JPS5948945B2 - 鉛蓄電池極板格子用合金 - Google Patents
鉛蓄電池極板格子用合金Info
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- JPS5948945B2 JPS5948945B2 JP52036520A JP3652077A JPS5948945B2 JP S5948945 B2 JPS5948945 B2 JP S5948945B2 JP 52036520 A JP52036520 A JP 52036520A JP 3652077 A JP3652077 A JP 3652077A JP S5948945 B2 JPS5948945 B2 JP S5948945B2
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- battery
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鉛蓄電池の自己放電を減少し、過放電サイクル
寿命を改善した極板格子用合金を提供することを目的と
する。
寿命を改善した極板格子用合金を提供することを目的と
する。
鉛蓄電池極板格子用鉛合金として従来主に使用されてい
るものはＰｂ−Ｓｂ系合金（主にＰｂ−Ｓｂ一Ａ給金）
およびＰｂ−Ｃａ系合金であつた。
るものはＰｂ−Ｓｂ系合金（主にＰｂ−Ｓｂ一Ａ給金）
およびＰｂ−Ｃａ系合金であつた。
Ｐｂ−Ｓｂ系合金は機械的性質が良好なため作業性と応
力腐食が比較的優れている。そこでこのＰｂ−Ｓｂ系合
金が最も多く使用されているが、Ｓｂの水素過電圧が小
さいために自己放電が大きく、さらに充電時に電解液中
の水が電解しやすいので液量の減少が早く、また充電効
率が悪い欠点があつた。それらの欠点を改善するために
Ｐｂ−Ｃａ系合金が開発されたが、この合金は自己放電
が少なく、充電効率も良好だが深い放電を行なつた場合
、すなわち放電終止電圧を非常に低くした場合のサイク
ル寿命が非常に短かくなり、さらに放電状態で放置した
後の充電が出来にくくなつて所期の容量が出にくくなる
欠点があつた。そのため実用的に使う場合は放電時に放
電終止電圧を制御しなければならないので、電池本体の
価格はＰｂ一Ｓｂ系合金を使用した電池と大差はないが
、充電器及び放電終止電圧を制御する装置を含めた電源
としての価格はＰｂ−Ｃａ系合金を使用した電池の方が
非常に高くなる欠点があつた。鉛蓄電池極板格子として
の必要な条件は、導電性を有し、応力腐食に優れている
ことが最も重要である。
力腐食が比較的優れている。そこでこのＰｂ−Ｓｂ系合
金が最も多く使用されているが、Ｓｂの水素過電圧が小
さいために自己放電が大きく、さらに充電時に電解液中
の水が電解しやすいので液量の減少が早く、また充電効
率が悪い欠点があつた。それらの欠点を改善するために
Ｐｂ−Ｃａ系合金が開発されたが、この合金は自己放電
が少なく、充電効率も良好だが深い放電を行なつた場合
、すなわち放電終止電圧を非常に低くした場合のサイク
ル寿命が非常に短かくなり、さらに放電状態で放置した
後の充電が出来にくくなつて所期の容量が出にくくなる
欠点があつた。そのため実用的に使う場合は放電時に放
電終止電圧を制御しなければならないので、電池本体の
価格はＰｂ一Ｓｂ系合金を使用した電池と大差はないが
、充電器及び放電終止電圧を制御する装置を含めた電源
としての価格はＰｂ−Ｃａ系合金を使用した電池の方が
非常に高くなる欠点があつた。鉛蓄電池極板格子として
の必要な条件は、導電性を有し、応力腐食に優れている
ことが最も重要である。
すなわち格子に活物質原料を塗着保持した場合、この活
物質原料は充放電により体積が膨張収縮するためこの機
械的ショックに耐える必要があり、さらに腐食によりこ
の格子が破壊されな″い必要がある。また機械的強度が
小さいと作業性も畢いのア機械的強度に優れていること
がまず第１に重量となり、従来いくつかの合金が提案さ
