JPH034458A - Sealed lead storage battery - Google Patents

Sealed lead storage battery

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JPH034458A
JPH034458A JP1138341A JP13834189A JPH034458A JP H034458 A JPH034458 A JP H034458A JP 1138341 A JP1138341 A JP 1138341A JP 13834189 A JP13834189 A JP 13834189A JP H034458 A JPH034458 A JP H034458A
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JP
Japan
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active material
whiskers
negative electrode
lead
positive
Prior art date
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Pending
Application number
JP1138341A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuo Kasai
笠井 勝夫
Shigeru Sasabe
笹部 繁
Eiji Hojo
英次 北條
Kenjiro Kishimoto
岸本 健二郎
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yuasa Battery Corp filed Critical Yuasa Battery Corp
Priority to JP1138341A priority Critical patent/JPH034458A/en
Publication of JPH034458A publication Critical patent/JPH034458A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

PURPOSE:To improve the utilization factor of positive and negative electrode materials by electrically connecting particles of positive and negative electrode materials with each other by carbon whiskers or graphite whiskers being added. CONSTITUTION:At least one hand of positive and negative electrode active materials contains carbon whiskers or graphite whiskers. And the wishers are the ones for making it easy for electron to flow to active material particles separated from a collector, and those are made in short fiber shapes with diameters being small and lengths being long as far as possible so as to conductively connect many active material particles to the best of its ability. Hereby, the utilization factor of positive and negative electrode active materials can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分骨 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 use bone The present invention relates to a sealed lead acid battery.

従来技術とその間1g点 周知の如く、鉛蓄電池の容量は、正・負両極活物質及び
電解液中の硫酸量によって規制されている。
As is well known in the prior art, the capacity of lead-acid batteries is regulated by the positive and negative active materials and the amount of sulfuric acid in the electrolyte.

一定体積又は一定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酸量を
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
及びフロート寿命性能が着しく短かくなるという欠点が
ある。
In order to improve the active material utilization of a lead-acid battery of constant volume or weight, the amount of active material must be reduced and the amount of sulfuric acid increased, or a higher concentration 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 float life performance of the resulting battery is severely shortened.

一方、負極活物質の利用率を上げると、活物質のす〃フ
ェーVw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る。
On the other hand, increasing the utilization rate of the negative electrode active material has the disadvantage that the resistance of the active material to phase Vwn decreases, resulting in a shortened lifespan.

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、負極活物質のすμフェーVw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 the phase Vwn of the negative electrode active material, resulting in a short battery life.

鉛蓄電池に用いられる衝板の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気量は特に正極活物質
を活性化するために必要であり通常、理論的に必要な電
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。
The chemical conversion process for activating the unformed active material in the impact plates used in lead-acid batteries requires a large amount of electricity and time. In fact, the excess amount of electricity in this chemical conversion step is particularly necessary for activating the positive electrode active material, and usually 2 to 4 times the amount of electricity that is theoretically required is applied. 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.

即ち、正極板の化成時には、ます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、集電体から速く離れた粒子は、
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(Pb
304)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
なくなっているにすぎない。このようにしたとしてもな
お、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
ットよりも価メリ 格が高くなるというデ曇−ットの方が大きい。
That is, during formation of the positive electrode plate, 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 that leave the current collector quickly are
It is only at the final stage of the chemical conversion process that the chemical conversion occurs. This means that during the chemical formation process, the density of the chemical current with respect to the active material particles is high at the beginning and low at the final stage, making the efficiency of the chemical current even lower as a whole. There is. To make chemical conversion easier, red lead (Pb
304) 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 advantage is greater than the advantage of being able to reduce the amount of electricity used for chemical conversion.

正極活物質内にグツファイトを混ぜ、その層間に電解液
を保持させて、正極の孔容積を多くし、容量を増加させ
ることが米国特許第4,651,241号に提案されて
いる。グツファイトは、電子伝導性があるので、活物質
粒子間を電子伝導的#c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1イトは粒子径
が340μm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、lX
1012〜lX10’個、負極の場合、lX1O’〜l
X10’個であると推定される。これに対して、この3
40Psの大きさのグツファイトを1%添加した時1グ
ツファイト粒子の数は、500〜1000個程度にすぎ
ず、この数はグツファ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。
US Pat. No. 4,651,241 proposes mixing gutphite 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 gutsphite has electron conductivity, it is possible to form an electron conductive #c connection between active material particles. However, the graphite shown here has a large particle diameter of 340 μm, and is too small in number to connect active material particles. 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, lX
1012~lX10', in case of negative electrode, lX1O'~l
It is estimated that there are X10' pieces. On the other hand, these 3
When 1% of gutufite with a size of 40Ps is added, the number of gutufite particles is only about 500 to 1000, and this number is too large to expect electronic conductive connections between active material particles from gutufite. few.

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a
m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
264号公報に提案されている。又、特開昭49−10
3155号公報にはカーボンの繊維又は鉛等の金属ホイ
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54−105741
号公報に「径0.01〜l、QwJと記載されているよ
うに、直径が10〜1000 ptm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醇の試験によ
れば活物質粒子との接触数か少なく、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
はできなかった。
In order to improve the bond between the active material particles or between the active material particles and the lattice, carbon fiber or electron conductive a is added within the active material.
It is disclosed in JP-A-61-128466, JP-A-54-10574, and JP-A-58-57 that m is allowed to exist.
This is proposed in Publication No. 264. Also, Japanese Patent Publication No. 49-10
No. 3155 proposes the presence of carbon fibers or metal whiskers such as lead. The carbon fiber proposed in the knee is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-105741.
As stated in the publication as ``diameter 0.01 to 1, QwJ'', the diameter is 10 to 1000 ptm, and because the diameter is large and the surface area is small, according to the tests conducted by the present inventor, the active material Because the number of contacts with particles was small, it was not possible to maximize the characteristics of carbon and dramatically improve conductivity.

