JP2002093409A - 制御弁式鉛蓄電池 - Google Patents
制御弁式鉛蓄電池Info
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
シウムと前記錫との質量比が0.09以下の格子体をペ
ースト式正極板に用い、前記格子体の体積が、前記ペー
スト式正極板の体積の15体積%以上とし、前記格子体
の縦枠骨と縦内骨の合計の体積が、前記ペースト式正極
板の体積の8体積%以上にする。そして、電槽化成後の
正極活物質の密度を3.5〜4.4g/mlにし、極板
群の加圧力が20kPa以上の制御弁式鉛蓄電池を組み
立てる。
Description
に関するものである。
という特徴を有するため、無停電電源装置などの非常用
電源設備や電力貯蔵用として使用されている。制御弁式
鉛蓄電池に用いる正極板として、鉛合金からなる格子体
にペースト状活物質を充填して作製する、ペースト式正
極板を用いるのが一般的である。
用する場合において、放電量に対する充電量が充分でな
い場合には、前記ペースト式正極板の活物質層に放電生
成物である硫酸鉛が残留する。そして、前記したような
不十分な充電を繰り返して行うと、前記硫酸鉛が蓄積す
るために、制御弁式鉛蓄電池の放電容量が低下するとい
う問題点がある。
正極板の活物質が泥状化しやすくなったり、集電体とし
て用いている格子体の腐食によって、制御弁式鉛蓄電池
が短期間に寿命になるという問題点があることも知られ
ている。
板の寸法が大きくなるほど顕著になることが知られてい
る。すなわち、正極板の寸法が大きくなると、集電端子
から遠い位置ほど内部抵抗の増加に伴う電圧のドロップ
が大きくなる。したがって、前記集電端子に近い位置で
は、比較的少ない充電量で放電生成物である硫酸鉛の除
去が可能となるものの、耳部から遠い位置では充電が入
りにくく、硫酸鉛が残留しやすいため放電容量の低下が
起こる。
するために、充電量を過剰にする必要がある。その結
果、前記集電端子に近い部分の正極活物質が過充電され
て泥状化しやすくなる。また、充電量を多くすることに
よって、電解液中の水が分解されて水素ガスの発生が起
こり、その結果、電解液量が減少して早期に寿命となる
という問題点もある。さらに、過充電によって、正極板
の集電体として用いられている格子体が腐食しやすくな
るという問題点もある。
り、正極板や負極板の寸法が大きい制御弁式鉛蓄電池に
おいて、正極板の集電特性を改良し、充電受け入れ性を
向上させることによって過充電量を低減し、長寿命化を
はかることを目的とするものである。
解決するために、正極板の格子体や、それを用いた正極
板及び極板群の加圧条件を改良したものである。
2.5質量%含み、カルシウムと前記錫との質量比が
0.09以下であり、残部を鉛とする鉛−カルシウム−
錫合金製の格子体を用いたペースト式正極板と、ペース
ト式負極板と、リテーナとを積層した極板群を加圧して
用いる制御弁式鉛蓄電池において、前記格子体の体積
が、前記ペースト式正極板の体積の15体積%以上であ
ることを特徴とする。
骨の合計の体積が、前記ペースト式正極板の体積の8体
積%以上であることを特徴とし、第三の発明は、前記格
子体の縦骨間隔が、20mm未満であることを特徴と
し、第四の発明は、電槽化成後における前記ペースト式
正極板の活物質層の密度が、3.5〜4.4g/mlで
あることを特徴とし、第五の発明は、前記極板群の加圧
力が、20kPa以上であることを特徴としている。
明する。
1.5質量%、前記カルシウムと前記錫との質量比を
0.06とし、残部を鉛とする鉛−カルシウム−錫合金
を格子体に用いた。
格子体の長辺9の寸法値を300mmとし、短辺8の寸法
値を200mmとする略長方形状をし、縦骨間隔6が1
5mmである後述する各種の正極用格子体を作製した。
0質量%含む鉛粉に、比重1.40の硫酸と適量の水を
加えて正極用ペースト状活物質を作製し、それを前記し
た各種の格子体に充填し、35℃、相対湿度が90%以
上の雰囲気中で24hの条件で熟成・乾燥させてペース
ト式正極板を作製した。
きたカーボンを2質量%含むペースト式負極板3枚とを
ガラス繊維製のリテーナを介して組み合わせ、それらを
積層・溶接して極板群を作製する。
ン製のスペーサを当接させた状態で電槽に挿入した後、
