JPH03203158A - 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 本発明は鉛蓄電池に関する。

従来技術 鉛電池の未化成極板は、一般には鉛合金から成る格子体
に鉛ペースト（鉛粉を希硫酸で練ったもの）を塗布した
後、熟成、乾燥の各工程を経て作られる。このとき、陰
極用鉛ペースト中には防縮剤としてリグニン、硫酸バリ
ウムが添加される。リグニンは、陰極の性能を長期間維
持するための重要な添加剤であるが、化成がされにくく
なるため、これらに加えてアセチレンブラックなどのカ
ーボンブラックも同時に添加されるのが一般的である。

これに対して、陽極用鉛ペースト中には活物質の脱落防
止用の繊維以外、特に何も添加しないことが多い。

上記未化成極板は、一般に１日あるいは２日間かけて、
十分な電気量を用いて化成される。

ここで、原価低減などを目的に短時間で化成しようとす
ると、陽極の化成が不十分となり、活物質中に未化成の
硫酸鉛が残留したり、陽極板の表面に硫酸鉛が白色状態
で多量に残留したりする。特に、後者の現象は、著しい
外観不良に発展する。これらの現象を防止する手段とし
て、従来、陽極用鉛ペースト中へのアセチレンブラック
などのカーボンブラック、カーボン繊維、あるいは鉛丹
などの添加が検討されている。これらの添加物はいずれ
も、ペースト中に格子体以外の電子伝導性のネットワー
クを形成し、化成効率を上げてやろうというものである
。カーボンブラックどカーボン繊維は、耐酸、耐酸化性
の電子伝導性材料として選定されたものであり、鉛丹は
化成液である希硫酸との化学反応によって二酸化鉛を生
成し、これがペースト中に電子伝導性を与えることにな
る。たとえば、カーボン繊維の添加については、特公昭
３８−１４４２５号公報などに記載されている。

発明が解決しようとする課題 カーボンや鉛丹等の粉末を陽極活物質中に添加する方法
は、添加物が陽極活物質中に均一に分散することによっ
て、活物質すなわち二酸化鉛の結晶の結合力を弱め、充
放電による結晶粒子の脱落を促進してしまうために寿命
性能が低下する欠点を有する。

一方、カーボン繊維を添加する方法は、繊維径が数μｍ
から数十μｍとカーボン粉末例えばアセチレンブラック
の粒径の数百Ａより極めて大きいために、化成効率をカ
ーボン添加電池差にするためには添加量を多くしなげれ
ばならず、格子に活物質を充填する工程でトラブルが多
発するとともに寿命性能が低下する欠点を有する。

本発明は、このような電池の寿命性能の低下を招くこと
なく、極板、特に、陽極の化成効率の向上を図ろうとい
うものである。

課題を解決するための手段 寿命性能に影響しない程度の少量の鉛、鉛合金、カーボ
ン等の繊維状物質を添加した陽極板に、陽極板に接する
面に導電性を付与したマントを接するか、あるいはこの
陽極板とガラスマットまたは隔離板との間に主として鉛
、鉛合金、カーボン等の導電性物質より成る多孔性シー
トを配置するものである。

作用 本発明によれば、陽極活物質中に鉛または鉛合金あるい
はカーボンより成る導電性繊維状物質が含まれているの
で、化成電流の一部は格子近傍の活物質の化成に消費さ
れるが、残りは格子から導電性繊維状物質を通って陽極
板表面に至り、さらにこれに接しているマットの導電性
を付与した部分、あるいは導電性多孔シートを通って、
陽極板表面を化成する。すなわち格子近傍と極板表面か
ら同時に化成が進行するので化成効率が向上する。

上記の様に陽極活物質中に含まれているカーボン等の導
電性繊維状物質は格子と極板表面との電気的導通な確保
するものであるから寿命性能に悪影響を及ぼさブよい程
度の少量であっても十分効果がある。

実施例 実施例１ ５　− 第１図は本発明の構成要素であるガラスマットの陽極板
に接する側にカーボン繊維層３を設げたガラスマット２
の付いた隔離板の断面図である。カーボン繊維１ｉ３は
例えば、カーボン繊維を通常のガラスマットの製造方法
と同様に交錯させて積み重ねることにより製造すること
ができる。また抄紙法等により製造することもできる。

