DE112018002253T5 - LEAD ACID BATTERY - Google Patents

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DE112018002253T5
DE112018002253T5 DE112018002253.6T DE112018002253T DE112018002253T5 DE 112018002253 T5 DE112018002253 T5 DE 112018002253T5 DE 112018002253 T DE112018002253 T DE 112018002253T DE 112018002253 T5 DE112018002253 T5 DE 112018002253T5
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negative electrode
organic expander
carbon material
mass
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DE112018002253.6T
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Inventor
Tomoko MATSUMURA
Takeshi Kunisawa
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GS Yuasa International Ltd
Original Assignee
GS Yuasa International Ltd
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Abstract

Eine Bleibatterie beinhaltet eine negative Elektrodenplatte, eine positive Elektrodenplatte und eine Elektrolytlösung. Die negative Elektrodenplatte beinhaltet ein negatives Elektrodenmaterial, das ein Kohlenstoffmaterial und einen organischen Expander enthält, und das Kohlenstoffmaterial beinhaltet ein erstes Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von 32 µm oder mehr und ein zweites Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von weniger als 32 pm. Ein Verhältnis R2/R1 der Pulverbeständigkeit R2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zur Pulverbeständigkeit R1 des ersten Kohlenstoffmaterials ist 15 oder mehr und 155 oder weniger. Der organische Expander beinhaltet einen ersten organischen Expander mit einem aromatischen Ring und einen zweiten organischen Expander mit einem aromatischen Ring. Ein elementarer Schwefelgehalt im ersten organischen Expander beträgt 4000 µmol/g oder mehr, und der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander beträgt 2000 µmol/g oder weniger.

Figure DE112018002253T5_0000
A lead battery includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and an electrolytic solution. The negative electrode plate includes a negative electrode material containing a carbon material and an organic expander, and the carbon material includes a first carbon material with a particle size of 32 µm or more and a second carbon material with a particle size of less than 32 pm. A ratio R2 / R1 of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material is 15 or more and 155 or less. The organic expander includes a first organic expander with an aromatic ring and a second organic expander with an aromatic ring. An elemental sulfur content in the first organic expander is 4000 µmol / g or more, and the elemental sulfur content in the second organic expander is 2000 µmol / g or less.
Figure DE112018002253T5_0000

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Blei-Säure-Batterie.The present invention relates to a lead-acid battery.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Blei-Säure-Batterien werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, neben Fahrzeug- und Industrieanwendungen. Die Blei-Säure-Batterie beinhaltet eine negative Elektrodenplatte, eine positive Elektrodenplatte und eine Elektrolytlösung. Die negative Elektrodenplatte beinhaltet einen Stromabnehmer und ein negatives Elektrodenmaterial. Dem negativen Elektrodenmaterial wird ein organischer Expander zugesetzt. So schlägt beispielsweise das Patentdokument 1 vor, Natriumligninsulfonat einer negativen Elektrodenplatte hinzuzufügen. Das Patentdokument 2 schlägt vor, einer negativen Elektrodenplatte ein Bisphenolsulfonsäurepolymer und Natriumligninsulfonat hinzuzufügen.Lead-acid batteries are used in various applications, in addition to automotive and industrial applications. The lead-acid battery includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and an electrolytic solution. The negative electrode plate contains a current collector and a negative electrode material. An organic expander is added to the negative electrode material. For example, Patent Document 1 suggests adding sodium lignin sulfonate to a negative electrode plate. Patent Document 2 suggests adding a bisphenol sulfonic acid polymer and sodium lignin sulfonate to a negative electrode plate.

DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIKDOCUMENTS ON THE PRIOR ART

PATENTDOKUMENTEPATENT DOCUMENTS

  • Patentdokument 1: WO 2015/087749 A Patent document 1: WO 2015/087749 A
  • Patentdokument 2: WO 2012/017702 A Patent document 2: WO 2012/017702 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SINDPROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION

Blei-Säure-Batterien werden manchmal in einem schlecht geladenen Zustand verwendet, der als Teilladezustand (PSOC; partial state of charge) bezeichnet wird. So werden beispielsweise Blei-Säure-Batterien im PSOC bei der Ladekontrolle und beim Leerlauf-Stop/-Start (ISS; idling stop/start) eingesetzt. Daher müssen die Blei-Säure-Batterien in einem Zyklustest unter PSOC-Bedingungen eine ausgezeichnete Lebensdauer aufweisen (im Folgenden PSOC-Lebensdauer genannt). Um diese Lebensdauer zu verbessern, ist es effektiv, eine Menge Ruß zu erhöhen, die einem negativen Elektrodenmaterial zugesetzt wird. Da jedoch Lignin (einschließlich Ligninsulfonsäure oder deren Salz) eines organischen Expanders an Ruß adsorbiert wird, führt die Zugabe einer großen Menge Ruß dazu, dass das negative Elektrodenmaterial schrumpft, was zu einer Abnahme der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen führt.Lead-acid batteries are sometimes used in a poorly charged state called a partial state of charge (PSOC). For example, lead-acid batteries are used in the PSOC for charging control and for idling stop / start (ISS; idling stop / start). Therefore, the lead-acid batteries in a cycle test under PSOC conditions must have an excellent service life (hereinafter referred to as PSOC service life). To improve this life, it is effective to increase an amount of carbon black added to a negative electrode material. However, since lignin (including lignin sulfonic acid or its salt) of an organic expander is adsorbed on carbon black, the addition of a large amount of carbon black causes the negative electrode material to shrink, resulting in a decrease in the low-temperature, high-speed discharge performance after high-temperature cycles.

MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEMEMEANS TO SOLVE THE PROBLEMS

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Bleibatterie, die Bleibatterie beinhaltet eine negative Elektrodenplatte, eine positive Elektrodenplatte und eine Elektrolytlösung. Die negative Elektrodenplatte beinhaltet ein negatives Elektrodenmaterial, das ein Kohlenstoffmaterial und einen organischen Expander enthält. Das Kohlenstoffmaterial beinhaltet ein erstes Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von 32 µm oder mehr und ein zweites Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von weniger als 32 µm, ein Verhältnis R2/R1 der Pulverbeständigkeit R2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zur Pulverbeständigkeit R1 des ersten Kohlenstoffmaterials ist 15 oder mehr und 155 oder weniger. Der organische Expander beinhaltet einen ersten organischen Expander mit einem aromatischen Ring und einen zweiten organischen Expander mit einem aromatischen Ring, ein elementarer Schwefelgehalt im ersten organischen Expander beträgt 4000 µmol/g oder mehr und der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander beträgt 2000 µmol/g oder weniger.One aspect of the present invention relates to a lead battery, the lead battery includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and an electrolytic solution. The negative electrode plate includes a negative electrode material containing a carbon material and an organic expander. The carbon material includes a first carbon material with a particle size of 32 µm or more and a second carbon material with a particle size of less than 32 µm, a ratio R2 / R1 of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material is 15 or more and 155 Or less. The organic expander includes a first organic expander with an aromatic ring and a second organic expander with an aromatic ring, an elemental sulfur content in the first organic expander is 4000 µmol / g or more and the elemental sulfur content in the second organic expander is 2000 µmol / g or fewer.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

In Blei-Säure-Batterien wird die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladung nach Hochtemperaturzyklen verbessert und gleichzeitig eine hohe PSOC-Lebensdauer gewährleistet.In lead-acid batteries, the low-temperature, high-speed discharge is improved after high-temperature cycles and, at the same time, a long PSOC life is guaranteed.

Figurenlistelist of figures

  • 1 ist eine teilweise abgeschnittene perspektivische Explosionsansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild und eine innere Struktur einer Bleibatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 12 is an exploded perspective view, partially cut away, showing an external appearance and an internal structure of a lead battery according to an embodiment of the present invention.

MODUS ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Bleibatterie, und die Bleibatterie beinhaltet eine negative Elektrodenplatte, eine positive Elektrodenplatte und eine Elektrolytlösung. Die negative Elektrodenplatte beinhaltet ein negatives Elektrodenmaterial, das ein Kohlenstoffmaterial und einen organischen Expander enthält. Das Kohlenstoffmaterial beinhaltet ein Kohlenstoffmaterial (erstes Kohlenstoffmaterial) mit einer Partikelgröße von 32 µm oder mehr und ein Kohlenstoffmaterial (zweites Kohlenstoffmaterial) mit einer Partikelgröße von weniger als 32 µm. Ein Verhältnis R2/R1 der Pulverbeständigkeit R2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zur Pulverbeständigkeit R1 des ersten Kohlenstoffmaterials ist 15 oder mehr und 155 oder weniger. Der organische Expander beinhaltet einen ersten organischen Expander mit einem aromatischen Ring und einen zweiten organischen Expander mit einem aromatischen Ring. Der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander beträgt 4000 µmol/g oder mehr und der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander 2000 µmol/g oder weniger.One aspect of the present invention is a lead battery, and the lead battery includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and an electrolytic solution. The negative electrode plate includes a negative electrode material containing a carbon material and an organic expander. The carbon material includes a carbon material (first carbon material) with a particle size of 32 µm or more and a carbon material (second carbon material) with a particle size of less than 32 µm. A ratio R2 / R1 of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material is 15 or more and 155 or less. The organic expander includes a first organic expander with an aromatic ring and a second organic expander with an aromatic ring. The elemental sulfur content in the first organic expander is 4000 µmol / g or more and the elemental sulfur content in the second organic expander is 2000 µmol / g or less.

In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der elementare Schwefelgehalt im organischen Expander X µmol/g, dass der elementare Schwefelgehalt in 1 g des organischen Expanders X µmol ist.In the present description, the elemental sulfur content in the organic expander X µmol / g means that the elemental sulfur content in 1 g of the organic expander is X µmol.

Im Allgemeinen wird dem negativen Elektrodenmaterial Ruß unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Leitfähigkeit zugesetzt. Es ist jedoch bekannt, dass Ruß dazu neigt, sich im negativen Elektrodenmaterial zu sammeln, und es ist schwierig, ein leitfähiges Netzwerk zu bilden, so dass es schwierig ist, eine ausreichende PSOC-Lebensdauer zu erreichen. Daher wurde im Allgemeinen davon ausgegangen, dass es vorteilhaft ist, eine Menge Ruß zu erhöhen, die aus der Sicht der Verbesserung der PSOC-Lebensdauerleistung hinzugefügt wird. Auf der anderen Seite wird Lignin konventionell häufig als organischer Expander im negativen Elektrodenmaterial eingesetzt. Da Ruß jedoch Lignin adsorbiert, schrumpft das negative Elektrodenmaterial bei zunehmender Rußzugabe mit der Adsorption von Lignin deutlich, so dass die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladung nach Hochtemperaturzyklen deutlich abnimmt. In einem herkömmlichen negativen Elektrodenmaterial kann ein synthetischer organischer Expander verwendet werden. Es ist jedoch bekannt, dass bei der Zugabe von Ruß zu einem negativen Elektrodenmaterial mit einem synthetischen Expander ein synthetischer organischer Expander bei Hochtemperaturzyklen austritt und eine Porenstruktur des negativen Elektrodenmaterials nicht aufrechterhalten werden kann, so dass die PSOC-Lebensdauer abnimmt.Generally, carbon black is added to the negative electrode material from the viewpoint of improving the conductivity. However, it is known that carbon black tends to accumulate in the negative electrode material and it is difficult to form a conductive network, so it is difficult to achieve a sufficient PSOC life. Therefore, it has generally been believed that it is beneficial to increase a quantity of carbon black added from the viewpoint of improving PSOC life performance. On the other hand, lignin is conventionally often used as an organic expander in the negative electrode material. However, since soot adsorbs lignin, the negative electrode material shrinks significantly with increasing soot addition with the adsorption of lignin, so that the low-temperature high-speed discharge decreases significantly after high-temperature cycles. A synthetic organic expander can be used in a conventional negative electrode material. However, it is known that when carbon black is added to a negative electrode material with a synthetic expander, a synthetic organic expander leaks at high temperature cycles and a pore structure of the negative electrode material cannot be maintained, so that the PSOC life decreases.

Im Gegensatz zum obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung, wenn der zweite organische Expander allein verwendet wird, ist es schwierig, die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen zu verbessern, selbst wenn eine große Menge des zweiten organischen Expanders dem negativen Elektrodenmaterial zugesetzt wird. Denn der zweite organische Expander neigt dazu, bei hohen Temperaturen aus dem negativen Elektrodenmaterial auszutreten. Wenn der erste organische Expander verwendet wird, steigt die Menge des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus, so dass es im Allgemeinen schwierig ist, die Menge des ersten verwendeten organischen Expanders zu erhöhen, um die Menge des Elektrolytverlustes gering zu halten. Selbst wenn also der erste organische Expander allein in einer solchen Menge verwendet wird, dass die Menge des Elektrolytverlustes nicht signifikant wird, ist es schwierig, die PSOC-Lebensdauer ausreichend zu verbessern. Selbst wenn zwei Arten von organischen Expandern in Kombination verwendet werden, ist im Falle der Verwendung eines organischen Expanders mit einem elementaren Schwefelgehalt von 2000 µmol/g oder weniger und eines organischen Expanders mit einem elementaren Schwefelgehalt von mehr als 2000 µmol/g und weniger als 4000 µmol/g der Effekt der Verbesserung der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen unzureichend. Die Details sind nicht klar, aber in diesem Fall ist dies vermutlich darauf zurückzuführen, dass der organische Expander während Hochtemperaturzyklen aus dem negativen Elektrodenmaterial austritt und es schwierig ist, die Porenstruktur des negativen Elektrodenmaterials zu erhalten.In contrast to the above aspect of the present invention, when the second organic expander is used alone, it is difficult to improve the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles even when a large amount of the second organic expander is added to the negative electrode material. This is because the second organic expander tends to leak out of the negative electrode material at high temperatures. When the first organic expander is used, the amount of electrolyte loss after the cycle increases, so that it is generally difficult to increase the amount of the first organic expander used to keep the amount of electrolyte loss low. Thus, even if the first organic expander is used alone in such an amount that the amount of electrolyte loss is not significant, it is difficult to sufficiently improve the PSOC life. Even when two types of organic expanders are used in combination, in the case of using an organic expander with an elemental sulfur content of 2000 µmol / g or less and an organic expander with an elemental sulfur content of more than 2000 µmol / g and less than 4000 µmol / g the effect of improving the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles is insufficient. The details are not clear, but in this case this is probably due to the organic expander exiting the negative electrode material during high temperature cycles and it is difficult to maintain the pore structure of the negative electrode material.

Kohlenstoffmaterialien mit verschiedenen Arten der Pulverbeständigkeit sind bekannt. Es ist bekannt, dass die Pulverbeständigkeit eines Pulvermaterials abhängig von z.B. der Partikelform, der Partikelgröße, der Partikelinnenstruktur und/oder der Partikelkristallinität variiert. Im herkömmlichen technischen Verständnis steht die Pulverbeständigkeit des Kohlenstoffmaterials nicht in direktem Zusammenhang mit dem Widerstand der negativen Elektrodenplatte und wird nicht als Einfluss auf die PSOC-Lebensdauer und die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladung nach Hochtemperaturzyklen angesehen.Carbon materials with various types of powder resistance are known. It is known that the powder resistance of a powder material depends on e.g. the particle shape, the particle size, the particle internal structure and / or the particle crystallinity varies. In the conventional technical understanding, the powder resistance of the carbon material is not directly related to the resistance of the negative electrode plate and is not regarded as an influence on the PSOC life and the low-temperature high-speed discharge after high-temperature cycles.

Andererseits werden gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung der erste organische Expander mit einem elementaren Schwefelgehalt von 4000 µmol/g oder mehr und der zweite organische Expander mit einem elementaren Schwefelgehalt von 2000 µmol/g oder weniger kombiniert und das erste Kohlenstoffmaterial und das zweite Kohlenstoffmaterial verwendet. Das erste Kohlenstoffmaterial und das zweite Kohlenstoffmaterial haben unterschiedliche Partikelgrößen, und ein Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1 des ersten und zweiten Kohlenstoffmaterials liegt in einem Bereich von 15 oder mehr und 155 oder weniger. So werden im obigen Aspekt der erste organische Expander und der zweite organische Expander kombiniert, und das erste Kohlenstoffmaterial und das zweite Kohlenstoffmaterial werden kombiniert, wodurch die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung verbessert werden kann, nachdem die Batterie wiederholt aufgeladen und bei hoher Temperatur (nach Hochtemperaturzyklen) entladen wurde. Es wird angenommen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Ausprägung der Adsorption des zweiten organischen Expanders an das zweite Kohlenstoffmaterial unterdrückt wird. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung verbessert wird, indem der Abfluss des organischen Expanders aus dem negativen Elektrodenmaterial während der Hochtemperaturzyklen unterdrückt wird und die Porenstruktur des negativen Elektrodenmaterials erhalten bleibt. Dies liegt vermutlich daran, dass kolloidale Partikel des ersten organischen Expanders mit einer geeigneten Partikelgröße leicht gebildet werden können, indem der erste organische Expander mit einem elementaren Schwefelgehalt von 4000 µmol/g oder mehr mit dem zweiten organischen Expander kombiniert wird, und der Abfluss des organischen Expanders vollständig unterdrückt werden kann.On the other hand, according to the above aspect of the present invention, the first organic expander with an elemental sulfur content of 4000 µmol / g or more and the second organic expander with an elemental sulfur content of 2000 µmol / g or less are combined and the first carbon material and the second carbon material are used , The first carbon material and the second Carbon materials have different particle sizes, and a powder resistance ratio R2 / R1 of the first and second carbon materials is in a range of 15 or more and 155 or less. Thus, in the above aspect, the first organic expander and the second organic expander are combined, and the first carbon material and the second carbon material are combined, whereby the low-temperature high-speed discharge performance can be improved after the battery is repeatedly charged and discharged at high temperature (after high-temperature cycles) has been. This is believed to be due to the fact that the level of adsorption of the second organic expander to the second carbon material is suppressed. In addition, it is believed that the low-temperature, high-speed discharge performance is improved by suppressing the drainage of the organic expander from the negative electrode material during the high-temperature cycles and maintaining the pore structure of the negative electrode material. This is presumably because colloidal particles of the first organic expander with a suitable particle size can be easily formed by combining the first organic expander with an elemental sulfur content of 4000 µmol / g or more with the second organic expander and the drain of the organic one Expanders can be completely suppressed.

In dem obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine hohe PSOC-Lebensdauer erreicht werden, indem das Pulverwiderstandsverhältnis R2/R1 des ersten Kohlenstoffmaterials und des zweiten Kohlenstoffmaterials, das in der negativen Elektrodenplatte enthalten ist, im Bereich von 15 oder mehr und 155 oder weniger reguliert wird. Dies hat vermutlich folgende Gründe. Erstens, wenn das Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1 im obigen Bereich reguliert wird, lässt sich im negativen Elektrodenmaterial leicht ein leitfähiges Netzwerk aufbauen. Da zudem der Abfluss des organischen Expanders aus dem negativen Elektrodenmaterial während Hochtemperaturzyklen unterdrückt wird, ist die Wirkung des organischen Expanders ausreichend gezeigt und die Porenstruktur des negativen Elektrodenmaterials bleibt erhalten. Somit ist das gebildete leitfähige Netzwerk auch bei Durchführung eines PSOC-Zyklus leicht beizubehalten. Das heißt, man kann sagen, dass die Effekte des ersten organischen Expanders und des zweiten organischen Expanders verstärkt werden, indem man das erste Kohlenstoffmaterial und das zweite Kohlenstoffmaterial mit dem Pulverbeständigkeitsverhältnis, wie vorstehend beschrieben, mit dem ersten organischen Expander und dem zweiten organischen Expander kombiniert.In the above aspect of the present invention, a high PSOC life can be achieved by regulating the powder resistance ratio R2 / R1 of the first carbon material and the second carbon material contained in the negative electrode plate in the range of 15 or more and 155 or less , This is probably for the following reasons. First, if the powder resistance ratio R2 / R1 is regulated in the above range, a conductive network can be easily built in the negative electrode material. In addition, since the outflow of the organic expander from the negative electrode material is suppressed during high-temperature cycles, the effect of the organic expander is sufficiently shown and the pore structure of the negative electrode material is retained. The conductive network formed is therefore easy to maintain even when performing a PSOC cycle. That is, the effects of the first organic expander and the second organic expander can be said to be enhanced by combining the first carbon material and the second carbon material having the powder resistance ratio as described above with the first organic expander and the second organic expander ,

Der Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial beträgt vorzugsweise 0,02 Masse-% oder mehr und 0,12 Masse-% oder weniger. Andererseits beträgt der Gehalt des zweiten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 0,05 Masse-% oder mehr und 0,7 Masse-% oder weniger. Wenn der Gehalt jedes organischen Expanders innerhalb eines solchen Bereichs liegt, kann der Effekt der Verbesserung der PSOC-Lebensdauer und der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen weiter verbessert werden. Dies liegt daran, dass die Porenstruktur des negativen Elektrodenmaterials erhalten werden kann, indem das Schrumpfen des negativen Elektrodenmaterials effektiv unterdrückt wird.The content of the first organic expander in the negative electrode material is preferably 0.02 mass% or more and 0.12 mass% or less. On the other hand, the content of the second organic expander in the negative electrode material is preferably 0.05 mass% or more and 0.7 mass% or less. If the content of each organic expander is within such a range, the effect of improving the PSOC life and the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles can be further improved. This is because the pore structure of the negative electrode material can be obtained by effectively suppressing the shrinkage of the negative electrode material.

Der Gehalt des im negativen Elektrodenmaterial enthaltenen organischen Expanders ist ein Gehalt an negativem Elektrodenmaterial, das nach dem unten genannten Verfahren aus einer geformten Blei-Säure-Batterie im Vollladezustand entnommen wird.The content of the organic expander contained in the negative electrode material is a content of negative electrode material which is taken from a molded lead-acid battery in a fully charged state by the method mentioned below.

Ein Verhältnis s2/s1 einer spezifischen Oberfläche s2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zu einer spezifischen Oberfläche s1 des ersten Kohlenstoffmaterials ist vorzugsweise 20 oder mehr und 240 oder weniger. Wenn das spezifische Oberflächenverhältnis s2/s1 20 oder mehr beträgt, verläuft die Reduktionsreaktion von Bleisulfat leicht; daher ist es möglich, eine Abnahme der regenerativen Ladungsannahme zu unterdrücken und gleichzeitig eine hohe Lebensdauer der PSOC zu gewährleisten. Wenn das spezifische Oberflächenverhältnis s2/s1 240 oder weniger beträgt, wenn in diesem Fall die spezifische Oberfläche jedes Kohlenstoffmaterials in einem geeigneten Bereich liegt, wird die Adsorption des organischen Expanders weiter unterdrückt. Dadurch ist es möglich, eine höhere Leistung bei niedrigen Temperaturen und hohen Entladeraten zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es möglich, trotz unklarer Details einen Anstieg des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus zu reduzieren.A ratio s2 / s1 of a specific surface s2 of the second carbon material to a specific surface s1 of the first carbon material is preferably 20 or more and 240 or less. If the specific surface area ratio s2 / s1 is 20 or more, the reduction reaction of lead sulfate proceeds easily; it is therefore possible to suppress a decrease in the regenerative charge acceptance and at the same time to ensure a long service life of the PSOC. If the specific surface area ratio s2 / s1 is 240 or less, in this case, the specific surface area of each carbon material is in an appropriate range, the adsorption of the organic expander is further suppressed. This makes it possible to ensure higher performance at low temperatures and high discharge rates. In addition, despite unclear details, it is possible to reduce an increase in electrolyte loss after the cycle.

