JPH06223863A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents
密閉形鉛蓄電池Info
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- JPH06223863A JPH06223863A JP3188548A JP18854891A JPH06223863A JP H06223863 A JPH06223863 A JP H06223863A JP 3188548 A JP3188548 A JP 3188548A JP 18854891 A JP18854891 A JP 18854891A JP H06223863 A JPH06223863 A JP H06223863A
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- Japan
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- negative electrode
- battery
- electrode plate
- acid battery
- sealed lead
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は密閉形鉛蓄電池に関するもので、酸
素ガス移動吸収反応を最小限におさえることによりトリ
クル充電時の充電電流を低下させ正極格子の酸化腐食速
度をおさえ長寿命の電池を提供するものである。 【構成】 本発明の密閉形鉛蓄電池はガラス繊維を主成
分として希硫酸電解液を含浸させたセパレータと正・負
極板からなる極板群の端板が負極板である密閉形鉛蓄電
池において、前記端板負極板の外側に吸液性のマットを
密接させ、かつ前記希硫酸電解液にシリカ粒子を０．５
〜２．０ｗ／ｏ分散しゲル化させる。
素ガス移動吸収反応を最小限におさえることによりトリ
クル充電時の充電電流を低下させ正極格子の酸化腐食速
度をおさえ長寿命の電池を提供するものである。 【構成】 本発明の密閉形鉛蓄電池はガラス繊維を主成
分として希硫酸電解液を含浸させたセパレータと正・負
極板からなる極板群の端板が負極板である密閉形鉛蓄電
池において、前記端板負極板の外側に吸液性のマットを
密接させ、かつ前記希硫酸電解液にシリカ粒子を０．５
〜２．０ｗ／ｏ分散しゲル化させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は密閉形鉛蓄電池に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より密閉形鉛蓄電池はどのような設
置方向に対しても希硫酸電解液の電池外への漏れを防ぎ
極板と電解質の電気化学的接触を保つため、希硫酸電解
液は実質的に非流動化されている。この電解液を非流動
化する方法として現在２種類の方法がある。１つは電解
質にシリカ等の無機酸化物を添加することにより、ゲル
化して非流動化する方法（ゲル式密閉形鉛蓄電池とよば
れる）と、もう１つはガラス繊維を主成分とした高保液
性のセパレータを極板間に配し、このセパレータ中に自
由に遊離できない程度に電解液を含浸させる方法（リテ
ーナ式密閉形鉛蓄電池とよばれる）がある。ゲル式の場
合電解液を豊富に保持できる反面、寿命の面では極板に
均一に高い圧力をかけることができないため、いわゆる
陽極板の軟化、脱落現象による容量劣化をおこし寿命が
短かった。これに対して、リテーナ式の場合セパレータ
の柔軟性と反発性を利用して極板群に均一な圧力を加え
ることができるので、軟化、脱落を抑え長寿命の電池と
なり、現在リテーナ式が多く利用されている。
置方向に対しても希硫酸電解液の電池外への漏れを防ぎ
極板と電解質の電気化学的接触を保つため、希硫酸電解
液は実質的に非流動化されている。この電解液を非流動
化する方法として現在２種類の方法がある。１つは電解
質にシリカ等の無機酸化物を添加することにより、ゲル
化して非流動化する方法（ゲル式密閉形鉛蓄電池とよば
れる）と、もう１つはガラス繊維を主成分とした高保液
性のセパレータを極板間に配し、このセパレータ中に自
由に遊離できない程度に電解液を含浸させる方法（リテ
ーナ式密閉形鉛蓄電池とよばれる）がある。ゲル式の場
合電解液を豊富に保持できる反面、寿命の面では極板に
均一に高い圧力をかけることができないため、いわゆる
陽極板の軟化、脱落現象による容量劣化をおこし寿命が
短かった。これに対して、リテーナ式の場合セパレータ
の柔軟性と反発性を利用して極板群に均一な圧力を加え
