JPH02177260A - Closed type lead accumulator - Google Patents

Closed type lead accumulator

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JPH02177260A
JPH02177260A JP63189339A JP18933988A JPH02177260A JP H02177260 A JPH02177260 A JP H02177260A JP 63189339 A JP63189339 A JP 63189339A JP 18933988 A JP18933988 A JP 18933988A JP H02177260 A JPH02177260 A JP H02177260A
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JP
Japan
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active material
lead
negative electrode
whiskers
positive electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP63189339A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Hojo
英次 北條
Kenjiro Kishimoto
岸本 健二郎
Katsuo Kasai
笠井 勝夫
Osamu Matsushita
修 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Battery Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yuasa Battery Corp filed Critical Yuasa Battery Corp
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Priority to US07/373,371 priority patent/US5156935A/en
Priority to DE89307391T priority patent/DE68910214T2/en
Priority to EP89307391A priority patent/EP0352115B1/en
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Abstract

PURPOSE:To improve a utilizing factor of both of positive and negative electrode active materials, and to increase weight efficiency and volumetric efficiency by mixing a carbon whisker or a graphite whisker that the have electronic conductivity with at least either the positive or negative electrode active materials. CONSTITUTION:With at least either positive or negative electrode active materials, a carbon whisker or a graphite whisker that have electronic conductivity is mixed. Diameter of the whisker is defined as not more than 10mum, an aspect ratio is not less than 50, and a specific surface area is not less than 2m<2>/g. As for the amount of the whisker, 1-10wt.% for a ratio of a non-formed positive electrode active material, while for a formed one, 0.01-3wt.%, and for a negative electrode, 0.01-3wt.% in every case. The number of whisker is defined as not less than 1X10<9> per 1cm<3> of apparent volume of the active material.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は密閉形鉛蓄電池に関するものである。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a sealed lead acid battery.

従来技術とその問題点 周知の如く、鉛蓄電池の容量は、正・負両極活物質及び
電解液中の硫識量によって規制されている。
Prior Art and its Problems As is well known, the capacity of lead-acid batteries is regulated by the positive and negative active materials and the amount of sulfur in the electrolyte.

一定体積又は−宏重量の鉛蓄電池において、その活物質
利用率を向上させるには、該活物質量を減じて硫il!
!量を増加させるか、より高濃度の硫酸電解液を用いな
ければならない。しかしながら、正極活物質の利用率を
上げることは、活物質の軟化、脱落を早めるだけでなく
、格子腐蝕をも加速する。このために得られた電池のサ
イクル及び71ff−)寿命性能が著しく短かくなると
いう欠点がある。
In order to improve the active material utilization rate of a lead-acid battery of a constant volume or -hiro weight, the amount of the active material can be reduced to increase sulfur!
! Either the amount must be increased or a more concentrated sulfuric acid electrolyte must be used. However, increasing the utilization rate of the positive electrode active material not only accelerates the softening and falling off of the active material, but also accelerates lattice corrosion. This has the disadvantage that the cycle and 71ff-) life performance of the resulting battery is significantly shortened.

一方、負極活物質の利用率を上げると、活物質のサル7
エーシ璽ンに対する抵抗性が低くなり、その寿命が短か
くなるという欠点を有す。
On the other hand, if the utilization rate of the negative electrode active material is increased, the active material monkey 7
It has the disadvantage that its resistance to corrosion is low and its lifespan is shortened.

高濃度の硫酸電解液を用いると、電池の体積効率及び重
量効率を向上させることが可能である。
By using a highly concentrated sulfuric acid electrolyte, it is possible to improve the volumetric efficiency and weight efficiency of the battery.

しかし、これは正極板に対する影響は小さいが、高濃度
の硫酸電解液は、負極活物質のサル7エーシ璽ンを促進
するため、やはり短寿命の電池になるという欠点がある
However, although this has a small effect on the positive electrode plate, the highly concentrated sulfuric acid electrolyte promotes corrosion of the negative electrode active material, resulting in a short battery life.

鉛蓄電池に用いられる極板は、ペースト式とクラッド式
に大別できる。何れの極板を用いた場合でも、未化成活
物質を活性化させる化成工程では多大の電気量と時間を
要している。実際、この化成工程の余分な過剰の電′1
Ajlは特に正極活物質を活性化するためには、必要で
あり通常、理論的に必要な!気量の2〜4倍も通電して
いる。これは正極活物質である二酸化鉛の電子伝導性が
低く、且つ活物質粒子間の電子伝導性は、粒子間の接触
によってのみ維持されていることに起因すると考えられ
る。即ち、正極板の化成時には、まず集電体に接触して
いる粒子が酸化されて二酸化鉛になる。次にこの二酸化
鉛に接触している粒子が化成されるということを繰返し
て化成極板になる。従って、集電体から遠(離れた粒子
は、化成工程の終期にやっと化成されることになる。こ
のことは、化成工程中で見ると、化成電流の活物質粒子
に対する密度は、初期は高く、終期は低くなっているこ
とを意味しており全体として化成電流の効率を一層低い
ものにしている。化成をより容易にするため、鉛丹cp
b3o4)を未化成活物質に添加することがある。これ
は、その酸化が進んでいることにより、必要な電気量が
少なくなりでいるにすぎない。このようにしたとしても
、尚集電体近傍から化成が始まり、全体として化成電気
量の効率が低くなることには変わりがない。鉛丹は、高
価であり、化成電気量を減することができるというメリ
ットよりも価格が高くなるというデリメットの方が大き
い。
The electrode plates used in lead-acid batteries can be broadly classified into paste type and clad type. No matter which electrode plate is used, a large amount of electricity and time are required in the chemical conversion process for activating the unformed active material. In fact, the excess charge of this chemical formation process is
Ajl is necessary, and usually theoretically necessary, especially to activate the positive electrode active material! It carries 2 to 4 times more electricity than its air capacity. This is considered to be due to the fact that lead dioxide, which is a positive electrode active material, has low electronic conductivity, and the electronic conductivity between particles of the active material is maintained only by contact between the particles. That is, when forming the positive electrode plate, first the particles in contact with the current collector are oxidized and become lead dioxide. Next, the particles in contact with this lead dioxide are chemically formed, which is repeated to form a chemically formed electrode plate. Therefore, particles far away from the current collector are only chemically formed at the end of the chemical formation process. This means that during the chemical formation process, the density of the chemical formation current to the active material particles is initially high. , which means that the final stage is low, which makes the efficiency of the formation current even lower as a whole.In order to make formation easier, lead cp
b3o4) may be added to the unformed active material. This is simply because the amount of electricity required is reduced due to its advanced oxidation. Even if this is done, the formation will still start from the vicinity of the current collector, and the efficiency of the formation electricity will still be low as a whole. Red lead is expensive, and the disadvantage of higher price is greater than the advantage of being able to reduce the amount of electricity used for chemical conversion.

正極活物質内にグラファイトを混ぜ、その層間に電解液
を保持させて、正極の孔容量を多くし、容量を増加させ
ることがUSF 4,631.241号に提案されてい
る。グラファイトは、電子伝導性があるので、活物質粒
子間を電子伝導的に接続することが可能である。しかし
ながらこ\に示されているグラファイトは粒子径が34
0 u+と大きく、活物質粒子間を接続するためには、
あまりにも数が少ない。単位体積当りの活物質粒子の数
は、比表面積、孔径分布、等から正極の場合、lXl0
 〜fX10”*、負極の場合、1×10〜1×10 
個であると推定される。これに対して、この540 p
Hの大きさのグラファイトな1%添加した時、グラファ
イト粒子の数ハ、500〜1000個程度にすぎず、こ
の数はグラフ1イトに活物質粒子間の電子伝導的な接続
を期待するには余りにも少ない量である。
USF No. 4,631.241 proposes mixing graphite into the positive electrode active material and retaining an electrolyte between the layers to increase the pore volume and capacity of the positive electrode. Since graphite has electron conductivity, it is possible to connect active material particles in an electron conductive manner. However, the graphite shown here has a particle size of 34
In order to connect between active material particles as large as 0 u+,
There are too few of them. The number of active material particles per unit volume is calculated from the specific surface area, pore size distribution, etc. in the case of a positive electrode, lXl0
~fX10”*, for negative electrode, 1×10 to 1×10
It is estimated that the number of On the other hand, this 540p
When 1% of graphite with the size of The amount is too small.

