JPH02309567A - 密閉形鉛蓄電池 - 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］ 本発明は密閉形鉛蓄電池に係り、特に過充電寿命性能に
優れ、極板ピッチが一定である高特性密閉形鉛蓄電池に
関する。

［従来の技術］ 蓄電池の陽極の形式としては、従来よりペースト式極板
とクラッド式極板とが知られている。近年、蓄電池につ
いてその密閉化が試みられつつあり、ペースト式密閉電
池は極板間に平均直径２μｍ以下の微細ガラス繊維を主
体とするセパレータに流動する遊離した電解液が存在し
ないように吸収させて構成されている。

この密閉電池では、従来のものに比べ製型が少なくなる
ので電解液比重を高くしなければならない。その結果、
自己放電は増加傾向となり、それに加えて陰極活物質内
に不還元性硫酸鉛が生成されやすくなる。

このように、折角の高比重電解液の電池も製造後の在庫
期間、工場出荷後の輸送状況と保管状況１期間によって
、電池内の硫酸分は電池にとってなんの役にもたたない
自己放電によって消耗し、この結果電池の開路電圧は低
下する。電池内部抵抗も次第に増加して来て、電池の放
電性能は低下傾向をたどる。

従って、電解液の比重を高くする事には限界があるので
、できるだけ液量は多くしたい、また、電解液量を極度
に少なく抑えている為、極板とセパレータの接触が可成
りの緊圧塵で接しておらないと、電池の充電・放電のと
きに必要なイオンの移動が電解液中を経由して十分出来
ない事になる。この恐れの為、緊圧塵は強くするほうが
安全と必要以上に強くなり楢入れ組み立ての生産性は悪
くなり、しかも、セパレータにがかる緊圧塵も極板・セ
パレータの厚みのバラツキのこともあって、極板の局部
・局部の活物質面に対応したセパレータの多孔度も影響
を受けて、緊圧を強く受けたところは多孔度が小さくな
り、電解液の含み具合がまちまちになる。これは電池の
放電性能のバラツキを生ずる。

陽極板の両面に接するセパレータには電池の放電・充電
の繰り返し使用に必要な電解液の入り込める十分な多孔
が均一に存在することが好ましい。

ところで、密閉形鉛蓄電池の場合、電池充電時、陽極板
から発生してくる酸素ガスを陰極活物質に化学反応によ
って吸収させるのが、活物質の表面に液膜が存在したの
では、実用になるような反応はおこらない。

陰極活物質表面の電解液の薄膜を遺して陽極から発生し
た酸素ガスが陰極活物質と化学反応することが知られて
おり、この化学反応が主力反応となってガス吸収が進行
すると解釈される。しかし、本発明者の研究では、液膜
を透しての酸素ガスと陰極活物質との化学反応は極めて
スローモーションで、微量しか反応せず、主力反応とは
なり得す、主力反応は、乾いたフレッシュな状態の陰極
活物質が適度の湿気を帯びた酸素ガスとが適度の温度雰
囲気中で出会って反応した時、急激におこるのである。

また、密閉形鉛蓄電池では、電解液が制限され、自由電
解液を持たないため、過充電領域（水素ガス発生を抑制
する）での使用を避ける必要があり、主に温度範囲を限
定した定電圧充電方式を採用してきた。そのため、不適
切な温度、充電条件以外では、陰極板での酸素ガス吸収
能力以上の酸素ガスが発生蓄積して電池内圧が上昇する
。この場合安全弁の作動と同時に、電池外部にガス並に
応々に電解液中の水分が電池外部に逸散して電解液が減
少する。更に、陽、陰極板の活物質表面と微細なガラス
繊維マットからなる隔離体との密看性低下による容量低
下を生じていた。従って、密閉形鉛蓄電池では、陰極板
での酸素ガス吸収能力が電池寿命の支配要因となり、優
れた寿命性能が得られないという欠点もある。

ところで、電解液中に極板群が浸漬された状態の鉛蓄電
池では、充電中の発熱は主として極板の充電が完了して
水の電気分解により酸素ガス、水素ガスが発生する反応
で起こる。しかし、稀硫酸を主成分とする電解液を使用
し、実質的に遊離の電解液が殆どない状態で、充電時に
陽極板から発生する酸素ガスと陰極板が反応する機構を
利用した密閉形鉛蓄電池においては、陽極板から発生す
る酸素ガスが、陰極板と反応するときの発熱は大きい。

この反応は、完全に電解液に覆われた陰極板では起こり
難く、半乾燥状態の部分でよく起こるため、極板群の端
部陰極板の外側面において局部的に温度上昇が大きくな
り易い。このため５寸法調整として極板群に当接された
合成樹脂板や合成樹脂性電槽が変形したり破損したりす
ることがあるという欠点もある。

