(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛または鉛合金箔をエンボス加工した集電体の両面に、耐酸性で多孔質の板が接着され、前記集電体と板の間に形成された空間に、活物質が充填されていること特徴とする鉛蓄電池用極板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池の改良、殊に鉛蓄電池用極板の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉛蓄電池に多く用いられている極板は、通常上部に耳部と称する突起および格子状のます目を有する鋳造またはエキスパンド格子体に活物質ペーストを塗布して作製されている。このようなペースト式極板を用いた鉛蓄電池は、前記極板間にリブを有する板状のセパレータあるいは繊維状のガラスマットセパレータがはさまれた極群を有し、前記極群に緊圧をかけた状態で電槽内に収納された構造となっている。
【０００３】
鉛蓄電池を充放電し続けると、正極活物質粒子は粗大化すると共に互いの結合力が徐々に低下する。ペースト式極板は隣接するセパレータの緊圧のみで活物質を保持しているので、外部から振動を受けるなどして極板から活物質が徐々に脱落する。この結果、電池容量が低下し、サイクル寿命性能が低下するなどの問題点を有していた。
【０００４】
上記問題を解決するためにクラッド式極板が使用されている。クラッド式極板は、ガラス繊維スリーブにフェノール樹脂等の樹脂溶液を含浸させて硬化させた複数個からなる多孔質チューブに、鉛又は鉛合金からなる芯金を挿入し、活物質を充填した後、開口部を樹脂で密閉して作製されている。
【０００５】
この極板は、活物質が前記チューブに包囲かつ固定されているため、ペースト式極板の欠点である活物質の脱落が抑制され、サイクル寿命特性が優れるという特徴がある。しかしながらクラッド式極板は、各チューブが芯金の上部のみで集電され、極板の薄型化が難しいため、高率放電性能がペースト式極板に劣るという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、鉛蓄電池の高率放電性能を向上させるために、極板および極間を薄くし、極板枚数を増やす方法がある。ペースト式極板は、極板厚さを１ミリ程度まで薄くできるため、高率放電性能に優れた鉛蓄電池を提供できる。しかしながら、近年、さらなる高出力化および長寿命化の要望があり、従来の極板ではこれら要望を十分満足させるには限界があった。
【０００７】
一方、鉛または鉛合金箔をパンチング加工した集電体の両面に活物質を塗布した極板が考えられている。この極板は、その厚みを容易に薄くでき近年の高出力の要望に答えることができる。しかしながらこの極板は、集電体が完全な平板であり、従来のペースト極板の集電体の如く三次元構造を持つものより、活物質の保持力が弱い。このため、高率放電性能が優れる反面、サイクル寿命性能が従来のペースト式極板より劣るという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、薄型化が可能で、活物質の脱落を防止した高率放電性能かつサイクル寿命性能の優れた鉛蓄電池用極板を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決する為、鉛または鉛合金箔をエンボス加工した集電体の両面に、耐酸性で多孔質の板が接着され、前記集電体と板の間に形成された空間に、活物質が充填されていること特徴とする。
【００１０】
本発明に係る鉛蓄電池用極板は、エンボス加工した鉛または鉛合金箔の集電体を用いるので、１ミリ以下の薄型化が容易に製作可能となり、高率放電性能が向上する。また、集電体の両面に、耐酸性で多孔質の板が接着されているので、活物質が包囲かつ固定され、長期にわたり活物質の脱落を防止でき、以ってサイクル寿命性能が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図1は、本発明の一実施形態を示す一部切欠き斜視図、図２は、図１の線Ａ―Ａに沿う断面図、図３は、図１の線Ｂ―Ｂに沿う断面図、図４は、本発明の他の実施形態を示す一部切欠き斜視図、図５は、図４の線Ｃ−Ｃに沿う断面図、図６は、図４の線Ｄ−Ｄに沿う断面図、図７は、本発明の実施例と比較例と従来例の各々のサイクル寿命特性を示すグラフ、図８は、図７と同様の放電特性を示すグラフである。
【００１３】
図において、１は鉛−カルシウム−錫合金からなる集電体、２は耐酸性で多孔質の板、３は耐酸性の接着剤、４は活物質、５は集電体１をエンボス加工して形成した凹凸、６は本発明の極板である。
【００１４】
図1〜３に示す実施形態１では、集電体１は、側辺１aと平行な線に沿って側面三角形の凹凸５が形成され、凹凸が形成された線と線の間に平板部１bを有する。そして、全ての凹凸５の先端面５a（以下、エッジと称する）が同一面となり、この面に接着剤３が塗布され板２と接着している。すなわち、図では凸部のエッジ５aに上側の板２が、凹部のエッジ５aに下側の板２が接着している。そして、凹凸５と板２の空間７、および平板部１bと板２の空間７に活物質４が充填されている。
【００１５】
図４〜６に示す実施形態２は、集電体１に平板部１bを有しない以外は実施形態１と同じである。本実施形態２は実施形態１に比べ平板部１bがないだけ活物質４が多く充填でき、体積容量効率に優れるが、集電効率が実施形態１より劣り、側部からの応力に弱く、作業性も劣る。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明の製造方法について説明する。
【００１７】
