JP6939565B2 - Lead-acid battery - Google Patents

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Description

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

鉛蓄電池は、安価で、電池電圧が比較的高く、大電力が得られるため、自動車用のセルスターターの他、様々な用途で使用されている。鉛蓄電池は、二酸化鉛を含む正極と、鉛を含む負極と、正極および負極の間に介在するセパレータと、硫酸を含む電解質とを含む。 Lead-acid batteries are inexpensive, have a relatively high battery voltage, and can obtain a large amount of electric power. Therefore, lead-acid batteries are used in various applications other than cell starters for automobiles. The lead-acid battery includes a positive electrode containing lead dioxide, a negative electrode containing lead, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte containing sulfuric acid.

近年の自動車用途では、鉛蓄電池は、アイドルストップ状態に晒されるなど、充電状態(SOC:state of charge)が90〜70%程度となる中途充電状態で使用されることも多い。このような中途充電状態で電池が使用され続けると、サルフェーションと呼ばれる負極活物質の失活により充電受入性が低下し、電池の劣化が加速する。慢性的な充電不足の状態では、徐々に硫酸鉛が結晶化し、電気化学的な活性を失うためである。結晶質の硫酸鉛は電解質に溶解しにくいため、負極の充電反応の分極が増加する。負極の充電受入性が低下することによって、限られた充電時間での充電容量(充電効率)が小さくなり、SOCが回復しにくくなる。よって、中途充電状態が続き、SOCの低下がさらに進み、電池が劣化する。 In recent automobile applications, lead-acid batteries are often used in a state of charge (SOC) of about 90 to 70%, such as being exposed to an idle stop state. If the battery is continuously used in such a half-charged state, the charge acceptability is lowered due to the deactivation of the negative electrode active material called sulfation, and the deterioration of the battery is accelerated. This is because lead sulfate gradually crystallizes and loses electrochemical activity in a chronic undercharged state. Since crystalline lead sulfate is difficult to dissolve in the electrolyte, the polarization of the charging reaction of the negative electrode increases. By reducing the charge acceptability of the negative electrode, the charge capacity (charging efficiency) in a limited charging time becomes small, and it becomes difficult to recover the SOC. Therefore, the state of being charged halfway continues, the SOC further decreases, and the battery deteriorates.

そこで、負極の充電受入性を向上させることで、負極活物質の失活を抑制する様々な改良が試みられている。
特許文献1では、鉛蓄電池の負極の充電受入性を向上するため、負極の添加剤として、分子量が1.7万〜2.0万の合成リグニン(ビスフェノールスルホン酸ポリマー縮合物)と、カーボンブラックとを用いることが提案されている。同様の目的で、特許文献2では、鱗片状黒鉛および分子量が1.5万〜2.0万でイオウ含有量が6〜10質量%のビスフェノールAアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩のホルムアルデヒド縮合物を、負極に用いることが提案されている。
Therefore, various improvements have been attempted to suppress the deactivation of the negative electrode active material by improving the charge acceptability of the negative electrode.
In Patent Document 1, in order to improve the charge acceptability of the negative electrode of a lead-acid battery, synthetic lignin (bisphenol sulfonic acid polymer condensate) having a molecular weight of 17,000 to 20,000 and carbon black are used as additives for the negative electrode. It has been proposed to use and. For the same purpose, in Patent Document 2, a formaldehyde condensate of scaly graphite and a sodium salt of bisphenol A aminobenzenesulfonic acid having a molecular weight of 15,000 to 20,000 and a sulfur content of 6 to 10% by mass is used. It has been proposed to be used for the negative electrode.

特開2006−196191号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-196191 特開2013−41848号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-41848

特許文献1および特許文献2において負極に添加されているビスフェノールアミノベンゼンスルホン酸やそのナトリウム塩のホルムアルデヒド縮合物は、1.5万以上や1.7万以上と高分子量である。このような縮合物を用いると、負極表面に析出した硫酸鉛の表面を高分子量の縮合物が覆うこととなり、硫酸鉛の有効表面積が小さくなる。そのため、硫酸鉛から電解質中に鉛イオンが溶出することが妨げられる。さらに、鉛の表面を縮合物が覆うこととなり、負極上の充電反応サイトが少なくなり、充電受入性が低下する。充電受入性は、低温になるほど低下し易い。 The formaldehyde condensate of bisphenol aminobenzenesulfonic acid and its sodium salt added to the negative electrode in Patent Document 1 and Patent Document 2 has a high molecular weight of 15,000 or more and 17,000 or more. When such a condensate is used, the surface of lead sulfate precipitated on the surface of the negative electrode is covered with the high molecular weight condensate, and the effective surface area of lead sulfate is reduced. Therefore, it is prevented that lead ions are eluted from lead sulfate into the electrolyte. Further, the surface of lead is covered with the condensate, the number of charge reaction sites on the negative electrode is reduced, and the charge acceptability is lowered. Charge acceptability tends to decrease as the temperature decreases.

本発明の目的は、鉛蓄電池において、充電受入性の低下を抑制することである。
本発明の一側面は、正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータと、硫酸を含む電解質と、を含み、
前記負極は、ビスフェノール類とアミノベンゼンスルホン酸類とホルムアルデヒドとの縮合物、および負極活物質を含み、
前記縮合物の重量平均分子量は、5,000〜13,000であり、
前記電解質は、アルミニウムイオンおよびチタンイオンからなる群より選択される少なくとも一種を含む、鉛蓄電池に関する。
An object of the present invention is to suppress a decrease in charge acceptability in a lead storage battery.
One aspect of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte containing sulfuric acid.
The negative electrode contains a condensate of bisphenols, aminobenzenesulfonic acids and formaldehyde, and a negative electrode active material.
The weight average molecular weight of the condensate is 5,000 to 13,000.
The electrolyte relates to a lead-acid battery comprising at least one selected from the group consisting of aluminum ions and titanium ions.

本発明の上記側面によれば、充電受入性の低下が抑制された鉛蓄電池を提供できる。 According to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a lead storage battery in which a decrease in charge acceptability is suppressed.

本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。 Although the novel features of the present invention are described in the appended claims, the present invention is further described in the following detailed description with reference to the drawings, in combination with other objects and features of the present invention, both in terms of structure and content. It will be well understood.

本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の一部を切り欠いた斜視図である。It is a perspective view which cut out a part of the lead storage battery which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の鉛蓄電池における正極の正面図である。It is a front view of the positive electrode in the lead storage battery of FIG. 図1の鉛蓄電池における負極の正面図である。It is a front view of the negative electrode in the lead storage battery of FIG.

本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池は、正極と、負極と、正極および負極の間に介在するセパレータと、硫酸を含む電解質と、を含む。負極は、ビスフェノール類とアミノベンゼンスルホン酸類とホルムアルデヒドとの縮合物、および負極活物質を含む。この縮合物の重量平均分子量は、5,000〜13,000である。電解質は、さらにアルミニウムイオンおよびチタンイオンからなる群より選択される少なくとも一種を含む。 The lead-acid battery according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte containing sulfuric acid. The negative electrode contains a condensate of bisphenols, aminobenzenesulfonic acids and formaldehyde, and a negative electrode active material. The weight average molecular weight of this condensate is 5,000 to 13,000. The electrolyte further comprises at least one selected from the group consisting of aluminum ions and titanium ions.

