JPH05174825A - 鉛電池 - Google Patents
鉛電池Info
- Publication number
- JPH05174825A JPH05174825A JP3341569A JP34156991A JPH05174825A JP H05174825 A JPH05174825 A JP H05174825A JP 3341569 A JP3341569 A JP 3341569A JP 34156991 A JP34156991 A JP 34156991A JP H05174825 A JPH05174825 A JP H05174825A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- electrode plate
- carbon black
- active material
- life performance
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】鉛電池用負極板の利用率および寿命性能を向上
させること。 【構成】カーボンブラックの物性値であるＤＢＰ（フタ
ル酸ジブチル）吸油量が３００ml／ｇ以上、比表面積が
５００m2／ｇ以上であるカーボンブラックを添加した負
極板からなる鉛電池である。
させること。 【構成】カーボンブラックの物性値であるＤＢＰ（フタ
ル酸ジブチル）吸油量が３００ml／ｇ以上、比表面積が
５００m2／ｇ以上であるカーボンブラックを添加した負
極板からなる鉛電池である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛電池の負極板に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉛電池の負極板の化成効率を向上
させる手段としては、化成前の負極板、すなわち負極未
化板の活物質中にカーボンブラックあるいは炭素繊維を
添加する方法が知られている。炭素繊維の添加について
は、例えば、特公昭３８−１４４２５号公報などに記載
されている。
させる手段としては、化成前の負極板、すなわち負極未
化板の活物質中にカーボンブラックあるいは炭素繊維を
添加する方法が知られている。炭素繊維の添加について
は、例えば、特公昭３８−１４４２５号公報などに記載
されている。
【０００３】また、従来、鉛電池の負極板の充電受入性
を向上させる手段としても、カーボンブラックを添加す
る方法が知られており、例えば、特開昭６３−１８７５
５９号公報には負極板の上部より下部に、より多くのカ
ーボンブラックを添加し、下部の充電を入り易くする、
あるいは、特開昭６３−１８７５６０号公報には負極板
の下部表面にカーボンブラックを付着させ、下部の充電
を入り易くするなどの具体的な添加方法が示されてい
る。
を向上させる手段としても、カーボンブラックを添加す
る方法が知られており、例えば、特開昭６３−１８７５
５９号公報には負極板の上部より下部に、より多くのカ
ーボンブラックを添加し、下部の充電を入り易くする、
あるいは、特開昭６３−１８７５６０号公報には負極板
の下部表面にカーボンブラックを付着させ、下部の充電
を入り易くするなどの具体的な添加方法が示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の負極板へのカーボンブラックあるいは炭素繊維の添
加は、負極板の化成効率の向上、充電受入性の向上はな
されるが、これまで、負極板の利用率の向上、寿命性能
の向上にはほとんど効果がないとされていた。すなわ
ち、化成効率の向上、充電受入性の向上を達成するため
には、少量の添加で負極板の活物質中に電子伝導性のネ
ットワークを形成する材料が必要であるが、このために
は、カーボンの超微粉末であるカーボンブラック、特に
アセチレンブラックのようなストラクチャーの良く発達
したもの、あるいは、炭素繊維のような繊維状材料が良
い。一方、活物質の利用率を向上させるためには、活物
質中にポアを有効に形成し、鉛電池では充放電反応に直
接関与する硫酸を活物質中に保持してくれる材料が良
い。また、負極板の寿命性能はリグニン、硫酸バリウム
の添加によって決まると考えられていた。したがって、
負極板の利用率の向上は、例えば中空カーボンバルーン
のような多孔質材料の添加、負極板の寿命性能の向上
は、有機添加剤である各種リグニンの選択とその改良に
よってなされている。
来の負極板へのカーボンブラックあるいは炭素繊維の添
加は、負極板の化成効率の向上、充電受入性の向上はな
されるが、これまで、負極板の利用率の向上、寿命性能
の向上にはほとんど効果がないとされていた。すなわ
ち、化成効率の向上、充電受入性の向上を達成するため
