JPH10214628A - 鉛蓄電池及びその製造法 - Google Patents
鉛蓄電池及びその製造法Info
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- JPH10214628A JPH10214628A JP9018073A JP1807397A JPH10214628A JP H10214628 A JPH10214628 A JP H10214628A JP 9018073 A JP9018073 A JP 9018073A JP 1807397 A JP1807397 A JP 1807397A JP H10214628 A JPH10214628 A JP H10214628A
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- lead
- graphite
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- acid battery
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高率放電特性が向上した鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】陽極板及び／又は陰極板活物質中に、当該
活物質重量に対して５％以下の膨張化黒鉛を含み、前記
膨張化黒鉛は炭素末端にスルホン基が結合している。
活物質重量に対して５％以下の膨張化黒鉛を含み、前記
膨張化黒鉛は炭素末端にスルホン基が結合している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池及びその製
造法に関するものである。
造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の鉛蓄電池は、ポータブル機器や電
動車等の電源、コンピュータ等小形電化製品のバックア
ップ用電源、さらにはビルや病院等の非常用電源装置等
幅広い分野で用いられており、今後は更なる高出力、高
率放電性能が向上した電池が要求される。従来から鉛蓄
電池のエネルギー密度、高率放電性能を上げるため、硫
酸イオンの量を増やす手法、具体的には硫酸を保持でき
る多孔性シリカや、特開平６−１９６１６５号公報に記
載されているように、多孔質ポリマーを活物質中へ添加
する手法が提案されてきた。また活物質間の導電性向上
を目的として、酸化錫や異方性黒鉛等の導電性物質を活
物質中へ添加する手法が提案されてきた。
動車等の電源、コンピュータ等小形電化製品のバックア
ップ用電源、さらにはビルや病院等の非常用電源装置等
幅広い分野で用いられており、今後は更なる高出力、高
率放電性能が向上した電池が要求される。従来から鉛蓄
電池のエネルギー密度、高率放電性能を上げるため、硫
酸イオンの量を増やす手法、具体的には硫酸を保持でき
る多孔性シリカや、特開平６−１９６１６５号公報に記
載されているように、多孔質ポリマーを活物質中へ添加
する手法が提案されてきた。また活物質間の導電性向上
を目的として、酸化錫や異方性黒鉛等の導電性物質を活
物質中へ添加する手法が提案されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記硫酸
イオン量を増やす手法では、粗大な結晶性硫酸鉛が生成
されやすくなり、それに起因する活物質の不動態化が進
み早期に寿命となる。特に多孔性シリカを前記硫酸イオ
ン量を増やす手法に用いた場合には、多孔性シリカ粒子
内への硫酸イオンの出入りが遅く、硫酸イオン供給への
大きな効果も得られない。また特開平６−１９６１６５
号公報に記載されているような、多孔性ポリマーを硫酸
イオン量を増やす手法に用いた場合には、好ましいとし
ている平均細孔半径（０．０５〜１０μｍ）、平均粒子
径（０．１〜０．８ｍｍ）を実現する多孔性ポリマーの
合成が困難である。酸化錫等の導電性物質の添加は、前
記不動態化を起こさない利点はあるが、硫酸イオンを増
やす技術が含まれていないため、高率放電時には反応関
与物質である硫酸イオンが供給不足とならざるを得な
い。さらに導電性物質として導電性に優れる異方性黒鉛
を用いると、異方性黒鉛と硫酸との濡れ性が悪いため活
物質ペースト中への分散性が悪くなり、製造しにくい。
本発明が解決しようとする課題は、上記した従来の問題
点を解決し、高率放電特性が向上した鉛蓄電池を提供す
ることである。
イオン量を増やす手法では、粗大な結晶性硫酸鉛が生成