Ein durchschnittliches Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials ist vorzugsweise 1,5 oder mehr und 35 oder weniger. In diesem Fall ist eine ausgezeichnete PSOC-Lebensdauer leicht zu erreichen, und die Entladeeigenschaften bei niedrigen Temperaturen mit hoher Entladerate nach Hochtemperaturzyklen lassen sich leicht weiter verbessern. Dies liegt vermutlich daran, dass, wenn das durchschnittliche Seitenverhältnis in einem solchen Bereich liegt, das leitende Netzwerk im negativen Elektrodenmaterial leicht gebildet wird und gleichzeitig das gebildete leitende Netzwerk leicht beibehalten werden kann.An average aspect ratio of the first carbon material is preferably 1.5 or more and 35 or less. In this case, an excellent PSOC life is easy to achieve, and the discharge characteristics at low temperatures with a high discharge rate after high temperature cycles can easily be further improved. This is presumably because when the average aspect ratio is in such a range, the conductive network is easily formed in the negative electrode material, and at the same time, the formed conductive network can be easily maintained.

Im Folgenden wird zwar die Blei-Säure-Batterie gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für jedes Hauptbestandteil-Element dargelegt, diese Erfindung ist jedoch nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt. Although the lead-acid battery according to the embodiment of the present invention is set forth for each main component element below, this invention is not limited to the following embodiment.

(Negative Elektrodenplatte)(Negative electrode plate)

Die negative Elektrodenplatte kann in der Regel aus einem negativen Elektrodenstromabnehmer (negatives Elektrodengitter) und einem negativen Elektrodenmaterial bestehen. Das negative Elektrodenmaterial wird durch Entfernen des negativen Elektrodenstromabnehmers von der negativen Elektrodenplatte erhalten.The negative electrode plate can usually consist of a negative electrode current collector (negative electrode grid) and a negative electrode material. The negative electrode material is obtained by removing the negative electrode current collector from the negative electrode plate.

Elemente wie eine Matte und Klebepapier können auf die negative Elektrodenplatte aufgebracht werden. Wenn die negative Elektrodenplatte ein solches Element (Anwendungselement) beinhaltet, wird das negative Elektrodenmaterial durch Entfernen des negativen Elektrodenstromabnehmers und des Anwendungselements erhalten. Die Dicke einer Elektrodenplatte ist jedoch die Dicke einschließlich der Matte. Wenn die Matte auf einen Separator aufgebracht wird, wird die Dicke der Matte in die Dicke des Separators einbezogen.Elements such as a mat and adhesive paper can be applied to the negative electrode plate. If the negative electrode plate includes such an element (application element), the negative electrode material is obtained by removing the negative electrode current collector and the application element. However, the thickness of an electrode plate is the thickness including the mat. When the mat is applied to a separator, the thickness of the mat is included in the thickness of the separator.

Das negative Elektrodenmaterial beinhaltet ein aktives Material der negativen Elektrode (Blei oder Bleisulfat), das durch eine Oxidationsreduktionsreaktion Kapazität aufweist. Obwohl das aktive Material der negativen Elektrode im Ladezustand ein schwammiges metallisches Blei ist, wird die ungeformte negative Elektrodenplatte in der Regel mit Bleipulver hergestellt. Das negative Elektrodenmaterial enthält ein Kohlenstoffmaterial und einen organischen Expander. Das negative Elektrodenmaterial kann weiterhin Bariumsulfat oder dergleichen enthalten und kann bei Bedarf weitere Zusatzstoffe enthalten.The negative electrode material includes a negative electrode active material (lead or lead sulfate) that has capacity through an oxidation reduction reaction. Although the active material of the negative electrode is a spongy metallic lead when charged, the unshaped negative electrode plate is usually made with lead powder. The negative electrode material contains a carbon material and an organic expander. The negative electrode material may further contain barium sulfate or the like and may contain other additives if necessary.

Der Gehalt an Bariumsulfat im negativen Elektrodenmaterial beträgt beispielsweise vorzugsweise 0,1 Massen-% oder mehr, vorzugsweise 0,2 Massen-% oder mehr, kann 0,5 Massen-% oder mehr, 1,0 Massen-% oder mehr oder 1,3 Massen-% oder mehr betragen. Andererseits beträgt der Gehalt an Bariumsulfat im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 3,0 Massen-% oder weniger, bevorzugter 2,5 Massen-% oder weniger und weiter vorzugsweise 2 Massen-% oder weniger. Jeder dieser Minimal- und Maximalwerte kann kombiniert werden.The content of barium sulfate in the negative electrode material is, for example, preferably 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, can be 0.5% by mass or more, 1.0% by mass or more or 1, 3 mass% or more. On the other hand, the content of barium sulfate in the negative electrode material is preferably 3.0 mass% or less, more preferably 2.5 mass% or less, and further preferably 2 mass% or less. Each of these minimum and maximum values can be combined.

Im Folgenden wird ein Bestimmungsverfahren für Bariumsulfat im negativen Elektrodenmaterial beschrieben. Vor der quantitativen Analyse wird die gebildete Blei-Säure-Batterie vollständig geladen und dann zerlegt, um eine negative Elektrodenplatte zur Analyse zu erhalten. Die erhaltene negative Elektrodenplatte wird mit Wasser gewaschen und getrocknet, um eine Elektrolytlösung in der negativen Elektrodenplatte zu entfernen. Anschließend wird das negative Elektrodenmaterial von der negativen Elektrodenplatte getrennt und eine ungemahlene Erstprobe erhalten.A determination method for barium sulfate in the negative electrode material is described below. Before the quantitative analysis, the formed lead-acid battery is fully charged and then disassembled to obtain a negative electrode plate for analysis. The obtained negative electrode plate is washed with water and dried to remove an electrolytic solution in the negative electrode plate. The negative electrode material is then separated from the negative electrode plate and an unground initial sample is obtained.

Die ungemahlene Erstprobe wird gemahlen, und 50 ml (1 + 2) Salpetersäure werden 10 g der gemahlenen Erstprobe zugegeben und für etwa 20 Minuten erwärmt, um eine Bleikomponente als Bleinitrat zu lösen. Anschließend wird eine bleinitrathaltige Lösung gefiltert, um Feststoffe wie kohlenstoffhaltiges Material und Bariumsulfat zu trennen.The unground first sample is ground and 50 ml (1 + 2) nitric acid are added to 10 g of the ground first sample and heated for about 20 minutes to dissolve a lead component as lead nitrate. A solution containing lead nitrate is then filtered in order to separate solids such as carbon-containing material and barium sulfate.

Der erhaltene Feststoff wird in Wasser dispergiert, um eine Dispersion zu erhalten, und dann werden andere Komponenten als ein kohlenstoffhaltiges Material und Bariumsulfat (z.B. Verstärkungsmaterial) mit einem Sieb aus der Dispersion entfernt. Anschließend wird die Dispersion mit einem Membranfilter, dessen Masse vorher gemessen wurde, einer Saugfiltration unterzogen und der Membranfilter zusammen mit der gefilterten Probe in einem Trockner bei 110°C getrocknet. Die durch Filtration getrennte Probe ist eine Mischprobe aus kohlenstoffhaltigem Material und Bariumsulfat. Eine Masse (A) der Mischprobe wird durch Subtraktion der Masse des Membranfilters von der Gesamtmasse der getrockneten Mischprobe und des Membranfilters gemessen. Danach wird die getrocknete Mischprobe zusammen mit dem Membranfilter in einen Tiegel gegeben und bei 700°C oder höher geascht. Der verbleibende Rückstand ist Bariumoxid. Die Masse (B) von Bariumsulfat wird durch Umrechnen der Masse von Bariumoxid in die Masse von Bariumsulfat erhalten.The resulting solid is dispersed in water to obtain a dispersion, and then components other than a carbonaceous material and barium sulfate (e.g. reinforcing material) are removed from the dispersion with a sieve. The dispersion is then subjected to suction filtration using a membrane filter, the mass of which has been measured beforehand, and the membrane filter, together with the filtered sample, is dried in a dryer at 110 ° C. The sample separated by filtration is a mixed sample of carbonaceous material and barium sulfate. A mass (A) of the composite sample is measured by subtracting the mass of the membrane filter from the total mass of the dried composite sample and the membrane filter. The dried mixed sample is then placed in a crucible together with the membrane filter and ashed at 700 ° C or higher. The remaining residue is barium oxide. The mass (B) of barium sulfate is obtained by converting the mass of barium oxide into the mass of barium sulfate.

(Organischer Expander)(Organic expander)

In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ein organischer Expander einen ersten organischen Expander mit einem aromatischen Ring und einen zweiten organischen Expander mit einem aromatischen Ring. Der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander beträgt 4000 µmol/g oder mehr und der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander 2000 µmol/g oder weniger. Jeder organische Expander ist ein organisches Polymer, das elementaren Schwefel enthält. Jeder organische Expander kann einen aromatischen Ring im Molekül enthalten, enthält aber vorzugsweise eine Vielzahl von aromatischen Ringen.In the present embodiment, an organic expander includes a first organic expander with an aromatic ring and a second organic expander with an aromatic ring. The elemental sulfur content in the first organic expander is 4000 µmol / g or more and the elemental sulfur content in the second organic expander is 2000 µmol / g or less. Every organic expander is an organic polymer that contains elemental sulfur. Any organic expander can contain an aromatic ring in the molecule, but preferably contains a variety of aromatic rings.

Der organische Expander enthält vorzugsweise elementaren Schwefel als schwefelhaltige Gruppe. Unter den schwefelhaltigen Gruppen ist eine Sulfonsäuregruppe oder eine Sulfonylgruppe, welche eine stabile Form ist, vorzuziehen. Die Sulfonsäuregruppe kann in Säureform vorliegen oder in Salzform wie ein Na-Salz.The organic expander preferably contains elemental sulfur as a sulfur-containing group. Among the sulfur-containing groups, a sulfonic acid group or a sulfonyl group, which is a stable form, is preferable. The sulfonic acid group can be in acid form or in salt form such as a Na salt.

Im Gegensatz zu Lignin ist der erste organische Expander vorzugsweise ein synthetischer organischer Expander, der durch Synthese erhalten wird. Der erste organische Expander kann allein oder in Kombination mit zwei oder mehr davon verwendet werden. Der erste organische Expander ist vorzugsweise ein Kondensationsprodukt einer Aldehydverbindung aus einer Verbindung mit einem aromatischen Ring. Ein Kondensationsprodukt unter Verwendung eines Polymerisationsprodukts aus Polyacrylamid tertiärer Butylsulfonsäure Na-Salz (ATBS (eingetragenes Warenzeichen) Polymer) und N,N'-(Sulfonyldi-4,1-phenylen)bis(1,2,3,4-tetrahydro-6-methyl-2,4-dioxopyrimidin- 5-sulfonamid) kann auch als erster organischer Expander verwendet werden.In contrast to lignin, the first organic expander is preferably a synthetic organic expander that is obtained by synthesis. The first organic expander can be used alone or in combination with two or more of them. The first organic expander is preferably a condensation product of an aldehyde compound from an aromatic ring compound. A condensation product using a polyacrylamide tertiary butyl sulfonic acid Na salt polymerization product (ATBS (registered trademark) polymer) and N, N '- (sulfonyldi-4,1-phenylene) bis (1,2,3,4-tetrahydro-6- methyl-2,4-dioxopyrimidine-5-sulfonamide) can also be used as the first organic expander.

Die Verbindung mit einem aromatischen Ring kann eine Vielzahl von aromatischen Ringen aufweisen. Beispiele für den aromatischen Ring sind ein Benzolring und ein Naphthalinring. Wenn die Verbindung mit einem aromatischen Ring eine Vielzahl von aromatischen Ringen aufweist, kann die Vielzahl von aromatischen Ringen durch eine direkte Bindung, eine Verbindungsgruppe (wie eine Alkylengruppe oder eine Sulfongruppe) oder dergleichen verbunden sein. Beispiele für eine solche Struktur sind Biphenyl, Bisphenylalkan und Bisphenylsulfon. Beispiele für die Verbindung mit einem aromatischen Ring sind eine Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen aromatischen Ring und beispielsweise eine Hydroxylgruppe, eine Aminogruppe und/oder eine Sulfonsäuregruppe. Die Hydroxygruppe, Aminogruppe oder Sulfonsäuregruppe kann direkt an den aromatischen Ring gebunden sein oder als Alkylkette mit einer Hydroxygruppe, einer Aminogruppe oder einer Sulfonsäuregruppe gebunden sein. Als Verbindung mit einem aromatischen Ring sind eine Bisphenolverbindung, eine Hydroxybiphenylverbindung, eine Hydroxynaphthalinverbindung, eine Phenolverbindung, Benzolsulfonsäure, Naphthalinsulfonsäure und dergleichen evorzugt. Die Verbindung mit einem aromatischen Ring kann weiterhin einen Substituenten aufweisen. Der organische Expander kann einen oder mehrere Arten von Resten dieser Verbindungen enthalten.The compound with an aromatic ring can have a variety of aromatic rings. Examples of the aromatic ring are a benzene ring and a naphthalene ring. When the compound having an aromatic ring has a plurality of aromatic rings, the plurality of aromatic rings may be connected through a direct bond, a connecting group (such as an alkylene group or a sulfone group), or the like. Examples of such a structure are biphenyl, bisphenylalkane and bisphenylsulfone. Examples of the compound having an aromatic ring are a compound having the aromatic ring described above and, for example, a hydroxyl group, an amino group and / or a sulfonic acid group. The hydroxy group, amino group or sulfonic acid group can be bonded directly to the aromatic ring or as an alkyl chain with a hydroxyl group, an amino group or a sulfonic acid group. As a compound having an aromatic ring, a bisphenol compound, a hydroxybiphenyl compound, a hydroxynaphthalene compound, a phenol compound, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid and the like are preferred. The compound having an aromatic ring may further have a substituent. The organic expander can contain one or more types of residues of these compounds.

Unter den Verbindungen mit aromatischem Ring sind insbesondere Bisphenolverbindungen und Naphthalinsulfonsäure vorzuziehen. Beispiele für Bisphenolverbindungen sind „Bisphenol A“, „Bisphenol S“, „Bisphenol F“, „Bisphenol AP“, „Bisphenol AF“, „Bisphenol B“, „Bisphenol BP“, „Bisphenol C“, „Bisphenol E“, „Bisphenol G“, „Bisphenol M“, „Bisphenol P“, „Bisphenol PH“, „Bisphenol TMC“ und „Bisphenol Z“. Unter diesen Bisphenolverbindungen weist „Bisphenol S“ eine Sulfonylgruppe (-SO2-) auf, so dass es leicht ist, den elementaren Schwefelgehalt zu erhöhen. In einem Kondensationsprodukt der Bisphenolverbindung ist das Kondensationsprodukt der Bisphenolverbindung für eine Blei-Säure-Batterie geeignet, die in einer Temperaturumgebung eingesetzt wird, die über der Normaltemperatur liegt, da die Startleistung bei niedrigen Temperaturen auch bei einer Umgebung, die über der Normaltemperatur liegt, nicht beeinträchtigt wird. Da die Polarisation bei Verwendung des Kondensationsprodukts von Naphthalinsulfonsäure im Vergleich zum Kondensationsprodukt von Bisphenolen kaum kleiner wird, eignet sich das Kondensationsprodukt von Naphthalinsulfonsäure für eine Bleibatterie, bei der die Eigenschaften der Elektrolytlösungsabnahme wichtig sind.Among the aromatic ring compounds, bisphenol compounds and naphthalenesulfonic acid are particularly preferable. Examples of bisphenol compounds are “bisphenol A”, “bisphenol S”, “bisphenol F”, “bisphenol AP”, “bisphenol AF”, “bisphenol B”, “bisphenol BP”, “bisphenol C”, “bisphenol E”, “ Bisphenol G ”,“ Bisphenol M ”,“ Bisphenol P ”,“ Bisphenol PH ”,“ Bisphenol TMC ”and“ Bisphenol Z ”. Among these bisphenol compounds, "bisphenol S" has a sulfonyl group (-SO2-), making it easy to increase the elemental sulfur content. In a bisphenol compound condensation product, the bisphenol compound condensation product is suitable for a lead-acid battery that is used in a temperature environment that is above the normal temperature, because the starting performance at low temperatures is not even in an environment that is above the normal temperature is affected. Since the polarization hardly becomes smaller when using the condensation product of naphthalenesulfonic acid compared to the condensation product of bisphenols, the condensation product of naphthalenesulfonic acid is suitable for a lead-acid battery in which the properties of the electrolyte solution decrease are important.

Die Aldehydverbindung, die mit der Verbindung mit einem aromatischen Ring kondensiert werden soll, ist nicht besonders begrenzt. Beispiele für die Aldehydverbindung sind Formaldehyd, Paraformaldehyd und Aldehydkondensationsprodukte wie Trioxan und Tetraoxymethylen. Die Aldehydverbindung kann allein oder in Kombination mit zwei oder mehreren davon verwendet werden. Aus der Sicht der hohen Reaktivität mit der Verbindung mit einem aromatischen Ring ist Formaldehyd bevorzugt.The aldehyde compound to be condensed with the aromatic ring compound is not particularly limited. Examples of the aldehyde compound are formaldehyde, paraformaldehyde and aldehyde condensation products such as trioxane and tetraoxymethylene. The aldehyde compound can be used alone or in combination with two or more thereof. Formaldehyde is preferred from the viewpoint of high reactivity with the compound having an aromatic ring.

Die schwefelhaltige Gruppe kann direkt an den in der Verbindung enthaltenen aromatischen Ring gebunden sein und beispielsweise als Alkylkette mit einer schwefelhaltigen Gruppe an den aromatischen Ring gebunden sein. So kann beispielsweise eine monozyklische aromatische Verbindung wie Aminobenzolsulfonsäure oder Alkylaminobenzolsulfonsäure mit einer Aldehydverbindung zusammen mit der Verbindung mit dem aromatischen Ring kondensiert werden. Eine Sulfonsäuregruppe (Sulfogruppe) kann weiterhin in ein Kondensationsprodukt der Verbindung mit einem aromatischen Ring und der Aldehydverbindung eingebracht werden. Der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander kann durch die Einführung der Sulfonsäuregruppe erhöht werden. Das Schwefelelement kann als Sulfonsäuregruppe oder Sulfonylgruppe enthalten sein.The sulfur-containing group can be bonded directly to the aromatic ring contained in the compound and, for example, can be bonded to the aromatic ring as an alkyl chain with a sulfur-containing group. For example, a monocyclic aromatic compound such as aminobenzenesulfonic acid or alkylaminobenzenesulfonic acid can be condensed with an aldehyde compound together with the compound having the aromatic ring. A sulfonic acid group (sulfo group) can further be introduced into a condensation product of the compound having an aromatic ring and the aldehyde compound. The elemental sulfur content in the first organic expander can be increased by introducing the sulfonic acid group. The sulfur element can be contained as a sulfonic acid group or sulfonyl group.

Als erster organischer Expander kann vorzugsweise ein Kondensationsprodukt aus „Bisphenol A“ mit der eingeführten Sulfonsäuregruppe und Formaldehyd, ein Kondensationsprodukt aus „Bisphenol S“ mit der eingeführten Sulfonsäuregruppe und Formaldehyd und ein Kondensationsprodukt aus B-Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd (Handelsname „DEMOL“ der Kao Corporation) verwendet werden. Bei Verwendung von „Bisphenol S“ sind in einem synthetischen Expander eine Sulfonsäuregruppe und ein elementarer Schwefel aus einer Sulfonylgruppe (-SO2-) Struktur in „Bisphenol S“ vorhanden. As the first organic expander, a condensation product of “bisphenol A” with the introduced sulfonic acid group and formaldehyde, a condensation product of “bisphenol S” with the introduced sulfonic acid group and formaldehyde and a condensation product of B-naphthalenesulfonic acid and formaldehyde (trade name “DEMOL” from Kao Corporation ) be used. When using “Bisphenol S”, a sulfonic acid group and an elemental sulfur from a sulfonyl group (-SO2-) structure are present in “Bisphenol S” in a synthetic expander.

Der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander kann 4000 µmol/g oder mehr betragen und ist vorzugsweise 6000 µmol/g oder mehr aus der Sicht der Erreichung einer höheren PSOC-Lebensdauer. Aus der Sicht der Reduzierung des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus ist der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander beispielsweise vorzugsweise 9000 µmol/g oder weniger und besonders bevorzugt 8000 µmol/g oder weniger. Jeder dieser Minimal- und Maximalwerte kann kombiniert werden. Der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander kann beispielsweise 4000 µmol/g oder mehr und 9000 µmol/g oder weniger, 4000 µmol/g oder mehr und 8000 µmol/g oder weniger, 6000 µmol/g oder mehr und 9000 µmol/g oder weniger, oder 6000 µmol/g oder mehr und 8000 µmol/g oder weniger sein.The elemental sulfur content in the first organic expander can be 4000 µmol / g or more, and is preferably 6000 µmol / g or more from the viewpoint of achieving a longer PSOC life. From the point of view of reducing the electrolyte loss after the cycle, the elemental sulfur content in the first organic expander is, for example, preferably 9000 µmol / g or less and particularly preferably 8000 µmol / g or less. Each of these minimum and maximum values can be combined. The elemental sulfur content in the first organic expander can be, for example, 4000 µmol / g or more and 9000 µmol / g or less, 4000 µmol / g or more and 8000 µmol / g or less, 6000 µmol / g or more and 9000 µmol / g or less , or 6000 µmol / g or more and 8000 µmol / g or less.

Ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) des ersten organischen Expanders ist beispielsweise 4000 oder mehr, vorzugsweise 7000 oder mehr. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht des ersten organischen Expanders beträgt beispielsweise 100.000 oder weniger und kann 20.000 oder weniger betragen.A weight average molecular weight (Mw) of the first organic expander is, for example, 4000 or more, preferably 7000 or more. The weight average molecular weight of the first organic expander is, for example, 100,000 or less and can be 20,000 or less.

In der vorliegenden Bschreibung wird das gewichtsmittlere Molekulargewicht durch Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt. Eine Standardsubstanz, die bei der Bestimmung des gewichtsmittleren Molekulargewichts verwendet wird, ist Natriumpolystyrolsulfonat.In the present description, the weight average molecular weight is determined by gel permeation chromatography (GPC). A standard substance used in the determination of the weight average molecular weight is sodium polystyrene sulfonate.

Das gewichtsmittlere Molekulargewicht wird unter den folgenden Bedingungen mit der folgenden Vorrichtung gemessen.

  • GPC-Gerät: Built-up GPC-System SD-8022/DP-8020/AS-8020/CO-8020/CO-8020/UV-8020 (hergestellt von Tosoh Corporation)
  • Säule: TSKgel G4000SWXL, G2000SWXL (7,8 mm I.D. × 30 cm) (hergestellt von Tosoh Corporation)
  • Detektor: UV-Detektor, λ = 210 nm
  • Elutionsmittel: 1 mol/l NaCl: Acetonitril (Volumenverhältnis = 7 : 3)
  • Durchfluss: 1 ml/min.
  • Konzentration: 10 mg/ml
  • Injektionsvolumen: 10 pl
  • Standardsubstanz: Poly(Natriumstyrolsulfonat) (Mw = 275.000, 35.000, 12.500, 7.500, 5.200, 1.680)
The weight average molecular weight is measured under the following conditions with the following device.
  • GPC device: Built-up GPC system SD-8022 / DP-8020 / AS-8020 / CO-8020 / CO-8020 / UV-8020 (manufactured by Tosoh Corporation)
  • Column: TSKgel G4000SWXL, G2000SWXL (7.8mm ID × 30cm) (manufactured by Tosoh Corporation)
  • Detector: UV detector, λ = 210 nm
  • Eluent: 1 mol / l NaCl: acetonitrile (volume ratio = 7: 3)
  • Flow: 1 ml / min.
  • Concentration: 10 mg / ml
  • Injection volume: 10 pl
  • Standard substance: poly (sodium styrene sulfonate) (Mw = 275,000, 35,000, 12,500, 7,500, 5,200, 1,680)

Ein nach bekannten Methoden synthetisierter organischer Expander kann für den ersten organischen Expander verwendet werden, oder es kann ein handelsübliches Produkt verwendet werden. Das Kondensationsprodukt einer Bisphenolverbindung kann beispielsweise durch Umsetzung einer Bisphenolverbindung mit einer Aldehydverbindung erhalten werden. Durch diese Reaktion in Gegenwart von Sulfit oder unter Verwendung einer Bisphenolverbindung, die elementaren Schwefel enthält (wie beispielsweise „Bisphenol S“), kann beispielsweise ein organischer Expander, der elementaren Schwefel enthält, erhalten werden. Der Gehalt an elementarem Schwefel im ersten organischen Expander kann durch Einstellen der Sulfitmenge und/oder der Menge der elementaren Schwefel enthaltenden Bisphenolverbindung eingestellt werden. Auch bei Verwendung anderer Rohstoffe kann der organische Expander nach dieser Methode gewonnen werden.An organic expander synthesized by known methods can be used for the first organic expander, or a commercially available product can be used. The condensation product of a bisphenol compound can be obtained, for example, by reacting a bisphenol compound with an aldehyde compound. For example, an organic expander containing elemental sulfur can be obtained by this reaction in the presence of sulfite or using a bisphenol compound containing elemental sulfur (such as “bisphenol S”). The content of elemental sulfur in the first organic expander can be adjusted by adjusting the amount of sulfite and / or the amount of the elemental sulfur-containing bisphenol compound. The organic expander can also be obtained using this method if other raw materials are used.