特開昭49−103135号公報には、このようなカー
ボン繊維の他に「鉛等の金属ホイスカー」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醇は
、確認できない。
JP-A-49-103135 discloses the presence of "metal whiskers such as lead" in addition to such carbon fibers. However, it is not clear how "metal whiskers such as lead" can be obtained and what characteristics, dimensions, and forms they have, and since no equivalent product is available, the present invention will not be able to utilize its effects. The identity of the person cannot be confirmed.

本発明者醇がビビリ振動法によって得られる2鴎に切断
した直径30 plN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。
When the inventor of the present invention mixed lead fibers with a diameter of 30 plN cut into two pieces obtained by the chatter vibration method into the active material, the density of the active material was increased and the contact density was thought to be improved. Despite this, the utilization rate of active materials and charge acceptance were not improved.

又、特開昭61−45565号公報には「ポリオレフィ
ン系或はポリエステμ系合成樹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」「直径か1〜10声
肩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1〜10pmの繊
維を混入せしめることは、活物質の見掛桔度の低下を招
くので、そこに記載されているような「Pb−Ca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った
In addition, JP-A No. 61-45565 describes ``a conductive synthetic resin made by mixing polyolefin or polyester μ-based synthetic resin with carbon powder or acid-resistant metal powder'' and ``a conductive synthetic resin with a diameter of 1 to 10 mm. It has been shown that "resin fibers" can be 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 Mixing fibers of 1 to 10 pm leads to a decrease in the apparent density of the active material, so as described in ``The adhesion between the active material and the lattice body of the Pb-Ca alloy lattice'' Improvement of...
...The function of "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、方−ポンプ
フックを入れることが広く行なわれている。この場合、
カーポンプフ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1イ)Ic比べると大変小さな粒径である
。従って、0.2wt%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。
Also, in order to improve the charge acceptance of the negative electrode, it is widely practiced to include a pump hook. in this case,
The car pump hook mainly lowers the final charging 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 graph 1a) Ic above. Therefore, adding as much as 0.2 wt% is sufficient to contact individual particles of the active material.

しかしながら、この場合カーポンプフックは長さを有し
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、測子あるいは何百個という活物質粒子を互
に接続することは決してできていない。カーポンプフッ
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、充電々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りて
いるのではない。このことは、充電終期には、正gAl
cも大きな電流が流れることを意味しており、過充電々
気飯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
負極にカーポンプフ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。
However, in this case, since the car pump hook has no length, its role is merely to exist between the active material particles. That is, it has never been possible to connect the probes or hundreds of active material particles to each other. The improvement in charge acceptance of the negative electrode due to the addition of a car pump hook increases the charging current by lowering the final charging voltage, and it may be that current flows more easily to individual active material particles. do not have. This means that at the end of charging, positive gAl
c also means that a large current flows, which accelerates the corrosion of the positive electrode grid due to an increase in overcharging, so it cannot be said to be a preferable method in terms of life performance. In this way, adding a car pump hook to the negative electrode does not essentially improve charge acceptance.

一方、密閉形鉛蓄電池線、密閉容器内にセパノー夕と極
板とが積層配置された構成のものであり、電池内の電解
液はこのセパレータ及び正・負両極の孔内に流動するこ
とがないように保持されている。この密閉形鉛蓄電池は
、耐漏液性に優れ、補水を必要とせず、また自己放電が
少ないといった特徴を有している。
On the other hand, a sealed lead-acid battery wire has a structure in which a separator and an electrode plate are stacked in a sealed container, and the electrolyte in the battery can flow into the separator and the holes in the positive and negative electrodes. It is kept as if it were not. This sealed lead-acid battery has characteristics such as excellent leakage resistance, no need for water replenishment, and low self-discharge.

ところで、特公昭65−27826号公報に記載されて
いる如く、極板高さが高い大容量の密閉形鉛蓄電池にあ
っては、注液時は均一であるにも拘らず充放電をくり返
すとセパV−!及び極板の多孔内に保持された電解液の
濃度は上下方向で差が出てくる。即ち、セパレータの下
部はど電解液濃度が高くなる層状化現象が生ずるのであ
る。この層状化現象は主としてセパレータ部分で生じ易
いためこれを防止するためには、七パレータの保液力を
高めること、及びセパレータの上下においても保液性に
差がないようにすること、あるいは電解液にケイ酸微粉
末を添加することによってその粘度を高くすることが要
諸される。
By the way, as described in Japanese Patent Publication No. 65-27826, large-capacity sealed lead-acid batteries with high plate heights are repeatedly charged and discharged, even though the liquid is uniform during injection. and Sepa V-! Also, the concentration of the electrolytic solution held within the pores of the electrode plate differs in the vertical direction. That is, a stratification phenomenon occurs in which the concentration of the electrolyte becomes higher in the lower part of the separator. This layering phenomenon tends to occur mainly in the separator area, so in order to prevent this, it is necessary to increase the liquid holding capacity of the seven parators, to ensure that there is no difference in liquid holding capacity between the upper and lower parts of the separator, or to It is necessary to increase the viscosity of the liquid by adding fine silicic acid powder to the liquid.

