JP2002343412A - シール型鉛蓄電池 - Google Patents

シール型鉛蓄電池

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JP2002343412A
JP2002343412A JP2001143202A JP2001143202A JP2002343412A JP 2002343412 A JP2002343412 A JP 2002343412A JP 2001143202 A JP2001143202 A JP 2001143202A JP 2001143202 A JP2001143202 A JP 2001143202A JP 2002343412 A JP2002343412 A JP 2002343412A
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JP
Japan
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battery
carbon particles
acid battery
alloy
grid
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JP2001143202A
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English (en)
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Masaaki Shiomi
塩見  正昭
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Japan Storage Battery Co Ltd
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Japan Storage Battery Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】寿命性能に優れたシール型鉛蓄電池を提供す
る。 【解決手段】本発明のシール型鉛蓄電池は、正・負極板
及び電解液を吸収させたセパレータからなる極板群と、
極板群を収納する電槽とを備えるシール型鉛蓄電池にお
いて、電解液が、カーボン粒子を含有することを特徴と
する。カーボン粒子の好ましい濃度は0.0001〜
0.05g/ccであり、カーボン粒子の好ましい平均
粒径は0.01〜0.20ミクロンである。本発明のシ
ール型鉛蓄電池は、リテーナ式電池でも良いし、ゲル−
リテーナハイブリッド式電池でも良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シール型鉛蓄電池
に属する。
【0002】
【従来の技術】シール型鉛蓄電池では、正極で発生する
酸素ガスが負極で吸収されるため、電解液があまり減少
せず、よって補水する必要がない。またシール型鉛蓄電
池はポジションフリーであり、横置きにすることもでき
る。そのためシール型電池は、近年、自動車用電池とし
て利用されている。
【0003】図1に示すように、従来より種々のタイプ
のシール型鉛蓄電池が知られている。図1(A)に示す
ゲル式電池では、正・負極板1、2がシリカゲル4とと
もに電槽3に収納されており、そのシリカゲル4に電解
液を含ませている。また、この電池よりも電解液の拡散
性能を向上させた電池として、リテーナ式電池(図1
(B))及び顆粒シリカ式電池(図1(C))がある。
リテーナ式電池では、ガラス繊維からなるセパレータ5
を介して正・負極板1、2を積層しており、これにより
極板群を形成している。そして、セパレータ5に電解液
を吸収させている。一方、顆粒シリカ式電池では、顆粒
シリカゲル6に電解液を保持させている。
【0004】さらに、リテーナ式電池に改良を加えた電
池として、図1(D)に示すゲル−リテーナハイブリッ
ド式電池がある。この電池では、電槽3の内面と極板群
との間に、電解液を含んだシリカゲル4を充填させるこ
とによって、電槽と電解液との接触面積を増やしてい
る。従って、ゲル−リテーナハイブリッド式電池による