負極上に析出した硫酸鉛の表面近傍では、サルフェーションにより硬い結晶が形成され易く、硬い結晶の生成により硫酸鉛の再溶解が妨げられる。ビスフェノール類とアミノベンゼンスルホン酸類とホルムアルデヒドとの縮合物を負極に添加すると、析出した硫酸鉛の周囲がこの縮合物により被覆され、サルフェーションが抑制される。しかし、縮合物が1.5万以上や1.7万以上といった高分子量である場合には、縮合物により硫酸鉛の表面の多くが覆われることになるため、硫酸鉛の有効表面積が小さくなる。また、負極の表面に高分子量の縮合物が存在すると、活性な鉛の表面も覆われ、鉛の有効表面積が小さくなる。その結果、硫酸鉛からの鉛イオンの溶出が妨げられ、負極上において充電反応を担う反応サイトが少なくなるため、充電受入性が低下する。 In the vicinity of the surface of lead sulfate precipitated on the negative electrode, hard crystals are likely to be formed by sulfation, and the formation of hard crystals hinders the redissolution of lead sulfate. When a condensate of bisphenols, aminobenzenesulfonic acids and formaldehyde is added to the negative electrode, the precipitated lead sulfate is coated with the condensate to suppress sulfation. However, when the condensate has a high molecular weight such as 15,000 or more or 17,000 or more, most of the surface of lead sulfate is covered by the condensate, so that the effective surface area of lead sulfate becomes small. .. In addition, the presence of a high molecular weight condensate on the surface of the negative electrode also covers the surface of active lead, reducing the effective surface area of lead. As a result, the elution of lead ions from lead sulfate is hindered, and the number of reaction sites responsible for the charging reaction on the negative electrode is reduced, so that the charging acceptability is lowered.

本発明では、重量平均分子量が5,000〜13,000の比較的低分子量の縮合物を用い、電解質にアルミニウムイオンおよびチタンイオンからなる群より選択される少なくとも一種のカチオンを含むことで、負極上に析出した硫酸鉛の表面が縮合物により適度に覆われ、硫酸鉛の有効表面積を従来に比べて大きくできるとともに、サルフェーションを抑制することができる。そのため、硫酸鉛から鉛イオンが溶出され易い状態を維持することができる。また、負極上の鉛の有効表面積を従来に比べて大きくできるため、充電反応サイトを維持することができる。よって、充電受入性を向上できる。 In the present invention, a condensate having a relatively low molecular weight having a weight average molecular weight of 5,000 to 13,000 is used, and the electrolyte contains at least one cation selected from the group consisting of aluminum ions and titanium ions, thereby causing a negative electrode. The surface of the lead sulfate precipitated above is appropriately covered with the condensate, the effective surface area of the lead sulfate can be increased as compared with the conventional case, and sulfation can be suppressed. Therefore, it is possible to maintain a state in which lead ions are easily eluted from lead sulfate. Further, since the effective surface area of lead on the negative electrode can be increased as compared with the conventional case, the charging reaction site can be maintained. Therefore, the charge acceptability can be improved.

電解質にアルミニウムイオンおよびチタンイオンからなる群より選択される少なくとも一種のカチオンを含むことで、硫酸鉛のサルフェーションが抑制される。その理由は定かではないが、負極上に析出した硫酸鉛の表面にカチオンが吸着して、硫酸鉛の粒子径が過度に大きくなることが抑制され、硫酸鉛の表面における結晶化が抑制されると考えられる。なお、上記のカチオンは、鉛イオンの溶出を阻害しないと考えられる。分子量が比較的小さい縮合物を用いることで、硫酸鉛の有効表面積が増加し、上記のカチオンと硫酸鉛との接触機会が増加する。そのため、より多くのカチオンが硫酸鉛に吸着し、上記のカチオンの硫酸鉛へのサルフェーション抑制作用が強くなる。 Sulfation of lead sulfate is suppressed by including at least one cation selected from the group consisting of aluminum ions and titanium ions in the electrolyte. The reason is not clear, but it is suppressed that cations are adsorbed on the surface of lead sulfate precipitated on the negative electrode and the particle size of lead sulfate becomes excessively large, and crystallization on the surface of lead sulfate is suppressed. it is conceivable that. It is considered that the above cation does not inhibit the elution of lead ions. By using a condensate having a relatively small molecular weight, the effective surface area of lead sulfate is increased, and the chance of contact between the above-mentioned cation and lead sulfate is increased. Therefore, more cations are adsorbed on lead sulfate, and the effect of suppressing the sulfation of the above cations on lead sulfate becomes stronger.

縮合物は鉛イオンと相互作用することで、充電時の鉛イオンの移動を阻害する。この縮合物と鉛イオンとの相互作用は、露出している硫酸鉛近傍の縮合物の末端近くの芳香環と鉛イオンとの間で起こると推測される。ここで、上記カチオンは、縮合物との作用が強いため、縮合物と鉛イオンとの作用により鉛イオンの移動が阻害されることを、抑制することができる。縮合物の分子量が小さくなると、縮合物が硫酸鉛表面をより均一に覆うため、カチオンと作用する芳香環の露出割合が増加する。その結果、縮合物とカチオンとの作用が強くなり、縮合物と鉛イオンとの作用が弱まって、鉛イオンの移動がし易くなるため、充電受入性を向上できる。
なお、充電受入性は、室温に比べて、低温で低下する傾向があるが、本発明では、室温だけでなく、低温においても高い充電受入性を確保することができる。
By interacting with lead ions, the condensate inhibits the movement of lead ions during charging. It is speculated that this interaction between the condensate and lead ions occurs between the aroma ring near the end of the condensate near the exposed lead sulfate and the lead ions. Here, since the cation has a strong action with the condensate, it is possible to suppress the inhibition of the movement of the lead ion by the action of the condensate and the lead ion. As the molecular weight of the condensate decreases, the condensate covers the lead sulfate surface more uniformly, thus increasing the exposure ratio of the aromatic ring that acts with the cation. As a result, the action of the condensate and the cation is strengthened, the action of the condensate and the lead ion is weakened, and the lead ion is easily transferred, so that the charge acceptability can be improved.
The charge acceptability tends to decrease at a low temperature as compared with the room temperature, but in the present invention, high charge acceptability can be ensured not only at room temperature but also at low temperature.

本明細書中、室温とは、例えば、20℃〜35℃の温度を言うものとする。また、低温とは、5℃以下または0℃以下の温度(例えば、−20℃〜+5℃、または−20℃〜0℃)を言うものとする。 In the present specification, the room temperature means, for example, a temperature of 20 ° C. to 35 ° C. Further, the low temperature means a temperature of 5 ° C. or lower or 0 ° C. or lower (for example, −20 ° C. to + 5 ° C., or −20 ° C. to 0 ° C.).

以下に、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る鉛蓄電池についてより詳細に説明する。
(負極)
鉛蓄電池の負極は、一般に、負極格子(エキスパンド格子または鋳造格子など)と、負極格子に保持された、負極合剤とを含む。負極活物質および上記の縮合物は、通常、この負極合剤に含まれる。負極は、一般に板状であるため、負極板とも呼ばれる。
Hereinafter, the lead-acid battery according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings as appropriate.
(Negative electrode)
The negative electrode of a lead-acid battery generally includes a negative electrode grid (such as an expanded grid or a cast grid) and a negative electrode mixture held in the negative electrode grid. The negative electrode active material and the above condensate are usually contained in this negative electrode mixture. Since the negative electrode is generally plate-shaped, it is also called a negative electrode plate.

