JP2006179449A - 鉛蓄電池用電極板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 短時間で製造をすることができ、活物質の利用率が高い鉛蓄電池用負極板の製造方法を提供する。
【解決手段】 金属鉛粉、硫酸鉛粉及び添加剤とを混合して負極用粉体混合物2aを製造する。次に、製造した負極用粉体混合物2aを、ローラ9で加圧した後に切断をして、負極用シート状電極4aを製造する。金型5の凹部6に、金属鉛片3と製造した負極用シート状電極4aとを配置し、プレスによって加圧をし、それぞれを一体化して未化成の負極板1aを製造する。
【選択図】 図1
【解決手段】 金属鉛粉、硫酸鉛粉及び添加剤とを混合して負極用粉体混合物2aを製造する。次に、製造した負極用粉体混合物2aを、ローラ9で加圧した後に切断をして、負極用シート状電極4aを製造する。金型5の凹部6に、金属鉛片3と製造した負極用シート状電極4aとを配置し、プレスによって加圧をし、それぞれを一体化して未化成の負極板1aを製造する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、鉛蓄電池に使用をする電極板の製造方法に関するものである。
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、自動車用のバッテリ、ゴルフカート等の電動車両の動力源、無停電電源装置等の産業機器用の蓄電池として広く使用をされている。
これらの鉛蓄電池の電極板には、鉛合金製の集電体にペースト状活物質が充填されているペースト式電極板が、一般的に使用されている。そして、このペースト式電極板は、鉛合金製の集電体に、鉛粉と水と希硫酸等とを混練したペースト状活物質を充填をした後、熟成・乾燥を行って未化成の電極板を製造している(例えば、特許文献1参照。)。
一方、粉末状をした鉛や鉛合金を加圧して得られる多孔性基板を集電体とし、該集電体を硝酸鉛溶液に浸漬し、希硫酸中で電解還元をすることによって、多孔性基板の表面及び内部の空隙内に海綿状鉛を形成する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、ペースト状活物質を用いてペースト式電極板を製造をする特許文献1の方法では、その製造工程において、混練時に使用をする希硫酸によって製造装置が腐食をしたり、床面を汚すという問題点が認められていた。そこで、製造装置や床面に十分な防食処理を施す必要があった。特に、製造装置の材質は主に鉄鋼でできており、希硫酸によって腐食がされやすく、その腐食対策には多大な費用が必要であった。
また、ペースト式電極板の活物質層には、適度な空隙が必要であることも一般的に知られている。すなわち、鉛蓄電池の充放電時において、電解液である硫酸は活物質としても働くために、ペースト式電極板の内部に適度な空隙を設けて、硫酸を保持させておかないと、充放電時において硫酸が不足し、その結果、活物質の利用率が低下する。そこで、ペースト状活物質中に多量の水分を含ませておき、熟成・乾燥時において、水分の蒸発をさせて活物質層に適度な空隙を形成する手法が従来から用いられている。
しかしながら、ペースト状活物質中に多量の水分を含ませると、ペースト状活物質の粘度が小さくなり、鉛合金製の集電体にペースト状活物質が充填されにくくなったり、充填後においても活物質層が鉛合金製の集電体から脱落しやすくなるという製造上の問題点があった。更に、混練、充填、熟成、乾燥等の製造工程に多大な時間を要するという問題点もあった。
一方、粉末状をした鉛あるいは鉛合金を、加圧し、圧縮して得られる多孔性基板を集電体とし、硝酸鉛溶液に浸漬し、希硫酸中で電解還元することによって、多孔性基板の表面及び内部の空隙に海綿状鉛を形成する特許文献2の方法では、活物質の充填密度が低く、高容量化ができないという問題点がある。また、加圧・圧縮し、硝酸溶液に浸漬し、希硫酸中で電解還元する方法は、製造コストがかかるという問題点がある。さらに、鉛蓄電池内に硝酸成分が残るため、極柱などの鉛部品を腐食させるという問題点もある。これらの問題点があるために、特許文献2の方法は、現在、工業的には使用されていない。
本発明の目的は、製造時間が短く、充放電時には活物質の利用率が高い鉛電池用負極板の製造方法を提供することである。
