JPS6164067A - 鉛電池用電極板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、鉛電池用［極板の製造方法に係シ、充電およ
び放電が繰返して利用される自動車、電子計算機、ビル
用電力保守設備等の用途に適した鉛電池用電極板の製造
方法に関する。

〔発明の背景〕

従来の鉛電池用電極板の大部分は、電力鋳造法あるいは
エキスバンド法等によシ製造した鉛または鉛合金（以下
単に鉛と呼ぶ）の格子の空間に、ペースト状の酸化鉛を
詰めて圧縮し、さらに乾燥することにより製造されてい
た。しかし、このようにして製造された鉛電池用電極板
はその寿命が短かいという問題があった。この理由は電
極板の振動や、充電および放電が行われる際の酸化鉛自
身の膨張および収縮力によって酸化鉛が鉛の格子から脱
落するためとされている。

そこで、この欠点を除く一つの方法として、特開昭５８
−２２５５６９号公報に提案されたものが知られている
。すなわち、有機材料からなる三次元網状構造物内に形
成される空隙内に酸化鉛粉を充填した後、前記三次元網
状構造物を熱分解によシ消失させ、消失後の空隙に鉛の
溶湯を圧入して凝固する方法である。この方法では、酸
化鉛が三次元網状構造の鉛支持体に担持される。

ところが、この方法によれば、電極板の寿命は延長され
るものの、三次元網状物体が不可欠となリ、またその熱
分解工程が必要になるという問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、網状物体を必要とせずに電極板の寿命
を延長することができる鉛電池用電極板の製造方法を提
供することにある。

〔発明のａ要〕

本発明の電極板は、酸化鉛粉によって成形された多孔質
粒状体の隙間にＭ顯鉛を光坤１し、凝固させたものであ
る。

〔発明の実施例〕

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す電極板の
断面図であり、いずれも電極板１は酸化鉛から成る多孔
質粒状体２の空隙に鉛を充填したものであり、第１図の
′社画板１は多孔質粒状体２を１段に配列し、第２図の
電極板１は多孔質粒状体２を２段に配列したものである
。

このような構造にすることにより、多孔質粒状体２はそ
の周囲の鉛３に包まれ、脱落が防止される。

ここで多孔質粒状体２の気孔率は３０％以上必要である
。その理由は、′電解液が酸化鉛粉の中によく浸透しな
くなり、酸化鉛の寄与率が低下するからである。

また多孔質粒状体２の粒径は電極板１の厚さの１１５〜
１であることが好ましい。その理由は、粒径が１１５以
下で５段以上に配列されると、電解液が電翫板１の中央
まで浸透しなくなり充電能力が低下することを実験で確
認しているからである。

さらに電極板１の表面においては、多孔質粒状体２が平
坦面ｆもつ必要がある。その理由は、この平坦面が電解
液の浸透口となるので、その面積が広くなる程内部への
電解液の浸透がよくなるからである。

つぎに製造方法について述べる。

本発明の製造方法では、最初に酸化鉛粉を粒状体２にす
る。次いで、この酸化鉛粒状体２を第３図のように鋳型
４内に充填し、その粒子間の空隙に鉛の溶湯５を圧入機
６で注入して凝固させる。

なお、７は鋳型用ふたである。

この製造方法によれば、酸化鉛粒状体２を包むように鉛
３による支持体が確実に形成され、前述のように酸化鉛
の脱落が防止される。また従来法における三次元網状構
造物が不必要となり、かつその熱分解工程も不必要とな
る。

さらに詳細に説明すると、本発明において、最初に製造
する酸化鉛粉の粒状体２は、どの造粒法によって製造し
ても原理上は構わない。しかし、製造される粒状体２は
前述のように多孔質であることが好ましく、例えば振動
法や攪拌法等による造粒機が最適である。逆に圧縮成形
法や押し出し法などは粒状体が密になりすぎ適さない。

しかし多孔質粒状体２における孔径は、０．０５ｍ以下
が好ましい。その理由は後述の鉛溶湯の注入時に鉛溶湯
がこの空隙に浸入するからである。また造粒の際は、酸
化鉛に粘結材を添加しなくても構わないが、通常は粘結
材を添加して造粒性を高める。

しかし、粘結材としては電池の性能を低下させるものは
好ましくなく、稀硫酸や化学糊等が適することを実験で
確認している。

次に酸化鉛の粒状体２を鋳型４内に充填するがこの場合
粒状体同志がよく接触し合う必要がある。

その理由は、前述のように電池として使用するときに電
解液が接触面を通して全粒状体間によく浸透するからで
ある。粒状体間をよく接触させるためには、電極の厚み
方向から鋳型４に外力を与えることによって可能である
。しかし余り大きな外力を与えて粒状体２をつぶしすぎ
ると、粒状体間の空隙が少なくなり好ましくない。その
理由は後の工程で、この空隙に鉛の溶湯５を注入して支
持体および通電体の役目をなさせなければならないから
である。また粒状体を押しつぶす際、粒状体２が破壊せ
ずに変形することが好ましく、電極１の大きさによって
は、上記造粒の際粘性の高い粘結材を添加し、粒状体２
を変形し易しくする。

