JP2021068550A - Lead-acid battery - Google Patents

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Abstract

SOLUTION: A lead-acid battery includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolytic solution. The positive electrode plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode material. The negative electrode plate includes a negative electrode current collector and a negative electrode material. The positive electrode current collector and the negative electrode current collector have a lattice portion, a first transverse bone portion provided at one end portion of the lattice portion, and an ear portion provided at the first transverse bone portion. At least one of a pair of corner portions of an end portion of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate on an opposite side to the first transverse bone portion is chamfered. The separator has a base portion and a plurality of ribs protruding from the base portion. Along the surface of the base portion is provided a fluid flow path which extends from a first end portion on one side in a vertical direction of the base portion via a central region to a second end portion on the other side in the vertical direction of the base portion, and along the surface of the base portion is provided a fluid flow path which extends from a third end portion on one side in a horizontal direction of the base portion via the central region to a fourth end portion on the other side in the horizontal direction.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、鉛蓄電池に関する。 The present invention relates to a lead storage battery.

鉛蓄電池は、車載用、産業用の他、様々な用途で使用されている。なかでも、車載用の鉛蓄電池については、アイドリングストップ車両の利用拡大に伴い、部分充電状態(Partial State of Charge: PSOC)での寿命性能の向上が要求されている。 Lead-acid batteries are used for various purposes such as in-vehicle use and industrial use. In particular, with respect to lead-acid batteries for automobiles, as the use of idling stop vehicles expands, it is required to improve the life performance in the partial state of charge (PSOC).

例えば、充電制御やアイドリングストップ・スタート(ISS)の際には、鉛蓄電池がPSOCで使用される。そのため、このような用途で使用される鉛蓄電池は、PSOC条件下でのサイクル試験において寿命性能に優れることが求められる。この場合、成層化の進行が寿命(以下において、「IS寿命」と称する)を決定する要因となり易い。 For example, lead-acid batteries are used in PSOC during charge control and idling stop start (ISS). Therefore, lead-acid batteries used in such applications are required to have excellent life performance in cycle tests under PSOC conditions. In this case, the progress of stratification tends to be a factor that determines the life (hereinafter, referred to as "IS life").

通常、一般始動用の鉛蓄電池においては、過充電または満充電に近い状態まで充電されることでガス発生により電解液の対流が発生し、成層化は抑制される。しかしながら、アイドリングストップ車用の鉛蓄電池では、過充電または満充電に近い状態になり難い。結果、PSOC状態で使用され続けることにより電解液の成層化が進行し、正極活物質の軟化および正負極活物質への硫酸鉛の蓄積が促進され、IS寿命が短くなり易い。 Normally, in a lead-acid battery for general starting, when it is charged to a state close to overcharge or full charge, convection of an electrolytic solution is generated due to gas generation, and stratification is suppressed. However, lead-acid batteries for idling stop vehicles are unlikely to be overcharged or nearly fully charged. As a result, the stratification of the electrolytic solution proceeds by continuing to be used in the PSOC state, the softening of the positive electrode active material and the accumulation of lead sulfate in the positive and negative electrode active materials are promoted, and the IS life tends to be shortened.

特許文献1は、アイドリングストップ車用の液式鉛蓄電池において、正極活物質は化成済みの状態において、Sbを金属Sbに換算して0.03mass%以上0.3mass%以下含有し、かつSnを金属Snに換算して0.05mass%以上1.0mass%以下含有することを提案している。 Patent Document 1 describes in a liquid lead-acid battery for an idling stop vehicle, in a state where the positive electrode active material is already formed, Sb is converted into metal Sb and contains 0.03 mass% or more and 0.3 mass% or less, and Sn is contained in metal Sn. It is proposed that the content should be 0.05 mass% or more and 1.0 mass% or less in terms of.

特許文献2は、エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池において、正極板および負極板の少なくとも一方の極板の4つの隅部のうち極板底部の2つの隅部にカット部を設けた構成を提案している。 Patent Document 2 proposes a configuration in which a lead storage battery using an expanded lattice is provided with cut portions at two corners of the bottom of the electrode plate among the four corners of at least one electrode plate of the positive electrode plate and the negative electrode plate. ing.

特開2013−140678号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-140678 特開2008−204639号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-204639

鉛蓄電池において、成層化を抑制し、IS寿命を向上させる。 In lead-acid batteries, stratification is suppressed and IS life is improved.

本発明の一側面は、正極板と、負極板と、前記正極板および前記負極板の間に介在するセパレータと、電解液と、を備え、前記正極板は、正極集電体と、前記正極集電体に保持された正極電極材料と、を備え、前記負極板は、負極集電体と、前記負極集電体に保持された負極電極材料と、を備え、前記正極集電体および前記負極集電体は、格子部と、前記格子部の一端部に設けられた第1の横骨部と、前記第1の横骨部に設けられた耳部と、を有し、前記正極板および前記負極板の少なくとも一方の、前記第1の横骨とは反対側の端部の一対の隅部の少なくとも一方は、面取りされており、前記セパレータは、ベース部と、ベース部から突出する複数のリブと、を有し、前記ベース部は、中央領域と、前記中央領域を挟んで鉛直方向において互いに対向する第1端部および第2端部と、前記中央領域を挟んで水平方向において互いに対向する第3端部および第4端部と、を有し、前記ベース部の表面に沿って、前記第1端部から前記中央領域を経由して前記第2端部に至る流体流路、および、前記ベース部の表面に沿って、前記第3端部から前記中央領域を経由して前記第4端部に至る流体流路を有する、鉛蓄電池に関する。 One aspect of the present invention includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolytic solution, and the positive electrode plate includes a positive electrode current collector and the positive electrode current collector. The negative electrode plate comprises a positive electrode material held on the body, and the negative electrode plate comprises a negative electrode current collector and a negative electrode material held on the negative electrode current collector, and the positive electrode current collector and the negative electrode collector. The electric body has a lattice portion, a first transverse bone portion provided at one end of the lattice portion, and an ear portion provided at the first transverse bone portion, and includes the positive electrode plate and the positive electrode plate. At least one of the pair of corners of the end opposite to the first transverse bone of the negative electrode plate is chamfered, and the separator is a base portion and a plurality of protrusions from the base portion. The base portion has ribs, and the base portion faces the central region, the first end portion and the second end portion that face each other in the vertical direction across the central region, and each other in the horizontal direction across the central region. A fluid flow path having a third end portion and a fourth end portion, and a fluid flow path from the first end portion to the second end portion via the central region along the surface of the base portion. The present invention relates to a lead storage battery having a fluid flow path from the third end portion to the fourth end portion via the central region along the surface of the base portion.

本発明によれば、成層化が抑制されることから、鉛蓄電池のIS寿命が向上する。 According to the present invention, the IS life of the lead storage battery is improved because the stratification is suppressed.

本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池で用いる極板の外観を示す平面図である。It is a top view which shows the appearance of the electrode plate used in the lead storage battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池で用いるセパレータの概略構成を示す模式的な平面図である。It is a schematic plan view which shows the schematic structure of the separator used in the lead storage battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池で用いるセパレータの概略構成を示す模式的な平面図である。It is a schematic plan view which shows the schematic structure of the separator used in the lead storage battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池で用いるセパレータの概略構成を示す模式的な平面図である。It is a schematic plan view which shows the schematic structure of the separator used in the lead storage battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池で用いるセパレータの概略構成の別の例を示す平面図である。It is a top view which shows another example of the schematic structure of the separator used in the lead storage battery which concerns on one Embodiment of this invention. 従来のセパレータにおけるリブの配置レイアウトを示す図である。It is a figure which shows the arrangement layout of the rib in the conventional separator. 本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の外観と内部構造を示す一部切り欠き斜視図である。It is a partially cutaway perspective view which shows the appearance and the internal structure of the lead storage battery which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明の一態様に係る鉛蓄電池は、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に介在するセパレータと、電解液と、を備える。正極板は、正極集電体と、正極集電体に保持された正極電極材料と、を備える。負極板は、負極集電体と、負極集電体に保持された負極電極材料と、を備える。 The lead-acid battery according to one aspect of the present invention includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolytic solution. The positive electrode plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode material held by the positive electrode current collector. The negative electrode plate includes a negative electrode current collector and a negative electrode material held by the negative electrode current collector.

正極集電体および負極集電体は、格子部と、格子部の一端部に設けられた第1の横骨部と、第1の横骨部に設けられた耳部と、を有する。正極板および負極板の少なくとも一方の、第1の横骨部とは反対側の端部の一対の隅部の少なくとも一方は、面取りされている。以下において、面取りにより設けられた面を「カット面」とも称する。面取りとは、隅部の角部分が丸められ、もしくは斜めに形成されることをいう。面取りは、C面取りであってもよく、R面取りであってもよい。また、隅部が面取りされているとは、隅部の角部分を除去する加工が行われることを必ずしも意味するものではなく、例えば、角部分を除去することなく、隅部に角部分のない形状の極板を形成する場合を含む。 The positive electrode current collector and the negative electrode current collector have a lattice portion, a first lateral bone portion provided at one end of the lattice portion, and an ear portion provided at the first lateral bone portion. At least one of the pair of corners of the positive electrode plate and the negative electrode plate at the end opposite to the first transverse bone portion is chamfered. Hereinafter, the surface provided by chamfering is also referred to as a “cut surface”. Chamfering means that the corners of the corners are rounded or formed diagonally. The chamfer may be a C chamfer or an R chamfer. Further, the fact that the corners are chamfered does not necessarily mean that the processing for removing the corners is performed. For example, the corners are not removed without the corners being removed. This includes the case of forming a shaped electrode plate.

鉛蓄電池では、放電時には、正極板および負極板の双方で硫酸鉛が生成するとともに正極板では水が生成する。一方、充電時には、硫酸鉛と水から、金属鉛、二酸化鉛、および硫酸が生成する。部分充電状態での使用が長期にわたる場合、硫酸鉛の蓄積量が必然的に多くなるため、電解液の比重が小さくなる。充電中に充分に電解液が攪拌されない場合、電解液の上部と下部で硫酸の濃度差が発生し、成層化する。このような環境下で使用を続けると、電解液の比重の低い上部から充放電効率が低下し、寿命に至る。また、正極電極材料が軟化劣化により正極板から脱落し、寿命に至る場合もある。また、電解液の比重の低い上部では硫酸鉛が電解液中に溶解し易く、溶解により生じた鉛イオンが負極で還元され、デンドライト状に析出した鉛結晶がセパレータを貫通し、浸透短絡により寿命に至る場合もある。 In a lead-acid battery, when discharged, lead sulfate is generated on both the positive electrode plate and the negative electrode plate, and water is generated on the positive electrode plate. On the other hand, during charging, metallic lead, lead dioxide, and sulfuric acid are produced from lead sulfate and water. When used in a partially charged state for a long period of time, the amount of lead sulfate accumulated inevitably increases, so that the specific gravity of the electrolytic solution decreases. If the electrolytic solution is not sufficiently agitated during charging, a difference in the concentration of sulfuric acid occurs between the upper part and the lower part of the electrolytic solution, resulting in stratification. If the use is continued in such an environment, the charge / discharge efficiency decreases from the upper part where the specific gravity of the electrolytic solution is low, and the life is reached. In addition, the positive electrode material may fall off from the positive electrode plate due to softening and deterioration, and may reach the end of its life. In addition, lead sulfate is easily dissolved in the electrolytic solution at the upper part where the specific gravity of the electrolytic solution is low, lead ions generated by the dissolution are reduced at the negative electrode, and lead crystals precipitated in the form of dendrite penetrate the separator and have a life due to permeation short circuit. It may lead to.

特に、極板の隅部に面取りを施した鉛蓄電池では、カット面の下方において電解液が滞留し易いことから、成層化が進行し易いことが判明した。しかしながら、セパレータに設けられるリブの配置パターンを工夫することで、IS寿命が顕著に改善することが分かり、本発明に至った。 In particular, in a lead-acid battery in which the corners of the electrode plate are chamfered, it has been found that stratification is likely to proceed because the electrolytic solution tends to stay below the cut surface. However, it was found that the IS life was remarkably improved by devising the arrangement pattern of the ribs provided on the separator, which led to the present invention.

セパレータは、ベース部と、ベース部から突出する複数のリブと、を有する。ベース部は、中央領域と、中央領域を挟んで鉛直方向において互いに対向する第1端部および第2端部と、中央領域を挟んで水平方向において互いに対向する第3端部および第4端部と、を有する。中央領域は、正極板および負極板をセパレータを介して積層させ極板群を構成した際に、負極板または正極板と対向し得る領域である。通常、セパレータは長方形の形状を有しており、長方形の各辺部を構成する4つの端部が中央領域を囲んでいる。極板において、耳部が設けられている側を上側、耳部と反対側を下側として上下方向を定めたとき、下から上に向かう方向を鉛直方向とする。鉛直方向に垂直な方向を水平方向とする。水平方向は、第1の横骨部が延びる方向であり得る。極板の上下方向は、鉛蓄電池を設置した際の鉛直方向における上下方向と同じであってもよく、異なっていてもよい。つまり、鉛蓄電池は、縦置きおよび横置きのいずれであってもよい。セパレータの上下方向(鉛直および水平方向)は、極板をセパレータを介して積層したときの極板の上下方向(鉛直および水平方向)と同様とする。通常、セパレータは略長方形の形状であり、長方形の互いに直交する辺の方向が鉛直方向および水平方向である。 The separator has a base portion and a plurality of ribs protruding from the base portion. The base portion includes a central region, a first end portion and a second end portion that face each other in the vertical direction across the central region, and a third end portion and a fourth end portion that face each other in the horizontal direction across the central region. And have. The central region is a region that can face the negative electrode plate or the positive electrode plate when the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated via a separator to form a electrode plate group. Usually, the separator has a rectangular shape, and four ends constituting each side of the rectangle surround the central region. In the electrode plate, when the vertical direction is determined with the side where the selvage portion is provided as the upper side and the side opposite to the ear portion as the lower side, the direction from the bottom to the top is the vertical direction. The direction perpendicular to the vertical direction is the horizontal direction. The horizontal direction can be the direction in which the first lateral bone portion extends. The vertical direction of the electrode plate may be the same as or different from the vertical direction in the vertical direction when the lead storage battery is installed. That is, the lead-acid battery may be installed vertically or horizontally. The vertical direction (vertical and horizontal directions) of the separator is the same as the vertical direction (vertical and horizontal direction) of the electrode plates when the electrode plates are laminated via the separator. Usually, the separator has a substantially rectangular shape, and the directions of the orthogonal sides of the rectangle are the vertical direction and the horizontal direction.

