JP3516416B2 - Coated tin oxide fiber and electrode active material comprising the same - Google Patents

Coated tin oxide fiber and electrode active material comprising the same

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JP3516416B2 JP30774394A JP30774394A JP3516416B2 JP 3516416 B2 JP3516416 B2 JP 3516416B2 JP 30774394 A JP30774394 A JP 30774394A JP 30774394 A JP30774394 A JP 30774394A JP 3516416 B2 JP3516416 B2 JP 3516416B2
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電極活物質、詳しくは
利用率の高い鉛蓄電池用電極活物質、並びにそれに用い
る被覆酸化スズファイバーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode active material, more specifically to a lead storage battery electrode active material having a high utilization rate, and a coated tin oxide fiber used therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】鉛蓄電池は、自動車などに搭載される移
動用2次電池、あるいはコンピュータ等のバックアップ
用2次電池として広く普及している。しかしながら充放
電サイクルを繰り返すと、正極活物質である二酸化鉛や
負極活物質である鉛の表面で硫酸鉛や一酸化鉛が生成す
ることにより導電性が低下する、電極活物質が軟化する
ことにより導電性が低下する、あるいは電極活物質の脱
落等により寿命が短くなるという問題を残している。正
極活物質である二酸化鉛や負極活物質である鉛の表面に
生成する硫酸鉛や一酸化鉛は本来絶縁性であるため、こ
れらが電極活物質の表面に生成すると電極活物質の導電
性を著しく低下させ、反応に寄与できるはずの内部の正
極活物質および負極活物質(以下、単に活物質と呼ぶ場
合もある)の利用を困難にする。これは活物質の利用率
を40%以下と小さくしており、鉛蓄電池本来の性能を
充分に引き出せていない原因となっている。活物質の利
用率を高めることができれば、鉛蓄電池のエネルギー密
度を増大させることができ、更に鉛蓄電池の応用分野を
拡大させることができる。最近、この活物質の導電性低
下を抑制して活物質の利用率を少しでも向上させてエネ
ルギー密度を高めようと、活物質中に導電性を有する黒
鉛、あるいは酸化錫の粉末を添加することが試みられて
いる。
2. Description of the Related Art Lead acid batteries are widely used as mobile secondary batteries mounted in automobiles or the like, or backup secondary batteries for computers and the like. However, when the charge / discharge cycle is repeated, the conductivity decreases due to the generation of lead sulfate or lead monoxide on the surface of lead dioxide, which is the positive electrode active material, or lead, which is the negative electrode active material, and the softening of the electrode active material There remains a problem that the life is shortened due to the decrease in conductivity or the dropping of the electrode active material. Lead sulfate, which is the positive electrode active material, and lead sulfate, which are formed on the surface of the negative electrode active material, and lead monoxide are inherently insulative, so if they are formed on the surface of the electrode active material, the conductivity of the electrode active material is changed. It significantly lowers and makes it difficult to use the positive electrode active material and the negative electrode active material (hereinafter sometimes simply referred to as active material) inside, which should be able to contribute to the reaction. This reduces the utilization rate of the active material to 40% or less, which is the reason why the original performance of the lead storage battery cannot be sufficiently obtained. If the utilization rate of the active material can be increased, the energy density of the lead storage battery can be increased, and the application field of the lead storage battery can be further expanded. Recently, in order to suppress the decrease in the conductivity of the active material and improve the utilization rate of the active material to increase the energy density, it is necessary to add conductive graphite or tin oxide powder to the active material. Is being attempted.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、黒鉛は
酸化されて消耗しやすいため、特に正極活物質に添加し
た場合導電性付与の効果を維持することはできなかっ
た。また、添加が試みられている酸化スズは粉末である
ため導電性付与の効果が小さく、充分な導電性を付与し
ようとすれば多量に添加せざるを得なく、電池のエネル
ギー密度が低下するという問題があった。
However, since graphite is easily oxidized and consumed, the effect of imparting conductivity cannot be maintained especially when it is added to the positive electrode active material. In addition, tin oxide, which has been tried to be added, has a small effect of imparting conductivity because it is a powder, and in order to impart sufficient conductivity, it is unavoidable to add a large amount, and the energy density of the battery decreases. There was a problem.

【0004】そこで、負極活物質および正極活物質の利
用率を高める別の有効な方法が強く求められていた。
Therefore, another effective method for increasing the utilization rates of the negative electrode active material and the positive electrode active material has been strongly demanded.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、酸化鉛また
は鉛で表面を被覆した被覆酸化スズファイバーを正極活
物質、あるいは負極活物質として用いれば活物質の利用
率が向上し、しかも硫酸水溶液中での耐久性も高いこと
を見い出し、ここに本発明を完成するに至った。
Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that lead oxide or a coated tin oxide fiber whose surface is coated with lead is used as a positive electrode active material or a negative electrode active material. It was found that when used as a substance, the utilization factor of the active material was improved and the durability in an aqueous sulfuric acid solution was also high, and the present invention was completed here.

【0006】即ち、本発明は、多結晶性酸化スズおよび
周期律表第V族の金属酸化物を主構成成分とする酸化ス
ズファイバーの表面に酸化鉛または鉛が被覆された、鉛
蓄電池用の電極活物質用被覆酸化スズファイバーであ
る。
[0006] That is, the present invention is a lead oxide obtained by coating the surface of a tin oxide fiber mainly composed of polycrystalline tin oxide and a metal oxide of Group V of the periodic table with lead oxide or lead.
A coated tin oxide fiber for an electrode active material for a storage battery .

【0007】[0007]

【0008】他の発明は、該被覆酸化スズファイバーか
らなる電極活物質である。
Another invention is an electrode active material comprising the coated tin oxide fiber.

【0009】次に本発明を更に具体的に説明する。Next, the present invention will be described more specifically.

【0010】本発明において酸化鉛あるいは鉛を被覆す
る電極活物質基体となる酸化スズファイバーは、主に多
結晶性酸化スズと周期律表第V族の金属酸化物(以下単
に第V族金属酸化物という)が構成成分となっている。
第V族金属酸化物の構成比率は得られる酸化スズファイ
バーの導電性に大きな影響を与える。目的とする導電性
によってその構成比率を任意に変えることができるが、
活物質基体とするためには、酸化スズファイバーの比抵
抗は、通常5x102Ω・cm以下、好ましくは2x1
2Ω・cm以下が好ましい。下限は作製方法によって
もバラつくが、一般には1x10-2Ω・cmから1x1
-3Ω・cmとされる。このため第V族金属酸化物の構
成比率は通常0.05モル%〜25モル%、好ましくは
0.1モル〜20モル%とする。比抵抗が5x102Ω
・cmを超えても硫酸鉛の比抵抗よりも充分低く導電性
はあるが、電池または電解において電流密度を小さくし
なければならなくなる場合があるので、比抵抗は5x1
2Ω・cm以下が好ましい。第V族金属酸化物は一般
には酸化スズ中に固溶して存在するので、X線回折では
第V族金属酸化物固有のピークは観察されないが、固溶
せずに含有されている場合もある。
In the present invention, the tin oxide fiber used as the lead oxide or the electrode active material substrate coated with lead is mainly composed of polycrystalline tin oxide and a metal oxide of Group V of the periodic table (hereinafter simply referred to as Group V metal oxide). It is a component.
The composition ratio of the Group V metal oxide has a great influence on the conductivity of the obtained tin oxide fiber. The composition ratio can be arbitrarily changed depending on the desired conductivity,
In order to make the active material substrate, the specific resistance of tin oxide fiber is usually 5 × 10 2 Ω · cm or less, preferably 2 × 1.
It is preferably 0 2 Ω · cm or less. The lower limit varies depending on the manufacturing method, but it is generally from 1x10 -2 Ωcm to 1x1.
It is set to 0 -3 Ω · cm. Therefore, the constituent ratio of the Group V metal oxide is usually 0.05 mol% to 25 mol%, preferably 0.1 mol to 20 mol%. Specific resistance is 5 × 10 2 Ω
- Beyond cm also charge and partial lower conductivity than the resistivity of the lead sulfate, but because it may becomes necessary to reduce the current density in the battery or electrolyte, the resistivity is 5x1
It is preferably 0 2 Ω · cm or less. Since the Group V metal oxide is generally present in solid solution in tin oxide, a peak peculiar to the Group V metal oxide is not observed by X-ray diffraction, but it may be contained even if it is not dissolved. is there.

【0011】本発明において電極活物質基体に用いる複
合酸化スズファイバーは、主に多結晶性酸化スズ、シリ
カおよび第V族金属酸化物が構成成分となっていてもよ
い。上述の通り第V族金属酸化物は導電性を付与する目
的で含有され、シリカは得られる複合酸化スズファイバ
ーの機械的強度を高める目的で含有される。これらの諸
物性を勘案して、通常多結晶性酸化スズ20〜98モル
%、シリカ2〜80モル%、第V族金属酸化物0.01
モル%〜24.5モル%、好ましくは多結晶性酸化スズ
50〜95モル%、シリカ5〜50モル%、第V族金属
酸化物0.05〜19モル%とする。該複合酸化スズフ
ァイバーにおいても、第V族金属酸化物は通常酸化スズ
中に固溶して存在する。一方、シリカは一部は酸化スズ
中に固溶して存在すると推測されるが、大部分は酸化ス
ズ中には固溶しないで混合物の状態で分散して存在す
る。
The compound used for the electrode active material substrate in the present invention
The synthetic tin oxide fiber may be composed mainly of polycrystalline tin oxide, silica and a Group V metal oxide .
Yes. As described above, the Group V metal oxide is contained for the purpose of imparting conductivity, and the silica is contained for the purpose of increasing the mechanical strength of the obtained composite tin oxide fiber. In consideration of these physical properties, polycrystalline tin oxide is usually 20 to 98 mol%, silica is 2 to 80 mol%, and a Group V metal oxide 0.01
Mol% to 24.5 mol%, preferably 50 to 95 mol% of polycrystalline tin oxide, 5 to 50 mol% of silica, and 0.05 to 19 mol% of Group V metal oxide. Also in the composite tin oxide fiber, the Group V metal oxide is usually present as a solid solution in tin oxide. On the other hand, it is presumed that a part of silica is present as a solid solution in tin oxide, but most of the silica is not present in tin oxide as a solid solution and is present in a dispersed state in a mixture.

【0012】(複合)酸化スズファイバー中の第V族金
属酸化物やシリカの構成比率は、化学分析や蛍光X線分
析によって確認できるが、通常は原料比から理論的な計
算で算出されたものと大差を生じないので、製造原料比
が明かな場合は該原料比から算出することもできる。
The composition ratio of the Group V metal oxide or silica in the (composite) tin oxide fiber can be confirmed by chemical analysis or fluorescent X-ray analysis, but is usually calculated by theoretical calculation from the raw material ratio. When the manufacturing raw material ratio is clear, it can be calculated from the raw material ratio.

【0013】上記第V族金属酸化物としては、バナジウ
ム、ニオブ、タンタル、アンチモン、ビスマス等の酸化
物が挙げられ、このなかでも、導電性を高めるためには
アンチモンの酸化物が好ましい。
Examples of the Group V metal oxides include oxides of vanadium, niobium, tantalum, antimony, bismuth, etc. Among them, antimony oxides are preferable in order to enhance conductivity.

