JP2000036305A

JP2000036305A - 鉛蓄電池用極板

Info

Publication number: JP2000036305A
Application number: JP10203084A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hara; 賢二原
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2000-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】鉛蓄電池の放電容量を高めて、しかも電池の
寿命を延ばせる鉛蓄電池用極板を得る。【解決手段】鉛粉に対して０．０１〜０．８重量％の
スルホン化ポリスチレン樹脂からなる補強用短繊維を水
に分散した液に鉛粉を加えて混練する。これに希硫酸を
加えてさらに混練して活物質ペーストを作成する。活物
質ペーストを集電体に充填した後、熟成、乾燥、化成を
行って極板を作る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池用極板に
関するものであり、特に活物質ペーストを用いて活物質
層を形成する鉛蓄電池用極板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ペースト式活物質層を有する鉛蓄電池用
極板は、金属鉛を含む酸化鉛からなる鉛粉と希硫酸と水
とを混練した活物質ペーストを格子体等からなる集電体
に充填した後に、熟成、乾燥の工程を経て完成する。こ
の種の極板では、活物質の強度を高めるために活物質ペ
ーストに耐酸性を有する長さ１〜１０ｍｍのガラス、ポ
リプロピレン樹脂またはポリエチレンテレフタレート樹
脂からなる補強用短繊維を添加している。また、特開平
６−１４００４３号公報にはカーボンウィスカーからな
る導電性繊維を補強用短繊維として用いる技術が示され
ている。また、特開平６−１０３９７８号公報には、カ
ーボンからなる導電物質をコーティングしたポリエステ
ル繊維を補強用短繊維として用いる技術が示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラ
ス、ポリプロピレン樹脂またはポリエチレンテレフタレ
ート樹脂からなる繊維を活物質ペーストに添加した場
合、これらの繊維を活物質ペースト中に十分に分散させ
ることには限界があった。そのため、活物質の強度を高
めて、電池の寿命を十分に延ばすことができなかった。
また、これらの繊維は、導電性を有していないので、活
物質層内の導電性を高めることができず、電池の容量を
十分に高めることができなかった。

【０００４】これに対して、カーボンウィスカーまたは
カーボンをコーティングしたポリエステル繊維は、導電
性を有するものの活物質ペースト中に十分に分散させる
には限界があった。また、活物質を補強する強度は弱
い。そのため、活物質の強度を高めて、電池の寿命を十
分に延ばすことができなかった。

【０００５】本発明の目的は、鉛蓄電池の放電容量を高
めて、しかも電池の寿命を延ばせる鉛蓄電池用極板及び
鉛蓄電池用正極板を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、活物質ペースト中の
水分量を少なくしても活物質ペーストの集電体への充填
性を高めることができる鉛蓄電池用極板及び鉛蓄電池用
正極板を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ペースト式活
物質層内に補強用短繊維が含まれている鉛蓄電池用極板
を対象にして、補強用短繊維をスルホン化ポリスチレン
樹脂により形成する。なお、ここでいう、ペースト式活
物質層とは、活物質ペーストを用いて形成した活物質層
である。スルホン化ポリスチレン樹脂からなる繊維は、
表面部にスルホン基を有しているので水及び希硫酸に対
するぬれ性が高い。そのため、補強用短繊維をスルホン
化ポリスチレン樹脂により形成すると、補強用短繊維を
活物質ペースト中へ十分に分散させることができる。そ
のため、活物質の強度を高めて、電池の寿命を十分に延
ばすことができる。また、スルホン化ポリスチレン樹脂
は帯電防止材として用いられているように、導電性を有
している。そのため、活物質層内の導電性を高め、活物
質利用率を高めて、電池の容量を十分に高めることがで
きる。

【０００８】また、補強用短繊維をスルホン化ポリスチ
レン樹脂により形成すると活物質ペーストの流動性を高
めることができる。そのため、活物質ペースト中の水分
量を少なくしても活物質ペーストの集電体への充填性を
高められる。また、このように水分量を少なくできるこ
とによっても、単位体積あたりの活物質充填量を高める
と共に活物質強度を高められるので、電池容量及び電池
寿命を更に向上できる利点がある。

【０００９】本発明は、正極板及び負極板のどちらに適
用しても効果を得ることができるが、スルホン化ポリス
チレン樹脂は、正極板の電池反応に必要なプロトン（Ｈ
^＋）を引き寄せるので、本発明を正極板に適用すると、
放電容量を高める効果がより高くなる。

