[go: up one dir, main page]

JPH0675405B2 - 超薄極板を有する密閉型高率鉛蓄電池 - Google Patents

超薄極板を有する密閉型高率鉛蓄電池

Info

Publication number
JPH0675405B2
JPH0675405B2 JP62160816A JP16081687A JPH0675405B2 JP H0675405 B2 JPH0675405 B2 JP H0675405B2 JP 62160816 A JP62160816 A JP 62160816A JP 16081687 A JP16081687 A JP 16081687A JP H0675405 B2 JPH0675405 B2 JP H0675405B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lead
plates
acid battery
plate
negative
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62160816A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6326963A (ja
Inventor
ロバート・エル・ネルソン
Original Assignee
ホーカー・エナージー・プロダクツ・インコーポレーテッド
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=25374649&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0675405(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ホーカー・エナージー・プロダクツ・インコーポレーテッド filed Critical ホーカー・エナージー・プロダクツ・インコーポレーテッド
Publication of JPS6326963A publication Critical patent/JPS6326963A/ja
Publication of JPH0675405B2 publication Critical patent/JPH0675405B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44—Fibrous material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34—Gastight accumulators
    • H01M10/342—Gastight lead accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H01M50/434—Ceramics
    • H01M50/437—Glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491—Porosity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
    • H01M2300/0005—Acid electrolytes
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、充電の終了までおよび過充電状態において生
じる酸素が電池内部で高い効率で再結合される電解質枯
渇（未充満）型（starvedelectrolyte）の密閉された充
電可能な鉛蓄電池類に関する。更に、本発明は、高率の
放電能力を有する如き鉛電池に関する。
〔従来の技術および解決しようとする問題点〕
開放型または密閉型の如何を問わず、鉛蓄電池における
主な障害の症状は、正の電流コレクタ・グリッドの腐食
である。このため、当業界においては、正のグリッドが
使用中腐食により生じる劣化に耐えるに充分な厚さを有
することを保証することが一般的な慣例であった。同じ
理由から、正のグリッド／極板はしばしば、電池に使用
される逆の極性の負のグリッド／極板よりもかなり厚く
作られている。
最適の高率の放電能力を達成するためには、理論的に
は、放電の際の電流密度を低減するため比較的薄い極板
を使用することを選好し勝ちである。しかし、上記の如
く特に正のグリッドの腐食は、極板が実際に作ることが
できる薄さに対する制約となってきた。薄いグリッド／
極板の使用もまた、電池の組立てにおいて問題をもたら
す。McClelland等の米国特許第3,862,861号は、充電の
終了までおよび過充電状態において生じる酸素が極板／
隔壁の多孔質の基材における孔隙を介して負の極板の活
物質に自由に接近する電解質未充満型の常時密閉された
充電可能な鉛蓄電池を開示している。実際には、McClel
land等の米国特許により形成される極板は、典型的に約
1.118mm（0.044インチ）（グリッドは典型的には約0.81
