JPS63221564A - 密閉形鉛蓄電池 - 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】 産業上の利用分野 本発明は密閉形鉛蓄電池の改良に関するものである。

従来の技術とその問題点 酸素ガスと負極板とを反応させる密閉形鉛蓄電池は用途
の多様化に伴って、急放電の負荷で使用される大型のも
のも多くなってきた。

密閉形鉛蓄電池は、シリカを５〜１５ｉｆｉｌパーセン
ト含むゲル状電解液を用いたゲル式と、直径１．０ミク
ロン以下の細いガラスｔａ帷からなるマット状セパレー
タを用いたリテーナ式とが一般的である。ところが前者
はゲル状電解液の硫酸イオンの拡散速度が低くて急放電
特性が劣り、後者は充放電サイクルの繰返しで電解液の
硫酸ｍ度を上部で低く下部で高いという現象（これを成
層化と呼ぶ）のために正極板の劣化が早いという問題が
あった。

ゲル式電池は通常の液式電池に比較すると急放電性能が
劣っている。この１１由はゲル状電解液では、シリカと
水または硫酸とがファンデア・ワールスカで結合してお
り、放電反応に関与する硫酸イオンはシリカ微粒子のネ
ットワークに補足されているので、急放電時に活物質表
面の低濃度となった電解液部分に硫酸の拡散、補給が遅
れるためと考えられる。

リテーナ式電池ではｍｊｌＶ液はセパレータや極板に保
持されていて流動性は小さくなっているが、充放電反応
で硫酸が生成、消費されて生じる比重差によって徐々に
ではあるが上部が低濃度、下部が高濃度となる。この成
層化は通常の液式電池では過充電すればガツシングによ
って撹拌され容易に解消する。しかし、リテーナ式電池
では？ｔ２Ｍ液の対流が生じ難いために、成層化現象は
生起し難い反面、一旦生じると解消しにくいという問題
がある。

従来の密閉形鉛蓄電池の第２の問題は過ｆｉ電によって
極板群に含浸している電解液のｐｌ−１が高くなって鉛
が溶解し、極板間にｙｉｌｉＮが生じることである。こ
の問題は電解液が非流動化されているとともに液式電池
のそれより少量であるという、密閉形電池に特有のもの
である。この短絡の問題は、単にセパレータとして保液
性の多孔板、例えば細いガラスｍＨからなるマットを用
いてリテーナ式の構成としセル内にゲル状電解液を充填
しただけでは解決しない。これはシリカ濃度の高いゲル
電解液では極板群内の硫ｍ濃麿が低くなっても硫酸の移
動速度が小さくて極板群側部からの硫酸の補給が期待で
きないからである。

問題点を解決するための手段 本発明は正極板と負極板と、これらの極板と密着して接
する細いガラス繊維を主体とするマット・状セパレータ
とからなる極板群に、耐酸１体酸化性微粒子を添加、懸
濁させて粘度を高めた電解液を含浸、保持させて、セル
内に自由に流動する電解液を無くするとともに極板群の
側部の上下方向に連続するガス空間の通路を設けること
、また、極板群の側部に極板群と接してセパレータに含
浸された電解液とほぼ同じシリカ濃度の電解液を少量存
在させること、とくに電解液にシリカを０．５〜２．５
１出パーセント含ませることによって、酸素ガスと負極
板とを反応させる密閉形鉛蓄電池の前述の問題を解決し
たものである。

作用 本発明になる密閉形鉛７Ｂｆｆｉ池ではセパレータは細
いガラス４８１ｆｔを主体とするマット状であり、電解
液の大部分は極板群に含浸、保持させである。

したがって自由に流動する電解液は実質的に無く、漏液
やＷ１霧の発生は起きない。また通常のリテーナ式密閉
電池と同様に、正極板から発生する酸素ガスは極板の周
囲およびセパレータ内の空隙を通って負極板と接し、こ
れと反応するので、酸素サイクルの密閉反応は円滑に進
行する。さらに放電性能に対しては、セパレータの抵抗
が小さいことおよびこれに含浸、保持されている電解液
が固いゲルとはなっておらず、急放電性能はリテーナ式
密閏鉛蓄電池とほとんど同じで優れている。その上、電
解液の粘度が高いので、充放電中に電解液に１１度差を
生じても成層化を生じ難く、充放電サイクル寿命が侵れ
ている。

