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公開番号2022109137
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-07-27
出願番号2021004493
出願日2021-01-14
発明の名称制御弁式鉛蓄電池
出願人古河電池株式会社
代理人
主分類H01M 10/06 20060101AFI20220720BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電解液の成層化現象の発生を抑制でき、サイクル寿命性能に優れた制御弁式鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】隔壁により区画された複数のセル室を有する電槽と、複数のセル室にそれぞれ収納された複数の極板群と、複数のセル室に注入された電解液とを備え、極板群は、交互に配置された複数枚の正極板および負極板と、正極板と負極板との間に配置されたセパレータとからなり、正極板は、正極集電体と、正極集電体に充填された正極活物質とからなり、負極板は、負極集電体と、負極集電体に充填された負極活物質とからなる制御弁式鉛蓄電池であって、化成後のセル室あたりの負極活物質の質量Mnに対する正極活物質の質量Mpの比率Mp/Mnが、1.30以上1.65以下であり、化成後のセル室あたりの正極活物質の質量Mpに対する電解液中に含まれる純硫酸の質量Msの比率Ms/Mpが、0.30以上0.40以下である。
特許請求の範囲【請求項1】
隔壁により区画された複数のセル室を有する電槽と、前記複数のセル室にそれぞれ収納された複数の極板群と、前記複数のセル室に注入された電解液とを備え、
前記極板群は、交互に配置された複数枚の正極板および負極板と、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータとからなり、
前記正極板は、正極集電体と、前記正極集電体に充填された正極活物質とからなり、
前記負極板は、負極集電体と、前記負極集電体に充填された負極活物質とからなる制御弁式鉛蓄電池において、
化成後の前記セル室あたりの前記負極活物質の質量M

に対する前記正極活物質の質量M

の比率M

/M

が1.30以上1.65以下であり、
化成後の前記セル室あたりの前記正極活物質の質量M

に対する前記電解液中に含まれる純硫酸の質量M

の比率M

/M

が0.30以上0.40以下であることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
続きを表示(約 350 文字)【請求項2】
化成後の前記正極活物質の密度が、4.2g/cm

以上4.9g/cm

以下であることを特徴とする請求項1に記載の制御弁式鉛蓄電池。
【請求項3】
前記正極集電体の鉛合金が、カルシウムが0.02質量%以上0.09質量%以下、錫が0.4質量%以上2.5質量%以下、アルミニウムが0.005質量%以上0.04質量%以下、および残部が鉛と不可避の不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項1または2に記載の制御弁式鉛蓄電池。
【請求項4】
前記電解液はシリカ微粒子を含み、前記電解液中の前記シリカ微粒子の含有率が0.5質量%以上5質量%未満であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の制御弁式鉛蓄電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、制御弁式鉛蓄電池に関するものである。
続きを表示(約 1,500 文字)【背景技術】
【0002】
制御弁式鉛蓄電池は、過充電時に正極で発生する酸素ガスを負極で消費して水に戻すことで密閉化を可能とするとともに、セル室内の内圧が上昇した場合に、発生した酸素ガスを外部へ逃すための所定圧力で作動する弁体を備える鉛蓄電池である。
【0003】
制御弁式鉛蓄電池の電解液は、セパレータや極板に含浸される程度しか存在せず、非流動化されている。従って、制御弁式鉛蓄電池において、液式鉛蓄電池にみられる充電中に極板から発生した硫酸が電槽下部に沈降して電解液の硫酸比重が電槽の下部ほど高くなる成層化現象が起き難いと考えられているが、比較的過充電量の少ない状態で充放電を繰り返した場合、電解液の成層化現象が発生し易く、特に、サイクル用途で使用される制御弁式鉛蓄電池では、電解液の成層化現象によって容量低下が起こり、寿命に至る場合がある。
【0004】
また、電槽の高さ方向の寸法が長く、幅方向の寸法が短い電槽を備えた制御弁式鉛蓄電池を縦置きで使用する場合、電解液の成層化現象が発生し易い。電解液の成層化現象が発生すると、電解液の濃度が大きい電槽下部では、高濃度の電解液により、負極板表面で硫酸鉛が肥大化するサルフェーションが発生し易くなる。
【0005】
サルフェーションが発生すると、負極活物質からの硫酸の放出が抑制されるため、負極板下部の充電受入性が低下して、主に負極板上部で充放電反応が進行する様になるため、負極板上部と対向する正極板上部の正極活物質の軟化や、集電体である鉛合金からなる基板の腐食が進行し、鉛蓄電池が早期に寿命に至ることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2003-36831号公報
特開2013-41757号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記の問題を解決する方法として、従来から、電解液にシリカ微粒子を添加することが行われており、例えば、特許文献1には、少量の可溶性硫酸塩と、0.75質量%以上4.0質量%以下のリン酸と、10質量%未満のシリカ微粒子とを含む希硫酸とからなるゲル状電解液を添加した電解液を有する制御弁式鉛蓄電池が開示されている。
【0008】
しかしながら、特許文献1に開示されている制御弁式鉛蓄電池では、初期容量、サイクル寿命性能の改善ができるものの、多量のシリカ微粒子を必要とし、その結果、電解液が注液前にゲル化してしまうため、電解液の注液が困難となる場合がある。また、シリカ微粒子の添加量が多いためコスト的に不利である。
【0009】
また、特許文献2には、電槽の高さ方向の寸法Hと、極板面と平行な幅方向の寸法Wとの比H/Wが1.7以上である内部空間が形成されたものであり、負極板が、化成後において0.016質量%以上のアンチモンを含む負極活物質を有する鉛蓄電池が開示されており、比H/Wが大きい高形の鉛蓄電池であっても、電解液の成層化を抑制し、優れたサイクル寿命性能を得ることができると開示されている。
【0010】
しかしながら、特許文献2に開示されている鉛蓄電池では、負極活物質がアンチモンを含み、水素過電圧が低下して、水の電気分解反応が促進され、充電時のガス発生が多くなるため、電解液の成層化現象を抑制することができる反面、電解液量が減少する、所謂液枯れが発生し、サイクル寿命性能が低下する恐れがある。
(【0011】以降は省略されています)

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