JP2002222646A - 鉛蓄電池用極板の製造方法およびその製造方法による鉛蓄電池用極板を備えた鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛蓄電池において、塊状の硫酸鉛を含まない
均一なペーストを得ることにより、薄い極板でも均一な
厚みを有して内部ショートの発生がし難い鉛蓄電池の極
板を得ることを目的とする。 【解決手段】 一酸化鉛と金属鉛を主成分とする鉛粉の
一部を練水で混練してスラリー状のペーストにする第１
の混練と、規定量の硫酸を添加し硫酸鉛を生成させる第
２の混練と、残りの鉛粉を追加投入して混練する第３の
混練により作製したペーストを集電体に塗着して極板を
製造し、この極板を用いて鉛蓄電池を構成する。

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極
板製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に鉛蓄電池の極板は、Ｐｂ−Ｓｂ系
合金やＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金を用いて鋳造やエキスパ
ンド法により形成した格子状の集電体に、一酸化鉛（Ｐ
ｂＯ）と金属鉛（Ｐｂ）の混合粉体を主成分とする鉛粉
を硫酸で混練したペーストを充填した後、熟成乾燥する
ことによって製造している。

【０００３】前記したようなペーストは、格子状の集電
体に充填した時の密度を、練水量や硫酸量でコントロー
ルすることにより活物質の密度や孔径分布を最適化し
て、鉛蓄電池の容量ならびに寿命の設計を行っている。

【０００４】特に添加する硫酸量はＰｂＯとの反応によ
って生成されて容量や寿命に大きく影響する硫酸鉛（Ｐ
ｂＳＯ₄ ）量を決定するので、正極および負極で最適に
なるように設計されている。

【０００５】このようなペーストは、最初に規定量の鉛
粉と練水をあらかじめ混練する第１の混練と、その後混
練しながら硫酸を規定量滴下してＰｂＳＯ₄ を生成させ
る第２の混練を行う方法で作られているが、ペーストを
格子状の集電体に充填するためには、非流動性でかつ高
粘度である必要があり、このため鉛粉粒子の一部が練水
で覆われている状態、いわゆる“Ｆｕｎｉｃｕｌａｒ
Ｓｔａｔｅ”のペースト性状に調整している。非流動性
で高粘度のペーストを得るために、練水の量は一般的に
は鉛粉の１ｋｇ当たり１００ｇ〜１５０ｇに制限されて
おり、この練水と鉛粉を混練した中に硫酸を滴下する
と、鉛粉粒子の表面が水で完全に覆われていないため、
硫酸と鉛粉粒子の固相反応で硫酸鉛が生成し、この硫酸
鉛とその近傍の鉛粉粒子が結合して塊状の硫酸鉛が成長
し易くなる。このような塊状硫酸鉛を含むペーストを格
子状の集電体に充填すると、充填性が安定せず極板の厚
さのバラツキが大きく、またペースト充填後の極板表面
の凹凸も大きくなり、特に厚さ１ｍｍ以下の薄い極板を
製造しようとした場合、極板の厚みを均一にすることは
困難であった。

【０００６】また高出力を目的とする薄い極板で構成し
極間が狭い極板群の蓄電池では、極板表面の大きな凹凸
によりセパレータを貫通する内部ショートも発生し易く
なるという課題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、塊状の硫酸
鉛を含まない均一なペーストを得ることにより、薄い極
板でも均一な厚みを有して内部ショートの発生し難い鉛
蓄電池の極板を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明の請求項１に係る発明は、一酸化鉛と金
属鉛を主成分とする鉛粉と練水を混練してスラリー状の
ペーストにする第１の混練と、規定量の硫酸を添加し、
硫酸鉛を生成させる第２の混練と、一酸化鉛と金属鉛を
主成分とする鉛粉を追加投入して混練する第３の混練に
より作製したペーストを集電体に塗着することを特徴と
する鉛蓄電池用極板の製造方法である。

【０００９】また、本発明の請求項２に係る発明は、請
求項１の鉛蓄電池用極板の製造方法において、第１の混
練における一酸化鉛と金属鉛を主成分とする鉛粉量に対
する練水量の比率、すなわち練水量（ｋｇ）／鉛粉量
（ｋｇ）を０．２〜０．６としたことを特徴とするもの
である。