さらに電解液が成層化した場合には極板群側部の上下方
向に連続するガス空間の通路によって、上下で水蒸気圧
差を生じ上部から蒸発した水蒸気が下部に吸収されるの
で成層化はすみやかに解消する。また、電池が・・過放
電を受けて極板群に含浸している電解液の硫酸が消費し
た場合には極板群と接するシリカを有する電解液部から
硫酸が補給され、短絡を防ぐ。

実施例 本発明をその実施例を示す第１図によって説明する。

１は正極板、２は負極板でこれらに用いられている格子
は負極板の水素過電圧を低下させる元素すなわちアンチ
モンを実質的に含んでいない。３はセパレータで、平均
直径１ミクロン以下の細いガラス！８１１１１を少量の
熱可塑性プラスチック繊維、またはプラスチック接着剤
などによって結合した、親水性と保液性に優れたマット
状体である。４は正極の導電体、５は負極の導電体、６
は電槽でその蓋には弁７が装備されており、１．２およ
び３からなる極板群とこれに含浸された電解液からなる
ｙｉ！電要素を収納している。電解液には平均直径２０
ミリミクロン以下のシリカ微粒子を０．５〜２．５ｆｆ
ｉｆｆｉパーセント添加されている。このシリカ微粒子
はセパレータよりも（置板の活物質の方が孔径が小さい
ために濾過現象によって、セパレータ内に高１１１度、
活物質層内に低濃度で存在している。８は極板群側部の
ガス空間の通路で、極板の上端から下端に至るまで２！
統している。９は電解液であり極板群と接しており、セ
パレータに含浸される電解液とほぼ同じシリカ濃度を有
し、粘度は高くなっている。

つぎに本発明になる鉛Ｍ電池の急放電性能および充放電
ザイクル寿命性能を、従来形密閉鉛蓄電池と比較試験し
た結果を第１表に示す。

セパレータとしては、リテーナ式ｆｆｉ池で一般的な、
平均直径１ミクロン以下の極細ガラス繊維からなるマッ
トと、ゲル式電池で一般的な波付バルブセパレータとを
用いて電池を試作した。電解液へ添加したシリカ粒子は
、平均直径１０ミリミクロンの微粉末である。急放電は
電池の１０時間率（ＨＲ）放電容量の数値（Ｃ）の１０
倍の電流、すなわち１０Ｃアンペア放電とした。サイク
ル寿命試験は１Ｃアンペアで端子電圧１．５Ｖ／セルま
での放電と２．４／セルで５時間（ト１）の充電とを繰
返した。

寿命は初期の放電容量に対して６０％となった時のナイ
クル数とした。なＪ３、急ｆｉ？ｌ１１１能とす、イク
ル寿命とはそれぞれ比率で示した。

また、表に示したＮｏ、１．ＮＯ，３，Ｎｏ。

４およびＮ００８の電池と同じ内容の電池を別に試作し
た。この電池には、極板の、Ｌ端部と下端部とに電解液
濃度センサーを設けて、サイクル寿命試験と同じ条件で
充放電を行って、極板上下の比重に換埠した電解液濃度
差を求めた。その結果を第２図に示す。

表から明らかなように、従来形ゲル式電池Ｎ０゜８は急
放電性能が劣り、寿命性能もあまり潰れてはいない。従
来形リテーナ式電池Ｎ０８１は急放電性能は充分に良好
であるがサイクル寿命が劣っている。従来形リテーナ式
の構成で電解液のみをゲル式と同じような内容とした′
Ｎ１１ｔ！！Ｎｏ、　６およびＮＯ，，７は、従来形ゲ
ル式電池と同様な傾向の特性を示す。これに対し、従来
形リテーナ式の構成で、電解液にシリカ微粒子を０．５
〜２．５ｆＪｆｉパーセント添加して存在させた電池Ｎ
ｏ、２〜Ｎ０゜５は、急放電性能はリテーナ式電池Ｎｏ
、１とほぼ同等であり、寿命性能は格段に優れている。