【００１０】本発明を正極板に適用する場合、補強用短
繊維の含有量は、ペースト式活物質層の主原料となる鉛
粉に対して０．０５〜０．５重量％とするのが好まし
い。０．０５重量％を下回ると、活物質の脱落を十分に
抑えることができない。また、導電性が低下するため、
電池の放電容量を高めることができない。０．５重量％
を上回ると活物質充填量が低くなり、電池の放電容量が
低下する。また、補強用短繊維の分散に時間を要し、す
り切り充填した場合、極板表面に補強用短繊維がけばだ
ち、平滑な充填が得ることができない。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施例の正極板に用いる
活物質ペーストを次のようにして製造した。まず、平均
径１０μｍ、平均長さ５ｍｍのスルホン化ポリスチレン
樹脂からなる補強用短繊維を水に分散した分散液に鉛粉
を加えて混練した。そして、活物質ペーストに対する水
分量を１１重量％としたものを実施例１とした。また、
活物質ペーストに対する水分量を１３重量％としたもの
を実施例１１とした。また、活物質ペーストに対する水
分量を１１重量％とし、スルホン化ポリスチレン樹脂の
代りに同寸法のポリプロピレンを補強用短繊維として用
いたものを比較例１とした。また、活物質ペーストに対
する水分量を１３重量％とし、スルホン化ポリスチレン
樹脂の代りに同寸法のポリプロピレンを補強用短繊維と
して用いたものを比較例１１とした。また、活物質ペー
ストに対する水分量を１１重量％とし、スルホン化ポリ
スチレン樹脂の代りに同寸法のガラス繊維を補強用短繊
維として用いたものを比較例２とした。また、活物質ペ
ーストに対する水分量を１３重量％とし、スルホン化ポ
リスチレン樹脂の代りに同寸法のガラス繊維を補強用短
繊維として用いたものを比較例１２とした。次にこれら
に希硫酸を加えてさらに混練して補強用短繊維及び水の
量がそれぞれ異なる活物質ペーストを作成した。

【００１２】次に上記各活物質ペーストにおいて、鉛粉
に対する補強用短繊維の量が０．０１〜０．８重量％の
範囲で異なるものをそれぞれ作り、各活物質ペーストに
針を入れて、補強用短繊維及び水の量と針入度との関係
を調べた。図１は、その測定結果を示している。本図に
おいて、斜線で示した領域（針入度９〜１５ｍｍ）は活
物質ペーストを集電体に充填するのに可能な範囲であ
る。本図より、各比較例の活物質ペーストでは、活物質
ペーストに対する水分量が１１重量％になると、活物質
ペーストの充填範囲を外れるのに対して、スルホン化ポ
リスチレン樹脂からなる補強用短繊維を用いると、活物
質ペーストに対する水分量が１１重量％でも、活物質ペ
ーストの充填が可能なのが分る。これより、スルホン化
ポリスチレン樹脂からなる補強用短繊維を用いると、活
物質ペースト中の水分量を減らして単位体積あたりの活
物質充填量を増やせるのが分る。

【００１３】次に本発明の実施例の正極板を次のように
して製造した。まず、活物質ペーストに対する水分量が
１２重量％で、その他は前述と同様にして補強用短繊維
の量が異なる活物質ペーストを作成した。次に各活物質
ペーストをＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金の格子体からなる厚
み４ｍｍの集電体に充填してから、３５℃、９８％ＲＨ
の雰囲気下で３日間静置してペーストを熟成し、硬化し
た後に５０℃、２０％ＲＨ中に１日間乾燥して未化成正
極板を作った。また、正極板と同様に補強用短繊維を添
加した未化成負極板も作った。これらの未化成負極板
は、活物質ペーストに鉛粉に対してリグニンからなる添
加剤を加え、その他は未化成正極板と同様にして製造し
た。次に、比重１．０５０、液温４０℃の希硫酸からな
る化成液を充填した化成槽内に未化成正極板と未化成負
極板とを交互に配置した。そして、４０時間かけて通電
して正極板を理論課電量の２５０％の化成を行った。そ
して、化成後に正極板は流水中で３０分間水洗した後、
５０℃で１６時間乾燥した。また負極板は流水中で３０
分間水洗した後、８０℃で１６時間窒素ガス雰囲気中で
乾燥した。