【0014】本発明の(複合)酸化スズファイバーに
は、更に柔軟性を付与したり、結晶子サイズを制御する
ために更にアルミナ、酸化カルシウム、酸化バリウム、
酸化ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸
化ネオジウム、酸化ランタン、酸化ガリウム、酸化サマ
リウム、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化チタ
ン、酸化ゲルマニウム等を、通常全成分を基準にして8
モル%以下で含有させることができる。
The (composite) tin oxide fiber of the present invention is further provided with alumina, calcium oxide, barium oxide, in order to impart flexibility and control the crystallite size.
Strontium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, neodymium oxide, lanthanum oxide, gallium oxide, samarium oxide, indium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, germanium oxide, etc. are usually used based on all components.
It can be contained at a mol% or less.

【0015】また、電極そのものとして用いる場合に
は、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジ
ウム、金、銀、オスミウム等の貴金属を金属あるいは酸
化物の状態で含有させることもできる。その場合の組成
は目的に応じて適宜決定すればよく、通常全成分を基準
にして8モル%以下で含有させることができる。
When used as the electrode itself, a noble metal such as platinum, ruthenium, iridium, rhodium, palladium, gold, silver or osmium can be contained in the form of metal or oxide. The composition in that case may be appropriately determined according to the purpose, and usually 8 mol% or less based on all components can be contained.

【0016】また、鉛を主成分とするグリッドや活物質
とのなじみをよくするために、更に鉛の酸化物を通常全
成分を基準にして8モル%以下含有させることも好まし
い。
Further, in order to improve compatibility with the grid containing lead as a main component and the active material, it is also preferable to further contain an oxide of lead in an amount of usually 8 mol% or less based on all components.

【0017】本発明の(複合)酸化スズファイバーを構
成する酸化スズは多結晶性であるが、結晶子サイズが通
常平均30nm以下、更には製法によっては平均15n
m以下と小さく、しかも均一性が高く緻密である。この
ため、鉛蓄電池の電解質として使用される硫酸水溶液に
対しても充分な耐薬品性を示すことが明らかとなった。
The tin oxide constituting the (composite) tin oxide fiber of the present invention is polycrystalline, but the crystallite size is usually 30 nm or less on average, and 15 n on average depending on the production method.
It is as small as m or less, and is highly uniform and dense. For this reason, it has been clarified that it exhibits sufficient chemical resistance even to a sulfuric acid aqueous solution used as an electrolyte of a lead storage battery.

【0018】本発明における(複合)酸化スズファイバ
ーの繊維径は5μm〜数mm程度まで制御することがで
き、バラツキも±20%以下、更には10%以下まで制
御することが可能である。更に、ファイバーの長さは、
連続紡糸によりほぼ無限長のものまで可能であり、切断
することにより任意の長さのものが得られる。電極活物
質基体として用いる場合の好ましい酸化スズ繊維の径は
5〜70μm、より好ましくは5〜50μmである。5
μmよりも小さくても電極活物質基体として用いること
ができるが、取り扱いが困難になる。また、50μmよ
り大きくても電極活物質基体として用いることができる
が、ファイバーの柔軟性等を考慮すれば50μm以下が
好ましい。ファイバーの長さは、目的とする電極活物質
基体に応じて適宜決定すればよい。例えば、(複合)酸
化スズファイバーを織物状に加工して電極活物質基体と
して用い、その上に酸化鉛または鉛を被覆して電極活物
質とすることもできる。この場合、(複合)酸化スズフ
ァイバーは電極活物質基体であり、且つ集電体も兼ねる
ことになる。あるいは酸化鉛または鉛を(複合)酸化ス
ズファイバーに被覆後0.5mm〜30mm程度に切断
して粉砕し、水および硫酸を添加混合して混練してペー
スト状とし、鉛合金等で作られた集電体を兼ねた格子状
の電極板に保持して、熟成、乾燥、化成工程を経て、電
極板とする場合もある。
The fiber diameter of the (composite) tin oxide fiber in the present invention can be controlled to about 5 μm to several mm, and the variation can be controlled to ± 20% or less, further 10% or less. Furthermore, the fiber length is
It is possible to obtain almost infinite lengths by continuous spinning, and to obtain arbitrary lengths by cutting. When used as an electrode active material substrate, the tin oxide fiber preferably has a diameter of 5 to 70 μm, more preferably 5 to 50 μm. 5
Even if it is smaller than μm, it can be used as an electrode active material substrate, but it is difficult to handle. Further, even if it is larger than 50 μm, it can be used as an electrode active material substrate, but it is preferably 50 μm or less in consideration of the flexibility of the fiber. The length of the fiber may be appropriately determined depending on the intended electrode active material substrate. For example, the (composite) tin oxide fiber may be processed into a woven fabric and used as an electrode active material substrate, and lead oxide or lead may be coated thereon to form an electrode active material. In this case, the (composite) tin oxide fiber serves as an electrode active material substrate and also serves as a current collector. Alternatively, after coating lead oxide or lead on (composite) tin oxide fiber, cutting to about 0.5 mm to 30 mm, crushing, adding water and sulfuric acid, mixing and kneading to form a paste, and made of a lead alloy or the like In some cases, the electrode plate is held by a grid-shaped electrode plate that also serves as a current collector, and then subjected to aging, drying, and chemical conversion steps to form an electrode plate.

【0019】酸化スズはβーPbO2 と同じルチル構造
をしているため、特に正極活物質の基体として用いた場
合、特に馴染みがよく付着強度も高いので好ましい。ま
た、特定の結晶面のみが現れている従来の酸化スズウィ
スカーでは、充放電サイクルによる電極活物質の溶解・
析出過程を繰り返すうちに、酸化スズウィスカーと接す
る電極活物質の形態に可逆性が失われて異方性が生じ、
その結果放電容量が小さくなり易いという問題もあるの
で、(複合)酸化スズファイバーを構成する酸化スズは
多結晶性であることが有利である。また、ガラスファイ
バーあるいはチタン酸カリウムウィスカー等に導電性酸
化スズを被覆したものを電極活物質基体として用いるこ
とも考えられるが、均一な被覆が困難で導電性も低く、
しかも付着強度が低いので電極作製時の混練によって、
あるいは硫酸中での過酷な電池の充放電サイクル中に被
覆が剥がれて導電性が低下するので好ましくないことが
わかった。また、炭素繊維に酸化スズを被覆することも
考えられるが、正極活物質として用いる場合には酸化消
耗して導電性が低下したり、付着強度も高くないので好
ましくない。
Since tin oxide has the same rutile structure as β-PbO 2 , it is particularly preferable when it is used as a substrate of a positive electrode active material because it is particularly familiar and has high adhesion strength. In addition, in the conventional tin oxide whiskers in which only specific crystal planes appear, dissolution / dissolution of the electrode active material due to charge / discharge cycles
While repeating the precipitation process, the morphology of the electrode active material in contact with the tin oxide whiskers loses reversibility and causes anisotropy,
As a result, there is also a problem that the discharge capacity tends to be small, so it is advantageous that the tin oxide constituting the (composite) tin oxide fiber is polycrystalline. It is also conceivable to use glass fiber or potassium titanate whiskers coated with conductive tin oxide as the electrode active material substrate, but uniform coating is difficult and the conductivity is low,
Moreover, since the adhesion strength is low, kneading during electrode production
Alternatively, it has been found that the coating is peeled off during the severe charge / discharge cycle of the battery in sulfuric acid to lower the conductivity, which is not preferable. It is also possible to coat the carbon fiber with tin oxide, but when it is used as a positive electrode active material, it is not preferable because it is oxidized and consumed to lower the conductivity and the adhesion strength is not high.

【0020】次に本発明の電極活物質基体材料として用
いる(複合)酸化スズファイバーの代表的な製造方法を
例示する。アルコールに、ハロゲン化スズ等のスズ化合
物および周期律表第V族元素の化合物、あるいは更にシ
リコンアルコキシドを混合溶解させた後、濃縮すること
により得られる曳糸性を示す溶液(紡糸液)から酸化ス
ズを含むゲルファイバーを紡糸して、加熱処理すること
により容易に、しかも安価に任意のアスペクト比の(複
合)酸化スズファイバーが得られる。
Next, a typical production method of the (composite) tin oxide fiber used as the electrode active material base material of the present invention will be illustrated. Oxidation from a solution (spinning solution) having spinnability obtained by mixing and dissolving a tin compound such as tin halide and a compound of Group V element of the periodic table or further silicon alkoxide in alcohol and concentrating the mixture. By spinning a gel fiber containing tin and heat-treating it, a (composite) tin oxide fiber having an arbitrary aspect ratio can be obtained easily and at low cost.

【0021】上記アルコ−ルの具体例として、メチルア
ルコ−ル、エチルアルコ−ル、プロピルアルコ−ル、ブ
チルアルコ−ル、オクチルアルコール、2ーメトキシエ
タノール、2ーエトキシエタノール、エチレングリコー
ル、1ーメトキシー2ープロピルアルコール、メトキシ
エトキシエタノール、2ーフェニルエチルアルコール、
ベンジルアルコ−ル、アリルアルコール、2ーメチルー
2ープロペンー1ーオール、3ーメチルー3ーブテンー
1ーオール等を挙げることができる。特に、メチルアル
コール、エチルアルコールはハロゲン化スズ化合物の溶
解度が高く好ましい。上記アルコールは通常単独で用い
られるが、ハロゲン化スズ化合物との反応性、あるいは
ハロゲン化スズ化合物の溶解性等を制御するために2種
類以上のアルコールの混合物を用いることもできる。
Specific examples of the alcohol include methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, octyl alcohol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, ethylene glycol, 1-methoxy-2-. Propyl alcohol, methoxyethoxy ethanol, 2-phenylethyl alcohol,
Benzyl alcohol, allyl alcohol, 2-methyl-2-propen-1-ol, 3-methyl-3-buten-1-ol and the like can be mentioned. In particular, methyl alcohol and ethyl alcohol are preferable because of high solubility of the tin halide compound. The above alcohols are usually used alone, but a mixture of two or more kinds of alcohols can be used in order to control the reactivity with the tin halide compound or the solubility of the tin halide compound.

【0022】ハロゲン化スズ化合物のハロゲンは、C
l、Br、I、F原子である。このハロゲン化スズ化合
物のなかでも、塩化スズ、臭化スズが価格、安定性の点
から好ましい。 具体的には、SnCl2、SnCl2
2H20、SnBr2、SnI2、SnF2等が挙げられ、
特に、SnBr2、SnCl2・2H2O、SnCl2が好
ましく用いられる。また該ハロゲン化スズ化合物におい
て有機化合物で修飾したもの、例えばSn(CH3)2
2等も使用できる。
The halogen of the tin halide compound is C
l, Br, I, F atoms. Among these tin halide compounds, tin chloride and tin bromide are preferable in terms of price and stability. Specifically, SnCl 2 , SnCl 2 ·
2H 2 0, SnBr 2 , SnI 2 , SnF 2 and the like,
In particular, SnBr 2 , SnCl 2 · 2H 2 O and SnCl 2 are preferably used. Further, the tin halide compound modified with an organic compound, for example, Sn (CH 3 ) 2 C
l 2 etc. can also be used.

