CN112635926A - 铅蓄电池 - Google Patents

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CN112635926A CN202011067686.8A CN202011067686A CN112635926A CN 112635926 A CN112635926 A CN 112635926A CN 202011067686 A CN202011067686 A CN 202011067686A CN 112635926 A CN112635926 A CN 112635926A
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Abstract

一种铅蓄电池,具备极板组、电解液、正极极柱和负极极柱、将所述正极板和所述正极极柱电连接的正极汇流排以及将所述负极板和所述负极极柱电连接的负极汇流排,所述极板组具备正极板、负极板以及介设于所述正极板和所述负极板之间的隔离件。选自所述正极极柱和所述正极汇流排中的至少1个含有Sb。在所述极板组中,所述隔离件与和所述隔离件对置的所述正极板和所述负极板之间的间隙为0.5mm以下。在所述极板组的上部配置有含有Sb捕捉剂的捕捉构件。

Description

铅蓄电池
技术领域
本发明涉及一种铅蓄电池。
背景技术
铅蓄电池具备极板组、电解液以及作为从极板组取出电的端子发挥作用的正极极柱和负极极柱,所述极板组具备正极板和负极板以及介设于它们之间的隔离件。极板组中的正极板和正极极柱通过正极汇流排(strap)电连接,负极板和负极极柱通过负极汇流排电连接。
从确保强度等的观点考虑,已知在铅蓄电池的正极极柱或汇流排中添加Sb。但是,如果正极极柱或正极汇流排发生腐蚀而Sb溶出,则析出在负极汇流排或负极板的耳而负极板的耳发生腐蚀。
在专利文献1中记载了一种铅蓄电池中,由正极格栅、正极架以及正极极柱和正极连接体构成的正极构件由实质上不含Sb的铅或铅合金构成,由负极格栅、负极棚以及负极极柱和负极连接体构成的负极构件中的除负极格栅骨部以外的部位由实质上不含Sb的铅或铅合金构成,负极格栅骨部或负极活物质中的至少一者含有Sb,Sb相对于负极活物质量的含量为0.001~0.1质量%。
专利文献2提出了一种铅蓄电池用隔离件,由含有在中性区域中重金属吸附能力变高且在酸性区域中重金属吸附能力变低的稀土类化合物构成的重金属吸附剂的微多孔性片构成,所述重金属吸附剂在所述片的厚度方向不均匀存在,形成有在所述片的水平方向延伸的所述重金属吸附剂的含有层和所述重金属吸附剂的实质非含有层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-346888号公报
专利文献2:日本特开2007-311333号公报
发明内容
在以往的铅蓄电池中,正极板与负极板之间的间隙较宽。另一方面,也在研究缩窄正极板与负极板之间的间隙而提高体积能量密度。
即使在正极极柱或正极汇流排中含有Sb的情况下,正极板与隔离件的间隙宽时,向负极汇流排的Sb的析出不会成为问题,因此,以往并不知道这样的课题。另外,即使在极板与隔离件的间隙窄的情况下,如果在正极侧的构成构件中不含Sb,则也不会产生负极侧的Sb的析出的课题。但是,发现极板与隔离件的间隙窄时,如果在正极极柱和正极汇流排的至少一者中含有Sb,则大量的Sb在负极汇流排析出,产生硫酸铅在负极板的上部蓄积这样的课题。
本发明的一方面涉及一种铅蓄电池,具备极板组、电解液、正极极柱和负极极柱、将上述正极板和上述正极极柱电连接的正极汇流排以及将上述负极板和上述负极极柱电连接的负极汇流排,上述极板组具备正极板、负极板以及介设于上述正极板和上述负极板之间的隔离件,
选自上述正极极柱和上述正极汇流排中的至少1个含有Sb,
在上述极板组中,上述隔离件与和上述隔离件相对的上述正极板和上述负极板之间的间隙为0.5mm以下,
在上述极板组的上部配置有含有Sb捕捉剂的捕捉构件。
在铅蓄电池中,极板与隔离件的间隙窄时,能够大幅减少负极板的上部的硫酸铅的蓄积。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的铅蓄电池的取下盖的状态的顶视图。
图2是图1的铅蓄电池的II-II线的箭头截面图。
图3是极板的厚度的测定部位的说明图。
符号说明
1:铅蓄电池
10:电池槽
11:极板组
11a:负极板
11b:正极板
11c:隔离件
111a:负极板的耳部
111b:正极板的耳部
12:电解液
13:负极汇流排
13a:延出部
14:正极汇流排
14a:延出部
15:负极极柱
16:正极极柱
20:Sb捕捉构件
20a:贯穿孔
具体实施方式
本发明的一方面的铅蓄电池具备极板组、电解液、正极极柱和负极极柱、将正极板和正极极柱电连接的正极汇流排以及将负极板和负极极柱电连接的负极汇流排,所述极板组具备正极板、负极板以及介设于正极板和负极板之间的隔离件。选自正极极柱和正极汇流排中的至少1个含有Sb。在极板组中,隔离件与和隔离件对置的正极板和负极板之间的间隙为0.5mm以下。在极板组的上部配置有含有Sb捕捉剂的捕捉构件。应予说明,有时将含有Sb捕捉剂的捕捉构件称为Sb捕捉构件。
在铅蓄电池中,正极极柱和正极汇流排由于充放电而形成腐蚀层。如果在正极极柱和正极汇流排的至少一者中含有Sb,则在充电时Sb从腐蚀层溶出。在极板与隔离件的间隙宽的以往的铅蓄电池中,从正极侧的腐蚀层溶出的Sb的向负极汇流排的析出不会成为问题。但是,在极板与隔离件的间隙窄的铅蓄电池中,发现从腐蚀层溶出的Sb选择性地在负极汇流排析出,产生硫酸铅在负极板的上部蓄积这样的课题。作为该负极板上部的硫酸铅的蓄积的原因认为是在负极汇流排上大量析出Sb而在负极板上部显著发生局部电池反应所致。应予说明,如果极板与隔离件的间隙超过0.5mm,则几乎不发现负极板上部的硫酸铅的蓄积。即,可以说负极板上部的硫酸铅的蓄积这一课题在铅蓄电池中在正极极柱和正极汇流排的至少一者含有Sb且极板与隔离件的间隙为0.5mm以下时才会产生的课题。
另外,在以往的铅蓄电池中,有时使用具有Sb等的金属捕捉能力的隔离件,或者将具有金属捕捉能力的粉末添加于电解液。但是,极板与隔离件的间隙为0.5mm以下时,难以充分地发挥隔离件或粉末的金属捕捉能力,难以大幅减少负极板上部的硫酸铅的蓄积量。
根据本发明的上述方面,在极板组的上部配置Sb捕捉构件。通过该Sb捕捉构件,能够在极板组上高效地捕捉从正极极柱或正极汇流排溶出的Sb。由此,极板组的极板与隔离件的间隙为0.5mm以下时(换言之,极板组的压迫大时),能够减少向负极汇流排的Sb析出量。由于能够减少负极汇流排的Sb析出量,因此,局部电池的形成得到抑制,负极板上部的硫酸铅的蓄积(和硫氧化)得到抑制。通过抑制局部电池的形成,自己放电得到抑制,并且抑制电解液被副反应消耗,因此,能够减少减液。从这些方面出发,能够抑制铅蓄电池的寿命性能的降低。
