JP2023046006A - Lead-acid battery - Google Patents

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圭祐 熊澤
Keisuke Kumazawa
悦子 伊藤
Etsuko Ito
創太 福田
Sota Fukuda
和成 安藤
Kazunari Ando
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Abstract

To provide a lead-acid battery capable of exhibiting an excellent IS life performance.SOLUTION: A lead-acid battery includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the electrode plates. The negative electrode plate includes a negative electrode material containing barium sulfate particles. For D10, D50, and D90 in a volume-based particle size distribution of the barium sulfate particles, a span value represented by (D90-D10)/D50 is 2.78 or less. The separator includes a crystalline region and an amorphous region. In an X-ray diffraction spectrum of the separator, a crystallinity represented by 100×Ic/(Ic+Ia) is 20% or more, where Ic is an integration intensity of a diffraction peak with the maximum peak height, among diffraction peaks corresponding to the crystalline region, Ia is the integration intensity of a halo corresponding to the amorphous region. In the separator, a total volume Vt of pores having a pore size of 0.005-10 μm is 0.8 cm3/g or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鉛蓄電池に関する。 The present invention relates to lead-acid batteries.

鉛蓄電池は、正極板および負極板と、これらの間に介在するセパレータと、電解液と、を含む。鉛蓄電池の代表的な用途の1つに自動車用途がある。自動車用途では、近年の高性能化に伴い、電装負荷が増加しており、鉛蓄電池にはさらなる高性能化が求められている。そのため、セパレータ、極板などの構成要素の改良を含めて、鉛蓄電池の構成要素全体の作用を考慮した電池設計が求められるようになっている。 A lead-acid battery includes a positive plate and a negative plate, a separator interposed therebetween, and an electrolyte. One of the typical uses of lead-acid batteries is for automobiles. In automotive applications, the electrical load is increasing along with the recent improvement in performance, and lead-acid batteries are required to have even higher performance. Therefore, there is a demand for a battery design that considers the effects of all the constituent elements of a lead-acid battery, including improvements in constituent elements such as separators and electrode plates.

例えば、特許文献1は、ポリオレフィン微孔性膜を含む鉛蓄電池のためのセパレータであって、前記ポリオレフィン微孔性膜は、好ましくは超高分子量ポリエチレンであるポリエチレンと、粒子状充填剤と、処理可塑剤と、を含み、前記粒子状充填剤は重量で40%以上の量で存在し、前記ポリエチレンは、複数の伸び切り鎖結晶(シシ形成)及び複数の折り畳み鎖結晶(ケバブ形成)を含むシシケバブ形成のポリマーを含み、前記ケバブ形成の平均繰り返し又は周期は1nmから150nmであり、好ましくは120nm未満である、セパレータを提案している。 For example, US Pat. No. 6,200,000 discloses a separator for a lead-acid battery comprising a polyolefin microporous membrane, said polyolefin microporous membrane being polyethylene, preferably ultra-high molecular weight polyethylene, a particulate filler, and a treated a plasticizer, wherein the particulate filler is present in an amount greater than or equal to 40% by weight, and wherein the polyethylene comprises a plurality of extended chain crystals (shish-forming) and a plurality of folded chain crystals (kebab-forming) A separator is proposed comprising a shish kebab-forming polymer, wherein the average repetition or period of said kebab formation is from 1 nm to 150 nm, preferably less than 120 nm.

特許文献2は、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置されたセパレータと、電解液と、を備える鉛蓄電池であって、前記負極が、負極活物質の原料と、バリウムを含む粒子と、を含有する混合物の化成処理物を含む負極材を有し、前記粒子の化成処理前における平均一次粒径が0.10μm以下であり、前記電解液がアルミニウムイオンを含有する、鉛蓄電池を提案している。 Patent Document 2 discloses a lead-acid battery including a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolytic solution, wherein the negative electrode contains a raw material of a negative electrode active material and barium. Particles containing lead Suggest a battery.

特許文献3は、硫酸バリウムを含有し、前記硫酸バリウムは、少なくとも第1の粒子群と第2の粒子群とを含み、第1の粒子群の一次粒子径は10μm以下で平均値が0.3μm以上0.9μm以下であり、第2の粒子群の一次粒子径は10μm以下で平均値が2μm以上5μm以下であり、前記第1の粒子群が、体積頻度基準で硫酸バリウムの全量に対し、28%以上72%以下である鉛蓄電池用の負極板を提案している。 Patent document 3 contains barium sulfate, the barium sulfate includes at least a first particle group and a second particle group, and the first particle group has a primary particle size of 10 μm or less and an average value of 0.001 μm or less. 3 μm or more and 0.9 μm or less, the primary particle diameter of the second particle group is 10 μm or less and the average value is 2 μm or more and 5 μm or less, and the first particle group is, on a volume frequency basis, relative to the total amount of barium sulfate , 28% or more and 72% or less.

特表2019-514173号公報Japanese Patent Publication No. 2019-514173 国際公開2018/100635号WO2018/100635 特開2015-109171号公報JP 2015-109171 A

鉛蓄電池では、充電時に比重の大きな硫酸イオンが下降して、電槽の上部と下部とで電解液の比重差(つまり、硫酸の濃度差)が生じる成層化が起こり易い。成層化は、鉛蓄電池が部分充電状態(Partial State Of Charge:PSOC)と呼ばれる充電不足状態で使用される場合に顕著になる。例えば、アイドリングストップシステム車などのアイドリングストップ(IS)(Idle Reductionとも言う。)用途または充電制御用途では、鉛蓄電池がPSOCで使用されるため、成層化が顕著になり易い。成層化が顕著になると、負極板が劣化して、PSOCで用いたときの鉛蓄電池の寿命性能(IS寿命性能とも言う)が低下する。 In lead-acid batteries, sulfate ions, which have a large specific gravity, descend during charging, and stratification is likely to occur in which a difference in specific gravity of the electrolyte solution (that is, a difference in concentration of sulfuric acid) occurs between the upper and lower parts of the battery case. Stratification becomes noticeable when lead-acid batteries are used in an undercharged state called Partial State Of Charge (PSOC). For example, in idling stop (IS) (also referred to as idle reduction) applications such as idling stop system vehicles or charge control applications, lead-acid batteries are used in PSOCs, so stratification tends to be noticeable. When the stratification becomes significant, the negative electrode plate deteriorates, and the life performance (also referred to as IS life performance) of the lead-acid battery when used in PSOC decreases.

セパレータの細孔容積が大きくなると、電解液の拡散性が向上するため、成層化を抑制する観点からは有利であると期待される。しかし、電解液との接触面積が増加するため、セパレータの酸化劣化が進行し易くなる。セパレータの損傷によって、短絡が生じて寿命となるため、IS寿命性能の向上効果が限定的である。 When the pore volume of the separator is increased, the diffusibility of the electrolytic solution is improved, which is expected to be advantageous from the viewpoint of suppressing stratification. However, since the contact area with the electrolytic solution increases, oxidation deterioration of the separator is likely to progress. Damage to the separator causes a short circuit and shortens the service life, so the effect of improving the IS service life performance is limited.

また、鉛蓄電池の負極板では、放電時に硫酸鉛が形成される。硫酸鉛の粒子が粗大化すると、充電時に硫酸鉛から鉛に還元され難くなるため、充電受入性が低下する。これによって、成層化がさらに進行するとともに、容量が低下する。このような点からも、IS寿命性能が低下する。 In addition, lead sulfate is formed on the negative plate of a lead-acid battery during discharge. If the particles of lead sulfate are coarsened, it becomes difficult for lead sulfate to be reduced to lead during charging, resulting in a decrease in charge acceptance. This further promotes stratification and decreases capacity. From this point as well, the IS life performance is lowered.

本開示の一側面は、鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を含む少なくとも1つのセルを含み、
前記極板群は、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を含み、
前記負極板は、硫酸バリウム粒子を含む負極電極材料を含み、
前記硫酸バリウム粒子の体積基準の粒度分布において、頻度の累積が10%、50%および90%となる粒子径をそれぞれ、D10、D50およびD90とするとき、(D90-D10)/D50で表されるスパン値が2.78以下であり、
前記セパレータは、結晶質領域と非晶質領域とを含み、
前記セパレータのX線回折スペクトルにおいて、100×I/(I+I)で示される結晶化度が20%以上であり、
は、前記結晶質領域に相当する回折ピークのうちピーク高さが最大である回折ピークの積分強度であり、
は、前記非晶質領域に相当するハローの積分強度であり、
前記セパレータにおいて、0.005μm以上10μm以下の細孔径を有する細孔の容積の合計Vtは、0.8cm/g以上である、鉛蓄電池に関する。
One aspect of the present disclosure is a lead-acid battery comprising:
The lead-acid battery includes at least one cell including an electrode group and an electrolyte,
The electrode plate group includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate,
The negative plate comprises a negative electrode material containing barium sulfate particles,
In the volume-based particle size distribution of the barium sulfate particles, when the particle diameters at which the cumulative frequency is 10%, 50%, and 90% are D10, D50, and D90, respectively, (D90-D10)/D50 span value is 2.78 or less,
the separator includes a crystalline region and an amorphous region;
In the X-ray diffraction spectrum of the separator, the crystallinity indicated by 100×I c /(I c +I a ) is 20% or more,
I c is the integrated intensity of the diffraction peak having the maximum peak height among the diffraction peaks corresponding to the crystalline region;
I a is the integrated intensity of the halo corresponding to the amorphous region;
The separator relates to a lead-acid battery, wherein the total volume Vt of pores having a pore diameter of 0.005 μm or more and 10 μm or less is 0.8 cm 3 /g or more.

優れたIS寿命性能が得られる鉛蓄電池を提供できる。 A lead-acid battery with excellent IS life performance can be provided.

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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a partially cutaway perspective view which shows the external appearance and internal structure of the lead storage battery which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例の鉛蓄電池E1の鉛蓄電池用セパレータのX線回折スペクトルである。4 is an X-ray diffraction spectrum of the lead-acid battery separator of the lead-acid battery E1 of the example.

鉛蓄電池のIS寿命性能の向上を目的として、様々な検討がされている。成層化抑制には、細孔容積が大きなセパレータを用いることがある程度有効である。IS用途では、定電圧充電が行われ、流れる電流が増加するため、ガスが発生し、セパレータの多くの空孔を通してガスが拡散する際に、電解液を混合する効果が得られるためである。しかし、その背反として、セパレータとガスとの接触面積が大きくなり、接触機会が増加することで、セパレータの酸化劣化が進行し易くなる。加えて、正極電極材料の軟化が進行すると、脱落した正極電極材料がセパレータに接触したときの破れが起こり易くなる。これらの観点から、セパレータの短絡機会が増加して、IS寿命性能が低下する。そのため、セパレータの大きな細孔容積を維持した状態で、酸化劣化を抑制することができれば、IS寿命性能の向上に有効である。 Various studies have been made for the purpose of improving the IS life performance of lead-acid batteries. Using a separator with a large pore volume is effective to some extent in suppressing stratification. This is because, in IS applications, constant voltage charging is performed and the flowing current increases, gas is generated, and the effect of mixing the electrolytic solution is obtained when the gas diffuses through many pores of the separator. However, the trade-off is that the contact area between the separator and the gas increases, and the chances of contact increase, which facilitates the oxidative deterioration of the separator. In addition, as the softening of the positive electrode material progresses, the separated positive electrode material is likely to break when coming into contact with the separator. From these points of view, the short circuit chance of the separator increases and the IS life performance decreases. Therefore, if oxidation deterioration can be suppressed while maintaining a large pore volume of the separator, it is effective in improving the IS life performance.

負極板では、放電時に生成する硫酸鉛の粗大化を抑制できれば、充電受入性が向上し、充電時に硫酸鉛から鉛への還元をスムーズに進行させることができると考えられる。負極板での充放電反応が極板全体でより均一に進行すると、正極板での充放電反応がより均一に進行し易くなる。よって、成層化が進行し難くなるとともに容量の低下が抑制されることから、IS寿命性能を向上する上で有利であると考えられる。 In the negative plate, if coarsening of lead sulfate generated during discharge can be suppressed, charge acceptance will be improved, and lead sulfate can be smoothly reduced to lead during charge. When the charge-discharge reaction on the negative electrode plate progresses more uniformly over the entire electrode plate, the charge-discharge reaction on the positive electrode plate tends to progress more uniformly. Therefore, the stratification becomes difficult to progress and the decrease in capacity is suppressed, which is considered to be advantageous in terms of improving the IS life performance.

負極電極材料は、添加剤として硫酸バリウム粒子を含むことがある。この場合、放電時に、負極板では、硫酸バリウム粒子を核として硫酸鉛が形成される。そのため、放電時に粗大な硫酸鉛の生成をある程度低減することができる。しかし、核となる硫酸バリウムの粒子径のばらつきが大きいと、生成される硫酸鉛の粒子径のばらつきが大きくなる傾向がある。硫酸鉛の粒子径のばらつきが大きいと、充電時の反応性にばらつきが生じる。 The negative electrode material may contain barium sulfate particles as an additive. In this case, lead sulfate is formed with barium sulfate particles serving as nuclei on the negative plate during discharge. Therefore, generation of coarse lead sulfate can be reduced to some extent during discharge. However, if there is a large variation in the particle size of the barium sulfate that forms the core, there is a tendency for the variation in the particle size of the produced lead sulfate to increase. If the particle size of lead sulfate varies greatly, the reactivity during charging will vary.

