JP2003308836A - 負極用ペースト状活物質の製造方法およびそれを用いた鉛蓄電池 - Google Patents
負極用ペースト状活物質の製造方法およびそれを用いた鉛蓄電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 充電入力特性に優れた鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】 リグニンを溶解させた水溶液に炭素粉末
を添加し、攪拌器として遊星ボールミルを用いて攪拌し
て炭素スラリを作製する。作製した炭素スラリを、鉛
粉、カットファイバ、硫酸バリウムの混合物に加えた
後、水と希硫酸を加えて混練して負極用ペースト状活物
質の製造する。そして、製造した負極用ペースト活物質
を用いて鉛蓄電池を製造する。
を添加し、攪拌器として遊星ボールミルを用いて攪拌し
て炭素スラリを作製する。作製した炭素スラリを、鉛
粉、カットファイバ、硫酸バリウムの混合物に加えた
後、水と希硫酸を加えて混練して負極用ペースト状活物
質の製造する。そして、製造した負極用ペースト活物質
を用いて鉛蓄電池を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。最近、大気汚染
や二酸化炭素による地球環境破壊を抑止するために、液
式の鉛蓄電池や制御弁式鉛蓄電池をハイブリッド型電気
自動車に応用する試みがされている。
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。最近、大気汚染
や二酸化炭素による地球環境破壊を抑止するために、液
式の鉛蓄電池や制御弁式鉛蓄電池をハイブリッド型電気
自動車に応用する試みがされている。
【０００２】なお、ハイブリッド型電気自動車は、エン
ジンとモータとを組みあわせて動力源としている。すな
わち、ハイブリッド型電気自動車は、減速時や降坂時な
どにおける余分な運動エネルギーによってモータを回転
させて発電して電気エネルギーとし、該電気エネルギー
を鉛蓄電池に蓄える回生充電方式が用いられる。そし
て、エンジンに負荷のかかる発進時や加速時において
は、鉛蓄電池によってモータを駆動して、エンジンをア
シストすることによって、エンジンの負荷を軽減し、燃
費の改善をするとともに排気ガスの低減をはかる方式で
ある。
ジンとモータとを組みあわせて動力源としている。すな
わち、ハイブリッド型電気自動車は、減速時や降坂時な
どにおける余分な運動エネルギーによってモータを回転
させて発電して電気エネルギーとし、該電気エネルギー
を鉛蓄電池に蓄える回生充電方式が用いられる。そし
て、エンジンに負荷のかかる発進時や加速時において
は、鉛蓄電池によってモータを駆動して、エンジンをア
シストすることによって、エンジンの負荷を軽減し、燃
費の改善をするとともに排気ガスの低減をはかる方式で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉛蓄電
池をハイブリッド型電気自動車に用いる場合には、負極
板の充電特性の向上が重要な課題となってくる。すなわ
ち、前記回生充電時に鉛蓄電池に流れる充電電流値はき
わめて大きい。したがって、大きな電流値でも確実に充
電できるような負極板の開発が重要な課題となってい
る。
池をハイブリッド型電気自動車に用いる場合には、負極
板の充電特性の向上が重要な課題となってくる。すなわ
ち、前記回生充電時に鉛蓄電池に流れる充電電流値はき
わめて大きい。したがって、大きな電流値でも確実に充
電できるような負極板の開発が重要な課題となってい
る。
【０００４】なお、一般的に鉛蓄電池は、正極活物質に
比べて負極活物質の利用率が低いことや、正極活物質の
理論容量に対して余分の負極活物質量を充填しないと、
十分な充放電性能が得られないという問題点がある。そ
して、この傾向は大きな電流による充電時に著しいこと
も知られている。
比べて負極活物質の利用率が低いことや、正極活物質の
理論容量に対して余分の負極活物質量を充填しないと、
十分な充放電性能が得られないという問題点がある。そ
して、この傾向は大きな電流による充電時に著しいこと
も知られている。
【０００５】そこで、従来は負極の活物質層に炭素粉末
やグラファイトなどの電気化学的に安定であり、導電性
を有する炭素粉末を添加する手法を用いることによっ
て、負極活物質の充電特性を向上させる検討がされてき
た。しかしながら、１ＣＡ以上の大電流での充電特性を
向上させるには、従来から用いられていた炭素粉末の添
加手法では不十分であることが明らかになった。
やグラファイトなどの電気化学的に安定であり、導電性
を有する炭素粉末を添加する手法を用いることによっ
て、負極活物質の充電特性を向上させる検討がされてき
た。しかしながら、１ＣＡ以上の大電流での充電特性を
向上させるには、従来から用いられていた炭素粉末の添
加手法では不十分であることが明らかになった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、負極用ペース