【0023】上記ハロゲン化スズ化合物とアルコールの
配合割合は、ハロゲン化スズ化合物がアルコ−ルに均一
に溶解する範囲であれば、特に制限されない。ただし、
あまりにハロゲン化スズ化合物の割合が低い場合は曳糸
性を示さないのでかなり濃縮する必要があり、アルコ−
ルが無駄になる。また、ハロゲン化スズ化合物の濃度が
あまりにも高いと沈澱が生じ均一な紡糸液が得られな
い。従って、使用するハロゲン化スズ化合物とアルコ−
ルの種類によってその配合割合は異なるが、一般的には
アルコ−ルに対するハロゲン化スズ化合物の使用割合は
モル比で0.02〜0.5が好ましい。この割合で配合
して透明で均一な溶液とした後、更にアルコールを蒸発
させて濃縮し所望の粘度で曳糸性を有する紡糸液とす
る。
The mixing ratio of the tin halide compound and the alcohol is not particularly limited as long as the tin halide compound is uniformly dissolved in the alcohol. However,
If the proportion of the tin halide compound is too low, it does not show spinnability, so it is necessary to concentrate it considerably.
Is wasted. If the tin halide compound concentration is too high, precipitation will occur and a uniform spinning solution cannot be obtained. Therefore, the tin halide compound used and the alcohol
The mixing ratio varies depending on the kind of the alcohol, but generally, the molar ratio of the tin halide compound to the alcohol is preferably 0.02 to 0.5. After mixing in this ratio to form a transparent and uniform solution, the alcohol is further evaporated to concentrate the solution to obtain a spinning solution having a desired viscosity and spinnability.

【0024】更に本発明においては、最終的に得られる
(複合)酸化スズファイバーの機械的強度を高め、また
紡糸後のゲルファイバーの耐湿性をより高めるために、
シリコンアルコキシドを上記アルコール溶液に添加する
こともできる。シリコンアルコキシドとしては、一般式
Si(ORA4、RBSi(ORA3、RBCSi(O
A2で表されるシリコンアルコキシドが用いられる。
ここで、RA、RB、RCは、各々、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等の直鎖状また
は分岐状アルキル基;エテニル基、プロペニル基、ブテ
ニル基、ペンテニル基等の直鎖状または分岐状アルケニ
ル基;フェニル基等のアリール基を示す。
Further, in the present invention, in order to enhance the mechanical strength of the finally obtained (composite) tin oxide fiber and further enhance the moisture resistance of the gel fiber after spinning,
Silicon alkoxide can also be added to the alcohol solution. As the silicon alkoxide, general formulas Si (OR A ) 4 , R B Si (OR A ) 3 , R B R C Si (O
A silicon alkoxide represented by R A ) 2 is used.
Here, R A , R B , and R C are each a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group; an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group, and a pentenyl group. A linear or branched alkenyl group such as a group; an aryl group such as a phenyl group.

【0025】シリコンアルコキシドを具体的に例示する
と、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テ
トラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチル
トリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェ
ニルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラ
ン、n−ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメ
トキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−
オクタデシルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシ
シラン、エチルトリエトキシシラン、アミルトリエトキ
シシラン、フェニルトリエトキシシラン、n−オクチル
トリエトキシシラン、n−オクタデシルトリエトキシシ
ラン、n−ドデシルトリエトキシシラン、メチルトリブ
トキシシラン、エチルトリブトキシシラン、エチルトリ
プロポキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリル
トリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラ
ン、ジエチルジメトキシシラン、エチルメチルジエトキ
シシラン等が挙げられる。
Specific examples of silicon alkoxides include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane and n-. Butyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-
Octadecyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, amyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-dodecyltriethoxysilane, methyltributoxysilane , Ethyltributoxysilane, ethyltripropoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltriethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, ethylmethyldiethoxysilane and the like.

【0026】これらのシリコンアルコキシドを添加する
ことにより、高い湿度雰囲気下においても安定的にしか
も長径の大きなファイバーを紡糸することができる。
又、紡糸直後のゲルファイバーが軟化して崩れる現象を
低減できるため取扱いが非常に容易になる。更に最終的
に得られるファイバーの機械的強度が向上する。
By adding these silicon alkoxides, it is possible to spin fibers having a large major axis stably even in a high humidity atmosphere.
In addition, since the phenomenon that the gel fiber immediately after spinning is softened and collapsed can be reduced, the handling becomes very easy. Furthermore, the mechanical strength of the finally obtained fiber is improved.

【0027】これらのシリコンアルコキシドの添加量
は、紡糸、加熱処理によって生じる最終形態のシリカが
前記範囲内の構成比率になるように予め算定して決定す
ればよい。通常、使用原料のモル比が(複合)酸化スズ
ファイバー中のシリカのモル比と一致する。
The amount of these silicon alkoxides added may be determined in advance so that the final form of silica produced by spinning and heat treatment has a composition ratio within the above range. Usually, the molar ratio of the raw materials used matches the molar ratio of silica in the (composite) tin oxide fiber.

【0028】(複合)酸化スズファイバーの導電性を高
めるために紡糸液中に周期律表第V族元素の化合物(以
下第V族化合物という)を添加する必要がある。該第V
族化合物は、後述する加熱処理によって最終的には第V
族金属酸化物となって酸化スズ中に固溶する。
In order to enhance the conductivity of the (composite) tin oxide fiber, it is necessary to add a compound of a Group V element of the periodic table (hereinafter referred to as a Group V compound) to the spinning solution. The V
The group compound is finally heated to the V group by the heat treatment described later.
It becomes a group metal oxide and forms a solid solution in tin oxide.

【0029】上記第V族化合物としては、バナジウム化
合物、ニオブ化合物、タンタル化合物、アンチモン化合
物、あるいはビスマス化合物等の第V族元素の化合物が
挙げられる。
Examples of the Group V compound include compounds of Group V elements such as vanadium compounds, niobium compounds, tantalum compounds, antimony compounds, and bismuth compounds.

【0030】具体的には、バナジウム化合物として、V
Br3、VCl2、VCl3、VCl4、VOBr2、VO
Br3、VOCl3、VF3、VF4、VF5、VI36H2
O、バナジウムのアルコキシドが挙げられ、ニオブ化合
物として、NbCl5、NbBr5、NbF5、NbOC
3、ニオブのアルコキシドが挙げられ、タンタル化合
物として、TaBr5、TaCl5、タンタルのアルコキ
シドが、アンチモン化合物として、SbCl3、SbC
5、SbBr3、オキシ塩化アンチモン、あるいはアン
チモンのアルコキシドが、また、ビスマス化合物として
は、BiCl3、BiI3、ビスマスのアルコキシド等が
挙げられる。
Specifically, as the vanadium compound, V
Br 3 , VCl 2 , VCl 3 , VCl 4 , VOBr 2 , VO
Br 3 , VOCl 3 , VF 3 , VF 4 , VF 5 , VI 3 6H 2
Examples of the niobium compound include NbCl 5 , NbBr 5 , NbF 5 , and NbOC.
l 3 , alkoxides of niobium, tantalum compounds such as TaBr 5 , TaCl 5 and tantalum alkoxides, and antimony compounds such as SbCl 3 and SbC.
Examples include l 5 , SbBr 3 , antimony oxychloride, or antimony alkoxide, and examples of the bismuth compound include BiCl 3 , BiI 3 , and bismuth alkoxide.

【0031】上記第V族化合物の配合割合は、目的とす
る導電性を勘案して(複合)酸化スズファイバー中の第
V族金属酸化物量を算出し、それに基づいて決定され
る。
The mixing ratio of the group V compound is determined based on the calculated amount of the group V metal oxide in the (composite) tin oxide fiber in consideration of the desired conductivity.

【0032】ハロゲン化スズ化合物、第V族化合物とシ
リコンアルコキシドとアルコールの溶解方法は、特に限
定されない。攪拌下、ハロゲン化スズ化合物、第V族化
合物、シリコンアルコキシドの混合物にアルコ−ルを滴
下する方法、あるいは攪拌下、アルコールにハロゲン化
スズ化合物、第V族化合物、シリコンアルコキシドを同
時にまたは順次溶解させる方法等を用いることができ
る。
The method for dissolving the tin halide compound, the Group V compound, the silicon alkoxide and the alcohol is not particularly limited. A method in which alcohol is added dropwise to a mixture of a tin halide compound, a Group V compound, and a silicon alkoxide under stirring, or a tin halide compound, a Group V compound, and a silicon alkoxide are simultaneously or sequentially dissolved in alcohol under stirring. The method etc. can be used.

【0033】また、電極活物質基体として用いる場合、
鉛を主成分とする活物質とのなじみをよくするために、
あらかじめ酸化スズ中に酸化鉛を均一に分散させておく
こともできる。該酸化鉛としては、導電性の高い二酸化
鉛の形で分散させておくことが好ましい。この酸化鉛が
分散した(複合)酸化スズファイバーは、前記ハロゲン
化スズ化合物、第V族化合物とシリコンアルコキシド等
とアルコールの溶液中に、塩基性酢酸鉛、塩素酸鉛等に
代表されるアルコール可溶性の鉛化合物を添加溶解させ
た溶液を紡糸して後述する加熱処理を行うことによって
得られる。
When used as an electrode active material substrate,
In order to improve compatibility with the active material containing lead as the main component,
Lead oxide may be uniformly dispersed in tin oxide in advance. The lead oxide is preferably dispersed in the form of highly conductive lead dioxide. This (composite) tin oxide fiber in which lead oxide is dispersed is an alcohol soluble typified by basic lead acetate, lead chlorate and the like in a solution of the above tin halide compound, Group V compound, silicon alkoxide and the like and alcohol. It is obtained by spinning a solution prepared by adding and dissolving the lead compound of 1) and performing a heat treatment described later.

【0034】紡糸方法は特に制限はなく、従来の紡糸方
法を用いることができる。例えば、紡糸ノズルから紡糸
液を押し出す方法等が挙げられる。得られるファイバー
の長径、及び直径等は前記紡糸液の粘度、ノズル径ある
いは紡糸ノズルから紡糸液を押し出す速度等を調整する
ことによって任意に制御することができる。
The spinning method is not particularly limited, and a conventional spinning method can be used. For example, a method of extruding a spinning solution from a spinning nozzle can be used. The major axis, the diameter, etc. of the obtained fiber can be arbitrarily controlled by adjusting the viscosity of the spinning solution, the nozzle diameter, the speed at which the spinning solution is extruded from the spinning nozzle, and the like.

【0035】紡糸して得られるゲルファイバーの加熱処
理は、ゲルファイバーからアルコールなどの有機溶媒、
あるいは水などを除去してファイバーの骨格を強くし、
場合によっては、更に結晶化させる温度で行われる。紡
糸液から紡糸したままのゲルファイバーはそのままでは
十分な機械的強度を示さない。機械的強度はゲルファイ
バーを加熱処理することで発現する。該加熱処理温度は
得られるファイバーに機械的強度を付与できる温度範囲
内で有れば特に限定されない。加熱処理温度が低い場合
にはファイバー中にアルコール、水などが残存するため
に十分な機械的強度が生じない。また、加熱処理温度が
高すぎると酸化スズの分解が進行したり、あるいはファ
イバー中の結晶粒が成長し過ぎ強度が低下するなどの問
題が生じる。
The heat treatment of the gel fiber obtained by spinning is carried out by converting the gel fiber into an organic solvent such as alcohol,
Or remove water etc. to strengthen the skeleton of the fiber,
In some cases, it is carried out at a temperature for further crystallization. The gel fiber as spun from the spinning solution does not show sufficient mechanical strength as it is. The mechanical strength is developed by heating the gel fiber. The heat treatment temperature is not particularly limited as long as it is within a temperature range capable of imparting mechanical strength to the obtained fiber. When the heat treatment temperature is low, alcohol, water, etc. remain in the fiber, so that sufficient mechanical strength does not occur. On the other hand, if the heat treatment temperature is too high, the decomposition of tin oxide will proceed, or the crystal grains in the fiber will grow too much and the strength will decrease.

