WO2012105190A1

WO2012105190A1 - 鉛蓄電池

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Publication number: WO2012105190A1
Application number: PCT/JP2012/000473
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Inventors: 健治泉; 義文久間
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Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2012-08-09
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Abstract

　耐久性を向上させたマット状のセパレータを採用することで、使用とともに電池性能が徐々に低下していって長時間の使用に耐え、且つ総合特性が高い鉛蓄電池を提供する。　本発明の鉛蓄電池は、電槽と、電槽を区切って複数のセル室を形成する隔壁と、それぞれのセル室に収納され、セパレータを介して正極板と負極板とを積層した複数の極板群と、セル室に収納される電解液と、制御弁を備えていると共にそれぞれのセル室の開口部を閉じる蓋とを備え、セパレータは、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維及び無機粉体を含んだ不織布からなっており、セパレータにおいて、ガラス繊維の質量比率をＡ、ポリエステル繊維の質量比率をＢ、アクリル繊維の質量比率をＣ、無機粉体の質量比率をＤ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００としたときに、０．２≦Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）≦０．４、かつＢ＜Ｃ、かつ１．２≦（Ｂ＋Ｃ）／Ａ≦１．６７である。

Description

鉛蓄電池

　本発明は鉛蓄電池に関するものである。

　自動車の始動用に使用される鉛蓄電池は、近年の環境配慮型の自動車の普及に伴って、ハイブリッド車の補機（エンジン）用などにも使用されるようになってきた。特に補機用は車両への搭載箇所も様々であって、ボンネットの下以外であって保守・点検が難しい箇所に搭載されることも多い。このような保守・点検が難しい箇所に搭載される場合には補水が不要な密閉型鉛蓄電池を使用することが適している。そのため、密閉型鉛蓄電池が「補機用鉛蓄電池」として広く使われるようになっている。

　この補機用鉛蓄電池は、鉛合金からなる格子に鉛を主体とした活物質を充填してなる正極および負極を、マット状セパレータを介して交互に組み合わせて極板群を形成し、複数のセル室を有する電槽にこの極板群を挿入し、隣り合うセル室の極板群を直列に接続して電槽の上部を蓋で封口した後、電解液をマット状セパレータに含浸させ注入することで構成されている。この構成を採ることによって補機用蓄電池は充電中に発生する酸素を負極や電解液である硫酸と反応させ還元できるので、電解液の減少を極力抑えることができて、密閉型とすることができる。マット状のセパレータというのは、不織布等からなっており、厚み方向に圧力を加えると、厚みが減少するセパレータである。

　特許文献１では、一般的な密閉型鉛蓄電池に関して、低温における放電性能（高率放電における持続時間）を向上させつつ、微細化した正極の活物質がセパレータを貫通して対極（負極）に至ることによって発生する内部短絡を防いで長寿命化させるためのセパレータが開示されている。特許文献１のセパレータは、繊維径２～８μｍのポリエステル樹脂繊維を約４０％、繊維径２～８μｍのガラス繊維を約４０％、およびこれらの繊維を結着させるためのアクリル繊維をおよそ５％混抄するとともに、粒子径１μｍ以下のケイ素酸化物の粉体と粒子径３～５μｍの珪藻土とを総量で約１５％添加して、最大孔径を３０～６０μｍとしたマット状のセパレータである。

特開昭６２－０６６５６６号公報

　しかしながら特許文献１のセパレータを補機用鉛蓄電池に採用した場合、上述した効果は得られるものの、セパレータを長期使用したときに、新たな劣化モード（膨張した正極格子がセパレータを貫通することによる内部短絡）により、突然に使用不可となることがわかってきた。さらには長寿命化を期してセパレータを袋状にしようとすると、袋とするための加工性が劣るということもわかってきた。

　本発明は上述した課題を解決するものであって、耐久性を向上させたマット状のセパレータを採用することで、使用とともに電池性能が徐々に低下していって長期間の使用に耐え、且つ総合特性が高い鉛蓄電池を提供することを目的とする。

