JP2001023620A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents
密閉形鉛蓄電池Info
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Abstract
池の寿命性能を低下させない手段を提供することを課題
とする。 【解決手段】 本発明は、リテーナ式又は顆粒シリカ式
又はゲル式の密閉形鉛蓄電池において、負極活物質の密
度を従来の3.8g/cm3に対して、4.2〜5.0
g/cm3に増やすものである。また、特に、顆粒シリ
カ式の場合には、シリカの平均粒子径を100μm以下
にすると寿命性能の向上が著しい。なお、リテーナ式電
池の場合には、平均孔径が15μm 以下又は、正・負
極板間の間隔以上の厚さ(20kg/dm2加圧時)の
リテーナマットを用いることにより特大の効果が得られ
る。さらに、負極活物質にカーボン粉末を0.5〜3重
量%添加することにより、相乗効果によって、寿命がよ
り向上する。
Description
及びセパレータに関する。
れている、微細ガラスマットセパレータを正、負極板に
挿入したリテーナ式電池と、古くから用いられている、
電解液をコロイダルシリカでゲル化したゲル式電池と、
近年特許出願がなされている、顆粒状のシリカを極板間
および極板群の周囲に充填し、そのシリカに電解液を含
浸させたた顆粒シリカ式電池とがある。これらの電池は
電池の特徴に応じて、使い分けられている。
用途にもよるが、高温で使われたり、過充電が多いと、
使用中電解液が減少することがある。その結果、電池の
内部抵抗が増加し、期待していた期間よりも早期に寿命
が終了することが知られている。
形鉛電池の寿命性能を低下させない手段を提供すること
を課題とする。
に、請求項1に記載の発明の密閉形鉛蓄電池では、負極
板において、負極活物質層の密度が4.2g/cm3以
上5.0g/cm3以下であることを特徴とするもので
ある。また請求項2に記載の発明では、請求項1に記載
の発明において、密閉形鉛蓄電池が顆粒シリカ式密閉電
池であって、用いるシリカの平均粒子径が100μm以
下であることを特徴とするものである。次に、請求項3
に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、密
閉形鉛蓄電池がリテーナ式密閉電池であって、ガラス繊
維を主体とするリテーナマットセパレータの平均孔径が
15μm 以下であることを特徴とするものである。次
に、請求項4に記載の発明では、請求項1又は3に記載
の発明において、密閉形鉛蓄電池がリテーナ式密閉電池
であって、正極板と負極板との間に挿入されるリテーナ
マットの乾式状態での20kg/dm2加圧時の厚さ
が、正極板と負極板との間の空隙寸法以上であることを
特徴とするものである。
項1〜4に記載の発明において、負極板にカーボン粉末
が0.5〜3重量%添加されている事を特徴とするもの
である。
態を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。本発明は、リテーナ式又は顆粒シリカ式又
はゲル式の密閉形鉛畜電池において、負極活物質の密度
を従来の3.8g/cm3に対して、4.2〜5.0g
/cm3に増やすものである。これにより従来は、使用
中に電解液が減少した場合、正極活物質やセパレータに
比べて孔径の大きい負極活物質内の電解液が選択的に少
なくなった為、負極活物質の劣化により早期に寿命とな
っていたものが、密度の増加によって負極活物質の孔径
が小さくなることにより、負極活物質内の電解液の減少
が防止でき、寿命性能を向上することができるものであ
る。ただし、密度が5.0g/cm3を越えるとかえっ
て逆効果となり、寿命性能は従来品よりも低下するの
で、好ましくない。
リカの平均粒子径を100μm以下にすると寿命性能の
向上が著しい。なお、リテーナ式電池の場合には、平均
孔径が15μm 以下又は、正・負極板間の間隔以上の
厚さ(20kg/dm2加圧時)のリテーナマットを用
いることにより特大の効果が得られる。
5〜3重量%添加することにより、相乗効果によって、
寿命がより向上する。
品と比較品をつくるため、表1に示す内容のとおり、P
b−0.1%Ca−1.5%Sn合金からなる格子に充
填した2.4mm厚さの通常の正極板10枚と、Pb−
0.1%Ca−0.8%Sn合金からなる格子に1.7
mm厚さの、表1の密度の活物質を充填したペースト式
負極板11枚と、繊維径の異なる4種類のガラス繊維か
らなるリテーナマットセパレータとから、電解液比重が
1.30(20℃)の約63Ah(3hR)−12Vの
リテーナ式密閉電池を通常の製法にならって製作した。
なお、本電池の極間距離は1.2mmであり、セパレー
タの厚さは、20kg/dm2加圧時で1.1、1.