負極格子の材料としては、鉛または鉛合金が例示される。鉛合金は、例えば、Ba、Ag、Ca、Al、Bi、Sb、および/またはSnを含むものであってもよい。中でも、Caおよび/またはSnを含む鉛合金が好ましく、機械的強度などの観点から、少なくともCaを含む鉛合金を用いることも好ましい。鉛合金において、Caの含有量は、0.03〜0.10質量%であってもよく、Snの含有量は、0.2〜0.6質量%であってもよい。負極格子は、必要に応じて、組成の異なる複数の鉛合金層を有するものであってもよい。 Examples of the material of the negative electrode lattice include lead or a lead alloy. The lead alloy may contain, for example, Ba, Ag, Ca, Al, Bi, Sb, and / or Sn. Among them, a lead alloy containing Ca and / or Sn is preferable, and from the viewpoint of mechanical strength and the like, it is also preferable to use a lead alloy containing at least Ca. In the lead alloy, the Ca content may be 0.03 to 0.10% by mass, and the Sn content may be 0.2 to 0.6% by mass. The negative electrode lattice may have a plurality of lead alloy layers having different compositions, if necessary.

負極活物質は、酸化還元反応により容量を発現する。負極活物質としては、鉛(海綿状鉛など)が使用される。充電状態の負極活物質は、海綿状鉛であるが、未化成の負極は、通常、鉛粉末を用いて作製される。負極を作製する際には、鉛粉末は、酸化鉛を含んでもよい。 The negative electrode active material develops its capacity by a redox reaction. Lead (such as spongy lead) is used as the negative electrode active material. The negative electrode active material in the charged state is spongy lead, but the unchemicald negative electrode is usually produced by using lead powder. When preparing the negative electrode, the lead powder may contain lead oxide.

縮合物を構成するビスフェノール類としては、2つのフェノール単位が連結された構造を有する限り特に制限されない。ビスフェノール類としては、例えば、ビフェノールの他、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなどの2つのフェノール単位が連結基を介して連結した骨格を有する化合物などが挙げられる。連結基としては、例えば、メチレン、エチレン、ジメチルメチレン基などのアルキレン基(またはアルキリデン基);スルホニル基などが挙げられる。フェノール単位や連結基に、さらに置換基を有してもよい。縮合物は、ビスフェノール類に由来する単位を含んでいる。縮合物には、一種のビスフェノール類が使用されていてもよく、二種以上のビスフェノール類が使用されていてもよい。 The bisphenols constituting the condensate are not particularly limited as long as they have a structure in which two phenol units are linked. Examples of bisphenols include, in addition to biphenol, compounds having a skeleton in which two phenol units such as bisphenol A, bisphenol F, and bisphenol S are linked via a linking group. Examples of the linking group include an alkylene group (or an alkylidene group) such as methylene, ethylene and dimethylmethylene group; a sulfonyl group and the like. Substituents may be further added to the phenol unit or the linking group. The condensate contains units derived from bisphenols. As the condensate, one kind of bisphenols may be used, or two or more kinds of bisphenols may be used.

縮合物を構成するアミノベンゼンスルホン酸類としては、アミノベンゼンスルホン酸およびその塩が挙げられる。アミノベンゼンスルホン酸において、アミノ基とスルホン酸基との位置は、o−位、m−位またはp−位のいずれであってもよいが、p−位であることが好ましい。アミノベンゼンスルホン酸の塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩などが例示できる。縮合物は、アミノベンゼンスルホン酸類に由来する単位を含んでいる。縮合物には、一種のアミノベンゼンスルホン酸類が使用されていてもよく、二種以上のアミノベンゼンスルホン酸類が使用されていてもよい。 Examples of the aminobenzene sulfonic acids constituting the condensate include aminobenzene sulfonic acids and salts thereof. In the aminobenzenesulfonic acid, the positions of the amino group and the sulfonic acid group may be any of the o-position, the m-position or the p-position, but the p-position is preferable. Examples of the aminobenzenesulfonic acid salt include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, and ammonium salt. The condensate contains units derived from aminobenzene sulfonic acids. As the condensate, one kind of aminobenzene sulfonic acid may be used, or two or more kinds of aminobenzene sulfonic acid may be used.

縮合物において、ビスフェノール類に由来する単位と、アミノベンゼンスルホン酸類に由来する単位とのモル比は、例えば、1.0:0.3〜1.0:0.7であり、1.0:0.3〜1.0:0.6であってもよい。 In the condensate, the molar ratio of the unit derived from bisphenols to the unit derived from aminobenzene sulfonic acids is, for example, 1.0: 0.3 to 1.0: 0.7, 1.0: It may be 0.3 to 1.0: 0.6.

縮合物は、アミノベンゼンスルホン酸類に由来してスルホン酸基またはその誘導体基(塩も含む。以下、スルホン酸基から誘導される誘導体基を含めて単にスルホン酸基と言う)を含んでいる。スルホン酸基は、充電時に硫酸鉛から溶出する鉛イオンを捕捉して、鉛イオンの移動を阻害し易い。このような観点からは、縮合物中のスルホン酸基の含有量は少ない方が好ましい。スルホン酸基の含有量は、縮合物中のイオウ含有量により確認することができる。縮合物中のイオウ含有量は、8質量%以下であることが好ましく、3〜6質量%または3〜5.5質量%であってもよい。縮合物の重量平均分子量が5,000〜13,000で、イオウ含有量が上記の範囲である場合、特に縮合物の分散性が向上し、硫酸鉛表面を均一に縮合物が覆うため、充電受入性の向上効果が大きい。 The condensate contains a sulfonic acid group derived from aminobenzene sulfonic acids or a derivative group thereof (including a salt; hereinafter, a derivative group derived from the sulfonic acid group is simply referred to as a sulfonic acid group). The sulfonic acid group easily traps lead ions eluted from lead sulfate during charging and inhibits the movement of lead ions. From this point of view, it is preferable that the content of the sulfonic acid group in the condensate is small. The content of the sulfonic acid group can be confirmed by the sulfur content in the condensate. The sulfur content in the condensate is preferably 8% by mass or less, and may be 3 to 6% by mass or 3 to 5.5% by mass. When the weight average molecular weight of the condensate is 5,000 to 13,000 and the sulfur content is in the above range, the dispersibility of the condensate is particularly improved, and the lead sulfate surface is uniformly covered with the condensate, so that charging is possible. Great effect of improving acceptability.

鉛蓄電池においては、縮合物中のイオウ含有量は、ICP発光分析およびイオンクロマトグラフィーを利用して求められる。より具体的に説明すると、まず、鉛蓄電池から負極を取り出し、負極合剤を掻き落として水洗し、水洗した液を回収する。この液を真空乾燥することにより負極活物質を得、負極活物質の質量を測定する。ICP発光分析により、負極活物質中のS、Pb、およびBaの濃度を求め、PbSO4およびBaSO4の濃度を算出する。負極活物質を所定量の水に溶解させて、イオンクロマトグラフィーにより、SO4の濃度を算出する。このSO4の濃度は、H2SO4、PbSO4およびBaSO4の合計濃度に相当する。SO4の濃度と、上記で算出したPbSO4およびBaSO4の濃度と、上記で測定した負極活物質の質量とから、負極活物質中に含まれるH2SO4、PbSO4およびBaSO4の合計質量を求め、この合計質量を負極活物質の質量から減ずることにより縮合物の質量を求める。ICP発光分析により求めたS元素の濃度からイオンクロマトグラフィーにより求めたSO4の濃度を減じることで、縮合物中のS元素の濃度を求め、この濃度と縮合物の質量とから、縮合物中のイオウ含有量が求められる。In lead-acid batteries, the sulfur content in the condensate is determined using ICP emission spectrometry and ion chromatography. More specifically, first, the negative electrode is taken out from the lead storage battery, the negative electrode mixture is scraped off and washed with water, and the washed liquid is recovered. The negative electrode active material is obtained by vacuum drying this liquid, and the mass of the negative electrode active material is measured. The concentrations of S, Pb, and Ba in the negative electrode active material are determined by ICP emission analysis, and the concentrations of PbSO 4 and BaSO 4 are calculated. The negative electrode active material is dissolved in a predetermined amount of water, and the concentration of SO 4 is calculated by ion chromatography. The concentration of the SO 4 corresponds to the total concentration of H 2 SO 4, PbSO 4 and BaSO 4. From the concentration of SO 4, the concentration of PbSO 4 and BaSO 4 calculated above, and the mass of the negative electrode active material measured above, the total of H 2 SO 4 , PbSO 4 and BaSO 4 contained in the negative electrode active material. The mass is obtained, and the mass of the condensate is obtained by subtracting this total mass from the mass of the negative electrode active material. By subtracting the concentration of SO 4 obtained by ion chromatography from the concentration of S element obtained by ICP emission spectrometry, the concentration of S element in the condensate was obtained, and from this concentration and the mass of the condensate, the concentration in the condensate was obtained. The sulfur content of is determined.

