(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して正極板と負極板を交互に積層し、前記正極板及び負極板それぞれの集電部を溶接したストラップ及び極柱を有した極板群を電槽に収納する鉛蓄電池において、前記正極板及び負極板の総表面積をＳ、前記正極板及び負極板の総体積をＶとしたとき、Ｓ／Ｖが１４．０ｃｍ−１以上であり、かつ、前記正極板の活物質量をＸ、前記負極板の活物質量をＹとしたとき、Ｘ／Ｙが１．３５以上１．４７以下であることを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
請求項１において、Ｓ／Ｖが１５．５ｃｍ−１以上であり、かつ、Ｘ／Ｙが１．４５以上であることを特徴とする鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は、信頼性、価格の安さから産業用、民生用に広く用いられており、特に自動
車用鉛蓄電池（いわゆるバッテリー）の需要が多い。
【０００３】
近年、環境保護及び燃費改善の取り組みとして、停車時にはエンジンを停止させ、発進
時に再始動するアイドリングストップスタート（以下ＩＳＳと略す）車の開発が加速され
ている。ＩＳＳ車に搭載されている鉛蓄電池は頻繁にエンジン始動、停止が繰り返される
とにより、始動時に大電流放電回数が増え、停車中には電装品への電力供給が必要となり
、放電負荷が多くなる。車両の充電はオルタネータによるが、これはエンジンを動力源と
しているために停車中にはスットプしてしまう。これらＩＳＳ特有の使用条件により、鉛
蓄電池は完全には充電されない状態、すなわち部分充電状態（ＰＳＯＣ：Ｐａｒｔｉａｌ
Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）で使用される。
【０００４】
ＰＳＯＣ状態で鉛蓄電池を使用した場合、従来の満充電状態で使用される状況では発生
しなかった問題が発生する。これは、負極格子体の集電部（耳部）が放電され、集電部の
厚みが減少してしまう、いわゆる耳痩せ現象が知られている。前記耳痩せ現象が発生する
と、集電部の抵抗が増加して、鉛蓄電池の充放電特性が低下し、サイクル寿命性能が低下
する。
【０００５】
特許文献１では、鉛−錫合金層を負極格子体の耳部の表面に設け、かつ、満充電後にお
ける負極活物質に０．２５〜０．７５質量％のカーボンを含ませることで、耳痩せを抑制
し、サイクル寿命特性の優れた鉛蓄電池を提供する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】再公表ＷＯ２０１０／０３２７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
負極板は、負極格子体に活物質ペーストを充填して作製される。前記活物質ペーストは
、鉛粉に有機添加剤、カーボン、硫酸バリウムを混合し、水及び希硫酸を添加、混練して
作製される。カーボンあるいは炭素材は、導電補助剤として添加されている。
【０００８】
通常、鉛蓄電池において、満充電後における負極活物質に対して、カーボンは０．１〜
０．３質量％含まれている。０．５質量％以上カーボン量を増やすと活物質ペーストが固
くなり、負極格子体への充填がしにくくなり、充填不良が発生し歩留りが低下する。
【０００９】
活物質ペーストを適正な固さにするために、前記混練時に加える水の量を増やし、水分
量を多くする方法がある。しかし、ペースト水分量を増やした負極板は、充填後の熟成、
乾燥工程で水分が抜けることで活物質が収縮し、負極板表面に亀裂が生じる。このような
状態では、続く電池の組み立て工程において、活物質の脱落が生じることになる。従って
、ペースト水分量を増やすことは好ましくない。
【００１０】
本発明の目的は、ペースト仕様を変えることなく、サイクル特性が良好な電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明は、上記課題を解決するために以下の構成とする。
【００１２】
第１の発明は、セパレータを介して正極板と負極板を交互に積層し、前記正極板及び負極板それぞれの集電部を溶接したストラップ及び極柱を有した極板群を電槽に収納する鉛蓄電池において、前記正極板及び負極板の総表面積をＳ、前記正極板及び負極板の総体積をＶとしたとき、Ｓ／Ｖが１４．０ｃｍ-1以上であり、かつ、前記正極板の活物質量をＸ、前記負極板の活物質量をＹとしたとき、Ｘ／Ｙが１．３５以上とする。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、Ｓ／Ｖが１５．５ｃｍ-1以上であり、かつ、Ｘ／Ｙが１．４５以上とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ペースト仕様を変えることなく、サイクル寿命特性に優れた鉛蓄電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エキスパンド格子体を示す図である。
【図２】正極板又は負極板を示す図である。
【図３】微多孔性のポリエチレン製シートを示す図である。
【図４】袋セパレータに負極板を入れる図である。
【図５】電槽を示す図である。
【図６】電池を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
（格子体）
格子体は、鉛−カルシウム-スズ系合金シートに切れ目をいれて拡開した図１に示すエ
キスパンド格子体１を用いた。集電部２を除いた寸法は、正極用が幅１４５ｍｍ、高さ１
１５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ、負極用が幅１４５ｍｍ、高さ１１５ｍｍ、厚さ１．３ｍｍで
ある。なお、集電部２は耳部とも呼ばれる。
【００１８】
（正極板）
ボールミル法によって作製した酸化度７０％の鉛粉に、鉛丹化度９０％の鉛丹を希硫酸
と混合・反応させたスラリと水および希硫酸を加えて混練し、活物質ペーストを作製する
。この活物質ペーストを、前記正極用エキスパンド格子体１に充填し、常法により熟成・
乾燥後に、図２に示す正極板３Ａを得る。図２において、活物質ペーストを充填した部分が充填部４である。
【００１９】
（負極板）
ボールミル法によって作製した酸化度７０％の鉛粉に、添加剤として、炭素粉末、リグ
ニン粉末、バリウム化合物粉末を加え混合する。続いて、水および希硫酸を加えて混練し
、活物質ペーストを作製する。この活物質ペーストを、前記負極用エキスパンド格子体１に充填し、常法により熟成・乾燥して、図２に示す負極板３Ｂとする。
【００２０】
（袋セパレータ）
