JPH0533504B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0533504B2 JPH0533504B2 JP59158198A JP15819884A JPH0533504B2 JP H0533504 B2 JPH0533504 B2 JP H0533504B2 JP 59158198 A JP59158198 A JP 59158198A JP 15819884 A JP15819884 A JP 15819884A JP H0533504 B2 JPH0533504 B2 JP H0533504B2
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- JP
- Japan
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- electrolyte
- cell
- gas
- groove
- lead
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
- H01M50/73—Electrolyte stirring by the action of gas on or in the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
-
- 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)
- Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は鉛蓄電池の改良に関するものである。
［従来の技術と発明が解決しようとする課題］
鉛蓄電池は希硫酸を電解液としており、周知の
ように充放電反応は次式で表わされる。 PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2Ｏ すなわち電解液の硫酸は、放電で消費され、充
電で生成し、それにつれて液比重は低下あるいは
上昇する。放電で生じた水は極板面に沿つて上昇
し、充電で生じた硫酸は降下するので、充放電サ
イクルによつて電解液は上部が低比重、下部が高
比重という成層化を生じる。これは電池を過充電
すればガツシングによつて解消するが、最近の充
電器は定電圧充電方式のものが多く、成層化はな
かなか解消しないので、極板下部のサルフエーシ
ヨンや容量低下をきたすという問題点がある。 さらに電解液をゲル状にするか、または多孔体
に含浸、保持させたもの、すなわち電解液を非流
動化した密閉形鉛蓄電池にあつては、過充電を行
なつてもガツシングによる液の対流を生じないの
で、成層化の解消が困難であつた。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は鉛蓄電池の上記問題点を解消したもの
で、その要旨は上下に連通し、内部にガスを充満
させた空〓溝をセル内に設け、該溝内の上端部の
ガスは、該溝上縁に配置した多孔体に含浸してい
る電解液を介するかまたはセル内の上部空間を介
して、セル内上部の電解液と平衡するように接触
しており、該溝内の下端部のガスは、該溝下縁に
配置した多孔体に含浸している電解液を介するか
またはセル内の下部空間を介して、セル内下部の
電解液と平衡するように接触していることにあ
る。 本発明になる鉛蓄電池の作用機構は次の通りで
ある。 まず、鉛蓄電池のセル内に、上下に連通し内部
にガスを充満させた空〓溝を設けてあるが、該溝
の上端部のガスはセル内上部の電解液とセル内上
部空間を介して直接に、あるいは周囲と同じ内容
の電解液を含浸している多孔体を介して間接に接
触することで、セル内上部の電解液の濃度および
温度で定まる平衡圧力の水蒸気をガスとして含む
ことになる。他方、該溝の下端部のガスは、セル
内下部の電解液とセル内下部空間を介して直接
に、あるいは周囲と同じ内容の電解液を含浸して
いる多孔体を介して間接に接触することで、セル
内下部の電解液の濃度および温度で定まる平衡圧
力の水蒸気をガスとして含むことになる。すなわ
ち、成層化してセル内上部の電解液が低比重、下
部の電解液が高比重となると、上下に連通する空
〓溝の上部のガスの水蒸気分圧は高く、下部のガ
スの水蒸気分圧は低くなる。下部のガスの水蒸気
分圧を小さくする手段としては、空〓溝下端の多
孔体の温度を低くしてもよい。 ガス空間内は、基体粒子のブラウン運動によつ
て、場所による濃度差は比較的早期に解消する。
したがつて、空〓溝内の上下の水蒸気分圧の差を
解消する方向、すなわち上方から下方へ水蒸気が
移動し、下端の多孔体に水が凝縮生成する。この
空〓溝内の水の移動によつて、セル内の電解液の
成層化が解消される。 液状電解液を用いる通常の鉛蓄電池において
は、空〓溝内への電解液の流入を防ぐために、上