【0036】第V族化合物を添加して、得られるファイ
バーの導電性を向上させる場合もまた加熱処理が必要で
ある。紡糸液から紡糸したままのゲルファイバーはその
ままでは絶縁体であり、導電性はゲルファイバーを加熱
処理することで発現する。該加熱処理温度は得られるフ
ァイバーに導電性および機械的強度を付与できる温度範
囲内であれば特に限定されない。一般に、加熱処理温度
が低い場合にはファイバー中にアルコールなどの有機
物、水等が残存するため、またおよび第V族化合物が酸
化物の形態にならず酸化スズと充分に固溶しないため導
電性が生じない。加熱処理温度が高すぎると、ファイバ
ー中の第V族化合物が揮散し導電性が低下する、酸化ス
ズの分解が進行する、ファイバー中の結晶粒が成長し過
ぎ強度が低下するなどの問題を生じる。上記理由によ
り、加熱処理温度は250〜1550℃の範囲が好まし
い。更に好適には300〜1500℃の温度で加熱処理
することが好ましい。
When the Group V compound is added to improve the conductivity of the obtained fiber, heat treatment is also required. The gel fiber as it is spun from the spinning solution is an insulator as it is, and conductivity is exhibited by heating the gel fiber. The heat treatment temperature is not particularly limited as long as it is within a temperature range capable of imparting electrical conductivity and mechanical strength to the obtained fiber. Generally, when the heat treatment temperature is low, organic substances such as alcohol, water, etc. remain in the fiber, and the Group V compound does not form an oxide form and does not form a solid solution with tin oxide, resulting in conductivity. Does not occur. If the heat treatment temperature is too high, the group V compound in the fiber is volatilized to lower the conductivity, the decomposition of tin oxide proceeds, the crystal grains in the fiber grow excessively, and the strength decreases. . For the above reason, the heat treatment temperature is preferably in the range of 250 to 1550 ° C. More preferably, heat treatment at a temperature of 300 to 1500 ° C. is preferable.

【0037】また、加熱処理は通常空気中で行われる
が、特に導電性の高いファイバーを得たいときには、窒
素、アルゴン、水素、アルゴンと水素の混合ガスなどの
還元性雰囲気下や真空中で加熱処理を行うことができ
る。
The heat treatment is usually carried out in air. However, when it is desired to obtain a fiber having particularly high conductivity, the heat treatment is carried out in a reducing atmosphere such as nitrogen, argon, hydrogen or a mixed gas of argon and hydrogen, or in vacuum. Processing can be performed.

【0038】更に、該加熱処理に際し、ゲルファイバー
中に存在する水、アルコール等の揮発成分を、乾燥によ
って除去することが良好な(複合)酸化スズファイバー
を得るために望ましい。かかる乾燥は、加熱処理と同時
に行っても良いが、加熱処理前に予め行う方が良好なフ
ァイバーを得るためには好ましい。これらの場合、乾燥
温度は得られるファイバーにクラックが発生することを
防止するために、出来るだけ低い温度で行うことが好ま
しいが、溶媒に沸点の高いアルコールを用いた場合に
は、余り低すぎると乾燥に長時間を要し、効果的でな
い。一般的な乾燥温度は室温〜300℃の範囲とするこ
とが好ましい。この方法において(複合)酸化スズファ
イバーの構成成分が溶液状態で均一に混合されるため、
得られる(複合)酸化スズファイバーは均質性が高い。
また、ファイバーの直径も、用いるノズル径および紡糸
液の粘度を制御することにより任意にコントロールする
ことができる。
Further, during the heat treatment, it is desirable to remove volatile components such as water and alcohol present in the gel fiber by drying in order to obtain a good (composite) tin oxide fiber. Such drying may be performed at the same time as the heat treatment, but it is preferable to perform the drying before the heat treatment in order to obtain a good fiber. In these cases, the drying temperature is preferably as low as possible in order to prevent the occurrence of cracks in the obtained fiber, but when an alcohol having a high boiling point is used as the solvent, it is too low. It takes a long time to dry and is not effective. Generally, the drying temperature is preferably in the range of room temperature to 300 ° C. In this method, the components of the (composite) tin oxide fiber are mixed uniformly in solution,
The resulting (composite) tin oxide fiber is highly homogeneous.
The fiber diameter can also be controlled arbitrarily by controlling the nozzle diameter used and the viscosity of the spinning solution.

【0039】上記に代表される方法で得られた(複合)
酸化スズファイバーの表面に鉛あるいは酸化鉛を被覆し
て、最終的に被覆酸化スズファイバーとし、電極活物質
として用いる。正極活物質として用いる場合は、酸化鉛
は最終的には二酸化鉛として被覆されているのが好まし
い。しかしながら、必ずしも最初から二酸化鉛として被
覆されている必要はなく熟成、乾燥、化成工程により最
終的に二酸化鉛にすることもできる。また、負極活物質
として用いる場合も必ずしも最初から鉛として被覆され
ている必要はなく熟成、乾燥、化成工程により最終的に
鉛にすることもできる。また、最終的には被覆された層
は正極活物質の場合には完全に二酸化鉛に、負極活物質
の場合には鉛になっているのが好ましいが、二酸化鉛と
言っても酸素欠陥があったり、二酸化鉛中に一部一酸化
鉛あるいは硫酸鉛が存在する。また、鉛中にも一部一酸
化鉛、二酸化鉛あるいは硫酸鉛が存在していてもよい。
Obtained by the method typified above (composite)
The surface of the tin oxide fiber is coated with lead or lead oxide to finally form a coated tin oxide fiber, which is used as an electrode active material. When used as a positive electrode active material, the lead oxide is preferably finally coated as lead dioxide. However, it is not necessarily required to be coated with lead dioxide from the beginning, and lead dioxide may be finally obtained by aging, drying and chemical conversion steps. Also, when used as a negative electrode active material, it is not always required to be coated with lead from the beginning, and lead may be finally obtained by aging, drying and chemical conversion steps. Finally, it is preferable that the coated layer is completely lead dioxide in the case of the positive electrode active material and lead in the case of the negative electrode active material. Some lead monoxide or lead sulfate exists in lead dioxide. In addition, lead monoxide, lead dioxide, or lead sulfate may be partially present in lead.

【0040】酸化鉛あるいは鉛の被覆厚さは、活物質の
利用率はその多孔度に依存するので、一概には決められ
ないが、一般には0.1μm〜1、000μmの範囲が
好ましい。より好ましくは1μm〜200μmである。
0.1μmよりも薄いと活物質の量が少なくなり、鉛蓄
電池のエネルギー密度が小さくなり実用的でない。ま
た、あまりに厚くすると(複合)酸化スズファイバーと
の付着強度が低下したり、電極反応に寄与しない部分が
できて活物質の利用率が低下するので好ましくない。ま
た、(複合)酸化スズファイバーを織物状等に加工して
その上に酸化鉛あるいは鉛を被覆して鉛蓄電池用電極と
する場合、該(複合)酸化スズファイバーが電解液であ
る硫酸に接する部分は、全面酸化鉛あるいは鉛で被覆さ
れていることが好ましい。一方、酸化鉛あるいは鉛が被
覆された(複合)酸化スズファイバーを0.5mm〜3
0mmに切断した後、粉砕・混合してペースト状にして
鉛−アンチモン合金や鉛−カルシウム合金等の鉛合金製
でできた格子状等の電極板に保持して電極活物質とする
場合には、必ずしも(複合)酸化スズファイバー全面が
酸化鉛あるいは鉛で被覆されている必要はない。一部酸
化スズが露出している方が、導電性の経路を保持するた
めには好ましい場合もある。
The lead oxide or lead coating thickness cannot be unconditionally determined because the utilization factor of the active material depends on its porosity, but it is generally preferably in the range of 0.1 μm to 1,000 μm. More preferably, it is 1 μm to 200 μm.
If the thickness is less than 0.1 μm, the amount of the active material decreases, and the energy density of the lead storage battery decreases, which is not practical. On the other hand, if the thickness is too large, the adhesion strength with the (composite) tin oxide fiber is reduced, or a portion that does not contribute to the electrode reaction is formed and the utilization rate of the active material is reduced, which is not preferable. Further, when the (composite) tin oxide fiber is processed into a woven fabric or the like and lead oxide or lead is coated thereon to form an electrode for a lead storage battery, the (composite) tin oxide fiber is in contact with sulfuric acid as an electrolytic solution. It is preferable that the entire surface is covered with lead oxide or lead. On the other hand, lead oxide or a lead-coated (composite) tin oxide fiber is 0.5 mm to 3 mm.
When cut into 0 mm, crushed and mixed to form a paste, which is then held on a grid-like electrode plate made of lead alloy such as lead-antimony alloy or lead-calcium alloy to be used as an electrode active material However, the entire surface of the (composite) tin oxide fiber does not necessarily have to be covered with lead oxide or lead. It may be preferable that a part of tin oxide is exposed in order to maintain the conductive path.

【0041】本発明において、(複合)酸化スズファイ
バーに鉛、あるいは酸化鉛を被覆する方法は特に制限さ
れない。例えば、本発明における(複合)酸化スズファ
イバーは導電性であるので、硝酸鉛等の鉛化合物を溶解
させて硝酸等によりpHを調整した溶液等のめっき浴か
ら電析により鉛あるいは酸化鉛を析出させる方法、ある
いはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、メトキシエタノール等のアルコールの溶液中に塩基
性酢酸鉛、塩素酸鉛、鉛アルコキシド等のアルコール可
溶性の鉛化合物を添加溶解させた溶液に代表される被覆
溶液中(コーティング溶液とも呼ぶ)に(複合)酸化ス
ズファイバーを浸漬させて乾燥させた後、加熱処理して
酸化鉛を被覆する方法等が挙げられる。また、鉛を電析
させる場合には、上記のめっき浴の他、テトラフルオロ
ホウ酸鉛浴、ヘキサフルオロケイ酸鉛浴、炭酸鉛浴等を
用いることができる。あるいは、酸化鉛を析出させてお
いて、後で電解還元を行ってもよい。また、この逆に鉛
を析出させておいて、後で電解酸化を行って酸化鉛を得
ることもできる。電析の場合の被覆厚さは、電着効率を
考慮して通電電気量を制御することにより任意に制御す
ることができる。電析時の電流密度は用いるめっき浴の
濃度や種類、浴の温度等により異なるが、鉛あるいは二
酸化鉛の電着効率、多孔度、付着強度等を勘案して適宜
決定すればよく、一般には0.1mA/cm2〜200
mA/cm2の範囲に設定すればよい。めっき浴温度
は、用いるめっき浴の種類により変わるが、一般には2
0℃〜70℃の範囲に設定すればよい。電析時間は、電
流密度、電着効率によって変わるが、前記被覆厚さにな
るように適宜決定すればよい。
In the present invention, the method of coating the (composite) tin oxide fiber with lead or lead oxide is not particularly limited. For example, since the (composite) tin oxide fiber in the present invention is conductive, lead or lead oxide is deposited by electrodeposition from a plating bath of a solution in which a lead compound such as lead nitrate is dissolved and the pH is adjusted with nitric acid or the like. Or a coating solution represented by a solution prepared by adding an alcohol-soluble lead compound such as basic lead acetate, lead chlorate, or lead alkoxide to a solution of alcohol such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, or methoxyethanol. Examples include a method in which the (composite) tin oxide fiber is immersed in the inside (also referred to as a coating solution) and dried, and then heat treatment is performed to coat the lead oxide. When lead is electrodeposited, a lead tetrafluoroborate bath, a lead hexafluorosilicate bath, a lead carbonate bath or the like can be used in addition to the above plating bath. Alternatively, lead oxide may be deposited and electrolytic reduction may be performed later. On the contrary, it is also possible to deposit lead and subsequently perform electrolytic oxidation to obtain lead oxide. In the case of electrodeposition, the coating thickness can be arbitrarily controlled by controlling the amount of electricity supplied in consideration of the electrodeposition efficiency. The current density during electrodeposition varies depending on the concentration and type of the plating bath used, the temperature of the bath, etc., but may be appropriately determined in consideration of the electrodeposition efficiency of lead or lead dioxide, porosity, adhesion strength, etc. 0.1 mA / cm 2 to 200
It may be set in the range of mA / cm 2 . The plating bath temperature varies depending on the type of plating bath used, but in general it is 2
It may be set in the range of 0 ° C to 70 ° C. The electrodeposition time varies depending on the current density and the electrodeposition efficiency, but it may be appropriately determined so as to have the above-mentioned coating thickness.

