JPH0831336B2 - 密閉型鉛蓄電池用陽極板 - Google Patents
密閉型鉛蓄電池用陽極板Info
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- JPH0831336B2 JPH0831336B2 JP60242443A JP24244385A JPH0831336B2 JP H0831336 B2 JPH0831336 B2 JP H0831336B2 JP 60242443 A JP60242443 A JP 60242443A JP 24244385 A JP24244385 A JP 24244385A JP H0831336 B2 JPH0831336 B2 JP H0831336B2
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- Japan
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- battery
- active material
- anode plate
- discharge
- sealed lead
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
- H01M10/342—Gastight lead 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
- H01M4/14—Electrodes for lead-acid accumulators
- H01M4/16—Processes of manufacture
- H01M4/20—Processes of manufacture of pasted electrodes
-
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- 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
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/73—Grids for lead-acid accumulators, e.g. frame plates
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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
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は密閉型鉛蓄電池用陽極板の特性改善、特に高
率放電特性および過放電放置特性、寿命特性の改善に関
するものである。
率放電特性および過放電放置特性、寿命特性の改善に関
するものである。
従来の技術 従来の密閉型鉛蓄電池用極板は鋳造もしくはエキスパ
ンド加工した格子にペーストを充填し化成工程を経て極
板としている。そのため極板内部まで活物質が充填され
ている。一方、NS40Z形鉛蓄電池（電解液を限定した密
閉型鉛蓄電池ではなく過剰の電解液を使用する自動車用
鉛蓄電池のJIS形式）用極板の格子として鉛又は鉛合金
よりなる格子体の格子骨の一部を耐熱、耐酸、耐酸化性
を有する不導電性もしくは導電性の織布又は不織布で置
き換えることにより、軽量で且つ活物質の脱落を少なく
したものがある。
ンド加工した格子にペーストを充填し化成工程を経て極
板としている。そのため極板内部まで活物質が充填され
ている。一方、NS40Z形鉛蓄電池（電解液を限定した密
閉型鉛蓄電池ではなく過剰の電解液を使用する自動車用
鉛蓄電池のJIS形式）用極板の格子として鉛又は鉛合金
よりなる格子体の格子骨の一部を耐熱、耐酸、耐酸化性
を有する不導電性もしくは導電性の織布又は不織布で置
き換えることにより、軽量で且つ活物質の脱落を少なく
したものがある。
発明が解決しようとする問題点 ところで密閉型鉛蓄電池の放電反応は陽極活物質、陰
極活物質および硫酸の反応であるが、密閉型鉛蓄電池で
は電解液が制限されているが故に、放電特性、特に電圧
特性に大きく関与するのは硫酸の拡散である。従来の極
板では極板内部まで活物質が充填されているため、放電
時内部まで硫酸の拡散が追従できず、結局極板表面での
反応が主となり、内部の活物質はほとんど利用されない
状態となっている。この傾向は放電電流の増加、極板厚
の増加にともない顕著になってくる。この現象は放電特
性に影響するばかりでなく、電池寿命にも大きく関与す
る。なぜならば、放電時に表面近くの活物質が集中的に
利用され、表面近くの活物質が泥状化をおこし脱落す
る。そのためショートや泥状化のための容量低下をまね
きやすい。また密閉型鉛蓄電池におこりやすい格子の伸
びによる格子と活物質との密着性低下による容量低下の
問題も従来の極板では重要な問題である。さらに重要な
ことは、密閉型鉛蓄電池特有の過放電放置後充電が入ら
ないという現象がある。これは密閉型鉛電池の大きなる
欠点であり、原因としては過放電放置中に格子と活物質
界面に自己放電によって硫酸鉛の高抵抗層が形成される
ためと考えられている。
極活物質および硫酸の反応であるが、密閉型鉛蓄電池で
は電解液が制限されているが故に、放電特性、特に電圧