縁部および下縁部に多孔体を充填しておくことが
必要である。また、電解液の侵入を防ぎかつ下端
で生成した水を排出させるために、空〓溝内にガ
ス発生機構、例えば水電解電極を接地して、空隙
溝内のガス圧力をセル内空間の圧力よりも若干高
くしておくことが必要である。 電解液をゲル状とするかまたは、隔離部などの
多孔体に含浸保持させた密閉形鉛蓄電池にあつて
も同様の作用機構で成層化を解消できるが、この
場合にはセル内の電解液は非流動化されているか
ら、空〓溝内に電解液は流入しない。したがつ
て、空〓溝内をセル内空間の圧力よりも高くして
おく必要はなく、ガス発生機構を設置する必要は
ない。 また、空〓溝の上縁部および下縁部には、多孔
体を充填してもしなくてもよい。どちらも空隙溝
内の上端部または下端部のガスは、セル内上部ま
たは下部の空間を介してセル内上部または下部の
電解液と平衡する水蒸気を含むからである。 ［実施例］ 以下、本発明鉛蓄電池を図面を用いて説明す
る。第１図は本発明鉛蓄電池の一実施例を示すも
ので、図中、１は正極板、２は負極板、３はセパ
レータ、４は希硫酸電解液、５は電槽、６は電槽
底、７は蓋、８は排気部、９は正極端子、１０は
負極端子である。また１１はプラスチツク管で、
その上縁部と下縁部には多孔体１２，１２′が装
着されている。また１３はプラスチツク管１１と
多孔体１２，１２′とで形成される空間で、セル
内の上下に連通する空〓溝、１４は水電解電極で
ある。前記空〓溝１３はガスで充満されており、
上端部のガスは上縁部の多孔体１２に含浸された
電解液と接し、下端部のガスは下縁部の多孔体１
２′に含浸された電解液と接している。 かかる構造の本発明実施例において、電解液４
が成層化したときには、上縁部の多孔体１２に含
浸された低比重の電解液から蒸発した水蒸気が空
〓溝１３を充満し、下縁部の多孔体１２′に含浸
された高比重の電解液に吸収され、成層化が解消
する。水電解電極１４は空間１３内に電解液が侵
入したとき、ガスを発生させて電解液を押し戻す
ために用いる。第２図で、１５で冷却器で、下縁
部の多孔体１２′を冷却する。この場合には上縁
部の多孔体１２に含浸されて高温度の希硫酸から
蒸発した水蒸気が空〓溝１３を充満し、下縁部の
低温度の多孔体１２′で凝縮して水となる。 上記実施例では空〓溝は通常の電解液の液面下
に配置したものを示したが、電解液をゲル状とす
るか、または多孔板に含浸、保持させたもの、す
なわち電解液を非流動化した密閉形鉛蓄電池にも
適用できる。 つぎに、鉛−カルシウム系合金格子を用いた、
高さ約100mmの正、負極板を使用して容量約30Ah
の電池を試作し、成層化解消の実験を行つた結果
を示す。 上縁部および下縁に常用の鉛蓄電池用セパレー
タを張り付けた内径約25mm、長さ100mmのブラス
チツクパイプを極板群の側部に上下方向に配置し
た。液式電池の場合には、下端のセパレータ上約
２mmのところに直径１mmの被覆鉛線２本の先端を
５mmだけ露出させて配し、プラスチツクパイプお
よび電池蓋を貫通して電池外へ引き出した。また
プラスチツクパイプの下端のセパレータの下面に
接して、薄いプラスチツクフイルムで被覆した厚
さ２mmの銅板を配置し、この銅板はセパレータと
接する以外は発泡プラスチツクで被覆、断熱し
た。 このようにして液式電池およびコロイダルシリ
カと希硫酸との混合によるゲル式電池を試作し
た。このとき、極板の中央部以下には液比重約
1.30、中央部以上には約1.20の希硫酸を満たし
て、約25℃で１週間放置後極板上縁部および下縁
部から電解液を採取し濃度を滴定で求めて比重に
換算した。なお、この放置期間中、本発明になる
液式電池に対しては２本の鉛線間に3.0Vを印加
しておいた。 この結果を表１にまとめて示す。
ように充放電反応は次式で表わされる。 PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2Ｏ すなわち電解液の硫酸は、放電で消費され、充
電で生成し、それにつれて液比重は低下あるいは
上昇する。放電で生じた水は極板面に沿つて上昇
し、充電で生じた硫酸は降下するので、充放電サ
イクルによつて電解液は上部が低比重、下部が高
比重という成層化を生じる。これは電池を過充電
すればガツシングによつて解消するが、最近の充
電器は定電圧充電方式のものが多く、成層化はな
かなか解消しないので、極板下部のサルフエーシ
ヨンや容量低下をきたすという問題点がある。 さらに電解液をゲル状にするか、または多孔体
に含浸、保持させたもの、すなわち電解液を非流
動化した密閉形鉛蓄電池にあつては、過充電を行
なつてもガツシングによる液の対流を生じないの
で、成層化の解消が困難であつた。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は鉛蓄電池の上記問題点を解消したもの
