JPH0864226A - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池

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JPH0864226A
JPH0864226A JP6193955A JP19395594A JPH0864226A JP H0864226 A JPH0864226 A JP H0864226A JP 6193955 A JP6193955 A JP 6193955A JP 19395594 A JP19395594 A JP 19395594A JP H0864226 A JPH0864226 A JP H0864226A
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JP
Japan
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electrolytic solution
lead
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salt
battery
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JP6193955A
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Shinji Saito
慎治 斉藤
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Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Publication date
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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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高容量化と鉛の析出により短絡の防止を同時
に図ることができる鉛蓄電池を得る。 【構成】 NaAl(SO4 2 ・12H2 Oからなる
複塩を希硫酸からなる電解液に対して0.05モル/リ
ットル以上0.15モル/リットル以下添加する。 【効果】 NaAl(SO4 2 は水と反応して分解す
る。これにより、電離したSO4 2 −の共通イオン効果
によりPb 2+の濃度が低下する。この作用によりPb
2+の活物質への再析出を防止する。また生成されたH
2 SO4 は電離して正極板にHが移動し、負極板にS
4 2−が移動して放電反応が促進されて、電池容量が
高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉛蓄電池に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】鉛蓄電池の容量を高めるには、活物質の
量や電解液の量を増やすことが考えられる。また、活物
質の多孔度を高めたり、1μm 以上の径を有する細孔を
活物質中に増やして活物質内への電解液の拡散を高めた
り、電解液保持体に用いるガラスマットやガラス繊維不
織布の繊維密度を下げて電解液中のイオン拡散を容易に
することも考えられる。
【0003】また鉛蓄電池を放電したり、過放電放置す
ると負極活物質上に鉛が溶解析出して電池が短絡するこ
とがある。このような短絡を防止するために、特開昭5
2−143448号公報に示すように、電解液にアルカ
リ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、リン酸イオン
等を添加することが提案された。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして鉛蓄電池の高容量化及び鉛析出防止を図る場
合、いずれか一方の効果を得ることはできても、両方の
効果を同時に得ることはできなかった。またいずれか一
方の効果を満足させると他方の効果に悪影響が生じた
り、新たな問題が生じるおそれがあった。
【0005】例えば、電解液の拡散性を高めるために、
活物質の多孔度を高めると活物質が泥状化しやすくな
る。またガラスマットやガラス繊維不織布の繊維密度を
下げると正極板と負極板とが短絡しやすくなる。また活
物質の量や電解液の量を増やしても、一定の体積内では
限界がある。
【0006】また、鉛の析出を防止するために、アルカ
リ金属イオンを電解液に添加しても電池の容量を高める
ことができない。またはアルカリ土類金属イオンを電解
液に添加すると電池の容量が低下する場合がある。例え
ば、Mg 2+からなるアルカリ土類金属イオンを添加す
るためMgSO4 ・7H2 Oを電解液に溶解すると[M
g(H2 O)6 2+の錯イオンが生成されて電池の容
量が少し低下する。また、H2 PO3 やNa2 PO3
のリン酸及びリン酸塩を電解液に添加すると、活物質上
にリン酸の皮膜が生成されて電池の容量が低下する。
【0007】本発明の目的は、高容量化と鉛の析出防止
とを同時に図ることができる鉛蓄電池を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は鉛蓄電池を改良
の対象にして、電解液中に化学式RM(SO4 2 ・1
2H2 O(R及びMは元素)で表される複塩を添加す