在正极极柱或正极汇流排中含有Sb的以往的铅蓄电池中,极板与隔离件的间隙超过0.5mm时,几乎不发现负极板上部的硫酸铅的蓄积。认为这是因为间隙超过0.5mm时,溶出的Sb也可以穿过间隙而向下方移动,扩散到极板组内。另一方面,间隙为0.5mm以下时,间隙越小,负极板上部的硫酸铅的蓄积越多。例如,随着间隙从0.5mm减小到0.3mm、0.1mm,负极板上部的硫酸铅的蓄积变得显著。但是,针对该以往的铅蓄电池的间隙大小的负极板上部的硫酸铅的蓄积量的举动与本发明的上述方面的铅蓄电池的举动完全不同。具体而言,在本发明的上述方面的铅蓄电池中,随着间隙从0.5mm减少至0.3mm或0.1mm,能够减少负极板上部的硫酸铅的蓄积量。应予说明,如果间隙变小到一定程度,负极板上部的硫酸铅的蓄积量以较少的状态几乎不发生变化。从这样的观点考虑,可以使间隙为0.3mm以下。另外,使间隙为0.2mm以下也能够大幅减少负极板上部的硫酸铅的蓄积量。
应予说明,本发明的上述侧面的铅蓄电池为液式电池。因此,在本说明书中,极板组或极板的上下是指铅蓄电池的垂直方向的上下。
在本说明书中,负极板的上部是指在正极极柱或正极汇流排的下方的负极板中,从负极电极材料存在的上端向负极板的耳部侧的侧端部的上部扩展的三角形或与其类似的形状的区域。
Sb捕捉构件的至少一部分可以配置于比负极汇流排的下表面靠下方。此时,捕捉构件容易与从正极极柱或正极汇流排溶出的Sb接触,因此,能够进一步提高Sb捕捉构件的Sb的捕捉效果。
Sb捕捉构件可以具备至少1个贯穿孔。这样的Sb捕捉构件具有作为防溅板的功能,因此,在补水时容易将水和电解液混合。
应予说明,在本说明书中,贯穿孔是指具有在大气压下水顺利地通过的尺寸和形状且在厚度方向贯穿Sb捕捉构件的孔。贯穿孔的平均孔径例如为1mm以上,可以为5mm以上。贯穿孔的平均孔径例如为50mm以下。
贯穿孔的孔径是具有与Sb捕捉构件的1个主面(具体而言,Sb捕捉构件的与极板组相反侧的主面)的贯穿孔的开口相同的面积的圆的直径。平均孔径是将该圆的直径平均化而得到的。
Sb捕捉构件可以由具有多个微小空孔的多孔材料形成。此时,由于Sb捕捉构件的表面积变大,因此,能够进一步提高Sb的捕捉功能。
微小空孔是指孔径比上述的贯穿孔小的空孔,不同于上述的贯穿孔。通过存在多个微小空孔,能够提高Sb捕捉构件的表面积。但是,微小空孔也可以为在Sb捕捉构件的厚度方向贯穿的空孔。微小空孔的平均空孔径例如为100μm以下,也可以为50μm以下。微小空孔的平均空孔径例如为5nm以上。微小空孔的平均空孔径使用孔隙计(岛津制作所株式会社制的自动孔隙计、Porosimeter IV9505),通过压汞法来测定。应予说明,微小空孔的平均空孔径是在没有上述贯穿孔的区域进行测定的。
Sb捕捉构件的形状没有特别限制,从容易稳定地配置于极板组的上部的观点考虑,优选为片状。
在液式的铅蓄电池中,Sb的溶出和析出容易成为问题。因此,本发明的上述侧面的铅蓄电池适用于液式的铅蓄电池。
应予说明,极板与隔离件的间隙(间隙G)由下述式算出。
间隙G(mm)=(极间距离D(mm)-隔离件的厚度T(mm))
2极间距离D和隔离件的厚度T通过以下的步骤测定。应予说明,隔离件的厚度T对如下从铅蓄电池取出的隔离件进行测定,因此,如果极板组的压迫程度大,则间隙G可取负值。
(极间距离D)
将充满电状态的铅蓄电池拆开,取出极板组,由式:“极间距离D=(间距-正极板的厚度-负极板的厚度)/2”算出。间距是指邻接的一对正极板的耳的中心间距离。对极板组中所含的全部邻接的正极板对求出间距,将它们的平均值代入上述式。例如,极板组由6片正极板和7片负极板构时,间距在5个部位进行测定。另外,极板组由7片正极板和7片负极板构成时,间距在6个部位进行测定。耳的中心间距离只要在将多个正极板的耳并联连接的汇流排的截面的下部进行测定即可。在具备多个串联连接的极板组的铅蓄电池中,求出任意的2个极板组(电池单元)的间距的平均值。例如,在包含6个极板组的12V的铅蓄电池的情况下,在从正极端子侧起数第1个电池单元和第4个电池单元的极板组中测定间距,进行平均化。
正极板的厚度是极板组中所含的全部正极板的厚度的平均值,负极板的厚度是极板组中所含的全部负极板的厚度的平均值。各极板的厚度是例如沿着极板的周缘,利用测微器每1边测定两端附近和中心附近的3个部位(合计8个部位:图3中数字1~8所示的位置),进行平均化。正极板是通过水洗而除去硫酸,在大气压下干燥后测定厚度,负极板是通过水洗而除去硫酸,进行真空干燥(在比大气压低的压力下干燥)后测定厚度。
在极板组中并用隔离件和垫(mat)时以及在极板贴附以无纺布为主体的垫时,极板的厚度为包含垫的厚度。这是因为垫与极板一体而使用。但是,在隔离件上贴附垫时,垫的厚度包含在隔离件的厚度中。
(隔离件的厚度T)
隔离件的厚度是极板组(电池单元)中所含的全部隔离件的最大厚度的平均值。通过水洗而从隔离件除去硫酸,在大气压下干燥后,拍摄隔离件的截面照片,在截面照片中在5个部位测定最大厚度,进行平均化。
隔离件具备基部和从基部的至少一者的主面突的肋时,隔离件的最大厚度是包含基部和肋的厚度。例如,在隔离件的两面形成肋时,隔离件的最大厚度是基部的厚度、一个主面的肋从基部起的高度以及另一个主面的肋从基部起的高度的合计。此时,根据基部的部位而肋的高度不同时,选择高度最大的肋。
在本说明书中,铅蓄电池的充满电状态是指在25℃±2℃的水槽中,以作为额定容量而记载的数值的0.2倍的电流(A)进行恒定电流充电至达到2.5V/Cell后,进一步以作为额定容量而记载的数值的0.2倍的电流(A)进行2小时恒定电流充电的状态。应予说明,作为额定容量而记载的数值是将单位设为Ah的数值。以作为额定容量而记载的数值为基础设定的电流的单位为A。
应予说明,充满电状态的铅蓄电池是将已化学转化的铅蓄电池充满电的铅蓄电池。铅蓄电池的充满电如果为化学转化后,则可以为刚化学转化后,也可以在从化学转化起经过一定时间后进行(例如,可以将在化学转化后且使用中(优选为使用初期)的铅蓄电池充满电)。使用初期的电池是指使用开始后没过太久,几乎没有劣化的电池。
以下,对本发明的上述方面的铅蓄电池的实施方式的主要的构成要件进行说明,但本发明并不限定于以下的实施方式。
铅蓄电池具备极板组、电解液、正极极柱和负极极柱、正极汇流排、负极汇流排以及配置于板组的上部的Sb捕捉构件。铅蓄电池例如可以通过在电池槽内收容极板组、Sb捕捉构件以及电解液来制造。
(极板组)
极板组具备正极板、负极板以及介设于正极板和负极板之间的隔离件。在极中,隔离件与极板(具体而言为正极板和负极板)之间的间隙G为0.5mm以下,优选为0.3mm以下,进一步优选为0.2mm以下,所述极板与隔离件对置。间隙G超过0.5mm时,不会产生负极板的上部的硫酸铅的蓄积的课题本身。间隙G的下限没有特别限制,例如可以为-0.3mm以上。
(正极板)
铅蓄电池的正极板可以分类为糊剂式、包层式等。可以使用糊剂式和包层式中的任一正极板。
铅蓄电池的正极板通常包含正极集电体和正极电极材料。正极电极材料被保持于正极集电体。
