JPH09167601A - 負極吸収式鉛電池 - Google Patents
負極吸収式鉛電池Info
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- JPH09167601A JPH09167601A JP7347923A JP34792395A JPH09167601A JP H09167601 A JPH09167601 A JP H09167601A JP 7347923 A JP7347923 A JP 7347923A JP 34792395 A JP34792395 A JP 34792395A JP H09167601 A JPH09167601 A JP H09167601A
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- Japan
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- battery
- negative electrode
- battery case
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- flame retardant
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/06—Lead-acid accumulators
- H01M10/12—Construction or manufacture
- H01M10/121—Valve regulated lead acid batteries [VRLA]
-
- 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
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/122—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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- H01M50/14—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0005—Acid electrolytes
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 負極吸収式鉛電池は電解液量を制限している
ため，液量のわずかな変化も電池性能に影響し，また電
池内に気相部分が多いため残留ガスに点火源があれば爆
発の危険性がある。そこで，水蒸気透過が小さく，絶縁
性を損なうことなく静電気帯電が防止され，加えて耐燃
性があり，しかも内圧変化による変形に耐える強度を有
する電槽が求められていた。 【解決手段】 本発明負極吸収式鉛電池は，難燃剤と無
機粉末とを添加したポリオレフィン系樹脂からなる電槽
を用いる。難燃剤としてはハロゲン系化合物，特に臭素
系難燃剤を用いる。
ため，液量のわずかな変化も電池性能に影響し，また電
池内に気相部分が多いため残留ガスに点火源があれば爆
発の危険性がある。そこで，水蒸気透過が小さく，絶縁
性を損なうことなく静電気帯電が防止され，加えて耐燃
性があり，しかも内圧変化による変形に耐える強度を有
する電槽が求められていた。 【解決手段】 本発明負極吸収式鉛電池は，難燃剤と無
機粉末とを添加したポリオレフィン系樹脂からなる電槽
を用いる。難燃剤としてはハロゲン系化合物，特に臭素
系難燃剤を用いる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は，負極吸収式鉛電
池，特にその電槽の改良に関するものである。
池，特にその電槽の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】負極吸収式鉛電池（以下密閉鉛電池と呼
ぶ）は，コードレス家電機器の普及に伴いそれらの電源
として，また無保守化された各種大型の電気機器・装置
の予備電源あるいは操作用電源として定期的な保守が必
要であった従来の開放型液式鉛電池にとって代わりつつ
ある。このメンテナンスフリーの密閉鉛電池が実現でき
た要素の一つには極細のガラス繊維からなり，多孔度が
大きく，保液性に富んだマット状のセパレータの開発が
大きく寄与している。
ぶ）は，コードレス家電機器の普及に伴いそれらの電源
として，また無保守化された各種大型の電気機器・装置
の予備電源あるいは操作用電源として定期的な保守が必
要であった従来の開放型液式鉛電池にとって代わりつつ
ある。このメンテナンスフリーの密閉鉛電池が実現でき
た要素の一つには極細のガラス繊維からなり，多孔度が
大きく，保液性に富んだマット状のセパレータの開発が
大きく寄与している。
【０００３】鉛電池を密閉化してメンテナンス・フリー
とすることができたのは，充電時に正極から発生する酸
素ガスをセパレータを経由して負極に吸収させる“酸素
