JP3107242B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents
鉛蓄電池Info
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- JP3107242B2 JP3107242B2 JP03283372A JP28337291A JP3107242B2 JP 3107242 B2 JP3107242 B2 JP 3107242B2 JP 03283372 A JP03283372 A JP 03283372A JP 28337291 A JP28337291 A JP 28337291A JP 3107242 B2 JP3107242 B2 JP 3107242B2
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- Japan
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鉛蓄電池、特に自動車用
鉛蓄電池に係り、高化成効率、高利用率および長寿命を
実現するための陽極板に関するものである。
鉛蓄電池に係り、高化成効率、高利用率および長寿命を
実現するための陽極板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉛蓄電池においてはペースト式陽
極板が広く用いられている。その未化成活物質中の硫酸
鉛量は１５重量％程度のものが主流である。この陽極板
の活物質の利用率を向上させる手段としては、活物質中
に中空カーボンバルーンを添加する（特開昭６２−１６
０６５９号公報に記載）、活物質中に異方性の大きい黒
鉛を添加する（特開昭５６−１０９４６０号公報に記
載）、あるいはラメラ構造を有した球状炭素微粒子を添
加する（特開平２−２９７８６１号公報に記載）等が知
られている。
極板が広く用いられている。その未化成活物質中の硫酸
鉛量は１５重量％程度のものが主流である。この陽極板
の活物質の利用率を向上させる手段としては、活物質中
に中空カーボンバルーンを添加する（特開昭６２−１６
０６５９号公報に記載）、活物質中に異方性の大きい黒
鉛を添加する（特開昭５６−１０９４６０号公報に記
載）、あるいはラメラ構造を有した球状炭素微粒子を添
加する（特開平２−２９７８６１号公報に記載）等が知
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の如くカーボンブラックを添加した場合、陽極板の利
用率は確かに向上するものの、無添加のものに比べて電
池の寿命性能が悪いという欠点がある。
来の如くカーボンブラックを添加した場合、陽極板の利
用率は確かに向上するものの、無添加のものに比べて電
池の寿命性能が悪いという欠点がある。
【０００４】本発明の目的は、上記課題を解決し高利用
率かつ長寿命の鉛蓄電池を提供することにある。
率かつ長寿命の鉛蓄電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明はフタル酸ジブチル吸油量（以下「ＤＢＰ吸
油量」という）が３００ｍｌ／１００ｇ以上のカーボン
ブラックを添加し、かつ未化成活物質中の硫酸鉛量を従
来の約１５重量％より少なくして対処することにした。
具体的には、該カーボンブラックの添加量ｘ（鉛粉に対
する重量％）と未化成活物質中の硫酸鉛量Ｐ（重量％）
との関係がＰ≦２５−２５ｘかつＰ≧１５−６０ｘとな
るようにする。本発明は上記不等式を満たすように製作
した陽極板を電池に具備させることを特徴とするもので
ある。
に、本発明はフタル酸ジブチル吸油量（以下「ＤＢＰ吸
油量」という）が３００ｍｌ／１００ｇ以上のカーボン
ブラックを添加し、かつ未化成活物質中の硫酸鉛量を従
来の約１５重量％より少なくして対処することにした。
具体的には、該カーボンブラックの添加量ｘ（鉛粉に対
する重量％）と未化成活物質中の硫酸鉛量Ｐ（重量％）
との関係がＰ≦２５−２５ｘかつＰ≧１５−６０ｘとな
るようにする。本発明は上記不等式を満たすように製作
した陽極板を電池に具備させることを特徴とするもので
ある。
【０００６】
【作用】上記手段が高化成効率、高利用率、および長寿
命を達成するのに有効である理由を以下に示す。まず化
成効率が向上するのはカーボンの電子伝導性が大きいた