負極中の縮合物の含有量は、負極活物質(鉛)100質量部に対して、例えば、0.01〜2質量部であり、0.05〜1.5質量部または0.05〜1質量部であることが好ましい。縮合物の含有量がこのような範囲である場合、充電受入性の向上効果が得られ易い。 The content of the condensate in the negative electrode is, for example, 0.01 to 2 parts by mass, 0.05 to 1.5 parts by mass, or 0.05 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material (lead). It is preferably parts by mass. When the content of the condensate is in such a range, the effect of improving charge acceptability can be easily obtained.

負極(特に、負極合剤)は、さらに、防縮剤(硫酸バリウムなど)、導電剤(カーボンブラックなどの導電性の炭素質材料など)、および/または結着剤(ポリマーバインダーなど)を含んでもよい。また、負極は、必要に応じて、他の公知の添加剤を含んでもよい。 The negative electrode (particularly the negative electrode mixture) may further contain a shrink-proofing agent (such as barium sulfate), a conductive agent (such as a conductive carbonaceous material such as carbon black), and / or a binder (such as a polymer binder). good. Further, the negative electrode may contain other known additives, if necessary.

負極は、負極格子に、負極合剤ペーストを充填または塗布し、乾燥することにより未化成の負極を作製し、さらに化成処理することにより形成できる。負極合剤ペーストは、負極合剤の構成成分(負極活物質および上記の縮合物など)に加え、分散媒としての硫酸および/または水などを含む。 The negative electrode can be formed by filling or applying a negative electrode mixture paste to a negative electrode lattice and drying it to prepare an unchemicald negative electrode, and further performing a chemical conversion treatment. The negative electrode mixture paste contains sulfuric acid and / or water as a dispersion medium in addition to the constituent components of the negative electrode mixture (such as the negative electrode active material and the above-mentioned condensate).

乾燥工程は、室温よりも高い温度および湿度で乾燥する熟成乾燥工程であってもよい。乾燥工程は、公知の条件下で行うことができる。
化成処理は、鉛蓄電池の電槽内で、硫酸を含む電解質中に、いずれも化成前の正極および負極を浸漬させた状態で充電することにより行うことができる。化成処理は、必要に応じて、電池または極板群の組み立て前に行うこともできる。
The drying step may be an aging drying step of drying at a temperature and humidity higher than room temperature. The drying step can be performed under known conditions.
The chemical conversion treatment can be carried out by charging the lead-acid battery in the battery case with the positive electrode and the negative electrode before chemical conversion immersed in an electrolyte containing sulfuric acid. If necessary, the chemical conversion treatment can be performed before assembling the battery or the electrode plate group.

(正極)
鉛蓄電池の正極は、一般に、正極格子(エキスパンド格子または鋳造格子など)と、正極格子に保持された正極活物質(または正極合剤)とを含む。正極は、一般に板状であるため、正極板とも呼ばれる。
(Positive electrode)
The positive electrode of a lead-acid battery generally includes a positive electrode grid (such as an expanded grid or a cast grid) and a positive electrode active material (or a positive electrode mixture) held in the positive electrode grid. Since the positive electrode is generally plate-shaped, it is also called a positive electrode plate.

正極格子の材料としては、負極格子について例示した鉛または鉛合金が例示できる。高い耐食性および機械的強度が得られ易い観点からは、Caおよび/またはSnを含む鉛合金を用いることが好ましい。鉛合金において、Caの含有量は0.01〜0.1質量%であってもよく、Snの含有量は0.05〜3質量%であってもよい。正極格子は、必要に応じて、組成の異なる複数の鉛合金層を有するものであってもよい。例えば、正極活物質を保持する部分には、正極活物質の劣化を抑制する観点から、Sbを含む鉛合金層を形成することが好ましい。正極格子中のSbの含有量は、例えば、0.001〜0.002質量%であってもよい。 As the material of the positive electrode lattice, lead or a lead alloy exemplified for the negative electrode lattice can be exemplified. From the viewpoint that high corrosion resistance and mechanical strength can be easily obtained, it is preferable to use a lead alloy containing Ca and / or Sn. In the lead alloy, the Ca content may be 0.01 to 0.1% by mass, and the Sn content may be 0.05 to 3% by mass. The positive electrode lattice may have a plurality of lead alloy layers having different compositions, if necessary. For example, it is preferable to form a lead alloy layer containing Sb in the portion that holds the positive electrode active material from the viewpoint of suppressing deterioration of the positive electrode active material. The content of Sb in the positive electrode lattice may be, for example, 0.001 to 0.002% by mass.

正極活物質は、酸化還元反応により容量を発現する。正極活物質としては、酸化鉛(PbO2)が使用される。正極活物質は、通常、粉末の形態で使用される。
正極合剤は、正極活物質に加え、導電剤(カーボンブラックなどの導電性の炭素質材料など)および/または結着剤(ポリマーバインダーなど)を含んでもよい。正極は、必要に応じて公知の添加剤を含んでもよい。
正極は、負極の場合に準じて形成できる。
The positive electrode active material develops its capacity by a redox reaction. Lead oxide (PbO 2 ) is used as the positive electrode active material. The positive electrode active material is usually used in powder form.
The positive electrode mixture may contain a conductive agent (such as a conductive carbonaceous material such as carbon black) and / or a binder (such as a polymer binder) in addition to the positive electrode active material. The positive electrode may contain a known additive, if necessary.
The positive electrode can be formed according to the case of the negative electrode.

(セパレータ)
セパレータとしては、微多孔膜または繊維シート(またはマット)などが例示できる。微多孔膜または繊維シートを構成するポリマー材料としては、耐酸性を有するものが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンなどが例示できる。繊維シートは、ポリマー繊維(上記ポリマー材料で形成された繊維)、および/またはガラス繊維などの無機繊維で形成してもよい。
セパレータは、必要に応じて、フィラー、および/またはカーボンなどの添加剤を含んでもよい。
(Separator)
Examples of the separator include a microporous membrane or a fiber sheet (or mat). As the polymer material constituting the microporous membrane or the fiber sheet, one having acid resistance is preferable, and polyolefins such as polyethylene and polypropylene can be exemplified. The fiber sheet may be formed of polymer fibers (fibers formed of the above-mentioned polymer material) and / or inorganic fibers such as glass fibers.
The separator may optionally contain a filler and / or an additive such as carbon.

(電解質)
電解質は、硫酸を含んでおり、さらに、アルミニウムイオンおよびチタンイオンからなる群より選択される少なくとも一種のカチオンを含む。これらのカチオンのうち、アルミニウムイオンが好ましい。
(Electrolytes)
The electrolyte contains sulfuric acid and further contains at least one cation selected from the group consisting of aluminum ions and titanium ions. Of these cations, aluminum ions are preferred.