【００１４】次に化成後の各正極板を５０ｃｍの高さか
ら２０回落下して集電体からの活物質脱落量を調べた。
また、本試験においても、スルホン化ポリスチレン樹脂
からなる補強用短繊維の代りにスルホン化ポリスチレン
樹脂と同寸法のポリプロピレン（比較例１）、ガラス繊
維（比較例２）をそれぞれ補強用短繊維として用い、補
強用短繊維が鉛粉に対して０．０５〜０．５重量％の範
囲でそれぞれ異なる比較例の正極板をそれぞれ作り、各
正極板の結果も同様に調べた。図２はその測定結果を示
している。本図より、補強用短繊維の量が多くなると集
電体からの活物質の脱落をより抑えられるのが分る。ま
た、比較例の各極板に対して本実施例の極板は、活物質
の脱落を大きく抑えられるのが分る。これは、スルホン
化ポリスチレン樹脂からなる補強用短繊維は、活物質ペ
ーストを作成する際に、活物質ペースト中によく分散す
るためである。

【００１５】次に上記のようにして作成した正極板４枚
と負極板５枚とを組合わせて４０Ａｈの密閉形鉛蓄電池
を作成し、各電池の高率放電特性を調べた。即ち、各密
閉形鉛蓄電池は正極板及び負極板の両方に同量の補強用
短繊維が含有されていることになる。また、本試験にお
いても、スルホン化ポリスチレン樹脂からなる補強用短
繊維の代りにスルホン化ポリスチレン樹脂と同寸法のポ
リプロピレン（比較例１）、ガラス繊維（比較例２）を
それぞれ補強用短繊維として用い、補強用短繊維が鉛粉
に対して０．０５〜０．５重量％の範囲でそれぞれ異な
る比較例の正極板及び負極板を組み合わせた電池をそれ
ぞれ作り、各電池の結果も同様に調べた。本試験（高率
放電特性試験）は、周囲電圧２５℃において１０Ａの放
電電流で、終止電圧１．３Ｖに至るまで定電流で放電し
た後に、設定電圧２．４５Ｖ，制限電流１２Ｖで１６時
間定電圧充電する回復充電を行い、その後に前述と同様
の放電を行った際の放電容量の比（鉛粉に対して０．０
１重量％を補強用短繊維を添加した本実施例の電池を１
００％とした場合の放電容量の比）を測定した。図３は
その測定結果を示している。本図より比較例の各極板を
用いた電池に対して本実施例の極板を用いた電池は、放
電容量比を高く維持できるのが分る。また、補強用短繊
維の含有量を鉛粉に対して０．０５〜０．５重量％とす
ると活物質利用率を高めて放電容量比を高く維持できる
のが分る。補強用短繊維の含有量が０．０５重量％を下
回ると、導電性が低下するため、電池の放電容量を高め
ることができない。また、補強用短繊維の含有量が０．
０５重量％を下回る場合、図２に示すように、活物質の
脱落も十分に抑えることができない。また、補強用短繊
維の含有量が０．５重量％を上回ると活物質充填量が低
くなり、電池の放電容量が低下する。また、補強用短繊
維の分散に時間を要し、すり切り充填した場合、極板表
面に短繊維がけばだち、平滑な充填が得ることができな
い。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、補強用短繊維をスルホ
ン化ポリスチレン樹脂により形成するので、補強用短繊
維を活物質ペースト中へ十分に分散させることができ
る。そのため、活物質の強度を高めて、電池の寿命を十
分に延ばすことができる。また、スルホン化ポリスチレ
ン樹脂は、導電性が高いため、活物質層内の導電性を高
め、活物質利用率を高めて、電池の容量を十分に高める
ことができる。

【００１７】また、補強用短繊維をスルホン化ポリスチ
レン樹脂により形成すると活物質ペーストの流動性を高
めることができる。そのため、活物質ペースト中の水分
量を少なくしても活物質ペーストの集電体への充填性を
高められる。このように水分量を少なくできることによ
っても、単位体積あたりの活物質充填量を高めると共に
活物質強度を高められるので、電池容量及び電池寿命を
更に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験に用いた活物質ペーストの補強用短繊維の
量と針入度との関係を示す図である。

【図２】試験に用いた極板の補強用短繊維の量と集電体
からの活物質脱落量との関係を示す図である。

【図３】試験に用いた電池の補強用短繊維の量と放電容
量比との関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ペースト式活物質層内に補強用短繊維が
含まれている鉛蓄電池用極板において、前記補強用短繊維は、スルホン化ポリスチレン樹脂によ
り形成されていることを特徴とする鉛蓄電池用極板。
【請求項２】鉛粉を主原料として含むペースト式活物
質層内に補強用短繊維が含まれている鉛蓄電池用正極板
において、前記補強用短繊維は、スルホン化ポリスチレン樹脂によ
り形成されていることを特徴とする鉛蓄電池用正極板。
【請求項３】前記補強用短繊維の含有量は、前記鉛粉
に対して０．０５〜０．５重量％であることを特徴とす
る請求項２に記載の鉛蓄電池用正極板。