JPS63138644A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents
密閉形鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPS63138644A JPS63138644A JP61284709A JP28470986A JPS63138644A JP S63138644 A JPS63138644 A JP S63138644A JP 61284709 A JP61284709 A JP 61284709A JP 28470986 A JP28470986 A JP 28470986A JP S63138644 A JPS63138644 A JP S63138644A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- graphite
- separator
- electrolyte
- sulfuric acid
- active material
- 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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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/06—Lead-acid accumulators
- H01M10/12—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は密閉形鉛蓄電池に関するものであり、活物質の
利用率を向上せしめるための、特に七ノくレータの改良
に関するものである。
利用率を向上せしめるための、特に七ノくレータの改良
に関するものである。
従来の技術
近年、ポータプルＶＴＲ，小型電気掃除機等に代表され
るように、消費電力の大きいコードレス機器が好及して
いるが、これらコードレス機器の電源として、〈シ返し
使用が可能で、大きい負荷電流に対しても安定した性能
の得られる２次電池が求められるようになり、取り扱い
が極めて容易、すなわち、漏液がなく、補水の必要がな
い密閉形鉛蓄電池が開発されてきた。密閉化を可能なら
しめた要因として極板格子に水素発生過電圧の高いＰｂ
−Ｃａ系合金を用い自己放電を防ぎ、液減少を防ぐとと
もに、負極による酸素ガス吸収を可能としたことがあげ
られる。この酸素ガス吸収の機器は次のようになる。
るように、消費電力の大きいコードレス機器が好及して
いるが、これらコードレス機器の電源として、〈シ返し
使用が可能で、大きい負荷電流に対しても安定した性能
の得られる２次電池が求められるようになり、取り扱い
が極めて容易、すなわち、漏液がなく、補水の必要がな
い密閉形鉛蓄電池が開発されてきた。密閉化を可能なら
しめた要因として極板格子に水素発生過電圧の高いＰｂ
−Ｃａ系合金を用い自己放電を防ぎ、液減少を防ぐとと
もに、負極による酸素ガス吸収を可能としたことがあげ
られる。この酸素ガス吸収の機器は次のようになる。
ＨＯ−２Ｈ”＋％０２＋２ｅ ・・・・・・
（１）ｐｂ十翅０２↓Ｈ２Ｓ○４−４ＰｂＳＯ４＋Ｈ２
０、・・・・（２）ＰｂＳＯ＋２Ｈ＋＋２ｅ−Ｐｂ十Ｈ
２Ｓ○４−＝−（３）充電末期、あるいは過充電時には
、式（１）で示すような電気分解反応が正極上で起こる
。ここで発生した酸素ガスはセパレータ、または電池内
部の空間を拡散して負極に達し、式（２）に示されるよ
うな反応により、水に還元される。それと同時に硫酸鉛
が生じるが、式（３）の充電反応によって負極の硫酸鉛
は鉛に還元される。
（１）ｐｂ十翅０２↓Ｈ２Ｓ○４−４ＰｂＳＯ４＋Ｈ２
０、・・・・（２）ＰｂＳＯ＋２Ｈ＋＋２ｅ−Ｐｂ十Ｈ
２Ｓ○４−＝−（３）充電末期、あるいは過充電時には
、式（１）で示すような電気分解反応が正極上で起こる
。ここで発生した酸素ガスはセパレータ、または電池内
部の空間を拡散して負極に達し、式（２）に示されるよ
うな反応により、水に還元される。それと同時に硫酸鉛
が生じるが、式（３）の充電反応によって負極の硫酸鉛
は鉛に還元される。
この反応で水素イオンが消費されるため負極上での水素
ガスの発生が防止され密閉化がＯＴ能となるのである。
ガスの発生が防止され密閉化がＯＴ能となるのである。
この密閉化を完成させる上で重要な構成要素の一つはセ
パレータである。このセパレータの役割は大きく分けて
二つある。その第１は、電解液を保持し、非Ｒ，動化し
漏液をなくすということ、第２に、正極で発生する酸素
ガスを負極まで拡散しやすくする、ということである。
パレータである。このセパレータの役割は大きく分けて
二つある。その第１は、電解液を保持し、非Ｒ，動化し
漏液をなくすということ、第２に、正極で発生する酸素
ガスを負極まで拡散しやすくする、ということである。
このような電池系では、電解液は、最少量にとどめられ
る。一方、鉛蓄電池の充放電反応は として表わすことができるが、この式からもわかるよう
に、放電時には電解液中の硫酸が消費されていく。従っ
て、耐漏液性、酸素ガス拡散性を向上させるために、液
量を最少てとどめることは、鉛蓄電池の放電容量を大き
く制限することになる。
る。一方、鉛蓄電池の充放電反応は として表わすことができるが、この式からもわかるよう
に、放電時には電解液中の硫酸が消費されていく。従っ
て、耐漏液性、酸素ガス拡散性を向上させるために、液
量を最少てとどめることは、鉛蓄電池の放電容量を大き
く制限することになる。
