(57)【要約】    【課題】  負極活物質が充電されやすく、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を提供する。    【解決手段】  鉛合金からなり、枠骨3、縦骨4及び横骨5からなる格子状の集電体に、ペースト状活物質を保持させた構造のペースト式正極板及びペースト式負極板を製造する。ここで、負極用集電体2の縦骨4又は横骨5の少なくとも一方が、正極用集電体1の縦骨4又は横骨5よりも１本多くする。そして、ペースト式正極板及びペースト式負極板を、縦骨4又は横骨5の少なくとも一方が対峙しない状態で積層されている極板群を製造して、制御弁式鉛蓄電池に用いる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛合金からなり、枠骨、縦骨及び横骨からなる格子状の集電体に、ペースト状活物質を保持させた構造のペースト式正極板及びペースト式負極板が、セパレータを介して積層された構造の極板群を有する制御弁式鉛蓄電池において、
前記極板群は、前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が対峙しない状態で積層されていることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【請求項２】
鉛合金からなり、枠骨、縦骨及び横骨からなる格子状の集電体に、ペースト状活物質を保持させた構造のペースト式正極板及びペースト式負極板が、セパレータを介して積層された構造の極板群を有する制御弁式鉛蓄電池において、
負極用集電体の前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が、正極用集電体の前記縦骨又は前記横骨よりも１本多く、前記極板群は、前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が対峙しない状態で積層されてい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】
鉛合金からなり、枠骨、縦骨及び横骨からなる格子状の集電体に、ペースト状活物質を保持させた構造のペースト式正極板及びペースト式負極板が、セパレータを介して積層された構造の極板群を有する制御弁式鉛蓄電池において、
正極用集電体の前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が、負極用集電体の前記縦骨又は前記横骨よりも１本多く、前記極板群は、前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が対峙しない状態で積層されていることを特徴とする請求項１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、制御弁式鉛蓄電池の正極板及び負極板に用いるための集電体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御弁式鉛蓄電池は安価で信頼性が高いという特徴を有するために、無停電電源装置や電力貯蔵用に使用されている。最近、制御弁式鉛蓄電池の長寿命化が強く要求されている。
【０００３】
これらの制御弁式鉛蓄電池は、一般的にペースト式正極板及びペースト式負極板を、ガラス繊維製のセパレータを介して積層し、溶接して極板群を作製し、該極板群を電槽に挿入して作成するものである。そして、制御弁式鉛蓄電池は、ペースト式正極板、ペースト式負極板及びセパレータに、電解液として希硫酸を染み込ませた状態で使用している。
【０００４】
これらの制御弁式鉛蓄電池の正極板及び負極板は、鉛合金からなる格子状の正極用集電体1と負極用集電体2にペースト状活物質を充填し、保持させた構造のペースト式電極板である。そして、従来は正極用集電体1と負極用集電体2の格子の縦骨4及び横骨5は、概ね対峙するように積層されている（図４）。すなわち、正極用集電体1と負極用集電体2に活物質を保持させた構造のペースト式電極板がセパレータ7を介して積層・溶接されて極板群が構成されている。
【０００５】
ここで、正極用集電体1と負極用集電体2の枠骨3が、対峙した状態で積層をすると、セパレータ7を切断してしまう場合が知られている。そこで、正極用集電体1と負極用集電体2の枠骨3が対峙しないように積層する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３３２２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した方法は、正極用集電体1の枠骨3が負極用集電体2の枠骨3の内側になるようにずらした状態で積層するので、極板群の組み立てが面倒となるといった問題点があった。また、この方法では、負極板に充電されにくい部分が生じて、負極活物質中に硫酸鉛が蓄積されやすく、長寿命化に悪影響を与えるという問題点も認められている。本発明の目的は、充電されやすく、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明に係わる請求項１の発明は、鉛合金からなり、枠骨、縦骨及び横骨からなる格子状の集電体に、ペースト状活物質を保持させた構造のペースト式正極板及びペースト式負極板が、セパレータを介して積層された構造の極板群を有する制御弁式鉛蓄電池において、前記極板群は、前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が対峙しない状態で積層されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、鉛合金からなり、枠骨、縦骨及び横骨からなる格子状の集電体に、ペースト状活物質を保持させた構造のペースト式正極板及びペースト式負極板が、セパレータを介して積層された構造の極板群を有する制御弁式鉛蓄電池において、
