JPH0363181B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0363181B2 JPH0363181B2 JP59001172A JP117284A JPH0363181B2 JP H0363181 B2 JPH0363181 B2 JP H0363181B2 JP 59001172 A JP59001172 A JP 59001172A JP 117284 A JP117284 A JP 117284A JP H0363181 B2 JPH0363181 B2 JP H0363181B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead
- copper
- grid
- alloy
- negative electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/14—Electrodes for lead-acid accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/68—Selection of materials for use in lead-acid accumulators
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は銅材料を負極板に用いた鉛蓄電池の改
良に関するものである。
良に関するものである。
鉛蓄電池は種々な用途に広く用いられている
が、鉛の比抵抗は21×10-6Ω・cmで金属としては
かなり大きいので、大電流放電や大形の電池では
オーミツク抵抗による電圧降下で放電性に大きな
制約を受ける欠点がある。これを解消するには電
気抵抗の小さな銅や銅合金を格子に用いることが
有効である。しかし銅は鉛と比較して水素過電圧
が小さく、海綿状鉛を活物質とする負極板の開回
路電位では多量の水素ガスを発生する。したがつ
て銅を負極板に用いると、次式に示すように銅の
表面から水素ガスが発生し、負極板は放電するの
で、自己放電の速度が大きくなる。
が、鉛の比抵抗は21×10-6Ω・cmで金属としては
かなり大きいので、大電流放電や大形の電池では
オーミツク抵抗による電圧降下で放電性に大きな
制約を受ける欠点がある。これを解消するには電
気抵抗の小さな銅や銅合金を格子に用いることが
有効である。しかし銅は鉛と比較して水素過電圧
が小さく、海綿状鉛を活物質とする負極板の開回
路電位では多量の水素ガスを発生する。したがつ
て銅を負極板に用いると、次式に示すように銅の
表面から水素ガスが発生し、負極板は放電するの
で、自己放電の速度が大きくなる。
銅の表面：2H+＋2e→H2
負極活物質：Pb＋SO4 --→PbSO4＋2e
全 体：Pb＋2H+＋SO4 --→PbSO4＋H2
したがつて銅を負極格子として用いる場合に
は、銅の表面を鉛で完全に被覆する必要があると
されてきた。
は、銅の表面を鉛で完全に被覆する必要があると
されてきた。
周知のように通常のメツキでは若干のピンホー
ルや被覆むらが避けられないので、何回にもわた
つて細心の注意をはらつてメツキ操作を繰返す必
要があり、コストが高くなつて実用化できない欠
点があつた。
ルや被覆むらが避けられないので、何回にもわた
つて細心の注意をはらつてメツキ操作を繰返す必
要があり、コストが高くなつて実用化できない欠
点があつた。
本発明は銅を負極格子に用いる場合の従来の常
識を破つて低コストで銅格子を使用可能にしたも
のであり、電池の内部抵抗を小さくして放電特性
を改善したものである。
識を破つて低コストで銅格子を使用可能にしたも
のであり、電池の内部抵抗を小さくして放電特性
を改善したものである。
その要旨は、鉛または鉛合金からなる被覆層で
あつてピンホールや被覆むらなどがある被覆層を
銅または銅合金の表面に設けた格子、すなわち、
銅または銅合金の表面の一部が露出している格子
を負極板に用いるとともに、負極板の容量を正極
板の容量よりも大きくし、かつセルの端子電圧が
1.5以下になつたときに負荷を解除してセルを
開回路とする機構を設け、放電終止電圧を1.5
以上に制限すること、さらに、鉛または鉛合金か
らなる被覆層の平均厚さを0.1mm以上にすること
にある。
あつてピンホールや被覆むらなどがある被覆層を
銅または銅合金の表面に設けた格子、すなわち、
銅または銅合金の表面の一部が露出している格子
を負極板に用いるとともに、負極板の容量を正極
板の容量よりも大きくし、かつセルの端子電圧が
1.5以下になつたときに負荷を解除してセルを
開回路とする機構を設け、放電終止電圧を1.5
以上に制限すること、さらに、鉛または鉛合金か
らなる被覆層の平均厚さを0.1mm以上にすること
にある。
負極板に析出した銅量と自己放電速度との関係
は第１図に示すが、銅は負極活物質に対して0.01
重量％以上のときに悪影響が現れる。鉛蓄電池の
充放電回数は通常10000〓以下と考えられる。し
たがつて１〓当りの銅の溶出量は負極活物質に対
して0.01／10000＝１×10-6％以下に抑えれば、
銅の欠点は無視できることになる。鉛の原子量が
207であり、かつ通常の鉛蓄電池では電解液重量
は負極活物質重量の約２倍であることから、銅の