　前述の課題を解決するために、本発明の鉛蓄電池は、電槽と、前記電槽を区切って複数のセル室を形成する隔壁と、それぞれの前記セル室に収納され、セパレータを介して正極板と負極板とを積層した複数の極板群と、前記セル室に収納される電解液と、制御弁を備えていると共にそれぞれの前記セル室の開口部を閉じる蓋とを備えた鉛蓄電池であって、前記セパレータは、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維及び無機粉体を含んだ不織布からなっており、前記セパレータにおいて、前記ガラス繊維の質量比率をＡ、前記ポリエステル繊維の質量比率をＢ、前記アクリル繊維の質量比率をＣ、前記無機粉体の質量比率をＤ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００としたときに、０．２≦Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）≦０．４、かつＢ＜Ｃ、かつ１．２≦（Ｂ＋Ｃ）／Ａ≦１．６７である構成を備えている。

　前記蓋が最上部に位置するように鉛蓄電池を設置した場合に、前記電解液の液面が、前記極板群の上端よりも上に位置している構成としてもよい。

　前記無機粉体には、シリカが含まれることが好ましい。

　前記正極板の活物質には、鉛丹（red lead）が５質量％以上１０質量％未満含まれていることが好ましい。

　以上のようにセパレータの構成を適正化したので、補機用鉛蓄電池を中心として、長期間の使用に耐えつつ総合特性が高い鉛蓄電池を提供できるようになる。

図１は、本発明の鉛蓄電池を示す斜視図である。図２は、セパレータの構成を示す拡大概略図である。

　本発明の実施の形態を述べる前に、本発明に至った経緯について以下に説明する。

　自動車用の一般的な始動用鉛蓄電池の場合、正極から活物質が軟化することによって脱落して反応物質が減少する現象と、正極格子が腐食する現象が電池の寿命低下の主因となる。始動用鉛蓄電池は交換しやすい箇所に車載される上に、どちらの現象も進行していくと徐々に始動性能が低下していって、最終的に電池の寿命を迎える。そのため、顧客は、始動性能の低下によって鉛蓄電池の交換時期を察知して、交換しやすい場所に設置されているというメリットにより容易に交換できるため、これらの２つの現象による電池の劣化は大きな問題とはならない。

　しかし補機用鉛蓄電池は、上述した始動用鉛蓄電池とは異なり、メンテナンスが困難な箇所に車載されるため、補水が不要なこと以外に長期の使用に耐え得ること（車検での交換を鑑みて３年以上の寿命）が要求される。そのために正極の活物質として用いる鉛丹を、一般的な始動用鉛蓄電池よりも減量するなど、長寿命化に適した構成が採られることになる。

　補機用鉛蓄電池を上述のようにメンテナンス無しで長期間（約３年）使用した場合、電池の始動性能の低下とは無関係に、鉛蓄電池が突然使用不可となる現象が生じることを本願発明者らは見出した。鉛蓄電池を分解して原因を調べたところ、正極格子そのものが膨張してセパレータを貫いて短絡を起こしていることがわかった。そして特許文献１に記載されたセパレータを用いても、前者の現象（微細化した活物質の影響）は抑制できるが、後者の現象（膨張した正極格子の影響）は抑制できないことがわかった。

　微細化した正極の活物質がセパレータを貫いて短絡するという現象は既に知られていて、特許文献１に開示されたセパレータを用いればこの現象は抑制することができる。しかしながら、新たに見出した正極格子そのものがセパレータを突き破る現象に対しては、特許文献１に開示されたセパレータでは予防できないことが判明した。

　上記の事実に対して本発明者らが鋭意検討した結果、マット状のセパレータの構成を適正化することで、特許文献１の技術のみでは不十分であった課題（膨張した正極格子の影響による内部短絡）を克服できることを見出した。なお、マット状のセパレータというのは、圧縮されると体積が減少する不織布等からなるセパレータのことである。課題克服の要点は、以下の４つである。

　第１に、マット状のセパレータを、ガラス繊維と、ポリエステル繊維と、アクリル繊維と、無機粉体とで構成する。これは特許文献１と共通する構成である。アクリル繊維は、ガラス繊維とポリエステル繊維とを融着させるバインダーの役割を果たしている。

　第２に、セパレータにおけるガラス繊維の質量比率をＡ、ポリエステル繊維の質量比率をＢ、アクリル繊維の質量比率をＣ、無機粉体の質量比率をＤとしたときに、０．２≦Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）≦０．４を満たすようにする。各種繊維に対する無機粉体の配合比率を特許文献１に比べて大きくすることで、膨張した正極格子がセパレータを容易に貫かないようにすることができる。