電解質中の上記のカチオンの濃度は、例えば、アルミニウムイオンの場合、1〜50mmol/Lであり、5〜50mmol/Lであることが好ましく、10〜40mmol/Lであってもよい。チタンイオンの場合、0.1〜50mmol/Lであり、1〜40mmol/Lであることが好ましく、1〜10mmol/Lであってもよい。カチオンの濃度がこのような範囲である場合、サルフェーションを抑制する効果がさらに高まる。 The concentration of the above cation in the electrolyte is, for example, 1 to 50 mmol / L, preferably 5 to 50 mmol / L, and may be 10 to 40 mmol / L in the case of aluminum ions. In the case of titanium ions, it is 0.1 to 50 mmol / L, preferably 1 to 40 mmol / L, and may be 1 to 10 mmol / L. When the concentration of the cation is in such a range, the effect of suppressing sulfation is further enhanced.

電解質は、必要に応じて、固体のチタン化合物を含んでもよい。チタン化合物としては、例えば、メタチタン酸、チタン酸水和物および/またはチタン酸塩が挙げられる。 The electrolyte may optionally contain a solid titanium compound. Titanium compounds include, for example, metatitanic acid, titanic acid hydrate and / or titanate.

電解質の密度は、例えば、1.10〜1.35g/cm3であり、1.20〜1.35g/cm3であることが好ましい。なお、本明細書中、電解質の密度とは、20℃における密度である。電池内の電解質の密度については、満充電状態(SOCが99%以上)の電池における電解質の密度が上記の範囲であることが好ましい。なお、満充電状態の電池とは、既化成で満充電状態の電池である。The density of the electrolyte is, for example, 1.10 to 1.35 g / cm 3 , preferably 1.20 to 1.35 g / cm 3. In the present specification, the density of the electrolyte is the density at 20 ° C. Regarding the density of the electrolyte in the battery, it is preferable that the density of the electrolyte in the fully charged battery (SOC is 99% or more) is in the above range. The fully charged battery is a ready-made, fully charged battery.

鉛蓄電池は、電池ケース(電槽)内に、極板群および電解質を収容することにより作製できる。極板群は、複数の正極と複数の負極とを、これらの間にセパレータを介在させた状態で、正極と負極とが交互になるように重ね合わせることにより作製できる。セパレータは、正極と負極との間に介在するように配置すればよく、袋状のセパレータを用いたり、シート状のセパレータを2つ折り(U字状)にして、一方の電極を挟み、他方の電極と重ね合わせたりしてもよい。電槽内には、複数の極板群を収容してもよい。 A lead-acid battery can be produced by accommodating a group of plates and an electrolyte in a battery case (battery). The electrode plate group can be produced by superimposing a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes so that the positive electrodes and the negative electrodes alternate with each other with a separator interposed therebetween. The separator may be arranged so as to be interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a bag-shaped separator may be used, or a sheet-shaped separator may be folded in half (U-shaped) to sandwich one electrode and the other. It may be overlapped with the electrode. A plurality of electrode plates may be housed in the battery case.

図1は、本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の一部切り欠き斜視図である。図2は図1の正極の正面図であり、図3は図1の負極の正面図である。
鉛蓄電池1は、極板群11と、図示しない電解質とを含み、これらは電槽12に収容されている。より具体的には、電槽12は、隔壁13により複数のセル室14に仕切られており、各セル室14には極板群11が1つずつ収納され、電解質も収容されている。極板群11は、複数枚の正極2および負極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。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a lead storage battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of the positive electrode of FIG. 1, and FIG. 3 is a front view of the negative electrode of FIG.
The lead-acid battery 1 contains a electrode plate group 11 and an electrolyte (not shown), which are housed in a battery case 12. More specifically, the electric tank 12 is divided into a plurality of cell chambers 14 by a partition wall 13, and each cell chamber 14 houses one electrode plate group 11 and also contains an electrolyte. The electrode plate group 11 is formed by laminating a plurality of positive electrodes 2 and 3 through a separator 4.

正極2の正極格子21には耳22が設けられており、耳22を介して、正極2は正極接続部材10に接続されている。正極接続部材10は、正極格子21の耳22に接続された正極棚6、および正極棚6に設けられた正極接続体8または正極柱を含む。同様に、負極3の負極格子31には耳32が設けられており、耳32を介して、負極3は負極接続部材9に接続されている。負極接続部材9は、負極格子31の耳32に接続された負極棚5と、負極棚5に設けられた負極柱7または負極接続体とを含む。図示例では、電槽12の一方の端部には、正極棚6に正極接続体8が接続されており、負極棚5には負極柱7が接続するように配されている。電槽12の他方の端部では、正極棚6には正極柱が接続するように配され、負極棚5には負極接続体が接続される。 The positive electrode grid 21 of the positive electrode 2 is provided with ears 22, and the positive electrode 2 is connected to the positive electrode connecting member 10 via the ears 22. The positive electrode connecting member 10 includes a positive electrode shelf 6 connected to the ear 22 of the positive electrode lattice 21, and a positive electrode connecting body 8 or a positive electrode column provided on the positive electrode shelf 6. Similarly, the negative electrode lattice 31 of the negative electrode 3 is provided with an ear 32, and the negative electrode 3 is connected to the negative electrode connecting member 9 via the ear 32. The negative electrode connecting member 9 includes a negative electrode shelf 5 connected to the ear 32 of the negative electrode lattice 31, and a negative electrode column 7 or a negative electrode connecting body provided on the negative electrode shelf 5. In the illustrated example, the positive electrode connecting body 8 is connected to the positive electrode shelf 6 at one end of the electric tank 12, and the negative electrode column 7 is connected to the negative electrode shelf 5. At the other end of the battery case 12, the positive electrode shelf 6 is arranged so that the positive electrode column is connected, and the negative electrode shelf 5 is connected to the negative electrode connector.

各セル内において、正極棚、負極棚、および極板群の全体は、電解質に浸漬されている。
電槽12の開口部には、正極端子16および負極端子17が設けられた蓋15が装着されている。正極接続体8は、隔壁13に設けられた透孔を介して隣接するセル室14内の極板群11の負極棚5に連設された負極接続体と接続されている。これにより、極板群11は隣接するセル室14内の極板群11と直列に接続されている。電槽12の一方の端部において、負極柱7は負極端子17に接続されており、他方の端部において、正極柱は正極端子16に接続されている。蓋15に設けられた注液口には、電池内部で発生したガスを電池外に排出するための排気口を有する排気栓18が装着されている。
In each cell, the positive electrode shelf, the negative electrode shelf, and the entire electrode plate group are immersed in the electrolyte.
A lid 15 provided with a positive electrode terminal 16 and a negative electrode terminal 17 is attached to the opening of the battery case 12. The positive electrode connecting body 8 is connected to the negative electrode connecting body connected to the negative electrode shelf 5 of the electrode plate group 11 in the adjacent cell chamber 14 through a through hole provided in the partition wall 13. As a result, the electrode plate group 11 is connected in series with the electrode plate group 11 in the adjacent cell chamber 14. At one end of the battery case 12, the negative electrode column 7 is connected to the negative electrode terminal 17, and at the other end, the positive electrode column is connected to the positive electrode terminal 16. An exhaust plug 18 having an exhaust port for discharging the gas generated inside the battery to the outside of the battery is attached to the liquid injection port provided on the lid 15.

