JPH08339820A - 負極吸収式シ−ル形鉛蓄電池 - Google Patents
負極吸収式シ−ル形鉛蓄電池Info
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- JPH08339820A JPH08339820A JP7168078A JP16807895A JPH08339820A JP H08339820 A JPH08339820 A JP H08339820A JP 7168078 A JP7168078 A JP 7168078A JP 16807895 A JP16807895 A JP 16807895A JP H08339820 A JPH08339820 A JP H08339820A
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- acid battery
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- taiki
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- 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
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鉛−カルシウム系合金からなる正極格子の伸
びと腐食とを少なくした長寿命のシール形鉛蓄電池を提
供する。 【構成】 鉛合金からなる額縁部とほぼ一定の方向に並
んで伸びる複数の太棧群とからなり、相隣る２本の太棧
の間には活物質が連続して充填されている鉛−カルシウ
ム系合金格子を用いたペースト式正極板の表面にリテー
ナマットなどのセパレータ兼電解液保持体を当接・圧迫
したことを特徴とする負極吸収式シール形鉛蓄電池。
びと腐食とを少なくした長寿命のシール形鉛蓄電池を提
供する。 【構成】 鉛合金からなる額縁部とほぼ一定の方向に並
んで伸びる複数の太棧群とからなり、相隣る２本の太棧
の間には活物質が連続して充填されている鉛−カルシウ
ム系合金格子を用いたペースト式正極板の表面にリテー
ナマットなどのセパレータ兼電解液保持体を当接・圧迫
したことを特徴とする負極吸収式シール形鉛蓄電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ペースト式正極板を用
いた、負極吸収式シール形鉛蓄電池の改良に関するもの
である。
いた、負極吸収式シール形鉛蓄電池の改良に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】負極吸収式シール形鉛蓄電池
は、補水不要でメンテナンスフリーという特長のため
に、電気自動車用などの充放電用途および据置用などの
フロート充電用途に急増している。しかしどちらの用途
においても、従来の電池すなわち格子に鉛−アンチモン
系合金を用い、多量の流動電解液を用いたものと比較し
て短寿命である。その主原因は、電解液の水の減少によ
るドライアップを除けば正極格子の腐食と伸びとであ
る。
は、補水不要でメンテナンスフリーという特長のため
に、電気自動車用などの充放電用途および据置用などの
フロート充電用途に急増している。しかしどちらの用途
においても、従来の電池すなわち格子に鉛−アンチモン
系合金を用い、多量の流動電解液を用いたものと比較し
て短寿命である。その主原因は、電解液の水の減少によ
るドライアップを除けば正極格子の腐食と伸びとであ
る。
【０００３】周知のように格子の機能には、活物質の保
持と、充放電電流の集電すなわち電子電導とがある。前
者はプラスチック枠体やクラッド式のチューブなど、他
の手段でも代用できる。しかし後者の集電の機能は、希
硫酸を電解液として用いるために鉛合金材料でしか行な
うことができない。
持と、充放電電流の集電すなわち電子電導とがある。前
者はプラスチック枠体やクラッド式のチューブなど、他
の手段でも代用できる。しかし後者の集電の機能は、希
硫酸を電解液として用いるために鉛合金材料でしか行な
うことができない。
【０００４】他方、シール形鉛蓄電池は自己放電による
水素ガスの発生を極力、抑えるために、鉛−カルシウム
系合金を格子に用いることが必須の要件となっている。
この合金は、３２７±１℃の狭い温度範囲で溶湯が凝固
する。したがって、格子の鋳造に際しては、鋳型面から
鉛合金溶湯が冷却されて凝固が始まり、熱容量の大きな
部分、即ち格子の縦棧と横棧との交点が最後に凝固す