サイクル”と呼ばれる原理を取入れたことによる。すな
わち電池内部が電解液で満たされている液式電池では無
視しうる程度にしか起きていなかった酸素ガスの拡散が
生じやすいように電解液量をセパレータが湿潤する程度
に制限したことによる。 しかし一方では，密閉鉛電池
は，電解液量を少なく設計しているため，液量のわずか
な変化も電池性能に大きい影響を与える。実際わずかに
電解液量が減少した電池を調べると，硫酸濃度が高くな
っていて格子の腐食が激しく，容量も急速に低下して寿
命が短くなっている。これからも分かるように，電解液
量の減少，すなわち使用中に電気分解によって減少する
水は避けえないとしても，電槽面を透過して外部へ散逸
するために失われる水は可能な限り小さく抑えることが
寿命，容量の低下を抑えるために不可欠である。
とすることができたのは，充電時に正極から発生する酸
素ガスをセパレータを経由して負極に吸収させる“酸素
サイクル”と呼ばれる原理を取入れたことによる。すな
わち電池内部が電解液で満たされている液式電池では無
視しうる程度にしか起きていなかった酸素ガスの拡散が
生じやすいように電解液量をセパレータが湿潤する程度
に制限したことによる。 しかし一方では，密閉鉛電池
は，電解液量を少なく設計しているため，液量のわずか
な変化も電池性能に大きい影響を与える。実際わずかに
電解液量が減少した電池を調べると，硫酸濃度が高くな
っていて格子の腐食が激しく，容量も急速に低下して寿
命が短くなっている。これからも分かるように，電解液
量の減少，すなわち使用中に電気分解によって減少する
水は避けえないとしても，電槽面を透過して外部へ散逸
するために失われる水は可能な限り小さく抑えることが
寿命，容量の低下を抑えるために不可欠である。
【０００４】次に電槽材質と水の透過性の関係を述べ
る。鉛電池の電槽には通常ＡＳ，ＡＢＳ，ＰＰ，ＰＥお
よびＰＰとＰＥのコポリマー（ＥＰＰ）などが使われる
が，これらの合成樹脂内を水分が透過する難易を表わす
水蒸気透過度を実測したところ表１の通りであった。
る。鉛電池の電槽には通常ＡＳ，ＡＢＳ，ＰＰ，ＰＥお
よびＰＰとＰＥのコポリマー（ＥＰＰ）などが使われる
が，これらの合成樹脂内を水分が透過する難易を表わす
水蒸気透過度を実測したところ表１の通りであった。
【０００５】
【表１】 表１から水蒸気透過度はＡＳ＞ＡＢＳ＞ＰＰ＞ＥＰＰ＞
ＰＥの順に小さくなっているが，ポリオレフィン系のＰ
Ｅ，ＰＰ，ＥＰＰは他の材質に比べて特に小さい。した
がって，密閉鉛電池の電槽にはＰＰ，ＰＥあるいはＥＰ
Ｐなどのポリオレフィン系樹脂を使用するのが好ましい
ことが分かる。
ＰＥの順に小さくなっているが，ポリオレフィン系のＰ
Ｅ，ＰＰ，ＥＰＰは他の材質に比べて特に小さい。した
がって，密閉鉛電池の電槽にはＰＰ，ＰＥあるいはＥＰ
Ｐなどのポリオレフィン系樹脂を使用するのが好ましい
ことが分かる。
【０００６】密閉鉛電池の電槽として必要な他の性質と
して，曲げ弾性率（ヤング率，剛性）が挙げられる。充
電中に電池から発生する水素ガスと酸素ガスとの比は
２：１ではなく，酸素ガスリッチの時がある。そのため
に充電を止めて放置すると，酸素ガスは負極板に吸収さ
れるので約０．５気圧の減圧になる時がある。また当
然，排気弁の作動圧，多くの場合，ゲージ圧で０．１〜
０．３気圧まで加圧されることも多い。このセル内の加
圧および減圧によって電槽壁面が膨れたり，へこんだり
するが，これは液量を制限した密閉電池にとっては，極
板とリテーナマットとに間隙を生じたり，リテーナマッ
トが電解液で満たされたりして，性能に悪影響を及ぼ
す。電槽材料として用いられる樹脂のヤング率を表１に
示す。
して，曲げ弾性率（ヤング率，剛性）が挙げられる。充
電中に電池から発生する水素ガスと酸素ガスとの比は
２：１ではなく，酸素ガスリッチの時がある。そのため
に充電を止めて放置すると，酸素ガスは負極板に吸収さ
れるので約０．５気圧の減圧になる時がある。また当
然，排気弁の作動圧，多くの場合，ゲージ圧で０．１〜
０．３気圧まで加圧されることも多い。このセル内の加
圧および減圧によって電槽壁面が膨れたり，へこんだり
するが，これは液量を制限した密閉電池にとっては，極
板とリテーナマットとに間隙を生じたり，リテーナマッ
トが電解液で満たされたりして，性能に悪影響を及ぼ
す。電槽材料として用いられる樹脂のヤング率を表１に
示す。
【０００７】水蒸気透過度の小さなＰＥやＰＰおよびＥ
ＰＰは，ＡＳやＡＢＳに比較してヤング率が小さくセル
内圧の変化で電槽の変形が大きく好ましくない。
ＰＰは，ＡＳやＡＢＳに比較してヤング率が小さくセル
内圧の変化で電槽の変形が大きく好ましくない。
【０００８】ポリオレフィン系樹脂例えばＥＰＰに無機
粉末，例えばシリカ粉末を添加するとヤング率すなわち
剛性が大きくなり，圧力の変化に対する変形を半減させ
ることができるだけでなく電槽の水蒸気透過度はさらに
小さくなることが期待される。
粉末，例えばシリカ粉末を添加するとヤング率すなわち
剛性が大きくなり，圧力の変化に対する変形を半減させ
ることができるだけでなく電槽の水蒸気透過度はさらに
