JP2001155735A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

密閉形鉛蓄電池

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JP2001155735A
JP2001155735A JP33404399A JP33404399A JP2001155735A JP 2001155735 A JP2001155735 A JP 2001155735A JP 33404399 A JP33404399 A JP 33404399A JP 33404399 A JP33404399 A JP 33404399A JP 2001155735 A JP2001155735 A JP 2001155735A
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JP
Japan
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average particle
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mass
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Arihiko Takemasa
有彦 武政
Yukio Yoshiyama
行男 吉山
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Resonac Corp
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Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高容量で長寿命な密閉形鉛蓄電池を提供する。 【解決手段】平均粒子径100μm以上の炭素粉末と平均
粒子径10μm以下の炭素粉末を用い、50〜80質量%が平
均粒子径100μm以上の炭素粉末であり、20〜50質量%が
平均粒子径10μm以下の炭素粉末である混合炭素粉末を
作成する。そして、正極用活物質となる混合鉛粉の質量
に対して、前記混合炭素粉末を0.2〜2質量%添加したペ
ースト状活物質を作成し、該ペースト状活物質を鉛合金
製の集電体に充填し、温度が80〜90℃、相対湿度が95〜
100%の条件で熟成・乾燥してペースト式正極板を作成
し、該ペースト式正極板を密閉形鉛蓄電池に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、密閉形鉛蓄電池に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】密閉形鉛蓄電池は安価で信頼性が高いと
いう特徴を有するために、無停電電源装置用や自動車用
バッテリーなどに広く使用されている。最近、軽量、高
容量であり、長寿命な密閉形鉛蓄電池が強く要求されて
いる。
【0003】鉛蓄電池は集電体部分に鉛合金、活物質に
鉛化合物を用いているため、他の蓄電池に比べて質量エ
ネルギー密度が低い。そこで、質量エネルギー密度を高
くし、より多くの電気量を取り出すには、活物質の利用
率を向上させる必要がある。なお、活物質の利用率を向
上させるためには、一般的には活物質を多孔質化し、電
極反応面積を大きくする手法が有効である。
【0004】活物質を多孔質化するには、水分を多く含
むペースト状活物質を集電体に塗着し、熟成・乾燥して
作成する手法が一般的に用いられている。しかしなが
ら、水分量を増やすと、ペースト状活物質が柔らかくな
るため、集電体に充填されにくくなる。また、ペースト
式正極板に用いている活物質を多孔質化すると、集電体
から活物質が脱落しやすくなり、その結果、密閉形鉛蓄
電池が短期間に寿命に至るという問題点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、活物
質を多孔質化し利用率を向上させることによって、活物
質量を低減するとともに、長寿命な密閉形鉛蓄電池を提