本実施例の場合、０．８ｍｍ厚のガラスマット２上に繊
維径１０〜２０μｍのカーボン繊維を交錯さセテ積ミ重
ね、１０に９．／ｄｒ７！′の荷重下（以下カーボン繊
維層およびガラスマットの厚さはすべて１ｏ１９／ｄｉ
の荷重下の値とする）で総厚１．Ｏｎ＋ｎ＋のものにし
、これに０．２５　ｍｍの主として強化繊維よりなる隔
離板１を貼り合わせた。

一方、陽極板は、鉛粉に対して直径約１０μｍ１長さ約
１　ｍｍのカーボン繊維を０．０５％添加シ、これを希
硫酸とともに通常の方法で混練し、得られたペーストを
鉛合金格子に充填した後、通常の極板製造工程をへて作
製する。

なお、ガラスマット表面に設けるカーボン繊　６− 離層３の厚さと、陽極活物質中に添加するカーボン繊維
の添加量について種々検討した結果、カーボン繊維層３
の厚さは０．１ｍｍ以上、陽極活物質中のカーボン繊維
添加量は直径が約１０μｍ、長さが約ＩＭのもので０．
０５％以上で陽極板の化成効率向上に有効であることが
明らかに九った。

カーボン繊維層を設けないガラスマット付隔離板を用い
る場合には、陽極活物質中のカーボン繊維添加量を０．
５％以上にすることにまり化成効率は向上するが、０．
２％以上添加すると、ペーストを鉛合金格子に充填した
後に、これを充填ベルトから剥ぐ工程で、剥ぐための刃
にカーボン繊維が付着して充填不良が生じやすい。さら
に０．４％以上添加すると、ＪＩＳの鍔命試験のような
深い充放電を繰り返す試験では性能低下が早いことが認
められた。

実施例２ 厚さ１．０ｍｍのガラスマットを５％のアセチレンブラ
ックを懸濁した水溶液中に浸漬した後、これを乾燥し隔
離板と貼り合わせて作製した導電性を付与したマット４
と通常の隔離板ｌどを貼り合わせたものの断面を第２図
に示す。

この導電性を有するガラスマットの付いた隔離板と実施
例１のカーボン繊維を０．０５％含有する陽極板を用い
て電池を組み立て、これを化成すると化成の大部分が完
了する陽極板から酸素ガスが発生するまでは、化成効率
が向上したが酸素ガスが発生すると化成効率は若干低下
した。

この原因は酸素ガスの気泡によりガラスマットに付着さ
せたアセチレンブラックがＭ離して、ガラスマットの導
電性が低下したためである。

１−かじながら、このガラスマット付隔離板を用いても
、化成の大部分が完了する酸素ガスの発生時まで、高効
率で化成が進行するので、実施例１とほぼ同程度の効果
が認められた。なお、ガラスマットから剥離したアセチ
レンブラックは電解液中に浮遊するが、徐々に陽極で酸
化されて減少するので、性能上問題ないことを確認して
いる。

実施例３ 直径十数μｍ、長さ数量のカーボン繊維を抄紙法により
無加圧状態で０．２ｍｍ厚のシート状にし、これに導電
性をさらに向上させるために直径数μｍの鉛粉末をカー
ボン繊維に対して体積比率で約５％含浸させ、これを乾
燥させた後０．１５ｍｍになるようにプレスして導電性
多孔シート５を得た。これを実施例１のカーボン繊維を
０．０５％含有する陽極板６と通常の隔離板１付ガラス
マツトの間に配置し、通常の陰極板７を用も・て電池を
組み立て化成効率を測定した結果、実施例１および２と
同等であることを確認した。