されやすくなり、それに起因する活物質の不動態化が進
み早期に寿命となる。特に多孔性シリカを前記硫酸イオ
ン量を増やす手法に用いた場合には、多孔性シリカ粒子
内への硫酸イオンの出入りが遅く、硫酸イオン供給への
大きな効果も得られない。また特開平６−１９６１６５
号公報に記載されているような、多孔性ポリマーを硫酸
イオン量を増やす手法に用いた場合には、好ましいとし
ている平均細孔半径（０．０５〜１０μｍ）、平均粒子
径（０．１〜０．８ｍｍ）を実現する多孔性ポリマーの
合成が困難である。酸化錫等の導電性物質の添加は、前
記不動態化を起こさない利点はあるが、硫酸イオンを増
やす技術が含まれていないため、高率放電時には反応関
与物質である硫酸イオンが供給不足とならざるを得な
い。さらに導電性物質として導電性に優れる異方性黒鉛
を用いると、異方性黒鉛と硫酸との濡れ性が悪いため活
物質ペースト中への分散性が悪くなり、製造しにくい。
本発明が解決しようとする課題は、上記した従来の問題
点を解決し、高率放電特性が向上した鉛蓄電池を提供す
ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の鉛蓄電池は、陽極板及び／又は陰極板活物
質中に、当該活物質重量に対して５％以下の膨張化黒鉛
を含み、前記膨張化黒鉛は炭素末端にスルホン基が結合
していることを特徴とする。本発明の鉛蓄電池を製造す
るには例えば、硫酸溶液中で加熱あるいは煮沸処理した
黒鉛を陽極板及び／又は陰極板活物質中に、当該活物質
重量に対して５％以下含ませることを特徴とする。
に、本発明の鉛蓄電池は、陽極板及び／又は陰極板活物
質中に、当該活物質重量に対して５％以下の膨張化黒鉛
を含み、前記膨張化黒鉛は炭素末端にスルホン基が結合
していることを特徴とする。本発明の鉛蓄電池を製造す
るには例えば、硫酸溶液中で加熱あるいは煮沸処理した
黒鉛を陽極板及び／又は陰極板活物質中に、当該活物質
重量に対して５％以下含ませることを特徴とする。
【０００５】硫酸溶液中に分散させた黒鉛粉末を加熱あ
るいは煮沸処理することにより、黒鉛の層構造が発達
（膨張化）し、比表面積が大きくなる。さらに前記処理
を施した黒鉛は、その炭素末端にスルホン基が付着し、
鉛蓄電池の充放電反応関与物質である硫酸イオンを含む
硫酸水溶液（電解液）との濡れ性が向上する。また、上
記黒鉛に付着したスルホン基が鉛蓄電池の充放電反応関
与物質である硫酸イオンの供給源になっている可能性も
あるが、詳細は明らかでない。
るいは煮沸処理することにより、黒鉛の層構造が発達
（膨張化）し、比表面積が大きくなる。さらに前記処理
を施した黒鉛は、その炭素末端にスルホン基が付着し、
鉛蓄電池の充放電反応関与物質である硫酸イオンを含む
硫酸水溶液（電解液）との濡れ性が向上する。また、上
記黒鉛に付着したスルホン基が鉛蓄電池の充放電反応関
与物質である硫酸イオンの供給源になっている可能性も
あるが、詳細は明らかでない。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の一例
を記載する。まず黒鉛粉末を１Ｎ−Ｈ2ＳＯ4水溶液中に
分散させ、３時間煮沸処理した後水洗し、乾燥させるこ
とによって黒鉛を硫酸処理した。これで炭素末端にスル
ホン基が付着した膨張化黒鉛を得た。次に上記膨張化黒
鉛を陰極板活物質ペースト（水分量１３ｗｔ％）中に当
該ペースト中の活物質重量に対し０．５％添加したもの
を、６７ｍｍ×４４ｍｍ×２．１ｍｍのＰｂ−Ｃａ合金
からなる格子集電体に２１ｇ充填し、熟成乾燥後、希硫
酸中にて化成し鉛蓄電池用陰極板を作製した。上記膨張
化黒鉛を陽極板活物質ペースト（水分量１３ｗｔ％）中
に当該ペースト中の活物質重量に対し０．５％添加した
ものを、６７ｍｍ×４４ｍｍ×３．７ｍｍのＰｂ−Ｃａ
合金からなる格子集電体に３８ｇ充填し、熟成乾燥後、
希硫酸中にて化成し鉛蓄電池用陽極板を作製した。
を記載する。まず黒鉛粉末を１Ｎ−Ｈ2ＳＯ4水溶液中に
分散させ、３時間煮沸処理した後水洗し、乾燥させるこ
とによって黒鉛を硫酸処理した。これで炭素末端にスル
ホン基が付着した膨張化黒鉛を得た。次に上記膨張化黒
鉛を陰極板活物質ペースト（水分量１３ｗｔ％）中に当
該ペースト中の活物質重量に対し０．５％添加したもの
を、６７ｍｍ×４４ｍｍ×２．１ｍｍのＰｂ−Ｃａ合金
からなる格子集電体に２１ｇ充填し、熟成乾燥後、希硫
酸中にて化成し鉛蓄電池用陰極板を作製した。上記膨張
化黒鉛を陽極板活物質ペースト（水分量１３ｗｔ％）中
に当該ペースト中の活物質重量に対し０．５％添加した