また、硫酸の濃度を高くし、硫酸量を増やしても、高濃
度では格子の腐蝕が激しくなり、実用上、硫酸比ｉ１ｉ
１ 、４０が限界であり、あまり高濃度にすることは
できない。従って、密閉形鉛蓄電池においては、従来の
電解液の豊富は鉛蓄電池と比較した場合、同一サイズで
あれば、硫酸イオンが少ないため、活物質の利用率が低
くなるという問題があった。しかしこのような問題を解
決するために、これまで、グラファイトを正極活物質中
に混入させ、充電時、すなわち硫酸濃度の高い時にグラ
ファイト−硫酸の層間化合物を形成して硫酸をグラファ
イト層間に取シ込み電解液中の硫酸濃度を抑制し、一方
、放電時に、電解液中の硫酸濃度が低くなると、グラフ
ァイト層間から硫酸を放出し、放電容量を大きくすると
いう手段がとられてきたが、硫酸がグランフィトの層間
を出入りする際、層間距離は、３．３５人から７．９８
八へ、あるいは７．９８人から３６３５人への変化をく
り返すことになる。この膨張、収縮が原因となり正極活
物質粒子間の結合が低下、ひいては活物質の脱落をひき
起こし、サイクル寿命の低下となっていた。
度では格子の腐蝕が激しくなり、実用上、硫酸比ｉ１ｉ
１ 、４０が限界であり、あまり高濃度にすることは
できない。従って、密閉形鉛蓄電池においては、従来の
電解液の豊富は鉛蓄電池と比較した場合、同一サイズで
あれば、硫酸イオンが少ないため、活物質の利用率が低
くなるという問題があった。しかしこのような問題を解
決するために、これまで、グラファイトを正極活物質中
に混入させ、充電時、すなわち硫酸濃度の高い時にグラ
ファイト−硫酸の層間化合物を形成して硫酸をグラファ
イト層間に取シ込み電解液中の硫酸濃度を抑制し、一方
、放電時に、電解液中の硫酸濃度が低くなると、グラフ
ァイト層間から硫酸を放出し、放電容量を大きくすると
いう手段がとられてきたが、硫酸がグランフィトの層間
を出入りする際、層間距離は、３．３５人から７．９８
八へ、あるいは７．９８人から３６３５人への変化をく
り返すことになる。この膨張、収縮が原因となり正極活
物質粒子間の結合が低下、ひいては活物質の脱落をひき
起こし、サイクル寿命の低下となっていた。
発明が解決しようとする問題点
上記のように密閉形鉛蓄電池には、密閉化に伴ない、液
量の制限、すなわち活物質利用率の低下という問題点が
あり、これに対して、正極活物質中へのグラファイトの
混入という改善がなされてきた。しかしこれにもいくつ
かの問題点があり、グラファイトの収縮によって活物質
粒子の結合力が低下しさらに活物質が脱落し、サイクル
寿命が短いという欠点があった。
量の制限、すなわち活物質利用率の低下という問題点が
あり、これに対して、正極活物質中へのグラファイトの
混入という改善がなされてきた。しかしこれにもいくつ
かの問題点があり、グラファイトの収縮によって活物質
粒子の結合力が低下しさらに活物質が脱落し、サイクル
寿命が短いという欠点があった。
本発明は、この問題を解決するもので、活物質利用率向
上をはかるためにグラファイトを用いるが、しかし、そ
れによって活物質が脱落することなく、サイクル寿命を
向上させることを目的とするものである。
上をはかるためにグラファイトを用いるが、しかし、そ
れによって活物質が脱落することなく、サイクル寿命を
向上させることを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明ではガラスマット
中にグラファイトを混合し、それを多孔性の電気絶縁性
の隔離物で包み込んだものをセパレータに用いて、密閉
形鉛蓄電池を構成した。
中にグラファイトを混合し、それを多孔性の電気絶縁性
の隔離物で包み込んだものをセパレータに用いて、密閉
形鉛蓄電池を構成した。
作 用
ガラスマット中に混入されたグラファイトは層状構造を
有しており、硫酸中で硫酸をその層間に取り込み、グラ
ファイト−硫酸層状化合物をつくることが知られている
。このグラファイト−硫酸層状化合物は、また、周囲の
硫酸濃度が低くなると硫酸を放出する。従って充電によ
って硫酸電解液濃度が高くなると、層間に硫酸が取り込
まれるため、電解液中の硫酸濃度の上昇を防ぐ。そのた
め、格子の腐蝕による特性劣化を抑制することが可能で
ある。また放電時に電解液中の硫酸が消費され、濃度が
低下してくると、層間から徐々に硫酸を放出するので放
電容量は大きくなり、活物質の利用率は向上する。さら
に、グラファイトは、セパレータ中に存在するために、
層間距離が変化しても、活物質の結合力には何ら影響し
ないため、サイクル寿命は向上する。
有しており、硫酸中で硫酸をその層間に取り込み、グラ
ファイト−硫酸層状化合物をつくることが知られている
。このグラファイト−硫酸層状化合物は、また、周囲の
硫酸濃度が低くなると硫酸を放出する。従って充電によ
って硫酸電解液濃度が高くなると、層間に硫酸が取り込
まれるため、電解液中の硫酸濃度の上昇を防ぐ。そのた
め、格子の腐蝕による特性劣化を抑制することが可能で
ある。また放電時に電解液中の硫酸が消費され、濃度が
低下してくると、層間から徐々に硫酸を放出するので放
電容量は大きくなり、活物質の利用率は向上する。さら
に、グラファイトは、セパレータ中に存在するために、
層間距離が変化しても、活物質の結合力には何ら影響し
ないため、サイクル寿命は向上する。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。
る。
図は本発明の実施例における密閉形鉛蓄電池の縦断面略
図を示す。図において１は負極板であり、鉛合金を格子