小さくなることが期待される。
【０００９】なお，無機粉末入りのＥＰＰは密閉鉛電池
用電槽としてはほとんど使われていない。
用電槽としてはほとんど使われていない。
【００１０】鉛電池に要求される性能の一つに取扱上の
安全性がある。鉛電池は自己放電したり大電流で充電さ
れたりした場合，正および負極板からそれぞれ酸素およ
び水素ガスが発生して，電池内に残留する。密閉鉛電池
では，電池自体が密閉されていることに加えて液量を少
なくしているので，気相空間が多くなり滞留ガスの量も
多い。滞留ガスの組成は酸素・水素爆鳴気に近いことが
あるため，点火源があれば爆発する危険性を持ってい
る。
安全性がある。鉛電池は自己放電したり大電流で充電さ
れたりした場合，正および負極板からそれぞれ酸素およ
び水素ガスが発生して，電池内に残留する。密閉鉛電池
では，電池自体が密閉されていることに加えて液量を少
なくしているので，気相空間が多くなり滞留ガスの量も
多い。滞留ガスの組成は酸素・水素爆鳴気に近いことが
あるため，点火源があれば爆発する危険性を持ってい
る。
【００１１】常態では電池内に点火源はないが，電池の
外側を清拭するために電槽外壁面を乾燥布などで摩擦し
た時は，静電気帯電によるスパークなどが生じる可能性
があり，これが点火源となることがある。したがって安
全性の面から電槽の静電気帯電は抑える必要がある。電
槽の静電気帯電を抑えるには，通常導電性粒子，例えば
カーボンブラックを添加する方法がある。しかし電池は
正負極間の絶縁を維持することが電池の成立条件なの
で，このような方法は正負極間に導電回路を形成するこ
とになり電池の自己放電を促進するので採用できない。
また適当な界面活性剤を混入する方法もあるが，それは
次第に表面へ移行分解して効果が持続しない。現在まだ
電槽の恒久的な静電気帯電を防止する方法はなく，容易
に実施できかつ安価に実現できる方法の開発が望まれて
いる。
外側を清拭するために電槽外壁面を乾燥布などで摩擦し
た時は，静電気帯電によるスパークなどが生じる可能性
があり，これが点火源となることがある。したがって安
全性の面から電槽の静電気帯電は抑える必要がある。電
槽の静電気帯電を抑えるには，通常導電性粒子，例えば
カーボンブラックを添加する方法がある。しかし電池は
正負極間の絶縁を維持することが電池の成立条件なの
で，このような方法は正負極間に導電回路を形成するこ
とになり電池の自己放電を促進するので採用できない。
また適当な界面活性剤を混入する方法もあるが，それは
次第に表面へ移行分解して効果が持続しない。現在まだ
電槽の恒久的な静電気帯電を防止する方法はなく，容易
に実施できかつ安価に実現できる方法の開発が望まれて
いる。
【００１２】電池に要求される安全性の一つに，用途に
よって電槽の燃焼を禁止しているものがある。電池は充
電器の故障などで大電流が流れて熱逸走したり，内部あ
るいは外部短絡によって温度上昇することがあるが，こ
のような場合に電槽の着火燃焼を抑制したものである。
この規制に対応して電槽に耐燃性を付与させるため，ポ
リオレフィン系樹脂には通常塩素化パラフィンやアンチ
モン化合物などが，ＡＢＳにはテトラブロモ・ビスフェ
ノールＡ（TBA ）などの臭素系化合物がそれぞれ難燃剤
として添加されている。
よって電槽の燃焼を禁止しているものがある。電池は充
電器の故障などで大電流が流れて熱逸走したり，内部あ
るいは外部短絡によって温度上昇することがあるが，こ
のような場合に電槽の着火燃焼を抑制したものである。
この規制に対応して電槽に耐燃性を付与させるため，ポ
リオレフィン系樹脂には通常塩素化パラフィンやアンチ
モン化合物などが，ＡＢＳにはテトラブロモ・ビスフェ
ノールＡ（TBA ）などの臭素系化合物がそれぞれ難燃剤
として添加されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は，従来の密閉
鉛電池の電槽即ち，ＡＳやＡＢＳ樹脂が持っていた，
(1) 静電気が帯電しやすい，(2) 可燃性がある，(3) 水
蒸気が透過しやすい，など三つの欠点をヤング率を低下
させることなく同時に解決するものである。
鉛電池の電槽即ち，ＡＳやＡＢＳ樹脂が持っていた，
(1) 静電気が帯電しやすい，(2) 可燃性がある，(3) 水
蒸気が透過しやすい，など三つの欠点をヤング率を低下
させることなく同時に解決するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この結果を取入れ，上記
の問題点を解決するために，本発明の密閉鉛電池はポリ
オレフィン系樹脂にハロゲン系化合物などの難撚剤とシ
リカ粉末などの無機粉末とを添加混入した電槽を使用す
ることを特徴とする。
の問題点を解決するために，本発明の密閉鉛電池はポリ
オレフィン系樹脂にハロゲン系化合物などの難撚剤とシ
リカ粉末などの無機粉末とを添加混入した電槽を使用す
ることを特徴とする。
【００１５】ＥＰＰにハロゲン系難燃剤であるテトラブ
ロモ・ビスフェノールＡ（TBA ）を添加したものと添加
しないものについて，綿布や化繊布で摩擦した時に生じ
