JP2001229920A

JP2001229920A - 密閉形鉛蓄電池の製造方法

Info

Publication number: JP2001229920A
Application number: JP2000042156A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yoshiyama; 行男吉山
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高容量で長寿命な密閉形鉛蓄電池の製造方法を
提供する。【解決手段】平均粒子径が8〜20μmのグラファイトを、
鉛粉に対して1.0〜3.0質量％添加して正極用のペースト
状活物質を作成する。該ペースト状活物質を鉛合金製の
集電体に充填し、熟成・乾燥させて未化成のペースト式
正極板を作成し、該未化成のペースト式正極板の活物質
層には、50〜70質量%の四塩基性硫酸鉛を含むようにす
る。そして、正極用ペースト状活物質中の水分量を調整
することにより、電槽化成後における正極活物質層の多
孔度を58〜65%にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉形鉛蓄電池の
製造方法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、無停電電源装置や自動車用バッ
テリーなどに広く使用されている。近年、ペースト式正
極板を用いた密閉形鉛蓄電池の高容量化及び長寿命化が
強く要求されている。密閉形鉛蓄電池を高容量化するに
は、正極板の活物質層の多孔度を高くする手法が有効で
ある。しかしながら、正極板の活物質層の多孔度を高く
すると、鉛合金製の集電体から前記活物質層が脱落しや
すくなり、その結果、寿命が短くなるという問題点が認
められている。

【０００３】密閉形鉛蓄電池を長寿命化する手法とし
て、ペースト式正極板の活物質層の物性を改良する手法
が検討されている。すなわち、未化成状態でのペースト
式正極板の活物質層内に、比較的、結晶粒径の大きな4P
bO・PbSO₄（以下、四塩基性硫酸鉛と称す）を生成させた
後、化成することによって、二酸化鉛（PbO₂）の骨格を
大きくし、集電体と活物質層の密着強度を向上させる手
法である。

【０００４】前記四塩基性硫酸鉛は三塩基性硫酸鉛と同
様に、化成すると二酸化鉛化するが、四塩基性硫酸鉛は
三塩基性硫酸鉛に比べて化成時における体積膨張率が小
さいため、化成によってもその骨格がほとんど崩れない
ことが知られている。その結果、集電体と活物質層の密
着強度が向上し、密閉形鉛蓄電池が長寿命化できること
が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記四
塩基性硫酸鉛の結晶が大きくなると活物質の利用率が低
下し、その結果、放電容量が低下するという問題点が認
められている。本発明の目的は、長寿命で正極活物質の
利用率の高い密閉形鉛蓄電池の製造方法を提供すること
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、本発明は未化成状態でのペースト式正極板の活物
質層内に、結晶粒径の大きな四塩基性硫酸鉛を生成させ
た後、化成することによって長寿命化をはかるととも
に、炭素粉末を含有させて活物質の利用率を向上させる
ことにした。

【０００７】すなわち、第一の発明は鉛粉、炭素粉末、
希硫酸、水、樹脂繊維を含むペースト状活物質を作製
し、該ペースト状活物質を鉛合金製の集電体に塗着した
後に、熟成・乾燥して四塩基性硫酸鉛を50〜70質量％含
む活物質層を有する正極板を作成し、該正極板を化成し
て用いる密閉形鉛蓄電池の製造方法において、前記鉛粉
に対して1.0〜3.0質量％の炭素粉末を含有させることを
特徴とし、第二の発明は、前記炭素粉末がグラファイト
であることを特徴とし、第三の発明は、前記炭素粉末の
平均粒子径が、8〜20μmであることを特徴とし、第四の
発明は、前記化成後の正極板活物質層の多孔度が、58〜
65％であることを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】１．正極板の作製・試験条件一酸化鉛を主成分とする鉛粉、後述する各種粒径の鱗状
グラファイト、水、希硫酸及び樹脂繊維を加えて混練し
て正極用のペースト状活物質を作成する。ＪＩＳ規格の
針入度測定装置（離合社製）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った。縦
が240mm、横が140mm、厚みが4.2mmの格子形状をした鉛
−カルシウム合金製の集電体に、前記ペースト状活物質
を充填する。その後、温度が80℃、相対湿度が95%以上
の雰囲気で5時間の熟成をした後、温度が60℃、相対湿
度が65%の雰囲気で乾燥してペースト式正極板を得た。
正極活物質量は、熟成、乾燥後の質量と前記集電体の質
量から求めた。

【０００９】熟成、乾燥後における正極用活物質中の四
塩基性硫酸鉛の生成量については、X線回折法を用い、
四塩基性硫酸鉛、三塩基性硫酸鉛及び一酸化鉛（PｂO）
の標準サンプルとの比較により決定した。なお、上記し
た熟成、乾燥条件では正極板の活物質層に、水分量、炭
素粉末の添加量及び平均粒子径にかかわらず、四塩基性
硫酸鉛が約60%含むことを確認した。