本実施形態の鉛蓄電池は、ベース部の表面に沿って、第1端部から中央領域を経由して第2端部に至る第1の流体流路、および、ベース部の表面に沿って、第3端部から中央領域を経由して第4端部に至る第2の流体流路を有する。換言すると、鉛蓄電池は、ベース部の第1端部から出発して、複数のリブのいずれとも接触することなく、中央領域を経由して第2端部に至る第1の流体流路が存在する。また、ベース部の第3端部から出発して、複数のリブのいずれとも接触することなく、中央領域を経由して第4端部に至る第2の流体流路が存在する。これらの流体流路により、成層化の進行が抑制され、IS寿命が改善する。 The lead-acid battery of the present embodiment has a first fluid flow path from the first end portion to the second end portion via the central region along the surface of the base portion, and along the surface of the base portion. It has a second fluid flow path from the third end to the fourth end via the central region. In other words, the lead-acid battery has a first fluid flow path that starts at the first end of the base and goes through the central region to the second end without contacting any of the ribs. To do. In addition, there is a second fluid flow path starting from the third end of the base and reaching the fourth end via the central region without contacting any of the plurality of ribs. These fluid channels suppress the progress of stratification and improve the IS life.

第1および第2の流体流路は、充放電反応に伴って正負極板で発生するガスにより誘起される電解液の拡散経路として機能し得る。第1の流体流路により、電解液の液面もしくは鉛直上方への流動が促進される。第1の流体流路に加えて、第2の流体流路を有することで、電解液は、ガスの移動に伴い、水平方向への流動が促進される。結果、電解液の攪拌が促進され、成層化の進行が抑制される。よって、IS寿命が改善する。 The first and second fluid channels can function as diffusion paths for the electrolytic solution induced by the gas generated in the positive and negative electrode plates during the charge / discharge reaction. The first fluid flow path promotes the flow of the electrolytic solution upward to the liquid level or vertically. By having the second fluid flow path in addition to the first fluid flow path, the electrolytic solution is promoted to flow in the horizontal direction with the movement of the gas. As a result, stirring of the electrolytic solution is promoted and the progress of stratification is suppressed. Therefore, the IS life is improved.

例えば、複数のリブは、ベース部の面方向において鉛直方向から傾いた第1方向に延びる複数の第1のリブを含む。第1方向の鉛直方向に対する傾き角をθ1としたとき、θ1は、10°以上90°以下であってもよい。この場合、発生したガスは第1のリブに沿って斜め方向に移動し、水平方向の移動を伴いながら上方に向かって移動し得る。結果、電解液の攪拌が促進され得る。複数のリブは、第1のリブに加えて、前記ベース部の面方向において鉛直方向から第1方向と反対方向に傾いた第2方向に延びる複数の第2のリブをさらに含んでいてもよい。この場合、第2方向の鉛直方向に対する傾き角をθ2としたとき、θ2は、10°以上90°以下であってもよい。この場合、発生したガスは第2のリブに沿って斜め方向に移動し得る。結果、ガスは、斜め方向にジグザグに移動しながら、液面もしくは鉛直上方に向かって移動し得る。結果、ガスの移動距離が長く、且つ複雑になることで、電解液の攪拌が促進され得る。 For example, the plurality of ribs include a plurality of first ribs extending in the first direction inclined from the vertical direction in the surface direction of the base portion. When the inclination angle of the first direction with respect to the vertical direction is θ1, θ1 may be 10 ° or more and 90 ° or less. In this case, the generated gas can move diagonally along the first rib and move upward with horizontal movement. As a result, stirring of the electrolytic solution can be promoted. In addition to the first rib, the plurality of ribs may further include a plurality of second ribs extending in the second direction inclined from the vertical direction to the direction opposite to the first direction in the plane direction of the base portion. .. In this case, when the inclination angle of the second direction with respect to the vertical direction is θ2, θ2 may be 10 ° or more and 90 ° or less. In this case, the generated gas can move diagonally along the second rib. As a result, the gas can move diagonally upward in the liquid level or vertically while moving in a zigzag direction. As a result, the moving distance of the gas is long and complicated, so that the stirring of the electrolytic solution can be promoted.

例えば、複数の第1のリブおよび/または複数の第2のリブは、それぞれ、共通の直線または曲線に沿ってベース部の表面に延在させることができる。このとき、第1端部から中央領域を経由して第2端部に向かって延在するリブは、第2の流体流路が形成されるように、共通の直線または曲線の一部にリブを設けない部分(ギャップ)を設け、中央領域を不連続的に延在するように設けられ得る。同様に、第3端部から中央領域を経由して第4端部に向かって延在するリブは、第1の流体流路が形成されるように、共通の直線または曲線の一部にリブを設けない部分(ギャップ)を設け、中央領域を不連続的に延在するように設けられ得る。 For example, the plurality of first ribs and / or the plurality of second ribs can extend to the surface of the base portion along a common straight line or curve, respectively. At this time, the rib extending from the first end portion via the central region toward the second end portion is ribbed on a part of a common straight line or curve so that the second fluid flow path is formed. A portion (gap) in which the central region is not provided may be provided so as to extend the central region discontinuously. Similarly, ribs extending from the third end through the central region towards the fourth end are ribs on a portion of a common straight line or curve so that a first fluid flow path is formed. A portion (gap) in which the central region is not provided may be provided so as to extend the central region discontinuously.

複数の第1のリブおよび/または複数の第2のリブは、それぞれ、共通の直線または曲線に沿うことなく、ベース部の表面に分散して延在させてもよい。 The plurality of first ribs and / or the plurality of second ribs may be dispersed and extended on the surface of the base portion, respectively, without following a common straight line or curve.

なお、集電体がエキスパンド格子である場合には、正極板および負極板をセパレータを介して積層した極板群を作製するに際して、予め極板の隅部を面取りし、カット面を形成しておくことによって、製造装置との干渉により隅部が変形するのを防ぐこともできる。これにより初期電池短絡が生じるのを抑制することができる(特許文献2参照)。特に正極集電体がエキスパンド格子である場合、格子骨が太いために隅部が一旦変形すると元に戻り難く、初期電池短絡が生じ易い。これに対し、集電体がエキスパンド格子以外の集電体(例えば、打ち抜き集電体または鋳造集電体)である場合には、集電体の外周全体に枠骨を有しているため、極板群の作製に際して(カット面の有無に拘わらず)隅部は変形し難く、初期電池短絡の問題は生じ難い。 When the current collector is an expanding lattice, the corners of the electrode plates are chamfered in advance to form a cut surface when producing a group of electrode plates in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a separator. By setting it, it is possible to prevent the corners from being deformed due to interference with the manufacturing apparatus. As a result, it is possible to suppress the occurrence of an initial battery short circuit (see Patent Document 2). In particular, when the positive electrode current collector is an expanding lattice, since the lattice bone is thick, once the corners are deformed, it is difficult to return to the original state, and an initial battery short circuit is likely to occur. On the other hand, when the current collector is a current collector other than the expanding lattice (for example, a punched current collector or a cast current collector), it has a frame bone on the entire outer circumference of the current collector. When manufacturing the electrode plate group, the corners are not easily deformed (regardless of the presence or absence of the cut surface), and the problem of initial battery short circuit is unlikely to occur.

一方で、カット面を設けた鉛蓄電池における成層化抑制効果およびIS寿命の改善効果は、エキスパンド格子を用いる場合に限られず、打ち抜き集電体または鋳造集電体を用いる場合においても得られる。そして、エキスパンド格子を用いる鉛蓄電池においては、IS寿命が改善されるほか、初期電池短絡の問題も抑制されるため特に有用である。 On the other hand, the effect of suppressing stratification and the effect of improving the IS life in a lead-acid battery provided with a cut surface are obtained not only when an expanded lattice is used but also when a punched current collector or a cast current collector is used. A lead-acid battery using an expanded lattice is particularly useful because it improves the IS life and suppresses the problem of initial battery short circuit.

カット面は、例えばエキスパンド格子の場合、長方形に製造した極板の角部分の一部を除去することにより製造され得る。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。打ち抜き集電体または鋳造集電体の場合、角部が面取りされた形状あるいは曲線形状の外縁を有するように枠骨を形成してもよい。 The cut surface can be manufactured, for example, in the case of an expanding lattice, by removing a part of the corner portion of the rectangular plate. However, the present invention is not limited to this. In the case of a punched current collector or a cast current collector, the frame bone may be formed so that the corners have a chamfered or curved outer edge.

面取りにより減少した極板面積の減少分(以下において、「カット面積」と称する)は、面取りされる前の正極板または負極板の面積の1%以上であってもよい。面取り前の極板面積に対するカット面積の割合R1が1%以上で、電解液の滞留が顕著になり、成層化の進行によるIS寿命の低下の問題が発現し易い。しかしながら、本実施形態の鉛蓄電池では、第1および第2の流体流路を設けることで、割合R1が1%以上の場合においても、IS寿命は低下が抑制され、IS寿命はむしろ向上する。一方で、電池特性(低温出力、容量など)を高く維持するため、割合R1を6%以下としてもよい。割合R1は、2%以上であってもよく、4%以下であってもよい。 The decrease in the electrode plate area reduced by chamfering (hereinafter, referred to as “cut area”) may be 1% or more of the area of the positive electrode plate or the negative electrode plate before chamfering. When the ratio R1 of the cut area to the electrode plate area before chamfering is 1% or more, the retention of the electrolytic solution becomes remarkable, and the problem of a decrease in IS life due to the progress of stratification is likely to occur. However, in the lead-acid battery of the present embodiment, by providing the first and second fluid flow paths, even when the ratio R1 is 1% or more, the decrease in IS life is suppressed and the IS life is rather improved. On the other hand, in order to maintain high battery characteristics (low temperature output, capacity, etc.), the ratio R1 may be set to 6% or less. The ratio R1 may be 2% or more, or 4% or less.

割合R1は、1%以上6%以下、2%以上6%以下、もしくは2%以上4%以下であってもよい。 The ratio R1 may be 1% or more and 6% or less, 2% or more and 6% or less, or 2% or more and 4% or less.

なお、極板面積とは、正極板または負極板(耳部を除く)を極板面の法線方向に投影したときの投影面積を指す。また、カット面積とは、正極板または負極板の耳部を有する横骨部と反対側の端部の隅部の欠除した部分(例えば、面取りにより除去された部分)の面積を指し、以下の方法で求められる。 The electrode plate area refers to the projected area when the positive electrode plate or the negative electrode plate (excluding the ears) is projected in the normal direction of the electrode plate surface. The cut area refers to the area of the cut portion (for example, the portion removed by chamfering) at the corner of the end opposite to the lateral bone portion having the ears of the positive electrode plate or the negative electrode plate. It is calculated by the method of.

通常、正極板および負極板は、耳部を除くと略長方形の形状をしている。正極板および負極板の投影形状の輪郭は、耳部の反対側において、横骨(第1の横骨部)の延在方向である第1方向(通常、水平方向)と平行に延びる直線部分L1と、第1方向に交差する第2方向(通常、鉛直方向)に平行に延びる直線部分L2と、を有し、直線部分L1とL2とは、接続部分Cを介して連結されている。接続部分Cは、第1方向および第2方向から傾いた直線および/または曲線を含んで構成され得る。 Normally, the positive electrode plate and the negative electrode plate have a substantially rectangular shape except for the ear portion. The contour of the projected shape of the positive electrode plate and the negative electrode plate is a straight line portion extending parallel to the first direction (usually the horizontal direction), which is the extending direction of the transverse bone (first transverse bone portion), on the opposite side of the ear portion. It has L1 and a straight line portion L2 extending parallel to a second direction (usually a vertical direction) intersecting the first direction, and the straight line portions L1 and L2 are connected via a connecting portion C. The connecting portion C may be configured to include straight lines and / or curves tilted from the first and second directions.

直線部分L1をL2側に延長した延伸線E1、および、直線部分L2をL1側に延長した延伸線E2を考える(図1参照)。カット面積は、延伸線E1、延伸線E2、および、接続部分Cで囲まれた領域の面積Sを算出することにより求められる。第1方向において、一対の隅部の両側を面取りする場合、カット面積は、両側の欠除部分の面積SとSの合計とする(S=S+S)。 Consider an extension line E1 in which the straight portion L1 is extended to the L2 side and an extension line E2 in which the straight portion L2 is extended to the L1 side (see FIG. 1). The cut area is obtained by calculating the area S of the region surrounded by the extension line E1, the extension line E2, and the connecting portion C. When chamfering both sides of a pair of corners in the first direction, the cut area is the sum of the areas S 1 and S 2 of the notched portions on both sides (S = S 1 + S 2 ).

面取りされたカット面を有する極板の極板面積をAとする。割合Rは、下記式(1)で求められる。
(式1)
R1=S/(A+S)
Let A be the plate area of the plate having the chamfered cut surface. The ratio R is calculated by the following formula (1).
(Equation 1)
R1 = S / (A + S)

特に、正極板または負極板が、略長方形の極板の面取りにより形成されたものである場合には、極板の第1方向の幅をWとし、耳部を除いた極板の第2方向の高さをHとして、割合R1は、下記式(2)で求められる。
(式2)
R1=S/(W×H)
In particular, when the positive electrode plate or the negative electrode plate is formed by chamfering a substantially rectangular electrode plate, the width of the electrode plate in the first direction is W, and the width of the electrode plate is the second direction of the electrode plate excluding the ears. The ratio R1 is calculated by the following formula (2), where H is the height of.
(Equation 2)
R1 = S / (W × H)

カット面は、正極板および負極板の両方に設けられていてもよいし、正極板および負極板のいずれか一方にのみ設けられていてもよい。カット面が正極板および負極板の両方に設けられる場合、カット面積は、正極板と負極板とで同じであってもよいし、異なっていてもよい。なかでも、カット面は、正極板の一対の隅部の少なくとも一方に設けられる場合に、IS寿命の改善が顕著である。さらに、カット面は、正極板の一対の隅部の少なくとも一方にのみ設け、負極板には設けないことが好ましい。なお、正極板または負極板にカット面が設けられていないとは、上記式で表されるカット面積の割合R1が0.1%以下の場合を含むものとする。 The cut surface may be provided on both the positive electrode plate and the negative electrode plate, or may be provided on only one of the positive electrode plate and the negative electrode plate. When the cut surface is provided on both the positive electrode plate and the negative electrode plate, the cut area may be the same or different between the positive electrode plate and the negative electrode plate. Above all, when the cut surface is provided at at least one of the pair of corners of the positive electrode plate, the improvement in IS life is remarkable. Further, it is preferable that the cut surface is provided only on at least one of the pair of corners of the positive electrode plate and not on the negative electrode plate. The fact that the positive electrode plate or the negative electrode plate is not provided with a cut surface includes the case where the ratio R1 of the cut area represented by the above formula is 0.1% or less.

カット面積は、1cm以上7cm以下、2cm以上7cm以下、もしくは2cm以上4.5cm以下であってもよい。 The cut area may be 1 cm 2 or more and 7 cm 2 or less, 2 cm 2 or more and 7 cm 2 or less, or 2 cm 2 or more and 4.5 cm 2 or less.