　第３に、Ｂ＜Ｃを満たすようにする。長寿命化のためにマット状のセパレータを袋状にする（例えば熱圧着）が、その際に、ガラス繊維のみでは機械強度が小さいために加工性が劣る。このためポリエステル繊維のような有機繊維を混合する。しかし、特許文献１のように有機繊維が実質的にポリエステル繊維のみであれば、長期の使用によってセパレータが劣化して物理的に崩壊し、内部に保持していた無機粉体を脱落させ、また繊維同士の結合力が低下して、結果的には機械強度が極端に小さくなって正極格子がセパレータを貫通し、内部短絡を引き起こすことがわかった。そこで特許文献１では結着機能を発現させる目的のみで少量しか添加しなかったアクリル繊維を、本発明では大幅に増量し、無機粉体の保持力を大幅に向上させた。それにより、セパレータ孔径を増大させることによりセパレータの電解液濡れ性を向上させることと、繊維同士の結合力を長期に亘り強化することを両立させることが可能となり、膨張した正極格子がセパレータを容易に貫かないようにすることができる。

　第４に、１．２≦（Ｂ＋Ｃ）／Ａ≦１．６７を満たすようにする。発明者らは、特許文献１のようにガラス繊維と有機繊維とを等量用いるのでなく、有機繊維の割合を多くすることで、３種類の繊維の相乗効果によって無機粉体の保持力の向上や細孔構造の適正化が可能となることを見出し、これを活用した。

　以上の４つの要点を満たしてＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００となるように形成したマット状のセパレータを用いることで、電池としての総合特性を保持しつつ、長期間の使用に耐え得る（突然使用不可となることによって顧客に不快感を与えない）補機用鉛蓄電池を提供できるようになる。

　上述のセパレータは、電解液の液面が極板群の上端よりも高い（一般的な密閉型鉛蓄電池よりも電解液が多い）構成や、正極の活物質として含ませる鉛丹の量を５～１０質量％にする構成など、長期間に亘る使用を可能とする（使用期間の延長に伴って正極格子の伸び量が大きくなる）構成の密閉型鉛蓄電池に用いられるとその性能が有効に働くことができて好ましい。

　また無機粉体がシリカであれば、このシリカが有する吸水性によってセパレータ内部の保水性を高める働きがあるので好ましい。珪藻土もシリカと同様の機能を有しているため、無機粉体として珪藻土を用いてもよい。

　（実施形態１）
　以下に、実施形態について、図を用いて説明する。

　図１は本実施形態の鉛蓄電池を示す斜視図であり、図２はセパレータの一部を拡大した概略の図である。

　正極１ａと負極１ｂとを、マット状のセパレータ１ｃを介して対峙させることで、極板群１を構成する。この極板群１を、隔壁２ａによって複数のセル室２ｂに分けられた電槽２の各々のセル室２ｂに電解液（図示せず）とともに収納し、制御弁３ａを設けた蓋３によって電槽２の開口部を閉じることで、鉛蓄電池を構成する。なお正極１ａは正極活物質を正極格子に充填することで構成されており、負極１ｂは負極活物質を負極格子に充填することで構成されている。

　セパレータ１ｃは、ガラス繊維４ａと、ポリエステル繊維４ｂと、アクリル繊維４ｃと、無機粉体４ｄとを構成要素としている。そして、ガラス繊維４ａの質量比率をＡ、ポリエステル繊維４ｂの質量比率をＢ、アクリル繊維４ｃの質量比率をＣ、無機粉体４ｄの質量比率をＤ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００としたときに、０．２≦Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）≦０．４かつＢ＜Ｃかつ１．０≦（Ｂ＋Ｃ）／Ａ≦１．６７である。ポリエステル繊維とアクリル繊維とは、硫酸に浸されて電流が流れても変質しない材料から作られており、具体的にはポリエステル繊維はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を例として挙げることができ、アクリル繊維はポリアクリロニトリル繊維を例として挙げることができる。

　本実施形態は、ガラス繊維４ａと、ポリエステル繊維４ｂと、アクリル繊維４ｃと、無機粉体４ｄとでセパレータ１ｃを形成していること以外に、以下の３つの特徴を有する。

　まず、ガラス繊維４ａの質量比率をＡ、ポリエステル繊維４ｂの質量比率をＢ、アクリル繊維４ｃの質量比率をＣ、無機粉体４ｄの質量比率をＤとしたときに、０．２≦Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）≦０．４を満たしている。