特性に大きく関与するのは硫酸の拡散である。従来の極
板では極板内部まで活物質が充填されているため、放電
時内部まで硫酸の拡散が追従できず、結局極板表面での
反応が主となり、内部の活物質はほとんど利用されない
状態となっている。この傾向は放電電流の増加、極板厚
の増加にともない顕著になってくる。この現象は放電特
性に影響するばかりでなく、電池寿命にも大きく関与す
る。なぜならば、放電時に表面近くの活物質が集中的に
利用され、表面近くの活物質が泥状化をおこし脱落す
る。そのためショートや泥状化のための容量低下をまね
きやすい。また密閉型鉛蓄電池におこりやすい格子の伸
びによる格子と活物質との密着性低下による容量低下の
問題も従来の極板では重要な問題である。さらに重要な
ことは、密閉型鉛蓄電池特有の過放電放置後充電が入ら
ないという現象がある。これは密閉型鉛電池の大きなる
欠点であり、原因としては過放電放置中に格子と活物質
界面に自己放電によって硫酸鉛の高抵抗層が形成される
ためと考えられている。
最近、密閉型鉛蓄電池はハンディクリーナ用、VTR
（ブイティアール）用などの電源に代表されるように、
家電品への進出が著しい。そのため比較的高率放電での
サイクル用途が急激に要求されるようになってきてい
る。その要求の中で、極板内の活物質を均一に利用さ
せ、放電特性、特に電圧特性と高容量化への改善が望ま
れている。また家電品の場合、ユーザが不特定多数とな
るため、信頼性が強く望まれ、特に放電後長期にわたっ
て使用を停止し、再度充電しようとしても充電が入らな
いのではニッケル・カドミウム電池、その他の電池に比
べ使用上困難がある。また当然のごとく寿命の面でも安
定した寿命を有することが不可欠である。
（ブイティアール）用などの電源に代表されるように、
家電品への進出が著しい。そのため比較的高率放電での
サイクル用途が急激に要求されるようになってきてい
る。その要求の中で、極板内の活物質を均一に利用さ
せ、放電特性、特に電圧特性と高容量化への改善が望ま
れている。また家電品の場合、ユーザが不特定多数とな
るため、信頼性が強く望まれ、特に放電後長期にわたっ
て使用を停止し、再度充電しようとしても充電が入らな
いのではニッケル・カドミウム電池、その他の電池に比
べ使用上困難がある。また当然のごとく寿命の面でも安
定した寿命を有することが不可欠である。
このように密閉型鉛電池の要求に対し、従来の極板で
は上記の如く欠点があり満足の得られる特性を有してい
ない。
は上記の如く欠点があり満足の得られる特性を有してい
ない。
本発明は、陽極板内での活物質を均一に利用させ、し
かも過放電放置状態でも容易に充電可能であるという密
閉型鉛蓄電池の放電容量、放電特性、過放電放置特性さ
らに電流寿命を改善することを目的とする。
かも過放電放置状態でも容易に充電可能であるという密
閉型鉛蓄電池の放電容量、放電特性、過放電放置特性さ
らに電流寿命を改善することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は上記の問題点に対し、陽極活物質を保持した
２枚の格子間に、電解液を保持したカーボン繊維からな
る不織布を介在させたことを特徴とするものである。
２枚の格子間に、電解液を保持したカーボン繊維からな
る不織布を介在させたことを特徴とするものである。
作用 格子・カーボン不織布・格子の３層構造の基体を用い
て陽極板を作成するため、活物質層が、活物質・電解液
を含むカーボン不織布・活物質と３層構造となり、結局
電解液の硫酸は極板外部からと、３層の基体の中央のカ
ーボン不織布から供給され、極板中央での利用が従来の
陽極板より高まり、極板全体に均一に利用されうる。さ
らにカーボン不織布は導電性を有しており、過放電放置
後格子と活物質界面に硫酸鉛の高抵抗層が形成されても
カーボン不織布を通じて充電電流が流れ得る。そのため
充電回復性が従来の陽極板にくらべはるかにすぐれてい
る。
て陽極板を作成するため、活物質層が、活物質・電解液
を含むカーボン不織布・活物質と３層構造となり、結局
電解液の硫酸は極板外部からと、３層の基体の中央のカ
ーボン不織布から供給され、極板中央での利用が従来の
陽極板より高まり、極板全体に均一に利用されうる。さ
らにカーボン不織布は導電性を有しており、過放電放置
後格子と活物質界面に硫酸鉛の高抵抗層が形成されても
カーボン不織布を通じて充電電流が流れ得る。そのため
充電回復性が従来の陽極板にくらべはるかにすぐれてい
る。
実施例 本発明の詳細を実施例をもって説明する。第１図に本
発明の格子・カーボン不織布・格子の３層構造の基体を
示す。１が格子、２がカーボン細繊維からなる不織布で
ある。第２図は格子の平面図、第３図は３層構造の基体
にペーストを充填し、化成して活物質化した本発明の陽
極板の断面図である。３が活物質である。この構造の陽
極板は40mm×100mm×3mmの大きさとした。厚みの内訳は
格子厚1.5mm×２、カーボン不織布0.4mm×１である。作
成はまずカーボン不織布２を格子１と格子１の間に挿入
し、格子１と格子１はその耳部同志をアーク溶接にて接
合一体とした。その後ペーストを両面より充填し、乾燥
後通常の化成工程を施して陽極板とした。その時の活物
質量は28gであった。この陽極板１枚と通常の陰極板２
枚を用いて密閉型鉛蓄電池を作成した。電解液は比重1.