また、カット面は、正極板または負極板の一対の隅部の両方に設けられていてもよいし、正極板または負極板の一対の隅部の一方のみに設けられていてもよい。カット面が正極板または負極板の一対の隅部の両方に設けられている場合、一方の隅部に設けられたカット面が、他方の隅部に設けられたカット面と、形状またはカット面積が相違していてもよい。 Further, the cut surface may be provided on both of the pair of corners of the positive electrode plate or the negative electrode plate, or may be provided on only one of the pair of corners of the positive electrode plate or the negative electrode plate. When the cut surface is provided on both the positive electrode plate and the pair of corners of the negative electrode plate, the cut surface provided on one corner is the shape or cut area of the cut surface provided on the other corner. May be different.

正極板のみにカット面が設けられる場合、あるいは、正極板におけるカット面積Sが、負極板におけるカット面積Sよりも大きい場合、負極板には、正極板と対向する方向から見て、正極板と対向しない非対向部が、正極板の隅部のカット面の外側に張り出して存在し得る。負極板の非対向部は、充放電反応に寄与し難く、充放電電圧の印加によりガス(水素ガス)が発生する反応が主として起こり得る。よって、負極板に非対向部を設けることで、部分充電状態においても水素ガス発生が促進される。発生した水素ガスは非対向部が存在する電槽の底部側から電解液の液面もしくは鉛直上方に向かって移動する。これにより、カット面の下方で滞留する電解液の流動および攪拌を誘起させて、成層化が効果的に抑制され得る。結果、IS寿命の向上効果を一層高めることができる。 When the cut surface is provided only on the positive electrode plate, or when the cut area S + on the positive electrode plate is larger than the cut area S − on the negative electrode plate, the negative electrode plate has a positive electrode when viewed from the direction facing the positive electrode plate. A non-opposing portion that does not face the plate may exist so as to project outside the cut surface at the corner of the positive electrode plate. The non-opposing portion of the negative electrode plate is unlikely to contribute to the charge / discharge reaction, and a reaction in which gas (hydrogen gas) is generated by applying a charge / discharge voltage can mainly occur. Therefore, by providing the non-opposing portion on the negative electrode plate, hydrogen gas generation is promoted even in the partially charged state. The generated hydrogen gas moves from the bottom side of the electric tank where the non-opposing portion exists toward the liquid level of the electrolytic solution or vertically upward. As a result, the flow and stirring of the electrolytic solution staying below the cut surface can be induced, and stratification can be effectively suppressed. As a result, the effect of improving the IS life can be further enhanced.

一方で、少なくとも正極板にカット面が設けられ、負極板に非対向部を有する場合、ガス(水素ガス)の発生が促進されるものの、ガス発生の分だけ充電効率が低下するため、却ってIS寿命の低下を招く可能性がある。つまり、負極非対向部でのガス発生によるIS寿命の向上効果は、充電効率の低下に伴うIS寿命の低下の副作用と相殺される可能性がある。しかしながら、実際には、向上効果が副作用を大きく上回り、IS寿命が顕著に改善する。 On the other hand, when at least the positive electrode plate is provided with a cut surface and the negative electrode plate has a non-opposing portion, the generation of gas (hydrogen gas) is promoted, but the charging efficiency is lowered by the amount of gas generation. It may reduce the service life. That is, the effect of improving the IS life due to the generation of gas in the non-negative electrode facing portion may be offset by the side effect of the decrease in IS life due to the decrease in charging efficiency. However, in reality, the improving effect greatly exceeds the side effects, and the IS life is significantly improved.

負極板の非対向部の面積Sは、正極板および負極板のそれぞれにおけるカット面もしくは隅部の形状およびカット面積から求められる。負極板の非対向部の面積Sは、面取り前の負極板の面積に対して1%以上であってもよく、2%以上であってもよい。面積Sは、面取り前の負極板の面積に対して6%以下であってもよく、4%以下であってもよい。 Area S 0 of the non-facing portions of the negative electrode plate is determined from the shape and the cut area of the cut surface or corner of each of the positive electrode plate and the negative electrode plate. The area S 0 of the non-opposing portion of the negative electrode plate may be 1% or more or 2% or more with respect to the area of the negative electrode plate before chamfering. The area S 0 may be 6% or less or 4% or less with respect to the area of the negative electrode plate before chamfering.

面取りされたカット面を有する負極板の極板面積をAとする。面取り前の負極板の面積に対する非対向部の割合R2は、下記式(3)で求められる。
(式3)
R2=S/(A+S
Let A − be the electrode plate area of the negative electrode plate having a chamfered cut surface. The ratio R2 of the non-opposing portion to the area of the negative electrode plate before chamfering is calculated by the following equation (3).
(Equation 3)
R2 = S 0 / (A - + S -)

正極板または負極板が、略長方形の極板の面取りにより形成されたものである場合には、極板の第1方向の幅をWとし、耳部を除いた極板の第2方向の高さをHとして、割合R2は、下記式(4)で求められる。
(式4)
R2=S/(W×H)
When the positive electrode plate or the negative electrode plate is formed by chamfering a substantially rectangular electrode plate, the width of the electrode plate in the first direction is W, and the height of the electrode plate in the second direction excluding the ears. Let H be, and the ratio R2 is calculated by the following formula (4).
(Equation 4)
R2 = S 0 / (W × H)

割合R2は、1%以上6%以下、2%以上6%以下、もしくは2%以上4%以下であってもよい。 The ratio R2 may be 1% or more and 6% or less, 2% or more and 6% or less, or 2% or more and 4% or less.

セパレータは袋状であってもよい。その場合、セパレータが負極板を収容していてもよい。ガス発生による電解液の攪拌が効果的に行われ、成層化の抑制効果を高めることができる。 The separator may be bag-shaped. In that case, the separator may accommodate the negative electrode plate. The electrolytic solution is effectively agitated by gas generation, and the effect of suppressing stratification can be enhanced.

例えばアイドリングストップ車両に搭載される鉛蓄電池では、極板群を構成する正極板および負極板の枚数が多く、正極板、セパレータ、および負極板は圧力が加えられた状態で電槽内に収容されている。このような極板群に圧力が加えられている鉛蓄電池において、負極板が袋状のセパレータに収容されている場合、セパレータは負極板と密着する。一方、セパレータと正極板との間にはセパレータに設けられたリブにより電解液の隙間が介在し得る。この場合、負極で発生したガスは、セパレータを通過した後、電解液の隙間を通って、上方へと移動し得る。これにより、セパレータ内に含浸された電解液の攪拌を行うことができ、成層化の抑制効果を高めることができる。よって、この場合、セパレータの正極板と対向するベース部の表面(すなわち、袋状セパレータのベース部の外表面)から突出するリブが、上記の第1および第2の流体流路を有するように形成されていると、成層化が顕著に抑制され、より好ましい。 For example, in a lead-acid battery mounted on an idling stop vehicle, the number of positive electrode plates and negative electrode plates constituting the electrode plate group is large, and the positive electrode plate, separator, and negative electrode plate are housed in the battery case under pressure. ing. In a lead-acid battery in which pressure is applied to such a group of electrode plates, when the negative electrode plate is housed in a bag-shaped separator, the separator is in close contact with the negative electrode plate. On the other hand, a gap of the electrolytic solution may be interposed between the separator and the positive electrode plate by the rib provided on the separator. In this case, the gas generated at the negative electrode can move upward through the gaps of the electrolytic solution after passing through the separator. As a result, the electrolytic solution impregnated in the separator can be agitated, and the effect of suppressing stratification can be enhanced. Therefore, in this case, the ribs protruding from the surface of the base portion facing the positive electrode plate of the separator (that is, the outer surface of the base portion of the bag-shaped separator) have the above-mentioned first and second fluid flow paths. When it is formed, stratification is remarkably suppressed, which is more preferable.

本明細書中、液式の鉛蓄電池の満充電状態とは、JIS D 5301:2006の定義によって定められる。より具体的には、25℃±2℃の水槽中で、鉛蓄電池を、定格容量として記載の数値の0.2倍の電流(A)で、15分ごとに測定した充電中の端子電圧または20℃に温度換算した電解液密度が3回連続して有効数字3桁で一定値を示すまで充電した状態を満充電状態とする。また、制御弁式の鉛蓄電池の場合、満充電状態とは、25℃±2℃の気槽中で、鉛蓄電池を、定格容量として記載の数値の0.2倍の電流(A)で、2.23V/セルの定電流定電圧充電を行い、定電圧充電時の充電電流(A)が定格容量に記載の数値の0.005倍になった時点で充電を終了した状態である。なお、定格容量として記載の数値は、単位をAhとした数値である。定格容量として記載の数値を元に設定される電流の単位はAとする。 In the present specification, the fully charged state of a liquid lead-acid battery is defined by the definition of JIS D 5301: 2006. More specifically, the terminal voltage during charging measured every 15 minutes with a current (A) 0.2 times the value described as the rated capacity of the lead-acid battery in a water tank at 25 ° C. ± 2 ° C. A fully charged state is defined as a state in which the electrolyte density converted to a temperature of 20 ° C. is charged three times in a row until it shows a constant value with three significant figures. Further, in the case of a control valve type lead-acid battery, the fully charged state means that the lead-acid battery has a current (A) of 0.2 times the value described as the rated capacity in an air tank at 25 ° C. ± 2 ° C. A constant current constant voltage charge of 2.23 V / cell is performed, and charging is completed when the charge current (A) at the time of constant voltage charge becomes 0.005 times the value described in the rated capacity. The numerical value described as the rated capacity is a numerical value in which the unit is Ah. The unit of current set based on the numerical value described as the rated capacity is A.

満充電状態の鉛蓄電池は、既化成の鉛蓄電池を満充電したものをいう。鉛蓄電池の満充電は、化成後であれば、化成直後でもよく、化成から時間が経過した後に行ってもよい(例えば、化成後で、使用中(好ましくは使用初期)の鉛蓄電池を満充電してもよい)。使用初期の電池とは、使用開始後、それほど時間が経過しておらず、ほとんど劣化していない電池をいう。 A fully charged lead-acid battery is a fully charged lead-acid battery. The lead-acid battery may be fully charged after the chemical conversion, immediately after the chemical conversion, or after a lapse of time from the chemical conversion (for example, after the chemical conversion, the lead-acid battery in use (preferably at the initial stage of use) is fully charged. May be). An initial use battery is a battery that has not been used for a long time and has hardly deteriorated.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池に用いられる極板100(正極板または負極板)の外観を示す平面図である。図1の例では、極板100は正極板であるが、負極板であってもよい。図1では、極板100の一部領域において電極材料の記載を省略することにより、電極材料で覆われた集電体の状態が併せて示されている。 FIG. 1 is a plan view showing the appearance of the electrode plate 100 (positive electrode plate or negative electrode plate) used in the lead storage battery according to the embodiment of the present invention. In the example of FIG. 1, the electrode plate 100 is a positive electrode plate, but it may be a negative electrode plate. In FIG. 1, the state of the current collector covered with the electrode material is also shown by omitting the description of the electrode material in a part of the electrode plate 100.

極板(正極板)100は、集電体(正極集電体)101と、集電体101に保持された電極材料(正極電極材料)102を備える。集電体101は、図1の例では、エキスパンド格子である。集電体101は、打ち抜き集電体または鋳造集電体であってもよい。正極集電体101は、格子部103と、第1の横骨部104、および耳部106を備える。第1の横骨部104は、格子部103の一端部に設けられている。耳部106は、第1の横骨部104に設けられている。 The electrode plate (positive electrode plate) 100 includes a current collector (positive electrode current collector) 101 and an electrode material (positive electrode material) 102 held by the current collector 101. The current collector 101 is an expanding grid in the example of FIG. The current collector 101 may be a punched current collector or a cast current collector. The positive electrode current collector 101 includes a grid portion 103, a first lateral bone portion 104, and an ear portion 106. The first lateral bone portion 104 is provided at one end of the lattice portion 103. The ear portion 106 is provided on the first lateral bone portion 104.

耳部106を除く極板100の概略の形状は、幅Wおよび高さHの長方形状であるが、第1の横骨部104とは反対側の隅部の角部分が面取りされている。これにより、極板100にカット面107が形成される。 The approximate shape of the electrode plate 100 excluding the ear portion 106 is a rectangular shape having a width W and a height H, but the corner portion of the corner opposite to the first lateral bone portion 104 is chamfered. As a result, the cut surface 107 is formed on the electrode plate 100.

極板100の輪郭形状は、第1の横骨部104とは反対側にあって、第1の横骨部104の延在方向と平行に延びる直線部分L1と、第1の横骨部104の延在方向と交差する方向に平行な直線部分L2と、隅部において、直線部分L1と直線部分L2とを連結する接続部分Cと、を有する。接続部分Cは、直線部分L1およびL2に対して傾いた直線および/または曲線を含んで構成され得る。カット面107は、接続部分Cに対応する斜面をいう。カット面107は、一対の隅部の一方または両方に存在し得る。 The contour shape of the electrode plate 100 is a straight line portion L1 that is on the opposite side of the first transverse bone portion 104 and extends parallel to the extending direction of the first transverse bone portion 104, and the first transverse bone portion 104. It has a straight line portion L2 parallel to a direction intersecting the extending direction of the above, and a connecting portion C connecting the straight line portion L1 and the straight line portion L2 at a corner portion. The connecting portion C may be configured to include a straight line and / or a curved line inclined with respect to the straight line portions L1 and L2. The cut surface 107 refers to a slope corresponding to the connecting portion C. The cut surface 107 may be present on one or both of the pair of corners.

直線部分L1をL2側に延長した延伸線をE1とし、直線部分L2をL1側に延長した延伸線をE2とする。極板100では、一対の隅部において、延伸線E1、延伸線E2、および、接続部分Cで囲まれた領域の面積の合計S+Sの分だけ、極板面積が減少する。 The extension line extending the straight line portion L1 to the L2 side is referred to as E1, and the extension line extending the straight line portion L2 to the L1 side is referred to as E2. In the plate 100, the plate area is reduced by the total area S 1 + S 2 of the area surrounded by the extension line E1, the extension line E2, and the connecting portion C at the pair of corners.

極板100を用いて、正極板と負極板をセパレータを介して積層させることで極板群が得られる。得られた極板群を電槽に収容する場合、電槽の内壁の断面形状を長方形とした場合、極板100のカット面107の下方には隙間が生じることとなる。この隙間は電解液で満たされる。この隙間に存在する電解液は流動、攪拌され難く、成層化を促進させ易い。しかしながら、本実施形態では、セパレータに設けられるリブの配置パターンを工夫したことで(図2A〜C、図3、図4参照)、電解液がセパレータ内で流動および攪拌し易くなる。結果、成層化の進行は抑制され、IS寿命が改善する。 A group of electrode plates can be obtained by laminating a positive electrode plate and a negative electrode plate via a separator using the electrode plate 100. When the obtained electrode plate group is housed in the electric tank, if the cross-sectional shape of the inner wall of the electric tank is rectangular, a gap is formed below the cut surface 107 of the electrode plate 100. This gap is filled with an electrolytic solution. The electrolytic solution existing in this gap is difficult to flow and stir, and it is easy to promote stratification. However, in the present embodiment, by devising the arrangement pattern of the ribs provided on the separator (see FIGS. 2A to 2C, 3 and 4), the electrolytic solution can easily flow and stir in the separator. As a result, the progress of stratification is suppressed and the IS life is improved.