本発明に係わる鉛蓄電池用の電極板は、金属鉛粉と、硫酸鉛粉及び硫酸バリウムや有機エキスパンダなどの添加物を含む粉体混合物を、加圧して製造をすることを特徴としている。さらに、粉体混合物には、添加剤としてカーボンが含有されていることを特徴としている。
すなわち、請求項1の発明は、鉛蓄電池用負極板の製造方法において、
金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物を、加圧して製造することを特徴とするものである。
金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物を、加圧して製造することを特徴とするものである。
請求項2の発明は、鉛蓄電池用負極板の製造方法において、
金属鉛片と、金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物とを加圧し、一体化して製造することを特徴とするものである。
金属鉛片と、金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物とを加圧し、一体化して製造することを特徴とするものである。
請求項3の発明は、鉛蓄電池用負極板の製造方法において、
金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物を加圧後、切断をして負極用シート状電極を製造し、金属鉛片と前記負極用シート状電極とを加圧し、一体化して製造することを特徴とするものである。
金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物を加圧後、切断をして負極用シート状電極を製造し、金属鉛片と前記負極用シート状電極とを加圧し、一体化して製造することを特徴とするものである。
請求項4の発明は、鉛蓄電池用負極板の製造方法において、
金属鉛粉を厚み方向の中央付近に供給し、その両側に金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物を供給し、加圧後、切断をして負極用シート状電極を製造し、金属鉛片と前記負極用シート状電極とを加圧し、一体化して製造することを特徴とするものである。
金属鉛粉を厚み方向の中央付近に供給し、その両側に金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物を供給し、加圧後、切断をして負極用シート状電極を製造し、金属鉛片と前記負極用シート状電極とを加圧し、一体化して製造することを特徴とするものである。
請求項5の発明は、請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4記載の発明において、前記カーボンとして、アセチレンブラックを用いることを特徴とするものである。
請求項6の発明は、鉛蓄電池用正極板の製造方法において、
一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉を含む正極用粉体混合物を、集電体とともに加圧して製造することを特徴とするものである。
一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉を含む正極用粉体混合物を、集電体とともに加圧して製造することを特徴とするものである。
請求項7の発明は、鉛蓄電池用正極板の製造方法において、
金属鉛粉を厚み方向の中央付近に供給し、その両側に一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉を含む正極用粉体混合物を供給し、加圧後、切断をして正極用シート状電極を製造し、金属鉛片と前記正極用シート状電極とを加圧し、一体化して製造することを特徴とするものである。
金属鉛粉を厚み方向の中央付近に供給し、その両側に一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉を含む正極用粉体混合物を供給し、加圧後、切断をして正極用シート状電極を製造し、金属鉛片と前記正極用シート状電極とを加圧し、一体化して製造することを特徴とするものである。
請求項8の発明は、鉛蓄電池用正極板の製造方法において、
一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉及びカーボンを含む正極用粉体混合物を、加圧して製造することを特徴とするものである。