ることができるので、軟化、脱落を抑え長寿命の電池と
なり、現在リテーナ式が多く利用されている。
【０００３】ところで鉛蓄電池を充電末期に更に過充電
すると下記（化１）および（化２）式に示すように、水
が電気分解され、正極からは酸素ガス、負極からは水素
ガスがそれぞれ発生する。
すると下記（化１）および（化２）式に示すように、水
が電気分解され、正極からは酸素ガス、負極からは水素
ガスがそれぞれ発生する。
【０００４】
【化１】
【０００５】
【化２】
【０００６】密閉形鉛蓄電池における密閉化原理につい
て以下説明する。（化１）および（化２）式による水の
電気分解を抑えるため、負極から水素ガスが発生する電
圧より低い電圧に充電電圧を抑制し、（化１）式で示さ
れる正極から発生した酸素ガスがセパレータを貫通した
り又一旦極板群外部に出てから負極板に到達し下記（化
３）式で示される反応で負極活物質である海綿状鉛（Ｐ
ｂ）に吸収され、硫酸の作用も伴って硫酸鉛に変化す
る。
て以下説明する。（化１）および（化２）式による水の
電気分解を抑えるため、負極から水素ガスが発生する電
圧より低い電圧に充電電圧を抑制し、（化１）式で示さ
れる正極から発生した酸素ガスがセパレータを貫通した
り又一旦極板群外部に出てから負極板に到達し下記（化
３）式で示される反応で負極活物質である海綿状鉛（Ｐ
ｂ）に吸収され、硫酸の作用も伴って硫酸鉛に変化す
る。
【０００７】
【化３】
【０００８】また、負極で生成した硫酸鉛は下記（化
４）式に示されるように再び海綿状鉛（Ｐｂ）に還元さ
れる。
４）式に示されるように再び海綿状鉛（Ｐｂ）に還元さ
れる。
【０００９】
【化４】
【００１０】これらの一連の反応により負極から水素発
生することなくいわゆる酸素サイクルにより密閉化され
る。
生することなくいわゆる酸素サイクルにより密閉化され
る。
【００１１】これら一連の反応が良好に進むためには、
酸素ガスがスムーズに負極に移動して再結合されなけれ
ばならない。そこでリテーナ式のセパレータは高保液性
を有するだけでなく、電解液を吸収した状態で通気性が
良くなければならないとされている。
酸素ガスがスムーズに負極に移動して再結合されなけれ
ばならない。そこでリテーナ式のセパレータは高保液性
を有するだけでなく、電解液を吸収した状態で通気性が
良くなければならないとされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】鉛蓄電池は非常用等に
使われるトリクル用途として用いられるが、この電池で
は一般的に２．３Ｖ／セル前後の定電圧により常時トリ
クル充電を行なっており、前記の密閉化反応による酸素
発生吸収にともなうトリクル電流が流れている。トリク
ル用途の電池は、このトリクル電流による正極格子の酸
化腐食により活物質の保持、導電性が失われ寿命とな
る。
使われるトリクル用途として用いられるが、この電池で
は一般的に２．３Ｖ／セル前後の定電圧により常時トリ
クル充電を行なっており、前記の密閉化反応による酸素
発生吸収にともなうトリクル電流が流れている。トリク
ル用途の電池は、このトリクル電流による正極格子の酸
化腐食により活物質の保持、導電性が失われ寿命とな
る。
【００１３】本発明は以上の観点から、トリクル電流を
おさえ正極格子の酸化腐食速度を下げることにより密閉
形鉛蓄電池を長寿命化することを目的とする。
おさえ正極格子の酸化腐食速度を下げることにより密閉
形鉛蓄電池を長寿命化することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】酸素サイクル反応におい
て、酸素の移動吸収が良すぎると負極板で生成する硫酸
鉛が多くなり負極電位が下がるため（電気化学的に貴な
電位となる）、トリクル充電電圧に達しようとして、さ
らに大きなトリクル電流が流れ電池電圧が上昇し電流と
電圧のバランスが取れる。逆に酸素の移動吸収が悪いと
負極板で生成する硫酸鉛が少なくなり負極電位が上昇す
るために（電気化学的に卑な電位となる）、トリクル電
流が下がり電圧のバランスが取れる。
て、酸素の移動吸収が良すぎると負極板で生成する硫酸
鉛が多くなり負極電位が下がるため（電気化学的に貴な
電位となる）、トリクル充電電圧に達しようとして、さ
らに大きなトリクル電流が流れ電池電圧が上昇し電流と
電圧のバランスが取れる。逆に酸素の移動吸収が悪いと
負極板で生成する硫酸鉛が少なくなり負極電位が上昇す
るために（電気化学的に卑な電位となる）、トリクル電
流が下がり電圧のバランスが取れる。
【００１５】このように、トリクル充電時の電流を電池