活物質粒子間或いは、活物質粒子と格子間の結合を良く
するために、活物質内にカーボン繊維又は電子伝導性繊
維を存在せしめることが特開昭61−128466号公
報、特開昭54−10574号公報、特開昭58−57
m/g4号公報に提案されている。又、特開昭49−1
03155号公報にはカーボンのam又は船等の金属ホ
イスカーを存在させることが提案されている。ニーで提
案されているカーボン繊維は、特開昭54−1057(
1号公報に「径0.01〜1.01111 J と記載
されているように、直径が10〜1000 pmのもの
であり、直径が大きく表面積が小さいために本発明者等
の試験によれば活物質粒子との接触数が少なく、カーボ
ンの持つ特徴を最大限に発揮し、伝導性を飛躍的に向上
させることができなかった。
In order to improve the bond between the active material particles or between the active material particles and the lattice, it is disclosed in JP-A-61-128466 and JP-A-54-1 that carbon fibers or electron conductive fibers are present within the active material. Publication No. 10574, JP-A-58-57
This is proposed in m/g No. 4 publication. Also, JP-A-49-1
No. 03155 proposes the presence of a carbon am or a metal whisker such as a ship. The carbon fiber proposed in Knee is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 54-1057 (
As stated in Publication No. 1 as having a diameter of 0.01 to 1.01111 J, the diameter is 10 to 1000 pm, and according to the tests conducted by the present inventors, the diameter is large and the surface area is small. Because the number of contacts with active material particles was small, it was not possible to maximize the characteristics of carbon and dramatically improve conductivity.

特開昭49−j03135号公報には、このようナカー
ボン繊維の他に「船等の金具ホイスカー」を存在させる
ことが示されている。しかし、「鉛等の金属ホイスカー
」が、どのようにして得られるもので、どのような特性
、寸法、形態を有するのか、明示がなされてなく、それ
に相当するものを入手できないのでその効果を本発明者
等は、確認できない。
JP-A-49-J03135 discloses that in addition to such carbon fibers, "metal whiskers for ships, etc." are present. However, it is not clear how "metal whiskers such as lead" are obtained, what characteristics, dimensions, and forms they have, and since no equivalent material is available, it is difficult to fully evaluate their effects. The inventor, etc. cannot be confirmed.

本発明者等かビビリ振動法によって得られる211jI
に切断した直径50μmの鉛繊維を活物質に混入せしめ
たところでは、活物質の密度が高くなり、接触密度が向
上していると思われたにも拘らず、活物質の利用率や充
電受入性が改善されることはなかった〇 又、特開昭61−45565号公報には「ポリオレフィ
ン系或はホ゛リエステル系合成jM脂にカーボン粉末或
は耐酸性金属粉末を混合せしめてなる」 「直径が1〜
10PtpIである導電性合成樹脂繊維」を活物質に混
入せしめることが示されている。しかしながら、このよ
うにして得られる導電性合成樹脂繊維は活物質の補強に
は十分であっても、その粒子間の電子伝導性を向上せし
めるには繊維自身の電導性が不充分であり、且つ1〜1
0ptNの線維を混入せしめることは、活物質の見掛密
度の低下を招くので、そこに記載されているような「P
b−0a系合金製格子の活物質と格子体との密着性の向
上と・・・・・・バリヤー層の形成阻止」の機能は確認
できなかフた。
211jI obtained by the inventors' chatter vibration method
When lead fibers with a diameter of 50 μm were mixed into the active material, the density of the active material became higher and the contact density was thought to be improved, but the utilization rate of the active material and charge acceptance decreased. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-45565 states, ``It is made by mixing polyolefin-based or polyester-based synthetic resin with carbon powder or acid-resistant metal powder.'' 1~
10PtpI conductive synthetic resin fibers are mixed into the active material. However, although the conductive synthetic resin fibers obtained in this way are sufficient for reinforcing the active material, the conductivity of the fibers themselves is insufficient to improve the electronic conductivity between the particles, and 1-1
Incorporation of 0 ptN fibers causes a decrease in the apparent density of the active material, so
The function of "improving the adhesion between the active material and the grid body of the b-0a alloy grid and preventing the formation of a barrier layer" could not be confirmed.

又、負極の充電受入れ性を改善するために、カーボンブ
ラックを入れることが広く行なわれている。この場合、
カーボンブラックは主に充電終期電圧を下げる。即ち、
負極の水素過電圧を小さくすることによって、充電終期
に流れる電流を増加させている。カーボンブラックは、
前記のグラファイトに比べると大変小さな粒径である。
Further, in order to improve the charge acceptance of the negative electrode, it is widely practiced to add carbon black. in this case,
Carbon black mainly lowers the end-of-charge voltage. That is,
By reducing the hydrogen overvoltage of the negative electrode, the current flowing at the end of charging is increased. Carbon black is
The particle size is very small compared to the graphite mentioned above.

従って、0.2 wt Sも添加すれば活物質の個々の
粒子と接触するのに充分な数になる。
Therefore, adding as much as 0.2 wt S is sufficient to contact individual particles of active material.

しかしながら、この場合カーボンブラックは長さを有し
ていないので、活物質粒子間に単に存在する役割りしか
ない。即ち、何十あるいは何百個という活物質粒子を互
に並列に接続することは決してできていない。カーボン
ブラックの添加による負極の充電受入れ性の改善は、充
電終期電圧を下げることによって、充電前流を増加させ
ているのであって、個々の活物質粒子に電流が流れ易く
なっているのではない。このことは、充電終期には、正
極にも大きな電流が流れることを意味しており、過充電
々気量の増加によって正極格子の腐蝕を加速することか
ら、寿命性能上も好ましい方法とは云えない。このよう
に負極にカーボンブラックを添加することは、充電受入
れ性の本質的な改善にはなっていないのである◇ 発明の目的 本発明は、上記従来の問題点を解消するものであり、そ
の目的とするところは、 ■ 正・負両極活物質の利用率を向上させ、従来よりも
高い重量効率と体積効率を有する、■ 正・負両極活物
質の充電受入れ性(充電効率)を改善し、長寿命サイク
ル及びフロート寿命性能を有する、 ■ サル7エーシ冒ンに対する抵抗性を改善し、より高
濃度の硫@電解液の使用を可能とし、これにより寿命を
犠牲にすることなく、大巾に利用率を向上せしめた、 ■ 正極板の化成に要する電気量を大巾に削減した、 ■ 廉価な、 密閉形鉛蓄電池を提供することである。
However, in this case, since carbon black has no length, its role is merely to exist between active material particles. That is, it has never been possible to connect tens or hundreds of active material particles in parallel. The improvement in charge acceptability of the negative electrode due to the addition of carbon black is due to an increase in the charge front current by lowering the final charge voltage, and is not due to an increase in the flow of current to individual active material particles. . This means that a large current also flows to the positive electrode at the end of charging, which accelerates corrosion of the positive electrode grid due to an increase in the amount of overcharged air, so it is not a preferable method in terms of life performance. do not have. In this way, adding carbon black to the negative electrode does not essentially improve charge acceptance. ◇ Purpose of the Invention The present invention solves the above-mentioned conventional problems; ■ Improves the utilization rate of positive and negative active materials and has higher weight efficiency and volumetric efficiency than before; ■ Improves charge acceptance (charging efficiency) of positive and negative active materials; Has long life cycle and float life performance, ■ Improves resistance to corrosion and enables the use of higher concentration sulfur electrolytes, which allows for longer lifespans without sacrificing lifespan. The objective is to provide an inexpensive sealed lead-acid battery that has improved utilization efficiency, ■ greatly reduces the amount of electricity required for forming the positive electrode plate.