【0042】コーティング溶液に(複合)酸化スズファ
イバーを浸漬させて乾燥させた後、加熱処理する方法等
の場合には、コーティング溶液中の鉛化合物の濃度、コ
ーティング溶液の粘度、(複合)酸化スズファイバーの
コーティング溶液からの引き上げ速度を変えることによ
り、任意の被覆厚さが得られる。より好ましくは、1回
のコーティング厚みは0.1μm以下にしておいて、乾
燥・加熱処理後、再びこの工程を繰り返して所望の厚み
にすることが、付着強度の高い被覆層を得るためには好
ましい。また、この繰り返し工程を効率よく行うため
に、乾燥・加熱処理温度は、次にコーティング溶液に浸
漬したとき被覆層が溶解しない程度にできるだけ低くし
ておくことが効率上好ましく、一般には100℃〜30
0℃の範囲に設定すればよい。また、最終的な加熱処理
温度は、300℃〜1000℃の範囲に設定すればよ
い。その後、電解還元あるいは電解酸化により鉛あるい
は二酸化鉛とすることもできる。
When the (composite) tin oxide fiber is immersed in the coating solution and dried, and then heat-treated, the concentration of the lead compound in the coating solution, the viscosity of the coating solution, the (composite) tin oxide By varying the pull rate of the fiber from the coating solution, any coating thickness can be obtained. More preferably, in order to obtain a coating layer having high adhesion strength, it is preferable to keep the coating thickness of 0.1 μm or less once, and after drying and heat treatment, repeat this step to obtain a desired thickness. preferable. In order to efficiently carry out this repeating step, it is preferable that the drying / heat treatment temperature is as low as possible so that the coating layer will not be dissolved when it is immersed in the coating solution next time. Thirty
It may be set in the range of 0 ° C. The final heat treatment temperature may be set in the range of 300 ° C to 1000 ° C. Then, it can be converted into lead or lead dioxide by electrolytic reduction or electrolytic oxidation.

【0043】本発明の電極活物質基体である(複合)酸
化スズファイバーは、連続ファイバーとして供給できる
ので、上記被覆工程を極めて効率的に行うことができ
る。電析の場合には、この(複合)酸化スズファイバー
を数センチメートル〜数十センチメートルに切断して束
ねたものを、電析用として用いることができる。あるい
は、織物状に加工したものを電析用として用いることも
できる。
Since the (composite) tin oxide fiber which is the electrode active material substrate of the present invention can be supplied as a continuous fiber, the above-mentioned coating step can be performed extremely efficiently. In the case of electrodeposition, the (composite) tin oxide fiber cut into several centimeters to several tens of centimeters and bundled can be used for electrodeposition. Alternatively, a woven material may be used for electrodeposition.

【0044】このように(複合)酸化スズファイバー表
面に鉛または酸化鉛を被覆して得られた電極材料は、前
述したように0.5mm〜30mmの範囲に切断して電
極活物質として用いられる。あるいは、このファイバー
を織物状にして、電極活物質として用いることもでき
る。あるいは織物状に加工した後、上記の被覆をおこな
ってもよい。
The electrode material obtained by coating the surface of the (composite) tin oxide fiber with lead or lead oxide as described above is cut into a range of 0.5 mm to 30 mm and used as an electrode active material. . Alternatively, this fiber can be formed into a woven fabric and used as an electrode active material. Alternatively, the above-mentioned coating may be performed after processing into a woven fabric.

【0045】尚、電析により酸化鉛または鉛を被覆した
ものは活性でそのまま正極活物質または負極活物質とし
て用いることができるが、更に熟成、乾燥、化成工程で
更に活性を高めることもできる。また、酸化鉛または鉛
を(複合)酸化スズファイバーに被覆後0.5mm〜3
0mm程度に切断後粉砕し、水および硫酸を添加混合し
て混練してペースト状とし、鉛合金等で作られた集電体
を兼ねた格子状の電極板に保持して電極板として使用す
る場合は、通常行われる様に保持後熟成、乾燥後、負極
活物質の場合には電解還元処理、正極活物質の場合には
電解酸化処理を行う。
The lead oxide or the lead oxide coated by electrodeposition is active and can be used as it is as the positive electrode active material or the negative electrode active material, but the activity can be further enhanced by further aging, drying and chemical conversion steps. Also, after coating lead oxide or lead on (composite) tin oxide fiber, 0.5 mm to 3 mm
After cutting it to about 0 mm, it is crushed, mixed with water and sulfuric acid, and kneaded to form a paste, which is held on a grid-shaped electrode plate also serving as a current collector made of lead alloy or the like to be used as an electrode plate. In this case, as usual, after holding, aging and drying, electrolytic reduction treatment is performed in the case of a negative electrode active material, and electrolytic oxidation treatment is performed in the case of a positive electrode active material.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明に用いる(複合)酸化スズファイ
バーは高導電性を示し、また特に正極活物質と類似の結
晶構造を示すため酸化鉛との付着強度が強く、しかも硫
酸水溶液中で高耐食性を示して導電性の経時変化がない
ので、その上に酸化鉛または鉛が被覆された被覆酸化ス
ズファイバーは、蓄電池用活物質として用いた場合利用
率が高く、耐久性も高くなるので、電極活物質としてき
わめて有用である。
EFFECT OF THE INVENTION The (composite) tin oxide fiber used in the present invention has high conductivity, and particularly has a crystal structure similar to that of the positive electrode active material, so that it has a strong adhesion strength with lead oxide and, in addition, a high strength in a sulfuric acid aqueous solution. Since it shows corrosion resistance and there is no change in conductivity over time, lead oxide or a coated tin oxide fiber coated with lead has a high utilization factor when used as an active material for a storage battery, and therefore has high durability. It is extremely useful as an electrode active material.

【0047】[0047]

【実施例】本発明を以下実施例によって具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。
EXAMPLES The present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0048】実施例1 塩化第一スズ(SnCl2)10g(0.05モル)、
三塩化アンチモン(SbCl3)0.25g(0.00
1モル)、および重量平均分子量20万のポリエチレン
オキシド0.06gをメタノール100ml(2.47
モル)に溶解させ均一で透明な溶液にした後、テトラエ
トキシシラン2.75g(0.013モル)を添加溶解
させ均一な溶液を得た。この溶液をロータリエバポレー
タで濃縮し、粘度が200ポイズのゾルからなる紡糸液
とした。この紡糸液を圧力を加えてノズルから押し出
し、ドラムに連続的に巻き取ったところ、紡糸速度20
m/minの速度で液滴の落下、糸切れを起こすことな
く連続的に紡糸することができた。またノズルの10個
のホールすべてから紡糸することができた。得られたフ
ァイバを室温で1日放置後、2℃/minの速度で1
20℃まで昇温しその温度で30分間保持した。その後
10℃/minの速度で600℃まで昇温しその温度で
1時間保持して加熱処理を行った。得られたファイバー
の断面は円形で平均15μmでばらつきは±20%の直
径を有し、表面は平滑であった。また、ケイ光X線分析
により、アンチモン、シリカが仕込組成通りファイバー
中に存在していることが確認された。また、X線回折の
結果、酸化スズの複数の結晶面に対応するピークを有す
ることから多結晶性の酸化スズであること、アンチモン
の酸化物などに対応するピークはみられず酸化スズ中に
固溶していることが確認された。得られたファイバ
比抵抗は平均20Ω・cmであった。
Example 1 10 g (0.05 mol) of stannous chloride (SnCl 2 ),
Antimony trichloride (SbCl 3 ) 0.25 g (0.00
1 mol) and 0.06 g of polyethylene oxide having a weight average molecular weight of 200,000 are added to 100 ml of methanol (2.47).
Mol) to make a uniform and transparent solution, and then 2.75 g (0.013 mol) of tetraethoxysilane was added and dissolved to obtain a uniform solution. This solution was concentrated with a rotary evaporator to obtain a spinning solution composed of a sol having a viscosity of 200 poise. When this spinning solution was extruded from the nozzle by applying pressure and continuously wound on a drum, the spinning speed was 20%.
It was possible to carry out continuous spinning at a speed of m / min without dropping of liquid droplets or yarn breakage. It was also possible to spin from all 10 holes of the nozzle. After standing at room temperature for 1 day resulting off <br/> Aiba chromatography, 1 at a rate of 2 ° C. / min
The temperature was raised to 20 ° C. and the temperature was maintained for 30 minutes. Then, the temperature was raised to 600 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and the temperature was maintained for 1 hour for heat treatment. The obtained fiber had a circular cross section with an average of 15 μm, a variation of ± 20%, and a smooth surface. In addition, by fluorescent X-ray analysis, it was confirmed that antimony and silica were present in the fiber according to the charged composition. In addition, as a result of X-ray diffraction, it was found that the tin oxide was polycrystalline because it had peaks corresponding to a plurality of crystal planes of tin oxide, and no peaks corresponding to antimony oxides were found in the tin oxide. It was confirmed to be a solid solution. Resistivity of the resultant fiber over averaged 20 [Omega · cm.