ト状活物質を混練する際に添加する炭素粉末の添加方法
を改良することによって、鉛蓄電池の負極板の充電特性
を向上させるものである。
ト状活物質を混練する際に添加する炭素粉末の添加方法
を改良することによって、鉛蓄電池の負極板の充電特性
を向上させるものである。
【０００７】すなわち、請求項１記載の発明は、リグニ
ンを溶解させた水溶液に炭素粉末を添加し、攪拌器を用
いて攪拌して炭素スラリを作製し、該炭素スラリを、鉛
粉、カットファイバ、硫酸バリウムを含む混合物に加え
た後、水と希硫酸を加えて混練して負極用ペースト状活
物質を製造することを特徴としている。
ンを溶解させた水溶液に炭素粉末を添加し、攪拌器を用
いて攪拌して炭素スラリを作製し、該炭素スラリを、鉛
粉、カットファイバ、硫酸バリウムを含む混合物に加え
た後、水と希硫酸を加えて混練して負極用ペースト状活
物質を製造することを特徴としている。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明に用いる攪拌器として、遊星ボールミルを使用するこ
とを特徴としている。
明に用いる攪拌器として、遊星ボールミルを使用するこ
とを特徴としている。
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項1又は２記
載の負極用ペースト活物質を用いて鉛蓄電池を製造する
ことを特徴としている。
載の負極用ペースト活物質を用いて鉛蓄電池を製造する
ことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わる実施の形
態について詳細に説明する。
態について詳細に説明する。
【００１１】１．正極板及び負極板の作製
正極板及び負極板に使用する格子体として、従来から使
用されている鉛−カルシウム−錫合金を用い、それぞれ
正極用がｌ７０ｍｍ×ｗ４５ｍｍ×ｔ３．５ｍｍ、負極
用がｌ７０ｍｍ×ｗ４５ｍｍ×ｔ２．５ｍｍの寸法とし
た。そして、正極板及び負極板のペースト状活物質の充
填方法としては、従来から使用している方法をそのまま
用いた。
用されている鉛−カルシウム−錫合金を用い、それぞれ
正極用がｌ７０ｍｍ×ｗ４５ｍｍ×ｔ３．５ｍｍ、負極
用がｌ７０ｍｍ×ｗ４５ｍｍ×ｔ２．５ｍｍの寸法とし
た。そして、正極板及び負極板のペースト状活物質の充
填方法としては、従来から使用している方法をそのまま
用いた。
【００１２】正極板は、一酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分と
する鉛粉１００質量部に対して、比重が１．２６の希硫
酸を１２質量部と、水を１５質量部とを加えて練合し、
正極用のペースト状活物質を作製した。この正極用ペー
スト状活物質を、格子体に充填して、温度４５°Ｃ、湿
度９８ＲＨ％の雰囲気下で２４時間熟成させ、６０°Ｃ
の雰囲気温度で１６時間乾燥させて未化板とした。この
未化板を、比重が１．０５０の希硫酸中で２４時間、課
電量が１５０％で化成して正極板とした。
する鉛粉１００質量部に対して、比重が１．２６の希硫
酸を１２質量部と、水を１５質量部とを加えて練合し、
正極用のペースト状活物質を作製した。この正極用ペー
スト状活物質を、格子体に充填して、温度４５°Ｃ、湿
度９８ＲＨ％の雰囲気下で２４時間熟成させ、６０°Ｃ
の雰囲気温度で１６時間乾燥させて未化板とした。この
未化板を、比重が１．０５０の希硫酸中で２４時間、課
電量が１５０％で化成して正極板とした。
【００１３】負極板は、以下のように作製した。すなわ
ち、一酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分とする鉛粉１００質量
部に、後述するようにカットファイバ、硫酸バリウム、
炭素粉末、水及び希硫酸を添加し、混練して負極用のペ
ースト状活物質を作製する。この負極用ペースト状活物
質を、上述した集電体格子に充填して集電体格子に充填
して、温度が４５°Ｃ、湿度が９８ＲＨ％の雰囲気下で
２４時間熟成させ、６０°Ｃの雰囲気温度で１６時間乾
燥させて未化板とした。この未化板を、比重が１．０５
０の希硫酸中で２４時間、課電量が１５０％で化成して
負極板とした。
ち、一酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分とする鉛粉１００質量
部に、後述するようにカットファイバ、硫酸バリウム、
炭素粉末、水及び希硫酸を添加し、混練して負極用のペ
ースト状活物質を作製する。この負極用ペースト状活物
質を、上述した集電体格子に充填して集電体格子に充填
して、温度が４５°Ｃ、湿度が９８ＲＨ％の雰囲気下で
２４時間熟成させ、６０°Ｃの雰囲気温度で１６時間乾
燥させて未化板とした。この未化板を、比重が１．０５
０の希硫酸中で２４時間、課電量が１５０％で化成して
負極板とした。
【００１４】２．制御弁式鉛蓄電池の製造・試験