めであることは言うまでもない。次いで利用率である
が、陽極板の利用率を高めるには活物質の反応面積を大
きくすることが重要であり、それには多孔度を大きくす
ることが有効である。ところで、本発明で使用するカー
ボンブラックは従来のものに比べてＤＢＰ吸油量がかな
り大きいため、陽極用ペーストを調製する際、この中に
多くの水分を含ませることが可能である。幾つかの種類
のカーボンブラックについて、化成効率と陽極板利用率
を調べた結果を表１に示す。
命を達成するのに有効である理由を以下に示す。まず化
成効率が向上するのはカーボンの電子伝導性が大きいた
めであることは言うまでもない。次いで利用率である
が、陽極板の利用率を高めるには活物質の反応面積を大
きくすることが重要であり、それには多孔度を大きくす
ることが有効である。ところで、本発明で使用するカー
ボンブラックは従来のものに比べてＤＢＰ吸油量がかな
り大きいため、陽極用ペーストを調製する際、この中に
多くの水分を含ませることが可能である。幾つかの種類
のカーボンブラックについて、化成効率と陽極板利用率
を調べた結果を表１に示す。
【０００７】
【表１】
【０００８】また、吸油量と利用率との関係を図４に示
す。利用率はカーボンブラックのＤＢＰ吸油量が大きい
ほど概ね高く、３００ｍｌ／１００ｇ以上になると急激
に向上している。この理由は現時点では明確ではない
が、３００ｍｌ／１００ｇ以上という極めて大きいＤＢ
Ｐ吸油量を示すカーボンブラックは、これをペースト中
に添加した際、その水の保持形態が異なり、多量の水を
含むことが可能であるためと考えられる。従って、ペー
スト塗着後乾燥して水分を除去することで、利用率向上
に有効なポアを従来に比べてより多く得ることができ
る。ところが、活物質の多孔度を高めることによる弊害
も生じる。それは粒子同士の結合が弱くなるために活物
質の強度が低下してしまうことである。そのため、電池
の寿命性能は悪化せざるを得ない。そこで、多孔度を高
めるもうひとつの手法として未化成活物質に含有させて
いる、硫酸鉛の量を低減することの効果が期待できた。
硫酸鉛は化成によって二酸化鉛に変化するが、この際の
体積収縮によってポアを形成する。カーボンブラックと
硫酸鉛により形成されるポアの径はそれぞれ異なる。現
段階ではまだ理由は明らかでないが、本発明では硫酸鉛
が寄与するポアの形成を抑制することで、利用率を損な
わずに寿命性能を向上させる効果を見出したものであ
る。
す。利用率はカーボンブラックのＤＢＰ吸油量が大きい
ほど概ね高く、３００ｍｌ／１００ｇ以上になると急激
に向上している。この理由は現時点では明確ではない
が、３００ｍｌ／１００ｇ以上という極めて大きいＤＢ
Ｐ吸油量を示すカーボンブラックは、これをペースト中
に添加した際、その水の保持形態が異なり、多量の水を
含むことが可能であるためと考えられる。従って、ペー
スト塗着後乾燥して水分を除去することで、利用率向上
に有効なポアを従来に比べてより多く得ることができ
る。ところが、活物質の多孔度を高めることによる弊害
も生じる。それは粒子同士の結合が弱くなるために活物
質の強度が低下してしまうことである。そのため、電池
の寿命性能は悪化せざるを得ない。そこで、多孔度を高
めるもうひとつの手法として未化成活物質に含有させて
いる、硫酸鉛の量を低減することの効果が期待できた。
硫酸鉛は化成によって二酸化鉛に変化するが、この際の
体積収縮によってポアを形成する。カーボンブラックと
硫酸鉛により形成されるポアの径はそれぞれ異なる。現
段階ではまだ理由は明らかでないが、本発明では硫酸鉛
が寄与するポアの形成を抑制することで、利用率を損な
わずに寿命性能を向上させる効果を見出したものであ
る。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を説明する。高利用率化、
長寿命化を同時に達成するためのカーボンブラックの添
加効果および硫酸鉛含有量の低減効果を調べるため、幾
つかの仕様の陽極板を製作した。まずボールミル方式で
製作した酸化度７５％の鉛粉に水を添加しながら練合し
た後、比重１．２６（ａｔ２０℃）の希硫酸を添加しな
がら練合し所定量（１５，１０，５，０重量％の４水
準）の硫酸鉛を含有するペーストを得た。次いで所定量
（０，０．２，０．４，０．６，０．８，１．０，１．
２重量％の７水準）のカーボンブラック（商品名ケッチ
ェンブラックＥＣ，ケッチェンブラックインターナショ
