JP4501246B2

JP4501246B2 - 制御弁式据置鉛蓄電池の製造方法

Info

Publication number: JP4501246B2
Application number: JP2000225310A
Authority: JP
Inventors: 行男吉山; 有彦武政; 峰樹福田
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2020-07-26
Also published as: JP2002042796A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御弁式据置鉛蓄電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
制御弁式据置鉛蓄電池は安価で信頼性が高いという特徴を有するため、無停電電源装置などに広く使用されている。近年、ペースト式正極板を用いた制御弁式据置鉛蓄電池の高容量化が強く要求されている。
【０００３】
制御弁式据置鉛蓄電池を高容量化するには、正極板の活物質の利用率を高くする手法が有効である。正極板の活物質の利用率を高くする手法として、一酸化鉛を主成分とする鉛粉にグラファイトなどの炭素粉末を添加し、希硫酸とともに混練してペースト状活物質を作製し、該ペースト状活物質を正極用として使用する手法が使用されている。
【０００４】
なお、正極板の活物質中にグラファイトなどの炭素粉末を含有させると、正極板の活物質の利用率が高くなる理由として、化成時に硫酸がグラファイトなどの炭素粉末の層間に入ることに伴って正極活物質が多孔質化し、その結果、前記正極活物質の表面積が増加するためであると考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した炭素粉末の添加時期や混練条件などのペースト状活物質の作製条件等については、十分な検討がされていなかった。
【０００６】
そして、炭素粉末の添加時期によっては、前記ペースト状活物質の粘度にバラツキが生じたり、それを用いて作製した正極板の活物質利用率にバラツキが生ずるという問題点も認められていた。
【０００７】
本発明の目的は、正極活物質の利用率が高い制御弁式据置鉛蓄電池の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明は炭素粉末の添加条件や混練条件を検討したものである。
【０００９】
すなわち、第一の発明は一酸化鉛を主成分とする鉛粉を主成分とし、炭素粉末を含むペースト状活物質を正極に用いる制御弁式据置鉛蓄電池の製造方法であって、前記鉛粉とカットファイバに水を加えて混練して混練物１を作成する工程と、鉛丹に希硫酸と適量の水とを加えて混練した後、炭素粉末を加えて混練して混練物２を作成する工程と、前記混練物１と前記混練物２とを混練してペースト状活物質を作製する工程とを有し、該ペースト状活物質を正極に使用することを特徴とし、第二の発明は、前記炭素粉末がグラファイトであることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
１．正極板の作製条件
正極用のペースト状活物質の原材料として、従来から使用している一酸化鉛を主成分とする鉛粉、合成樹脂製のカットファイバ、鉛丹、グラファイト、水及び比重が1.260の希硫酸を用いた。なお、グラファイトとして平均粒子径が500μｍの日本黒鉛製の天然黒鉛（商品名：ＡＣＢ５０）を使用し、後述する手法で正極用ペースト状活物質を作成して使用した。
【００１１】
ＪＩＳ規格の針入度測定装置（離合社製）を用いて、それぞれの正極用ペースト状活物質について針入度の測定を行い、後述する水の添加量を調節することによって正極用ペースト状活物質の硬さを約８０〜１５０ｍｍ^-1に調節した。
【００１２】
作製した正極用ペースト状活物質を、縦が２４０ｍｍ、横が１４０ｍｍ、厚みが４．２ｍｍの格子形状をした鉛−カルシウム合金製の集電体に擦り切り充填する。
【００１３】
その後、温度が８０℃、相対湿度が９５％以上の雰囲気で５時間の熟成をした後、温度が６０℃、相対湿度が６５％の雰囲気で乾燥してペースト式正極板を得た。
【００１４】
２．制御弁式据置鉛蓄電池の作製条件及び試験条件
負極板として、従来から使用していた縦が２４０ｍｍ、横が１４０ｍｍ、厚みが２．４ｍｍのペースト式負極板を用いた。
【００１５】
前記ペースト式正極板が８枚、前記ペースト式負極板が９枚を、リテーナを介して積層した後に、それぞれの耳部をバーナ溶接して極板群を作成し、該極板群を用いて制御弁式据置鉛蓄電池を作製する。そして、希硫酸電解液を注液し、仕上がり後の電解液比重が１．２７となるように電槽化成して、１０時間率の公称容量が２Ｖ−２００Ａｈの制御弁式据置鉛蓄電池を作製した。