発明の構成 本発明は正極板が純鉛又は鉛合金を含む集電体とこれに
密接した二酸化鉛を主成分とする正極活物質よりなり、
負極板が純鉛、Pb  Oa糸鉛合金又は他のアンチモ
ンを含まない船台金製の集電体とこれに密接したスポン
ジ状金属鉛を主成分とする負極活物質よりなり、電解液
が微細ガラスvAm又は極細有機繊維等からなる多孔性
セパレータに吸収固定されているか、又はシリカ、有機
高分子等からなるゲル化剤によってゲル状に固定されて
おり、正・負両極活物質のうち少なくとも一方に直径1
0μm以下、アスペクト比50以上、比表面積2d79
以上の電子伝導性を有するカーボンウィスカー又はグラ
ファイトウィスカーが活物質に対して0,01〜10v
tイの割合で混在したことを特徴とする密閉形鉛蓄電池
である。
Structure of the Invention The present invention provides a positive electrode plate consisting of a current collector containing pure lead or a lead alloy and a positive electrode active material containing lead dioxide as a main component in close contact with the current collector,
The negative electrode plate consists of a current collector made of pure lead, Pb Oa thread lead alloy, or other antimony-free ship metal, and a negative electrode active material whose main component is sponge-like metal lead in close contact with the current collector, and the electrolyte is made of fine glass. It is absorbed and fixed in a porous separator made of vAm or ultrafine organic fibers, or fixed in a gel form with a gelling agent made of silica, organic polymer, etc., and is attached to at least one of the positive and negative active materials. Diameter 1
0μm or less, aspect ratio 50 or more, specific surface area 2d79
Carbon whiskers or graphite whiskers with an electron conductivity of 0.01 to 10 V to the active material
This is a sealed lead-acid battery characterized by a mixture of lead-acid batteries at a ratio of t.

以下、本発明の詳細について実施例により説明する。Hereinafter, the details of the present invention will be explained with reference to Examples.

実施例1 水9409に対して、609のカーボンウィスカーを超
高速ミキサーによって均一に分散させた。こへで用いた
カーボンウィスカーは、炭化水素を原料にし、気相成長
法によって製造したものである。第1図の電子顕微鏡写
真に示す如く、直径が約0.05〜0 * 8 pjN
程度で、その長さは約10〜100声m程度であり、ア
スペクト比は約100であると云われているように直径
が極細の割には長さを有している。このものの密度は1
.96リーであり、電子伝導性は7 X 10−3Ω−
1であり、BK’r法によれば比表面積は10〜40 
’/りである◎ このように調製したカーボンウィスカー分散液170ワ
に対し、金属船釣30%含む酸化鉛粉末10009を加
えて混練した後、比重1.40の硫酸75ccを徐次に
滴下しつつ混線を続け、正極用ベーストムを得た。
Example 1 Carbon whiskers 609 were uniformly dispersed in 9409 water using an ultra-high speed mixer. The carbon whiskers used here were produced from hydrocarbons using a vapor phase growth method. As shown in the electron micrograph in Figure 1, the diameter is approximately 0.05~0*8 pjN
Its length is about 10 to 100 m, and its aspect ratio is said to be about 100, which is long considering its extremely thin diameter. The density of this thing is 1
.. 96 Lie, and the electronic conductivity is 7 x 10-3Ω-
1, and according to the BK'r method, the specific surface area is 10 to 40
◎ To 170 watts of the carbon whisker dispersion prepared in this manner, lead oxide powder 10009 containing 30% metallurgy was added and kneaded, and then 75 cc of sulfuric acid with a specific gravity of 1.40 was gradually added dropwise. By continuing to cross-wire, we obtained a base tom for the positive electrode.

カーボンウィスカー分散液に所定量のリグニン及び硫酸
バリウムを加えた他は、同じ操作を用い負極用ベース)
Bを調製した。又、カーボンウィスカーを用いないこと
を除けばこれと同じ操作によって、従来の正極用ベース
)O及び負極用ペーストDを得た。
The same procedure was used to prepare the negative electrode base, except that a predetermined amount of lignin and barium sulfate were added to the carbon whisker dispersion)
B was prepared. Further, conventional positive electrode base) O and negative electrode paste D were obtained by the same operation except that carbon whiskers were not used.

アンチモンを含まないPb−0a−8n合金からなる寸
法力”58 X L67 X ”3.3 (2,0)l
&lI テアル鋳造格子体に上記ペーストを常法によっ
て充填した。(0内は負極用格子) ペーストを充填した極板を、35℃、10(1SRH中
に3日間静置してペーストを熟成・硬化した。
Made of Pb-0a-8n alloy that does not contain antimony, the dimensional force is 58 x L67 x 3.3 (2,0)l.
&lI The paste was filled into a teal cast grid body by a conventional method. (0 indicates the negative electrode grid) The electrode plate filled with the paste was left standing in 10 (1 SRH) at 35° C. for 3 days to age and harden the paste.

その後、50℃で1日乾燥して未化成の正極板ム、O及
び負極板B、Dを得た。
Thereafter, it was dried at 50° C. for one day to obtain an unformed positive electrode plate O and negative electrode plates B and D.

ペーストの物性及び乾燥後の未化成活物質量は第1表に
示す如くであった。
The physical properties of the paste and the amount of unformed active material after drying were as shown in Table 1.

第  1  表 正極板ム2枚と負極板33枚とを特許 11272702号による微細ガラスセパレータを介し
て重ね合わせて極群を構成し、電槽に収納し本発明によ
る密閉形鉛蓄電池Xを、同じ方法により極板CとDを用
いて、従来品の密閉形鉛蓄電池Yを夫々作製した。これ
にH2SO41セル当たり45cc注液し、安全弁をと
りつけた。その後、0.8五の定電流で約30時間電槽
内化成し、電池X及びYを得た。この電池の、種々の放
電々流(0,05〜30)での容量を調査した結果を第
2図に示した。この結果から同じ条件での活物質利用率
を計算した結果を第3図に示したO 実施例2 実施例1で得た負極板Bと正極板0とを組合せて、同様
な方法により本発明による密閉形鉛蓄電池2x及び化f
cm丁時に、比重1.350とした電池5xを得た。こ
の電池2x及び3xと従来例の電池Yの20 HR容量
及びこれから計算される重量効率、体積効率は第2表に
示す如くである。
Table 1 Two positive electrode plates and 33 negative electrode plates are stacked together via a fine glass separator according to Patent No. 11272702 to form an electrode group, and the sealed lead acid battery X according to the present invention is constructed by storing it in a battery case. Conventional sealed lead-acid batteries Y were manufactured using electrode plates C and D according to the method. 45 cc of H2SO4 per cell was injected into this, and a safety valve was attached. Thereafter, batteries X and Y were obtained by chemical conversion in a battery container for about 30 hours at a constant current of 0.85. The results of investigating the capacity of this battery at various discharge currents (0.05 to 30) are shown in FIG. The results of calculating the active material utilization rate under the same conditions from this result are shown in FIG. Sealed lead-acid battery 2x and chemical f
At the time of cm, a battery 5x having a specific gravity of 1.350 was obtained. The 20 HR capacity of these batteries 2x and 3x and the conventional battery Y, as well as the weight efficiency and volumetric efficiency calculated from these, are as shown in Table 2.

第  2  表 これらの電池を交互充放電寿命試験した結果を第4図に
示した。
Table 2 The results of an alternate charge/discharge life test of these batteries are shown in FIG.

