいは活物質支持骨である
中骨と枠骨の両方に設けてもよいが、ガス抜は悪化の問
題、あるいはコロイド電解質の充填の悪化等の問題が生
じる可能性があるので、縦骨上のみに位置する方が好ま
しい。

また極板への固定も樹脂製のフックを設けて固定する方
法以外に、格子の一部に凹部を作り、間隔保持体にこれ
と対応した凸部を作ってこの凹凸を嵌合させて固定させ
る方法、あるいはこの間隔保持体を２枚綴りとし、一枚
の正極板を両側から包むような構造にしたもの、さらに
は極板に接着したもの等が考えられるが、要は正極板に
固定できれば良い。

この間隔保持体は前述したように、間隔保持体表面に突
起を設けた方が、電解質の充填量が増加し、また電解液
の拡散が良好になるので好ましく、さらにガス抜けの点
から間隔保持体の上部には設けない方が好ましい。

突起の大きさ、高さなどは電池設計の都度者えればよい
。

以上の如く本考案は間隔保持体の簡単な構造変化のみで
電池性能が著しく改善できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例における鉛蓄電池の正極板に間
隔保持体を配置した正面図、第２図はその側面図、第３
図は上面図、第４図は別の実施例における正極板に間隔
保持体を配置した正面図、第５図はその側面図、第６図
はその上面図、第７図はサイクル寿命を示す図、第８図
、第９図および第１０図は格子を示す正面図、横断面図
および縦断面図、第１１図は従来の間隔保持体を示す図
、第１２図は従来の間隔保持体を配置した極板群の正面
図、第１３図はその上面図である。 ４・・・・・・格子、５・・・・・・枠骨、６・・・・
・・横骨、７・・・・・・縦骨、９・・・・・・正極板
、１０・・・・・・間隔保持体、１１・・・・・・突起
、１２・・・・・・固定片であるフック。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ペースト式負極板と、表・裏面側にそれぞれ偏在する縦
   骨を有する格子を用いたペースト式正極板と、両極板間
   を隔離する間隔保持体と、両極板間の空隙を満たした固
   形電解質とを備え、間隔保持体が、負極対向側において
   両端に突起を有する帯状片で構成され、かつ正極格子の
   縦骨の偏在する側に縦骨に沿って配置された鉛蓄電池。