一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉及びカーボンを含む正極用粉体混合物を、加圧して製造することを特徴とするものである。
請求項9の発明は、鉛蓄電池用正極板の製造方法において、
一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉、カーボン及びマイクロカプセルを含む正極用粉体混合物を、加圧して製造することを特徴とするものである。
一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉、カーボン及びマイクロカプセルを含む正極用粉体混合物を、加圧して製造することを特徴とするものである。
請求項10の発明は、請求項8又は請求項9記載の発明において、前記カーボンとして、平均粒子径の異なるグラファイトを用いることを特徴とするものである。
本発明を用いると、短時間で鉛蓄電池用の電極板を製造をすることができる。更に、本発明では各種の粉末を乾式で混合し、加圧をして電極板を製造しているために、製造設備の腐食等がなく、ペーストを混練する場合のように湿式での混練が困難なカーボンなどの粉末状あるいは繊維状の添加剤を活物質層に、適切な比率で含有をさせることができる。加えて、本発明を用いると、活物質利用率の高い負極板や正極板を製造することができる。
以下において、本発明の実施をするための最良の形態を詳細に説明する。
1.負極板の製造
後述する仕様で、l70mm×w45mm×t1.0mmの各種の未化成の負極板を製造して実験をした。ここで、鉛粉や硫酸鉛粉等の鉛化合物100質量部に対して、添加剤として、硫酸バリウムを1質量部と、有機エキスパンダとしてリグニンスルホン酸塩の粉末を0.2質量部添加した。なお、鉛粉や硫酸鉛粉等の鉛化合物の組成比の詳細は、後述する表1に示す。後述する仕様で製造をした未化製の負極板1は、比重が1.050の希硫酸中で、24時間の通常の化成をした。
後述する仕様で、l70mm×w45mm×t1.0mmの各種の未化成の負極板を製造して実験をした。ここで、鉛粉や硫酸鉛粉等の鉛化合物100質量部に対して、添加剤として、硫酸バリウムを1質量部と、有機エキスパンダとしてリグニンスルホン酸塩の粉末を0.2質量部添加した。なお、鉛粉や硫酸鉛粉等の鉛化合物の組成比の詳細は、後述する表1に示す。後述する仕様で製造をした未化製の負極板1は、比重が1.050の希硫酸中で、24時間の通常の化成をした。
2.負極活物質の利用率の測定
化成後の負極板1枚を、セパレータを介して従来から使用している正極板2枚で挟み込み、負極板の容量支配とした。次に、比重が1.28(20°C)の希硫酸電解液を150ml注液し、電解液が多量に存在する1.8Ah−2Vの鉛蓄電池を作製した。次に、25℃、0.2CAの定電流で放電終止電圧が1.75Vまで放電をして放電容量(Ah)を測定する。そして、負極板中に存在する鉛質量を用いて理論容量(Ah)を計算し、放電容量(Ah)を理論容量(Ah)で割った値を負極板の活物質利用率(%)として算出した。
3.正極板の製造
後述する仕様で、l70mm×w45mm×t1.0mmの各種の未化成の正極板を製造して実験をした。ここで、一塩基性硫酸鉛粉や鉛丹粉等の鉛化合物の組成比の詳細は、後述する表2に示す。後述する仕様で製造をした未化製の正極板1は、比重が1.050の希硫酸中で、24時間の通常の化成をした。
4.正極活物質の利用率の測定
化成後の正極板1枚を、セパレータを介して従来から使用している負極板2枚で挟み込み、正極板の容量支配とした。次に、比重が1.28(20°C)の希硫酸電解液を150ml注液し、電解液が多量に存在する1.8Ah−2Vの鉛蓄電池を作製した。次に、25℃、0.2CAの定電流で放電終止電圧が1.75Vまで放電をして放電容量(Ah)を測定する。そして、正極板中に存在する鉛質量を用いて理論容量(Ah)を計算し、放電容量(Ah)を理論容量(Ah)で割った値を正極板の活物質利用率(%)として算出した。
化成後の負極板1枚を、セパレータを介して従来から使用している正極板2枚で挟み込み、負極板の容量支配とした。次に、比重が1.28(20°C)の希硫酸電解液を150ml注液し、電解液が多量に存在する1.8Ah−2Vの鉛蓄電池を作製した。次に、25℃、0.2CAの定電流で放電終止電圧が1.75Vまで放電をして放電容量(Ah)を測定する。そして、負極板中に存在する鉛質量を用いて理論容量(Ah)を計算し、放電容量(Ah)を理論容量(Ah)で割った値を負極板の活物質利用率(%)として算出した。
