JP2002042797A - ペースト状活物質の製造方法 - Google Patents

ペースト状活物質の製造方法

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JP2002042797A
JP2002042797A JP2000225311A JP2000225311A JP2002042797A JP 2002042797 A JP2002042797 A JP 2002042797A JP 2000225311 A JP2000225311 A JP 2000225311A JP 2000225311 A JP2000225311 A JP 2000225311A JP 2002042797 A JP2002042797 A JP 2002042797A
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Koichi Fukui
浩一 福井
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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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】初期の放電容量が高く、長寿命な鉛蓄電池を提
供する。 【解決手段】容器内を密封できる混練装置を用い、70
℃以上の温度でペースト状活物質を10〜25分間混練
した後、該ペースト状活物質を40℃以下まで冷却し
て、三塩基性硫酸鉛と四塩基性硫酸鉛が混在するペース
ト状活物質を作製する。そして、該ペースト状活物質を
鉛合金製の集電体に充填して正極板を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池に用いる
ペースト状活物質の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】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、自動車用や無停電電源装置用として広
く使用されている。そして、これらの装置に用いられる
鉛蓄電池は高容量化及び長寿命化が強く要求されてい
る。
【0003】鉛蓄電池の主原材料としては、一酸化鉛を
主成分として金属鉛を含む鉛粉が使用されている。そし
て、前記鉛粉に必要に応じて添加剤と希硫酸とを加えて
混練してペースト状活物質を作成し、該ペースト状活物
質を格子状をした鉛合金製の集電体に充填し、60℃以
下の雰囲気中で熟成、乾燥していることによって未化成
の正極板を製造するのが一般的である。
【0004】なお、60℃以下の雰囲気中で熟成、乾燥
させて製造した未化成の正極板の活物質は、三塩基性硫
酸鉛が形成される。なお、正極板の活物質が三塩基性硫
酸鉛の場合には、活物質の利用率が高いため、それを用
いた鉛蓄電池の初期の放電容量も高いという特徴があ
る。
【0005】しかしながら、上記した手法で作成した正
極板を用いた鉛蓄電池は、初期においては高容量化が達
成できるものの、サイクル寿命が短いという問題点があ
る。すなわち、前記した三塩基性硫酸鉛を化成すると結
晶の細かな二酸化鉛が形成される。そして、それを用い
た鉛蓄電池は充放電サイクルを繰り返すと、その活物質
は泥状化しやすく、前記集電体から脱落しやすいという
問題点がある。
【0006】一方、70℃以上の雰囲気中で熟成、乾燥
させて製造した正極用活物質は、四塩基性硫酸鉛が形成
される。そして、該四塩基性硫酸鉛を化成すると、結晶
の大きな二酸化鉛が形成される。その結果、それを用い
た鉛蓄電池は、充放電サイクルを繰り返しても活物質が
泥状化したり、集電体から脱落しにくくはなるものの、
初期の放電容量が低いという問題点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題点の解決
手段として、混練中の温度を変えた2種類のペースト状
活物質を作成した後、これらのペースト状活物質を混合
して使用する試みが特開平10−334891号公報に
おいて開示されている。この方法を用いると、ペースト
状活物質として、三塩基性硫酸鉛と四塩基性硫酸鉛との
混合物が形成される。そして、このペースト状活物質を
用いると初期の放電容量が高く、且つ、長寿命な鉛蓄電
池を提供することができることが知られている。
【0008】しかしながら、この方法を用いるとペース
ト状活物質中の三塩基性硫酸鉛量と四塩基性硫酸鉛量と
の比率がバラツキやすいという問題点や、ペースト状活
物質の混練工程が複雑となるため製造コストが高くなる
という問題点がある。
【0009】本発明は、前記問題点に鑑みてなされたも
のであって、製造が容易であり、初期の放電容量が高
く、且つ、サイクル寿命性能に優れたペースト状活物質
及びそれを用いた正極板の製造方法を提供することであ
る。
【0010】
【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、本発明はペースト状活物質の混練条件及び集電