れているが、実用化されているのは前記二種の合金系の
みであつ、た。
物質原料は充放電により体積が膨張収縮するためこの機
械的ショックに耐える必要があり、さらに腐食によりこ
の格子が破壊されな″い必要がある。また機械的強度が
小さいと作業性も畢いのア機械的強度に優れていること
がまず第１に重量となり、従来いくつかの合金が提案さ
れているが、実用化されているのは前記二種の合金系の
みであつ、た。
機械的強度を改善するために鉛合金について種々検討し
た結果、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｄ系合金が優れていることを見
い出し、本発明はこの合金を自己放電が少ぐ、過放電サ
イクル寿命が改善された格子′用合金として提供するも
のである。
た結果、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｄ系合金が優れていることを見
い出し、本発明はこの合金を自己放電が少ぐ、過放電サ
イクル寿命が改善された格子′用合金として提供するも
のである。
本発明の合金は、５ｎ０．３〜３．０重量％、Ｃｄ０．
１〜１．０重量％、およびＡ１０．０１〜０．１重量％
、Ｚｎ０．０５〜０．５重量％、Ｃｅ０．００５〜０．
１重量％の１種ネなは２種以上、残部鉛よりなるもので
やる。
１〜１．０重量％、およびＡ１０．０１〜０．１重量％
、Ｚｎ０．０５〜０．５重量％、Ｃｅ０．００５〜０．
１重量％の１種ネなは２種以上、残部鉛よりなるもので
やる。
以下本発明の実施例について詳述する。
純ＰｂをＡｒガス雰囲気中で約５５０℃に加熱し溶解し
第１表に示すような割合でＳｎと口を添加して合金化さ
せ、約１８０℃の鋳型で巾２０ｍｍ、長１００ｍｍ、厚
２ｍｍの板状に鋳造してのち大気中で冷却して試料とな
した。
第１表に示すような割合でＳｎと口を添加して合金化さ
せ、約１８０℃の鋳型で巾２０ｍｍ、長１００ｍｍ、厚
２ｍｍの板状に鋳造してのち大気中で冷却して試料とな
した。
これらの試料について機械的性質の１つである抗折力を
測定した。抗折力を測定した理由は、実際の極板におけ
る格子体は、活物質の膨張等により引張り応力を受けて
いるのみではなく、折れ曲げ応力を受けていると考えら
れるからで、これらの結果の１例を第１表に示す。また
別の試料を用いて折れ曲げ試験を行ない試料の折れ易さ
について評価した結果も併せて第１表に示す。折れ曲げ
試験を行なつた理由は抗折力測定時に試料が曲がるもの
と折れるものが生じたために行なつた。折れ曲げ試験の
方法は図に示すように試料１を治具２に固定し、試料１
の端部を左右に直角に折り曲げて試料が切断するまでの
回数で測定した。なお試料１を治具２に固定し、直角に
曲げた状態から１８０度反転させ、さらに逆方向に９０
度曲げる操作を折れ回数１回とした。
測定した。抗折力を測定した理由は、実際の極板におけ
る格子体は、活物質の膨張等により引張り応力を受けて
いるのみではなく、折れ曲げ応力を受けていると考えら
れるからで、これらの結果の１例を第１表に示す。また
別の試料を用いて折れ曲げ試験を行ない試料の折れ易さ
について評価した結果も併せて第１表に示す。折れ曲げ
試験を行なつた理由は抗折力測定時に試料が曲がるもの
と折れるものが生じたために行なつた。折れ曲げ試験の
方法は図に示すように試料１を治具２に固定し、試料１
の端部を左右に直角に折り曲げて試料が切断するまでの
回数で測定した。なお試料１を治具２に固定し、直角に
曲げた状態から１８０度反転させ、さらに逆方向に９０
度曲げる操作を折れ回数１回とした。
抗折力は実用的には５００ｋｇ／ＣＴｎ２以上であれば
良く、第１表から抗折力はＳｎＯ．３ｗｔ％以上、Ｃｄ
Ｏ．ｌｗｔ％以上の場合が大きいことがわかる。
良く、第１表から抗折力はＳｎＯ．３ｗｔ％以上、Ｃｄ
Ｏ．ｌｗｔ％以上の場合が大きいことがわかる。
また折れ回数はｕの添加量が多くなると少なくなり、Ｓ
ｎの量は多くなつてもほとんど影響がないことがわかる
。抗折力にはこの折れ回数の傾向と逆の傾向があり、抗