【００１０】そして、本発明の請求項３に係る発明は、
請求項１もしくは２に記載の鉛蓄電池用極板の製造方法
により製造した鉛蓄電池用極板を極板群に備えたことを
特徴とする鉛蓄電池を示すものであり、本発明の請求項
４に係る発明は、正極板と負極板間の距離を１．０ｍｍ
以下に構成した請求項３に記載の鉛蓄電池を示すもので
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】ペーストに用いる原料鉛粉として
は、８０質量％程度の一酸化鉛と２０質量％程度の金属
鉛との混合物で平均粒径が１μｍ程度を用いるとよい。

【００１２】この原料鉛粉に練水を添加して混練する第
１の混練を行う。

【００１３】ここで、この第１の混練における練水の量
は最終混練後のペーストの性状である粘度や流動性によ
って決定され、総鉛粉量、すなわち第１の混練および後
述する第３の混練で投入される鉛粉量を基準とし、鉛粉
量１ｋｇ当たり練水を９０ｇ〜１５０ｇとする。そして
この第１の混練に用いる鉛粉量と練水量との比率である
練水量（ｋｇ）／鉛粉量（ｋｇ）を０．２〜０．６とす
ることが好ましい。このような比率とした場合には第１
の混練ではスラリーが生成している。

【００１４】この第１の混練後、硫酸もしくは希硫酸を
添加して混練する第２の混練工程に入るが、硫酸と鉛粉
との反応が発熱反応であり、温度上昇を押さえるため硫
酸を少量づつ滴下する方法が好ましい。このスラリー状
態で第２の混練が開始するので、鉛粉粒子の周囲には硫
酸が拡散できる十分な水が存在する。したがって、鉛粉
と硫酸との反応は均一に進行する。

【００１５】この第２の混練後、さらに鉛粉を投入して
第３の混練を行い、スラリーをペースト状態とする。鉛
粉と硫酸との反応が均一に進行するために従来発生して
いた塊状の硫酸鉛生成を抑制することが可能となる。

【００１６】したがって、本発明によるペーストの性状
はなめらかであり、格子状集電体に充電した時の極板の
厚さ精度が向上するとともに、極板表面の凹凸も小さく
なるので、特に厚さ１ｍｍ以下の極板で正負極板間が狭
い構成の高出力を目的とする鉛蓄電池でも内部ショート
が発生し難くなり信頼性が大幅に向上する効果をより顕
著に発揮することができる。

【００１７】なお、鉛酸化物として鉛丹を用いることは
好ましくない。鉛丹は硫酸の投入にしたがい、硫酸鉛と
二酸化鉛とに化学変化する。特に本発明の構成において
は硫酸の投入がスラリー状態で行われるために、前記し
た化学反応は従来のペースト状態で硫酸投入を行う場合
に比較して進行し易く、生成した二酸化鉛がスラリーの
中で分散してしまい、熟成乾燥した後の活物質粒子同士
の結合性が顕著に低下するからである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１９】一酸化鉛（ＰｂＯ）８０質量％と金属鉛
（Ｐｂ）２０質量％を含有するミル式の鉛粉を準備し
た。１回の練合当たりの総鉛粉量を１００ｋｇとし、練
水量を１２．０ｋｇとした。また希硫酸は５０質量％の
ものとし、その量を９．０ｋｇとした。

【００２０】このような鉛粉、練水および希硫酸を用い
て前述した実施の形態に従って正極用ペーストを作製し
た。ただし、第１の混練における鉛粉量と第３の混練に
おける鉛粉量は表１に示した量で配分した。ここで、第
３の混練における鉛粉量を０ｋｇとしたものが従来のペ
ースト混練に相当する。

【００２１】

【表１】

【００２２】マラー式混練機を用い最初の混練との第１
の混練は２分間で、次の硫酸滴下の第２の混練を１０分
間、残りの鉛粉投入後の第３の混練を３分間とし、各混
練ごとに第１の混練と第３の混練で合計１００ｋｇの鉛
粉を用いた。