尚、試験条件は以下の如くである。The test conditions are as follows.

50サイクル毎ニ0.250放’FM、 F、V、 1
.700V/七*の容量試験を実施した。
0.250 FM, F, V, 1 every 50 cycles
.. A 700V/7* capacity test was conducted.

実施例3 アンチモンを含まないPb−0a−8n系合金製の芯金
に、ガラス繊維織布チューブを挿通したクラツド管に1
正極活物質に対して0(非添加。
Example 3 A clad pipe in which a glass fiber woven fabric tube was inserted through a core made of a Pb-0a-8n alloy that does not contain antimony.
0 (not added) to the positive electrode active material.

従来例)、0.5 = 1−0.1−5 e 3.0−
5−0wt%になるようにグラファイトウィスカーを添
加した酸化鉛粉末を充填し、未化成のクラッド式正極板
を作製した。
Conventional example), 0.5 = 1-0.1-5 e 3.0-
An unformed clad positive electrode plate was prepared by filling lead oxide powder to which graphite whiskers were added at a concentration of 5 to 0 wt %.

これら未化成正極板1枚と従来の負極板2枚とを組合せ
て、各々の槽に入れた。次に、比重1.10の硫酸中で
正極板1枚当り1ム/1の電流で化成した。一定時間毎
に取り出して、放電試験して正極板の化成され易さを調
べたところの結果を第5図に示した。
One unformed positive electrode plate and two conventional negative electrode plates were combined and placed in each tank. Next, chemical formation was carried out in sulfuric acid having a specific gravity of 1.10 at a current of 1 μm/1 per positive electrode plate. The positive electrode plate was taken out at regular intervals and subjected to a discharge test to determine the ease with which the positive electrode plate was chemically formed. The results are shown in FIG.

第5図の横軸は、未化成正極活物質量から計算される理
論化成電気量を百分率で示しである。
The horizontal axis in FIG. 5 indicates the theoretical amount of formed electricity calculated from the amount of unformed positive electrode active material in percentage.

即ち、100%のところは化成に最低限必要な電気量を
示している。
That is, 100% indicates the minimum amount of electricity required for chemical formation.

実施例4 従来の負極板として、実施例1の負極板りの活物質に対
し、重量比で0.5慢のカーボンブラックを添加した負
極板Eを作製した。このカーボンブラックの比表面積は
1500’/yであった。
Example 4 As a conventional negative electrode plate, negative electrode plate E was prepared by adding carbon black in a weight ratio of 0.5 to the active material of the negative electrode plate of Example 1. The specific surface area of this carbon black was 1500'/y.

この負極板Eと正極板Cとを組合せて従来の密閉形鉛蓄
電池2を得た。
A conventional sealed lead acid battery 2 was obtained by combining the negative electrode plate E and the positive electrode plate C.

本発明による密閉形鉛蓄電池X及び従来の密閉形鉛蓄電
池Y及び205つの電池を用いて、0.0001〜0.
50ムの定電流で充電し、充電々流と電池電圧との関係
を調べた結果を第6図に示した。
Using the sealed lead-acid battery X according to the present invention and the conventional sealed lead-acid battery Y and two batteries, 0.0001 to 0.
The battery was charged at a constant current of 50 μm, and the relationship between charging current and battery voltage was investigated. The results are shown in FIG.

実施例3で用いたグラフフィトウィスカーはカーボンウ
ィスカーを3000℃で加熱処理したもので、その大き
さはほとんど変化していないが、電子伝導性が5 X 
10−3Ω−1とカーボンウィスカーよりも一桁高いも
のである。
The graphite whiskers used in Example 3 were carbon whiskers that were heat-treated at 3000°C, and although their size did not change much, their electronic conductivity was 5X.
It is 10-3Ω-1, which is one order of magnitude higher than that of carbon whiskers.

本発明による密閉形鉛蓄電池が、活物質の利用率が高く
、高い重量効率と体積効率を有していることは、実施例
1から明白である。単位体積当りの正極活物質粒子数が
1×10〜I Xl 0”個であり、負極では1X10
9〜1X1013個であると推定されることは既述した
。実施例1に示じた如く、活物質に対して約1%添加し
た時のウィスカーの数は、1×10〜lX1015本で
あると推定される。その上、ウィスカーのアスペクト比
は大きいので、ウィスカー1本当りに接触する活物質粒
子数は、50〜1000個にもなると推定される。それ
故に、例えば負極では1個の活物質粒子には、複数本の
カーメンウィスカーが接触しているものと推定される。
It is clear from Example 1 that the sealed lead-acid battery according to the present invention has a high active material utilization rate and high weight efficiency and volume efficiency. The number of positive electrode active material particles per unit volume is 1×10 to I
It has already been stated that the number is estimated to be 9 to 1×10 13 pieces. As shown in Example 1, the number of whiskers is estimated to be 1×10 to 1×10 15 when about 1% of the whiskers are added to the active material. Furthermore, since the whiskers have a large aspect ratio, it is estimated that the number of active material particles that come into contact with one whisker is 50 to 1000. Therefore, for example, in the negative electrode, it is presumed that a plurality of carmen whiskers are in contact with one active material particle.

従来、電子伝導的に結合していなかった離れている粒子
同士が、本発明によれば並列に接続されていることにな
る。従って、充電・放電だけでなく化成工程でさえも電
流は極めて流れ易く、高い充電受入れ性、より大きな放
電容量、更に極めて高い化成電流効率が得られる。この
ことは、実施例1及び実施例3から明白である。
According to the present invention, particles that are far apart and have not conventionally been connected in an electronically conductive manner are connected in parallel. Therefore, current flows extremely easily not only during charging and discharging but also during the chemical formation process, resulting in high charge acceptance, larger discharge capacity, and extremely high chemical formation current efficiency. This is clear from Examples 1 and 3.

負極活物質は、高fi度電解液あるいは高温度における
充放電により、還元され厘い、粗大結晶の硫酸塩となり
、その容量が低下する。
The negative electrode active material is reduced to a coarse crystalline sulfate by charging and discharging with a high-finess electrolytic solution or high temperature, and its capacity decreases.

一方、流動電解液が多い鉛蓄電池だけでなく、電解液量
を少なくした密閉形鉛蓄電池においてさえも、深放電の
繰返しにより、電解液の下部が高濃度に、上部が低濃度
になるいわゆる層状化(atratification
 )を生ずる。
On the other hand, not only lead-acid batteries with a large amount of flowing electrolyte, but even sealed lead-acid batteries with a small amount of electrolyte, due to repeated deep discharges, the electrolyte becomes more concentrated in the lower part and lower in the upper part. ification
).

負極板の下部は、通常耳部から遠いこと、高濃度硫酸電
解液は、抵抗が大どく、且つ硫酸鉛の溶解度が低いこと
、のために生じた層状化は、下部における負極活物質の
サル7エーシ蓼ンを招く。しかしながら、本発明によれ
ば極板内での抵抗が低いため、耳部から遠いにも拘らず
負極板下部でさえも充分な電流が流れ、下部サル7エー
シ蓼ンによる電池の短寿命化という問題を解決できる。
The layering caused by the fact that the lower part of the negative electrode plate is usually far from the ears, the high-concentration sulfuric acid electrolyte has great resistance, and the solubility of lead sulfate is low is due to the layering of the negative electrode active material in the lower part. 7. Invite Aesi. However, according to the present invention, since the resistance within the electrode plate is low, sufficient current flows even in the lower part of the negative electrode plate even though it is far from the ear, resulting in a shortened battery life due to the lower part. Can solve problems.

このことは実施例2より明らかである。This is clear from Example 2.