折力を大きくしようとするにはαを増さなければならず
、Ｃｄ量を増すと折れ回数が少なく、すなわち脆くなる
ことがわかる。次にこの合金の脆さを改善するためＰｂ
−Ｓｎ一Ｃｄ合金に第４元素としていくつかの金属を添
加して検討した結果Ａｌ．Ｚｎ．Ｃｅが効果を有するこ
とがあることが判明した。以下それについて説明する。
ベースとする合金は第１表に示されているものから折れ
回数の少ないもので、機械的強度が大きいものを中心に
選択した。すなわちＳｎ３．Ｏｗｔ％−Ｃｄ３．Ｏｗｔ
％−Ｐｂ，．Ｓｎａ．３ｗｔ％−Ｃｄｌ．Ｏｗｔ％一Ｐ
ｂ、Ｓｎ３．Ｏｗｔ％−Ｃｄｌ．Ｏｗｔ％−Ｐｂを選択
し、これらにＡＩＯ．ＯＯ５、０．０Ｌ０．０５、０．
１、０．３ｗｔ％、ＺｎＯ．ＯＬＯ．Ｏ３、０．０５、
０．１、０．３、０．５、１．０ｗｔ％、ＣｅＯ．ＯＯ
３、０．００５、０．０Ｌ０．０３、０．０５、０．１
、０．３ｗｔ％、を添加し、抗折力と折れ曲げ切断回数
を測定し、その結果の１例を第２表に示す。第２表から
明らかなようにＡｌについては０．０１Ｗｔ％以上で折
れ曲げ切断に効果があること、Ｚｎについては０．０５
ｗｔ％以上、Ｃｅについては０．００５ｗｔ％以上でそ
れぞれ効果があることが判明した。なおＡｌについては
０．３ｗｔ％以上は合金化せず分離していることも判明
し、また従来のものの折れ曲げ切断回数は約１６回であ
つた。次にこれらの合金を実際の電池に応用した場合の
性能について検討し、以下その代表例のみについて示す
。
ｎの量は多くなつてもほとんど影響がないことがわかる
。抗折力にはこの折れ回数の傾向と逆の傾向があり、抗
折力を大きくしようとするにはαを増さなければならず
、Ｃｄ量を増すと折れ回数が少なく、すなわち脆くなる
ことがわかる。次にこの合金の脆さを改善するためＰｂ
−Ｓｎ一Ｃｄ合金に第４元素としていくつかの金属を添
加して検討した結果Ａｌ．Ｚｎ．Ｃｅが効果を有するこ
とがあることが判明した。以下それについて説明する。
ベースとする合金は第１表に示されているものから折れ
回数の少ないもので、機械的強度が大きいものを中心に
選択した。すなわちＳｎ３．Ｏｗｔ％−Ｃｄ３．Ｏｗｔ
％−Ｐｂ，．Ｓｎａ．３ｗｔ％−Ｃｄｌ．Ｏｗｔ％一Ｐ
ｂ、Ｓｎ３．Ｏｗｔ％−Ｃｄｌ．Ｏｗｔ％−Ｐｂを選択
し、これらにＡＩＯ．ＯＯ５、０．０Ｌ０．０５、０．
１、０．３ｗｔ％、ＺｎＯ．ＯＬＯ．Ｏ３、０．０５、
０．１、０．３、０．５、１．０ｗｔ％、ＣｅＯ．ＯＯ
３、０．００５、０．０Ｌ０．０３、０．０５、０．１
、０．３ｗｔ％、を添加し、抗折力と折れ曲げ切断回数
を測定し、その結果の１例を第２表に示す。第２表から
明らかなようにＡｌについては０．０１Ｗｔ％以上で折
れ曲げ切断に効果があること、Ｚｎについては０．０５
ｗｔ％以上、Ｃｅについては０．００５ｗｔ％以上でそ
れぞれ効果があることが判明した。なおＡｌについては
０．３ｗｔ％以上は合金化せず分離していることも判明
し、また従来のものの折れ曲げ切断回数は約１６回であ
つた。次にこれらの合金を実際の電池に応用した場合の
性能について検討し、以下その代表例のみについて示す
。
合金組成の場合はＰｂ−Ｓｎ−α合金ではＳｎＯ．ｌＷ
ｔ％−ＣｄＯ．ｌｗｔ％−Ｐｂ．Ｓｎ３．Ｏｗｔ％−Ｃ
ｄ３．Ｏｗｔ％−Ｐｂ，．ｓｎ３．ＯＷｔ％−ＣｄＯ．
ｌｗｔ％一Ｐｂ．Ｓｎ３．Ｏｗｔ％−Ｃｄｌ．Ｏｗｔ％
−Ｐｂ．ＳｎＯ．３ｗｔ％−Ｃｄｌ．ＯＷｔ％−Ｐｂ，
．ｓｎ５．ＯＷｔ％−Ｃｄ５．Ｏｗｔ％−Ｐｂについて
、４元合金の場合は、ベース合金としＳｎ３．Ｏｗｔ％
−Ｃｄｌ．Ｏｗｔ％−Ｐｂ合金を使用した電池について
示す。これらの組成をＡｒガス雰囲気中で溶融し５５０
℃に保ち約１８０℃の鋳型で２５×３６ｍｍの大きさの
通常の構造を有した格子を鋳造し、この格子に通常の方
法で活物質原料を塗着し乾燥し化成して極板とした。
ｔ％−ＣｄＯ．ｌｗｔ％−Ｐｂ．Ｓｎ３．Ｏｗｔ％−Ｃ
ｄ３．Ｏｗｔ％−Ｐｂ，．ｓｎ３．ＯＷｔ％−ＣｄＯ．
ｌｗｔ％一Ｐｂ．Ｓｎ３．Ｏｗｔ％−Ｃｄｌ．Ｏｗｔ％