上記に鑑み、本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、極板群および電解液を含む少なくとも1つのセルを含む。極板群は、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を含む。負極板は、硫酸バリウム粒子を含む負極電極材料を含む。硫酸バリウム粒子の体積基準の粒度分布において、頻度の累積が10%、50%および90%となる粒子径をそれぞれ、D10、D50およびD90とする。このとき、(D90-D10)/D50で表されるスパン値が2.78以下である。また、セパレータは、結晶質領域と非晶質領域とを含む。セパレータのX線回折(X-ray diffraction:XRD)スペクトルにおいて、100×I/(I+I)で示される結晶化度が20%以上である。ここで、Iは、結晶質領域に相当する回折ピークのうちピーク高さが最大である回折ピーク(以下、第1回折ピークと称することがある)の積分強度であり、Iは、非晶質領域に相当するハローの積分強度である。0.005μm以上10μm以下の細孔径を有する細孔の容積の合計Vtは、0.8cm/g以上である。以下、0.005μm以上10μm以下の細孔径を有する細孔を第1細孔と称することがある。また、第1細孔の容積の合計Vtを、単に、第1細孔容積Vtと称することがある。 In view of the above, a lead-acid battery according to one aspect of the present invention includes at least one cell including a plate assembly and an electrolyte. The electrode plate group includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The negative plate comprises a negative electrode material comprising barium sulfate particles. In the volume-based particle size distribution of barium sulfate particles, the particle diameters at which the cumulative frequencies are 10%, 50% and 90% are defined as D10, D50 and D90, respectively. At this time, the span value represented by (D90-D10)/D50 is 2.78 or less. The separator also includes crystalline regions and amorphous regions. In the X-ray diffraction (XRD) spectrum of the separator, the crystallinity indicated by 100×I c /(I c +I a ) is 20% or more. Here, I c is the integrated intensity of the diffraction peak having the maximum peak height among the diffraction peaks corresponding to the crystalline region (hereinafter sometimes referred to as the first diffraction peak), and I a is the integrated intensity of the halo corresponding to the crystalline region. The total volume Vt of pores having a pore diameter of 0.005 μm or more and 10 μm or less is 0.8 cm 3 /g or more. Hereinafter, a pore having a pore diameter of 0.005 μm or more and 10 μm or less may be referred to as a first pore. Also, the total Vt of the volumes of the first pores may simply be referred to as the first pore volume Vt.

硫酸バリウム粒子のスパン値は、粒子径のばらつきの程度を表す。硫酸バリウム粒子の粒子径のばらつきが大きくなると、粒子径が大きな硫酸鉛では、硫酸鉛から鉛への還元が起こり難くなる一方で、粒子径が小さな硫酸鉛では、還元がスムーズに起こる。同じ時間充電を行っても、鉛に還元された硫酸鉛の量が少なくなるため、充電容量が低下する。その結果、放電反応にもばらつきが生じ、放電容量も低下する。また、硫酸バリウム粒子の粒子径のばらつきが増加するに伴って、IS寿命性能が低下する傾向がある。特に、スパン値が2.78を超える場合には、IS寿命性能の低下が顕著になり易い。このスパン値の増加に伴ってIS寿命性能が低下する傾向は、セパレータの結晶化度が20%以上の場合にも見られる傾向である。 The span value of barium sulfate particles represents the degree of variation in particle size. When the variation in the particle size of the barium sulfate particles increases, lead sulfate with a large particle size is less likely to be reduced to lead, while lead sulfate with a small particle size is smoothly reduced. Even if the battery is charged for the same period of time, the amount of lead sulfate reduced to lead decreases, resulting in a decrease in charge capacity. As a result, the discharge reaction also varies, and the discharge capacity also decreases. In addition, there is a tendency that the IS life performance decreases as the variation in the particle size of the barium sulfate particles increases. In particular, when the span value exceeds 2.78, the deterioration of IS life performance tends to become remarkable. The tendency for the IS life performance to decrease as the span value increases is also seen when the crystallinity of the separator is 20% or more.

ところが、負極電極材料における硫酸バリウム粒子のスパン値が2.78以下である場合に、結晶化度が20%以上で、第1細孔の容積の合計Vt(第1細孔容積Vt)が0.8cm/g以上のセパレータを組み合わせると、IS寿命性能が格段に向上する。 However, when the span value of the barium sulfate particles in the negative electrode material is 2.78 or less, the crystallinity is 20% or more, and the total volume Vt of the first pores (first pore volume Vt) is 0 Combining a separator with a density of 0.8 cm 3 /g or more markedly improves the IS life performance.

より具体的に説明すると、まず、硫酸バリウム粒子のスパン値が2.78以下であることで、放電時に形成される硫酸鉛の粒子サイズのばらつきが比較的小さくなる。そのため、充電時に、硫酸鉛から鉛への還元反応の進行のばらつきが少なくなり、充電受入性が向上し、充電反応がより均一に起こる。同じ時間充電を行った場合に、スパン値が2.78を超える場合に比べて、より多くの硫酸鉛を鉛に還元することができる。また、負極板における充電反応のばらつきが少なくなることで正極板での充電反応もばらつきが少なくなり、全体として充電反応が進行し易くなる。 More specifically, first, since the span value of the barium sulfate particles is 2.78 or less, variation in particle size of lead sulfate particles formed during discharge is relatively small. Therefore, during charging, variations in the progress of the reduction reaction from lead sulfate to lead are reduced, the charge acceptance is improved, and the charging reaction occurs more uniformly. For the same charging time, more lead sulfate can be reduced to lead than when the span value exceeds 2.78. In addition, since the variation in the charging reaction on the negative electrode plate is reduced, the variation in the charging reaction on the positive electrode plate is also reduced, and the charging reaction as a whole progresses easily.

その際、セパレータにおける第1細孔の容積の合計Vt(第1細孔容積Vt)が0.8cm/g以上である場合、電解液の高い拡散性が得られるとともに、セパレータの抵抗を低く抑えることができる。そのため、成層化を抑制する効果が高まる。よって、硫酸バリウム粒子の粒子径のばらつきを小さくすることで向上した充電特性も合わさって、負極における充放電反応がスムーズに進行する。しかし、第1細孔容積Vtが上記の範囲である場合、電解液との接触面積が増加するため、セパレータの酸化劣化が進行し易い傾向がある。鉛蓄電池において、セパレータが酸化劣化すると、柔軟性が低下して亀裂が生じ、短絡が起こることで寿命となる。成層化を低減できても、IS寿命性能の向上効果が限定的になる。それに対し、本発明の上記側面では、結晶化度が20%以上であるため、セパレータ自体の耐酸化性を高めることができる。よって、セパレータの酸化劣化が軽減されることで、短絡に伴うIS寿命性能の低下が抑制され、硫酸バリウム粒子の粒子径のばらつきが小さいことによるIS寿命性能の向上効果およびセパレータによる成層化抑制に伴うIS寿命性能の向上効果が十分に発揮される。これらの結果として、優れたIS寿命性能を確保することができる。 At that time, when the total Vt of the volume of the first pores in the separator (first pore volume Vt) is 0.8 cm 3 /g or more, high diffusibility of the electrolytic solution can be obtained and the resistance of the separator can be lowered. can be suppressed. Therefore, the effect of suppressing stratification increases. Therefore, the charge/discharge reaction in the negative electrode proceeds smoothly, together with the charge characteristics improved by reducing the variation in the particle size of the barium sulfate particles. However, when the first pore volume Vt is within the above range, the contact area with the electrolytic solution is increased, so that the oxidation deterioration of the separator tends to progress easily. In a lead-acid battery, when the separator is oxidatively degraded, the flexibility is reduced, cracks are generated, and short circuiting occurs, resulting in the end of the life. Even if the stratification can be reduced, the effect of improving the IS life performance is limited. On the other hand, in the aspect of the present invention, since the degree of crystallinity is 20% or more, the oxidation resistance of the separator itself can be enhanced. Therefore, oxidative deterioration of the separator is reduced, which suppresses the deterioration of IS life performance due to short circuits. The accompanying effect of improving the IS life performance is sufficiently exhibited. As a result of these, excellent IS life performance can be ensured.

なお、第1細孔容積Vtが0.8cm/g未満の場合には、結晶化度を変更してもIS寿命性能はほとんど変わらない。この場合、セパレータの表面積が小さいことで、電解液との接触が低下し、酸化劣化が抑制されているため、成層化が顕著になることによって寿命となる。そのため、セパレータの結晶化度を高めても、IS寿命性能には影響がないと考えられる。このように、第1細孔容積Vtが0.8cm/g未満の場合と0.8cm/g以上の場合とでは、セパレータの結晶化度を変更したときのIS寿命性能の挙動が全く異なる。 Note that when the first pore volume Vt is less than 0.8 cm 3 /g, even if the degree of crystallinity is changed, the IS life performance hardly changes. In this case, since the separator has a small surface area, the contact with the electrolytic solution is reduced, and oxidative deterioration is suppressed. Therefore, it is considered that increasing the crystallinity of the separator does not affect the IS life performance. Thus, when the first pore volume Vt is less than 0.8 cm 3 /g and when it is 0.8 cm 3 /g or more, the behavior of the IS life performance when changing the crystallinity of the separator is completely different. different.

なお、鉛蓄電池用のセパレータは、リチウムイオン二次電池などのセパレータとは異なり、ある程度大きな厚さを有する。また、セパレータの厚さが大きいほど、結晶化度を高めることが難しくなる傾向があることに加え、結晶化度が大きくなると、セパレータが硬く脆くなる傾向がある。このような観点から、従来の鉛蓄電池用のセパレータでは、結晶化度を制御することはなされていなかった。従来の鉛蓄電池用のセパレータの結晶化度は、例えば、約18%以下と比較的低い傾向がある。このような従来の常識に対し、本発明の一側面の鉛蓄電池によれば、第1細孔容積Vtが0.8cm/g以上の場合に、結晶化度が20%以上であるセパレータを、硫酸バリウム粒子のスパン値が2.78以下の負極板と組み合わせることで、IS寿命性能を大きく向上できることが明らかとなった。 A separator for a lead-acid battery has a relatively large thickness, unlike a separator for a lithium-ion secondary battery. In addition, the thicker the separator, the more difficult it becomes to increase the degree of crystallinity, and the higher the degree of crystallinity, the harder and more brittle the separator tends to be. From this point of view, the degree of crystallinity has not been controlled in conventional separators for lead-acid batteries. The crystallinity of separators for conventional lead-acid batteries tends to be relatively low, eg, about 18% or less. Contrary to such conventional wisdom, according to the lead-acid battery of one aspect of the present invention, when the first pore volume Vt is 0.8 cm 3 /g or more, the separator has a degree of crystallinity of 20% or more. , and the span value of the barium sulfate particles is 2.78 or less.

セパレータにおける第1細孔の容積の合計Vt(第1細孔容積Vt)とは、水銀圧入法により求められるセパレータ中の第1細孔(0.005μm以上10μm以下の細孔径を有する細孔)の容積の総和である。 The total Vt of the volume of the first pores in the separator (first pore volume Vt) is the first pores in the separator (pores having a pore diameter of 0.005 μm or more and 10 μm or less) obtained by the mercury porosimetry. is the sum of the volumes of

なお、硫酸バリウム粒子の体積基準の粒度分布とは、レーザー回折または散乱式の粒度分布測定装置により測定される体積基準の粒度分布である。この体積基準の粒度分布における頻度の累積(積算値)が、10%、50%および90%のときの粒子径が、それぞれ、D10、D50、およびD90である。体積基準の粒度分布における積算値の50%に相当する粒子径D50は、メディアン径とも呼ばれる。なお、本明細書中、硫酸バリウム粒子の粒子径は、いずれも一次粒子の粒子径を意味する。 The volume-based particle size distribution of the barium sulfate particles is a volume-based particle size distribution measured by a laser diffraction or scattering type particle size distribution analyzer. The particle diameters when the accumulation (integrated value) of the frequency in this volume-based particle size distribution is 10%, 50% and 90% are D10, D50 and D90, respectively. A particle diameter D50 corresponding to 50% of the integrated value in the volume-based particle size distribution is also called a median diameter. In this specification, the particle size of barium sulfate particles means the particle size of primary particles.

より高いIS寿命性能が得られ易い観点からは、スパン値は、2.75以下が好ましく、2.45以下がより好ましい。 From the viewpoint of easily obtaining higher IS life performance, the span value is preferably 2.75 or less, more preferably 2.45 or less.