電解液を注液し、電槽化成をして2V−100Ahの制
御弁式鉛蓄電池を作製した。前記制御弁式鉛蓄電池を解
体して、ペースト式正極板の活物質層の密度を測定し
た。
及び、制御弁式鉛蓄電池の作製条件等は従来と同一の条
件である。
A、放電終止電圧:1.8V)を行い、初期の放電容量
を測定した。そして、0.1CAの定電流で満充電状態
にした後、25A(0.25CA)で3h放電する。そ
の後、2.45V/セル(制限電流:25A(0.25
CA))の定電圧充電で放電量の102%を充電するパ
ターンのサイクル寿命試験を行った。
イクル毎に10A放電(0.1CA、放電終止電圧:
1.8V)して、放電容量の確認を行い、初期の放電容
量の80%以下まで低下した時点をもって寿命とした。
なお、電解液の成層化現象を生じにくくするため、制御
弁式鉛蓄電池の極板面がほぼ水平になるような状態でサ
イクル寿命試験を実施した。
鉛蓄電池を解体し、ペースト式正極板の耳部5付近と、
該耳部5から最も離れた対角線上の部分について正極活
物質を取り出し、該活物質中の硫酸鉛量を測定してその
差を比較した。以下において、この差を硫酸鉛量の差
(%)と呼ぶことにする。
正極用の格子体において、ペースト式正極板の体積に占
める前記格子体の体積の割合(以下、格子体体積%と呼
ぶ)が、前記制御弁式鉛蓄電池の硫酸鉛量の差(%)や
サイクル寿命特性に、どの様に影響するかについて実験
した。
だ鋳型の溝の深さを変えることにより、前記格子体の体
積が、前記ペースト式正極板の体積のそれぞれ5、1
0、15、20、25、30体積%にした。以下におい
て、前記格子体の体積が、前記ペースト式正極板の体積
に占める割合を、格子体体積%と呼ぶことにする。
0質量%含む鉛粉に、比重1.40の硫酸と水を加え
て、水分量が13.2質量%の正極用ペースト状活物質
を作製し、それを前記した各種の格子体に充填し、35
℃、相対湿度が90%以上の雰囲気中で24hの条件で
熟成・乾燥させてペースト式正極板を作製して極板群と
した。
リプロピレン製のスペーサの枚数を調整することによ
り、極板群の加圧力を30kPaにした。なお、その他
の制御弁式鉛蓄電池の作製条件やサイクル寿命試験条件
等は上述したものである。
て、格子体体積%と硫酸鉛量の差(%)及びサイクル寿
命の関係を示す。表1より格子体体積%が15体積%以
上の制御弁式鉛蓄電池では、放電時の硫酸鉛量の差が小
さく、良好なサイクル寿命特性を示した。すなわち、本
発明を用いると正極板全体に均一に充電が入りやすく、
充電量の過不足を少なくできるため、制御弁式鉛蓄電池
が長寿命化したものと考えられる。
格子体において、格子体体積%を15%に固定し、縦枠
骨1と縦内骨2の合計体積が前記制御弁式鉛蓄電池の硫酸
鉛量の差(%)やサイクル寿命に、どの様に影響するか
について実験した。
の溝の深さを変えることにより、縦枠骨1と縦内骨2の合
計体積がペースト式正極板の体積に占める割合をそれぞ
れ4%、6%、8%、10%、12%に調整した。以下
において、縦枠骨1と縦内骨2の合計体積が、前記ペース
ト式正極板の体積に占める割合を、縦骨体積%と呼ぶこ
とにする。
0質量%含む鉛粉に、比重1.40の硫酸と水を加えて
作製した水分量が13.2質量%の正極用ペースト状活
物質を作製し、それを前記した各種の格子体に充填し、
35℃、相対湿度が90%以上の雰囲気中で24hの条
件で熟成・乾燥させて正極板を作製した。
リプロピレン製のスペーサの枚数を調整することによ
り、極板群の加圧力を30kPaにした。なお、その他
の制御弁式鉛蓄電池の作製条件やサイクル寿命試験条件
等は上述したものである。
て、縦骨体積%と硫酸鉛量の差(%)及びサイクル寿命
の関係を示す。表2より縦骨体積%が8体積%以上の制
御弁式鉛蓄電池では、放電時の硫酸鉛量の差が小さく、
良好なサイクル寿命特性を示した。すなわち、本発明を
用いると正極板全体に均一に充電が入りやすく、過充電
量を少なくすることができるため、制御弁式鉛蓄電池が
長寿命化できたものと考えられる。
の格子体において、格子体体積%を15%、縦骨体積%
が10%の正極用格子体を用い、正極活物質密度が前記
制御弁式鉛蓄電池のサイクル寿命に、どの様に影響する
かについて実験した。
0質量%含む鉛粉に、比重1.40の硫酸と水を加えて
作製した水分量がそれぞれ、9.6、11.7、13.