正极集电体可以通过铅(Pb)或铅合金的铸造而形成,也可以对铅片或铅合金片进行加工而形成。作为加工方法,例如可举出拉网加工或冲孔(穿孔)加工。使用格栅状的集电体作为正极集电体时,容易担载正极电极材料,因而优选。
作为正极集电体中使用的铅合金,从耐腐蚀性和机械强度的方面考虑,优选Pb-Sb系合金、Pb-Ca系合金、Pb-Ca-Sn系合金。正极集电体可以具备表面层。正极集电体的表面层和内侧的层的组成可以不同。表面层可以形成于正极集电体的一部分。表面层可以形成于仅正极集电体的格栅部分、仅耳部分、仅框骨部分。
在糊剂式正极板中,正极电极材料是正极板中的除正极集电体的部分。有时在正极板贴附有垫、吸水纸等构件。这样的构件(贴附构件)由于与正极板一体使用,因此,包含在正极板中。另外,正极板包含贴附构件(垫、吸水纸等)时,在糊剂式正极板中,正极电极材料是正极板中的除正极集电体和贴附构件以外的部分。
正极电极材料包含通过氧化还原反应而呈现容量的正极活物质(二氧化铅或硫酸铅)。正极电极材料可以根据需要含有其它添加剂。
未化学转化的糊剂式正极板通过在正极集电体中填充正极糊剂并进行熟化、干燥而得到。正极糊剂通过将铅粉、添加剂、水和硫酸混炼而得到。
通过将未化学转化的正极板进行化学转化而得到正极板。化学转化可以通过在使包含未化学转化的正极板的极板组浸渍于铅蓄电池的电池槽内的含有硫酸的电解液中的状态下对极板组进行充电来进行。但是,化学转化也可以在铅蓄电池或极板组的组装前进行。
(负极板)
铅蓄电池的负极板由集电体和负极电极材料构成。负极电极材料是负极板中的除负极集电体以外的部分。应予说明,有时在负极板贴附有垫、吸水纸等构件。这样的构件(贴附构件)由于与负极板一体使用,因此,包含在负极板中。另外,负极板包含贴附构件时,负极电极材料是负极板中的除负极集电体和贴附构件以外的部分。但是,在隔离件贴附有贴附构件(垫、吸水纸等)时,贴附构件的厚度包含在隔离件的厚度中。
负极集电体只要依据正极集电体的情况形成即可,例如可以通过铅或铅合金的铸造、或者铅或铅合金片的加工而形成。如果使用格栅状的集电体(负极格栅)作为负极集电体,则容易使负极电极材料担载,因而优选。
负极集电体中使用的铅合金可以为Pb-Sb系合金、Pb-Ca系合金、Pb-Ca-Sn系合金中的任一者。这些铅或铅合金可以进一步含有选自Ba、Ag、Al、Bi、As、Se、Cu等中的至少1种作为添加元素。负极集电体可以具备表面层。负极集电体的表面层与内侧的层的组成可以不同。表面层可以形成于负极集电体的一部分。表面层可以形成于负极集电体的耳部。耳部的表面层可以含有Sn或Sn合金。
负极电极材料含有通过氧化还原反应而呈现容量的负极活物质(铅或硫酸铅)作为必需成分,可含有添加剂(有机防缩剂、碳质材料、硫酸钡等)。充电状态的负极活物质为海绵状铅,但未化学转化的负极板通常使用铅粉而制作。
有机防缩剂可以使用选自木质素类和合成有机防缩剂中的至少一种。作为木质素类,可举出木质素、木质素衍生物等。作为木质素衍生物,可举出木质素磺酸或其盐(碱金属盐(钠盐等)等)等。合成有机防缩剂为含有硫元素的有机高分子,一般在分子内含有多个芳香环,并且作为含有硫元素作为含硫基团。含硫基团中,优选稳定形态的磺酸基或磺酰基。磺酸基可以以酸型存在,也可以如Na盐那样以盐型存在。
作为有机防缩剂的具体例,优选具有含硫基团并且具有芳香环的化合物与醛化合物(醛或其缩合物(例如,甲醛))的缩合物。作为芳香环,可举出苯环、萘环等。具有芳香环的化合物具有多个芳香环时,多个芳香环可以利用直接键或连接基团(例如,亚烷基、磺酸基)等连接。作为这样的结构,例如可举出联苯、双苯基烷烃、双苯基砜。作为具有芳香环的化合物,例如可举出具有上述的芳香环以及羟基和氨基中的至少一者的化合物。羟基或氨基可以直接键合于芳香环,也可以以具有羟基或氨基的烷基链的形式键合。作为具有芳香环的化合物,优选双酚化合物、羟基联苯化合物、羟基萘化合物、苯酚化合物等。具有芳香环的化合物可以进一步具有取代基。有机防缩剂可以含有一种这些化合物的残基,也可以含有多种。作为双酚化合物,优选双酚A、双酚S、双酚F等。
含硫基团可以直接键合于化合物中所含的芳香环,也可以例如以具有含硫基团的烷基链的方式键合于芳香环。
另外,例如可以使用具有上述芳香环的化合物和单环式的芳香族化合物(氨基苯磺酸、烷基氨基苯磺酸、苯酚磺酸或其取代物等)与醛化合物的缩合物作为有机防缩剂。
负极电极材料中所含的有机防缩剂的含量例如为0.01质量%以上,可以为0.02质量%以上,也可以为0.05质量%以上。有机防缩剂的含量例如为1.0质量%以下,可以为0.8质量%以下,也可以为0.5质量%以下。在此,负极电极材料中所含的有机防缩剂的含量是通过后述的方法从已化学转化的充满电状态的铅蓄电池采取的负极电极材料中的含量。
负极电极材料中所含的有机防缩剂的含量可以为0.01质量%以上(或0.02质量%以上)且1.0质量%以下、0.01质量%以上(或0.02质量%以上)且0.8质量%以下、0.01质量%以上(或0.02质量%以上)且0.5质量%以下、0.05质量%以上且1.0质量%以下(或0.8质量%以下)、或者0.05质量%以上且0.5质量%以下。
作为负极电极材料中所含的碳质材料,可以使用炭黑、石墨、硬碳、软碳等。作为炭黑,可例示乙炔黑、炉法炭黑、灯黑等。炉法炭黑也包含科琴黑(商品名)。石墨只要是包含石墨型的晶体结构的碳材料即可,可以为人造石墨和天然石墨中的任一者。
负极电极材料中的碳质材料的含量例如为0.05质量%以上,可以为0.2质量%以上。碳质材料的含量例如为4.0质量%以下,可以为3质量%以下,也可以为2质量%以下。
负极电极材料中的碳质材料的含量可以为0.05质量%以上(或0.2质量%以上)且4.0质量%以下、0.05质量%以上(或0.2质量%以上)且3质量%以下、或者0.05质量%以上(或0.2质量%以上)且2质量%以下。
负极电极材料中的硫酸钡的含量例如为0.5质量%以上,可以为1质量%以上,也可以为1.3质量%以上。硫酸钡的含量例如为3.0质量%以下,可以为2.5质量%以下,也可以为2质量%以下。
负极电极材料中的硫酸钡的含量可以为0.5质量%以上(或1质量%以上)且3.0质量%以下、0.5质量%以上(或1质量%以上)且2.5质量%以下、0.5质量%以上(或1质量%以上)且2质量%以下、1.3质量%以上且3.0质量%以下(或2.5质量%以下)、或者1.3质量%以上且2质量%以下。
负极板可以通过在负极集电体涂布或填充负极糊剂,进行熟化和干燥而制作未化学转化的负极板,然后,通过将未化学转化的负极板进行化学转化而形成。负极糊剂通过向铅粉和各种添加剂加入水和硫酸进行混炼而制作。在熟化时,优选在室温或比室温高温且高湿度下使未化学转化的负极板熟化。
化学转化可以通过在使包含未化学转化的负极板的极板组浸渍于铅蓄电池的电池槽内的含有硫酸的电解液中的状态下对极板组进行充电来进行。但是,化学转化也可以在铅蓄电池或极板组的组装前进行。通过化学转化,生成海绵状铅。