には、少量の添加で負極板の活物質中に電子伝導性のネ
ットワークを形成する材料が必要であるが、このために
は、カーボンの超微粉末であるカーボンブラック、特に
アセチレンブラックのようなストラクチャーの良く発達
したもの、あるいは、炭素繊維のような繊維状材料が良
い。一方、活物質の利用率を向上させるためには、活物
質中にポアを有効に形成し、鉛電池では充放電反応に直
接関与する硫酸を活物質中に保持してくれる材料が良
い。また、負極板の寿命性能はリグニン、硫酸バリウム
の添加によって決まると考えられていた。したがって、
負極板の利用率の向上は、例えば中空カーボンバルーン
のような多孔質材料の添加、負極板の寿命性能の向上
は、有機添加剤である各種リグニンの選択とその改良に
よってなされている。
【０００５】本発明の目的は、負極板へのカーボンブラ
ックの添加によって、化成効率の向上、充電受入性の向
上に加え、負極板の利用率の向上、寿命性能の向上を達
成することである。
ックの添加によって、化成効率の向上、充電受入性の向
上に加え、負極板の利用率の向上、寿命性能の向上を達
成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、カーボンブラックの各種物性の中の、Ｄ
ＢＰ（フタル酸ジブチル）吸油量が３００ml／１００ｇ
以上、比表面積が５００m2／ｇ以上であるカーボンブラ
ックを選択し、これを負極板に添加することとした。
に、本発明は、カーボンブラックの各種物性の中の、Ｄ
ＢＰ（フタル酸ジブチル）吸油量が３００ml／１００ｇ
以上、比表面積が５００m2／ｇ以上であるカーボンブラ
ックを選択し、これを負極板に添加することとした。
【０００７】
【作用】カーボンブラックというカーボンの超微粉末を
用いることによって負極未化板の活物質中に容易に電子
伝導性のネットワークが形成されるため、化成効率が向
上し、また、この活物質中に形成された電子伝導性のネ
ットワークによって、その後の充放電においても充電受
入性が向上する。さらに、本発明によればカーボンブラ
ックの物性の一つであるＤＰＢ（フタル酸ジブチル）吸
油量が非常に大きいために、負極用のペーストを調製す
る際、この中に多くの水を含むことができ、この含まれ
た多くの水が活物質中に有効なポアを数多く形成する。
この作用によって、負極板の活物質の利用率が大幅に向
上する。また、比表面積も非常に大きいため、寿命性能
を向上させるために添加しているリグニンをカーボンブ
ラックの表面に多く吸着することができ、充放電中にお
けるリグニンの電解液中への溶出、それに伴う陽極での
酸化分解を防止することができ、長期間に亘ってリグニ
ンを負極活物質中に保持することができる。これが、寿
命性能も向上させている大きな原因と考えられる。
用いることによって負極未化板の活物質中に容易に電子
伝導性のネットワークが形成されるため、化成効率が向
上し、また、この活物質中に形成された電子伝導性のネ
ットワークによって、その後の充放電においても充電受
入性が向上する。さらに、本発明によればカーボンブラ
ックの物性の一つであるＤＰＢ（フタル酸ジブチル）吸
油量が非常に大きいために、負極用のペーストを調製す
る際、この中に多くの水を含むことができ、この含まれ
た多くの水が活物質中に有効なポアを数多く形成する。
この作用によって、負極板の活物質の利用率が大幅に向
上する。また、比表面積も非常に大きいため、寿命性能
を向上させるために添加しているリグニンをカーボンブ
ラックの表面に多く吸着することができ、充放電中にお
けるリグニンの電解液中への溶出、それに伴う陽極での
酸化分解を防止することができ、長期間に亘ってリグニ
ンを負極活物質中に保持することができる。これが、寿
命性能も向上させている大きな原因と考えられる。
【０００８】
【実施例】本発明の一実施例を説明する。ＤＢＰ（フタ
ル酸ジブチル）吸油量および比表面積の異なる各種カー
ボンブラックを負極活物質中に添加したときの利用率お
よび寿命性能を表１に示す。
ル酸ジブチル）吸油量および比表面積の異なる各種カー
ボンブラックを負極活物質中に添加したときの利用率お
よび寿命性能を表１に示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】（注） ＫＩＣ ：ケッチェンブラックインターナショナル
（株） 寿命性能：ＪＩＳ規格に定める寿命試験を１００サイク
ル行なった後、−１５℃で高率放電を行い、このときの
放電容量を初期の放電容量に対する百分率で表示し、負
極板の寿命性能とした。
（株） 寿命性能：ＪＩＳ規格に定める寿命試験を１００サイク
ル行なった後、−１５℃で高率放電を行い、このときの
放電容量を初期の放電容量に対する百分率で表示し、負