第1細孔容積Vtは、0.90cm/g以上が好ましい。セパレータの結晶化度が20%未満の場合には、第1細孔容積Vtが0.8cm/gのときのIS寿命性能は高いものの、スパン値を小さく、Vtを0.8cm/gより大きくしてもIS寿命性能は低下する。これは、結晶化度が低いことに加え、Vtが大きくなることでセパレータの酸化劣化が顕著になるためである。一方、結晶化度が20%以上の場合には、硫酸バリウム粒子のスパン値が小さくなるに連れて、IS寿命性能が高くなる。また、セパレータのより高い耐酸化性が得られる点からも、高いIS寿命性能が得られ易い。 The first pore volume Vt is preferably 0.90 cm 3 /g or more. When the crystallinity of the separator is less than 20%, the IS life performance is high when the first pore volume Vt is 0.8 cm 3 /g, but the span value is small and Vt is 0.8 cm 3 /g. Even if it is larger, the IS life performance decreases. This is because, in addition to the low degree of crystallinity, the oxidation deterioration of the separator becomes conspicuous due to the increase in Vt. On the other hand, when the crystallinity is 20% or more, the IS life performance increases as the span value of the barium sulfate particles decreases. In addition, high IS life performance can be easily obtained from the point that higher oxidation resistance of the separator can be obtained.

結晶化度は、40%以下であってもよい。この場合、セパレータの柔軟性を担保し易いことに加え、製造が容易である。 The degree of crystallinity may be 40% or less. In this case, it is easy to secure the flexibility of the separator, and in addition, it is easy to manufacture.

セパレータは、ポリオレフィンを含むことが好ましく、少なくともエチレン単位を含むポリオレフィンを含むことがより好ましい。このようなセパレータは、酸化劣化し易いが、結晶化度を比較的容易に高めることができる。少なくともエチレン単位を含むポリオレフィンをセパレータが含む場合、第1回折ピークは、結晶質領域による(110)面に相当する。 The separator preferably contains a polyolefin, more preferably a polyolefin containing at least ethylene units. Such a separator is easily deteriorated by oxidation, but the degree of crystallinity can be increased relatively easily. If the separator comprises a polyolefin containing at least ethylene units, the first diffraction peak corresponds to the (110) plane due to the crystalline regions.

セパレータの厚さは、100μm以上300μm以下であることが好ましい。厚さがこのような範囲である場合、セパレータの酸化劣化を抑制する効果がさらに高まり、IS寿命性能をさらに向上することができる。 The thickness of the separator is preferably 100 μm or more and 300 μm or less. When the thickness is within such a range, the effect of suppressing oxidation deterioration of the separator is further enhanced, and the IS life performance can be further improved.

セパレータは、オイルを含むことが好ましい。この場合、セパレータの酸化劣化を抑制する効果がさらに高まり、より高いIS寿命性能を確保することができる。 The separator preferably contains oil. In this case, the effect of suppressing oxidation deterioration of the separator is further enhanced, and higher IS life performance can be secured.

鉛蓄電池は、制御弁式電池であってもよいが、液式電池(ベント型電池)が好ましい。制御弁式鉛蓄電池は、VRLA(Valve Regulated Lead-Acid Battery)と呼ばれることがある。 The lead-acid battery may be a valve regulated battery, but is preferably a flooded battery (vented battery). A valve regulated lead-acid battery is sometimes called VRLA (Valve Regulated Lead-Acid Battery).

本明細書中、鉛蓄電池または鉛蓄電池の構成要素(極板、電槽、セパレータなど)の上下方向は、鉛蓄電池が使用される状態において、鉛蓄電池の鉛直方向における上下方向を意味する。なお、正極板および負極板の各極板は、外部端子と接続するための耳部を備えており、液式電池では、耳部は、極板の上部に上方に突出するように設けられている。 In this specification, the vertical direction of a lead-acid battery or components of a lead-acid battery (electrode plate, container, separator, etc.) means the vertical direction of the lead-acid battery when the lead-acid battery is used. Each of the positive electrode plate and the negative electrode plate has an ear portion for connection with an external terminal. there is

以下、本発明の実施形態に係る鉛蓄電池について、図面を参照しながらより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, lead-acid batteries according to embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

(セパレータ)
セパレータは、セパレータの構成材料の分子が比較的規則正しく配列した(つまり、配列性が高い)結晶質領域と、配列性が低い非晶質領域とを含む。そのため、セパレータのXRDスペクトルでは、結晶質領域による回折ピークが観察されるとともに、非晶質領域による散乱光がハローとして観察される。セパレータのXRDスペクトルにおいて、100×I/(I+I)で表される結晶化度が20%以上であることによって、優れたIS寿命性能が得られる。ここで、Iは、結晶質領域に相当する回折ピークのうちピーク高さが最大である回折ピーク(第1回折ピーク)の積分強度であり、Iは、非晶質領域に相当するハローの積分強度である。
(separator)
The separator includes a crystalline region in which the molecules of the constituent material of the separator are arranged relatively regularly (that is, highly ordered) and an amorphous region in which the molecules are poorly arranged. Therefore, in the XRD spectrum of the separator, a diffraction peak due to the crystalline region is observed, and scattered light due to the amorphous region is observed as a halo. Excellent IS life performance is obtained when the degree of crystallinity represented by 100×I c /(I c +I a ) is 20% or more in the XRD spectrum of the separator. Here, Ic is the integrated intensity of the diffraction peak (first diffraction peak) having the maximum peak height among the diffraction peaks corresponding to the crystalline region, and Ia is the halo corresponding to the amorphous region. is the integrated intensity of

例えば、エチレン単位を含むポリオレフィンを含むセパレータのXRDスペクトルでは、結晶質領域の(110)面に相当する回折ピークが、2θが20°以上22.5°以下の範囲に観察され、結晶質領域の(200)面に相当する回折ピークが、2θが23°以上24.5°以下の範囲に観察される。また、非晶質領域のハローは、2θが17°以上27°以下の範囲に観察される。結晶質領域による回折ピークのうち、(110)面に相当する回折ピークは、ピーク高さが最大であり、第1回折ピークに相当する。 For example, in the XRD spectrum of a separator containing a polyolefin containing ethylene units, a diffraction peak corresponding to the (110) plane of the crystalline region is observed in the range of 2θ from 20° to 22.5°. A diffraction peak corresponding to the (200) plane is observed in the range of 2θ from 23° to 24.5°. A halo in the amorphous region is observed in the range of 2θ from 17° to 27°. Among the diffraction peaks due to the crystalline region, the diffraction peak corresponding to the (110) plane has the highest peak height and corresponds to the first diffraction peak.

結晶化度は、20%以上であり、より高いIS寿命性能を確保する観点からは、23%以上または25%以上であってもよい。セパレータの結晶化度は、40%以下であってもよく、35%以下または30%以下であってもよい。結晶化度がこのような範囲である場合、セパレータの柔軟性を担保し易いことに加え、製造が容易である。 The crystallinity is 20% or more, and may be 23% or more or 25% or more from the viewpoint of ensuring higher IS life performance. The crystallinity of the separator may be 40% or less, 35% or less, or 30% or less. When the degree of crystallinity is within such a range, it is easy to ensure the flexibility of the separator, and the production is easy.

セパレータの結晶化度は、20%以上(または23%以上)40%以下、20%以上(または23%以上)35%以下、20%以上(または23%以上)30%以下、25%以上40%以下(または35%以下)、あるいは25%以上30%以下であってもよい。 The crystallinity of the separator is 20% or more (or 23% or more) and 40% or less, 20% or more (or 23% or more) and 35% or less, 20% or more (or 23% or more) and 30% or less, 25% or more and 40%. % or less (or 35% or less), or 25% or more and 30% or less.

回折ピークおよびハローの積分強度は、セパレータのXRDスペクトルにおいて、結晶質領域による回折ピークと非晶質領域によるハローとをフィッティングすることによって求められる。求められた第1回折ピークの積分強度Iおよびハローの積分強度Iを用いて、上記の式から結晶化度が求められる。 The integrated intensity of the diffraction peaks and halos is obtained by fitting the diffraction peaks due to the crystalline regions and the halos due to the amorphous regions in the XRD spectrum of the separator. Using the obtained integrated intensity Ic of the first diffraction peak and the obtained integrated intensity Ia of the halo, the degree of crystallinity is obtained from the above formula.

セパレータにおける第1細孔容積Vtは、0.8cm/g以上である。第1細孔容積Vtがこのような範囲であることで、電解液の高い拡散性が得られるとともに、セパレータの抵抗を低く抑えることができる。よって、優れたIS寿命性能が得られる。より高いIS寿命性能を確保する観点からは、第1細孔容積Vtは、0.90cm/g以上が好ましい。第1細孔容積Vtは、例えば、2.2cm/g以下である。結晶化度を高めることによるIS寿命性能の向上効果がより発揮され易い観点からは、第1細孔容積Vtは、2.0cm/g以下が好ましく、1.6cm/g以下または1.2cm/g以下がより好ましい。 The separator has a first pore volume Vt of 0.8 cm 3 /g or more. By setting the first pore volume Vt within such a range, high diffusibility of the electrolytic solution can be obtained, and the resistance of the separator can be kept low. Therefore, excellent IS life performance is obtained. From the viewpoint of ensuring higher IS life performance, the first pore volume Vt is preferably 0.90 cm 3 /g or more. The first pore volume Vt is, for example, 2.2 cm 3 /g or less. The first pore volume Vt is preferably 2.0 cm 3 /g or less, more preferably 1.6 cm 3 /g or less, or 1.6 cm 3 /g or less, or 1.6 cm 3 /g or less, or 1.6 cm 3 /g or less. 2 cm 3 /g or less is more preferable.

第1細孔容積Vtは、0.8cm/g以上(または0.90cm/g以上)2.2cm/g以下、0.8cm/g以上(または0.90cm/g以上)2.0cm/g以下、0.8cm/g以上(または0.90cm/g以上)1.6cm/g以下、あるいは0.8cm/g以上(または0.90cm/g以上)1.2cm/g以下であってもよい。 The first pore volume Vt is 0.8 cm 3 /g or more (or 0.90 cm 3 /g or more), 2.2 cm 3 /g or less, 0.8 cm 3 /g or more (or 0.90 cm 3 /g or more) 2.0 cm 3 /g or less, 0.8 cm 3 /g or more (or 0.90 cm 3 /g or more), 1.6 cm 3 /g or less, or 0.8 cm 3 /g or more (or 0.90 cm 3 /g or more) ) may be 1.2 cm 3 /g or less.

セパレータは、ポリマー材料(以下、ベースポリマーとも称する。)を含む。セパレータは、結晶質領域を含むため、ベースポリマーは、通常、結晶性ポリマーを含む。セパレータは、例えば、ポリオレフィンを含む。ポリオレフィンとは、少なくともオレフィン単位を含む重合体(つまり、少なくともオレフィンに由来するモノマー単位を含む重合体)である。 The separator includes a polymer material (hereinafter also referred to as base polymer). Since the separator contains crystalline regions, the base polymer usually contains a crystalline polymer. The separator includes, for example, polyolefin. A polyolefin is a polymer containing at least olefinic units (that is, a polymer containing at least monomeric units derived from an olefin).

ベースポリマーとして、ポリオレフィンと他のベースポリマーとを併用してもよい。セパレータに含まれるベースポリマー全体に占めるポリオレフィンの比率は、例えば、50質量%以上であり、80質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよい。ポリオレフィンの比率は、例えば、100質量%以下である。ベースポリマーをポリオレフィンのみで構成してもよい。ポリオレフィンの比率がこのように多い場合、セパレータの耐酸化性が低くなる傾向があるが、このような場合であっても、結晶化度を上記の範囲とするため、高いIS寿命性能を確保することができる。 A polyolefin and another base polymer may be used in combination as the base polymer. The ratio of polyolefin to the entire base polymer contained in the separator is, for example, 50% by mass or more, may be 80% by mass or more, or may be 90% by mass or more. The proportion of polyolefin is, for example, 100% by mass or less. The base polymer may consist of polyolefin only. When the ratio of polyolefin is so high, the oxidation resistance of the separator tends to be low, but even in such a case, the degree of crystallinity is within the above range, so high IS life performance is ensured. be able to.

ポリオレフィンには、例えば、オレフィンの単独重合体、異なるオレフィン単位を含む共重合体、オレフィン単位および共重合性モノマー単位を含む共重合体が包含される。オレフィン単位および共重合性モノマー単位を含む共重合体は、1種または2種以上のオレフィン単位を含んでいてもよい。また、オレフィン単位および共重合性モノマー単位を含む共重合体は、1種または2種以上の共重合性モノマー単位を含んでいてもよい。共重合性モノマー単位とは、オレフィン以外で、かつオレフィンと共重合可能な重合性モノマーに由来するモノマー単位である。 Polyolefins include, for example, homopolymers of olefins, copolymers containing different olefinic units, and copolymers containing olefinic units and copolymerizable monomeric units. A copolymer containing olefin units and copolymerizable monomer units may contain one or more olefin units. Further, the copolymer containing olefin units and copolymerizable monomer units may contain one or more copolymerizable monomer units. A copolymerizable monomer unit is a monomer unit derived from a polymerizable monomer other than an olefin and copolymerizable with an olefin.

