JP2017033688A - 鉛蓄電池用負極および鉛蓄電池 - Google Patents
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Abstract
Description
Rz1=(ΣR1(i))/n ・・・(1)
Rz2=(ΣR2(i))/n ・・・(2)
図1は、本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の一部切り欠き斜視図である。鉛蓄電池1は、極板群11と、図示しない電解液とを含み、これらは電槽12に収容されている。電槽12は、隔壁13により複数のセル室14に仕切られており、各セル室14には極板群11が1つずつ収納され、電解液も収容されている。極板群11は、複数枚の正極2および負極3を、セパレータ4を介して積層することにより構成されている。
図2は、正極2の正面図である。正極2は、正極格子21と、正極格子21に担持された正極合剤24とを含む。正極格子21は、正極合剤24を保持するエキスパンド網目25と、エキスパンド網目25の上端部に設けられた枠骨23と、枠骨23に連接された耳22とを具備するエキスパンド格子である。正極2は、耳22を介して、正極棚6に接続され、正極棚6は、正極接続体8または正極柱と接続される。
図3は、負極3の正面図である。負極3は、負極格子31と、負極格子31に担持された負極合剤34とを含む。負極格子31は、エキスパンド網目35と、エキスパンド網目35の上端部に設けられた枠骨33と、枠骨33に連接された耳32とを具備するエキスパンド格子である。負極3は、耳32を介して、負極棚5に接続され、負極棚5は、負極柱7または負極接続体と接続される。負極合剤34は、エキスパンド網目35に担持される。枠骨33および耳32は、負極格子の露出部である。
セパレータとしては、微多孔膜または繊維シート(またはマット)などが例示できる。微多孔膜または繊維シートを構成するポリマー材料としては、耐酸性を有するものが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンなどが例示できる。繊維シートは、ポリマー繊維および/またはガラス繊維などの無機繊維で形成してもよい。セパレータは、必要に応じてフィラーおよび/またはカーボンなどの添加剤を含んでもよい。
電解液は、硫酸水溶液を含む。電解液の密度は、例えば1.1〜1.35g/cm3であり、1.2〜1.35g/cm3であることが好ましく、1.25〜1.3g/cm3であることがさらに好ましい。なお、本明細書中、電解液の密度とは、20℃における密度であり、満充電状態の電池における電解液の密度が上記範囲であることが望ましい。
《実施例1》
(1)正極の作製
図2に示すような正極2を以下の手順で作製した。
原料粉末(鉛と鉛酸化物との混合物)と、水と、希硫酸(密度1.40g/cm3)とを質量比100:15:5で混合することにより、正極合剤を含むペーストを得た。
図3に示すような負極3を以下の手順で作製した。
原料粉末(鉛)と、水と、希硫酸(密度1.40g/cm3)と、リグニンと、硫酸バリウムと、カーボンブラックを、質量比100:12:7:1:0.1:0.5の割合で混合することにより、負極合剤を含むペーストを得た。負極活物質100質量部に対するカーボンブラック量は0.5質量部とした。カーボンブラックには、一次粒子径30nmのオイルファーネスブラックを使用した。
上記(1)および(2)で作製した正極2枚および負極1枚を、それぞれ縦60mm×横40mmのサイズにカットし、1枚の負極を、セパレータ(ポリエチレン製の微多孔膜、厚さ0.2mm、幅44mm)を介して、2枚の正極で挟んで極板群を形成した。このとき、セパレータ4を2つ折りにした間に負極を挟み込むように配置した。
(ISS搭載車用電池の寿命特性)
以下の条件で、化成後のテストセルのSOCを調整した。
放電:定電流(0.2C)、30分
休止:1時間
温度:25℃
充電:定電流(2.2C)−定電圧(2.4V、最大電流2.2C)、0.03時間
放電:定電流(1.0C)、0.03時間
温度:25℃
SOC調整後のテストセル質量と、充放電サイクルが寿命回数に達した時点のテストセル質量とを測定し、これらの差から電解液の減少量を算出した。次に、減液率として、初期の電解液量に対する減少量の割合を百分率で求めた。
研磨材として平均粒径100μmのアルミナ粒子を用いるブラスト法でエキスパンド網目35の全体に対して粗面化を行ったことと、エキスパンド網目35の表面粗さRzを100μmに調整したこと以外、実施例1と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。
エキスパンド網目35の表面粗さRzを150μmに調整したこと以外、実施例2と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。
エキスパンド網目35の表面粗さRzを200μmに調整したこと以外、実施例2と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。
エキスパンド網目35を耳寄りの第1領域R1と、それ以外の第2領域R2とに二分割し、第2領域R2の全体の表面粗さRzを200μmに調整し、第1領域R1には粗面化を行わなかったこと以外、実施例2と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。なお、エキスパンド網目の粗面化に要した時間と研磨材の使用量は、いずれも実施例4の約半分であった。
負極活物質100質量部に対するカーボンブラックの量を0.3質量部としたこと以外、実施例4と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。
負極活物質100質量部に対するカーボンブラックの量を1質量部としたこと以外、実施例4と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。
負極活物質100質量部に対するカーボンブラックの量を0.1質量部としたこと以外、実施例1と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。
エキスパンド網目35の粗面化を行わず、かつ負極合剤にカーボンブラックを添加しなかったこと以外、実施例1と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。
エキスパンド網目35の粗面化を行わなかったこと以外、実施例1と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。
負極合剤にカーボンブラックを添加しなかったこと以外、実施例4と同様にテストセルを作製し、同様に評価した。
Claims (6)
- 負極合剤と、前記負極合剤を担持する表面を有する負極格子と、を含み、
前記負極合剤が、鉛を含む負極活物質と、カーボンブラックと、を含み、
前記負極合剤に含まれる前記カーボンブラックの量が、前記負極活物質100質量部に対し、0.05質量部以上、2質量部以下であり、
前記負極格子の前記表面の少なくとも一部の表面粗さRz(十点平均粗さ)が、70μm以上である、鉛蓄電池用負極。 - 前記負極合剤に含まれる前記カーボンブラックの量が、前記負極活物質100質量部に対し、0.1質量部〜1質量部である、請求項1に記載の鉛蓄電池用負極。
- 前記負極格子が、前記負極合剤を有さない露出部を有し、
前記露出部が、負極棚と接続するための耳を有し、
前記負極合剤を担持する前記表面を、前記耳寄りの第1領域と、それ以外の第2領域とに二分割するとき、前記第1領域における表面粗さRzの平均値Rz1が、前記第2領域における表面粗さRzの平均値Rz2より小さい、請求項1または2に記載の鉛蓄電池用負極。 - Rz2/Rz1が、1.6以上である、請求項3に記載の鉛蓄電池用負極。
- 前記負極格子が、エキスパンド格子である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用負極。
- 請求項1に記載の鉛蓄電池用負極と、正極と、前記負極および前記正極の間に介在するセパレータと、硫酸水溶液を含む電解液と、を含む、鉛蓄電池。
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