の自己放電を補う程度に抑えることができると正極格子
の酸化腐食速度を下げ寿命をのばすことができる。
の自己放電を補う程度に抑えることができると正極格子
の酸化腐食速度を下げ寿命をのばすことができる。
【００１６】そこで本発明の密閉形鉛蓄電池は、ガラス
繊維を主成分とし希硫酸電解液を含浸させたセパレータ
と正・負極板からなる極板群の端板が負極板である密閉
形鉛蓄電池において、前記端板負極板の外側に吸液性の
マットを密接させ、かつ前記希硫酸電解液にシリカ粒子
を０．５〜２．０ｗ／ｏ分散しゲル化させたことを特徴
とする。
繊維を主成分とし希硫酸電解液を含浸させたセパレータ
と正・負極板からなる極板群の端板が負極板である密閉
形鉛蓄電池において、前記端板負極板の外側に吸液性の
マットを密接させ、かつ前記希硫酸電解液にシリカ粒子
を０．５〜２．０ｗ／ｏ分散しゲル化させたことを特徴
とする。
【００１７】ここで、シリカの添加量を０．５〜２．０
ｗ／ｏとしたのは、０．５ｗ／ｏ未満では酸素移動速度
をおさえる効果が発揮されず、２．０ｗ／ｏを越えると
セパレータの通気性が悪くガスが電池外へ逃げて酸素サ
イクルのバランスがくずれるからである。
ｗ／ｏとしたのは、０．５ｗ／ｏ未満では酸素移動速度
をおさえる効果が発揮されず、２．０ｗ／ｏを越えると
セパレータの通気性が悪くガスが電池外へ逃げて酸素サ
イクルのバランスがくずれるからである。
【００１８】前記負極板の活物質の見かけ密度は３．７
〜４．２ｇ／cm3 程度とするのが好ましい。
〜４．２ｇ／cm3 程度とするのが好ましい。
【００１９】また、前記吸液性マットはガラス繊維を主
成分とする不織布であることが好ましい。
成分とする不織布であることが好ましい。
【００２０】
【作用】端板負極板の外側に吸液性のマットを密接させ
ることにより、酸素ガスは直接気相から負極板へ到達す
ることはないので酸素ガスの負極板への到達速度が遅く
なる。さらにセパレータ内の電解液をゲル化することに
よりセパレータの通気性は悪くなり酸素移動速度をおさ
えることができる。以上の作用により、トリクル充電時
の電流は低くなり正極格子の酸化腐食速度を下げ長寿命
電池となる。
ることにより、酸素ガスは直接気相から負極板へ到達す
ることはないので酸素ガスの負極板への到達速度が遅く
なる。さらにセパレータ内の電解液をゲル化することに
よりセパレータの通気性は悪くなり酸素移動速度をおさ
えることができる。以上の作用により、トリクル充電時
の電流は低くなり正極格子の酸化腐食速度を下げ長寿命
電池となる。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例を従来例並びに比較例との比
較で説明する。
較で説明する。
【００２２】高さ１５０ｍｍ，幅１４０ｍｍの正・負極
板とガラス繊維を主体とするセパレータを用い、正極板
３枚、負極板４枚構成で負極板が端板である極板群とし
た定格容量３０Ａｈ（１０時間率）の電池を表１に示す
組合せで組み立てた。
板とガラス繊維を主体とするセパレータを用い、正極板
３枚、負極板４枚構成で負極板が端板である極板群とし
た定格容量３０Ａｈ（１０時間率）の電池を表１に示す
組合せで組み立てた。
【００２３】Ｎｏ．１電池は従来例で、負極板は電槽内
壁と接している。Ｎｏ．２電池は端板負極板の外側にパ
ルプを主体とした強化繊維製の厚み０．８ｍｍのマット
を配し密接させた。
壁と接している。Ｎｏ．２電池は端板負極板の外側にパ
ルプを主体とした強化繊維製の厚み０．８ｍｍのマット
を配し密接させた。
【００２４】Ｎｏ．３〜６電池はさらにシリカ添加量を
変えた電解液を注液しゲル化させた。
変えた電解液を注液しゲル化させた。
【００２５】Ｎｏ．７電池は端板外側のマットをなく
し、シリカを１．０ｗ／ｏ添加した電解液を注液しゲル
化させた。
し、シリカを１．０ｗ／ｏ添加した電解液を注液しゲル
化させた。
【００２６】Ｎｏ．８電池はセパレータと同じガラス繊
維を主成分とした吸液マットを端板負極板の外側に密接
させた。
維を主成分とした吸液マットを端板負極板の外側に密接
させた。
【００２７】尚、Ｎｏ．１〜８電池の負極活物質の見か
け密度は３．５ｇ／cm3 である。
け密度は３．５ｇ／cm3 である。
【００２８】
【表１】
【００２９】Ｎｏ．６電池以外は初期容量３１〜３３Ａ
ｈであったが、Ｎｏ．６電池はシリカ添加量が多くゲル
化しすぎて電解液の流動性が悪く初期容量は２８Ａｈで
あった。またＮｏ．８電池は端板負極板の外側に硫酸電
解液を保持しているため、負極の外側の活物質も放電反
応に関与することができ、そのためとくにハイレート放