3.正極板の製造
後述する仕様で、l70mm×w45mm×t1.0mmの各種の未化成の正極板を製造して実験をした。ここで、一塩基性硫酸鉛粉や鉛丹粉等の鉛化合物の組成比の詳細は、後述する表2に示す。後述する仕様で製造をした未化製の正極板1は、比重が1.050の希硫酸中で、24時間の通常の化成をした。
4.正極活物質の利用率の測定
化成後の正極板1枚を、セパレータを介して従来から使用している負極板2枚で挟み込み、正極板の容量支配とした。次に、比重が1.28(20°C)の希硫酸電解液を150ml注液し、電解液が多量に存在する1.8Ah−2Vの鉛蓄電池を作製した。次に、25℃、0.2CAの定電流で放電終止電圧が1.75Vまで放電をして放電容量(Ah)を測定する。そして、正極板中に存在する鉛質量を用いて理論容量(Ah)を計算し、放電容量(Ah)を理論容量(Ah)で割った値を正極板の活物質利用率(%)として算出した。
以下に、本発明の実施例について詳細に説明をする。
1.負極板の製造
(実施例1〜5)
本発明に係わる負極板の製造方法を、図1を用いて詳細に説明する。すなわち、金属鉛(Pb)を主成分とする金属鉛粉と、硫酸鉛を主成分とする硫酸鉛粉と、添加剤として硫酸バリウムとリグニンスルホン酸塩の粉末とを乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して負極用粉体混合物2aを製造する。なお、実施例1〜5の金属鉛粉や硫酸鉛粉の組成比については、後述する表1に示す。
(実施例1〜5)
本発明に係わる負極板の製造方法を、図1を用いて詳細に説明する。すなわち、金属鉛(Pb)を主成分とする金属鉛粉と、硫酸鉛を主成分とする硫酸鉛粉と、添加剤として硫酸バリウムとリグニンスルホン酸塩の粉末とを乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して負極用粉体混合物2aを製造する。なお、実施例1〜5の金属鉛粉や硫酸鉛粉の組成比については、後述する表1に示す。
図1に示すような上面に凹部6を有する金型5に、負極板の耳部となる金属鉛片3を配置させた後、負極用粉体混合物2aを充填する。なお、負極板の耳部は、集電部として使用されるようにした。そして、プレス冶具7を用いて、上方から3t/cm2の圧力で1分間の加圧をし、金属鉛片3と負極用粉体混合物2aとを一体化して未化成の負極板を製造した。なお、金属鉛片3を用いない場合でも、化成によって、負極板を製造することはできる。
(実施例6)
金属鉛(Pb)を主成分とする金属鉛粉と、硫酸鉛を主成分とする硫酸鉛粉と、添加剤として硫酸バリウムとリグニンスルホン酸塩の粉末と、カーボンの粉末(実施例6では、表1に示すように、アセチレンブラックを使用した。)を乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して負極用粉体混合物2aを製造する。なお、金属鉛粉や硫酸鉛粉等の組成比の詳細については、後述する表1に示す。その後、上述した実施例1〜5と同様の手法で、本発明に係わる未化成の負極板1aを製造した。
(実施例6)
金属鉛(Pb)を主成分とする金属鉛粉と、硫酸鉛を主成分とする硫酸鉛粉と、添加剤として硫酸バリウムとリグニンスルホン酸塩の粉末と、カーボンの粉末(実施例6では、表1に示すように、アセチレンブラックを使用した。)を乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して負極用粉体混合物2aを製造する。なお、金属鉛粉や硫酸鉛粉等の組成比の詳細については、後述する表1に示す。その後、上述した実施例1〜5と同様の手法で、本発明に係わる未化成の負極板1aを製造した。
本発明を用いると、それぞれの粉末を乾式で混合をしているために、湿式での混練が困難な、質量組成の多い粉末状カーボンや繊維状カーボンなどの添加剤を活物質層に含有させることができる。
(実施例7)
本発明に係わる負極板の製造方法を、図2,3を用いて詳細に説明する。すなわち、金属鉛(Pb)を主成分とする金属鉛粉と、硫酸鉛を主成分とする硫酸鉛粉と、添加剤として硫酸バリウムとリグニンスルホン酸塩の粉末とを乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して負極用粉体混合物2aを製造する。なお、金属鉛粉や硫酸鉛粉の組成比については、後述する表1に示す。
