JP2006221962A - 鉛蓄電池用極板の予備乾燥方法および予備乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な乾燥条件に設定することで、極板表面の微小クラックの発生を抑え、且つ格子／活物質間の密着性の向上した鉛蓄電池用極板を提供する。
【解決手段】ペースト状活物質を格子体に充填塗布した鉛蓄電池用極板の予備乾燥装置において、徐々に昇温しながら乾燥を開始し、徐々に降温しながら乾燥を終了し、極板が移入される乾燥装置の入口付近は徐々に昇温する昇温部に構成し、極板が移出される出口付近は徐々に降温する降温部に構成する方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉛蓄電池用極板において、ペースト充填後の極板を予備乾燥する予備乾燥方法および予備乾燥装置に関するものである。

従来、鉛蓄電池用極板の製造は酸化鉛と金属鉛からなる鉛紛と水、希硫酸、および必要により繊維などの補強剤を混練したペースト状活物質を鉛合金製の格子体に充填し、予備乾燥、熟成、乾燥を行い未化成のペースト式極板を作製するものである。熟成工程は、集電体である鉛合金の格子体の表面とそこに充填される活物質界面で起こる酸化反応によって、集電体と活物質との電気化学的・機械的結合を強化するものである。この酸化反応を促進させるために所定温度の炉内を通過させる予備乾燥工程が行われている。

極板の予備乾燥工程は、加熱された乾燥炉に極板を通過させることで行われるが、熟成工程における酸化反応を促進させるためにはペースト活物質中の含水量を所定の範囲とする必要があり、そのために従来ペースト温度を測定しその測定温度により乾燥温度を制御し、ペーストの乾燥状態を制御する方式が行われていた。更にこの方式では、ペースト状活物質の水分量の変動に対処し得るものではないとして、ペースト中の水分量を測定しその値により乾燥温度を制御すること（特許文献１）や、水分量の測定と温度測定を併用して乾燥温度を制御すること（特許文献２）が提案されている。
特開平１−１４９３６４号公報 特開平４−１８１６５４号公報

しかしながら、上記従来の方式ではペースト状活物質を充填後の比較的短い時間に高温に制御された乾燥炉に入れられるために、電池用極板の表面には微小クラックが発生し易く、更に熱伝導性の関係から格子体は正極ペーストよりも高めになる傾向がある。格子体温度がペースト温度より高くなり過ぎると格子体／活物質界面に水分蒸発の経路ができ密着性低下、割れ・剥がれが生じるといった問題点がある。

このような背景の下、極板表面の微小クラックの発生を抑え、また格子／活物質間の密着性の向上した鉛蓄電池用極板の改良が望まれている。

本発明は、極板の表面上の微小クラックや格子／活物質間の密着性の低下・剥がれ等は、格子体温度とペースト温度の温度差が大きいため生じ、また急激な昇温・降温にも起因していると考え、ペースト状活物質を格子体に充填塗布した鉛蓄電池用極板を乾燥する方法において、徐々に昇温しながら乾燥を開始し、徐々に降温しながら乾燥を終了することを特徴としたものである。

また、ペースト状活物質を格子体に充填塗布した極板を移送しながら乾燥する鉛蓄電池用極板の乾燥装置において、極板が移入される乾燥装置の入口付近は徐々に昇温する昇温部に構成し、極板が移出される出口付近は徐々に降温する降温部に構成したことを特徴としたものである。

本発明による鉛蓄電池用極板の予備乾燥方法および予備乾燥装置を用いることにより、極板の表面に微小クラックが生じにくく、格子／活物質間の密着性が改善された極板を提供することができる。また、本発明で作製した極板を用いることで、放電特性や寿命性能に優れた鉛蓄電池を提供することができる。

本発明の実施の形態を、図１により説明する。なお、同じ構成部品は全て同じ番号を付記する。

図１は、鉛蓄電池用極板の予備乾燥装置の第一の実施形態の説明図である。１は予備乾燥装置で、２は乾燥炉であり、極板が移入される入口２１および出口２２以外に開口部はなく、上下面での空気の漏洩は無い。乾燥炉２全体は熱を保持しやすい保温材で覆われ、熱等のロスの少ない構造としたものである。

