铅蓄电池制造技术

具备聚乙烯树脂制隔板和电解液的铅蓄电池，其特征是电解液中含油。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铅蓄电池
本专利技术是有关铅蓄电池的制造方法和装载铅蓄电池的移动体的。
技术介绍
铅蓄电池的发电要素，由正极板和负极板之间夹入隔板，由叠层或回卷的极板群和以稀硫酸溶液为主要成分的电解液构成。铅蓄电池的每一单元电池槽的电压约为2V，可按所需电压将几个电池槽串接成一个蓄电池。发电要素构成物质的隔板，应具备将正极板与负极板隔离的绝缘功能及能扩散电解液的多孔性结构。除此之外，铅蓄电池的隔板应具备对电解液稀硫酸的耐酸性。具备上述特性，能作为铅蓄电池的隔板使用的有抄纸式玻璃纤维隔板，纸浆隔板，聚乙烯树脂隔板等。所谓抄纸式是指将水和隔板材料混合物抄起，如抄纸那样的制膜方式。抄纸式玻璃纤维隔板因多孔度较高，被用于需要使隔板保持较多电解液的铅蓄电池。而纸浆隔板及聚乙烯树脂隔板与抄纸式玻璃纤维隔板相比多孔度较低。所以，在铅蓄电池中这些隔板主要用于多孔度要求不高的，如汽车用铅蓄电池和电动汽车用铅蓄电池。近几年，聚乙烯树脂隔板使用得最为广泛。其理由是聚乙烯树脂隔板相比纸浆隔板化学稳定性更高，机械强度也更出色。聚乙烯树脂隔板主要有以下两种。一种是将聚乙烯树脂纤维，玻璃纤维，二氧化硅粉体，其他有机纤维，表面活性剂等用抄纸方式制成薄片状，再用玻璃衬垫粘合而成。另一种是将聚乙烯树脂，二氧化硅粉体，矿物油，表面活性剂等的混合物挤压成薄片状，将主要为矿-->物油的一部分用三氯乙烯和己烷等的有机溶媒进行提取剔除制成多孔质的隔板。特别是最近，从价格及蓄电池的组装效率的观点来看，后者已被广泛使用。其方法是将后者加工成袋状，将正极板或负极板的一方收纳形成极板群的较多。这时，可利用后者的柔软特性将其一折为二，然后将其两侧用熔融胶合法或机械密封法加工成一端具有开口部的袋状(也称信封法)。有关以聚乙烯树脂为主用成型方法制作隔板的方法，日本专利第2743076号公报已有记载：为使聚乙烯树脂形成多孔性，可用有机溶媒将有机可塑剂的一部分或全部进行提取。又，日本公开专利公报的专利公开平10-223251中，为防止铅蓄电池高温使用时电解液蒸发，在电解液面上使油脂浮游以形成油膜的方法已公开过。这些油脂中以石蜡油系，环烷油系，烯油系，芳香油系及硅油系较理想。
技术实现思路
使用聚乙烯树脂隔板时，其制造过程中使用的矿物油和表面活性剂等将残留在隔板中。矿物油和表面活性剂等溶解在电解液中，因稀硫酸的氧化作用及正极的阳极氧化作用而分解。其结果便生成具有羧基(-COOH)低分子量的挥发性有机酸，其主要成分是醋酸。当电解液中的稀硫酸浓度较高时醋酸分解得较快，而当蓄电池放电，稀硫酸浓度降低时醋酸则较难分解，其结果醋酸会长期残留在蓄电池内。表1具体显示了聚乙烯树脂隔板在电解液中生成许多挥发性有机酸，特别是醋酸的试验结果，并与抄纸式玻璃纤维隔板进行了比较。分别使用聚乙烯树脂制隔板和抄纸式玻璃纤维隔板，用电槽化成法制作日本工业规格(JIS)D 5301规定的80D26型铅蓄电池(额定电压：12V，额定容量：55Ah)。用此蓄电池以5小时比电流(11A)进行额定容-->量(55Ah)的放电。将此蓄电池在放电状态下用40℃放置1个月后，进行电解液中挥发性有机酸的分析。所谓电槽化成指在电槽内对发电要素的极板群进行初次充电使之具备放电功能的程序(即化成)。又，所谓额定容量指在规定条件下(此为5小时比)放电时从蓄电池内取出的，由制造商规定的电量，通常用Ah表示。挥发性有机酸的分析方法虽有多种，但定量分析稀硫酸中的挥发性有机酸，使用水蒸气蒸馏法较合适。水蒸气蒸馏法是用水蒸气蒸馏将试料中的挥发性有机酸从不挥发性酸中分离出来后，再用溴百里蓝试剂做氢氧化钡水溶液滴定，并对挥发性有机酸做定量测定。然后，再用离子色谱法确认定量分析后挥发性有机酸的95％以上是醋酸。水蒸气蒸馏法求得的挥发性有机酸的量，用试料溶液1立升(以下称L)的，0.1额定氢氧化钡水溶液的消费量毫升(以下称ml)来表示。表1显示设抄纸式玻璃纤维隔板的挥发性有机酸量为1.0时的比例。