(実施例7)
本発明に係わる負極板の製造方法を、図2,3を用いて詳細に説明する。すなわち、金属鉛(Pb)を主成分とする金属鉛粉と、硫酸鉛を主成分とする硫酸鉛粉と、添加剤として硫酸バリウムとリグニンスルホン酸塩の粉末とを乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して負極用粉体混合物2aを製造する。なお、金属鉛粉や硫酸鉛粉の組成比については、後述する表1に示す。
次に、粉体混合物2をフィーダ8に入れ、ローラ9を通して連続的に加圧し、カッター10を用いて上述した寸法に切断をして負極用シート状電極4aを製造する(図2)。
図3に示すような底面に凹部6を有する金型5に、後に負極板の耳部となる部分に金属鉛片3を配置させた後、製造した負極用シート状電極4aを設置する。そして、プレス冶具7を用いて、上方から3t/cm2の圧力で1分間の加圧をし、金属鉛片3と負極用シート状電極4aとを一体化して未化成の負極板1aを製造した。
本実施例7を用いると、ローラ9を使用して、連続的に負極用シート状電極4bを製造しているために、短時間で大量の未化成の負極板1aを製造することができる。
(実施例8)
本発明に係わる負極板の製造方法を、図5を用いて詳細に説明する。すなわち、金属鉛(Pb)を主成分とする金属鉛粉12と、硫酸鉛を主成分とする硫酸鉛粉と、添加剤として硫酸バリウムとリグニンスルホン酸塩の粉末とを乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して負極用粉体混合物2aを製造する。なお、金属鉛粉12や硫酸鉛粉等の組成比については、後述する表1に示す。
(実施例8)
本発明に係わる負極板の製造方法を、図5を用いて詳細に説明する。すなわち、金属鉛(Pb)を主成分とする金属鉛粉12と、硫酸鉛を主成分とする硫酸鉛粉と、添加剤として硫酸バリウムとリグニンスルホン酸塩の粉末とを乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して負極用粉体混合物2aを製造する。なお、金属鉛粉12や硫酸鉛粉等の組成比については、後述する表1に示す。
次に、金属鉛粉12を内側フィーダ18bに粉体混合物2aを外側フィーダ18aにそれぞれ入れ、ローラ9を通して連続的に加圧し、カッター10を用いて上述した寸法に切断をして負極用シート状電極4aを製造する(図5)。すなわち、金属鉛粉を厚み方向の中央付近に供給し、その両側に金属鉛粉、硫酸鉛粉等を混合した粉体混合物を供給し、加圧後、切断をして中央部分に金属鉛層13、その両側に粉体混合物層14aを有する負極用シート状電極4aを製造する。
上述した図3に示すような底面に凹部6を有する金型5に、後に負極板の耳部となる部分に金属鉛片3を配置させた後、製造した負極用シート状電極4aを設置する。そして、プレス冶具7を用いて、上方から3t/cm2の圧力で1分間の加圧をし、金属鉛片3と負極用シート状電極4aとを一体化して未化成の負極板1aを製造した。
本実施例8を用いると、ローラ9を使用して、連続的に負極用シート状電極4aを製造しているために、短時間で大量の未化成の負極板1aを製造することができる。
また、電極板中央付近の金属鉛の粉体が固められた部分は金属鉛層13となり集電体としての役目を果たすので、更に負極活物質の利用率が向上する。
尚、金属鉛層13の厚みを調節し、粉体混合物層14aの一部を掻き落とすことで、金属鉛層13を電極板の耳部として使用をすることも可能である。
(比較例1)
従来から使用されている比較例に係わる負極板の製造方法を、図4を用いて説明する。酸化鉛(PbO)を主成分とする鉛粉と、硫酸バリウムと、有機エキスパンダとしてリグニンスルホン酸塩の粉末とを混合した混合物に、水と希硫酸とを加え、混練して負極用のペースト状活物質を製造する。このペースト状活物質を格子状に鋳造した鉛合金製の集電体に充填し、熟成、乾燥を行い未化成の負極板を製造した。ここで、鉛粉100質量部に、硫酸バリウムを1質量部と、有機エキスパンダの粉末を0.2質量部を添加した。なお、鉛粉、水及び希硫酸の組成比の詳細は、後述する表1に示すとうりである。
(比較例1)
