JPH11339788A - 鉛蓄電池 - Google Patents
鉛蓄電池Info
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- JPH11339788A JPH11339788A JP10145350A JP14535098A JPH11339788A JP H11339788 A JPH11339788 A JP H11339788A JP 10145350 A JP10145350 A JP 10145350A JP 14535098 A JP14535098 A JP 14535098A JP H11339788 A JPH11339788 A JP H11339788A
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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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
み、エキスパンド格子体を備えた鉛蓄電池の深い充放電
での寿命特性を改善する。 【解決手段】 鉛酸化物粉体中の鉛丹含有量を10〜3
0%とし、エキスパンド格子の1つのますめの面積を4
0〜150mm2 とするとともに、好ましくはエキスパ
ンド格子骨が格子骨を軸としてねじれた形状とする。
Description
に属し、特にペースト式極板を用いた電池の化成充電の
効率化と比較的深い充放電での寿命特性の向上の両立を
図る技術に関するものである。
混合粉体と水と希硫酸を主成分とし、これに合成樹脂等
からなる短繊維やその他の添加物を添加後、練合によっ
て得られたペーストを鋳造格子や連続多孔体に充填し、
必要に応じて極板の形状に切断し、乾燥して極板とする
ペースト式極板が多用されている。この極板は一般に
は、さらにセパレータと組み合わせて極板群として構成
し、電槽に組み込んだ後に希硫酸を加えて化成充電する
ことにより電池としての機能が与えられる。
板は化成充電の効率が低い。これによる電力や時間のロ
スを回避するために、従来から混合粉体に高位の鉛酸化
物である鉛丹、すなわちPb3O4 を混合する技術が一
般に知られている。
く混合粉体中に多く含まれる赤色リサージすなわちPb
Oとともに化成充電により容易にβ−PbO2 を生成す
る性質があって化成効率を向上させる効果を有している
からである。さらにこの鉛丹から生成するβ−PbO2
は他の結晶形を有するα−PbO2 と比較して導電性な
らびに硫酸との反応性に富んでいるために化成充電後の
電池放電特性が向上する効果をも有している。
ることにより前記したような効果を得ることができる反
面、特に電池が深い充放電を受ける場合に電池寿命が短
くなることがわかってきた。これは特にβ−PbO2 の
性質に起因するものであって、深い充放電の繰り返しに
伴い活物質間の結合力が低下しやすい。そのため活物質
の膨脹収縮の大きな深い充放電を繰り返すと活物質が軟
化脱落しやすく、このような鉛丹を含有する鉛粉を活物
質原料として用いる場合には活物質を保持する格子の構
成に特別な配慮が必要であることがわかってきた。ま
た、このような活物質の脱落は特に格子としてエキスパ
ンド格子を用いた場合に顕著である。これはエキスパン
ド格子は従来からの鋳造格子に比較してその表面が平滑
であることに関連があると考えられる。
極板に鉛丹を含む混合粉体を用い、化成充電の効率化を
図るなかでの従来の問題点であった深い充放電サイクル
寿命の低下を抑制し、この極板の長所である化成充電の
効率化との両立を図ろうとするものである。
めに本発明の鉛蓄電池は、エキスパンド格子体に、鉛粉
末および鉛酸化物粉末の混合粉体を水および希硫酸で練
合したペーストを塗着した正極板を備えた鉛蓄電池にお
いて、前記エキスパンド格子体の1つのますめの面積を
40mm2 以上150mm2 以下とし、前記の鉛粉末お
よび鉛酸化物粉末中の鉛丹の含有量を10〜30%と
し、好ましくはエキスパンド格子のますめを形成する格
子骨は格子骨を軸としてねじれている構成とするもので
ある。
る。
鉛丹については、まずバートン法により製造した鉛粉を
さらに焼成し鉛丹を約70%含む鉛酸化物を作製した。
この鉛酸化物に通常の鉛および酸化鉛からなる混合粉体
を混ぜ、鉛丹の含有量として10〜30%とする。鉛丹
の含有量が10%未満の場合、鉛丹の化成効率および初
期容量特性を向上する効果が得られず、30%を超えて