従来の密閉形鉛蓄電池Yが、負極板の下部サル7エーシ
1ンで短寿命になっているのに対し、本発明による密閉
形鉛蓄電池2x及び高比重電解液の1.350d H2
SO4を用いた電池3xは極めて優れた寿命性能を示し
た。
While the conventional sealed lead-acid battery Y has a short life due to the lower part of the negative electrode plate, the sealed lead-acid battery 2x according to the present invention and the high specific gravity electrolyte have a short life of 1.350d H2.
Battery 3x using SO4 showed extremely good lifetime performance.

高比重電解液とは、充放電反応に関与しないH2Oが少
ない電解液であるということであり、密閉形であるか、
否かに関係なく、電池の重量効率、体積効率を大巾に改
督することが可能である。従来の鉛蓄電池では、負極板
の高比重電解液に対する耐サル7エーシ1ン性が悪かっ
たため、高比重電解液を用いることは、即ち、短寿命の
電池になることを意味していた。
A high-density electrolyte is an electrolyte that contains less H2O that does not participate in charge/discharge reactions, and is either a closed type or
Regardless of whether or not this is the case, it is possible to significantly improve the weight efficiency and volumetric efficiency of the battery. In conventional lead-acid batteries, the resistance of the negative electrode plate to high-density electrolytes was poor, so the use of high-density electrolytes meant that the batteries had a short lifespan.

しかしながら本発明によれば寿命を犠牲にすることなく
高い、重量、体積効率を有する鉛蓄電池にすることが可
能である。このことは実施例2から明らかである。
However, according to the present invention, it is possible to make a lead-acid battery with high weight and volume efficiency without sacrificing the life span. This is clear from Example 2.

未化成活物質は、硫醗鉛(三塩基性又は四塩基性)ある
いは酸化鉛(クラッド充填時)であり、これは電子伝導
性がない。
The unformed active material is lead sulfate (tribasic or tetrabasic) or lead oxide (when filled with cladding), which has no electronic conductivity.

従って、これを化成する時は、集電体である格子又は芯
金に接触している粒子から順番に化成が進行することに
なる。従って集電体に接触していない離れた活物質粒子
は、その粒子と集電体との間に存在している粒子を介し
て、電子の供給を受けるまで化成されることはない0こ
のため、従来特に正極板は長い時間と多くの電気量によ
って化成せざるを得す、理論的に必要な化成電気量の2
〜4倍も必要であった。しかしながら本発明によれば、
集電体から離れている粒子でも、電子伝導性のあるウィ
スカーによって、集電体と結合されているので、化成が
始まるや否や活物質粒子か化成される。それ故、化成の
効率は極めて高く、クラッド式電池の場合であってさえ
も、鉛丹等の混合を必要とせず、はぼ理論的に必要な化
成電気量の2倍以内、条件によっては1.1倍でも充分
である。又、化成時間と電気量を従来のA−%に削減す
ることが可能であり、生産性の高い、極めて廉価な密閉
形鉛蓄電池になる。これは実施例3から明らかである。
Therefore, when the particles are chemically formed, the chemical formation proceeds in the order starting from the particles that are in contact with the lattice or core metal that is the current collector. Therefore, distant active material particles that are not in contact with the current collector will not undergo chemical conversion until they are supplied with electrons via the particles that exist between them and the current collector. Conventionally, positive electrode plates, in particular, had to be formed over a long period of time and with a large amount of electricity.
It required ~4 times as much. However, according to the present invention,
Even particles that are far away from the current collector are bonded to the current collector by electronically conductive whiskers, so that they are converted into active material particles as soon as chemical formation begins. Therefore, the efficiency of chemical conversion is extremely high, and even in the case of clad batteries, there is no need to mix red lead, etc., and the amount of electricity required for chemical conversion is within twice the theoretically required amount, and depending on the conditions, it can be up to 1. .1 times is sufficient. Furthermore, the formation time and amount of electricity can be reduced to A-% of the conventional amount, resulting in a highly productive and extremely inexpensive sealed lead-acid battery. This is clear from Example 3.

従来、負極板の充電受入性を改善するために、カーボン
ブラックを添加していた。これは負極の水素過電圧を下
げ、充電終期に流れる電流を大きくすることによって充
電々気量を増加させる効果を有している。しかしながら
このことは、実用に於ては過充電される電気量が多いこ
とを意味している。電解液中の水の電気分解による減少
、そのための補水頻度の増加、及び正極格子腐蝕の加速
等を招くことになり、決して好ましいものではない。
Conventionally, carbon black has been added to improve the charge acceptance of the negative electrode plate. This has the effect of increasing the charging capacity by lowering the hydrogen overvoltage of the negative electrode and increasing the current flowing at the end of charging. However, in practical use, this means that the amount of electricity that is overcharged is large. This is not at all preferable because it causes a decrease in water in the electrolytic solution due to electrolysis, an increase in the frequency of water replenishment, and acceleration of corrosion of the positive electrode grid.

これは、集電体と集電体から離れている活物質粒子との
間の電子伝導が、その間に存在している還元された活物
質粒子やカーボンブラック粒子にのみ依存していること
に起因している。
This is because the electron conduction between the current collector and the active material particles that are far from the current collector depends only on the reduced active material particles and carbon black particles that exist between them. are doing.

本発明によれば、充電開始と同時に集電体から離れた活
物質粒子も充電され始めるので、充電効率は大変高い。
According to the present invention, since the active material particles separated from the current collector also start being charged at the same time as charging starts, charging efficiency is very high.

しかも特徴的なことは、カーボンウィスカー、グラ7ア
イトウイスカーは実施例4に示すように負極の水素過v
LlEを下げないことである。従来のカーボンブラック
を添加したもののような、補水頻度の増加、正極格子の
腐蝕の加速等の欠点を克服している。この負極の充電受
入れ性が良いということは、前述したサル7エーシ蓼ン
に対する抵抗性が高いことと同じことである。
Moreover, the characteristic feature is that carbon whiskers and Gra7ite whiskers are produced by hydrogen permeation of the negative electrode as shown in Example 4.
The key is not to lower LlE. It overcomes the drawbacks of conventional carbon black-added products, such as increased water replenishment frequency and accelerated corrosion of the positive electrode grid. The fact that the negative electrode has good charge acceptance is the same as the fact that it has high resistance to the above-mentioned metal 7 ace.

それ故に、本発明における密閉形鉛蓄電池はフロート使
用した時にも従来のものより長寿命を発揮するであろう
ことは明らかである。このことは、実施例2及び実施例
4から容易に理解できることである。
Therefore, it is clear that the sealed lead-acid battery of the present invention will have a longer life than the conventional one even when used as a float. This can be easily understood from Examples 2 and 4.

このように本発明に用いるウィスカーは、集電体から離
れている活物質粒子に電子を流れ易くするためのもので
ある。従って、ウィスカーは、それ自身の電子伝導性が
高く、寸法が長く、且つその数が多い方が好ましい。ウ
ィスカーの電子伝導性は1X10−3Ω°1以上である
のが良い。更に重要なことは、活物質量を極端に減すこ
とのない量で、可能な限り数多くの活物質粒子を電子伝
導的に接続することである。そのためには、可能な限り
小さな径で且つその長さが長い短繊維状でなければなら
ない。先に述べた単位体積当りに存在する活物質粒子か
ら考えると、直径が50pmあるいはそれ以上のものは
、占める体積の割には存在する数が少なく使用できない
。直径が10!m以下、より好ましくは1μmより小さ
く、且つアスペクト比が50あるいは、それ以上でなけ
ればならない。最も好ましくは、直径が0.01〜1.
opmでアスペクト比が100〜1000であるウィス
カーである。
As described above, the whiskers used in the present invention are used to facilitate the flow of electrons to active material particles that are distant from the current collector. Therefore, it is preferable that the whiskers themselves have high electronic conductivity, are long in size, and have a large number of whiskers. The electron conductivity of the whiskers is preferably 1×10 −3 Ω°1 or more. What is more important is to electronically conductively connect as many active material particles as possible without drastically reducing the amount of active material. For this purpose, it must be in the form of short fibers with the smallest possible diameter and long length. Considering the above-mentioned active material particles present per unit volume, those having a diameter of 50 pm or more cannot be used because their number is small in relation to the volume they occupy. The diameter is 10! m or less, preferably less than 1 μm, and the aspect ratio must be 50 or more. Most preferably, the diameter is 0.01-1.
It is a whisker having an aspect ratio of 100 to 1000 in opm.