る静電気の帯電電位を調べる実験を行った結果を図１に
示す。実験によりハロゲン系難燃剤には難撚化だけでな
く静電気の帯電を抑制する作用もあることが分かった。
ロモ・ビスフェノールＡ（TBA ）を添加したものと添加
しないものについて，綿布や化繊布で摩擦した時に生じ
る静電気の帯電電位を調べる実験を行った結果を図１に
示す。実験によりハロゲン系難燃剤には難撚化だけでな
く静電気の帯電を抑制する作用もあることが分かった。
【００１６】
【発明の実施の形態】電槽材料として，水蒸気透過の小
さいポリオレフィン系樹脂を素材とし，さらにこれにシ
リカ粉末などの無機粉末を添加することでヤング率を大
きくして，内圧変化に対する変形を小さくすることがで
き，さらにより一層水蒸気透過を小さく抑えることが期
待できる。さらにまた難燃剤としてハロゲン系難撚剤を
使用することにより，耐燃性・自消性の付与と同時に静
電気帯電を著しく低下させることができる。この構成で
得られた電槽を使用することで，安全でかつ寿命の長い
密閉鉛電池を得ることができる。
さいポリオレフィン系樹脂を素材とし，さらにこれにシ
リカ粉末などの無機粉末を添加することでヤング率を大
きくして，内圧変化に対する変形を小さくすることがで
き，さらにより一層水蒸気透過を小さく抑えることが期
待できる。さらにまた難燃剤としてハロゲン系難撚剤を
使用することにより，耐燃性・自消性の付与と同時に静
電気帯電を著しく低下させることができる。この構成で
得られた電槽を使用することで，安全でかつ寿命の長い
密閉鉛電池を得ることができる。
【００１７】
【実施例】ＥＰＰにテトラブロモ・ビスフェノールＡ
（TBA ）を0.2 ％，シリカ粉末（カープレックス＃80）
を15％混入したものから作製した試験片の特性を，添加
しなかったものおよび同様のものを添加したＡＢＳ樹脂
から作製した試験片の特性と比較して表２に示す。
（TBA ）を0.2 ％，シリカ粉末（カープレックス＃80）
を15％混入したものから作製した試験片の特性を，添加
しなかったものおよび同様のものを添加したＡＢＳ樹脂
から作製した試験片の特性と比較して表２に示す。
【００１８】
【表２】 表２において、◎は優、○は良、△は可、×は不可をそ
れぞれ示す。
れぞれ示す。
【００１９】この結果から，ＥＰＰにシリカ粉末および
臭素系難撚剤を添加したものが電槽材料として最も好ま
しいことが分かる。なお，シリカ粉末は５重量％の添加
でＥＰＰのヤング率は約５０％高くなり，多量に添加す
るほど，そのヤング率は大きくなるが，電槽成形上の制
約から２５％以下が望ましい。また，シリカ粉末のかわ
りにアルミナ，ガラスなどの他の無機粉末を混合あるい
は単独で用いてもよい。
臭素系難撚剤を添加したものが電槽材料として最も好ま
しいことが分かる。なお，シリカ粉末は５重量％の添加
でＥＰＰのヤング率は約５０％高くなり，多量に添加す
るほど，そのヤング率は大きくなるが，電槽成形上の制
約から２５％以下が望ましい。また，シリカ粉末のかわ
りにアルミナ，ガラスなどの他の無機粉末を混合あるい
は単独で用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の密閉鉛電池
は，電槽に水蒸気透過の小さいポリオレフィン系樹脂の
使用に加えて無機粉末を添加しているので，水蒸気透過
はさらに小さくて，電解液の減少が少なく寿命の長い電
池が得られる。また無機粉末を混入すると剛性，即ちヤ
ング率が約２倍に増加し電槽が電池内圧の変化で変形す
るのを抑制することができる利点もある。さらに難燃剤
として臭素系難撚剤を添加しているので耐燃性があり，
万一電池が発熱した場合でも電槽が燃焼するようなこと
がない。しかも臭素系難撚剤には静電気帯電抑制作用が
あるので，電池の清掃時に時々生じる静電気のスパーク
による引火爆発も回避でき，安全な電池を提供すること
ができる。
は，電槽に水蒸気透過の小さいポリオレフィン系樹脂の
使用に加えて無機粉末を添加しているので，水蒸気透過
はさらに小さくて，電解液の減少が少なく寿命の長い電
池が得られる。また無機粉末を混入すると剛性，即ちヤ
ング率が約２倍に増加し電槽が電池内圧の変化で変形す
るのを抑制することができる利点もある。さらに難燃剤
として臭素系難撚剤を添加しているので耐燃性があり，
万一電池が発熱した場合でも電槽が燃焼するようなこと
がない。しかも臭素系難撚剤には静電気帯電抑制作用が
あるので，電池の清掃時に時々生じる静電気のスパーク
による引火爆発も回避でき，安全な電池を提供すること
ができる。
【図１】静電気の帯電電位を比較した図
Claims (3)
- 【請求項１】ハロゲン系化合物などの難燃剤とシリカ粉
末などの無機粉末とを添加したポリオレフィン系樹脂か
らなる電槽を用いることを特徴とする負極吸収式鉛電
池。 - 【請求項２】難燃剤が臭素化合物であることを特徴とす
る請求項１に記載の負極吸収式鉛電池。 - 【請求項３】添加する無機粉末の量を５〜２５重量％と
し、ポリオレフィン系樹脂がポリエチレンとポリプロピ
レンのコポリマー（ＥＰＰ）であることを特徴とする請