供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、第一の発明は、鉛合金製の集電体にペースト状
活物質を充填して作製するペースト式正極板を用いる密
閉形鉛蓄電池において、前記ペースト式正極板の活物質
中に、平均粒子径の異なる炭素粉末を含有しており、該
炭素粉末の50〜80質量%が平均粒子径100μm以上の炭素
粉末であり、20〜50質量%が平均粒子径10μm以下の炭
素粉末であることを特徴とし、第二の発明は、前記正極
活物質中の炭素粉末の含有量が、0.2〜2質量%であるこ
とを特徴とし、第三の発明は、前記平均粒子径100μm
以上の炭素粉末はグラファイトであり、平均粒子径10μ
m以下の炭素粉末はグラファイト、アセチレンブラック
又はケッチェンブラックのうち、いずれかを含むもので
あることを特徴としている。
【0007】第四の発明は、鉛合金製の集電体にペース
ト状活物質を充填して作製するペースト式正極板を用い
る密閉形鉛蓄電池の製造方法において、平均粒子径100
μm以上の炭素粉末を50〜80質量%、平均粒子径10μm
以下の炭素粉末を20〜50質量%を混合して混合炭素粉末
を作成し、該混合炭素粉末をペースト状活物質に添加
し、該ペースト状活物質を鉛合金製の集電体に充填し
て、温度が80〜90℃、相対湿度が95〜100%の雰囲気で熟
成して未化成のペースト式正極板を作成し、該ペースト
式正極板を用いることを特徴とし、第五の発明は、前記
正極活物質中の炭素粉末の含有量が、0.2〜2質量%であ
ることを特徴とし、第六の発明は、前記平均粒子径100
μm以上の炭素粉末はグラファイトであり、平均粒子径
10μm以下の炭素粉末はグラファイト、アセチレンブラ
ック又はケッチェンブラックのいずれかを含むものであ
ることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】1.正極用ペースト状活物質の作
製 一酸化鉛を70〜80wt.%含む鉛粉を90質量%、鉛丹を10質
量%混合して、混合鉛粉を作成する。前記混合鉛粉、後
述する各種炭素粉末、比重が1.26の希硫酸及び水を加え
て混練して正極用のペースト状活物質を作製する。な
お、JIS規格の針入度測定装置(離合社(株)製)を
用いて、それぞれの正極用ペースト状活物質について針
入度の測定を行い、適量の水を加えて混練することによ
り、その針入度を130〜150 × 10-1mmの範囲に調整し
た。
【0009】2.正極板の作製 後述する炭素粉末の種類、平均粒子径及び添加量の異な
る仕様で作製した正極用のペースト状活物質を、寸法が
w42mm × 169mm × t4.0mmの鉛−カルシウム合金製の集
電体に充填し、40℃、60℃、80℃又は90℃、相対湿度95
〜100%の大気中で24h熟成・乾燥させて未化成の正極板
を作製した。
【0010】3.鉛蓄電池の作製 従来から使用している寸法がw42mm × 169mm × t2.4mm
の負極板を用いた。上記した、正極板を3枚、負極板4
枚をそれぞれ使用し、それらをガラス繊維製のリテーナ
を介して積層し、極板群を組み立ててABS製の電槽に
組み込み、比重が1.30(25℃)の希硫酸電解液を注入す
る。その後、充電量が250%、化成時間が48h、周囲温度
が25℃の条件で電槽化成して、20時間率の公称容量が約
7Ah、電圧が2Vの密閉形鉛蓄電池を作製した。
【0011】4.密閉形鉛蓄電池の初期試験及び寿命試
験条件 作製した密閉形鉛蓄電池は、21Aで放電(3CA相当、25
℃、放電終止電圧:1.3V)して、初期の放電容量を測定
する。過充電寿命試験として、0.21Aの定電流で連続過
充電し、30日ごとに21Aで放電(25℃、放電終止電圧:
1.3V)して、放電容量が1.75Ah以下に低下するまでの期
間を電池の寿命として判断した。
【0012】
【実施例】(実施例1〜4、比較例1〜6)炭素粉末と
して、平均粒子径がそれぞれ500μm、100μm、10μ
m、5μmの日本黒鉛製の天然黒鉛を用いた。上記した
混合鉛粉に対して、前記炭素粉末を、3質量%を添加し
てペースト状活物質を作成した。
【0013】また、前記炭素粉末のそれぞれにおいて、