3mm（0.032インチ））の厚さを有し、同特許は約0.508
乃至11.43mm（0.020乃至0.45インチ）の範囲のグリッド
厚さを開示している。同特許においては、正の極板にお
けるグリッドの線条は徐々に鉛から二酸化鉛に変化させ
られること、また線条が余りにも細いと電池の寿命を縮
めることになることが認められる。
Okada等の欧州特許出願第0 141 568 A1号は、電解質未
充満型蓄電池用のグリッド／極板の厚さについて論議し
ており、他の色々な特性を犠牲にすることなく高率の優
れた放電特性を持つ蓄電池は正極板に対するグリッドの
最適な厚さが３乃至4mmであることを結論付けている
が、米国特許第3,862,861号の商業的な実施例の上記の
グリッド厚さは約1.0mm（0.039インチ）であった。
また、密閉された組換え型鉛蓄電池においては、短絡の
可能性が極板間の間隙を短縮することにより増加するこ
とも公知である。使用中の正の極板の成長は問題を付加
する。欧州特許出願第0 141 568号は極板間の間隙0.95m
m（0.037インチ）を教示し、また隔板の厚さは正の極板
の厚さの0.4乃至0.25倍の範囲内にあることが望ましい
ことを教示しており、即ち、約0.75mm（0.030インチ）
の最小極板間隙を示している。
Shoeldの米国特許第3,395,043号および同第3,494,800号
は、両面上に活物質を約0.152mm（0.006インチ）の厚さ
まで塗布した厚さが約0.051mm（0.002インチ）の鉛箔基
板を使用する浸漬型鉛蓄電池（非密封型）について開示
している。１層当り約0.203mm（0.008インチ）の３層の
周知のラテックス・ゴムを含浸させたクラフト紙からな
る隔板が、極板間に挿置され、螺旋形状に巻付けられて
いる。本出願人の知るところによれば、この蓄電池は決
して商品化されず、その技術的な実用性については疑問
視せざるを得ない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の目的は、非常に薄いグリッド／極板を用いるこ
とによる狭い極板間隙および正のグリッドの腐食がもは
や大きな問題でなくなる程度まで最小限度に押えられる
構造を提供した非常に高い放電率能力を有し、かつ電池
要素の単位容積当り非常に大きな極板面積が画成される
ことにより電池の高い放電能力を強化した密閉組換え型
の充電可能な鉛蓄電池を作ることにある。
（発明の要約） 要約すれば、本発明は、充電時に内部で酸素の再結合を
行う電解質未充満型（極板及び隔離板によって完全に吸
収可能な量よりも電解質の量が少なく、発生された気体
が隔離板間を通って再結合される型式）の常時密閉され
た再充電可能な鉛蓄電池に関し、各々が、主要面（比較
的平坦な広い面）と約0.178乃至0.686mm（0.007乃至0.0
27インチ）の厚さとを有し、水素過電圧の高い多孔質の
鉛グリッド上にそれぞれ設けられた電気化学的に活性な
材料から形成された多孔質の正と負の極板を含み、各グ
リッドは約0.127乃至0.483mm（0.005乃至0.019インチ）
の厚さを有し、正と負の極板間に挿置され、該極板の主
要面に対して圧縮されて、組合せて１つのセル・パック
を画成する多孔質の電解質を吸収する圧縮可能な隔離板
を設け、極板の主要面の幾何学的表面積が、セル・パッ
クの立方インチ（16.39cm3）単位の容積当たり少なくと
も約180cm2（28平方インチ）であり、極板及び隔離板の
孔内に充満しない状態で吸収される液状の酸電解質と、
セル・パックを常時封止された形態で密閉する容器と、
を含んでいる。
本発明の電池は、鉛蓄電池が過去において用いられた
が、内燃機関の始動（航空機機関の始動）のため高効率
の電池において特に有効などんな目的に対しても用いる
ことができ、またこれまで技術的に可能であったよりも
更に小さな外径を有する螺旋状に巻付けられる電池（例
えば、サイズＣまたはサイズAA）の製造を可能にするも
のである。
本発明の望ましい実施態様については図面に関して示さ
れ、図面中同じ番号は類似の部分を示している。
〔実施例〕
図面によれば、本発明の蓄電池は、全体的に番号10で示
され、蓋部14に対して封止作用的に接合されたジャー即
ち容器12からなる非導電性のハウジングを含む。このハ
ウジングは非導電性の仕切り部18、20、、、により分離
された６個の単位電池（セル）16−１、16−２、16−
３、、、16−６を含み、これら仕切りはハウジングの一
部と一体に成形されてこの部分をなすことができる。こ
の仕切りの各々は更に切欠き22、24が設けられ、この切
欠きはセルと共通でこれと連通する通路を画成し、かつ
所要の大気圧より高い内部圧力を逃がすように設置され
た開放自在なブンゼン弁（Bunsen valve）26と連通して
いる（密閉されたガス再結合型鉛蓄電池のこれ以上の詳
細については、前掲の米国特許第3,862,861号および同
第4,383,011号を参照されたい）。通気された頂部のカ