負極用集電体の前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が、正極用集電体の前記縦骨又は前記横骨よりも１本多く、前記極板群は、前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が対峙しない状態で積層されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、鉛合金からなり、枠骨、縦骨及び横骨からなる格子状の集電体に、ペースト状活物質を保持させた構造のペースト式正極板及びペースト式負極板が、セパレータを介して積層された構造の極板群を有する制御弁式鉛蓄電池において、
正極用集電体の前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が、負極用集電体の前記縦骨又は前記横骨よりも１本多く、前記極板群は、前記縦骨又は前記横骨の少なくとも一方が対峙しない状態で積層されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、負極活物質の充電がされやすく、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
１．制御弁式鉛蓄電池の作製
後述するように、６種類の制御弁式鉛蓄電池を作製して寿命試験をして比較した。すなわち、正極用集電体1及び負極用集電体2は、鉛−カルシウム−錫合金からなる格子状をした鋳造体である（図１〜４）。
【００１３】
これらの集電体に従来の仕様で、ペースト状活物質を充填してペースト式電極板を作製した。このペースト式正極板が１０枚と、ペースト式負極板が１１枚とをガラス繊維製のセパレータ7を介して積層し、各電極板の耳部を溶接して、鉛製のストラップを有する極板群を作製する。作製した極板群をＡＢＳ樹脂製の電槽に挿入して、３セルを直列接続して６Ｖ−１００Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００１４】
２．制御弁式鉛蓄電池の試験
作製した６種類の制御弁式鉛蓄電池を、極板群の板面が接地面に対して水平方向になる様に設置し、２０Ａで４時間の放電をし、２．４５Ｖ／セルの定電圧充電で放電量の１０２％を充電をするサイクル寿命試験を行った。そして、１０００サイクル経過後に負極板の硫酸鉛の蓄積量を測定した。また、１００サイクルごとに放電時の電圧を測定して、４時間以内に１．７Ｖ／セルを切った時点を寿命とした。
【実施例】
【００１５】
以下に、本発明の実施例について詳細に説明する。
（比較例１）
比較例１の制御弁式鉛蓄電池として、正極用集電体1及び負極用集電体2は、周囲に枠骨3、その内側に縦骨4及び横骨5がそれぞれ８本からなり、従来から使用している格子状の集電体を用いた（図４（ａ））。ここで、正極用集電体1及び負極用集電体2の面積は同一とし、厚みは正極用集電体1が負極用集電体2よりも厚くした。そして、それぞれペースト状活物質を充填した後に、枠骨3、縦骨4及び横骨5がそれぞれ重なり合うように積層して極板群とした（図４（ｂ））。
【００１６】
なお、それぞれの活物質の量は正極板の活物質質量が１に対して、負極板の活物質質量は０．７５と少なくした。また、負極活物質中には、一般的に添加されているリグニン、硫酸バリウムの他に、導電剤としてカーボン粉末を活物質質量に対して、０．２％添加した。その他の制御弁式鉛蓄電池の作製方法及び試験方法は、上記したとうりである。
（比較例２）
比較例２として、導電剤としてカーボン粉末を負極板の活物質質量に対して、１．０％添加した。その他の制御弁式鉛蓄電池の作製方法及び試験方法は、比較例１と同一である。
（実施例１）
実施例１の制御弁式鉛蓄電池として、正極用集電体1及び負極用集電体2は、周囲に枠骨3、その内側に縦骨4及び横骨5がそれぞれ８本からなり、従来から使用している格子状の集電体を用いた（図３（ａ））。ここで、正極用集電体1及び負極用集電体2の面積は同一とし、厚みは正極用集電体1が負極用集電体2よりも厚くした。すなわち、正極用集電体1及び負極用集電体2は、比較例１及び２と同一である。
【００１７】
そして、（図３（ｂ））に示すように、それぞれペースト状活物質を充填した後に、左右にずらした状態で積層して、枠骨3、縦骨4及び横骨5のすべてが重なり合わないように積層して極板群とした。すなわち、正極用集電体1と負極用集電体2の縦方向の枠骨3及び縦骨4が対峙しない状態で積層した。