次に前記工程において形成された酸化鉛粒状体間の空隙
内に鉛の溶湯５を注入して凝固させる。

この場合、戒翫１の大きさあるいは酸化鉛粒状体２の大
きさによっては鉛の溶湯５に圧力を加えて空隙内に圧入
する。まだ４１り化鉛粒状体２を高温に加熱した後、＠
湯５を圧入すると、＠湯５に加える圧力は低くすむ。実
験例によれば、空隙の大きさが１鴎１位の場合、予熱な
しの常温のとき１０に９／Ｃｒｎ１の圧力をかけても溶
融鉛５は空隙内にほとんど侵入しなかったが、酸化鉛粒
状体２を３００Ｃに加熱したところ、０．２　Ｋｑ／　
ｃｍ”の低い圧力でも溶融鉛５で空隙を十分に満すこと
ができた。またこのように酸化鉛粒状体２を３００Ｃ位
に加熱しても電池の性能には同等悪影響を及ぼさないこ
とを実験で確認ずみである。なお、酸化鉛粒状体２を高
温に加熱する時期は、この酸化鉛粒状体２を鋳型４に充
填する前でもよいし、鋳型４に充填後鋳型ごとに加熱し
てもよい。

以上のような方法により、電極１が製造されるが、これ
らは回転テーブル式やキャタピラ式によって自動化およ
び量産化が可能である。

次に、具体的な製造例について説明する。

最初にカルボキシメチルセルローズナトリウム（ＣＭＣ
）５０部、水１００部の混合物６部を酸化鉛台１００部
に添加して、攪拌法により直径が約２１Ｒの粒状体を製
造した。

次に、上記粒状体を内容積が１００Ｘ１００＋ｍの鋳型
に約２段に並べ、鋳型用ふたをかぶせて荷重をかけて粒
子を２ｗｗの高さに押しつぶした。その後、電気炉によ
り鋳型ごと３０．Ｏｒに加熱し、溶融鉛圧入機にセット
し九。そして、窒素ガスを圧入機に吹込んで０゜２　Ｋ
ｇ　／　ｒａｍ　”の圧力を溶融鉛の表面にかけ、溶融
鉛を酸化鉛粒状体間の空隙に圧入した。

圧入後は＠型を圧入機から取外し、酸化鉛粒状体間の溶
融鉛が凝固したところで、鋳型から取出し電極とした。

その後以上のようにして製造した電極板１２枚を準備し
て、６枚ずつを電気的に接続してプラス極とマイナス極
として電池を完成させた。この電池に充電放電を繰返し
て、放電時の持続時間を測定し、電極の寿命を試験した
。

その結果、第４図のグラフに示すように、従来の鉛格子
にペースト状酸化鉛を詰める方法の電極板の場合に比較
して、電極板の寿命は約２５倍長いことが判明した。ま
た同じ条件で１０回の充電放電を繰返した時の酸化鉛の
脱落量を測定したところ、従来品の約１／３であった。

さらに別の実験で酸化鉛粒状体を直径を小さくして、上
記と同様寸法の１！、極板を製作して放電持続時間を測
定したところ、第５図に示すような結果を得た。この結
果によれば、電】板の厚みの１１５の０．４　ｒａｎ以
下の酸化鉛粒状体であれば充電能力が低下する。この原
因を知るため正極板断面を調べたところ、０．４　ｗｔ
＋以下の酸化鉛粒状体の場合、電解液が十分に電極板の
中央部まで浸透していないことがわかった。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、網状物
体を用いることなく寿命の長い鉛電池用電極板を製造す
ることができ、コストの削減および工数の削減を図れ、
安価な鉛電池を実現できるなどの効果が得られる。

１面の簡単な説明 第１図および第２図は本発明の一実施例を示す鉛電池電
極板の断面図である。第３図は、本発明の製造方法にお
いて酸化鉛粒状体間の空隙内に溶湯を圧入して凝固させ
た直後の様子を示す断面図である。第４図および第５図
は電池特性を調べたときの充電能力試験結果を表すグラ
フである。

１・・・電極板、２・・・酸化鉛の多孔質粒状体、３・
・・鉛、４・・・鋳型、５・・・溶融鉛、６・・・圧入
機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化鉛粉を粒状化して鋳型内に注入し、酸化鉛粉の
   多孔質粒状体を形成し、この多孔質粒状体の空隙に鉛ま
   たは鉛合金の溶湯を注入して凝固させることを特徴とす
   る鉛電池用電極板の製造方法。 ２、酸化鉛粉は粘結材によつて粒状化させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の鉛電池用電極板の製
   造方法。 ３、酸化鉛粉は鋳型内に注入した後圧力を加えることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鉛電池用電極板
   の製造方法。