従来より、前記セパレータとしてはガラス繊維を主体と
したものが主として用いられている。
Conventionally, separators mainly made of glass fiber have been used.

そして、この素層状化現象が発生するのを防止するため
に、用いるセパレータの保液性(液保持特性)を向上さ
せることに関して種々の改良が試みられている。
In order to prevent this layering phenomenon from occurring, various improvements have been attempted to improve the liquid retention properties (liquid retention characteristics) of the separators used.

例えば、特開昭62−J33669号、同62−136
751号には、5i12、’!’io2又は希土類元素
酸化物などの粉末を塗布ないし混合したセパレータが記
載されている。特開昭63−152853号、同62−
221954号、同61−269852号には粉末とし
てシリカ又は発泡パーライFを用いることが記載されて
いる。
For example, JP-A-62-J33669, JP-A-62-136
No. 751 includes 5i12,'! A separator coated with or mixed with a powder of 'io2 or rare earth element oxide is described. JP-A-63-152853, JP-A No. 62-
No. 221954 and No. 61-269852 describe the use of silica or foamed pearly F as a powder.

また、特開昭63−143742号、同63−1463
48号には中空細管状のガラス繊維よりなるセパレータ
が記載されている。
Also, JP-A-63-143742, JP-A No. 63-1463
No. 48 describes a separator made of hollow tubular glass fiber.

しかしながら、電解液中1cVq力粉末を添加すること
は容易ではあるが、工程上複雑になり、結果的には得ら
れる電池は高価になり、一方、セパレータ中にシリカを
混抄することは、次のような理由から実用化に到ってい
ないのが現状である。
However, although it is easy to add 1 cVq powder to the electrolyte, it complicates the process and the resulting battery is expensive.On the other hand, mixing silica into the separator requires the following: For these reasons, it has not yet been put into practical use.

即ち、シリカ粉末のみではセパレータとして抄紙するこ
とはできず、従って、ガラス繊維を主体とするものfC
シリカ粉末を加えて混抄することになるが、シリカ粉末
の割合が少ないと層状化現象の防止効果が低く、逆にy
y力粉末の割合が多いと抄紙が困難になる。
In other words, silica powder alone cannot be used to make paper as a separator, and therefore a material mainly composed of glass fibers fC
Silica powder is added and mixed into paper, but if the proportion of silica powder is small, the effect of preventing the layering phenomenon will be low;
If the proportion of y-force powder is high, paper making becomes difficult.

このように、従来においては、層状化現象の防止効果に
優れ、しかも製造が容易な密閉形鉛蓄電池用セパレータ
は提供されていなかった。
As described above, a separator for a sealed lead-acid battery that has an excellent effect of preventing the layering phenomenon and is easy to manufacture has not been provided in the past.

それ故、従来の密閉形鉛蓄電池は層状化を生じ、寿命が
短いものであった。
Therefore, conventional sealed lead-acid batteries suffer from stratification and have a short lifespan.

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
〃及びフロート寿命性能を有する、 ■ サ〃フェーVWンに対する抵抗性を改善した、 ■ 正極板の化成に要する電気量を大巾に削減した、 ■ 電解液の層状化が生じ酸く、長寿命で、■ 廉価な
、 密閉形鉛蓄電池を提供することである。
Purpose of the Invention The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to: 1) improve the utilization rate of positive and negative polar active materials, and achieve higher weight efficiency and volumetric efficiency than before; ■ Improved charging acceptability (charging efficiency) of the positive and negative active materials, resulting in long cycle life and float life performance; ■ Improved resistance to surficial VW; ■ Chemical formation of the positive electrode plate. The purpose of the present invention is to provide a sealed lead-acid battery that greatly reduces the amount of electricity required for ■ ■ causing stratification of the electrolyte, has a long life, and ■ is inexpensive.

発明の構成 本発明は、正極板と、負極板と、セパレータと、電解液
とを備え、 仔)正極板は、純鉛又は鉛合金からなる集電体と、これ
に密接した二酸化鉛を主成分とする正鵠活物質よりなり
、 (ロ)負極板は、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からなる集電体と、これに密
接したスポンジ状金属船を主成分とする負部活物質より
なり、 (ハ) セパレータは、直径1μ#1以下のガラス繊維
を主体とし、これとシリカを主成分とする微粉末とをバ
インダーを用いることなく形成した1比表面積が20f
l/9よりも大きい、湿式抄造V−)であって、正・負
両甑板面に密接しており、 に)電解液は、前記セパレータおよび正・負両極板活物
質の微孔内に吸収固定されており、(ホ)正・負両極活
物質のうち少゛なくとも一方は、0.01〜10vt%
、より好ましくは0.1〜1.(hft襲の割合で添加
されたカーボンウィスカー又はグラファイトウィスカー
によってその粒子間が電気的1c!続されている、 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 comprises a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and an electrolyte. (b) The negative electrode plate has a current collector made of pure lead, a Pb-Ca based lead alloy, or other antimony-free lead alloy, and a sponge-like metal vessel in close contact with the current collector. (c) The separator is made of glass fiber with a diameter of 1μ#1 or less, and is made of glass fiber with a specific surface area of 1 specific surface area formed from a fine powder mainly composed of silica without using a binder. is 20f
1/9, and is in close contact with both the positive and negative plate surfaces, and 2) The electrolyte is in the micropores of the separator and the positive and negative plate active materials. (e) At least one of the positive and negative active materials contains 0.01 to 10vt%.
, more preferably 0.1 to 1. (This is a sealed lead-acid battery characterized in that the particles are electrically connected by carbon whiskers or graphite whiskers added at a ratio of 1c!).