以下记载负极电极材料中所含的有机防缩剂、碳质材料和硫酸钡的分析方法。在分析之前,将化学转化后的铅蓄电池充满电后解体而获得分析对象的负极板。将获得的负极板水洗,从负极板除去硫酸成分。水洗进行至将pH试纸按压于水洗后的负极板表面并确认到试纸的颜色不发生变化为止。但是,进行水洗的时间为2时间以内。水洗后的负极板在减压环境下,在60±5℃干燥6小时左右。干燥后,在负极板包含贴附构件时,通过剥离从负极板除去贴附构件。接着,通过从负极板分离负极电极材料而得到试样(以下,称为试样A)。试样A根据需要进行粉碎,供于分析。
(1)有机防缩剂的分析
(1-1)负极电极材料中的有机防缩剂的定性分析
将粉碎后的试样A浸渍于1mol/L的NaOH水溶液,提取有机防缩剂。通过过滤从含有所提取的有机防缩剂的NaOH水溶液除去不溶成分。将得到的滤液(以下,也称为滤液B)脱盐后,进行浓缩,干燥,从而得到有机防缩剂的粉末(以下,也称为试样C)。脱盐使用脱盐柱进行,或者通过将滤液通入离子交换膜来进行,或者通过将滤液装入透析管并浸渍在蒸馏水中来进行。
将使用试样C测得的红外分光光谱、将试样C用蒸馏水等稀释并利用紫外可见吸光度计测得的紫外可见吸收光谱、通过将试样C用重水等规定的溶剂溶解而得到的溶液的NMR波谱或能够得到构成物质的各个化合物的信息的热裂解GC-MS等得到的信息来确定有机防缩剂的种类。
(1-2)定量分析
与上述(1-1)同样地测定滤液B的紫外可见吸收光谱。使用有机防缩剂特征性的峰强度和预先制作的校正曲线求出负极电极材料中的有机防缩剂的含量。
应予说明,在获得有机防缩剂的含量未知的铅蓄电池并求出有机防缩剂的含量时,无法进行有机防缩剂的结构式的严密确定而无法使用校正曲线相同的有机防缩剂。此时,使用显示与从该电池的负极提取的有机防缩剂的紫外可见吸收光谱、红外分光光谱和NMR光谱等类似的形状的能够另外获得的有机高分子来制作校正曲线,由此使用紫外可见吸收光谱测定有机防缩剂的含量。
(2)碳质材料和硫酸钡的定量
对粉碎后的试样A10加入20质量%浓度的硝酸50ml,加热约20分钟,使铅成分以硝酸铅的形式溶解。接着,将含有硝酸铅的溶液过滤,过滤出碳质材料、硫酸钡等固体成分。
使得到的固体成分分散在水中而制成分散液后,使用筛子从分散液除去碳质材料和硫酸钡以外的成分(例如增强材料)。接着,使用预先测定了质量的膜滤器对分散液实施抽滤,将过滤出的试样以及膜滤器用110℃±5℃的干燥器干燥。得到的试样是碳质材料与硫酸钡的混合试样(以下,也称为试样D)。从干燥后的试样D与膜滤器的合计质量减去膜滤器的质量而测定试样D的质量(Mm)。然后,将干燥后的试样D与膜滤器一起放入坩埚,在700℃以上使其灼热灰化。残留的残渣为氧化钡。将氧化钡的质量转换为硫酸钡的质量而求出硫酸钡的质量(MB)。从质量Mm减去质量MB而算出碳质材料的质量。
(隔离件)
配置于负极板与正极板之间的隔离件可使用无纺布、微多孔膜等。介设于负极板与正极板之间的隔离件的厚度只要根据极间距离而选择即可。隔离件的片数只要根据极间数而选择即可。
无纺布是将纤维不进行纺织而进行缠绕所形成的垫,以纤维为主体。例如,无纺布的60质量%以上由纤维形成。作为纤维,可以使用玻璃纤维、聚合物纤维(聚烯烃纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等)等)、纸浆纤维等。其中,优选玻璃纤维。无纺布可以含有纤维以外的成分,例如耐酸性的无机粉体、作为粘结剂的聚合物等。
另一方面,微多孔膜是以纤维成分以外为主体的多孔性的片,例如,可通过将含有造孔剂(聚合物粉末和油中的至少一者等)的组合物挤出成型为片状后,除去造孔剂形成细孔而得到。微多孔膜优选由具有耐酸性的材料构成,优选以聚合物成分作为主体而构成。作为聚合物成分,优选聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)。
隔离件例如可以仅由无纺布构成,也可以仅由微多孔膜构成。另外,隔离件根据需要可以是无纺布与微多孔膜的层叠物、将不同种类或者同种的材料贴合而成的物质、或者在不同种类或者同种的材料中嵌入凹凸而成的物质等。
隔离件可以为片状,也可以形成为袋状。可以以在正极板与负极板之间夹持1片片状的隔离件的方式进行配置。另外,也可以以用弯折状态的1片片状的隔离件夹持极板的方式进行配置。此时,可以将用弯折的片状的隔离件夹持的正极板与用弯折的片状的隔离件夹持的负极板重叠,也可以将正极板和负极板中的一个用弯折的片状的隔离件夹持后与另一个极板重叠。另外,也可以将片状的隔离件弯折成折皱状,将正极板和负极板以隔离件介设于它们之间的方式夹入折皱状的隔离件。使用弯折成折皱状的隔离件时,可以以弯折部衍射铅蓄电池的水平方向的方式(例如,以弯折部与水平方向平行的方式)配置隔离件,也可以以沿着垂直方向(例如,以弯折部与垂直方向平行的方式)配置隔离件。在弯折成折皱状的隔离件中,在隔离件的两方的主面侧交替形成有凹部。在正极板、负极板的上部通常形成有耳部,因此,以弯折部沿着铅蓄电池的水平方向的方式配置隔离件时,仅在隔离件的一方的主面侧的凹部配置正极板和负极板(即,成为在邻接的正极板与负极板之间介设有双重隔离件的状态)。以弯折部沿着铅蓄电池的垂直方向的方式配置隔离件时,可以在一方的主面侧的凹部收容正极板,在另一方的主面侧的凹部收容负极板(即,可以形成在邻接的正极板与负极板之间介设有一重隔离件的状态)。使用袋状的隔离件时,袋状的隔离件可以收容正极板,也可以收容负极板。
(正极极柱和正极汇流排)
正极汇流排是将正极板和正极极柱电连接的构件。正极板的集电体具备用于从正极板集电的耳部。正极汇流排介由该耳部与正极板电连接。极板组包含多个正极板时,各正极板的耳部与正极汇流排通过焊接等来连接。正极汇流排只要是容易与正极板的耳部和正极极柱连接的形状即可,例如为板状。
正极极柱介由正极汇流排与正极板电连接,是用于从铅蓄电池向外部取出电气的构件。正极极柱与正极汇流排可以为一体,也可以通过焊接等来连接。正极极柱通常为柱状体。作为柱状体,例如可举出圆柱、椭圆柱、方柱,但并不限定于这些。通常,正极极柱的轴向的一方的端部(具体而言为下方的端部)与正极汇流排连接。
作为构成正极极柱和正极汇流排的材料,可使用铅或铅合金。作为铅合金,例如可举出对正极集电体例示的合金。只要在正极极柱和正极汇流排的至少任一者中含有Sb即可,也可以在两者中含有Sb。正极极柱和正极汇流排分别可以具有组成不同的铅合金层,合金层可以为多个。具有多个合金层时,可以在任1个合金层中含有Sb。
在正极极柱中含有Sb时,正极极柱中的Sb的含量例如为1质量%以上。在正极汇流排中含有Sb时,正极汇流排中的Sb的含量例如为1质量%以上。Sb的含量为这样的范围时,在充电时Sb容易从正极极柱或正极汇流排溶出。但是,即使在这样的下,也能够有效地抑制Sb向负极汇流排析出。应予说明,正极极柱或正极汇流排中的Sb的含量例如为6质量%以下。