制御弁式鉛蓄電池は、従来の手法で作製した。すなわ
ち、上記した負極板が４枚と正極板が３枚とを、従来か
ら使用しているリテーナを介して積層・溶接して極板群
を組み立て、該極板群をＡＢＳ製の電槽に組込んで蓋を
つけ、電槽内に比重が１．３１（２０°Ｃ）の希硫酸電
解液を５６ｍｌ注液した後、密閉して公称容量が７Ａｈ
−２Ｖの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
ち、上記した負極板が４枚と正極板が３枚とを、従来か
ら使用しているリテーナを介して積層・溶接して極板群
を組み立て、該極板群をＡＢＳ製の電槽に組込んで蓋を
つけ、電槽内に比重が１．３１（２０°Ｃ）の希硫酸電
解液を５６ｍｌ注液した後、密閉して公称容量が７Ａｈ
−２Ｖの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００１５】その後、満充電状態の制御弁式鉛蓄電池を
５時間率放電電流で２．１Ａｈを放電し、放電深度（Ｓ
ＯＣ）を７０％に調整する。そして、前記制御弁式鉛蓄
電池の負極板に対して、０.０７７Ａ／ｃｍ２の電流密
度で充電したときの５秒目電圧と、２．４Ｖまでの到達
時間とを測定した。なお、一般的には、充電時の制御弁
式鉛蓄電池の電圧は、低い方が負極板の転極が遅くで
き、ガス発生しにくくできるために充電性能に優れてい
るといえる。
５時間率放電電流で２．１Ａｈを放電し、放電深度（Ｓ
ＯＣ）を７０％に調整する。そして、前記制御弁式鉛蓄
電池の負極板に対して、０.０７７Ａ／ｃｍ２の電流密
度で充電したときの５秒目電圧と、２．４Ｖまでの到達
時間とを測定した。なお、一般的には、充電時の制御弁
式鉛蓄電池の電圧は、低い方が負極板の転極が遅くで
き、ガス発生しにくくできるために充電性能に優れてい
るといえる。
【００１６】
【実施例】本発明の一実施例について説明する。なお、
以下において示されるように、本発明は、負極用のペー
スト状活物質の製造方法に特徴を有するものである。
以下において示されるように、本発明は、負極用のペー
スト状活物質の製造方法に特徴を有するものである。
【００１７】（実施例１）本発明に係わる第１の実施例
を図１を用いて詳細に説明する。すなわち、それぞれ粉
末状をした一酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分とする鉛粉１０
０質量部に、カットファイバを０．１５質量部、硫酸バ
リウムを１質量部を混合して混合物を作成する。
を図１を用いて詳細に説明する。すなわち、それぞれ粉
末状をした一酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分とする鉛粉１０
０質量部に、カットファイバを０．１５質量部、硫酸バ
リウムを１質量部を混合して混合物を作成する。
【００１８】次に、水１００質量部に対して、リグニン
を５質量部加えて攪拌して水溶液とし、該水溶液に炭素
粉末として本実施例ではアセチレンブラック（電気化学
工業製）を５質量部を添加し、従来から使用している攪
拌機（ＪＡＮＫＥ＆ＫＵＮＫＥＬ製：ＲＷ２０ＤＺＭ
型）によって攪拌して炭素スラリとする。
を５質量部加えて攪拌して水溶液とし、該水溶液に炭素
粉末として本実施例ではアセチレンブラック（電気化学
工業製）を５質量部を添加し、従来から使用している攪
拌機（ＪＡＮＫＥ＆ＫＵＮＫＥＬ製：ＲＷ２０ＤＺＭ
型）によって攪拌して炭素スラリとする。
【００１９】そして、前記鉛粉を含む混合物に前記炭素
スラリを４.４質量部となるように添加して混練し、前
記鉛粉１００質量部に対して水が４質量部と、比重が
１．２６の希硫酸が１０質量部とを加えて、混練して負
極用のペースト状活物質を作製した。その他の制御弁式
鉛蓄電池の製造方法や試験方法は上記したものである。
スラリを４.４質量部となるように添加して混練し、前
記鉛粉１００質量部に対して水が４質量部と、比重が
１．２６の希硫酸が１０質量部とを加えて、混練して負
極用のペースト状活物質を作製した。その他の制御弁式
鉛蓄電池の製造方法や試験方法は上記したものである。
【００２０】（実施例２）本発明に係わる第２の実施例
を図１を用いて詳細に説明する。すなわち、それぞれ粉
末状をした一酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分とする鉛粉１０
０質量部に、カットファイバを０．１５質量部、硫酸バ
リウムを１質量部を混合して混合物を作成する。
を図１を用いて詳細に説明する。すなわち、それぞれ粉
末状をした一酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分とする鉛粉１０
０質量部に、カットファイバを０．１５質量部、硫酸バ
リウムを１質量部を混合して混合物を作成する。
【００２１】次に、水１００質量部に対して、リグニン
を５質量部加えて攪拌して水溶液とし、該水溶液に、炭
素粉末として本実施例ではアセチレンブラック（電気化