　鉛蓄電池を長期間使用することによって正極格子が膨張する。そのため、セパレータ１ｃの構成を特許文献１のように堅牢にしても、膨張した正極格子がセパレータ１ｃを容易に貫くことを、本発明者らは見出した。そこで各種繊維に対する無機粉体４ｄの配合比率を特許文献１に比べて大きくしたところ、このことを防ぐことができることを見出した。ここでＤ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が０．２未満の場合、鉛蓄電池を長期間使用することで膨張した正極格子がセパレータ１ｃを貫くようになる。逆にＤ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が０．４を超える場合、無機粉体４ｄが過多となってセパレータ１ｃの機械強度が極端に低下する。

　次に、ポリエステル繊維４ｂの質量比率Ｂよりアクリル繊維４ｃの質量比率Ｃを大きくする（Ｂ＜Ｃ）。長寿命化に対応するために、マット状のセパレータを袋状にして（例えば熱圧着）極板から脱落する活物質をその袋内で受け止めるようにする。袋状に加工する際に、ガラス繊維４ａのみでは機械強度が小さく加工性に劣るのでポリエステル繊維４ｂのような有機繊維を混合するのだが、特許文献１のようにポリエステル繊維４ｂが混合する有機繊維の大半を占める場合、長期の使用によって２つの不具合が起こる。第１にこのポリエステル繊維４ｂ自身が変質し、これに伴って内部に保持していた無機粉体４ｄを脱落させる。そしてセパレータ１ｃの孔径が大きくなり物理的崩壊を招く。第２にガラス繊維４ａと有機繊維（ポリエステル繊維４ｂ）の結合力が低下する。そして結果的に、機械強度が極端に小さくなったセパレータ１ｃを膨張した正極格子が貫通し、内部短絡を引き起こす。

　本実施形態では、特許文献１において少量しか添加しなかったアクリル繊維４ｃを大幅に増量することにより、融着バインダの量が大幅に増えるため無機粉体４ｄの保持力を大幅に向上させることが可能となった。そのため、セパレータ１ｃの孔径を大きく保って電解液の濡れ性を向上させることができるとともに、繊維同士の結合力を長期に亘り強化することを両立させることが可能となった。その結果、膨張した正極格子がセパレータ１ｃを容易に貫かないようにすることができる。また、アクリル繊維の割合を大幅に増やすことで、熱圧着などでセパレータ１ｃを袋状に加工する際に、シール箇所が円滑に溶融するので、加工性が向上する。

　さらに、特許文献１に比べて、ガラス繊維４ａに対する有機繊維（ポリエステル繊維４ｂおよびアクリル繊維４ｃ）の割合を多くする（１．２≦（Ｂ＋Ｃ）／Ａ≦１．６７）。この割合にすることで、詳細は鋭意解明中だが３種類の繊維の相乗効果が生じ、無機粉体４ｄの保持力や細孔構造の適正化が図れるようになる。具体的には、１種類の繊維で不織布を構成する場合、繊維同士が絡まり合って繊維間の隙間である細孔の大きさ・分布が不均一になってしまうが、異種の繊維を配合して不織布を形成すると細孔の大きさ・分布が均一化するので、セパレータの機械強度が向上し、無機粉体の保持力も高まる。ここで（Ｂ＋Ｃ）／Ａが１．２未満であっても、逆に（Ｂ＋Ｃ）／Ａが１．６７を超えても、上述したセパレータ１ｃの相乗効果が低下するため、耐短絡性や電池特性が低下する。

　Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００として、以上の３つの要点を満たすことで、図２に示すように、ガラス繊維４ａとポリエステル繊維４ｂとからなる基本構成の結着性が高まるようにアクリル繊維４ｃを分散させつつ、基本構成に生じた大きな孔を無機粉体４ｄが埋める構造を有するセパレータ１ｃを形成することができる。このようなセパレータ１ｃを用いることで、電池の総合特性を保持しつつ、長期間の使用に耐え得る（突然使用不可となることによって顧客に不快感を与えない）本実施形態の鉛蓄電池を提供できるようになる。

　なお電解液の液面高さが極板群１の上端よりも高い（一般的な密閉型鉛蓄電池よりも電解液が多い）構成や、正極１ａの活物質として含ませる鉛丹の量を５～１０質量％にする構成など、長期間に亘る使用が可能な（長寿命な）技術を織り込むことで使用期間が延長し、正極格子がより膨張しやすくなった鉛蓄電池に本実施形態のセパレータを用いることが好ましい。鉛丹は初充電効率を向上させる効果がある。

