JPH03176965A - 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関するもので、コンピュータ
ー、通信機器等のバックアップ電源として使用され、特
にフロート使用での長い寿命が要求される密閉形鉛蓄電
池に関するものである。

従来技術とその問題点 密閉形鉛蓄電池は通常、充電終期に正極板で発生する酸
素ガスを負極板に移動させて、負極活物質と反応させ酸
素ガスを消費せしめると共に負極板を放電状態にし、負
極板からの水素ガヌの発生を抑制するいわゆる「０２サ
イクｐ」を用いてｍ間化している。

密閉形鉛蓄電池の容量は一般に、正極板、負極板および
セパレータでｈ′４成される極群に含まれる電解液凰（
こよって決定されるが、その寿命ハ、電解液の枯汎、負
極板のサルフェーシロン、正極活物質の軟化、正極格子
の腐食、それに伴うグロース（いわゆる極板の伸び）に
よるストラップ下での正・負両極板のショート等によっ
て支配される。特に、フロート使用での寿命は、主とし
て正極格子の腐食、グロースｔこよるストラップ下での
正・負両極板のンヨートによって支配されている。この
ような寿命モードを改善するため従来、 （１）正極板の厚さそのものを厚くすることによって、
グロース量を抑制する。

（２）格子の耐食性を改善し、機械的強度を高くするた
め、Ｓｎの量を多くする。

（３）　　負極板の極群ストラップの下に絶縁性樹脂シ
ョート防止板を押入する。

（４）　　正極板の大きさを、グロースしてもよいよう
に電橋内寸よりも充分に小さな寸法にする。

等の方法がとられている。しかしながら、（１）は正極
板が厚くなるので電池が大きくなり、重さも重くなり、
（２）は高価になり、しかも鋳造性に問題があり、（３
）の方法はシ賓−トに至る時期を遅くする効果は１υ」
待されるものの、グロースした格子によって電檀が変形
することがあり、（４）は極板の大きさが小さくなるの
で電池の容量が少なくなる、という欠点を有している。

鉛蓄電池用極板に使用されているペーメト式極板は通常
、鋳造またはエキスバンドされた、鉛合金からなる格子
に、ペースト状の活物質を塗着した後）熟成・乾燥・化
成して製造されているが、この格子はその製法上の制約
から、それを構成する骨を余り細くすることができない
ので極板に占める格子の比率を小さくできない。

このことは、極板の単位体積当たりの活物質比率を大き
くできないため電池としては得られる容量が小さくなる
事を意味しており、さらに、格子目が粗くなるため活物
質と集電体との距離が長くなるので充放電の効率が低く
なるという欠点を有している。

また、鋳造またはエキスバンドされた格子は活物質との
接触面積が小さいので、特に、アンチモンフリー系合金
の場合、活物質よりも格子腐食層が優先して放電するい
わゆる「バリヤーレイヤー」を生じ早期に寿命になると
いう欠点がある。

発明の目的 木兄Φ］はこれらの欠点を克服したものであり、特に容
積効率に優れ、フロート使用での寿命が長い廉価な密閉
形鉛蓄電池を提供することを目的とするものである。

さらに本発明は、特に格子の骨を極端に細くし１かつ格
子の極板に占める割合を小さくし、充放電の効率を向上
させた、アンチモンフリー系合金の場合の格子腐食層が
優先して放電するいわゆる「バリヤーレイヤー」を生じ
早期に寿命になるという欠点のない密閉形鉛蓄電池を提
供することを目的とするものである。

発明の（１６成 本発明ｔこよる密閉形鉛蓄電池は、負極板の接続耳部が
鉛または鉛合金からなり、正極板が、非伝導性ｍ維の表
面に伝導性被膜を付着せしめることにより電子伝導性と
した伝導性繊維からなる不織布と、不織布と電子の移動
が可能であ５ る如くその両側から不縁布を挟んで不織布から接触集電
する２枚の枠状鉛板あるいは格子状鉛板との両者で一体
に構成した集電部材、および該集電部材に含浸された活
物質とからなり、かつ２枚の枠状鉛板あるいは格子状鉛
板は前記不織布を貫通して部分的に互いに接合されてい
ることを特徴とするものであり、２枚の枠状鉛板あるい
は格子状鉛板のうち少なくとも一方が接続用耳部を有す
るものが好適で、また正極板と負極板とがセパレータを
介して２０に９／ｄｍ２以上の緊圧で重ね合わされてい
ることを特徴とするものである。