Der zweite organische Expander kann ein synthetischer organischer Expander sein, der durch Synthese erhalten wird, oder Lignin. Der synthetische organische Expander kann aus den für den ersten organischen Expander beschriebenen ausgewählt werden, mit der Ausnahme, dass der elementare Schwefelgehalt unterschiedlich ist. Beispiele für Lignine sind Lignin und Ligninderivate wie Ligninsulfonsäure oder deren Salze (wie Alkalimetallsalze wie Natriumsalze).The second organic expander can be a synthetic organic expander obtained by synthesis or lignin. The synthetic organic expander can be selected from those described for the first organic expander, except that the elemental sulfur content is different. Examples of lignins are lignin and lignin derivatives such as lignin sulfonic acid or its salts (such as alkali metal salts such as sodium salts).

Der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander kann 2000 µmol/g oder weniger betragen und beträgt vorzugsweise 1000 µmol/g oder weniger und bevorzugter 800 µmol/g oder weniger aus der Sicht der Verstärkung der Wirkung der Unterdrückung des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus. Die untere Grenze des elementaren Schwefelgehalts im zweiten organischen Expander ist nicht besonders begrenzt, sondern liegt vorzugsweise bei 400 µmol/g oder mehr aus der Sicht der Verbesserung der Wirkung der Verbesserung der PSOC- Lebensdauerleistung.The elemental sulfur content in the second organic expander can be 2000 µmol / g or less, and is preferably 1000 µmol / g or less, and more preferably 800 µmol / g or less from the viewpoint of enhancing the effect of suppressing electrolyte loss after the cycle. The lower limit of the elemental sulfur content in the second organic expander is not particularly limited, but is preferably 400 µmol / g or more from the viewpoint of improving the effect of improving the PSOC lifetime performance.

Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) des zweiten organischen Expanders ist beispielsweise 3000 oder mehr und 20000 oder weniger und vorzugsweise 4000 oder mehr und 10000 oder weniger und kann 4000 oder mehr und weniger als 7000 betragen.The weight average molecular weight (Mw) of the second organic expander is, for example, 3000 or more and 20,000 or less, and preferably 4000 or more and 10,000 or less, and may be 4,000 or more and less than 7,000.

Der Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial beträgt vorzugsweise 0,02 Massenprozent oder mehr aus der Sicht einer längeren PSOC-Lebensdauer. Im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen beträgt der Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 0,05 Masse-% oder mehr und vorzugsweise 0,08 Masse-% oder mehr. Der Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial beträgt beispielsweise 0,12 Massenprozent oder weniger und vorzugsweise 0,10 Massenprozent oder weniger, um die Wirkung der Reduzierung des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus zu verstärken. Jeder dieser Minimal- und Maximalwerte kann kombiniert werden. Der Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial kann beispielsweise 0,02 Masse-% oder mehr und 0,12 Masse-% oder weniger, 0,05 Masse-% oder mehr und 0,12 Masse-% oder weniger oder 0,08 Masse-% oder mehr und 0,12 Masse-% oder weniger betragen. Die Obergrenze kann auf 0,10 Massenprozent oder weniger festgelegt werden, um den Elektrolytverlust nach dem Zyklus in diesen Bereichen zu verringern.The content of the first organic expander in the negative electrode material is preferably 0.02 mass percent or more from the viewpoint of a longer PSOC life. In order to further improve the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles, the content of the first organic expander in the negative electrode material is preferably 0.05 mass% or more, and preferably 0.08 mass% or more. The content of the first organic expander in the negative electrode material is, for example, 0.12% by mass or less, and preferably 0.10% by mass or less, in order to enhance the effect of reducing the electrolyte loss after the cycle. Each of these minimum and maximum values can be combined. The content of the first organic expander in the negative electrode material may be, for example, 0.02 mass% or more and 0.12 mass% or less, 0.05 mass% or more and 0.12 mass% or less or 0.08 Mass% or more and 0.12 mass% or less. The upper limit can be set to 0.10 mass percent or less to reduce post cycle cycle electrolyte loss in these areas.

Der Gehalt des zweiten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial kann 0,02 Massenprozent oder mehr betragen und beträgt vorzugsweise 0,05 Massenprozent oder mehr, um den Effekt der Verbesserung der PSOC-Lebensdauerleistung weiter zu verstärken. Der Gehalt des zweiten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial beträgt beispielsweise 0,7 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 0,5 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 0,3 Gew.-% oder weniger unter dem Gesichtspunkt einer leicht erreichbaren hervorragenden regenerativen Ladungsannahme. Jeder dieser Minimal- und Maximalwerte kann kombiniert werden. Der Gehalt des zweiten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial kann beispielsweise 0,02 Masse-% oder mehr und 0,7 Masse-% oder weniger, 0,02 Masse-% oder mehr und 0,5 Masse-% oder weniger, 0,02 Masse-% oder mehr und 0,3 Masse-% oder weniger, 0,05 Masse-% oder mehr und 0,7 Masse-% oder weniger, 0,05 Masse-% oder mehr und 0,5 Masse-% oder weniger betragen.The content of the second organic expander in the negative electrode material may be 0.02% by mass or more, and is preferably 0.05% by mass or more to further enhance the effect of improving the PSOC lifetime performance. The content of the second organic expander in the negative electrode material is, for example, 0.7% by weight or less, and preferably 0.5% by weight or less, and preferably 0.3% by weight or less from the viewpoint of an easily attainable excellent regenerative charge acceptance. Each of these minimum and maximum values can be combined. The content of the second organic expander in the negative electrode material may be, for example, 0.02 mass% or more and 0.7 mass% or less, 0.02 mass% or more and 0.5 mass% or less, 0.02 Mass% or more and 0.3 mass% or less, 0.05 mass% or more and 0.7 mass% or less, 0.05 mass% or more and 0.5 mass% or less be.

Der Gehalt des ersten organischen Expanders und der Gehalt des zweiten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial werden wie vorstehend beschrieben angepasst, so dass der Effekt der Verbesserung der PSOC-Lebensdauer und der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen weiter verstärkt werden kann.The content of the first organic expander and the content of the second organic expander in the negative electrode material are adjusted as described above, so that the effect of improving the PSOC life and the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles can be further enhanced.

In dem im negativen Elektrodenmaterial enthaltenen organischen Expander beträgt die Gesamtmenge des ersten organischen Expanders und des zweiten organischen Expanders vorzugsweise 90 Masse-% oder mehr und vorzugsweise 95 Masse-% oder mehr.In the organic expander contained in the negative electrode material, the total amount of the first organic expander and the second organic expander is preferably 90 mass% or more, and preferably 95 mass% or more.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Analyse des organischen Expanders und ein Verfahren zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften beschrieben.A method for analyzing the organic expander and a method for determining the physical properties are described below.

Analyse des organischen ExpandersAnalysis of the organic expander

Identifizierung der Art des organischen ExpandersIdentification of the type of organic expander

Die Identifizierung der Art eines organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial erfolgt wie folgt.The type of an organic expander in the negative electrode material is identified as follows.

Eine vollständig geladene Blei-Säure-Batterie wird demontiert, eine negative Elektrodenplatte herausgenommen, mit Wasser gewaschen, um eine Schwefelsäurekomponente zu entfernen, und vakuumgetrocknet (getrocknet unter einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks). Ein negatives Elektrodenmaterial, das ein aktives Material enthält, wird von der negativen Elektrodenplatte getrennt und in eine 1 mol/l NaOH-Wasserlösung eingetaucht, um einen organischen Expander zu extrahieren. Anschließend werden ein erster organischer Expander und ein zweiter organischer Expander vom Extrakt getrennt. Für jedes abgetrennte Material, das jeden organischen Expander enthält, wird die durch Filtration von unlöslichen Komponenten befreite Lösung entsalzt, dann konzentriert und gefriergetrocknet, um eine Pulverprobe zu erhalten. Zur Entsalzung wird eine Entsalzungskolonne oder eine Ionenaustauschermembran verwendet. Der Typ eines organischen Expanders wird anhand von Informationen identifiziert, die beispielsweise aus dem Infrarotspektrum und dem NMR-Spektrum, die mit der Pulverprobe des so erhaltenen organischen Expanders gemessen wurden, und einem UV/VIS Absorptionsspektrum, das mit einem UV/VIS Absorptionsspektrometer gemessen wurde, nachdem die Pulverprobe mit destilliertem Wasser verdünnt wurde.A fully charged lead-acid battery is disassembled, a negative electrode plate is removed, washed with water to remove a sulfuric acid component, and vacuum dried (dried under a pressure below atmospheric pressure). A negative electrode material containing an active material is separated from the negative electrode plate and immersed in a 1 mol / l NaOH water solution to extract an organic expander. A first organic expander and a second organic expander are then separated from the extract. For each separated material containing each organic expander, the solution, which has been insolubilized by filtration, is desalted, then concentrated and freeze-dried to obtain a powder sample. A desalination column or an ion exchange membrane is used for desalination. The type of an organic expander is identified on the basis of information, for example from the infrared spectrum and the NMR spectrum measured with the powder sample of the organic expander thus obtained and a UV / VIS absorption spectrum measured with a UV / VIS absorption spectrometer after the powder sample was diluted with distilled water.

Der erste organische Expander und der zweite organische Expander werden wie folgt vom Extrakt getrennt. Zunächst wird der Extrakt mittels Infrarotspektroskopie, NMR und/oder GC-MS gemessen, um zu bestimmen, ob eine Vielzahl von Arten von organischen Expandern enthalten sind oder nicht. Anschließend wird eine Molekulargewichtsverteilung durch GPC-Analyse des Extrakts gemessen, und wenn eine Vielzahl von Arten von organischen Expandern durch Molekulargewicht getrennt werden können, wird der organische Expander durch Säulenchromatographie basierend auf einer Differenz im Molekulargewicht getrennt. Wenn die Trennung aufgrund der unterschiedlichen Molekulargewichte schwierig ist, wird einer der organischen Expander durch ein Fällungstrennverfahren unter Verwendung einer unterschiedlichen Löslichkeit getrennt, die je nach Art und/oder Menge der funktionellen Gruppen des organischen Expanders variiert. Insbesondere wird eine wässrige Schwefelsäurelösung tropfenweise zu einer Mischung hinzugefügt, die durch Lösen des Extrakts in einer wässrigen NaOH-Lösung erhalten wird, um den pH-Wert der Mischung einzustellen und dadurch einen der organischen Expander zu aggregieren und zu trennen. Wie vorstehend beschrieben, werden unlösliche Bestandteile durch Filtration aus einer Lösung entfernt, die durch erneutes Lösen des abgetrennten Materials in einer wässrigen NaOH-Lösung erhalten wird. Weiterhin wird die verbleibende Lösung nach der Trennung eines der organischen Expander konzentriert. Das resultierende Konzentrat enthält den anderen organischen Expander, und unlösliche Bestandteile werden aus diesem Konzentrat durch Filtration wie vorstehend beschrieben entfernt.The first organic expander and the second organic expander are separated from the extract as follows. First, the extract is measured by infrared spectroscopy, NMR and / or GC-MS to determine whether a variety of types of organic expanders are contained or not. Then, a molecular weight distribution is measured by GPC analysis of the extract, and if a variety of kinds of organic expanders can be separated by molecular weight, the organic expander is separated by column chromatography based on a difference in molecular weight. If the separation is difficult due to the different molecular weights, one of the organic expanders is separated by a precipitation separation method using a different solubility which varies depending on the kind and / or amount of the functional groups of the organic expander. In particular, an aqueous sulfuric acid solution is added dropwise to a mixture obtained by dissolving the extract in an aqueous NaOH solution to adjust the pH of the mixture and thereby to aggregate and separate one of the organic expanders. As described above, insoluble matters are removed by filtration from a solution obtained by redissolving the separated material in an aqueous NaOH solution. Furthermore, the remaining solution is concentrated after the separation of one of the organic expanders. The resulting concentrate contains the other organic expander, and insolubles are removed from this concentrate by filtration as described above.

In der vorliegenden Beschreibung ist der volle Ladezustand der Blei-Säure-Batterie ein Zustand, in dem im Falle einer gefluteten Batterie, nachdem die Batterie in einem Wasserbad bei 25°C mit einem Konstantstrom von 0,2 CA geladen wurde, bis 2,5 V/Zelle erreicht ist, die Batterie für zwei Stunden weiter mit einem Konstantstrom von 0,2 CA geladen wird. Im Falle einer ventilgeregelten Batterie ist der volle Ladezustand ein Zustand, in dem eine Konstantstromkonstantspannungsladung bei 0,2 CA und 2,23 V/Zelle in einem Thermostatikbad von 25°C durchgeführt wird, und die Ladung wird beendet, sobald ein Ladestrom während der Konstantstromkonstantspannungsladung 1 mCA oder weniger erreicht.In the present description, the full charge state of the lead-acid battery is a state in which, in the case of a flooded battery, after the battery has been charged in a water bath at 25 ° C. with a constant current of 0.2 CA, to 2.5 V / cell is reached, the battery is charged for a further two hours with a constant current of 0.2 CA. In the case of a valve-regulated battery, the full state of charge is a state in which a constant current constant voltage charging is carried out at 0.2 CA and 2.23 V / cell in a thermostatic bath of 25 ° C, and the charging is terminated as soon as a charging current occurs during the constant current constant voltage charging 1 mCA or less reached.

In der vorliegenden Beschreibung ist 1 CA ein Stromwert (A) mit dem gleichen Wert wie eine Nennkapazität (Ah) der Batterie. Wenn der Akku beispielsweise eine Nennkapazität von 30 Ah hat, ist 1 CA 30 A und 1 mCA 30 mA.In the present description, 1 CA is a current value (A) with the same value as a nominal capacity (Ah) of the battery. For example, if the battery has a nominal capacity of 30 Ah, 1 CA is 30 A and 1 mCA 30 mA.

Messung des Gehalts an organischem ExpanderMeasurement of the organic expander content

Der Gehalt des organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial wird wie folgt gemessen.The content of the organic expander in the negative electrode material is measured as follows.

Nach dem gleichen Verfahren wie vorstehend (A-1) wird nach dem Entfernen unlöslicher Bestandteile durch Filtration für jedes abgetrennte Material, das jeden organischen Expander enthält, eine Lösung erhalten. Für jede erhaltene Lösung wird das UV/VIS Absorptionsspektrometer gemessen. Anschließend werden auf der Grundlage des UV/VIS Absorptionsspektrometers die Gehalte des ersten organischen Expanders und des zweiten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial anhand einer zuvor erstellten Kalibrierkurve gemessen.Following the same procedure as above (A-1), after removing insoluble matter by filtration, a solution is obtained for each separated material containing each organic expander. The UV / VIS absorption spectrometer is measured for each solution obtained. Then, on the basis of the UV / VIS absorption spectrometer, the contents of the first organic expander and the second organic expander in the negative electrode material are measured using a calibration curve previously created.

Wenn der Gehalt eines synthetischen Expanders mit einer von einem anderen Unternehmen hergestellten Batterie gemessen wird, wenn der gleiche organische Expander nicht für eine Kalibrierkurve verwendet werden kann, weil eine Strukturformel des organischen Expanders nicht genau spezifiziert werden kann, wird der Gehalt jedes organischen Expanders mit einem UV/VIS Absorptionsspektrometer gemessen, indem eine Kalibrierkurve mit einem organischen Expander, der aus der negativen Elektrode dieser Batterie extrahiert wurde, und einem separat erhältlichen organischen Expander erstellt wird, in dem das UV/VIS Absorptionsspektrometer, das Infrarotspektrum, das NMR-Spektrum und dergleichen ähnliche Formen aufweisen.If the content of a synthetic expander is measured with a battery manufactured by another company when the same organic expander cannot be used for a calibration curve because a structural formula of the organic expander cannot be specified exactly, the content of each organic expander is marked with a UV / VIS absorption spectrometer measured by creating a calibration curve with an organic expander extracted from the negative electrode of this battery and a separately available organic expander in which the UV / VIS absorption spectrometer, the infrared spectrum, the NMR spectrum and the like have similar shapes.

Messung des elementaren Schwefelgehalts in organischen ExpandernMeasurement of the elemental sulfur content in organic expanders

0,1 g der Pulverprobe des ersten organischen Expanders und 0,1 g der Pulverprobe des zweiten organischen Expanders, die ähnlich wie (A-1) getrennt sind, werden entnommen, um ein Eluat zu erhalten, bei dem ein S-Element in der Pulverprobe durch ein Sauerstoff-Verbrennungskolbenverfahren in Schwefelsäure umgewandelt wird. Anschließend wird das Eluat mit Bariumperchlorat unter Verwendung von Thorin als Indikator titriert, um den elementaren Schwefelgehalt in 0,1 g der Pulverprobe zu bestimmen. Dieser elementare Schwefelgehalt wird in eine Menge pro 1 g umgewandelt, um den elementaren Schwefelgehalt in jedem organischen Expander zu erhalten.0.1 g of the powder sample of the first organic expander and 0.1 g of the powder sample of the second organic expander, which are separated similarly to (A-1), are taken out to obtain an eluate in which an S element in the Powder sample is converted to sulfuric acid by an oxygen combustion piston process. The eluate is then titrated with barium perchlorate using thorin as an indicator to determine the elemental sulfur content in 0.1 g of the powder sample. This elementary Sulfur content is converted to an amount per 1 g to maintain the elemental sulfur content in each organic expander.

(Kohlenstoffmaterial)(Carbon material)

Das Kohlenstoffmaterial beinhaltet ein erstes Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von 32 µm oder mehr und ein zweites Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von weniger als 32 µm. Das erste Kohlenstoffmaterial und das zweite Kohlenstoffmaterial werden getrennt und durch ein später beschriebenes Verfahren unterschieden.The carbon material includes a first carbon material with a particle size of 32 µm or more and a second carbon material with a particle size of less than 32 µm. The first carbon material and the second carbon material are separated and distinguished by a method described later.

Beispiele für jedes Kohlenstoffmaterial sind Ruß, Graphit, Hartkohle und Weichkohle. Beispiele für Ruß sind Acetylenruß, Ketjenruß, Ofenruß und Lampenruß. Als Graphit kann jedes Kohlenstoffmaterial umfassend eine Kristallstruktur vom Graphittyp verwendet werden, und es kann jeder künstliche Graphit und natürliche Graphit verwendet werden.Examples of each carbon material are carbon black, graphite, hard coal and soft coal. Examples of carbon black are acetylene black, ketjen black, furnace black and lamp black. As the graphite, any carbon material comprising a graphite type crystal structure can be used, and any artificial graphite and natural graphite can be used.

In Bezug auf das erste Kohlenstoffmaterial wird ein Kohlenstoffmaterial, bei dem ein Intensitätsverhältnis ID/IG eines Peaks (D-Band), der in einem Bereich von 1300 cm-1 oder mehr und 1350 cm-1 oder weniger des Raman-Spektrums erscheint, und eines Peaks (G-Band), der in einem Bereich von 1550 cm-1 oder mehr und 1600 cm-1 oder weniger erscheint, 0 oder mehr und 0,9 oder weniger ist, als Graphit bezeichnet.Regarding the first carbon material, a carbon material having an intensity ratio ID / IG of a peak (D band) appearing in a range of 1300 cm-1 or more and 1350 cm-1 or less of the Raman spectrum, and of a peak (G band) appearing in a range of 1550 cm-1 or more and 1600 cm-1 or less, 0 or more and 0.9 or less, referred to as graphite.

Im ersten Kohlenstoffmaterial und im zweiten Kohlenstoffmaterial können der Typ, die spezifische Oberfläche und/oder das Seitenverhältnis des Kohlenstoffmaterials, das zur Herstellung des negativen Elektrodenmaterials verwendet wird, so ausgewählt oder eingestellt werden, dass das Verhältnis R2/R1 des Pulverwiderstandes R2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zum Pulverbeständigkeit R1 des ersten Kohlenstoffmaterials 15 oder mehr und 155 oder weniger beträgt. Zusätzlich zu diesen Faktoren kann die Partikelgröße des weiter zu verwendenden Kohlenstoffmaterials angepasst werden. Der Pulverbeständigkeit jedes des ersten Kohlenstoffmaterials und des zweiten Kohlenstoffmaterials kann durch Auswahl oder Anpassung der obigen Faktoren eingestellt werden, so dass das Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1 eingestellt werden kann.In the first carbon material and the second carbon material, the type, the specific surface area and / or the aspect ratio of the carbon material used for producing the negative electrode material can be selected or adjusted so that the ratio R2 / R1 of the powder resistance R2 of the second carbon material to Powder resistance R1 of the first carbon material is 15 or more and 155 or less. In addition to these factors, the particle size of the carbon material to be used can be adjusted. The powder resistance of each of the first carbon material and the second carbon material can be adjusted by selecting or adjusting the above factors, so that the powder resistance ratio R2 / R1 can be adjusted.

Als erstes Kohlenstoffmaterial ist beispielsweise mindestens eines aus der Gruppe Graphit, Hartkohle und Weichkohle vorzuziehen. Insbesondere das erste Kohlenstoffmaterial enthält vorzugsweise mindestens Graphit. Das zweite Rußmaterial enthält vorzugsweise mindestens Ruß. Bei Verwendung dieser Kohlenstoffmaterialien ist es einfach, das Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1 einzustellen.For example, at least one from the group of graphite, hard coal and soft coal is preferred as the first carbon material. In particular, the first carbon material preferably contains at least graphite. The second carbon black material preferably contains at least carbon black. When using these carbon materials, it is easy to set the powder resistance ratio R2 / R1.

Das Verhältnis der Pulverbeständigkeit R2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zum Pulverbeständigkeit R1 des ersten Kohlenstoffmaterials (Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1) kann 15 oder mehr und 155 oder weniger betragen. Im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen beträgt das Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1 vorzugsweise 30 oder mehr und kann 50 oder mehr betragen. Aus dem gleichen Blickwinkel ist es auch vorzuziehen, dass das Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1 130 oder weniger beträgt. Jeder dieser Minimal- und Maximalwerte kann kombiniert werden. Das Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1 kann 30 oder mehr und 155 oder weniger, 30 oder mehr und 130 oder weniger, 50 oder mehr und 155 oder weniger, 50 oder mehr und 130 oder weniger oder 15 oder mehr und 130 oder weniger betragen. Wenn das Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1 in einem solchen Bereich liegt, ist auch eine ausgezeichnete PSOC-Lebensdauer gewährleistet.The ratio of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material (powder resistance ratio R2 / R1) may be 15 or more and 155 or less. In order to further improve the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles, the powder resistance ratio R2 / R1 is preferably 30 or more and may be 50 or more. From the same point of view, it is also preferable that the powder resistance ratio R2 / R1 is 130 or less. Each of these minimum and maximum values can be combined. The powder resistance ratio R2 / R1 may be 30 or more and 155 or less, 30 or more and 130 or less, 50 or more and 155 or less, 50 or more and 130 or less or 15 or more and 130 or less. If the powder resistance ratio R2 / R1 is in such a range, an excellent PSOC life is also guaranteed.

