JPH07105929A - 鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極板群における電解液の拡散を向上させ、濃
厚な硫酸によって活物質が、充放電に寄与しない結晶性
の高い硫酸鉛に変化するサルフェーション現象を防止し
て、充放電サイクル寿命特性に優れた自動車用鉛蓄電池
を提供する。 【構成】 袋状のセパレータと、正極板と、アンチモン
を含まない鉛合金の格子体を用いた負極板とから構成さ
れる極板群を備え、前記袋状セパレータはその表裏表面
に背中合わせに縦に平行な複数本のリブが設けられてい
るとともに、その内部に負極板を位置させていて負極板
に接する裏面のリブの高さは、表面のリブの高さより高
いものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動社用鉛蓄電池の、
とくにその極板を包含する袋状セパレータの構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動社用の鉛蓄電池には、アンチ
モン（Ｓｂ）を含まない鉛合金、たとえば鉛−カルシウ
ム−錫（Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ）合金からなる格子体が広く
用いられている。この格子体を用いた極板では、電池の
自己放電や電解液の減少を防止することができるので、
電池のメンテナンスフリー化に適している。

【０００３】しかし、このＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金の格子
体を正極板に用いた場合には、充放電時に格子体が大き
く伸びて格子体に充填した正極活物質が脱落し、この脱
落した活物質によって電池が内部短絡を起こすことがあ
った。

【０００４】そこで、この活物質の脱落による内部短絡
を防止するために、セパレータを、平板状セパレータか
ら袋状セパレータにしており、この袋状セパレータの中
に極板を包含している。ここで、この袋状セパレータ
は、ポリエチレン等の合成樹脂を主体とした微孔性シー
トを略Ｖ字状に２つ折りにして、その左右の両側縁部を
溶着して作製している。

【０００５】そして、この袋状セパレータは、その微孔
の孔径が著しく小さいため、このセパレータによって正
極板を包含した場合には、正極板から活物質が脱落して
も脱落した活物質はセパレータの内部に堆積するので、
正極板と負極板との内部短絡を防止することができた。

【０００６】また、この袋状セパレータの裏面側には、
縦に平行に複数本のリブが形成されており、このリブの
存在によって正極板とセパレータの間に電解液を充分に
供給、拡散することができ、極板の充放電特性を向上さ
せている。

【０００７】また、実開昭５７−１１２４６５号公報に
は、セパレータの表裏両面に縦に平行な複数本のリブを
有し、表面側のリブと裏面側のリブとが交互に形成され
ている袋状セパレータによって正極板を包含する技術が
開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
袋状セパレータに正極板を包み込んで負極板とともに極
板群を構成した場合には、セパレータ表裏両面のリブが
交互に形成されているため、正、負極板の間で袋状セパ
レータが圧縮され、セパレータと極板とが密着してして
いた。そして、極板への電解液の供給拡散が不充分にな
って、電池の充放電特性が低下していた。

【０００９】また、車内でのエアコン等の電装品の増加
による電池の過放電や、エンジンの高出力化によるエン
ジンルームの高温化に起因して、自動車用鉛蓄電池にお
ける正極板の伸びは大きくなり、伸びた極板の端部が袋
状セパレータを破くことがあった。

【００１０】これに対して、負極板を袋状セパレータに
よって包含することが提案されている。

【００１１】しかしながら、負極板を袋状セパレータに
よって包み込んだ電池では、その寿命特性が大きく低下
していた。

【００１２】これは、極板群内で袋状セパレータと正、
負極板とが密着しているため、極板への電解液の供給、
拡散が効率よく行われないことによると考えられる。ま
た、充電末期に電解液の電気分解によって発生するガス
が、極板とセパレータの密着した極板群の中に蓄積し極
板群外部へ放出されないため、セパレータ内での電解液
の拡散力がさらに低下すると考えられる。

【００１３】そして、このようなセパレータ内における
電解液拡散力の低下から濃厚な硫酸が極板の下部にたま
り、負極板の上部と下部とで電解液の硫酸濃度が異なる
ことがあった。

【００１４】これにより、濃厚な硫酸により負極板表面
で活物質である鉛が充放電に寄与しない結晶性の高い硫
酸鉛に変化し、負極活物質の利用率が低下して電池の充
放電特性が低下していた。