実施例１ 直径０．５μｍのガラス繊維の表面に０．２μｍの厚さ
に鉛メツキし、これを法式で抄造して連続した不織布シ
ート１を用意した。この不織布シート１は、２（Ｈ９／
ｄｍ２の加圧下での厚さｔｉｌ、２１１ｆｆｌ。

多孔度は９２％であり・その最大孔径は１８μｍであっ
た。別に、Ｐ　ｂ　−０，０６ｗｔ％０ａ−０，５ｗｔ
％Ｓｎ合金からなるエキスバンド加工した正極板＝６ 用格子２を用意した。この格子２は、厚さが０．７咽で
あり、第１図に示すように中央部６（耳に当たる部分）
でつながった２枚の単極板４から構成されている。

この格子２を用いて前記不織布シート１をその両側から
挟んで加圧・圧着・挟持し、部分的にスポット溶接して
格子の管同士を接合すると共に不織布シート１からの接
触集電を可能とした２枚の単極板４を一体化した集電部
材を得た。

なお、５はスポット溶接部である。次にこれにペースト
を含浸し、熟成、硬化して、本発明による未化改正極板
Ａを得た。極板の寸法は、巾３８闘、長さ６８闘、厚さ
１．５闘であった。未化威圧極板Ａは、不織布シート１
と電子伝導可能なように接触しており、鉛合金からなる
耳３で充放電可能である。

常法により伝導性の不織布を用いていない鋳造法による
同じ寸法の従来の未化威圧極板Ｂを得た。

このようにして得られた２種類の正極板と従来の方法に
よる負極板および直径１ｐｍ以下のガラス繊維９０％、
直径１９ｐｍのガラス繊維１０％からなる抄造式のセパ
レータとを組み合わせて極群を構成し、′ｔｉ＆檜に挿
入、蓋を接着し電解液を注入して２種類の未化成密閉形
鉛蓄電池を得た。次にこの電池を電楯内化威して本発明
による密閉形鉛蓄電池Ａおよび従来の密閉形鉛蓄電池Ｂ
を得た。この時、セパレータが極板を圧迫する力、即ち
緊圧は両電池とも３０ｋｅ／ｄｍ２であった。

得られた電池の容量を〃４べたところ第１表に示す結果
を得た。なお、容量試駆は、従来の密閉形鉛蓄電池Ｂの
容量４　ＡＨ／２０　ＨＲを基準に、本発明による密閉
形鉛蓄電池Ａも同じ条件で試験した。

以下余白 第 表 また、この２種類の密閉形鉛蓄電池をフロト寿命試験し
たところ、第２図に示す結果を得た。フロート寿命試験
は、セル当り２．３０Ｖの一定電圧で連続過充電し、６
週間毎に５時間率で容量を調べた。周囲温度は、促進の
ため４０℃とした。なお、図へのグロソトは便宜上６週
間毎に行い、容量は初期容量に対する割合（％）で表し
た（以下、同じ）。

実施例２ 実施例１で用いた不織布ンー１１の代わりに、直径０．
５μｍのガラス単繊維の表面ンこ約０．２μｍの厚さに
酸化第２錫を被覆した繊維を用い、湿式で抄造して連続
不織布ノートを用意した。この被放には、金属錫ンこ苅
して弗素を約４５モ／ｌ’％ドープしてあった。この不
織布シートと実施例１で用いた、ｐｂ−ｏ、０６ｗｔ％
ｃａ−ｏ、ｓｗｔ％Ｓｎ合金カラなるエキスバンド加工
した正極板用格子とを組合せ、前記不織布シートをその
両側から挟んで加工・圧着・挟持し、部分的にスポット
溶接して格子の管同士を接合すると共１こ不織布シート
からの接触集電を可能とし、次にこれにペーストを含浸
し、熟成、硬化して、本発明による未化改正極板Ｘを得
、これを用いた本発明による密閉形鉛蓄電池Ｘを得た。

