JP2010257673A - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2010257673A
JP2010257673A JP2009104826A JP2009104826A JP2010257673A JP 2010257673 A JP2010257673 A JP 2010257673A JP 2009104826 A JP2009104826 A JP 2009104826A JP 2009104826 A JP2009104826 A JP 2009104826A JP 2010257673 A JP2010257673 A JP 2010257673A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
negative electrode
activated carbon
storage battery
lead storage
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.)
Withdrawn
Application number
JP2009104826A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Furukawa
淳 古川
Daisuke Monma
大輔 門馬
Trieu Lan Lam
トリュー ラン ラム
Rosalie Louey
ロザリー ルーエイ
Peter Nigel Haigh
ピーター ニゲル ハイフ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Furukawa Battery Co Ltd
Original Assignee
Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Furukawa Battery Co Ltd
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
Application filed by Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO, Furukawa Battery Co Ltd filed Critical Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Priority to JP2009104826A priority Critical patent/JP2010257673A/ja
Priority to PCT/JP2010/055481 priority patent/WO2010122874A1/ja
Publication of JP2010257673A publication Critical patent/JP2010257673A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14—Electrodes for lead-acid accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14—Electrodes for lead-acid accumulators
    • H01M4/16—Processes of manufacture
    • H01M4/20—Processes of manufacture of pasted electrodes
    • 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

Abstract

【課題】 表面に導電性を確保するカーボン材料とキャパシタ容量を確保する活性炭を含むカーボン合剤の被覆層を設けた負極を具備した鉛蓄電池のPSOCにおける急速充放電サイクル寿命を延長可能とした鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】 負極活物質充填板の表面に導電性を有するカーボン材料とキャパシタ容量及び/又は擬似キャパシタ容量を有する活性炭とから成る2種類のカーボン材料と少なくとも結着剤を混合して成るカーボン合剤の被覆層を設けた負極板を負極として具備した鉛蓄電池において、該カーボン合剤被覆層に含有する活性炭はX線回折による10面の重心点角度が44.4°未満であること、これにより、図1に示すような鉛蓄電池のサイクル寿命の延長をたらす。
【選択図】 図1