　また無機粉体４ｄとしてシリカを用いれば、シリカが有する吸水性によってセパレータ１ｃの内部に電解液を保持しやすくなり、電池の総合特性が向上するのでより好ましい。

　なお、正極１ａは、Ｐｂ－Ｃａ合金などからなる鉛合金を鋳造またはエキスパンド加工して形成した正極格子に、鉛粉と鉛丹などからなる正極活物質を硫酸と混練したペーストを塗着することによって形成される。負極１ｂは、Ｐｂ－Ｃａ合金からなる鉛合金を鋳造またはエキスパンド加工して形成した負極格子に、鉛粉などからなる負極活物質を硫酸と混練したペーストを塗着することによって形成される。電槽２や蓋３の材質としてポリプロピレンを用いることができる。制御弁３ａには、公知のものを用いることができる。

　以下、実施例によって本実施形態の効果をさらに詳述する。

　９２質量％の鉛粉と８質量％の鉛丹とからなる正極活物質を硫酸と混練してペーストにした。Ｐｂ－Ｃａ合金からなる鉛合金をエキスパンド加工して形成した正極格子にこのペーストを塗着して、正極１ａを作製した。そしてこの正極１ａを、（表１）に示す各種のマット状のセパレータ１ｃに挟み、熱圧着法にてセパレータを袋状に内包した。

　一方、鉛粉からなる負極活物質に適量の硫酸バリウムとカーボンとリグニン化合物を加えて硫酸と混練してペーストにした。Ｐｂ－Ｃａ合金からなる鉛合金をエキスパンド加工して形成した負極格子にこのペーストを塗着して、負極１ｂを作製した。

　袋状のセパレータ１ｃに内包された正極１ａの両面を負極１ｂに対峙させることで極板群１を形成した。そして隔壁２ａによって６つのセル室２ｂに分けられた電槽２の各々のセル室２ｂに極板群１を挿入し、セル室２ｂの内部において、正極１ａの上端に該当する耳部を正極接合部材と接合させるとともに、負極１ｂの上端に該当する耳部を負極接合部材と接合させた。そして隣り合うセル室２ｂの正極接合部材と負極接合部材とを極板間接合部材を介して接合し、両端のセルにおいて極板間接合部材に接合されていない正極接合部材を正極端子に、極板間接合部材に接合されていない負極接合部材を負極端子に接合させた。

　これらのセル室２ｂの全てに、液面高さが極板群１の上端よりも高くなるように電解液を注入し、制御弁３ａを設けた蓋３によって電槽２の開口部を閉じ、ＪＩＳ　Ｄ５３０１において５５Ｄ２３と表記される（通例でＳ５５Ｄ２３と称される）鉛蓄電池を作製した。この鉛蓄電池は端子を除く外形の高さが２０２ｍｍ、幅が１７３ｍｍ、長さが２３２ｍｍであり、公称容量が４３Ａｈである。これらを電池１～１０とする。

　一方、電池３および５に対して、極板群１の高さと電解液の液面高さとを同じにしたこと以外は電池３および５と同様に作製した鉛蓄電池を、電池１１および１２とする。また電池３に対して、正極活物質として含ませる鉛丹の量を変更した以外は電池３と同様に作製した鉛蓄電池を、電池１３、１５、１７および１９とする。さらに電池５に対して、正極活物質として含ませる鉛丹の量を変更した以外は電池５と同様に作製した鉛蓄電池を、電池１４、１６、１８および２０とする。また、電池６のポリエステル繊維とアクリル繊維の質量比を１９：２１に変更して作製した鉛蓄電池を電池２１とする。

　以上の電池１～２１を、７５℃条件下で１４．０Ｖの定電圧充電（最大電流２５Ａ）を１２０時間行った後に２日間放置し、その後３００Ａで５秒間放電を行うというサイクルを繰り返す耐久試験を行った。そして５秒後の端子電圧が３Ｖ以下となったときに、各々の電池が寿命に到達したと判断した。寿命に到達したサイクル数と、その後の分解によって明確化した寿命到達の原因を、それぞれ（表１）に併記する。