極板の寿命性能とした。
【００１１】また、利用率とＤＢＰ吸油量との関係を図
１に示す。負極活物質中に添加したカーボンブラック
は、東海カーボンの＃５５００、キャボットのＶｕｌｃ
ａｎＸＣ−７２、電気化学工業のアセチレンブラック、
三菱化成の＃３２５０、＃３９５０、ケッチェンブラッ
クインターナショナル（株）のケッチェンブラックＥ
Ｃ、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤである。添加量
は、いずれも、活物質の原料となる鉛粉に対して０．２
wt％である。以下に、負極活物質の利用率および負極板
の寿命性能の評価方法とこれらを評価するために作製し
た負極板の作製方法を示す。
１に示す。負極活物質中に添加したカーボンブラック
は、東海カーボンの＃５５００、キャボットのＶｕｌｃ
ａｎＸＣ−７２、電気化学工業のアセチレンブラック、
三菱化成の＃３２５０、＃３９５０、ケッチェンブラッ
クインターナショナル（株）のケッチェンブラックＥ
Ｃ、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤである。添加量
は、いずれも、活物質の原料となる鉛粉に対して０．２
wt％である。以下に、負極活物質の利用率および負極板
の寿命性能の評価方法とこれらを評価するために作製し
た負極板の作製方法を示す。
【００１２】負極活物質の利用率を求めるためには、ま
ず、十分に化成した負極板１枚と正極板２枚から成るセ
ルを作製する。このセルに比重１．２８０（２０℃）の
希硫酸を注入し、周囲温度２５℃で５時間率放電を行な
う。セルの電圧が１．７５Ｖに低下するまでの時間を測
定し、放電電流との積から放電電気量を求める。この値
と、別途求めた理論放電電気量から負極活物質の利用率
を求めた。
ず、十分に化成した負極板１枚と正極板２枚から成るセ
ルを作製する。このセルに比重１．２８０（２０℃）の
希硫酸を注入し、周囲温度２５℃で５時間率放電を行な
う。セルの電圧が１．７５Ｖに低下するまでの時間を測
定し、放電電流との積から放電電気量を求める。この値
と、別途求めた理論放電電気量から負極活物質の利用率
を求めた。
【００１３】負極板の寿命性能を求めるためには、ま
ず、十分に化成した負極板１枚と正極板２枚から成るセ
ルを作製する。このセルに比重１．２８０（２０℃）の
希硫酸を注入し、周囲温度２５℃で５時間率放電を行な
う。続いて、周囲温度−１５℃で高率放電（放電電流は
ＪＩＳ規格に準拠）を行なう。このあと、周囲温度４０
℃で充放電（充放電条件はＪＩＳ規格に定める寿命試験
方法に準拠）を１００サイクル行なったあと、再び、周
囲温度−１５℃で高率放電を行なう。負極板の寿命性能
の評価は、この放電容量が初期に対してどのくらい低下
しているかを百分率で表すことによって行なった。
ず、十分に化成した負極板１枚と正極板２枚から成るセ
ルを作製する。このセルに比重１．２８０（２０℃）の
希硫酸を注入し、周囲温度２５℃で５時間率放電を行な
う。続いて、周囲温度−１５℃で高率放電（放電電流は
ＪＩＳ規格に準拠）を行なう。このあと、周囲温度４０
℃で充放電（充放電条件はＪＩＳ規格に定める寿命試験
方法に準拠）を１００サイクル行なったあと、再び、周
囲温度−１５℃で高率放電を行なう。負極板の寿命性能
の評価は、この放電容量が初期に対してどのくらい低下
しているかを百分率で表すことによって行なった。
【００１４】負極活物質の利用率と負極板の寿命性能を
評価するために用いた負極板の作製は、以下の手順に従
って行なった。まず、ボールミル方式で作製した酸化度
７５％の鉛粉にリグニン０．２wt％、硫酸バリウム０．
３wt％を添加し、水を加えながら練った後、続いて比重
１．２６０（２０℃）の希硫酸を加えながら練り、ペー
ストを調製した。このペースト固形分中の硫酸鉛量は１
３wt％とした。つぎに、所定のカーボンブラックを鉛粉
に対して０．２wt％添加し、カーボンブラック添加後の
ペーストの硬さが、添加前と同じになるように、必要に
応じて水を加えながらペーストを調製した。これを、鉛
−アンチモン系鉛合金から成る格子体（幅１０８mm，高
さ１１５mm，厚さ１．４５mm）に充填後、５０℃，９５
％ＲＨの雰囲気中で熟成、１２０℃で乾燥を行なった。
続いて、この負極未化板１枚と正極未化板２枚から成る
電解セルを構成し、これに比重１．２３５（２０℃）の
希硫酸を注入し、負極未化板を化成するための理論電気
量の２５０％を通電して化成を行なった。これを負極活
物質の利用率と負極板の寿命性能を評価するための極板
とした。
評価するために用いた負極板の作製は、以下の手順に従
って行なった。まず、ボールミル方式で作製した酸化度
７５％の鉛粉にリグニン０．２wt％、硫酸バリウム０．