Das Verhältnis s2/s1 der spezifischen Oberfläche s2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zur spezifischen Oberfläche s1 des ersten Kohlenstoffmaterials beträgt beispielsweise 10 oder mehr und 500 oder weniger. Unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung einer Reduzierung der regenerativen Ladungsannahme und einer signifikanten Erhöhung der Menge des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus bei gleichzeitiger Sicherstellung der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen und einer hohen PSOC-Lebensdauer, beträgt das spezifische Oberflächenverhältnis s2/sl 20 oder mehr und vorzugsweise 240 oder weniger. Im Hinblick auf eine höhere regenerative Ladungsannahme ist das spezifische Oberflächenverhältnis s2/s1 vorzugsweise 30 oder mehr und kann 40 oder mehr betragen. Aus der Sicht der weiteren Verbesserung der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen und der Reduzierung der Menge des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus ist das spezifische Oberflächenverhältnis s2/sl vorzugsweise 240 oder weniger und stärker bevorzugt 120 oder weniger. Jeder dieser Minimal- und Maximalwerte kann kombiniert werden. Das spezifische Oberflächenverhältnis s2/s1 kann beispielsweise 30 oder mehr und 500 oder weniger, 30 oder mehr und 400 oder weniger, 30 oder mehr und 240 oder weniger, 30 oder mehr und 120 oder weniger, 40 oder mehr und 500 oder weniger, 40 oder mehr und 40 oder mehr und 400 oder weniger, 40 oder mehr und 240 oder weniger, 40 oder mehr und 120 oder weniger, 10 oder mehr und 240 oder weniger, 20 oder mehr und 240 oder weniger, 10 oder mehr und 120 oder weniger sein.The ratio s2 / s1 of the specific surface s2 of the second carbon material to the specific surface s1 of the first carbon material is 10 or more and 500 or less, for example. From the viewpoint of suppressing a reduction in regenerative charge acceptance and a significant increase in the amount of electrolyte loss after the cycle while ensuring the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles and a long PSOC life, the specific surface area ratio s2 / sl is 20 or more, and preferably 240 Or less. In view of a higher regenerative charge acceptance, the specific surface ratio s2 / s1 is preferably 30 or more and can be 40 or more. From the viewpoint of further improving the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles and reducing the amount of electrolyte loss after the cycle, the specific surface area ratio s2 / sl is preferably 240 or less, and more preferably 120 or less. Each of these minimum and maximum values can be combined. The specific surface area ratio s2 / s1 can be, for example, 30 or more and 500 or less, 30 or more and 400 or less, 30 or more and 240 or less, 30 or more and 120 or less, 40 or more and 500 or less, 40 or more and 40 or more and 400 or less, 40 or more and 240 or less, 40 or more and 120 or less, 10 or more and 240 or less, 20 or more and 240 or less, 10 or more and 120 or less.

Das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials ist beispielsweise 1 oder mehr und 200 oder weniger. Unter dem Gesichtspunkt, eine hohe PSOC-Lebensdauer zu gewährleisten, beträgt das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials vorzugsweise 1,5 oder mehr und 100 oder weniger. Unter dem Gesichtspunkt, eine höhere Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung leicht sicherzustellen, beträgt das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials vorzugsweise 1,5 oder mehr und 35 oder weniger und kann 5 oder mehr und 35 oder weniger oder 5 oder mehr und 30 oder weniger betragen. Wenn das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials 1,5 oder mehr beträgt, bildet sich leicht ein leitfähiges Netzwerk im negativen Elektrodenmaterial, und der Effekt der Verbesserung der PSOC-Lebensdauerleistung kann weiter erhöht werden. Wenn das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials 30 oder weniger beträgt, ist es einfach, die Haftung zwischen den Partikeln des aktiven Materials sicherzustellen, so dass die Bildung von Rissen in einer Platte unterdrückt wird und eine hohe PSOC-Lebensdauer leicht gewährleistet ist.The average aspect ratio of the first carbon material is, for example, 1 or more and 200 or less. From the viewpoint of ensuring a long PSOC life, the average aspect ratio of the first carbon material is preferably 1.5 or more and 100 or less. From the viewpoint of easily ensuring higher low-temperature high-speed discharge performance, the average aspect ratio of the first carbon material is preferably 1.5 or more and 35 or less, and may be 5 or more and 35 or less or 5 or more and 30 or less. If the average aspect ratio of the first carbon material is 1.5 or more, a conductive network easily forms in the negative electrode material, and the effect of improving the PSOC lifetime performance can be further increased. When the average aspect ratio of the first carbon material is 30 or less, it is easy to ensure the adhesion between the particles of the active material so that cracking in a plate is suppressed and a long PSOC life is easily ensured.

Der Gehalt des ersten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial beträgt beispielsweise 0,05 Masse-% oder mehr und 3,0 Masse-% oder weniger, vorzugsweise 0,1 Masse-% oder mehr und 2,0 Masse-% oder weniger und vorzugsweise 0,1 Masse-% oder mehr und 1,5 Masse-% oder weniger. Wenn der Gehalt des ersten Kohlenstoffmaterials 0,05 Gew.-% oder mehr beträgt, kann der Effekt der Verbesserung der PSOC-Lebensdauer weiter verbessert werden. Wenn der Gehalt des ersten Kohlenstoffmaterials 3,0 Gew.-% oder weniger beträgt, ist es einfach, die Haftung zwischen aktiven Materialpartikeln sicherzustellen, so dass die Bildung von Rissen in der negativen Elektrodenplatte unterdrückt wird und eine hohe PSOC-Lebensdauer leichter gewährleistet ist.The content of the first carbon material in the negative electrode material is, for example, 0.05 mass% or more and 3.0 mass% or less, preferably 0.1 mass% or more and 2.0 mass% or less and preferably 0, 1 mass% or more and 1.5 mass% or less. If the content of the first carbon material is 0.05% by weight or more, the effect of improving the PSOC life can be further improved. If the content of the first carbon material is 3.0% by weight or less, it is easy to ensure the adhesion between active material particles so that the formation of cracks in the negative electrode plate is suppressed and a long PSOC life is more easily ensured.

Der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial beträgt beispielsweise 0,03 Masse-% oder mehr und 1,0 Masse-% oder weniger, vorzugsweise 0,05 Masse-% oder mehr und 0,5 Masse-% oder weniger, und vorzugsweise 0,05 Masse-% oder mehr und 0,3 Masse-% oder weniger. Wenn der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials 0,03 Gew.-% oder mehr beträgt, kann der Effekt der Verbesserung der PSOC-Lebensdauerleistung weiter verbessert werden. Wenn der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials 1,0 Gew.-% oder weniger beträgt, wird die Adsorption des organischen Expanders weiter unterdrückt, so dass die Hochdurchsatzleistung bei niedrigen Temperaturen weiter verbessert werden kann.The content of the second carbon material in the negative electrode material is, for example, 0.03 mass% or more and 1.0 mass% or less, preferably 0.05 mass% or more and 0.5 mass% or less, and preferably 0 , 05 mass% or more and 0.3 mass% or less. If the content of the second carbon material is 0.03% by weight or more, the effect of improving the PSOC lifetime performance can be further improved. If the content of the second carbon material is 1.0% by weight or less, the adsorption of the organic expander is further suppressed, so that the high throughput performance at low temperatures can be further improved.

Ein Verfahren zum Bestimmen oder Analysieren der physikalischen Eigenschaften des Kohlenstoffmaterials wird im Folgenden beschrieben.A method for determining or analyzing the physical properties of the carbon material is described below.

Analyse von KohlenstoffmaterialAnalysis of carbon material

Trennung von KohlenstoffmaterialSeparation of carbon material

Die gebildete Blei-Säure-Batterie im Vollladezustand wird demontiert, eine negative Elektrodenplatte herausgenommen, mit Wasser gewaschen, um Schwefelsäure zu entfernen, und vakuumgetrocknet (getrocknet unter einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks). Anschließend wird das negative Elektrodenmaterial von der getrockneten negativen Elektrodenplatte aufgefangen und gemahlen. 30 ml einer wässrigen Salpetersäurelösung mit einer Konzentration von 60 Masse-% werden zu 5 g der gemahlenen Probe gegeben und auf 70°C erhitzt. Zu dieser Mischung werden weiterhin 10 g Dinatrium-Ethylendiamintetraacetat, 30 ml wässriges Ammoniak mit einer Konzentration von 28 Gew.-% und 100 ml Wasser zugegeben, und das Erwärmen wird fortgesetzt, um lösliche Bestandteile zu lösen. Die so vorbehandelte Probe wird durch Filtration gewonnen. Die gesammelte Probe wird durch ein Sieb mit einer Öffnung von 500 µm geleitet, um Komponenten mit einer großen Größe, wie beispielsweise ein Verstärkungsmaterial, zu entfernen und somit Komponenten, die durch das Sieb gegangen sind, als Kohlenstoffmaterial zu sammeln.The resultant fully charged lead-acid battery is disassembled, a negative electrode plate is taken out, washed with water to remove sulfuric acid, and vacuum dried (dried under a pressure below atmospheric pressure). The negative electrode material is then collected from the dried negative electrode plate and ground. 30 ml of an aqueous nitric acid solution with a concentration of 60% by mass are added to 5 g of the ground sample and heated to 70 ° C. To this mixture, 10 g of disodium ethylenediaminetetraacetate, 30 ml of aqueous ammonia at a concentration of 28% by weight and 100 ml of water are further added, and heating is continued to dissolve soluble components. The sample pretreated in this way is obtained by filtration. The collected sample is passed through a sieve with an opening of 500 µm to remove large-sized components such as a reinforcing material and thus collect components that have passed through the sieve as carbon material.

Wenn das gesammelte Kohlenstoffmaterial durch ein Nasssiebverfahren mit einem Sieb mit einer Öffnung von 32 µm gesiebt wird, wird das auf dem Sieb verbliebene Kohlenstoffmaterial, ohne das Sieb zu passieren, als erstes Kohlenstoffmaterial verwendet, und das durch das Sieb hindurchgehende Kohlenstoffmaterial wird als zweites Kohlenstoffmaterial verwendet. Das heißt, die Partikelgröße jedes Kohlenstoffmaterials richtet sich nach der Größe der Sieböffnung. Für die Nasssiebung wird auf die JIS Z8815: 1994 verwiesen.When the collected carbon material is sieved by a wet sieving method with a sieve with an opening of 32 µm, the carbon material remaining on the sieve without passing through the sieve is used as the first carbon material, and the carbon material passing through the sieve is used as the second carbon material , This means that the particle size of each carbon material depends on the size of the sieve opening. For wet screening, reference is made to JIS Z8815: 1994.

Insbesondere wird das Kohlenstoffmaterial auf ein Sieb mit einer Öffnung von 32 µm gelegt, und die Siebung erfolgt durch sanftes Schütteln des Siebes für 5 Minuten, während es mit Ionenaustauscherwasser besprüht wird. Das erste auf dem Sieb verbleibende Kohlenstoffmaterial wird durch Gießen von Ionenaustauscherwasser aus dem Sieb gesammelt und durch Filtration vom Ionenaustauscherwasser getrennt. Das zweite Kohlenstoffmaterial, das durch das Sieb gelangt ist, wird durch Filtration mit einem Membranfilter (Maschenweite: 0,1 µm) aus Nitrocellulose gesammelt. Das gesammelte erste Kohlenstoffmaterial und das zweite Kohlenstoffmaterial werden jeweils 2 Stunden lang bei einer Temperatur von 110°C getrocknet. Als Sieb mit einer Öffnung von 32 µm wird ein Sieb mit einem Siebgewebe mit einer Nennöffnung von 32 µm gemäß JIS Z 8801-1: 2006 verwendet.In particular, the carbon material is placed on a sieve with an opening of 32 µm, and the sieving is carried out by gently shaking the sieve for 5 minutes while using ion-exchange water is sprayed. The first carbon material remaining on the screen is collected from the screen by pouring ion exchange water and separated from the ion exchange water by filtration. The second carbon material that has passed through the sieve is collected from nitrocellulose by filtration with a membrane filter (mesh size: 0.1 μm). The collected first carbon material and the second carbon material are each dried at a temperature of 110 ° C for 2 hours. A sieve with a sieve mesh with a nominal opening of 32 µm according to JIS Z 8801-1: 2006 is used as the sieve with an opening of 32 µm.

Der Gehalt jedes Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial wird bestimmt, indem die Masse jedes nach dem obigen Verfahren abgetrennten Kohlenstoffmaterials gemessen und ein Verhältnis (Masse-%) dieser Masse in einer 5 g Bodenprobe berechnet wird.The content of each carbon material in the negative electrode material is determined by measuring the mass of each carbon material separated by the above method and calculating a ratio (mass%) of this mass in a 5 g soil sample.

Pulverbeständigkeit des KohlenstoffmaterialsPowder resistance of the carbon material

Für jedes des ersten Kohlenstoffmaterials und des zweiten Kohlenstoffmaterials, die im Verfahren von (B-1) getrennt wurden, sind der Pulverbeständigkeit R1 des ersten Kohlenstoffmaterials und der Pulverbeständigkeit R2 des zweiten Kohlenstoffmaterials Werte, die mit einem Vierpunktsondenverfahren gemessen werden, indem 0,5 g einer Probe in ein Pulverbeständigkeitsmesssystem (Modell MCP-PD51 hergestellt von Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.) und unter Verwendung eines niederohmigen Widerstandsmessgerätes (Loresta-GX MCP-T700, hergestellt von Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.) gemäß JIS K 7194:1994 unter einem Druck von 3,18 MPa.For each of the first carbon material and the second carbon material separated in the process of (B-1), the powder resistance R1 of the first carbon material and the powder resistance R2 of the second carbon material are values measured by a four-point probe method by 0.5 g a sample into a powder resistance measuring system (model MCP-PD51 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.) and using a low-resistance measuring device (Loresta-GX MCP-T700 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.) according to JIS K 7194 : 1994 under a pressure of 3.18 MPa.

Spezifische Oberfläche des KohlenstoffmaterialsSpecific surface of the carbon material

Die spezifische Oberfläche s1 des ersten Kohlenstoffmaterials und die spezifische Oberfläche s2 des zweiten Kohlenstoffmaterials sind jeweils BET-spezifische Oberflächenbereiche des ersten Kohlenstoffmaterials und des zweiten Kohlenstoffmaterials. Die spezifische BET-Oberfläche wird unter Verwendung einer BET-Gleichung durch ein Gasadsorptionsverfahren bestimmt, wobei jedes der ersten Kohlenstoffmaterialien und das zweite Kohlenstoffmaterial durch das Verfahren (B-1) getrennt wird. Jedes Kohlenstoffmaterial wird durch Erwärmen in einem Stickstoffstrom bei einer Temperatur von 150°C für 1 Stunde vorbehandelt. Unter Verwendung des vorbehandelten Kohlenstoffmaterials wird die BET-spezifische Oberfläche jedes Kohlenstoffmaterials unter den folgenden Bedingungen mit der folgenden Vorrichtung bestimmt.

  • Messgerät: TriStar3000 hergestellt von Micromeritics Instrument Corporation
  • Adsorptionsgas: Stickstoffgas mit einer Reinheit von 99,99% oder mehr
  • Adsorptionstemperatur: Siedepunkttemperatur von Flüssigstickstoff (77K)
  • Verfahren zum Berechnen der spezifischen BET-Oberfläche: Entspricht 7.2 von JIS Z 8830: 2013
The specific surface s1 of the first carbon material and the specific surface s2 of the second carbon material are each BET-specific surface areas of the first carbon material and the second carbon material. The specific BET surface area is determined using a BET equation by a gas adsorption method, each of the first carbon materials and the second carbon material being separated by the method (B-1). Each carbon material is pretreated by heating in a stream of nitrogen at a temperature of 150 ° C for 1 hour. Using the pretreated carbon material, the BET specific surface area of each carbon material is determined under the following conditions with the following device.
  • Meter: TriStar3000 manufactured by Micromeritics Instrument Corporation
  • Adsorption gas: nitrogen gas with a purity of 99.99% or more
  • Adsorption temperature: boiling point temperature of liquid nitrogen (77K)
  • Method for calculating the specific BET surface area: Corresponds to 7.2 of JIS Z 8830: 2013

Durchschnittliches Seitenverhältnis des ersten KohlenstoffmaterialsAverage aspect ratio of the first carbon material

Das erste durch das Verfahren (B-1) getrennte Kohlenstoffmaterial wird mit einem optischen Mikroskop oder einem Elektronenmikroskop beobachtet, beliebige zehn oder mehr Partikel werden ausgewählt und ein vergrößertes Foto davon gemacht. Anschließend wird ein Foto jedes Partikels bildverarbeitet, um einen maximalen Durchmesser d1 des Partikels und einen maximalen Durchmesser D2 in einer Richtung orthogonal zum maximalen Durchmesser d1 zu bestimmen, und d1 wird durch d2 geteilt, um das Seitenverhältnis jedes Partikels zu bestimmen. Das durchschnittliche Seitenverhältnis wird durch Mittelung der erhaltenen Seitenverhältnisse berechnet.The first carbon material separated by the method (B-1) is observed with an optical microscope or an electron microscope, any ten or more particles are selected, and an enlarged photo thereof is taken. Then a photo of each particle is processed to produce a maximum diameter d1 of the particle and a maximum diameter D2 in a direction orthogonal to the maximum diameter d1, and d1 divided by d2 to determine the aspect ratio of each particle. The average aspect ratio is calculated by averaging the aspect ratios obtained.

(Sonstige)(Other)

Der negative Elektrodenstromabnehmer kann durch Gießen von Blei (Pb) oder einer Bleilegierung gebildet werden oder durch Bearbeiten eines Blechs, das durch Walzen von Blei oder einer Bleilegierungsplatte erhalten wird. Beispiele für das Verarbeitungsverfahren sind Expandieren und Stanzen.The negative electrode current collector can be formed by casting lead (Pb) or a lead alloy or by working a sheet obtained by rolling lead or a lead alloy plate. Examples of the processing method are expanding and punching.

Die für den negativen Elektrodenstromabnehmer verwendete Bleilegierung kann eine beliebige aus einer Pb-Sb-Legierung, einer Pb-Ca-Legierung und einer Pb-Ca-Sn-Legierung sein. Das Blei oder die Bleilegierungen können ferner mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Ba, Ag, Al, Bi, As, Se, Cu und dergleichen als Zusatzelement enthalten.The lead alloy used for the negative electrode current collector can be any one of a Pb-Sb alloy, a Pb-Ca alloy and a Pb-Ca-Sn alloy. The lead or the lead alloys can also contain at least one from the group consisting of Ba, Ag, Al, Bi, As, Se, Cu and the like as an additional element.

Die negative Elektrodenplatte kann gebildet werden, indem man einen negativen Elektrodenstromabnehmer mit einer negativen Elektrodenpaste füllt, altert und trocknet, um eine ungeformte negative Elektrodenplatte herzustellen, und dann die ungeformte negative Elektrodenplatte bildet. Die negative Elektrodenpaste wird durch Zugabe von Wasser und Schwefelsäure zu einem Bleipulver, einem organischen Expander, einem Kohlenstoffmaterial und gegebenenfalls verschiedenen Additiven hergestellt und die Mischung geknetet. Im Laufe der Alterung ist es vorzuziehen, die ungeformte negative Elektrodenplatte bei einer Temperatur zu altern, die über der Raumtemperatur liegt und bei hoher Luftfeuchtigkeit. The negative electrode plate can be formed by filling, aging and drying a negative electrode current collector with a negative electrode paste to produce an unshaped negative electrode plate, and then forming the unshaped negative electrode plate. The negative electrode paste is produced by adding water and sulfuric acid to a lead powder, an organic expander, a carbon material and, if appropriate, various additives, and the mixture is kneaded. As aging progresses, it is preferable to age the unshaped negative electrode plate at a temperature above room temperature and high humidity.

Die Bildung der negativen Elektrodenplatte kann durch Aufladen des Elements in einem Zustand erfolgen, in dem das Element einschließlich der ungeformten negativen Elektrodenplatte in eine schwefelsäurehaltige Elektrolytlösung im Behälter der Bleibatterie eingetaucht wird. Die Bildung kann jedoch vor der Montage der Bleibatterie oder des Elements durchgeführt werden. Schwammiges metallisches Blei wird durch die Bildung erzeugt.The formation of the negative electrode plate can be carried out by charging the element in a state in which the element including the unshaped negative electrode plate is immersed in an electrolytic solution containing sulfuric acid in the container of the lead battery. However, the formation can be carried out before assembling the lead battery or the element. Spongy metallic lead is created by the formation.

(Positive Elektrodenplatte)(Positive electrode plate)

Es gibt einen Pastentyp und einen plattierten Typ der positiven Elektrodenplatte der Blei-Säure-Batterie.There is a paste type and a plated type of the lead-acid battery positive electrode plate.

Eine pastöse positive Elektrodenplatte ist mit einem positiven Elektrodenstromabnehmer und einem positiven Elektrodenmaterial ausgestattet. Das positive Elektrodenmaterial wird vom positiven Elektrodenstromabnehmer gehalten. Der positive Elektrodenstromabnehmer kann ähnlich wie der negative Elektrodenstromabnehmer ausgebildet werden und kann durch Gießen von Blei oder einer Bleilegierung oder durch Bearbeiten eines Blei- oder Bleilegierungsblechs gebildet werden.A pasty positive electrode plate is equipped with a positive electrode current collector and a positive electrode material. The positive electrode material is held by the positive electrode current collector. The positive electrode current collector can be constructed similarly to the negative electrode current collector and can be formed by casting lead or a lead alloy or by machining a lead or lead alloy sheet.

Eine plattierte positive Elektrodenplatte ist mit einer Vielzahl von porösen Röhren, einem in jede Röhre eingesetzten Kernmetall, einem Stromabnahmeabschnitt, der die Metallkerne verbindet, einem in die Röhre, in die der Metallkern eingesetzt wird, eingefüllten positiven Elektrodenmaterial und einer Verbindung, die die Vielzahl von Röhren verbindet, ausgestattet. Der Metallkern und der Stromabnehmerabschnitt, der die Metallkerne verbindet, werden gemeinsam als positiver Elektrodenstromabnehmer bezeichnet.A plated positive electrode plate is made up of a plurality of porous tubes, a core metal inserted in each tube, a power take-off section that connects the metal cores, a positive electrode material filled in the tube in which the metal core is inserted, and a connection that the plurality of Connects tubes, equipped. The metal core and the current collector section that connects the metal cores are collectively referred to as a positive electrode current collector.

Die für den positiven Elektrodenstromabnehmer verwendete Bleilegierung ist vorzugsweise eine Pb-Ca-Legierung, eine Pb-Sb-Legierung oder eine Pb-Ca-Sn-Legierung in Bezug auf Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit. Der Stromabnehmer der positiven Elektrode kann Bleilegierungsschichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen aufweisen, und es können eine Vielzahl von Legierungsschichten vorgesehen werden.The lead alloy used for the positive electrode current collector is preferably a Pb-Ca alloy, a Pb-Sb alloy or a Pb-Ca-Sn alloy in terms of corrosion resistance and mechanical strength. The positive electrode current collector can have lead alloy layers of different compositions, and a variety of alloy layers can be provided.

Das positive Elektrodenmaterial beinhaltet ein aktives Material der positiven Elektrode (Bleidioxid oder Bleisulfat), das durch eine Oxidationsreduktionsreaktion Kapazität aufweist. Das positive Elektrodenmaterial kann bei Bedarf weitere Additive enthalten.The positive electrode material includes a positive electrode active material (lead dioxide or lead sulfate) that has capacity through an oxidation reduction reaction. The positive electrode material can contain further additives if necessary.