ポリオレフィンとしては、例えば、少なくともC2-3オレフィンをモノマー単位として含む重合体が挙げられる。C2-3オレフィンとして、エチレンおよびプロピレンからなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。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、C2-3オレフィ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)がより好ましい。ポリオレフィンの中では、少なくともエチレン単位を含むポリオレフィン(ポリエチレン、エチレン-プロピレン共重合体など)を用いることが好ましい。エチレン単位を含むポリオレフィン(ポリエチレン、エチレン-プロピレン共重合体など)と他のポリオレフィンとを併用してもよい。 Polyolefins include, for example, polymers containing at least C 2-3 olefins as monomer units. The C 2-3 olefin includes at least one selected from the group consisting of ethylene and propylene. More preferred polyolefins are, for example, polyethylene, polypropylene, and copolymers containing C 2-3 olefins as monomer units (eg, ethylene-propylene copolymers). Among polyolefins, it is preferable to use polyolefins containing at least ethylene units (polyethylene, ethylene-propylene copolymer, etc.). Polyolefins containing ethylene units (polyethylene, ethylene-propylene copolymers, etc.) may be used in combination with other polyolefins.

セパレータは、オイルを含むことが好ましい。セパレータがオイルを含む場合、セパレータの酸化劣化を抑制する効果をさらに高めることができるため、より高いIS寿命性能を確保することができる。オイルとは、室温(20℃以上35℃以下の温度)で液状であり、水と分離する疎水性物質を言う。オイルには、天然由来のオイル、鉱物オイル、および合成オイルが包含される。オイルとしては、鉱物オイル、合成オイルなどが好ましい。オイルとしては、例えば、パラフィンオイル、シリコーンオイルが挙げられる。セパレータは、オイルを一種含んでもよく、二種以上組み合わせて含んでもよい。 The separator preferably contains oil. When the separator contains oil, the effect of suppressing oxidative deterioration of the separator can be further enhanced, so that higher IS life performance can be ensured. Oil refers to a hydrophobic substance that is liquid at room temperature (20° C. or higher and 35° C. or lower) and separates from water. Oils include naturally derived oils, mineral oils, and synthetic oils. Mineral oil, synthetic oil and the like are preferable as the oil. Examples of oils include paraffin oil and silicone oil. The separator may contain one type of oil or may contain two or more types in combination.

セパレータ中のオイルの含有率は、11質量%以上または12質量%以上であってもよい。オイルの含有率は、18質量%以下であってもよい。オイルの含有率がこのような範囲である場合、セパレータの酸化劣化を抑制する効果がさらに高まる。また、セパレータの抵抗を比較的低く抑えることができる。 The content of oil in the separator may be 11% by mass or more or 12% by mass or more. The oil content may be 18% by mass or less. When the oil content is within this range, the effect of suppressing oxidative deterioration of the separator is further enhanced. Also, the resistance of the separator can be kept relatively low.

セパレータは、シート状であってもよい。また、蛇腹状に折り曲げたシートをセパレータとして用いてもよい。セパレータは袋状に形成してもよい。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。 The separator may be sheet-like. Also, a sheet that is bent into a bellows shape may be used as the separator. The separator may be shaped like a bag. Either one of the positive electrode plate and the negative electrode plate may be wrapped in a bag-shaped separator.

セパレータは、リブを有してもよく、リブを有さなくてもよい。リブを有するセパレータは、例えば、ベース部とベース部の表面から立設されたリブとを備える。リブは、セパレータまたは各ベース部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。なお、セパレータのベース部とは、セパレータの構成部位のうち、リブなどの突起を除く部分であり、セパレータの外形を画定するシート状の部分をいう。 The separator may or may not have ribs. A separator having ribs includes, for example, a base portion and ribs erected from the surface of the base portion. The ribs may be provided only on one surface of the separator or each base portion, or may be provided on both surfaces. In addition, the base portion of the separator is a portion excluding projections such as ribs among constituent portions of the separator, and refers to a sheet-like portion that defines the outer shape of the separator.

セパレータの厚さは、例えば、90μm以上である。より高いIS寿命性能が得られる観点からは、100μm以上または150μm以上が好ましい。セパレータの厚さは、例えば、300μm以下である。セパレータの抵抗を低く抑える観点からは、セパレータの厚さは、250μm以下または200μm以下であってもよい。セパレータの厚さとは、セパレータの電極材料に対向する部分における平均厚さを意味する。セパレータが、ベース部とベース部の少なくとも一方の表面から立設されたリブとを備える場合には、セパレータの厚さとは、ベース部における平均厚さである。セパレータに貼付部材(マット、ペースティングペーパなど)が貼り付けられている場合には、貼付部材の厚さは、セパレータの厚さには含まれない。 The thickness of the separator is, for example, 90 μm or more. From the viewpoint of obtaining higher IS life performance, the thickness is preferably 100 μm or more or 150 μm or more. The thickness of the separator is, for example, 300 μm or less. From the viewpoint of keeping the resistance of the separator low, the thickness of the separator may be 250 μm or less or 200 μm or less. The thickness of the separator means the average thickness of the portion of the separator facing the electrode material. When the separator has a base portion and ribs erected from at least one surface of the base portion, the thickness of the separator is the average thickness of the base portion. When a sticking member (mat, pasting paper, etc.) is stuck to the separator, the thickness of the sticking member is not included in the thickness of the separator.

セパレータの厚さは、90μm以上300μm以下(または250μm以下)、90μm以上200μm以下、100μm以上(または150μm以上)300μm以下、100μm以上(または150μm以上)250μm以下、あるいは100μm以上(または150μm以上)200μm以下であってもよい。 The thickness of the separator is 90 μm or more and 300 μm or less (or 250 μm or less), 90 μm or more and 200 μm or less, 100 μm or more (or 150 μm or more) and 300 μm or less, 100 μm or more (or 150 μm or more) and 250 μm or less, or 100 μm or more (or 150 μm or more) and 200 μm. It may be below.

セパレータがリブを有する場合、リブの高さは、0.05mm以上であってもよい。また、リブの高さは、1.2mm以下であってもよい。リブの高さは、ベース部の表面から突出した部分の高さ(突出高さ)である。 When the separator has ribs, the rib height may be 0.05 mm or more. Also, the rib height may be 1.2 mm or less. The height of the rib is the height of the portion that protrudes from the surface of the base portion (protrusion height).

セパレータの正極板と対向する領域に設けられるリブの高さは、0.4mm以上であってもよい。セパレータの正極板と対向する領域に設けられるリブの高さは、1.2mm以下であってもよい。 The height of the rib provided in the region of the separator facing the positive electrode plate may be 0.4 mm or more. The height of the rib provided in the region of the separator facing the positive electrode plate may be 1.2 mm or less.

セパレータは、例えば、ベースポリマーと、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出成形し、延伸処理した後、造孔剤の少なくとも一部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。セパレータ(またはセパレータの製造に供される樹脂組成物)は、無機粒子を含んでもよい。シート状のセパレータは、造孔剤を除去した後、必要に応じて乾燥処理される。例えば、押出成形する際のシートの冷却速度、延伸処理の際の延伸倍率、および乾燥処理の際の温度からなる群より選択される少なくとも1つを調節することによって、結晶化度が調節される。例えば、押出成形する際にシートを急冷したり、延伸倍率を高くしたり、または乾燥処理の際の温度を低くしたりすると、結晶化度が高くなる傾向がある。延伸処理は、二軸延伸によって行ってもよいが、通常、一軸延伸によって行われる。シート状のセパレータは、必要に応じて、蛇腹状に折り曲げたり、袋状に加工したりしてもよい。 For the separator, for example, a resin composition containing a base polymer, a pore-forming agent, and a penetrating agent (surfactant) is extruded into a sheet, stretched, and then at least part of the pore-forming agent is removed. obtained by Removal of at least a portion of the pore-forming agent forms micropores in the matrix of the base polymer. The separator (or the resin composition used for producing the separator) may contain inorganic particles. After removing the pore-forming agent, the sheet-like separator is dried if necessary. For example, the degree of crystallinity is adjusted by adjusting at least one selected from the group consisting of the cooling rate of the sheet during extrusion, the draw ratio during stretching, and the temperature during drying. . For example, the degree of crystallinity tends to increase when the sheet is quenched during extrusion molding, the draw ratio is increased, or the temperature during drying is decreased. The stretching treatment may be carried out by biaxial stretching, but is usually carried out by uniaxial stretching. The sheet-like separator may be bent into a bellows shape or processed into a bag shape, if necessary.

リブを有するセパレータでは、リブは、樹脂組成物を押出成形する際にシートに形成してもよい。また、リブは、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。 In separators having ribs, the ribs may be formed into the sheet during extrusion of the resin composition. Alternatively, the ribs may be formed by pressing the sheet with a roller having grooves corresponding to the ribs after molding the resin composition into a sheet or after removing the pore-forming agent.

セパレータ内の細孔構造および第1細孔容積Vtは、ベースポリマーと造孔剤および/または浸透剤との親和性を調節したり、造孔剤の分散性を調節したり、無機粒子の種類および/または粒子径を選択したり、浸透剤の種類を選択したり、無機粒子の量、造孔剤の量、および/または浸透剤の量を調節したり、ならびに/もしくは、無機粒子の表面に存在する官能基および/または原子などの量を調節したりすることにより、調節することができる。 The pore structure and the first pore volume Vt in the separator control the affinity between the base polymer and the pore-forming agent and/or the penetrating agent, control the dispersibility of the pore-forming agent, and determine the type of inorganic particles. and/or select the particle size, select the type of penetrant, adjust the amount of the inorganic particles, the amount of the pore-forming agent, and/or the amount of the penetrant, and/or the surface of the inorganic particles can be adjusted by adjusting the amount of functional groups and/or atoms present in .

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、少なくともオイルを含むことが好ましい。オイルを用いることで、オイルを含有するセパレータが得られ、酸化劣化を抑制する効果がさらに高まる。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。オイルと他の造孔剤とを併用してもよい。液状造孔剤と、固形造孔剤とを併用してもよい。なお、室温(20℃以上35℃以下の温度)において、液状の造孔剤を液状造孔剤、固形の造孔剤を固形造孔剤と分類する。 Pore-forming agents include liquid pore-forming agents and solid pore-forming agents. The pore-forming agent preferably contains at least oil. By using oil, an oil-containing separator can be obtained, and the effect of suppressing oxidative deterioration is further enhanced. The pore-forming agents may be used singly or in combination of two or more. Oil and other pore-forming agents may be used in combination. A liquid pore-forming agent and a solid pore-forming agent may be used in combination. At room temperature (20° C. or higher and 35° C. or lower), a liquid pore-forming agent is classified as a liquid pore-forming agent, and a solid pore-forming agent as a solid pore-forming agent.

液状造孔剤としては、上述のオイルが好ましい。固形造孔剤としては、例えば、ポリマー粉末が挙げられる。 As the liquid pore-forming agent, the oils mentioned above are preferred. Solid pore formers include, for example, polymer powders.

セパレータ中の造孔剤の量は、種類によっては変化することがある。セパレータ中の造孔剤の量は、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。造孔剤の量は、ベースポリマー100質量部あたり、例えば、60質量部以下である。 The amount of pore-forming agent in the separator may vary depending on the type. The amount of the pore-forming agent in the separator is, for example, 30 parts by weight or more per 100 parts by weight of the base polymer. The amount of the pore-forming agent is, for example, 60 parts by weight or less per 100 parts by weight of the base polymer.

例えば、造孔剤としてのオイルを用いて形成されるシートから、溶剤を用いて一部のオイルを抽出除去することによって、オイルを含有するセパレータが形成される。溶剤は、例えば、オイルの種類に応じて選択される。例えば、溶剤の種類および組成、抽出条件(抽出時間、抽出温度、溶剤を供給する速度など)などを調節することによって、セパレータ中のオイルの含有率が調節される。 For example, a separator containing oil is formed by extracting and removing a portion of the oil using a solvent from a sheet formed using oil as a pore-forming agent. A solvent is selected, for example, according to the type of oil. For example, the oil content in the separator can be adjusted by adjusting the type and composition of the solvent, extraction conditions (extraction time, extraction temperature, speed of supplying the solvent, etc.).

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。 Surfactants as penetrants may be, for example, ionic surfactants or nonionic surfactants. Surfactants may be used alone or in combination of two or more.

セパレータ中の浸透剤の含有率は、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。セパレータ中の浸透剤の含有率は、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 penetrant content in the separator may be 10% by mass or less.

無機粒子としては、例えば、セラミックス粒子が好ましい。セラミックス粒子を構成するセラミックスとしては、例えば、シリカ、アルミナ、およびチタニアからなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。 As the inorganic particles, for example, ceramic particles are preferable. Ceramics constituting the ceramic particles include, for example, at least one selected from the group consisting of silica, alumina, and titania.

セパレータ中の無機粒子の含有率は、例えば、40質量%以上であってもよい。無機粒子の含有率は、例えば、80質量%以下であり、70質量%以下であってもよい。 The content of inorganic particles in the separator may be, for example, 40% by mass or more. The content of inorganic particles is, for example, 80% by mass or less, and may be 70% by mass or less.

(セパレータの分析またはサイズの計測)
(セパレータの準備)
セパレータの分析またはサイズの計測には、未使用のセパレータまたは使用初期の満充電状態の鉛蓄電池から取り出したセパレータが用いられる。鉛蓄電池から取り出したセパレータは、分析または計測に先立って、洗浄および乾燥される。
(separator analysis or size measurement)
(Preparation of separator)
An unused separator or a separator removed from a fully charged lead-acid battery in the initial stage of use is used for analysis or size measurement of the separator. Separators removed from lead-acid batteries are washed and dried prior to analysis or measurement.