で、その要旨は上下に連通し、内部にガスを充満
させた空〓溝をセル内に設け、該溝内の上端部の
ガスは、該溝上縁に配置した多孔体に含浸してい
る電解液を介するかまたはセル内の上部空間を介
して、セル内上部の電解液と平衡するように接触
しており、該溝内の下端部のガスは、該溝下縁に
配置した多孔体に含浸している電解液を介するか
またはセル内の下部空間を介して、セル内下部の
電解液と平衡するように接触していることにあ
る。 本発明になる鉛蓄電池の作用機構は次の通りで
ある。 まず、鉛蓄電池のセル内に、上下に連通し内部
にガスを充満させた空〓溝を設けてあるが、該溝
の上端部のガスはセル内上部の電解液とセル内上
部空間を介して直接に、あるいは周囲と同じ内容
の電解液を含浸している多孔体を介して間接に接
触することで、セル内上部の電解液の濃度および
温度で定まる平衡圧力の水蒸気をガスとして含む
ことになる。他方、該溝の下端部のガスは、セル
内下部の電解液とセル内下部空間を介して直接
に、あるいは周囲と同じ内容の電解液を含浸して
いる多孔体を介して間接に接触することで、セル
内下部の電解液の濃度および温度で定まる平衡圧
力の水蒸気をガスとして含むことになる。すなわ
ち、成層化してセル内上部の電解液が低比重、下
部の電解液が高比重となると、上下に連通する空
〓溝の上部のガスの水蒸気分圧は高く、下部のガ
スの水蒸気分圧は低くなる。下部のガスの水蒸気
分圧を小さくする手段としては、空〓溝下端の多
孔体の温度を低くしてもよい。 ガス空間内は、基体粒子のブラウン運動によつ
て、場所による濃度差は比較的早期に解消する。
したがつて、空〓溝内の上下の水蒸気分圧の差を
解消する方向、すなわち上方から下方へ水蒸気が
移動し、下端の多孔体に水が凝縮生成する。この
空〓溝内の水の移動によつて、セル内の電解液の
成層化が解消される。 液状電解液を用いる通常の鉛蓄電池において
は、空〓溝内への電解液の流入を防ぐために、上
縁部および下縁部に多孔体を充填しておくことが
必要である。また、電解液の侵入を防ぎかつ下端
で生成した水を排出させるために、空〓溝内にガ
ス発生機構、例えば水電解電極を接地して、空隙
溝内のガス圧力をセル内空間の圧力よりも若干高
くしておくことが必要である。 電解液をゲル状とするかまたは、隔離部などの
多孔体に含浸保持させた密閉形鉛蓄電池にあつて
も同様の作用機構で成層化を解消できるが、この
場合にはセル内の電解液は非流動化されているか
ら、空〓溝内に電解液は流入しない。したがつ
て、空〓溝内をセル内空間の圧力よりも高くして
おく必要はなく、ガス発生機構を設置する必要は
ない。 また、空〓溝の上縁部および下縁部には、多孔
体を充填してもしなくてもよい。どちらも空隙溝
内の上端部または下端部のガスは、セル内上部ま
たは下部の空間を介してセル内上部または下部の
電解液と平衡する水蒸気を含むからである。 ［実施例］ 以下、本発明鉛蓄電池を図面を用いて説明す
る。第１図は本発明鉛蓄電池の一実施例を示すも
ので、図中、１は正極板、２は負極板、３はセパ
レータ、４は希硫酸電解液、５は電槽、６は電槽
底、７は蓋、８は排気部、９は正極端子、１０は
負極端子である。また１１はプラスチツク管で、
その上縁部と下縁部には多孔体１２，１２′が装
着されている。また１３はプラスチツク管１１と
多孔体１２，１２′とで形成される空間で、セル
内の上下に連通する空〓溝、１４は水電解電極で
ある。前記空〓溝１３はガスで充満されており、
上端部のガスは上縁部の多孔体１２に含浸された
電解液と接し、下端部のガスは下縁部の多孔体１
２′に含浸された電解液と接している。 かかる構造の本発明実施例において、電解液４
が成層化したときには、上縁部の多孔体１２に含
浸された低比重の電解液から蒸発した水蒸気が空
〓溝１３を充満し、下縁部の多孔体１２′に含浸
された高比重の電解液に吸収され、成層化が解消
する。水電解電極１４は空間１３内に電解液が侵
入したとき、ガスを発生させて電解液を押し戻す
ために用いる。第２図で、１５で冷却器で、下縁
部の多孔体１２′を冷却する。この場合には上縁
部の多孔体１２に含浸されて高温度の希硫酸から
蒸発した水蒸気が空〓溝１３を充満し、下縁部の
低温度の多孔体１２′で凝縮して水となる。 上記実施例では空〓溝は通常の電解液の液面下
に配置したものを示したが、電解液をゲル状とす
るか、または多孔板に含浸、保持させたもの、す
なわち電解液を非流動化した密閉形鉛蓄電池にも
適用できる。 つぎに、鉛−カルシウム系合金格子を用いた、
高さ約100mmの正、負極板を使用して容量約30Ah
の電池を試作し、成層化解消の実験を行つた結果
を示す。 上縁部および下縁に常用の鉛蓄電池用セパレー
タを張り付けた内径約25mm、長さ100mmのブラス
チツクパイプを極板群の側部に上下方向に配置し
た。液式電池の場合には、下端のセパレータ上約
２mmのところに直径１mmの被覆鉛線２本の先端を