バー（図示せず）は、常に弁26上に配置されて再び封止
することを保証する。一般に、セルの構成要素の材料お
よび配置は、電解質を失うことなくいかなる姿勢におい
ても充放電（過充電を含む）が可能であり、かつ高い効
率（例えば、最低C/20の過充電率において約99％以上）
で「酸素循環」を用いて酸素を再結合する能力を有する
蓄電池を提供するように選定されている。
各セルは、少なくとも１つの正の極板27と、挿置された
圧縮可能な隔板（隔離板）要素29により離間された少な
くとも１つの負の極板25とを含む。通常、相互に重なる
平行な状態に堆積されたあるセル内に各極性の複数の極
板が提供されることになるが、第４図におけるように巻
いた状態、米国特許第4,383,011号に示されるように平
らに巻付けられた状態、アコーデオン状に重ねられた状
態等で連続する極板を用いることもできる。正の各極板
は、電気化学的に活性を有する物質17、即ち充電状態に
おける二酸化鉛で形成され、鉛グリッド（リード・グリ
ッド）28に装着され、また同様に負の極板の場合も、電
気化学的に活性を有するスポンジ状の鉛材料15がリード
・グリッド30に対して装着される。構造が同じものでよ
いグリッド28、30は、貫通口23および対応するグリッド
線条部21により形成されるため多孔形状を呈する。この
グリッドには、それぞれ突出する正の極板タブ31および
負の極板のタブ（図示せず）が更に設けられている。各
セルは、それぞれ交互の極性のタブが共通の極性の正の
線条34および負の線条36と一体となっている。他の手法
も用いることができるが、典型的にはこの線条は一体成
形法によりタブに対して接合される。
典型的には同じ断面および長さを有する正と負の線条
は、一体の直立するラグ38、40が形成されることが望ま
しく、このラグは押出し融着法の如き所要の方法によっ
て仕切り18に形成された開口を介して封止作用関係に一
緒に接合されている。このように、セルは直列に結合さ
れて12ボルトの蓄電池を形成する。端部のセル16−１お
よび16−６には、対応する正と負の線条との蓋部を貫通
して封止された結合部を形成する通常の正と負の出力タ
ーミナル42、44が設けられている。
反対の極性の極板が、両側に通常の方法により糊材（ペ
ースト）を塗布することにより、ならびにグリッド28、
30の孔隙23を充填することにより形成される。本発明の
極板は非常に薄く、約0.178乃至0.686mm（約0.007乃至
0.027インチ）の範囲、更に望ましくは約0.280乃至0.66
0mm（約0.011乃至0.026インチ）また最も望ましくは約
0.356乃至0.457mm（約0.014乃至0.018インチ）の厚さＰ
（第３図参照）を有する。正の極板に対する未形成の糊
料（ペースト）は、適当に略々75重量％のリサージ（Pb
O）および25重量％の鉛丹（Pb3O4）と共に充填剤または
結合剤の如き添加分からなる高密度の物質でよい。これ
らの成分には充分な水分を添加して、望ましい実施態様
においては混合物の1cm3当り約3.6乃至4.8gの糊料密度
を有する糊料を得る。硫酸塩化された、密度が比較的小
さな糊料もまた、所要の蓄電池特性で示されるように有
利に使用することもできる。同様に、未形成の負の糊料
は、例えば、通常の膨張剤および結合剤と水に加えて10
0％のリサージからなるものでよく、1cm3当り約4.0乃至
4.8gの糊料密度を供する。高率の放電性能を得るために
は、密度が比較的小さな硫酸塩糊料が酸化鉛（リサージ
に約20乃至30％の自由な鉛粒子）が膨張剤および硫酸の
水溶液と共に形成されるのが望ましい。
グリッド28、30は、例えば、図示の如き多孔性のシート
材もしくは延ばした網材に形成された鋳造もしくは加工
された鉛から作ることができる。連続的な直接鋳造され
たグリッドもまた使用できる。グリッドのため用いられ
る鉛は、この特徴が本発明の他の特徴との組合せにおい
て正のグリッドの最小限度の損耗をもたらすことが判っ
たため、高い水素過電圧を持つものでなければならな
い。正と負のグリッドは共に、少なくとも約99.9重量％
純度の略々純粋な鉛、更には少なくとも99.99重量％純
度の鉛から形成され、不純物が特に負の極板において水
素過電圧を実質的に低下し得ないことが望ましい。次に
望ましくは、鉛／カルシウム、鉛／カルシウム／スズ等
の如き当然比較的高い水素過電圧を有する鉛合金を用い
ることもできる。非常に高い純度の非合金鉛もまた、特
に非常に薄いグリッド／極板の厚さに照して、柔軟性が
増加するという利点をもたらし、必要ならば巻付けもし
くは折畳みを容易にする。このグリッドは、使用条件下
の鉛または鉛合金が望ましくは約10Kg/mm2より小さなブ
リネル硬さを有するか、あるいは更に望ましくは約8Kg/
mm2より小さなブリネル硬さを有するならば、充分な柔
軟性を呈することになろう。
第３図においては、グリッドの線条21の厚さＴが、約0.
127乃至4.826mm（約0.005乃至0.19インチ）を越えない