従来から使用されている比較例に係わる負極板の製造方法を、図4を用いて説明する。酸化鉛(PbO)を主成分とする鉛粉と、硫酸バリウムと、有機エキスパンダとしてリグニンスルホン酸塩の粉末とを混合した混合物に、水と希硫酸とを加え、混練して負極用のペースト状活物質を製造する。このペースト状活物質を格子状に鋳造した鉛合金製の集電体に充填し、熟成、乾燥を行い未化成の負極板を製造した。ここで、鉛粉100質量部に、硫酸バリウムを1質量部と、有機エキスパンダの粉末を0.2質量部を添加した。なお、鉛粉、水及び希硫酸の組成比の詳細は、後述する表1に示すとうりである。
比較例1に係わる負極用のペースト状活物質は、水と希硫酸とで混練をしているために、製造装置が腐食をしたり、床面を汚すという問題点がある。また、混練、充填、熟成、乾燥という製造工程を必要とするために未化成の負極板の作製には長い時間を要するという問題もある。
表1に、上記した未化成の負極板の粉末混合比(質量%)及び活物質利用率(%)を示す。本発明を用いた実施例1〜8の負極板は、粉末を混合し、加圧して製造をしている。したがって、従来から使用されているペースト状活物質を用いる場合のように製造装置が腐食をしたり、床面を汚すという問題点がない。加えて、活物質利用率が高く優れていることがわかる。また、本発明に係わる負極板では、混練、充填、熟成、乾燥という工程を必要としないために、製造時間を短縮することができる。
本発明を用いると、活物質利用率を高くできる詳細な理由は不明であるが、負極用粉体混合物2a中に硫酸鉛粉が含まれており、該硫酸鉛粉が化成時に金属鉛(海綿状鉛)に還元され、その際に体積が小さくなり、負極板内の適正な空隙として形成されているためと考えられる。
なお、本発明の実施例において、硫酸鉛粉の混合比が80%を超えるものについては、加圧により一体化することができず、負極板を製造することができなかった。負極用粉体混合物2a中に金属鉛粉12の配合比が少ないと、これらの粉末を固めにくいためと考えられる。
なお、硫酸鉛粉として、塩基性硫酸鉛を主成分とする粉末を用いた場合にも、同様の効果が認められた。また、添加剤として、粉末状をしたアセチレンブラックの替わりに、ファーネスブラックなどの他の粉末状のカーボンや、繊維状のカーボン、グラファイトなど他のカーボンも使用をすることができる。
2.正極板の製造
以下の実施例では、カーボン粉末として、日本黒鉛(株)製の平均粒子径が50μmのグラファイト(表2において、グラファイト大と記載した。)と、平均粒子径が9μmのグラファイト(表2において、グラファイト小と記載した。)とを用いた。また、松本樹脂(株)製の粒子径が5〜50μmの中空状をしたマイクロカプセルを用いた。
(実施例9〜13)
本発明に係わる正極板の製造方法を、図6を用いて詳細に説明する。すなわち、一塩基性硫酸鉛粉と鉛丹粉と、添加剤としてグラファイト、マイクロカプセル等を乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して正極用粉体混合物2bを製造する。なお、実施例9〜13の一塩基性硫酸鉛粉や鉛丹粉等の組成比については、後述する表2に示す。
以下の実施例では、カーボン粉末として、日本黒鉛(株)製の平均粒子径が50μmのグラファイト(表2において、グラファイト大と記載した。)と、平均粒子径が9μmのグラファイト(表2において、グラファイト小と記載した。)とを用いた。また、松本樹脂(株)製の粒子径が5〜50μmの中空状をしたマイクロカプセルを用いた。
(実施例9〜13)
本発明に係わる正極板の製造方法を、図6を用いて詳細に説明する。すなわち、一塩基性硫酸鉛粉と鉛丹粉と、添加剤としてグラファイト、マイクロカプセル等を乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して正極用粉体混合物2bを製造する。なお、実施例9〜13の一塩基性硫酸鉛粉や鉛丹粉等の組成比については、後述する表2に示す。
図6に示すような上面に凹部6を有する金型5に、耳部16とメッシュ部17とを有する集電体15を正極用粉体混合物2bの中央付近に存在するように配置する。そして、プレス冶具7を用いて、上方から3t/cm2の圧力で1分間の加圧をし、集電体15と正極用粉体混合物2bとを一体化して未化成の正極板1bを製造した。
(実施例14)
本発明に係わる負極板の製造方法を、図7を用いて詳細に説明する。すなわち、一塩基性硫酸鉛粉と鉛丹粉を乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して正極用粉体混合物2bを製造する。なお、一塩基性硫酸鉛粉や鉛丹粉の組成比については、後述する表2に示す。
