JPH11191409A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents
密閉形鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPH11191409A JPH11191409A JP9359605A JP35960597A JPH11191409A JP H11191409 A JPH11191409 A JP H11191409A JP 9359605 A JP9359605 A JP 9359605A JP 35960597 A JP35960597 A JP 35960597A JP H11191409 A JPH11191409 A JP H11191409A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- trickle
- negative electrode
- electrode plate
- surface area
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来電池に対して高率放電特性を同等以上に
維持しつつ、トリクル寿命を改善することを課題とす
る。 【解決手段】 ２０時間率容量当たりの負極板の表面積
を２４〜３０ｃｍ2／Ａｈとすることにより、従来の正
極格子合金を用いてもトリクル寿命の改善ができ、高率
放電容量も従来電池と同等が維持できる。以上のことは
負極表面積を制限することにより、酸素ガス吸収反応速
度を抑制し、酸素ガス吸収反応により生じる負極での硫
酸鉛量を低下させる。このことにより、トリクル充電時
における硫酸鉛の還元に基づく還元電流が低下し、トリ
クル電流を低下させることが可能になる。その結果とし
て、トリクル寿命が改善される。
維持しつつ、トリクル寿命を改善することを課題とす
る。 【解決手段】 ２０時間率容量当たりの負極板の表面積
を２４〜３０ｃｍ2／Ａｈとすることにより、従来の正
極格子合金を用いてもトリクル寿命の改善ができ、高率
放電容量も従来電池と同等が維持できる。以上のことは
負極表面積を制限することにより、酸素ガス吸収反応速
度を抑制し、酸素ガス吸収反応により生じる負極での硫
酸鉛量を低下させる。このことにより、トリクル充電時
における硫酸鉛の還元に基づく還元電流が低下し、トリ
クル電流を低下させることが可能になる。その結果とし
て、トリクル寿命が改善される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器およびＵ
ＰＳ等の非常用バックアップ電源等の用途に利用される
密閉形鉛蓄電池に関するものである。
ＰＳ等の非常用バックアップ電源等の用途に利用される
密閉形鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の密閉形鉛蓄電池の寿命の要因はい
くつかあるが、その主な要因は正極板の劣化、特に正極
格子の腐食による活物質の保持力の低下および導電性の
低下によるものである。これは密閉形鉛蓄電池に限ら
ず、全ての鉛蓄電池では避けられない現象である。現在
まで耐食性格子合金等の検討がされてきたが、まだ十分
ではない。よって、特に市場から、さらなる長寿命化が
要望されているが、従来の技術では長寿命化は困難であ
った。
くつかあるが、その主な要因は正極板の劣化、特に正極
格子の腐食による活物質の保持力の低下および導電性の
低下によるものである。これは密閉形鉛蓄電池に限ら
ず、全ての鉛蓄電池では避けられない現象である。現在
まで耐食性格子合金等の検討がされてきたが、まだ十分
ではない。よって、特に市場から、さらなる長寿命化が
要望されているが、従来の技術では長寿命化は困難であ
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するもので、放電容量は従来電池と同等以上を維持し
つつ、トリクル寿命を改善することを目的とする。
決するもので、放電容量は従来電池と同等以上を維持し
つつ、トリクル寿命を改善することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに本発明は、正極板，負極板，電解液含浸材を兼ねた
セパレータ，希硫酸電解液および合成樹脂製電槽からな
り、フリーの電解液がほとんど存在しない程度に電解液
量を制限した密閉形鉛蓄電池において、２０時間率放電
容量当たりの負極板の表面積を２４〜３０ｃｍ2／Ａｈ
としたものである。
めに本発明は、正極板，負極板，電解液含浸材を兼ねた
セパレータ，希硫酸電解液および合成樹脂製電槽からな
り、フリーの電解液がほとんど存在しない程度に電解液
量を制限した密閉形鉛蓄電池において、２０時間率放電
容量当たりの負極板の表面積を２４〜３０ｃｍ2／Ａｈ
としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】密閉形鉛蓄電池は鋳造法により製
造した格子を従来より使用していた。この鋳造格子は溶