【００２３】作製した正極用ペーストは、ふるいの上で
水洗して粒子径１００μｍ以上の塊状硫酸鉛の残存量を
測定するとともに、エキスパンド格子に充填して、切断
加工を施して寸法が幅６０ｍｍ×高さ１００ｍｍ×厚さ
１．０ｍｍとし、熟成乾燥して正極板とした。マイクロ
メータを用いて極板厚さを測定した。

【００２４】さらに、正極板５枚と、ペーストを充填し
熟成乾燥後にプレスして表面の凹凸をなくした厚さ１．
０ｍｍの負極板６枚、および微細ガラス繊維よりなる厚
さ０．８ｍｍのセパレータを組合わせた極板群を６セル
用いた１２Ｖ１０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
なお、極板群には群圧がかけられており、電槽収納状態
におけるセパレータ厚みは０．５ｍｍである。

【００２５】このようにして作製した蓄電池は、電解液
の硫酸を規定量注入して充電し、容量を確認後、５Ωの
抵抗を接続した状態で１週間放置して過放電を行った。
その後その蓄電池を定電圧充電し、回復容量を測定する
ことにより、蓄電池内部でのショートの有無を確認し
た。

【００２６】その結果、表２に示すように、第１の混練
でのペーストの性状をスラリー状として、第２の混練で
硫酸を滴下し、さらに鉛粉を追加投入して第３の混練を
行う本発明例では、ペースト中の塊状硫酸鉛量が大幅に
減少し、均一でなめらかなペーストを得ることができ、
格子体に充填後の極板の厚さ精度も顕著に向上してい
る。

【００２７】

【表２】

【００２８】また、極板の厚さ精度が向上し、表面の凹
凸も大幅に小さくなっているので、極間距離が１．０ｍ
ｍ以下であるような蓄電池を過放電した場合においても
内部ショートの発生を抑制できていることがわかる。

【００２９】本発明の構成により塊状硫酸鉛の生成を抑
制するメカニズムは次のように推測される。

【００３０】従来例においては鉛粉に対する練水量が制
限されているためペーストは非流動性で、鉛粉粒子の一
部しか練水で覆われていない、あるいは覆われていても
非常に薄い水の膜である“Ｆｕｎｉｃｕｌａｒ Ｓｔａ
ｔｅ”であり、これに硫酸を添加すると鉛粉の硫酸鉛と
硫酸の固相反応で硫酸鉛が生成し、この硫酸鉛とその近
傍の鉛粉粒子が結合して塊状の硫酸鉛となるものと推測
される。

【００３１】しかし、本発明の構成によれば鉛粉粒子の
表面が完全に練水で覆われており、しかも鉛粉粒子が練
水中に分散したような状態になっている。したがって、
硫酸と鉛粉粒子との反応は従来例に比較して均一に進行
するために、従来例で発生するような塊状の硫酸鉛を生
成させないと考えられる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の構成によれば、厚さ精度が高く
表面の凹凸が小さい極板が得られるので、出力特性を向
上させるために特に薄型の極板を用い極間が狭い鉛蓄電
池においても、内部ショートの発生を抑制することがで
き、高出力で高い信頼性の鉛蓄電池を提供できることか
ら、工業上極めて有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神保 裕行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H028 AA08 BB04 BB06 BB15 CC11 EE08 HH01 HH06 5H050 AA08 AA19 BA09 CA06 CB15 FA02 FA17 GA10 GA22 GA27 HA02 HA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一酸化鉛と金属鉛を主成分とする鉛粉を
   練水で混練してスラリー状のペーストにする第１の混練
   と、規定量の硫酸を添加し硫酸鉛を生成させる第２の混
   練と、一酸化鉛と金属鉛を主成分とする前記鉛粉を追加
   投入して混練する第３の混練により作製したペーストを
   集電体に塗着することを特徴とする鉛蓄電池用極板の製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記第１の混練における前記鉛粉の量に
   対する前記練水の量の比率を０．２〜０．６としたこと
   を特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池用極板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１もしくは２に記載の鉛蓄電池用
   極板の製造方法により製造した鉛蓄電池用極板を極板群
   に備えたことを特徴とする鉛蓄電池。
4. 【請求項４】 正極板と負極板間の距離を１．０ｍｍ以
   下とした請求項３に記載の鉛蓄電池。