(実施例14)
本発明に係わる負極板の製造方法を、図7を用いて詳細に説明する。すなわち、一塩基性硫酸鉛粉と鉛丹粉を乾式状態で混合、例えば、粉体用ミキサ等で混合して正極用粉体混合物2bを製造する。なお、一塩基性硫酸鉛粉や鉛丹粉の組成比については、後述する表2に示す。
次に、金属鉛粉12を内側フィーダ18bに、正極用粉体混合物2bを外側フィーダ18aにそれぞれ入れ、ローラ9を通して連続的に加圧し、カッター10を用いて上述した寸法に切断をして正極用シート状電極4bを製造する(図7)。すなわち、金属鉛粉を厚み方向の中央付近に供給し、その両側に正極用粉体混合物2bを供給し、加圧後、切断をして、中央部分に金属鉛層13、その両側に粉体混合物層14bを有する正極用シート状電極4bを製造する。
図8に示すような底面に凹部6を有する金型5に、後に正極板の耳部となる部分に金属鉛片3を配置させた後、製造した正極用シート状電極4bの下面の対抗部分の粉体混合物層14bを掻き落として、金属鉛層13を露出させた状態で設置する。そして、プレス冶具7を用いて、上方から3t/cm2の圧力で1分間の加圧をし、金属鉛片3と正極用シート状電極4bとを一体化して未化成の正極板1bを製造した。
本実施例14を用いると、ローラ9を使用して、連続的に正極用シート状電極4bを製造しているために、短時間で大量の未化成の正極板1bを製造することができる。また、正極用シート状電極4bは、中央付近の金属鉛粉12が固められた部分は金属鉛層13となり集電体としての役目を果たすので、更に活物質の利用率が向上させることができる。なお、後工程で粉体混合物層14bの両方の面の一部を掻き落とすことで、金属鉛片3を使用することなく、金属鉛層13を電極板の耳部として使用をすることもできる。
(比較例2)
従来から使用されている比較例に係わる正極板の製造方法を、図9を用いて説明する。酸化鉛(PbO)を主成分とする鉛粉に水と希硫酸とを加え、混練して正極用のペースト状活物質を製造する。このペースト状活物質を格子状に鋳造した鉛合金製の集電体に充填し、熟成、乾燥を行い未化成の正極板を製造した。鉛粉、水及び希硫酸の組成比の詳細は、後述する表2に示すとおりである。
(比較例2)
従来から使用されている比較例に係わる正極板の製造方法を、図9を用いて説明する。酸化鉛(PbO)を主成分とする鉛粉に水と希硫酸とを加え、混練して正極用のペースト状活物質を製造する。このペースト状活物質を格子状に鋳造した鉛合金製の集電体に充填し、熟成、乾燥を行い未化成の正極板を製造した。鉛粉、水及び希硫酸の組成比の詳細は、後述する表2に示すとおりである。
比較例2に係わる正極用のペースト状活物質は、水と希硫酸とで混練をしているために、製造装置が腐食をしたり、床面を汚すという問題点がある。また、混練、充填、熟成、乾燥という製造工程を必要とするために未化成の正極板の作製には長い時間を要するという問題もある。
表2に、上記した未化成の正極板の粉末混合比(質量%)及び活物質利用率(%)を示す。本発明を用いた実施例9〜14の正極板は、各種の粉末を混合し、加圧して製造をしている。したがって、従来から使用されているペースト状活物質を用いる場合のように製造装置が腐食をしたり、床面を汚すという問題点がないことや、活物質利用率が高く優れていることがわかる。また、本発明に係わる正極板では、混練、充填、熟成、乾燥という工程を必要としないために、製造時間を短縮することができる。
本発明を用いると、活物質利用率を高くできる詳細な理由は不明であるが、正極用粉体混合物2b中に一塩基性硫酸鉛粉が含まれており、該一塩基性硫酸鉛粉が化成時に二酸化鉛に酸化され、その際に体積が小さくなり、正極板内の適正な空隙として形成されているためと考えられる。また、実施例14では、集電体層と活物質層を同時に加圧成形していることから、集電体と活物質の界面の密着性が良好になり、実施例9よりも活物質利用率が向上したものと考えられる。
本発明は、鉛蓄電池用電極板の製造方法に使用をすることができる。
1a:負極板、1b:正極板、2a:負極用粉体混合物、2b:正極用粉体混合物、
3:金属鉛片、4a:負極用シート状電極、4b:正極用シート状電極、5:金型、
6:凹部、7:プレス冶具、8:フィーダ、9:ローラ、10:カッター、11:凸部、
12:金属鉛粉、13:金属鉛層、14a,b:粉体混合物層、15:集電体、
16:耳部、17:メッシュ部、18a:外側フィーダ、18b:内側フィーダ