正極2は、耳22を有する正極格子21と、正極格子21に保持された正極活物質層(または正極合剤層)24とを含む。正極格子21は、正極活物質層24を保持するエキスパンド網目25、エキスパンド網目25の上端部に設けられた枠骨23、および枠骨23に連接された耳22からなるエキスパンド格子である。 The positive electrode 2 includes a positive electrode lattice 21 having ears 22 and a positive electrode active material layer (or positive electrode mixture layer) 24 held by the positive electrode lattice 21. The positive electrode lattice 21 is an expanding lattice consisting of an expanding mesh 25 holding the positive electrode active material layer 24, a frame bone 23 provided at the upper end of the expanding network 25, and an ear 22 connected to the frame bone 23.

同様に、負極3は、耳32を有する負極格子31と、負極格子31に保持された負極活物質層(または負極合剤層)34とを含む。負極格子31は、負極活物質層34を保持するエキスパンド網目35、エキスパンド網目35の上端部に設けられた枠骨33、および枠骨33に連接された耳32からなるエキスパンド格子である。 Similarly, the negative electrode 3 includes a negative electrode lattice 31 having ears 32 and a negative electrode active material layer (or negative electrode mixture layer) 34 held by the negative electrode lattice 31. The negative electrode lattice 31 is an expanding lattice consisting of an expanding mesh 35 holding the negative electrode active material layer 34, a frame bone 33 provided at the upper end of the expanding network 35, and an ear 32 connected to the frame bone 33.

正極接続部材10は、正極格子の材料として例示した鉛または鉛合金で形成できる。負極接続部材9は、負極格子の材料として例示した鉛または鉛合金で形成できる。 The positive electrode connecting member 10 can be formed of lead or a lead alloy exemplified as the material of the positive electrode lattice. The negative electrode connecting member 9 can be formed of lead or a lead alloy exemplified as the material of the negative electrode lattice.

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。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

実施例1
(1)正極の作製
図2に示すような正極を以下の手順で作製した。
原料酸化鉛粉と水と希硫酸(密度1.40g/cm3)とを質量比100:15:5で混合することにより、正極ペーストを得た。
Example 1
(1) Preparation of positive electrode A positive electrode as shown in FIG. 2 was prepared by the following procedure.
A positive electrode paste was obtained by mixing the raw material lead oxide powder, water and dilute sulfuric acid (density 1.40 g / cm 3 ) at a mass ratio of 100: 15: 5.

鋳造法により得られたPb−0.06質量%Ca−1.6質量%Sn合金からなる母材シートと、Sbを含む鉛合金箔とを重ねて圧延した。これにより、母材シート上に鉛合金箔が圧着され、厚さ1.1mmの母材層の片面に厚さ20μmのSbを含む鉛合金層を有する複合シートを得た。なお、母材シートに鉛合金箔を圧着させる部位は、後述するエキスパンド加工におけるエキスパンド網目を形成する部分のみとし、母材シートにおける正極格子21の耳22や枠骨23を形成する中央部分には鉛合金箔を圧着させなかった。 A base material sheet made of Pb-0.06% by mass Ca-1.6% by mass Sn alloy obtained by a casting method and a lead alloy foil containing Sb were overlaid and rolled. As a result, the lead alloy foil was pressure-bonded onto the base material sheet to obtain a composite sheet having a lead alloy layer containing Sb having a thickness of 20 μm on one side of the base material layer having a thickness of 1.1 mm. The part where the lead alloy foil is crimped to the base material sheet is only the part that forms the expanded mesh in the expand processing described later, and the central part that forms the ear 22 and the frame bone 23 of the positive electrode lattice 21 in the base material sheet. The lead alloy foil was not crimped.

複合シートに所定のスリットを形成した後、このスリットを展開してエキスパンド網目25を形成し、エキスパンド格子体を得た(エキスパンド加工)。なお、複合シートの中央部分は、後述する正極格子21の耳22や枠骨23を形成する部分に用いられるため、エキスパンド加工しなかった。 After forming a predetermined slit in the composite sheet, the slit was expanded to form an expanded mesh 25, and an expanded lattice body was obtained (expanded processing). Since the central portion of the composite sheet is used for the portion forming the ear 22 and the frame bone 23 of the positive electrode lattice 21 described later, it was not expanded.

エキスパンド網目25に正極ペーストを充填し、正極格子21の耳22を有する極板形状に切断加工した。これを熟成乾燥し、未化成の正極(縦:115mm、横:137.5mm)を得た。 The expanded mesh 25 was filled with the positive electrode paste and cut into a plate shape having the ears 22 of the positive electrode lattice 21. This was aged and dried to obtain an unchemicald positive electrode (length: 115 mm, width: 137.5 mm).

(2)負極の作製
図3に示すような負極を以下の手順で作製した。
原料鉛粉、ビスフェノールAとp−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩とホルムアルデヒドとの縮合物、水、希硫酸(密度1.40g/cm3)、防縮剤(硫酸バリウム)、および導電材(カーボンブラック)を混合することにより、負極合剤ペーストを得た。縮合物、水、希硫酸、防縮剤および導電材の量は、それぞれ、負極活物質(Pb)100質量部に対して、0.1質量部、12質量部、7.0質量部、1.0質量部、および0.1質量部とした。縮合物の重量平均分子量Mwは5,000であり、イオウ含有量は5.1質量%であった。
(2) Preparation of Negative Electrode A negative electrode as shown in FIG. 3 was prepared by the following procedure.
Raw materials Lead powder, condensate of bisphenol A, sodium p-aminobenzenesulfonic acid and formaldehyde, water, dilute sulfuric acid (density 1.40 g / cm 3 ), shrink-proofing agent (barium sulfate), and conductive material (carbon black) Was mixed to obtain a negative mixture paste. The amounts of the condensate, water, dilute sulfuric acid, shrink proofing agent and conductive material were 0.1 parts by mass, 12 parts by mass and 7.0 parts by mass, respectively, with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material (Pb). It was set to 0 parts by mass and 0.1 parts by mass. The weight average molecular weight Mw of the condensate was 5,000, and the sulfur content was 5.1% by mass.

鋳造法により得られたPb−0.07質量%Ca−0.25質量%Sn合金からなる母材シートを厚さ0.7mmまで圧延し、この母材シートを上記と同様の方法によりエキスパンド加工した。エキスパンド網目に負極合剤ペーストを充填し、上記と同様の方法により未化成の負極(縦:115mm、横137.5mm)を得た。 A base material sheet made of Pb-0.07% by mass Ca-0.25% by mass Sn alloy obtained by a casting method is rolled to a thickness of 0.7 mm, and this base material sheet is expanded by the same method as described above. bottom. The expanded mesh was filled with the negative electrode mixture paste, and an unchemicald negative electrode (length: 115 mm, width 137.5 mm) was obtained by the same method as described above.

(3)セルの作製
下記の手順でセル(テストセル)を作製した。
上記(1)および(2)で作製した正極および負極を、それぞれ、縦60mm×横40mmのサイズにカットし、1枚の負極および2枚の正極を準備した。負極を、セパレータ(ポリエチレン製の微多孔膜、ベース厚さ0.2mm、幅44mm)を介して、2枚の正極で挟んだ状態で積層させることにより、極板群を形成した。このとき、セパレータは、2つ折りにした間に負極を挟み込むようにして配置した。
(3) Preparation of cell A cell (test cell) was prepared by the following procedure.
The positive electrode and the negative electrode prepared in the above (1) and (2) were cut into a size of 60 mm in length × 40 mm in width, respectively, and one negative electrode and two positive electrodes were prepared. A group of electrode plates was formed by laminating the negative electrode in a state of being sandwiched between two positive electrodes via a separator (a microporous film made of polyethylene, a base thickness of 0.2 mm and a width of 44 mm). At this time, the separator was arranged so as to sandwich the negative electrode between the two folds.