Eine ungeformte, pastöse, positive Elektrodenplatte wird erhalten, indem ein positiver Elektrodenstromabnehmer mit einer positiven Elektrodenpaste gefüllt, gelagert und getrocknet wird, wie bei der negativen Elektrodenplatte. Die positive Elektrodenpaste wird durch Kneten von Bleipulver, Additiven, Wasser und Schwefelsäure hergestellt.An unshaped, pasty, positive electrode plate is obtained by filling, storing and drying a positive electrode current collector with a positive electrode paste, as with the negative electrode plate. The positive electrode paste is produced by kneading lead powder, additives, water and sulfuric acid.

Die plattierte positive Elektrodenplatte wird gebildet, indem eine Röhre, in das ein Kernmetall eingesetzt wird, mit einem Bleipulver oder schlammförmigem Bleipulver gefüllt und eine Vielzahl von Röhren mit einer Verbindung verbunden wird.The plated positive electrode plate is formed by filling a tube in which a core metal is inserted with a lead powder or mud-shaped lead powder and connecting a plurality of tubes with a joint.

Die zu bildende ungeformte positive Elektrodenplatte wird geformt. Die Formation produziert Bleidioxid. Die Bildung der positiven Elektrodenplatte kann vor der Montage der Bleibatterie oder des Elements erfolgen.The unshaped positive electrode plate to be formed is molded. The formation produces lead dioxide. The positive electrode plate can be formed before the lead battery or element is assembled.

(Separator)(Separator)

In der Regel ist ein Separator zwischen einer negativen Elektrodenplatte und einer positiven Elektrodenplatte angeordnet. Ein Vliesstoff, eine mikroporöse Folie oder dergleichen wird für einen Separator verwendet. Die Dicke und Anzahl der Separatoren, die zwischen der negativen Elektrodenplatte und der positiven Elektrodenplatte angeordnet sind, kann entsprechend einem Elektrodenabstand ausgewählt werden.As a rule, a separator is arranged between a negative electrode plate and a positive electrode plate. A nonwoven fabric, a microporous film or the like is used for a separator. The thickness and number of the separators arranged between the negative electrode plate and the positive electrode plate can be selected according to an electrode distance.

Ein Vliesstoff ist eine Matte, in der sich Fasern verfangen, ohne gewebt zu werden, und beinhaltet hauptsächlich Fasern. So werden beispielsweise 60 Masse-% oder mehr des Separators aus Fasern gebildet. Als Faser können Glasfaser, Polymerfaser (wie Polyolefinfaser, Acrylfaser oder Polyesterfaser wie Polyethylenterephthalatfaser), Zellstofffaser oder dergleichen verwendet werden. Unter diesen Fasern ist Glasfaser bevorzugt. Der Vliesstoff kann andere Komponenten als Fasern enthalten, wie beispielsweise säurebeständiges anorganisches Pulver, ein Polymer wie ein Bindemittel und dergleichen. A nonwoven is a mat that traps fibers without being woven and mainly contains fibers. For example, 60 mass% or more of the separator is formed from fibers. As the fiber, glass fiber, polymer fiber (such as polyolefin fiber, acrylic fiber or polyester fiber such as polyethylene terephthalate fiber), cellulose fiber or the like can be used. Among these fibers, glass fiber is preferred. The nonwoven fabric may contain components other than fibers, such as acid-resistant inorganic powder, a polymer such as a binder, and the like.

Andererseits ist ein mikroporöser Film eine poröse Folie, die hauptsächlich aus anderen Komponenten als einer Faserkomponente besteht, und nachdem beispielsweise eine Zusammensetzung, die ein porenbildendes Mittel (wie Polymerpulver und/oder -öl) enthält, in eine Folie extrudiert wurde, wird das porenbildende Mittel entfernt, um Poren zu bilden, wodurch der mikroporöse Film erhalten wird. Die mikroporöse Folie besteht vorzugsweise aus einem Material mit Säurebeständigkeit und vorzugsweise hauptsächlich aus einer Polymerkomponente. Als Polymerkomponente sind Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen vorzuziehen.On the other hand, a microporous film is a porous film mainly composed of components other than a fiber component, and after, for example, a composition containing a pore-forming agent (such as polymer powder and / or oil) is extruded into a film, the pore-forming agent becomes removed to form pores, thereby obtaining the microporous film. The microporous film preferably consists of a material with acid resistance and preferably mainly of a polymer component. Polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferred as the polymer component.

So kann beispielsweise ein Separator nur aus einem Vliesstoff oder nur aus einer mikroporösen Folie bestehen. Der Separator kann erforderlichenfalls ein Laminat aus einem Vliesstoff und einer mikroporösen Folie, ein Produkt, das durch Auftragen verschiedener Arten oder gleicher Arten von Materialien erhalten wird, oder ein Produkt sein, das durch Vernetzungsunregelmäßigkeiten bei verschiedenen Arten oder gleichen Arten von Materialien erhalten wird.For example, a separator can only consist of a nonwoven or only a microporous film. The separator may be a laminate of a nonwoven fabric and a microporous film, if necessary, a product obtained by applying different types or the same types of materials, or a product obtained by crosslinking irregularities in different types or the same types of materials.

(Elektrolytlösung)(Electrolyte solution)

Die Elektrolytlösung ist eine wässrige Lösung mit Schwefelsäure und kann bei Bedarf geliert werden. Ein spezifisches Gewicht der Elektrolytlösung in der gebildeten Bleibatterie im Vollladezustand bei 20°C beträgt beispielsweise 1,10 g/cm3 oder mehr und 1,35 g/cm3 oder weniger, vorzugsweise 1,20 g/cm3 oder mehr und 1,35 g/cm3 oder weniger.The electrolyte solution is an aqueous solution with sulfuric acid and can be gelled if necessary. A specific weight of the electrolyte solution in the lead battery formed in the fully charged state at 20 ° C. is, for example, 1.10 g / cm3 or more and 1.35 g / cm3 or less, preferably 1.20 g / cm3 or more and 1.35 g / cm3 or less.

zeigt das Aussehen eines Beispiels der Blei-Säure-Batterie gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10 shows the appearance of an example of the lead-acid battery according to the embodiment of the present invention.

Eine Blei-Säure-Batterie 1 beinhaltet einen Behälter 12 mit einem Element 11 und einer Elektrolytlösung (nicht dargestellt). Der Behälter 12 ist durch die Trennwände 13 in eine Vielzahl von Zellkammern 14 unterteilt. Jede der Zellkammern 14 speichert ein Element 11. Eine Öffnung des Behälters 12 wird durch einen Deckel 15 mit einem negativen Elektrodenanschluss 16 und einem positiven Elektrodenanschluss 17 dicht verschlossen. Im Deckel 15 ist für jede Zellkammer ein Entlüftungsstopfen 18 vorgesehen. Bei der Wasserzugabe wird nach Entfernen des Entlüftungsstopfens 18 Nachfüllwasser zugeführt. Der Entlüftungsstopfen 18 kann eine Funktion zum Ausleiten von in der Zellkammer 14 erzeugtem Gas aus der Batterie haben.A lead-acid battery 1 includes a container 12 with one element 11 and an electrolytic solution (not shown). The container 12 is through the partitions 13 in a variety of cell chambers 14 divided. Each of the cell chambers 14 saves an item 11 , An opening of the container 12 is through a lid 15 with a negative electrode connection 16 and a positive electrode connection 17 tightly closed. In the lid 15 is a vent plug for each cell chamber 18 intended. When adding water, remove the vent plug 18 Refill water supplied. The vent plug 18 can have a function to drain from in the cell chamber 14 generated gas from the battery.

Das Element 11 ist durch Stapeln einer Vielzahl von negativen Elektrodenplatten 2 und einer Vielzahl von positiven Elektrodenplatten 3 mit einem dazwischen angeordneten Separator 4 konfiguriert. Darin ist zwar der beutelförmige Separator 4 zur Aufnahme der negativen Elektrodenplatte 2 dargestellt, die Form des Separators ist jedoch nicht besonders begrenzt. In der Zellkammer 14, die sich an einem Ende des Behälters 12 befindet, ist ein negatives Elektrodenband 6, das Ohrabschnitte 2a der Vielzahl von negativen Elektrodenplatten 2 parallel verbindet, mit einer Durchführung 8 verbunden, und ein positives Elektrodenband 5, das Ohrabschnitte 3a der Vielzahl von positiven Elektrodenplatten 3 parallel verbindet, ist mit einem positiven Elektrodenpol 7 verbunden. Der positive Elektrodenpol 7 ist mit dem positiven Elektrodenanschluss 17 außerhalb des Deckels 15 verbunden. In der Zellkammer 14 am anderen Ende des Behälters 12 ist der negative Elektrodenpol 9 mit dem negativen Elektrodenband 6 und die Durchführung 8 mit dem positiven Elektrodenband 5 verbunden. Der negative Elektrodenpol 9 ist mit dem negativen Elektrodenanschluss 16 außerhalb des Deckels 15 verbunden. Jede der Durchführungen 8 durchläuft eine in der Trennwand 13 vorgesehene Durchgangsbohrung und verbindet die Elemente 11 der benachbarten Zellkammer 14 in Reihe.The element 11 is by stacking a plurality of negative electrode plates 2 and a variety of positive electrode plates 3 with a separator in between 4 configured. Inside is the bag-shaped separator 4 to accommodate the negative electrode plate 2 shown, but the shape of the separator is not particularly limited. In the cell chamber 14 located at one end of the container 12 is a negative electrode band 6 , the ear sections 2a the variety of negative electrode plates 2 connects in parallel with one implementation 8th connected, and a positive electrode tape 5 , the ear sections 3a the variety of positive electrode plates 3 connects in parallel is with a positive electrode pole 7 connected. The positive electrode pole 7 is with the positive electrode connection 17 outside the lid 15 connected. In the cell chamber 14 at the other end of the container 12 is the negative electrode pole 9 with the negative electrode band 6 and the implementation 8th with the positive electrode band 5 connected. The negative electrode pole 9 is with the negative electrode connection 16 outside the lid 15 connected. Each of the bushings 8th passes through one in the partition 13 provided through hole and connects the elements 11 the neighboring cell chamber 14 in row.

Die Blei-Säure-Batterie gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden zusammenfassend beschrieben.

  • (1) Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Bleibatterie, die Bleibatterie beinhaltet eine negative Elektrodenplatte, eine positive Elektrodenplatte und eine Elektrolytlösung, die negative Elektrodenplatte beinhaltet ein negatives Elektrodenmaterial, das ein Kohlenstoffmaterial und einen organischen Expander enthält, das Kohlenstoffmaterial beinhaltet ein erstes Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von 32 µm oder mehr und ein zweites Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von weniger als 32 µm, ein Verhältnis R2/R1 der Pulverbeständigkeit R2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zur Pulverbeständigkeit R1 des ersten Kohlenstoffmaterials 15 oder mehr und 155 oder weniger beträgt, wobei der organische Expander einen ersten organischen Expander mit einem aromatischen Ring und einem elementaren Schwefelgehalt von 4000 µmol/g oder mehr und einen zweiten organischen Expander mit einem aromatischen Ring und einem elementaren Schwefelgehalt von 2000 µmol/g oder weniger beinhaltet.
  • (2) In dem vorstehenden (1) ist der Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 0,02 Massen-% oder mehr und 0,12 Massen-% oder weniger, und der Gehalt des zweiten organischen Expanders ist vorzugsweise 0,05 Massen-% oder mehr und 0,7 Massen-% oder weniger.
  • (3) In den vorstehenden (1) oder (2) ist ein Verhältnis s2/sl einer spezifischen Oberfläche s2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zu einer spezifischen Oberfläche s1 des ersten Kohlenstoffmaterials vorzugsweise 20 oder mehr und 240 oder weniger.
  • (4) In einem der vorstehenden (1) bis (3) beträgt das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials vorzugsweise 1,5 bis 35.
  • (5) In einem der vorstehenden (1) bis (4) beträgt der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander vorzugsweise 9000 pmol/g oder weniger.
  • (6) In einem der vorstehenden (1) bis (5) beträgt der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander vorzugsweise 6000 µmol/g oder mehr.
  • (7) In einem der vorstehenden (1) bis (6) beträgt der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander vorzugsweise 1000 µmol/g oder weniger.
  • (8) In einem der vorstehenden (1) bis (7) beträgt der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander vorzugsweise 400 µmol/g oder mehr.
  • (9) In einem der vorstehenden (1) bis (8) beträgt der Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 0,05 Masse-% oder mehr.
  • (10) In einem der vorstehenden (1) bis (9) beträgt der Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 0,10 Masse-% oder weniger.
  • (11) In einem der vorstehenden (1) bis (10) beträgt der Gehalt des zweiten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 0,5 Masse-% oder weniger.
  • (12) In einem der vorstehenden (1) bis (11) beträgt der Gehalt des ersten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 0,05 Masse-% oder mehr.
  • (13) In einem der vorstehenden (1) bis (12) beträgt der Gehalt des ersten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 0,3 Massen-% oder weniger.
  • (14) In einem der vorstehenden (1) bis (13) beträgt der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 0,03 Massen-% oder mehr.
  • (15) In einem der vorstehenden (1) bis (14) beträgt der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial vorzugsweise 1,0 Massen-% oder weniger.
  • (16) In einem der vorstehenden (1) bis (15) ist das Verhältnis R2/R1 vorzugsweise 30 oder mehr.
  • (17) In einem der vorstehenden (1) bis (16) ist das Verhältnis R2/R1 vorzugsweise 130 oder weniger.
  • (18) In einem der vorstehenden (1) bis (17) ist das Verhältnis s2/s1 vorzugsweise 30 oder mehr.
  • (19) In einem der vorstehenden (1) bis (18) ist das Verhältnis s2/s1 vorzugsweise 120 oder weniger.
  • (20) In einem der vorstehenden (1) bis (19) ist das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials vorzugsweise 5 oder mehr.
  • (21) In einem der vorstehenden (1) bis (20) ist das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials vorzugsweise 30 oder weniger.
  • (22) In einem der vorstehenden (1) bis (21) beinhaltet das erste Kohlenstoffmaterial vorzugsweise mindestens Graphit und das zweite Kohlenstoffmaterial vorzugsweise mindestens Ruß.
The lead-acid battery according to one aspect of the present invention is described in summary below.
  • (1) One aspect of the present invention is a lead battery, the lead battery includes a negative electrode plate, a positive electrode plate and an electrolytic solution, the negative electrode plate includes a negative electrode material containing a carbon material and an organic expander, the carbon material includes a first carbon material a particle size of 32 µm or more and a second carbon material with a particle size of less than 32 µm, a ratio R2 / R1 of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material is 15 or more and 155 or less, the organic expander having a first organic expander with an aromatic ring and an elemental sulfur content of 4000 µmol / g or more and a second organic expander with an aromatic ring and an elemental sulfur content of Contains 2000 µmol / g or less.
  • (2) In the above (1), the content of the first organic expander in the negative electrode material is preferably 0.02 mass% or more and 0.12 mass% or less, and the content of the second organic expander is preferably 0.05 Mass% or more and 0.7 mass% or less.
  • (3) In the above (1) or (2), a ratio s2 / sl of a specific surface s2 of the second carbon material to a specific surface s1 of the first carbon material is preferably 20 or more and 240 or less.
  • (4) In one of the above (1) to (3), the average aspect ratio of the first carbon material is preferably 1.5 to 35.
  • (5) In one of the above (1) to (4), the elemental sulfur content in the first organic expander is preferably 9000 pmol / g or less.
  • (6) In one of the above (1) to (5), the elemental sulfur content in the first organic expander is preferably 6000 µmol / g or more.
  • (7) In one of the above (1) to (6), the elemental sulfur content in the second organic expander is preferably 1000 µmol / g or less.
  • (8) In one of the above (1) to (7), the elemental sulfur content in the second organic expander is preferably 400 µmol / g or more.
  • (9) In any one of (1) to (8) above, the content of the first organic expander in the negative electrode material is preferably 0.05 mass% or more.
  • (10) In one of the above (1) to (9), the content of the first organic expander in the negative electrode material is preferably 0.10 mass% or less.
  • (11) In any of the above (1) to (10), the content of the second organic expander in the negative electrode material is preferably 0.5 mass% or less.
  • (12) In any one of the above (1) to (11), the content of the first carbon material in the negative electrode material is preferably 0.05 mass% or more.
  • (13) In one of the above (1) to (12), the content of the first carbon material in the negative electrode material is preferably 0.3 mass% or less.
  • (14) In any one of the above (1) to (13), the content of the second carbon material in the negative electrode material is preferably 0.03 mass% or more.
  • (15) In any one of (1) to (14) above, the content of the second carbon material in the negative electrode material is preferably 1.0 mass% or less.
  • (16) In any of the above (1) to (15), the ratio R2 / R1 is preferably 30 or more.
  • (17) In any of the above (1) to (16), the ratio R2 / R1 is preferably 130 or less.
  • (18) In any of the above (1) to (17), the ratio s2 / s1 is preferably 30 or more.
  • (19) In any of the above (1) to (18), the ratio s2 / s1 is preferably 120 or less.
  • (20) In one of the above (1) to (19), the average aspect ratio of the first carbon material is preferably 5 or more.
  • (21) In any one of (1) to (20) above, the average aspect ratio of the first carbon material is preferably 30 or less.
  • (22) In one of the above (1) to (21), the first carbon material preferably includes at least graphite and the second carbon material preferably contains at least carbon black.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen ausführlich beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass sich die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.The present invention is described in detail below with reference to examples and comparative examples. However, it should be noted that the present invention is not limited to these examples.

<<Blei-Säure-Batterie A1>>>> << Lead acid battery A1 >>>>

Herstellung einer negativen ElektrodenplatteProduction of a negative electrode plate

Ein Kondensationsprodukt aus einem Bleipulver, Wasser, verdünnter Schwefelsäure, Bariumsulfat, einem Kohlenstoffmaterial und einer Sulfonsäuregruppen enthaltenden Bisphenolverbindung mit Formaldehyd (erster organischer Expander mit einem elementaren Schwefelgehalt von 6000 µmol/g, Mw = 7500) und Lignin (zweiter organischer Expander mit einem elementaren Schwefelgehalt von 600 µmol/g, Mw = 5500) werden gemischt, um eine negative Elektrodenpaste zu erhalten. Die negative Elektrodenpaste wird in einen Netzwerkabschnitt eines expandierten Gitters aus einer Pb-Ca-Sn-Legierung gefüllt, dann gealtert und getrocknet, um eine ungeformte negative Elektrodenplatte zu erhalten. Als Kohlenstoffmaterial werden Ruß (mittlere Partikelgröße D50: 40 nm) und Graphit (mittlere Partikelgröße D50: 110 µm) verwendet.A condensation product consisting of a lead powder, water, dilute sulfuric acid, barium sulfate, a carbon material and a bisphenol compound containing sulfonic acid groups with formaldehyde (first organic expander with an elemental sulfur content of 6000 µmol / g, Mw = 7500) and lignin (second organic expander with an elemental sulfur content of 600 µmol / g, Mw = 5500) are mixed to obtain a negative electrode paste. The negative electrode paste is filled in a network portion of an expanded Pb-Ca-Sn alloy mesh, then aged and dried to obtain an unshaped negative electrode plate. Carbon black (average particle size D50: 40 nm) and graphite (average particle size D50: 110 µm) are used as carbon material.

Bezüglich des elementaren Schwefelgehalts (µmol/g) in jedem organischen Expander gibt es im Wesentlichen keinen Unterschied zwischen einem Wert vor der Herstellung des negativen Elektrodenmaterials und einem Wert, der durch Zerlegen der Bleibatterie und Extrahieren jedes organischen Expanders gemessen wird. So wird im Folgenden, wie der elementare Schwefelgehalt in jedem für jede Batterie beschriebenen organischen Expander, ein Wert für jeden organischen Expander vor der Herstellung des negativen Elektrodenmaterials beschrieben.With regard to the elemental sulfur content (µmol / g) in each organic expander, there is essentially no difference between a pre-negative electrode material value and a value measured by disassembling the lead battery and extracting each organic expander. Thus, like the elemental sulfur content in each organic expander described for each battery, a value for each organic expander before the production of the negative electrode material is described below.

Die Menge jedes zugegebenen organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des ersten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Ladung enthalten ist, 0,05 Masse-% beträgt und die Menge des zweiten organischen Expanders 0,1 Masse-% beträgt, und die organischen Expander werden einer negativen Elektrodenpaste zugegeben.The amount of each organic expander added is adjusted so that the content of the first organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after full charge is 0.05 mass% and the amount of the second organic expander is 0. Is 1% by mass and the organic expanders are added to a negative electrode paste.

Herstellung einer positiven ElektrodenplatteProduction of a positive electrode plate

Ein Bleipulver, Wasser und Schwefelsäure werden geknetet, um eine positive Elektrodenpaste herzustellen. Die positive Elektrodenpaste wird in einen Netzwerkabschnitt eines expandierten Gitters aus einer Pb-Ca-Sn-Legierung gefüllt, dann gealtert und getrocknet, um eine ungeformte positive Elektrodenplatte zu erhalten.A lead powder, water and sulfuric acid are kneaded to make a positive electrode paste. The positive electrode paste is filled in a network portion of an expanded Pb-Ca-Sn alloy mesh, then aged and dried to obtain an unshaped positive electrode plate.

Herstellung von Blei-Säure-BatterienManufacture of lead-acid batteries

Eine ungeformte negative Elektrodenplatte ist in einem beutelförmigen Separator untergebracht, der aus einer mikroporösen Polyethylenfolie besteht, und ein Element ist aus fünf ungeformten negativen Elektrodenplatten und vier ungeformten positiven Elektrodenplatten pro Zelle gebildet.An unshaped negative electrode plate is housed in a bag-shaped separator made of a microporous polyethylene film, and an element is composed of five unshaped negative electrode plates and four unshaped positive electrode plates per cell.

Das Element wird in einen Behälter aus Polypropylen eingesetzt, eine Elektrolytlösung eingespritzt, die Formation findet im Behälter statt und eine geflutete Bleibatterie A1 mit einer Nennspannung von 12 V und einer Nennleistung von 30 Ah (5-Stunden-Rate) montiert.The element is inserted into a polypropylene container, an electrolytic solution is injected, the formation takes place in the container and a flooded lead acid battery A1 with a nominal voltage of 12 V and a nominal output of 30 Ah (5-hour rate) is installed.

Für eine der hergestellten Bleibatterien wird der Gehalt (c1 (Masse-%)) jedes organischen Expanders, der im negativen Elektrodenmaterial (Masse-%) enthalten ist, das aus der negativen Elektrodenplatte entnommen wird, nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren bestimmt. Der Gehalt jedes auf diese Weise quantifizierten organischen Expanders ist ein etwas anderer Wert als der Gehalt (c2 (Masse-%)) jedes organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial (Masse-%), das bei der Herstellung einer Bleibatterie hergestellt wird. Somit wird im Voraus ein Verhältnis R (= c1/c2) dieser Inhalte c1 und c2 bestimmt, und der Gehalt c2 jedes organischen Expanders wird unter Verwendung des Verhältnisses R so eingestellt, dass der Gehalt c1 jedes organischen Expanders zu einem vorbestimmten Wert wird. Für jede Batterie wird das Verhältnis R für jeden elementaren Schwefelgehalt des verwendeten organischen Expanders bestimmt, und für das negative Elektrodenmaterial unter Verwendung des organischen Expanders mit gleichem elementaren Schwefelgehalt wird der Gehalt c2 des organischen Expanders basierend auf dem erhaltenen Verhältnis R eingestellt.For one of the lead batteries manufactured, the content (c1 (% by mass)) of each organic expander contained in the negative electrode material (% by mass) taken out from the negative electrode plate is determined by the method described above. The content of each organic expander quantified in this way is a slightly different value than the content (c2 (mass%)) of each organic expander in the negative electrode material (mass%) that is produced in the manufacture of a lead acid battery. Thus, a ratio R (= c1 / c2) of these contents c1 and c2 is determined in advance, and the content c2 of each organic expander is adjusted using the ratio R so that the content c1 of each organic expander becomes a predetermined value. For each battery, the ratio R is determined for each elemental sulfur content of the organic expander used, and for the negative electrode material using the organic expander with the same elemental sulfur content, the content c2 of the organic expander is set based on the ratio R obtained.