として、鉛を主成分とする活物質より構成されている。
図を示す。図において１は負極板であり、鉛合金を格子
として、鉛を主成分とする活物質より構成されている。
２はグラファイトを含むセパレータであシ、本実施例の
場合、厚さ１ｒａｎ、高さ４５ ｍｍ、 ＠ ４５ ｍ
のセパレータ中に０．５１のグラファイトが混合されて
いる。３はグラファイトを含むセパレータ２をおおう多
孔性の絶縁性隔離物であり、本実施例の場合、多孔性の
ポリプロピレンを用いたが、通気性９通液性、耐酸性の
材質であれば、色々な材料が選択できる。この多孔性の
絶縁性隔離物は、グラファイトによる正極４と負極１の
短絡を防ぎ、なおかつ、電解液が孔の中を出入シし、充
放電反応が行なえるものとし、さらに正極で酸素ガスが
発生した際に負極への拡散ができるようにするために設
けられている。４は正極であり、鉛合金を格子として、
ＰｂＱ２を主成分とする活物質より構成されている。５
は電槽であり、耐硫酸性に優れるＡＢＳ樹脂で作られて
いる。
場合、厚さ１ｒａｎ、高さ４５ ｍｍ、 ＠ ４５ ｍ
のセパレータ中に０．５１のグラファイトが混合されて
いる。３はグラファイトを含むセパレータ２をおおう多
孔性の絶縁性隔離物であり、本実施例の場合、多孔性の
ポリプロピレンを用いたが、通気性９通液性、耐酸性の
材質であれば、色々な材料が選択できる。この多孔性の
絶縁性隔離物は、グラファイトによる正極４と負極１の
短絡を防ぎ、なおかつ、電解液が孔の中を出入シし、充
放電反応が行なえるものとし、さらに正極で酸素ガスが
発生した際に負極への拡散ができるようにするために設
けられている。４は正極であり、鉛合金を格子として、
ＰｂＱ２を主成分とする活物質より構成されている。５
は電槽であり、耐硫酸性に優れるＡＢＳ樹脂で作られて
いる。
６は安全弁であり、電槽上部に設けられた穴の上にゴム
キャップをかぶせ、電池内圧が一定値以上になると作動
し、内部の気体を放出する役割を果している。また、電
池内部には電解液として硫酸が含まれている。
キャップをかぶせ、電池内圧が一定値以上になると作動
し、内部の気体を放出する役割を果している。また、電
池内部には電解液として硫酸が含まれている。
以上のように構成された電池では０．５ｙのグラファイ
ト層間中に約０．２２の硫酸が取り込まれており、容量
は従来の同型の電池と比較すると７％程度増大した。こ
れは本発明により、容量が増大したことを示している。
ト層間中に約０．２２の硫酸が取り込まれており、容量
は従来の同型の電池と比較すると７％程度増大した。こ
れは本発明により、容量が増大したことを示している。
またサイクル寿命も従来より、１２０チ増加した。
発明の効果
以上のように本発明によれば、放電容量が増大し、サイ
クル寿命が延びるだけでなく、充電状態での電解液の濃
度を抑制することができ、格子腐蝕の観点からも長寿命
化が期待されるという効果が得られる。
クル寿命が延びるだけでなく、充電状態での電解液の濃
度を抑制することができ、格子腐蝕の観点からも長寿命
化が期待されるという効果が得られる。
図は本発明の実施例における密閉形蓄電池の概要を示す
断面略図である。 １・・・・・・負極板、２・・・・・・グラフフィトを
含むセパレータ、３・・・・・・多孔性の絶縁性隔離物
、４・・・・・・正極板、６・・・・・・電槽、６・・
・・・・安全弁。
断面略図である。 １・・・・・・負極板、２・・・・・・グラフフィトを
含むセパレータ、３・・・・・・多孔性の絶縁性隔離物
、４・・・・・・正極板、６・・・・・・電槽、６・・
・・・・安全弁。
Claims (1)
- ガラス繊維を主成分とするガラスマットに、グラファイ
トを混合し、それを多孔性の電気絶縁性隔離物で包み込
んだものをセパレータとして使用することを特徴とする
密閉形鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61284709A JPS63138644A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 密閉形鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61284709A JPS63138644A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 密閉形鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63138644A true JPS63138644A (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=17681963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61284709A Pending JPS63138644A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 密閉形鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63138644A (ja) |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP61284709A patent/JPS63138644A/ja active Pending
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