【００１６】
作成した制御弁式据置鉛蓄電池は２５℃、０．１ＣＡ（２０Ａ）の定電流で放電（終止電圧が１．８Ｖ）して初期の放電容量を測定した。そして、前記放電容量と、充放電試験後に前記制御弁式据置鉛蓄電池を解体して得た正極活物質量から、正極活物質の利用率を計算により算出した。
【００１７】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１８】
（実施例１）
本発明の実施例を、図１を用いて詳細に説明する。すなわち、鉛粉（１００質量部）に、カットファイバ（０．１７質量部）を加えて乾式混合した後、水を加えて混練して混練物１を作成する。
【００１９】
一方、鉛丹（１００質量部）に、比重が１．２６の希硫酸（１９質量部）と適量の水とを加えて混練した後、上記したグラファイトを加えて再び混練して混練物２を作成する。
【００２０】
前記した、混練物１中の鉛粉が１００質量部、混練物２中の鉛丹が１７質量部となるように混練物１と混練物２とを加えて、再び混練して正極用ペースト状活物質を作製する。なお、前記したグラファイトは、前記した鉛粉（１００質量部）に対して０．６質量部となるように前記鉛丹に添加した。
【００２１】
前記正極用ペースト状活物質を用いて上記した手法で正極板を作成し、該正極板を用いて制御弁式据置鉛蓄電池を作成した。そして、初期の放電容量を測定して正極活物質の利用率を測定した。なお、制御弁式据置鉛蓄電池の作製条件や試験条件等の詳細は、上記したものである。
【００２２】
（比較例１）
図２を用いて、比較例１について詳細に説明する。すなわち、鉛粉（１００質量部）に、カットファイバ（０．１７質量部）及びグラファイト（０．６質量部）を加えて乾式混合した後、水を加えて混練して混練物３を作成する。
【００２３】
一方、鉛丹（１００質量部）に、比重が１．２６の希硫酸（１９質量部）と適量の水とを加えて混練して混練物４を作成する。
【００２４】
前記した、混練物３中の鉛粉が１００質量部、混練物４中の鉛丹が１７質量部となるように混練物３と混練物４とを加えて、再び混練して正極用ペースト状活物質を作製する。
【００２５】
前記正極用ペースト状活物質を用いて上記した手法で正極板を作成し、該正極板を用いて制御弁式据置鉛蓄電池を作成した。そして、初期の放電容量を測定して正極活物質の利用率を測定した。なお、制御弁式据置鉛蓄電池の作製条件や試験条件等の詳細は、上記したものである。
【００２６】
（比較例２）
図３を用いて、比較例２について詳細に説明する。すなわち、鉛粉（１００質量部）に、カットファイバ（０．１７質量部）を加えて乾式混合した後、グラファイトを水に分散させた溶液を加えて混練して混練物５を作成する。なお、グラファイトは鉛粉に対して０．６質量部となるように水に分散させて使用した。
【００２７】
一方、鉛丹（１００質量部）に、比重が１．２６の希硫酸（１９質量部）と適量の水とを加えて混練して混練物６を作成する。
【００２８】
前記した、混練物５中の鉛粉が１００質量部、混練物６中の鉛丹が１７質量部となるように混練物５と混練物６とを加えて、再び混練して正極用ペースト状活物質を作製する。
【００２９】
前記正極用ペースト状活物質を用いて上記した手法で正極板を作成し、該正極板を用いて制御弁式据置鉛蓄電池を作成した。そして、初期の放電容量を測定して正極活物質の利用率を測定した。なお、制御弁式据置鉛蓄電池の作製条件や試験条件等の詳細は、上記したものである。
【００３０】
（比較例３）
図４を用いて、比較例３について詳細に説明する。すなわち、鉛粉（１００質量部）に、カットファイバ（０．１７質量部）を加えて乾式混合した後、水を加えて混練し、さらに、グラファイトを鉛粉に対して０．６質量部となるように添加して混練して混練物７を作成する。
【００３１】
一方、鉛丹（１００質量部）に、比重が１．２６の希硫酸（１９質量部）と適量の水とを加えて混練して混練物８を作成する。
【００３２】
前記した、混練物７中の鉛粉が１００質量部、混練物８中の鉛丹が１７質量部となるように混練物７と混練物８とを加えて、再び混練して正極用ペースト状活物質を作製する。
【００３３】
前記正極用ペースト状活物質を用いて上記した手法で正極板を作成し、該正極板を用いて制御弁式据置鉛蓄電池を作成した。そして、初期の放電容量を測定して正極活物質の利用率を測定した。なお、制御弁式据置鉛蓄電池の作製条件や試験条件等の詳細は、上記したものである。
【００３４】
（比較例４）
図５を用いて、比較例４について詳細に説明する。すなわち、鉛粉（１００質量部）に、カットファイバ（０．１７質量部）を加えて乾式混合した後、水を加えて混練して混練物９を作成する。