−Ｐｂ．ＳｎＯ．３ｗｔ％−Ｃｄｌ．ＯＷｔ％−Ｐｂ，
．ｓｎ５．ＯＷｔ％−Ｃｄ５．Ｏｗｔ％−Ｐｂについて
、４元合金の場合は、ベース合金としＳｎ３．Ｏｗｔ％
−Ｃｄｌ．Ｏｗｔ％−Ｐｂ合金を使用した電池について
示す。これらの組成をＡｒガス雰囲気中で溶融し５５０
℃に保ち約１８０℃の鋳型で２５×３６ｍｍの大きさの
通常の構造を有した格子を鋳造し、この格子に通常の方
法で活物質原料を塗着し乾燥し化成して極板とした。
次にこれらの極板について、陽極板は４枚、陰極板は５
枚を用い、セパレータを介して極板群に組み立て、電解
液とし比重１．２８のＨ２ＳＯ４を使用して電池を構成
した。これらの電池を２４０ｍＡで１５時間充電し、４
８０ｍＡで放電しその初期容量を確認した。その結果初
期容量は合金組成にほ５とんど関係なく、ほぼ一定の値
、約２．４Ａｈを示した。これらの電池の一部は自己放
電用とし、充電状態のまま４０℃の雰囲気中に１ケ月及
び３ケ月間放置して容量を確認し、次に完全充電して再
び容量を確認し、放電前後の完全充電状態での容量のｉ
平均値に対する放置後の容量の比率を求めこれを容量維
持率として評価した。なお第３表は１００％から容量維
持率を差し引いた値、すなわち自己放電率を示した。
枚を用い、セパレータを介して極板群に組み立て、電解
液とし比重１．２８のＨ２ＳＯ４を使用して電池を構成
した。これらの電池を２４０ｍＡで１５時間充電し、４
８０ｍＡで放電しその初期容量を確認した。その結果初
期容量は合金組成にほ５とんど関係なく、ほぼ一定の値
、約２．４Ａｈを示した。これらの電池の一部は自己放
電用とし、充電状態のまま４０℃の雰囲気中に１ケ月及
び３ケ月間放置して容量を確認し、次に完全充電して再
び容量を確認し、放電前後の完全充電状態での容量のｉ
平均値に対する放置後の容量の比率を求めこれを容量維
持率として評価した。なお第３表は１００％から容量維
持率を差し引いた値、すなわち自己放電率を示した。
次に別の電池を用いて２４０ｍＡ、１６時間充電５Ω／
セル８時間放電を１サイクルとしてサイクル寿命試験を
行なつた。
セル８時間放電を１サイクルとしてサイクル寿命試験を
行なつた。
なおこのサイタル試験において５Ω／セル８時間放電後
の電池電圧は約０．３Ｖで非常に深い放電（過放電）に
なつていることが確認された。寿命は初期放電持続時間
の１／２になつたサイクルで評価した。なお参考のため
Ｐｂ−Ｓｂ５．Ｏ−ＡｓＯ．３合金を使用した電池の性
能、及びＰｂ−ＣａＯ．ｌ合金を使用した電池の性能に
ついても同様な試験を行なつた結果も第３表に示した。
第３表において、Ｃｄ３．Ｏｗｔ％以上の合金を使用し
た電池、及びＳｎ５．ＯＷｔ％の合金を使用した電池に
ついては、寿命終了後電池を分解した結果、寿命は短絡
に原因することが判明した。
の電池電圧は約０．３Ｖで非常に深い放電（過放電）に
なつていることが確認された。寿命は初期放電持続時間
の１／２になつたサイクルで評価した。なお参考のため
Ｐｂ−Ｓｂ５．Ｏ−ＡｓＯ．３合金を使用した電池の性
能、及びＰｂ−ＣａＯ．ｌ合金を使用した電池の性能に
ついても同様な試験を行なつた結果も第３表に示した。
第３表において、Ｃｄ３．Ｏｗｔ％以上の合金を使用し
た電池、及びＳｎ５．ＯＷｔ％の合金を使用した電池に
ついては、寿命終了後電池を分解した結果、寿命は短絡
に原因することが判明した。
また４元合金系において、Ａｌは０．３ｗｔ％以上では
合金化せず抗折力も弱くなるため格子の破壊を引き起し
たために寿命となつたこと、Ｚｎについては０．５ｗｔ
％以上、特に１．０Ｗｔ％以上になると腐食が非常に激
しく格子がほとんど腐食されて寿命となつたことなどが
明らかになつた。Ｇについては性能的には０．００５ｗ
ｔ％以上であればほとんど差はないがＣｅの価格が高い
ため、添加量と効果との関係から０．１ｗｔ％までが妥
当と考えられる。以上の結果をまとめ、各元素の最適添
加範囲を見ると次のようになる。
合金化せず抗折力も弱くなるため格子の破壊を引き起し