ものを、６７ｍｍ×４４ｍｍ×３．７ｍｍのＰｂ−Ｃａ
合金からなる格子集電体に３８ｇ充填し、熟成乾燥後、
希硫酸中にて化成し鉛蓄電池用陽極板を作製した。
【０００７】上記陰極板を４枚、陽極板３枚をセパレー
タを介して交互に積層し、電池容器中に挿入し、さらに
硫酸（電解液）を注入し、鉛蓄電池を作製した。本発明
は、いわゆる液式鉛蓄電池にも、リテーナ等を隔離体と
して用い、電池容器を密閉するシール鉛蓄電池にも適用
できる。中でも前記シール鉛蓄電池は通常、リテーナ等
により電解液を非流動化した（実質的に遊離電解液がな
い）構成であるため、高率充放電時に充放電反応関与物
質である硫酸イオンの供給が追いつかない現象が液式の
場合に比して顕著に起こる。従ってシール鉛蓄電池に本
発明を適用することは、液式の鉛蓄電池に本発明を適用
することに比べ、その効果が顕著に現れると考えられ
る。また本発明は陽極板単独に適用、陰極板単独に適
用、陽極板と陰極板の双方にに適用したいずれの場合に
もその効果を発揮する。
タを介して交互に積層し、電池容器中に挿入し、さらに
硫酸（電解液）を注入し、鉛蓄電池を作製した。本発明
は、いわゆる液式鉛蓄電池にも、リテーナ等を隔離体と
して用い、電池容器を密閉するシール鉛蓄電池にも適用
できる。中でも前記シール鉛蓄電池は通常、リテーナ等
により電解液を非流動化した（実質的に遊離電解液がな
い）構成であるため、高率充放電時に充放電反応関与物
質である硫酸イオンの供給が追いつかない現象が液式の
場合に比して顕著に起こる。従ってシール鉛蓄電池に本
発明を適用することは、液式の鉛蓄電池に本発明を適用
することに比べ、その効果が顕著に現れると考えられ
る。また本発明は陽極板単独に適用、陰極板単独に適
用、陽極板と陰極板の双方にに適用したいずれの場合に
もその効果を発揮する。
【０００８】
【実施例】上記発明の実施の形態に記載した方法により
作製した鉛蓄電池用陰極板１枚を、膨張化黒鉛を含まな
い以外は上記発明の実施の形態に記載した方法で作製し
た陽極板２枚でセパレータを介して挟み込み、容器内に
挿入、電解液を注入した実験セルを作製した。この実験
セルは陰極板容量規制の鉛蓄電池であり、充放電した場
合陽極板の影響を受けにくく、陰極板の特性を良く把握
することができる。以下この実験セルを実施例１と略記
する。上記発明の実施の形態に記載した方法により作製
した鉛蓄電池用陽極板１枚を、膨張化黒鉛を含まない以
外は上記発明の実施の形態に記載した方法で作製した陰
極板２枚でセパレータを介して挟み込み、容器内に挿
入、電解液を注入した実験セルを作製した。この実験セ
ルは陽極板容量規制の鉛蓄電池であり、充放電した場合
陰極板の影響を受けにくく、陽極板の特性を良く把握す
ることができる。以下この実験セルを実施例２と略記す
る。
作製した鉛蓄電池用陰極板１枚を、膨張化黒鉛を含まな
い以外は上記発明の実施の形態に記載した方法で作製し
た陽極板２枚でセパレータを介して挟み込み、容器内に
挿入、電解液を注入した実験セルを作製した。この実験
セルは陰極板容量規制の鉛蓄電池であり、充放電した場
合陽極板の影響を受けにくく、陰極板の特性を良く把握
することができる。以下この実験セルを実施例１と略記
する。上記発明の実施の形態に記載した方法により作製
した鉛蓄電池用陽極板１枚を、膨張化黒鉛を含まない以
外は上記発明の実施の形態に記載した方法で作製した陰
極板２枚でセパレータを介して挟み込み、容器内に挿
入、電解液を注入した実験セルを作製した。この実験セ
ルは陽極板容量規制の鉛蓄電池であり、充放電した場合
陰極板の影響を受けにくく、陽極板の特性を良く把握す
ることができる。以下この実験セルを実施例２と略記す
る。
【０００９】黒鉛を硫酸処理せず使用した以外は、上記
発明の実施の形態に記載した方法により作製した鉛蓄電
池用陽極板と陰極板を用い、陽極板２枚でセパレータを
介して陰極板１枚を挟み込み、容器内に挿入、電解液を
注入した実験セルを作製した。以下この実験セルを従来
例１と略記する。黒鉛を硫酸処理せず使用した以外は、
上記発明の実施の形態に記載した方法により作製した鉛
蓄電池用陽極板と陰極板を用い、陰極板２枚でセパレー
タを介して陽極板１枚を挟み込み、容器内に挿入、電解
液を注入した実験セルを作製した。以下この実験セルを
従来例２と略記する。
発明の実施の形態に記載した方法により作製した鉛蓄電
池用陽極板と陰極板を用い、陽極板２枚でセパレータを
介して陰極板１枚を挟み込み、容器内に挿入、電解液を
注入した実験セルを作製した。以下この実験セルを従来
例１と略記する。黒鉛を硫酸処理せず使用した以外は、