乾燥炉２の中央の上部に極板を乾燥させるために燃焼室（図示せず）内の加熱された空気を送り込むファン３が設置しており、該ファン３の噴出口から加熱された空気を真下に向かい送り込んでいる。乾燥炉２内を加熱するには、ハロゲンヒーターなど極板を加熱・乾燥し得るものなら何でも良い。

乾燥炉２内部には乾燥炉２に垂直となる方向に邪魔板４を設けた。この邪魔板４は、極板５が移入される乾燥炉２の入口２１から該乾燥炉２全長の１／４および３／４となる位置に２枚設置してあり、極板５が移入される乾燥炉２の入口から昇温部ａ、定温部ｂ、降温部ｃの３つのセクションに分割している。邪魔板４の上部および下部には円形の通気口４ａを幾つか形成した。なお、通気口４ａの形状は円形の他、三角形や四角形等、熱風が遮断されないように貫通していればどのような形状でも良い。更に乾燥炉２内の入口２１から出口２２に 、極板６の移送をするベルトコンベア６を乾燥炉２の長手方向に貫通して設置した。なお、乾燥炉２の入口２１および出口２２の開口部は従来の２倍以上と広く作られている。

この様に構成された予備乾燥装置１は、乾燥炉２の中央の定温部ｂ上部に形成されたファン３により熱風が定温部ｂ内に送られて該定温部ｂ内が所定温度に加熱される。

この加熱空気は邪魔板４に形成された通気口４ａを通り隣室である昇温部ａと降温部ｃへ漏れ出る。その結果、これら昇温部ａと降温部ｃも加熱される。しかしこれら昇温部ａと降温部ｃには乾燥炉の入口と出口があり、しかもその開口部が広く形成されているので、該入口２１と出口２２により取り込まれた外気と邪魔板４の通気口４ａを通ってきた熱風とが混合され定温部ｂよりは低い温度となる。

そして、この様な乾燥炉２内に格子基板にペースト状活物質が塗布充填された直後の極板５がベルトコンベア６により搬送されて乾燥炉２内に搬入されるも、従来の如く急に高い温度で加熱されることなく低い温度に加熱されている昇温部ａにより極板は比較的緩やかに乾燥され、格子基板温度とペースト状活物質温度の差は大きくなることなく比較的小さい温度差で昇温する。

そして定温部ｂに搬送されて所定の温度で乾燥され、ペースト状活物質内の水分量が所定の値になる程度まで乾燥され、次いで降温部ｃに搬送されて比較的低い温度で徐冷されて従って格子基板が急激に冷却することもなく、格子基板温度とペースト活物質温度の差は大きくなることなく比較的小さい温度差で降温し、やがて、出口より搬出されるものである。

なお、乾燥炉の温度制御は定温部ｂ内の温度を検出することで行い、定温部ｂを通過するベルトコンベア付近に設置された温度センサにより定温部ｂ内の温度を随時測定し、設定温度より高い場合はファンの風力を弱めたり燃焼室内の加熱量を減らして降温させ、逆に低い場合は燃焼室内の加熱量を増やしたりファンの風力を強めたりして昇温させた。

更に昇温部ａおよび降温部ｃの温度を調整するには、邪魔板に形成する通気口の大きさや数を変えたり、入口・出口の開口部面積を変えることで行うことが出来る。

図２は、鉛蓄電池用極板の予備乾燥装置1の第二の実施形態の説明図である。第一の実施形態では乾燥炉２内の温度勾配を持たせるために邪魔板４を用い、極板５が移入される予備乾燥装置１の入口および出口の開口部を広く作ったが、第二の実施形態では乾燥炉２を３台連接して設け、各々の乾燥炉２の上部中央にファン３を設置したものである。