正极极柱或正极汇流排中的Sb的含量是由从充满电状态的铅蓄电池取出的正极极柱或正极汇流排通过以下的步骤求出的。
首先,从充满电状态的铅蓄电池取出正极极柱或正极汇流排,进行水洗,以60±5℃的温度进行送风,从而进行干燥。从干燥后的正极极柱或正极汇流排切出规定量的样品,进行称量。将称量的样品使用硝酸而完全溶解。使用将得到的溶液或得到的溶液用离子交换水进行稀释并定容的溶液,通过电感耦合等离子体(ICP:Inductively Coupled Plasma)发光分光法测定溶液中的Sb的发光强度。然后,使用预先制作的校正曲线求出溶液中所含的Sb的质量。求出得到的Sb质量相对于供于分析的样品的质量的比例作为Sb的含量。
(负极极柱和负极汇流排)
负极汇流排是将负极板与负极极柱电连接的构件。负极板的集电体具备用于从负极板集电的耳部。负极汇流排介由该耳部与负极板电连接。极板组包含多个负极板时,各负极板的耳部与负极汇流排通过焊接等来连接。负极汇流排只要是容易与负极板的耳部和负极极柱连接的形状即可,例如为板状。
负极极柱介由负极汇流排与负极电连接,是用于从铅蓄电池向外部取出电的构件。负极极柱与负极汇流排可以为一体,也可以通过焊接等来连接。负极极柱通常为柱状体。作为柱状体,可举出对正极极柱例示的柱状体,没有特别限制。通常,负极极柱的轴向的一方的端部(具体而言为下方的端部)与负极汇流排连接。
作为构成负极极柱和负极汇流排的材料,可使用铅或铅合金。作为铅合金,例如可举出对负极集电体例示的合金。负极极柱和负极汇流排分别可以具有组成不同的铅合金层,合金层可以为多个。
(电解液)
电解液为含有硫酸的水溶液,可以根据需要进行凝胶化。充满电状态的铅蓄电池的电解液的20℃时的比重例如为1.20以上,可以为1.25以上。电解液的20℃时的比重例如为1.35以下,可以为1.32以下。
充满电状态的铅蓄电池的电解液的20℃时的比重可以为1.20以上(或1.25以上)且1.35以下、或者1.20以上(或1.25以上)且1.32以下。
(Sb捕捉构件)
在本发明的上述侧面的铅蓄电池中,重要的是在极板组的上部配置含有Sb捕捉剂的捕捉构件。由此,尽管隔离件与极板的间隙G为0.5mm以下,也能够抑制Sb向负极汇流排的大量析出,并且能够大幅减少负极板上部的硫酸铅的蓄积。
Sb捕捉构件只要配置于极板组的上部即可,但从确保更高的Sb捕捉效果的观点考虑,优选以至少一部分浸渍于电解液的状态配置。另外,从同样的观点考虑,优选Sb捕捉构件的至少一部分配置于比负极汇流排的下表面更靠下方。可以在极板组的上端面与汇流排的下表面之间所形成的空间配置Sb捕捉构件。特别是如果以分别将Sb捕捉构件的端部放入正极汇流排的下表面与和该下表面对置的极板组的上端面之间的空间和负极汇流排的下表面与和该下表面对置的极板组的上端面之间的空间的状态在极板组上配置Sb捕捉构件,能够抑制Sb向负极汇流排的大量析出。Sb捕捉构件可以以与极板组的上端面接触的方式配置,也可以为在电解液中漂浮的状态。
Sb捕捉构件的形状没有特别限制,可以为容易在极板组上配置的形状。如果在极板组上,耳部向上方突出,或者配置有汇流排,则由于结构复杂,因此,优选使用片状的Sb捕捉构件。片状的Sb捕捉构件容易确保高的Sb捕捉性,并且也容易配置于柔软且窄的空间。
Sb捕捉构件如果以覆盖极板组的上端面的宽区域的方式配置,则容易与溶出的Sb接触,因而优选。但是,并不限于这样的情况,Sb捕捉构件的至少一部分只要以位于正极极柱和正极汇流排中的至少一者与负极极柱和负极汇流排中的至少一者之间的方式进行配置即可。
Sb捕捉构件可以具有贯穿孔。此时,在补水时,能够将水与电解液顺利地混合。贯穿孔可以为1个,但从使水与电解液的混合容易的观点考虑,优选为多个。贯穿孔的个数和/尺寸只要在确保高Sb捕捉效果并且不妨碍补水这样的范围内决定即可。贯穿孔的平均孔径如上所述,例如为10mm以上,可以为50mm以下。
Sb捕捉构件可以由具有多个微小空孔(但是,与上述贯穿孔相区别)的多孔材料形成。如果使用多孔材料,则Sb捕捉构件的表面积变大,因此,能够进一步提高捕捉溶出的Sb的效果。微小空孔的平均空孔径如上所述例如为5nm以上,可以为100μm以下或50μm以下。
Sb捕捉构件通过含有Sb捕捉剂,具有Sb捕捉效果。作为Sb捕捉剂,可举出含有杂元素(例如,硫、氧和氮中的至少任一者)的材料等。Sb捕捉构件可以含有一种Sb捕捉剂,也可以组合含有两种以上。
作为Sb捕捉剂,优选具有硫元素和氧元素中的至少一者的材料等。作为这样的材料,可举出具有硫原子和氧元素中的至少一者的含杂元素的基团(也包含含杂元素的键)的材料等。作为这样的含杂元素的基团,例如可举出巯基、磺酸基或其盐、磺酸酯基、硫醚键、羟基、羧基、醚键、酯键、尿烷键、酰胺键等。
Sb捕捉构件可以主要由Sb捕捉剂形成,也可以使Sb捕捉剂担载于基材而形成。作为Sb捕捉构件,例如可举出担载有Sb捕捉剂的高分子材料(树脂等)制的片、由作为Sb捕捉剂的高分子材料(树脂等)构成的片等,也可以使用在后者的片中进一步担载Sb捕捉剂而得的Sb捕捉剂。Sb捕捉剂可以添加于基材片,也可以但在于表面,也可以为这两者。作为片,可举出高分子材料制的膜、织布和无纺布等,也可以为从它们中选择的至少2种的层叠体。作为构成基材的高分子材料,可举出能够形成膜或纤维的各种树脂(例如,热塑性树脂)。
作为Sb捕捉剂,例如可举出硫化橡胶、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂。应予说明,这些材料可以进行成型而形成Sb捕捉构件,也可以添加于高分子材料(树脂等)等进行成型,形成Sb捕捉构件,还可以附着于基材片的表面而制成Sb捕捉构件。
有机防缩剂由于含有大量硫元素,因此,也能够作为Sb捕捉剂发挥作用。因此,可以使用有机防缩剂(例如,对负极板例示的有机防缩剂)作为Sb捕捉剂。有机防缩剂添加于树脂等进行成型,由此能够得到Sb捕捉构件。
作为Sb捕捉剂,例如可以使用多糖类(也包含纤维素)、改性多糖类、聚醚、含有羧基或其盐的聚合物(聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或其盐等)、含有磺酸基或其盐的聚合物(聚苯乙烯磺酸或其盐等)、含羟基聚合物(聚乙酸乙烯酯的皂化物(聚乙烯醇等)等)等。作为聚醚,例如可举出具有C2-4环氧烷烃的重复结构的化合物等。作为这样的化合物,可举出聚C2-4环氧烷烃、多元醇的聚C2-4环氧烷烃加成物、它们的醚化物或酯化物、聚醚聚羧酸酯等。这些化合物中,作为C2-4环氧烷烃,例如可举出选自环氧乙烷、环氧丙烷、氧杂环丁烷和环氧丁烷中的至少一种。作为聚C2-4环氧烷烃,包含均聚物(例如,聚乙二醇、聚丙二醇等)和共聚物(例如,环氧乙烷-环氧丙烷共聚物)。作为多元醇,可举出糖醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇等。通过将这些Sb捕捉剂添加于高分子材料(树脂等)等进行成型,能够形成Sb捕捉构件。
应予说明,铅蓄电池的评价如下进行。