【００３５】
一方、鉛丹（１００質量部）、グラファイトの混合物に、比重が１．２６の希硫酸（１９質量部）と適量の水とを加えて混練して混練物１０を作成する。
【００３６】
前記した、混練物９中の鉛粉が１００質量部、混練物１０中の鉛丹が１７質量部となるように混練物９と混練物１０とを加えて、再び混練して正極用ペースト状活物質を作製する。なお、前記したグラファイトは、前記した鉛粉（１００質量部）に対して０．６質量部となるように前記鉛丹に添加した。
【００３７】
前記正極用ペースト状活物質を用いて上記した手法で正極板を作成し、該正極板を用いて制御弁式据置鉛蓄電池を作成した。そして、初期の放電容量を測定して正極活物質の利用率を測定した。なお、制御弁式据置鉛蓄電池の作製条件や試験条件等の詳細は、上記したものである。
【００３８】
（比較例５）
図６を用いて、比較例５について詳細に説明する。すなわち、鉛粉（１００質量部）に、カットファイバ（０．１７質量部）を加えて乾式混合した後、水を加えて混練して混練物１１を作成する。
【００３９】
一方、鉛丹（１００質量部）に、グラファイトを比重が１．２６の希硫酸に分散させた溶液を加えて混練して混練物１２を作成する。
【００４０】
前記した、混練物１１中の鉛粉が１００質量部、混練物１２中の鉛丹が１７質量部となるように混練物１１と混練物１２とを加えて、再び混練して正極用ペースト状活物質を作製する。なお、前記したグラファイトは、前記した鉛粉（１００質量部）に対して０．６質量部となるように前記鉛丹に添加した。
【００４１】
前記正極用ペースト状活物質を用いて上記した手法で正極板を作成し、該正極板を用いて制御弁式据置鉛蓄電池を作成した。そして、初期の放電容量を測定して正極活物質の利用率を測定した。なお、制御弁式据置鉛蓄電池の作製条件や試験条件等の詳細は、上記したものである。
【００４２】
上記した実施例１及び比較例１〜５について正極活物質の利用率を測定した結果を表１に示す。表１より、本発明を用いた実施例１は正極活物質の利用率が高く、優れていることがわかる。
【００４３】
なお、本実施例では、炭素粉末としてグラファイトを使用した例を示したが、炭素粉末としてその他のアセチレンブラック等を用いた場合でも、正極活物質の利用率向上が認められた。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【発明の効果】
上述したように本発明を用いると、制御弁式据置鉛蓄電池の正極活物質の利用率を向上させることができ、その結果、高容量な制御弁式据置鉛蓄電池の製造が可能となるため、工業上きわめて優れたものである。
【００４６】
表１に放電開始後５秒目の端子電圧の測定値を示す。本発明を用いた鉛蓄電池は、５秒目の端子電圧が高く好ましいことがわかる。なお、電槽化成して電解液を抜き取った後、１０時間以内に液口栓をつけて密封した鉛蓄電池は、より好ましい放電特性を示すことがわかる。
【００４７】
これらの結果の詳細な理由は定かではないが、従来の手法を用いると、ブロック化成後の乾燥工程において、大気中の酸素が負極活物質と反応し、放電反応が起こりにくい鉛酸化物を形成しているためと考えられる。
【００４８】
一方、本発明を用いると、電解液を抜き取った後に短時間に密封することによって大気中の酸素が遮断され、その結果、負極に前記した放電反応が起こりにくい鉛酸化物が形成されにくくなっているためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の正極用ペースト状活物質の製造方法の工程図である。
【図２】比較例１の正極用ペースト状活物質の製造方法の工程図である。
【図３】比較例２の正極用ペースト状活物質の製造方法の工程図である。
【図４】比較例３の正極用ペースト状活物質の製造方法の工程図である。
【図５】比較例４の正極用ペースト状活物質の製造方法の工程図である。
【図６】比較例５の正極用ペースト状活物質の製造方法の工程図である。

Claims

一酸化鉛を主成分とする鉛粉を主成分とし、炭素粉末を含むペースト状活物質を正極に用いる制御弁式据置鉛蓄電池の製造方法であって、前記鉛粉とカットファイバに水を加えて混練して混練物１を作成する工程と、鉛丹に希硫酸と適量の水とを加えて混練した後、炭素粉末を加えて混練して混練物２を作成する工程と、前記混練物１と前記混練物２とを混練してペースト状活物質を作製する工程とを有し、該ペースト状活物質を正極に使用することを特徴とする制御弁式鉛蓄電池の製造方法。
前記炭素粉末がグラファイトであることを特徴とする請求項１記載の制御弁式据置鉛蓄電池の製造方法。