JPH0817436A - 鉛蓄電池用集電体の製造方法 - Google Patents

鉛蓄電池用集電体の製造方法

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JPH0817436A
JPH0817436A JP6148131A JP14813194A JPH0817436A JP H0817436 A JPH0817436 A JP H0817436A JP 6148131 A JP6148131 A JP 6148131A JP 14813194 A JP14813194 A JP 14813194A JP H0817436 A JPH0817436 A JP H0817436A
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JP
Japan
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Withdrawn
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JP6148131A
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English (en)
Inventor
Masayuki Terada
正幸 寺田
Ichiro Shimoura
一朗 下浦
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Publication date
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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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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない工程で表面にペロブスカイト型の皮膜
を鉛蓄電池用集電体の表面に形成する方法を提供する。 【構成】 Pb−Ca合金を用いて鋳造により格子体形
状の集電体素材2を作る。集電体素材2をBa(OH)
2 水溶液1に浸漬させた状態でオートクレーブ4内に配
置する。オートクレーブ4内でBa(OH)2 水溶液に
圧力をかけて加熱しながら集電体素材2を陽極酸化する
ことにより、集電体素材2の表面にBaPbO3 からな
るペロブスカイト型の鉛酸塩の皮膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池の正極板に用
いるのに好適な鉛蓄電池用集電体を製造する方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】密閉形鉛蓄電池等の鉛蓄電池に用いる集
電体はPbまたはPb合金からなる格子体等により形成
されている。そして鉛蓄電池用極板は、この集電体の表
面にペースト式活物質層が形成されて構成されている。
この種の鉛蓄電池を分散配置式の非常用電源として用
い、密閉形鉛蓄電池にトリクル充電(トリクルユース)
を行うと、正極板に用いる集電体は電解液と反応して集
電体を形成する合金の結晶粒子の界面に沿って腐食す
る。特にPb−Ca系合金のようにCaを含む鉛合金
(以下、Pb−Ca系合金等と言う)を格子体として用
いると結晶の粒子が細かくなりやすく、粒子界面が多く
なるため、集電体が腐食しやすくなる。このように腐食
が進むと正極板の集電体が大きく伸びて、活物質が脱落
してしまい、電池は早期に寿命に至る。そこで、電解液
である希硫酸の比重を下げたり、集電体を形成する合金
中のCaの含有量を少なくしたり、正極集電体の厚みを
厚くして集電体の体積を増やすことが検討された。しか
しながら、希硫酸の比重を下げると、電池の放電容量が
低下するという問題がある。また集電体を形成する合金
中のCaの含有量を少くすると集電体の機械的強度が低
下して極板の製造が困難になるという問題がある。ま
た、正極集電体の体積を増やすと電池の重量が増加する