学工業製）を５質量部を添加し、遊星ボールミル（ＦＲ
ＩＴＳＣＨ製：Ｐ-５型）で２００ｒｐｍ、２４時間微
細分散させて炭素スラリとする。
を５質量部加えて攪拌して水溶液とし、該水溶液に、炭
素粉末として本実施例ではアセチレンブラック（電気化
学工業製）を５質量部を添加し、遊星ボールミル（ＦＲ
ＩＴＳＣＨ製：Ｐ-５型）で２００ｒｐｍ、２４時間微
細分散させて炭素スラリとする。
【００２２】そして、前記鉛粉を含む混合物に前記炭素
スラリを４.４質量部となるように添加して混練し、前
記鉛粉１００質量部に対して水が４質量部と、比重が
１．２６の希硫酸が１０質量部とを加えて、混練して負
極用のペースト状活物質を作製した。その他の制御弁式
鉛蓄電池の製造方法や試験方法は上記したものである。
スラリを４.４質量部となるように添加して混練し、前
記鉛粉１００質量部に対して水が４質量部と、比重が
１．２６の希硫酸が１０質量部とを加えて、混練して負
極用のペースト状活物質を作製した。その他の制御弁式
鉛蓄電池の製造方法や試験方法は上記したものである。
【００２３】（比較例）図２に示すように、従来の手法
で負極用のペースト状活物質を作製した。すなわち、そ
れぞれ粉末状をした一酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分とする
鉛粉１００質量部に、カットファイバが０．１５質量
部、硫酸バリウムを１質量部、リグニンを０．２質量
部、炭素粉末としてアセチレンブラック（電気化学工業
製）を０．２質量部を添加して混合して混合物を作成す
る。
で負極用のペースト状活物質を作製した。すなわち、そ
れぞれ粉末状をした一酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分とする
鉛粉１００質量部に、カットファイバが０．１５質量
部、硫酸バリウムを１質量部、リグニンを０．２質量
部、炭素粉末としてアセチレンブラック（電気化学工業
製）を０．２質量部を添加して混合して混合物を作成す
る。
【００２４】そして、前記鉛粉を含む混合物の前記鉛粉
１００質量部に対して適量の水と、比重が１．２６の希
硫酸が１０質量部とを加えて混練して負極用のペースト
状活物質を作製した。その他の制御弁式鉛蓄電池の製造
方法や試験方法は上記したものである。
１００質量部に対して適量の水と、比重が１．２６の希
硫酸が１０質量部とを加えて混練して負極用のペースト
状活物質を作製した。その他の制御弁式鉛蓄電池の製造
方法や試験方法は上記したものである。
【００２５】上記した試験方法による５秒目電圧と、
２．４Ｖまでの到達時間を測定した試験結果を表１に示
す。５秒目の電圧を比較すると、比較例が２．７６０Ｖ
であるのに対し、実施例１は２．６５６Ｖ、実施例２は
２．５４７Ｖとそれぞれ低い値を示し、充電性能が向上
していることがわかる。
２．４Ｖまでの到達時間を測定した試験結果を表１に示
す。５秒目の電圧を比較すると、比較例が２．７６０Ｖ
であるのに対し、実施例１は２．６５６Ｖ、実施例２は
２．５４７Ｖとそれぞれ低い値を示し、充電性能が向上
していることがわかる。
【００２６】また、２．４Ｖまでの到達時間を比較する
と、比較例に比べて本発明に係わる実施例１では７５
％、実施例２では１２５％それぞれ長くなっており、充
電性能が向上していることがわかる。なお、制御弁式鉛
蓄電池の充電時の電圧が約２．４２Ｖに達すると、一般
にはガスが発生して、活物質の充電反応が起こりにくく
なることが知られているために好ましくない。
と、比較例に比べて本発明に係わる実施例１では７５
％、実施例２では１２５％それぞれ長くなっており、充
電性能が向上していることがわかる。なお、制御弁式鉛
蓄電池の充電時の電圧が約２．４２Ｖに達すると、一般
にはガスが発生して、活物質の充電反応が起こりにくく
なることが知られているために好ましくない。
【００２７】本発明のように導電性物質である炭素粉末
を、リグニンを分散剤とする水溶液中で攪拌して炭素ス
ラリを作製し、該炭素スラリを鉛粉、カットファイバ及
び硫酸バリウムの混合物に添加することによって、炭素
粉末がペースト状活物質中により均一に分散させること
ができ、負極板の導電性が向上し、その結果、充電性能
が向上したものと考えられる。
を、リグニンを分散剤とする水溶液中で攪拌して炭素ス
ラリを作製し、該炭素スラリを鉛粉、カットファイバ及
び硫酸バリウムの混合物に添加することによって、炭素
粉末がペースト状活物質中により均一に分散させること
ができ、負極板の導電性が向上し、その結果、充電性能
が向上したものと考えられる。
【００２８】加えて、実施例２の結果から、炭素スラリ
の攪拌器として遊星ボールミルを用いることによって、
ペースト状活物質中の炭素粉末の分散性がさらに向上し
ているものと考えられる。
の攪拌器として遊星ボールミルを用いることによって、
ペースト状活物質中の炭素粉末の分散性がさらに向上し
ているものと考えられる。