得られた極板群を両面からアクリル製の板で挟み、固定した。次いで、負極、2枚の正極それぞれに、鉛棒を溶接し、それぞれ負極端子、正極端子とした。それをアクリル樹脂製の容器に入れ、密度1.20g/cm3の硫酸水溶液を所定量注入し、化成を行った。化成に使用したセル内の硫酸水溶液を除去し、新たに、硫酸アルミニウムを溶解させた硫酸水溶液を注入した。このとき、セル内の電解質の最終的な密度が1.28g/cm3で、最終的なアルミニウムイオン濃度が表1に示す値となるように調整した。このようにして、テストセル(1.25Ah、2V)を作製した。The obtained electrode plate group was sandwiched between acrylic plates from both sides and fixed. Next, a lead rod was welded to each of the negative electrode and the two positive electrodes to obtain a negative electrode terminal and a positive electrode terminal, respectively. It was placed in a container made of acrylic resin, and a predetermined amount of a sulfuric acid aqueous solution having a density of 1.20 g / cm 3 was injected to carry out chemical conversion. The aqueous sulfuric acid solution in the cell used for the chemical conversion was removed, and a new aqueous sulfuric acid solution in which aluminum sulfate was dissolved was injected. At this time, the final density of the electrolyte in the cell was adjusted to 1.28 g / cm 3 , and the final aluminum ion concentration was adjusted to the values shown in Table 1. In this way, a test cell (1.25Ah, 2V) was prepared.

(4)評価
上記(3)で作製したテストセルを用いて充電受入性を評価した。なお、テストセルの1.0Cは、各テストセルの理論容量から算出した。
以下の条件で、化成後のテストセルのSOCを調整し、充電を行った。充電受入性は充電開始後の10秒間の電気量で比較した。
放電(SOC調整):定電流、0.2C、30分
休止:12時間
充電(充電受入性):定電流(3C)−定電圧(2.4V、最大電流3C)、60秒
温度:25℃または−10℃
(4) Evaluation The charge acceptability was evaluated using the test cell prepared in (3) above. The 1.0C of the test cell was calculated from the theoretical capacity of each test cell.
Under the following conditions, the SOC of the test cell after chemical conversion was adjusted and charged. Charge acceptability was compared by the amount of electricity for 10 seconds after the start of charging.
Discharge (SOC adjustment): Constant current, 0.2C, 30 minutes Pause: 12 hours Charging (charge acceptability): Constant current (3C) -Constant voltage (2.4V, maximum current 3C), 60 seconds Temperature: 25 ° C Or -10 ° C

実施例2
実施例1の(2)において、縮合物として、ビスフェノールAとp−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩とホルムアルデヒドとの縮合物(重量平均分子量Mw:7,000、イオウ含有量4.8質量%)を使用したこと以外は実施例1と同様にして負極およびテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Example 2
In (2) of Example 1, as a condensate, a condensate of bisphenol A, a sodium salt of p-aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde (weight average molecular weight Mw: 7,000, sulfur content 4.8% by mass) was used. A negative electrode and a test cell were prepared in the same manner as in Example 1 except that they were used. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

実施例3〜5
実施例1の(2)において、縮合物として、ビスフェノールAとp−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩とホルムアルデヒドとの縮合物(重量平均分子量Mw:9,000、イオウ含有量5.0質量%)を、負極活物質(鉛)100質量部に対して表1に示す量となるように縮合物の量を調節したこと以外は実施例1と同様にして負極およびテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Examples 3-5
In (2) of Example 1, as a condensate, a condensate of bisphenol A, a sodium salt of p-aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde (weight average molecular weight Mw: 9,000, sulfur content 5.0% by mass) was used. The negative electrode and the test cell were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the condensate was adjusted so as to be the amount shown in Table 1 with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material (lead). Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

実施例6
実施例1の(2)において、縮合物として、ビスフェノールAとp−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩とホルムアルデヒドとの縮合物(重量平均分子量Mw:11,000、イオウ含有量6.8質量%)を使用したこと以外は実施例1と同様にして負極およびテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Example 6
In (2) of Example 1, as a condensate, a condensate of bisphenol A, a sodium salt of p-aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde (weight average molecular weight Mw: 11,000, sulfur content 6.8% by mass) was used. A negative electrode and a test cell were prepared in the same manner as in Example 1 except that they were used. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

実施例7
実施例1の(2)において、縮合物として、ビスフェノールAとp−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩とホルムアルデヒドとの縮合物(重量平均分子量Mw:12,000、イオウ含有量5.2質量%)を用いたこと以外は実施例1と同様にして負極およびテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Example 7
In (2) of Example 1, as a condensate, a condensate of bisphenol A, a sodium salt of p-aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde (weight average molecular weight Mw: 12,000, sulfur content 5.2% by mass) was used. A negative electrode and a test cell were prepared in the same manner as in Example 1 except that they were used. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

実施例8
電池内の電解質中の最終的なアルミニウムイオン濃度が40mmol/Lとなるように調整したこと以外は、実施例7と同様にしてテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Example 8
A test cell was prepared in the same manner as in Example 7 except that the final aluminum ion concentration in the electrolyte in the battery was adjusted to 40 mmol / L. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

実施例9
化成に使用したセル内の硫酸水溶液を除去し、新たに、硫酸チタンを溶解させた硫酸水溶液を注入し、セル内の電解質の最終的な密度が1.28g/cm3で、最終的なチタンイオン濃度が表1に示す値となるように調整したこと以外は、実施例7と同様にしてテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Example 9
The sulfuric acid aqueous solution in the cell used for chemical conversion was removed, and a new sulfuric acid aqueous solution in which titanium sulfate was dissolved was injected. The final density of the electrolyte in the cell was 1.28 g / cm 3 , and the final titanium. A test cell was prepared in the same manner as in Example 7 except that the ion concentration was adjusted to the value shown in Table 1. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

実施例10
実施例1の(2)において、縮合物として、ビスフェノールAとp−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩とホルムアルデヒドとの縮合物(重量平均分子量Mw:13,000、イオウ含有量6.0質量%)を使用したこと以外は実施例1と同様にして負極およびテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Example 10
In (2) of Example 1, as a condensate, a condensate of bisphenol A, a sodium salt of p-aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde (weight average molecular weight Mw: 13,000, sulfur content 6.0% by mass) was used. A negative electrode and a test cell were prepared in the same manner as in Example 1 except that they were used. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

比較例1
実施例1の(2)において、縮合物として、ビスフェノールAとp−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩とホルムアルデヒドとの縮合物(重量平均分子量Mw:17,000、イオウ含有量7.5質量%)を使用したこと以外は実施例1と同様にして負極およびテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Comparative Example 1
In (2) of Example 1, as a condensate, a condensate of bisphenol A, a sodium salt of p-aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde (weight average molecular weight Mw: 17,000, sulfur content 7.5% by mass) was used. A negative electrode and a test cell were prepared in the same manner as in Example 1 except that they were used. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

比較例2
実施例1の(2)において、縮合物として、ビスフェノールAとp−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩とホルムアルデヒドとの縮合物(重量平均分子量Mw:4,000、イオウ含有量5.6質量%)を使用したこと以外は実施例1と同様にして負極およびテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Comparative Example 2
In (2) of Example 1, as a condensate, a condensate of bisphenol A, a sodium salt of p-aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde (weight average molecular weight Mw: 4,000, sulfur content 5.6% by mass) was used. A negative electrode and a test cell were prepared in the same manner as in Example 1 except that they were used. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

比較例3
実施例1の(2)において、縮合物として、ビスフェノールAとp−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム塩とホルムアルデヒドとの縮合物(重量平均分子量Mw:15,000、イオウ含有量6.8質量%)を使用したこと以外は実施例1と同様にして負極およびテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。
Comparative Example 3
In (2) of Example 1, as a condensate, a condensate of bisphenol A, a sodium salt of p-aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde (weight average molecular weight Mw: 15,000, sulfur content 6.8% by mass) was used. A negative electrode and a test cell were prepared in the same manner as in Example 1 except that they were used. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.