表1  隔板种类  挥发性有机酸量  抄纸式玻璃隔板  1.0  聚乙烯树脂隔板  7.0如表1所示，使用聚乙烯树脂隔板的铅蓄电池与使用抄纸式玻璃纤维隔板的铅蓄电池相比，其电解液中存在着大约7倍的挥发性有机酸。挥发性有机酸，特别是醋酸具有溶解铅蓄电池构铅制部件的性质。所以，醋酸的大量存在将会促进铅蓄电池隔板，同极连接片，电池槽-->连接部，极柱等铅制部件的腐蚀。这样的腐蚀对没有浸渍在电解液中的铅部件尤其显著。其结果则是引起铅蓄电池的寿命性能严重地降低。特别是近几年，对提高铅蓄电池能量密度(尤其是容积效率，Wh/L)的要求十分强烈。所以，人们尝试使用薄型隔板，缩小正负极板的间隔，减少极板群上部空间来消除多余的空间。另外，如阀控式铅蓄电池，只有正极板，负极板及隔板浸渍在电解液中而无流动电解液的铅蓄电池也已普及。其结果，相对于电池槽内的正极活性物质的理论容量，电解液理论容量的比例有缩小的倾向。对于铅蓄电池，从理论上来说，为了得到1Ah需要正极活性物质二氧化铅(PbO2)4.463g(通常用4.463g/Ah来表示)及电解液硫酸(H2SO4)3.66g(通常用3.66g/Ah来表示)。因此，在满充电状态下，设槽内含二氧化铅的质量为Xg，硫酸的质量为Yg，相对于正极活性物质理论容量的硫酸理论容量的比例为Z，其Z值可由(1)式子求得。Z＝(Y/3.66)/(X/4.463)…………(1)此处所谓满充电，定义为用上述额定容量的120％电气量对铅蓄电池充电。众所周知，铅蓄电池其电解液的硫酸如(2)式所示，参与放电反应而被消费。....(2)相对于电池槽内含正极活性物质的理论容量，电解液理论容量的比例较小的蓄电池，与较大的蓄电池相比，放电量即使一样但电解液中的硫酸浓度会降低。硫酸浓度降低，正极活性物质氧化，分解从聚-->乙烯树脂隔板中溶出产生的挥发性有机酸(特别是醋酸)的能力亦降低。这样，因挥发性有机酸长期存在于电池槽内，所以会促进铅蓄电池槽间连接部的腐蚀。特别是在以下两种情况下，正极产生的氧气氧化了电池槽间连接部的铅从而产生氧化铅。一种是：因蓄电池的使用或环境条件电解液量急剧减少(所谓减液)，电解液面的降低使得槽间连接部露出电解液面。另一种是：流动电解液最初就不存在，电池槽间连接部经常露出电解液面的阀控式铅蓄电池。汽车等移动体上装载铅蓄电池时，因移动体的加速，减速及振动液面高度经常变化。因此，这时电池槽间连接部交替地暴露于氧环境和电解液环境中。尤其是当电解液面正好与槽间连接部在同一高度时，电解液面的微小的变化也会使电池槽间连接部交替地暴露在氧环境和电解液环境中。这样，硫酸容易与槽间连接部生成的氧化铅反应而被消费，所以电解液中的硫酸浓度进一步降低。如上所述，因挥发性有机酸(醋酸)难以分解，其残存量增加，其结果促进了铅的腐蚀。另外，电解液中硫酸浓度降低则铅的溶解度升高，所以进一步促进了铅的腐蚀。其结果，铅制导电部截面积的减少引起电压特性的降低，被槽间连接部堵住的槽间隔板孔因槽间连接部的腐蚀而开通，隔板间的电解液串通(所谓串液)会引起导电部断线的问题。此处所谓的电池槽间连接部，指槽与槽之间通电连接的部位。在电槽内由隔板形成多个槽、槽内收纳了构成发电要素的极板群，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
具备聚乙烯树脂制隔板和电解液的铅蓄电池，其特征是所述电解液中含油。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-4-16 121730/2004;JP 2003-10-24 364307/20031.具备聚乙烯树脂制隔板和电解液的铅蓄电池，其特征是所述电解液中含油。2.要求项1中所述的铅蓄电池，其油是石蜡系油，环烷系油，烯系油，芳香系油及硅系油，氟系油。3.要求项1中所述的铅蓄电池，每1立升电解液中的油量在0.4g以上，10g以下。4.要求项1或3中所述的铅蓄电池，相对于正极活性物质的理论容量，电解液的理论容量比例为1.0以下。5.要求项1或3中所述的铅蓄电池，上述的油在上述的电解液面上形成油...

【专利技术属性】
技术研发人员：坪井裕一，
申请(专利权)人：株式会社杰士汤浅，
类型：发明
国别省市：JP[日本]