正極板に極板100を用い、負極板に面取りされていない通常の極板を用いてもよい。この場合、正極板と負極板をセパレータを介して重ね、極板群を構成すると、負極板には、正極板と対向する方向から見て、正極板の面取りにより設けられる面から張り出し、かつ正極板と対向しない非対向部が生じる。この負極非対向部では、充放電電圧の印加により水素ガスが発生する反応が主として起こり得る。これにより、負極板のカット面の下方で滞留する電解液が流動および攪拌され、成層化が効果的に抑制され得る。 The electrode plate 100 may be used as the positive electrode plate, and a normal electrode plate that is not chamfered by the negative electrode plate may be used. In this case, when the positive electrode plate and the negative electrode plate are overlapped with each other via the separator to form a group of electrode plates, the negative electrode plate is projected from the surface provided by chamfering the positive electrode plate when viewed from the direction facing the positive electrode plate, and the positive electrode plate is formed. A non-opposing portion that does not face the plate is generated. In this negative electrode non-opposing portion, a reaction in which hydrogen gas is generated by applying a charge / discharge voltage can mainly occur. As a result, the electrolytic solution staying below the cut surface of the negative electrode plate flows and is agitated, and stratification can be effectively suppressed.

図2A〜Cは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池に用いられるセパレータ200(200a〜200c)の概略の構成例を示す模式図である。図2A〜Cにおいて、セパレータは袋状であり、1枚のセパレータを半分に折り、重ね合わせた両端部を溶着または圧着により閉じることで形成されている。 2A to 2C are schematic views showing schematic configuration examples of separators 200 (200a to 200c) used in the lead storage battery according to the embodiment of the present invention, respectively. In FIGS. 2A to 2C, the separator has a bag shape, and is formed by folding one separator in half and closing both ends of the overlap by welding or crimping.

セパレータ200a〜200cは、ベース部201と、ベース部201から突出する複数のリブ202と、を有する。ベース部201は、中央領域203と、中央領域203を挟んで鉛直方向において互いに対向する第1端部204および第2端部205と、中央領域203を挟んで水平方向において互いに対向する第3端部206および第4端部207と、を有する。リブ202は、袋状セパレータの外側の表面両面に設けられている。 The separators 200a to 200c have a base portion 201 and a plurality of ribs 202 protruding from the base portion 201. The base portion 201 has a central region 203, a first end portion 204 and a second end portion 205 facing each other in the vertical direction across the central region 203, and a third end facing each other in the horizontal direction across the central region 203. It has a portion 206 and a fourth end portion 207. The ribs 202 are provided on both outer surfaces of the bag-shaped separator.

中央領域203は、正極板および負極板をセパレータを介して積層させ極板群を構成した際に、負極板または正極板と対向し得る領域である。すなわち、袋状セパレータの場合、中央領域203は、負極板または正極板を袋状セパレータに収容した際に、収容された負極板または正極板と対向し得る領域を指す。中央領域203は、第1端部204〜第4端部207により囲まれている。第1端部204は、セパレータ200aの折り曲げ位置側の端部である。第2端部205は、セパレータ200aの開口側の端部である。第3端部206および第4端部207は、セパレータ200aの溶着部分に近接する端部である。図2A〜図2Cにおいて、第1端部204から第2端部205に至る第1の流体流路Pの一例、および、第3端部206から第4端部207に至る第2の流体流路Qの一例が、それぞれ示されている。 The central region 203 is a region that can face the negative electrode plate or the positive electrode plate when the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated via a separator to form a electrode plate group. That is, in the case of the bag-shaped separator, the central region 203 refers to a region that can face the accommodated negative electrode plate or positive electrode plate when the negative electrode plate or positive electrode plate is housed in the bag-shaped separator. The central region 203 is surrounded by the first end portion 204 to the fourth end portion 207. The first end portion 204 is an end portion of the separator 200a on the bending position side. The second end portion 205 is an end portion on the opening side of the separator 200a. The third end 206 and the fourth end 207 are ends close to the welded portion of the separator 200a. 2A to 2C, an example of a first fluid flow path P from the first end 204 to the second end 205, and a second fluid flow from the third end 206 to the fourth end 207. An example of the road Q is shown respectively.

図2Aに示すセパレータ200aでは、複数のリブ202が、鉛直方向に平行な複数の直線に沿って、ベース部201の表面上を延びている。しかしながら、リブ202は、中央領域203内において、直線上を連続的に延在しているわけではなく、直線上を不連続的に、間欠的に延在している。このため、同じ直線に沿って延在する隣接するリブ202の間には、リブ202が形成されていないギャップ208が介在する。よって、ギャップ208を介して、第3端部206から第4端部207に至る第2の流体流路が形成される。充放電反応によって発生したガスの移動に伴い、電解液の水平方向の流動がこのギャップを介して促進され得る。結果、電解液が攪拌され易くなり、成層化の進行が抑制され、IS寿命が改善する。 In the separator 200a shown in FIG. 2A, a plurality of ribs 202 extend on the surface of the base portion 201 along a plurality of straight lines parallel to the vertical direction. However, the rib 202 does not extend continuously on the straight line in the central region 203, but extends discontinuously and intermittently on the straight line. Therefore, a gap 208 in which the rib 202 is not formed is interposed between the adjacent ribs 202 extending along the same straight line. Therefore, a second fluid flow path from the third end 206 to the fourth end 207 is formed through the gap 208. With the movement of the gas generated by the charge / discharge reaction, the horizontal flow of the electrolytic solution can be promoted through this gap. As a result, the electrolytic solution is easily agitated, the progress of stratification is suppressed, and the IS life is improved.

図2Bに示すセパレータ200bでは、複数のリブ(第1のリブ)202aが、鉛直方向に対してθ1だけ傾いた複数の直線に沿って、ベース部201の表面上を延在している。しかしながら、リブ202aは、中央領域203内において、傾いた直線上を連続的に延在しているわけではなく、直線上を不連続的に、間欠的に延在している。図2Aと同様、同じ直線に沿って延在する隣接するリブ202の間には、リブ202が形成されていないギャップ208が介在する。これにより、ギャップ208を介して、第3端部206から第4端部207に至る第2の流体流路が形成される。この場合、充放電反応によって発生したガスの移動距離が大きくなるとともに、ギャップ208を介して電解液が水平方向および鉛直方向に流動し易くなる。結果、電解液はより攪拌され易くなり、成層化の進行が一層抑制され得る。 In the separator 200b shown in FIG. 2B, a plurality of ribs (first ribs) 202a extend on the surface of the base portion 201 along a plurality of straight lines inclined by θ1 with respect to the vertical direction. However, the rib 202a does not extend continuously on the inclined straight line in the central region 203, but extends discontinuously and intermittently on the straight line. Similar to FIG. 2A, a gap 208 in which the rib 202 is not formed is interposed between adjacent ribs 202 extending along the same straight line. As a result, a second fluid flow path from the third end 206 to the fourth end 207 is formed through the gap 208. In this case, the moving distance of the gas generated by the charge / discharge reaction becomes large, and the electrolytic solution easily flows in the horizontal direction and the vertical direction through the gap 208. As a result, the electrolytic solution becomes easier to be agitated, and the progress of stratification can be further suppressed.

図2Cに示すセパレータ200cでは、複数の第1のリブ202aと、複数の第2のリブ202bとが、ベース部201の表面上を延在している。第1のリブ202aは、鉛直方向に対してθ1だけ傾いた方向に延在しており、第2のリブ202bは、鉛直方向から第1のリブ202aとは反対方向に傾き、且つ、鉛直方向に対してθ2だけ傾いた方向に延在している。第1のリブ202aと第2のリブ202bとは鉛直方向において隣接し、第1のリブ202aと第2のリブ202bとの間にギャップ208が介在している。これにより、ギャップ208を介して、第3端部206から第4端部207に至る第2の流体流路が形成される。この場合、充放電反応によって発生したガスは水平方向をジグザグに移動できる。よって、ガスの移動距離が大きくなり易い。また、ギャップ208を介して電解液は水平方向および鉛直方向に流動し易い。結果、電解液はより攪拌され易くなり、成層化の進行が一層抑制され得る。 In the separator 200c shown in FIG. 2C, a plurality of first ribs 202a and a plurality of second ribs 202b extend on the surface of the base portion 201. The first rib 202a extends in a direction inclined by θ1 with respect to the vertical direction, and the second rib 202b is inclined from the vertical direction in the direction opposite to the first rib 202a and in the vertical direction. It extends in a direction tilted by θ2. The first rib 202a and the second rib 202b are adjacent to each other in the vertical direction, and a gap 208 is interposed between the first rib 202a and the second rib 202b. As a result, a second fluid flow path from the third end 206 to the fourth end 207 is formed through the gap 208. In this case, the gas generated by the charge / discharge reaction can move in a zigzag direction in the horizontal direction. Therefore, the moving distance of the gas tends to increase. Further, the electrolytic solution easily flows in the horizontal direction and the vertical direction through the gap 208. As a result, the electrolytic solution becomes easier to be agitated, and the progress of stratification can be further suppressed.

図2A〜図2Cにおいて、ギャップ208は水平方向に沿って配列しているが、ギャップ208は、必ずしも水平方向に沿って配列していなくてもよい。例えば、図2Aおよび図2Bにおいて、異なる直線上に延在するリブ202(202a)との間で、ギャップ208の鉛直方向における位置を異ならせてもよい。 In FIGS. 2A to 2C, the gaps 208 are arranged along the horizontal direction, but the gaps 208 do not necessarily have to be arranged along the horizontal direction. For example, in FIGS. 2A and 2B, the vertical position of the gap 208 may be different from that of the rib 202 (202a) extending on different straight lines.

図3に、第1のリブ202aと第2のリブ202bとを備えるセパレータの別の構成例を示す。図3に示すセパレータ200dでは、第1のリブ202aと第2のリブ202bとが、領域Tを基本構造として水平方向および鉛直方向に周期的に繰り返されるレイアウトで、配置されている。図2A〜図2Cと同様、第1端部204から第2端部205に至る第1の流体流路Pの一例、および、第3端部206から第4端部207に至る第2の流体流路Qの一例が、図3に示されている。この場合、充放電反応によって発生したガスの移動経路は複雑な経路を取り得る。この場合、ガスの移動距離は顕著に大きくなり、電解液の攪拌が促進され易い。結果、成層化の進行が格段に抑制され、IS寿命の改善効果を高めることができる。 FIG. 3 shows another configuration example of the separator provided with the first rib 202a and the second rib 202b. In the separator 200d shown in FIG. 3, the first rib 202a and the second rib 202b are arranged in a layout in which the region T is used as a basic structure and is periodically repeated in the horizontal direction and the vertical direction. Similar to FIGS. 2A to 2C, an example of the first fluid flow path P from the first end 204 to the second end 205 and the second fluid from the third end 206 to the fourth end 207. An example of the flow path Q is shown in FIG. In this case, the gas movement path generated by the charge / discharge reaction may take a complicated path. In this case, the moving distance of the gas becomes remarkably large, and the stirring of the electrolytic solution is likely to be promoted. As a result, the progress of stratification is remarkably suppressed, and the effect of improving the IS life can be enhanced.

これに対し、従来のセパレータにおけるリブのレイアウトの一例を図4に示す。図4に示すセパレータ210では、複数のリブ202が、図2Aと同様、鉛直方向に平行な複数の直線に沿って、ベース部201の表面上を延在している。リブ202は、直線上を連続的に延在しており、中央領域203内にギャップ208が存在しない。この場合、第1端部204から中央領域203を経由して第2端部205に至る第1の流体流路Pは形成されるが、第3端部206から中央領域203を経由して第4端部207に至る第2の流体流路を形成することができない。この場合、充放電反応によって発生したガスは、電解液の液面に向かって専ら鉛直方向に移動するため、電解液の水平方向の流動が促進され難い。結果、電解液の攪拌による成層化の進行の抑制効果は十分ではない。このため、カット面を設けた鉛蓄電池において、セパレータ210を用いることによるIS寿命の改善効果は小さい。 On the other hand, FIG. 4 shows an example of the rib layout in the conventional separator. In the separator 210 shown in FIG. 4, a plurality of ribs 202 extend on the surface of the base portion 201 along a plurality of straight lines parallel to the vertical direction, as in FIG. 2A. The rib 202 extends continuously on a straight line, and there is no gap 208 in the central region 203. In this case, the first fluid flow path P from the first end 204 to the second end 205 via the central region 203 is formed, but the third end 206 to the central region 203 is formed. It is not possible to form a second fluid flow path leading to the four end 207. In this case, since the gas generated by the charge / discharge reaction moves exclusively in the vertical direction toward the liquid surface of the electrolytic solution, it is difficult to promote the horizontal flow of the electrolytic solution. As a result, the effect of suppressing the progress of stratification by stirring the electrolytic solution is not sufficient. Therefore, in a lead-acid battery provided with a cut surface, the effect of improving the IS life by using the separator 210 is small.

ベース部の厚みは、例えば0.15mm以上0.3mm以下もしくは0.15mm以上0.25mm以下である。ベース部の厚みは、セパレータの断面写真において、任意に選択した5箇所についてベース部の厚みを計測し、平均化することにより求められる。 The thickness of the base portion is, for example, 0.15 mm or more and 0.3 mm or less or 0.15 mm or more and 0.25 mm or less. The thickness of the base portion is obtained by measuring and averaging the thickness of the base portion at five arbitrarily selected points in the cross-sectional photograph of the separator.

リブ(第1のリブおよび第2のリブ)の平均の突出高さは、例えば0.4mm以上0.8mm以下であってもよい。ただし、リブが形成されている場合であっても、個々のリブの一部分においてリブの突出高さが0.01mm以下の場合、あるいはリブの最大突出高さとの差が0.2mm以上の場合には、その部分においてはリブが形成されていない(換言すると、流体流路形成のためのギャップが存在する)とみなす。各リブの平均の突出高さは、ベース部の一方の主面において、リブの任意に選択される10箇所において計測したリブのベース部からの高さを平均化することにより求められる。 The average protruding height of the ribs (first rib and second rib) may be, for example, 0.4 mm or more and 0.8 mm or less. However, even when the ribs are formed, when the protruding height of the ribs is 0.01 mm or less in a part of each rib, or when the difference from the maximum protruding height of the ribs is 0.2 mm or more. Considers that no ribs are formed in that part (in other words, there is a gap for forming a fluid flow path). The average protruding height of each rib is obtained by averaging the heights of the ribs from the base portion measured at 10 arbitrarily selected positions of the ribs on one main surface of the base portion.

