JPS6086775A - 鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は充分な量の流動する電解液を有するにも係らず
、＠極板で発生した酸素ガスを陰極板で吸収させること
のできる鉛蓄電池に関するものであり、特別の高価な部
品を付加することなく、高性能で長寿命の極めて＋ａ価
な鉛蓄電池を提供することを目的とするものである。

無保守形の鉛蓄電池に関してはこれまで数多くの提案が
ある。その代表的なものとしては電解液量を極群の孔容
積と同一もしくはそれ以下として非流動化させ、充電末
期に陽極板から発生する酸素ガスを陰極板で再結合させ
る、いわゆる酸素サイクルを利用することによって密閉
化したものがある。これに類似した技術として電解液を
コロイド化して密閉化したものがある。

これらの密閉形の鉛蓄電池では流動する電解液がないの
で電解液の漏出がなく、よってどのような姿勢でも使用
でき、しかもガス吸収効亭が高いので完全な無保守形の
鉛蓄電池であるといえる。しかしながらこれらの方式の
鉛Ｗ％池においては流動する電解液がなくなる程度に注
液量を設定しているので、電解液量が陽極板および陰極
板の活物質の量に比べて少なくなり、よってこの電解液
中の硫酸の量により、その容量が制限を受けるという欠
点を有している。また使用中に蒸発する電解液中の水分
や充電末に発生した酸素ガスを外部に出さないために、
さらには外部から電池内へ空気が入り、該空気中の酸素
ガスが陰極板に吸収されて、該陰極板が自己放電するの
を防止するために、電槽内気圧が一定以上加圧状態（通
常は外気圧より　０．５〜１．５気圧高い圧力）になる
と開弁し、他方、減圧状態になっても開弁じない弁が必
要である。

さらに電槽にはこの圧力に耐えるだけの充分な耐内圧強
度が要求され、よって電槽材料は限定され、また電槽肉
厚は厚くなり、こうした理由により大きな端側面面積を
有する大容旦の鉛蓄電池へのこの方式の適用は極めて困
難である。

また耐漏液性能を向上させるために端子部には特別の工
夫が必要である。

この電解液が少ない欠点を補う方法として、流動する電
解液を有するとともに陰極板の一部を電解液々面上に露
出させ、該陰極板の露出部で酸素を吸収させる方式も＆
！案されている。ところで従来この方式では大気中の酸
素ガスを吸収するのを防止するだめの弁が必要と考えら
れていた。また単に陰極板の露出部のみにて酸素ガスを
吸収させるのでその効率も悪く、これらより大容示の鉛
蓄電池には不向きと考えられていた。

一般に放電した鉛蓄電池を充電したとき陽極板から酸素
ガスが発生するのは充電々気量が放電々気量の約９０〜
９５％になったときである。

もし１日、１６Ｉ−の充放電、例えば放電８時間、充電
１６時間の充放電を考えるならば、光℃で酸素ガスが発
生している時間は１日２４時間う１ ちの／６〜／８である。すなわち弁を使用して密閉化し
た鉛蓄電池の場合、陰わ５板が酸素ガスと］Ｘ触してい
る時間は、すなわち鉛蓄電池の上部空間に酸素ガスが存
在している時間は、酸素ガスが発生している時間と、該
酸素ガスが鉛蓄１ｎ池の上部空間に残っている時間だけ
である。

すなわち酸素ガスの吸収効率を向上させるーっの方法と
して、その発生時に陰極板に吸収できなかった酸素ガス
を多量に鉛蓄電池内に蓄積させておくことが考えられる
。ところでこの方法を成立させるためには鉛蓄電池を高
圧に耐えさせるか、その上部空間の容積を大きくする必
要があるが、酸素ガスの発生分は一般的な鉛蓄電池の上
部空間の容積に比べて多たであり、これらの手段は現実
的でない。