融した鉛合金を金型に注入し凝固させたもので、一般的
には障子の格子に類似している。従って、極板群を圧縮
した状態で電槽に挿入した密閉形鉛蓄電池において、特
に長時間連続充電されるトリクル用途の場合、充電時に
正極板の格子は腐食を受け、これにより正極板が上下お
よび左右に伸びる傾向があり、条件によっては電槽破損
を起こすことがあった。トリクル充電中には正極板は常
に酸化を受けている。この時の充電電流の一部は自己放
電分の充電に使用され、またその一部は電解液中の水の
電気分解に使用され、さらにその他の一部は正極格子の
酸化（腐食）に使用されている。したがって、正極格子
は充電中、常に酸化による腐食を受けるため、腐食時の
体積膨張によりこの格子が伸びて寿命となったり、場合
によっては電槽破損を起こしていた。このトリクル電流
は基本的には自己放電分を充電するのみに使用されれば
最も好ましいが、現状の技術では実現が困難である。密
閉形鉛蓄電池の自己放電量は２５℃で約０．１５％／日
程度であり、この分を充電するためには（０．１５％／
１００％）／２４ｈ＝０．００００８ＣＡの電流で充電
する必要がある。例えば定格容量７．２Ａｈの電池では
０．５８ｍＡの電流となる。これに対して現行の密閉形
鉛蓄電池のトリクル電流は３６ｍＡ程度であり、これは
０．００５ＣＡに相当し自己放電を補うのに必要な電流
よりはるかに大きい。
造した格子を従来より使用していた。この鋳造格子は溶
融した鉛合金を金型に注入し凝固させたもので、一般的
には障子の格子に類似している。従って、極板群を圧縮
した状態で電槽に挿入した密閉形鉛蓄電池において、特
に長時間連続充電されるトリクル用途の場合、充電時に
正極板の格子は腐食を受け、これにより正極板が上下お
よび左右に伸びる傾向があり、条件によっては電槽破損
を起こすことがあった。トリクル充電中には正極板は常
に酸化を受けている。この時の充電電流の一部は自己放
電分の充電に使用され、またその一部は電解液中の水の
電気分解に使用され、さらにその他の一部は正極格子の
酸化（腐食）に使用されている。したがって、正極格子
は充電中、常に酸化による腐食を受けるため、腐食時の
体積膨張によりこの格子が伸びて寿命となったり、場合
によっては電槽破損を起こしていた。このトリクル電流
は基本的には自己放電分を充電するのみに使用されれば
最も好ましいが、現状の技術では実現が困難である。密
閉形鉛蓄電池の自己放電量は２５℃で約０．１５％／日
程度であり、この分を充電するためには（０．１５％／
１００％）／２４ｈ＝０．００００８ＣＡの電流で充電
する必要がある。例えば定格容量７．２Ａｈの電池では
０．５８ｍＡの電流となる。これに対して現行の密閉形
鉛蓄電池のトリクル電流は３６ｍＡ程度であり、これは
０．００５ＣＡに相当し自己放電を補うのに必要な電流
よりはるかに大きい。
【０００６】上記の背景より、本発明は放電容量を従来
の電池と同等以上に確保しつつ、トリクル電流を可能な
限り低くし、正極格子の腐食を抑制することによりトリ
クル寿命を改善しようとするものである。トリクル電流
は自己放電の大きさあるいは電解液の濃度や電解液中の
不純物等によって影響されるとともに、電池の構成条件
によっても影響される。それは、密閉形鉛蓄電池独特の
現象である充電中に正極板から発生した酸素ガスを負極
で吸収させる反応の速度によっても影響される。負極板
が酸素ガスを吸収すると金属鉛が硫酸鉛になり、負極活
物質の電位は貴な方向に移動する。負極の電位が貴にな
れば、定電圧充電している密閉形鉛蓄電池は充電器と電
池との電圧差が大きくなり、充電電流が大きくなる。す
なわち、トリクル電流は大きくなることになる。この酸
素ガス吸収速度は負極活物質の表面積，電解液の分布状
態，酸素ガスの電池内の移動速度に影響される。電解液
分布は電池の放電反応あるいは寿命に影響し、酸素ガス
の移動速度は電池内の電解液量およびセパレータの物性
に関係し、これらは密閉形鉛蓄電池の基本構成であるた
めその仕様を大きく変化できない。従って、酸素ガス吸
収速度を下げるためには負極活物質の表面積を下げるこ
とによって可能となる。この負極表面積を大きくする
と、酸素ガス吸収速度が大となるため負極板の電位は貴
になりトリクル充電電流が大となる。負極表面積を小さ
くすると、逆にその電位は貴になり難くなりトリクル電
流が小となる。従って、トリクル電流を極力小さくする
ことは電池の負極表面積、言い換えると放電容量当たり
の負極表面積を小さくすることにより可能となる。これ
により、正極格子の腐食が抑制され、トリクル寿命を改
善できる。
の電池と同等以上に確保しつつ、トリクル電流を可能な
限り低くし、正極格子の腐食を抑制することによりトリ
クル寿命を改善しようとするものである。トリクル電流
は自己放電の大きさあるいは電解液の濃度や電解液中の
不純物等によって影響されるとともに、電池の構成条件
によっても影響される。それは、密閉形鉛蓄電池独特の
現象である充電中に正極板から発生した酸素ガスを負極
で吸収させる反応の速度によっても影響される。負極板
が酸素ガスを吸収すると金属鉛が硫酸鉛になり、負極活