る。鉛合金の凝固時には体積が３〜５％収縮するので、
鉛−カルシウム系合金では最後に凝固する格子の縦棧と
横棧との交点に空孔部を生じ、鋳造欠陥が集中してい
る。なお鉛−アンチモン系合金では３２７℃から２５２
℃の広い温度範囲で鉛リッチの初晶が樹枝状に凝固して
格子棧の形状、寸法が確定し、２５２℃で共晶組成の合
金が樹枝状初晶の間に凝固するので、体積収縮による空
孔は初晶間に均一に分布し、空孔そのものも微細であっ
て、腐食や格子の伸びには悪影響が少ない。
水素ガスの発生を極力、抑えるために、鉛−カルシウム
系合金を格子に用いることが必須の要件となっている。
この合金は、３２７±１℃の狭い温度範囲で溶湯が凝固
する。したがって、格子の鋳造に際しては、鋳型面から
鉛合金溶湯が冷却されて凝固が始まり、熱容量の大きな
部分、即ち格子の縦棧と横棧との交点が最後に凝固す
る。鉛合金の凝固時には体積が３〜５％収縮するので、
鉛−カルシウム系合金では最後に凝固する格子の縦棧と
横棧との交点に空孔部を生じ、鋳造欠陥が集中してい
る。なお鉛−アンチモン系合金では３２７℃から２５２
℃の広い温度範囲で鉛リッチの初晶が樹枝状に凝固して
格子棧の形状、寸法が確定し、２５２℃で共晶組成の合
金が樹枝状初晶の間に凝固するので、体積収縮による空
孔は初晶間に均一に分布し、空孔そのものも微細であっ
て、腐食や格子の伸びには悪影響が少ない。
【０００５】さらに格子棧の伸びは、棧の表面に生成し
て密着している分子容の大きな鉛の腐食物による伸長
と、合金粒間の腐食生成物による押し拡げとである。前
者は棧の周縁の長さに比例し、断面積に反比例するの
で、太い棧ほど伸びは少ない。（伸び＝Ｋ（伸ばす力／
抗張力）＝２πｒｋ’／πｒ2 ＝２ｋ’／ｒ、ｒは棧が
円柱と仮定したときの半径、Ｋ、Ｋ’は常数）。後者
は、格子棧に存在する空孔、即ち欠陥の多い格子ほど大
きい。
て密着している分子容の大きな鉛の腐食物による伸長
と、合金粒間の腐食生成物による押し拡げとである。前
者は棧の周縁の長さに比例し、断面積に反比例するの
で、太い棧ほど伸びは少ない。（伸び＝Ｋ（伸ばす力／
抗張力）＝２πｒｋ’／πｒ2 ＝２ｋ’／ｒ、ｒは棧が
円柱と仮定したときの半径、Ｋ、Ｋ’は常数）。後者
は、格子棧に存在する空孔、即ち欠陥の多い格子ほど大
きい。
【０００６】以上のことから、鉛−カルシウム合金格子
の伸びを小さくするには、縦棧を太くするとともに、横
棧を細くかつ少なくして両者の交点を少なくする、理想
的にはまったく無くすることが必要である。この格子形
状は、クラッド極板の芯金群の構造と同じであるが、ク
ラッド式極板では平板状のリテーナマットを電解液保持
体かつセパレータとして用いることが出来ないばかりで
なく、ペースト式極板と比較して生産性が劣るため高価
であり、さらに芯金が途中で切れると、その下部は充放
電に利用されなくなって性能が低下するため、シール形
鉛蓄電池としては殆んど実用化されていない。
の伸びを小さくするには、縦棧を太くするとともに、横
棧を細くかつ少なくして両者の交点を少なくする、理想
的にはまったく無くすることが必要である。この格子形
状は、クラッド極板の芯金群の構造と同じであるが、ク
ラッド式極板では平板状のリテーナマットを電解液保持
体かつセパレータとして用いることが出来ないばかりで
なく、ペースト式極板と比較して生産性が劣るため高価
であり、さらに芯金が途中で切れると、その下部は充放
電に利用されなくなって性能が低下するため、シール形
鉛蓄電池としては殆んど実用化されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は鉛合金からなる
額縁部とほぼ一定の方向に並んで伸びる複数の太棧群と
からなり、相隣る２本の太棧の間には活物質が連続して
充填されている鉛−カルシウム系合金格子を用いたペー
スト式正極板の表面にリテーナマットなどのセパレータ
兼電解液保持体を当接・圧迫すること、また太棧群を、
それと交叉するプラスチック枠体で固定すること、さら
に太棧と交叉・固定する、鉛合金からなる細棧群のピッ
チが太棧群のピッチの５倍以上かまたは該細棧の１本の
断面積が該太棧の１本の断面積の１／６以下とすること
によって、鉛−カルシウム系合金からなる正極格子の伸
びと腐食とを少なくして、シール形鉛蓄電池の長寿命化
を図ったものである。
額縁部とほぼ一定の方向に並んで伸びる複数の太棧群と
からなり、相隣る２本の太棧の間には活物質が連続して
充填されている鉛−カルシウム系合金格子を用いたペー
スト式正極板の表面にリテーナマットなどのセパレータ