In dieser Blei-Säure-Batterie beträgt der Gehalt des ersten Kohlenstoffmaterials 1,0 Masse-% und der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials 0,5 Masse-%. Das Pulverwiderstandsverhältnis R2/R1 beträgt 15. Das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials beträgt 1,5. Diese Werte sind jedoch Werte, die als Gehalt jedes im negativen Elektrodenmaterial enthaltenen Kohlenstoffmaterials (100 Masse-%) erhalten werden, wenn die negative Elektrodenplatte der hergestellten Blei-Säure-Batterie entnommen wird und das im negativen Elektrodenmaterial enthaltene Kohlenstoffmaterial nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren in das erste Kohlenstoffmaterial und das zweite Kohlenstoffmaterial getrennt wird. Die Pulverbeständigkeit R1 und R2 jedes Kohlenstoffmaterials, das Pulverbeständigkeitsverhältnis R2/R1 und das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials werden ebenfalls aus der hergestellten Bleibatterie nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten.In this lead-acid battery, the content of the first carbon material is 1.0% by mass and the content of the second carbon material is 0.5% by mass. The powder resistance ratio R2 / R1 is 15. The average aspect ratio of the first carbon material is 1.5. However, these values are values obtained as the content of each carbon material contained in the negative electrode material (100% by mass) when the negative electrode plate is removed from the lead-acid battery produced and the carbon material contained in the negative electrode material according to that described above Process is separated into the first carbon material and the second carbon material. The powder resistance R1 and R2 of each carbon material, the powder resistance ratio R2 / R1 and the average aspect ratio of the first carbon material are also obtained from the lead battery manufactured by the method described above.

<<Blei-Säure-Batterien A2 bis A9>>>><< Lead acid batteries A2 to A9 >>>>

Das Pulverwiderstandsverhältnis R2/R1 wird wie in Tabelle 2 dargestellt geändert, indem die durchschnittliche Partikelgröße D50 und die spezifische Oberfläche jedes verwendeten Kohlenstoffmaterials sowie das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials angepasst werden. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien A2 bis A9 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie A1 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.The powder resistance ratio R2 / R1 is changed as shown in Table 2 by adjusting the average particle size D50 and the specific surface area of each carbon material used, as well as the average aspect ratio of the first carbon material. Apart from this, the lead-acid batteries A2 to A9 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery A1 and the obtained negative electrode plate is used.

<<Blei-Säure-Batterien B1 bis B9>>>><< Lead acid batteries B1 to B9 >>>>

Die Menge des ersten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des ersten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Aufladung enthalten ist, 0,1 Masse-% beträgt, und der organische Expander wird zu einer negativen Elektrodenpaste hinzugefügt. Ansonsten ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei den Bleibatterien A1 bis A9 ausgebildet. Die Blei-Säure-Batterien B1 bis B9 sind ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.The amount of the first organic expander added is adjusted so that the content of the first organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after fully charged is 0.1 mass%, and the organic expander becomes one negative electrode paste added. Otherwise, a negative electrode plate is formed similarly to the lead batteries A1 to A9. The lead-acid batteries B1 to B9 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used.

<<Blei-Säure-Batterien C1 bis C9>>>><< Lead acid batteries C1 to C9 >>>>

Die Menge einer Sulfonsäuregruppe, die in ein Kondensationsprodukt einer Bisphenolverbindung mit Formaldehyd eingebracht wird, wird so eingestellt, dass der elementare Schwefelgehalt des ersten organischen Expanders 4000 µmol/g beträgt. Eine negative Elektrodenplatte ist ähnlich wie bei den Blei-Säure-Batterien B1 bis B9 ausgebildet, nur dass ein organischer Expander (Mw = 9500) mit einem elementaren Schwefelgehalt von 4000 µmol/g verwendet wird. Eine Blei-Säure-Batterie ist ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.The amount of a sulfonic acid group which is introduced into a condensation product of a bisphenol compound with formaldehyde is adjusted so that the elemental sulfur content of the first organic expander is 4000 μmol / g. A negative electrode plate is similar to the lead-acid batteries B1 to B9, except that an organic expander (Mw = 9500) with an elemental sulfur content of 4000 µmol / g is used. A lead-acid battery is constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used.

<<Blei-Säure-Batterien D1 bis D9>>>><< Lead acid batteries D1 to D9 >>>>

Die Menge einer Sulfonsäuregruppe, die in ein Kondensationsprodukt einer Bisphenolverbindung mit Formaldehyd eingebracht wird, wird so eingestellt, dass der elementare Schwefelgehalt des ersten organischen Expanders 8000 µmol/g beträgt. Eine negative Elektrodenplatte ist ähnlich wie bei den Blei-Säure-Batterien B1 bis B9 ausgebildet, nur dass ein organischer Expander (Mw = 9500) mit einem elementaren Schwefelgehalt von 8000 µmol/g verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterien D1 bis D9 sind ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.The amount of a sulfonic acid group which is introduced into a condensation product of a bisphenol compound with formaldehyde is adjusted so that the elemental sulfur content of the first organic expander is 8000 μmol / g. A negative electrode plate is similar to the lead acid batteries B1 to B9, except that an organic expander (Mw = 9500) with an elemental sulfur content of 8000 µmol / g is used. The lead-acid batteries D1 to D9 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used.

<<Blei-Säure-Batterien E1 bis E9>>>><< Lead acid batteries E1 to E9 >>>>

Die Menge des zweiten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des zweiten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Ladung enthalten ist, 0,5 Masse-% beträgt, und der organische Expander wird einer negativen Elektrodenpaste zugesetzt. Ansonsten ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei den Blei-Säure-Batterien B1 bis B9 ausgebildet. Die Blei-Säure-Batterien E1 bis E9 sind ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.The amount of the second organic expander added is adjusted so that the content of the second organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after being fully charged is 0.5 mass%, and the organic expander becomes negative Electrode paste added. Otherwise, a negative electrode plate is formed similar to the lead acid batteries B1 to B9. The lead-acid batteries E1 to E9 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used.

<<Blei-Säure-Batterie Z1>>>><< Lead acid battery Z1 >>>>

Als Kohlenstoffmaterial wird nur Ruß (durchschnittliche Partikelgröße D50: 40 nm) und nur Lignin (zweiter organischer Expander mit einem elementaren Schwefelgehalt von 600 µmol/g, Mw = 5500) als organischer Expander verwendet. In dieser Blei-Säure-Batterie beträgt der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials 0,3 Massenprozent. Abgesehen davon ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei der Blei-Säure-Batterie A1 ausgebildet. Eine Bleibatterie Z1 ist ähnlich wie die Bleibatterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.Only carbon black (average particle size D50: 40 nm) and only lignin (second organic expander with an elemental sulfur content of 600 µmol / g, Mw = 5500) are used as the carbon expander. In this lead-acid battery, the content of the second carbon material is 0.3 percent by mass. Apart from that, a negative electrode plate is formed similarly to the lead-acid battery A1. A lead battery Z1 is constructed similarly to the lead battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used.

<<Blei-Säure-Batterie Z2>>>> << Lead acid battery Z2 >>>>

Eine negative Elektrodenplatte ist ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie Z1 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials 1,5 Masse-% beträgt. Eine Blei-Säure-Batterie Z2 ist ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.A negative electrode plate is formed similarly to the lead-acid battery Z1, except that the content of the second carbon material is 1.5 mass%. A lead-acid battery Z2 is constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used.

«Blei-Säure-Batterien Z3 und Z4»»«Lead acid batteries Z3 and Z4» »

Die Menge des zweiten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des zweiten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Ladung enthalten ist, 0,5 Masse-% (Bleibatterie Z3) oder 0,8 Masse-% (Bleibatterie Z4) beträgt, und der organische Expander wird einer negativen Elektrodenpaste zugesetzt. Ansonsten ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei der Blei-Säure-Batterie Z2 ausgebildet. Die Bleibatterien Z3 und Z4 sind ähnlich wie die Bleibatterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.The amount of the second organic expander added is adjusted so that the content of the second organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after full charge is 0.5 mass% (lead acid battery Z3) or 0.8 mass % (Lead acid battery Z4), and the organic expander is added to a negative electrode paste. Otherwise, a negative electrode plate is formed similar to the lead-acid battery Z2. The lead batteries Z3 and Z4 are constructed similarly to the lead battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used.

<<Blei-Säure-Batterien Z5 bis Z7>>>><< Lead acid batteries Z5 to Z7 >>>>

Als Kohlenstoffmaterial wird nur Ruß (mittlere Partikelgröße D50: 40 nm) verwendet, und als organischer Expander wird nur ein Kondensationsprodukt einer sulfonsäuregruppenhaltigen Bisphenolverbindung mit Formaldehyd (erster organischer Expander mit einem elementaren Schwefelgehalt von 6000 µmol/g, Mw = 9500) verwendet. In dieser Blei-Säure-Batterie beträgt der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials 1,5 Gew.-%. Die Menge des ersten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des ersten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Ladung enthalten ist, 0,05 Masse-% (Bleibatterie Z5), 0,1 Masse-% (Bleibatterie Z6) oder 0,12 Masse-% (Bleibatterie Z7) beträgt, und der organische Expander wird einer negativen Elektrodenpaste zugesetzt. Abgesehen davon ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei der Blei-Säure-Batterie A1 ausgebildet. Die Blei-Säure-Batterien Z5 bis Z7 sind ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.Only carbon black (average particle size D50: 40 nm) is used as the carbon material, and only an condensation product of a bisphenol compound containing sulfonic acid groups with formaldehyde (first organic expander with an elemental sulfur content of 6000 μmol / g, Mw = 9500) is used as the organic expander. In this lead-acid battery, the content of the second carbon material is 1.5% by weight. The amount of the first organic expander added is adjusted so that the content of the first organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after fully charged is 0.05 mass% (lead battery Z5), 0.1 mass -% (lead battery Z6) or 0.12 mass% (lead battery Z7), and the organic expander is added to a negative electrode paste. Apart from that, a negative electrode plate is formed similarly to the lead-acid battery A1. The lead-acid batteries Z5 to Z7 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used.

<<Blei-Säure-Batterie Z8>>>><< Z8 lead-acid battery >>>>

Als Kohlenstoffmaterial wird nur Ruß (mittlere Partikelgröße D50: 40 nm) verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials 1,5 Massenprozent. Abgesehen davon ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei der Blei-Säure-Batterie B1 ausgebildet. Eine Blei-Säure-Batterie Z8 ist ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.Only carbon black (average particle size D50: 40 nm) is used as the carbon material. In the present embodiment, the content of the second carbon material is 1.5 mass percent. Apart from that, a negative electrode plate is formed similarly to the lead-acid battery B1. A lead-acid battery Z8 is constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used.

Bewertung 1: PSOC-Lebensdauer und Elektrolytverlust nach dem Zyklus].Rating 1: PSOC life and electrolyte loss after the cycle].

Das Laden/Entladen erfolgt nach dem in Tabelle 1 dargestellten Muster. Die Anzahl der Zyklen, bis eine Klemmenspannung 1,2 V pro Einheitszelle erreicht, wird als Index für die PSOC-Lebensdauer verwendet. Die Anzahl der Zyklen wird als Verhältnis ausgedrückt, wenn das Ergebnis der Blei-Säure-Batterie Z1 100 ist.The loading / unloading is carried out according to the pattern shown in Table 1. The number of cycles until a terminal voltage reaches 1.2 V per unit cell is used as an index for the PSOC service life. The number of cycles is expressed as a ratio when the result of the Z1 lead-acid battery is 100.

[Tabelle 1] Schritt Detail Testbedingung Temperatur (°C) Hinweis Strom, Spannung oder die Anzahl der Wiederholungen Abbruchbedingung 1 CC-Entladung 1CA 59 Sekunden 40 2 CC-Entladung 300A 1 Sekunde 3 CV-Ladung 2,4V/Zelle, maximal 50A 10 Sekunden 4 CC-Entladung 1CA 5 Sekunden 5 Wiederholen Sie die Schritte 3 und 4. 5 mal - Die bisherigen Schritte werden für 135 Sekunden (1 Zyklus) durchgeführt. 6 Wiederholen Sie die Schritte 1 bis 5. 50 mal - 7 CV- Ladung 2,4V/Zelle, maximal 50A 900 Sekunden Die bisherigen Schritte werden für ca. 2 Stunden (50 Zyklen) durchgeführt. 8 Wiederholen Sie die Schritte 1 bis 7. 72 mal - 9 Pause 15 Std. - Die bisherigen Schritte werden für 1 Woche (3600 Zyklen) durchgeführt. 10 Zurück zu Schritt 1 - - * CC-Entladung: Konstantstrom-Entladung CV-Ladung: Konstantspannungsladung [Table 1] step detail test condition Temperature (° C) Note Current, voltage or the number of repetitions termination condition 1 CC-discharge 1ca 59 seconds 40 2 CC-discharge 300A 1 second 3 CV-charge 2.4V / cell, maximum 50A 10 seconds 4 CC-discharge 1ca 5 seconds 5 Repeat steps 3 and 4. 5 times - The previous steps are carried out for 135 seconds (1 cycle). 6 Repeat steps 1 through 5. 50 times - 7 CV charge 2.4V / cell, maximum 50A 900 seconds The previous steps are carried out for approx. 2 hours (50 cycles). 8th Repeat steps 1 through 7. 72 times - 9 Break 15 hours - The previous steps are carried out for 1 week (3600 cycles). 10 Back to step 1 - - * CC discharge: constant current discharge CV charge: constant voltage charge

Die Masse der Bleibatterie nach der Auswertung der PSOC-Lebensdauer wird gemessen und von der Masse vor der Auswertung abgezogen, so dass die Höhe des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus bestimmt wird. Die Menge des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus wird als Verhältnis ausgedrückt, wenn die Menge des Elektrolytverlustes in der Bleibatterie Z1 100 beträgt.The mass of the lead battery after the evaluation of the PSOC lifetime is measured and subtracted from the mass before the evaluation, so that the amount of electrolyte loss after the cycle is determined. The amount of electrolyte loss after the cycle is expressed as a ratio when the amount of electrolyte loss in the lead battery Z1 is 100.

[Bewertung 2: Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen][Rating 2: Low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles]

480 Zyklen Laden/Entladen werden unter den Bedingungen eines Dauertests mit flachem Zyklus gemäß JIS D5301: 2006 durchgeführt. Insbesondere wird im Flachzyklus-Dauerversuch eine Konstantstromentladung bei 25 A für 240 Sekunden in einem Wasserbad von 40°C und eine Konstantspannungsladung für 600 Sekunden bei 2,47 V pro Einheitszelle mit einem Maximalstrom von 25 A durchgeführt. Anschließend wird die Entladung bei -15°C bei einem Entladestrom (150 A) gemäß JIS D5301: 2006 durchgeführt, bis die Klemmenspannung 1 V pro Einheitszelle erreicht und die Entladezeit zu diesem Zeitpunkt erreicht wird. Die Entladezeit wird als Index für die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladeleistung nach Hochtemperaturzyklen verwendet. Die Anzahl der Zyklen wird als Verhältnis ausgedrückt, wenn das Ergebnis der Blei-Säure-Batterie Z1 100 ist.480 charge / discharge cycles are performed under the conditions of a flat cycle endurance test according to JIS D5301: 2006. In particular, in the flat cycle endurance test, a constant current discharge at 25 A for 240 seconds in a water bath at 40 ° C. and a constant voltage charge for 600 seconds at 2.47 V per unit cell with a maximum current of 25 A are carried out. Then discharge at -15 ° C with a discharge current (150 A) according to JIS D5301: 2006 until the terminal voltage reaches 1 V per unit cell and the discharge time is reached at this point. The discharge time is used as an index for the low temperature high speed discharge power after high temperature cycles. The number of cycles is expressed as a ratio when the result of the Z1 lead-acid battery is 100.

[Auswertung 3: Regenerative Ladungsannahme][Evaluation 3: Regenerative Charge Acceptance]

Ein Blei-Säure-Akku im Vollladezustand wird bei 25°C und 0,2 CA um 10% der Nennkapazität entladen und anschließend für 12 Stunden bei Raumtemperatur belassen. Anschließend wird die Konstantspannungsladung mit 2,42 V pro Einheitszelle durchgeführt, und die Strommenge für die ersten 10 Sekunden zu diesem Zeitpunkt wird erhalten und als Index für die Bewertung der regenerativen Ladungsannahme verwendet. Die Anzahl der Zyklen wird als Verhältnis ausgedrückt, wenn das Ergebnis der Blei-Säure-Batterie Z1 100 ist.A fully charged lead-acid battery is discharged at 25 ° C and 0.2 CA by 10% of the nominal capacity and then left at room temperature for 12 hours. Then the constant voltage charge is performed at 2.42 V per unit cell, and the amount of electricity for the first 10 seconds at this time is obtained and used as an index for evaluating the regenerative charge acceptance. The number of cycles is expressed as a ratio when the result of the Z1 lead-acid battery is 100.

Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Bleibatterien A1 bis A9, B1 bis B9, C1 bis C9, D1 bis D9, E1 bis E9 und Z1 bis Z8.Table 2 shows the results of the lead batteries A1 to A9, B1 to B9, C1 to C9, D1 to D9, E1 to E9 and Z1 to Z8.

[Tabelle 2] Erstes Kohlensto ffmaterial (Masse%) Zweites Kohlenstoff material (Masse%) Pulverwid erstandsv erhältnis R2/R1 Erster organischer Expander Zweiter organischer Expander (Masse%) PSOC-Lebensd auerleis tung Niedertemper atur Hochgeschwin digkeitsentlad ungsleistung nach Hochtemperat urzyklen Regenerative Ladungsann ahme Elektrolyt verlustme nge (Masse %) S-Element Inhalt (µmol/g) Z1 0.0 0.3 0 0.1 100 100 100 100 Z2 1.5 0.1 115 49 100 99 Z3 0.5 121 65 99 100 Z4 0.8 110 62 90 99 Z5 0.05 6000 0 113 88 100 102 Z6 0.1 119 92 100 104 Z7 0.12 122 95 99 110 Z8 0.1 0.1 123 93 98 103 A8 1.0 0.5 11 0.05 6000 0.1 105 102 99 101 A1 15 116 109 99 101 A2 32 117 114 99 101 A3 57 118 120 100 100 A4 83 122 119 100 100 A5 103 122 118 100 100 A6 127 120 116 99 99 A7 152 118 111 100 100 A9 169 109 105 99 100 B8 1.0 0.5 11 0.1 6000 0.1 106 103 99 102 B1 15 116 112 100 102 B2 32 118 118 100 102 B3 57 120 122 100 101 B4 83 124 120 100 101 B5 103 123 119 100 101 B6 127 122 117 100 101 B7 152 119 112 99 100 B9 169 110 107 99 100 C8 1.0 0.5 11 0.1 4000 0.1 109 105 99 101 C1 15 115 110 99 102 C2 32 116 115 99 101 C3 57 118 114 100 102 C4 83 119 113 100 101 C5 103 117 112 100 101 C6 127 152 118 112 100 101 C7 117 111 99 100 C9 169 105 106 99 101 D8 1.0 0.5 11 0.1 8000 0.1 104 102 101 104 D1 15 119 115 101 102 D2 32 120 116 101 102 D3 57 122 120 101 102 D4 83 125 122 101 101 D5 103 128 123 100 101 D6 127 127 122 100 101 D7 152 126 119 100 101 D9 169 115 107 100 101 E8 1.0 0.5 11 0.1 6000 0.5 102 105 99 102 E1 15 115 115 99 102 E2 32 120 118 99 101 E3 57 119 119 99 101 E4 83 119 121 98 100 E5 103 118 123 98 100 E6 127 117 122 98 101 E7 152 114 115 98 101 E9 169 107 106 98 101 [Table 2] First carbon material (mass%) Second carbon material (mass%) Pulverwid first ratio R2 / R1 First organic expander Second organic expander (mass%) PSOC lifetime performance Low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles Regenerative charge acceptance Electrolyte losses (Dimensions %) S-element content (µmol / g) Z1 0.0 0.3 0 0.1 100 100 100 100 Z2 1.5 0.1 115 49 100 99 Z3 0.5 121 65 99 100 Z4 0.8 110 62 90 99 Z5 00:05 6000 0 113 88 100 102 Z6 0.1 119 92 100 104 Z7 00:12 122 95 99 110 Z8 0.1 0.1 123 93 98 103 A8 1.0 0.5 11 00:05 6000 0.1 105 102 99 101 A1 15 116 109 99 101 A2 32 117 114 99 101 A3 57 118 120 100 100 A4 83 122 119 100 100 A5 103 122 118 100 100 A6 127 120 116 99 99 A7 152 118 111 100 100 A9 169 109 105 99 100 B8 1.0 0.5 11 0.1 6000 0.1 106 103 99 102 B1 15 116 112 100 102 B2 32 118 118 100 102 B3 57 120 122 100 101 B4 83 124 120 100 101 B5 103 123 119 100 101 B6 127 122 117 100 101 B7 152 119 112 99 100 B9 169 110 107 99 100 C8 1.0 0.5 11 0.1 4000 0.1 109 105 99 101 C1 15 115 110 99 102 C2 32 116 115 99 101 C3 57 118 114 100 102 C4 83 119 113 100 101 C5 103 117 112 100 101 C6 127 152 118 112 100 101 C7 117 111 99 100 C9 169 105 106 99 101 D8 1.0 0.5 11 0.1 8000 0.1 104 102 101 104 D1 15 119 115 101 102 D2 32 120 116 101 102 D3 57 122 120 101 102 D4 83 125 122 101 101 D5 103 128 123 100 101 D6 127 127 122 100 101 D7 152 126 119 100 101 D9 169 115 107 100 101 E8 1.0 0.5 11 0.1 6000 0.5 102 105 99 102 E1 15 115 115 99 102 E2 32 120 118 99 101 E3 57 119 119 99 101 E4 83 119 121 98 100 E5 103 118 123 98 100 E6 127 117 122 98 101 E7 152 114 115 98 101 E9 169 107 106 98 101

Wie in Tabelle 2 dargestellt, ist in einer Blei-Säure-Batterie, die nur aus dem zweiten Kohlenstoffmaterial besteht, der Effekt der Verbesserung der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen gering, auch wenn der erste organische Expander und der zweite organische Expander in Kombination verwendet werden (Z1). Dies liegt daran, dass die Adsorption des zweiten organischen Expanders an das zweite Kohlenstoffmaterial bemerkenswert wird. Andererseits, wenn der erste organische Expander und der zweite organische Expander in Kombination verwendet werden, und das erste Kohlenstoffmaterial und das zweite Kohlenstoffmaterial kombiniert werden, wird die Adsorption des zweiten organischen Expanders an das zweite Kohlenstoffmaterial unterdrückt, wodurch die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen verbessert wird (A1 bis A9, B1 bis B9, C1 bis C9, D1 bis D9, E2 bis E9). Darüber hinaus wird in einer Blei-Säure-Batterie, bei der das Verhältnis R2/R1 im Bereich von 15 bis 155 liegt, das leitfähige Netzwerk leicht im negativen Elektrodenmaterial gebildet, und die Wirkung des organischen Expanders ist ausreichend, um das leitfähige Netzwerk aufrechtzuerhalten; daher ist eine hohe PSOC-Lebensdauer gewährleistet (A1 bis A7, B1 bis B7, C1 bis C7, D1 bis D7, E2 bis E7).As shown in Table 2, in a lead-acid battery made of only the second carbon material, the effect of improving the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles is small even when the first organic expander and the second organic expander are used in combination (Z1). This is because the adsorption of the second organic expander to the second carbon material becomes remarkable. On the other hand, when the first organic expander and the second organic expander are used in combination, and the first carbon material and the second carbon material are combined, the adsorption of the second organic expander to the second carbon material is suppressed, thereby improving the low-temperature, high-speed discharge performance after high-temperature cycles (A1 to A9, B1 to B9, C1 to C9, D1 to D9, E2 to E9). In addition, in a lead-acid battery in which the ratio R2 / R1 is in the range of 15 to 155, the conductive network is easily formed in the negative electrode material, and the action of the organic expander is sufficient to maintain the conductive network; therefore a long PSOC lifespan is guaranteed (A1 to A7, B1 to B7, C1 to C7, D1 to D7, E2 to E7).