る。Rとしては、Na、K、Cs、Rb、Tlから選ば
れた元素がある。またMとしては、Al、Cr、In、
Ce、Co、V、Ti、Mn、Rhから選ばれた元素が
ある。特に複塩としてNaAl(SO4 2 ・12H2
O(ミョウバンソーダ)を用い、NaAl(SO4 2
・12H2 Oを電解液に対して0.05モル/リットル
以上0.15モル/リットル以下添加すると、電池の容
量を高めて、過放電放置による電池の短絡を有効に防止
できる。特にNa、Alは硫酸中にイオンとして溶解し
やすい利点がある。
【0009】また電解液中に化学式R2 SO4 (Rは元
素)で表される第1の塩とM2 (SO4 3 (Mは金属
元素)で表される第2の塩とを添加しても効果を得るこ
とができる。この場合、電解液に添加された第1の塩は
下記式のように電離する。
【0010】R2 SO4 →2R+SO4 2 − これにより、生成したSO4 2 −の共通イオン効果によ
り、Pb 2+の電解液中の濃度が低下する。この作用に
よりPb 2+の活物質への再析出による短絡を有効に防
止することができる。
【0011】また電解液に添加された第2の塩は水と反
応して下記式のように分解する。
【0012】M2 (SO4 3 +6H2 O→2M(O
H)3 +3H2 SO4 これにより生成されたH2 SO4 は電離して正極板にH
が移動し、負極板にSO4 2−が移動して放電反応が
促進されて、電池容量が高くなる。Rとしては、Na、
K、Cs、Rb、Tlから選ばれた元素がある。またM
としては、Al、Cr、In、Ce、Co、V、Ti、
Mn、Rhから選ばれた元素がある。特に第1の塩とし
てNa2 SO4 を用い、第2の塩としてAl2 (S
4 3 を用い、第1の塩と第2の塩との重量比1:9
〜9:1とし、第1の塩及び第2の塩を電解液に対して
0.05モル/リットル以上0.15モル/リットル以
下添加すると、電池の容量を高めて、過放電放置による
電池の短絡を有効に防止できる。
【0013】
【作用】本発明のように、電解液中に化学式RM(SO
4 2 ・12H2 O(R及びMは元素)で表される複塩
を添加すると、複塩のRM(SO4 2 は水と反応して
下記式のように分解する。
【0014】RM(SO4 ) 2 ・ 12H2 O +3H2 O → R
HSO4 + M(OH)3 + H2 SO4 これにより、生成したSO4 2 −の共通イオン効果によ
り活物質中のPbSO4 の溶解によるPb 2+の電解質
への溶解度が低下して、電解液中のPb 2+の濃度が低
下する。これは、Pb 2+の濃度とSO4 2 −の濃度と
の積[Pb 2+][SO4 2−]が一定値を示すため、
SO4 2 −濃度が上昇することによりPb 2+の濃度が
低下するためである。これらの作用によりPb 2+の負
極活物質への再析出による短絡を有効に防止することが
できる。
【0015】また生成されたH2 SO4 は電離して正極
板にHが移動し、負極板にSO4 2−が移動して放電反
応が促進されて、通常の充放電における電池容量が高く
なる。
【0016】またNaAl(SO4 2 ・12H2 Oは
Na2 SO4 及びAl2 (SO4 3 に比べて電解液に
溶解しやすく、安価である。そのため、本発明のように
電解液にNaAl(SO4 2 ・12H2 Oを添加する
と、電解液にNa2 SO4 とAl2 (SO4 3 とを別
々に添加する場合に比べて実用性が高い利点がある。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0018】(実施例1)密閉形鉛蓄電池に適用した本
実施例の鉛蓄電池を次のようにして作った。まず、通常
の方法で集電体にPbO2 を主成分とする活物質層を形
成して長さ70mm×幅30×厚み3mmの正極板を作っ
た。また集電体にPbを主成分とする活物質層を形成し
て長さ70mm×幅30×厚み3mmの負極板も作った。次
に正極板2枚と負極板3枚とを厚み2mmのガラス繊維を
主成分とする不織布を介して積層して極板群を作り、こ
の極板群を電槽に挿入した。そして比重1.320の希
硫酸30mlに0.1モル/lのミョウバンソーダ[N
aAl(SO4 2 ・12H2O]を添加してから攪拌
して電解液を作った。なおNaAl(SO4 2 ・12
2 Oは電解液に対して0.05モル/リットル以上
0.15モル/リットル以下添加するのが好ましい。そ
して、この電解液を電槽に注液して4Ah−4Vの本実
施例の密閉形鉛蓄電池を完成した。NaAl(SO4
2 ・12H2 OはNa2 SO4 及びAl2 (SO4 3
に比べて電解液に溶解しやすく、安価である。そのた
め、本実施例のように電解液にNaAl(SO4 2
12H2 Oを添加すると、電解液にNa2 SO4 とAl
2 (SO4 3 とを添加する場合に比べて実用性が高い
利点がある。
【0019】(実施例2)本実施例の鉛蓄電池は、Na
Al(SO4 2 ・12H2 Oの代わりにNa2SO4
0.05モル/lとAl2 (SO4 3 0.05モル/
lとを添加しその他は本実施例と同様にして製造した。
Na2 SO4 とAl2 (SO4 3 との好ましい重量比
は、1:9〜9:1であり、これらの塩の電解液に対す
る好ましい添加量は0.05モル/リットル以上0.1
5モル/リットル以下である。
【0020】(従来例1)本従来例の鉛蓄電池は、電解
液にNaAl(SO4 2 ・12H2 Oを添加せず、そ
の他は本実施例と同様にして製造した。
【0021】(従来例2)本従来例の鉛蓄電池は、Na