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℃±5℃環境下で、16時間以上静置し、乾燥させる。 The cleaning and drying of the separator removed from the lead-acid battery are performed according to the following procedures. The separator taken out from the lead-acid battery is immersed in pure water for 1 hour to remove the sulfuric acid in the separator. Next, the separator is taken out from the liquid in which it was immersed, left to stand in an environment of 25° C.±5° C. for 16 hours or longer, and dried.

本明細書中、液式の鉛蓄電池の満充電状態とは、JIS D 5301:2019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1/10の電流(A)で、15分ごとに測定した充電中の端子電圧(V)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が満充電状態である。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、定格容量に記載の数値(単位をAhとする数値)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が定格容量に記載の数値(単位をAhとする数値)の0.005倍の値(A)になった時点で充電を終了した状態である。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 this specification, the fully charged state of a liquid lead-acid battery is defined by the definition of JIS D 5301:2019. More specifically, the terminal voltage (V ) or the fully charged state is the state in which the electrolyte solution density converted to temperature at 20° C. is charged three times consecutively until it shows a constant value with three significant digits. In the case of a valve-regulated lead-acid battery, a fully charged state is defined as a current (0.2 times the rated capacity value (unit: Ah) in an air tank at 25°C ± 2°C). In A), constant current constant voltage charging is performed at 2.23 V / cell, and the charging current during constant voltage charging is a value (A) that is 0.005 times the value (value in Ah) described in the rated capacity. The charging is finished when it becomes . The numerical value described as the rated capacity is a numerical value whose 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鉛蓄電池である。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)。 A fully-charged lead-acid battery is a lead-acid battery obtained by fully charging an existing chemical lead-acid battery. The lead-acid battery may be fully charged immediately after the formation as long as it is after the formation, or after some time has passed since the formation. may be used).

本明細書中、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である。 In this specification, the term "battery in the early stage of use" means a battery in which not much time has passed since the start of use and which has hardly deteriorated.

(XRDスペクトル)
セパレータのXRDスペクトルは、セパレータの表面に垂直な方向からX線を照射することによって測定される。測定用のサンプルは、セパレータの電極材料に対向する部分を短冊状に加工することによって作製される。リブを有するセパレータでは、リブを含まないように、ベース部を短冊状に加工してサンプルを作製する。XRDスペクトルの測定およびフィッティングは、以下の条件で行われる。
(測定条件)
測定装置:RINT-TTR2、株式会社リガク製
フィッティング:FT(ステップスキャン)法
測定角度範囲:15-35°
ステップ幅:0.02°
計測速度:5°/min
XRDデータ処理:XRDパターン解析ソフト(PDXL2、株式会社リガク製)を使用。
(XRD spectrum)
The XRD spectrum of the separator is measured by irradiating X-rays in a direction perpendicular to the surface of the separator. A sample for measurement is produced by processing the portion of the separator facing the electrode material into a strip shape. For separators with ribs, samples are prepared by processing the base portion into strips so as not to include ribs. Measurement and fitting of the XRD spectrum are performed under the following conditions.
(Measurement condition)
Measuring device: RINT-TTR2, manufactured by Rigaku Co., Ltd. Fitting: FT (step scan) method Measurement angle range: 15-35°
Step width: 0.02°
Measurement speed: 5°/min
XRD data processing: using XRD pattern analysis software (PDXL2, manufactured by Rigaku Corporation).

(第1細孔容積Vt)
セパレータの電極材料に対向する部分を20mm×5mmの短冊状に加工してサンプル(以下、サンプルAと称する)を作製する。リブを有するセパレータでは、リブを含まないように、ベース部を短冊状に加工してサンプルAを作製する。サンプルAについて、水銀ポロシメータを用いて下記の条件で細孔分布を求め、第1細孔の容積を合計することによりVtが求められる。
水銀ポロシメータ:オートポアIV9510、株式会社島津製作所製
測定の圧力範囲:4psia(≒27.6kPa)以上60,000psia(≒414MPa)以下
細孔分布:0.01μm以上50μm以下
(First pore volume Vt)
A sample (hereinafter referred to as sample A) is prepared by processing the portion of the separator facing the electrode material into a strip of 20 mm×5 mm. In the case of a separator having ribs, sample A is produced by processing the base portion into a strip shape so as not to include ribs. For sample A, the pore size distribution is determined using a mercury porosimeter under the following conditions, and Vt is determined by totaling the volumes of the first pores.
Mercury porosimeter: Autopore IV9510, manufactured by Shimadzu Corporation Pressure range for measurement: 4 psia (≈27.6 kPa) or more and 60,000 psia (≈414 MPa) or less Pore distribution: 0.01 μm or more and 50 μm or less

(セパレータの厚さおよびリブの高さ)
セパレータの厚さは、セパレータの断面写真において、任意に選択した5箇所について厚みを計測し、平均化することによって求められる。
(Separator thickness and rib height)
The thickness of the separator is obtained by measuring the thickness at five arbitrarily selected points in a cross-sectional photograph of the separator and averaging the thicknesses.

リブの高さは、セパレータの断面写真において、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の一方の表面からの高さを平均化することにより求められる。 The height of the rib is obtained by averaging the heights from one surface of the base portion of the rib measured at 10 arbitrarily selected locations of the rib in the cross-sectional photograph of the separator.

(セパレータ中のオイル含有率)
セパレータの電極材料に対向する部分を短冊状に加工してサンプル(以下、サンプルBと称する)を作製する。リブを有するセパレータでは、リブを含まないように、ベース部を短冊状に加工してサンプルBを作製する。
(Oil content in separator)
A sample (hereinafter referred to as sample B) is prepared by processing the portion of the separator facing the electrode material into a strip shape. In the case of a separator having ribs, Sample B is produced by processing the base portion into a strip shape so as not to include ribs.

サンプルBの約0.5gを採取し、正確に秤量し、初期のサンプルの質量(m0)を求める。秤量したサンプルB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B中に含まれるオイル分をn-ヘキサン中に溶出させる。次いで、n-ヘキサンから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(m1)を求める。そして、下記式により、オイルの含有率を算出する。10個のサンプルBについてオイルの含有率を求め、平均値を算出する。得られる平均値をセパレータ中のオイルの含有率とする。
オイルの含有率(質量%)=(m0-m1)/m0×100
About 0.5 g of sample B is taken and weighed accurately to determine the initial sample mass (m0). Place the weighed sample B in an appropriately sized glass beaker and add 50 mL of n-hexane. Next, ultrasonic waves are applied to each beaker for about 30 minutes to elute the oil contained in sample B into n-hexane. Next, a sample is removed from n-hexane, dried in the air at room temperature (20° C. or higher and 35° C. or lower), and weighed to determine the mass (m1) of the sample after oil removal. Then, the oil content is calculated by the following formula. The oil content is determined for 10 samples B, and the average value is calculated. The obtained average value is taken as the oil content in the separator.
Oil content (% by mass) = (m0-m1)/m0 x 100

(セパレータ中の無機粒子の含有率)
上記と同様に作製したサンプルBの一部を採取し、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、得られるサンプルを、電気炉(酸素気流中、550℃±10℃)で、約1時間加熱して灰化し、灰化物を秤量する。サンプルBの質量に占める灰化物の質量の比率(百分率)を算出し、上記の無機粒子の含有率(質量%)とする。10個のサンプルBについて無機粒子の含有率を求め、平均値を算出する。得られる平均値をセパレータ中の無機粒子の含有率とする。
(Content of inorganic particles in separator)
A portion of sample B prepared in the same manner as described above is sampled, accurately weighed, placed in a platinum crucible, and heated with a Bunsen burner until white smoke is no longer emitted. Next, the resulting sample is heated in an electric furnace (550° C.±10° C. in an oxygen stream) for about 1 hour to be ashed, and the ashed matter is weighed. The ratio (percentage) of the mass of the ash to the mass of the sample B is calculated and defined as the inorganic particle content (% by mass). The content of inorganic particles is determined for 10 samples B, and the average value is calculated. Let the obtained average value be the content rate of the inorganic particle in a separator.

(セパレータ中の浸透剤の含有率)
上記と同様に作製したサンプルBの一部を採取し、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℃±1℃まで昇温する。室温から250℃±1℃まで昇温させたときの重量減少量を浸透剤の質量とし、サンプルBの質量に占める浸透剤の質量の比率(百分率)を算出し、上記の浸透剤の含有率(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。10個のサンプルBについて浸透剤の含有率を求め、平均値を算出する。得られる平均値をセパレータ中の浸透剤の含有率とする。
(Content of penetrant in separator)
A portion of Sample B prepared in the same manner as described above is sampled, weighed accurately, and dried at room temperature (20° C. or higher and 35° C. or lower) under a reduced pressure environment lower than atmospheric pressure for 12 hours or longer. The dried material is placed in a platinum cell, set in a thermogravimetry device, and heated from room temperature to 800° C.±1° C. at a temperature elevation rate of 10 K/min. The amount of weight loss when the temperature is raised from room temperature to 250°C ± 1°C is taken as the mass of the penetrant, and the ratio (percentage) of the mass of the penetrant to the mass of sample B is calculated, and the content of the above penetrant. (% by mass). As a thermogravimetry device, T.I. A. Q5000IR manufactured by Instruments is used. The penetrant content is obtained for 10 samples B, and the average value is calculated. The obtained average value is taken as the penetrant content in the separator.

(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部分である。なお、負極板には、上述のような貼付部材が貼り付けられている場合がある。この場合、貼付部材は、負極板に含まれる。負極板が貼付部材を含む場合には、負極電極材料は、負極板から負極集電体および貼付部材を除いた部分である。
(negative plate)
A negative electrode plate of a lead-acid battery is composed of a negative current collector and a negative electrode material. The negative electrode material is a portion of the negative electrode plate excluding the negative electrode current collector. In some cases, the above-described attachment member is attached to the negative electrode plate. In this case, the attachment member is included in the negative electrode plate. When the negative plate includes the sticking member, the negative electrode material is the portion of the negative plate excluding the negative current collector and the sticking member.

負極集電体は、正極集電体の場合と同様にして形成できる。正極集電体および負極集電体の少なくとも一方が、エキスパンド加工により形成された集電体であってもよい。 The negative electrode current collector can be formed in the same manner as the positive electrode current collector. At least one of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be a current collector formed by an expanding process.

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。負極集電体は、組成の異なる鉛合金層を有してもよく、合金層は1層であってもよく、複数層でもよい。 The lead alloy used for the negative electrode current collector may be any of Pb--Sb-based alloy, Pb--Ca-based alloy, and Pb--Ca--Sn-based alloy. These lead or lead alloys may further contain at least one selected from the group consisting of Ba, Ag, Al, Bi, As, Se, Cu, etc. as an additive element. The negative electrode current collector may have lead alloy layers with different compositions, and the alloy layer may be a single layer or a plurality of layers.

負極板に含まれる負極電極材料は、硫酸バリウム粒子を含んでいる。負極電極材料は、通常、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、有機防縮剤、炭素質材料などを含んでもよい。負極電極材料は、必要に応じて、他の添加剤(補強材など)を含んでもよい。 The negative electrode material contained in the negative plate contains barium sulfate particles. The negative electrode material usually contains a negative electrode active material (lead or lead sulfate) that develops capacity through an oxidation-reduction reaction, and may contain an organic shrinkage agent, a carbonaceous material, and the like. The negative electrode material may contain other additives (such as reinforcing materials) as necessary.

硫酸バリウム粒子の(D90-D10)/D50で表されるスパン値は、2.78以下である。スパン値が2.78を超えると、IS寿命性能の向上効果がほとんど得られない。より高いIS寿命性能が得られる観点からは、スパン値は2.75以下または2.73以下が好ましく、2.45以下または2.42以下がより好ましい。第1細孔容積Vtが0.8cm/g以上で結晶化度が20%以下のセパレータと組み合わせる場合には、負極電極材料中の硫酸バリウム粒子のスパン値は小さいほど、IS寿命性能が高くなる傾向がある。しかし、スパン値を小さくすることは技術的に難易度が高い。スパン値の下限は特に制限されず、例えば、2以上であってもよい。 The barium sulfate particles have a span value represented by (D90-D10)/D50 of 2.78 or less. If the span value exceeds 2.78, almost no improvement in IS life performance is obtained. From the viewpoint of obtaining higher IS life performance, the span value is preferably 2.75 or less or 2.73 or less, more preferably 2.45 or less or 2.42 or less. When combined with a separator having a first pore volume Vt of 0.8 cm 3 /g or more and a crystallinity of 20% or less, the smaller the span value of the barium sulfate particles in the negative electrode material, the higher the IS life performance. tend to become However, reducing the span value is technically difficult. The lower limit of the span value is not particularly limited, and may be 2 or more, for example.