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

(実施例1) 水9409に対して、60g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−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り、直径が約0.05〜0
.8声m程度で、その長さは約10〜100P解程度で
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い長さを有している。このも
のの密度は1.96ρ/dであり、電子伝導性は7×1
o Ω−備であり、BET法によれば比表面積は10〜
40イ/9である。
(Example 1) 60 g of carbon whiskers were uniformly dispersed in water 9409 using an ultra-high speed mixer. The carbon whiskers used here were manufactured from hydrocarbons by a vapor phase growth method, and had a diameter of about 0.05 to 0.
.. It is said to have a diameter of about 8 m, a length of about 10 to 100 P, and an aspect ratio of about 100, so it has a long length despite its extremely thin diameter. The density of this material is 1.96ρ/d, and the electronic conductivity is 7×1
o Ω-equipment, and according to the BET method, the specific surface area is 10~
It is 40i/9.

このように調製したカーボンウィスカー分散液170g
に対し、金属鉛を約30%含む酸化鉛粉末iooogを
加えて混練した後、比重1.40の硫酸75 ccを徐
々に滴下しつつ混練を続け、正極用ペーストムを得た。
170 g of the carbon whisker dispersion prepared in this way
After adding and kneading lead oxide powder iooog containing about 30% metallic lead, kneading was continued while gradually dropping 75 cc of sulfuric acid having a specific gravity of 1.40 to obtain a paste for a 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、同じ操作により角隠用ペースト
Bをw4Il!シた。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、正極用ペース
ト0及び*ti用ペーストDを得た。
Corner hiding paste B was prepared w4Il! using the same procedure except that a predetermined amount of lignin and barium sulfate were added to the carbon whisker dispersion. Shita. In addition, paste 0 for positive electrode and paste D for *ti were obtained by the same operation except that carbon whiskers were not used.

アンチモンを含まないPb−Ca−an合金からなる寸
法がW2B X L67 X T3.3 (2,0’)
Mlである鋳造格子体に上記ペーストを常法によって充
填した。(c内は負極用格子) ペーストを充填した極板を、35℃、100%RH中に
3日間静置してペーストを熟成・硬化した。
Made of Pb-Ca-an alloy that does not contain antimony, the dimensions are W2B x L67 x T3.3 (2,0')
A cast grid made of Ml was filled with the above paste in a conventional manner. (The inside of c is a negative electrode grid.) The electrode plate filled with the paste was left standing at 35° C. and 100% RH 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
び負憧板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 また、第2表に示す繊維構成で抄造法によって7種類の
y −)状セパレータを得たが、抄造にあたってバイン
ダーは全く用いなかった。これらのセパノー夕の特性は
同表に示す通りであツタ。ナオ、透気ff1t! JI
S F−91171c、比表面積はBET法によって測
定した。これらのセパレータと前述の正甑板2枚と負極
板3枚とを組み合わせて第3表に示す構成の未化成電池
とし、電槽に挿入し、比重1.30 dHzsOaを1
セμあたり45sZ注液し、安全弁を取り付けた。その
後、0.8ムの定電流で約30時間電槽内化成し、密閉
形鉛蓄電池を得、20HR容量、各率容量試験、サイク
ル寿命試験および100サイクμでの負極板下部の硫酸
鉛量、セパレータの上下での電解液比重を分析したとこ
ろ第1図、第2図および!1!3表に示す結果を得た。
Table 1 Furthermore, seven types of y-) type separators were obtained by the papermaking method using the fiber compositions shown in Table 2, but no binder was used in the papermaking. The characteristics of these sepano vines are as shown in the same table. Nao, transparent ff1t! J.I.
The specific surface area of SF-91171c was measured by the BET method. These separators, the two positive electrode plates and three negative electrode plates described above were combined to form an unformed battery having the configuration shown in Table 3, and the battery was inserted into a battery case with a specific gravity of 1.30 dHzsOa.
45 sZ of liquid was injected per μ, and a safety valve was attached. After that, chemical formation was carried out in a battery container for about 30 hours at a constant current of 0.8 µm to obtain a sealed lead acid battery, which was subjected to 20HR capacity, various rate capacity tests, cycle life tests, and the amount of lead sulfate at the bottom of the negative electrode plate at 100 cycles µm. , the electrolyte specific gravity above and below the separator was analyzed as shown in Figures 1 and 2 and! 1! The results shown in Table 3 were obtained.

ここで寿命試験は、放[:0.85ムX3H 充電:1.1ム×2H→0.29ムX3Hを1サイクμ
として25℃で行い、初期容量の80%になった時点を
寿命と判断したものであるO 第  2  表 従来例 (実施例2) 従来の負極板として、実施例1の負愼板りの活物質に対
し、重量比で0.3%のカーボンブラックを添加した負
極板Eを作製した。このカーポンプフックの比表面積は
1500”7gであった。
Here, the life test is as follows: discharge [: 0.85 m x 3 H, charge: 1.1 m x 2 H → 0.29 m x 3 H for 1 cycle μ
Table 2 Conventional Examples (Example 2) A negative electrode plate E was prepared in which 0.3% by weight of carbon black was added to the material. The specific surface area of this car pump hook was 1500"7g.

この負極板Eと正極板0とを組合せて従来の密閉形鉛蓄
電池jを得た。
A conventional sealed lead-acid battery j was obtained by combining the negative electrode plate E and the positive electrode plate 0.