兼電解液保持体を当接・圧迫すること、また太棧群を、
それと交叉するプラスチック枠体で固定すること、さら
に太棧と交叉・固定する、鉛合金からなる細棧群のピッ
チが太棧群のピッチの５倍以上かまたは該細棧の１本の
断面積が該太棧の１本の断面積の１／６以下とすること
によって、鉛−カルシウム系合金からなる正極格子の伸
びと腐食とを少なくして、シール形鉛蓄電池の長寿命化
を図ったものである。
【０００８】
【実施例】本発明を図面によって説明する。図１は本発
明鉛蓄電池に用いる正極板の一部欠さい断面図であり、
図１において、１は格子の上部額縁、２および２’は額
縁１と一体に鋳造された太棧で、２と２’とは平行に並
んで下方に伸びている。３は格子耳であり、上部額縁
１、太棧群２および２’、格子耳３はすべて鉛−カルシ
ウム系合金である。４、４’および４”はプラスチック
枠体で、格子の三つの周縁を形成する額縁である。５お
よび５’はプラスチック枠体で格子の横方向に配置され
ており、太棧群２および２’を挾持して固定するととも
に、プラスチック側部額縁４および４’と一体となって
いる、通常の横棧に相当する配置となっている。６は正
極活物質で、相隣る２本の太棧間に連続して充填されて
いる。７は木材パルプ繊維からなる薄い、例えば厚さ１
０〜３０μｍの紙状体で、活物質６に一部埋込まれて一
体となっている。
明鉛蓄電池に用いる正極板の一部欠さい断面図であり、
図１において、１は格子の上部額縁、２および２’は額
縁１と一体に鋳造された太棧で、２と２’とは平行に並
んで下方に伸びている。３は格子耳であり、上部額縁
１、太棧群２および２’、格子耳３はすべて鉛−カルシ
ウム系合金である。４、４’および４”はプラスチック
枠体で、格子の三つの周縁を形成する額縁である。５お
よび５’はプラスチック枠体で格子の横方向に配置され
ており、太棧群２および２’を挾持して固定するととも
に、プラスチック側部額縁４および４’と一体となって
いる、通常の横棧に相当する配置となっている。６は正
極活物質で、相隣る２本の太棧間に連続して充填されて
いる。７は木材パルプ繊維からなる薄い、例えば厚さ１
０〜３０μｍの紙状体で、活物質６に一部埋込まれて一
体となっている。
【０００９】上述の実施例では鉛合金からなる額縁を上
部だけのものを示したが、上部と下部または上部と一側
部のように２辺とするか、または四周をすべて鉛合金と
してもよい。また太棧群は上下方向に平行に配置するも
ののほかに、横方向のみ、あるいは斜め方向のみに配置
してもよい。またその断面形状は、図に示した円形だけ
でなく、だ円形、正方形、菱形など、中心点からみて対
象形のものが好ましいが、三角形でもよい。横棧の機能
を有するプラスチック枠体５および５’は、太棧群を固
定することによって、ペースト充填を容易にする働きが
あるが、これはかならずしも必要ではない。
部だけのものを示したが、上部と下部または上部と一側
部のように２辺とするか、または四周をすべて鉛合金と
してもよい。また太棧群は上下方向に平行に配置するも
ののほかに、横方向のみ、あるいは斜め方向のみに配置
してもよい。またその断面形状は、図に示した円形だけ
でなく、だ円形、正方形、菱形など、中心点からみて対
象形のものが好ましいが、三角形でもよい。横棧の機能
を有するプラスチック枠体５および５’は、太棧群を固
定することによって、ペースト充填を容易にする働きが
あるが、これはかならずしも必要ではない。
【００１０】さらにプラスチック枠体５および５’は鉛
−カルシウム系合金の細棧群で代用することもできる。
ただしこの場合には、太棧と細棧との交点の数を少なく
するために、細棧群のピッチは太棧群のピッチの５倍以
上とするか、または、交点部分の熱容量を大きくしない
ために、細棧の１本の断面積を太棧の１本の断面積と比
較して無視できる程度に小さくする。具体例には１／６
以下にすることが望ましい。これについては後で実験デ
ータを示す。
−カルシウム系合金の細棧群で代用することもできる。
ただしこの場合には、太棧と細棧との交点の数を少なく
するために、細棧群のピッチは太棧群のピッチの５倍以
上とするか、または、交点部分の熱容量を大きくしない
ために、細棧の１本の断面積を太棧の１本の断面積と比
較して無視できる程度に小さくする。具体例には１／６
以下にすることが望ましい。これについては後で実験デ
ータを示す。
【００１１】正極活物質６は相隣る２本の太棧の間で、
連続して充填されていることが必要である。これは本発
明になる格子の棧が、基本的には平行に配列する太棧群
だけで構成されるから、太棧間の活物質中に多孔体など