<<Blei-Säure-Batterien F1 bis F5>>>> << Lead acid batteries F1 to F5 >>>>

Die Menge einer Sulfonsäuregruppe, die in ein Kondensationsprodukt einer Bisphenolverbindung mit Formaldehyd eingebracht wird, wird so eingestellt, dass der elementare Schwefelgehalt des ersten organischen Expanders der in Tabelle 3 angegebene Wert ist. Eine negative Elektrodenplatte ist ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass der erste zu erhaltende organische Expander verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterien F1 bis F5 sind ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Eine Blei-Säure-Batterie F2 unter Verwendung des ersten organischen Expanders mit einem elementaren Schwefelgehalt von 6000 µmol/g ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie A1. Mw des ersten organischen Expanders ist in allen Fällen 9500.The amount of a sulfonic acid group which is introduced into a condensation product of a bisphenol compound with formaldehyde is adjusted so that the elemental sulfur content of the first organic expander is the value given in Table 3. A negative electrode plate is formed similarly to the lead-acid battery A1, except that the first organic expander to be obtained is used. The lead-acid batteries F1 to F5 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used. A lead-acid battery F2 using the first organic expander with an elemental sulfur content of 6000 µmol / g is identical to the lead-acid battery A1. Mw of the first organic expander is 9500 in all cases.

<<Blei-Säure-Batterien G1 bis G5>>>><< Lead acid batteries G1 to G5 >>>>

Die Menge des ersten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des ersten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Aufladung enthalten ist, 0,1 Masse-% beträgt, und der organische Expander wird zu einer negativen Elektrodenpaste hinzugefügt. Ansonsten ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei den Bleibatterien F1 bis F5 ausgebildet. Die Bleibatterien G1 bis G5 sind ähnlich wie die Bleibatterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Eine Blei-Säure-Batterie G2 unter Verwendung des ersten organischen Expanders mit einem elementaren Schwefelgehalt von 6000 µmol/g ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie B1.The amount of the first organic expander added is adjusted so that the content of the first organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after fully charged is 0.1 mass%, and the organic expander becomes one negative electrode paste added. Otherwise, a negative electrode plate is formed similar to the lead batteries F1 to F5. The lead batteries G1 to G5 are constructed similarly to the lead battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used. A lead-acid battery G2 using the first organic expander with an elemental sulfur content of 6000 µmol / g is identical to the lead-acid battery B1.

<<Blei-Säure-Batterien H1 bis H5>>>><< Lead acid batteries H1 to H5 >>>>

Die Menge einer Sulfonsäuregruppe, die in ein Kondensationsprodukt einer Bisphenolverbindung mit Formaldehyd eingebracht wird, wird so eingestellt, dass der elementare Schwefelgehalt des ersten organischen Expanders der in Tabelle 3 angegebene Wert ist. Eine negative Elektrodenplatte ist ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A7 ausgebildet, nur dass der erste zu erhaltende organische Expander verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterien H1 bis H5 werden ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Eine Blei-Säure-Batterie H2 unter Verwendung des ersten organischen Expanders mit einem elementaren Schwefelgehalt von 6000 µmol/g ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie A7.The amount of a sulfonic acid group which is introduced into a condensation product of a bisphenol compound with formaldehyde is adjusted so that the elemental sulfur content of the first organic expander is the value given in Table 3. A negative electrode plate is formed similarly to the lead-acid battery A7, except that the first organic expander to be obtained is used. The lead-acid batteries H1 to H5 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used. A lead-acid battery H2 using the first organic expander with an elemental sulfur content of 6000 µmol / g is identical to the lead-acid battery A7.

<<Blei-Säure-Batterien J1 bis J5>>>><< Lead acid batteries J1 to J5 >>>>

Die Menge des ersten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des ersten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Aufladung enthalten ist, 0,1 Masse-% beträgt, und der organische Expander wird zu einer negativen Elektrodenpaste hinzugefügt. Ansonsten ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei den Bleibatterien H1 bis H5 ausgebildet. Die Blei-Säure-Batterien J1 bis J5 werden ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Eine Blei-Säure-Batterie J2 unter Verwendung des ersten organischen Expanders mit einem elementaren Schwefelgehalt von 6000 µmol/g ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie B7.The amount of the first organic expander added is adjusted so that the content of the first organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after fully charged is 0.1 mass%, and the organic expander becomes one negative electrode paste added. Otherwise, a negative electrode plate is formed similar to the lead batteries H1 to H5. The lead-acid batteries J1 to J5 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used. A lead-acid battery J2 using the first organic expander with an elemental sulfur content of 6000 µmol / g is identical to the lead-acid battery B7.

Für die Bleiakkus F1 bis F5, G1 bis G5, H1 bis H5 und J1 bis J5 werden die Auswertungen 1 bis 3 analog zur Bleiakku A1 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.For lead-acid batteries F1 to F5, G1 to G5, H1 to H5 and J1 to J5, evaluations 1 to 3 are carried out analogously to lead-acid battery A1. The evaluation results are shown in Table 3.

[Tabelle 3] Erstes Kohlenstoff material (Masse%) Zweites Kohlensto ffmaterial (Masse%) Pulverwide rstandsver hältnis R2/R1 Erster organischer Expander Zweiter organischer Expander (Masse%) PSOC· Lebensdauer leistung Niedertemp eratur-Hochgeschw indigkeitsen tladungsleis tung Regenerative Ladungsann ahme Elektrolyt verlustme nge (Masse%) S-Element Inhalt (µmol/g) F5 1.0 0.5 15 0.05 3000 0.1 111 105 97 100 F1 4000 114 109 99 100 F2 6000 116 109 99 101 F3 8000 117 112 99 100 F4 9000 117 111 99 101 G5 1.0 0.5 15 0.1 3000 0.1 110 106 98 101 G1 4000 115 110 99 102 G2 6000 116 112 100 102 G3 8000 119 115 101 102 G4 9000 118 114 101 103 H5 1.0 0.5 152 0.05 3000 0.1 108 106 98 99 H1 4000 117 110 100 100 H2 6000 118 111 100 100 H3 8000 123 115 100 100 H4 9000 123 116 101 101 J5 1.0 0.5 152 0.1 3000 0.1 107 106 98 99 J1 4000 117 111 99 100 J2 6000 119 112 99 100 J3 8000 126 119 100 101 J4 9000 127 118 100 102 [Table 3] First carbon material (mass%) Second carbon material (mass%) Powder wide ratio R2 / R1 First organic expander Second organic expander (mass%) PSOC · Lifetime performance Low-temperature high-speed charging power Regenerative charge acceptance Electrolyte losses (Dimensions%) S-element content (µmol / g) F5 1.0 0.5 15 00:05 3000 0.1 111 105 97 100 F1 4000 114 109 99 100 F2 6000 116 109 99 101 F3 8000 117 112 99 100 F4 9000 117 111 99 101 G5 1.0 0.5 15 0.1 3000 0.1 110 106 98 101 G1 4000 115 110 99 102 G2 6000 116 112 100 102 G3 8000 119 115 101 102 G4 9000 118 114 101 103 H5 1.0 0.5 152 00:05 3000 0.1 108 106 98 99 H1 4000 117 110 100 100 H2 6000 118 111 100 100 H3 8000 123 115 100 100 H4 9000 123 116 101 101 J5 1.0 0.5 152 0.1 3000 0.1 107 106 98 99 J1 4000 117 111 99 100 J2 6000 119 112 99 100 J3 8000 126 119 100 101 J4 9000 127 118 100 102

Wie in Tabelle 3 dargestellt, wird bei Verwendung eines organischen Expanders mit einem elementaren Schwefelgehalt von 3000 µmol/g in Kombination mit dem zweiten organischen Expander der Effekt der Verbesserung der Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen reduziert (F5, G5, H5, J5). Dies liegt vermutlich daran, dass der organische Expander mit einem elementaren Schwefelgehalt von 3000 µmol/g bei Hochtemperaturzyklen tendenziell ausläuft und es dadurch schwierig wird, die Porenstruktur des negativen Elektrodenmaterials zu erhalten. Andererseits, wenn der erste organische Expander mit einem elementaren Schwefelgehalt von 4000 µmol/g oder mehr in Kombination mit dem zweiten organischen Expander verwendet wird, wird eine hohe Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen unter Sicherstellung einer hohen PSOC-Lebensdauer (F1 bis F4, G1 bis G4, H1 bis H4, J1 bis J4) erreicht. Es wird davon ausgegangen, dass eine hohe Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladung erreicht wird, da der Abfluss des organischen Expanders während der Hochtemperaturzyklen durch den Einsatz des ersten organischen Expanders unterdrückt wird und die Porenstruktur des negativen Elektrodenmaterials gewährleistet ist.As shown in Table 3, when using an organic expander with an elemental sulfur content of 3000 µmol / g in combination with the second organic expander, the effect of improving the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles is reduced (F5, G5, H5, J5). This is probably due to the fact that the organic expander with an elemental sulfur content of 3000 µmol / g tends to run out at high temperature cycles, making it difficult to maintain the pore structure of the negative electrode material. On the other hand, when the first organic expander with an elemental sulfur content of 4000 µmol / g or more is used in combination with the second organic expander, high low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles is ensured while ensuring a long PSOC life (F1 to F4, G1 to G4, H1 to H4, J1 to J4) reached. It is assumed that a high, low-temperature, high-speed discharge is achieved, since the outflow of the organic expander during the high-temperature cycles is suppressed by the use of the first organic expander and the pore structure of the negative electrode material is ensured.

«Blei-Säure-Batterien K1 bis K6>>>> «Lead acid batteries K1 to K6 >>>>

Die Menge des ersten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des ersten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Ladung enthalten ist, dem in Tabelle 4 angegebenen Wert entspricht, und der organische Expander wird zu einer negativen Elektrodenpaste hinzugefügt. Ansonsten ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei der Blei-Säure-Batterie A1 ausgebildet. Die Blei-Säure-Batterien K1 bis K6 werden ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterie K2, bei der der Gehalt des ersten organischen Expanders 0,05 Masse-% beträgt, ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie A1.The amount of the first organic expander added is adjusted so that the content of the first organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after fully charged corresponds to the value shown in Table 4, and the organic expander becomes one negative electrode paste added. Otherwise, a negative electrode plate is formed similar to that of the lead-acid battery A1. The lead-acid batteries K1 to K6 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used. The lead-acid battery K2, in which the content of the first organic expander is 0.05% by mass, is identical to the lead-acid battery A1.

<<Blei-Säure-Batterien L1 bis L6>>>><< Lead-acid batteries L1 to L6 >>>>

Die Menge des ersten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des ersten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Ladung enthalten ist, dem in Tabelle 4 angegebenen Wert entspricht, und der organische Expander wird zu einer negativen Elektrodenpaste hinzugefügt. Ansonsten ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei der Blei-Säure-Batterie A7 ausgebildet. Die Blei-Säure-Batterien L1 bis L6 werden ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 montiert, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterie L2, bei der der Gehalt des ersten organischen Expanders 0,05 Masse-% beträgt, ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie A7.The amount of the first organic expander added is adjusted so that the content of the first organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after fully charged corresponds to the value shown in Table 4, and the organic expander becomes one negative electrode paste added. Otherwise, a negative electrode plate is formed similar to that of the lead-acid battery A7. The lead-acid batteries L1 to L6 are assembled similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used. The lead-acid battery L2, in which the content of the first organic expander is 0.05% by mass, is identical to the lead-acid battery A7.

<<Blei-Säure-Batterien M1 bis M7>>>><< Lead acid batteries M1 to M7 >>>>

Die Menge des zweiten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des zweiten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Ladung enthalten ist, dem in Tabelle 4 angegebenen Wert entspricht, und der organische Expander wird zu einer negativen Elektrodenpaste hinzugefügt. Ansonsten ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei der Blei-Säure-Batterie A7 ausgebildet. Die Blei-Säure-Batterien M1 bis M7 werden ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterie M3, bei der der Gehalt des zweiten organischen Expanders 0,1 Masse-% beträgt, ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie A7.The amount of the second organic expander added is adjusted so that the content of the second organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after fully charged corresponds to the value shown in Table 4, and the organic expander becomes one negative electrode paste added. Otherwise, a negative electrode plate is formed similar to that of the lead-acid battery A7. The lead-acid batteries M1 to M7 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used. The lead-acid battery M3, in which the content of the second organic expander is 0.1% by mass, is identical to the lead-acid battery A7.

<<Blei-Säure-Batterien N1 bis N7>>>><< Lead acid batteries N1 to N7 >>>>

Die Menge des zweiten zugesetzten organischen Expanders wird so eingestellt, dass der Gehalt des zweiten organischen Expanders, der in 100 Masse-% des gebildeten negativen Elektrodenmaterials nach vollständiger Ladung enthalten ist, dem in Tabelle 4 angegebenen Wert entspricht, und der organische Expander wird zu einer negativen Elektrodenpaste hinzugefügt. Ansonsten ist eine negative Elektrodenplatte ähnlich wie bei der Blei-Säure-Batterie B7 ausgebildet. Die Blei-Säure-Batterien N1 bis N7 werden ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, nur dass die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterie N3, bei der der Gehalt des zweiten organischen Expanders 0,1 Masse-% beträgt, ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie B7.The amount of the second organic expander added is adjusted so that the content of the second organic expander contained in 100 mass% of the negative electrode material formed after fully charged corresponds to the value shown in Table 4, and the organic expander becomes one negative electrode paste added. Otherwise, a negative electrode plate is formed similarly to the lead-acid battery B7. The lead-acid batteries N1 to N7 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that the negative electrode plate obtained is used. The lead-acid battery N3, in which the content of the second organic expander is 0.1% by mass, is identical to the lead-acid battery B7.

Für die Bleibatterien K1 bis K6, L1 bis L6, M1 bis M7 und N1 bis N7 werden die Auswertungen 1 bis 3 analog zur Bleibatterie A1 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.For lead batteries K1 to K6, L1 to L6, M1 to M7 and N1 to N7, evaluations 1 to 3 are carried out analogously to lead battery A1. The evaluation results are shown in Table 4.

[Tabelle 4] Erstes Kohlensto ffmaterial (Masse%) Zweites Kohlenstoff material (Masse%) Pulverwiderstand sverhältnis R2/R1 Erster organische r Expander Zweite r organi scher Expan der (Masse %) PSOC-Lebensdauer leistung Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsent ladungsleistung Regenerati ve Ladungsa nnahme Elektrolytverl ustmenge (Mas se%) S· Elem ent Inha lt (pmo l/g) K6 1.0 0.5 15 0 6000 0.1 97 90 98 100 K1 0.02 114 109 99 100 K2 0.05 116 110 99 101 K3 0.08 116 111 99 101 K4 0.1 116 112 100 102 K5 0.12 110 110 99 111 L6 1.0 0.5 152 0 6000 0.1 101 88 99 99 L1 0.02 115 110 100 99 L2 0.05 118 111 100 100 L3 0.08 120 113 99 100 L4 0.1 119 112 99 100 L5 0.12 115 111 99 116 M7 1.0 0.5 152 0.05 6000 0 103 102 100 100 M1 0.02 110 109 100 100 M2 0.05 115 110 100 100 M3 0.1 118 111 100 100 M4 0.3 119 112 99 100 M5 0.5 116 113 98 99 M6 0.7 110 112 93 99 N7 1.0 0.5 152 0.1 6000 0 105 103 100 101 N1 0.02 111 110 100 101 N2 0.05 118 111 99 101 N3 0.1 119 112 99 100 N4 0.3 116 115 99 100 N5 0.5 114 115 98 101 N6 0.7 112 114 94 101 [Table 4] First carbon material (mass%) Second carbon material (mass%) Powder resistance ratio R2 / R1 First organic expander Second organic expander (mass%) PSOC lifetime performance Low temperature high speed discharge power Regenerative charge acceptance Amount of electrolyte lost (Dimensions%) Item contains (pmo l / g) K6 1.0 0.5 15 0 6000 0.1 97 90 98 100 K1 00:02 114 109 99 100 K2 00:05 116 110 99 101 K3 00:08 116 111 99 101 K4 0.1 116 112 100 102 K5 00:12 110 110 99 111 L6 1.0 0.5 152 0 6000 0.1 101 88 99 99 L1 00:02 115 110 100 99 L2 00:05 118 111 100 100 L3 00:08 120 113 99 100 L4 0.1 119 112 99 100 L5 00:12 115 111 99 116 M7 1.0 0.5 152 00:05 6000 0 103 102 100 100 M1 00:02 110 109 100 100 M2 00:05 115 110 100 100 M3 0.1 118 111 100 100 M4 0.3 119 112 99 100 M5 0.5 116 113 98 99 M6 0.7 110 112 93 99 N7 1.0 0.5 152 0.1 6000 0 105 103 100 101 N1 00:02 111 110 100 101 N2 00:05 118 111 99 101 N3 0.1 119 112 99 100 N4 0.3 116 115 99 100 N5 0.5 114 115 98 101 N6 0.7 112 114 94 101

Wie in Tabelle 4 dargestellt, kann bei einem Gehalt des ersten organischen Expanders von 0,02 Massen-% oder mehr eine lange PSOC-Lebensdauer erreicht werden (K1 bis K5, L1 bis L5). Wenn der Gehalt des zweiten organischen Expanders 0,02 Massenprozent oder mehr beträgt, kann ferner eine lange PSOC-Lebensdauer erreicht werden (M1 bis M6, N1 bis N6). Dies liegt vermutlich daran, dass in diesen Fällen der Effekt der Unterdrückung der Schrumpfung des negativen Elektrodenmaterials verstärkt wird, so dass die Porenstruktur des negativen Elektrodenmaterials erhalten bleibt.As shown in Table 4, when the first organic expander is 0.02 mass% or more, a long PSOC life can be achieved (K1 to K5, L1 to L5). Further, when the content of the second organic expander is 0.02 mass% or more, a long PSOC life can be achieved (M1 to M6, N1 to N6). This is presumably because in these cases, the effect of suppressing the shrinkage of the negative electrode material is enhanced, so that the pore structure of the negative electrode material is preserved.

Wenn der Gehalt des ersten organischen Expanders 0,05 Masse-% oder mehr oder 0,08 Masse-% oder mehr beträgt, wird die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen weiter verbessert (K2 bis K5, L2 bis L5). Wenn der Gehalt des zweiten organischen Expanders 0,05 Massenprozent oder mehr beträgt, kann die PSOC-Lebensdauer und die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen weiter gewährleistet werden (M2 bis M6, N2 bis N6). Denn in diesen Fällen wird noch eine feinere Porenstruktur des negativen Elektrodenmaterials ausreichend erhalten. Wenn der Gehalt des ersten organischen Expanders 0,10 Masse-% oder weniger beträgt, ist der Effekt der Reduzierung des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus hoch (K1 bis K4, K6, L1 bis L4, L6). Wenn der Gehalt des zweiten organischen Expanders 0,5 Masse-% oder weniger oder 0,3 Masse-% oder weniger beträgt, erhält man eine ausgezeichnete regenerative Ladungsakzeptanz (M1 bis M5, M7, N1 bis N5, N7).When the content of the first organic expander is 0.05% by mass or more or 0.08% by mass or more, the low-temperature high-speed discharge performance becomes low High temperature cycles further improved (K2 to K5, L2 to L5). If the content of the second organic expander is 0.05 mass% or more, the PSOC life and the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles can be further ensured (M2 to M6, N2 to N6). In these cases, a finer pore structure of the negative electrode material is still sufficiently obtained. If the content of the first organic expander is 0.10 mass% or less, the effect of reducing the electrolyte loss after the cycle is high (K1 to K4, K6, L1 to L4, L6). If the content of the second organic expander is 0.5 mass% or less or 0.3 mass% or less, excellent regenerative charge acceptance (M1 to M5, M7, N1 to N5, N7) is obtained.

«Blei-Säure-Batterien O1 bis O7>>>>«Lead-acid batteries O1 to O7 >>>>

Durch Einstellen der spezifischen Oberfläche jedes verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene spezifische Oberflächenverhältnis s2/sl auf den in Tabelle 5 angegebenen Wert eingestellt. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien O1 bis O7 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie A7 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.By adjusting the specific surface area of each carbon material used, the specific surface area ratio s2 / sl obtained by the above-described method is set to the value shown in Table 5. Apart from that, the lead-acid batteries O1 to O7 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery A7 and the obtained negative electrode plate is used.

«Blei-Säure-Batterien P1 bis P7»»«Lead-acid batteries P1 to P7» »

Durch Einstellen der spezifischen Oberfläche jedes verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene spezifische Oberflächenverhältnis s2/s1 auf den in Tabelle 5 angegebenen Wert eingestellt. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien P1 bis P7 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie B7 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterie P3 mit einem spezifischen Oberflächenverhältnis s2/s1 von 33 ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie B7.By adjusting the specific surface area of each carbon material used, the specific surface area ratio s2 / s1 obtained by the above-described method is set to the value shown in Table 5. Apart from this, the lead-acid batteries P1 to P7 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery B7 and the obtained negative electrode plate is used. The lead-acid battery P3 with a specific surface area ratio s2 / s1 of 33 is identical to the lead-acid battery B7.

<<Blei-Säure-Batterien Q1 bis Q7>>>><< Lead acid batteries Q1 to Q7 >>>>

Durch Einstellen der spezifischen Oberfläche jedes verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene spezifische Oberflächenverhältnis s2/s1 auf den in Tabelle 5 angegebenen Wert eingestellt. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien Q1 bis Q7 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie C7 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterie Q3 mit einem spezifischen Oberflächenverhältnis s2/s1 von 33 ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie C7.By adjusting the specific surface area of each carbon material used, the specific surface area ratio s2 / s1 obtained by the above-described method is set to the value shown in Table 5. Apart from this, the lead acid batteries Q1 to Q7 are constructed similarly to the lead acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead acid battery C7 and the obtained negative electrode plate is used. The lead-acid battery Q3 with a specific surface area ratio s2 / s1 of 33 is identical to the lead-acid battery C7.

<<Blei-Säure-Batterien S1 bis S7>>>><< Lead acid batteries S1 to S7 >>>>

Durch Einstellen der spezifischen Oberfläche jedes verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene spezifische Oberflächenverhältnis s2/s1 auf den in Tabelle 5 angegebenen Wert eingestellt. Abgesehen davon wird eine Blei-Säure-Batterie ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie D7 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterie S3 mit einem spezifischen Oberflächenverhältnis s2/s1 von 33 ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie D7.By adjusting the specific surface area of each carbon material used, the specific surface area ratio s2 / s1 obtained by the above-described method is set to the value shown in Table 5. Apart from this, a lead-acid battery is constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery D7 and the obtained negative electrode plate is used. The lead-acid battery S3 with a specific surface ratio s2 / s1 of 33 is identical to the lead-acid battery D7.

«Blei-Säure-Batterien T1 bis T7>>>>«Lead acid batteries T1 to T7 >>>>

Durch Einstellen der spezifischen Oberfläche jedes verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene spezifische Oberflächenverhältnis s2/s1 auf den in Tabelle 5 angegebenen Wert eingestellt. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien T1 bis T7 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie B1 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird. Die Blei-Säure-Batterie T3 mit einem spezifischen Oberflächenverhältnis s2/s1 von 28 ist identisch mit der Blei-Säure-Batterie B1.By adjusting the specific surface area of each carbon material used, the specific surface area ratio s2 / s1 obtained by the above-described method is set to the value shown in Table 5. Apart from this, the lead-acid batteries T1 to T7 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery B1 and the obtained negative electrode plate is used. The lead-acid battery T3 with a specific surface ratio s2 / s1 of 28 is identical to the lead-acid battery B1.