本発明による密閉形鉛蓄電池す及び従来の密閉形鉛蓄電
池1及びjの5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3図に示した。
Five batteries, a sealed lead acid battery according to the present invention and a conventional sealed lead acid battery 1 and j, were used to produce a battery with a battery life of 0.0001 to 0.0.
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.

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
lX1012〜lX1016個であり、負極ではlX1
0’〜lX10”’個であると推定されることは既述し
た。実施例1に示した如くζ活物質に対して約1%添加
した時のウィスカーの数は、lX1010〜lX101
5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
数本のカーポンプィスカーが接触しているものと推定さ
れる。従来、電子伝導的に結合していなかった離れてい
る粒子量子が、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
ぎな放電容量、更IC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から明白である。
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 1X1012 to 1X1016, and the number of particles of the negative electrode is 1X1.
As mentioned above, it is estimated that the number of whiskers is 0' to lX10"'. As shown in Example 1, the number of whiskers when added at about 1% to the ζ active material is lX1010 to lX101
It is estimated that there are 5 pieces. 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, it is presumed that, for example, in the negative electrode, a plurality of carpon whiskers are in contact with one active material particle. According to the present invention, distant particle quanta that were conventionally not coupled 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, greater discharge capacity, and extremely high chemical conversion current efficiency. This is clear from Example 1.

負極活物質は、高濃度電解液あるいは高温度における充
放電により、還元され難い、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 becomes a coarse crystalline sulfate that is difficult to reduce due to charging and discharging in a highly concentrated electrolyte or at high temperatures.
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(5tratification
)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. 5trification
).

本発明の密閉形鉛蓄電池に用いるセパレータは、その内
部にシリカ微粉末が存在しているので電解液の層状化に
対する抵抗性が大きい。従って、同じサイクルだけ充放
電した時の上下部での比重差は小さい。このことは、第
3表を見れば明らかである。層状化に対する抵抗性がセ
パレータの透気度、比表面積等で代用できることも第2
表および第3表から明らかである。それ故、これらの結
果からセパレータの透気度は8秒/300cc以上であ
るのが好ましく、比表面積は20 d7gよりも大きい
ものが遣している。
The separator used in the sealed lead-acid battery of the present invention has fine silica powder therein, and therefore has high resistance to layering of the electrolyte. Therefore, when charging and discharging the same cycle, the difference in specific gravity between the upper and lower parts is small. This is clear from Table 3. The second point is that the resistance to layering can be substituted by the air permeability, specific surface area, etc. of the separator.
It is clear from Table and Table 3. Therefore, based on these results, it is preferable that the air permeability of the separator is 8 seconds/300 cc or more, and the specific surface area is larger than 20 d7g.

このようなセパレータを得るには、直径1P解以下のガ
ラス繊維を主体とし、これとシリカを主成分とする微粉
末とをバインダーを用いることなく形成するのがよい。
In order to obtain such a separator, it is preferable to form a separator mainly made of glass fibers having a diameter of 1P or less and a fine powder containing silica as a main component without using a binder.

特に好ましい構成は、直径0.4〜0.9μmの耐酸性
ガラス繊維75〜55wt%、直径j pg以上の粗大
ガラス繊維0〜15wt%、および粒子直径1〜10 
plHsより好ましくは2〜5μmの湿式シリカ微粉末
25〜45vt%とをバインダーを用いることなく湿式
により抄造したV−トである・ 主体となるガラス繊維の直径は、1声m以下、特に0.
4〜0.9usであるのがセパレータの微孔を小さくで
き不必要な価格アップにもならないので好ましい。シリ
カを主成分とする微粉末は、湿・乾式の何れでもよいが
、セパレータへの歩留まり、比表面積等から湿式による
ものがより適しており、その粒子直径は、1〜10声解
、より好ましくは2〜5P解であるのが最適である@セ
パレータの湿式抄造時には、バインダーを使用しないで
y −)にする方が、得られたセパレータの柔軟性が高
く極板表面への緊密な密着が得られ、しかも電池に有害
な物質の溶出の可能性が無いので好ましい。
Particularly preferred compositions include 75 to 55 wt% of acid-resistant glass fibers with a diameter of 0.4 to 0.9 μm, 0 to 15 wt% of coarse glass fibers with a diameter of jpg or more, and particle diameters of 1 to 10 μm.
More preferably than plHs, it is a V-t made by wet processing of 25 to 45 vt% of wet silica fine powder of 2 to 5 μm without using a binder. The diameter of the main glass fiber is 1 m or less, especially 0.5 m.
It is preferable that the time is 4 to 0.9 us because the pores of the separator can be made small and the price will not increase unnecessarily. The fine powder containing silica as a main component may be produced either wet or dry, but wet production is more suitable from the viewpoint of yield to the separator, specific surface area, etc., and the particle diameter is preferably 1 to 10 tones. A 2-5P solution is optimal.@When making a separator by wet papermaking, it is better to use y-) without using a binder because the resulting separator has higher flexibility and can adhere tightly to the electrode plate surface. This is preferable because there is no possibility of elution of substances harmful to the battery.

セパレータの機械的強さを一層改善するには、ガラス繊
維として直径1pg以上、好ましくは10μm以上の粗
大繊維を混抄するのがよい。その場合、その量は孔径が
大きくなり層状化に対する抵抗性が低下するのを避ける
ため15vt%までにしなければならない。
In order to further improve the mechanical strength of the separator, it is preferable to mix coarse fibers with a diameter of 1 pg or more, preferably 10 μm or more as glass fibers. In that case, the amount should be up to 15 vt% to avoid increasing the pore size and reducing the resistance to stratification.