添加すると格子の構成に十分な配慮をしても深い充放電
の繰り返しにおける寿命低下が著しい。また、30%を
超えて鉛丹を添加しても化成効率や初期放電特性の向上
効果が飽和となるために鉛丹の含有量としては10〜3
0%が適切である。
に従って短繊維等の添加剤とともに水と希硫酸とで練合
することにより活物質ペーストを作製した。
発明は以下のようなエキスパンド格子を使用した。すな
わち、鉛−錫−カルシウム系合金等の鉛合金シートの長
手方向へ平行に複数のスリットを千鳥状に形成した後に
スリットを展開伸張してエキスパンド格子のめを作製す
る。この鉛合金シートへスリットの入れる方法として、
スリットに対応したダイスを往復運動することによるい
わゆるレシプロ方式、あるいは凸状加工刃をその円周上
に設けた円盤状の刃を回転運動させることによってスリ
ットを形成するいわゆるロータリー方式によって作製し
た。いずれの方式においてもスリット長とそのスリット
を横方向に展開伸張する際の横方向の展開長によってエ
キスパンド格子のますめの面積が制御できる。本発明の
鉛丹を10〜30%含む混合粉体を用いる構成におい
て、このますめの面積を40〜150mm2 とすること
により深い充放電サイクルでの寿命低下を抑制する効果
が顕著に現れることを見出した。また、その効果はます
めの面積を150mm2 を超えて大きくすると深い充放
電サイクルでの寿命が急激に低下することから、混合粉
体中の鉛丹の含有量とエキスパンドのますめの面積を同
時に規定することが鉛丹による化成効率向上および初期
容量特性向上効果を深い充放電サイクルでの寿命低下を
抑制しながら十分に得るために必要である。
工法については前記したレシプロ方式に比較してロータ
リー方式によるエキスパンド格子の方が本発明の効果を
得る上でより有効があった。この理由は、レシプロ方式
とロータリー方式の格子骨形状の差異によると考えられ
る。すなわち、レシプロ方式によるエキスパンド格子は
図5に示したように、基本的に格子骨1にねじれがほと
んど発生せず、その表面は単純な平面となる反面、本発
明で用いたロータリー方式は鉛シート2にスリットを入
れる際に図4に示したように、鉛シートの厚み方向へ交
互にスリット部3に凹凸4,4’を形成するが、このよ
うな鉛シート2を図4(a)中に示した矢印A方向、す
なわちシートの幅方向へスリット部3を展開伸張する時
に前記の凹凸4,4’を頂点としてスリット部3、すな
わち格子骨5となる部分が図5に矢印Bで示したように
格子骨を軸としてねじれた形状となるために、正極活物
質の軟化が進行した後も活物質と格子骨5との密着性が
より良好に保たれるためである。
造した鉛粉をさらに焼成し鉛丹を約70%含む鉛酸化物
を作製した。この鉛酸化物に通常の鉛粉と鉛酸化物粉末
の混合粉体を混ぜ、鉛丹の含有量として0,5,10,
15,25,30,35,40%を含む9種とし、常法
に従って硫酸と水とで練合して各種ペーストを得た。こ
れらを格子の1つのますめの面積が20mm2 ,40m
m2 ,80mm2 ,110mm2 ,150mm2 ,17
0mm2 となるような格子体に充填した。ちなみに格子
の1つのますめの面積が150mm2 の格子形状を図1
(a)に、また40mm2 の格子形状を図1(b)に示
す。そして、格子体の重量は1つのますめの面積によら
ず40gとなるようにし、格子体の合金組成としてはP
bが0.07重量%、Caが1.20重量%のSn合金
を、格子体の種類としてはレシプロ方式およびロータリ
ー方式による2種類のエキスパンド格子体を用い各種の
正極板を得た。作製した各正極板を用いてセル当たり正
極5枚/負極6枚からなる公称電圧12V定格容量48
Ah(5時間率放電)の鉛蓄電池を各々作製した。
の正極の化成状態として、正極活物質中に約90%以上
のPbO2 が形成さていることが必要であるが、これに
要した化成電気量は図2に示す通りであり、これは格子
の1つのますめの面積あるいはレシプロ方式か、ロータ
リー方式かの方式による格子形状にはほとんど依存しな
かった。
ように、格子形成がレシプロ方式かロータリー方式かに
分けて1つのますめ面積毎に、比較例と本発明の実施例
に相当する格子をもつ電池を分類した。
うな放電深度が40%と非常に深くなるような条件の下
で寿命試験を行い、寿命特性を評価した。
℃中で20A放電(1時間)と14.8V定電圧充
電(最大電流25A、2時間)の充放電サイクルを繰り
返し、40サイクル毎に300A放電時の30秒目の放
電電圧を測定した。そして、この30秒目の電圧が7.