１〓当りの溶出量は、 １×10-6×（1000×207）×（１／２）＝2.5×10-6
モル／に抑えればよいことになる。
は第１図に示すが、銅は負極活物質に対して0.01
重量％以上のときに悪影響が現れる。鉛蓄電池の
充放電回数は通常10000〓以下と考えられる。し
たがつて１〓当りの銅の溶出量は負極活物質に対
して0.01／10000＝１×10-6％以下に抑えれば、
銅の欠点は無視できることになる。鉛の原子量が
207であり、かつ通常の鉛蓄電池では電解液重量
は負極活物質重量の約２倍であることから、銅の
１〓当りの溶出量は、 １×10-6×（1000×207）×（１／２）＝2.5×10-6
モル／に抑えればよいことになる。
銅の溶解、析出の平衡電位は0.34であり、鉛
の溶解、析出の平衡電位よりも約0.7貴である。
銅電極の平衡電位（E゜cu）と銅の活量（acu ++）と
の関係は、熱力学的に次式で示される。
の溶解、析出の平衡電位よりも約0.7貴である。
銅電極の平衡電位（E゜cu）と銅の活量（acu ++）と
の関係は、熱力学的に次式で示される。
E゜cu＝0.34＋0.029511ogacu ++
溶解している銅の活量は、稀薄溶液ではほぼそ
のモル度に等しい。したがつて前述の銅の許容溶
出量2.5×10-6モル／以下に抑えるには、上式
から銅の電位は0.17以下に卑に保つことが必要
十分条件となる。
のモル度に等しい。したがつて前述の銅の許容溶
出量2.5×10-6モル／以下に抑えるには、上式
から銅の電位は0.17以下に卑に保つことが必要
十分条件となる。
Ecu＝0.34＋0.0295log2.5
×10-6＝0.17
即ち、負極板の電位を0.17以下に卑に保て
ば、銅の溶出は鉛蓄電池にとつて何等悪影響を及
ぼさないことになる。これは正極板よりも容量の
少ない負極板であつても0.17−（−0.35）＝0.5、即
ち、0.5以上分極させなければよいことを意味
する。
ば、銅の溶出は鉛蓄電池にとつて何等悪影響を及
ぼさないことになる。これは正極板よりも容量の
少ない負極板であつても0.17−（−0.35）＝0.5、即
ち、0.5以上分極させなければよいことを意味
する。
銅を格子に用いた負極板を希硫酸に浸漬して自
己放電の速度を求めた。銅格子を鉛で種々の程度
に被覆した。その結果を第２図に示す。自己放電
の速度はほぼ銅のの露出面積に対して直線的に増
加することが判る。即ち、銅を格子に用いた場合
に従来から行なわれている鉛による被覆は、従来
考えられているように完全にする必要はなく、不
完全であつてもよいことになる。鉛の被覆に１％
の不完全部分があつても自己放電の増加分は１％
以下にすぎない。
己放電の速度を求めた。銅格子を鉛で種々の程度
に被覆した。その結果を第２図に示す。自己放電
の速度はほぼ銅のの露出面積に対して直線的に増
加することが判る。即ち、銅を格子に用いた場合
に従来から行なわれている鉛による被覆は、従来
考えられているように完全にする必要はなく、不
完全であつてもよいことになる。鉛の被覆に１％
の不完全部分があつても自己放電の増加分は１％
以下にすぎない。
鉛で不完全に被覆した銅を格子に用いたとき
に、銅の溶出を防ぐには前述のようにあらゆる負
荷において負極板の電位を0.5以上分極させな
ければよい。このために最も確実で容易な方法
は、負極板の容量を正極板の容量よりも大きくす
ることである。この場合には放電終期の端子電圧
は正極板の電圧降下によつて左右され、負極板の
電位変化は少なくなる。
に、銅の溶出を防ぐには前述のようにあらゆる負
荷において負極板の電位を0.5以上分極させな
ければよい。このために最も確実で容易な方法
は、負極板の容量を正極板の容量よりも大きくす
ることである。この場合には放電終期の端子電圧
は正極板の電圧降下によつて左右され、負極板の
電位変化は少なくなる。
鉛蓄電池を使用していると、正、負極板の容量
は増加したり、また減少したりする。したがつて
すべての場合に負極板の分極を0.5以下に抑え
るには、セルの端子子電圧を0.5以上低下させ
なければよい。鉛蓄電池の開回路電圧は周知のよ
うに約0.2であるから、端子電圧が1.5以下に
なつたときに負荷を解除して電池を開回路とすれ
ば銅の溶出を防ぐことができる。
は増加したり、また減少したりする。したがつて
すべての場合に負極板の分極を0.5以下に抑え
るには、セルの端子子電圧を0.5以上低下させ
なければよい。鉛蓄電池の開回路電圧は周知のよ
うに約0.2であるから、端子電圧が1.5以下に
なつたときに負荷を解除して電池を開回路とすれ
ば銅の溶出を防ぐことができる。
鉛で被覆する方法には電解メツキの他に、鉛の
溶湯に短時間浸漬して引上げるものや溶融鉛を噴
射して付着させるメタリコンがある。これらの方
法は電気メツキに比較して被覆の完全さではやや
劣るが、すでに述べたように鉛の被覆を完全にす
る必要がないので、充分に実用可能である。
溶湯に短時間浸漬して引上げるものや溶融鉛を噴
射して付着させるメタリコンがある。これらの方
法は電気メツキに比較して被覆の完全さではやや
劣るが、すでに述べたように鉛の被覆を完全にす
る必要がないので、充分に実用可能である。
鉛被覆の厚さは負極板の充放電で進行する多孔
質化を防ぐのに充分なものであればよい。鉛が多
孔質化すると銅の露出面積が増加し、自己放電速
度が大きくなる。鉛シートを10000〓充放電した