が、配置されていると、電子電導が防げられて、太棧が
中間部で腐食し切断すると、切断部の下部は充放電に関
与できないからである。活物質が太棧間で連続していれ
ば上記の場合にも活物質の電導で切断部の下部も充放電
を行なうことができる。
連続して充填されていることが必要である。これは本発
明になる格子の棧が、基本的には平行に配列する太棧群
だけで構成されるから、太棧間の活物質中に多孔体など
が、配置されていると、電子電導が防げられて、太棧が
中間部で腐食し切断すると、切断部の下部は充放電に関
与できないからである。活物質が太棧間で連続していれ
ば上記の場合にも活物質の電導で切断部の下部も充放電
を行なうことができる。
【００１２】図に示した格子では、横棧が極めて少ない
ので、ペースト充填直後に、各種材料からなる紙状体を
当てると、ペーストの脱落を防ぐことが可能となって、
作業性が向上する。
ので、ペースト充填直後に、各種材料からなる紙状体を
当てると、ペーストの脱落を防ぐことが可能となって、
作業性が向上する。
【００１３】図２は一般的な従来形格子であって、１．
４．４”および４’は格子額縁の四周、３は格子耳、２
および２’は太い縦棧群、５および５’は細い横棧群で
ある。横棧群のピッチは、一般に縦棧群のピッチより小
さいが、縦長格子などでは逆の場合もあり、横棧群のピ
ッチは縦棧群のピッチの３倍以下である。また横棧の１
本の断面積は縦の１本の断面積より小さく、２／３〜１
／４の範囲内のものが用いられている。
４．４”および４’は格子額縁の四周、３は格子耳、２
および２’は太い縦棧群、５および５’は細い横棧群で
ある。横棧群のピッチは、一般に縦棧群のピッチより小
さいが、縦長格子などでは逆の場合もあり、横棧群のピ
ッチは縦棧群のピッチの３倍以下である。また横棧の１
本の断面積は縦の１本の断面積より小さく、２／３〜１
／４の範囲内のものが用いられている。
【００１４】つぎに、試作した格子と、これを正極板に
用いたシール形鉛蓄電池の高温フロート充電寿命試験結
果とを示す。
用いたシール形鉛蓄電池の高温フロート充電寿命試験結
果とを示す。
【００１５】試作格子Ａ 図１に示したもので、格子厚は４．８ｍｍ、鉛−カルシ
ウム系合金からなる縦太棧は直径３ｍｍの棒状であり、
両側部および下部の額縁、さらに２本の横棧はポリプロ
ピレン製のプラスチック枠体であり、太棧群とプラスチ
ック枠体とは図１に示すように嵌合して固定したもの。
ウム系合金からなる縦太棧は直径３ｍｍの棒状であり、
両側部および下部の額縁、さらに２本の横棧はポリプロ
ピレン製のプラスチック枠体であり、太棧群とプラスチ
ック枠体とは図１に示すように嵌合して固定したもの。
【００１６】試作格子Ｂ 四周と鉛−カルシウム系合金の額縁とし、縦太棧は直径
３ｍｍの棒状であり、ピッチは９ｍｍ、横細棧は直径
１．２ｍｍの棒状であり、中央部に１本だけ配置したも
ので、縦太棧群および横細棧は額縁と一体に鋳造して製
作したもの。
３ｍｍの棒状であり、ピッチは９ｍｍ、横細棧は直径
１．２ｍｍの棒状であり、中央部に１本だけ配置したも
ので、縦太棧群および横細棧は額縁と一体に鋳造して製
作したもの。
【００１７】従来形格子は図２に示したもので、細棧の
ピッチは太棧のピッチの３／５、１本の細棧の断面積は
１本の太棧の断面積の１／３である。以上の３種類の格
子を用いて電池を試作した。正極板は４枚、負極板は厚
さ４．０ｍｍで５枚用い、厚さ２．５ｍｍのリテーナマ
ットをセパレータとして用いた。この電池の２０時間率
放電容量は、２８Ａｈであった。フロート条件は、５０
℃水槽中で２．３５Ｖ／セルの定電圧充電とした。３ケ
月ごとの２０時間率容量の推移を表に示す。
ピッチは太棧のピッチの３／５、１本の細棧の断面積は
１本の太棧の断面積の１／３である。以上の３種類の格
子を用いて電池を試作した。正極板は４枚、負極板は厚
さ４．０ｍｍで５枚用い、厚さ２．５ｍｍのリテーナマ
ットをセパレータとして用いた。この電池の２０時間率
放電容量は、２８Ａｈであった。フロート条件は、５０
℃水槽中で２．３５Ｖ／セルの定電圧充電とした。３ケ
月ごとの２０時間率容量の推移を表に示す。
【００１８】
【表１】 フロート試験終了後、電池を解体して正極板の状態を調
べた結果、本発明になる正極極板ＡおよびＢを用いたも
のの伸びは、縦、横方向とも２〜３％であったが、従来
形極板では、試験機関が１２ケ月で、本発明になる極板
の１８ケ月より短いにもかかわらず、横方向８％縦方向
５％で、伸びによる変形が大であった。また従来形電池