このように、従来の密閉形鉛蓄電池では、■　極板間隔
が不揃いとなり易い。又、緊圧により電解液の量が不足
又不均−となりやすい。

■　陰極板の酸素吸収能力が電池寿命を支配するため、
寿命が短い。特に陰極板の表面を乾いた状態としにくい
。

■　電池内の発熱により電槽が変形、破損することもあ
る。

といった欠点があり、その解決が望まれていた。

■〜■の問題点のうち、■については、陰極板の外側に
特定の多孔板を設けることにより陰極板の酸素吸収能力
を向上させ、電池寿命を延長することが提案されている
（特開昭６３−１５５２５９号）。しかしながら多孔板
の孔でない部分についての陰極板面積が活用されないと
の不満がある。

また、■については、孔径の小さい液吸収体を極板群の
外側に設けることにより、熱を吸収して電槽の変形や破
損を防ぐことが提案されている（特開昭６３−１５２１
８２号）、シかしながらこの方法では陰極板の表面を乾
いた状態にする事は難しい。

［発明が解決しようとする課題］ このように、上記■〜■の問題点を同時に解決し得る密
閉形鉛蓄電池は未だ提供されておらず、その改善が強く
望まれている。

本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであって
、上記■〜■の問題点を同時に解決し得る、即ち、極板
ピッチが一定で、緊圧に耐え、過充電寿命性能に優れ、
陰極板の表面を乾いた状態としてガス吸収能力を高め、
しかも発熱による電槽の変形の問題もない高特性密閉形
鉛蓄電池を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段Ｊ 本発明の密閉形鉛蓄電池は、交互に配列された陽極板、
セパレータ及び陰極板を電槽内に備え、陽極板及び陰極
板よりなる極板群の両端部の極板は陰極板とされている
密閉形鉛蓄電池に関する。

本発明では、陽極板は、平均直径２μｍ以下のガラス繊
維を主体として構成され、かつ、耐酸性熱可塑性樹脂よ
りなるリブを内蔵するセパレータで被包されている。こ
れにより前記■の問題が解決される。

また、本発明では、前記極板群の両端部の陰極板の外側
面は平均１３〜２５μｍのガラス繊維を有機系バインダ
で接着してなるシートで被われている。

陽極板の両面のシートは電池が各種レートで放電をする
とき、十分に実力が発揮出来るように配慮したもので外
側面の活物質に乾きを生じさせて、酸素を吸収しやすく
させるためのものである。１３〜２５μｍの太い繊維の
配列はマパラであり、陰極板の全面積が有効に働くので
前記■の問題が解決され、又この層は断熱層となるので
前記■の問題も解決される。

以下、本発明につき図面を参照して更に詳細に説明する
。

第１図は本発明の実施例に係る密閉形鉛蓄電池を示す概
略断面図、第２図は本発明の密閉形鉛蓄電池に用いられ
るセパレータの一例を示す斜視図である。

図示の如く、本発明の密閉形鉛蓄電池１は、電槽２内に
、交互に配列された陽極板３及び陰極板４と、セパレー
タ５とを備える。陽極板３及び陰極板４よりなる極板群
（第１図においては２枚の陽極板３Ａ、３Ｂと３枚の陰
極板４Ａ、４Ｂ、４Ｃよりなる極板群）の両端部の極板
は陰極板４Ａ、４Ｃとされている。陽極板３Ａ、３Ｂは
、それぞれ直径２μｍ以下のガラス繊維を主体として構
成され、耐酸性熱可塑性樹脂よりなるリブを内蔵するセ
パレータ５Ａ、５Ｂで被包されている。また、前記極板
群の両端部の陰極板４Ａ、４Ｃの外側面は、それぞれ、
直径１３〜２５μｍのガラス繊維を有機系バインダで接
着してなるシート６Ａ、８Ｂで被われている。

第１図において、陽極板４を被包するセパレータ５は、
例えば、第２図に示す如く、平均直径２μｍ以下のガラ
ス繊維を主体として構成されたセパレータ本体７内に耐
酸性熱可塑性樹脂よりなるリブ８を内蔵するものである
。

第２図に示すセパレータ５は、セパレータ本体フの厚さ
方向と直交する方向であって、その長さ方向（図面にお
ける上下方向）に２本のリブ８が設けられているが、リ
ブの本数には特に制限はなく、３本或いは４本以上であ
っても良い。