【0049】次に、この複合酸化スズファイバーの高温
の硫酸水溶液中での安定性を調べた。成分の溶解速度
は、撹拌するほど大きくなる[(例えば、W.D.Ki
ngery、H.K.Bowen、D.R.Uhlma
nn著、Introduction to Ceram
ics(イントロダクション ツ セラミックス)、第
2版、410頁、John Wiley&Sons]の
で、充分撹拌された条件下で安定性試験を行った。ま
ず、この複合酸化スズファイバー0.2gを3mol/
dm3の硫酸水溶液3mlが満たされたガラス製のサン
プル瓶に入れた。このサンプル瓶を、水温が70℃に保
たれ且つ1.3Hzで並進運動するインキュベータ(大
洋科学工業製M−100N)に入れて撹拌振蕩し、酸化
スズの溶出量を調べた。溶出量が小さいため、試験前後
での複合酸化スズファイバーの重量変化では測定できな
かったので、硫酸水溶液をICP(誘導結合プラズマ発
光分析)により分析した。その結果スズの10日後、2
0日後、30日後の溶出量はそれぞれ3ppm、3pp
m、4ppmであり、30日後の比抵抗は平均20Ω・
cmと変化はなく耐久性が高いことがわかった。これ
は、鉛蓄電池の電解液である高温の硫酸水溶液中でも長
期にわたって導電性を維持することを示している。
Next, the stability of this composite tin oxide fiber in a high temperature sulfuric acid aqueous solution was examined. The rate of dissolution of the components increases with stirring [(eg WD Ki
ngery, H.M. K. Bowen, D.M. R. Uhlma
nn, Introduction to Ceram
ics (Introduction to Ceramics), 2nd edition, page 410, John Wiley & Sons], a stability test was performed under well-stirred conditions. First, 0.2 mol of this composite tin oxide fiber was added to 3 mol /
It was placed in a glass sample bottle filled with 3 ml of a dm 3 sulfuric acid aqueous solution. This sample bottle was placed in an incubator (M-100N manufactured by Taiyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) in which the water temperature was kept at 70 ° C. and translated at 1.3 Hz, and the mixture was shaken with stirring to examine the elution amount of tin oxide. Since the amount of elution was so small that it could not be measured by the weight change of the composite tin oxide fiber before and after the test, the sulfuric acid aqueous solution was analyzed by ICP (inductively coupled plasma emission spectrometry). As a result, 10 days after tin, 2
The amount of elution after 3 days is 0 ppm and 3 ppm respectively.
m, 4 ppm, and the specific resistance after 30 days is an average of 20 Ω.
It was found that the durability was high with no change in cm. This indicates that the conductivity is maintained for a long time even in a high temperature sulfuric acid aqueous solution which is an electrolytic solution of a lead storage battery.

【0050】次に得られた複合酸化スズファイバーを陽
極、白金板を陰極にして、1moldm-3の硝酸水溶液
に硝酸鉛を溶解させて濃度を0.1moldm-3とした
めっき液を用いて、定電流電源により100mA/cm
2の電流密度で15分間電解合成したところ、複合酸化
スズファイバー上に二酸化鉛が112mg生成している
ことがX線回折および重量分析により確認された。次
に、この二酸化鉛が被覆された被覆酸化スズファイバー
を1moldm-3硫酸水溶液中で、白金板を対極にして
0.25mA/cm2の電流密度で10時間充電した
後、1moldm-3硫酸水溶液中で白金板を対極にして
10mA/cm2の定電流密度で放電し、電位が急変す
るまでの放電容量を求めたところ、1.46x10-2
hであった。複合酸化スズファイバー上に被覆された酸
化鉛の利用率を、下記式 利用率(%)=4.463x放電容量(Ah)x100
/被覆酸化鉛量(g) に従って求めた。その結果、利用率は58%であり、鉛
蓄電池用活物質として有効であることがわかった。
[0050] Next, the resulting composite tin oxide fiber anodes, a platinum plate in the cathode, using the plating solution was 0.1 mol -3 concentration dissolved lead nitrate to an aqueous nitric acid solution of 1Moldm -3, 100mA / cm by constant current power supply
When electrolytically synthesized for 15 minutes at a current density of 2 , it was confirmed by X-ray diffraction and gravimetric analysis that 112 mg of lead dioxide was produced on the composite tin oxide fiber. Next, the coated tin oxide fiber coated with lead dioxide was charged in a 1 moldm -3 sulfuric acid aqueous solution with a platinum plate as a counter electrode at a current density of 0.25 mA / cm 2 for 10 hours, and then a 1 moldm -3 sulfuric acid aqueous solution. The discharge capacity until the potential suddenly changed was 1.46 × 10 -2 A when discharged with a constant current density of 10 mA / cm 2 with a platinum plate as the counter electrode.
It was h. The utilization factor of lead oxide coated on the composite tin oxide fiber was calculated by the following formula: utilization factor (%) = 4.463 × discharge capacity (Ah) × 100
/ Amount of coated lead oxide (g) As a result, the utilization rate was 58%, which proved to be effective as an active material for a lead storage battery.

【0051】実施例2 塩化第一スズ(SnCl2)10g(0.05モル)、
三塩化アンチモン(SbCl3)0.25g(0.00
1モル)、および重量平均分子量20万のポリエチレン
オキシド0.06gをメタノール100ml(2.47
モル)に溶解させ均一で透明な溶液にした後、テトラエ
トキシシラン2.75g(0.013モル)を添加溶解
させ均一な溶液を得た。この溶液をロータリエバポレー
タで濃縮し、粘度が200ポイズのゾルからなる紡糸液
とした。この紡糸液を圧力を加えてノズルから押し出
し、ドラムに連続的に巻き取ったところ、紡糸速度20
m/minの速度で液滴の落下、糸切れを起こすことな
く連続的に紡糸することができた。またノズルの10個
のホールすべてから紡糸することができた。得られたフ
ァイバ−を室温で1日放置後、2℃/minの速度で1
20℃まで昇温しその温度で30分間保持した。その後
10℃/minの速度で700℃まで昇温しその温度で
2時間保持して加熱処理を行った。得られたファイバー
の断面は円形で平均15μmでばらつきは±20%の直
径を有し、表面は平滑であった。また、ケイ光X線分析
により、アンチモン、シリカが仕込組成通りファイバー
中に存在していることが確認された。また、X線回折の
結果、酸化スズの複数の結晶面に対応するピークを有す
ることから多結晶性の酸化スズであること、アンチモン
の酸化物などに対応するピークはみられず酸化スズ中に
固溶していることが確認された。得られたファイバ−の
比抵抗は平均20Ω・cmであった。
Example 2 10 g (0.05 mol) of stannous chloride (SnCl 2 ),
Antimony trichloride (SbCl 3 ) 0.25 g (0.00
1 mol) and 0.06 g of polyethylene oxide having a weight average molecular weight of 200,000 are added to 100 ml of methanol (2.47).
Mol) to make a uniform and transparent solution, and then 2.75 g (0.013 mol) of tetraethoxysilane was added and dissolved to obtain a uniform solution. This solution was concentrated with a rotary evaporator to obtain a spinning solution composed of a sol having a viscosity of 200 poise. When this spinning solution was extruded from the nozzle by applying pressure and continuously wound on a drum, the spinning speed was 20%.
It was possible to carry out continuous spinning at a speed of m / min without dropping of liquid droplets or yarn breakage. It was also possible to spin from all 10 holes of the nozzle. After leaving the obtained fiber at room temperature for 1 day,
The temperature was raised to 20 ° C. and the temperature was maintained for 30 minutes. After that, the temperature was raised to 700 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and the temperature was maintained for 2 hours for heat treatment. The obtained fiber had a circular cross section with an average of 15 μm, a variation of ± 20%, and a smooth surface. In addition, by fluorescent X-ray analysis, it was confirmed that antimony and silica were present in the fiber according to the charged composition. In addition, as a result of X-ray diffraction, it was found that the tin oxide was polycrystalline because it had peaks corresponding to a plurality of crystal planes of tin oxide, and no peaks corresponding to antimony oxides were found in the tin oxide. It was confirmed to be a solid solution. The specific resistance of the obtained fiber was 20 Ω · cm on average.

【0052】次にこの複合酸化スズファイバー0.2g
を、3mol/dm3の硫酸水溶液3mlが満たされた
サンプル瓶に入れた。このサンプル瓶を、水温が70℃
に保たれ且つ1.3Hzで並進運動するインキュベータ
(大洋科学工業製M−100N)に入れて振蕩し、酸化
スズの溶出量をICPにより分析した。その結果スズの
10日後、20日後、30日後の溶出量はそれぞれ4p
pm、4ppm、4ppmであり、30日後の比抵抗は
平均20Ω・cmと変化はなく耐久性が高かった。これ
は、鉛蓄電池の電解液である高温の硫酸水溶液中でも長
期にわたって導電性を維持することを示している。
Next, 0.2 g of this composite tin oxide fiber
Was placed in a sample bottle filled with 3 ml of a 3 mol / dm 3 sulfuric acid aqueous solution. Water temperature of this sample bottle is 70 ℃
The mixture was placed in an incubator (M-100N manufactured by Taiyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) which was kept at a temperature of 1.3 Hz and moved in translation at 1.3 Hz, and shaken, and the elution amount of tin oxide was analyzed by ICP. As a result, the elution amount of tin after 10 days, 20 days, and 30 days was 4 p, respectively.
It was pm, 4 ppm, and 4 ppm, and the specific resistance after 30 days was 20 Ω · cm on average, showing no change, and the durability was high. This indicates that the conductivity is maintained for a long time even in a high temperature sulfuric acid aqueous solution which is an electrolytic solution of a lead storage battery.

【0053】次に得られた複合酸化スズファイバー上
に、1moldm-3の硝酸水溶液に硝酸鉛を溶解させて
濃度を0.1moldm-3としためっき液を用いて、1
00mA/cm2の電流密度で15分間電解合成したと
ころ、X線回折により二酸化鉛が生成していることが確
認された。次に、この二酸化鉛が被覆された被覆酸化ス
ズファイバーを1moldm-3硫酸水溶液中で0.25
mA/cm2の電流密度で10時間充電した後、10m
A/cm2の電流密度で放電し、複合酸化スズファイバ
ー上に被覆された二酸化鉛の利用率を実施例1と同様に
して求めた。その結果、利用率は58%であり、鉛蓄電
池用活物質として有効であることがわかった。
[0053] the next obtained composite tin oxide fiber on, by using a plating solution with 0.1 mol -3 concentration dissolved lead nitrate to an aqueous nitric acid solution of 1moldm -3, 1
When electrolytically synthesized for 15 minutes at a current density of 00 mA / cm 2 , it was confirmed by X-ray diffraction that lead dioxide was produced. Next, this coated tin oxide fiber coated with lead dioxide was subjected to 0.25 in a 1 moldm -3 sulfuric acid aqueous solution.
10 m after charging for 10 hours at a current density of mA / cm 2
After discharging at a current density of A / cm 2 , the utilization rate of lead dioxide coated on the composite tin oxide fiber was determined in the same manner as in Example 1. As a result, the utilization rate was 58%, which proved to be effective as an active material for a lead storage battery.