ことが望ましく、また約0.229乃至0.432mm（約0.009乃
至0.017インチ）、更に約0.280乃至0.406mm（約0.011乃
至0.016インチ）であることが望ましい。これら寸法
は、未形成もしくは新たに形成されたセルまたは蓄電池
に関わるものである。特に、正のグリッドの厚さは、セ
ルまたは蓄電池をかなり使用した後は増加してもよい。
約0.483mm（0.019インチ）を越えるグリッド厚さは電流
密度を不当に増加させ、また約0.127mm（0.005インチ）
より小さな厚さは製造中取扱いおよび糊付け作業の問題
を生じ、使用中の短絡を生じ易い傾向を増加する。
本発明の隔板（隔離板）29は、酸素の再結合原理におい
て作動する密閉型鉛蓄電池の場合にこれまで使用された
隔板と類似している。特に、１層以上のシリカ基材、望
ましくは高い吸収性を有する酸に浸漬し得る結合剤を含
まない微細なガラス繊維の多孔質マットから形成される
隔板が使用される。典型的には、個々の繊維の平均径が
約0.2乃至10μ、更に望ましくは約0.4乃至5.0μの範囲
にわたる繊維の混合物を使用することができ、やや大き
なゲージの繊維を用いるとマットの製造を容易にする。
孔隙率（多孔度）は高くなければならず、特に望ましく
は80乃至98％、更にセル内に圧縮された状態においては
約85乃至95％の範囲内にあることが望ましい（圧縮され
ない状態ではやや大きくなる）。また隔板は、シリカが
約0.1乃至20m2/gの範囲内の比較的大きな表面積を有
し、このため比較的大量の酸性電解質を吸収して保持す
ること、更に負の極板で消費するため隔板を介して直接
送るためガス、即ち酸素が透過し得る実質的に詰りのな
い孔隙を持たせることを可能にする。最も望ましい隔板
は、BET法で測定して約0.2乃至3.0m2/g、更に望ましく
は約1.0乃至2.0m2/gの範囲の表面積を有する。
隔板は圧縮することができ、極板の主要面に対して圧縮
され（第２図において、高さＨおよび差渡し幅Ｄの諸寸
法が最もよく示される）、セル・パックの極板および隔
板は相互に密に重ねる圧力下に置かれている。端壁面お
よびセル間の仕切りが拘束状態にあり、直接セル・パッ
クと接触状態にある。電解質を充満させない再結合型蓄
電池の通常の状態においては、硫酸液の電解質が極板お
よび隔板物質の多孔質構造中に充満させない（飽和量よ
り少ない）だけ吸収され、その結果発生したガスが薄い
膜部において内部で再結合される迂回度の少ない経路を
形成する多孔質要素における孔隙を通って容易に拡散す
ることができる。即ち、正の極板において発生した酸素
は気相において直接隔板29の孔隙を通って拡散し、次い
で費消される負の活性物質上の薄い電解質層（これもま
た孔隙を画成する）を通って拡散する。このような薄い
層は負（正）の極板全体にわたって略々均等に分散され
ることが望ましく、このような薄い層の割合は極板の未
充満の程度によって決定される。
グリッドの線条21、特に正の極板のグリッドの線条の腐
食率は、本発明の他の特徴と組合せて比較的高い密度の
電解質を用いることによってもまた低減されることが判
った。セルの充電状態においては、電解質の比重は望ま
しくは約1.200乃至1.400、更に望ましくは約1.300乃至
1.380、また最も望ましくは1.320乃至1.360の範囲内に
ある。一般に、電解質の濃度は糊料の硫酸化の程度が小
さければ大きくなり、また糊料の硫酸化のレベルが高く
なると低下し、上記の最も望ましい範囲は、水を基材と
する大きく硫酸化されない糊料に適合し得る。
本発明のセルにおける高率の放電性能を達成するために
は、従来の再結合型構造に比較して、極板の主要面の幾
何学的面積がセル・パックの単位容積に対し大きいこと
が重要である。このため、第１図および第２図の蓄電池
の事例においては、極板の主要面の幾何学的面積は、両
方の主要面を出すため使用した極板の枚数を２で乗じる
ことにより定義される。第２図に示される如き１枚の極
板のある表面の表面積は、極板Ｈの高さ（グリッドのタ
ブを除く）で乗じた差渡し寸法Ｄにより定義される。セ
ル・パックの容積も、セル・パックの長さＬで乗じたセ
ルの幅Ｗ（第１図参照）に更に極板の高さＨを乗じたも
のとして同様に定義される。本発明によれば、このよう
な極板の主要面の幾何学的表面積はセル・パックの立方
インチ（16.39cm3）単位の容積当り少なくとも約180cm2
（28平方インチ）、望ましくは少なくとも約226cm2（約
35in2）、更に望ましくは少なくとも約258cm2（40in2）
である。
極板の面の単位容積当りの表面積が大きいことは、第３
図に示されるように極板の間隙Ｓにより更に定義され
る。本発明においては、セル・パックにおける正と負の
極板間の平均間隙Ｓは、約0.127乃至0.508mm（0.005乃
至0.020インチ）であることが望ましく、また約0.254乃
至0.457mm（0.010乃至0.018インチ）であることが更に
