JP2011181312A - 鉛蓄電池の電槽化成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化成開始から化成終了までの充電の間に、充電電流の大きさを2段階以上に変化させる操作を1サイクルとして当該サイクルを繰り返す。好ましくは、電槽化成前の正極活物質1gあたり8mAより大きい電流値と、電槽化成前の正極活物質1gあたり8mAより小さい電流値の間で、充電電流を2段階以上に変化させる。また、好ましくは、充電電流の大きさを3段階に減少させる操作を1サイクルとし、2段階以上に変化させる充電電流の最大電流が、同最小電流の3倍以上である。また、化成開始から化成終了までの充電の間に、2回以上の放電操作を組入れることが好ましい。
【選択図】 図1
Description
最近では、製造時間の短縮化による生産性の向上が要求されている。また、地球環境保護の目的から電槽化成時の充電電気量(Ah)低減による二酸化炭素(CO2)排出量の削減も強く要求されている。
また、電槽化成時に充電と放電を所定の電流パターンで繰り返すとともに、化成時の電流値(A)を2段階以上変化させることによって、化成効率を向上させて充電電気量(Ah)を低減する方法も検討されている(例えば、特許文献2)。
また、化成開始から化成終了までの充電の間に、2回以上の放電操作を組入れることが好ましい(請求項5)。
また、電槽化成中に電池電圧等を測定することがないので、設備を複雑にすることがない。
電解液は、特に限定されるものでないが、希硫酸を精製水で希釈し、質量パーセント濃度で約30質量%前後に調合したものを、電池容量・寿命等を考慮した適正な濃度に調整(特性に合わせて硫酸マグネシウム、シリカゲル等の添加剤を加える場合もある)して、注液するのが好ましい。
前記繰り返しの回数を2回以上とすることにより、塩基性硫酸鉛の結晶内部の二酸化鉛化を確実なものとすることができる。
前記繰り返しの回数を2回以上とすることにより、塩基性硫酸鉛の結晶内部の二酸化鉛化を促進させることができる。
電槽化成中に放電操作を組入れることにより、電池内の電解液が移動し、また、電解液濃度が変化して、化成時に発生するガスを電解液から気中に円滑に抜くことができ、電解液濃度の偏りが解消されることになる。
1.制御弁式鉛蓄電池の製造及び試験条件
従来から使用されている製造条件で制御弁式鉛蓄電池を製造した。すなわち、鉛−カルシウム−錫合金製の集電体に、ペースト状活物質を充填した後、熟成・乾燥をして未化成の正極板及び負極板を製造する。これらのペースト式正極板及びペースト式負極板は、縦が125mm、横が110mmであり、略長方形状をした平板状である。
鉛に、スズ:1.6質量%、カルシウム:0.08質量%を添加して混合物全体を100質量%とした鉛合金を溶融し、重力鋳造方式によって集電体を作製した。この集電体に、一酸化鉛を主成分とする鉛粉の質量に対して、ポリエステル繊維を0.1質量%加えて混合し、次に、水:12質量%を加えて混練をした後、更に比重1.26の希硫酸:16質量%を加えて再び混練したペースト状活物質を充填した。その充填後は、温度が80℃、相対湿度が96%の雰囲気で6時間の一次放置をした後に、温度が60℃、相対湿度が60%の雰囲気で30時間の二次放置をした熟成・乾燥により、化成効率が悪い、粒径の大きな塩基性硫酸鉛を含む正極板とした。
鉛に、スズ:0.2質量%、カルシウム:0.1質量%を添加して混合物全体を100質量%として作製した鉛合金を溶融し、重力鋳造方式によって集電体を作製した。この集電体に、一酸化鉛を主成分とする鉛粉の質量に対して、リグニン:0.2質量%、硫酸バリウム:0.1質量%、通常の市販されている黒鉛等のカーボン粉末:0.2質量%、ポリエステル繊維:0.1質量%加えて混合する。次に、水:12質量%加えて混練をした後、更に比重1.26の希硫酸:13質量%を加えて再び混練したペースト状活物質を充填した。その充填後は、熟成・乾燥をして負極板とした。