2Vを下回った時点を寿命とした。
験後の電池の分解の結果、劣化原因はほとんどの電池が
正極活物質の軟化による格子からの脱落であった。
の含有量が多くなるほど短くなる傾向がみられるが、鉛
丹含有量が30%以下の場合、格子の1つのますめの面
積を小さくし40〜150mm2 とした範囲ではその範
囲は鉛丹含有量0%のものと比べて、同一格子を用いる
条件のもとで85%以内に保てることができた。格子の
1つのますめ面積が170mm2 をこえると寿命は極端
に低下し、鉛丹含有量0%のものと比べて70%以下と
なった。また、レシプロ方式およびロータリー方式いず
れの格子も同一傾向を示したがレシプロ方式とロータリ
ー方式のエキスパンド格子とを比較するとロータリー方
式の方が寿命特性が良好であった。これはロータリー方
式の方が格子骨がねじれ形状で複雑なため正極活物質と
の接触が活物質の軟化が進んだ後も良好に保たれたため
と考えられる。
ものは寿命特性が悪かったが、これは格子の1つのます
めの面積を格子重量を同一とする中で小さくしすぎたた
めに正極格子骨の腐食が寿命の支配要素となって寿命に
至ったためである。
体の1つのますめの面積が40mm 2 以上150mm2
以下でかつ鉛丹を10〜30%含む正極板を備えた鉛蓄
電池の寿命回数が優れていることがわかる。
極活物質中に鉛丹を添加しその化成充電の効率をあげる
中でその欠点となる深い充放電での寿命特性をほとんど
低下させることなく維持できその工業的な価値は大き
い。
例を示す要部正面図
電電気量の関係を示す図
率および格子の1つのますめの面積と電池寿命特性の関
係を示す図
時における鉛シートの斜視図 (b)(a)のエキスパンド格子骨の要部拡大側面図
格子骨部分の正面図 (b)(a)中の点線で囲んだ格子骨の拡大正面図
Claims (2)
- 【請求項1】 エキスパンド格子体に、鉛および鉛酸化
物粉末を水および希硫酸で練合したペーストを塗着した
正極板を備えた鉛蓄電池において、前記エキスパンド格
子体の1つのますめの面積が40mm2 以上150mm
2 以下であり、しかも前記の鉛および鉛酸化物粉末は鉛
丹を10〜30%含むことを特徴とする鉛蓄電池。 - 【請求項2】 エキスパンド格子のめを形成する格子骨
は格子骨を軸としてねじれていることを特徴とする請求
項1に記載の鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14535098A JP3903592B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP14535098A JP3903592B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 鉛蓄電池 |
Publications (2)
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ID=15383166
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Cited By (6)
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-
1998
- 1998-05-27 JP JP14535098A patent/JP3903592B2/ja not_active Expired - Lifetime
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