と、電池の温度上昇が抑制される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のシール
型鉛蓄電池では、使用に伴う容量の低下が大きく、その
ため寿命が短いという問題がある。それ故、本発明の課
題は、寿命性能に優れたシール型鉛蓄電池を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべく鋭意検討を重ねた結果、完成された。本発明の
シール型鉛蓄電池は、正・負極板及び電解液を吸収させ
たセパレータからなる極板群と、極板群を収納する電槽
とを備えるシール型鉛蓄電池において、電解液が、カー
ボン粒子を含有することを特徴とする。
【0007】本発明において、カーボン粒子の好ましい
濃度は0.0001〜0.05g/ccであり、カーボ
ン粒子の好ましい平均粒径は0.01〜0.20ミクロ
ンである。本発明のシール型鉛蓄電池は、セパレータを
備えるため、リテーナ式電池として使用することができ
る。しかし、より好ましいのは、電槽の内面と極板群と
の間に電解液を保持するゲルを充填させることによっ
て、ゲル−リテーナハイブリッド式電池として使用する
ことである。またリテーナ式として使用する場合には、
カーボン粒子の濃度を0.0001〜0.02g/cc
にするか、あるいは正極用の格子として、Pb−Ca系
合金と、前記合金よりも高濃度のCaを含有するPb−
Ca系合金とからなる格子、若しくはPb−Ca系合金
と、Pb−Sb系合金、Pb−Sn系合金又はPb−S
b−Sn系合金とからなる格子を用いるのが望ましい。
【0008】
【実施例】−実施例1− シール型鉛蓄電池を以下のようにして製造した。まず、
Pb−0.07重量%Ca−1.3重量%Snからなる
厚さ10mmの鉛合金板を圧延ローラで厚さ1.0mm
にした後、ロータリー式のエキスパンド機を用いて網目
状の格子とした。次に、鉛粉95部及び鉛丹5部に、比
重1.10(20℃)の希硫酸を1kg当たり0.13
L添加し練り合わせることによって、ペースト状の正極
活物質を調製した。そして、上記の格子に正極活物質を
充填し、それを熟成・乾燥させることにより、正極板を
得た。
【0009】続いて、鉛粉に微量のリグニンスルホン酸
及び硫酸バリウムを加え、さらにカーボン粒子としてア
セチレンブラックを加えた。さらに、これに比重1.1
0(20℃)の希硫酸を1kg当たり0.13L添加し
て練り合わせることによって、ペースト状の負極活物質
を調製した。そして、上記の格子に負極活物質を充填
し、それを熟成・乾燥させることによって、負極板を得
た。
【0010】次いで、正極板5枚と負極板6枚とをガラ
ス繊維製のセパレータを介して交互に積層することによ
り、極板群を作製した。極板群は複数個作製され、各々
を電槽に入れた後、各セパレータに電解液を注入した。
電解液には、カーボン粒子としてアセチレンブラックを
含有する希硫酸を使用し、また、極板群毎にカーボン粒
子の平均粒径又は濃度を変えた。その後、各極板群を化
成した。これにて、電解液が異なる複数種のリテーナ式
電池を得た。電池の公称電圧は2Vで、公称容量は30
Ahである。
【0011】これらの電池について、40℃の水中で充
放電を繰り返しながら放電容量を適宜測定することによ
って、放電容量が公称容量の80%以下に低下するまで
の充放電サイクル数を調べた。ここで、放電は10A
(1/3CA)の定電流で2.4時間行い、充電は10
Aの定電流で放電量の90%行った後、さらに1.5A
の定電流で放電量の20%行った。また放電容量の測定
は、10A(1/3CA)の定電流で2.4時間放電す
ることによりなされた。さらに比較として、電解液がカ
ーボン粒子を含有しない以外は同じ手順で製造された電
池についても、同様に試験した。結果を表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】表1に示すように、電解液にカーボン粒子
が含まれている電池では寿命性能が良好であり、特にカ
ーボン濃度が0.0001〜0.02g/ccの場合に
著しく良好であった。また、カーボン粒子の平均粒径に
ついては0.01〜0.2ミクロンの場合に、寿命性能
が良くなることが判った。電解液にカーボン粒子を含め
ると寿命性能が良好になるのは、カーボン粒子が正・負
