JPH07142082A - リテーナ式密閉型鉛蓄電池 - Google Patents
リテーナ式密閉型鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPH07142082A JPH07142082A JP5307428A JP30742893A JPH07142082A JP H07142082 A JPH07142082 A JP H07142082A JP 5307428 A JP5307428 A JP 5307428A JP 30742893 A JP30742893 A JP 30742893A JP H07142082 A JPH07142082 A JP H07142082A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder layer
- average pore
- electrode plate
- battery
- pore size
- 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.)
- Pending
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-
- 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
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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 トリクル寿命特性、サイクル寿命特性及び過
充電特性優れたリテーナ式密閉型鉛蓄電池を提供する。 【構成】 極板群周辺に配された粉体層と、粉体層と蓄
電池蓋との間に配された連続気泡体とを備え、粉体層の
平均空孔径はセパレータの平均孔径よりも大きく、連続
気泡体の平均孔径は粉体層の平均空孔径よりも大きいも
のとする。トリクル寿命試験が進行するにつれ、水蒸気
透過により電池内部の電解液が減少するが、粉体層の平
均空孔径がセパレータの平均孔径より大きいものでは電
解液の減少が粉体層から起り、セパレータ中でＩＲ損失
が起らない。また粉体層が自由移動しないため、正極板
の腐食による膨張が抑制され極板群の圧迫度が増加する
ので寿命性能が改善される。
充電特性優れたリテーナ式密閉型鉛蓄電池を提供する。 【構成】 極板群周辺に配された粉体層と、粉体層と蓄
電池蓋との間に配された連続気泡体とを備え、粉体層の
平均空孔径はセパレータの平均孔径よりも大きく、連続
気泡体の平均孔径は粉体層の平均空孔径よりも大きいも
のとする。トリクル寿命試験が進行するにつれ、水蒸気
透過により電池内部の電解液が減少するが、粉体層の平
均空孔径がセパレータの平均孔径より大きいものでは電
解液の減少が粉体層から起り、セパレータ中でＩＲ損失
が起らない。また粉体層が自由移動しないため、正極板
の腐食による膨張が抑制され極板群の圧迫度が増加する
ので寿命性能が改善される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はリテーナ式密閉型鉛蓄電
池の改良に関するものである。
池の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】蓄電池の充電中に発生する酸素ガスを負
極板で吸収する、いわゆる酸素サイクルを利用した密閉
型鉛蓄電池には、リテーナ式とゲル式の二種類があり、
現在、主にリテーナ式が用いられている。
極板で吸収する、いわゆる酸素サイクルを利用した密閉
型鉛蓄電池には、リテーナ式とゲル式の二種類があり、
現在、主にリテーナ式が用いられている。
【０００３】リテーナ式は、正極板と負極板との間に挿
入した微細なガラス繊維を素材とするマット状セパレー
タ（ガラスセパレータ）で充放電に必要な硫酸電解液の
保持と両極の隔離とを行う方式である。リテーナ式は無
保守、無漏液、ポジションフリーなどの特徴を活かし
て、近年ポータブル機器、コードレス機器、コンピュー
ターのバックアップ電源をはじめ、大型の据置用電池や
自動車のエンジン始動用にも使用されるようになってき
た。
入した微細なガラス繊維を素材とするマット状セパレー
タ（ガラスセパレータ）で充放電に必要な硫酸電解液の
保持と両極の隔離とを行う方式である。リテーナ式は無