Al(SO4 2 ・12H2 Oの代わりに同量(0.1
モル/l)のNa2 SO4 を添加し、その他は本実施例
と同様にして製造した。
【0022】次に実施例1,2及び従来例1,2の各電
池を用いて試験を行った。
【0023】1.放電容量試験 各電池を0.4Aの定電流で10時間充電した後に12
A(3C放電)の電流で2.6Vまで放電して、その放
電持続時間を測定した。測定は3回行い、放電毎の回復
充電は2.45V/セル(4.9V)の電圧、1.2A
の制限電流により16時間定電圧充電を行った。表1は
3回目の3C放電の放電持続時間を示している。
【0024】
【表1】 本表より実施例1,2の電池は従来例1,2の電池に比
べて放電持続時間が長いのが判る。
【0025】2.過放電放置試験 まず各電池に20オームの抵抗を接続して、初期0.2
A(0.05C)相当の放電が進行するようにした。そ
して抵抗を接続したままで50℃雰囲気中で12時間放
電した後に10℃雰囲気中で12時間放電するヒートサ
イクルで1か月間放置した。その後、抵抗をはずして、
4.9V(1.2A制限)の定電流充電を16時間行っ
てから、電池を解体して短絡の有無を確認した。試験は
各電池10個ずつで行った。表2はその測定結果を示し
ている。
【0026】
【表2】 本表より実施例1,2の電池は従来例1,2の電池に比
べて過放電放置中の鉛析出による短絡を防止できるのが
判る。
【0027】なお上記各実施例では、電解液に直接に複
塩を添加したが、正極活物質または負極活物質に複塩を
添加しても構わない。この場合、活物質中の電解液に複
塩が溶解して電解液に複塩が添加される。
【0028】また実施例1では、複塩としてミョウバン
ソーダ[NaAl(SO4 2 ・12H2 O]を用いた
が、化学式RM(SO4 2 ・12H2 O(R及びMは
元素)で表される複塩であれば他のものを用いることが
できる。例えば、元素RとしてKを用い元素MとしてA
lを用いたもの、元素RとしてCsを用い元素Mとして
Al,Cr,Mnを用いたもの、元素RとしてRbを用
い元素MとしてAl,Cr,Mnを用いたもの、元素R
としてNa,Kを用い元素MとしてCr,Coを用いた
複塩でも本実施例と同様の効果を得ることが確認でき
た。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、電解液中に化学式RM
(SO4 2 ・12H2 O(R及びMは元素)で表され
る複塩を添加するので、複塩のRM(SO4 2 は水と
反応して分解する。これにより、電離したSO4 2 −
共通イオン効果によりPb 2+の濃度が低下する。これ
らの作用によりPb 2+の負極活物質への再析出による
短絡を有効に防止することができる。また生成されたH
2 SO4 は電離して正極板にHが移動し、負極板にS
4 2−が移動して放電反応が促進されて、電池容量が
高くなる。そのため、本発明によれば過放電放置による
短絡を防止して、しかも電池容量を高くできる。
【0030】またNaAl(SO4 2 ・12H2 Oは
Na2 SO4 及びAl2 (SO4 3 に比べて電解液に
溶解しやすく、安価である。そのため、本発明のように
電解液にNaAl(SO4 2 ・12H2 Oを添加する
と、電解液にNa2 SO4 とAl2 (SO4 3 とを添
加する場合に比べて実用性が高い利点がある。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解液中に化学式RM(SO4 2 ・1
    2H2 O(R及びMは元素)で表される複塩が添加され
    ていることを特徴とする鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】 前記RはNa、K、Cs、Rb、Tlか
    ら選ばれた元素からなり、前記MはAl、Cr、In、
    Ce、Co、V、Ti、Mn、Rhから選ばれた元素か
    らなることを特徴とする請求項1に記載の鉛蓄電池。
  3. 【請求項3】 前記複塩はNaAl(SO4 2 ・12
    2 Oからなり、前記NaAl(SO4 2 ・12H2
    Oは前記電解液に対して0.05モル/リットル以上
    0.15モル/リットル以下添加されていることを特徴
    とする請求項2に記載の鉛蓄電池。
  4. 【請求項4】 電解液中に化学式R2 SO4 (Rは元
    素)で表される第1の塩とM2 (SO4 3 (Mは元
    素)で表される第2の塩とが添加されていることを特徴
    とする鉛蓄電池。
  5. 【請求項5】 前記RはNa、K、Cs、Rb、Tlか
    ら選ばれた元素からなり、前記MはAl、Cr、In、
    Ce、Co、V、Ti、Mn、Rhから選ばれた元素か
    らなることを特徴とする請求項4に記載の鉛蓄電池。
  6. 【請求項6】 前記第1の塩はNa2 SO4 からなり、
    前記第2の塩はAl2(SO4 3 からなり、 前記第1の塩と前記第2の塩とは重量比1:9〜9:1
    で配合されており、 前記第1の塩及び前記第2の塩は前記電解液に対して
    0.05モル/リットル以上0.15モル/リットル以
    下添加されていることを特徴とする請求項5に記載の鉛
    蓄電池。
JP6193955A 1994-08-18 1994-08-18 鉛蓄電池 Withdrawn JPH0864226A (ja)

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