Description

本発明は、表面がカーボン合剤で被覆された負極を具備し、PSOCで急速充放電を繰り返すハイブリッド自動車用、風車や太陽電池(PV)など電源により充電される産業用などに適用される鉛蓄電池に関する。
上記の表面がカーボン合剤で被覆された負極を有する鉛蓄電池は、特表2007-506230号公報に公開されている。茲に公開のカーボン合剤は、導電性を有する第1カーボン材料とキャパシタ容量及び/又は擬似キャパシタ容量を有する第2カーボン材料から成る2種類のカーボン材料と結着剤を混合して成るものであり、第1カーボン材料としてカーボンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛などから選択して使用され、その第2カーボン材料として活性炭、カーボンブラック、黒鉛などが選択使用されることが記載されている。
特表2007-506230号公報
しかし乍ら、上記の特許文献1には、コンデンサ電極の電気二重層キャパシタに用いられる活性炭として、1000〜2500m2/gの高表面積を有するものが好ましいことを記載しているのみで、上記の各種産業分野に用いられる鉛蓄電池のPSOCでの急放電特性を向上し、サイクル寿命を延長するため、どのような特性を有する活性炭を使用することが良いか全く検討されていない。
本発明は、かかる課題を解消し、上記の目的を達成した上記の産業分野に有用な鉛蓄電池を提供することに在る。
本発明は、請求項1に記載の通り、負極活物質充填板の表面に、導電性を有するカーボン材料とキャパシタ容量及び/又は擬似キャパシタ容量を有する活性炭とから成る2種類のカーボン材料と少なくとも結着剤を混合して成るカーボン合剤の被覆層を設けた負極板を負極として具備した鉛蓄電池において、該カーボン合剤被覆層に含有する活性炭はX線回折による10面の重心点角度が44.4°未満である活性炭を用いることを特徴とする鉛蓄電池に存する。
請求項1に係る発明により、負極の性能が向上するため該鉛蓄電池の寿命を延長することができる。従って、PSOCで急速充放電を繰り返すハイブリッド自動車用途や、風車や太陽電池(PV)など電源により充電される産業用途における鉛蓄電池の改善をもたらす。
活性炭の10回折線の重心点角度とサイクル寿命との関係を示す図。
本発明の実施形態を以下に説明する。
本発明の鉛蓄電池の負極は、カーボン合剤を通常の負極板の両面又は片面又は両面又は片面の一部にカーボン合剤を塗布し、乾燥し、ポーラスなカーボン合剤被覆層を設けたものである。
該カーボン合剤は、アセチレンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛などの導電性を確保する第1カーボン材料とキャパシタ容量及び/又は擬似キャパシタ容量を確保する活性炭とから成るカーボン材料と少なくとも結着剤を混合して成るものである。この場合、第1カーボン材料としてその少なくとも1種を選択使用する。
かかるカーボン合剤に混入する活性炭として、本発明等は、鋭意検討を重ねた結果、X線回折における10面の重心点角度が44.4°未満の活性炭を用いると、下記に明らかにするように優れた電池性能を発揮することを見出した。
活性炭は六角網面が積層したグラファイトの結晶構造が大きく乱れたものと言われ、六角網面は維持されるが、c軸方向が乱層構造を取るためX線回折を行ってもピークが不鮮明になることが知られ、00l回折線とhkl回折線はブロードになり、hkl回折線は認められなくなる。即ち、2θ=20-30°に002回折線、40-50°に10回折線(グラファイトの100,101,102回折線に対応)、75-85°に11回折線(グラファイトの110,112回折線に対応)が現れる。一般に002回折線が低角度側に移動するとc軸方向の面間隔が拡がり、イオンが層間に侵入し易くなることが知られている。
本発明の上記に特定した活性炭の作用は明らかではないが、10面の重心点角度が44.4°未満の活性炭は、c軸方向の乱れに加えて、a軸方向の面間隔がある値よりも拡大することで、更にイオンの吸脱着を容易にし、また酸化還元反応に対する活性の向上にも影響したと考えられる。
X線粉末回折法による活性炭の重心点角度の測定は次のように行った。X線回折装置は、理学電機工業株式会社製RINT2200 Ultima(商品名)を用いた。サンプルとして、平均粒径が30ミクロン以下になるように機械粉砕した活性炭をガラス製サンプルホルダーにセットした。そして、X線源としてCu、Kα線を用い、2θ=10-90°の測定を行った。得られた回折線はX線回折総合解析ソフトJADE+(商品名)を用いてラインブロードニングとバックグラウンドの処理を行い、40-50°付近に現れる10回折線の重心点角度を算出した。
かくして、下記表1に示す配合組成のペースト状カーボン合剤を調製するに当り、活性炭として、原料や賦活条件の異なる市販の活性炭の上記の重心点角度を調べ、活性炭の重心角度が43.90〜44.85の範囲で異なる活性炭を用意した。
Figure 2010257673
鉛蓄電池の製造:
公知の方法で制御弁式鉛蓄電池に用いる正極板と負極板を製造した。製造された各負極板は更に、負極活物質を充填した鉛多孔集電板の耳部を除く負極活物質充填板の両面全体に上記の重心点角度を異にする活性炭を表1に示す配合量を含む夫々のペースト状カーボン合剤を調製し、これを乾燥重量換算で負極活物質重量の5wt.%になるように塗布して夫々の負極板を製造し、その各負極を空気中60℃で1時間乾燥すると同時に負極を酸化させた。
次に、これらの各負極と正極をタンクに収容し、化成により鉛蓄電池組み立て前に化成処理を施した。かくして得られた各種の負極化成板と正極化成板をAGMセパレータを介して交互に積層して極板群を形成し、これを制御弁式鉛電池で公知の組み立て方法と同様に電槽内に収納し、正極容量規制で、5時間率容量が10Ahで2Vの鉛蓄電池を夫々組み立てた。尚、各極板群の圧迫度は50kPaになるように電槽と極板群間にスペーサーを入れて調製した。
次に、各鉛蓄電池について、硫酸アルミニウム・18水塩を30g/l溶解した比重1.30の硫酸水溶液を電解液としてその電槽内に注入した後、1Aで20時間充電を行い、その後、該蓄電池電圧が1.75Vに達するまで2Aで放電した。その後、再び1Aで15時間の充電と2Aで電池電圧1.75Vまで放電し、5時間率容量を測定したところ、容量は約10Ahであった。
寿命試験:
次にこれらの鉛蓄電池の夫々を用いて、HEVによる走行を模擬してPSOCで急速充放電を繰り返すことによる寿命試験を行った。即ち、各鉛蓄電池を2Aで1時間放電してPSOC80％とした後、40℃の雰囲気中で50A・1秒放電と20A・1秒充電を500回繰り返した後、30A・1秒充電と1秒の休止を510回繰り返し、これを1サイクルとした。そして、放電時の蓄電池電圧が0Vに達した時点を寿命として、寿命に至るまでのサイクル数を測定した。
その結果を図1に示す。図1から明らかな通り、活性炭の10回折線の重心点角度の相異により、サイクル寿命が異なることが判る。そして、重心点角度が小さくなるほど鉛蓄電池のサイクル寿命は延び、特に、10回折線の重心点角度が44.4°未満の活性炭は、サイクル寿命が500サイクル以上の長寿命をもたらすことが確認された。

Claims (1)