５mmだけ露出させて配し、プラスチツクパイプお
よび電池蓋を貫通して電池外へ引き出した。また
プラスチツクパイプの下端のセパレータの下面に
接して、薄いプラスチツクフイルムで被覆した厚
さ２mmの銅板を配置し、この銅板はセパレータと
接する以外は発泡プラスチツクで被覆、断熱し
た。 このようにして液式電池およびコロイダルシリ
カと希硫酸との混合によるゲル式電池を試作し
た。このとき、極板の中央部以下には液比重約
1.30、中央部以上には約1.20の希硫酸を満たし
て、約25℃で１週間放置後極板上縁部および下縁
部から電解液を採取し濃度を滴定で求めて比重に
換算した。なお、この放置期間中、本発明になる
液式電池に対しては２本の鉛線間に3.0Vを印加
しておいた。 この結果を表１にまとめて示す。
【表】
表の結果から明らかなように、液式電池では本
発明になる電池No.２はNo.１に比較して放置後の上
下の液比重の差が小さくなつている。またゲル式
電池でも本発明になる電池No.４，No.５はNo.３に比
較して比重差が小さくなつており、成層化の解消
に顕著な効果を有している。 ［発明の効果］ 以上述べたように、本発明は過充電の少ない充
放電サイクルにおいて発生する鉛蓄電池の電解液
の成層化を解決したもので、極板下部のサルフエ
ーシヨンや容量低下を防いで、鉛蓄電池について
安定した性能を長期間維持することが可能となる
効果を有している。
発明になる電池No.２はNo.１に比較して放置後の上
下の液比重の差が小さくなつている。またゲル式
電池でも本発明になる電池No.４，No.５はNo.３に比
較して比重差が小さくなつており、成層化の解消
に顕著な効果を有している。 ［発明の効果］ 以上述べたように、本発明は過充電の少ない充
放電サイクルにおいて発生する鉛蓄電池の電解液
の成層化を解決したもので、極板下部のサルフエ
ーシヨンや容量低下を防いで、鉛蓄電池について
安定した性能を長期間維持することが可能となる
効果を有している。
第１図は本発明鉛蓄電池の一実施例の概略構造
を示す要部縦断面図、第２図は本発明の鉛蓄電池
に用いる電槽内の下部あるいは底部において水を
生成する機構の他実施例を示す要部縦断面図であ
る。 １……正極板、２……負極板、３……セパレー
タ、４……希硫酸電解液、５……電槽、１１……
プラスチツク管、１２，１２′……多孔体、１３
……空〓溝、１４，１４′……水電解電極、１５
……冷却器。
を示す要部縦断面図、第２図は本発明の鉛蓄電池
に用いる電槽内の下部あるいは底部において水を
生成する機構の他実施例を示す要部縦断面図であ
る。 １……正極板、２……負極板、３……セパレー
タ、４……希硫酸電解液、５……電槽、１１……
プラスチツク管、１２，１２′……多孔体、１３
……空〓溝、１４，１４′……水電解電極、１５
……冷却器。
Claims (1)
- １ 上下に連通し、内部にガスを充満させた空〓
溝をセル内に設け、該溝内の上端部のガスは、該
溝上縁に配置した多孔体に含浸している電解液を
介するかまたはセル内の上部空間を介して、セル
内上部の電解液と平衡するように接触しており、
該溝内の下端部のガスは、該溝下縁に配置した多
孔体に含浸している電解液を介するかまたはセル
内の下部空間を介して、セル内下部の電解液と平
衡するように接触していることを特徴とする鉛蓄
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15819884A JPS6134858A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15819884A JPS6134858A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6134858A JPS6134858A (ja) | 1986-02-19 |
| JPH0533504B2 true JPH0533504B2 (ja) | 1993-05-19 |
Family
ID=15666413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15819884A Granted JPS6134858A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6134858A (ja) |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP15819884A patent/JPS6134858A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6134858A (ja) | 1986-02-19 |
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