電容量が向上した。ここでは−10℃の２ＣＡ（６０Ａ）
放電で従来例に比べ１５％放電容量が向上した。
ｈであったが、Ｎｏ．６電池はシリカ添加量が多くゲル
化しすぎて電解液の流動性が悪く初期容量は２８Ａｈで
あった。またＮｏ．８電池は端板負極板の外側に硫酸電
解液を保持しているため、負極の外側の活物質も放電反
応に関与することができ、そのためとくにハイレート放
電容量が向上した。ここでは−10℃の２ＣＡ（６０Ａ）
放電で従来例に比べ１５％放電容量が向上した。
【００３０】次にこれら電池を用いてトリクル寿命試験
をおこなった。試験条件は雰囲気温度６０℃で２．３Ｖ
／セルの定電圧をかけ、３週間おきに１０時間率容量を
測定した。その結果を図１に示す。従来例のＮｏ．１電
池は約１０ヵ月で寿命となったが、本発明によるＮｏ．
３〜５およびＮｏ．８電池は１３〜１５ヵ月の長寿命と
なった。
をおこなった。試験条件は雰囲気温度６０℃で２．３Ｖ
／セルの定電圧をかけ、３週間おきに１０時間率容量を
測定した。その結果を図１に示す。従来例のＮｏ．１電
池は約１０ヵ月で寿命となったが、本発明によるＮｏ．
３〜５およびＮｏ．８電池は１３〜１５ヵ月の長寿命と
なった。
【００３１】それぞれ試験終了後電池を分解して調査し
たところ、Ｎｏ．６電池以外は正極格子の酸化腐食によ
り寿命となっていた。Ｎｏ．６電池は電解液がゲル化し
すぎて正極から負極への酸素ガス移動が悪く、電池外へ
のガスの放出により電解液が減少して寿命となってい
た。また、Ｎｏ．１およびＮｏ．７電池は端板負極板の
酸素ガス吸収がよすぎ多量の硫酸鉛が生成したため充電
回復しにくくなり負極板の外側の活物質がサルフェーシ
ョンをおこしていた。
たところ、Ｎｏ．６電池以外は正極格子の酸化腐食によ
り寿命となっていた。Ｎｏ．６電池は電解液がゲル化し
すぎて正極から負極への酸素ガス移動が悪く、電池外へ
のガスの放出により電解液が減少して寿命となってい
た。また、Ｎｏ．１およびＮｏ．７電池は端板負極板の
酸素ガス吸収がよすぎ多量の硫酸鉛が生成したため充電
回復しにくくなり負極板の外側の活物質がサルフェーシ
ョンをおこしていた。
【００３２】とくにトリクル充電時の平均充電電流は表
１のとおりＮｏ．１電池が最も大きく、次いでＮｏ．
２，Ｎｏ．７電池で、Ｎｏ．３〜６電池およびＮｏ．８
電池の平均充電電流は小さかった。
１のとおりＮｏ．１電池が最も大きく、次いでＮｏ．
２，Ｎｏ．７電池で、Ｎｏ．３〜６電池およびＮｏ．８
電池の平均充電電流は小さかった。
【００３３】以上のように端板負極板外側に吸液性マッ
トを密接させるだけ（Ｎｏ．２電池）ではセパレータ内
の酸素ガス移動がよく、またシリカを適当量添加するだ
け（Ｎｏ．７電池）では端板負極板の酸素ガス吸収がよ
いため、共に負極板に生成する硫酸鉛が多く負極電位が
下がり（貴な電位となる）、トリクル電流を低下させる
ことができない。すなわち以上の２つの作用が相乗する
ことにより負極電位が上がり（卑な電位となる）トリク
ル電流を低下させることができる。
トを密接させるだけ（Ｎｏ．２電池）ではセパレータ内
の酸素ガス移動がよく、またシリカを適当量添加するだ
け（Ｎｏ．７電池）では端板負極板の酸素ガス吸収がよ
いため、共に負極板に生成する硫酸鉛が多く負極電位が
下がり（貴な電位となる）、トリクル電流を低下させる
ことができない。すなわち以上の２つの作用が相乗する
ことにより負極電位が上がり（卑な電位となる）トリク
ル電流を低下させることができる。
【００３４】さらにＮｏ．９電池はＮｏ．４電池の負極
活物質の見かけ密度を４．０ｇ／cm 3 とした。見かけ密
度を上げることにより比表面積が小さくなり水素発生の
過電圧の上昇と、酸素の吸収能力が密閉化できる範囲で
低下し、さらにトリクル電流を下げることができ１５カ
月以上の長寿命となった。しかし負極活物質の見かけ密
度を４．２ｇ／cm3 を越える値にすると、活物質の利用
率が低下して放電容量が減少した。
活物質の見かけ密度を４．０ｇ／cm 3 とした。見かけ密
度を上げることにより比表面積が小さくなり水素発生の
過電圧の上昇と、酸素の吸収能力が密閉化できる範囲で
低下し、さらにトリクル電流を下げることができ１５カ
月以上の長寿命となった。しかし負極活物質の見かけ密
度を４．２ｇ／cm3 を越える値にすると、活物質の利用
率が低下して放電容量が減少した。
【００３５】また端板負極板外側に密接させる吸液性の
マットとしてアクリル系繊維やポリエステル系繊維のも
のを用いても同様の効果が得られた。
マットとしてアクリル系繊維やポリエステル系繊維のも
のを用いても同様の効果が得られた。