保守、無漏液、ポジションフリーなどの特徴を活かし
て、近年ポータブル機器、コードレス機器、コンピュー
ターのバックアップ電源をはじめ、大型の据置用電池や
自動車のエンジン始動用にも使用されるようになってき
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、密閉型鉛蓄
電池では、過充電や使用雰囲気が４０℃以上のとき、電
槽から電解液の水分が水蒸気となって透出するため、電
解液が除々に減少する。このためセパレータ中の電解液
が減少し、ＩＲ損失が大きくなるといった問題がある。
それゆえ、特にＵＰＳ用途等の高率放電時では、性能が
大きく低下してしまうことがある。
電池では、過充電や使用雰囲気が４０℃以上のとき、電
槽から電解液の水分が水蒸気となって透出するため、電
解液が除々に減少する。このためセパレータ中の電解液
が減少し、ＩＲ損失が大きくなるといった問題がある。
それゆえ、特にＵＰＳ用途等の高率放電時では、性能が
大きく低下してしまうことがある。
【０００５】この問題を防ぐには、初めから電解液を過
剰に存在させておけば良いが、リテーナ式密閉型鉛蓄電
池のポジションフリーという特徴を潰してしまうことに
なり、十分な解決策とはいいがたい。
剰に存在させておけば良いが、リテーナ式密閉型鉛蓄電
池のポジションフリーという特徴を潰してしまうことに
なり、十分な解決策とはいいがたい。
【０００６】他の方法として、蓄電池内部をセパレータ
の平均孔径よりも大きい平均空孔径を有する粉体層で満
たすことも考えられるが、蓄電池の構造上、内部一杯に
粉体を充填することは非常に困難である。
の平均孔径よりも大きい平均空孔径を有する粉体層で満
たすことも考えられるが、蓄電池の構造上、内部一杯に
粉体を充填することは非常に困難である。
【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、その目的とするところは、
過充電時や高温使用時における水分減少によりセパレー
タでの電気抵抗が増大し、大きなＩＲ損失が生ずること
を防止しうるとともに、サイクル寿命特性や過充電特性
にも優れたリテーナ式密閉型鉛蓄電池を提供することで
ある。
ためになされたものであり、その目的とするところは、
過充電時や高温使用時における水分減少によりセパレー
タでの電気抵抗が増大し、大きなＩＲ損失が生ずること
を防止しうるとともに、サイクル寿命特性や過充電特性
にも優れたリテーナ式密閉型鉛蓄電池を提供することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、極板群周辺に配
された粉体層と、粉体層と蓄電池蓋との間に配された連
続気泡体とを備え、粉体層の平均空孔径はセパレータの
平均孔径よりも大きく、連続気泡体の平均孔径は粉体層
の平均空孔径よりも大きいものである、リテーナ式密閉
型鉛蓄電池とすることにより、従来の課題を解決するも
のである。尚、本発明において、連続気泡体とは内部に
連続気泡を有する部材の総称である。
された粉体層と、粉体層と蓄電池蓋との間に配された連
続気泡体とを備え、粉体層の平均空孔径はセパレータの
平均孔径よりも大きく、連続気泡体の平均孔径は粉体層
の平均空孔径よりも大きいものである、リテーナ式密閉
型鉛蓄電池とすることにより、従来の課題を解決するも
のである。尚、本発明において、連続気泡体とは内部に
連続気泡を有する部材の総称である。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。セパレータには、ガラス繊維の平均直径約１μｍ、
多孔度約９４％の通常使用されているものを用い、２０
ｋｇ／ｄｍ2 荷重下で、厚さが１．５ｍｍのものを使用
し、これに正極板と負極板とを組み合わせ（極板間は
１．５ｍｍ）、２Ｖ定格容量８Ａｈ（２０ｈＲ）の蓄電
池を製作した。その後、蓋の開口部より粉体を充填し粉
体層を形成し、その後、蓋の開口部より発泡性樹脂を充
填して蓄電池内部で発泡させた。また、粉体としては、
ソーダ石灰ガラスよりなり真球に近く自身は孔をほとん
ど持たないガラスビーズを用いた。また、比較のため、
蓋裏空間に連続気泡を有する発泡性樹脂の代わりに無気
泡性樹脂を配した蓄電池、及び粉体層は設けてあるが、
その上部には自由空間を有する蓄電池についても製作し
た。さらに、粉体層の平均空孔径は、種々の粒径の粉体