【0054】実施例3 塩化第一スズ(SnCl2)10g(0.05モル)、
三塩化アンチモン(SbCl3)0.63g(0.00
28モル)、および重量平均分子量20万のポリエチレ
ンオキシド0.06gをメタノール100ml(2.4
7モル)に溶解させ均一で透明な溶液にした後、テトラ
エトキシシラン2.75g(0.013モル)を添加溶
解させ均一な溶液を得た。この溶液をロータリエバポレ
ータで濃縮し、粘度が200ポイズのゾルからなる紡糸
液とした。この紡糸液を圧力を加えてノズルから押し出
し、ドラムに連続的に巻き取ったところ、紡糸速度20
m/minの速度で液滴の落下、糸切れを起こすことな
く連続的に紡糸することができた。またノズルの10個
のホールすべてから紡糸することができた。得られたフ
ァイバ−を室温で1日放置後、2℃/minの速度で1
20℃まで昇温しその温度で30分間保持した。その後
10℃/minの速度で600℃まで昇温しその温度で
2時間保持して加熱処理を行った。得られたファイバー
の断面は円形で平均15μmでばらつきは±20%の直
径を有し、表面は平滑であった。また、ケイ光X線分析
により、アンチモン、シリカが仕込組成通りファイバー
中に存在していることが確認された。また、X線回折の
結果、酸化スズの複数の結晶面に対応するピークを有す
ることから多結晶性の酸化スズであること、アンチモン
の酸化物などに対応するピークはみられず酸化スズ中に
固溶していることが確認された。得られたファイバ−の
比抵抗は平均5Ω・cmであった。
Example 3 10 g (0.05 mol) of stannous chloride (SnCl 2 ),
Antimony trichloride (SbCl 3 ) 0.63 g (0.00
28 mol), and 0.06 g of polyethylene oxide having a weight average molecular weight of 200,000 are added to 100 ml of methanol (2.4
7 mol) to make a uniform and transparent solution, and then 2.75 g (0.013 mol) of tetraethoxysilane was added and dissolved to obtain a uniform solution. This solution was concentrated with a rotary evaporator to obtain a spinning solution composed of a sol having a viscosity of 200 poise. When this spinning solution was extruded from the nozzle by applying pressure and continuously wound on a drum, the spinning speed was 20%.
It was possible to carry out continuous spinning at a speed of m / min without dropping of liquid droplets or yarn breakage. It was also possible to spin from all 10 holes of the nozzle. After leaving the obtained fiber at room temperature for 1 day,
The temperature was raised to 20 ° C. and the temperature was maintained for 30 minutes. After that, the temperature was raised to 600 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and the temperature was maintained for 2 hours for heat treatment. The obtained fiber had a circular cross section with an average of 15 μm, a variation of ± 20%, and a smooth surface. In addition, by fluorescent X-ray analysis, it was confirmed that antimony and silica were present in the fiber according to the charged composition. In addition, as a result of X-ray diffraction, it was found that the tin oxide was polycrystalline because it had peaks corresponding to a plurality of crystal planes of tin oxide, and no peaks corresponding to antimony oxides were found in the tin oxide. It was confirmed to be a solid solution. The specific resistance of the obtained fiber was 5 Ω · cm on average.

【0055】次にこの複合酸化スズファイバー0.2g
を、3mol/dm3の硫酸水溶液3mlが満たされた
サンプル瓶に入れた。このサンプル瓶を、水温が70℃
に保たれ且つ1.3Hzで並進運動するインキュベータ
(大洋科学工業製M−100N)に入れて振蕩し、酸化
スズの溶出量をICPにより分析した。その結果スズの
10日後、20日後、30日後の溶出量はそれぞれ3p
pm、3ppm、4ppmであり、30日後の比抵抗は
平均5Ω・cmと変化はなく耐久性が高かった。これ
は、鉛蓄電池の電解液である高温の硫酸水溶液中でも長
期にわたって導電性を維持することを示している。
Next, 0.2 g of this composite tin oxide fiber
Was placed in a sample bottle filled with 3 ml of a 3 mol / dm 3 sulfuric acid aqueous solution. Water temperature of this sample bottle is 70 ℃
The mixture was placed in an incubator (M-100N manufactured by Taiyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) which was kept at a temperature of 1.3 Hz and moved in translation at 1.3 Hz, and shaken, and the elution amount of tin oxide was analyzed by ICP. As a result, the elution amount of tin after 10 days, 20 days, and 30 days was 3 p, respectively.
pm was 3 ppm, 4 ppm, and the specific resistance after 30 days was 5 Ω · cm on average, showing no change, and the durability was high. This indicates that the conductivity is maintained for a long time even in a high temperature sulfuric acid aqueous solution which is an electrolytic solution of a lead storage battery.

【0056】次に得られた複合酸化スズファイバー上
に、1moldm-3の硝酸水溶液に硝酸鉛を溶解させて
濃度を0.1moldm-3としためっき液を用いて、1
00mA/cm2の電流密度で15分間電解合成したと
ころ、X線回折により二酸化鉛が生成していることが確
認された。次に、この二酸化鉛が被覆された被覆酸化ス
ズファイバーを1moldm-3硫酸水溶液中で0.25
mA/cm2の電流密度で10時間充電した後、10m
A/cm2の電流密度で放電し、複合酸化スズファイバ
ー上に被覆された二酸化鉛の利用率を実施例1と同様に
して求めた。その結果、利用率は63%であり、鉛蓄電
池用活物質として有効であることがわかった。
[0056] the next obtained composite tin oxide fiber on, by using a plating solution with 0.1 mol -3 concentration dissolved lead nitrate to an aqueous nitric acid solution of 1moldm -3, 1
When electrolytically synthesized for 15 minutes at a current density of 00 mA / cm 2 , it was confirmed by X-ray diffraction that lead dioxide was produced. Next, this coated tin oxide fiber coated with lead dioxide was subjected to 0.25 in a 1 moldm -3 sulfuric acid aqueous solution.
10 m after charging for 10 hours at a current density of mA / cm 2
After discharging at a current density of A / cm 2 , the utilization rate of lead dioxide coated on the composite tin oxide fiber was determined in the same manner as in Example 1. As a result, the utilization rate was 63%, which proved to be effective as an active material for a lead storage battery.

【0057】実施例4 塩化第一スズ(SnCl2)10g(0.05モル)、
三塩化アンチモン(SbCl3)0.63g(0.00
28モル)、および重量平均分子量20万のポリエチレ
ンオキシド0.06gをメタノール100ml(2.4
7モル)に溶解させ均一で透明な溶液にした後、テトラ
エトキシシラン4.71g(0.023モル)を添加溶
解させ均一な溶液を得た。この溶液をロータリエバポレ
ータで濃縮し、粘度が200ポイズのゾルからなる紡糸
液とした。この紡糸液を圧力を加えてノズルから押し出
し、ドラムに連続的に巻き取ったところ、紡糸速度20
m/minの速度で液滴の落下、糸切れを起こすことな
く連続的に紡糸することができた。またノズルの10個
のホールすべてから紡糸することができた。得られたフ
ァイバ−を室温で1日放置後、2℃/minの速度で1
20℃まで昇温しその温度で30分間保持した。その後
10℃/minの速度で600℃まで昇温しその温度で
1時間保持して加熱処理を行った。得られたファイバー
の断面は円形で平均15μmでばらつきは±20%の直
径を有し、表面は平滑であった。また、ケイ光X線分析
により、アンチモン、シリカが仕込組成通りファイバー
中に存在していることが確認された。また、X線回折の
結果、酸化スズの複数の結晶面に対応するピークを有す
ることから多結晶性の酸化スズであること、アンチモン
の酸化物などに対応するピークはみられず酸化スズ中に
固溶していることが確認された。得られたファイバ−の
比抵抗は平均10Ω・cmであった。
Example 4 10 g (0.05 mol) of stannous chloride (SnCl 2 ),
Antimony trichloride (SbCl 3 ) 0.63 g (0.00
28 mol), and 0.06 g of polyethylene oxide having a weight average molecular weight of 200,000 are added to 100 ml of methanol (2.4
7 mol) to make a uniform and transparent solution, and 4.71 g (0.023 mol) of tetraethoxysilane was added and dissolved to obtain a uniform solution. This solution was concentrated with a rotary evaporator to obtain a spinning solution composed of a sol having a viscosity of 200 poise. When this spinning solution was extruded from the nozzle by applying pressure and continuously wound on a drum, the spinning speed was 20%.
It was possible to carry out continuous spinning at a speed of m / min without dropping of liquid droplets or yarn breakage. It was also possible to spin from all 10 holes of the nozzle. After leaving the obtained fiber at room temperature for 1 day,
The temperature was raised to 20 ° C. and the temperature was maintained for 30 minutes. Then, the temperature was raised to 600 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and the temperature was maintained for 1 hour for heat treatment. The obtained fiber had a circular cross section with an average of 15 μm, a variation of ± 20%, and a smooth surface. In addition, by fluorescent X-ray analysis, it was confirmed that antimony and silica were present in the fiber according to the charged composition. In addition, as a result of X-ray diffraction, it was found that the tin oxide was polycrystalline because it had peaks corresponding to a plurality of crystal planes of tin oxide, and no peaks corresponding to antimony oxides were found in the tin oxide. It was confirmed to be a solid solution. The specific resistance of the obtained fiber was 10 Ω · cm on average.

【0058】次にこの複合酸化スズファイバー0.2g
を、3mol/dm3の硫酸水溶液3mlが満たされた
サンプル瓶に入れた。このサンプル瓶を、水温が70℃
に保たれ且つ1.3Hzで並進運動するインキュベータ
(大洋科学工業製M−100N)に入れて振蕩し、酸化
スズの溶出量をICPにより分析した。その結果スズの
10日後、20日後、30日後の溶出量はそれぞれ3p
pm、4ppm、4ppmであり、30日後の比抵抗は
平均10Ω・cmと変化はなく耐久性が高かった。これ
は、鉛蓄電池の電解液である高温の硫酸水溶液中でも長
期にわたって導電性を維持することを示している。
Next, 0.2 g of this composite tin oxide fiber
Was placed in a sample bottle filled with 3 ml of a 3 mol / dm 3 sulfuric acid aqueous solution. Water temperature of this sample bottle is 70 ℃
The mixture was placed in an incubator (M-100N manufactured by Taiyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) which was kept at a temperature of 1.3 Hz and moved in translation at 1.3 Hz, and shaken, and the elution amount of tin oxide was analyzed by ICP. As a result, the elution amount of tin after 10 days, 20 days, and 30 days was 3 p, respectively.
pm, 4 ppm, 4 ppm, and the specific resistance after 30 days was 10 Ω · cm on average, showing no change, and the durability was high. This indicates that the conductivity is maintained for a long time even in a high temperature sulfuric acid aqueous solution which is an electrolytic solution of a lead storage battery.

【0059】次に得られた複合酸化スズファイバー上
に、1moldm-3の硝酸水溶液に硝酸鉛を溶解させて
濃度を0.1moldm-3としためっき液を用いて、1
00mA/cm2の電流密度で15分間電解合成したと
ころ、X線回折により二酸化鉛が生成していることが確
認された。次に、この二酸化鉛が被覆された被覆酸化ス
ズファイバーを1moldm-3硫酸水溶液中で0.25
mA/cm2の電流密度で10時間充電した後、10m
A/cm2の電流密度で放電し複合酸化スズファイバー
上に被覆された二酸化鉛の利用率を実施例1と同様にし
て求めた。その結果、利用率は61%であり、鉛蓄電池
用活物質として有効であることがわかった。
[0059] the next obtained composite tin oxide fiber on, by using a plating solution with 0.1 mol -3 concentration dissolved lead nitrate to an aqueous nitric acid solution of 1moldm -3, 1
When electrolytically synthesized for 15 minutes at a current density of 00 mA / cm 2 , it was confirmed by X-ray diffraction that lead dioxide was produced. Next, this coated tin oxide fiber coated with lead dioxide was subjected to 0.25 in a 1 moldm -3 sulfuric acid aqueous solution.
10 m after charging for 10 hours at a current density of mA / cm 2
The utilization factor of lead dioxide coated on the composite tin oxide fiber by discharging at a current density of A / cm 2 was determined in the same manner as in Example 1. As a result, the utilization rate was 61%, which proved to be effective as an active material for a lead storage battery.