《负极板上部的硫酸铅的蓄积量的测定》
将充满电状态的铅蓄电池在温度60℃±0.5℃以充电电压2.15V/Cell进行6个月浮充电。如下调查充电后的负极板上部的规定区域的硫酸铅的蓄积量。规定区域为耳部的下方且包含存在负极电极材料的上端的纵3cm×横3cm的区域。应予说明,作为铅蓄电池,可使用额定电压2V、额定容量30Ah(10小时率)的液式电池。
首先,从铅蓄电池取出负极板,将负极板水洗,在比大气压低的压力下进行干燥。水洗进行至将pH试纸按压于水洗后的负极板表面并确认到试纸的颜色不发生变化为止。但是,进行水洗的时间为2时间以内。从负极板上部采取负极电极材料,进行粉碎。接着,使用硫元素分析装置(LECO公司制,S-200型)测定粉碎的负极电极材料(粉碎试样)中的硫元素的含量。然后,依照下述式求出在负极电极材料中蓄积的硫酸铅中的硫元素的含量。
硫酸铅中的硫元素的含量
=(硫元素分析装置中得到的硫元素的含量)-(粉碎试样的质量(g)×有机防缩剂的含量(g/g)×有机防缩剂中的硫元素的含量(g/g))
接着,将硫酸铅中的硫元素的含量换算为硫酸铅量,求出粉碎试样的每单位质量的硫酸铅浓度(质量%),设为硫酸铅的蓄积量。
《寿命性能和液面下降速度》
测定充满电状态的铅蓄电池的电解液的液面的高度H0。将该铅蓄电池以3A的电流放电至1.8V/Cell的电压,求出此时的放电容量(初始容量)C0。应予说明,作为铅蓄电池,可使用额定电压2V、额定容量30Ah(10小时率)的液式电池。
接着,将铅蓄电池在温度60℃±0.5℃以充电电压2.15V/Cell进行6个月浮充电。测定浮充电后的铅蓄电池的电解液的液面的高度H1。另外,在与初始容量相同的条件下进行放电而求出放电容量C1。由下述式求出容量维持率(%)和液面下降速度(%)。将容量维持率作为寿命性能的指标。
容量维持率(%)=C1/C0×100
液面下降速度(%)=(H0-H1)/H0×100
图1是示意性地表示本实施方式的铅蓄电池的取下盖的一个例子的顶视图。图2是图1的铅蓄电池的II-II线的箭头截面图。
铅蓄电池1具备收容极板组11和电解液12的电池槽10。极板组11包含3片负极板11a和2片正极板11b。极板组11通过将负极板11a和正极板11b以在它们之间介有隔离件11c的状态进行层叠而构成。在此,示出使用片状的隔离件11c的状态,但隔离件的形态没有特别限定。另外,负极板11a和正极板11b的片数也不限定于图示例的情况。负极板11a和正极板11b中的任一者可以配置于极板组11的端部。
在各负极板11a的上部设置有向上方突出的集电用的耳部111a。在各正极板11b的上部也设置有向上方突出的集电用的耳部111b。负极板11a的耳部111a以从负极板11a的一方的主面观察时靠近一方的侧端部的方式设置。同样地,正极板11b的耳部111b也以从正极板11a的一方的主面观察时靠近一方的侧端部的方式设置。负极板11a与正极板11b以成为彼此分离的状态的方式层叠,负极板11a的耳部111a与正极板11b的耳部111b以成为彼此分离的状态的方式层叠。
3片负极板11a的耳部111a彼此利用板状的负极汇流排13连接而一体化。同样地,2片正极板11b的耳部111b彼此也利用板状的正极汇流排14连接而一体化。负极汇流排13和正极汇流排14分别包含与负极板11a和正极板11b的层叠方向平行的方向的中央附件向极板组11的中心延出的延出部13a和14a。而且,在延出部13a和14a分别固定有负极极柱15和正极极柱16各自的下端部。正极汇流排14和正极极柱16中的至少一者含有Sb。
在本实施方式中,在这样的铅蓄电池1中,将Sb捕捉构件20配置于极板组11的上部。Sb捕捉构件20为片状(或也称为板状),具有多个贯穿孔20a,但不限定于这样的情况。在图示例中,Sb捕捉构件20配置于比负极汇流排13的下表面更靠下方。更具体而言,配置于比负极汇流排13的延出部13a的下表面更靠下方。另外,Sb捕捉构件20配置于比正极汇流排14的下表面更靠下方(更具体而言,比延出部14a的下表面更靠下方)。
隔离件11c与极板11a,11b之间的间隙G为0.5mm以下,没有Sb捕捉构件20时,如果正极汇流排14和正极极柱16中所含的Sb在充电时溶出,则在负极板11a的耳部111a和负极汇流排13析出大量的Sb,负极板11a的上部的硫酸铅变得显著。硫酸铅的蓄积特别是在从正极极柱16或正极汇流排14的下方的极板11a的上端附件向负极板11a的耳部111a侧的侧端部的上部扩展的三角形或与其类似的形状的区域R中显著。
与此相对,在本实施方式中,如图示例所示,将Sb捕捉构件20配置在极板组11上。因此,即使正极汇流排14和正极极柱16中所含的Sb溶出,也能够显著抑制负极汇流排13的Sb的析出。而且,能够大幅减少正极极柱间隙G为0.5mm以下时成为问题的负极板11a的上部(特别是区域R)的硫酸铅的蓄积量。
应予说明,作为铅蓄电池的盖,可以使用具有一重结构(单盖)的盖,也可以使用具有具备中盖和外盖(或上盖)的双重结构的盖。具有双重结构的盖可以在中盖与外盖之间具备用于使电解液从设置于中盖的回流口返回到电池内(中盖的内侧)的回流结构。
[实施例]
以下,基于实施例和比较例对本发明具体地进行说明,但本发明并不限定于以下的实施例。
《铅蓄电池A1~A4》
(1)负极板的制作
将铅粉、水、稀硫酸、硫酸钡、炭黑和有机防缩剂(木质素磺酸钠)混合而制备负极糊剂。向作为负极集电体的Pb-Sb合金系的铸造格栅填充负极糊剂,进行熟化干燥,得到未化学转化的负极板。
(2)正极板的制作
将铅粉、水和硫酸混炼而制作正极糊剂。将正极糊剂填充于作为正极集电体的含有4质量%的Sb的Pb-Sb系合金制的鋳造格栅的网眼部,进行熟化、干燥,得到未化学转化的正极板。
(3)铅蓄电池的制作
以未化学转化的负极板3片和未化学转化的正极板2片之间介设有作为聚乙烯(PE)制的微多孔膜的隔离件的状态交替重叠,形成如图1所示的极板组。将如图1和图2所示的与负极极柱的下端面一体化的负极汇流排通过焊接而与各负极板的耳部连接。同样地,将与正极极柱的下端面一体化的正极汇流排通过焊接而与各正极板的耳部连接。负极极柱和负极汇流排使用与负极板的集电体相同的材质,正极极柱和正极汇流排使用与正极板的集电体相同的材质。
将极板组***电池槽内。根据需要在极板组的两端的极板的外侧配置垫片。此时,以通过如上的步骤求出的隔离件与极板的间隙G成为表1所示的值的方式调节垫片的厚度。在极板组的上端面与汇流排之间配置如图1和图2所示的片状的Sb捕捉构件。作为Sb捕捉构件,使用如图1和图2所示的具有贯穿孔的多孔质的硫化橡胶片(贯穿孔的平均孔径:5mm,微小空孔的平均空孔径:0.2μm)。注入电解液,在电池槽内实施化学转化而组装铅电池的额定电压为2V、额定容量为30Ah(10小时率)的液式的铅蓄电池A1~A4。作为电解液,使用含有硫酸的水溶液。充满电状态的铅蓄电池的电解液的20℃时的比重为1.28。
应予说明,对于从充满电状态的铅蓄电池取出的正极极柱和正极汇流排,通过上述的步骤求出的Sb含量分别为4质量%。
