JP2012174342A - 鉛蓄電池及びその負極活物質 - Google Patents
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Abstract
0.1質量%以上のカーボンブラックと平均繊維径が0.9μm以下の非導電性繊維物質とを含有する鉛蓄電池の負極活物質。
【効果】
カーボンブラックの流出を抑制し、PSOC条件で高い寿命性能が得られ、かつカーボンブラックによる電解液の汚染も少ない。
【選択図】 図1
Description
またこの発明は、上記の負極活物質を保持する負極板と、正極板と、電解液とを備える、鉛蓄電池にある。
平均一次粒子径が35nmのアセチレンブラックをカーボンブラックとし、平均繊維径が0.5〜2.5μmで平均繊維長が5μm〜5mmのグラスファイバーを非導電性繊維物質として、鉛粉、リグニン、硫酸バリウムを加えて負極活物質を製造した。カーボンブラックの種類と粒子径は任意で、ファーネスブラック、オイルブラック、ケッチェンブラック等でも良く、平均一次粒子径は10nm以上100nm以下が好ましい。非導電性繊維物質の種類は任意で、グラスファイバー以外に合成樹脂繊維等でも良い。非導電性繊維物質は平均繊維径が小さいほど、カーボンブラックの流出を防止する効果が高いので、平均繊維径は0.1μm以上で0.9μm以下とし、0.5μm未満のものは製造が困難なので、好ましくは平均繊維径を0.5μm以上0.9μm以下とする。非導電性繊維物質が負極活物質から流出することを抑制するため、その平均繊維長は負極活物質の平均細孔径よりも長さのある5μm以上が好ましく、例えば5μm以上5mm以下とする。
同じ組成の鉛蓄電池を3個ずつ用い、25℃の水槽にセットして、1時間率電流(1CA)での移行放電を6分行った後に、1CAで18分間の放電と1CAで18分間の充電とから成るサイクル充放電を繰り返し、18分の放電中に鉛蓄電池の端子電圧が1.0V未満に低下すると寿命として、寿命に到るまでのサイクル数を求めた。そして試験後に、電解液中に流出したカーボンブラック量を測定した。結果は3個の鉛蓄電池の平均値で示し、非導電性繊維物質を含有しない鉛蓄電池が寿命に至るまでのサイクル数を100とする相対値により、寿命性能を示す。ここでの寿命性能はPSOC下での鉛蓄電池の耐久性を表す。なお試作の鉛蓄電池は液式であるが、制御弁式鉛蓄電池でも良い。カーボンブラックの流出量を、10%以上流出したものを×、流出量が10%未満のものを○と評価した。カーボンブラックの流出量が少ないことは、サルフェーションの抑制効果が持続していることの他に、電解液の汚染が少なく、液面レベルの視認性が高いことを意味する。
平均一次粒子径が35nmのアセチレンブラック(含有量:0.05〜1.5質量%)と、平均繊維長が5μmのグラスファイバー(含有量:0.05質量%)とを用いた際の結果を、表1に示す。グラスファイバーの含有量を0.3質量%とし他は同様とした際の結果を表2に、グラスファイバーの含有量を0.8質量%とし他は同様とした際の結果を表3に示す。またグラスファイバーの含有量を0.05質量%とした際のグラスファイバーの平均繊維径の影響を図1に、アセチレンブラックの含有量の影響を図2に示す。同様に、グラスファイバーの含有量を0.3質量%とした際のグラスファイバーの平均繊維径の影響を図3に、アセチレンブラックの含有量の影響を図4に示し、グラスファイバーの含有量を0.8質量%とした際のグラスファイバーの平均繊維径の影響を図5に、アセチレンブラックの含有量の影響を図6に示す。アセチレンブラックを多量(15質量%)まで増加したときのアセチレンブラックの含有量の影響を図7に示し、グラスファイバーは平均繊維径が0.7μm、平均繊維長が5μmで、含有量は0.3質量%である。図1〜図7では、アセチレンブラックの含有量が同じで、グラスファイバー無添加の試料でのサイクル数を100とする相対値により、寿命性能を示す。
1) 平均繊維径が0.9μm以下の非導電性繊維物質を、0.1質量%以上のカーボンブラックと共に、負極活物質に含有することにより、サルフェーションを抑制すると共に、カーボンブラックの流出を抑制できる。
2) 非導電性繊維物質の平均繊維径を1.2μm以上とすると、効果が小さい。
3) 平均繊維径が0.9μm以下の非導電性繊維物質の効果は、含有量が0.05質量%、0.3質量%、0.8質量%の何れでも得られる。
4) カーボンブラックの含有量を0.05質量%とすると、カーボンブラックの流出量は多くなく、非導電性繊維物質自体にサルフェーション抑制の効果はないため、平均繊維径が0.9μm以下の非導電性繊維物質を含有しても、サルフェーションは充分には抑制できない。
Claims (8)
- 0.1質量%以上のカーボンブラックと平均繊維径が0.9μm以下の非導電性繊維物質とを含有する鉛蓄電池の負極活物質。
- 前記非導電性繊維物質はグラスファイバーであることを特徴とする、請求項1の鉛蓄電池の負極活物質。
- 前記非導電性繊維物質の平均繊維径が0.1μm以上0.9μm以下であることを特徴とする、請求項1または2の鉛蓄電池の負極活物質。
- 前記非導電性繊維物質を0.05質量%以上1質量%以下含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかの鉛蓄電池の負極活物質。
- 前記非導電性繊維物質の平均繊維長が5μm以上5mm以下であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかの鉛蓄電池の負極活物質。
- 前記カーボンブラックを0.1質量%以上10質量%以下含有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかの鉛蓄電池の負極活物質。
- 前記非導電性繊維物質の平均繊維径が0.5μm以上0.9μm以下、含有量が0.05質量%以上0.8質量%以下、前記カーボンブラックの含有量が1.0質量%以上3質量%以下であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかの鉛蓄電池の負極活物質。
- 請求項1〜7のいずれかの負極活物質を保持する負極板と、正極板と、電解液とを備える、鉛蓄電池。
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