緊圧は５Ｇｋｑ／ｄｍ２であった。なお、この極板の寸
法は、巾４３朋、長さ７５馴、厚さ１．５咽であった。

使用した電権の正極板格子が面する内寸は、巾方向で４
５咄であるので、極板の巾方向の余裕は、密閉形鉛蓄電
池Ｘの場合２咽、従来例の場合に１０− は７關であった。また、負極板極群ストフップ下面と正
極板親骨上部との距離は本発明の場合５闘、従来例の場
合には１２閤であった。更に、本発明の密閉形鉛蓄電池
Ｘではショート防止板は使用しなかったが、従来の密閉
形鉛蓄電池Ｂの場合には使用した。

得られた電池の容量は、第２表に示す通りであった。ま
た、この密閉形鉛蓄電池Ｘをフロト寿命試験したところ
、第２図に示す結果を得た。フロート寿命試験は、実施
例１と同じとした。

第　　２　　表 実施例３ 実施例２で用いた本発明による未化成正極板Ｘと従来の
方法による負極板および直径１μｍ以下のガラス繊維９
０％、直径１５μｍのガラス繊維１０％からなる抄造式
のセパレータとを組み合わせて極群を構成するに際し、
種々の目付は量のセパレータを使って緊圧の異なる密閉
形鉛蓄電池０．　Ｄ、　ＥおよびＦを得た。これらの電
池の緊圧はそれぞれ、 ０　：　１０　ｋＬ；Ｉ／　ｄｍ２ Ｄ　：　２０＃９／ｄｍ２ Ｅ　：　４０　ｋｇ／　ｃ１ｍ２ Ｆ　：　５０　ｋｇ／　ｄｍ２ であった。

この４種類の密閉形鉛蓄電池をフロート寿命試験したと
ころ、第３図に示す結果を得た。フロート寿命試験は、
実施例１と同じとした。

本発明の密閉形鉛蓄電池に用いる正極板は、非伝導性繊
維の表面に伝導性被膜を付着せしめることにより電子伝
導性とした伝導性繊維からなる不織布、不織布と電子の
移動が可能である如くその両側から不織布を挟んで不織
布から接触集電する２枚の枠状鉛板あるいは格子状鉛板
との両者で一体に構成した集電部材、および該集電部材
１こ含浸された活物質とからなり、かつ２枚の枠状鉛板
あるいは格子状鉛板は前記不織布を貫通して部分的に互
いに接合することによって構成されており、負極板の接
続耳部は鉛または鉛合金からなっている。

集電体の一部を構成する不織布は、電子伝導性でなけれ
ばならない。電子伝導性の不織布を得るには、実施例１
のように非伝導性繊維であるガラス繊維の表面に鉛メツ
キしこれを湿式で抄造してもよく、あるいは実施例２の
ようにガラス単繊維の表面に酸化第２錫を被覆した繊維
を用いて湿式で抄造してもよい。その被覆は電池の充放
電反応に関与せず長期間に渡って安定で腐食せず、かつ
伝導性の高いものが最も好ましい。この点で、酸化第２
錫に３酸化アンチモンや弗素をドーピングした被覆は最
適なものの６ −つである。

電子伝導性の不縁布を得るために、鉛の繊維そのものを
使用することも当然者えられないことはない。鉛の繊維
そのもので製作した不織布が使用できれば理想的である
。しかしなから、鉛の繊維を使用してそれを不織布状に
したものは、密度が高くなり、活物質を充填する容積が
従来の鋳造あるいはエキスバンド法１こよって得られる
格子に比べ多くなく、容量を増加させることができない
ばかりか、強度が低くて取扱い性も悪いので好ましくな
い。