リブ(第1のリブおよび第2のリブ)の平均長さは、例えば0.5cm以上2cm以下、0.7cm以上1.6cm以下、もしくは0.8cm以上1.3cm以下であってもよい。 The average length of the ribs (first rib and second rib) may be, for example, 0.5 cm or more and 2 cm or less, 0.7 cm or more and 1.6 cm or less, or 0.8 cm or more and 1.3 cm or less.

単位面積当たりのリブの延べ長さは、例えば、0.3cm−1以上1.7cm−1以下、0.4cm−1以上1.7cm−1以下、0.5cm−1以上1.5cm−1以下、もしくは0.6cm−1以上1.2cm−1以下であってもよい。単位面積当たりのリブの延べ長さは、下記式で求められる。
(単位面積当たりのリブの延べ長さ(cm−1))=(各リブの長さの合計(cm))/セパレータのベース部の面積(cm))
Total length of per unit area the ribs are, for example, 0.3 cm -1 or 1.7 cm -1 or less, 0.4 cm -1 or 1.7 cm -1 or less, 0.5 cm -1 or 1.5 cm -1 It may be less than or equal to 0.6 cm -1 or more and 1.2 cm -1 or less. The total length of the ribs per unit area is calculated by the following formula.
(Total rib length per unit area (cm -1 )) = (total length of each rib (cm)) / area of separator base (cm 2 ))

リブの個数密度は、例えば、0.3cm−2以上1.7cm−2以下、0.4cm−2以上1.7cm−2以下、0.5cm−2以上1.5cm−2以下、もしくは0.6cm−2以上1.2cm−2以下であってもよい。リブの個数密度は、下記式で求められる。
(リブの個数密度(cm−2))=(リブの個数)/(セパレータのベース部の面積(cm))
The number density of the ribs, for example, 0.3 cm -2 or 1.7 cm -2 or less, 0.4 cm -2 or 1.7 cm -2 or less, 0.5 cm -2 or 1.5 cm -2 or less, or 0. 6 cm -2 or 1.2 cm -2 may be less. The number density of ribs is calculated by the following formula.
(Number of ribs density (cm- 2 )) = (Number of ribs) / (Area of separator base (cm 2 ))

隣接するリブ同士の間隔(中点間の距離)は、例えば、鉛直方向において1cm以上3cm以下、水平方向において0.6cm以上2cm以下であってもよい。 The distance between adjacent ribs (distance between midpoints) may be, for example, 1 cm or more and 3 cm or less in the vertical direction and 0.6 cm or more and 2 cm or less in the horizontal direction.

なお、セパレータにおけるベース部の厚み、リブの高さおよび長さは、鉛蓄電池から取り出し、洗浄および乾燥させたセパレータについて、下記の手順で測定される。 The thickness of the base portion, the height and the length of the ribs in the separator are measured by the following procedure for the separator which has been taken out from the lead storage battery, washed and dried.

鉛蓄電池から取り出したセパレータは、測定に先立って、洗浄および乾燥され、必要に応じて、所望のサイズにカットされる。鉛蓄電池から取り出したセパレータの洗浄および乾燥は、次の手順で行われる。鉛蓄電池から取り出したセパレータを純水中に1時間浸漬し、セパレータ中の硫酸を除去する。次いで浸漬していた液体からセパレータを取り出して、25℃環境下で、16時間以上静置し、乾燥させる。なお、セパレータを鉛蓄電池から取り出す場合、セパレータは、満充電状態の鉛蓄電池から取り出される。
(正極板)
鉛蓄電池の正極板には、ペースト式とクラッド式がある。
The separator removed from the lead-acid battery is washed and dried prior to measurement and, if necessary, cut to the desired size. Cleaning and drying of the separator taken out from the lead-acid battery is performed by the following procedure. The separator taken out from the lead storage battery is immersed in pure water for 1 hour to remove sulfuric acid in the separator. Next, the separator is taken out from the immersed liquid and allowed to stand for 16 hours or more in an environment of 25 ° C. to dry. When the separator is taken out from the lead storage battery, the separator is taken out from the fully charged lead storage battery.
(Positive plate)
There are two types of positive electrode plates for lead-acid batteries: paste type and clad type.

ペースト式正極板は、正極集電体と、正極電極材料とを具備する。正極電極材料は、正極集電体に保持されている。ペースト式正極板では、正極電極材料は、正極板から正極集電体を除いたものである。正極集電体は、負極集電体と同様に形成すればよく、鉛または鉛合金の鋳造や、鉛または鉛合金シートの加工により形成することができる。 The paste-type positive electrode plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode material. The positive electrode material is held in the positive electrode current collector. In the paste type positive electrode plate, the positive electrode electrode material is the positive electrode plate from which the positive electrode current collector is removed. The positive electrode current collector may be formed in the same manner as the negative electrode current collector, and can be formed by casting lead or a lead alloy or processing a lead or a lead alloy sheet.

クラッド式正極板は、複数の多孔質のチューブと、各チューブ内に挿入される芯金と、芯金が挿入されたチューブ内に充填される正極電極材料と、複数のチューブを連結する連座とを具備する。クラッド式正極板では、正極電極材料は、正極板から、チューブ、芯金、および連座を除いたものである。 The clad type positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, a core metal inserted in each tube, a positive electrode material filled in the tube into which the core metal is inserted, and a collective punishment for connecting the plurality of tubes. Equipped with. In the clad type positive electrode plate, the positive electrode material is the positive electrode plate from which the tube, the core metal, and the collective punishment are removed.

正極集電体に用いる鉛合金としては、耐食性および機械的強度の点で、Pb−Ca系合金、Pb−Ca−Sn系合金が好ましい。正極集電体は、組成の異なる鉛合金層を有してもよく、合金層は複数でもよい。芯金には、Pb−Ca系合金やPb−Sb系合金を用いることが好ましい。 As the lead alloy used for the positive electrode current collector, Pb-Ca-based alloys and Pb-Ca-Sn-based alloys are preferable in terms of corrosion resistance and mechanical strength. The positive electrode current collector may have lead alloy layers having different compositions, and may have a plurality of alloy layers. It is preferable to use a Pb-Ca alloy or a Pb-Sb alloy for the core metal.

正極電極材料は、酸化還元反応により容量を発現する正極活物質(二酸化鉛もしくは硫酸鉛)を含む。正極電極材料は、必要に応じて、他の添加剤を含んでもよい。 The positive electrode material contains a positive electrode active material (lead dioxide or lead sulfate) whose capacity is developed by a redox reaction. The positive electrode material may contain other additives, if necessary.

未化成のペースト式正極板は、負極板の場合に準じて、正極集電体に、正極ペーストを充填し、熟成、乾燥することにより得られる。その後、未化成の正極板を化成する。正極ペーストは、鉛粉、添加剤、水、硫酸を練合することで調製される。 The unchemical paste type positive electrode plate is obtained by filling the positive electrode current collector with the positive electrode paste, aging and drying, as in the case of the negative electrode plate. After that, an unchemical positive electrode plate is formed. The positive electrode paste is prepared by kneading lead powder, additives, water, and sulfuric acid.

クラッド式正極板は、芯金が挿入されたチューブに鉛粉または、スラリー状の鉛粉を充填し、複数のチューブを連座で結合することにより形成される。 The clad-type positive electrode plate is formed by filling a tube into which a core metal is inserted with lead powder or slurry-like lead powder, and connecting a plurality of tubes in a continuous position.

(負極板)
鉛蓄電池の負極板は、負極集電体と、負極電極材料とで構成されている。負極電極材料は、負極板から負極集電体を除いたものである。負極集電体は、鉛(Pb)または鉛合金の鋳造により形成してもよく、鉛または鉛合金シートを加工して形成してもよい。加工方法としては、例えば、エキスパンド加工や打ち抜き(パンチング)加工が挙げられる。負極集電体として負極格子を用いると、負極電極材料を担持させ易いため好ましい。
(Negative electrode plate)
The negative electrode plate of a lead storage battery is composed of a negative electrode current collector and a negative electrode material. The negative electrode electrode material is a negative electrode plate obtained by removing the negative electrode current collector. The negative electrode current collector may be formed by casting lead (Pb) or a lead alloy, or may be formed by processing a lead or lead alloy sheet. Examples of the processing method include expanding processing and punching processing. It is preferable to use a negative electrode lattice as the negative electrode current collector because it is easy to support the negative electrode material.

負極集電体に用いる鉛合金は、Pb−Sb系合金、Pb−Ca系合金、Pb−Ca−Sn系合金のいずれであってもよい。これらの鉛もしくは鉛合金は、更に、添加元素として、Ba、Ag、Al、Bi、As、Se、Cuなどからなる群より選択された少なくとも1種を含んでもよい。 The lead alloy used for the negative electrode current collector may be any of Pb-Sb-based alloys, Pb-Ca-based alloys, and Pb-Ca-Sn-based alloys. These leads or lead alloys may further contain, as an additive element, at least one selected from the group consisting of Ba, Ag, Al, Bi, As, Se, Cu and the like.

負極電極材料は、酸化還元反応により容量を発現する負極活物質(鉛もしくは硫酸鉛)を含んでおり、防縮剤、カーボンブラックなどの炭素質材料、硫酸バリウムなどを含んでもよく、必要に応じて、他の添加剤を含んでもよい。 The negative electrode material contains a negative electrode active material (lead or lead sulfate) whose capacity is developed by a redox reaction, and may contain a depolarizer, a carbonaceous material such as carbon black, barium sulfate, or the like, if necessary. , Other additives may be included.

有機防縮剤として、リグニン類および/または合成有機防縮剤を用いてもよい。リグニン類としては、リグニン、リグニンスルホン酸またはその塩(ナトリウム塩などのアルカリ金属塩など)などのリグニン誘導体などが挙げられる。合成有機防縮剤は、硫黄元素を含む有機高分子であり、一般に、分子内に複数の芳香環を含むとともに、硫黄含有基として硫黄元素を含んでいる。硫黄含有基の中では、安定形態であるスルホン酸基もしくはスルホニル基が好ましい。 As the organic shrinkage proofing agent, lignins and / or synthetic organic shrinkage proofing agents may be used. Examples of lignins include lignin, lignin sulfonic acid or a lignin derivative such as a salt thereof (such as an alkali metal salt such as a sodium salt). The synthetic organic shrinkage proofing agent is an organic polymer containing a sulfur element, and generally contains a plurality of aromatic rings in the molecule and also contains a sulfur element as a sulfur-containing group. Among the sulfur-containing groups, a sulfonic acid group or a sulfonyl group in a stable form is preferable.

充電状態の負極活物質は、海綿状鉛であるが、未化成の負極板は、通常、鉛粉を用いて作製される。 The negative electrode active material in the charged state is spongy lead, but the unchemicald negative electrode plate is usually produced using lead powder.

負極板は、負極集電体に、負極ペーストを充填し、熟成および乾燥することにより未化成の負極板を作製し、その後、未化成の負極板を化成することにより形成できる。負極ペーストは、鉛粉と有機防縮剤および必要に応じて各種添加剤に、水と硫酸を加えて混練することで作製する。熟成工程では、室温より高温かつ高湿度で、未化成の負極板を熟成させることが好ましい。 The negative electrode plate can be formed by filling a negative electrode current collector with a negative electrode paste, aging and drying to produce an unchemicald negative electrode plate, and then forming an unchemicald negative electrode plate. The negative electrode paste is prepared by adding water and sulfuric acid to lead powder, an organic shrink-proofing agent, and various additives as necessary, and kneading them. In the aging step, it is preferable to ripen the unchemicald negative electrode plate at a temperature higher than room temperature and high humidity.

化成は、鉛蓄電池の電槽内の硫酸を含む電解液中に、未化成の負極板を含む極板群を浸漬させた状態で、極板群を充電することにより行うことができる。ただし、化成は、鉛蓄電池または極板群の組み立て前に行ってもよい。化成により、海綿状鉛が生成する。 The chemical conversion can be carried out by charging the electrode plate group in a state where the electrode plate group including the unchemical negative electrode plate is immersed in the electrolytic solution containing sulfuric acid in the electric tank of the lead storage battery. However, chemical conversion may be performed before assembling the lead-acid battery or the electrode plate group. The chemical formation produces spongy lead.

正極板および負極板の少なくともいずれか一方は、例えば図1に示す極板100のように、極板の隅部にカット面を有して構成される。 At least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate is configured to have a cut surface at a corner of the electrode plate, for example, as in the electrode plate 100 shown in FIG.

(電解液)
電解液は、硫酸を含む水溶液であり、Naイオン、Liイオン、Mgイオン、およびAlイオンからなる群より選択される少なくとも一種などを含んでもよい。電解液は、必要に応じてゲル化させてもよい。
(Electrolytic solution)
The electrolytic solution is an aqueous solution containing sulfuric acid, and may contain at least one selected from the group consisting of Na ions, Li ions, Mg ions, and Al ions. The electrolytic solution may be gelled if necessary.

電解液の20℃における比重は、例えば、1.10g/cm3以上である。電解液の20℃における比重は、1.35g/cm3以下であってもよい。なお、これらの比重は、既化成で満充電状態の鉛蓄電池の電解液についての値である。 The specific gravity of the electrolytic solution at 20 ° C. is, for example, 1.10 g / cm 3 or more. The specific gravity of the electrolytic solution at 20 ° C. may be 1.35 g / cm 3 or less. These specific gravities are values for the electrolytic solution of a ready-made and fully charged lead-acid battery.

(セパレータ)
負極板と正極板との間には、通常、セパレータが配置される。セパレータには、不織布、微多孔膜などが用いられる。不織布は、繊維を織らずに絡み合わせたマットであり、繊維を主体とする。例えば、セパレータの60質量%以上が繊維で形成されている。繊維としては、ガラス繊維、ポリマー繊維、パルプ繊維などを用いることができる。不織布は、繊維以外の成分、例えば耐酸性の無機粉体、結着剤としてのポリマーなどを含んでもよい。微多孔膜は、繊維成分以外を主体とする多孔性のシートであり、例えば、造孔剤(ポリマー粉末、オイルなど)を含む組成物をシート状に押し出し成形した後、造孔剤を除去して細孔を形成することにより得られる。
(Separator)
A separator is usually arranged between the negative electrode plate and the positive electrode plate. A non-woven fabric, a microporous membrane, or the like is used as the separator. Nonwoven fabric is a mat that is entwined without weaving fibers, and is mainly composed of fibers. For example, 60% by mass or more of the separator is made of fibers. As the fiber, glass fiber, polymer fiber, pulp fiber and the like can be used. The non-woven fabric may contain components other than fibers, for example, an acid-resistant inorganic powder, a polymer as a binder, and the like. The microporous film is a porous sheet mainly composed of components other than fiber components. For example, a composition containing a pore-forming agent (polymer powder, oil, etc.) is extruded into a sheet and then the pore-forming agent is removed. It is obtained by forming pores.