化成開始から化成終了までの充電の間に、充電電流を2段階に減少させる操作を1サイクルとして、これを繰り返した場合の充電電流パターンの概略図を図1に示す。なお、図1は、繰り返し回数を6サイクルとしたとき(実施例3)の充電電流パターンである。
実施例1では、充電電流17.5mA/gで10.20時間充電、次に、充電電流3.5mA/gで18.95時間充電する操作を1サイクルとして、これを2サイクル繰り返して電槽化成を行った。
なお、本実施例では、充電される総電気量が700Ah、所要時間が58.3時間となるように、各充電時間を設定している。また、最大電流は、最小電流の5倍である。
実施例1において、充電電流17.5mA/gで6.80時間充電、次に、充電電流3.5mA/gで12.63時間充電する操作を1サイクルとして、これを3サイクル繰り返す以外は、実施例1と同様にして電槽化成を行った。
実施例1において、充電電流17.5mA/gで3.40時間充電、次に、充電電流3.5mA/gで6.32時間充電する操作を1サイクルとして、これを6サイクル繰り返す以外は、実施例1と同様にして電槽化成を行った。
実施例1において、充電電流17.5mA/gで1.70時間充電、次に、充電電流3.5mA/gで3.16時間充電する操作を1サイクルとして、これを12サイクル繰り返す以外は、実施例1と同様にして電槽化成を行った。
実施例1において、充電電流17.5mA/gで1.13時間充電、次に、充電電流3.5mA/gで2.11時間充電する操作を1サイクルとして、これを18サイクル繰り返す以外は、実施例1と同様にして電槽化成を行った。
化成開始から化成終了までの充電の間に、充電電流を3段階に減少させる操作を1サイクルとして、これを繰り返した場合の充電電流パターンの概略図を図2に示す。なお、図2は、繰り返し回数を6サイクルとしたとき(実施例8)の充電電流パターンである。
実施例6では、充電電流17.5mA/gで6.85時間充電、次に、充電電流8.4mA/gで9.55時間充電さらに、充電電流3.5mA/gで12.75時間充電する操作を1サイクルとして、これを2サイクル繰り返して電槽化成を行った。
なお、本実施例では、充電される総電気量が700Ah、所要時間が58.3時間となるように、各充電時間を設定している。また、最大電流は、最小電流の5倍である。
実施例6において、充電電流17.5mA/gで4.57時間充電、次に、充電電流8.4mA/gで6.37時間充電さらに、充電電流3.5mA/gで8.50時間充電する操作を1サイクルとして、これを3サイクル繰り返す以外は、実施例6と同様にして電槽化成を行った。
実施例6において、充電電流17.5mA/gで2.28時間充電、次に、充電電流8.4mA/gで3.18時間充電さらに、充電電流3.5mA/gで4.25時間充電する操作を1サイクルとして、これを6サイクル繰り返す以外は、実施例6と同様にして電槽化成を行った。
実施例6において、充電電流17.5mA/gで1.14時間充電、次に、充電電流8.4mA/gで1.59時間充電さらに、充電電流3.5mA/gで2.13時間充電する操作を1サイクルとして、これを12サイクル繰り返す以外は、実施例6と同様にして電槽化成を行った。
実施例6において、充電電流17.5mA/gで0.76時間充電、次に、充電電流8.4mA/gで1.06時間充電さらに、充電電流3.5mA/gで1.42時間充電する操作を1サイクルとして、これを18サイクル繰り返す以外は、実施例6と同様にして電槽化成を行った。
実施例8において、2サイクル目と4サイクル目の後に、放電操作を組入れた場合の充放電電流パターンの概略図を図3に示す。
実施例11では、充電電流17.5mA/gで2.76時間充電、次に、充電電流8.4mA/gで3.04時間充電さらに、充電電流3.5mA/gで3.42時間充電する操作を1サイクルとした。そして、前記サイクルを2サイクル繰り返した後に、8.4mA/gで1時間の放電操作を組入れる。次に、前記サイクルを2サイクル繰り返した後に、8.4mA/gで2時間の放電操作を組入れる。さらに、前記サイクルを2サイクル繰り返して電槽化成を行った。