【0060】実施例5 塩化第一スズ(SnCl2)10g(0.05モル)、
三塩化アンチモン(SbCl3)0.25g(0.00
1モル)、および重量平均分子量20万のポリエチレン
オキシド0.06gをメタノール100ml(2.47
モル)に溶解させ均一で透明な溶液を得た。この溶液を
ロータリエバポレータで濃縮し、粘度が200ポイズの
ゾルからなる紡糸液とした。この紡糸液を圧力を加えて
ノズルから押し出し、ドラムに連続的に巻き取ったとこ
ろ、紡糸速度20m/minの速度で液滴の落下、糸切
れを起こすことなく連続的に紡糸することができた。ま
たノズルの10個のホールすべてから紡糸することがで
きた。得られたファイバ−を室温で1日放置後、2℃/
minの速度で120℃まで昇温しその温度で30分間
保持した。その後10℃/minの速度で600℃まで
昇温しその温度で1時間保持して加熱処理を行った。得
られたファイバーの断面は円形で平均15μmでばらつ
きは±20%の直径を有し、表面は平滑であった。ま
た、ケイ光X線分析により、アンチモンが仕込組成通り
ファイバー中に存在していることが確認された。また、
X線回折の結果、酸化スズの複数の結晶面に対応するピ
ークを有することから多結晶性の酸化スズであること、
アンチモンの酸化物などに対応するピークはみられず酸
化スズ中に固溶していることが確認された。得られたフ
ァイバ−の比抵抗は平均8x10-1Ω・cmであった。
Example 5 10 g (0.05 mol) of stannous chloride (SnCl 2 ),
Antimony trichloride (SbCl 3 ) 0.25 g (0.00
1 mol) and 0.06 g of polyethylene oxide having a weight average molecular weight of 200,000 are added to 100 ml of methanol (2.47).
To obtain a uniform and transparent solution. This solution was concentrated with a rotary evaporator to obtain a spinning solution composed of a sol having a viscosity of 200 poise. When this spinning solution was extruded from a nozzle by applying pressure and continuously wound around a drum, it was possible to continuously spun at a spinning speed of 20 m / min without causing drop of droplets and breakage of the yarn. . It was also possible to spin from all 10 holes of the nozzle. After leaving the obtained fiber at room temperature for 1 day, 2 ° C /
The temperature was raised to 120 ° C. at a rate of min and the temperature was maintained for 30 minutes. Then, the temperature was raised to 600 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and the temperature was maintained for 1 hour for heat treatment. The obtained fiber had a circular cross section with an average of 15 μm, a variation of ± 20%, and a smooth surface. Moreover, it was confirmed by fluorescent X-ray analysis that antimony was present in the fiber according to the charged composition. Also,
As a result of X-ray diffraction, it is polycrystalline tin oxide because it has peaks corresponding to a plurality of crystal planes of tin oxide,
No peaks corresponding to antimony oxides were found, and it was confirmed that they were in solid solution in tin oxide. The specific resistance of the obtained fiber was 8 × 10 −1 Ω · cm on average.

【0061】次に、この酸化スズファイバー0.2gを
3mol/dm3の硫酸水溶液3mlが満たされたガラ
ス製のサンプル瓶に入れた。このサンプル瓶を、水温が
70℃に保たれ且つ1.3Hzで並進運動するインキュ
ベータ(大洋科学工業製M−100N)に入れて振蕩
し、酸化スズの溶出量を測定した。溶出量が少ないた
め、試験前後での酸化スズファイバーの重量変化では測
定できなかったため、ICP(誘導結合プラズマ発光分
析)により硫酸水溶液を分析した。その結果スズの10
日後、20日後、30日後の溶出量はそれぞれ4pp
m、4ppm、5ppmであり、30日後の比抵抗は平
均8x10-1Ω・cmと変化はなく耐久性が高いことが
わかった。これは、鉛蓄電池の電解液である高温の硫酸
水溶液中でも長期にわたって導電性を維持することを示
している。
Next, 0.2 g of this tin oxide fiber was placed in a glass sample bottle filled with 3 ml of a 3 mol / dm 3 sulfuric acid aqueous solution. This sample bottle was placed in an incubator (M-100N manufactured by Taiyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) in which the water temperature was kept at 70 ° C. and translated at 1.3 Hz, and shaken to measure the elution amount of tin oxide. Since the amount of elution was so small that it could not be measured by the weight change of the tin oxide fiber before and after the test, the sulfuric acid aqueous solution was analyzed by ICP (inductive coupling plasma emission spectrometry). As a result, 10 of tin
The amount of elution after 4 days, 20 days, and 30 days is 4 pp.
m was 4 ppm, 5 ppm, and the specific resistance after 30 days was 8 × 10 −1 Ω · cm on average, showing no change and high durability. This indicates that the conductivity is maintained for a long time even in a high temperature sulfuric acid aqueous solution which is an electrolytic solution of a lead storage battery.

【0062】次に得られた酸化スズファイバー上に、1
moldm-3の硝酸水溶液に硝酸鉛を溶解させて濃度を
0.1moldm-3としためっき液を用いて、100m
A/cm2の電流密度で15分間電解合成したところ、
X線回折により二酸化鉛が生成していることが確認され
た。次に、この二酸化鉛が被覆された酸化スズファイバ
ーを1moldm-3硫酸水溶液中で0.25mA/cm
2の電流密度で10時間充電した後、10mA/cm2
電流密度で放電し酸化スズファイバー上に被覆された二
酸化鉛の利用率を実施例1と同様にして求めた。その結
果、利用率は63%であり、鉛蓄電池用活物質として有
効であることがわかった。
Then, on the tin oxide fiber obtained, 1
100m by using a plating solution in which lead nitrate is dissolved in a nitric acid aqueous solution of moldm -3 to make the concentration 0.1 moldm -3.
When electrolytically synthesized at a current density of A / cm 2 for 15 minutes,
It was confirmed by X-ray diffraction that lead dioxide was produced. Next, the tin oxide fiber coated with the lead dioxide was treated with 0.25 mA / cm in a 1 moldm -3 sulfuric acid aqueous solution.
After charging 10 hours 2 of current density, obtained by the utilization of the discharged lead dioxide coated on a tin oxide fiber at a current density of 10 mA / cm 2 in the same manner as in Example 1. As a result, the utilization rate was 63%, which proved to be effective as an active material for a lead storage battery.

【0063】比較例1 大塚化学製酸化スズ被覆チタン酸カリウムウィスカー
(商品名 WK−204、比抵抗10〜100Ω・c
m)0.2gを、3mol/dm3の硫酸水溶液3ml
が満たされたサンプル瓶に入れた。このサンプル瓶を、
水温が70℃に保たれ且つ1.3Hzで並進運動するイ
ンキュベータ(大洋科学工業製M−100N)に入れて
振蕩し、成分の溶出量をICPにより分析した。その結
果チタンが多量に溶解しており、10日後、20日後、
30日後の溶出量はそれぞれ3、000ppm、3、5
00ppm、3、700ppmであった。また、スズの
溶出量もそれぞれ25ppm、28ppm、30ppm
であった。30日後の比抵抗は平均400Ω・cmであ
り、導電性が低下していた。これは、鉛蓄電池の電解液
である高温の硫酸水溶液中では、長期にわたって導電性
を維持することができないことを示している。また、チ
タン酸カリウムウィスカーは、目視では粉末状であり、
電析では、実際状二酸化鉛を被覆することができなかっ
た。
Comparative Example 1 Otsuka Chemical Co., Ltd. tin oxide coated potassium titanate whiskers (trade name: WK-204, specific resistance: 10 to 100 Ω · c)
m) 0.2 g, 3 mol / dm 3 sulfuric acid aqueous solution 3 ml
In a filled sample bottle. This sample bottle
The mixture was placed in an incubator (M-100N manufactured by Taiyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) in which the water temperature was kept at 70 ° C. and translated at 1.3 Hz and shaken, and the elution amount of the components was analyzed by ICP. As a result, a large amount of titanium was dissolved, and after 10 days, 20 days,
Elution amount after 30 days is 3,000 ppm, 3, 5 respectively
It was 00 ppm and 3,700 ppm. Also, the elution amount of tin is 25 ppm, 28 ppm, and 30 ppm, respectively.
Met. The specific resistance after 30 days was 400 Ω · cm on average, and the conductivity was low. This indicates that the conductivity cannot be maintained for a long period of time in a high temperature sulfuric acid aqueous solution which is an electrolytic solution of a lead storage battery. Further, potassium titanate whiskers are powdery by visual observation,
The electrodeposition failed to coat the actual lead dioxide.

【0064】比較例2 三菱マテリアル製酸化スズ被覆酸化チタン粉末(商品名
W1、比抵抗5〜20Ω・cm)0.2gを、3mol
/dm3の硫酸水溶液15mlが満たされたサンプル瓶
に入れた。このサンプル瓶を、水温が70℃に保たれ且
つ1.3Hzで並進運動するインキュベータ(大洋科学
工業製M−100N)に入れて振蕩し、成分の溶出量を
ICPにより分析した。その結果、スズの10日後、2
0日後、30日後の溶出量はそれぞれ5ppm、6pp
m、6ppmであり、30日後の比抵抗は平均50Ω・
cmと少し高くなっていた。これは、鉛蓄電池の電解液
である高温の硫酸水溶液中では、長期にわたって導電性
を維持することができないことを示している。また、粉
末状であるため、電析では実際状二酸化鉛を被覆するこ
とができなかった。
Comparative Example 2 0.2 mol of tin oxide-coated titanium oxide powder (trade name W1, specific resistance 5 to 20 Ω · cm) manufactured by Mitsubishi Materials, 3 mol
It was put in a sample bottle filled with 15 ml of a sulfuric acid aqueous solution of / dm 3 . This sample bottle was placed in an incubator (M-100N manufactured by Taiyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) in which the water temperature was kept at 70 ° C. and translated at 1.3 Hz, and shaken, and the elution amount of the components was analyzed by ICP. As a result, 10 days after tin, 2
The amount of elution after 0 and 30 days is 5 ppm and 6 pp, respectively.
m, 6 ppm, and the specific resistance after 30 days is 50 Ω on average.
It was a little higher than cm. This indicates that the conductivity cannot be maintained for a long period of time in a high temperature sulfuric acid aqueous solution which is an electrolytic solution of a lead storage battery. Further, since it is powdery, it was not possible to actually coat lead dioxide by electrodeposition.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/62 H01M 4/56 H01M 4/14 H01M 10/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/62 H01M 4/56 H01M 4/14 H01M 10/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多結晶性酸化スズおよび周期律表第V族
の金属酸化物を主構成成分とする酸化スズファイバーの
表面に酸化鉛または鉛が被覆された、鉛蓄電池用の電極
活物質用被覆酸化スズファイバー。
1. An electrode for a lead storage battery in which lead oxide or lead is coated on the surface of a tin oxide fiber mainly composed of polycrystalline tin oxide and a metal oxide of Group V of the periodic table.
Coated tin oxide fiber for active materials .
【請求項2】 請求項1記載の被覆酸化スズファイバー
からなる電極活物質。
2. An electrode active material comprising the coated tin oxide fiber according to claim 1 .
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