ウィスカーの材質は上記実施例に示したカーボン、グラ
ファイト、以外にも鉛蓄電池に有害でない電子伝導性を
有するウィスカーも使用できる。
As for the material of the whisker, in addition to the carbon and graphite shown in the above embodiments, whiskers having electron conductivity that are not harmful to lead-acid batteries can also be used.

ウィスカーを正極に用いた場合、カーボンのみならずそ
れを高温で処理した耐酸化性に優れているグラファイト
でさえ、酸化され、又は発生する酸素ガスによって物理
的に活物質内から排除されるなどして化成工程中にその
半分近くが失なわれる。従って、本発明による鉛蓄電池
を化成済極板によって組立てた時、正極板内に残存する
ウィスカーの量は、当初活物質に混合した量よりも少な
くなっている。化成工程だけでなく、その後においても
ウィスカーの効果を期待する場合は、活物質に対する割
合を当初高くしなければならない。化成工程中の効果の
みを期待する場合には、少なくても良い。
When whiskers are used as a positive electrode, not only carbon but also graphite, which has excellent oxidation resistance obtained by treating carbon at high temperatures, may be oxidized or physically removed from the active material by the generated oxygen gas. Nearly half of it is lost during the chemical conversion process. Therefore, when a lead-acid battery according to the present invention is assembled with a chemically formed electrode plate, the amount of whiskers remaining in the positive electrode plate is less than the amount originally mixed with the active material. If the effect of whiskers is to be expected not only during the chemical conversion process but also afterward, the ratio of whiskers to the active material must be initially increased. If only the effect during the chemical conversion process is expected, the amount may be less.

前者では、朱化成の正極活物質に対する割合は1〜10
wt%、より好ましくは1〜5wt%にすべきであり、
後者では、0.01〜3vt%、より好ましくは0.0
1〜2.Owt %にすべきである。
In the former, the ratio of Zhu Kasei to the positive electrode active material is 1 to 10
wt%, more preferably 1-5 wt%,
In the latter, 0.01-3vt%, more preferably 0.0
1-2. It should be Owt%.

負極の場合には、カーボンあるいはグラファイト、ウィ
スカーが失なわれることがない。その効果は電池の寿命
中ずっと維持され、且つ正極に比べると化成も容易であ
る。従って、ウィスカーの量は、期待する効果と経済性
より決定すべきであり、それは設計の範囲内にある課題
である。
In the case of a negative electrode, no carbon or graphite whiskers are lost. Its effect is maintained throughout the life of the battery, and it is easier to chemically form than the positive electrode. Therefore, the amount of whiskers should be determined based on the desired effect and economy, and this is a matter within the scope of design.

カーボンウィスカー、グラファイトウィスカーの負極活
物質に対する量は、0.01〜5wt%、より好ましく
は0.01〜2.0wt%である。
The amount of carbon whiskers and graphite whiskers relative to the negative electrode active material is 0.01 to 5 wt%, more preferably 0.01 to 2.0 wt%.

ウィスカーの効果を最大限に発揮するために重要な他の
点は、ウィスカーと活物質粒子とを接触させるために、
−様に均一に分散させることである。このために、実施
例1に示しているように直接鉛粉末原料に投入せず、予
め超高速ミキサーで水に分散させて使用するのが良い。
Another important point to maximize the effect of the whiskers is to bring the whiskers into contact with the active material particles.
- to ensure uniform dispersion. For this reason, as shown in Example 1, it is preferable to use the lead powder after dispersing it in water using an ultra-high-speed mixer instead of directly adding it to the raw material.

水への分散性をより良くするためには、カーボン又はグ
ラフフィトウィスカーの場合、界面活性剤で処理するか
、気相中で直接その表面に親水性の基をつけると良い。
In order to improve the dispersibility in water, carbon or graphite whiskers may be treated with a surfactant or hydrophilic groups may be added directly to their surfaces in the gas phase.

このようにすれば超高速ミキサーを用いずとも均一分散
が得られる。
In this way, uniform dispersion can be obtained without using an ultra-high speed mixer.

ウィスカーを用いる上で考えておかなければならない他
の問題点は、活物質密度を適正にすることである。正極
格子として、アンチモンを含まない純鉛、カルシウム合
金又は他のアンチモンを含まない鉛合金等から得られた
ものを用いる時、活物質の見掛密度が小さいと電解液の
拡散が良くなり過ぎ、活物質が完全放電する前に、格子
表面の腐蝕層が放電し、これが絶縁物である硫酸鉛とな
る。これは活物質と格子との電気的結合を切り、容量が
取り出せなくなる。
Another issue that must be considered when using whiskers is getting the active material density right. When using antimony-free pure lead, calcium alloys, or other antimony-free lead alloys as the positive electrode grid, if the apparent density of the active material is small, the electrolyte will diffuse too well; Before the active material is completely discharged, the corroded layer on the surface of the lattice is discharged and becomes lead sulfate, an insulator. This breaks the electrical connection between the active material and the lattice, making it impossible to extract the capacitance.

これを防ぐべく、例えばカーボンウィスカーを用いる時
、メタリン酸ナトリウムあるいはビロリン酸ナトリウム
等のメタリン酸あるいはビロリン酸のアルカリ金属塩を
ペースト中に添加して混練したペーストを用いると、活
物質に対するウィスカーの割合が多くても高い密度の活
物質が得られるので、好都合である。このようなリン酸
のアルカリ金属塩は、前記格子表面の腐蝕層の形態を変
え、その腐蝕層は格子と活物質問を絶縁するような形態
にはならないため、放電を維持することができるので尚
−層好都合である。
In order to prevent this, for example, when using carbon whiskers, if you use a paste prepared by adding and kneading an alkali metal salt of metaphosphoric acid or birophosphoric acid, such as sodium metaphosphate or sodium birophosphate, the ratio of whiskers to the active material This is advantageous because a high-density active material can be obtained even if there is a large amount of . Such an alkali metal salt of phosphoric acid changes the form of the corroded layer on the surface of the lattice, and the corroded layer does not insulate the lattice and the active material, so that the discharge can be maintained. Furthermore, it is more convenient.

負極活物質の量は、高率放電容量を大きく左右する。負
極に非金属性のウィスカーを用いる場合にも、このよう
なビロリン酸又はメタリン酸のアルカリ金114#Aを
ペースト中に混練してその密度を高くすると、より良い
高率放電特性を持った鉛蓄電池が得られる。
The amount of negative electrode active material greatly influences high rate discharge capacity. Even when non-metallic whiskers are used for the negative electrode, if the alkali gold 114#A of birophosphoric acid or metaphosphoric acid is kneaded into the paste to increase its density, lead with better high rate discharge characteristics can be used. A storage battery is obtained.

これらのビロリン酸又はメタリン酸のアルカリ金属塩の
活物質に対する適正な−j合は、べ−ストを調製する硫
醜及び水の量によって変化する。しかし、通常のペース
ト式極板の適切な正極ペースト密度3.7〜4.5’/
、4、負極ペースト密度6.5〜4 、5 F/、iを
得ようとするとぎ、その割合は活物質に対して0.00
1〜5wt%でなければならない。このようにすれば寿
命性能及び高率放電性能の双方を充分に満足させること
のできる正極活物質見掛密度5.5〜4.09/4、負
極活物質見掛密度5.1〜4.0すjが得られる。
The appropriate combination of these alkali metal salts of birophosphoric acid or metaphosphoric acid with the active material varies depending on the amount of sulfur and water used to prepare the base. However, the appropriate positive electrode paste density of a normal paste type electrode plate is 3.7 to 4.5'/
, 4. When trying to obtain a negative electrode paste density of 6.5 to 4,5 F/, i, the ratio is 0.00 to the active material.
It must be between 1 and 5 wt%. In this way, the apparent density of the positive electrode active material is 5.5 to 4.09/4, and the apparent density of the negative electrode active material is 5.1 to 4.0, which can fully satisfy both life performance and high rate discharge performance. 0sj is obtained.