極板に付着し、その結果Pbイオン析出反応が改善され
るためであると思われる。
【0014】−実施例2− シール型鉛蓄電池を以下のようにして製造した。まず、
実施例1と同じ手順で、正極板及び負極板を作製し、さ
らに極板群を複数個作製した。次に、各極板群を電槽に
入れた後、セパレータに電解液を注入した。電解液に
は、カーボン粒子としてアセチレンブラックを含有する
希硫酸を使用し、また、極板群毎にカーボン粒子の平均
粒径又は濃度を変えた。各極板群を化成した後、希硫酸
及びコロイダルシリカからなるゾル溶液を極板群と電槽
との間に注入して、ゲル化させた。これにて、電解液が
異なる複数種のゲル−リテーナハイブリッド式電池を得
た。電池の公称電圧は2Vで、公称容量は30Ahであ
る。
【0015】これらの電池について、実施例1と同様に
して、放電容量が公称容量の80%以下に低下するまで
の充放電サイクル数を調べた。また比較として、電解液
がカーボン粒子を含有しない以外は同じ手順で製造され
た電池についても、同様に試験した。さらに、極板群の
周囲にゲルが無いリテーナ式電池を2個製造し、試験に
供した。結果を表2に示す。
【0016】
【表2】
【0017】表2に示すように、ゲル−リテーナハイブ
リッド式電池の電解液にカーボン粒子を添加すると、寿
命性能が向上した。特にカーボン濃度が0.0001〜
0.05g/ccの場合に著しく良好であった。また、
カーボン粒子の平均粒径については0.01〜0.2ミ
クロンの場合に、寿命性能が良くなることが判った。ゲ
ル−リテーナハイブリッド式電池の寿命性能がカーボン
粒子の添加により向上するのは、カーボン粒子が負極板
に付着し、その結果、負極板における酸素ガス吸収反応
が促進されたからであると思われる。
【0018】−実施例3− シール型鉛蓄電池を以下のようにして製造した。まず、
Pb−0.07重量%Ca−1.3重量%Snからなる
厚さ10mmの鉛合金板の片面に、Pb−3重量%Ca
−1重量%Snからなる厚さ0.3mmの鉛合金シート
を重ね合わせた。そして、これを圧延ローラで厚さ1.
0mmにした後、ロータリー式のエキスパンド機を用い
て網目状にした。その結果、厚さ30μmの鉛合金箔を
片面に有する格子が作製され、この格子を正極用格子と
した。次に、実施例1と同様にして正極活物質を調製
し、これを正極用格子に充填した後、熟成・乾燥させる
ことによって、正極板を得た。
【0019】続いて、実施例1と同じようにして表面に
鉛合金箔が無い格子を作製し、これを負極用格子とし
た。さらに、実施例1と同様に、負極活物質を調整し、
これを負極用格子に充填した後、熟成・乾燥させること
によって、負極板を得た。次いで、正極板5枚と負極板
6枚とをガラス繊維製のセパレータを介して交互に積層
することにより、極板群を複数個作製した。そして、各
極板群を電槽に入れた後、セパレータに電解液を注入し
た。電解液には、カーボン粒子としてアセチレンブラッ
クを含有する希硫酸を使用し、また、極板群毎にカーボ
ン粒子の濃度を変えた。その後、各極板群を化成した。
これにて、電解液が異なる複数種のリテーナ式電池を得
た。電池の公称電圧は2Vで、公称容量は30Ahであ
る。
【0020】これらの電池について、実施例1と同様に
して、放電容量が公称容量の80%以下に低下するまで
の充放電サイクル数を調べた。また比較のために、鉛合
金箔の無い格子を正極用格子として使用し、電解液にカ
ーボン粒子を添加しない電池を製造し、試験に供した。
結果を表3に示す。
【0021】
【表3】
【0022】表3に示すように、正極用格子として、C
aを含有する鉛合金板とこれよりも高濃度のCaを含有
する鉛合金箔とからなる格子を使用した電池では、カー
ボン濃度が0.0001〜0.05g/ccの場合に、
寿命性能が著しく良かった。その理由は、電解液中のカ
ーボン粒子が正極板へ移動し、そのため、正極板での反
応が起こりやすくなって、正極用格子と正極活物質との
密着性が向上したからであると考えられる。
【0023】−実施例4− シール型鉛蓄電池を以下のようにして製造した。まず、
Pb−0.07重量%Ca−1.3重量%Snからなる
厚さ10mmの鉛合金板の片面に、Pb−5重量%Sb
−1重量%Snからなる厚さ0.3mmの鉛合金シート
を重ね合わせた。そして、これを圧延ローラで厚さ1.