平均粒子径が大きな粉末Aと平均粒子径が小さな粉末Bと
し、それらを質量比で1:1で混合して混合炭素粉末を
作成する。該混合炭素粉末を前記した混合鉛粉に対し
て、3質量%を添加してペースト状活物質を作成した。
【0014】それぞれのペースト状活物質を上記した集
電体に充填し、40℃、相対湿度95〜100%の雰囲気で熟成
した。これらの正極板を用いて、密閉形鉛蓄電池を作成
して充放電試験をした結果を表1に示す。その他の密閉
形鉛蓄電池の作成条件や試験条件等は前記したものであ
る。
【0015】表1より、平均粒子径が100μm以上の炭
素粉末Aと、平均粒子径が10μm以下の炭素粉末Bを混合
した混合炭素粉末を用いた実施例1〜4は比較例1〜6
に比べて、少ない混合鉛粉質量で高容量の密閉形鉛蓄電
池を得ることができる。なお、平均粒子径が10μm以下
の炭素粉末として、天然黒鉛以外のアセチレンブラッ
ク、ケッチェンブラックなどの炭素粉末のうち、いずれ
かを含むものを用いた場合においても、ほぼ同様の良好
な結果が得られた。
【0016】
【表1】
【0017】(実施例3、5、比較例7〜9)炭素粉末
として、平均粒子径がそれぞれ100μm及び10μmの日
本黒鉛製の天然黒鉛を用いた。また、これらの炭素粉末
を表2に示すように質量比で9:1、8:2、5:5、
4:6、3:7で混合して混合炭素粉末を作成した。そ
して、該混合炭素粉末を、前記混合鉛粉に対して3質量
%を添加してペースト状活物質を作成した。作成したペ
ースト状活物質を上記した集電体に充填し、40℃、相対
湿度95〜100%の雰囲気で熟成した。これらの正極板を用
いて、密閉形鉛蓄電池を作成して充放電試験をした結果
を表2に示す。その他の密閉形鉛蓄電池の作成条件や試
験条件等は前記したものである。
【0018】表2より、平均粒子径が100μmの天然黒
鉛と、平均粒子径が10μmの天然黒鉛の質量比が8:2
の実施例5及び5:5の実施例3では、比較例7〜9に
比べて、より軽量で高容量な密閉形鉛蓄電池を得ること
ができる。すなわち、前記炭素粉末の50〜80質量%が平
均粒子径100μm以上の炭素粉末であり、20〜50質量%が
平均粒子径10μm以下の炭素粉末にすることにより、よ
り軽量で高容量な密閉形鉛蓄電池を得ることができる。
【0019】なお、平均粒子径が100μmの天然黒鉛と
平均粒子径が5μmの天然黒鉛の混合炭素粉末や、平均
粒子径が500μmの天然黒鉛と平均粒子径が10μmの天
然黒鉛の混合炭素粉末を用いた場合でも同様の良好な結
果が得られた。
【0020】
【表2】
【0021】(実施例5、6〜9、比較例10、11)
炭素粉末として、平均粒子径がそれぞれ100μm及び10
μmの日本黒鉛製の天然黒鉛を用いた。これらの炭素粉
末を表3に示すように質量比8:2で混合(すなわち、
前記混合炭素粉末の80質量%が平均粒子径100μm以上の
炭素粉末であり、20質量%が平均粒子径10μm以下の炭
素粉末とした)し、該混合炭素粉末を前記混合鉛粉に対
して、それぞれ0.1、0.2、0.5、1、2、3又は4質量%を
添加してペースト状活物質を作成した。作成したペース
ト状活物質を上記した集電体に充填し、40℃、相対湿度
95〜100%の雰囲気で熟成した。作成した正極板を用い
て、密閉形鉛蓄電池を作成して充放電試験をした結果を
表3に示す。その他の密閉形鉛蓄電池の作成条件や試験
条件等は前記したものである。
【0022】表3より、混合炭素粉末を0.2〜2質量%添
加した実施例6〜9では、実施例5及び比較例10、1
1に比べて、さらに軽量で長寿命な密閉形鉛蓄電池を得
ることができる。
【0023】
【表3】
【0024】(実施例9〜12)炭素粉末として、平均
粒子径がそれぞれ100μm及び10μmの日本黒鉛製の天
然黒鉛を用いた。また、これらの炭素粉末を表4に示す
ように質量比8:2で混合して混合炭素粉末を作成す
る。該混合炭素粉末を前記混合鉛粉に対して、1質量%
を添加し、ペースト水分量を15〜17%に調整しペースト
状活物質を作成した。作成したペースト状活物質を上記
した集電体に充填し、それぞれ40℃、60℃、80℃又は90
℃、相対湿度95〜100%の雰囲気で熟成した。作成した正
極板を用いて、密閉形鉛蓄電池を作成して充放電試験を