2、1.3、及び1.4mmのものを用いて種々の圧迫
度の電池を作製した。なお、負極活物質の密度は極板を
化成した後に水銀圧入法で測定し、リテーナマットの平
均孔径も水銀圧入法で測定した。
/3の電流で放電容量を測定した後、寿命試験を行っ
た。寿命試験は40℃で、前記電流で定格容量の80%
を放電した後、定電圧−定電流方式で充電するという一
般的な方法で行った。
が、4.2〜5.0g/cm3の密度の負極活物質を使
うことにより、寿命性能が著しく向上していることがわ
かる。特に、0.7μm以下の繊維径のリテーナマット
を用い、そのリテーナマットに極間距離以上の厚さ(2
0kg/dm2加圧時の厚さ)のセパを用いたときにその
効果が非常に大きかった。また最大の寿命性能は、最も
細いカ゛ラス繊維径の、最も厚いリテーナマットを用い、し
かも5.0g/cm3の高密度負極活物質を用いたとき
に得られ、1,200サイクルを達成した。これらの原
因を明らかにするため、寿命試験前の同構成の電池を解
体して、負極活物質中の保持液量を測定したところ、密
度が低い負極活物質ほど保持液量が少なかった。しかも
その傾向は繊維径の小さなリテーナマットほど、また厚
いセパレータを用いた電池ほど著しかった。なお、これ
らの場合では、負極の活物質密度を4.2g/cm3以
上にすれば、負極に電解液が少なくなるようなことはな
かった。繊維径の小さなセパレータは電解液を保持する
能力が高く、本来は寿命性能の向上に寄与するはずであ
る。また、厚いセパレータを用いて活物質を強く圧迫す
れば、本来は活物質の劣化を抑えることが可能である。
本実施例の結果からわかるように、この本来の効果をう
まく引き出させていなかったのは、負極活物質の密度が
低かったためであることがわかった。なお、5.0g/
cm3を超えた密度の負極活物質の場合には容量、寿命
性能ともに悪かった。
中にはカーボン粉末を0.1%添加した負極板を用いた
が、カーボンの量を増やすと、さらに長寿命の結果が得
られた。従来から負極にカーボンを増量すると長寿命化
が達成できることが知られているが、このカーボン増量
極板を用いる場合に活物質密度を本発明の4.2〜5.
0g/cm3にすると、さらに相乗効果により長寿命化
が達成できた。表2にリテーナ式電池における寿命試験
時の寿命サイクル数を示すが、カーボン増量と高密度活
物質との組み合わせにより最大の長寿命化が達成でき
た。なお、この電池において、リテーナマットには0.
8μmのガラス繊維からなる1.2mm厚さのセパレー
タを用いた。
容のとおり、顆粒シリカ式電池を製作した。なお、セパ
レータには通常の自動車用鉛蓄電池に用いられているポ
リエチレンセパレータを用い、顆粒シリカには以下の平
均粒子径のシリカを用いた。なお、シリカの粒子径は例
えば顕微鏡により観察して求められる。
した。寿命試験結果を図3に示す。寿命性能について
は、実施例1のリテーナ式と同じく、密度が4.2〜
5.0g/cm3の負極活物質を用いた顆粒シリカ式電
池は、従来の顆粒シリカ式電池よりも著しく長寿命であ
った。そして上記効果は、用いるシリカの粒子径が10
0μmよりも小さい場合に、特に大きかった。なかで
も、今回試験した中で最も小さい30μmの粒子径のシ
リカを用い、5.0g/cm3の密度の負極活物質を用
いた場合には、1500サイクルという最長の寿命性能
が得られた。なお、このような小さな粒子径のシリカを
用いた場合には、負極活物質密度が従来品のように低け
れば、寿命性能がかえって低下した。つまり、粒子径の
小さいシリカを用いた場合には、保持液能力が高いので
容量も寿命性能も向上する能力はあるが、この場合に密
度の低い負極活物質を使うと負極の保持液がシリカに吸
い取られるので、その場合にはかえって寿命性能が低下
したのである。
うに、リテーナ式および顆粒シリカ式密閉鉛電池におい
て、活物質密度が4.2〜5.0g/cm3の負極板を
用いることにより寿命性能が著しく改善できることがわ
かった。なお、本実施例では示さなかったが、ゲル式密
閉鉛電池においても上記実施例と同じく4.2〜5.0
g/cm3の負極板を用いることにより寿命性能が著し
く改善された。
が4.2〜5.0g/cm3の負極板を用いることによ
り、負極活物質の劣化を防ぎ、密閉形鉛電池の寿命性能
向上に著しい効果があることがわかった。特に、リテー
ナ式密閉鉛電池の場合には平均孔径が15μm以下で、
極板間距離以上の厚さ(20kg/dm2加圧時の厚
さ)のリテーナマットを用いることにより、最大の効果
が得られる。また顆粒シリカ式電池の場合には、シリカ
の平均粒子径が100μm以下の場合にその効果が著し
く大きかった。また、負極活物質にカーボン粉末を0.
5〜3重量%と多量に添加する技術と組み合わせると、
非常に大きい長寿命化効果が得られることがわかった。
以上のように、密閉形鉛蓄電池の長寿命化という見地か
ら、その工業的価値はきわめて大きい。
ーナマットの平均ガラス繊維径と寿命性能との関係を示
す特性図(リテーナマットの厚さ1.2mm)
ーナマットの厚さと寿命性能との関係を示す特性図(リ
テーナマットの平均ガラス繊維径0.8μm)
リカ粒子径と寿命性能との関係を示す特性図。
Claims (5)
- 【請求項1】密閉形鉛蓄電池の負極板において、負極活
物質層の密度が4.2g/cm3以上5.0g/cm3以
下であることを特徴とする密閉形鉛蓄電池。 - 【請求項2】密閉形鉛蓄電池が顆粒シリカ式密閉電池で
あって、用いるシリカの平均粒子径が100μm以下で
あることを特徴とする請求項1に記載された密閉形鉛蓄
電池。 - 【請求項3】密閉形鉛蓄電池がリテーナ式密閉電池であ
って、ガラス繊維を主体とするリテーナマットセパレー
タの平均孔径が15μm 以下であることを特徴とする
請求項1に記載された密閉形鉛蓄電池。 - 【請求項4】密閉形鉛蓄電池がリテーナ式密閉電池であ
って、正極板と負極板との間に挿入されるリテーナマッ
トの乾式状態での20kg/dm2加圧時の厚さが、正
極板と負極板との間の空隙寸法以上であることを特徴と
する請求項1又は3に記載された密閉形鉛蓄電池。 - 【請求項5】密閉形鉛蓄電池において、負極板にカーボ
ン粉末が0.5〜3重量%添加されている事を特徴とす
る請求項1〜4に記載された密閉形鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11195436A JP2001023620A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 密閉形鉛蓄電池 |
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