体への塗着条件の改良を特徴としている。
【0011】すなわち、第一の発明は、一酸化鉛を主成
分として金属鉛を含む鉛粉と、希硫酸と、水とを含む混
合物を、容器内を密封できる混練装置を用いて混練して
作製するペースト状活物質の製造方法において、前記混
練装置の容器内を密封し、70℃以上の温度で10〜2
5分間混練することによって作製することを特徴として
いる。
【0012】第二の発明は、一酸化鉛を主成分として金
属鉛を含む鉛粉と、希硫酸と、水とを含む混合物を、容
器内を密封できる混練装置を用いて混練して作製するペ
ースト状活物質の製造方法において、前記混練装置の容
器内を密封し、70℃以上の温度で10〜25分間混練
した後、40℃以下に冷却することを特徴としている。
【0013】第三の発明は、前記ペースト状活物質に
は、三塩基性硫酸鉛と四塩基性硫酸鉛が混在しているこ
とを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】1.ペースト状活物質 容器内を密封できる混練装置(PO2 vac M/C 26826型、
アイリッヒ製)を用い、ペースト状活物質を作製した。
すなわち、一酸化鉛を主成分とし、金属鉛を25±1質
量%含む鉛粉100重量部と、濃度が35質量%の硫酸
15重量部と適量の水とを後述する条件で混練して、各
種の正極用のペースト状活物質を作成した。混練後のペ
ースト状活物質は、X線回折装置(MXP3、マックサ
イエンス製)によって、三塩基性硫酸鉛と四塩基性硫酸
鉛の存在状況を確認した。
【0015】2.制御弁式鉛蓄電池の作成 作製したそれぞれのペースト状活物質約150gを、寸
法がw70×l190× t3.5mmのPb−Ca−Sn
合金製の集電体に充填し、大気圧中で35℃、90RH
%の雰囲気中に20時間放置して熟成した後、60℃の
雰囲気中で24時間乾燥させて未化成の正極板とした。
【0016】なお、負極板は従来から使用しているもの
を用いたので、詳細については省略する。これらの正極
板が4枚と負極板が5枚とを、ガラス繊維製リテーナを
介して組み合わせて群溶接して極板群を作成し、該極板
群をABS製電槽に組み込んで蓋をして組み立てた後、
濃度が28質量%の希硫酸電解液を注入した。
【0017】その後、0.23CA(8.2A)で44
h充電して電槽化成した後、電解液の比重を1.26
(20℃)に調整し、公称容量が2V−35Ahの制御
弁式鉛蓄電池を作製した。
【0018】3.制御弁式鉛蓄電池の試験 作製した制御弁式鉛蓄電池は、25℃、0.1CAの定
電流で、終止電圧が1.8Vまで放電して初期の放電容
量を測定した。
【0019】その後、再び満充電状態にした後、25
℃、0.25CAの定電流で2時間放電し、0.1CA
定電流で6時間充電する充放電パターンを繰り返すサイ
クル寿命試験をした。電池の放電容量は50サイクルご
とに、0.1CAの定電流で終止電圧が1.8Vまで放
電して放電容量を測定した。そして、前記放電容量が公
称容量の70%以下(24.5Ah以下)まで低下した
時点を寿命とした。
【0020】
【実施例】(実施例1、2、比較例1、2)正極板は、
図1に示す手順で作製した。すなわち、上記した混練装
置を用い、最初は40℃以下の温度で5分間混練した
後、表1に示すように、それぞれ容器内のペースト状活
物質の温度を50、60、70、80℃に保持して10
分間混練してペースト状活物質を作製する。そして、混
練後、直ちに前記ペースト状活物質を混練装置の容器か
ら取り出し、取り出してから30分以内に鉛合金製の集
電体に塗着して正極板を作成した。その他の制御弁式鉛
蓄電池の作製条件や試験条件等は上記したものである。
【0021】表1に、X線回折装置により観測された、
混練後のペースト状活物質中の三塩基性硫酸鉛と四塩基
性硫酸鉛の存在状況、それを用いた制御弁式鉛蓄電池の
初期放電容量及びサイクル寿命を示す。
【0022】混練温度を70℃以上にすると、ペースト
状活物質中に三塩基性硫酸鉛と四塩基性硫酸鉛の両方が
生成され、且つ、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を作製する
ことができる。なお、寿命となった比較例1の電池を解
体したところ活物質の泥状化が認められ、それにより容
量が低下して寿命に至ったことが確認できた。
【0023】
【表1】
【0024】(○:X腺回折により確認可、×:X腺回
折により確認不可)
【0025】(実施例1、3〜5)正極板は、図1に示
す手順で作製した。すなわち、上記した混練装置を用
い、最初は40℃以下の温度で約5分間混練した後、表
2に示すように容器内のペースト状活物質の温度を70
℃に保持して、それぞれ5、10、25、30分間混練
してペースト状活物質を作製する。そして、混練後直ち
に前記ペースト状活物質を混練装置の容器から取り出
し、取り出してから30分以内に鉛合金製の集電体に塗
着して正極板を作成した。その他の制御弁式鉛蓄電池の
作製条件や試験条件等は上記したものである。