を用い、１、２０、５０、１００μｍとした。この例で
は連続気泡を有する発泡体の平均孔径は約２００μｍで
あったが、液保持機能との関係上、連続気泡体の平均孔
径の方が粉体層の平均空孔径よりも大きくする必要があ
る。
る。セパレータには、ガラス繊維の平均直径約１μｍ、
多孔度約９４％の通常使用されているものを用い、２０
ｋｇ／ｄｍ2 荷重下で、厚さが１．５ｍｍのものを使用
し、これに正極板と負極板とを組み合わせ（極板間は
１．５ｍｍ）、２Ｖ定格容量８Ａｈ（２０ｈＲ）の蓄電
池を製作した。その後、蓋の開口部より粉体を充填し粉
体層を形成し、その後、蓋の開口部より発泡性樹脂を充
填して蓄電池内部で発泡させた。また、粉体としては、
ソーダ石灰ガラスよりなり真球に近く自身は孔をほとん
ど持たないガラスビーズを用いた。また、比較のため、
蓋裏空間に連続気泡を有する発泡性樹脂の代わりに無気
泡性樹脂を配した蓄電池、及び粉体層は設けてあるが、
その上部には自由空間を有する蓄電池についても製作し
た。さらに、粉体層の平均空孔径は、種々の粒径の粉体
を用い、１、２０、５０、１００μｍとした。この例で
は連続気泡を有する発泡体の平均孔径は約２００μｍで
あったが、液保持機能との関係上、連続気泡体の平均孔
径の方が粉体層の平均空孔径よりも大きくする必要があ
る。
【００１０】尚、粉体層の平均空孔径は（株）島津製作
所製micrometric pore sizer9310を使用して計測した。
所製micrometric pore sizer9310を使用して計測した。
【００１１】かかる蓄電池の断面模式図を図１に示す。
同図において、１は電槽、２は連続気泡体、３は極板
群、４は粉体層、５は粉体、６は粉体を充填するための
ジョウゴである。図４は、粉体層の平均空孔径以外の構
成種別を示す図である。
同図において、１は電槽、２は連続気泡体、３は極板
群、４は粉体層、５は粉体、６は粉体を充填するための
ジョウゴである。図４は、粉体層の平均空孔径以外の構
成種別を示す図である。
【００１２】これらの蓄電池に比重１．３２（２０℃）
の希硫酸を注液したのち、試験に供した。第１の試験と
して、トリクル電圧２．３Ｖ／セルで温度４０℃に保っ
た恒温槽（気相）に電池を入れ、３ヶ月毎に５０Ｗ定電
力放電で終止電圧１．６５Ｖ／セルになるまで放電を行
ない、放電持続時間を測定した。粉体層の平均空孔径が
１００μｍの場合の結果を図２に示す。極板群の周囲に
粒体層を配したリテーナ式密閉型鉛蓄電池Ｎｏ．２から
４は、従来品に比べトリクル寿命性能に優れていた。こ
の傾向は、平均空孔径が２０及び５０μｍのものについ
ても同様であったが、平均空孔径が１μｍのものは、従
来品との差異が認められなかった。この理由として以下
のことが考えられる。すなわち、トリクル寿命試験が進
行するにつれ、水蒸気透過により液が電槽壁を透過して
外部へ出てしまうので、電池内部の電解液が減少する
が、極板群周囲に配した粉体層は電解液を含浸してお
り、粉体層の平均孔径がセパレータの平均孔径より大き
いため、電解液の減少が粉体層から起り、セパレータ中
でＩＲ損失が起らず、トリクル寿命性能が優れていたと
思われる。
の希硫酸を注液したのち、試験に供した。第１の試験と
して、トリクル電圧２．３Ｖ／セルで温度４０℃に保っ
た恒温槽（気相）に電池を入れ、３ヶ月毎に５０Ｗ定電
力放電で終止電圧１．６５Ｖ／セルになるまで放電を行
ない、放電持続時間を測定した。粉体層の平均空孔径が
１００μｍの場合の結果を図２に示す。極板群の周囲に
粒体層を配したリテーナ式密閉型鉛蓄電池Ｎｏ．２から
４は、従来品に比べトリクル寿命性能に優れていた。こ
の傾向は、平均空孔径が２０及び５０μｍのものについ
ても同様であったが、平均空孔径が１μｍのものは、従
来品との差異が認められなかった。この理由として以下
のことが考えられる。すなわち、トリクル寿命試験が進
行するにつれ、水蒸気透過により液が電槽壁を透過して
外部へ出てしまうので、電池内部の電解液が減少する
が、極板群周囲に配した粉体層は電解液を含浸してお
り、粉体層の平均孔径がセパレータの平均孔径より大き
いため、電解液の減少が粉体層から起り、セパレータ中
でＩＲ損失が起らず、トリクル寿命性能が優れていたと
思われる。
【００１３】次に、上記構成の蓄電池をサイクル寿命試
験に供した。サイクル寿命試験条件としては、電池を
０．２５ＣＡで１．７Ｖ／セルまでの放電と、２．４５