では、正極板の活物質が容易に脱落したが、本発明にな
る極板のそれは、太棧群との密着が良好であった。な
お、正極格子Ｂでは横棧は腐食して活性化していた。
べた結果、本発明になる正極極板ＡおよびＢを用いたも
のの伸びは、縦、横方向とも２〜３％であったが、従来
形極板では、試験機関が１２ケ月で、本発明になる極板
の１８ケ月より短いにもかかわらず、横方向８％縦方向
５％で、伸びによる変形が大であった。また従来形電池
では、正極板の活物質が容易に脱落したが、本発明にな
る極板のそれは、太棧群との密着が良好であった。な
お、正極格子Ｂでは横棧は腐食して活性化していた。
【００１９】
【発明の効果】本発明鉛蓄電池は鉛−カルシウム系合金
からなる正極格子の伸びと腐食とを少なくして、シール
形鉛蓄電池の長寿命化を図ることができその工業的価値
大である。
からなる正極格子の伸びと腐食とを少なくして、シール
形鉛蓄電池の長寿命化を図ることができその工業的価値
大である。
【図１】本発明鉛蓄電池に用いる正極板の一部欠さい断
面図
面図
【図２】従来の鉛蓄電池格子を示した図
１ 格子の上部額縁 ２ 太棧 ３ 格子耳 ４ プラスチック枠体 ５ プラスチック横棧 ６ 正極活物質 ７ 紙状体
Claims (3)
- 【請求項１】 鉛合金からなる額縁部とほぼ一定の方向
に並んで伸びる複数の太棧群とからなり、相隣る２本の
太棧の間には活物質が連続して充填されている鉛−カル
シウム系合金格子を用いたペースト式正極板の表面にリ
テーナマットなどのセパレータ兼電解液保持体を当接・
圧迫したことを特徴とする負極吸収式シール形鉛蓄電
池。 - 【請求項２】 太棧群を、それと交叉するプラスチック
枠体で固定した請求項１に記載の負極吸収式シール形鉛
蓄電池。 - 【請求項３】 太棧群と交叉・固定する、鉛合金からな
る細棧群のピッチが、太棧群のピッチの５倍以上かまた
は該細棧の１本の断面積が該太棧の１本の断面積の１／
６以下である請求項１または請求項２に記載の負極吸収
式シール形鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7168078A JPH08339820A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 負極吸収式シ−ル形鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7168078A JPH08339820A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 負極吸収式シ−ル形鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08339820A true JPH08339820A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15861441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7168078A Withdrawn JPH08339820A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 負極吸収式シ−ル形鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08339820A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017013822A1 (ja) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
-
1995
- 1995-06-09 JP JP7168078A patent/JPH08339820A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017013822A1 (ja) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041028 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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| A761 | Written withdrawal of application |
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