0mmにした後、ロータリー式のエキスパンド機を用い
て網目状にした。その結果、厚さ30μmのSb及びS
nを含む鉛合金箔を片面に有する格子が作製され、この
格子を正極用格子とした。次に、実施例1と同様にして
正極活物質を調製し、これを正極用格子に充填した後、
熟成・乾燥させることによって、正極板を得た。
【0024】続いて、実施例1と同じようにして表面に
鉛合金箔が無い格子を作製し、これを負極用格子とし
た。さらに、実施例1と同様に、負極活物質を調整し、
これを負極用格子に充填した後、熟成・乾燥させること
によって、負極板を得た。次いで、正極板5枚と負極板
6枚とをガラス繊維製のセパレータを介して交互に積層
することにより、極板群を複数個作製した。そして、各
極板群を電槽に入れた後、セパレータに電解液を注入し
た。電解液には、カーボン粒子としてアセチレンブラッ
クを含有する希硫酸を使用し、また、極板群毎にカーボ
ン粒子の濃度を変えた。その後、各極板群を化成した。
これにて、電解液が異なる複数種のリテーナ式電池を得
た。電池の公称電圧は2Vで、公称容量は30Ahであ
る。
【0025】これらの電池について、実施例1と同様に
して、放電容量が公称容量の80%以下に低下するまで
の充放電サイクル数を調べた。また比較のために、鉛合
金箔の無い格子を正極用格子として使用し、電解液にカ
ーボン粒子を添加しない電池を製造し、試験に供した。
結果を表4に示す。
【0026】
【表4】
【0027】表4に示すように、正極用格子として、C
aを含有する鉛合金板とSb及びSnを含有する鉛合金
箔とからなる格子を使用した電池では、カーボン濃度が
0.0001〜0.05g/ccの場合に、寿命性能が
著しく良かった。その理由は、電解液中のカーボン粒子
が正極板へ移動し、そのため、正極板での反応が起こり
やすくなって、正極用格子と正極活物質との密着性が向
上したからであると考えられる。
【0028】
【発明の効果】本発明によると、寿命性能に優れたシー
ル型鉛蓄電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シール型鉛蓄電池を示す断面図である。
【符号の説明】
1正極板 2負極板 3電槽 4シリカゲル 5セパレータ 6顆粒シリカゲル

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正・負極板及び電解液を吸収させたセパレ
    ータからなる極板群と、極板群を収納する電槽とを備え
    るシール型鉛蓄電池において、 電解液が、カーボン粒子を含有することを特徴とするシ
    ール型鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】カーボン粒子の濃度が、0.0001〜
    0.05g/ccである請求項1に記載のシール型鉛蓄
    電池。
  3. 【請求項3】カーボン粒子の平均粒径が、0.01〜
    0.20ミクロンである請求項1又は2に記載のシール
    型鉛蓄電池。
  4. 【請求項4】電槽の内面と極板群との間に、電解液を保
    持するゲルが充填されている請求項1〜3のいずれかに
    記載のシール型鉛蓄電池。
  5. 【請求項5】正極用の格子が、Pb−Ca系合金と、前
    記合金よりも高濃度のCaを含有するPb−Ca系合金
    とからなる請求項1〜4のいずれかに記載のシール型鉛
    蓄電池。
  6. 【請求項6】正極用の格子が、Pb−Ca系合金と、P
    b−Sb系合金、Pb−Sn系合金又はPb−Sb−S
    n系合金とからなる請求項1〜4のいずれかに記載のシ
    ール型鉛蓄電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006318879A (ja) * 2005-05-11 2006-11-24 Mase Shunzo 密閉型鉛蓄電池
JP2015198089A (ja) * 2014-03-31 2015-11-09 長興材料工業股▲ふん▼有限公司 電解質組成物
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