本発明第二の実施形態によると、乾燥炉２を３台用い各々の上部中央にファンを設置することにより、セクションごとに所定の温度に保つことが容易であり、温度勾配を持たせることができる。例えば、定温部ｂの乾燥炉２内の温度を２００℃としたとき、昇温部ａでは１５０℃、降温部ｃでは１００℃とセクションごとに温度を設定することができる。このように、極板５が移入される予備乾燥装置１の入口付近は徐々に昇温する昇温部ａに構成し、極板５が移出される出口付近は徐々に降温する降温部ｃに構成することが出きる。また、第一の実施形態と同様に、セクションごとに設置された温度センサにより温度制御も行うことが可能である。

また、乾燥炉２間には若干の隙間を設けてあるが、ファンから噴出された熱風同士が対流して局部的に温度上昇が生じ極板の乾燥に影響を与えるのを防ぐためである。

なお、上記各実施形態においては乾燥炉を三分割した例を示したが、昇温部ａや降温部ｃを更に細分化し、乾燥炉２内を三分割以上の多分割にしたものでも良い。

公知のＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金で鋳造して得た格子基板に、正極及び負極それぞれのペースト状活物質を充填し、上記第一の実施形態に記載する予備乾燥装置を用いて予備乾燥を行った。この時、昇温部ａの温度は約１５０℃、定温部は約２００℃、降温部は約１００℃とした。ペースト状活物質中の水分量は格子基板への塗布充填時には約１１％、予備乾燥後は約９％である。その後、熟成を行い未化成極板を作製し、この極板を希硫酸中で化成を行い水洗及び乾燥した後に、正極３枚と負極４枚をガラス繊維からなるマット状のセパレータを介して交互に積層して極板群を製作し、電槽に収納し該電槽に蓋を施して２Ｖ−５.５Ａｈの密閉形鉛蓄電池を作製した。

なお、上記密閉形鉛蓄電池の作製に於いて、図１に示した予備乾燥装置を用い極板を作製したものを本発明品１、図２に示した予備乾燥装置を用い極板を作製したものを本発明品２、従来の乾燥装置（乾燥炉２内に温度勾配を持たないもの）を用いて極板を作製したものを従来品とした。

表１は本発明品１、２と従来品の界面結合力および放電容量を測定した結果である。
なお、界面結合力は、化成後、水洗・乾燥した極板を格子を固定して格子面と平行になるよう活物質を上部から押すことにより、活物質が格子より剥離するのに要する力を測定した値である。放電容量は、作製した密閉形鉛蓄電池を満充電し５ＣＡの電流で終止電圧１.６Ｖまで放電した時の容量である。

表１に示すように本発明品は従来品と比べ界面結合力は大きく、密着性に優れた極板となっている。また、放電容量においても本発明品は従来品と比べ放電容量は大きな値となり、放電特性に優れたものとなっている。

以上の結果より、予備乾燥は、乾燥炉２の入口付近は徐々に昇温する昇温部と、極板が移出される出口付近は徐々に降温する降温部を設けることにより、表面上の微小クラックや格子／活物質間の密着性の低下・剥がれ等の改善ができ、放電特性や寿命特性が向上した密閉式鉛蓄電池を提供することができる。

本発明第一の実施形態を示す予備乾燥装置の説明図。 本発明第二の実施形態を示す予備乾燥装置の説明図。

符号の説明

１ 予備乾燥装置
２ 乾燥炉
３ ファン
４ 邪魔板
５ 極板
６ ベルトコンベア
ａ 昇温部
ｂ 定温部
ｃ 降温部

Claims (2)

1. ペースト状活物質を格子体に充填塗布した鉛蓄電池用極板を乾燥する方法において、徐々に昇温しながら乾燥を開始し、徐々に降温しながら乾燥を終了することを特徴とする鉛蓄電池用極板の予備乾燥方法。
2. ペースト状活物質を格子体に充填塗布した極板を移送しながら乾燥する鉛蓄電池用極板の乾燥装置において、極板が移入される乾燥装置の入口付近は徐々に昇温する昇温部に構成し、極板が移出される出口付近は徐々に降温する降温部に構成したことを特徴とする鉛蓄電池用極板の予備乾燥装置。