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、抵抗が大きく、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
す〜7エーV、ンを招く。しかしながら、本発明によれ
ばセパレータの層状化に対する抵抗性が高い上IcrM
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、下部すμフェーVw
:/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 high resistance, and the solubility of lead sulfate is low is due to the fact that the lower part of the negative electrode active material is 7A V, Invite N. However, according to the present invention, IcrM has high resistance to layering of the separator.
Because the resistance inside the plate is low, sufficient current flows even in the lower part of the negative electrode plate, even though it is far from the ear, and the lower μ phase Vw
The problem of shortened battery life due to :/ can be solved.

このことは第3表に示されている。This is shown in Table 3.

従来の密閉形鉛蓄電池1が、負極板の下部すyフェーF
、ンで短寿命になっているのに対し、本発明による密閉
形鉛蓄電池は極めて優れた寿命性能を示した。
The conventional sealed lead-acid battery 1 has a lower sy-phase F of the negative electrode plate.
In contrast, the sealed lead-acid battery according to the present invention exhibited extremely excellent life performance.

未化成活物質は、電子伝導性がないので、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。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
粒子が化成される。それ故、化成の効率は極めて高く、
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。
Since the unformed active material does not have electronic conductivity, when it is chemically formed, the chemical formation proceeds in order from the particles that are in contact with the grid or the core metal that is the current collector. Therefore, the distant active material particles that are not in contact with the current collector are not chemically converted until they are supplied with electrons via the particles present between the active material particles and the current collector. For this reason, conventionally, the positive electrode plate in particular had to be formed over a long period of time and with a large amount of electricity, two to four times the theoretically required amount of electricity. However, according to the present invention, even particles that are far from the current collector are bonded to the current collector by electronically conductive whiskers, so that the active material particles are chemically formed as soon as chemical formation begins. Therefore, the efficiency of chemical conversion is extremely high,
The amount of electricity required for chemical formation may be within twice the theoretically required amount, and depending on the conditions, even 1.1 times may be sufficient.

又、化成時間と電気lを従来のh−%に削減することが
可能であり、生産性の高い、極めて原価な密閉形鉛蓄電
池になる。
In addition, it is possible to reduce the formation time and electricity to h-% of the conventional value, resulting in a sealed lead-acid battery with high productivity and extremely low cost.

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藩れた活
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 removed from the current collector also begin to be 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、グラファ
イトウィスカーは実施例2に示すように負極の水素過電
圧を下げないことである。従来のカーポンプフックを添
加したもののような、補水頻度の増加、工部格子の腐蝕
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、前述したすμフェーVw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 graphite whiskers do not lower the hydrogen overvoltage of the negative electrode, as shown in Example 2. It overcomes the drawbacks of conventional car pump hooks, such as increased water replenishment frequency and accelerated corrosion of the construction grid. The fact that the negative electrode has good charge acceptance is the same as having high resistance to the above-mentioned μ phase Vwn.

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 Example 2.

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lX10’Ω、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るこ
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30μm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10pm以下、より好ましくは1pm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.
0pm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 whisker is preferably l×10'Ω, 1 or more. ◎What is more important is that as many active material particles as possible are used in an electron conductive manner in an amount that does not drastically reduce the amount of active material. is to connect to. 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 30 μm or more cannot be used because their number is small in relation to the volume they occupy. The diameter should be less than 10 pm, more preferably less than 1 pm, and the aspect ratio should be 50 or more. Most preferably, the diameter is 0.01-1.
The whiskers have an aspect ratio of 100 to 1000 at 0 pm.

ウィスカーの材質は上記実施例に示したカーボン以外に
も、それを高温で処理したグツファイトも使用できる。
As the material for the whiskers, in addition to the carbon shown in the above embodiments, gutphite, which is prepared by treating carbon at high temperatures, 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はずのグツフ
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
にその手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。しかしながら、ウィスカーが排除
された後の空隙は有効な孔となり、その孔内に電解液を
保持することができるので、密閉形鉛蓄電池の容量増、
特に高率放電性能の向上に有効である。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 gutphite, which is supposed to have excellent oxidation resistance after being treated at high temperatures, is oxidized or physically removed from the active material by the generated oxygen gas. During the chemical conversion process, nearly all of that work is lost. 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. However, the voids after the whiskers are removed become effective pores that can retain the electrolyte, increasing the capacity of sealed lead-acid batteries.
It is particularly effective in improving high rate discharge performance. 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.

未化成の正極活物質に対する割合は、0.01〜10v
t%、より好ましくは0.1〜1.Owt%にすべきで
ある〇 負極の場合には、カーボンあるいはグツファイト、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。
The ratio to the unformed positive electrode active material is 0.01 to 10v.
t%, more preferably 0.1-1. In the case of a negative electrode, carbon, gutphite, and whiskers are not 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、0.01〜10wt%、より好まし
くは0.1〜1.Ovt≦である。
The amount of carbon whiskers and graphite whiskers relative to the negative electrode active material is 0.01 to 10 wt%, more preferably 0.1 to 1. Ovt≦.

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11C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 11C, instead of directly adding it to the lead powder raw material,
It is best to use it by dispersing it in water using an ultra-high-speed mixer.