【００１５】とくに、この現象は、深い放電を行う自動
車用鉛蓄電池において顕著になっていた。

【００１６】本発明は、これらの課題を解決するもので
あり、極板群内での電解液の拡散力を向上させ、濃厚な
硫酸によって負極活物質が充放電に寄与しない結晶性の
高い硫酸鉛に変化することを防止して充放電サイクル寿
命特性に優れた鉛蓄電池を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の鉛蓄電池は、負極板を包み込む袋状セパ
レータの表裏両面に、背中合わせに、縦に平行な複数本
のリブが設けられているとともに、負極板に接する裏面
のリブの高さを表面のリブの高さより高くしているもの
である。

【００１８】

【作用】本発明の袋状セパレータは、負極板を包み込ん
でいるが、セパレータの裏面に設けられ、負極板と接す
るリブが、これと背中合わせに設けられた表面のリブに
よって支えられているので、負極板とセパレータとの間
への電解液の供給、拡散を容易に行うことができる。

【００１９】したがって、負極板において濃厚な硫酸に
より活物質である鉛が、充放電に寄与しない結晶性の高
い硫酸鉛に変化することを抑制して、負極活物質の利用
率を向上させ、電池の充放電特性を向上させることがで
きる。

【００２０】また、正極板は、袋状セパレータ内に包み
込まれていないため、電解液を正極板の周囲から供給、
拡散させることができるが、袋状セパレータの表面に
は、その裏面のリブによって支えられたリブが存在する
ため、正極板への電解液の供給、拡散をさらに効率よく
充分に行うことができる。

【００２１】そして、これらにより、正、負極板の活物
質利用率を向上させることができ、電池の充放電サイク
ル寿命特性や高率放電特性を向上させることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照にしなが
ら説明する。

【００２３】図１に、本発明の袋状セパレータを用いた
極極板の斜視図を示し、図２に同極板群の上面断面図を
示す。図１に示したように、本発明の極板群では、カル
シウム（Ｃａ）を０．０８重量％と、錫（Ｓｎ）を０．
２５重量％含む鉛−カルシウム−錫（Ｐｂ−Ｃａ−Ｓ
ｎ）合金からなる格子体に、負極活物質を充填した厚み
１．２mmの負極板１を、ポリエチレンを主成分とする微
多孔性シートを略Ｖ字状に２つ折りにして、その左右両
側縁部を溶着した袋状セパレータ２内に包み込んでい
る。

【００２４】また、正極板３には、カルシウム（Ｃａ）
を０．０８重量％と、錫（Ｓｎ）を０．８５重量％含む
鉛−カルシウム−錫（Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ）合金からなる
格子体に、正極活物質を充填した厚み１．３mmの極板を
用いた。ここで、図２に示したように、袋状セパレータ
２には、シート部分４の表裏両面において、背中合わせ
に、縦に平行な複数本のリブ５が設けられており、セパ
レータ２の裏面にあって負極板１と接するリブ５ａの高
さｈａは、セパレータ２の表面にあって正極板２と接す
るリブ５ｂの高さｈｂより高くなっている。

【００２５】次に、袋状セパレータのシート部分４の厚
みを０．３mmとし、表裏両面に設けたリブ５を含むセパ
レータの総厚みが１．０mmとなるように、リブ５の高さ
を（表１）のように変化させて、種々の袋状セパレータ
を作製した。

【００２６】

【表１】

【００２７】そして、これらの袋状セパレータ２と、前
記負極板１および正極板３とを用いて極板群を構成し、
公称仕様１２Ｖ４８Ａｈの鉛蓄電池Ａ〜Ｆを作製した。

【００２８】ついで、これらの電池Ａ〜Ｆを用いて、充
放電サイクル寿命試験を行った。充放電サイクル寿命試
験は、電池を温度４０℃の恒温槽の中で、１４．０Ｖの
定電圧（最大電流２５Ａ）で４時間充電した後、２５Ａ
の電流で１時間、放電するサイクルを１サイクルとし、
２５サイクル毎に３００Ａの電流にて放電を行い、３０
秒目の電池電圧が７．２Ｖ以下になった時点を寿命と判
断した。