0.0O1vt%よりも少ないとペーストの見掛密度を
高くできないからであり、5wt%よりも高いと得られ
る電池の自己放電率が高くなり過ぎ好ましくないからで
ある・ 従来の例えば7〜20μm直径のカーボンファイバーを
活物質に混入せしめると、前述のように活物質の見掛密
度が下がり、寿命が短かくなるという問題点があった。
This is because if it is less than 0.0O1vt%, the apparent density of the paste cannot be increased, and if it is more than 5wt%, the self-discharge rate of the resulting battery becomes too high, which is undesirable. When carbon fiber is mixed into an active material, there is a problem in that the apparent density of the active material decreases and its lifespan is shortened, as described above.

しかしながら、本発明のウィスカーを用いればこのよう
なことにはならない。実際、非添加の見掛密度が4.0
2である正極活物質に対して約1%添加した時、カーボ
ンファイバーの場合には見掛密度が2.6まで下がった
のに対し、ウィスカーの場合のそれは3.73になった
に過ぎない。
However, this will not happen if the whiskers of the present invention are used. In fact, the apparent density without additives is 4.0
When approximately 1% of carbon fiber was added to the positive electrode active material, the apparent density of carbon fiber decreased to 2.6, while that of whiskers only decreased to 3.73. .

その上、この場合活物質の見掛体積11当りに存在する
カーボン繊維は、約2X10’本、延べ表面積約80c
dであるのに対し、カーボンウィスカーの場合のそれは
約lX10”本、約4900dと桁違いに大きい。これ
は好ましいことであり、活物質1 cj当りlX10’
本以上存在させるのが良い。それ故直径が大きいカーボ
ン繊維を用いる場合には、活物質の接触圧のみならず接
触できる面積及び本数がウィスカーの場合のそれに比べ
て極めて小さいことになる。
Moreover, in this case, the number of carbon fibers present per 11 apparent volumes of the active material is approximately 2×10′, and the total surface area is approximately 80 cm.
d, whereas in the case of carbon whiskers, it is about lX10'', which is about 4900d, which is an order of magnitude larger.
It is better to have more than just books. Therefore, when carbon fibers with a large diameter are used, not only the contact pressure of the active material but also the area and number of fibers that can be contacted are extremely small compared to the case of whiskers.

そこで、直径が7〜20μmのカーボンmaie”;s
−用いる時、その効果を最大に発揮するためには可能な
限り多くの活物質粒子とカーボン繊維とを強く接触させ
るために、活物質密度を高くしなければならないことが
分かった。
Therefore, carbon maie";s with a diameter of 7 to 20 μm
- It has been found that when used, in order to maximize the effect, the density of the active material must be increased in order to bring as many active material particles into strong contact with the carbon fibers as possible.

高い活物質密度を維持しつつカーボン繊維を存在せしめ
るためには、前述のメタリン酸のアルカリ金J[及び/
又はビEI IJン酸のアルカリ金属塩の添加が極めて
有効でこれを用いなければカーボン繊維を混入せしめる
効果は発揮し切れない。カーボン繊維を混入せしめる時
には活4.8としなければ負極のサル7−−シ・ン、正
極格子腐蝕層の放電という問題が生じて短寿命になる。
In order to make carbon fiber exist while maintaining a high active material density, the above-mentioned alkali gold J of metaphosphoric acid [and/or
Alternatively, the addition of an alkali metal salt of bicarbonate is extremely effective, and unless it is used, the effect of incorporating carbon fiber cannot be fully exerted. When carbon fibers are mixed in, unless the carbon fiber is mixed with a carbon fiber of 4.8%, problems such as negative electrode discharge and discharge of the positive electrode lattice corrosion layer will occur, resulting in a shortened lifespan.

しかし、格子への塗着性を確保しつつこれを達成するに
は前記メタリン酸のアルカリ金属塩及び又はビロリン酸
のアルカリ金属塩を0.001〜5vt%共存せしめる
ことが必要である。
However, in order to achieve this while ensuring adhesion to the grid, it is necessary to coexist the alkali metal salt of metaphosphoric acid and/or the alkali metal salt of birophosphoric acid in an amount of 0.001 to 5 vt%.

このことは、ウィスカーの直径が7〜10pm程度と大
きくなった場合にも適用されることは云うまでもない。
Needless to say, this also applies when the whisker diameter is as large as about 7 to 10 pm.

即ちウィスカーの場合であっても、その量が1 wt%
程度までであればメタリン酸のアルカリ金属塩及び/又
はビロリン酸のアルカリ金m塩を存在させなくても充分
に高い活物質密度が得られる。しかし、その量をもっと
増加させた時、あるいは1μmを超える5〜10pmの
直径を有するウィスカーの場合にはメタリン酸のアルカ
リ金属塩及び/又はビロリン酸のアルカリ金属塩を共存
せしめることは不可欠である。このような接触密度の点
から、ウィスカーは2イ/り以上の、より好ましくは1
0〜4〇−/9の比表面積を有しているのが好ましい。
In other words, even in the case of whiskers, the amount is 1 wt%.
To this extent, a sufficiently high active material density can be obtained even without the presence of an alkali metal salt of metaphosphoric acid and/or an alkali gold m salt of birophosphoric acid. However, when the amount is increased further, or in the case of whiskers having a diameter of 5 to 10 pm exceeding 1 μm, it is essential to coexist with an alkali metal salt of metaphosphoric acid and/or an alkali metal salt of birophosphoric acid. . From the point of view of such contact density, the whisker has a density of 2 or more, more preferably 1
Preferably, it has a specific surface area of 0 to 40-/9.

鉛蓄電池は、集電体の形状及び活物質と集電体を密接さ
せる方法により、大きく三つに分けることができる。
Lead-acid batteries can be roughly divided into three types depending on the shape of the current collector and the method of bringing the active material and the current collector into close contact.

@1は、鋳造、エキスバンド、編組等の方法によって得
られる格子状の純鉛又は鉛合金に活物質ペーストを充填
したペースト式極板である。
@1 is a paste-type electrode plate in which a lattice-shaped pure lead or lead alloy obtained by methods such as casting, expanding, and braiding is filled with an active material paste.

第2は、実施例3に示した純鉛又は鉛合金からなる棒状
の芯金にガラス繊維、メリエステル繊維等の繊維を筒状
に編組したチューブを挿通し、筒内に活物質を充填した
クラッド式極板である。
The second method is to insert a tube made of fibers such as glass fiber or merry ester fiber into a cylindrical shape through a rod-shaped core metal made of pure lead or lead alloy shown in Example 3, and then create a cladding in which the tube is filled with an active material. It is a type plate.

第3は、純鉛の板を電解して集電体及び活物質を得るチ
ュードル式極板である。クラフト式極板は、専ら正極用
として用いられ、その対極となる負極板は、通常ペース
ト式極板である。
The third type is a Tudor type electrode plate in which a current collector and an active material are obtained by electrolyzing a pure lead plate. The Kraft type electrode plate is used exclusively as a positive electrode, and the negative electrode plate serving as the counter electrode is usually a paste type electrode plate.