水への分散性をより良くするためには、カーボン又はグ
ツファイトライス力−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, in the case of carbon or guttophite rice, it is preferable to treat it with a surfactant or to attach a hydrophilic group directly to its surface 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、力IWVワ五
合金合金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 pure lead that does not contain antimony, IWV five-alloy alloy, or other lead alloy that does not contain antimony as the positive electrode grid, the electrolyte will diffuse better if the apparent density of the active material is small. If this occurs too much, the corroded layer on the lattice surface will discharge before the active material is completely discharged, and this will turn into 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
1メタリン酸ナトリウムあるいはピロリン酸すF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な
ペースト中ci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賀間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 ci to an alkali metal salt of metaphosphoric acid or birophosphoric acid such as sodium metaphosphate or Fium pyrophosphate and kneading, it is possible to prevent whiskers from forming on the active material. This is advantageous because a high density active material can be obtained even if the ratio is high. 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 form a form that insulates the lattice and the active material, so that the discharge can be maintained. Therefore, it is even 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
FM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属塩をペー
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 negative FM, if an alkali metal salt of birophosphoric acid or metaphosphoric acid is kneaded into the paste to increase its density, a lead-acid battery with better high rate discharge characteristics can be obtained. is obtained.

これらのピ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割合は、ペーストを1liSIi
!する硫酸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ベースF密度3.7〜4
.59/d 、負極ペースト密度3.5〜4.5リーを
得ようとするとき、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
ので診る正極活物質見掛密度3.3〜4.0シー・負極
活物質見掛密度3.1〜4.0 ’/、4が得られる。
The appropriate ratio of the alkali metal salt of pyrophosphoric acid or metaphosphoric acid to the active material is 1liSIi.
! It varies depending on the amount of sulfuric acid and water used. However, the appropriate positive electrode base F density of a normal paste type electrode plate is 3.7 to 4.
.. 59/d, when trying to obtain a negative electrode paste density of 3.5 to 4.5 Lee, the ratio is 0.00 to the active material.
It must be between 1 and 5 wt%. In this way, both life performance and high rate discharge performance can be fully satisfied.The apparent density of the positive electrode active material is 3.3 to 4.0C, and the apparent density of the negative electrode active material is 3.1 to 4.0. '/, 4 is obtained.

0.001 vt%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、5vt%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。
This is because if it is less than 0.001 vt%, the apparent density of the paste cannot be increased, and if it is more than 5 vt%, the self-discharge rate of the resulting battery becomes too high, which is not preferable.

従来の例えば7〜20pm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りた。
When conventional carbon fibers having a diameter of, for example, 7 to 20 pm are mixed into an active material, there is a problem in that the apparent density of the active material decreases and the life span is shortened, as described above.

しかしながら、本発明のウィスカーな用いればこのよう
なことにはならない。実際、非添加の見掛密度が4.0
2である上筒活物質に対して約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, if the whiskers of the present invention are used, this will not happen. In fact, the apparent density without additives is 4.0
When approximately 1% of carbon fiber was added to the upper cylinder active material, which is 2, the apparent density decreased to 2.6 in the case of carbon fiber, but it only became 3.73 in the case of whiskers. do not have.

その上、この場合活物質の見損体積1d当りに存在する
カーボンm#は、約2X10’本、mべ表面積的80c
J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4900−と桁違いに大きい。これ
は好ましいことであり、活物質1d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 carbons m # present per 1 d of lost volume of the active material is approximately 2×10', and the m# surface area is 80 c
On the other hand, in the case of carbon whiskers, it is about 1 x 10" whiskers, which is about 4900 -, which is an order of magnitude larger. This is preferable, and it is better to have more than 1 x 10" whiskers present per 1 d of active material. When carbon fibers with a large diameter are used, not only the contact pressure of the active material but also the contactable area and number of fibers are extremely small compared to the case of whiskers.

そこで、直径が7〜20μ解のカーボン繊維を用いる時
、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, when using carbon fibers with a diameter of 7 to 20 μm, in order to maximize the effect, in order to bring the carbon fibers into strong contact with as many active material particles as possible,
It was found that the active material density must be increased.

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μカリ金属塩及び/
又はピロリン酸のアμ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
活物質の見掛密度を負極で3.0以上、好ましくは3.
1〜4.0、正極で3.3以上、より好ましくは3.3
〜4.0としなければ負極のすμフェーV1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。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。このことは、ウィスカーの直径が7〜1
0Pm程度と大館くなった場合にも適用されることは云
うまでもない。即ち、ウィスカーの場合であっても、そ
の量が1vt%程度までであればメタリン酸のアμカリ
金属塩及び/又はピロリン酸のアμカリ金属塩を存在さ
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
5〜10 pMの直径を有するウィスカーの場合には1
メタリン酸のアルカリ金TI4塩及び/又はビロリン酸
のアルカ金属風廖を共存せしめることは不可欠である。
In order to make carbon fiber exist while maintaining a high active material density, the above-mentioned alkali metal salt of metaphosphoric acid and/or
Alternatively, the addition of an alkali metal salt of pyrophosphoric acid is extremely effective; without this addition, the effect of incorporating carbon fibers cannot be fully exerted. When carbon fiber is mixed, the apparent density of the active material at the negative electrode is 3.0 or more, preferably 3.0 or more.
1 to 4.0, 3.3 or more at the positive electrode, more preferably 3.3
If the value is not set to 4.0, problems such as negative electrode phase V1 and discharge of the positive electrode lattice corrosion layer will occur, resulting in a shortened lifespan. 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%. This means that the whisker diameter is 7 to 1
Needless to say, this also applies when the temperature reaches Odate at around 0 Pm. In other words, even in the case of whiskers, if the amount is up to about 1vt%, the active material is sufficiently high even without the presence of the alkali metal salt of metaphosphoric acid and/or the alkali metal salt of pyrophosphoric acid. Density is obtained. but,
When the amount is increased further, or in the case of whiskers with a diameter of 5-10 pM greater than 1 μm, 1
It is essential that an alkali gold TI4 salt of metaphosphoric acid and/or an alkali metal salt of birophosphoric acid coexist.