2、14.3、15.3、16.4質量%の正極用ペー
スト状活物質を作製し、それらを前記した格子体に充填
し、35℃、相対湿度が90%以上の雰囲気中で24h
の条件で熟成・乾燥させて正極板を作製した。
リプロピレン製のスペーサの枚数を調整することによ
り、極板群の加圧力を30kPaにした。なお、その他
の制御弁式鉛蓄電池の作製条件やサイクル寿命試験条件
等は、上述したものである。
クル寿命の関係を表3に示す。表3に示す様に、水分量
を調節することにより、正極活物質密度を3.5〜4.
4g/mlにすることによって制御弁式鉛蓄電池の寿命
性能が向上する。
用の格子体において、格子体体積%を15%、縦骨体積
%が10%の正極用格子体を用い、極板群の加圧力が前
記制御弁式鉛蓄電池のサイクル寿命に、どの様に影響す
るかについて実験した。
0質量%含む鉛粉に、比重1.40の硫酸と水を加えて
作製した水分量が13.2質量%の正極用ペースト状活
物質を作製し、それらを前記した格子体に充填し、35
℃、相対湿度が90%以上の雰囲気中で24hの条件で
熟成・乾燥させて正極板を作製した。すなわち、正極用
のペースト状活物質中の水分量を調整することにより、
電槽化成後の正極活物質密度が3.7g/mlとなる正
極板を用いた。
ポリプロピレン製のスペーサの枚数を調整することによ
り、極板群の加圧力を5〜100kPaに調整した。な
お、その他の制御弁式鉛蓄電池の作製条件やサイクル寿
命試験条件等は、前述したものである。
係を示す。極板群の加圧力を20kPa以上にすること
によって、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を作製することが
できる。
5質量%含み、前記カルシウムと前記錫との質量比が
0.09とする範囲の鉛合金を用いた場合でも、同様の
結果を得た。なお、質量比が0.09以下の範囲の鉛合
金を格子体に用いると取り扱いが容易となることや、過
充電によっても腐食されにくくなるため好ましい。
子体の縦骨間隔が20mm以上では、充填時にペースト
状活物質が格子体から剥離しやすいという問題点が認め
られるため、格子体の縦骨間隔は20mm未満にするの
が好ましい。又、上記した実施例では、放電量の102
%を充電した場合の実施例を示したが、103〜105
%の範囲の充電量でも同様の傾向を示した。
活物質に充電が入りやすくなり、長寿命な制御弁式鉛蓄
電池を提供することができるため、その工業的価値はき
わめて大なるものである。
5:耳部、6:縦骨間隔、8:短辺、9:長辺
Claims (5)
- 【請求項1】錫を0.9〜2.5質量%含み、カルシウ
ムと前記錫との質量比が0.09以下であり、残部を鉛
とする鉛−カルシウム−錫合金製の格子体を用いたペー
スト式正極板と、ペースト式負極板と、リテーナとを積
層した極板群を加圧して用いる制御弁式鉛蓄電池におい
て、前記格子体の体積が、前記ペースト式正極板の体積
の15体積%以上であることを特徴とする制御弁式鉛蓄
電池。 - 【請求項2】前記格子体の縦枠骨と縦内骨の合計の体積
が、前記ペースト式正極板の体積の8体積%以上である
ことを特徴とする請求項1記載の制御弁式鉛蓄電池。 - 【請求項3】前記格子体の縦骨間隔が、20mm未満で
あることを特徴とする請求項1又は2記載の制御弁式鉛
蓄電池。 - 【請求項4】電槽化成後における前記ペースト式正極板
の活物質層の密度が、3.5〜4.4g/mlであるこ
とを特徴とする請求項1、2又は3記載の制御弁式鉛蓄
電池。 - 【請求項5】前記極板群の加圧力が、20kPa以上で
あることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の制
御弁式鉛蓄電池。
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---|---|---|---|
JP2000284453A JP4433593B2 (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 制御弁式鉛蓄電池 |
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US9825303B2 (en) | 2013-05-31 | 2017-11-21 | Gs Yuasa International Ltd. | Storage battery grid, method of manufacturing storage battery grid, and storage battery using storage battery grid |
-
2000
- 2000-09-20 JP JP2000284453A patent/JP4433593B2/ja not_active Expired - Lifetime
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