セパレータは、リブを有する。リブは、セパレータの表面の正極板または負極板と対向し得る領域に立設される。リブは、セパレータの一方の表面のみに設けてもよく、両方の表面にそれぞれ設けてもよい。少なくとも一方の面に設けられたリブが、上述のレイアウトで配置されていればよい。セパレータは袋状に形成してもよく、正極板または負極板のうちのいずれか一方を袋状のセパレータに包んでもよい。しかしながら、ガス発生による電解液の拡散を効果的に行う観点からは、上述の通り、負極板を袋状のセパレータに収容してもよい。 The separator has ribs. The ribs are erected on the surface of the separator in a region that can face the positive electrode plate or the negative electrode plate. The ribs may be provided on only one surface of the separator, or may be provided on both surfaces, respectively. The ribs provided on at least one surface may be arranged in the above layout. The separator may be formed in a bag shape, or either a positive electrode plate or a negative electrode plate may be wrapped in a bag-shaped separator. However, from the viewpoint of effectively diffusing the electrolytic solution due to gas generation, the negative electrode plate may be housed in a bag-shaped separator as described above.

微多孔膜で構成されたセパレータは、例えば、ポリマー材料(以下、ベースポリマーとも称する。)と、造孔剤と、浸透剤(界面活性剤)とを含む樹脂組成物をシート状に押し出し成形した後、造孔剤を除去することにより得られる。少なくとも一部の造孔剤を除去することで、ベースポリマーのマトリックス中に微細孔が形成される。樹脂組成物は、さらに無機粒子を含んでもよい。 The separator composed of the microporous membrane is formed by extruding a resin composition containing, for example, a polymer material (hereinafter, also referred to as a base polymer), a pore-forming agent, and a penetrant (surfactant) into a sheet. After that, it is obtained by removing the pore-forming agent. By removing at least a part of the pore-forming agent, micropores are formed in the matrix of the base polymer. The resin composition may further contain inorganic particles.

リブは、押出成形する際にシートに形成してもよく、樹脂組成物をシート状に成形した後または造孔剤を除去した後に、各リブに対応する溝を有するローラでシートを押圧することにより形成してもよい。 The ribs may be formed on the sheet during extrusion molding, and the sheet is pressed by a roller having a groove corresponding to each rib after the resin composition is formed into a sheet or after the pore-forming agent is removed. May be formed by.

ベースポリマーとしては、鉛蓄電池のセパレータに使用されるものであれば特に制限されないが、ポリオレフィンが用いられる場合が多い。ポリオレフィンとしては、例えば、少なくともエチレンおよび/またはプロピレンをモノマー単位として含む重合体が挙げられる。ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンおよび/またはプロピレンをモノマー単位として含む共重合体(例えば、エチレン−プロピレン共重合体など)がより好ましい。中でも、ポリエチレンを少なくとも用いることが好ましい。ポリオレフィンと他のポリマーとを併用してもよい。 The base polymer is not particularly limited as long as it is used as a separator for a lead storage battery, but polyolefin is often used. Examples of the polyolefin include polymers containing at least ethylene and / or propylene as a monomer unit. As the polyolefin, for example, a copolymer containing polyethylene, polypropylene, ethylene and / or propylene as a monomer unit (for example, an ethylene-propylene copolymer) is more preferable. Above all, it is preferable to use at least polyethylene. Polyolefins and other polymers may be used in combination.

無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニアなどのセラミックス粒子などが好ましい。 As the inorganic particles, for example, ceramic particles such as silica, alumina, and titania are preferable.

セパレータ中に占める無機粒子の含有量は、例えば、40質量%以上であり、50質量%以上であってもよい。無機粒子の含有量は、例えば、80質量%以下であり、75質量%以下または70質量%以下であってもよい。 The content of the inorganic particles in the separator is, for example, 40% by mass or more, and may be 50% by mass or more. The content of the inorganic particles is, for example, 80% by mass or less, and may be 75% by mass or less or 70% by mass or less.

セパレータ中に占める無機粒子の含有量は、40質量%以上(または50質量%以上)80質量%以下、40質量%以上(または50質量%以上)75質量%以下、あるいは40質量%以上(または50質量%以上)70質量%以下であってもよい。 The content of inorganic particles in the separator is 40% by mass or more (or 50% by mass or more) 80% by mass or less, 40% by mass or more (or 50% by mass or more) 75% by mass or less, or 40% by mass or more (or). It may be 50% by mass or more) and 70% by mass or less.

なお、セパレータ中に占める無機粒子の含有量は、上述の手順で、鉛蓄電池から取り出し、洗浄および乾燥したセパレータを測定試料として用いて、下記の手順で求められる。測定試料を正確に秤量した後、白金坩堝中に入れ、ブンゼンバーナーで白煙が出なくなるまで加熱する。次に、電気炉(酸素気流中、550℃)で、試料を約1時間加熱して灰化し、灰化物を秤量する。上記の測定試料の質量に占める灰化物の質量の比率を算出し、上記の無機粒子の含有量(質量%)とする。 The content of the inorganic particles in the separator is determined by the following procedure using the separator taken out from the lead storage battery, washed and dried in the above procedure as a measurement sample. After accurately weighing the measurement sample, place it in a platinum crucible and heat it with a Bunsen burner until no white smoke is emitted. Next, in an electric furnace (in an oxygen stream, 550 ° C.), the sample is heated for about 1 hour to ash and the ash is weighed. The ratio of the mass of the ash to the mass of the above-mentioned measurement sample is calculated and used as the above-mentioned content (mass%) of the inorganic particles.

造孔剤としては、液状造孔剤および固形造孔剤などが挙げられる。造孔剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。液状造孔剤と、固形造孔剤とを併用してもよい。液状造孔剤としては、鉱物オイル、合成オイルなどが好ましい。液状造孔剤としては、例えば、パラフィンオイル、シリコーンオイルなどが挙げられる。固形造孔剤としては、例えば、ポリマー粉末などが挙げられる。 Examples of the pore-forming agent include a liquid pore-forming agent and a solid pore-forming agent. As the pore-forming agent, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. A liquid pore-forming agent and a solid pore-forming agent may be used in combination. As the liquid pore-forming agent, mineral oil, synthetic oil and the like are preferable. Examples of the liquid pore-forming agent include paraffin oil and silicone oil. Examples of the solid pore-forming agent include polymer powder and the like.

セパレータ中の造孔剤量は、種類によっては変化することがあるため、一概にはいえないが、ベースポリマー100質量部あたり、例えば30質量部以上である。また、造孔剤量は、例えば、60質量部以下である。 The amount of the pore-forming agent in the separator may vary depending on the type, and therefore cannot be unequivocally determined, but is, for example, 30 parts by mass or more per 100 parts by mass of the base polymer. The amount of the pore-forming agent is, for example, 60 parts by mass or less.

浸透剤としての界面活性剤としては、例えば、イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のいずれであってもよい。界面活性剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 The surfactant as the penetrant may be, for example, either an ionic surfactant or a nonionic surfactant. As the surfactant, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

セパレータ中の浸透剤量は、ベースポリマー100質量部あたり、例えば、0.1質量部以上であり、0.5質量部以上であってもよい。また、浸透剤量は、例えば、10質量部以下であり、5質量部以下であってもよい。 The amount of the penetrant in the separator is, for example, 0.1 part by mass or more and 0.5 parts by mass or more per 100 parts by mass of the base polymer. The amount of the penetrant is, for example, 10 parts by mass or less, and may be 5 parts by mass or less.

セパレータ中に占める浸透剤の含有量は、例えば、0.01質量%以上であり、0.1質量%以上であってもよい。浸透剤の含有量は、例えば、5質量%以下であり、10質量%以下であってもよい。 The content of the penetrant in the separator is, for example, 0.01% by mass or more, and may be 0.1% by mass or more. The content of the penetrant is, for example, 5% by mass or less, and may be 10% by mass or less.

セパレータ中に占める浸透剤の含有量は、0.01質量%以上10質量%以下、あるいは0.01質量%以上5質量%以下であってもよい。 The content of the penetrant in the separator may be 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, or 0.01% by mass or more and 5% by mass or less.

なお、セパレータ中に占める浸透剤の含有量は、上述の手順で鉛蓄電池から取り出し、洗浄および乾燥したセパレータを測定試料として用いて、下記の手順で求められる。まず、約15cmの面積を有する測定試料を正確に秤量した後、室温(20℃以上35℃以下の温度)で大気圧より低い減圧環境下で、12時間以上乾燥させる。乾燥物を白金セルに入れて、熱重量測定装置にセットし、昇温速度10K/分で、室温から800℃まで昇温する。室温から250℃まで昇温させたときの重量減少量を浸透剤の質量とし、上記の測定試料の質量に占める浸透剤の質量の比率を算出し、上記の浸透剤の含有量(質量%)とする。熱重量測定装置としては、T.A.インスツルメント社製のQ5000IRが使用される。 The content of the penetrant in the separator is determined by the following procedure using the separator taken out from the lead storage battery in the above procedure, washed and dried as a measurement sample. First, a measurement sample having an area of about 15 cm 2 is accurately weighed, and then dried at room temperature (temperature of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower) in a reduced pressure environment lower than atmospheric pressure for 12 hours or more. The dried product is placed in a platinum cell, set in a thermogravimetric analyzer, and heated from room temperature to 800 ° C. at a heating rate of 10 K / min. The weight loss when the temperature is raised from room temperature to 250 ° C. is taken as the mass of the penetrant, and the ratio of the mass of the penetrant to the mass of the measurement sample is calculated, and the content of the penetrant (mass%) is calculated. And. As a thermogravimetric measuring device, T.I. A. Q5000IR manufactured by Instruments is used.

セパレータは、オイルを含んでいてもよい。セパレータがオイルを含む場合、オイル含有量は、セパレータの酸化劣化を抑制し、耐久性の低下を抑制する観点から、例えば、10質量%以上もしくは12質量%以上であってもよい。一方、オイル含有量は、少ない方が全細孔容積の大きなセパレータが得られ、セパレータの抵抗を低減することができる。オイル含有量は、電解液の拡散性を高く維持し、高いIS寿命を得る観点から、例えば、20質量%以下、18質量%以下もしくは15質量%以下であってもよい。 The separator may contain oil. When the separator contains oil, the oil content may be, for example, 10% by mass or more or 12% by mass or more from the viewpoint of suppressing oxidative deterioration of the separator and suppressing deterioration of durability. On the other hand, when the oil content is low, a separator having a large total pore volume can be obtained, and the resistance of the separator can be reduced. The oil content may be, for example, 20% by mass or less, 18% by mass or less, or 15% by mass or less from the viewpoint of maintaining high diffusibility of the electrolytic solution and obtaining a high IS life.

セパレータのオイル含有量は、10質量%以上20質量%以下、12質量%以上20質量%以下、12質量%以上18質量%以下、もしくは12質量%以上15質量%以下であってもよい。 The oil content of the separator may be 10% by mass or more and 20% by mass or less, 12% by mass or more and 20% by mass or less, 12% by mass or more and 18% by mass or less, or 12% by mass or more and 15% by mass or less.

なお、セパレータ中のオイルの含有量は、既述の手順で鉛蓄電池から取り出し、洗浄および乾燥させたセパレータについて、下記の手順で測定される。 The oil content in the separator is measured by the following procedure for the separator taken out from the lead storage battery, washed and dried by the procedure described above.

上記の乾燥後のセパレータを短冊状にカットしたサンプルを、0.5g(初期のサンプルの質量:m)秤量し、採取する。サンプルを、適当な大きさのガラス製ビーカーに入れ、n−ヘキサン50mLを加える。次いで、ビーカーごと、サンプルに約30分間、超音波を付与することにより、サンプル中に含まれるオイル分をn−ヘキサン中に溶出させる。サンプルを取り出し、大気中、室温(20℃以上35℃以下の温度)で乾燥させた後、秤量することにより、オイル除去後のサンプルの質量(m)を求める。そして、下記式により、オイルの含有量を算出する。
オイルの含有量(質量%)=(m−m)/m×100
A sample obtained by cutting the above-mentioned dried separator into strips is weighed at 0.5 g (initial sample mass: m 0 ) and collected. Place the sample in a glass beaker of appropriate size and add 50 mL of n-hexane. Next, the oil contained in the sample is eluted into n-hexane by applying ultrasonic waves to the sample together with the beaker for about 30 minutes. The sample is taken out, dried in the air at room temperature (temperature of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower), and then weighed to determine the mass (m 1 ) of the sample after removing the oil. Then, the oil content is calculated by the following formula.
Oil content (% by mass) = (m 0- m 1 ) / m 0 x 100

なお、サンプルは、セパレータの正極板または負極板と対向し得る領域にあって、リブを有さない領域から採取される。 The sample is taken from a region that can face the positive electrode plate or the negative electrode plate of the separator and does not have ribs.

(繊維マット)
鉛蓄電池は、さらに、正極板と負極板との間に介在する繊維マットを備えていてもよい。繊維マットは、セパレータとは異なり、シート状の繊維集合体を含む。このような繊維集合体としては、電解液に不溶な繊維が絡み合ったシートが使用される。このようなシートには、例えば、不織布、織布、編み物などがある。繊維マットの例えば60質量%以上が繊維で形成されている。
(Fiber mat)
The lead-acid battery may further include a fiber mat interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. Fiber mats, unlike separators, contain sheet-like fiber aggregates. As such a fiber aggregate, a sheet in which fibers insoluble in an electrolytic solution are entangled is used. Such sheets include, for example, non-woven fabrics, woven fabrics, knitting and the like. For example, 60% by mass or more of the fiber mat is made of fibers.

繊維としては、ガラス繊維、ポリマー繊維、パルプ繊維などを用いることができる。ポリマー繊維の中では、ポリオレフィン繊維が好ましい。 As the fiber, glass fiber, polymer fiber, pulp fiber and the like can be used. Among the polymer fibers, polyolefin fibers are preferable.

図5は、本発明の一実施形態に係る液式鉛蓄電池の外観と内部構造を示す一部切り欠き斜視図である。 FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing the appearance and internal structure of the liquid lead-acid battery according to the embodiment of the present invention.

鉛蓄電池1は、極板群11と電解液(図示せず)とを収容する電槽12を具備する。電槽12内は、隔壁13により、複数のセル室14に仕切られている。各セル室14には、極板群11が1つずつ収納されている。電槽12の開口部は、負極端子16および正極端子17を具備する蓋15で閉じられる。蓋15には、セル室毎に液口栓18が設けられている。補水の際には、液口栓18を外して補水液が補給される。液口栓18は、セル室14内で発生したガスを電池外に排出する機能を有してもよい。 The lead-acid battery 1 includes an electric tank 12 that houses a electrode plate group 11 and an electrolytic solution (not shown). The inside of the electric tank 12 is partitioned into a plurality of cell chambers 14 by a partition wall 13. In each cell chamber 14, one electrode plate group 11 is stored. The opening of the battery case 12 is closed by a lid 15 including a negative electrode terminal 16 and a positive electrode terminal 17. The lid 15 is provided with a liquid spout 18 for each cell chamber. At the time of rehydration, the liquid spout 18 is removed and the rehydration liquid is replenished. The liquid spout 18 may have a function of discharging the gas generated in the cell chamber 14 to the outside of the battery.