このような接触密度の点から、ウィスカーは2呵り以上
の、より好ましくは10〜40 ’/9の比表面積を有
しているのが好ましい・ 本発明は、極板の形式を限定するものではなく、チェー
トμ式甑板を除く、ペースト式の正極板、*W板及びク
フフド式の極板を用いた密閉形鉛蓄電池に適用でき、効
果が認められた。
In view of such contact density, it is preferable that the whiskers have a specific surface area of 2 or more, more preferably 10 to 40'/9. The present invention limits the type of the electrode plate. Instead, it can be applied to sealed lead-acid batteries using paste-type positive electrode plates, *W plates, and Kufufud-type electrode plates, excluding Cheet μ-type plates, and the effect was recognized.

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、長寿命サイケμ及びフロート寿命性能を有する、 負極活物質のすμフェーV冒ンに対する抵抗性を改善し
、電解液の成層化をも防止でき、更に長寿命とじ− 工部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
内である。
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. It has improved charge acceptance (charging efficiency), has long life cycle and float life performance, improves the resistance of the negative electrode active material to heat flux, and can also prevent stratification of the electrolyte. Furthermore, the amount of electricity required for forming the binding board with a long life is greatly reduced, and it can be made inexpensive, so its industrial value is extremely low.

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

第1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2図は第1図
の容量を活物質利用率に換算した図、第3図は本発明に
よる密閉形鉛蓄電池と従来品との充電々流と電池電圧の
関係を比較した図である。 b・・・本発明による密閉形鉛蓄電池 1、j・・・従来品の密閉形鉛蓄電池
Figure 1 is a diagram comparing the relationship between capacity and discharge current between the sealed lead-acid battery according to the present invention and a conventional product, and Figure 2 is a diagram in which the capacity in Figure 1 is converted into active material utilization rate. FIG. 3 is a diagram comparing the relationship between charging current and battery voltage between a sealed lead-acid battery according to the present invention and a conventional product. b...Sealed lead acid battery 1 according to the present invention, j...Conventional sealed lead acid battery

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)正極板と、負極板と、セパレータと、電解液とを備
え、 (a)正極板は、純鉛又は鉛合金からなる集電体と、該
集電体に密接した二酸化鉛を主成分とする正極活物質と
からなり、 (b)負極板は、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からなる集電体と、該集電体
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
とからなり、 (c)セパレータは、直径1μm以下のガラス繊維を主
体とし、該ガラス繊維と、シリカを主成分とする微粉末
とをバインダーを用いることなく形成した、比表面積が
20m^2/gよりも大きい、湿式抄造シートであって
、 正・負両極板面に密接しており、 (d)電解液は、前記セパレータおよび正・負両極板活
物質の微孔内に吸収固定されており、 (e)正・負両極活物質のうち少なくとも一方は、カー
ボンウィスカー又はグラファイトウィスカーを含有し、
該活物質の粒子間が該カーボンウィスカー又は該グラフ
ァイトウィスカーによって電気的に接続されている、 ことを特徴とする密閉形鉛蓄電池。 2)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%存在している請
求項1記載の密閉形鉛蓄電池。 3)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0.1〜1.0wt%存在している請
求項1記載の密閉形鉛蓄電池。
[Scope of Claims] 1) A positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and an electrolytic solution, (a) the positive electrode plate includes a current collector made of pure lead or a lead alloy, and a current collector in close contact with the current collector; (b) the negative electrode plate comprises a current collector made of pure lead, a Pb-Ca-based lead alloy, or other antimony-free lead alloy; (c) The separator is mainly composed of glass fibers with a diameter of 1 μm or less, and the glass fibers and fine powder mainly composed of silica. A wet-formed sheet having a specific surface area larger than 20 m^2/g, formed without using a binder, and in close contact with the surfaces of the positive and negative electrode plates, (d) the electrolyte is contained in the separator and (e) at least one of the positive and negative active materials contains carbon whiskers or graphite whiskers;
A sealed lead acid battery, wherein particles of the active material are electrically connected by the carbon whisker or the graphite whisker. 2) The sealed lead-acid battery according to claim 1, wherein the carbon whisker or graphite whisker is present in an amount of 0.01 to 10 wt% based on the active material. 3) The sealed lead-acid battery according to claim 1, wherein the carbon whisker or graphite whisker is present in an amount of 0.1 to 1.0 wt% based on the active material.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6103373A (en) * 1995-11-01 2000-08-15 Showa Denko K.K. Carbon fiber material and electrode materials and method of manufacture therefor
US6528211B1 (en) 1998-03-31 2003-03-04 Showa Denko K.K. Carbon fiber material and electrode materials for batteries
JP2006179378A (en) * 2004-12-24 2006-07-06 Furukawa Battery Co Ltd:The Backup sealed lead-acid battery for automobile
US9274048B2 (en) 2010-02-16 2016-03-01 Hamamatsu Photonics K.K. Gas concentration calculation device and gas concentration measurement module

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