求項１あるいは２に記載の負極吸収式鉛電池。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7347923A JPH09167601A (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 負極吸収式鉛電池 |
| EP96120101A EP0783187A1 (en) | 1995-12-14 | 1996-12-13 | Valve-regulated lead-acid battery |
| CN96114352A CN1157489A (zh) | 1995-12-14 | 1996-12-13 | 负极吸收式铅电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7347923A JPH09167601A (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 負極吸収式鉛電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09167601A true JPH09167601A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=18393536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7347923A Pending JPH09167601A (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 負極吸収式鉛電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0783187A1 (ja) |
| JP (1) | JPH09167601A (ja) |
| CN (1) | CN1157489A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000511343A (ja) * | 1996-05-28 | 2000-08-29 | ギツト／グローバル・コーポレーシヨン | 難燃性の電池ケーシング |
| CN105802115A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-07-27 | 黄山安达尔塑业有限公司 | 电动汽车用蓄电池外壳料 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2094870A5 (ja) * | 1970-12-28 | 1972-02-04 | Ouest Indle Comprimes | |
| US4133797A (en) * | 1974-08-01 | 1979-01-09 | The Richardson Company | Mineral-filled, high impact polyolefin molding compositions |
| JPH0685316B2 (ja) * | 1986-05-08 | 1994-10-26 | 三菱油化株式会社 | 耐酸性射出成形容器 |
| JPS63175329A (ja) * | 1987-01-16 | 1988-07-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電池 |
| JPH06203814A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-22 | Nippon G Ii Plast Kk | 密閉形二次電池用電槽および電槽用樹脂組成物 |
| DE69410674T2 (de) * | 1993-03-31 | 1998-12-03 | Montell North America Inc., Wilmington, Del. | Flammwidrige Propylenpolymerzusammensetzungen welche Wismutcarbonat und eine bromierte aromatische Verbindung enthalten |
-
1995
- 1995-12-14 JP JP7347923A patent/JPH09167601A/ja active Pending
-
1996
- 1996-12-13 CN CN96114352A patent/CN1157489A/zh active Pending
- 1996-12-13 EP EP96120101A patent/EP0783187A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1157489A (zh) | 1997-08-20 |
| EP0783187A1 (en) | 1997-07-09 |
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