320硫酸16mlを用い、陰、陽極板間に介在させるリテー
ナは通常のものを用いた。比較のため陽極板として従来
型の通常使用品、格子厚3.0mm、活物質量34gを用いて該
陽極板以外まったく同型の従来の密閉型鉛蓄電池も作成
した。以下従来の陽極板を使用した電池（以下「従来の
電池」という）をｂ、本発明の陽極板を使用した電池
（以下「本発明の電池」という）をａと記す。第４図に
2A放電の試験結果を記す。図からわかるように、本発明
の電池ａは従来の電池ｂよりはるかにすぐれた電圧特性
を示し、特に放電終期で差が大きくみられる。これは電
解液の供給が放電終期まで安定して行なわれていること
に対応し、反応が陽極板全体で起っていることによる。
第５図、第６図はその証拠となる、2A放電後の陽極板内
の反応分布を示す。ここでは反応生成物であるPbSO4の
Ｓに注目し、PbSO4の量をＳのＫα強度に対応させて示
す。第５図は従来の陽極板の反応分布で、陽極板表面付
近に反応分布が集中し、中央部の利用が少ない。これに
対し第６図に示す本発明の陽極板の反応分布は中央に電
解液を有しているため、ほぼ全体的に反応していること
が解る。さらに本発明陽極板の特性を把握するため、過
放電放置後の容量回復性と寿命特性を調べた。容量回復
性については2A放電後、2.45V定電圧充電を８時間行
い、５Ωの抵抗にて定抵抗放電を５日間連続して行っ
た。その後周囲温度45℃の条件下で14日間放置し、再び
2.45V定電圧充電を８時間行った。充電終了後2A放電を
行い、初期の容量と比較した。
発明の格子・カーボン不織布・格子の３層構造の基体を
示す。１が格子、２がカーボン細繊維からなる不織布で
ある。第２図は格子の平面図、第３図は３層構造の基体
にペーストを充填し、化成して活物質化した本発明の陽
極板の断面図である。３が活物質である。この構造の陽
極板は40mm×100mm×3mmの大きさとした。厚みの内訳は
格子厚1.5mm×２、カーボン不織布0.4mm×１である。作
成はまずカーボン不織布２を格子１と格子１の間に挿入
し、格子１と格子１はその耳部同志をアーク溶接にて接
合一体とした。その後ペーストを両面より充填し、乾燥
後通常の化成工程を施して陽極板とした。その時の活物
質量は28gであった。この陽極板１枚と通常の陰極板２
枚を用いて密閉型鉛蓄電池を作成した。電解液は比重1.
