JPH10208750A - 鉛蓄電池 - Google Patents
鉛蓄電池Info
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- JPH10208750A JPH10208750A JP9025808A JP2580897A JPH10208750A JP H10208750 A JPH10208750 A JP H10208750A JP 9025808 A JP9025808 A JP 9025808A JP 2580897 A JP2580897 A JP 2580897A JP H10208750 A JPH10208750 A JP H10208750A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
た電池は、鉛−アンチモン系合金を正極格子に用いた場
合よりもサイクル寿命性能が劣る。これは正極格子表面
に生成する腐食層と正極活物質との間の密着性が悪く、
腐食層と活物質との間の隙間の生成や活物質の脱落が起
こりやすいのが一つの要因であるが、これまで効果的な
解決策がなかった。 【解決手段】 鉛蓄電池中でPbO2 生成電位におかれ
たときに、格子体を形成する母材よりも腐食されやすい
鉛合金からなり、かつアンチモンを含まない合金層を、
格子体表面の一部または全面に有する正極格子を用いた
ことを特徴とする鉛蓄電池。
Description
にその正極格子に関するもので、鉛蓄電池のサイクル寿
命性能の改善を目的とするものである。
は鉛−アンチモン系合金が用いられてきたが、この合金
を用いた電池には過充電による電解液減少やアンチモン
による自己放電の問題があった。そこで、近年、電解液
の減少を抑制し、メンテナンスフリー化に有効である鉛
−カルシウム−錫系合金が格子体に用いられるようにな
った。
ム−錫系合金を正極格子に用いて作製した電池は、鉛−
アンチモン系合金を正極格子に用いた場合よりもサイク
ル寿命性能が劣ることがあった。この原因を調査した結
果、次のことが分かった。
子表面に生成する腐食層は、薄く均一で緻密なものであ
るのに対し、鉛−アンチモン系合金の腐食層は比較的厚
く多孔性である。このため、腐食層と正極活物質との間
の密着性は鉛−アンチモン系合金では良好であるのに対
して、鉛−カルシウム−錫系合金では悪く、腐食層と活
物質との間の隙間の生成や活物質の脱落が起こりやす
い。そのため電池使用中、充放電によって活物質の体積
変化が起こり、格子が伸ばされ変形した際、格子活物質
界面に存在する腐食層部分と活物質との間に隙間が形成
されやすい。隙間が形成されると、放電初期の段階で格
子活物質界面で集中的かつ選択的に反応が起こり、不働
態層(PbSO4 層)が形成され、以後の放電ができな
くなる。
は、腐食層と活物質との密着性を上げること、すなわち
格子表面に生成する腐食層の形態を改善することが有効
であるものと考えられる。この改善のために格子表面に
鉛−アンチモン系合金層を形成して腐食層の状態を変化
させるといったことも考えられているが、前述したよう
に、アンチモンは自己放電を促進させるので適さない。
また、同一系の合金であっても格子体母材と元素含有量
が異なる鉛合金層を格子表面に設ければ腐食層の形態が
変化し、特性改善効果が得られる可能性がある。
電池中でPbO2 生成電位におかれたときに、格子体を
形成する母材よりも腐食されやすい鉛合金からなり、か
つアンチモンを含まない合金層を、格子体表面の一部ま
たは全面に有する正極格子を用いたこと、さらに、格子
体母材が鉛−カルシウム−錫系合金であって、合金層
が、格子体母材よりもカルシウム含有量が多い鉛合金で
あること、あるいは合金層が、ガリウム、インジウム、
カドミウム、タリウムのうち1種または2種以上を含
み、かつその総含有量が0.01〜50.0重量%であ
り、残部が鉛の合金からなること、あるいは正極格子
が、鉛−カルシウム系合金の連続鋳造板表面に腐食され
やすい鉛合金のシートを重ね合わせ、同時に圧延するこ
とによって一体化されたシートを、エキスパンド加工し
て作製された格子体であることを特徴とする。
池中でPbO2 生成電位におかれたときに、格子体を形
成する母材よりも腐食されやすい鉛合金からなり、かつ
アンチモンを含まない合金層を、格子体表面の少なくと
も一部に有する正極格子を用いる。また、格子体母材に
鉛−カルシウム−錫系合金を用い、合金層は格子体母材
よりもカルシウム含有量が多い鉛合金を用いる。あるい
は、合金層はガリウム、インジウム、カドミウム、タリ
ウムのうち1種または2種以上を含み、その総含有量が
0.01〜50.0重量%であり、残部が鉛の合金を用
いる。さらに、正極格子は、鉛−カルシウム系合金の連
続鋳造板表面に腐食されやすい鉛合金のシートを重ね合
わせて圧延することによって一体化されたシートを、エ
キスパンド加工して作製した格子体を用いる。このよう
にすることにより、電池使用時の格子と活物質との密着
性を向上させることができ、電池使用中に格子活物質界
面に隙間が形成されることが抑制され、寿命性能の優れ
た鉛蓄電池を提供することができる。
の状態と活物質の密着性との関係を次の方法で調査し
た。図1に試験の模式図を示した。上部に鉛板を溶接し