《铅蓄电池B1~B5》
在这些铅蓄电池中,不配置Sb捕捉构件,使用表1所示的电解液和隔离件。另外,以隔离件与极板的间隙G成为表1所示的值的方式调节配置于极板组的两端的极板的外侧的垫片的厚度。除这些以外,与铅蓄电池A1同样地组装铅蓄电池B1~B5。
应予说明,表1中的电解液的硫酸水溶液的20℃时的比重为1.28。硫化橡胶粉末的质量%为电解液中的比率。硫化橡胶制多孔膜的平均孔径为0.2μm。
对得到的铅蓄电池进行以下的评价。
[评价:负极板上部的硫酸铅的蓄积量和Sb向负极汇流排的析出状态]
通过上述的步骤对负极板上部的硫酸铅的蓄积量进行定量。
目视观察对硫酸铅的蓄积量进行测定时的负极汇流排的状态,通过下述的基准评价Sb的析出状态。
A:未发现负极汇流排的变色。
B:发现负极汇流排的变色,但变色的程度极小。
C:在负极汇流排析出大量的Sb而变为黑色。
[评价:容量维持率和液面下降速度]
通过上述的步骤求出容量维持率和液面下降速度。
应予说明,负极板上部的硫酸铅的蓄积量、容量维持率和液面下降速度分别以将铅蓄电池B1设为100时的值表示。
将铅蓄电池A1~A4和B1~B5的结果示于表1。
Figure BDA0002713173480000221
如表1所示,与铅蓄电池B1~B4相比,铅蓄电池A1~A4的Sb向负极汇流排的析出得到抑制,负极板上部的硫酸铅的蓄积量大幅减少。另外,与铅蓄电池B1~B4相比,铅蓄电池A1~A4的液面下降速度也减小,能够确保高容量维持率。
应予说明,在间隙G大至0.6mm的铅蓄电池B5中,Sb向负极汇流排的析出也少,负极板上部的硫酸铅的蓄积量也较少,不那么成为问题。但是,如果间隙G变小,则Sb向负极汇流排的析出变得显著,负极板上部的硫酸铅的蓄积量变多。铅蓄电池B2~B4使用具有Sb捕捉能力的硫化橡胶制多孔膜或硫化橡胶粉末,但Sb向负极汇流排的析出量也多,负极板上部的硫酸铅的蓄积量的减少效果也低。另外,根据铅蓄电池B3和B4的结果,不使用Sb捕捉构件时,间隙G越小,负极板上部的硫酸铅的蓄积量越多。
与此相对,在使用Sb捕捉构件的铅蓄电池A1~A4中,间隙G越小,Sb向负极汇流排的析出越减少,负极板上部的硫酸铅的蓄积量越减少。其值与铅蓄电池B1~B5相比,也非常少量。如此,间隙G与负极板上部的硫酸铅的蓄积量的关系根据极板组上的Sb捕捉构件的有无而举动完全不同。如此,极板组上的利用Sb捕捉构件的负极板上部的硫酸铅的蓄积量的减少效果可以说是间隙G小的(具体而言为0.5mm以下)时候才会发挥的效果。
产业上的可利用性
本发明的上述方面的铅蓄电池能够应用于液式的铅蓄电池。铅蓄电池能够适用作车辆(汽车、摩托车等)的启动用电源、产业用蓄电装置等的电源(电动车(叉车等)等)。应予说明,这些用途仅是例示,并不限定于这些用途。

Claims (21)

1.一种铅蓄电池,具备极板组、电解液、正极极柱和负极极柱、将所述正极板和所述正极极柱电连接的正极汇流排以及将所述负极板和所述负极极柱电连接的负极汇流排,所述极板组具备正极板、负极板以及介设于所述正极板和所述负极板之间的隔离件,
选自所述正极极柱和所述正极汇流排中的至少1个含有Sb,
在所述极板组中,所述隔离件与和所述隔离件相对的所述正极板和所述负极板之间的间隙为0.5mm以下,
在所述极板组的上部配置有含有Sb捕捉剂的捕捉构件。
2.根据权利要求1所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件的至少一部分配置于比所述负极汇流排的下表面靠下方。
3.根据权利要求1或2所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件具备至少1个贯穿孔。
4.根据权利要求3所述的铅蓄电池,其中,所述贯穿孔为多个。
5.根据权利要求3或4所述的铅蓄电池,其中,所述贯穿孔的平均孔径为10mm以上且50mm以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件由具有多个微小空孔的多孔材料形成。
7.根据权利要求4所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件的所述微小空孔的平均空孔径为5nm以上且100μm以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件为片状。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述间隙为0.3mm以下。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件以至少一部分浸渍于所述电解液的状态配置。
11.根据权利要求1~9中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件配置于所述极板组的上端面与所述正极汇流排和所述负极汇流排的至少1个的下表面之间所形成的空间。
12.根据权利要求1~9中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件以与所述极板组的上端面接触的方式配置。
13.根据权利要求1~9中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件是在所述电解液中漂浮的状态。
14.根据权利要求1~9中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件的至少一部分以位于所述正极极柱和所述正极汇流排中的至少一者与所述负极极柱和所述负极汇流排中的至少一者之间的方式配置。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述Sb捕捉剂为含有硫、氧和氮中的至少任一者的材料。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件含有两种以上的所述Sb捕捉剂。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述Sb捕捉剂为具有含杂元素的基团的材料,所述含杂元素的基团具有硫原子和氧元素中的至少一者。
18.根据权利要求17所述的铅蓄电池,其中,所述含杂元素的基团为选自巯基、磺酸基或其盐、磺酸酯基、硫醚键、羟基、羧基、醚键、酯键、尿烷键和酰胺键中的至少1个。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述Sb捕捉剂为硫化橡胶、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机防缩剂、多糖类、改性多糖类、聚醚、含有羧基或其盐的聚合物、含有磺酸基或其盐的聚合物以及含羟基聚合物中的至少1个,所述多糖类还包括纤维素,所述含有羧基或其盐的聚合物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或其盐,所述含有磺酸基或其盐的聚合物为聚苯乙烯磺酸或其盐,所述含羟基聚合物为聚乙酸乙烯酯的皂化物。