3:金属鉛片、4a:負極用シート状電極、4b:正極用シート状電極、5:金型、
6:凹部、7:プレス冶具、8:フィーダ、9:ローラ、10:カッター、11:凸部、
12:金属鉛粉、13:金属鉛層、14a,b:粉体混合物層、15:集電体、
16:耳部、17:メッシュ部、18a:外側フィーダ、18b:内側フィーダ
Claims (10)
- 鉛蓄電池用負極板の製造方法において、
金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物を、加圧して製造することを特徴とする鉛蓄電池用負極板の製造方法。 - 鉛蓄電池用負極板の製造方法において、
金属鉛片と、金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物とを加圧し、一体化して製造することを特徴とする鉛蓄電池用負極板の製造方法。 - 鉛蓄電池用負極板の製造方法において、
金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物を加圧後、切断をして負極用シート状電極を製造し、金属鉛片と前記負極用シート状電極とを加圧し、一体化して製造することを特徴とする鉛蓄電池用負極板の製造方法。 - 鉛蓄電池用負極板の製造方法において、
金属鉛粉を厚み方向の中央付近に供給し、その両側に金属鉛粉、硫酸鉛粉及びカーボンを含む負極用粉体混合物を供給し、加圧後、切断をして負極用シート状電極を製造し、
金属鉛片と前記負極用シート状電極とを加圧し、一体化して製造することを特徴とする鉛蓄電池用負極板の製造方法。 - 前記カーボンとして、アセチレンブラックを用いることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4記載の鉛蓄電池用負極板の製造方法。
- 鉛蓄電池用正極板の製造方法において、
一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉を含む正極用粉体混合物を、
集電体とともに加圧して製造することを特徴とする鉛蓄電池用正極板の製造方法。 - 鉛蓄電池用正極板の製造方法において、
金属鉛粉を厚み方向の中央付近に供給し、その両側に一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉を含む正極用粉体混合物を供給し、加圧後、切断をして正極用シート状電極を製造し、
金属鉛片と前記正極用シート状電極とを加圧し、一体化して製造することを特徴とする鉛蓄電池用正極板の製造方法。 - 鉛蓄電池用正極板の製造方法において、
一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉及びカーボンを含む正極用粉体混合物を、
加圧して製造することを特徴とする鉛蓄電池用正極板の製造方法。 - 鉛蓄電池用正極板の製造方法において、
一塩基性硫酸鉛、鉛丹粉、カーボン及びマイクロカプセルを含む正極用粉体混合物を、
加圧して製造することを特徴とする鉛蓄電池用正極板の製造方法。 - 前記カーボンとして、平均粒子径の異なるグラファイトを用いることを特徴とする請求項8又は請求項9記載の鉛蓄電池用正極板の製造方法。
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JP2010529619A (ja) * | 2007-06-06 | 2010-08-26 | ハモンド グループ,インク. | 高温での寿命が改良された鉛蓄電池膨張剤 |
WO2019021691A1 (ja) * | 2017-07-24 | 2019-01-31 | 株式会社Gsユアサ | 鉛蓄電池 |
US10333150B2 (en) | 2015-12-01 | 2019-06-25 | Hyundai Motor Company | Method for manufacturing of substrate for lead acid battery, powder mixture for manufacturing the same and substrate for the same |
-
2005
- 2005-05-19 JP JP2005146511A patent/JP2006179449A/ja active Pending
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