物質の電位は貴な方向に移動する。負極の電位が貴にな
れば、定電圧充電している密閉形鉛蓄電池は充電器と電
池との電圧差が大きくなり、充電電流が大きくなる。す
なわち、トリクル電流は大きくなることになる。この酸
素ガス吸収速度は負極活物質の表面積，電解液の分布状
態，酸素ガスの電池内の移動速度に影響される。電解液
分布は電池の放電反応あるいは寿命に影響し、酸素ガス
の移動速度は電池内の電解液量およびセパレータの物性
に関係し、これらは密閉形鉛蓄電池の基本構成であるた
めその仕様を大きく変化できない。従って、酸素ガス吸
収速度を下げるためには負極活物質の表面積を下げるこ
とによって可能となる。この負極表面積を大きくする
と、酸素ガス吸収速度が大となるため負極板の電位は貴
になりトリクル充電電流が大となる。負極表面積を小さ
くすると、逆にその電位は貴になり難くなりトリクル電
流が小となる。従って、トリクル電流を極力小さくする
ことは電池の負極表面積、言い換えると放電容量当たり
の負極表面積を小さくすることにより可能となる。これ
により、正極格子の腐食が抑制され、トリクル寿命を改
善できる。
【０００７】ただし、電池の放電容量は、特に大電流放
電時には負極の活物質量よりも負極表面積に依存するの
で、この表面積を小さくし過ぎると大電流放電時の放電
容量が低下することになる。従って、ある値以上の表面
積が必要になる。
電時には負極の活物質量よりも負極表面積に依存するの
で、この表面積を小さくし過ぎると大電流放電時の放電
容量が低下することになる。従って、ある値以上の表面
積が必要になる。
【０００８】以上の理由より本発明は、トリクル寿命と
放電容量の両立を計るための構成を規定するもので、多
くの試験結果から密閉形鉛蓄電池の２０時間率放電時の
放電容量１Ａｈ当たりの表面積（極板の厚さ分を除いた
表裏の表面積）が２４〜３０ｃｍ2 を有する負極板とし
たものである。
放電容量の両立を計るための構成を規定するもので、多
くの試験結果から密閉形鉛蓄電池の２０時間率放電時の
放電容量１Ａｈ当たりの表面積（極板の厚さ分を除いた
表裏の表面積）が２４〜３０ｃｍ2 を有する負極板とし
たものである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
寸法は縦６５ｍｍ，幅４１．５ｍｍ，厚さ３．０ｍｍの
正極板で密閉形鉛蓄電池にした場合の１枚当たりの２０
時間率放電容量は２．０Ａｈの正極板を使用し、負極板
は縦６５ｍｍで幅を４４．０，４１．５，３８．５，３
３．３，２８．２，２３．１および１７．９ｍｍとした
格子を使用して、この格子に幅４１．５ｍｍに充填した
と同量のペーストを充填した。これの極板をガラス繊維
のマットからなるリテーナを介して正極板５枚，負極板
６枚の電池を構成した。この電池の２０時間率の放電容
量は約１０Ａｈである。なお、従来電池の構成は幅４
１．５ｍｍである。
寸法は縦６５ｍｍ，幅４１．５ｍｍ，厚さ３．０ｍｍの
正極板で密閉形鉛蓄電池にした場合の１枚当たりの２０
時間率放電容量は２．０Ａｈの正極板を使用し、負極板
は縦６５ｍｍで幅を４４．０，４１．５，３８．５，３
３．３，２８．２，２３．１および１７．９ｍｍとした
格子を使用して、この格子に幅４１．５ｍｍに充填した
と同量のペーストを充填した。これの極板をガラス繊維
のマットからなるリテーナを介して正極板５枚，負極板
６枚の電池を構成した。この電池の２０時間率の放電容
量は約１０Ａｈである。なお、従来電池の構成は幅４
１．５ｍｍである。
【００１０】これらの電池を通常の方法で作製し、２０
時間率放電容量，３ＣＡの放電容量を測定した。また、
４０℃の雰囲気の中で、１セル当たり２．２８Ｖの定電
圧でトリクル充電し、充電３ヶ月後の充電電流値とトリ
クル寿命を測定した。なお、電池は３ヶ月毎に３ＣＡの
電流で放電し、その放電時間が初期放電時間の１／２に
なった時点で寿命とした。放電容量測定結果の一例を表
１に示す。
時間率放電容量，３ＣＡの放電容量を測定した。また、
４０℃の雰囲気の中で、１セル当たり２．２８Ｖの定電
圧でトリクル充電し、充電３ヶ月後の充電電流値とトリ
クル寿命を測定した。なお、電池は３ヶ月毎に３ＣＡの
電流で放電し、その放電時間が初期放電時間の１／２に
なった時点で寿命とした。放電容量測定結果の一例を表
１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】図１にトリクル電流値，トリクル寿命およ
び３ＣＡ放電時の放電容量と負極板表面積／２０時間率
容量との関係を示す。
び３ＣＡ放電時の放電容量と負極板表面積／２０時間率
容量との関係を示す。
【００１３】これらの結果から（負極板表面積／２０時
間率容量）の影響について、以下に従来構成の電池Ｂと
比較して示す。
間率容量）の影響について、以下に従来構成の電池Ｂと
比較して示す。
【００１４】まず、３ＣＡ放電時の放電容量はその数値
が２４ｃｍ2／Ａｈ未満で低下する。トリクル充電電流
はその数値が３０ｃｍ2／Ａｈを越えると急激に上昇す
る。それに伴いトリクル寿命は急激に低下する傾向があ
る。
が２４ｃｍ2／Ａｈ未満で低下する。トリクル充電電流