極板群11は、それぞれ複数枚の負極板2および正極板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。ここでは、負極板2を収容する袋状のセパレータ4を示す。ただし、セパレータ4におけるリブの図示は省略されている。セパレータ4は、正極板3を収容する袋状であってもよく、袋状でなくてもよい。セパレータ4は、例えば、図2A〜2Cおよび図3に示すセパレータ200a〜200dと同様のレイアウトでリブが配置されたものを採用することができる。電槽12の一方の端部に位置するセル室14では、複数の負極板2を並列接続する負極棚部6が貫通接続体8に接続され、複数の正極板3を並列接続する正極棚部5が正極柱7に接続されている。正極柱7は蓋15の外部の正極端子17に接続されている。電槽12の他方の端部に位置するセル室14では、負極棚部6に負極柱9が接続され、正極棚部5に貫通接続体8が接続される。負極柱9は蓋15の外部の負極端子16と接続されている。各々の貫通接続体8は、隔壁13に設けられた貫通孔を通過して、隣接するセル室14の極板群11同士を直列に接続している。 The electrode plate group 11 is formed by laminating a plurality of negative electrode plates 2 and positive electrode plates 3 via a separator 4, respectively. Here, a bag-shaped separator 4 that houses the negative electrode plate 2 is shown. However, the ribs on the separator 4 are not shown. The separator 4 may or may not have a bag shape for accommodating the positive electrode plate 3. As the separator 4, for example, one in which ribs are arranged in the same layout as the separators 200a to 200d shown in FIGS. 2A to 2C and FIGS. 3 can be adopted. In the cell chamber 14 located at one end of the battery case 12, the negative electrode shelf portion 6 for connecting the plurality of negative electrode plates 2 in parallel is connected to the through connecting body 8, and the positive electrode shelf portion for connecting the plurality of positive electrode plates 3 in parallel. 5 is connected to the positive electrode column 7. The positive electrode column 7 is connected to the positive electrode terminal 17 outside the lid 15. In the cell chamber 14 located at the other end of the battery case 12, the negative electrode column 9 is connected to the negative electrode shelf 6, and the through connector 8 is connected to the positive electrode shelf 5. The negative electrode column 9 is connected to the negative electrode terminal 16 outside the lid 15. Each through-connecting body 8 passes through a through-hole provided in the partition wall 13 and connects the electrode plates 11 of the adjacent cell chambers 14 in series.

図5では、液式電池(ベント型電池)の例を示したが、鉛蓄電池は、制御弁式電池(VRLA型)でもよい。 Although FIG. 5 shows an example of a liquid battery (vent type battery), the lead storage battery may be a control valve type battery (VRLA type).

以下、鉛蓄電池の各特性の評価方法について説明する。 Hereinafter, a method for evaluating each characteristic of the lead storage battery will be described.

上記側面に係る鉛蓄電池では、ガスの攪拌を促進することで、IS寿命が向上する。また、集電体にエキスパンド格子を用いる場合には、正極板および/または負極板にカット面を設けることで、初期電池短絡が抑制される。IS寿命、および初期電池短絡は、下記の手順で評価される。 In the lead-acid battery according to the above aspect, the IS life is improved by promoting the agitation of the gas. Further, when an expanding lattice is used for the current collector, the initial battery short circuit is suppressed by providing a cut surface on the positive electrode plate and / or the negative electrode plate. IS life and initial battery short circuit are evaluated by the following procedure.

(1)IS寿命
次の手順で、端子電圧が7.2V(1.2V/セル)に到達するまでのサイクル数をIS寿命の指標とする。なお、(e)の微小電流放電は、エンジン停止時の暗電流放電を模擬している。
(a)満充電が完了後、最低16時間、蓄電池を0℃±1℃の冷却室に置いた後、中央にあるいずれかのセルの電解液温度が0℃±1℃であることを確認する。
(b)蓄電池を定格容量として記載のAhの数値の10倍の電流(A)で1.0秒間放電する。
(c)蓄電池を定格容量として記載のAhの数値の0.83倍の電流(A)で25秒間放電する。
(d)蓄電池を14.0V(2.33V/セル)の電圧で30秒間充電する。
(e)上記(b)〜(c)の放電および充電を1サイクルとして繰り返す。このとき、30サイクル毎に微小電流(20mA)を6時間放電する。
(f)上記(b)において端子電圧が7.2V(1.2V/セル)未満になったときのサイクル数を求める。
(1) IS life The number of cycles until the terminal voltage reaches 7.2V (1.2V / cell) is used as an index of IS life in the following procedure. The minute current discharge in (e) simulates dark current discharge when the engine is stopped.
(A) After the storage battery is placed in a cooling chamber at 0 ° C. ± 1 ° C. for at least 16 hours after the full charge is completed, it is confirmed that the electrolyte temperature of any cell in the center is 0 ° C. ± 1 ° C. To do.
(B) The storage battery is discharged for 1.0 second at a current (A) that is 10 times the value of Ah described as the rated capacity.
(C) The storage battery is discharged for 25 seconds at a current (A) 0.83 times the value of Ah described as the rated capacity.
(D) The storage battery is charged at a voltage of 14.0 V (2.33 V / cell) for 30 seconds.
(E) The discharge and charge of (b) to (c) above are repeated as one cycle. At this time, a minute current (20 mA) is discharged every 30 cycles for 6 hours.
(F) In the above (b), the number of cycles when the terminal voltage becomes less than 7.2V (1.2V / cell) is obtained.

(2)初期電池短絡
(a)極板群の製造において、集電体の骨曲がりによりセパレータに穴あきが見られるか否かを目視で確認する。
(b)セパレータの穴あきを確認できなかった極板群を電槽に収容し、電解液を注入し、化成処理を行う。
(c)化成後の鉛蓄電池を定格容量として記載のAhの数値の8.3倍の電流(A)で2.5秒放電させる。放電後の電圧が9.5V(1.58V/セル)以下の場合、放電不良とする。
(d)(a)においてセパレータの穴あきを確認した個数、および、(c)において放電不良とされた個数を合計し、全サンプル数に対する割合を求め、初期電池短絡率とする。
(2) Initial battery short circuit (a) In the manufacture of the electrode plate group, visually check whether or not holes are found in the separator due to the bending of the current collector.
(B) A group of electrode plates for which holes in the separator could not be confirmed are housed in an electric tank, an electrolytic solution is injected, and chemical conversion treatment is performed.
(C) The lead-acid battery after chemical discharge is discharged for 2.5 seconds at a current (A) of 8.3 times the value of Ah described as the rated capacity. If the voltage after discharge is 9.5 V (1.58 V / cell) or less, it is considered as a discharge failure.
(D) The number of holes in the separator confirmed in (a) and the number of defective discharges in (c) are totaled to obtain the ratio to the total number of samples, which is used as the initial battery short-circuit rate.

[実施例]
以下、本発明の実施形態について、実施例および比較例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

下記の手順で、正負極板の構成、および/または、リブの配置パターンが異なる複数の鉛蓄電池A1〜A24、B1〜B4、およびC1〜C8を作製した。 A plurality of lead-acid batteries A1 to A24, B1 to B4, and C1 to C8 having different configurations of positive and negative electrode plates and / or rib arrangement patterns were produced by the following procedure.

《電池A1〜A3、C1》
(1)正極板の作製
鉛酸化物、補強材(合成樹脂繊維)、水および硫酸を混合して正極ペーストを調製した。正極ペーストをアンチモンフリーのPb−Ca−Sn系合金製のエキスパンド格子の網目部に充填し、熟成、乾燥し、幅100mm、高さ110mm、厚さ1.6mmの未化成の正極板を得た。
<< Batteries A1 to A3, C1 >>
(1) Preparation of positive electrode plate A positive electrode paste was prepared by mixing lead oxide, a reinforcing material (synthetic resin fiber), water and sulfuric acid. The positive electrode paste was filled in the mesh portion of an expanded lattice made of an antimony-free Pb-Ca-Sn alloy, aged and dried to obtain an unmodified positive electrode plate having a width of 100 mm, a height of 110 mm and a thickness of 1.6 mm. ..

(2)負極板の作製
鉛酸化物、カーボンブラック、硫酸バリウム、リグニン、補強材(合成樹脂繊維)、水および硫酸を混合して負極ペーストを調製した。負極ペーストをアンチモンフリーのPb−Ca−Sn系合金製のエキスパンド格子の網目部に充填し、熟成、乾燥し、幅100mm、高さ110mm、厚さ1.3mの未化成の負極板を得た。カーボンブラック、硫酸バリウム、リグニンおよび合成樹脂繊維の量は、既化成の満充電の状態で測定したときに、それぞれ0.3質量%、2.1質量%、0.1質量%および0.1質量%になるように調節した。
(2) Preparation of Negative Electrode Plate A negative electrode paste was prepared by mixing lead oxide, carbon black, barium sulfate, lignin, reinforcing material (synthetic resin fiber), water and sulfuric acid. The negative electrode paste was filled in the mesh portion of an expanded lattice made of an antimony-free Pb-Ca-Sn alloy, aged and dried to obtain an unmodified negative electrode plate having a width of 100 mm, a height of 110 mm and a thickness of 1.3 m. .. The amounts of carbon black, barium sulfate, lignin and synthetic resin fibers were 0.3% by mass, 2.1% by mass, 0.1% by mass and 0.1% by mass, respectively, when measured in a fully charged state. Adjusted to mass%.

(3)カット面の形成
鉛蓄電池A1〜A3では、(1)(2)で得られた正極板および負極板の少なくともいずれか一方について、極板の耳部と反対側の両隅の角部分を面取りし、カット面を形成した。極板の面取りにより除去された部分の形状は、高さが17mmの直角二等辺三角形であり、カット面積は両側の隅部の除去部分を合計して289mmであった。この場合、極板面積に対するカット面積の割合R1は、2.6%であった。
鉛蓄電池C1では、カット面を形成しなかった。
(3) Formation of cut surface In the lead-acid batteries A1 to A3, at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate obtained in (1) and (2) is cornered at both corners opposite to the ear portion of the electrode plate. Was chamfered to form a cut surface. The shape of the portion removed by chamfering the electrode plate was a right-angled isosceles triangle with a height of 17 mm, and the cut area was 289 mm 2 in total of the removed portions at the corners on both sides. In this case, the ratio R1 of the cut area to the plate area was 2.6%.
The lead-acid battery C1 did not form a cut surface.

(4)セパレータの作製
ポリエチレン100質量部と、シリカ粒子160質量部と、造孔剤としてのパラフィン系オイル80質量部と、2質量部の浸透剤を含む樹脂組成物をシート状に押出成形した後、造孔剤の一部を除去することにより、既述の手順で求められる全細孔容積およびオイル含有量が所定の値である微多孔膜を作製した。次に、シート状の微多孔膜を二つ折りにして袋を形成し、重ね合わせた両端部を圧着して、袋状セパレータを得た。袋状セパレータは、図2Aと同様のパターンで、外面において突出するリブ(外リブ)が設けられたものを用いた。ベース部の大きさは幅11.5cm×高さ12.3cmの長方形(ベース部の面積141.5cm)であり、リブの平均長さ1cm、リブの延べ長さ0.38cm−1、リブの個数密度0.38cm−2であった。隣接するリブ同士の間隔(中点同士の距離)は、鉛直方向において、2cm(平均値)、水平方向において、1.2cm(平均値)であった。リブの突出高さは0.6mmであった。
(4) Preparation of Separator A resin composition containing 100 parts by mass of polyethylene, 160 parts by mass of silica particles, 80 parts by mass of paraffin oil as a pore-forming agent, and 2 parts by mass of a penetrant was extruded into a sheet. After that, by removing a part of the pore-forming agent, a microporous film having a total pore volume and an oil content obtained by the above-mentioned procedure was prepared. Next, a sheet-shaped microporous membrane was folded in half to form a bag, and both ends of the overlap were crimped to obtain a bag-shaped separator. As the bag-shaped separator, a bag-shaped separator having a pattern similar to that shown in FIG. 2A and having ribs (outer ribs) protruding on the outer surface was used. The size of the base is a rectangle with a width of 11.5 cm and a height of 12.3 cm (base area 141.5 cm 2 ), with an average rib length of 1 cm, a total rib length of 0.38 cm- 1 , and a rib. The number density was 0.38 cm- 2 . The distance between adjacent ribs (distance between midpoints) was 2 cm (average value) in the vertical direction and 1.2 cm (average value) in the horizontal direction. The protruding height of the rib was 0.6 mm.

(5)鉛蓄電池の作製
未化成の負極板を、袋状セパレータに収容し、正極板と積層し、未化成の負極板7枚と未化成の正極板6枚とで極板群を形成した。
(5) Preparation of Lead-acid Battery A non-chemical negative electrode plate was housed in a bag-shaped separator and laminated with a positive electrode plate to form a group of electrode plates with 7 unchemical negative electrode plates and 6 unchemical positive electrode plates. ..

正極板の耳部同士および負極板の耳部同士をそれぞれキャストオンストラップ(COS)方式で正極棚部および負極棚部と溶接した。極板群をポリプロピレン製の電槽に挿入し、電解液を注液して、電槽内で化成を施して、定格電圧12Vおよび定格容量が30Ah(5時間率容量(定格容量に記載の数値の1/5の電流で放電するときの容量))の液式の鉛蓄電池A1〜A24およびC1〜C8を組み立てた。なお、電槽内では6個の極板群が直列に接続されている。 The ears of the positive electrode plate and the ears of the negative electrode plate were welded to the positive electrode shelf and the negative electrode shelf by a cast-on strap (COS) method, respectively. The electrode plate group is inserted into a polypropylene battery case, an electrolytic solution is injected, and chemical conversion is performed in the battery battery. The rated voltage is 12 V and the rated capacity is 30 Ah (5-hour rate capacity (value described in the rated capacity). Liquid lead-acid batteries A1 to A24 and C1 to C8 were assembled. In the battery case, six electrode plates are connected in series.

電解液としては、硫酸水溶液を用いた。化成後の電解液の20℃における比重は1.285であった。 An aqueous sulfuric acid solution was used as the electrolytic solution. The specific gravity of the electrolytic solution after chemical conversion at 20 ° C. was 1.285.