という問題があった。そこで、BaPbO3 、SrPb
3 等のペロブスカイト型の鉛酸塩からなる被覆を集電
体の表面に形成することが提案された。このような鉛酸
塩は耐酸性及び耐腐食性が高いので、集電体が腐食する
のを防ぐことができる。従来では、次のようにして鉛酸
塩からなる被覆を集電体の表面に形成していた。まず、
PbまたはPb合金からなる格子体等の集電体と鉛板等
の耐硫酸性のある導電体からなる対極とを希硫酸溶液中
に浸漬して、集電体に電源の正極端子を接続し、対極に
電源の負極端子を接続して、電流を流して集電体を陽極
酸化して集電体の表面にPbO2 の皮膜を形成する。次
に、Ba(OH)2 等の水酸化塩をPbO2 の皮膜の上
に塗布してから焼成してPbO2 と水酸化塩とを反応さ
せ、集電体の表面にBaPbO3 等の鉛酸塩の皮膜を形
成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、2つ以上の工程で集電体の表面に鉛酸塩の皮
膜を形成していたので、集電体の製造が繁雑であった。
またこのような方法では、略均一な厚みの皮膜を形成し
難くく、皮膜がいわゆる島状になりやすかった。そのた
め、電池の寿命を延ばすのに限界があった。
【0004】本発明の目的は、少ない工程で集電体の表
面に鉛酸塩の皮膜を形成することができる鉛蓄電池用集
電体の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、PbまたはP
b合金からなる集電体の表面に化学式RPbO3 (Rは
金属元素)で表されるペロブスカイト型の鉛酸塩からな
る皮膜を形成して鉛蓄電池用集電体を製造する方法を対
象にする。本発明では、加圧状態で加熱されているRm
(OH)n (m、nは正の整数)を含む所定濃度の水酸
化物溶液に集電体を浸漬した状態で、集電体を陽極酸化
することにより、集電体の表面に皮膜を形成する。なお
陽極酸化とは、集電体を陽極として電気分解を行い集電
体を酸化させることであり、具体的には水酸化物溶液中
に集電体と共に導電体を浸漬し、集電体に電源の正極端
子を接続し、導電体に電源の負極端子を接続して電気を
流して行う。
【0006】集電体の表面にBaPbO3 の皮膜を形成
する場合は、2 Kg/cm2 以上5 Kg/cm2 以下の圧力下で
120℃以上250℃以下の温度に加熱した2モル/リ
ットル以上3モル/リットル以下の濃度のBa(OH)
2 溶液に集電体を浸漬した状態で、集電体を陽極酸化す
ることにより、集電体の表面にBaPbO3 の皮膜を形
成する。
【0007】集電体の表面にSrPbO3 の皮膜を形成
する場合は、2 Kg/cm2 以上5 Kg/cm2 以下の圧力下で
120℃以上の温度に加熱した1モル/リットル以上2
モル/リットル以下の濃度のSr(OH)2 溶液に前記
集電体を浸漬した状態で、集電体を陽極酸化することに
より、集電体の表面にSrPbO3 の皮膜を形成する。
【0008】
【作用】集電体を陽極酸化する際に、水酸化物溶液に圧
力をかけると、水酸化物溶液の沸点が高くなり、水酸化
物溶液を比較的高い温度で加熱することができる。その
ため例えば皮膜を形成する鉛酸塩がBaPbO3 の場合
では、下記の式の反応が促進されて集電体の表面にBa
PbO3 の皮膜が形成される。 Ba(OH)2 +PbO2 →BaPbO3 +H2 O このように本発明によれば1工程で集電体の表面にペロ
ブスカイト型の鉛酸塩の皮膜を形成して集電体を作るこ
とができる。また本発明によれば集電体の表面に鉛酸塩
の層を直接形成するので、鉛酸塩の皮膜を均一な厚みに
形成することができる。また本発明によれば、集電体と
鉛酸塩との密着性を高めることができる。
【0009】
【実施例】
(実施例1)本実施例の集電体は次のようにして製造し
た。まず、Caを0.1重量%含むPb−Ca合金を用
いて鋳造により格子体形状の集電体素材を作った。次に
図1の概略図に示すように2モル/リットルのBa(O
H)2 水溶液1中に集電体素材2とPbからなる導電体
3とを浸漬したものをオートクレーブ4内に配置した。
Ba(OH)2 水溶液の好ましい濃度は2〜3モル/リ
ットルである。そして、Ba(OH)2 水溶液1に5.