た2枚の試験合金板1で活物質である鉛ペースト2をは
さみ、それを比重1.30の希硫酸3中に浸せきし、P
b/PbSO4 参照電極6およびポテンシオスタット5
を用いてPbO2 生成電位においた。ここで対極4には
純鉛を用いた。なお、煩雑になることを避けるために示
さなかったが、試験中に試験合金板と活物質とが離脱し
ないように治具により試験片の両端を挟み補強した。
引っ張り、合金と活物質とを強制的に引き離した。その
とき必要であった力と、試験後合金板の活物質界面での
腐食量とを調査した。上記方法により各種合金を用いて
試験をした結果を図2に示した。合金組成によらず、試
験後の腐食量が多かったものほど引き離すときに必要な
力は大きいことがわかった。
食量の少ない合金の腐食層は薄く緻密であり、腐食層と
活物質との界面が明瞭にみられた。それに対し、腐食量
が多い合金の腐食層は厚く比較的多孔質であり、腐食層
と活物質との界面がはっきりしなかった。試験後に合金
板を左右に引っ張ったとき、腐食層と活物質との界面で
それらが離れていたことから、腐食量が多く、腐食層と
活物質とが混ざり合い、その界面が不明瞭である合金ほ
ど、引き離すときに必要な力が大きくなるものと考えら
れる。これらの結果から、合金組成によらず腐食量の多
い合金ほど腐食層、すなわち合金板と活物質との密着性
が高いことがわかった。
金組成を変えて上記と同様の試験を行った。その結果を
図3に示した。カルシウム量が多くなるほど腐食量は増
加することがわかった。また、錫量については2重量%
程度までは含有量が増加するほど腐食量が減少するが、
含有量が3重量%程度まで増加すると腐食量が増加する
ことがわかった。よって、格子体母材が鉛−カルシウム
−錫系合金の場合、合金層のカルシウム含有量を格子体
母材よりも多くすることも格子と活物質との密着性向上
に有効であると考えられる。
の試験を行った。その結果を図4に示した。ガリウム
(Ga)、インジウム(In)、カドミウム(Cd)、
タリウム(Tl)のうちいずれか一つを添加した鉛合金
において、その添加量が0.01重量%以上の場合、そ
れらの腐食量が鉛−カルシウム−錫合金よりも多くなる
ことがわかった。また、図示しなかったが、上記添加元
素のうち2種以上を含み、かつその総含有量が0.01
重量%以上の鉛合金も同様の特性を持つことが分かっ
た。よって、格子体母材が鉛−カルシウム−錫系合金の
場合、合金層を上記鉛合金とすることも格子と活物質と
の密着性向上に有効であると考えられる。しかし、添加
量が50.0重量%よりも多くなった場合、合金層と格
子体母材との密着性が低下することや、合金層に鉛合金
としての特性がなくなること等から不適当であると分か
った。
は、合金組成によらず格子合金の腐食量が多いものほど
向上することがわかった。しかし、一般に鉛蓄電池は正
極格子の腐食により寿命となるため、格子の耐食性が劣
ると寿命が短くなってしまう。そのため格子と活物質の
密着性には優れているが腐食されやすい合金をそのまま
鉛蓄電池に用いた場合、短寿命となるため適用すること
はできない。そこで、格子母材の耐食性や強度を一定に
保ったまま格子と活物質との密着性を向上させるために
は、格子表面にのみ腐食されやすい合金を設けることが
適当であると考えられる。鉛合金格子の表面に別の鉛合
金を設ける方法としては、例えば溶射、溶融鉛合金への
浸せき、圧着、電気メッキ等のいくつかの公知技術が応
用できる。
りも腐食されやすい合金を設けた電池の一例として、エ
キスパンド格子に適用した場合について述べる。
に腐食されやすいシートを重ね合わせ、同時に圧延する
ことによって一体化された圧延シートを作製した。ここ
で連続鋳造板の厚みは10mm,腐食されやすい合金シー
トの厚みは0.2mmとした。これらを重ね合わせ5段の
圧延ローラで圧延し、1.0mm厚とした。これによっ
て、母材9の片面に厚さ約20μmの腐食されやすい合
金層8を有する圧延シート7を作製することができた。
この圧延シートを図5に示す。
キスパンド機を用いて網目状に展開して格子体とした。
これらの格子体を用い、通常の方法で自動車用電池(5
5D23,12V,48Ah/5hR)を作製し、75
℃でJIS D 5301のJIS軽負荷寿命試験を行
った。その結果を図6に示した。また、本実施例で用い
た母材と腐食されやすい合金との組合せを表1に示し
た。
した電池Aよりも、合金層を有するシートを用いて作製
した電池(B〜H)のほうが寿命が長かった。また、図
示しなかったが、合金層を片面に有する圧延シートより
も両面に有するシートから作製した電池のほうが寿命が
長かいことも分かった。寿命原因はいずれの電池も正極
格子と活物質との密着性低下であった。
7に示すように腐食されやすい合金層を有しない面では
腐食層12は薄く緻密であり、活物質との界面に隙間1
1がみられた。それに対し、合金層を形成した面は腐食
層が比較的厚く多孔質であり、活物質との界面は不明瞭
で隙間がみられず、良好な密着状態を保持していた。す
なわち、格子13の合金層を有しない面と活物質10と
の界面は、その部分では密着性が乏しいため、寿命試験
中の格子の伸びにより隙間が形成されることがわかっ
た。
密着性が向上したことによって、寿命試験中の格子の伸