《電池A4〜A24、C2〜C8》
図3と同様のリブパターンが設けられた袋状セパレータを用いた。セパレータのリブパターンは、図3においてθ1=θ2とし、θ1(=θ2)を10°〜90°の範囲で異ならせたものを複数準備した。
ベース部の大きさは幅11.5cm×高さ12.3cmの長方形(ベース部の面積141.5cm)であり、リブの平均長さ1cm、リブの延べ長さ0.76cm−1、リブの個数密度0.76cm−2であった。隣接するリブ同士の間隔(中点同士の距離)は、鉛直方向において、2cm(平均値)、水平方向において、1.2cm(平均値)であった。リブの突出高さは0.6mmであった。
<< Batteries A4 to A24, C2 to C8 >>
A bag-shaped separator provided with the same rib pattern as in FIG. 3 was used. As the rib pattern of the separator, θ1 = θ2 in FIG. 3, and a plurality of separators in which θ1 (= θ2) was different in the range of 10 ° to 90 ° were prepared.
The size of the base is a rectangle with a width of 11.5 cm and a height of 12.3 cm (base area 141.5 cm 2 ), with an average rib length of 1 cm, a total rib length of 0.76 cm- 1 , and a rib. The number density was 0.76 cm- 2 . The distance between adjacent ribs (distance between midpoints) was 2 cm (average value) in the vertical direction and 1.2 cm (average value) in the horizontal direction. The protruding height of the rib was 0.6 mm.

鉛蓄電池A4〜A24では、正極板および負極板の少なくともいずれか一方に、鉛蓄電池A1〜A3と同様のカット面を形成した。一方、鉛蓄電池C2〜C8では、カット面を形成しなかった。
これ以外については、電池A1〜A3またはC1と同様にして、正負極板の構成が異なる複数の鉛蓄電池A4〜A24、C2〜C8を作製した。
In the lead-acid batteries A4 to A24, a cut surface similar to that of the lead-acid batteries A1 to A3 was formed on at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate. On the other hand, the lead-acid batteries C2 to C8 did not form a cut surface.
Except for this, a plurality of lead-acid batteries A4 to A24 and C2 to C8 having different configurations of positive and negative electrode plates were produced in the same manner as the batteries A1 to A3 or C1.

《鉛蓄電池B1〜B4》
図4と同様のリブパターンが設けられた袋状セパレータを用いた。鉛直方向に延びるリブの長さは12.3cmとし、隣接するリブ同士の水平方向の間隔は1.2cmとした。リブの本数は8本とした。
鉛蓄電池B2〜B4では、正極板および負極板の少なくともいずれか一方に、鉛蓄電池A1〜A3と同様のカット面を形成した。一方、鉛蓄電池B1では、カット面を形成しなかった。
これ以外については、電池A1〜A24およびC1〜C8と同様にして、正負極板の構成が異なる複数の鉛蓄電池B1〜B4を作製した。
<< Lead-acid batteries B1 to B4 >>
A bag-shaped separator provided with the same rib pattern as in FIG. 4 was used. The length of the ribs extending in the vertical direction was 12.3 cm, and the horizontal distance between adjacent ribs was 1.2 cm. The number of ribs was eight.
In the lead-acid batteries B2 to B4, a cut surface similar to that of the lead-acid batteries A1 to A3 was formed on at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate. On the other hand, the lead-acid battery B1 did not form a cut surface.
Except for this, a plurality of lead-acid batteries B1 to B4 having different configurations of positive and negative electrode plates were produced in the same manner as the batteries A1 to A24 and C1 to C8.

鉛蓄電池A1〜A24、B1〜B4およびC1〜C8について、IS寿命および初期電池短絡を既述の手順で評価した結果を表1に示す。表1では、鉛蓄電池のそれぞれについて、正極板および負極板におけるカット面の有無、および、セパレータのリブパターンの形状が併せて示されている。表1では、IS寿命は、鉛蓄電池B1のサイクル数を100とした相対値で示されている。また、初期電池短絡は、不良が発生した割合の百万分率(ppm)で示されている。
なお、A1〜A24は実施例である。B1〜B4は比較例であり、水平方向の流体流路(第2の流体流路)が形成されないリブパターンを有するセパレータを用いた例である。C1〜C4は参考例であり、A1〜A24と同様、水平方向の流体流路(第2の流体流路)が形成されるリブパターンを有するセパレータを用いているが、正極板および負極板のいずれにもカット面を形成していない。
Table 1 shows the results of evaluating the IS life and the initial battery short circuit of the lead-acid batteries A1 to A24, B1 to B4, and C1 to C8 by the procedure described above. Table 1 also shows the presence or absence of a cut surface on the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the shape of the rib pattern of the separator for each of the lead storage batteries. In Table 1, the IS life is shown as a relative value with the number of cycles of the lead-acid battery B1 as 100. In addition, the initial battery short circuit is shown as a percentage (ppm) of the rate at which defects occur.
In addition, A1 to A24 are examples. B1 to B4 are comparative examples, and are examples in which a separator having a rib pattern in which a horizontal fluid flow path (second fluid flow path) is not formed is used. C1 to C4 are reference examples, and like A1 to A24, separators having a rib pattern in which a horizontal fluid flow path (second fluid flow path) is formed are used, but the positive electrode plate and the negative electrode plate are used. Neither has a cut surface formed.

Figure 2021068550
Figure 2021068550

表1より、水平方向の流体流路(第2の流体流路)が形成されるリブパターンを有するセパレータを用い、且つ、正極板および負極板の少なくともいずれか一方にカット面を形成した鉛蓄電池A1〜A24では、IS寿命が改善し、且つ、初期電池短絡による不良の発生も抑制されている。 From Table 1, a lead-acid battery using a separator having a rib pattern in which a horizontal fluid flow path (second fluid flow path) is formed and having a cut surface formed on at least one of a positive electrode plate and a negative electrode plate. In A1 to A24, the IS life is improved, and the occurrence of defects due to the initial battery short circuit is suppressed.

鉛蓄電池B1は、初期電池短絡の不良発生割合が大きい。これは、正負極板にカット面を設けていないため、極板群の作製時において、エキスパンド格子の隅部分が変形し、折れ曲がり易いためである。隅部分の格子骨が折れ曲がると、折れ曲がった部分がセパレータを貫通し、隣接する極板と直接接触して短絡に至る場合がある。 The lead-acid battery B1 has a high rate of defects in the initial battery short circuit. This is because the positive and negative electrode plates are not provided with a cut surface, so that the corners of the expanding lattice are deformed and easily bent when the electrode plates are manufactured. When the lattice bone at the corner is bent, the bent portion may penetrate the separator and come into direct contact with the adjacent electrode plate, resulting in a short circuit.

これに対し、鉛蓄電池B2〜B4では、正極板および負極板の少なくともいずれか一方にカット面を設けることによって、この初期電池短絡による不良の発生割合は低減される。特に、少なくとも正極板にカット面を設けられた鉛蓄電池B3、B4では、初期電池短絡は殆ど発生しない。ところが、鉛蓄電池B2〜B4では、カット面を設けることによりIS寿命が短くなった。 On the other hand, in the lead-acid batteries B2 to B4, by providing a cut surface on at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, the rate of occurrence of defects due to the initial battery short circuit is reduced. In particular, at least in the lead-acid batteries B3 and B4 having a cut surface provided on the positive electrode plate, an initial battery short circuit hardly occurs. However, in the lead-acid batteries B2 to B4, the IS life is shortened by providing the cut surface.

しかしながら、鉛蓄電池A1〜A24では、水平方向の流体流路(第2の流体流路)が形成されるリブパターンを有するセパレータを用いることにより、カット面を有する鉛蓄電池においてIS寿命が大きく改善した。特に、鉛直方向から10°以上傾いたリブを有するリブパターンを採用した鉛蓄電池A4〜A24において、IS寿命の改善度合が顕著である。また、正極板にカット面を設け、負極板にカット面を設けていない鉛蓄電池A2、A5、A8、A11、A14、A17、A20およびA23は、同様のリブパターンのセパレータを採用し、且つ正負極板のいずれにもカット面を設けていない鉛蓄電池(C1〜C8)と比べても、IS寿命が長くなった。 However, in the lead-acid batteries A1 to A24, the IS life of the lead-acid battery having a cut surface is greatly improved by using a separator having a rib pattern in which a horizontal fluid flow path (second fluid flow path) is formed. .. In particular, in the lead-acid batteries A4 to A24 that employ a rib pattern having ribs inclined by 10 ° or more from the vertical direction, the degree of improvement in IS life is remarkable. Further, the lead-acid batteries A2, A5, A8, A11, A14, A17, A20 and A23 having a cut surface provided on the positive electrode plate and no cut surface provided on the negative electrode plate employ the same rib pattern separator and are positive. The IS life was longer than that of lead-acid batteries (C1 to C8) in which no cut surface was provided on any of the negative electrode plates.

本発明に係る鉛蓄電池は、制御弁式および液式の鉛蓄電池に適用可能であり、自動車、バイクなどの始動用電源や、電動車両(フォークリフトなど)などの産業用蓄電装置などの電源として好適に利用できる。なかでも、アイドリングストップ車両に搭載される電源に特に有用である。 The lead-acid battery according to the present invention is applicable to control valve type and liquid type lead-acid batteries, and is suitable as a power source for starting automobiles, motorcycles, etc., and as a power source for industrial power storage devices such as electric vehicles (forklifts, etc.). Can be used for. Above all, it is particularly useful as a power source mounted on an idling stop vehicle.

1:鉛蓄電池、2:負極板、3:正極板、4:セパレータ、5:正極棚部、6:負極棚部、7:正極柱、8:貫通接続体、9:負極柱、11:極板群、12:電槽、13:隔壁、14:セル室、15:蓋、16:負極端子、17:正極端子、18:液口栓、100:極板、101:集電体(正極集電体)、102:電極材料(正極電極材料)、103:格子部、104:第1の横骨部、106:耳部、107:カット面、200、200a〜200d、210:セパレータ、201:ベース部、202:リブ、202a:第1のリブ、202b:第2のリブ、203:中央領域、204:第1端部、205:第2端部、206:第3端部、207:第4端部、208:ギャップ 1: Lead storage battery, 2: Negative electrode plate, 3: Positive electrode plate, 4: Separator, 5: Positive electrode shelf, 6: Negative electrode shelf, 7: Positive electrode column, 8: Through connector, 9: Negative electrode column, 11: Pole Plate group, 12: battery case, 13: partition wall, 14: cell chamber, 15: lid, 16: negative electrode terminal, 17: positive electrode terminal, 18: liquid port plug, 100: electrode plate, 101: current collector (positive electrode collection) Electrode), 102: Electrode material (positive electrode material), 103: Lattice, 104: First transverse bone, 106: Ear, 107: Cut surface, 200, 200a-200d, 210: Separator, 201: Base, 202: rib, 202a: first rib, 202b: second rib, 203: central region, 204: first end, 205: second end, 206: third end, 207: third 4 ends, 208: gap

Claims (11)

正極板と、負極板と、前記正極板および前記負極板の間に介在するセパレータと、電解液と、を備え、
前記正極板は、正極集電体と、前記正極集電体に保持された正極電極材料と、を備え、
前記負極板は、負極集電体と、前記負極集電体に保持された負極電極材料と、を備え、
前記正極集電体および前記負極集電体は、格子部と、前記格子部の一端部に設けられた第1の横骨部と、前記第1の横骨部に設けられた耳部と、を有し、
前記正極板および前記負極板の少なくとも一方の、前記第1の横骨部とは反対側の端部の一対の隅部の少なくとも一方は、面取りされており、
前記セパレータは、ベース部と、ベース部から突出する複数のリブと、を有し、
前記ベース部は、中央領域と、前記中央領域を挟んで鉛直方向において互いに対向する第1端部および第2端部と、前記中央領域を挟んで水平方向において互いに対向する第3端部および第4端部と、を有し、
前記ベース部の表面に沿って、前記第1端部から前記中央領域を経由して前記第2端部に至る流体流路、および、前記ベース部の表面に沿って、前記第3端部から前記中央領域を経由して前記第4端部に至る流体流路を有する、鉛蓄電池。
A positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolytic solution are provided.
The positive electrode plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode material held by the positive electrode current collector.
The negative electrode plate includes a negative electrode current collector and a negative electrode material held by the negative electrode current collector.
The positive electrode current collector and the negative electrode current collector include a lattice portion, a first transverse bone portion provided at one end of the lattice portion, and an ear portion provided at the first transverse bone portion. Have,
At least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, at least one of the pair of corners of the end portion opposite to the first transverse bone portion, is chamfered.
The separator has a base portion and a plurality of ribs protruding from the base portion.
The base portion includes a central region, a first end portion and a second end portion that face each other in the vertical direction across the central region, and a third end portion and a third end portion that face each other in the horizontal direction across the central region. Has 4 ends and
A fluid flow path from the first end to the second end via the central region along the surface of the base, and from the third end along the surface of the base. A lead-acid battery having a fluid flow path that reaches the fourth end via the central region.
前記複数のリブは、前記ベース部の面方向において前記鉛直方向から傾いた第1方向に延びる複数の第1のリブを含む、請求項1に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to claim 1, wherein the plurality of ribs include a plurality of first ribs extending in a first direction inclined from the vertical direction in the surface direction of the base portion. 前記第1方向の前記鉛直方向に対する傾き角θ1は、10°以上90°以下である、請求項2に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to claim 2, wherein the inclination angle θ1 of the first direction with respect to the vertical direction is 10 ° or more and 90 ° or less. 前記複数のリブは、前記ベース部の面方向において、鉛直方向から前記第1方向と反対方向に傾いた第2方向に延びる複数の第2のリブをさらに含む、請求項2または3に記載の鉛蓄電池。 The plurality of ribs according to claim 2 or 3, further comprising a plurality of second ribs extending in a second direction inclined in a direction opposite to the first direction from the vertical direction in the surface direction of the base portion. Lead-acid battery. 前記第2方向の前記鉛直方向に対する傾き角θ2は、10°以上90°以下である、請求項4に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to claim 4, wherein the inclination angle θ2 of the second direction with respect to the vertical direction is 10 ° or more and 90 ° or less. 前記正極板の前記一対の隅部の少なくとも一方が、面取りされている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of the pair of corners of the positive electrode plate is chamfered. 前記負極板は、前記正極板と対向する方向から見たとき、前記正極板の前記面取りにより設けられる面から張り出し、かつ前記正極板と対向しない非対向部を有する、請求項6に記載の鉛蓄電池。 The lead according to claim 6, wherein the negative electrode plate has a non-opposing portion that projects from the chamfered surface of the positive electrode plate and does not face the positive electrode plate when viewed from a direction facing the positive electrode plate. Storage battery. 前記正極集電体は、エキスパンド格子である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the positive electrode current collector is an expanding lattice. 前記セパレータは袋状であり、前記負極板を収容している、請求項1〜8のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the separator has a bag shape and houses the negative electrode plate. 前記ベース部の面積当たりの前記複数のリブの延べ長さは、0.3cm−1〜1.7cm−1である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 Total length of the plurality of ribs per area of the base portion is 0.3cm -1 ~1.7cm -1, lead-acid battery according to any one of claims 1-9. アイドリングストップ車両に搭載される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to any one of claims 1 to 10, which is mounted on an idling stop vehicle.
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