従って、非伝導性繊維として好ましいのは、機械的強度
が高く、不織布にした時に高い多孔度が得られるもので
あり、実施例で用いた微細なガラス繊維は最適なものの
−っであるが、鉛蓄電池での酸化雰囲気で安定な材料で
あれば使用でき、チタン酸カリウムのライメカ−（それ
は例えば大板化学■からティスモという商品名で市販さ
れている）も使用できる。使用する繊維の直径は活物質
との接触密度を高くするため１４− 細いほうが好ましい。推奨できるのは、直径か０．２μ
ｍ〜２０μｍ１より好ましくは０．５μｍ〜５μｍで、
長さは０．１〜５　ｔｎｍの単繊維から湿式でシート状
にしたものである。この場合、取扱い性向上のため必要
に応じてバインダーを使用してもよいが、活物質との伝
導性を確保するため最小限に止めるべきである。

この不織布と電子の移動が可能である如くその両側から
不織布を挟んで不織布から接触集電する２枚の枠状鉛板
あるいは格子状鉛板とを一体１こ構成するに当り、２枚
の枠状鉛板あるいは格子状鉛板は不織布を貫通して一部
分で互いに接合されていなければならない。これは、不
織布との接触による集電な完全なものとし、さらｅこそ
れを電池の寿命期間中維持するために必要であるからで
ある。２枚の枠状鉛板あるいは格子状鉛板は不織布を貫
通しての一部分での一体化を確保する方法は、実施例に
示したスポット溶接の他、抵抗溶接、ハンダ付は等ｆ４
ｍＡの方法が採用できる。

この電子伝導性を有する不織布をその両側から加圧・圧
着・挟持し、不織布からの電子の移動を可能ｔこする２
枚の枠状鉛板あるいは格子状鉛板は、実施例に示したエ
キヌバンド法によるものだけでなく、打抜き法や鋳造に
よるものでもよい。枠状鉛板あるいは格子状鉛板は、純
鉛、Ｐｂ−Ｇａ５あるいはＰｂ−（３ａ−８ｎ系の鉛合
金が使用できる。

さらに、前記枠状鉛板あるいは格子状鉛板は少なくとも
一つの接続用耳部な有していなければならない。本発明
による密閉形鉛蓄電池の負極格子は、鉛またはその合金
で構成されているので正極格子の耳部もまた、鉛または
その合金で構成した方が通常の溶接、キャスト・オン・
ストラップ等の方法で接続でき好都合であるからである
。

本発明による密閉形鉛蓄電池は、容積効率が従来品に比
べ、実施例１によれば約１２％、実施例２によれば約２
８％も、それぞれ優れている。これは、本発明によれば
、格子の孔容積が従来のものにくらべ１０％近くも増え
ており、また７０−ト使用での正極格子のグローヌによ
る寿命規制を考慮しなくてもよいので、同じ大きさのＮ
槽に従来よりも大きな寸法の極板を挿入することができ
るためである。というのは、従来の鋳造格子の場合には
活物質の充填容積割合は８０％程度であったのに対し、
本発明の密閉形鉛蓄電池に用いる正極格子の場合には、
不織布と枠状鉛板あるいは格子状鉛板とを合せてもその
割合を９０％近くにもすることができ、かつ不織布が電
子伝導性であるので、活物質と集電体との接触数も桁違
いに多いからである。

しかもこのよう１こ格子の割合を少なくしたとしてもな
お、腐食に使われる電流は少なく、活物質の充電に使わ
れる電流は多くなり、結局充電効率が向上しているから
であり、かつその耐食性自身も格段にすぐれているから
であると推定される。このように構成すれば、活物質と
集電体との接触数か桁違いに多くなるため、充放電の効
率は改善され、アンチモンフリー系合金が１７ 有している、格子腐食層か優先して放電するいわゆる「
バリヤーレイヤー」を生じ早期に寿命になるという欠点
が克服される。