Ｖ／セル、最大電流０．２５ＣＡの定電流定電圧での６
時間充電とを２５℃の温度雰囲気で繰り返した。粉体層
の平均空孔径が１００μｍの場合の結果を図３に示す。
粉体を充填しない電池Ｎｏ．１や粒体で極板群を埋没し
ただけの電池Ｎｏ．２では約３００サイクルで寿命に達
したが、上部に樹脂体を配した電池Ｎｏ．３や４では約
６００サイクルの寿命を有していた。この傾向は粉体層
の平均空孔径の大小にかかかわらず同じであった。この
理由として以下のことが考えられる。つまり、サイクル
寿命試験が進行するにつれ、正極板の腐食のよる膨張や
活物質の結合力の低下が起こり、電池Ｎｏ．１や２では
早期に寿命に達したが、電池Ｎｏ．３や４では粉体が電
池内空間全体に充填されているため、正極板の腐食によ
る膨張が抑制され、長寿命化されたものと思われる。後
者の容量推移が良かったのは、格子の伸びが周囲のガラ
スビーズにより制限され、その応力が極板にかかり、極
板群の圧迫度が増加したためと考えられる。従来より、
極板群の圧迫度を高めて電池を組立れば、寿命性能は良
くなると言われている。しかし実際には組立が困難にな
るため、あまり圧迫度は上げることができない。ところ
が、粉体を極板群周囲に配すと、上述したように結果的
に極板群に圧迫がかるようになるため、容量推移が良か
ったものと思われる。また、格子が伸びても、本発明の
ように極板群周囲にガラスビーズを配せば、力が分散し
電槽壁全体に応力がかかるため、電槽破壊もおこり難く
なるものと思われる。
験に供した。サイクル寿命試験条件としては、電池を
０．２５ＣＡで１．７Ｖ／セルまでの放電と、２．４５
Ｖ／セル、最大電流０．２５ＣＡの定電流定電圧での６
時間充電とを２５℃の温度雰囲気で繰り返した。粉体層
の平均空孔径が１００μｍの場合の結果を図３に示す。
粉体を充填しない電池Ｎｏ．１や粒体で極板群を埋没し
ただけの電池Ｎｏ．２では約３００サイクルで寿命に達
したが、上部に樹脂体を配した電池Ｎｏ．３や４では約
６００サイクルの寿命を有していた。この傾向は粉体層
の平均空孔径の大小にかかかわらず同じであった。この
理由として以下のことが考えられる。つまり、サイクル
寿命試験が進行するにつれ、正極板の腐食のよる膨張や
活物質の結合力の低下が起こり、電池Ｎｏ．１や２では
早期に寿命に達したが、電池Ｎｏ．３や４では粉体が電
池内空間全体に充填されているため、正極板の腐食によ
る膨張が抑制され、長寿命化されたものと思われる。後
者の容量推移が良かったのは、格子の伸びが周囲のガラ
スビーズにより制限され、その応力が極板にかかり、極
板群の圧迫度が増加したためと考えられる。従来より、
極板群の圧迫度を高めて電池を組立れば、寿命性能は良
くなると言われている。しかし実際には組立が困難にな
るため、あまり圧迫度は上げることができない。ところ
が、粉体を極板群周囲に配すと、上述したように結果的
に極板群に圧迫がかるようになるため、容量推移が良か
ったものと思われる。また、格子が伸びても、本発明の
ように極板群周囲にガラスビーズを配せば、力が分散し
電槽壁全体に応力がかかるため、電槽破壊もおこり難く
なるものと思われる。
【００１４】さらに、これら構成の蓄電池を粉体注入口
が底面になるように逆置して、小形シ−ル鉛蓄電池のＪ
ＩＳ規格ＪＩＳ−Ｃ−８７０２（１９８８）、８．３．
６「過充電特性」にしたがって、０．１ＣＡの一定電流
で４８時間連続充電した。その結果、試験後Ｎｏ．３の
蓄電池では、粒体層の平均空孔径の大小にかかかわら
ず、電解液の溢液が観察された。この理由として以下の
ことが考えられる。上記の定電流充電ではガッシングに
より極板群に保持された電解液の一部が排出され底部の
注入口の部分に移行するが、Ｎｏ．３の蓄電池では蓋裏
には無気泡性樹脂が配されているため逃げ場がなく、注
入口から外部に溢液したものと考えられる。
が底面になるように逆置して、小形シ−ル鉛蓄電池のＪ
ＩＳ規格ＪＩＳ−Ｃ−８７０２（１９８８）、８．３．
６「過充電特性」にしたがって、０．１ＣＡの一定電流
で４８時間連続充電した。その結果、試験後Ｎｏ．３の
蓄電池では、粒体層の平均空孔径の大小にかかかわら
ず、電解液の溢液が観察された。この理由として以下の
ことが考えられる。上記の定電流充電ではガッシングに
より極板群に保持された電解液の一部が排出され底部の
注入口の部分に移行するが、Ｎｏ．３の蓄電池では蓋裏
には無気泡性樹脂が配されているため逃げ場がなく、注