0 Kg/cm2 の圧力をかけて200℃の温度まで加熱した
状態で、集電体素材2を電源5の正極端子に接続し、導
電体3を電源5の負極端子に接続して1.0 mA/cm2
電流密度で16時間電流を流して集電体素材2を陽極酸
化した。なおBa(OH)2 水溶液にかける圧力は2〜
5 Kg/cm2 が好ましく、加熱温度は120〜250℃が
好ましい。また好ましい電流密度は0.1〜10 mA/cm
2 であり、陽極酸化する時間は1〜10時間が好まし
い。また導電体3は導電性を有するものであればよく、
導電体の材料として炭素(C)等を用いても構わない。
この陽極酸化により、集電体の表面に厚み20μm のB
aPbO3 からなる皮膜を形成した。BaPbO3 皮膜
の好ましい厚みは10〜50μm である。図2(A)は
BaPbO3 からなる皮膜を形成した集電体(格子体)
の格子骨の断面図であり、図2(B)は図2(A)にお
いて矢印Bで示す部分の拡大図である。両図に示すよう
にBaPbO3 の皮膜11が集電体12の表面に密着し
て形成されている。
【0010】(実施例2)本実施例は、Ba(OH)2
水溶液の代わりにSr(OH)2 水溶液中に集電体素材
を浸漬し、その他は実施例1と同様にして集電体の表面
に厚み20μm のSrPbO3 からなる皮膜を形成し
た。なおSrPbO3 の皮膜を形成する場合では、Sr
(OH)2 水溶液の好ましい濃度は1〜2モル/リット
ルであり、Sr(OH)2 水溶液にかける圧力は2〜5
Kg/cm2 が好ましく、加熱温度は120〜250℃が好
ましい。また好ましい電流密度は0.1〜10 mA/cm2
であり、陽極酸化する時間は1〜10時間が好ましい。
またSrPbO3 皮膜の好ましい厚みは10〜50μm
である。
【0011】本実施例の効果を確認するために、以下の
試験を行った。
【0012】(試験1)実施例1の集電体と実施例2の
集電体とBaPbO3 皮膜を形成せずその他は実施例1
と同様に作った従来の集電体とに通常の極板作成の手順
にしたがって、活物質ペーストを充填した後に、熟成、
乾燥、化成を行ってそれぞれ正極板を作った。そして各
正極板を公知のペースト式負極板をそれぞれ対極として
比重1.320の希硫酸からなる電解液中にそれぞれ浸
漬した。そしてポテンシオスタットを用い、硫酸第一水
銀電極を基準極として1.24Vの定電位を維持して、
正極板に流れる酸化電流の経時変化を測定した。図3は
その測定結果を示している。
【0013】本図より、実施例1及び2の集電体を用い
た正極板は従来例の集電体を用いた正極板に比べて酸化
電流が1/2以下に減少しており、実施例1及び2の集
電体は腐食速度が遅いのが判る。
【0014】(試験2)実施例1、実施例2、従来例1
及び従来例2の集電体を用いた正極板を公知のペースト
式負極板とそれぞれ組み合わせて4Ah−2Vの密閉形
鉛蓄電池を作った。従来例1の集電体は表面に鉛酸塩の
皮膜を形成せず、その他は本実施例と同様にして作っ
た。また従来例2の正極板は従来の方法で厚み20μm
のBaPbO3 からなる皮膜を形成し、その他は本実施
例と同様にして作った。具体的には、まず集電体とPb
(対極)とを比重1.050の希硫酸溶液中に浸漬し
て、集電体に電源の正極端子を接続し、Pb(対極)に
電源の負極端子を接続して、1mA/cm2 の電流を流して
集電体を陽極酸化して集電体の表面にPbO2 の皮膜を
形成する。次に、Ba(OH)2 粉末をPbO2 の皮膜
の上に塗布してから焼成してPbO2 とBa(OH)2
とを反応させ、集電体の表面にBaPbO3 の鉛酸塩の
皮膜を形成した。
【0015】そして各電池を用いて充電電圧2.23
V、周囲電圧71℃でトリクル加速充電を行い、10日
毎に容量を測定してトリクル加速寿命試験を行った。な
お容量は終止電圧1.75Vまで0.23Cで定電流放
電して、電池電圧が終止電圧に到達するまでの時間を測
ることにより測定した。そして容量測定後の電池は、
2.45V(1.2A電流制限)で16時間定電圧充電
した後に、トリクル加速充電に戻した。図4はその測定
結果を示している。
【0016】本図より実施例1及び2の正極用集電体を
用いた電池は、従来例1の正極用集電体を用いた電池に
比べて容量の低下が小さく、長寿命であることが判る。
また従来例2の正極用集電体を用いた電池は、従来例1
の正極用集電体を用いた電池に比べれば寿命が延びるも
のの集電体と活物質との密着性が低いため、本実施例の
正極用集電体を用いた電池に比べて早期に容量が低下す
るのが判る。
【0017】以下、明細書に記載した複数の発明の中で
いくつかの発明についてその構成を示す。
【0018】(1) Pb−Ca系合金からなる集電体