負極電極材料において、硫酸バリウム粒子のD50(平均粒子径)は、1μm以下であり、0.7μm以下であってもよく、0.4μm以下であってもよい。D50がこのような範囲である場合、硫酸バリウム粒子を核として硫酸鉛が成長し易いことでスパン値をほどよい範囲に調節し易い。加えて、硫酸バリウム粒子の凝集を抑制し易く、取り扱い性を向上できる。硫酸バリウム粒子の平均粒子径は、例えば、0.01μm以上である。 In the negative electrode material, the barium sulfate particles have a D50 (average particle size) of 1 μm or less, may be 0.7 μm or less, or may be 0.4 μm or less. When D50 is in such a range, lead sulfate tends to grow from barium sulfate particles as nuclei, so that the span value can be easily adjusted to a suitable range. In addition, aggregation of barium sulfate particles can be easily suppressed, and handleability can be improved. The barium sulfate particles have an average particle size of, for example, 0.01 μm or more.

負極電極材料において、硫酸バリウム粒子のD90は、2.5μm以下であってもよく、2.0μm以下であってもよく、1.7μm以下であってもよい。D90がこのような範囲である場合、スパン値を小さくし易い。また、硫酸バリウム粒子のD90は、1.0μm以上であってよい。 In the negative electrode material, the D90 of the barium sulfate particles may be 2.5 μm or less, 2.0 μm or less, or 1.7 μm or less. When D90 is in such a range, it is easy to reduce the span value. Moreover, D90 of the barium sulfate particles may be 1.0 μm or more.

負極電極材料において、硫酸バリウム粒子のD10は、0.25μm以下であってもよく、0.24μm以下であってもよく、0.22μm以下であってもよい。D10がこのような範囲である場合、スパン値を適度な範囲に調節し易い。また、硫酸バリウム粒子のD10は、0.01μm以上であってよい。 In the negative electrode material, D10 of the barium sulfate particles may be 0.25 μm or less, 0.24 μm or less, or 0.22 μm or less. When D10 is in such a range, it is easy to adjust the span value to an appropriate range. Moreover, D10 of the barium sulfate particles may be 0.01 μm or more.

負極電極材料中の硫酸バリウム粒子の含有量は、例えば、0.1質量%以上であり、好ましくは0.5質量%以上または1質量%以上である。硫酸バリウム粒子の含有量がこのような範囲である場合、放電時に硫酸鉛の核となる硫酸バリウムが適度に存在することになるため、より均一な放電反応が進行し易い。また、負極電極材料中の硫酸バリウム粒子の含有量は、例えば、7.5質量%以下であり、好ましくは5.3質量%以下である。この場合、高い初期容量を確保することができる。 The content of barium sulfate particles in the negative electrode material is, for example, 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, or 1% by mass or more. When the content of the barium sulfate particles is within this range, an appropriate amount of barium sulfate, which forms the nuclei of lead sulfate during discharge, is present, so that the discharge reaction proceeds more uniformly. In addition, the content of barium sulfate particles in the negative electrode material is, for example, 7.5% by mass or less, preferably 5.3% by mass or less. In this case, a high initial capacity can be secured.

負極電極材料中の硫酸バリウム粒子の含有量は、0.1質量%以上7.5質量%以下(または5.3質量%以下)、0.5質量%以上7.5質量%以下(または5.3質量%以下)、あるいは1質量%以上7.5質量%以下(または5.3質量%以下)であってもよい。 The content of barium sulfate particles in the negative electrode material is 0.1% by mass or more and 7.5% by mass or less (or 5.3% by mass or less), 0.5% by mass or more and 7.5% by mass or less (or 5 .3 mass % or less), or 1 mass % or more and 7.5 mass % or less (or 5.3 mass % or less).

有機防縮剤としては、リグニン、リグニンスルホン酸、合成有機防縮剤(フェノール化合物のホルムアルデヒド縮合物など)などが挙げられる。負極電極材料は、有機防縮剤を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。 Examples of organic shrink-proofing agents include lignin, ligninsulfonic acid, synthetic organic shrink-proofing agents (formaldehyde condensates of phenolic compounds, etc.), and the like. The negative electrode material may contain one kind or two or more kinds of organic expanders.

負極電極材料中の有機防縮剤の含有率は、例えば、0.01質量%以上である。有機防縮剤の含有率は、例えば、1.2質量%以下である。 The content of the organic anti-shrinking agent in the negative electrode material is, for example, 0.01% by mass or more. The content of the organic shrink-proofing agent is, for example, 1.2% by mass or less.

炭素質材料としては、カーボンブラック、黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛など)、ハードカーボン、ソフトカーボンなどが挙げられる。負極電極材料は、炭素質材料を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。 Examples of carbonaceous materials include carbon black, graphite (artificial graphite, natural graphite, etc.), hard carbon, soft carbon, and the like. The negative electrode material may contain one type of carbonaceous material, or may contain two or more types.

負極電極材料中の炭素質材料の含有率は、例えば、0.1質量%以上である。炭素質材料の含有率は、例えば、3.5質量%以下であってもよい。 The content of the carbonaceous material in the negative electrode material is, for example, 0.1% by mass or more. The content of the carbonaceous material may be, for example, 3.5% by mass or less.

補強材としては、例えば、繊維(無機繊維、有機繊維など)が挙げられる。有機繊維を構成する樹脂(または高分子)としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂(ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂など)、ポリエステル系樹脂(ポリアルキレンアリーレート(ポリエチレンテレフタレートなど)を含む)、およびセルロース類(セルロース、セルロース誘導体(セルロースエーテル、セルロースエステルなど)など)からなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。セルロース類には、レーヨンも含まれる。 Examples of reinforcing materials include fibers (inorganic fibers, organic fibers, etc.). Examples of resins (or polymers) constituting organic fibers include acrylic resins, polyolefin resins (polypropylene resins, polyethylene resins, etc.), polyester resins (including polyalkylene arylates (polyethylene terephthalate, etc.)). , and celluloses (cellulose, cellulose derivatives (cellulose ether, cellulose ester, etc.)). Celluloses also include rayon.

負極電極材料中の補強材の含有率は、例えば、0.03質量%以上である。また、負極電極材料中の補強材の含有率は、例えば、0.6質量%以下である。 The content of the reinforcing material in the negative electrode material is, for example, 0.03% by mass or more. Moreover, the content of the reinforcing material in the negative electrode material is, for example, 0.6% by mass or less.

(負極電極材料またはその構成成分の分析)
以下、負極電極材料中の有機防縮剤、炭素質材料、硫酸バリウム粒子、および補強材の定量方法、および硫酸バリウム粒子のサイズの計測について記載する。負極電極材料の構成成分の定量分析は、満充電状態の鉛蓄電池から取り出した負極板から採取した負極電極材料を用いて行われる。
(Analysis of Negative Electrode Material or its Constituents)
A method for quantifying the organic shrinkage agent, the carbonaceous material, the barium sulfate particles, and the reinforcing material in the negative electrode material, and the measurement of the size of the barium sulfate particles are described below. Quantitative analysis of the components of the negative electrode material is performed using the negative electrode material collected from the negative electrode plate removed from the lead-acid battery in a fully charged state.

負極電極材料は、次の手順で負極板から回収される。まず、満充電状態の鉛蓄電池を解体して分析対象の負極板を入手する。入手した負極板を水洗し、負極板から硫酸分を除去する。水洗は、水洗した負極板表面にpH試験紙を押し当て、試験紙の色が変化しないことが確認されるまで行う。ただし、水洗を行う時間は、2時間以内とする。水洗した負極板は、減圧環境下、60±5℃で6時間程度乾燥する。乾燥後に、負極板に貼付部材が含まれる場合には、剥離により負極板から貼付部材が除去される。次に、負極板から負極電極材料を分離してすることによりサンプル(以下、サンプルCと称する)を得る。サンプルCは、必要に応じて粉砕され、分析に供される。 The negative electrode material is recovered from the negative plate by the following procedure. First, a fully charged lead-acid battery is disassembled to obtain a negative electrode plate to be analyzed. The obtained negative electrode plate is washed with water to remove sulfuric acid from the negative electrode plate. Washing with water is performed by pressing a pH test paper against the surface of the washed negative electrode plate until it is confirmed that the color of the test paper does not change. However, the time for washing with water shall be within 2 hours. The washed negative electrode plate is dried at 60±5° C. for about 6 hours under reduced pressure. After drying, if the negative plate contains the sticking member, the sticking member is removed from the negative plate by peeling. Next, a sample (hereinafter referred to as sample C) is obtained by separating the negative electrode material from the negative plate. Sample C is pulverized as necessary and subjected to analysis.

《有機防縮剤の定量》
粉砕されたサンプルCを1mol/LのNaOH水溶液に浸漬し、有機防縮剤を抽出する。抽出された有機防縮剤を含むNaOH水溶液から不溶成分を濾過で除き、濾液(以下、濾液Dとも称する。)回収する。
《Determination of organic shrinkage agents》
The pulverized sample C is immersed in a 1 mol/L NaOH aqueous solution to extract the organic shrink-proofing agent. Insoluble components are removed by filtration from the extracted NaOH aqueous solution containing the organic anti-shrinking agent, and the filtrate (hereinafter also referred to as filtrate D) is recovered.

濾液Dの所定量を測り取り、脱塩した後、濃縮し、乾燥すれば、有機防縮剤の粉末(以下、サンプルEとも称する。)が得られる。脱塩は、脱塩カラムを用いて行うか、濾液Dをイオン交換膜に通すことにより行うか、もしくは、濾液Dを透析チューブに入れて蒸留水中に浸すことにより行われる。 A predetermined amount of the filtrate D is measured, desalted, concentrated and dried to obtain a powder of the organic shrink-proofing agent (hereinafter also referred to as sample E). Desalting is carried out by using a desalting column, by passing the filtrate D through an ion exchange membrane, or by placing the filtrate D in a dialysis tube and immersing it in distilled water.

サンプルEの赤外分光スペクトル、サンプルEを蒸留水等に溶解して得られる溶液の紫外可視吸収スペクトル、サンプルFを重水等の溶媒に溶解して得られる溶液のNMRスペクトル、または物質を構成している個々の化合物の情報を得ることができる熱分解GC-MSなどから得た情報を組み合わせて、有機防縮剤を特定する。 The infrared spectrum of sample E, the UV-visible absorption spectrum of a solution obtained by dissolving sample E in distilled water, etc., the NMR spectrum of a solution obtained by dissolving sample F in a solvent such as heavy water, or the substance By combining the information obtained from pyrolysis GC-MS, etc., which can obtain information on individual compounds that are present, the organic expanders are identified.

上記濾液Dの紫外可視吸収スペクトルを測定する。スペクトル強度と予め作成した検量線と測り取った濾液Dの量とサンプルCの質量とから、負極電極材料中の有機防縮剤の含有率を定量する。分析対象の有機防縮剤の構造式の厳密な特定ができず、同一の有機防縮剤の検量線を使用できない場合は、分析対象の有機防縮剤と類似の紫外可視吸収スペクトル、赤外分光スペクトル、NMRスペクトルなどを示す、入手可能な有機防縮剤を使用して検量線を作成する。 An ultraviolet-visible absorption spectrum of the filtrate D is measured. From the spectral intensity, the calibration curve prepared in advance, the measured amount of filtrate D, and the mass of sample C, the content of the organic shrinkage agent in the negative electrode material is quantified. If the structural formula of the organic prepressant to be analyzed cannot be strictly specified and the calibration curve for the same organic prepressant cannot be used, the UV-visible absorption spectrum, infrared spectroscopy spectrum, and A calibration curve is generated using available organic preservatives, such as NMR spectra.

《炭素質材料、硫酸バリウム粒子、および補強材の定量》
粉砕されたサンプルC10gに対し、20質量%濃度の硝酸を50mL加え、約20分加熱し、鉛成分を鉛イオンとして溶解させる。次に、得られた溶液を濾過して、炭素質材料、硫酸バリウム等の固形分を濾別する。
<<Determination of Carbonaceous Material, Barium Sulfate Particles, and Reinforcement>>
50 mL of nitric acid having a concentration of 20% by mass is added to 10 g of the pulverized sample C and heated for about 20 minutes to dissolve the lead component as lead ions. Next, the resulting solution is filtered to remove solids such as carbonaceous materials and barium sulfate.

得られた固形分を水中に分散させて分散液とした後、篩いを用いて分散液から補強材を回収する。補強材を、水洗および乾燥し、質量を測定する。乾燥物の質量がサンプルCの質量に占める比率(百分率)を求める。この比率が負極電極材料中の補強材の量に相当する。 After dispersing the obtained solid content in water to form a dispersion, the reinforcing material is recovered from the dispersion using a sieve. The reinforcement is washed with water, dried and weighed. The ratio (percentage) of the mass of the dried product to the mass of sample C is determined. This ratio corresponds to the amount of reinforcing material in the negative electrode material.