【0026】表2にX線回折装置により観測された、混
練後のペースト状活物質中の三塩基性硫酸鉛と四塩基性
硫酸鉛の存在状況及び、それを用いた制御弁式鉛蓄電池
の初期放電容量及びサイクル寿命を示す。
【0027】表2より、混練時間を10〜25分にする
と、ペースト状活物質中に三塩基性硫酸鉛と四塩基性硫
酸鉛が生成され、初期の放電容量が高く、且つ、長寿命
な制御弁式鉛蓄電池を作製することができる。
【0028】また、実施例5に示す70℃で30分混練
したものは、ペースト状活物質が四塩基性硫酸鉛のみと
なっている。そして、それを用いた制御弁式鉛蓄電池は
長寿命ではあるものの、初期の放電容量が低く好ましく
ないことがわかる。
【0029】
【表2】
【0030】(○:X腺回折により確認可、×:X腺回
折により確認不可)
【0031】(実施例6〜9)正極板は、図2に示す手
順で作製した。すなわち、上記した混練装置を用い、最
初は40℃以下の温度で約5分間混練した後、容器内の
ペースト状活物質の温度を70℃にして10分間混練す
る。その後、表3に示すようにそれぞれ、60、50、
40、30℃まで冷却し、ペースト状活物質を混練装置
の容器から取り出した。そして、これらのペースト状活
物質を大気中に12時間放置した後、上記した手法で集
電体に塗着して正極板を作成した。その他の制御弁式鉛
蓄電池の作製条件や試験条件等は上記したものである。
【0032】表3にX線回折装置により観測された、塗
着直前のペースト状活物質中の三塩基性硫酸鉛と四塩基
性硫酸鉛の存在状況及び、それを用いた制御弁式鉛蓄電
池の初期放電容量及びサイクル寿命を示す。
【0033】表3より、40℃以下まで冷却した後、混
練装置の容器から取り出したペースト状活物質を使用す
ると、大気中に12時間放置した後においても、初期の
放電容量が高く、且つ、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を作
製できるため、さらに好ましいことがわかる。すなわ
ち、70℃以上で混練した後、混練装置内を冷却してペ
ースト温度を40℃以下に下げることによって、ペース
ト状活物質中の三塩基性硫酸鉛が四塩基性硫酸鉛に変化
しにくくなったためと考えられる。
【0034】
【表3】
【0035】(○:X腺回折により確認可、×:X腺回
折により確認不可)
【0036】なお、上記した実施例では原材料として一
酸化鉛を主成分とし、金属鉛を含む鉛粉を用いた例を示
したが、前記鉛粉と鉛丹の混合物を用いた場合にも同様
の結果が得られた。
【0037】
【発明の効果】上述したように、本発明によるペースト
状活物質及びそれを用いた正極板を用いると、初期の放
電容量が高く、且つ、長寿命な鉛蓄電池を提供できるた
め工業上優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のペースト状活物質及び正極板作製工程
の概略図である。
【図2】本発明のペースト状活物質及び正極板作製工程
の概略図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一酸化鉛を主成分として金属鉛を含む鉛粉
    と、希硫酸と、水とを含む混合物を、容器内を密封でき
    る混練装置を用いて混練して作製するペースト状活物質
    の製造方法において、前記混練装置の容器内を密封し、
    70℃以上の温度で10〜25分間混練することによっ
    て作製することを特徴とするペースト状活物質の製造方
    法。
  2. 【請求項2】一酸化鉛を主成分として金属鉛を含む鉛粉
    と、希硫酸と、水とを含む混合物を、容器内を密封でき
    る混練装置を用いて混練して作製するペースト状活物質
    の製造方法において、前記混練装置の容器内を密封し、
    70℃以上の温度で10〜25分間混練した後、40℃
    以下に冷却することを特徴とするペースト状活物質の製
    造方法。
  3. 【請求項3】前記ペースト状活物質には、三塩基性硫酸
    鉛と四塩基性硫酸鉛が混在していることを特徴とする請
    求項1又は2記載のペースト状活物質の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013122132A1 (ja) * 2012-02-14 2013-08-22 新神戸電機株式会社 鉛蓄電池用正極板及び該極板の製造方法並びにこの正極板を用いた鉛蓄電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013122132A1 (ja) * 2012-02-14 2013-08-22 新神戸電機株式会社 鉛蓄電池用正極板及び該極板の製造方法並びにこの正極板を用いた鉛蓄電池
JPWO2013122132A1 (ja) * 2012-02-14 2015-05-18 新神戸電機株式会社 鉛蓄電池用正極板及び該極板の製造方法並びにこの正極板を用いた鉛蓄電池

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