望ましい。この間隙は、新しく形成されたセルもしくは
充放電の回数が少ないセルについて妥当する。実際の間
隙は、通常、周知の如き正の極板27の成長の結果、使用
が更に重なると減衰することになる。例えば、本発明の
試験セルにおいては、極板間の未形成もしくは新たに形
成されたものは約0.406mm（0.016インチ）の平均値であ
り、66乃至94回の範囲で使用した後は、極板の平均間隙
は約0.279mm（0.011インチ）まで減少した。このような
最小の極板間隙においてさえ、本発明によれば、対向す
る極板の使用中の短絡については大きな問題はないこと
が判った。
平均間隙Ｓの負の極板Ｐの平均厚さに対する比率は、約
0.4乃至1.4の範囲であることが望ましく、約0.5乃至1.0
の範囲内にあることが更に望ましい。望ましい実施態様
においては、両極板に対して使用されたグリッドは略々
同じ厚さである（使用前）。１枚の極板、例えば以下の
事例における正の極板が他の極板よりも多くの糊料を保
持する場合でさえ、極板の厚さに対するこのような間隙
の比率は各々類似しており、かつ望ましい範囲内にあ
る。
別の形態が第４図において示され、これにおいては間に
挿置された隔板29′を有する正の極板27′および負の極
板25′は全て第１図乃至第３図の実施例に関して前に論
述した特性を有し、また所謂ジェリー・ロール形態に一
緒に螺旋状に巻付けられている。この形式のセルは、Mc
Clelland等の米国特許第3,862,861号およびHug等の同第
4,112,202号において更に詳細に示されている。螺旋状
に巻付られた形態の利点は、要素の巻付けの間張力を緊
密に保持することができて極板と隔板間に所要の相互に
重積する圧力を達成すること、円筒状の容器が膨れるこ
となく前記圧力ならびに内圧を保持できること、および
極板が連続状態となるという事実から生じるものであ
る。
下記の事例は、本発明の実際の応用を示している。
事 例 １ 約75％の平均開口面積を有する約0.381mm（0.015イン
チ）の両方の極板に対するグリッド厚さを有するC/10の
比率における公称1.2Ahの容量の巻付けられるセルを形
成し、両方のグリッドは99.99重量％の純鉛とした。両
方の糊料は硫酸化未然の状態で、主として酸化鉛および
鉛丹からなる正の極板側は4.7g/cm3の湿潤糊料密度であ
り、主として酸化鉛と膨張剤からなる負の側は4.5g/cm3
の湿潤糊料密度であった。隔板は、約92％の孔隙率およ
び約2.0m2/gのBET表面積を有する微細ガラス繊維から調
製された。電解質の比重は1.36であり、枯渇（未飽和）
量が極板および隔板（セル・パック）に対して充満状態
に添加された。セル・パックの容積は約13.60cm3（0.83
in3）であり、極板の全幾何学的表面積（４面）は約23
4.8cm3（36.4in2）であった。極板の厚さは、正および
負側共それぞれ約0.660および0.559mm（0.026および0.0
22インチ）であり、極板の間隙は約0.406±0.050mm（0.
016±0.002インチ）であった。
セルを2.50ボルトで再充電しかつ遮断電圧が1.60ボルト
でC/5率（240mA）の一定電流で放電する一日１回の工程
サイクルにセルを置いた時、これらセルは最初約1.1Ah
を生じた。この状態は60回において約1.3Ahまで増加
し、次いで徐々に低下した。1.1Ahを越える最終容量で2
50〜300（C/5率）の作動寿命が得られ、210回の後セル
を分解した際、正のグリッドはそのままの状態でありか
つ約0.356乃至0.381mm（0.014乃至0.015インチ）の全体
厚さを持ち、腐食は明瞭に認められなかった。これらの
データから、上記の形態の場合に、本文に述べた形式の
非常に薄いグリッド／極板を有する鉛蓄電池は良好にか
つ実際に繰返し使用において作動することが明らかであ
る。
本文献からは、40％の硫酸電解質中の純鉛の腐食率は比
較的低く、かつグリッドを覆う糊料を備えた枯渇状態の
電解質装置においては、この比率は更に低くなろうこと
が知られる。更に重要な要因は、非常に薄い極板を有す
るセル・パックにおいては、充填時の硫化鉛に対する乾
燥状態の糊料および硫酸鉛の変性の程度は、公知のセル
におけるよりも更に完全な状態であるという事実であ
る。これは、極板の使用できる表面積および厚さが比較
的大きい故である。これらの要因はまた、グリッド／活
性物質の作動温度が比較的低くなる（過充電状態におけ
る電流密度が比較的低くかつ熱の放散が比較的良好であ
る）結果をもたらし、またその結果従来の構造に比較し
て腐食率が低くなることになる。
事 例 ２ 本発明の第２の事例は、第５図に示された放電特性カー
ブにより示されている。これらのカーブは、標準的な製
品Ｄセル（2.0V/2.5Ah）および本発明による薄型極板Ｄ
セルに対して得られたもので、本発明のセルにおいては
正および負の極板は標準型のＤセルにおける長さの二倍
および厚さ（約1.118mm（0.044インチ））の半分（約0.