　本実施例では７５℃という高温下にすることで、理想的な（セパレータ１ｃの耐久性が高い）鉛蓄電池は液枯れや容量低下による緩やかな電圧低下により寿命を迎え、従来の課題を有する（セパレータ１ｃの耐久性が低い）鉛蓄電池は短絡による急激な電圧低下により寿命を迎えている。なお、電池２，３，４，８，９，１１，１３，１５，１７，１９，２１が実施例の電池であり、電池１，５，６，７，１０，１２，１４，１６，１８，２０が比較例の電池である。実施例の電池は１７～２０サイクルで液枯れや容量低下による緩やかな電圧低下によって寿命に達しており、比較例の電池は１２～１５サイクルで短絡によって寿命に達している。なお、上記の耐久試験は７５℃で行っており、高温地域における使用（約４０℃での使用）の約１０倍の加速試験である。そのため、実施例の１７サイクルは、高温地域で３年以上使用可能なサイクル数であるのに対し、比較例の１５サイクルは３年未満で寿命となるサイクル数であり、３年毎に車検を行って鉛蓄電池の交換を整備業者が行うことを考えると、１５サイクルでは実用にならず、１７サイクルは実用に十分耐える特性であると言える。

　その結果、（表１）に示すように、種々の構成のセパレータ１ｃを用いた電池１～１０のうち、ガラス繊維４ａの質量比率をＡ、ポリエステル繊維４ｂの質量比率をＢ、アクリル繊維４ｃの質量比率をＣ、無機粉体４ｄとしてシリカの質量比率をＤ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００としたときに、０．２≦Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）≦０．４かつＢ＜Ｃかつ１．０≦（Ｂ＋Ｃ）／Ａ≦１．６７を満たす電池２～４、８および９は、寿命の到達サイクル数が大きい結果となった。またこれらの電池は緩やかに寿命を迎えており、寿命到達の原因が液枯れや容量低下（活物質の軟化脱落による反応物質の減少、または正極格子の腐食による反応抵抗の増加）であることから、単に長寿命であるだけでなく、顧客やメンテナンス業者に車検等で交換する必要性を無理なく察知させることができる。

　一方、Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が０．２未満である電池１は、短絡により急激に寿命に到達した。その原因を調べた結果、膨張した正極格子がセパレータ１ｃを貫いている上に正極活物質の脱落物がセパレータ１ｃに浸透していることがわかった。これは無機粉体４ｄ（シリカ）が過少であるために、セパレータ１ｃが正極格子の膨張に対する反発力を失った上に、セパレータ１ｃ内部の孔径が大きい箇所（無機粉体４ｄが欠落している箇所）に正極活物質が浸透したからだと推測できる。

　逆にＤ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が０．４を超える電池５も、短絡により急激に寿命に到達した。その原因を調べた結果、正極格子がセパレータ１ｃを突き破り短絡を引き起こしていた。これは無機粉体４ｄ（シリカ）が過多であるために、セパレータ１ｃの機械強度が極端に低下したからだと推測できる。

　Ｂ＝Ｃである電池６もまた、短絡により急激に寿命に到達した。その原因を調べた結果、セパレータ１ｃの原形が崩れていることがわかった。これはポリエステル繊維４ｂが変質してセパレータ１ｃから無機粉体４ｄ（シリカ）が脱落したことと、アクリル繊維４ｃの不足によってガラス繊維４ａとポリエステル繊維４ｂの結合力が低下した上にメカシールにおけるシール箇所が円滑に溶融しなかった（初期状態から袋状の維持が困難であった）からだと推測できる。一方、Ｂ：Ｃが１９：２１である電池２１は、サイクル数が１７であって寿命が長く、液枯れ・容量低下によって徐々に電池性能が低下して寿命を迎えているため、電池交換が必要であるとの判断が長期に渡って行いやすい。

　また、（Ｂ＋Ｃ）／Ａが１．２未満である電池７も、（Ｂ＋Ｃ）／Ａが１．６７を超える電池１０も、ともに短絡により急激に寿命に到達した。その原因を調べた結果、セパレータ１ｃの原形が崩れていることがわかった。これはガラス繊維４ａと有機繊維（ポリエステル繊維４ｂとアクリル繊維４ｃ）とのバランス（Ｂ＋Ｃ）／Ａが適正範囲を逸脱すると、セパレータ１ｃが図２に示したような理想的な構造を維持できなくなり、相乗効果が低下して耐短絡性のみならず電池特性が低下したからだと推測できる。