ところで先に大気中の酸素ガスを吸収するのは自己放電
となり、陰極板で酸素ガスを吸収する形式の鉛蓄電池で
はいずれも弁が必要であると考えられていたと記した。

しかし逆に大気中の酸素ガスを吸収できるならば、鉛蓄
電池を外部と通気させることによって簡単に全ての時間
を酸素ガスの吸収に使用できる。

ここにおいて本発明者たちは、電解液を流動するものが
あるほど充分に伽え、その洞さが陽極板の高さよりも高
い陰極板を備えることにより、該陰極板の一部を電解液
面上に露出させるとともに、電槽に常に空気が電池内に
流入できる孔を有することを特徴とする鉛蓄電池を提案
した。

すなわち本提案によれば充分に電解液を有しており、そ
の硫酸の量も多いので、陰極板の電解液面上に露出する
部分での陰梗活物質のｐｂ→ＰｂＯ→Ｐ’ｂＳＯ４の反
応に関与する硫酸のｉ」の割合も少なく、よって発電反
応に影響することもない。また該陰極板の露出部分の大
きさを適切に設定することにより、酸素ガスの吸収度合
を容易に調整できる。

しかしながら本提案では常に大気中の酸素ガスを陰極板
で吸収することになるので、こねによる放電が問題とな
った。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、鉛蓄電
池において、電解液を流動するものがあるほど充分に備
え、その高さが陽極板の高さよりも高い陰極板を備える
ことにより、該陰極板の一部を電解液面上に露出させる
とともに、電槽内が減圧状態のときに開弁する弁を有す
ることを特徴とするものである０ 以下、本発明による効果を見るために行った試験および
その結果について説明する。

試験１ ６種類の鉛蓄電池を試験した。電池Ａは陰極板を全く電
解液面上に露出させていない通常の構成のものである。

電池Ｂは陰極板の一部を電〃液面上に露出させたもので
あるが、従来のごとく密閉式であり、電槽内気圧が外気
圧よりも０．５気圧加圧状態になったとき開弁じ、他方
、減圧状態になっても開弁じない弁をとりつけたもので
ある。電池Ｃは本発明による鉛蓄電池である。

第１図は本発明による鉛＠電池、電池Ｃの正断面図を示
すものであり、１は電槽容器部、２は電解液、６は陽極
板、４はその高さが陽極板６の高さよりも高い陰極板、
５は陰札（板石、６は陰極板４の電解液２の液面よりも
高い部分である露出部、７は電槽蓋部、８は弁である。

該弁８は電槽内気圧が加圧状態のとき外気圧から０．１
気圧加圧になるまでの間に開弁し、他方、減圧状態のと
き、外気圧からμ気圧減圧になるまでの間に、好ましく
は外気圧から０．２５気圧減圧になるまでの間に開弁す
る。

この開弁圧の設定理由は以下の通りである。

すなわち加圧状態のときにおいては特に？ｉｔＦ、ｆ内
にガスを蓄積しておく必要がないので極めて低い開弁圧
で開弁ずればよく、よって肌１気圧加圧になるまでの間
に開弁するのが適切である。

また減圧状態のとき、電槽内に溜っていたガスが水分解
による水素と酸素ガスであり、その体積比が２：１であ
ったものの酸素ガスが全て吸収されたとすると、Ｎ槽内
気圧が外気圧よりもμ気圧減圧になることになり、よっ
てこれ以前に開弁する必要があるからである。

また電池Ａは電池Ｃに比べ陰極板の高さを陽極板と同じ
にしかつ、弁の代りに開口を設けた点が異なるもの、電
池Ｂはその弁の開弁圧を先に述べたごとくしたことだけ
が異なるものである。

更に電池Ａ、Ｂ、Ｏはいずれも電解液の理論容量を１９
０Ａｈ、陽極活物質の理論容量を６５０Ａｌｌに設定し
ている。また電池Ｃの陰極活物質の理論容量は電解液に
浸漬されている部分を６５０Ａｈ　、ｙ高部６を３０Ａ
ｈとした。そしてこれらの電池Ａ、Ｂ、Ｏの容ｌｌは５
時間率放電で１２０Ａｈである。