本発明は、極板の形式を限定するものではなく、チュー
ドル式極板を除く、ペースト式の正極板、負極板及びク
ラッド式の極板に適用でき、効果が認められた。
The present invention is not limited to the types of electrode plates, and can be applied to paste-type positive electrode plates, negative electrode plates, and clad-type electrode plates, excluding Tudor-type electrode plates, and has been found to be effective.

又、鉛蓄電池は、完全充電するためには、通常は105
〜120%程度の充電をしなければならない。この過充
電によって、電解液中の水が電気分解され、電解液が失
なわれるために定期的に補水しなければならない。この
擢水作業を減らすか、あるいは全くなくすために、集電
体の合金をアンチモンを含まないカルシウム系にしたり
、電解液の量を少なくして、微孔性の多孔体に吸収保持
せしめたりしている。又、二酸化珪素、高吸収性高分子
痔によってゲル化して、充電終期に正極で発生する酸素
ガスと負極活物質と結合させることによって密閉化した
りしている。本発明はこれらいずれの密閉形鉛蓄電池に
も適用することができる。
Also, lead-acid batteries usually require 105% to be fully charged.
You have to charge it to about 120%. Due to this overcharging, the water in the electrolyte is electrolyzed and the electrolyte is lost, so water must be periodically replenished. In order to reduce or eliminate this water refilling work, the alloy of the current collector may be made of a calcium-based alloy that does not contain antimony, or the amount of electrolyte may be reduced and absorbed and retained in a microporous material. ing. In addition, it is gelled with silicon dioxide and superabsorbent polymer hemorrhoids, and is sealed by combining oxygen gas generated at the positive electrode with the negative electrode active material at the end of charging. The present invention can be applied to any of these sealed lead acid batteries.

発明の効果 上述した如く、本発明の密閉形鉛蓄電池は、正・負両極
活物質の利用率を向上させることができ、従来よりも高
い重量効率と体積効率を有する、 正・負両極活物質の充電受入れ性(充電効率)が改善さ
れ、長寿命サイクル及び711!−)寿命性能を有する
、 負極活物質のサルフェーシ―ンに対する抵抗性を改善し
、より高濃度の硫酸電解液の使用が可能で、寿命を犠牲
にすることなく大巾に利用率を向上せしめた、 正極板の化成に要する電気量を大巾に削減した、廉価な
ものとすることが出来るので、その工業的価値は極めて
大である。
Effects of the Invention As described above, the sealed lead-acid battery of the present invention can improve the utilization rate of the positive and negative active materials, and has higher weight efficiency and volumetric efficiency than conventional active materials. Improved charging acceptability (charging efficiency) of 711! -) Improved resistance to sulfuric acid of the negative electrode active material, allowing use of higher concentration sulfuric acid electrolyte, greatly improving utilization without sacrificing lifespan. Since the amount of electricity required for forming the positive electrode plate can be greatly reduced and it can be made inexpensive, its industrial value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の密閉形鉛蓄電池に用いるカーボンウィ
スカーを示す電子顕微鏡写真であり、第2図は本発明に
よる密閉形鉛蓄電池と従来品との容量と放電々流の関係
を比較して示した図、第5図は第2図の容量を活物質利
用率に換算した図、第4図は本発明による密閉形鉛蓄電
池と従来品との寿命性能を比較した図、第5図は本発明
による密閉形鉛蓄電池と従来品との化成のし易さを比較
した図、第6図は本発明による密閉形鉛蓄電池と従来品
との充電前流と電池電圧の関係を比較した図である。 X52X13X・・・本発明による密閉形鉛11;電池
Y1 z・・・従来品の密閉形鉛蓄電池tHII!人 
湯洩菟池株式会社 り1恥 xs’octop XバOO乍 第2図 放 電 々 流 (XCA ) 栢 し 鍾 獣) 第3図 放 電 々 )! lノ1し く XCA ) 円廖四S菖;町倍 Oす 手 続 補 正 書 (自発)
Figure 1 is an electron micrograph showing carbon whiskers used in the sealed lead-acid battery of the present invention, and Figure 2 compares the relationship between capacity and discharge current between the sealed lead-acid battery of the present invention and a conventional product. Figure 5 is a diagram in which the capacity in Figure 2 is converted into active material utilization rate, Figure 4 is a diagram comparing the life performance of the sealed lead-acid battery according to the present invention and a conventional product, and Figure 5 is Figure 6 is a diagram comparing the ease of chemical formation between a sealed lead-acid battery according to the present invention and a conventional product. Figure 6 is a diagram comparing the relationship between the charge front flow and battery voltage between the sealed lead-acid battery according to the present invention and a conventional product. It is. X52X13X...Sealed lead acid battery 11 according to the present invention; Battery Y1 z...Conventional sealed lead acid battery tHII! Man
Yuroiwaike Co., Ltd. 1 shame xs'octop 1 no 1 Shiku

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)正極板が純鉛又は鉛合金を含む集電体とこれに密
接した二酸化鉛を主成分とする正極活物質よりなり、負
極板が純鉛、Pb−Ca系鉛合金又は他のアンチモンを
含まない鉛合金製の集電体とこれに密接したスポンジ状
金属鉛を主成分とする負極活物質よりなり、電解液が微
細ガラス繊維又は極細有機繊維等からなる多孔性セパレ
ータに吸収固定されているか又はシリカ、有機高分子等
からなるゲル化剤によってゲル状に固定されており、正
・負両極活物質のうち少なくとも一方に直径10μm以
下、アスペクト比50以上、比表面積m^/g以上の電
子伝導性を有するカーボンウィスカー又はグラファイト
ウィスカーが活物質に対して0.01〜10wt%の割
合で混在したことを特徴とする密閉形鉛蓄電池。
(1) The positive electrode plate consists of a current collector containing pure lead or a lead alloy, and the positive electrode active material whose main component is lead dioxide in close contact with the current collector, and the negative electrode plate consists of a current collector containing pure lead or a lead alloy, and a positive electrode active material whose main component is lead dioxide, and the negative electrode plate is made of pure lead, a Pb-Ca-based lead alloy, or other antimony. The electrolyte is absorbed and fixed by a porous separator made of fine glass fibers or ultrafine organic fibers. or fixed in gel form with a gelling agent made of silica, organic polymer, etc., and at least one of the positive and negative active materials has a diameter of 10 μm or less, an aspect ratio of 50 or more, and a specific surface area of m^/g or more. 1. A sealed lead-acid battery characterized in that carbon whiskers or graphite whiskers having an electron conductivity of 0.01 to 10 wt% relative to the active material are mixed.
(2)負極活物質内にはカーボンウィスカー又はグラフ
ァイトウィスカーが混在しており、正極活物質内には必
要に応じてこれらのウィスカーが混在しており、且つ負
極板の水素過電圧がアンチモンを含まない鉛合金を用い
た負極板と実質的に同じか該鉛合金を用いた負極板のそ
れよりも貴である特許請求の範囲第1項記載の密閉形鉛
蓄電池。
(2) Carbon whiskers or graphite whiskers are mixed in the negative electrode active material, these whiskers are mixed in the positive electrode active material as necessary, and the hydrogen overvoltage of the negative electrode plate does not contain antimony. The sealed lead-acid battery according to claim 1, which is substantially the same as or more noble than a negative electrode plate using a lead alloy.
(3)カーボンウィスカー又はグラファイトウィスカー
の数が活物質の見掛体積1cm^3当り1×10^9本
以上である特許請求の範囲第2項記載の密閉形鉛蓄電池
(3) The sealed lead acid battery according to claim 2, wherein the number of carbon whiskers or graphite whiskers is 1×10^9 or more per 1 cm^3 of apparent volume of the active material.
(4)ウィスカーの電子伝導性が1×10^−^3Ω・
cmよりも高い特許請求の範囲第3項記載の密閉形鉛蓄
電池。
(4) The electronic conductivity of the whisker is 1×10^-^3Ω・
3. The sealed lead-acid battery according to claim 3, wherein the battery is higher than cm.
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