Für die Bleibatterien O1 bis O7, P1 bis P7, Q1 bis Q7, S1 bis S7 und T1 bis T7 werden die Auswertungen 1 bis 3 ähnlich wie bei der Bleibatterie A1 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.For lead batteries O1 to O7, P1 to P7, Q1 to Q7, S1 to S7 and T1 to T7, evaluations 1 to 3 are carried out similarly to lead battery A1. The evaluation results are shown in Table 5.

[Tabelle 5] Pulverwiderstand sverhältnis R2/R1 Verhält nis der spezifisc hen Oberfläc he s2/s1 Erster organischer Expander Zweiter organisc her Expand er (Masse %) PSOC-Lebensdauerle istung Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentlad ungsleistung Regenerativ e Ladungsann ahme Elektrolytverlus tmenge (Mass e%) s-Elem ent Inhal t (µmol /g) O1 152 16 0.05 6000 0.1 115 112 97 100 O2 24 118 112 99 100 O3 33 119 111 100 100 O4 40 120 110 100 101 O5 112 122 110 101 102 O6 237 121 110 102 103 O7 376 116 109 104 106 P1 152 16 0.1 6000 0.1 116 109 98 100 P2 24 118 111 99 100 P3 33 119 112 99 100 P4 40 121 112 99 100 P5 112 123 113 100 101 P6 237 120 112 100 102 P7 376 118 110 102 107 Q1 152 16 0.1 4000 0.1 114 109 97 100 Q2 24 116 110 99 100 Q3 33 117 111 99 100 Q4 40 118 112 100 100 Q5 112 120 112 100 101 Q6 237 116 111 101 102 Q7 376 112 109 103 105 S1 152 16 0.1 8000 0.1 120 117 98 100 S2 24 125 119 99 100 S3 33 126 119 100 101 S4 40 125 118 100 101 S6 112 122 116 100 101 S6 237 119 115 101 103 S7 376 116 113 104 108 T1 15 6 0.1 6000 0.1 112 110 96 101 T2 20 115 111 99 101 T3 28 116 112 100 102 T4 36 117 113 100 102 T5 109 118 112 101 102 T6 223 116 111 101 103 T7 362 115 109 103 106 [Table 5] Powder resistance ratio R2 / R1 Ratio of the specific surface s2 / s1 First organic expander Second organic expand er (mass%) PSOC lifetime performance Low temperature high speed discharge performance Regenerative charge acceptance Amount of electrolyte lost (Dimensions%) s element contains content (µmol / g) O1 152 16 00:05 6000 0.1 115 112 97 100 O2 24 118 112 99 100 O3 33 119 111 100 100 O4 40 120 110 100 101 O5 112 122 110 101 102 O6 237 121 110 102 103 O7 376 116 109 104 106 P1 152 16 0.1 6000 0.1 116 109 98 100 P2 24 118 111 99 100 P3 33 119 112 99 100 P4 40 121 112 99 100 P5 112 123 113 100 101 P6 237 120 112 100 102 P7 376 118 110 102 107 Q1 152 16 0.1 4000 0.1 114 109 97 100 Q2 24 116 110 99 100 Q3 33 117 111 99 100 Q4 40 118 112 100 100 Q5 112 120 112 100 101 Q6 237 116 111 101 102 Q7 376 112 109 103 105 S1 152 16 0.1 8000 0.1 120 117 98 100 S2 24 125 119 99 100 S3 33 126 119 100 101 S4 40 125 118 100 101 S6 112 122 116 100 101 S6 237 119 115 101 103 S7 376 116 113 104 108 T1 15 6 0.1 6000 0.1 112 110 96 101 T2 20 115 111 99 101 T3 28 116 112 100 102 T4 36 117 113 100 102 T5 109 118 112 101 102 T6 223 116 111 101 103 T7 362 115 109 103 106

Wie in Tabelle 5 dargestellt, wird bei einem spezifischen Oberflächenverhältnis s2/sl von 20 oder mehr die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen unter Beibehaltung einer hohen PSOC-Lebensdauer weiter verbessert, und eine hohe regenerative Ladungsakzeptanz kann teilweise gewährleistet werden (O2 bis O7, P2 bis P7, Q2 bis Q7, S2 bis S7, T2 bis T7). Der Grund, warum eine hohe Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladung erreicht werden kann, liegt vermutlich darin, dass die Adsorption des organischen Expanders unterdrückt wird, da die spezifische Oberfläche jedes Kohlenstoffmaterials in einem geeigneten Bereich liegt. Die PSOC-Lebensdauerleistung wird erheblich verbessert, wenn das spezifische Oberflächenverhältnis s2/sl 20 oder mehr beträgt, verglichen mit dem spezifischen Oberflächenverhältnis s2/sl von weniger als 20. Dies liegt daran, dass die Reduktionsreaktion von Bleisulfat leicht abläuft, wenn das spezifische Oberflächenverhältnis s2/sl 20 oder mehr beträgt. Wenn das spezifische Oberflächenverhältnis s2/sl 240 oder weniger beträgt, sind die Details nicht klar, aber die Zunahme des Elektrolytverlustes nach dem Zyklus wird unterdrückt (O1 bis O6, P1 bis P6, Q1 bis Q6, S1 bis S6, T1 bis T6).As shown in Table 5, at a specific surface area ratio s2 / sl of 20 or more, the low-temperature high-speed discharge performance after high-temperature cycles is further improved while maintaining a long PSOC life, and a high regenerative charge acceptance can be partially guaranteed (O2 to O7, P2 to P7, Q2 to Q7, S2 to S7, T2 to T7). The reason why a high low temperature high speed discharge can be achieved is presumably because the adsorption of the organic expander is suppressed because the specific surface area of each carbon material is in an appropriate range. PSOC lifetime performance is significantly improved when the specific surface area ratio s2 / sl is 20 or more, compared to the specific surface area ratio s2 / sl of less than 20. This is because the reduction reaction of lead sulfate proceeds easily when the specific surface area ratio s2 / sl is 20 or more. If the specific surface area ratio s2 / sl is 240 or less, the details are not clear, but the increase in electrolyte loss after the cycle is suppressed (O1 to O6, P1 to P6, Q1 to Q6, S1 to S6, T1 to T6).

<<Blei-Säure-Batterien U1 bis U8>>>><< Lead-acid batteries U1 to U8 >>>>

Durch Anpassen des durchschnittlichen Seitenverhältnisses des verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene durchschnittliche Seitenverhältnis auf den in Tabelle 6 angegebenen Wert angepasst. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien U1 bis U8 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie A7 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.By adjusting the average aspect ratio of the carbon material used, the average aspect ratio obtained by the above-described method is adjusted to the value shown in Table 6. Apart from this, the lead-acid batteries U1 to U8 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery A7 and the obtained negative electrode plate is used.

<<Blei-Säure-Batterien V1 bis V8>>>><< Lead acid batteries V1 to V8 >>>>

Durch Anpassen des durchschnittlichen Seitenverhältnisses des verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene durchschnittliche Seitenverhältnis auf den in Tabelle 6 angegebenen Wert angepasst. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien V1 bis V8 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie B7 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.By adjusting the average aspect ratio of the carbon material used, the average aspect ratio obtained by the above-described method is adjusted to the value shown in Table 6. Apart from that, the lead-acid batteries V1 to V8 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery B7 and the obtained negative electrode plate is used.

<<Blei-Säure-Batterien W1 bis W8>>>><< Lead acid batteries W1 to W8 >>>>

Durch Anpassen des durchschnittlichen Seitenverhältnisses des verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene durchschnittliche Seitenverhältnis auf den in Tabelle 6 angegebenen Wert angepasst. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien W1 bis W8 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie C7 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.By adjusting the average aspect ratio of the carbon material used, the average aspect ratio obtained by the above-described method is adjusted to the value shown in Table 6. Apart from this, the lead-acid batteries W1 to W8 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery C7 and the obtained negative electrode plate is used.

<<Blei-Säure-Batterien X1 bis X8>>>><< Lead acid batteries X1 to X8 >>>>

Durch Anpassen des durchschnittlichen Seitenverhältnisses des verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene durchschnittliche Seitenverhältnis auf den in Tabelle 6 angegebenen Wert angepasst. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien X1 bis X8 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie D7 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.By adjusting the average aspect ratio of the carbon material used, the average aspect ratio obtained by the above-described method is adjusted to the value shown in Table 6. Apart from this, the lead-acid batteries X1 to X8 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery D7 and the obtained negative electrode plate is used.

<<Blei-Säure-Batterien Y1 bis Y8>>>> << Lead acid batteries Y1 to Y8 >>>>

Durch Anpassen des durchschnittlichen Seitenverhältnisses des verwendeten Kohlenstoffmaterials wird das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene durchschnittliche Seitenverhältnis auf den in Tabelle 6 angegebenen Wert angepasst. Abgesehen davon werden die Blei-Säure-Batterien Y1 bis Y8 ähnlich wie die Blei-Säure-Batterie A1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass eine negative Elektrodenplatte ähnlich der Blei-Säure-Batterie B2 hergestellt wird und die erhaltene negative Elektrodenplatte verwendet wird.By adjusting the average aspect ratio of the carbon material used, the average aspect ratio obtained by the above-described method is adjusted to the value shown in Table 6. Apart from this, the lead-acid batteries Y1 to Y8 are constructed similarly to the lead-acid battery A1, except that a negative electrode plate is made similar to the lead-acid battery B2 and the obtained negative electrode plate is used.

Für die Bleibatterien U1 bis U8, V1 bis V8, W1 bis W8, X1 bis X8 und Y1 bis Y8 wird, ähnlich wie bei der Bleibatterie A1, die PSOC-Lebensdauer von Auswertung 1 bewertet und Auswertung 2 durchgeführt. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt. Wenn das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials eingestellt wird, ändern sich auch das Pulverwiderstandsverhältnis R2/R1 und das spezifische Oberflächenverhältnis s2/sl. Tabelle 6 zeigt diese Werte zusammen.For lead-acid batteries U1 to U8, V1 to V8, W1 to W8, X1 to X8 and Y1 to Y8, similar to lead-acid battery A1, the PSOC lifespan is evaluated by evaluation 1 and evaluation 2. The evaluation results are shown in Table 6. When the average aspect ratio of the first carbon material is set, the powder resistance ratio R2 / R1 and the specific surface ratio s2 / sl also change. Table 6 shows these values together.

[Tabelle 6] PulverwiderstandsverhältnisR2/R1 Spezifische Oberflächenverhältnisse2/s1 Erstes durchschnittliches Seitenverhält nis des Kohlenstoffmaterials Erster organischer Expander Zweiter organischer Expander (Masse %) PSOC-Lebensdauer) eistung Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung (Masse%) s-Elementgehalt (µmol/g) U1 105 23 1 0.05 6000 0.1 114 109 U2 110 23 1.5 116 110 U3 125 23 5 118 110 U4 138 24 11 119 111 U5 143 24 16 120 111 U6 148 24 30 119 112 U7 152 24 35 118 112 U8 154 26 45 111 110 V1 105 23 1 0.1 6000 0.1 114 110 V2 110 23 1.5 117 111 V3 125 23 5 119 112 V4 138 24 11 119 112 V5 143 24 16 121 113 V6 148 24 30 120 112 V7 152 24 35 118 111 V8 154 26 45 112 109 W1 105 23 1 0.1 4000 0.1 113 109 W2 110 23 1.5 115 110 W3 125 23 5 116 111 W4 138 24 11 117 111 W5 143 24 16 117 112 W6 148 24 30 116 111 W7 152 24 35 116 110 W8 154 26 45 111 109 X1 105 23 1 0.1 8000 0.1 120 115 X2 110 23 1.5 123 116 X3 125 23 5 125 117 X4 138 24 11 126 119 X5 143 24 16 128 119 X6 148 24 30 126 119 X7 152 24 35 125 119 X8 154 26 45 112 110 Y1 15 109 1 0.1 6000 0.1 114 109 Y2 17 109 1.5 117 110 Y3 20 109 5 117 111 Y4 24 110 11 118 112 Y5 27 110 16 117 111 Y6 30 110 30 116 110 Y7 32 111 35 115 110 Y8 35 112 45 110 109 [Table 6] PulverwiderstandsverhältnisR2 / R1 Specific surface ratios2 / s1 First average aspect ratio of the carbon material First organic expander Second organic expander (mass%) PSOC lifetime) performance Low-temperature high-rate discharge performance (Dimensions%) s element content (µmol / g) U1 105 23 1 00:05 6000 0.1 114 109 U2 110 23 1.5 116 110 U3 125 23 5 118 110 U4 138 24 11 119 111 U5 143 24 16 120 111 U6 148 24 30 119 112 U7 152 24 35 118 112 U8 154 26 45 111 110 V1 105 23 1 0.1 6000 0.1 114 110 V2 110 23 1.5 117 111 V3 125 23 5 119 112 V4 138 24 11 119 112 V5 143 24 16 121 113 V6 148 24 30 120 112 V7 152 24 35 118 111 V8 154 26 45 112 109 W1 105 23 1 0.1 4000 0.1 113 109 W2 110 23 1.5 115 110 W3 125 23 5 116 111 W4 138 24 11 117 111 W5 143 24 16 117 112 W6 148 24 30 116 111 W7 152 24 35 116 110 W8 154 26 45 111 109 X1 105 23 1 0.1 8000 0.1 120 115 X2 110 23 1.5 123 116 X3 125 23 5 125 117 X4 138 24 11 126 119 X5 143 24 16 128 119 X6 148 24 30 126 119 X7 152 24 35 125 119 X8 154 26 45 112 110 Y1 15 109 1 0.1 6000 0.1 114 109 Y2 17 109 1.5 117 110 Y3 20 109 5 117 111 Y4 24 110 11 118 112 Y5 27 110 16 117 111 Y6 30 110 30 116 110 Y7 32 111 35 115 110 Y8 35 112 45 110 109

Wie in Tabelle 6 dargestellt, wird bei einem durchschnittlichen Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials von 1,5 oder mehr die PSOC-Lebensdauer weiter verbessert (U2 bis U8, V2 bis V8, W2 bis W8, X2 bis X8, Y2 bis Y8). Dies liegt vermutlich daran, dass bei einem durchschnittlichen Seitenverhältnis von 1,5 oder mehr ein leitfähiges Netzwerk im negativen Elektrodenmaterial leicht gebildet wird und das gebildete leitfähige Netzwerk leicht aufrechterhalten werden kann, da der Abfluss des organischen Expanders während Hochtemperaturzyklen unterdrückt wird. Andererseits neigen die PSOC-Lebensdauer und die Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung dazu, mit zunehmendem durchschnittlichen Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials (U8, V8, W8, W8, X8, Y8) zu sinken. Dies liegt vermutlich daran, dass es schwierig wird, ein leitfähiges Netzwerk zu bilden, da bei der Herstellung der negativen Elektrodenplatte Risse auf der Oberfläche der negativen Elektrodenplatte auftreten können. Aus der Sicht der weiteren Verstärkung des Effekts der Verbesserung der PSOC-Lebensdauerleistung und Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung nach Hochtemperaturzyklen beträgt das durchschnittliche Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials vorzugsweise 1,5 oder mehr und 35 oder weniger (U2 bis U7, V2 bis V7, W2 bis W7, X2 bis X7, Y2 bis Y7).As shown in Table 6, when the average aspect ratio of the first carbon material is 1.5 or more, the PSOC life is further improved (U2 to U8, V2 to V8, W2 to W8, X2 to X8, Y2 to Y8). This is presumably because at an average aspect ratio of 1.5 or more, a conductive network is easily formed in the negative electrode material and the formed conductive network can be easily maintained because the drainage of the organic expander is suppressed during high temperature cycles. On the other hand, the PSOC lifetime and the low-temperature high-speed discharge performance tend to decrease with increasing average aspect ratio of the first carbon material (U8, V8, W8, W8, X8, Y8). This is probably because it becomes difficult to form a conductive network because cracks may appear on the surface of the negative electrode plate when the negative electrode plate is manufactured. From the viewpoint of further enhancing the effect of improving the PSOC lifetime performance and low temperature high speed discharge performance after high temperature cycles, the average aspect ratio of the first carbon material is preferably 1.5 or more and 35 or less (U2 to U7, V2 to V7, W2 to W7, X2 to X7, Y2 to Y7).

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY

Die Blei-Säure-Batterie gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist anwendbar auf eine ventilgeregelte Blei-Säure-Batterie und eine geflutete Blei-Säure-Batterie und kann als Energiequelle zum Starten eines Autos, eines Motorrads oder dergleichen und als Energiequelle einer industriellen elektrischen Speichervorrichtung zur Speicherung von natürlicher Energie, in Elektrofahrzeugen (wie Gabelstaplern) und dergleichen verwendet werden.The lead-acid battery according to an aspect of the present invention is applicable to a valve-regulated lead-acid battery and a flooded lead-acid battery, and can be used as a power source for starting a car, a motorcycle, or the like, and as a power source for an industrial electrical storage device for storing natural energy, in electric vehicles (such as forklifts) and the like.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1:1:
Blei-Säure-BatterieLead-acid battery
2:2:
Negative ElektrodenplatteNegative electrode plate
2a:2a:
Ohrabschnitt der negativen ElektrodenplatteEar portion of the negative electrode plate
3:3:
Positive ElektrodenplattePositive electrode plate
4:4:
Seperatorseperator
5:5:
Positives ElektrodenbandPositive electrode band
6:6:
Negatives ElektrodenbandNegative electrode band
7:7:
Positiver ElektrodenpolPositive electrode pole
8:8th:
Durchführungexecution
9:9:
Negativer ElektrodenpolNegative electrode pole
11:11:
Elementelement
12:12:
Behältercontainer
13:13:
Trennwändepartitions
14:14:
Zellkammercell chamber
15:15:
Deckelcover
16:16:
Anschluss für negative ElektrodenConnection for negative electrodes
17:17:
Anschluss für positive ElektrodeConnection for positive electrode
18:18:
Entlüftungsstopfenvent plug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (22)

Blei-Säure-Batterie, umfassend: eine negative Elektrodenplatte; eine positive Elektrodenplatte; und eine Elektrolytlösung, wobei die negative Elektrodenplatte ein negatives Elektrodenmaterial beinhaltet, das ein Kohlenstoffmaterial und einen organischen Expander enthält, das Kohlenstoffmaterial ein erstes Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von 32 pm oder mehr und ein zweites Kohlenstoffmaterial mit einer Partikelgröße von weniger als 32 µm beinhaltet, ein Verhältnis R2/R1 der Pulverbeständigkeit R2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zur Pulverbeständigkeit R1 des ersten Kohlenstoffmaterials 15 oder mehr und 155 oder weniger beträgt, der organische Expander beinhaltet einen ersten organischen Expander mit einem aromatischen Ring und einen zweiten organischen Expander mit einem aromatischen Ring, ein elementarer Schwefelgehalt im ersten organischen Expander 4000 µmol/g oder mehr beträgt, und der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander 2000 µmol/g oder weniger beträgt.Lead-acid battery, comprising: a negative electrode plate; a positive electrode plate; and an electrolytic solution, wherein the negative electrode plate includes a negative electrode material containing a carbon material and an organic expander, the carbon material includes a first carbon material with a particle size of 32 pm or more and a second carbon material with a particle size of less than 32 μm, a ratio R2 / R1 of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material is 15 or more and 155 or less, the organic expander includes a first organic expander with an aromatic ring and a second organic expander with an aromatic ring, an elemental sulfur content in the first organic expander is 4000 µmol / g or more, and the elemental sulfur content in the second organic expander is 2000 µmol / g or less. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 1, worin ein Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial 0,02 Massen-% oder mehr und 0,12 Massen-% oder weniger beträgt und der Gehalt des zweiten organischen Expanders 0,05 Massen-% oder mehr und 0,7 Massen-% oder weniger beträgt.Lead-acid battery after Claim 1 wherein the content of the first organic expander in the negative electrode material is 0.02 mass% or more and 0.12 mass% or less and the content of the second organic expander is 0.05 mass% or more and 0.7 mass% % or less. Bleibatterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Verhältnis s2/s1 einer spezifischen Oberfläche s2 des zweiten Kohlenstoffmaterials zu einer spezifischen Oberfläche s1 des ersten Kohlenstoffmaterials 20 oder mehr und 240 oder weniger beträgt.Lead battery after Claim 1 or 2 , wherein a ratio s2 / s1 of a specific surface s2 of the second carbon material to a specific surface s1 of the first carbon material is 20 or more and 240 or less. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin ein durchschnittliches Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials 1,5 oder mehr und 35 oder weniger beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 3 , wherein an average aspect ratio of the first carbon material is 1.5 or more and 35 or less. Bleibatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander 9000 µmol/g oder weniger beträgt.Lead acid battery according to one of the Claims 1 to 4 , wherein the elemental sulfur content in the first organic expander is 9000 µmol / g or less. Bleibatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der elementare Schwefelgehalt im ersten organischen Expander 6000 µmol/g oder mehr beträgt.Lead acid battery according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the elemental sulfur content in the first organic expander is 6000 µmol / g or more. Bleibatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander 1000 µmol/g oder weniger beträgt.Lead acid battery according to one of the Claims 1 to 6 , wherein the elemental sulfur content in the second organic expander is 1000 µmol / g or less. Bleibatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der elementare Schwefelgehalt im zweiten organischen Expander 400 µmol/g oder mehr beträgt.Lead acid battery according to one of the Claims 1 to 7 , wherein the elemental sulfur content in the second organic expander is 400 µmol / g or more. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin ein Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial 0,05 Masse-% oder mehr beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 8th wherein a content of the first organic expander in the negative electrode material is 0.05 mass% or more. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin ein Gehalt des ersten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial 0,10 Masse-% oder weniger beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 9 wherein a content of the first organic expander in the negative electrode material is 0.10 mass% or less. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin ein Gehalt des zweiten organischen Expanders im negativen Elektrodenmaterial 0,5 Masse-% oder weniger beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 10 wherein a content of the second organic expander in the negative electrode material is 0.5 mass% or less. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin ein Gehalt des ersten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial 0,05 Masse-% oder mehr beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 11 wherein a content of the first carbon material in the negative electrode material is 0.05 mass% or more. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin ein Gehalt des ersten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial 3,0 Massen-% oder weniger beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 12 wherein a content of the first carbon material in the negative electrode material is 3.0 mass% or less. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin ein Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial 0,03 Massen-% oder mehr beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 13 wherein a content of the second carbon material in the negative electrode material is 0.03 mass% or more. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin ein Gehalt des zweiten Kohlenstoffmaterials im negativen Elektrodenmaterial 1,0 Massen-% oder weniger beträgt. Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 14 wherein a content of the second carbon material in the negative electrode material is 1.0 mass% or less. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verhältnis R2/R1 30 oder mehr beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 15 wherein the ratio R2 / R1 is 30 or more. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 16, worin das Verhältnis R2/R1 130 oder weniger beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 16 wherein the ratio R2 / R1 is 130 or less. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Verhältnis s2/sl 30 oder mehr beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 17 , the ratio s2 / sl being 30 or more. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 18, worin das Verhältnis s2/sl 120 oder weniger beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 18 , wherein the ratio s2 / sl is 120 or less. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 19, worin ein durchschnittliches Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials 5 oder mehr beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 19 , wherein an average aspect ratio of the first carbon material is 5 or more. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 20, worin ein durchschnittliches Seitenverhältnis des ersten Kohlenstoffmaterials 30 oder weniger beträgt.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 20 , wherein an average aspect ratio of the first carbon material is 30 or less. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 21, worin das erste Kohlenstoffmaterial mindestens Graphit und das zweite Kohlenstoffmaterial mindestens Ruß beinhaltet.Lead-acid battery according to one of the Claims 1 to 21 wherein the first carbon material includes at least graphite and the second carbon material includes at least carbon black.
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