320硫酸16mlを用い、陰、陽極板間に介在させるリテー
ナは通常のものを用いた。比較のため陽極板として従来
型の通常使用品、格子厚3.0mm、活物質量34gを用いて該
陽極板以外まったく同型の従来の密閉型鉛蓄電池も作成
した。以下従来の陽極板を使用した電池（以下「従来の
電池」という）をｂ、本発明の陽極板を使用した電池
（以下「本発明の電池」という）をａと記す。第４図に
2A放電の試験結果を記す。図からわかるように、本発明
の電池ａは従来の電池ｂよりはるかにすぐれた電圧特性
を示し、特に放電終期で差が大きくみられる。これは電
解液の供給が放電終期まで安定して行なわれていること
に対応し、反応が陽極板全体で起っていることによる。
第５図、第６図はその証拠となる、2A放電後の陽極板内
の反応分布を示す。ここでは反応生成物であるPbSO4の
Ｓに注目し、PbSO4の量をＳのＫα強度に対応させて示
す。第５図は従来の陽極板の反応分布で、陽極板表面付
近に反応分布が集中し、中央部の利用が少ない。これに
対し第６図に示す本発明の陽極板の反応分布は中央に電
解液を有しているため、ほぼ全体的に反応していること
が解る。さらに本発明陽極板の特性を把握するため、過
放電放置後の容量回復性と寿命特性を調べた。容量回復
性については2A放電後、2.45V定電圧充電を８時間行
い、５Ωの抵抗にて定抵抗放電を５日間連続して行っ
た。その後周囲温度45℃の条件下で14日間放置し、再び
2.45V定電圧充電を８時間行った。充電終了後2A放電を
行い、初期の容量と比較した。
第７図に従来の電池ｂと本発明の電池ａの容量回復率
を示す。図から明らかなように本発明の電池ａは従来の
電池ｂより容量回復率がすぐれている。この理由は陽極
板中央に導電性のカーボン不織布が存在するため過放電
放置した後、格子と活物質界面に高抵抗層が存在して
も、カーボン不織布から活物質へ電流が容易に流れ、充
電受入性が良いためと考えられる。寿命試験は2A30分放
電、0.23A5時間充電で行った。温度は20℃である。第８
図に100サイクル時点での結果を示す。100サイクル時点
では顕著な差はみられないが、従来の電池ｂは徐々に容
量の低下がみられる。これに対し本発明の電池ａはこの
時点で初期と変化がない。なお容量確認は20サイクルご
と2A完全放電で行った。寿命に関しては、100サイクル
の時点ではわずかの差しか確認していないが、放電分布
が均一的であり、局部的な活物質の劣化がないため、さ
らに格子の伸びに対し、たとえ格子と活物質界面にはが
れが生じても中心部にカーボン不織布が存在することに
より集電が可能であるため、100サイクル以降では差が
でてくると思われる。
を示す。図から明らかなように本発明の電池ａは従来の
電池ｂより容量回復率がすぐれている。この理由は陽極
板中央に導電性のカーボン不織布が存在するため過放電
放置した後、格子と活物質界面に高抵抗層が存在して
も、カーボン不織布から活物質へ電流が容易に流れ、充
電受入性が良いためと考えられる。寿命試験は2A30分放
電、0.23A5時間充電で行った。温度は20℃である。第８
図に100サイクル時点での結果を示す。100サイクル時点
では顕著な差はみられないが、従来の電池ｂは徐々に容
量の低下がみられる。これに対し本発明の電池ａはこの
時点で初期と変化がない。なお容量確認は20サイクルご
と2A完全放電で行った。寿命に関しては、100サイクル
の時点ではわずかの差しか確認していないが、放電分布
が均一的であり、局部的な活物質の劣化がないため、さ
らに格子の伸びに対し、たとえ格子と活物質界面にはが
れが生じても中心部にカーボン不織布が存在することに
より集電が可能であるため、100サイクル以降では差が
でてくると思われる。
発明の効果 以上の如く、本発明は、陽極活物質を保持した２枚の
格子間に、電解液を保持したカーボン繊維からなる不織
布を介在させたことを特徴とする密閉型鉛蓄電池用陽極
板であって、これにより元来電解液が制限されている密
閉型鉛蓄電池に使用される陽極板の活物質に、電解液が
極板外部からだけでなく極板内部からも供給されるよう
になるため、陽極板全体に亘り活物質を均一に利用し
得、放電特性、容量、寿命を改善でき、密閉型鉛蓄電池
の過放電放置後の容量回復性、陽極格子の伸びによる容
量低下を改善し得るものである。
格子間に、電解液を保持したカーボン繊維からなる不織
布を介在させたことを特徴とする密閉型鉛蓄電池用陽極
板であって、これにより元来電解液が制限されている密
閉型鉛蓄電池に使用される陽極板の活物質に、電解液が
極板外部からだけでなく極板内部からも供給されるよう
になるため、陽極板全体に亘り活物質を均一に利用し
得、放電特性、容量、寿命を改善でき、密閉型鉛蓄電池
の過放電放置後の容量回復性、陽極格子の伸びによる容
量低下を改善し得るものである。
第１図は本発明に使用する基体の説明図、第２図は第１
図の基体に使用する格子の平面図、第３図は本発明陽極
板の断面図、第４図は本発明の電池と従来の電池の端子
電圧と放電時間との関係特性比較曲線線、第５図は従来
陽極板の反応分布図、第６図は本発明陽極板の反応分布
図、第７図は本発明の電池と従来の電池の容量回復率の
比較特性図、第８図は本発明の電池と従来の電池の放電
持続時間と充放電サイクルとの関係特性比較曲線図であ
る。 1:格子、2:カーボン不織布、3:活物質、a:本発明の電
池、
図の基体に使用する格子の平面図、第３図は本発明陽極
板の断面図、第４図は本発明の電池と従来の電池の端子
電圧と放電時間との関係特性比較曲線線、第５図は従来
陽極板の反応分布図、第６図は本発明陽極板の反応分布
図、第７図は本発明の電池と従来の電池の容量回復率の