びによる隙間形成が抑制されたことがわかった。以上の
結果から、表面に腐食されやすい合金層を有する格子体
を用いた電池は、格子と活物質との密着性が向上するた
めに、寿命性能が向上することがわかった。
の試験を行ったが、これに限定されるものではなく、例
えば密閉型鉛電池やクラッド式鉛電池等に用いても同様
の効果が期待できる。
鉛蓄電池中でPbO2 生成電位におかれたときに、格子
体を形成する母材よりも腐食されやすい鉛合金からな
り、かつアンチモンを含まない合金層を、格子体表面の
一部または全面に有する正極格子を用いるものである。
この格子を用いることによって、格子と活物質との密着
性が向上し、寿命性能の優れた鉛蓄電池を得ることがで
き、その工業的価値は甚だ大なるものである。
図
した図
Claims (4)
- 【請求項1】 鉛蓄電池中でPbO2 生成電位におかれ
たときに、格子体を形成する母材よりも腐食されやすい
鉛合金からなり、かつアンチモンを含まない合金層を、
格子体表面の一部または全面に有する正極格子を用いた
ことを特徴とする鉛蓄電池。 - 【請求項2】 前記格子体を形成する母材が鉛−カルシ
ウム−錫系合金であって、前記合金層が、格子体母材よ
りもカルシウム含有量が多い鉛合金であることを特徴と
する請求項1記載の鉛蓄電池。 - 【請求項3】 前記合金層が、ガリウム、インジウム、
カドミウム、タリウムのうち1種または2種以上を含
み、かつその総含有量が0.01〜50.0重量%であ
り、残部が鉛の合金からなることを特徴とする請求項1
記載の鉛蓄電池。 - 【請求項4】 前記正極格子が、鉛−カルシウム系合金
の連続鋳造板表面に腐食されやすい鉛合金のシートを重
ね合わせ、同時に圧延することによって一体化されたシ
ートを、エキスパンド加工して作製された格子体である
ことを特徴とする請求項1記載の鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9025808A JPH10208750A (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9025808A JPH10208750A (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 鉛蓄電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10208750A true JPH10208750A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=12176180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9025808A Pending JPH10208750A (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 鉛蓄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10208750A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002334701A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Japan Storage Battery Co Ltd | 鉛蓄電池用格子 |
JP2005505102A (ja) * | 2001-09-26 | 2005-02-17 | エロッド ジェンジ, | 鉛酸電池の性能を改善する集電体構造及び方法 |
WO2015037172A1 (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 鉛蓄電池 |
-
1997
- 1997-01-23 JP JP9025808A patent/JPH10208750A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002334701A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Japan Storage Battery Co Ltd | 鉛蓄電池用格子 |
JP2005505102A (ja) * | 2001-09-26 | 2005-02-17 | エロッド ジェンジ, | 鉛酸電池の性能を改善する集電体構造及び方法 |
WO2015037172A1 (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 鉛蓄電池 |
JP6006429B2 (ja) * | 2013-09-13 | 2016-10-12 | パナソニック株式会社 | 鉛蓄電池 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061026 |
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A02 | Decision of refusal |
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