【００２９】なお、本実施例では制御弁式鉛蓄電池での
比較を行なったが、液式の鉛蓄電池でも、ほぼ同様の結
果が得られた。
比較を行なったが、液式の鉛蓄電池でも、ほぼ同様の結
果が得られた。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】上述したように、本発明に係わる負極用
ペースト状活物質を用いると、鉛蓄電池の充電特性を大
幅に向上させることができるために、工業上きわめて優
れたものである。
ペースト状活物質を用いると、鉛蓄電池の充電特性を大
幅に向上させることができるために、工業上きわめて優
れたものである。
【図１】本発明に係わる負極用ペースト状活物質の製造
方法の概略図である。
方法の概略図である。
【図２】従来の負極用ペースト状活物質の製造方法の概
略図である。
略図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 リグニンを溶解させた水溶液に炭素粉末
を添加し、攪拌器を用いて攪拌して炭素スラリを作製
し、該炭素スラリを、鉛粉、カットファイバ、硫酸バリ
ウムを含む混合物に加えた後、水と希硫酸を加えて混練
することを特徴とする負極用ペースト状活物質の製造方
法。 - 【請求項２】 前記攪拌器として、遊星ボールミルを使
用することを特徴とする請求項１記載の負極用ペースト
活物質の製造方法。 - 【請求項３】 請求項1又は２記載の負極用ペースト活
物質を用いた鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002111493A JP2003308836A (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 負極用ペースト状活物質の製造方法およびそれを用いた鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002111493A JP2003308836A (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 負極用ペースト状活物質の製造方法およびそれを用いた鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003308836A true JP2003308836A (ja) | 2003-10-31 |
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ID=29394265
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002111493A Pending JP2003308836A (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 負極用ペースト状活物質の製造方法およびそれを用いた鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003308836A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006318775A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 負極用ペースト状活物質の製造方法 |
| JP2007173112A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Ntt Data Ex Techno Corp | 二次電池用負極活物質、二次電池およびそれらの製造方法 |
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| JP2010192257A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 鉛蓄電池および鉛蓄電池用ペースト式負極板の製造方法 |
| CN102024946A (zh) * | 2010-06-30 | 2011-04-20 | 南京双登科技发展研究院有限公司 | 超级铅蓄电池极板活性物质 |
| JP2014123525A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Gs Yuasa Corp | 鉛蓄電池用負極板及びその製造方法 |
| CN110649260A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-01-03 | 南通沃德材料科技有限公司 | 一种富含高硫酸量的铅碳负极配方 |
-
2002
- 2002-04-15 JP JP2002111493A patent/JP2003308836A/ja active Pending
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