した結果を表4に示す。その他の密閉形鉛蓄電池の作成
条件や試験条件等は前記したものである。
【0025】表4より、80〜90℃の雰囲気下で熟成した
実施例11、12では、実施例9、10に比べて、さら
に軽量で長寿命な密閉形鉛蓄電池を得ることができる。
そして、表4に示す実施例11、12は、表1に示す従
来使用していた比較例1〜5に比べて、混合鉛粉質量を
約2割程度減らすことができるとともに、さらなる長寿
命化を達成している。
【0026】
【表4】
【0027】
【発明の効果】上述したように、本発明を用いると混合
鉛粉質量を減らして軽量化するとともに、高容量で長寿
命な密閉形鉛蓄電池を得ることができるため工業上優れ
たものである。
フロントページの続き Fターム(参考) 5H003 AA00 AA02 AA04 AA07 BA01 BA03 BB02 BB04 BB15 BC01 BD01 BD02 BD04 5H016 AA02 AA05 BB01 BB06 BB09 EE01 EE05 HH01 HH11 HH13 5H028 AA01 BB03 BB05 BB06 EE01 FF04 HH01 HH05 HH08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉛合金製の集電体にペースト状活物質を充
    填して作製するペースト式正極板を用いる密閉形鉛蓄電
    池において、前記ペースト式正極板の活物質中に、平均
    粒子径の異なる炭素粉末を含有しており、該炭素粉末の
    50〜80質量%が平均粒子径100μm以上の炭素粉末であ
    り、20〜50質量%が平均粒子径10μm以下の炭素粉末で
    あることを特徴とする密閉形鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】前記正極活物質中の炭素粉末の含有量が、
    0.2〜2質量%であることを特徴とする請求項1記載の密
    閉形鉛蓄電池。
  3. 【請求項3】前記平均粒子径100μm以上の炭素粉末は
    グラファイトであり、平均粒子径10μm以下の炭素粉末
    はグラファイト、アセチレンブラック又はケッチェンブ
    ラックのうち、いずれかを含むものであることを特徴と
    する請求項1又は2記載の密閉形鉛蓄電池。
  4. 【請求項4】鉛合金製の集電体にペースト状活物質を充
    填して作製するペースト式正極板を用いる密閉形鉛蓄電
    池の製造方法において、平均粒子径100μm以上の炭素
    粉末を50〜80質量%、平均粒子径10μm以下の炭素粉末
    を20〜50質量%を混合して混合炭素粉末を作成し、該混
    合炭素粉末をペースト状活物質に添加し、該ペースト状
    活物質を鉛合金製の集電体に充填して、温度が80〜90
    ℃、相対湿度が95〜100%の雰囲気で熟成して未化成のペ
    ースト式正極板を作成し、該ペースト式正極板を用いる
    ことを特徴とする密閉形鉛蓄電池の製造方法。
  5. 【請求項5】前記正極活物質中の炭素粉末の含有量が、
    0.2〜2質量%であることを特徴とする請求項4記載の密
    閉形鉛蓄電池の製造方法。
  6. 【請求項6】前記平均粒子径100μm以上の炭素粉末は
    グラファイトであり、平均粒子径10μm以下の炭素粉末
    はグラファイト、アセチレンブラック又はケッチェンブ
    ラックのいずれかを含むものであることを特徴とする請
    求項4又は5記載の密閉形鉛蓄電池の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004199993A (ja) * 2002-12-18 2004-07-15 Furukawa Battery Co Ltd:The 鉛蓄電池用正極およびその製造方法
CN102725891A (zh) * 2010-01-21 2012-10-10 株式会社杰士汤浅国际 铅蓄电池用负极板及其制造方法、以及铅蓄电池

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