【００２９】図３に、袋状セパレータの表裏両面に設け
られたリブ５ａ、５ｂのそれぞれの高さｈａ、ｈｂと、
電池の充放電サイクル寿命との関係を示す。

【００３０】電池Ｄ，Ｅ，Ｆのように、袋状セパレータ
の裏面に設けられて負極板と接する突条５ａの高さｈａ
が高くなるほど、電池の充放電サイクル寿命は長くなっ
たが、高さｈａが０．４mm以上になるとほとんど寿命特
性は変わらなかった。

【００３１】これは、袋状セパレータの裏面には、負極
板と接するリブが設けられているとともに、このリブは
これと背中合わせに設けられた表面のリブによって支え
られているので、極板群においてリブが圧縮されること
はなく、負極板とセパレータとの間に電解液を充分に供
給、拡散させることができたためであると考えられる。

【００３２】また、逆に、袋状セパレータの表面には、
正極板と接するリブが設けられており、このリブは裏面
のリブによって支えられているので、極板群において正
極板とセパレータとの間に電解液を充分に供給、拡散さ
せることができた。

【００３３】つぎに、寿命末期になった電池Ｄ，Ｅ，Ｆ
を分解し、負極板における硫酸鉛の生成の様子を顕微鏡
を用いて観察した。この結果、袋状セパレータにおいて
負極板と接するリブを高くするにつれて、硫酸鉛の生成
を抑制することができた。

【００３４】このように、袋状セパレータに負極板と接
するリブを設けることにより、負極活物質である鉛が結
晶性の高い硫酸鉛に変化する現象を抑制することができ
る。

【００３５】また、電池の充放電時には正極板から正極
活物質が軟化、脱落するが、負極板が袋状セパレータに
包み込まれているため、脱落した正極活物質により正極
板と負極板が内部短絡を起こすことはない。

【００３６】なお、本実施例では、正極板の格子体にＰ
ｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金を用いたが、アンチモン（Ｓｂ）を
２．５重量％以下の範囲で含む鉛−アンチモン（Ｐｂ−
Ｓｂ）系合金を用いても同様の効果が得られた。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明の鉛蓄電池では、
負極板を包み込む袋状セパレータの表裏両面に、背中合
わせに、縦に平行な複数本のリブが設けられ、負極板に
接する裏面のリブの高さを表面のリブの高さより高くし
ているものであるので、極板、とくに負極板と、セパレ
ータとの間の電解液の供給、拡散を良好にし、活物質が
濃厚な硫酸によって充放電に寄与しない硫酸鉛に変化す
ることを防止して電池の充放電サイクル寿命を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鉛蓄電池の極板群の斜視図

【図２】同極板群の上面断面図

【図３】本発明の鉛蓄電池の充放電サイクル寿命特性を
示す図

【符号の説明】

１ 負極板 ２ 袋状セパレータ ３ 正極板 ４ 袋状セパレータのシート部分 ５ 袋状セパレータのリブ ５ａ セパレータの裏面に設けられ、負極板に接するリ
ブ ５ｂ セパレータの表面に設けられ、正極板に接するリ
ブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正極板と、アンチモンを含まない鉛合金か
   らなる格子体を用いた負極板と、合成樹脂製の袋状セパ
   レータとからなる極板群を備え、前記袋状セパレータ
   は、その表裏両面に背中合わせに縦に平行な複数本のリ
   ブが設けられているとともに、その内部に負極板を位置
   させていて、負極板に接する裏面のリブの高さは、表面
   のリブの高さよりも高い鉛蓄電池。
2. 【請求項２】袋状セパレータは、負極板に接する裏面の
   リブの高さが０．４mm以上０．７mm未満である請求項１
   記載の鉛蓄電池。
3. 【請求項３】負極板の格子体に用いたアンチモンを含ま
   ない鉛合金は、鉛−カルシウム−錫（Ｐｂ−Ｃａ−Ｓ
   ｎ）合金である請求項１記載の鉛蓄電池。
4. 【請求項４】正極板は、鉛−カルシウム−錫（Ｐｂ−Ｃ
   ａ−Ｓｎ）合金からなる格子体を用いる請求項１記載の
   鉛蓄電池。