JPH0679486B2 - 鉛蓄電池およびその製造法 - Google Patents

鉛蓄電池およびその製造法

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JPH0679486B2
JPH0679486B2 JP63134226A JP13422688A JPH0679486B2 JP H0679486 B2 JPH0679486 B2 JP H0679486B2 JP 63134226 A JP63134226 A JP 63134226A JP 13422688 A JP13422688 A JP 13422688A JP H0679486 B2 JPH0679486 B2 JP H0679486B2
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慎治 斉藤
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高容量かつ長寿命化した鉛蓄電池に関するも
のである。
従来の技術 従来、鉛蓄電池用極板の多孔度又は比表面積の増加によ
る高容量化に関しては、ペースト中の水分量又はPbSO4
量を増加させることによりペースト密度を下げる方法が
とられていた。また添加剤などに多孔度の増加がある。
一方寿命に関しては、化成時に活物質保持体となるα−
PbO2を生成させ長寿命化を計っていた。
発明が解決しようとする課題 上記の水分量又はPbSO4量の増加によりペースト密度を
下げる方法では、ペーストの充填性の面で限界がある。
又一般的な製造法は空孔が偏存するため比表面積が小さ
い。そして未化成極板状態では、充填性の面において極
板内部が緻密でさらに充填後の表面のPbSO4化から既化
成極板時の体積収縮による表面の多孔度及び比表面積の
増加で極板表面と内部のその差はますます大きくなる。
そのため放電反応時内部への液拡散が遅れ表面の反応だ
けにとどまって放電が終了し、低容量の鉛蓄電池とな
る。
また添加剤は、初期容量の面ではよいが、活物質同志の
結合力が弱く脱落による早期寿命などの欠点を有する。
さらには、熟成工程を経さないでH2SO4に浸漬させた未
化成極板を化成し、従来の鉛蓄電池に用いると、活物質
同志の結合や格子と活物質の結合が弱いため活物質の脱
落による早期寿命の原因となる。
また、たとえ熟成工程を経てもβ−PbO2が多くて活物質
保持体となるα−PbO2が少なくしかも粒子が細かいた
め、これも活物質の脱落や泥状化を生じ初期容量は良好
でも寿命性能が劣るという欠点があった。
課題を解決するための手段 本発明は、上記の問題を解決するためになされたもの
で、本発明鉛蓄電池は、正極活物質としてα−PbO2とβ
−PbO2を含む正極板を用いた鉛蓄電池であって、前記正
極活物質は、細孔径0.5〜2.0μmの空孔の単位活物質当
りの容積が0.03cc/gr以上存在し、且つ活物質全体の多
孔度が60%以上のものであり、前記α−PbO2とβ−PbO2
のX線回折ピーク比は、0.2≦α/β≦0.5であることを
特徴とするものである。また、本発明鉛蓄電池の製造法
は、PbOを含む鉛酸化物が充填された極板を、ペルオキ
ソ二硫酸アンモニウム溶液に浸漬して、前記極板表面の
PbOをα−PbO2に変化させ、次に前記極板をH2SO4溶液に
浸漬して、極板中の未反応のPbOを硫酸鉛に変化させ、
次いで該極板を熟成して一塩基性硫酸鉛を生成させた
後、化成をして、前記硫酸鉛をβ−PbO2に、前記一塩基
性硫酸鉛をα−PbO2とβ−PbO2にそれぞれ変化させるこ
とにより、活物質の細孔径0.5〜2.0μmの空孔の単位活
物質当りの容積を0.03cc/gr以上存在させ、且つ活物質
全体の多孔度を60%以上にし、しかも前記α−PbO2とβ
−PbO2のX線回折ピーク比を0.2≦α/β≦0.5に調整し
て化成済極板とし、該極板を用いて得ることを特徴とす
るものである。
作用 本発明は、上記の特徴を有することにより、次のような
作用が生じる。つまり、正極活物質の多孔度が60%以上
では極板保液量が高率放電反応に使われるだけの硫酸量
を確保することができるが、60%未満では容量が減少す
る。また細孔径が0.5μm未満では放電反応時のPbSO4
した時の閉塞作用により硫酸の拡散が抑制され容量が低
下し、細孔径が0.5μm以上では液拡散は良好となる
が、さらに大きく2.0μmより大きい場合では活物質同
志の結合が弱くなるものと考えられる。又活物質の多孔
度が60%以上得るために0.2〜2.0μmの範囲の細孔が0.