まず、鉛―カルシウム−スズ合金からなる厚さ２００μの鉛合金のシートを、最大厚さが５００μになるように凹凸形状の金型で上下からプレスすることによりエンボス加工し、集電体１を作製する。次に、前記集電体両面に活物質ペーストを塗着して、熟成、乾燥する。乾燥後、エッジ５aが露出するように表面を研磨する。さらに、耐酸性で多孔質の板２として、多孔度８０％、厚さ１００μｍの鉛ガラス板２を用意する。エッジ５aに耐酸性の無機接着剤３を塗布し、鉛ガラス板２と前記集電体１の両面のエッジ５aを貼りつけ厚さ０．７ミリの極板６を完成する。
【００１８】
ここで、集電体１、板２および極板６の厚さ、サイズ、多孔度、形状は本実施例に限定されるものではなく、極板の設計仕様により自由に変更することができる。例えば実施形態1や実施形態２のように、目標性能にあわせて構造を変更してもよい。
【００１９】
また、本発明極板に使用する接着剤３として、無機接着剤を用いたが、たとえばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの耐酸性の接着剤であればよく、本実施例に限定されるものではない。ただ、耐酸性の接着剤の中でも、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺrＯ2を構成要素に含む無機接着剤は、長期にわたり集電体１と鉛ガラス板２の接着を確保する上で好ましい。
【００２０】
鉛蓄電池の正極板は、充放電を繰り返すうちに、活物質粒子が粗大化すると共に互いの結合力が徐々に低下する。その際、本発明極板６は、集電体の両面に貼り付けた板２が空間７に充填された活物質４を包囲、固定し、極板６からの脱落を防止する。本発明の実施例では、活物質４の脱落防止に多孔性の鉛ガラス板２を用いたが、耐酸性で多孔性の板であれば活物質４の脱落を防止することができる。また、板２の材質に導電性のものを用いても、集電効率か向上するので、高率放電性能を向上させる上で好ましい。
【００２１】
次に、本発明を用いた電池と従来の極板を用いた電池の寿命試験について説明する。
【００２２】
前記構成からなる正負極板６と、材質がＰＥでリブを有し多孔質構造の板状セパレータを用いて、公知の組立て方法により単セルからなる本発明に係る電池Ａ（発明電池Ａと称する）を作製した。また、従来のペースト式極板およびクラッド式極板を用いた以外は本発明による電池と同構成で、１０時間率放電容量（定格容量）が同じである比較電池ＢおよびＣを作製した。これら電池に電解液を注入して電槽化成を行った後、充放電サイクル寿命試験を４００サイクル行った。その結果を図７に示す。なお、試験条件は、放電がＣ／４（Ｃは定格容量の値を示す数値）の定電流で２時間放電し、充電は、０．１Ｃの定電流で充電量が放電容量の１１５％とし、放電容量が初期容量の８０％になった時点で寿命とした。
【００２３】
図７に示すように、比較電池Ｂは２００サイクルで寿命になったのに対して、発明電池Ａおよび比較電池Ｃは、比較電池Ｂに比べ寿命性能に優れていた。
一方、寿命試験前および比較電池Ｂが寿命を迎えた時点（２００サイクル）で、各電池の高率放電試験を行った。試験条件は、３Ｃの定電流放電で、放電終止電圧を１．２Ｖ／セルとし、定格容量（１０時間率放電容量）を１００％としたときの放電容量％を測定した。その結果を図８に示す。比較電池Ｂは、寿命時の放電容量の低下が大きく、初期容量の６０％になった。比較電池Ｃは、放電容量の低下は少ないものの、初期時点から放電容量が他の電池より低かった。電池Ａは、初期時点から放電容量が他の電池より高く、放電容量の低下もほとんどなかった。寿命試験後、各電池を解体調査したところ、電池Ｂの正極活物質の脱落が進行していることが確認された。一方、電池Ａの極板６は、電池Ｂのような脱落の兆候は見られなかった。
【００２４】
以上の結果、本発明の極板６は、極板の薄型化と活物質４の脱落の防止を行うことができるので、高率放電性能かつサイクル寿命性能の両性能に優れた鉛蓄電池用極板を提供できる。
【００２５】
以上実施例に述べた効果は、実験に用いた液式鉛蓄電池以外に、ゲル式またはその他の電解液保持方式等の鉛蓄電池等、形式の如何にかかわらず同様であった。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、エンボス加工した鉛または鉛合金箔の集電体を用いるので、１ミリ以下の薄型化が容易に製作可能となり、高率放電性能が向上する。また、集電体の両面に、耐酸性で多孔質の板が接着されているので、活物質が包囲かつ固定され、長期にわたり活物質の脱落を防止でき、以ってサイクル寿命性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す一部切欠き斜視図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図３】図１の線Ｂ―Ｂに沿う断面図である。
【図４】本発明の他の一実施形態を示す一部切欠き斜視図である。
【図５】図４の線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
【図６】図４の線Ｄ―Ｄに沿う断面図である。
【図７】本発明に係る電池Ａと比較電池Ｂのサイクル寿命特性を示すグラフである。
【図８】本発明に係る電池Ａと比較電池Ｂの高率放電試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  集電体
２  板
４  活物質
６  極板
７  空間
【図１】
0004531189.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004531189.tif 000004
【図４】
0004531189.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004531189.tif 000007
【図７】
0004531189.tif 000008
【図８】
0004531189.tif 000009