559mm（0.022インチ））であり、極板の空隙もまた半分
（本発明のセルにおける約0.457mm（0.018インチ）に対
して比較基準における約0.965mm（0.038インチ））であ
るが、隔板および電解質の量および構造は両方共同じで
あった。両方の場合のセル・パックの容積は約35.609cm
3（2.173in3）であり、極板の総表面積（４面）は本発
明のセルの場合約1721cm3（105in3）であり比較基準は
約860.3cm3（52.5in3）であった。極板の組成、重量お
よびセル寸法もまた同じであった。
セルは周囲温度（25℃）において30Aの放電を行ない、
放電カーブは1.0Vを記録した。第５図から判るように、
薄い極板のセルは比較的高い電圧の平坦域を有し、また
かなり長い放電時間を呈した（カーブＢ）。実際には、
薄型極板セルにより生じる1.0Vまでの電力は、標準型Ｄ
セルから得られたもの（カーブＡ）より約90％大きかっ
た。第５図は、高率の容積的および重量的なエネルギ密
度を達成する本発明のセルの能力を示すグラフである。
セルの重量または容積はそのままで、高い放電率で生じ
る電力はこの場合に略々二倍である。
本発明の例示の目的のため本文ではある特定の実施例お
よび細目について示したが、当業者には、本発明の主旨
または範囲から逸脱することなく種々の変更および修正
が可能であることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は標準的なプリズム形状の密閉された再結合型の
６個の単位電池（12ボルト）の電池を示す部分破断平面
図、第２図は第１図の線２−２に関する部分破断図、第
３図は第２図の線３−３に関する拡大断面図、第４図は
単位パック要素の位置関係を示す円筒状に螺旋状に巻付
られた電池を示す部分横断面図、および第５図は本発明
の電池を従来の電池と比較する放電カーブを示すグラフ
である。 10……蓄電池、12……容器、14……蓋部、15……リード
材、16……セル、17……活性物質、18、20……仕切り
部、21……グリッド線条部、22、24……切欠き、23……
貫通口、25……負の極板、26……ブンゼン弁、27……正
の極板、28、30……リード・グリッド、29……隔板要
素、31……正の極板タブ、34……正の線条、36……負の
線条、38、40……直立ラグ、42、44……出力ターミナ
ル。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】充電時に内部で酸素を再結合する電解質未
    充満型の常時密閉された再充電可能な鉛蓄電池であっ
    て、 正と負の極板を設け、該極板の各々は、主要面と約0.17
    8乃至0.686mm（0.007乃至0.027インチ）の厚さとを有
    し、水素過電圧の高い多孔質の鉛グリッドに対しそれぞ
    れ接合された電気化学的に活性な材料から形成され、各
    グリッドは約0.127乃至0.483mm（0.005乃至0.019イン
    チ）の厚さを有し、 前記正と負の極板間に挿置され、該極板の主要面に対し
    て圧縮されて、組合せて１つのセル・パックを画成する
    多孔質の電解質を吸収する圧縮可能な隔離板を設け、 前記極板の主要面の幾何学的表面積が、前記セル・パッ
    クの立方インチ（16.39cm3）単位の容積当たり少なくと
    も約180cm2（28平方インチ）であり、 前記極板及び隔離板の孔内に充満しない状態で吸収され
    る液状の酸電解質と、 前記セル・パックを常時封止された形態で密閉する容器
    と、 を設けて構成される鉛蓄電池。
  2. 【請求項２】前記セル・パックの前記正と負の極板間の
    平均間隔が、約0.127乃至0.508mm（0.005乃至0.020イン
    チ）である特許請求の範囲第１項記載の鉛蓄電池。
  3. 【請求項３】前記極板間の平均間隔の前記負の極板の厚
    さに対する比率が約0.8より小さい特許請求の範囲第１
    項記載の鉛蓄電池。
  4. 【請求項４】前記負の極板のグリッドが、少なくとも9
    9.9重量％の最小鉛純度を有する特許請求の範囲第１項
    記載の鉛蓄電池。
  5. 【請求項５】再結合型の常時密閉された再充電可能な鉛
    蓄電池であって、 正と負の多孔質の極板を設け、該極板は約0.178乃至0.6
    86mm（0.007乃至0.027インチ）の範囲内の実質的に等し
    い厚さを有し、水素過電圧の高い多孔質の鉛グリッド上
    にそれぞれ設けられたペースト状の電気化学的に活性な
    材料から形成され、各グリッドは約0.127乃至0.483mm
    （0.005乃至0.019インチ）の厚さを有し、 前記正と負の極板間に挿置され、その間で相互に強い重
    ねる圧力で圧縮される多孔質の電解質を吸収する圧縮可
    能な隔離板を設け、 反対の極性の極板間の平均間隔が、約0.127乃至0.508mm
    （0.005乃至0.020インチ）の間にあり、 前記極板及び隔離板の孔内に充満しない状態で吸収され
    る液状の酸電解質と、 前記極板と隔離板を常時封止された状態で密閉する容器
    と、 を設けて構成される鉛蓄電池。
  6. 【請求項６】前記極板間の平均間隔の前記負の極板の厚
    さに対する比率が約0.8より小さい特許請求の範囲第５
    項記載の鉛蓄電池。
  7. 【請求項７】前記負の極板のグリッドが、少なくとも9
    9.9重量％の最小鉛純度を有する特許請求の範囲第５項
    記載の鉛蓄電池。
  8. 【請求項８】前記隔離板が酸で湿潤可能な結合剤を含ま
    ないガラス繊維のマットからなり、その個々の繊維は約
    0.2乃至10ミクロンの範囲の平均径を有し、前記マット
    は約85乃至95％の範囲の多孔度を有する特許請求の範囲
    第５項記載の鉛蓄電池。
  9. 【請求項９】薄い電解質層が前記負の極板全体にわたっ
    て均一に分布される特許請求の範囲第５項記載の鉛蓄電
    池。
  10. 【請求項１０】充電時に内部で酸素を再結合する電解質
    未充満型の常時密閉された再充電可能な鉛蓄電池であっ
    て、 正と負の極板を設け、該極板の各々は、主要面と約0.17
    8乃至0.686mm（0.007乃至0.027インチ）の厚さとを有
    し、少なくとも99.9重量％の最小鉛純度を有する水素過
    電圧の高い多孔質の鉛グリッド上にそれぞれ設けられた
    ペースト状の電気化学的に活性な材料から形成され、各
    グリッドは約0.127乃至0.483mm（0.005乃至0.019イン
    チ）の厚さを有し、 シリカ基板からなり、前記正と負の極板間に挿置された
    約0.1乃至20m2/gの表面積（BET法）を有し、該極板の主
    要面に対して圧縮されて、組合せて１つのセル・パック
    を画成する多孔質の電解質を吸収する圧縮可能な隔離板
    を設け、 前記極板の主要面の幾何学的表面積が、前記セル・パッ
    クの立方インチ（16.39cm3）単位の容積当たり少なくと
    も約180cm2（28平方インチ）であり、 前記極板及び隔離板の孔内に充満しない状態で吸収され
    る液状の酸電解質と、 前記セル・パックを常時封止された形態で密閉する容器
    と、 を設けて構成される鉛蓄電池。