通常の場合、２本又は３本のリブを対称位置に設けるの
が好ましい、またその配設方向にも特に制限はないが、
セパレータ本体の厚さ方向のほぼ中心位置であって、電
池の正立方向（セパレータの長さ方向）とするのが好ま
しい、もちろん、リブは、セパレータの幅方向又は長さ
方向と交叉する斜め方向に設けることもできる。また、
リブは直線状に配置させなくても良く、セパレータ平面
内であれば、曲がっていても良い。

一方、セパレータ本体７を構成するガラス繊維は、平均
直径２μｍ以下、好ましくは平均直径１μｍ以下のガラ
ス繊維を主体とするものである。

このようなセパレータ５であれば、例えば、第３図に示
す装置を用い、次のようにして製造することができる。

即ち、ガラス繊維又は必要に応じて有機繊維を配合した
ガラス繊維２０を抄紙タンク２１より抄造用ネット２２
上に供給して抄造する過程で、第３図のように、ノズル
２３からホットメルト樹脂を熱溶解したもの２４を幅方
向に所定間隔で帯状に流出して並列供給して、押えロー
ル２５にて抄紙マット２６中に埋め込む。抄造後は、例
えばドラムドライヤにて乾燥される。

本発明において、セパレータの厚さは０．５〜３．５ｍ
ｍ程度、リブの厚さはセパレータの厚さの５０〜９５％
程度、その体積割合は１〜５％程度とするのが好ましい
。

なお、リブを形成する耐酸性熱可塑性樹脂としては粘度
が１５０〜２００℃の溶解温度で１３００ないし１０，
０００センチボイズで、常温でのショアー硬度７０度以
上、好ましくは８５度以上のホットメルト樹脂が好まし
い。このようなホットメルト樹脂の好ましい例として、
エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（東洋インキ製「トプコ
Ｈ−０１）」）及びアタックティックポリプロピレン樹
脂の数種混合物を挙げることができる。

ホットメルトは吐出ノズルの径を大きくしたり小さくし
たりして必要な直径のリブを容易に作り出す事ができる
。

一方、極板群の両端部の陰極板４Ａ、４Ｃの外側面を被
覆するシート６Ａ、６Ｂは、平均直径１３〜２５μｍの
ガラス繊維を有機系バインダで接着してなるものである
。

このシート６を構成するガラス繊維としては、特に平均
直径１８μ〜２２μ、繊維長さ６〜２５ｍｍの湿式法で
製造されたものでも、フェルト展綿法で得られる乾式法
のマットでもよい。また、用いられる有機系バインダと
してはアクリル系バインダ、コーンスターチ等が挙げら
れる。これらの有機系バインダの使用量はガラスｗＡｌ
ａ重量の１０〜２５重量％であることが好ましい。

また、本発明において、このシート６は、密度０、　１
２〜０．　１８　ｇ／ｃｍ’程度であることが好ましい
。

このようなシートは、通常、厚さ０．３〜３．５ｍｍ程
度のガラスマットとするのが好ましい。

なお、第１図において、極板群の枚数は合計５枚としで
あるが、実際の電池においては、隔板枚数＋１枚讃陰板
枚数を配設する。

［作用］ 本発明の密閉形鉛蓄電池において、陽極板を被包するセ
パレータは、平均直径２μｍ以下の細径ガラス繊維を主
体とするため、吸液率、保液量が高く、電池性能の向上
に有効である。しかも、リブを内蔵するため、耐圧迫力
が高く、セパレータ厚さを一定に保ち、従って、極板間
隔を一定に保つことができる。

また、極板群の両端部の陰極板の外側面を被覆するシー
トは、平均直径１３〜２５μｍのガラス繊維を有機系バ
インダで接着してなる、保液率の非常に低い、かつ気孔
率の高いシートであるため、陰極板の外側面全面を被う
ことなく、また、このシートが接する陰極板面は電解液
で濡れることも少なく、所々乾いている状態であるため
、＃極板表面の活用化率を高めることができる。従って
、陰極板の酸素吸収能力が向上され、電池寿命が延長さ
れる。

更に、このシート及びシート中の電解液による断熱効果
で電槽等の熱変形等も防止される。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例について説明する。