これらの電池を供試し、１０Ａの電流で１Ｑ時間の放電
１０Ａの電流で９時間および６Ａの電流で５時間の充電
の１日１サイクルの充放電を行い、また５サイクル毎に
２日間の休止を入れた交互充放電試験を行った。第２図
にこのときのサイクル数に対する電解液の減液量の変化
を示す。

第２図から明らかな様に電池Ｂの減液量は電池Ａの約９
４％であり、電池Ａは実質的に酸素ガスを吸収しないか
ら、電池Ｂの酸素ガス吸収率は６％である。一方、本発
明による電池、電池Ｏ酸素ガス吸収率は９５％に達する
。

試験２ 陰極板の露出部の理論容量を色々と変化さセた、他の構
成は試験１の電池Ｃと同一の電池Ｃ１０＋　０２０　＋
　０３０　＋　０４０夕ｃｓｏ　＋　０８０　ｒ　ｃｘ
ｏｏを作り試験１と同一の試験を行い、陰極露出部の理
論容量と酸素ガス吸収率との関係を見た。この結果を第
１表に示す。

なお酸素ガス吸収率は供試電池の２００サイクル目の減
液量を電池Ａの２００サイクル目の減液ｊｄで除し、こ
の値を１から引いたイ１７７を％表示したものである。

第１表から明らかな様に、陰極板の露出部の川（論谷量
が１０Ａｈの電池０１Ｇでも大きな酸素ガス吸収能を有
していることがわかる。ただこの理論容量が６０Ａｈ以
上になると船団が増加するだけで、酸素ガス吸収能は変
らない。これは酸素ガス吸収能が１００％に近づいたこ
とと、露出部のｍ　１１が増加して充電によってｐｂｓ
ｏ４がｐｂに帰りにくくなったことによると考えられる
。

このことから電池容量が１２ｆｌＡｈの電池ではぞの陰
極板の一ル山部が６０Ａｈ以上有っても無意味であり、
よって電池容ｉ　１　Ａｈ当り、陰極板の露出部の活物
質量は理論Ａｈで０．５Ａｈ以下で良いことがわかる。

そしてこのことは電池容量６０Ａｈ〜６００Ａｈ　の本
発明による鉛蓄電池を供試しての試験でもほぼ成立した
ので、一般的と考えられる。ただこの条件を満しても、
陰極板の露出部の高さが３０１１以上になると成立しな
い以上、本発明について説明したが、本発明はその主旨
を逸脱しない範囲で様々な実施店゛様か考えられる。例
えば第１図では弁８に加圧弁と減圧弁との両方の機能を
持たせたが、加圧弁と減圧弁とを別々に設けてもよい。

以上、本発明による鉛蓄電池は大気中の酸素ガスを利用
することで、電解液の減液を大巾に減少させ、補水回数
を少なくシ、シかも大容量の鉛蓄電池にも適用できるも
のであって、よってその工業的価値の大きいものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鉛蓄電池の一実施例を示す正断面
図である。第２図は本発明による鉛蓄電池と本発明によ
らない鉛蓄πＬ池との交互充放電サイクル数に対する減
液量を示すグラフである。 １・・・電槽容器部　２・・電解液 ６・・陽極板　４・・・１り２．極板 ５・・・陰極板耳　６・・ｋｄ出前 部７・電槽蓋部　８・・・弁 出願人　湯浪電池株式会社 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電解液を流動するものがあるほど充分に備え、その
   高さが陽極板の高さよりも高い陰極板を備えることによ
   り、該陰極板の一部を電解液面上に露出させるとともに
   、電槽内が減圧状態のときに開弁する弁を有することを
   特徴とする鉛蓄電池。 ２）＠槽内気圧が減圧状態のとき、弁が外気圧から％気
   圧減圧になるまでの間に開弁するものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の鉛蓄電池。 ３）　ｉｌ！槽内気圧が加圧状態のとき、弁が外気圧か
   ら０．１気圧加圧になるまでの間に開弁するものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の鉛蓄電
   池。 ４）陰極板の陽極板の高さよりも高い部分の活物質の量
   の理１■（を電池容置Ｉ　Ａｈ当り０．５Ａｈ以下とし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の鉛蓄
   電池。