たために寿命となつたこと、Ｚｎについては０．５ｗｔ
％以上、特に１．０Ｗｔ％以上になると腐食が非常に激
しく格子がほとんど腐食されて寿命となつたことなどが
明らかになつた。Ｇについては性能的には０．００５ｗ
ｔ％以上であればほとんど差はないがＣｅの価格が高い
ため、添加量と効果との関係から０．１ｗｔ％までが妥
当と考えられる。以上の結果をまとめ、各元素の最適添
加範囲を見ると次のようになる。
ＳｎＯ．３〜３．０ｗｔ％、ＣｄＯ．ｌ〜１．０ｗｔ％
ＡｌＯ．Ｏｌ〜０．１ｗｔ％、ＺｎＯ．Ｏ５〜０．５ｗ
ｔ％、ＣｅＯ．ＯＯ５〜０．１ｗｔ％またこの合金はＳ
ｂのような水素過電圧の小さい金属を使用していないた
め充電効率がよく、このことは自動車用に使用するよう
な場合、定電圧充電においても水の電解が起こりにくく
、水分の損失が少なくなり取扱いが便利になる等の長所
があることがわかる。
ＡｌＯ．Ｏｌ〜０．１ｗｔ％、ＺｎＯ．Ｏ５〜０．５ｗ
ｔ％、ＣｅＯ．ＯＯ５〜０．１ｗｔ％またこの合金はＳ
ｂのような水素過電圧の小さい金属を使用していないた
め充電効率がよく、このことは自動車用に使用するよう
な場合、定電圧充電においても水の電解が起こりにくく
、水分の損失が少なくなり取扱いが便利になる等の長所
があることがわかる。
以上のように、本発明によれば、自己放電が少なく、深
い放電のサイクル寿命の改善された鉛蓄電池を得ること
ができる。
い放電のサイクル寿命の改善された鉛蓄電池を得ること
ができる。
図は鉛合金試片の折れ脆性を測定するための説明図であ
る。
る。
Claims (1)
- １ Ｓｎ０．３〜３．０重量％、Ｃｄ０．１〜１．０重
量％、およびＡｌ０．０１〜０．１重量％、Ｚｎ０．０
５〜０．５重量％、Ｃｅ０．００５〜０．１重量％の１
種または２種以上、残部鉛よりなる鉛蓄電池極板格子用
合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52036520A JPS5948945B2 (ja) | 1977-03-30 | 1977-03-30 | 鉛蓄電池極板格子用合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52036520A JPS5948945B2 (ja) | 1977-03-30 | 1977-03-30 | 鉛蓄電池極板格子用合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53120627A JPS53120627A (en) | 1978-10-21 |
| JPS5948945B2 true JPS5948945B2 (ja) | 1984-11-29 |
Family
ID=12472085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52036520A Expired JPS5948945B2 (ja) | 1977-03-30 | 1977-03-30 | 鉛蓄電池極板格子用合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948945B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194236A (en) * | 1981-05-26 | 1982-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lead alloy for lead storage battery |
-
1977
- 1977-03-30 JP JP52036520A patent/JPS5948945B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53120627A (en) | 1978-10-21 |
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