なお、本実施例では、充電される総電気量が700Ah、所要時間が58.3時間となるように、設定している。ここで、放電操作時の放電電流は回生電流として異なる系統の電槽化成に利用しているために、前記充電される電気量(Ah)は、充電電気量の総量から放電操作時の放電電気量を減算して算出している。また、最大電流は、最小電流の5倍である。
化成開始から化成終了までの充電の間に、充電電流を一定とした充電電流パターンの概略図を図4に示す。
化成開始から化成終了まで、充電電流8.4mA/gで76.7時間、連続で充電して電槽化成を行った。
この電槽化成方法で充電される総電気量は920Ahであり、所要時間は76.7時間である。
比較例1において、充電電流が同じで、充電時間を短くした充電電流パターンの概略図を図5に示す。
化成開始から化成終了まで、充電電流8.4mA/gで58.3時間、連続で充電して電槽化成を行った。
この電槽化成方法で充電される総電気量は700Ahであり、所要時間58.3時間である。
化成開始から化成終了までの充電の間に、充電電流を2段階に減少させる操作を1サイクルとして、これを1サイクル実施した場合の充電電流パターンの概略図を図6に示す。
化成開始から、充電電流17.5mA/gで20.4時間充電した後、充電電流3.5mA/gで37.9時間充電して電槽化成を行った。
この電槽化成方法で充電される総電気量は700Ahであり、所要時間は58.3時間である。
化成開始から化成終了までの充電の間に、充電電流を3段階に減少させる操作を1サイクルとして、これを1サイクル実施した場合の充電電流パターンの概略図を図7に示す。
化成開始から、充電電流17.5mA/gで13.7時間充電した後、充電電流8.4mA/gで19.1時間充電し、さらに充電電流3.5mA/gで25.5時間充電して電槽化成を行った。
この電槽化成方法で充電される電気量は700Ahであり、所要時間は58.3時間である。
電槽化成後の正極活物質に硝酸と過酸化水素を含んだ水溶液を加え、1時間超音波処理を施す。すなわち、硝酸と過酸化水素を含んだ水溶液(硝酸60質量%、過酸化水素31質量%を含有)を80ml採取し、蒸留水で1リットルに希釈した水溶液20mlに1gの正極活物質を加える。これに超音波処理を施した後、5Cの濾紙で濾過し蒸留水で濾紙の溶液を十分に流し去る。残渣を含んだ濾紙をるつぼ中で十分に燃焼消失させることで、残留した硫酸鉛の重量を測定する。
なお、各例で、負極活物質中の硫酸鉛の残存量に差異が認められなかった。
Claims (5)
- 鉛蓄電池の電槽化成方法において、
化成開始から化成終了までの充電の間に、充電電流の大きさを2段階以上に変化させる操作を1サイクルとして当該サイクルを繰り返すことを特徴とする鉛蓄電池の電槽化成方法。 - 電槽化成前の正極活物質1gあたり8mAより大きい電流値と、電槽化成前の正極活物質1gあたり8mAより小さい電流値の間で、充電電流を2段階以上に変化させることを特徴とする請求項1記載の鉛蓄電池の電槽化成方法。
- 化成開始から化成終了までの充電の間に、充電電流の大きさを3段階に減少させる操作を1サイクルとして当該サイクルを繰り返すことを特徴とする請求項1又は2記載の鉛蓄電池の電槽化成方法。
- 2段階以上に変化させる充電電流の最大電流が、同最小電流の3倍以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の鉛蓄電池の電槽化成方法。
- 化成開始から化成終了までの充電の間に、2回以上の放電操作を組入れることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の鉛蓄電池の電槽化成方法。
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