【００１８】
なお、それぞれの活物質の量は正極板の活物質質量が１に対して、負極板の活物質質量は０．７５と少なくした。また、負極活物質中には、一般的に添加されているリグニン、硫酸バリウムの他に、導電剤としてカーボン粉末を活物質質量に対して、０．２％添加した。その他の制御弁式鉛蓄電池の作製方法及び試験方法は、上記したとうりである。
（実施例２）
実施例２の制御弁式鉛蓄電池として、正極用集電体1は、周囲の枠骨3とその内側に縦骨4及び横骨5がそれぞれ８本からなり、負極用集電体2は、周囲の枠骨3とその内側に縦骨4が９本、横骨5がそれぞれ８本からなる格子状の集電体を用いた（図２（ａ））。
【００１９】
ここで、正極用集電体1及び負極用集電体2の面積は同じとし、厚みは正極用集電体1が負極用集電体2よりも厚くした。
【００２０】
そして、（図２（ｂ））に示すように、それぞれペースト状活物質を充填した後に、枠骨3と横骨5のみがそれぞれ重なり合うように積層して極板群とした。すなわち、正極用集電体1と負極用集電体2の縦骨4が対峙しない状態で積層した。
【００２１】
なお、それぞれの活物質の量は正極板の活物質質量が１に対して、負極板の活物質質量は０．７５と少なくした。また、負極活物質中には、一般的に添加されているリグニン、硫酸バリウムの他に、導電剤としてカーボン粉末を活物質質量に対して、０．２％添加した。その他の制御弁式鉛蓄電池の作製方法及び試験方法は、上記したとうりである。
（実施例３）
実施例３の制御弁式鉛蓄電池として、正極用集電体1は、周囲の枠骨3とその内側に縦骨4及び横骨5がそれぞれ８本からなり、負極用集電体2は、周囲の枠骨3とその内側に縦骨4と横骨5がそれぞれ９本からなる格子状の集電体を用いた（図１（ａ））。
【００２２】
ここで、正極用集電体1及び負極用集電体2の面積は同じとし、厚みは正極用集電体1が負極用集電体2よりも厚くした。
【００２３】
そして、（図１（ｂ））に示すように、それぞれペースト状活物質を充填した後に、枠骨3のみがそれぞれ重なり合うように積層して極板群とした。すなわち、正極用集電体1と負極用集電体2の縦骨4と横骨5が対峙しない状態で積層した。
【００２４】
なお、それぞれの活物質の量は正極板の活物質質量が１に対して、負極板の活物質質量は０．７５と少なくした。また、負極活物質中には、一般的に添加されているリグニン、硫酸バリウムの他に、導電剤としてカーボン粉末を活物質質量に対して、０．２％添加した。その他の制御弁式鉛蓄電池の作製方法及び試験方法は、上記したとうりである。
（実施例４）
実施例４として、導電剤としてカーボン粉末を負極板の活物質質量に対して、１．０％添加した。その他の制御弁式鉛蓄電池の作製方法及び試験方法は、実施例３と同一である。
【００２５】
１０００サイクル経過後に負極板の硫酸鉛の蓄積量と、寿命サイクルを測定した結果を表１に示す。表１に示しように、比較例１の電池は負極板の硫酸鉛量が３５％に対し、本発明による電池では、実施例１で２４％、実施例２で２１％、実施例３で２０％と硫酸鉛の蓄積量が少なくなった。すなわち、本発明を用いると充電性能が向上していることがわかる。
【００２６】
また、負極活物質に導電剤として添加したカ−ボン粉末の量が１．０％と多い比較例２では１８％、実施例４では１２％とカーボン添加量が多くすることにより充電性能を向上させた場合でも、本発明の効果が認められた。なお、電池の寿命性能も向上しており、寿命時点の電池に調査より、負極板中の硫酸鉛の蓄積による容量低下であることが確認できた。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
なお、本実施例では、正極板に対して、負極板の縦骨又は横骨の数を増やす形で実施をしたが、その逆の場合でもほぼ同様の効果が認められた。また、本発明は集電体の骨の向きに関わりなく効果があるほか、斜めに設けた骨の場合や、あるいは部分的に骨の本数を増やした場合にも同様の効果が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明を用いると、負極活物質が充電されやすく、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例３及び実施例４に係わる正極用集電体、負極用集電体及び積層状態を示す概略図である。
【図２】実施例２に係わる正極用集電体、負極用集電体及び積層状態を示す概略図である。
【図３】実施例１に係わる正極用集電体、負極用集電体及び積層状態を示す概略図である。
【図４】比較例１及び比較例２の正極用集電体、負極用集電体及び積層状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：正極用集電体、２：負極用集電体、３：枠骨、４：縦骨、５：横骨、６ａ：正極耳部、
６ｂ：負極耳部、７：セパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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