実施例１ 陽極板３、陰極板４、セパレータ５及びシート６として
、下記のものを用い、第１図に示す密閉形鉛蓄電池（６
ＶＸ６Ａ）Ｉ）を組立てた。

ｌ五玉　　　３枚／単セル 幅　　ｍ４３　　　ｍｍ 厚さ＝３．４ｍｍ 長さｍ６４　　ｍｍ 陰極板　　　４枚／単セル 幅　　ｍ４３　　　ｍｍ 厚さ＝２．４ｍｍ 長ざｍ６４　　ｍｍ セパレータ 幅　　＝　　　５３ｍｍ 厚さ＝２．０ｍｍ 長さｗ１４４ｍｍ 平均直径０．８μｍのガラス繊維よりなり、第２図に示
す如く、直径１．８５ｍｍの２本のリブ（東洋インキ族
「トプコＨ−０１７Ｊ　）を内蔵するもの。密度０．１
４ｇ／ｃｒｎ’ シート 幅　　ｍ　　　５３ｍｍ 厚さｘｏ、５ｍｍ 長さｗ　　６２ｍｍ 平均直径１９μｍのガラス繊維を１５重量％のアクリル
樹脂で扱者したガラスマット、密度０．１４ｇ／ｃｒｎ
’ 得られた密閉形鉛蓄電池について、極板間隔のバラツキ
、過充電寿命特性等を調べ、結果を第１表、第４図、第
５図に示した。

比較例１ セパレータとしてリブのないものを用い、またシートを
配設しなかったこと以外は実施例１と同様にして密閉形
鉛蓄電池を組立て、得られた密閉形鉛蓄電池について、
比較し結果を第１表、第４図、第５図に示した。

第１表 ＊１：最大間隔と最小間隔との差 ＊２：ＪＩＳ　　Ｃ８７０２−１９８８解説より密閉反
応効率　この蓄電池は補水ができない構造となっており
、電解液の減少が寿命の原因のひとつであるので、蓄電
池の信頼性を確認するために規定した。

一般的にこの蓄電池は単電池当り２　ｇ／Ａ　−ｈ以上
の水の減少が起こると電解液の枯渇によって寿命が尽き
るとされている。０．００５ＣａＡの充電電流で密閉反
応効率が９０％の場合、２ｇ／Ａ−ｈの水の減少が起こ
るのに要する時間は＊３：５ＢＡ３０１８−１９８７に
定める１時間率容量試験を終了した蓄電池を用いて次の
方法により試験を行う （１）　完全充電状態の電池を１．５ｍＡ（０，０００
２５Ｃ２１Ａ）の一定電流で連続の充電を行う。

（２）　３ケ月毎に０．２５ＣａＡで放電し終止電圧５
．１０Ｖの容量試験を行う。

第４図及び第５図は約６０ケ月弱の過充電テストを常温
環境下で行った結果である（図中、温度は室温を示す、
）。これを日本蓄電池工業会規格（ＳＢＡ３０１８過充
電寿命による総過充電量（ＡＨ））に準じて計算すると
（ｃ、Ｈｚｏ時間率容量）、 実施例１　：　０．０Ｏ０２５Ｃ３Ｘ　２４ｈ　／日ｘ
３Ｇ月／月当りＸ６Ｇ月＝　１（１，８ｃａ以上 比較例１　：　０．０００２５Ｃ２１Ｘ　２４ｈ　／日
×３０月／月当りＸ４０月−７，２Ｃ２１ という数値に実験結果は括められ、実施例１の過充電寿
命性能は格段に改良された。

第１表、第４図、第５図より明らかなように、本発明に
よれば、極板間隔のバラツキが低減され、極板間隔がほ
ぼ一定となる上に、過充電寿命性能が大幅に向上した。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の密閉形鉛蓄電池によれば、
極板間隔が一定で、従って、電池性能に優れた密閉形鉛
蓄電池であって、その過充電寿命が著しく長い、優れた
特性を有する密閉形鉛蓄電池が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る密閉形鉛蓄電池を示す概
略断面図、第２図は本発明に用いられるセパレータの一
例を示す斜視図、第３図は本発明のセパレータを製造す
るに好適な装置の概略的な側面図、第４図は実施例１の
過充電寿命測定結果を示す図、第５図は比較例１の過充
電寿命測定結果を示す図である。 １・・・密閉形鉛蓄電池、　　　２・・・電槽、３・・
・陽極板、　　　　　　　４・・・陰極板、５・・・セ
パレータ、　　　　　６・・・シート。 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交互に配列された陽極板、セパレータ及び陰極板
   を電槽内に備え、陽極板及び陰極板よりなる極板群の両
   端部の極板は陰極板とされている密閉形鉛蓄電池におい
   て、 平均直径２μｍ以下のガラス繊維を主体として構成され
   、かつ、耐酸性熱可塑性樹脂よりなるリブを内蔵するセ
   パレータで前記陽極板が被包されると共に、 平均直径１３〜２５μｍのガラス繊維を有機系バインダ
   で接着してなるシートで前記極板群の両端部の陰極板の
   外側面が被われていることを特徴とする密閉形鉛蓄電池
   。