【００３６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の密封形鉛蓄
電池によれば、端板負極板の外側に吸液性のマットを密
接させ、電解液に適当量のシリカを添加してゲル化する
ことにより酸素ガスの正極から負極への移動速度をおさ
えることができ、さらに負極活物質の見かけ密度を上げ
ることにより酸素吸収能力を下げ、トリクル電流を最小
限におさえ、正極格子の酸化腐食速度を低下させ長寿命
の密閉形鉛蓄電池を得ることが可能である。さらに端板
負極板外側に密接させる吸液性マットとしてガラス繊維
を主成分とする不織布を用いることにより、端板外側の
負極活物質の利用率を上げ、特に低温ハイレート放電特
性が向上した密閉形鉛蓄電池を得ることが可能である。
電池によれば、端板負極板の外側に吸液性のマットを密
接させ、電解液に適当量のシリカを添加してゲル化する
ことにより酸素ガスの正極から負極への移動速度をおさ
えることができ、さらに負極活物質の見かけ密度を上げ
ることにより酸素吸収能力を下げ、トリクル電流を最小
限におさえ、正極格子の酸化腐食速度を低下させ長寿命
の密閉形鉛蓄電池を得ることが可能である。さらに端板
負極板外側に密接させる吸液性マットとしてガラス繊維
を主成分とする不織布を用いることにより、端板外側の
負極活物質の利用率を上げ、特に低温ハイレート放電特
性が向上した密閉形鉛蓄電池を得ることが可能である。
【図１】本発明の実施例、従来例および比較例のトリク
ル充電期間と放電容量の関係を示す特性線図である。
ル充電期間と放電容量の関係を示す特性線図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 ガラス繊維を主成分とし希硫酸電解液を
含浸させたセパレータと正・負極板からなる極板群の端
板が負極板である密閉形鉛蓄電池において、前記端板負
極板の外側に吸液性のマットを密接させ、かつ前記希硫
酸電解液にシリカ粒子を０．５〜２．０ｗ／ｏ分散しゲ
ル化させたことを特徴とする密閉形鉛蓄電池。 - 【請求項２】 前記負極板の活物質の見かけ密度を３．
７〜４．２ｇ／cm3 とする請求項１記載の密封形鉛蓄電
池。 - 【請求項３】 前記吸液性マットがガラス繊維を主成分
とする不織布である請求項１記載の密閉形鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188548A JPH06223863A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 密閉形鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188548A JPH06223863A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 密閉形鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06223863A true JPH06223863A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=16225629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3188548A Pending JPH06223863A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 密閉形鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06223863A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001023620A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Japan Storage Battery Co Ltd | 密閉形鉛蓄電池 |
-
1991
- 1991-07-29 JP JP3188548A patent/JPH06223863A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001023620A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Japan Storage Battery Co Ltd | 密閉形鉛蓄電池 |
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