図３に微多孔性のポリエチレン製シート５を示す。ポリエチレン製シート５の片面には
、長手方向にセパレータのリブ６が設けられており、ポリエチレン製シート５のベース部
の厚みは０．２ｍｍ、リブ６を含めた総厚みは０．８ｍｍである。ポリエチレン製シート
５を長さ２３５ｍｍ、幅１５２ｍｍに切り出し二つ折りにする。続いて両側部をメカニカ
ルシール、又は熱溶着し、図４のような袋セパレータ７に加工する。
【００２１】
（ストラップ形成と極板群）
図４に示すように、前記袋セパレータ７に負極板３Ｂを入れ、正極板７枚と袋セパレータに包まれた負極板８枚を交互に積層する。正極、負極それぞれの集電部２をキャストオンストラップ（Ｃａｓｔ Ｏｎ Ｓｔｒａｐ）法で溶接し、溶接部、すなわちストラップを形成させ、極板群を得る。なお、ストラップの合金組成としては、鉛−アンチモン系合金または鉛−スズ系合金を用いることができる。
【００２２】
（電槽）
図５にポリプロピレン製の電槽８を示す。電槽８は、隔壁９によって６区画に分割され、セル室１０を設けられる。前記極板群は別名単電池といい、これは２Ｖの電池能力しかない。自動車用の電装品は、直流電圧１２Ｖを昇圧または降圧して駆動するため、極板群を６個直列接続して、２Ｖ×６＝１２Ｖとしている。そのため、セル室１０は６個必要である。電槽８の隔壁９の両面及び電槽８の両端面の内壁面に、リブ１１が電槽８の高さ方向に複数本設けられている。リブ１１は、極板群を適切に加圧する役割がある。
【００２３】
（電池の作製）
前記極板群を電槽８のセル室１０に挿入し、隣あう極板群同士のストラップを隔壁貫通溶接で溶接する。前記電槽８にポリプロピレン製の蓋１２を熱溶着し、図６に示す電池１３を作製する。なお、図６に示す両端のセル室に収納する極板群には、ストラップに柱状部分を付与した極柱を形成する。これは、蓋１２に突設された正極端子１４Ａおよび負極端子１４Ｂに接続させるためのものである。
【００２４】
続いて、蓋１２のセル室１０に対応した注液口１５から電解液である希硫酸を注液し、
周囲温度４０℃、電流２５Ａで２０時間通電して電槽化成する。電槽化成後、電解液液面
を調整し、ＪＩＳＤ５３０１規定の８０Ｄ２３形電池を作製した。
【００２５】
（正極板及び負極板の総表面積、正極板及び負極板の総体積）
正極板及び負極板の総表面積とは、鉛蓄電池の最小単位である単電池、すなわち前記セル室１０内に収容される極板群において、この中の正極板及び負極板の発電に関与する部分の表面積の合計である。これは、図２において、各正極板３Ａ及び負極板３Ｂの集電部２及び活物質ペーストの未充填部を除いた部分の表と裏両面の表面積の合計に、極板群を構成する正極板３Ａ及び負極板３Ｂの枚数を乗じたものである。
【００２６】
すなわち、正極板及び負極板の総表面積Ｓは、図２から（数１）で与えられる。なお、本発明では、Ｓの単位として〔ｃｍ2〕を用いる。
Ｓ＝（充填部幅×充填部高さ）×２×（正極板及び負極板枚数）・・・（数1）
【００２７】
正極板及び負極板の総体積とは、鉛蓄電池の最小単位である１セル内に収容される極板群の各部のうち、発電に関与する部分、すなわち、集電部２およびストラップを含まない部分で、セパレータの総厚み（袋セパレータ７のベース厚み及びリブ６の厚み）を無視した見かけの体積である。
【００２８】
すなわち、正極板及び負極板の総体積Ｖは、図２から（数２）で与えられる。なお、本発明では、Ｖの単位として〔ｃｍ３〕を用いる。
Ｖ＝極板幅×極板高さ×正極板及び負極板の総厚み・・・（数２）
【００２９】
（活物質量）
活物質量とは、電槽化成後の活物質の総量で、極板総質量から格子体総質量を引いた値
である。
【００３０】
すなわち、正極活物質量は、正極板３Ａの活物質量に、極板群を構成する正極板３Ａの枚数を乗じたものである。負極活物質量は、負極板３Ｂの活物質量に、極板群を構成する負極板３Ｂの枚数を乗じたものである。
【００３１】
（評価試験）
前記電池に２５℃環境下で以下の試験を実施する。（ア）電流５９Ａで５９秒間定電流放電。（イ）電流３００Ａで１秒間定電流放電。（ウ）定電圧１４．０Ｖ、制限電流１００Ａで１分間定電流・定電圧充電。（エ）（ア）から（ウ）を１サイクルとして充放電を繰り返す。電池の寿命判定は、（イ）の１秒目電流が７．２Ｖ以下となったときとする。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３３】
（実施例１）
前記８０Ｄ２３形電池において、Ｓ／Ｖが以下のようになるように作製した。
（数１）から、Ｓ＝（１４．５×１１）×２×１５＝４７８５〔ｃｍ2〕
（数２）から、Ｖ＝ １４．５×２．０３×１１.６＝３４２〔ｃｍ３〕
従って、Ｓ／Ｖは１４．０ｃｍ-1となる。また、Ｘ／Ｙは１．３５になるように作製した。
【００３４】
（実施例２）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１４．０ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４となる電池を作製
した。
【００３５】
（実施例３）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１４．０ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４５となる電池を作
製した。
【００３６】
（実施例４）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１４．０ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４７となる電池を作
製した。
【００３７】
（実施例５）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１４．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．３５となる電池を作製した。
【００３８】
（実施例６）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１４．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４となる電池を作製した。
【００３９】
（実施例７）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１４．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４５となる電池を作製した。
【００４０】
