JP2002141066A - 制御弁式鉛蓄電池 - Google Patents
制御弁式鉛蓄電池Info
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Abstract
弁式鉛蓄電池を提供する。 【解決手段】 100μm以上の鱗片状のグラファイ
ト、導電性繊維及び0.1〜1質量%のリン酸が正極活
物質中に含有されているペースト式正極板を作製し、該
正極板を用いて制御弁式鉛蓄電池を作製する。
Description
に関するものである。
という特徴を有するため、無停電電源装置用の電源とし
て広く使用されている。しかし、一般的に鉛蓄電池は、
他の電池に比べて、集電体や活物質として用いられてい
る鉛の密度が高く、質量エネルギー密度が他の電池に比
べて低い値となっている。
極板及び負極板として鉛合金を用いた格子体に、ペース
ト状活物質を塗着して作製するペースト式電極板が使用
されている。
高くするには、正極板に使用されている正極活物質の利
用率を向上させる手法が有効である。なお、正極活物質
の利用率を向上させるためには、前記正極活物質を多孔
質化する手段が用いられている。
ことによって、多量の電解液を活物質中に含むようにす
ることができ、その結果、電極の反応面積が増加するた
め、正極活物質の利用率が向上するものである。
しては、鉛酸化物の粉末を主成分とし、水分量を増やし
たペースト状活物質を作製した後、該ペースト状活物質
を鉛合金からなる格子体に塗着した後、熟成・乾燥して
作製する方法が一般的に用いられている。
ト状活物質の水分量が多すぎると、ペースト状活物質が
軟らかくなりすぎて、格子体に充填しにくいという問題
点がある。一方、水分量が多いペースト状活物質を用い
て作製した正極板は、正極活物質を構成する粒子間の密
着強度が低下する。したがって、正極活物質が格子体か
ら脱落しやすく、短期間に寿命となるという問題点があ
る。
く、長寿命な制御弁式据置鉛蓄電池を提供することであ
る。
ために、第一の発明は、正極活物質中に炭素粉末、導電
性繊維を用いる制御弁式鉛蓄電池において、前記正極活
物質中にリン酸が含有されていることを特徴とし、第二
の発明は、前記リン酸は、前記正極活物質中に0.1〜
1質量%含有されていることを特徴とし、第三の発明
は、前記炭素粉末は、平均粒子径が100μm以上の鱗
片状のグラファイトであることを特徴とし、第四の発明
は、前記導電性繊維は、炭素繊維、鉛繊維、錫繊維のい
ずれかであることを特徴とするものである。
鉛丹、後述する各種粒径の鱗片状グラファイト、各種導
電性繊維繊維、水、希硫酸及び樹脂繊維を原材料として
用い、これらを従来の手法で混練して正極用ペースト状
活物質を作製した。なお、正極用ペースト状活物質を、
格子体への塗着が可能な硬さになるように水分量を調節
した。
10〜500μm(日本黒鉛製)のものを用いた。導電
性繊維繊維として、平均直径が約10μmの炭素繊維
(東レ製)、平均直径が約20μmの鉛繊維、平均直径
が約20μm酸化錫繊維を用いた。
材料に後述する所定量のオルトリン酸(H3PO4)の8
5質量%水溶液を加えて、混練して正極用のペースト状
活物質を作成した。
の手法で正極板を作成した。すなわち、高さが115m
m、幅が60mm、厚みが4.0mmの鉛−カルシウム
−錫合金製の格子体に、前記ペースト状活物質を充填す
る。その後、温度が35〜45℃、相対湿度が90%以
上の雰囲気中で熟成をした後、乾燥してペースト式正極
板を得た。
使用していた高さが115mm、幅が60mm、厚みが
2.0mmの、鉛−カルシウム−錫合金製の格子体を用
いたペースト式負極板を使用した。
して前記ペースト式正極板が3枚、ペースト式負極板が
4枚を使用し、溶接して極板群を作成し、該極板群の電
槽への挿入時の群加圧が20kPaになるように、厚み
が1mmのポリプロピレン製のスペーサを前記極板群の
両側面に当接した状態で組み立てて制御弁式鉛蓄電池を
作製する。
槽化成をして、20時間率の放電容量が15Ah、公称
電圧が2Vの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
鉛蓄電池について、以下の条件で初期の放電時間及び加
速試験後の放電時間を測定した。
4Aの定電流で、終止電圧1.7V/セルまで放電する
ことによって、それらの放電容量を測定する。そして、
正極活物質の充填量と、理論容量とから正極活物質利用
率を比較した。