比較特性図、第８図は本発明の電池と従来の電池の放電
持続時間と充放電サイクルとの関係特性比較曲線図であ
る。 1:格子、2:カーボン不織布、3:活物質、a:本発明の電
池、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早川 他▲く▼美 東京都新宿区西新宿２丁目１番１号 新神 戸電機株式会社内 (72)発明者 小牧 昭夫 東京都新宿区西新宿２丁目１番１号 新神 戸電機株式会社内 (72)発明者 内田 敏夫 茨城県勝田市堀口832番地２号 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 森本 庄吾 茨城県勝田市堀口832番地２号 株式会社 日立製作所日立研究所内 審判の合議体 審判長 西 義之 審判官 小野 秀幸 審判官 相沢 旭 (56)参考文献 特公 昭52−29809（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】陽極活物質を保持した２枚の格子間に、電
解液を保持したカーボン繊維からなる不織布を介在させ
たことを特徴とする密閉型鉛蓄電池用陽極板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60242443A JPH0831336B2 (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | 密閉型鉛蓄電池用陽極板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60242443A JPH0831336B2 (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | 密閉型鉛蓄電池用陽極板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62103976A JPS62103976A (ja) | 1987-05-14 |
| JPH0831336B2 true JPH0831336B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=17089164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60242443A Expired - Lifetime JPH0831336B2 (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | 密閉型鉛蓄電池用陽極板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831336B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030005759A (ko) * | 2001-07-10 | 2003-01-23 | 한국전지주식회사 | 연축전지용 전극 및 그 제조방법 |
| AR067238A1 (es) | 2007-03-20 | 2009-10-07 | Commw Scient Ind Res Org | Dispositivos optimizados para el almacenamiento de energia |
| BRPI0921460A2 (pt) * | 2008-11-18 | 2016-01-12 | Johnson Controls Tech Co | dispositivos de armazenamento de energia elétrica |
| DE102008062765A1 (de) | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa | Textiles flächiges Material für eine Batterieelektrode |
| KR101827528B1 (ko) | 2009-02-26 | 2018-02-09 | 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니 | 배터리 전극 및 배터리 전극을 제조하는 방법 |
| US9401508B2 (en) * | 2009-08-27 | 2016-07-26 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Electrical storage device and electrode thereof |
| JP2012133959A (ja) | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 鉛蓄電池用複合キャパシタ負極板及び鉛蓄電池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5229809A (en) * | 1975-09-02 | 1977-03-07 | Tadashi Fukuyama | Method of burning usual red bricks to dressing bricks |
-
1985
- 1985-10-29 JP JP60242443A patent/JPH0831336B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62103976A (ja) | 1987-05-14 |
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