素材を、2〜5 Kg/cm2 の圧力下で120〜250℃の
温度に加熱した2〜3モル/リットルのBa(OH)2
水溶液に浸漬し、前記集電体素材を0.1〜10 mA/cm
2 の電流密度で1〜10時間陽極酸化して、前記集電体
素材の表面に厚み10〜50μm のBaPbO3 からな
る皮膜を形成することを特徴とする鉛蓄電池用集電体の
製造方法。
【0019】(2) Pb−Ca系合金からなる集電体
素材を、2〜5 Kg/cm2 の圧力下で120〜250℃の
温度に加熱した1〜2モル/リットルのSr(OH)2
水溶液に浸漬し、前記集電体素材を0.1〜10 mA/cm
2 の電流密度で1〜10時間陽極酸化して、前記集電体
素材の表面に厚み10〜50μm のSrPbO3 からな
る皮膜を形成することを特徴とする鉛蓄電池用集電体の
製造方法。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、1工程で集電体の表面
にペロブスカイト型の鉛酸塩の皮膜を形成して集電体を
作ることができる。また本発明によれば、ペロブスカイ
ト型の鉛酸塩の皮膜を均一な厚みに形成することができ
る上、集電体と鉛酸塩との密着性を高めて、トリクル充
電(トリクルユース)における電池の寿命を延ばすこと
ができる集電体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 鉛酸塩の皮膜を集電体上に形成する際に用い
る装置を示す概略図である。
【図2】 (A)は皮膜を形成した集電体の格子骨の断
面図であり、(B)は図2(A)の部分拡大図である。
【図3】 試験に用いた正極板に流れる酸化電流の経時
変化を示す図である。
【図4】 試験に用いた電池のトリクル加速寿命性能を
示す図である。
【符号の説明】
1 Ba(OH)2 水溶液 2 集電体素材 3 導電体 4 オートクレーブ 5 電源 11 BaPbO3 の皮膜 12 集電体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PbまたはPb合金からなる集電体の表
    面に化学式RPbO3(Rは金属元素)で表されるペロ
    ブスカイト型の鉛酸塩からなる皮膜を形成して鉛蓄電池
    用集電体を製造する方法において、 加圧状態で加熱されているRm (OH)n (m、nは正
    の整数)を含む所定濃度の水酸化物溶液に前記集電体を
    浸漬した状態で、前記集電体を陽極酸化することによ
    り、前記集電体の表面に前記皮膜を形成することを特徴
    とする鉛蓄電池用集電体の製造方法。
  2. 【請求項2】 PbまたはPb合金からなる集電体の表
    面にBaPbO3 の皮膜を形成して鉛蓄電池用集電体を
    製造する方法において、 2 Kg/cm2 以上5 Kg/cm2 以下の圧力下で120℃以上
    250℃以下の温度に加熱した2モル/リットル以上3
    モル/リットル以下の濃度のBa(OH)2 溶液に前記
    集電体を浸漬した状態で、前記集電体を陽極酸化するこ
    とにより、前記集電体の表面にBaPbO3 の前記皮膜
    を形成することを特徴とする鉛蓄電池用集電体の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 PbまたはPb合金からなる集電体の表
    面にSrPbO3 の皮膜を形成して鉛蓄電池用集電体を
    製造する方法において、 2 Kg/cm2 以上5 Kg/cm2 以下の圧力下で120℃以上
    250℃以下の温度に加熱した1モル/リットル以上2
    モル/リットル以下の濃度のSr(OH)2 溶液に前記
    集電体を浸漬した状態で、前記集電体を陽極酸化するこ
    とにより、前記集電体の表面にSrPbO3 の前記皮膜
    を形成することを特徴とする鉛蓄電池用集電体の製造方
    法。
JP6148131A 1994-06-29 1994-06-29 鉛蓄電池用集電体の製造方法 Withdrawn JPH0817436A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1298557C (zh) * 2002-08-20 2007-02-07 株式会社万都 控制车辆的抗侧倾/抗横摆的方法
CN113258075A (zh) * 2021-04-15 2021-08-13 淄博火炬能源有限责任公司 轻质双极性铅酸电池板栅及其制备方法

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Effective date: 20010904