（実施例８）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１４．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４７となる電池を作製した。
【００４１】
（実施例９）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．０ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．３５となる電池を作製した。
【００４２】
（実施例１０）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．０ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４となる電池を作製した。
【００４３】
（実施例１１）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．０ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４５となる電池を作製した。
【００４４】
（実施例１２）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．０ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４７となる電池を作製した。
【００４５】
（実施例１３）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．３５となる電池を作製した。
【００４６】
（実施例１４）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４となる電池を作製した。
【００４７】
（実施例１５）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４５となる電池を作製した。
【００４８】
（実施例１６）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４７となる電池を作製した。
【００４９】
（比較例１）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１４．０ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．３３となる電池を作
製した。
【００５０】
（比較例２）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１４．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．３３となる電池を作製した。
【００５１】
（比較例３）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．０ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．３３となる電池を作製した。
【００５２】
（比較例４）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１５．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．３３となる電池を作製した。
【００５３】
（比較例５）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１３．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．３５となる電池を作製した。
【００５４】
（比較例６）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１３．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４となる電池を作製した。
【００５５】
（比較例７）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１３．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４５となる電池を作製した。
【００５６】
（比較例８）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１３．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．４７となる電池を作製した。
【００５７】
（比較例９）
実施例１において、Ｓ／Ｖが１３．５ｃｍ-1であり、Ｘ／Ｙは１．３３となる電池を作製した。
【００５８】
表１に、これらの鉛蓄電池の寿命試験を行ったときのサイクル数の結果を示す。
本発明を用いた実施例１〜１６は、寿命サイクル数が優れる。これらの理由は、定かではないが、正極板及び負極板の総体積に対する正極板及び負極板の総表面積の比率（Ｓ／Ｖ）を１４．０ｃｍ-1以上とすることで、電池の抵抗を小さくし、また、負極活物質に対する正極活物質の比率（Ｘ／Ｙ）を１．３５以上とすることで、負極板が還元されやすくなるためであると考えられる。特に、表面積が増えることでより抵抗が減少すると考えられるので、Ｓ／Ｖが１５．５ｃｍ-1以上にあると好ましい。また、負極板がより還元されやすいと考えられるので、Ｘ／Ｙが１．４５以上にあると好ましい。
【００５９】
なお、本発明において上限値を規定していないが、鉛蓄電池の実用上、Ｓ／Ｖの上限は１７．０ｃｍ-1、Ｘ／Ｙの上限は１．６が好ましい。
【００６０】
【表１】
0006665426.tif 000002
【００６１】
上記実施例において、極板の枚数、厚みを調整してＳ/Ｖを変えたが、エキスパンド格子体１の厚みを変えることによってもＳ/Ｖを変えることもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１．エキスパンド格子体、２．集電部、３Ａ．正極板、３Ｂ．負極板、４．充填部、５．ポリエチレン製シート、６．リブ、７．袋セパレータ、８．電槽、９．隔壁、１０．セル室、１１．リブ、１２．蓋、１３．電池、１４Ａ．正極端子、１４Ｂ．負極端子、１５．注液口
【図１】
0006665426.tif 000003
【図２】
0006665426.tif 000004
【図３】
0006665426.tif 000005
【図４】
0006665426.tif 000006
【図５】
0006665426.tif 000007
【図６】
0006665426.tif 000008