とくに極板群の側部に極板の上下方向に連続するガス空
間の通路を設けた電池Ｎｏ、２．Ｎｏ、３およびＮｏ、
５では寿命性能が儂れている。

また第２図から従来形の８硫酸そのものを極板群に含浸
、保持させているＮ００１の電池では、成層化がかなり
早期に生じているが、本発明になる電池Ｎ００３は成層
化はあまり顕著に起きていないことが判る。

極板群の側部に設けた、極板の上下方向に連続するガス
空間の通路は、電槽側壁の内側と極板側部とに間隙を生
じるように極板幅を小さくするとともに、その形成され
た空間に多孔体を配さすしかも電解液邑を適正に選択す
れば、容易に実現することができる。逆に言うと、リテ
ーナ式電池であっても電槽内側部に空間ができないよう
な寸法の電槽と極板群とを用いると、極板群の側部に極
板の上下方向に連続するガス空間の通路は形成されない
ことになる。通常のゲル式電池では極板群の側部に空間
を設番プてもゲルが充填されてしまうのでこのガス空間
の通路を確保することが難しいが、リテーナ式構成とし
て粘億を高めた′Ｆｉ解液を極板群に含浸、保持させた
本発明になる電池では、この通路の形成が可能である。

電解液の粘度を高める方法としては、平均直径２０ミリ
ミクロン以下のシリカ微粒子を希硫酸に添加してＷ＝Ｅ
させる方法と、水にシリカ微粒子を懸濁させたコロイダ
ルシリカに希硫酸を添加して撹拌しゾルとする方法とが
ある。前者ではシリカの粒子が凝集して大きい場合が多
く、電解液をセル内に注入したとぎに液体成分だけが極
板やセパレータに含浸されて上部にシリカ粒子が残るの
で、セル内全体の電解液の粘度を上げることができず、
好ましくない。後者ではゾル状電解液を極板群を収納し
たセル内に注入ずれば、微細なシリカ粒子はセパレータ
で濾過されないので、セパレータと極板群側部の一部と
にほぼ同濃度のシリカを含ませることができ、好ましい
。またゾルは長時間放置するとゲル化するが、シリカ濃
！立が２．５％以下で少ない場合には電池に加わる振動
その他の加速度や充放電に伴う少爵のガス発生によって
電解液に機械的な力が加わり、ゲルは常詩はゾル化して
おり、実質的に粘度が高（なったという状態になってい
る。

発明の効果 本発明は急放電を要する負荷に対して用いられる大型の
密閉鉛蓄電池の放電性能、１３よび寿命性能を向上させ
たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明密閉形鉛蓄電池の一実施例を示す断面図
、第２図は本発明電池と従来形電池とを充放電したとき
に生じる成層化を比較した特性図である。 １・・・正極板、２・・・負極板、３・・・セパレータ
、６・・・電槽、７・・・弁、８・・・ガス空間の通路
、９・・・電解液ヤ　１　図 Ｉ　工損４反 オＺ面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、正極板と負極板と、これらの極板と密着して接する
   細いガラス繊維を主体とするマット状セパレータとから
   なる極板群に、耐酸、耐酸化性微粒子を添加、懸濁させ
   て粘度を高めた電解液を含浸、保持させて、セル内に自
   由に流動する電解液を無くした発電要素を、弁を装備し
   た電槽からなる閉空間内に、極板群の側部に極板の上下
   方向に連続するガス空間の通路を有するように収納した
   ことを特徴とする、酸素ガスと負極板とを反応させる密
   閉形鉛蓄電池。 ２、極板群の側部に極板群と接して、セパレータに含浸
   された電解液とほぼ同じシリカ濃度の電解液を少量存在
   させた特許請求の範囲第１項記載の密閉形鉛蓄電池。 ３、電解液に耐酸化性微粒子として、シリカを０．５〜
   ２．５重量パーセント含む特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の密閉形鉛蓄電池。