JP62160816A 1986-06-27 1987-06-27 超薄極板を有する密閉型高率鉛蓄電池 Expired - Lifetime JPH0675405B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/879,674 US4769299A (en) 1986-06-27 1986-06-27 High rate sealed lead-acid battery with ultrathin plates
US879674 1986-06-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6326963A JPS6326963A (ja) 1988-02-04
JPH0675405B2 true JPH0675405B2 (ja) 1994-09-21

Family

ID=25374649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62160816A Expired - Lifetime JPH0675405B2 (ja) 1986-06-27 1987-06-27 超薄極板を有する密閉型高率鉛蓄電池

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4769299A (ja)
EP (1) EP0251683B1 (ja)
JP (1) JPH0675405B2 (ja)
AU (1) AU587901B2 (ja)
BR (1) BR8703268A (ja)
CA (1) CA1286356C (ja)
DE (1) DE3787224T2 (ja)
ES (1) ES2044929T3 (ja)
MX (1) MX170917B (ja)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5169735A (en) * 1987-03-03 1992-12-08 Pita Witehira Automotive battery and electrical system
US4883728A (en) * 1987-03-03 1989-11-28 Pita Witehira Battery systems
US5175484A (en) * 1988-09-26 1992-12-29 Power Beat International, Ltd. Electrical power distribution
US5045415A (en) * 1988-12-13 1991-09-03 Pita Witehira Electrode plate structure
US5198313A (en) * 1989-06-14 1993-03-30 Bolder Battery, Inc. Battery end connector
US5047300A (en) * 1989-06-14 1991-09-10 Bolder Battery, Inc. Ultra-thin plate electrochemical cell
US5368961A (en) * 1989-06-14 1994-11-29 Bolder Battery, Inc. Thin plate electrochemical cell
US5068160A (en) * 1990-04-17 1991-11-26 Ensci, Inc. Bipolar plate battery
US5409787A (en) * 1993-02-17 1995-04-25 Electrosource, Inc. Battery plate compression cage assembly
US5290640A (en) * 1993-03-10 1994-03-01 Acme Electric Corporation Sealed rechargeable battery
US5380603A (en) * 1993-03-12 1995-01-10 Hawker Energy Products, Inc. Battery terminal seal
US5569554A (en) * 1994-09-15 1996-10-29 Acme Electric Corporation Sealed rechargeable battery with stabilizer
TW297171B (ja) * 1994-12-20 1997-02-01 Hoechst Celanese Corp
US5952123A (en) * 1995-07-04 1999-09-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electrode plates for lead-acid battery and their manufacturing method
US5895728A (en) * 1995-09-27 1999-04-20 Bolder Technologies Corp. Battery case
US6004689A (en) * 1995-09-27 1999-12-21 Bolder Technologies Corporation Battery case
US6562517B1 (en) * 1997-12-17 2003-05-13 C&D Charter Holdings, Inc. Lead-acid battery vent valve-catalyst carrier assembly
US6294282B1 (en) 1998-02-26 2001-09-25 C & D Charter Holdings, Inc. Two way battery vent cap using cup valves
BR9911245A (pt) 1998-06-17 2001-03-13 C & D Technologies Inc Bateria chumbo-ácido e processo para operar a mesma
US6524747B2 (en) 1998-06-17 2003-02-25 C&D Charter Holdings, Inc. Catalyst equipped vapor-communicating multi-cell valve regulated lead-acid battery
JP3729164B2 (ja) 2002-08-05 2005-12-21 日産自動車株式会社 自動車用電池
US20050238955A1 (en) * 2004-04-26 2005-10-27 Hooke John W Battery and battery terminal structure and method of manufacture
US8016198B2 (en) * 2007-10-09 2011-09-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Alignment and non-alignment assist images
JP6318852B2 (ja) * 2014-05-26 2018-05-09 日立化成株式会社 鉛蓄電池
JP6665426B2 (ja) * 2015-06-05 2020-03-13 日立化成株式会社 鉛蓄電池
JP6497460B2 (ja) * 2018-03-27 2019-04-10 日立化成株式会社 鉛蓄電池

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU30592A1 (ja) * 1950-02-28