本発明の効果を確認するために、実施例１の方式（方式
Ａ）と、比較のために以下に示す四つの方法で５種類の
未化成のＨＢ５５Ｄ２３タイプの電池を試作した。

方式Ｂ：実施例１の方法のカーボン繊維層を設げたガラ
スマット付隔離板を用い、カーボン繊維を添加（−ない
陽極板を用いるもの。

方式Ｃ：実施例１の方法のカーボン繊維を添加した陽極
板と、カーボン繊維層を設げないガラスマット付隔離板
を用いるもの。

方式Ｄ：陽極活物質中に添加するカーボン繊維量が０．
５％である陽極板を用いる以外は、方式Ｃと同等のもの
。

方式Ｅ：従来のもの。

まず、本発明の化成効率に関する効果を確認するために
、これらの電池に比重１．２２の希硫酸を注入１−１０
．４　ＣＡの電流で化成を開始した後、一定間隔毎に電
池をとりだし、０．１６ＣＡの電流で放電した結果を第
４図に示す。本発明の方式Ａの電池８と方式りの電池９
の化成効率が最も高く、次いで方式ｃｉｏが高く、方式
ＢｌｌとＥｌ、２が最も低い。

方式Ａの電池８の化成効率が最も高い原因は前述したと
おりであるが、方式りの電池９も方式Ａとほぼ同等であ
る原因は陽極活物質中に添加するカーボン繊維の量が０
．５％と多いためである。一方、方式Ｃの電池１０はこ
の量が０，０５％と極めて少なく、かつ、導電性を付与
１−たマットがないため、陽極板表面から化成が進行Ｉ
−々い０ ので、化成効率は方式ＢやＥに比べるとやや高いものの
方式ＡやＤに比べると、かなり低い。

方式Ｂが方式Ｅと同様に最も低い原因は、化成が格子か
ら表面まで進行する間の化成効率は従来品と同一であり
、最後に化成される表面の一部が化成されて初めて、導
電性を付与したマットから表面の残りの未化成部分が化
成されるためである。

つぎに、本発明の方式Ａの寿命性能を確認するために、
方式Ａとこれとほぼ同等の化成効率を示した方式りおよ
び比較に従来の方式Ｅの電池を使用してＪＩＳの寿命試
験を行ない、結果を第５図に示した。方式ＡとＥがほぼ
同等であるのに対して、方式りが極めて短いことがわか
る。

方式りはカーボン繊維が陽極活物質中に０．５％と多量
添加されているために活物質問の結合力が小さくなって
いることが原因であると考える。

以上、本発明の効果な化成効率、寿命性能の面から実施
例１で述べたが、実施例２および３についてもほぼ同一
の効果を有していることを確認している。

発明の効果 上述したごとく、本発明の電池は化成効率が極めて高い
ため、短時間でかつ少電気量で化成ができ、さらに寿命
性能も従来品と同等以上である点、工業的価値甚大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成要素である導電性を付与したマッ
ト付隔離板の実施例を示す図、第２図は同じく本発明の
構成要素である導電性を付与したマット付隔離板の実施
例を示す図、第３図は本発明の実施例の極板群を示す断
面図、第４図は本発明品とこれ＆比較するための電池を
０．４ＣＡの電流で化成したときの化成時間と０．１６
ＣＡの電流で放電したときの放電時間との関係を示す特
性図、第５図は本発明品とこれと比較するための電池の
ＪＩＳの寿命試験の特性図である。 ２ニガラスマット、３：カーボン繊維層、４：アセチレ
ンブラック付着ガラスマット、５：導電性多孔シート、
６：陽極板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉛、鉛合金、カーボン等の導電性繊維を活物質中
   に含有する陽極板を用い、これに接する面に導電性を付
   与したマットをこの陽極板に接するか、あるいは導電性
   多孔シートをこの陽極板とガラスマットとの間に配置す
   ることを特徴とする鉛蓄電池。
2. （２）導電性を付与したマットが、ガラスマットの陽極
   板に接する側にカーボン繊維より成るマット層を一体に
   設けたものである第１項記載の鉛蓄電池。
3. （３）導電性を付与したマットがガラスマットにカーボ
   ン粉末を付着させたものである第１項記載の鉛蓄電池。
4. （４）導電性多孔シートが主として鉛、鉛合金、カーボ
   ン等の導電性物質よりなる第１項記載の鉛蓄電池。