JP4224756B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
鉛蓄電池の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ペースト式鉛蓄電池では通常、粉状鉛酸化物（鉛粉という）と希硫酸とで練膏したペーストを格子体に充填し、熟成・乾燥後、化成を行って製作される。前記格子体は、多数の桟が交差する形状で構成されているが、通常その桟部分は、ペーストで被覆されるような厚めの充填がされている。
【０００３】
一方、鉛蓄電池の性能劣化の主要因は正極格子の腐食である。腐食生成物は鉛酸化物であり、格子を構成している元の物質であるＰｂあるいはＰｂ合金より容積が大きいために格子が膨張することになる。したがって、格子体全面にペーストを被覆した場合には、格子の桟の部分が膨れた状態になる。腐食状態の模式図を図１に示す。１は格子の桟、２は桟で囲まれた桝目部分の活物質、３は桟部分の腐食状態をそれぞれ示す。このように桟部分が膨れた状態になり、さらに進行すると３の部分が極板間に挿入されているセパレータを貫通し短絡する危険がある。
【０００４】
上記の対策として、特公平７−３２０１１にＰｂ―Ｃａ系合金からなるエキスパンド格子体にペーストを充填した極板において、桟に囲まれた桝目部分のペースト厚さが桟部分に充填されたペーストのそれより厚くすることによって桟部分の腐食膨張を抑制しようとする提案されている。
【０００５】
この発明は、下記の理由により上記問題点の改善効果が十分に得られない可能性が高い。
【０００６】
（１）格子体がＰｂ−Ｃａ系合金の場合、正極格子の腐食形態は粒界腐食である。その場合、腐食は必ずしも格子体の厚み方向のみに膨れていかず全方向的に進んでいく傾向が強い。したがって、桟部分のペーストを少なくした効果が顕著に得られない。
【０００７】
（２）図２の（ａ）ならびに（ｂ）にエキスパンド格子の要部正面図および断面図を示す。１ａは桟の交差する部分、４は桟に囲まれた桝目部分、６は格子耳をそれぞれ示す。この図が示すようにエキスパンド格子の桟が交差する部分は格子体の厚み方向に平行でなく一定の角度を有している。したがって、この部分が腐食を受け膨張した場合、格子体の厚み方向に進行するとはいい難い。したがって、この点でも桟部分のペーストを少なくした効果が十分に得られない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
格子体にペーストを充填する際、格子体全面に充填するのでなく、桟部分のペーストを桝目部分に比べて少ないか又は存在しない形状にしたことによる寿命改善効果が著しく、優れた寿命性能を有する鉛蓄電池を提供するものである。
【０００９】
【発明が解決するための手段】
格子体にペーストを充填したペースト式鉛蓄電池において、ＰｂあるいはＰｂ−Ｓｎ系合金（Ｐ b −Ｃａ−Ｓｎ系合金を除く）シートを打抜き加工により作製した正極格子体であって、前記格子体の額縁および桟は同一平面状に形成され、前記桟に囲まれた桝目部分のペースト厚さに比べて桟部分のペースト厚さが薄いことを特徴とすることにより上記課題を解決するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
種々の格子体材質および種々の製作方法により得た格子体に対して格子体にペーストを充填する際、格子体全面に充填するのでなく、桟部分のペーストを桝目部分より少ないか又は存在しない形状にしたことによる寿命改善効果について試験を行い、ある方向性を発明者は見出した。すなわち、前記充填方法による寿命改善効果は、格子形状および格子体の材質に大きく起因していることが分かった。
【００１１】
格子形状では、格子体の額縁および桟が平面形状であることが重要であることが分かった。すなわち、桟が平面形状を有していることによって、腐食が格子体の厚み方向に確実に膨張していく。したがって、桟部分にペーストを少なくするか存在しない形状にした場合、格子体における厚み方向の腐食の膨れを効果的に抑制できる。
【００１２】
格子体の材質についていえば、ＰｂあるいはＰｂ−Ｓｎ系合金が適していることが分かった。その理由は、ＰｂあるいはＰｂ−Ｓｎ系合金の正極での腐食形態が層状腐食であり、腐食生成物は格子体の厚み方向に確実に膨張していく。
【００１３】
さらに、この材質シートを用いて、上述の額縁および桟を同一平面形状に加工した格子体を作製すると相乗効果により優れた寿命性能が得られる事がわかった。
【００１４】
以上ように、ＰｂあるいはＰｂ−Ｓｎ系合金シートを加工して額縁および桟が平面形状を有する格子体としたものに桟部分のペーストを桝目部分に比べて少ないか又は存在しない形状に充填することによって著しい寿命改善効果が得られる。
【００１５】
なお、ここでのＰｂあるいはＰｂ−Ｓｎ系合金シートとはＪＩＳ Ｈ２１０５の鉛地金に規定されている不純物に相当する量のＣａ等の他金属が含まれているものをいう。