【００１０】２．密閉形鉛蓄電池の作製及び試験条件前記したペースト式正極板と、従来から使用していた縦
が240mm、横が140mm、厚みが2.4mmのペースト式負極板
とを用いた。そして、リテーナを介して、ペースト式正
極板が8枚、ペースト式負極板が９枚それぞれ使用した
極板群を作成し、該極板群を用いて密閉形鉛蓄電池を作
製し、希硫酸電解液を注液した後に電槽化成をして公称
容量が２V-200Ahの密閉形鉛蓄電池とした。なお、電槽
化成後の電解液比重は約1.26であり、正極板の放電容量
に支配される密閉形鉛蓄電池である。正極板の多孔度
は、電槽化成後に該密閉形鉛蓄電池を解体して測定し
た。

【００１１】作成した密閉形鉛蓄電池は25℃、0.1CAの
定電流で放電（終止電圧が1.8V）して初期の放電容量を
測定した後、0.02CAの連続過充電をした。そして、30日
ごとに、25℃、0.1CAの定電流で、放電終止電圧が1.8V
まで放電して容量を測定し、放電容量が140Ah以下にな
った時点を寿命とした。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１３】（実施例１、２、比較例１、２）鉛粉質量
に対して平均粒子径が10μｍの鱗状グラファイトを、そ
れぞれ0.5,1.0,3.0,4.0質量％添加して正極用ペースト
状活物質を作成する。正極板１枚当たり330gの活物質量
となるように集電体に塗着した。なお、ペースト状活物
質中の水分量は、鉛粉に対して14質量%とした。そし
て、上記した手法で密閉形鉛蓄電池を作成して実験した
結果を表１に示す。

【００１４】表１より、鉛粉に対して平均粒子径が10μ
ｍの鱗状グラファイトを1.0〜3.0質量％添加すると、初
期の放電容量が高く、且つ、長寿命な密閉形鉛蓄電池を
得ることができる。なお、解体調査によって、正極活物
質層の多孔度が60〜61％であることを確認した。

【００１５】

【表１】

【００１６】（実施例１、３〜６）平均粒子径がそれぞ
れ5,8,10,20,30μｍの鱗状グラファイトを、鉛粉質量に
対して、それぞれ、1.0質量％添加して正極用のペース
ト状活物質を作成した。そして、正極板１枚当たり330g
の活物質量となるように集電体に塗着した。なお、ペー
スト状活物質中の水分量は、鉛粉に対して14質量%とし
た。そして、上記した仕様で密閉形鉛蓄電池を作成して
実験した結果を表２に示す。

【００１７】表２より、鉛粉に対して平均粒子径が8〜2
0μｍの鱗状グラファイトを1.0質量％添加すると初期の
放電容量が高く、長寿命な密閉形鉛蓄電池を得ることが
できる。、なお、解体調査によって、正極活物質層の多
孔度が60〜61％であることを確認した。

【００１８】

【表２】

【００１９】（実施例１、７〜１０）平均粒子径が10μ
ｍの鱗状グラファイトを、鉛粉質量に対して1.0質量％
添加して正極用のペースト状活物質を作成した。ペース
ト状活物質中の水分量は、鉛粉に対して11〜17質量%と
し、ペースト状活物質の針入度が80〜120ｍｍ^-1になる
ように調整した。なお、正極板１枚当たり315〜345ｇの
活物質量となるように集電体に塗着した。そして、上記
した仕様で密閉形鉛蓄電池を作成して実験した結果を表
３に示す。

【００２０】表３より、正極活物質層の多孔度を58〜65
%にすると、少ない正極活物質量でも初期の放電容量が
高く、長寿命な密閉形鉛蓄電池を得ることができる。

【００２１】

【表３】

【００２２】上記した実施例は炭素粉末として、鱗状グ
ラファイトを用いた結果を示したが、他の塊状グラファ
イトやアセチレンブラックなどを用いた場合でも同様の
良好な効果を示した。また、実施例として熟成・乾燥後
の正極活物質中に含まれる四塩基性硫酸鉛量として、約
60質量%含まれている例を示したが、熟成・乾燥条件を
変えることにより、電槽化成前の正極活物質中に含まれ
る四塩基性硫酸鉛量として、50〜70%の範囲のものを使
用した場合においても同様の良好な効果を示した。

【００２３】

【発明の効果】上述したように、本発明を用いると、少
ない正極活物質量でも放電容量が高く、且つ、長寿命な
密閉形鉛蓄電池を製造することができるため優れてい
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉛粉、炭素粉末、希硫酸、水、樹脂繊維を
含むペースト状活物質を作製し、該ペースト状活物質を
鉛合金製の集電体に塗着した後に、熟成・乾燥して四塩
基性硫酸鉛を50〜70質量％含む活物質層を有する正極板
を作成し、該正極板を化成して用いる密閉形鉛蓄電池の
製造方法において、前記鉛粉に対して1.0〜3.0質量％の
炭素粉末を含有させることを特徴とする密閉形鉛蓄電池
の製造方法。
【請求項２】前記炭素粉末がグラファイトであることを
特徴とする請求項１記載の密閉形鉛蓄電池の製造方法。
【請求項３】前記炭素粉末の平均粒子径が、8〜20μm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
電池の製造方法。
【請求項４】前記化成後の正極活物質層の多孔度が、58
〜65％であることを特徴とする請求項１、２又は３記載
の鉛蓄電池の製造方法。