槽中、0.45Aの一定電流で連続的に過充電を行っ
た。そして、30日ごとに、2.4Aの定電流で放電
(25°C、放電終止電圧:1.7V)して放電時間を
測定し、放電容量が10.8Ah以下になった時点を制
御弁式鉛蓄電池の寿命とした。
料が異なるペースト式正極板を用いて実験した。
グラファイト及びリン酸を含まないペースト状活物質を
用いた制御弁式鉛蓄電池を作製して試験した。その他の
制御弁式鉛蓄電池も作製条件や試験条件は、上記したも
のである。
0.5質量%含み、グラファイト及びリン酸を含まない
ペースト状活物質を用いた制御弁式鉛蓄電池を作製して
試験した。その他の制御弁式鉛蓄電池も作製条件や試験
条件は、上記したものである。
が500μmの鱗片状のグラファイトを0.5質量%含
み、炭素繊維及びリン酸を含まないペースト状活物質を
用いた制御弁式鉛蓄電池を作製して試験した。その他の
制御弁式鉛蓄電池も作製条件や試験条件は、上記したも
のである。
び平均粒子径が500μmの鱗片状のグラファイトを
0.5質量%含み、リン酸を含まないペースト状活物質
を用いた制御弁式鉛蓄電池を作製して試験した。その他
の制御弁式鉛蓄電池も作製条件や試験条件は、上記した
ものである。
物質中に導電性繊維である炭素繊維と、炭素粉末として
平均粒子径が500μmの鱗片状のグラファイトを、そ
れぞれ0.5質量%含むようにしたものである。そし
て、実施例1〜4では、正極活物質中にリン酸をそれぞ
れ0.1,0.5,1.0,2.0質量%含む制御弁式
鉛蓄電池を作製して試験した。その他の制御弁式鉛蓄電
池も作製条件や試験条件は、上記したものである。
命試験をした結果を表1に示す。リン酸含有の有無にか
かわらず、炭素繊維及びグラファイトを両方含む制御弁
式鉛蓄電池は、正極活物質利用率が高くなるが単寿命と
なる(比較例1〜4) 一方、リン酸を添加することにより寿命特性が改善され
ることが分かる。また、リン酸の含有量は1質量%を越
えると寿命性能が低下することが認められるため、リン
酸の含有量は1質量%以下にすることが好ましいことが
わかる。
径が、それぞれ10、50、100、500μmの鱗片
状のグラファイトを、正極活物質中に0.5質量%含む
制御弁式鉛蓄電池を作製して試験した。なお、正極活物
質中にはリン酸を0.5質量%、炭素繊維を0.5質量
%を含むようにした。その他の制御弁式鉛蓄電池も作製
条件や試験条件は、上記したものである。
を表2に示す。平均粒子径が100μm以上のグラファ
イトを添加することによって、初期の活物質利用率が向
上する。制御弁式鉛蓄電池を解体して、正極活物質の多
孔度を測定したところ、平均粒子径が100μmのグラ
ファイトを添加したものは、多孔度が約2%増加してい
た。平均粒子径が100μm以上のグラファイトを添加
することによって、活物質中に含まれる電解液量が多く
なったため、正極活物質の利用率が向上したものと考え
られる。
径が500μmの鱗片状のグラファイトを、正極活物質
中に0.5質量%含み、リン酸を0.5質量%含む制御
弁式据鉛蓄電池を作製して試験した。
以外の鉛繊維、錫繊維についても実験した。なお、各種
導電性繊維の正極活物質中での含有量を0.5質量%と
した。その他の制御弁式鉛蓄電池も作製条件や試験条件
は、上記したものである。
を表3に示す。導電性繊維の種類として炭素繊維に限ら
れず、鉛繊維、錫繊維を添加したいずれの場合において
も正極活物質利用率の向上が認められた。
よって、従来に比べて正極活物質利用率が高く、長寿命
の制御弁式鉛蓄電池を提供できるため優れたものであ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】正極活物質中に炭素粉末、導電性繊維を用
いる制御弁式鉛蓄電池において、前記正極活物質中にリ
ン酸が含有されていることを特徴とする制御弁式鉛蓄電
池。 - 【請求項2】前記リン酸は、前記正極活物質中に0.1
〜1質量%含有されていることを特徴とする請求項1記
載の制御弁式鉛蓄電池。 - 【請求項3】前記炭素粉末は、平均粒子径が100μm
以上の鱗片状のグラファイトであることを特徴とする請
求項1又は2記載の制御弁式鉛蓄電池。 - 【請求項4】前記導電性繊維は、炭素繊維、鉛繊維、錫
繊維のいずれかであることを特徴とする請求項1、2又
は3記載の制御弁式鉛蓄電池。
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