実際、密閉形鉛蓄電池ＡおよびＸの寿命になった原因は
、正極活物質の軟化と不織布シートを挟持している格子
小骨の腐食および電解液の枯渇であり、密閉形鉛蓄電池
Ｘはシ１−ト防止板を使用していないにもかかわらず、
負極スフツブ下部でのショートは生じなかった。これは
、用いた酸化第２錫を被覆した繊維を用いた不織布シー
トの多孔度が高く、かつその被覆が電池の充放電反応に
関与せず安定で腐食せず、充電効率が向上しているから
であり、その上その耐食性自身も格段にすぐれているこ
とによる効果であると推定される。

正極格子を構成する、不織布と枠状鉛板あるいは格子状
鉛板との電気的な接続を維持し続けるためには、緊圧は
２０　ｋ’Ｖ’　ｄｍ２以上、より好ましくは３０＆ｇ
／ｄｍ２以上にすべきである。緊圧が２０ｋｇ／ｄｍ２
よりも低いと、長期にわたって過充１８− 電された場合、不織布と枠状鉛板あるいは格子状鉛板と
の［気的な接続が失われることがあるからである。緊圧
が２０ｋ（７／ｄｍ２以上、より好ましくは３０ｋｇ／
ｄｍ２以上かかっていれば、不織布と鉛格子との電気的
な接続も維持できるからである。このことは、実施例５
から明らかである。

本発明による密閉形鉛蓄電池は、従来のように格子のＳ
ｎ量を増加させる必要もなく、またショート防止板も不
要であり極めて廉価である。

発明の効果 以上詳述したように本発明によれば、特に容積効率に優
れ、フロート使用での寿命が長い廉価な密閉形鉛蓄電池
を提供することが可能で、さらに本発明は、特に格子の
骨を極端に細くし、かつ格子の極板に占める割合を小さ
くシ、充放電の効率を向上させ、アンチモンフリー系合
金の場合の格子腐食層が優先して放電するいわゆる「バ
リヤーレイヤー」を生じ早期に寿命になるという欠点の
ない廉価な密閉形鉛蓄電池を提供することができるので
、その工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の密閉形鉛蓄電池に用いる極板の構造を
示す要部破断斜視図、第４図は同側面図、第２図および
第６図は密閉形鉛蓄電池のフロート寿命特性を示す図で
ある。 電池Ａ：本発明による密閉形鉛蓄電池 電池Ｘ：本発明による密閉溶鉛＠電池 電池Ｂ：従来の密閉形鉛蓄電池 電池Ｃｉ　：　１０＃／ｄｍ２の緊圧で組み立てた本発
明ケこよる密閉形鉛蓄電池。 電池Ｄ　：　２０ｋｇ／ｄｍ２の緊圧で組み立てた本発
明による密閉形鉛蓄電池 電池Ｅ　：　４［］ｋｇ／ｄｍ２の緊圧で組み立てた本
発明による密閉形鉛蓄電池 電池Ｆ　：　５０＆ｇ／ｄｍ２の緊圧で組み立てた本発
明による密閉形鉛蓄電池

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）負極板の接続耳部が鉛または鉛合金からなり、正極
   板が、非伝導性繊維の表面に伝導性被膜を付着せしめる
   ことにより電子伝導性とした伝導性繊維からなる不織布
   と、不織布と電子の移動が可能である如くその両側から
   不織布を挟んで不織布から接触集電する２枚の枠状鉛版
   あるいは格子状鉛板との両者で一体に構成した集電部材
   、および該集電部材に含浸された活物質とからなり、か
   つ２枚の枠状鉛版あるいは格子状鉛板は前記不織布を貫
   通して部分的に互いに接合されていることを特徴とする
   密閉形鉛蓄電池。 ２）２枚の枠状鉛版あるいは格子状鉛板のうち少なくと
   も一方が、接続用耳部を有する請求項１記載の密閉形鉛
   蓄電池。 ３）正極板と負極板とがセパレータを介して２０ｋｇ／
   ｄｍ＾２以上の緊圧で重ね合わされている請求項１又は
   請求項２記載の密閉形鉛蓄電池。