比較例4
化成に使用したセル内の硫酸水溶液を除去し、新たに、硫酸チタンを溶解させた硫酸水溶液を注入し、セル内の電解質の最終的な密度が1.28g/cm3で、最終的なチタンイオン濃度が表1に示す値となるように調整したこと以外は、比較例1と同様にしてテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。なお、セル内の電解質のアルミニウムイオン濃度は0mmol/Lである。
Comparative Example 4
The sulfuric acid aqueous solution in the cell used for chemical conversion was removed, and a new sulfuric acid aqueous solution in which titanium sulfate was dissolved was injected. The final density of the electrolyte in the cell was 1.28 g / cm 3 , and the final titanium. A test cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the ion concentration was adjusted to the value shown in Table 1. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed. The aluminum ion concentration of the electrolyte in the cell is 0 mmol / L.

比較例5
硫酸水溶液を、硫酸アルミニウムを添加せずに電解質として用いたこと以外は、実施例7と同様にしてテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。なお、セル内の電解質のアルミニウムイオン濃度は0mmol/Lである。
Comparative Example 5
A test cell was prepared in the same manner as in Example 7 except that the aqueous sulfuric acid solution was used as an electrolyte without adding aluminum sulfate. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed. The aluminum ion concentration of the electrolyte in the cell is 0 mmol / L.

比較例6
硫酸水溶液を、硫酸アルミニウムを添加せずに電解質として用いたこと以外は、比較例1と同様にしてテストセルを作製した。そして、実施例1と同様の評価を行った。なお、セル内の電解質のアルミニウムイオン濃度は0mmol/Lである。
Comparative Example 6
A test cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the aqueous sulfuric acid solution was used as an electrolyte without adding aluminum sulfate. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed. The aluminum ion concentration of the electrolyte in the cell is 0 mmol / L.

実施例および比較例の結果を表1に示す。実施例1〜10はA1〜A10であり、比較例1〜6はB1〜B6である。Alイオン濃度は、セル内の電解質中のAlイオン濃度である。Tiイオン濃度は、セル内の電解質中のTiイオン濃度である。なお、充電受入性は、比較例1における値を100としたときの比率で表した。 The results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1. Examples 1 to 10 are A1 to A10, and Comparative Examples 1 to 6 are B1 to B6. The Al ion concentration is the concentration of Al ions in the electrolyte in the cell. The Ti ion concentration is the Ti ion concentration in the electrolyte in the cell. The charge acceptability was expressed as a ratio when the value in Comparative Example 1 was set to 100.

Figure 0006939565
Figure 0006939565

表1に示されるように、縮合物の重量平均分子量が5,000〜13,000の範囲で、電解質にアルミニウムイオンやチタンイオンを含む場合は、重量平均分子量が15,000または17,000である縮合物を用いた場合や、電解質にアルミニウムイオンやチタンイオンを含まない場合に比べて、充電受入性が大きく向上している。縮合物の重量平均分子量が12,000の場合、重量平均分子量が17,000である縮合物を用いた場合に比べて、アルミニウムイオンやチタンイオンの効果が大きく、相乗効果が確認できる。充電受入性は、室温(25℃)の場合だけでなく、低温(−10℃)においても向上している。 As shown in Table 1, when the weight average molecular weight of the condensate is in the range of 5,000 to 13,000 and the electrolyte contains aluminum ions or titanium ions, the weight average molecular weight is 15,000 or 17,000. Compared with the case where a certain condensate is used or when the electrolyte does not contain aluminum ions or titanium ions, the charge acceptability is greatly improved. When the weight average molecular weight of the condensate is 12,000, the effect of aluminum ions and titanium ions is larger than that when the condensate having a weight average molecular weight of 17,000 is used, and a synergistic effect can be confirmed. Charge acceptability is improved not only at room temperature (25 ° C.) but also at low temperatures (-10 ° C.).

本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。 Although the present invention has described preferred embodiments at this time, such disclosures should not be construed in a limited way. Various modifications and modifications will undoubtedly become apparent to those skilled in the art belonging to the present invention by reading the above disclosure. Therefore, the appended claims should be construed to include all modifications and modifications without departing from the true spirit and scope of the invention.

本発明に係る鉛蓄電池は、特に、中途充電状態で充放電を繰り返す使用モードにおいて、優れた充電受入性を有する。よって、アイドルストップシステムや回生ブレーキシステムを搭載した車両等に好適に用いられる。 The lead-acid battery according to the present invention has excellent charge acceptability, especially in a use mode in which charging and discharging are repeated in a half-charged state. Therefore, it is suitably used for vehicles equipped with an idle stop system and a regenerative braking system.

1 鉛蓄電池、2 正極、3 負極、4 セパレータ、5 負極棚、6 正極棚、7 負極柱、8 正極接続体、9 負極接続部材、10 正極接続部材、11 極板群、12 電槽、 13 隔壁、14 セル室、15 蓋、16 正極端子、17 負極端子、18 排気栓、21 正極格子、22,32 耳、23,33 枠骨、24 正極活物質層、25,35 エキスパンド網目、31 負極格子、34 負極活物質層 1 Lead storage battery, 2 positive electrode, 3 negative electrode, 4 separator, 5 negative electrode shelf, 6 positive electrode shelf, 7 negative electrode column, 8 positive electrode connecting body, 9 negative electrode connecting member, 10 positive electrode connecting member, 11 electrode group, 12 battery case, 13 Partition, 14 cell chamber, 15 lid, 16 positive electrode terminal, 17 negative electrode terminal, 18 exhaust plug, 21 positive electrode lattice, 22, 32 ears, 23, 33 frame bone, 24 positive electrode active material layer, 25, 35 expanded mesh, 31 negative electrode Lattice, 34 Negative electrode active material layer

Claims (4)

正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータと、硫酸を含む電解質と、を含み、
前記負極は、ビスフェノール類とアミノベンゼンスルホン酸類とホルムアルデヒドとの縮合物、および負極活物質を含み、
前記縮合物の重量平均分子量は、5,000〜13,000であり、
前記電解質は、アルミニウムイオンおよびチタンイオンからなる群より選択される少なくとも一種を含む、鉛蓄電池。
It contains a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte containing sulfuric acid.
The negative electrode contains a condensate of bisphenols, aminobenzenesulfonic acids and formaldehyde, and a negative electrode active material.
The weight average molecular weight of the condensate is 5,000 to 13,000.
A lead-acid battery, wherein the electrolyte comprises at least one selected from the group consisting of aluminum ions and titanium ions.
前記ビスフェノール類は、ビスフェノールAを含み、
前記アミノベンゼンスルホン酸類は、アミノベンゼンスルホン酸、およびアミノベンゼンスルホン酸塩からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項1に記載の鉛蓄電池。
The bisphenols contain bisphenol A and
The lead storage battery according to claim 1, wherein the aminobenzenesulfonic acids are at least one selected from the group consisting of aminobenzenesulfonic acids and aminobenzenesulfonic acids.
前記縮合物中のイオウ含有量は、3〜6質量%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 sulfur content in the condensate is 3 to 6% by mass. 前記負極中の前記縮合物の含有量は、前記負極活物質100質量部に対して、0.05〜1質量部である、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 the content of the condensate in the negative electrode is 0.05 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material.
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