　ところで、本実施形態の好適例である電池３は、長期間に亘る使用を可能とするために、電解液の液面高さを極板群１の上端よりも高くして一般的な密閉型鉛蓄電池よりも電解液が多い構成とし、さらに正極１ａの活物質として含ませる鉛丹の量を８質量％としている。このため、Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が０．４を超える電池５と比べて、飛躍的に寿命特性が改善している。このことは、電池１５および１７（Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が適正範囲内）と、電池１６および１８（Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が適正範囲から逸脱）との比較においても同様である。

　しかしながら、電解液の液面高さが極板群１の上端と同じである電池１１（Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が適正範囲内）と電池１２（Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が適正範囲から逸脱）を比較した場合、寿命特性の改善度合が上述した組合せほど顕著ではない。このことは、正極１ａの活物質として含ませる鉛丹の量が長寿命化のための好適範囲を逸脱している電池１３および１９（Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が適正範囲内）と電池１４および２０（Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が適正範囲から逸脱）との比較においても同様である。なお、電池２０の寿命到達の原因である、活物質の浸透短絡は、無機粉体４ｄが多すぎるために繊維が無機粉体を保持できず、セパレータ１ｃ内部の孔径が大きい箇所（無機粉体４ｄが欠落している箇所）に正極活物質が浸透した結果であり、セパレータが破れることによる短絡と同様に電池が突然使用不可となり、使用者にとって不都合な寿命到達である。

　すなわち、本実施形態のセパレータ１ｃを用いることにより耐短絡性が大幅に向上するのだから、長期間に亘る使用を前提として、電解液の液面高さを極板群１の高さよりも大きくする構成や、正極１ａの活物質として含ませる鉛丹の量を５～１０質量％にする構成などを織り込む方が、電池寿命を延ばすという観点から好適であることがわかる。

　（その他の実施形態）
　上記の実施形態および実施例は本発明の例示であり、本発明はこれらの例に限定されない。ガラス繊維の質量比率Ａ、ポリエステル繊維の質量比率Ｂ、アクリル繊維の質量比率Ｃ、無機粉体の質量比率Ｄは、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００としたときに、０．２≦Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）≦０．４、かつＢ＜Ｃ、かつ１．２≦（Ｂ＋Ｃ）／Ａ≦１．６７を満たしていればどのような配合比率でもよく、実施例の配合比率に限定されない。鉛蓄電池の構造・形状、セル室の数等も特に限定されない。

　本発明を活用することで、ハイブリッド車の補機用鉛蓄電池の特性および品質が大幅に向上する。ハイブリッド車はエネルギーの枯渇や二酸化炭素による地球温暖化を抑制する商品なので、本発明を広めることで、産業界に大きく貢献できる。

　１　　極板群
　１ａ　正極
　１ｂ　負極
　１ｃ　セパレータ
　２　　電槽
　２ａ　隔壁
　２ｂ　セル室
　３　　蓋
　３ａ　制御弁
　４ａ　ガラス繊維
　４ｂ　ポリエステル繊維
　４ｃ　アクリル繊維
　４ｄ　無機粉体

Claims

　電槽と、
　前記電槽を区切って複数のセル室を形成する隔壁と、
　それぞれの前記セル室に収納され、セパレータを介して正極板と負極板とを積層した複数の極板群と、
　前記セル室に収納される電解液と、
　制御弁を備えていると共にそれぞれの前記セル室の開口部を閉じる蓋と
　を備えた鉛蓄電池であって、
　前記セパレータは、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維及び無機粉体を含んだ不織布からなっており、
　前記セパレータにおいて、前記ガラス繊維の質量比率をＡ、前記ポリエステル繊維の質量比率をＢ、前記アクリル繊維の質量比率をＣ、前記無機粉体の質量比率をＤ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００としたときに、０．２≦Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）≦０．４、かつＢ＜Ｃ、かつ１．２≦（Ｂ＋Ｃ）／Ａ≦１．６７である、鉛蓄電池。
　前記蓋が最上部に位置するように鉛蓄電池を設置した場合に、前記電解液の液面が、前記極板群の上端よりも上に位置していることを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池。
　前記無機粉体にはシリカが含まれることを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池。
　前記正極板の活物質には鉛丹が５質量％以上１０質量％未満含まれていることを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池。