３wt％を添加し、水を加えながら練った後、続いて比重
１．２６０（２０℃）の希硫酸を加えながら練り、ペー
ストを調製した。このペースト固形分中の硫酸鉛量は１
３wt％とした。つぎに、所定のカーボンブラックを鉛粉
に対して０．２wt％添加し、カーボンブラック添加後の
ペーストの硬さが、添加前と同じになるように、必要に
応じて水を加えながらペーストを調製した。これを、鉛
−アンチモン系鉛合金から成る格子体（幅１０８mm，高
さ１１５mm，厚さ１．４５mm）に充填後、５０℃，９５
％ＲＨの雰囲気中で熟成、１２０℃で乾燥を行なった。
続いて、この負極未化板１枚と正極未化板２枚から成る
電解セルを構成し、これに比重１．２３５（２０℃）の
希硫酸を注入し、負極未化板を化成するための理論電気
量の２５０％を通電して化成を行なった。これを負極活
物質の利用率と負極板の寿命性能を評価するための極板
とした。
【００１５】以上、負極活物質の利用率および負極板の
寿命性能の評価方法とこれらを評価するために作製した
負極板の作製方法を示したが、先に示した表１および図
１から明らかなように、負極活物質の利用率は、カーボ
ンブラックの物性値であるＤＢＰ（フタル酸ジブチル）
吸油量が３００ml／ｇ以上にあると急激に向上している
ことがわかる。この理由は、現時点では必ずしも明確で
はないが、負極活物質の利用率の向上は、おそらく、３
００ml／ｇ以上という極めて大きいＤＢＰ（フタル酸ジ
ブチル）吸油量を示すカーボンブラックは、これをペー
スト中に添加したとき、その水の保持形態が他のカーボ
ンブラックと異なり、多量の水を含むことができるため
であると考えられる。
寿命性能の評価方法とこれらを評価するために作製した
負極板の作製方法を示したが、先に示した表１および図
１から明らかなように、負極活物質の利用率は、カーボ
ンブラックの物性値であるＤＢＰ（フタル酸ジブチル）
吸油量が３００ml／ｇ以上にあると急激に向上している
ことがわかる。この理由は、現時点では必ずしも明確で
はないが、負極活物質の利用率の向上は、おそらく、３
００ml／ｇ以上という極めて大きいＤＢＰ（フタル酸ジ
ブチル）吸油量を示すカーボンブラックは、これをペー
スト中に添加したとき、その水の保持形態が他のカーボ
ンブラックと異なり、多量の水を含むことができるため
であると考えられる。
【００１６】図２は、寿命性能と比表面積との関係をさ
らに調べたものである。比表面積２４０m2／ｇと８００
m2／ｇとの間のカーボンブラックは表１には示されてい
ないが、これらはＶａｌｃａｎＸＣ−７２とケッチェン
ブラックＥＣとの混合によって調製したものである。こ
の図から、寿命性能は比表面積５００m2／ｇ以上で急激
に向上していることがわかる。このような負極板の寿命
性能の向上は、おそらく、カーボンブラックの比表面積
が非常に大きいため、寿命性能を向上させるために添加
しているリグニンをその表面に多く吸着することがで
き、充放電中におけるリグニンの電解液中への溶出、そ
れに伴う陽極での酸化分解を防止することができ、長期
間に亘ってリグニンを負極活物質中に保持することがで
きるためであると考えられる。
らに調べたものである。比表面積２４０m2／ｇと８００
m2／ｇとの間のカーボンブラックは表１には示されてい
ないが、これらはＶａｌｃａｎＸＣ−７２とケッチェン
ブラックＥＣとの混合によって調製したものである。こ
の図から、寿命性能は比表面積５００m2／ｇ以上で急激
に向上していることがわかる。このような負極板の寿命
性能の向上は、おそらく、カーボンブラックの比表面積
が非常に大きいため、寿命性能を向上させるために添加
しているリグニンをその表面に多く吸着することがで
き、充放電中におけるリグニンの電解液中への溶出、そ
れに伴う陽極での酸化分解を防止することができ、長期
間に亘ってリグニンを負極活物質中に保持することがで
きるためであると考えられる。
【００１７】
【発明の効果】上述したように、本発明に係る鉛電池の
負極板は、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）吸油量が３００
ml／ｇ以上、比表面積が５００m2／ｇ以上であるカーボ
ンブラックを添加することとしたため、従来の鉛電池の
負極板に比べ、負極未化板の化成効率、負極板の充電受
入性の向上だけでなく、負極活物質の利用率と負極板の
寿命性能の向上も同時に達成することができた。したが
って、負極活物質量の低減による大幅なコストダウンが
できる点で優れている。
負極板は、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）吸油量が３００
ml／ｇ以上、比表面積が５００m2／ｇ以上であるカーボ
ンブラックを添加することとしたため、従来の鉛電池の