上記発明の実施の形態に記載した方法により作製した鉛
蓄電池用陽極板と陰極板を用い、陰極板２枚でセパレー
タを介して陽極板１枚を挟み込み、容器内に挿入、電解
液を注入した実験セルを作製した。以下この実験セルを
従来例２と略記する。
【００１０】上記実施例１、２、従来例１、２の実験セ
ルについて周囲温度２５℃での高率放電試験を実施し
た。本試験は、実施例１、従来例１の実験セルについて
は、完全充電状態から５．２５Ａで放電したときの放電
持続時間、実施例２、従来例２の実験セルについては、
完全充電状態から７．０Ａで放電したときの放電持続時
間を測定（終止電圧１．３Ｖ）するものである。前記し
た放電電流値は、実験セルに用いた極板を、いわゆる７
Ａｈ−６Ｖのシール鉛蓄電池に適用し、３Ｃ放電する場
合にほぼ一致する。但し本試験で用いた実験セルは、遊
離電解液が存在するセルである。高率放電試験結果を表
１に示す。
ルについて周囲温度２５℃での高率放電試験を実施し
た。本試験は、実施例１、従来例１の実験セルについて
は、完全充電状態から５．２５Ａで放電したときの放電
持続時間、実施例２、従来例２の実験セルについては、
完全充電状態から７．０Ａで放電したときの放電持続時
間を測定（終止電圧１．３Ｖ）するものである。前記し
た放電電流値は、実験セルに用いた極板を、いわゆる７
Ａｈ−６Ｖのシール鉛蓄電池に適用し、３Ｃ放電する場
合にほぼ一致する。但し本試験で用いた実験セルは、遊
離電解液が存在するセルである。高率放電試験結果を表
１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１から、陰極板（実施例１、従来例１の
結果）、陽極板（実施例２、従来例２の結果）ともに本
発明における膨張化黒鉛の活物質への添加が高率放電特
性向上に効果があることを理解できる。従来に比較し、
本発明の陽極板で約１５％、陰極板で約１１％の高率放
電における放電容量の増加がみられた。
結果）、陽極板（実施例２、従来例２の結果）ともに本
発明における膨張化黒鉛の活物質への添加が高率放電特
性向上に効果があることを理解できる。従来に比較し、
本発明の陽極板で約１５％、陰極板で約１１％の高率放
電における放電容量の増加がみられた。
【００１３】次に膨張化黒鉛の活物質への添加量の影響
を調べた。上記実施例１、実施例２の実験セルにおい
て、膨張化黒鉛の添加量を活物質重量に対して０〜８％
とし、上記と同様の高率放電試験を実施した際の放電持
続時間を図１、図２に示す。図１は実施例１（陰極板）
についての結果、図２は実施例２（陽極板）についての
結果である。図１、図２からわかるように、陰極板、陽
極板ともに活物質重量に対して０．２％を下回る膨張化
黒鉛の添加では大きな効果（高率放電における放電容量
の増加）は得られていないのであまり好ましくない。ま
た、陰極板、陽極板ともに活物質重量に対して５％を上
回る膨張化黒鉛を添加した場合、膨張化黒鉛を添加しな
い場合よりも高率放電における放電容量が減少してしま
うことがわかる。この原因は明らかでないが、活物質重
量に対して５％を上回る膨張化黒鉛を添加すると、格子
集電体と活物質の密着性が低下するのではないかと推測
される。
を調べた。上記実施例１、実施例２の実験セルにおい
て、膨張化黒鉛の添加量を活物質重量に対して０〜８％
とし、上記と同様の高率放電試験を実施した際の放電持
続時間を図１、図２に示す。図１は実施例１（陰極板）
についての結果、図２は実施例２（陽極板）についての
結果である。図１、図２からわかるように、陰極板、陽
極板ともに活物質重量に対して０．２％を下回る膨張化
黒鉛の添加では大きな効果（高率放電における放電容量
の増加）は得られていないのであまり好ましくない。ま
た、陰極板、陽極板ともに活物質重量に対して５％を上
回る膨張化黒鉛を添加した場合、膨張化黒鉛を添加しな
い場合よりも高率放電における放電容量が減少してしま
うことがわかる。この原因は明らかでないが、活物質重
量に対して５％を上回る膨張化黒鉛を添加すると、格子
集電体と活物質の密着性が低下するのではないかと推測
される。
【００１４】
【発明の効果】本発明により、高率放電特性が向上した
鉛蓄電池を提供することができた。
鉛蓄電池を提供することができた。
【図１】負極活物質への膨張化黒鉛添加量と、高率放電
試験時における放電持続時間の関係を示す図である。
試験時における放電持続時間の関係を示す図である。
【図２】正極活物質への膨張化黒鉛添加量と、高率放電
試験時における陽極板放電持続時間の関係を示す図であ
る。