03CC/gr以上必要となる。そしてあらかじめ活物質保持
体となるα−PbO2を生成させ、熟成により金属Pbの残留
がなく活物質同志の結合と、格子−活物質間の密着を良
好にする。また、α−PbO2とβ−PbO2のX線回折ピーク
比(α/β)が0.5より大きいと容量は低下し、0.2未満
ではサイクル寿命が低下する。
したがって、放電反応時、極板表面の反応だけでなく、
電解液の内部への拡散による内部活物質の反応と個々の
PbO2粒子の良好な結合と反応面積の増加により活物質利
用率が向上し、しかも長寿命となる。
また、化成前にPbO2を有しているため化成効率も良好と
なる。
実施例 本発明の一実施例を説明する。
まず鉛合金格子に鉛酸化物(金属Pbの残留する)のペー
ストを充填し、まず、0.5mol/のペルオキソ二硫酸ア
ンモニウム溶液に1時間浸漬し、次の反応を起こさせ
る。
(NH42S2O8+PbO+H2O →(NH42SO4→H2SO4+PbO2 次に、これを3mol/の硫酸溶液に20時間浸漬し、未反
応の鉛酸化物(PbO)をH2SO4と反応させ次のようにPbSO
4を生成させる。
PbO+H2SO4→PbSO4+H2O その後次の反応を起こさせる。Pb(活物質、格子)→Pb
O PbO+PbSO4→PbO・PbSO4 そして電流密度が7mA/cm3、課電量が250%、化成液比重
が1.05の通常の化成を行うことによって得られた極板
は、多孔度が62%、細孔分布においては細孔径0.5〜2.0
μmの細孔の単位活物質当りの容積が0.04CC/grで、α
−PbO2(2θ=28.5゜)とβ−PbO2(2θ=25.4゜)の
X線回折のピーク比はα/β=0.25であった。なおα−
PbO2とβ−PbO2とのピーク比はそれぞれの活物質量比を
簡易的に示している。
そして第3図には極板活物質の多孔度と容量、第4図に
は細孔径が0.5〜2.0μmの細孔の単位活物質当りの容積
と容量、第5図にはα−PbO2とβ−PbO2のX線回折のピ
ーク比とサイクル寿命との関係を示した。
第3図より、多孔度が60%までは容量は増加し60%を超
えると一定値を示ことがわかる。
第4図より、細孔径が0.5〜2.0μmの細孔の単位活物質
当りの容積が0.03CC/grまで容量は増加しそれ以上にな
ると一定値を示すことがわかる。
第5図より、α−PbO2とβ−PbO2のX線回折のピーク比
は0.5より大きいと容量は低下し0.5以下では一定値を示
すことがわかる。
第6図より、α/β比が0.2未満ではサイクル寿命は悪
くなるが0.2以上では一定値を示す。なおこの時の充放
電条件は後に示す第2図のものと同様である。
本発明の製造方法によって得た鉛蓄電池(本発明品)と
従来の製造方法によって得られた鉛蓄電池(従来品A、
B)との電池特性の比較を第1図、第2図に示す。な
お、従来品Aは、PbOを含む鉛酸化物が充填された極板
をそのまま熟成し、次いで化成をして得た極板を用いた
もの、従来品Bは、PbOを含む鉛酸化物が充填された極
板をH2SO4溶液に浸漬して、極板中のPbOを硫酸鉛に変化
させ、次いで該極板を熟成しないで化成をして得た極板
を用いたものである。電池はいずれも4V−4Ah鉛蓄電池
で、第1図は雰囲気温度20±1℃における各放電々流で
の終止電圧2.8Vまでの放電持続時間の関係を示す。
第1図から明らかなように本発明品が従来A、Bより放
電持続時間が長く、特に高率放電において顕著である。
第2図は雰囲気温度20±1℃におけるサイクル寿命特性
を示すもので、充電条件は4.9Vの定電圧充電でカット電
流が0.3CA、充電時間が4時間である。また放電条件は1
CAの定電流放電で終止電圧2.8Vまでの放電である。第2
図からも明らかなように、本発明品は従来品より寿命が
長い。
発明の効果 上述したように、本発明によれば、放電持続時間と寿命
特性を両立向上する鉛蓄電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図本発明品と従来品との各放電電流での持続時間の
比較特性曲線図、第2図は同じく放電サイクル寿命の比
較特性曲線図、第3図は極板活物質全体の多孔度と容量
の関係を示す曲線図、第4図は極板活物質の細孔が0.5
〜2.0μmの単位活物質当りの容積と容量の関係を示す
曲線図、第5図はα−PbO2とβPbO2のX線回折のピーク
比(α/β)と容量の関係を示す曲線図、第6図は同じ
くα/β比とサイクル寿命の関係を示す曲線図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極活物質としてα−PbO2とβ−PbO2を含
    む正極板を用いた鉛蓄電池であって、 前記正極活物質は、細孔径0.5〜2.0μmの空孔の単位活
    物質当りの容積が0.03cc/gr以上存在し、且つ活物質全
    体の多孔度が60%以上のものであり、 前記α−PbO2とβ−PbO2のX線回折ピーク比は、0.2≦
    α/β≦0.5であることを特徴とする鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】PbOを含む鉛酸化物が充填された極板を、
    ペルオキソ二硫酸アンモニウム溶液に浸漬して、前記極
    板表面のPbOをα−PbO2に変化させ、 次に前記極板をH2SO4溶液に浸漬して、極板中の未反応
    のPbOを硫酸鉛に変化させ、 次いで該極板を熟成して一塩基性硫酸鉛を生成させた
    後、化成をして、前記硫酸鉛をβ−PbO2に、前記一塩基
    性硫酸鉛をα−PbO2とβ−PbO2にそれぞれ変化させるこ
    とにより、 活物質の細孔径0.5〜2.0μmの空孔の単位活物質当りの
    容積を0.03cc/gr以上存在させ、且つ活物質全体の多孔
    度を60%以上にし、しかも前記α−PbO2とβ−PbO2のX
    線回折ピーク比を0.2≦α/β≦0.5に調整して化成済極
    板とし、 該極板を用いて得ることを特徴とする鉛蓄電池の製造
    法。
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