ナルコーポレーション製、ＤＢＰ吸油量３７０ｍｌ／１
００ｇ）を添加する。この時点でカーボンブラックの強
い吸水作用のためペーストが水分を奪われて硬くなる。
そこでカーボンブラック添加前と同じ硬さになるように
水を添加しながらペーストを再調製した。これを鉛−ア
ンチモン系合金からなる格子体（ｗ１０８×ｈ１１５×
ｔ１．４５ｍｍ）に塗着後、５０℃、相対湿度９５％の
雰囲気中で１８ｈ熟成、１２０℃で１ｈ乾燥し陽極未化
板を得た。次に上記陽極未化板４枚と陰極未化板５枚と
で構成する２Ｖ電池を製作し、比重１．２３５（ａｔ２
０℃）の希硫酸を注入して理論電気量の３００％を通
電、化成した後電解液比重を１．２８０（ａｔ２０℃）
に調整し、２５℃で０．２Ｃ放電試験を行った。その後
４０℃においてＪＩＳ寿命試験に供した。カーボンブラ
ックの添加量と寿命サイクル数との関係を図２に示す。
カーボンブラックの添加量を増やすにつれて寿命は短く
なるが、これは硫酸鉛量を減らすことで改善可能である
ことが分かった。またカーボンブラックの添加量と陽極
板利用率の関係を図３に示す。従来品（ｘ＝０％、Ｐ＝
１５％）レベルに比べて、カーボンブラックの添加量を
増やすと、ある添加量までは利用率の向上が顕著に認め
られるものの、それ以上添加すると却って逆効果となっ
た。解体の結果、極板の表面で活物質の剥離が認められ
た。添加量過多による活物質間の結合力低下が原因と考
えられる。以上の結果をまとめると図１のようになる。
本図は、利用率は従来レベル以上、寿命はＪＩＳ規格値
以上のものを合格とした際の合否を示したものである。
従来品のもつ問題点に硫酸鉛量を減らして対処する場
合、概ね直線Ｐ＝１５−６０ｘより下の領域では利用率
的に不利となり、直線Ｐ＝２５−２５ｘより上の領域で
は寿命的に不利となる。従って図中の台形の領域、すな
わちＰ≦１５かつＰ≦２５−２５ｘかつＰ≧１５−６０
ｘが適している。
長寿命化を同時に達成するためのカーボンブラックの添
加効果および硫酸鉛含有量の低減効果を調べるため、幾
つかの仕様の陽極板を製作した。まずボールミル方式で
製作した酸化度７５％の鉛粉に水を添加しながら練合し
た後、比重１．２６（ａｔ２０℃）の希硫酸を添加しな
がら練合し所定量（１５，１０，５，０重量％の４水
準）の硫酸鉛を含有するペーストを得た。次いで所定量
（０，０．２，０．４，０．６，０．８，１．０，１．
２重量％の７水準）のカーボンブラック（商品名ケッチ
ェンブラックＥＣ，ケッチェンブラックインターナショ
ナルコーポレーション製、ＤＢＰ吸油量３７０ｍｌ／１
００ｇ）を添加する。この時点でカーボンブラックの強
い吸水作用のためペーストが水分を奪われて硬くなる。
そこでカーボンブラック添加前と同じ硬さになるように
水を添加しながらペーストを再調製した。これを鉛−ア
ンチモン系合金からなる格子体（ｗ１０８×ｈ１１５×
ｔ１．４５ｍｍ）に塗着後、５０℃、相対湿度９５％の
雰囲気中で１８ｈ熟成、１２０℃で１ｈ乾燥し陽極未化
板を得た。次に上記陽極未化板４枚と陰極未化板５枚と
で構成する２Ｖ電池を製作し、比重１．２３５（ａｔ２
０℃）の希硫酸を注入して理論電気量の３００％を通
電、化成した後電解液比重を１．２８０（ａｔ２０℃）
に調整し、２５℃で０．２Ｃ放電試験を行った。その後
４０℃においてＪＩＳ寿命試験に供した。カーボンブラ
ックの添加量と寿命サイクル数との関係を図２に示す。
カーボンブラックの添加量を増やすにつれて寿命は短く
なるが、これは硫酸鉛量を減らすことで改善可能である
ことが分かった。またカーボンブラックの添加量と陽極
板利用率の関係を図３に示す。従来品（ｘ＝０％、Ｐ＝
１５％）レベルに比べて、カーボンブラックの添加量を
増やすと、ある添加量までは利用率の向上が顕著に認め
られるものの、それ以上添加すると却って逆効果となっ
た。解体の結果、極板の表面で活物質の剥離が認められ
た。添加量過多による活物質間の結合力低下が原因と考
えられる。以上の結果をまとめると図１のようになる。
本図は、利用率は従来レベル以上、寿命はＪＩＳ規格値
以上のものを合格とした際の合否を示したものである。
従来品のもつ問題点に硫酸鉛量を減らして対処する場
合、概ね直線Ｐ＝１５−６０ｘより下の領域では利用率
的に不利となり、直線Ｐ＝２５−２５ｘより上の領域で
は寿命的に不利となる。従って図中の台形の領域、すな
わちＰ≦１５かつＰ≦２５−２５ｘかつＰ≧１５−６０