【００１６】
【実施例】
本発明を実施例によって詳細に説明する。
【００１７】
図３は本発明の一例を示す格子体で、Ｐｂ−Ｓｎ系合金シートをダイで桝目を打ち抜く方法により得た打ち抜き格子体の正面図（ａ）および断面図（ｂ）で、１は桟、４は桝目、５は額縁、６は格子耳をそれぞれ示す。断面図が示すように、額縁および桟は平面形状を有しており、腐食された場合、格子体の厚み方向に膨張していくことは容易に理解できる。
【００１８】
図４は上記格子体にペーストを充填した状態を示すもので、１は桟、７は桝目にペーストが充填された状態、８は桟にペーストが充填された状態をそれぞれ示す。このように、桝目部分はペーストを厚めに充填し、桟部分はペーストを少なく充填することによって、桟が腐食により膨張しても桝目部分の厚みを越えるには時間を要し、従来のようにセパレータを貫通するまでには至らず、安定した寿命が得られる。
【００１９】
図４のような状態は、打ち抜きにより作製した格子体の桟部分にペーストに対して接触抵抗の少ないオイル等を塗布しておき、高速で充填を行うと桟の部分のペーストが少ない極板を作製することができる。
【００２０】
次に、本発明の効果を明確にするために、本発明の実施例に基づいてＰｂ−１．０％Ｓｎ系合金シートをダイで打ち抜いた格子体に桟部分のペーストの充填を少なくした正極板をＡ、Ｐｂ−１．０％Ｓｎ系合金シートをダイで打ち抜いた格子体全面に均一に充填した正極板をＢ、Ｐｂ−０．０６％Ｃａ−１．０％Ｓｎ合金シートをエキスパンド方式で得た格子体に桟部分のペーストの充填を少なくした正極板Ｃをそれぞれ製作した。負極板にはＰｂ−１．０％Ｓｎ系合金シートをダイで打ち抜いた格子体全面に均一に充填した極板を製作し、この負極板と前記の各正極板とをセパレータを介して巻回し、定格容量１０Ａｈの円筒型鉛蓄電池を製作した。正極板Ａで製作した電池をＡＡ、正極板Ｂで製作した電池をＢＢ、正極板Ｃで製作した電池をＣＣとした。これら円筒型鉛蓄電池の寿命サイクル試験を行った。試験条件を以下に示す。
【００２１】
[試験条件]
放電：０．２５ＣＡ（２．５Ａ） 放電終止電圧：１．７０Ｖ
充填：２．４５Ｖの定電圧充電（最大充電電流：２．５Ａ）
充電時間：６ｈ
温度：４０℃
上記の充・放電を繰り返し、放電終止電圧１．７０Ｖまで放電した際の持続時間が初期の６３％以下になった時点を寿命とした。
【００２２】
[試験結果]
試験結果を図５に示す。
【００２３】
図５の結果が示すようにＰｂ−１．０％Ｓｎ系合金格子を打ち抜いた格子体に全面にペーストを充填したものは、５２０サイクルで寿命になったのに対して本発明品は１１００サイクルで改善効果が顕著に認められる。また、Ｐｂ−０．０６％Ｃａ−１．０％Ｓｎ合金のエキスパンド格子で桟部分のペーストを少なくしたものは７４０サイクルでその効果が認められるものの本発明品程の効果が得られなかった。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように、正極格子の桟部分が使用中に腐食により膨張し、セパレータを貫通・短絡を起こす不具合が発生するのに対して桟部分のペーストを桝目部分より少なくするか又は存在しない充填方法において、ＰｂあるいはＰｂ−Ｓｎ系合金（Ｐ b −Ｃａ−Ｓｎ系合金を除く）であるシートを打抜き加工により格子体を作製する際に額縁および桟を同一平面形状にしたことを特徴とした格子体に上記充填方法を適用した場合、その寿命改善効果が著しく、特に円筒型鉛蓄電池の寿命改善に有効で、その工業的効果が大である。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】 正極板の腐食状態を示す模式図
【図２】 エキスパンド格子の正面図（ａ）および断面図（ｂ）
【図３】 本発明の一実施例の打ち抜き格子体の正面図（ａ）および断面図（ｂ）
【図４】 本発明の一実施例を示す正極板の活物質の充填状態を示す断面図
【図５】 本発明品、Ｐｂ−Ｓｎ系合金シートを打ち抜いた格子体で、全面にペースト充填したものおよびエキスパンド格子で、桟部分の充填を桝目部分より少なくした３種類の円筒型鉛蓄電池のサイクル寿命試験の比較結果を示す図
【符号の説明】
１、１ａ 桟
２ 桟で囲まれた桝目部分の活物質の状態
３ 桟部分の腐食の状態
４ 桟で囲まれた桝目部分
５ 額縁
６ 格子耳
７ 桝目部分にペーストが充填された状態
８ 桟部分にペーストが充填された状態

Claims (1)

1. 格子体にペーストを充填したペースト式鉛蓄電池において、ＰｂあるいはＰｂ−Ｓｎ系合金（Ｐ b −Ｃａ−Ｓｎ系合金を除く）シートを打抜き加工により作製した正極格子体であって、前記格子体の額縁および桟は同一平面状に形成され、前記桟に囲まれた桝目部分のペースト厚さに比べて桟部分のペースト厚さが薄いことを特徴とする鉛蓄電池。

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