補強材を除去した後の分散液に対し、予め質量を測定したメンブレンフィルターを用いて吸引ろ過を施し、濾別された試料とともにメンブレンフィルターを110℃±5℃の乾燥器で乾燥する。得られる試料は、炭素質材料と硫酸バリウムとの混合試料(以下、サンプルFとも称する)である。乾燥後のサンプルFとメンブレンフィルターとの合計質量からメンブレンフィルターの質量を差し引いて、サンプルFの質量(M)を測定する。その後、乾燥後のサンプルFをメンブレンフィルターとともに坩堝に入れ、1300℃以上で灼熱灰化させる。残った残渣は酸化バリウムである。酸化バリウムの質量を硫酸バリウムの質量に変換して硫酸バリウムの質量(M)を求める。質量Mから質量Mを差し引いて炭素質材料の質量を算出する。 After the reinforcing material has been removed, the dispersion is subjected to suction filtration using a membrane filter whose mass has been measured in advance, and the membrane filter is dried together with the filtered sample in a drier at 110°C ± 5°C. The obtained sample is a mixed sample of carbonaceous material and barium sulfate (hereinafter also referred to as sample F). The mass of the sample F (M m ) is measured by subtracting the mass of the membrane filter from the total mass of the dried sample F and the membrane filter. Thereafter, the sample F after drying is placed in a crucible together with a membrane filter, and is ignited and incinerated at 1300° C. or higher. The remaining residue is barium oxide. The mass of barium oxide is converted to the mass of barium sulfate to obtain the mass of barium sulfate (M B ). The mass of the carbonaceous material is calculated by subtracting the mass M B from the mass M m .

《硫酸バリウム粒子の粒子径》
サンプルFの所定量を坩堝に入れ、酸素雰囲気下、500℃で加熱することにより炭素質材料を二酸化炭素に変換して除去する。これにより、残渣として硫酸バリウムを回収する。回収された硫酸バリウム(サンプルG)を用いて、硫酸バリウム粒子の体積基準の粒度分布を、レーザー回折式の粒度分布測定装置により測定する。レーザー回折式の粒度分布測定装置としては、Malvern Panalytical社製のマスターサイザー3000を用いる。硫酸バリウム粒子の平均粒子径は、サンプルGをヘキサメタリン酸ナトリウム(NaHMP)水溶液(NaHMPの濃度:0.05質量%)中に添加し、1分間の超音波分散を行うことにより得られた分散液を用いて測定される。得られる粒度分布から、D10、D50およびD90を求める。これらの値から、上記式を用いてスパン値が求められる。
<<Particle size of barium sulfate particles>>
A predetermined amount of sample F is placed in a crucible and heated at 500° C. in an oxygen atmosphere to convert the carbonaceous material into carbon dioxide and remove it. Barium sulfate is thus recovered as a residue. Using the recovered barium sulfate (sample G), the volume-based particle size distribution of the barium sulfate particles is measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer. Mastersizer 3000 manufactured by Malvern Panalytical is used as a laser diffraction particle size distribution analyzer. The average particle size of the barium sulfate particles was obtained by adding sample G to an aqueous solution of sodium hexametaphosphate (NaHMP) (NaHMP concentration: 0.05% by mass) and performing ultrasonic dispersion for 1 minute. Measured using D10, D50 and D90 are determined from the resulting particle size distribution. From these values, the span value is determined using the above formula.

(負極板の製造方法)
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、硫酸バリウム粉末、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。例えば、硫酸バリウム粉末を分級するなどして、粒子径の大きな硫酸バリウム粒子および粒子径の小さな硫酸バリウム粒子を除去した硫酸バリウム粉末を原料に用いると、負極電極材料中の硫酸バリウム粒子のスパン値を小さくすることができる。また、硫酸バリウム粉末を合成する場合には、反応条件を調節して、粉末の粒子径および粒子径分布を調節してもよい。なお、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。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。
(Manufacturing method of negative electrode plate)
The negative electrode plate can be formed by filling a negative electrode current collector with a negative electrode paste, aging and drying to prepare an unformed negative electrode plate, and then forming the unformed negative electrode plate. The negative electrode paste is prepared by adding water and sulfuric acid to lead powder, barium sulfate powder, an organic anti-shrinking agent and, if necessary, various additives, and kneading the mixture. For example, when using barium sulfate powder obtained by removing barium sulfate particles with a large particle size and barium sulfate particles with a small particle size by classifying the barium sulfate powder as a raw material, the span value of the barium sulfate particles in the negative electrode material is can be made smaller. Moreover, when synthesizing barium sulfate powder, the particle size and particle size distribution of the powder may be adjusted by adjusting the reaction conditions. The negative electrode active material in the charged state is spongy lead, but the unformed negative electrode plate is usually produced using lead powder. In the aging step, the unformed negative electrode plate is preferably aged at a temperature and humidity higher than room temperature.

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。 Formation can be performed by charging the electrode plate group including the unformed negative electrode plate while the electrode plate group is immersed in an electrolytic solution containing sulfuric acid in the battery case of the lead-acid battery. However, formation may be performed before assembly of the lead-acid battery or the electrode plate assembly. Formation produces spongy lead.

(正極板)
正極板としては、ペースト式正極板が用いられる。ペースト式正極板は、正極集電体と、正極電極材料とを備える。正極電極材料は、正極集電体に保持されている。正極電極材料は、正極板から正極集電体を除いた部分である。なお、極板には、マット、ペースティングペーパなどの部材が貼り付けられていることがある。このような部材(貼付部材とも称する)は極板と一体として使用されるため、極板に含まれる。正極板が貼付部材を含む場合には、正極電極材料は、正極板から正極集電体および貼付部材を除いた部分である。
(Positive plate)
A paste-type positive plate is used as the positive plate. The pasted positive plate comprises a positive current collector and a positive electrode material. A positive electrode material is held by a positive current collector. The positive electrode material is a portion of the positive electrode plate excluding the positive current collector. In addition, members such as mats and pasting paper may be attached to the electrode plates. Such a member (also referred to as a sticking member) is included in the electrode plate because it is used integrally with the electrode plate. When the positive electrode plate includes the sticking member, the positive electrode material is the portion of the positive electrode plate excluding the positive current collector and the sticking member.

正極板に含まれる正極集電体は、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、エキスパンド加工または打ち抜き(パンチング)加工が挙げられる。正極集電体として格子状の集電体を用いると、正極電極材料を担持させ易いため好ましい。 The positive electrode current collector included in the positive electrode plate may be formed by casting lead (Pb) or a lead alloy, or may be formed by processing a lead or lead alloy sheet. Processing methods include, for example, expanding processing and punching processing. It is preferable to use a grid-like current collector as the positive electrode current collector because it facilitates carrying the positive electrode material.

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1層であってもよく、複数層でもよい。 Pb--Ca alloys and Pb--Ca--Sn alloys are preferable as the lead alloy used for the positive electrode current collector in terms of corrosion resistance and mechanical strength. The positive electrode current collector may have lead alloy layers with different compositions, and the alloy layer may be a single layer or a plurality of layers.

正極板に含まれる正極電極材料は、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(補強材など)を含んでもよい。 The positive electrode material contained in the positive electrode plate includes a positive electrode active material (lead dioxide or lead sulfate) that develops capacity through an oxidation-reduction reaction. The positive electrode material may contain other additives (such as reinforcing materials) as necessary.

補強材としては、例えば、繊維(無機繊維、有機繊維(負極電極材料の補強材について記載した樹脂で構成された有機繊維など)など)が挙げられる。 Examples of reinforcing materials include fibers (inorganic fibers, organic fibers (such as organic fibers made of a resin described for the reinforcing material of the negative electrode material), etc.).

正極電極材料中の補強材の含有率は、例えば、0.03質量%以上である。また、正極電極材料中の補強材の含有率は、例えば、0.5質量%以下である。 The content of the reinforcing material in the positive electrode material is, for example, 0.03% by mass or more. Moreover, the content of the reinforcing material in the positive electrode material is, for example, 0.5% by mass or less.

未化成のペースト式正極板は、正極集電体に、正極ペーストを充填し、熟成および乾燥することにより得られる。正極ペーストは、鉛粉、アンチモン化合物、および必要に応じて他の添加剤(補強材など)に、水および硫酸を加えて混練することで調製される。 An unformed paste-type positive electrode plate is obtained by filling a positive electrode current collector with a positive electrode paste, followed by aging and drying. The positive electrode paste is prepared by adding water and sulfuric acid to lead powder, an antimony compound, and optionally other additives (reinforcing material, etc.) and kneading them.

未化成の正極板を化成することにより正極板が得られる。化成は、鉛蓄電池の電槽内の硫酸を含む電解液中に、未化成の正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。 A positive electrode plate is obtained by chemically forming an unformed positive electrode plate. Formation can be performed by charging the electrode plate group including the unformed positive electrode plate while immersing the electrode plate group in an electrolytic solution containing sulfuric acid in the battery case of the lead-acid battery. However, formation may be performed before assembly of the lead-acid battery or the electrode plate assembly.

(電解液)
電解液は、硫酸を含む水溶液である。電解液は、必要に応じてゲル化させてもよい。
(Electrolyte)
The electrolyte is an aqueous solution containing sulfuric acid. The electrolytic solution may be gelled if necessary.

電解液は、さらに、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の金属イオンなどを含んでもよい。 The electrolytic solution may further contain at least one metal ion selected from the group consisting of Na ions, Li ions, Mg ions, and Al ions.

電解液の20℃における比重は、例えば、1.10以上である。電解液の20℃における比重は、1.35以下であってもよい。なお、これらの比重は、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 or more. The specific gravity of the electrolytic solution at 20° C. may be 1.35 or less. It should be noted that these specific gravities are values for the electrolytic solution of a lead-acid battery in a fully charged state.

本明細書中に記載した事項は、任意に組み合わせることができる。 The matters described in this specification can be combined arbitrarily.

以下、IS寿命性能の評価方法について説明する。
SBA S 0101:2014に基づき、下記の手順でIS寿命試験を行う。
a)全試験期間を通して、蓄電池を25±2℃の気相中に置く。蓄電池近傍の風速は、2.0m/s以下とする。
b)蓄電池を寿命試験装置に接続し、次に示す放電(放電1および放電2)および充電を行う。この放電および充電を、放電および充電のサイクルの1回とする。そして、放電および充電のサイクルを連続的に繰り返す。
放電:放電1 放電電流I±1Aで59.0±0.2秒(ここで、Iは、次の換算式を用いて算出し、小数点以下第1位で四捨五入する。I=18.3×I20
放電2 放電電流300±1Aで1.0±0.2秒
充電:充電電圧14.00±0.03V(制限電流100.0±0.5A)で60.0±0.3秒
サイクルの3600回ごとに40~48時間放置した後、再びサイクルを開始する。保水は、サイクルの30000回までは行わない。
放電2の放電終期電圧(端子電圧)を測定し、7.2Vに達するまでのサイクル数を求め、IS寿命性能の指標とする。
A method for evaluating the IS life performance will be described below.
Based on SBA S 0101:2014, the IS life test is performed in the following procedure.
a) Place the accumulator in the gas phase at 25±2° C. throughout the entire test period. The wind velocity in the vicinity of the storage battery shall be 2.0 m/s or less.
b) Connect the storage battery to the life test equipment and perform the following discharges (Discharge 1 and Discharge 2) and charge. This discharge and charge is one cycle of discharge and charge. The cycle of discharge and charge is then repeated continuously.
Discharge: Discharge 1 Discharge current I D ± 1 A for 59.0 ± 0.2 seconds (where I D is calculated using the following conversion formula and rounded to the first decimal place. I D = 18 .3 x I20 )
Discharge 2 Discharge current 300±1A for 1.0±0.2 seconds Charge: Charge voltage 14.00±0.03V (limit current 100.0±0.5A) for 60.0±0.3 seconds Cycle 3600 After 40-48 hours of rest each time, the cycle is started again. Water retention does not occur until 30,000 cycles.
The final discharge voltage (terminal voltage) of discharge 2 is measured, and the number of cycles until it reaches 7.2 V is obtained, which is used as an index of IS life performance.

図1に、本発明の実施形態に係る鉛蓄電池の一例の外観を示す。
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。
FIG. 1 shows the appearance of an example of a lead-acid battery according to an embodiment of the present invention.
A lead-acid battery 1 includes a battery case 12 that accommodates an electrode plate group 11 and an electrolytic solution (not shown). The interior of the container 12 is partitioned into a plurality of cell chambers 14 by partition walls 13 . Each cell chamber 14 accommodates one electrode plate group 11 . The opening of the container 12 is closed with a lid 15 having a negative terminal 16 and a positive terminal 17 . The lid 15 is provided with a liquid port plug 18 for each cell chamber. When rehydrating, the rehydration liquid is replenished by removing the liquid port plug 18. - 特許庁The liquid port plug 18 may have a function of discharging the gas generated inside 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を示すが、セパレータの形態は特に限定されない。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 configured by stacking a plurality of negative electrode plates 2 and positive electrode plates 3 with separators 4 interposed therebetween. Here, a bag-shaped separator 4 for housing the negative electrode plate 2 is shown, but the shape of the separator is not particularly limited. In a cell chamber 14 located at one end of the battery case 12, a negative electrode shelf portion 6 connecting a plurality of negative electrode plates 2 in parallel is connected to a through connector 8, and a positive electrode shelf portion connecting a plurality of positive electrode plates 3 in parallel. 5 is connected to the positive pole 7 . The positive pole 7 is connected to a positive 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 a negative electrode terminal 16 outside the lid 15 . Each through-connector 8 passes through a through-hole provided in the partition wall 13 and connects the electrode plate groups 11 of adjacent cell chambers 14 in series.