ｘが適している。
【００１０】
【発明の効果】上述したように、本発明に係る鉛蓄電池
では、陽極未化板にＤＢＰ吸油量の大きいカーボンブラ
ックを添加したため、活物質に有効なポアが多数形成さ
れ、従来に比べて利用率が大幅に向上した。そしてその
弊害として生じた短寿命の問題は、未化成活物質中の硫
酸鉛量を減らして適正値とすることによって解決した。
これにより化成効率の大きい、利用率の高い、かつ長寿
命の鉛蓄電池を得ることができ、工業的価値の甚だ大な
るものである。
では、陽極未化板にＤＢＰ吸油量の大きいカーボンブラ
ックを添加したため、活物質に有効なポアが多数形成さ
れ、従来に比べて利用率が大幅に向上した。そしてその
弊害として生じた短寿命の問題は、未化成活物質中の硫
酸鉛量を減らして適正値とすることによって解決した。
これにより化成効率の大きい、利用率の高い、かつ長寿
命の鉛蓄電池を得ることができ、工業的価値の甚だ大な
るものである。
【図１】陽極板のカーボンブラック添加量と硫酸鉛量を
変えて電池性能を調べた結果を示す図である。
変えて電池性能を調べた結果を示す図である。
【図２】カーボンブラック添加量と電池の寿命サイクル
数との関係を、硫酸鉛量をパラメータとして示した図で
ある。
数との関係を、硫酸鉛量をパラメータとして示した図で
ある。
【図３】カーボンブラック添加量と０．２Ｃ放電時の陽
極板利用率との関係を、硫酸鉛量をパラメータとして示
した図である。
極板利用率との関係を、硫酸鉛量をパラメータとして示
した図である。
【図４】カーボンブラックのＤＢＰ吸油量と陽極板利用
率との関係を示した図である。
率との関係を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/14 - 4/23 H01M 4/62
Claims (1)
- 【請求項１】ＤＢＰ吸油量が３００ｍｌ／１００ｇ以上
であるカーボンブラックを添加して成り、該カーボンブ
ラックの添加量ｘ（鉛粉に対する重量％）と未化成活物
質中の硫酸鉛量Ｐ（重量％）とが、不等式Ｐ≦２５−２
５ｘおよびＰ≧１５−６０ｘを同時に満たし、かつＰ≦
１５である陽極板を備えたことを特徴とする鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03283372A JP3107242B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03283372A JP3107242B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121067A JPH05121067A (ja) | 1993-05-18 |
| JP3107242B2 true JP3107242B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=17664650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03283372A Expired - Fee Related JP3107242B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3107242B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102714304B (zh) * | 2009-11-02 | 2016-03-23 | 卡博特公司 | 铅酸电池以及为此的糊膏 |
| CN102244249B (zh) * | 2011-06-01 | 2013-06-26 | 哈尔滨工业大学 | 用于超级铅酸电池的碳基复合电极材料的制备方法 |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP03283372A patent/JP3107242B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05121067A (ja) | 1993-05-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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