試験時における陽極板放電持続時間の関係を示す図であ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】陽極板及び／又は陰極板活物質中に、当該
活物質重量に対して５％以下の膨張化黒鉛を含み、前記
膨張化黒鉛は炭素末端にスルホン基が結合していること
を特徴とする鉛蓄電池。 - 【請求項２】硫酸溶液中で加熱あるいは煮沸処理した黒
鉛を陽極板及び／又は陰極板活物質中に、当該活物質重
量に対して５％以下含ませることを特徴とする鉛蓄電池
の製造法。 - 【請求項３】鉛蓄電池が、実質的に遊離電解液がないシ
ール鉛蓄電池である請求項１記載の鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9018073A JPH10214628A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 鉛蓄電池及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9018073A JPH10214628A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 鉛蓄電池及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10214628A true JPH10214628A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=11961497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9018073A Abandoned JPH10214628A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 鉛蓄電池及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10214628A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103000961A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-03-27 | 山东圣阳电源股份有限公司 | 一种胶体铅酸蓄电池的化成方法 |
| JP2013089450A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Gs Yuasa Corp | 鉛蓄電池 |
| CN103855403A (zh) * | 2014-03-28 | 2014-06-11 | 湖南三鑫电源科技有限责任公司 | 一种管式铅炭电池负极板材料 |
| JP2015005528A (ja) * | 2014-09-05 | 2015-01-08 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
-
1997
- 1997-01-31 JP JP9018073A patent/JPH10214628A/ja not_active Abandoned
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013089450A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Gs Yuasa Corp | 鉛蓄電池 |
| CN103000961A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-03-27 | 山东圣阳电源股份有限公司 | 一种胶体铅酸蓄电池的化成方法 |
| CN103000961B (zh) * | 2012-12-10 | 2017-09-26 | 山东圣阳电源股份有限公司 | 一种胶体铅酸蓄电池的化成方法 |
| CN103855403A (zh) * | 2014-03-28 | 2014-06-11 | 湖南三鑫电源科技有限责任公司 | 一种管式铅炭电池负极板材料 |
| JP2015005528A (ja) * | 2014-09-05 | 2015-01-08 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031224 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20040205 |