[実施例]
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて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]
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

《鉛蓄電池E1~E14およびC1~C15》
下記の手順で各鉛蓄電池を作製した。
(1)セパレータの作製
ポリエチレン100質量部と、シリカ粒子約160質量部と、造孔剤としてのパラフィン系オイル約80質量部と、2質量部の浸透剤とを含む樹脂組成物を、シート状に押出成形し、延伸処理した後、造孔剤の一部を除去することによって、片面にリブを有する微多孔膜を作製した。このとき、既述の手順で求められるセパレータの結晶化度が、表1に示す値となるように、押出成形されたシートの冷却速度および延伸処理の倍率を調節した。また、既述の手順で求められる第1細孔容積Vtおよびオイル含有率が表1に示す値となるように、ポリエチレンに対するシリカ粒子および造孔剤の量を調節するとともに、造孔剤の除去量を調節した。
<<Lead-acid batteries E1 to E14 and C1 to C15>>
Each lead-acid battery was produced in the following procedure.
(1) Preparation of Separator A resin composition containing 100 parts by mass of polyethylene, about 160 parts by mass of silica particles, about 80 parts by mass of paraffinic oil as a pore-forming agent, and 2 parts by mass of a penetrating agent was prepared into a sheet. A microporous membrane having ribs on one side was produced by extruding the membrane into a single layer, stretching the membrane, and removing part of the pore-forming agent. At this time, the cooling rate of the extruded sheet and the stretching ratio were adjusted so that the crystallinity of the separator obtained by the above-described procedure was the value shown in Table 1. In addition, the amounts of silica particles and pore-forming agent relative to polyethylene are adjusted so that the first pore volume Vt and oil content obtained by the above-described procedure are the values shown in Table 1, and the pore-forming agent is removed. adjusted the amount.

既述の手順で求められるシリカ粒子の含有率は、約60質量%であった。既述の手順で求められるリブの高さは0.6mmであった。既述の手順で求められるセパレータの厚さ(ベース部の厚さ)は0.2mmであった。 The content of silica particles determined by the procedure described above was about 60% by mass. The rib height determined by the procedure described above was 0.6 mm. The thickness of the separator (thickness of the base portion) determined by the above procedure was 0.2 mm.

次に、シート状の微多孔膜を外面にリブが配置されるように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。 Next, the sheet-like microporous membrane was folded in two so that ribs were arranged on the outer surface to form a bag, and the overlapped ends were crimped to obtain a bag-like separator.

なお、セパレータの結晶化度、第1細孔容積Vt、オイル含有率、シリカ粒子の含有率、ベース部の厚さ、およびリブの高さは、鉛蓄電池の作製前のセパレータについて求めた値であるが、作製後の鉛蓄電池から取り出したセパレータについて既述の手順で測定した値とほぼ同じである。 The crystallinity of the separator, the first pore volume Vt, the oil content, the silica particle content, the thickness of the base portion, and the height of the rib are the values obtained for the separator before manufacturing the lead-acid battery. However, it is almost the same as the value measured by the above-described procedure for the separator taken out from the lead-acid battery after production.

(2)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、アンチモンを含まないPb-Ca-Sn系合金製のエキスパンド格子の網目部に充填し、熟成および乾燥を行うことによって、幅100mm、高さ115mm、厚さ1.6mmの未化成の正極板を得た。
(2) Production of positive electrode plate A positive electrode paste was prepared by mixing lead oxide, reinforcing material (synthetic resin fiber), water and sulfuric acid. The positive electrode paste was filled in the mesh part of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy containing no antimony, and then aged and dried to obtain an unformed unformed grid with a width of 100 mm, a height of 115 mm, and a thickness of 1.6 mm. A positive plate was obtained.

(3)負極板の作製
鉛酸化物、カーボンブラック、硫酸バリウム粉末、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。硫酸バリウム粉末としては、平均粒子径D50が0.6μmであり、必要に応じて、分級によって粒子径が小さな粒子および粒子径が大きな粒子を除去した粉末を用いた。除去する粒子の粒子径を調節することによって、スパン値を調節した。
(3) Preparation of Negative Electrode Plate A negative electrode paste was prepared by mixing lead oxide, carbon black, barium sulfate powder, lignin, reinforcing material (synthetic resin fiber), water and sulfuric acid. As the barium sulfate powder, a powder having an average particle diameter D50 of 0.6 μm and having particles with a small particle diameter and particles with a large particle diameter removed by classification was used as necessary. The span value was adjusted by adjusting the particle size of the particles to be removed.

負極ペーストを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、乾燥して、未化成の負極板(幅100mm、高さ115mm、厚さ1.2mm)を得た。カーボンブラック、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%、0.1質量%および0.1質量%になるように調節した。分散液の添加量は、鉛酸化物を主成分とする粉末100質量部に対する硫酸バリウムの量が2.1質量部となるように調節した。 The negative electrode paste was filled in the mesh part of the expanded lattice made of Pb--Ca--Sn alloy, aged and dried to obtain an unformed negative electrode plate (width 100 mm, height 115 mm, thickness 1.2 mm). The amounts of carbon black, lignin, and synthetic resin fiber were adjusted to be 0.3% by mass, 0.1% by mass, and 0.1% by mass, respectively, when measured in the fully charged state of the chemically formed battery. The amount of the dispersion liquid added was adjusted so that the amount of barium sulfate was 2.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the powder containing lead oxide as the main component.

(4)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。
(4) Preparation of lead-acid battery An unchemically formed negative electrode plate was placed in a bag-like separator and laminated with a positive electrode plate to form an electrode plate group with seven unchemically formed negative electrode plates and six unchemically formed 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Ahの数値の1/5の電流(A)で放電するときの容量))の液式の鉛蓄電池を組み立てた。なお、電槽内では6個の極板群が直列に接続されている。 Ears of the positive electrode plate and ears of the negative electrode plate were welded to the positive shelf and the negative shelf by a cast-on-strap method, respectively. The electrode plate group is inserted into a polypropylene battery case, the electrolyte is injected, and chemical conversion is performed in the battery case so that the rated voltage is 12 V and the rated capacity is 30 Ah (5 hour rate capacity (Ah described in the rated capacity). A liquid lead-acid battery with a capacity when discharged at a current (A) that is 1/5 of the value of )) was assembled. Six electrode plate groups are connected in series in the container.

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 at 20° C. of the electrolytic solution after chemical conversion was 1.285.

(5)評価
鉛蓄電池E1のセパレータについて、既述の手順で測定されたXRDスペクトルを図2に示す。図2に示されるように、ポリエチレンの結晶質領域の(110)面に相当する回折ピークが、2θ=21.5°~22.5°の範囲に観察され、(200)面に相当する回折ピークが、2θ=23°~24.5°の範囲に観察された。そして、非晶質領域によるハローが2θ=17°~27°の広い範囲にブロードに観察された。
(5) Evaluation FIG. 2 shows the XRD spectrum of the separator of the lead-acid battery E1 measured by the procedure described above. As shown in FIG. 2, a diffraction peak corresponding to the (110) plane of the crystalline region of polyethylene was observed in the range of 2θ = 21.5° to 22.5°, and the diffraction peak corresponding to the (200) plane was observed. A peak was observed in the range 2θ=23° to 24.5°. A broad halo due to the amorphous region was observed over a wide range of 2θ=17° to 27°.

得られた鉛蓄電池を用いて、既述の手順でIS寿命性能を評価するとともに、負極電極材料中の硫酸バリウム粒子のスパン値を既述の手順で測定した。IS寿命性能は、鉛蓄電池C7のサイクル数を100(%)としたときの各鉛蓄電池のサイクル数の比率(%)によって評価した。 Using the obtained lead-acid battery, the IS life performance was evaluated by the procedure described above, and the span value of the barium sulfate particles in the negative electrode material was measured by the procedure described above. The IS life performance was evaluated by the ratio (%) of the number of cycles of each lead-acid battery when the number of cycles of the lead-acid battery C7 was taken as 100 (%).

IS寿命性能の評価結果を表1に示す。表中のE1~E14は実施例である。C1~C15は比較例である。 Table 1 shows the evaluation results of the IS life performance. E1 to E14 in the table are examples. C1 to C15 are comparative examples.

Figure 2023046006000002
Figure 2023046006000002

表1に示されるように、セパレータの結晶化度が20%未満の場合、第1細孔容積Vtが変化してもIS寿命性能は総じて低く、Vtが大きくなるほどIS寿命性能は低くなった。 As shown in Table 1, when the crystallinity of the separator was less than 20%, the IS life performance was generally low even when the first pore volume Vt changed, and the IS life performance became lower as the Vt increased.

それに対し、セパレータの結晶化度が20%以上になると、Vtが0.8cm/g以上の場合には、硫酸バリウム粒子のスパン値が大きくなっても、高いIS寿命性能が得られた。スパン値が2.78以下であれば、高いIS寿命性能が確保でき、スパン値が小さくなるほど、IS寿命性能は高くなる傾向があることが分かる。また、セパレータの結晶化度が高くなるほど、高いIS寿命性能が得られる傾向があることが分かる。 On the other hand, when the crystallinity of the separator was 20% or more and Vt was 0.8 cm 3 /g or more, high IS life performance was obtained even when the span value of the barium sulfate particles was large. It can be seen that when the span value is 2.78 or less, high IS life performance can be secured, and the smaller the span value, the higher the IS life performance tends to be. Also, it can be seen that there is a tendency that the higher the crystallinity of the separator, the higher the IS life performance.

本発明の上記側面に係る鉛蓄電池は、例えば、IS用途(アイドリングストップシステム車用の鉛蓄電池など)、様々な車両(自動車、バイクなど)の始動用電源などに適している。また、鉛蓄電池は、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にも好適に利用できる。なお、これらの用途は単なる例示である。本発明の上記側面に係る鉛蓄電池の用途は、これらに限定されない。 The lead-acid battery according to the above aspect of the present invention is suitable, for example, for IS applications (lead-acid batteries for idling stop system vehicles, etc.), starting power supplies for various vehicles (automobiles, motorcycles, etc.). In addition, the lead-acid battery can be suitably used as a power source for industrial power storage devices such as electric vehicles (forklifts, etc.). It should be noted that these uses are merely exemplary. Applications of the lead-acid battery according to the above aspects of the present invention are not limited to these.

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
1: lead-acid 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: electrode 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

Claims (8)

鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を含む少なくとも1つのセルを含み、
前記極板群は、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を含み、
前記負極板は、硫酸バリウム粒子を含む負極電極材料を含み、
前記硫酸バリウム粒子の体積基準の粒度分布において、頻度の累積が10%、50%および90%となる粒子径をそれぞれ、D10、D50およびD90とするとき、(D90-D10)/D50で表されるスパン値が2.78以下であり、
前記セパレータは、結晶質領域と非晶質領域とを含み、
前記セパレータのX線回折スペクトルにおいて、100×I/(I+I)で示される結晶化度が20%以上であり、
は、前記結晶質領域に相当する回折ピークのうちピーク高さが最大である回折ピークの積分強度であり、
は、前記非晶質領域に相当するハローの積分強度であり、
前記セパレータにおいて、0.005μm以上10μm以下の細孔径を有する細孔の容積の合計Vtは、0.8cm/g以上である、鉛蓄電池。
A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including an electrode group and an electrolyte,
The electrode plate group includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate,
The negative plate comprises a negative electrode material containing barium sulfate particles,
In the volume-based particle size distribution of the barium sulfate particles, when the particle diameters at which the cumulative frequency is 10%, 50%, and 90% are D10, D50, and D90, respectively, (D90-D10)/D50 span value is 2.78 or less,
the separator includes a crystalline region and an amorphous region;
In the X-ray diffraction spectrum of the separator, the crystallinity indicated by 100×I c /(I c +I a ) is 20% or more,
I c is the integrated intensity of the diffraction peak having the maximum peak height among the diffraction peaks corresponding to the crystalline region;
I a is the integrated intensity of the halo corresponding to the amorphous region;
The lead-acid battery, wherein the total volume Vt of pores having a pore diameter of 0.005 μm or more and 10 μm or less in the separator is 0.8 cm 3 /g or more.
前記スパン値は、2.75以下である、請求項1に記載の鉛蓄電池。 2. The lead-acid battery according to claim 1, wherein said span value is 2.75 or less. 前記容積の合計Vtは、0.90cm/g以上である、請求項1または2に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to claim 1 or 2, wherein the total volume Vt is 0.90 cm 3 /g or more. 前記結晶化度は、40%以下である、請求項1~3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 3, wherein said crystallinity is 40% or less. 前記セパレータは、ポリオレフィンを含む、請求項1~4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 4, wherein the separator contains polyolefin. 前記ポリオレフィンは、少なくともエチレン単位を含み、
前記ピーク高さが最大である前記回折ピークは、前記結晶質領域による(110)面に相当する、請求項5に記載の鉛蓄電池。
The polyolefin contains at least ethylene units,
6. The lead-acid battery of claim 5, wherein the diffraction peak with the highest peak height corresponds to the (110) plane due to the crystalline region.
前記セパレータは、100μm以上300μm以下の厚さを有する、請求項1~6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 6, wherein said separator has a thickness of 100 µm or more and 300 µm or less. 前記セパレータは、オイルを含有する、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 separator contains oil.
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