入口から外部に溢液したものと考えられる。
【００１５】以上の試験結果から、トリクル寿命性能、
サイクル寿命性能及び過充電特性に優れた蓄電池を得る
には、極板群周辺に配された粉体層と、粉体層と蓄電池
蓋との間に配された連続気泡体とを備え、粉体層の平均
空孔径はセパレータの平均孔径よりも大きく、連続気泡
体の平均孔径は粉体層の平均空孔径よりも大きいもので
あるリテーナ式密閉型鉛蓄電池とすればよいことがわか
る。
サイクル寿命性能及び過充電特性に優れた蓄電池を得る
には、極板群周辺に配された粉体層と、粉体層と蓄電池
蓋との間に配された連続気泡体とを備え、粉体層の平均
空孔径はセパレータの平均孔径よりも大きく、連続気泡
体の平均孔径は粉体層の平均空孔径よりも大きいもので
あるリテーナ式密閉型鉛蓄電池とすればよいことがわか
る。
【００１６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかるリ
テーナ式密閉型鉛蓄電池は、極板群周辺に配された粉体
層と、粉体層と蓄電池蓋との間に配された連続気泡体と
を備え、粉体層の平均空孔径はセパレータの平均孔径よ
りも大きく、連続気泡体の平均孔径は粉体層の平均空孔
径よりも大きいことを特徴とするものである。
テーナ式密閉型鉛蓄電池は、極板群周辺に配された粉体
層と、粉体層と蓄電池蓋との間に配された連続気泡体と
を備え、粉体層の平均空孔径はセパレータの平均孔径よ
りも大きく、連続気泡体の平均孔径は粉体層の平均空孔
径よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１７】これにより、蓄電池を倒置状態で使用して
も漏液することがなく、かつ、トリクル寿命性、サイク
ル寿命性及び過充電特性に優れたリテーナ式密閉型鉛蓄
電池を提供するこができる。
も漏液することがなく、かつ、トリクル寿命性、サイク
ル寿命性及び過充電特性に優れたリテーナ式密閉型鉛蓄
電池を提供するこができる。
【図１】本発明密閉型鉛蓄電池の要部断面模式図であ
る。
る。
【図２】４０℃トリクル寿命性能を示す図である。
【図３】２５℃サイクル寿命性能図を示す図である。
【図４】電池構成を示す図である。
１ 電槽 ２ 連続気泡体 ３ 極板群 ４ 粉体層 ５ 粉体 ６ 粉体を充填するためのジョウゴ ７ 電槽内の粉体の充填されていない空間
Claims (1)
- 【請求項１】 極板群周辺に配された粉体層と、粉体層
と蓄電池蓋との間に配された連続気泡体とを備え、粉体
層の平均空孔径はセパレータの平均孔径よりも大きく、
連続気泡体の平均孔径は粉体層の平均空孔径よりも大き
いものである、リテーナ式密閉型鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5307428A JPH07142082A (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | リテーナ式密閉型鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5307428A JPH07142082A (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | リテーナ式密閉型鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142082A true JPH07142082A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17968949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5307428A Pending JPH07142082A (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | リテーナ式密閉型鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142082A (ja) |
-
1993
- 1993-11-12 JP JP5307428A patent/JPH07142082A/ja active Pending
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