負極板に比べ、負極未化板の化成効率、負極板の充電受
入性の向上だけでなく、負極活物質の利用率と負極板の
寿命性能の向上も同時に達成することができた。したが
って、負極活物質量の低減による大幅なコストダウンが
できる点で優れている。
【図１】負極活物質の利用率と添加したカーボンブラッ
クのＤＢＰ吸油量との関係を示図である。
クのＤＢＰ吸油量との関係を示図である。
【図２】負極活物質の寿命性能と添加したカーボンブラ
ックの比表面積との関係を示す図である。
ックの比表面積との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平川 武 東京都新宿区西新宿２丁目１番１号 新神 戸電機株式会社内 (72)発明者 前田 馨 東京都新宿区西新宿２丁目１番１号 新神 戸電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）吸油量が３０
０ml／１００ｇ以上、比表面積が５００m2／ｇ以上であ
るカーボンブラックを添加した負極板から成ることを特
徴とする鉛電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3341569A JPH05174825A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 鉛電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3341569A JPH05174825A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 鉛電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05174825A true JPH05174825A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=18347088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3341569A Pending JPH05174825A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 鉛電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05174825A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007173112A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Ntt Data Ex Techno Corp | 二次電池用負極活物質、二次電池およびそれらの製造方法 |
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| JPWO2013114822A1 (ja) * | 2012-01-31 | 2015-05-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 鉛蓄電池 |
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| US9118080B2 (en) | 2011-11-17 | 2015-08-25 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Lead-acid battery |
| JP2015534709A (ja) * | 2012-09-28 | 2015-12-03 | キャボット コーポレイションＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 高表面積炭素材料を含む活物質組成物 |
| CN105702921A (zh) * | 2009-11-02 | 2016-06-22 | 卡博特公司 | 铅酸电池以及为此的糊膏 |
| WO2016114315A1 (ja) * | 2015-01-14 | 2016-07-21 | 日立化成株式会社 | 鉛蓄電池、マイクロハイブリッド車及びアイドリングストップシステム車 |
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-
1991
- 1991-12-25 JP JP3341569A patent/JPH05174825A/ja active Pending
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