GB1032852A (en) * 1962-01-29 1966-06-15 Electric Storage Battery Co Improvements in or relating to sealed electric storage batteries
DE1782038A1 (de) * 1965-01-15 1971-07-01 Lely Nv C Van Der Vorrichtung zum Ausstreuen koernigen oder pulverigen Materials
US3447969A (en) * 1966-11-17 1969-06-03 Us Navy Storage battery improvement
US3395043A (en) 1967-05-09 1968-07-30 Shoeld Mark Storage battery having spiral electrodes of the pasted type
DE1671693B1 (de) * 1967-12-01 1971-12-23 Sonnenschein Accumulatoren Bleiakkumulator
US3846175A (en) * 1968-01-18 1974-11-05 Globe Union Inc Storage battery
US3494800A (en) * 1968-04-08 1970-02-10 Mark Shoeld Method of making lead acid storage battery
CA927912A (en) * 1968-05-30 1973-06-05 Ichimura Hideyuki Electrode for a lead storage battery comprising an electrolytically etched and reduced lead-silver alloy plate
CA1009301A (en) * 1970-08-03 1977-04-26 John L. Devitt Maintenance-free lead-acid sealed electrochemical cell with gas recombination
GB1533116A (en) * 1975-02-21 1978-11-22 Chloride Group Ltd Electric batteries
US4064725A (en) 1976-10-18 1977-12-27 The Gates Rubber Company Apparatus for making spirally wound electrochemical cells
GB1602383A (en) * 1978-05-26 1981-11-11 Chloride Group Ltd Lead acid cells and batteries
US4383011A (en) 1980-12-29 1983-05-10 The Gates Rubber Company Multicell recombining lead-acid battery
US4411969A (en) * 1981-05-06 1983-10-25 Koehler Manufacturing Company Battery construction characterized by reactively limited gridless electrode means, and methods of making and operating same
JPS6091572A (ja) 1983-10-24 1985-05-22 Yuasa Battery Co Ltd 密閉形鉛蓄電池
EP0162996A1 (en) * 1984-05-30 1985-12-04 Tudor AB Lead-acid battery construction including improved means for oxygen recombination
DE59907933D1 (de) * 1999-02-12 2004-01-15 Venjakob Maschinenb Gmbh & Co Farbspritzanlage

Also Published As

Publication number Publication date
CA1286356C (en) 1991-07-16
DE3787224D1 (de) 1993-10-07
AU7471987A (en) 1988-01-07
ES2044929T3 (es) 1994-01-16
JPS6326963A (ja) 1988-02-04
MX170917B (es) 1993-09-22
AU587901B2 (en) 1989-08-31
BR8703268A (pt) 1988-03-15
EP0251683A2 (en) 1988-01-07
DE3787224T2 (de) 1993-12-16
EP0251683B1 (en) 1993-09-01
EP0251683A3 (en) 1988-10-12
US4769299A (en) 1988-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0675405B2 (ja) 超薄極板を有する密閉型高率鉛蓄電池
CN102210043B (zh) 锂二次电池及其应用
US4603093A (en) Lead-acid battery
US4648177A (en) Method for producing a sealed lead-acid cell
US6492059B1 (en) Separator for sealed lead-acid battery
JPH0756810B2 (ja) 密閉式鉛酸ガス再結合蓄電池
US5368961A (en) Thin plate electrochemical cell
US4637966A (en) Sealed lead-acid cell
WO2001018897A1 (en) Rechargeable nickel-zinc cells
EP1062707B1 (en) Prismatic electrochemical cell
GB2084790A (en) Lead-acid batteries
US2719874A (en) Electric battery
JP2720689B2 (ja) 鉛蓄電池
EP0046749A1 (en) Electric storage batteries
JP3221154B2 (ja) 密閉形鉛蓄電池
JP4235805B2 (ja) 円筒形ニッケル水素蓄電池およびそれを用いた電池モジュール
JPH0272564A (ja) アルカリ蓄電池
JPS62100940A (ja) 密閉形鉛蓄電池
WO1994029909A1 (en) Method and apparatus for assembling electrochemical cell
GB2072929A (en) Lead acid electric storage batteries
JPS6047377A (ja) 密閉型鉛蓄電池の製造法
JPH01272049A (ja) リチウム二次電池
JPH09231996A (ja) 密閉形鉛蓄電池の製造法
CA2383739A1 (en) Rechargeable nickel-zinc cells
GB2062944A (en) Electric storage batteries

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070921

Year of fee payment: 13