結果から、多孔質化層の厚さは0.1mm以下であつ
たので、鉛被覆の厚さは0.1mm以上の厚さにすれ
ばよい。
質化を防ぐのに充分なものであればよい。鉛が多
孔質化すると銅の露出面積が増加し、自己放電速
度が大きくなる。鉛シートを10000〓充放電した
結果から、多孔質化層の厚さは0.1mm以下であつ
たので、鉛被覆の厚さは0.1mm以上の厚さにすれ
ばよい。
厚い活物質層で覆われてていると、鉛被覆層の
多孔質化や少ないので、銅からなる格子は活物質
に埋込む構にするのが好ましい。このためには
鉛、鉛合金あるいはプラスチツクからなる枠体を
鉛、鉛合金で被覆した銅や銅合金からなる格子と
一体成形すると共に、該枠体の厚みを銅格子の厚
みよりも大にすればよい。
多孔質化や少ないので、銅からなる格子は活物質
に埋込む構にするのが好ましい。このためには
鉛、鉛合金あるいはプラスチツクからなる枠体を
鉛、鉛合金で被覆した銅や銅合金からなる格子と
一体成形すると共に、該枠体の厚みを銅格子の厚
みよりも大にすればよい。
なお、銅からなる格子としては鋳造や板の打抜
きでもよいが、板状の銅に切れ目を入れて引延し
た構造のもの、即ち、エキスパンド加工によるも
のが最最も安価で適している。この場合には電流
方向が上下になるようにエキスパンドした桟を配
置して格子を製造するとよい。
きでもよいが、板状の銅に切れ目を入れて引延し
た構造のもの、即ち、エキスパンド加工によるも
のが最最も安価で適している。この場合には電流
方向が上下になるようにエキスパンドした桟を配
置して格子を製造するとよい。
以上述べたように本発明によれば、低コストで
銅格子を使用可能にでき、また電池の内部抵抗を
小さくして放電特性を向上することができる。
銅格子を使用可能にでき、また電池の内部抵抗を
小さくして放電特性を向上することができる。
第１図は負極板に析出した銅量と自己放電との
関係を示す特性図、第２図は鉛で種々な程度に被
覆した銅格子を用いた負極板の自己放電速度を示
す特性図である。
関係を示す特性図、第２図は鉛で種々な程度に被
覆した銅格子を用いた負極板の自己放電速度を示
す特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉛または鉛合金からなる被覆層を表面に設け
た銅または銅合金の格子であつて、被覆層にピン
ホールや被覆むらなどがあり、銅または銅合金の
表面の一部が露出している格子を負極板に用いる
とともに、負極板の容量を正極板の容量よりも大
きくし、かつセルの端子電圧が1.5以下になつ
たときに負荷を解除してセルを開回路とする機構
を備えた鉛蓄電池。 ２ 鉛または鉛合金からなる被覆層の平均厚さが
0.1mm以上である特許請求の範囲第１項記載の鉛
蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001172A JPS60146461A (ja) | 1984-01-06 | 1984-01-06 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001172A JPS60146461A (ja) | 1984-01-06 | 1984-01-06 | 鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60146461A JPS60146461A (ja) | 1985-08-02 |
| JPH0363181B2 true JPH0363181B2 (ja) | 1991-09-30 |
Family
ID=11494010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59001172A Granted JPS60146461A (ja) | 1984-01-06 | 1984-01-06 | 鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60146461A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6443970A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-16 | Japan Storage Battery Co Ltd | High output lead storage battery |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50145828A (ja) * | 1974-05-11 | 1975-11-22 | ||
| JPS59139568A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-10 | Japan Storage Battery Co Ltd | 鉛蓄電池用高形極板 |
-
1984
- 1984-01-06 JP JP59001172A patent/JPS60146461A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60146461A (ja) | 1985-08-02 |
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