20.根据权利要求1~19中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件至少为主要由Sb捕捉剂形成的捕捉构件、使Sb捕捉剂担载于基材而形成的捕捉构件以及使Sb捕捉剂担载于主要由Sb捕捉剂形成的基材而形成的捕捉构件中的一个。
21.根据权利要求1~19中任一项所述的铅蓄电池,其中,所述捕捉构件为选自主要由Sb捕捉剂形成的捕捉构件、使Sb捕捉剂担载于基材而形成的捕捉构件以及使Sb捕捉剂担载于主要由Sb捕捉剂形成的基材而形成的捕捉构件中的2种以上。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0432165A (ja) * 1990-05-25 1992-02-04 Japan Storage Battery Co Ltd 密閉形鉛蓄電池
JPH11329391A (ja) * 1998-05-12 1999-11-30 Kenichi Fujita 鉛蓄電池
TW200541143A (en) * 2004-04-02 2005-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lead-acid battery
WO2006088959A2 (en) * 2005-02-15 2006-08-24 Rovcal, Inc. Separators for use in alkaline cells having high capacity
US20060257728A1 (en) * 2003-08-08 2006-11-16 Rovcal, Inc. Separators for use in alkaline cells having high capacity
US20070224516A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2012011555A1 (ja) * 2010-07-23 2012-01-26 日本ゼオン株式会社 二次電池多孔膜、二次電池多孔膜用スラリー及び二次電池
WO2013108841A1 (ja) * 2012-01-19 2013-07-25 株式会社カネカ 捕捉体を含む非水電解質二次電池
JP2013206846A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Nippon Zeon Co Ltd 二次電池多孔膜用スラリー組成物
JP2014022321A (ja) * 2012-07-23 2014-02-03 Kaneka Corp 捕捉剤を含む非水電解質二次電池
JP2015185530A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 日本ゼオン株式会社 二次電池多孔膜用バインダー、二次電池多孔膜用スラリー組成物、二次電池用多孔膜及び二次電池
WO2017006667A1 (ja) * 2015-07-03 2017-01-12 本田技研工業株式会社 リチウムイオン電池の電解質除去方法
US20190273249A1 (en) * 2018-03-02 2019-09-05 Nanotek Instruments, Inc. Conducting elastomer composite-encapsulated particles of anode active materials for lithium batteries

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0432165A (ja) * 1990-05-25 1992-02-04 Japan Storage Battery Co Ltd 密閉形鉛蓄電池
JPH11329391A (ja) * 1998-05-12 1999-11-30 Kenichi Fujita 鉛蓄電池
US20060257728A1 (en) * 2003-08-08 2006-11-16 Rovcal, Inc. Separators for use in alkaline cells having high capacity
TW200541143A (en) * 2004-04-02 2005-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lead-acid battery
WO2006088959A2 (en) * 2005-02-15 2006-08-24 Rovcal, Inc. Separators for use in alkaline cells having high capacity
US20070224516A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2012011555A1 (ja) * 2010-07-23 2012-01-26 日本ゼオン株式会社 二次電池多孔膜、二次電池多孔膜用スラリー及び二次電池
WO2013108841A1 (ja) * 2012-01-19 2013-07-25 株式会社カネカ 捕捉体を含む非水電解質二次電池
JP2013206846A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Nippon Zeon Co Ltd 二次電池多孔膜用スラリー組成物
JP2014022321A (ja) * 2012-07-23 2014-02-03 Kaneka Corp 捕捉剤を含む非水電解質二次電池
JP2015185530A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 日本ゼオン株式会社 二次電池多孔膜用バインダー、二次電池多孔膜用スラリー組成物、二次電池用多孔膜及び二次電池
WO2017006667A1 (ja) * 2015-07-03 2017-01-12 本田技研工業株式会社 リチウムイオン電池の電解質除去方法
US20190273249A1 (en) * 2018-03-02 2019-09-05 Nanotek Instruments, Inc. Conducting elastomer composite-encapsulated particles of anode active materials for lithium batteries

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