  1. 負極活物質充填板の表面に、導電性を有するカーボン材料とキャパシタ容量及び/又は擬似キャパシタ容量を有する活性炭とから成る2種類のカーボン材料と少なくとも結着剤を混合して成るカーボン合剤の被覆層を設けた負極板を負極として具備した鉛蓄電池において、該カーボン合剤被覆層に含有する活性炭はX線回折による10面の重心点角度が44.4°未満である活性炭を用いることを特徴とする鉛蓄電池。
JP2009104826A 2009-04-23 2009-04-23 鉛蓄電池 Withdrawn JP2010257673A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009104826A JP2010257673A (ja) 2009-04-23 2009-04-23 鉛蓄電池
PCT/JP2010/055481 WO2010122874A1 (ja) 2009-04-23 2010-03-19 鉛蓄電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009104826A JP2010257673A (ja) 2009-04-23 2009-04-23 鉛蓄電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010257673A true JP2010257673A (ja) 2010-11-11

Family

ID=43010997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009104826A Withdrawn JP2010257673A (ja) 2009-04-23 2009-04-23 鉛蓄電池

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2010257673A (ja)
WO (1) WO2010122874A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192417A (ja) * 2009-01-26 2010-09-02 Nippon Zeon Co Ltd 鉛蓄電池用支持体付キャパシタ電極組成物層及び鉛蓄電池用電極の製造方法
WO2019039722A1 (ko) * 2017-08-25 2019-02-28 주식회사 에너지플래닛 납산전지용 다층구조상 전극 및 이를 포함하는 납산 기반 축전지 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200287246A1 (en) * 2017-10-12 2020-09-10 Amara Raja Batteries Limited An electrode for lead acid battery assembly and its method of preparation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284188A (ja) * 2000-04-03 2001-10-12 Asahi Glass Co Ltd 電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法及びこの炭素材料を用いた電気二重層キャパシタの製造方法
JP2002367613A (ja) * 2001-04-03 2002-12-20 Hitachi Ltd 鉛蓄電池
JP5092272B2 (ja) * 2005-05-31 2012-12-05 新神戸電機株式会社 鉛蓄電池および鉛蓄電池の製造方法
JP2008047452A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd ペースト式電極板及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192417A (ja) * 2009-01-26 2010-09-02 Nippon Zeon Co Ltd 鉛蓄電池用支持体付キャパシタ電極組成物層及び鉛蓄電池用電極の製造方法
WO2019039722A1 (ko) * 2017-08-25 2019-02-28 주식회사 에너지플래닛 납산전지용 다층구조상 전극 및 이를 포함하는 납산 기반 축전지 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010122874A1 (ja) 2010-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gopi et al. Co9S8-Ni3S2/CuMn2O4-NiMn2O4 and MnFe2O4-ZnFe2O4/graphene as binder-free cathode and anode materials for high energy density supercapacitors
Cao et al. Mechanochemical reactions of MnO2 and graphite nanosheets as a durable zinc ion battery cathode
Wang et al. Hierarchical nickel cobalt sulfide nanosheet on MOF-derived carbon nanowall arrays with remarkable supercapacitive performance
Xu et al. Design and synthesis of 3D interconnected mesoporous NiCo 2 O 4@ Co x Ni 1− x (OH) 2 core–shell nanosheet arrays with large areal capacitance and high rate performance for supercapacitors
AU2011349121B2 (en) Electrode and electrical storage device for lead-acid system
JP5797384B2 (ja) 鉛蓄電池用複合キャパシタ負極板及び鉛蓄電池
Senthilkumar et al. Fabrication and performance studies of a cable-type flexible asymmetric supercapacitor
RU2672675C2 (ru) Материал на вольфрамовой основе, супераккумулятор и суперконденсатор
Wu et al. A rough endoplasmic reticulum-like VSe 2/rGO anode for superior sodium-ion capacitors
Guo et al. Quasi-parallel arrays with a 2D-on-2D structure for electrochemical supercapacitors
Enos et al. Understanding function and performance of carbon additives in lead-acid batteries
US9159502B2 (en) Supercapacitor with hexacyanometallate cathode, activated carbon anode, and non-aqueous electrolyte
CN102024996A (zh) 一种高性能可充镁电池及其制备方法
Peng et al. Hierarchically nitrogen-doped mesoporous carbon nanospheres with dual ion adsorption capability for superior rate and ultra-stable zinc ion hybrid supercapacitors
CN111725002A (zh) 水系碱性电解质及其应用、锌基混合超级电容器及其制备方法
Hu et al. Using silkworm excrement and spent lead paste to prepare additives for improving the cycle life of lead-acid batteries
JP2010192257A (ja) 鉛蓄電池および鉛蓄電池用ペースト式負極板の製造方法
JP3936157B2 (ja) シール型鉛蓄電池の製造法
JP2010257673A (ja) 鉛蓄電池
Hu et al. Transition metal oxide@ hydroxide assemblies as electrode materials for asymmetric hybrid capacitors with excellent cycling stabilities
JP2012133958A (ja) 複合キャパシタ負極板及び鉛蓄電池
JP2011070870A (ja) 鉛蓄電池
JP2019091598A (ja) 正極板及び鉛蓄電池
CN105810927B (zh) 一种铅炭电池负极材料
JP2011171035A (ja) 鉛蓄電池用負極板及び鉛蓄電池

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120703