はその数値が３０ｃｍ2／Ａｈを越えると急激に上昇す
る。それに伴いトリクル寿命は急激に低下する傾向があ
る。
【００１５】以上をまとめると、初期放電容量、特に３
ＣＡ程度の大電流放電時の放電容量をほぼ従来構成電池
と同等とし、トリクル寿命を改善するには２０時間率放
電容量当たりの表面積（極板の厚さを含まず、極板の表
裏の総面積）を２４〜３０ｃｍ2／Ａｈにした負極板を
使用することにより達成できる。
ＣＡ程度の大電流放電時の放電容量をほぼ従来構成電池
と同等とし、トリクル寿命を改善するには２０時間率放
電容量当たりの表面積（極板の厚さを含まず、極板の表
裏の総面積）を２４〜３０ｃｍ2／Ａｈにした負極板を
使用することにより達成できる。
【００１６】これは、トリクル電流の一部をなす負極板
上での酸素吸収反応により生成した硫酸鉛の還元電流
を、酸素吸収反応速度を制限して低下させることにより
トリクル電流が低下したもので、このトリクル電流を下
げる効果により正極格子での腐食が抑制され、結果とし
て、トリクル寿命を改善することができたと考えられ
る。
上での酸素吸収反応により生成した硫酸鉛の還元電流
を、酸素吸収反応速度を制限して低下させることにより
トリクル電流が低下したもので、このトリクル電流を下
げる効果により正極格子での腐食が抑制され、結果とし
て、トリクル寿命を改善することができたと考えられ
る。
【００１７】
【発明の効果】以上の結果から、正極板，負極板，電解
液含浸材を兼ねたセパレータ，希硫酸電解液および合成
樹脂製電槽からなり、極板群を圧縮状態で電槽に挿入
し、電解液量を制限した密閉形鉛蓄電池において、電池
の２０時間率放電容量当たり２４〜３０ｃｍ2／Ａｈの
見かけ表面積の負極板を使用することにより、高率放電
容量を従来構成電池と同等とした上で、さらにトリクル
充電時のトリクル電流を抑制し、この結果トリクル寿命
を大幅に改善したもので、この工業的価値は極めて大き
い。
液含浸材を兼ねたセパレータ，希硫酸電解液および合成
樹脂製電槽からなり、極板群を圧縮状態で電槽に挿入
し、電解液量を制限した密閉形鉛蓄電池において、電池
の２０時間率放電容量当たり２４〜３０ｃｍ2／Ａｈの
見かけ表面積の負極板を使用することにより、高率放電
容量を従来構成電池と同等とした上で、さらにトリクル
充電時のトリクル電流を抑制し、この結果トリクル寿命
を大幅に改善したもので、この工業的価値は極めて大き
い。
【図１】本発明の一実施例における密閉形鉛蓄電池の２
０時間率容量当たりの負極表面積と３ＣＡ放電容量、ト
リクル充電時におけるトリクル充電電流およびトリクル
寿命との関係を示す図
０時間率容量当たりの負極表面積と３ＣＡ放電容量、ト
リクル充電時におけるトリクル充電電流およびトリクル
寿命との関係を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 利弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 正極板，負極板，電解液含浸材を兼ねた
セパレータ，希硫酸電解液および合成樹脂製電槽からな
り、フリーの電解液がほとんど存在しない程度に電解液
量を制限した密閉形鉛蓄電池において、２０時間率放電
容量当たりの負極板の表面積を２４〜３０ｃｍ2／Ａｈ
としたことを特徴とする密閉形鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9359605A JPH11191409A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 密閉形鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9359605A JPH11191409A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 密閉形鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11191409A true JPH11191409A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18465360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9359605A Pending JPH11191409A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 密閉形鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11191409A (ja) |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP9359605A patent/JPH11191409A/ja active Pending
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