JPH09213313A - 鉛蓄電池用正極板及びその製造方法 - Google Patents

鉛蓄電池用正極板及びその製造方法

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JPH09213313A
JPH09213313A JP8014031A JP1403196A JPH09213313A JP H09213313 A JPH09213313 A JP H09213313A JP 8014031 A JP8014031 A JP 8014031A JP 1403196 A JP1403196 A JP 1403196A JP H09213313 A JPH09213313 A JP H09213313A
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JP
Japan
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electrode plate
positive electrode
lead
powder
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JP8014031A
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English (en)
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Kaoru Saito
馨 斉藤
Imakichi Hirasawa
今吉 平沢
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 活物質中の導電性を高めて、充放電される鉛
蓄電池の活物質利用率を長期に亘って高く維持できる鉛
蓄電池用正極板を得る。 【解決手段】 Pbと、Pbに対して0.01〜0.1
重量%のSnと、Snに対して1〜50重量%のSbと
からなるPb−Sn−Sb合金を粉末化して鉛合金粉末
(活物質材料)を作る。鉛合金粉末と水と希硫酸とを混
練して活物質ペーストを作り、この活物質ペーストを集
電体に充填する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池用正極板
及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に鉛蓄電池用正極板は次のようにし
て製造する。まず、一酸化鉛を主とする鉛粉末(活物質
材料)と水と希硫酸とを混練して活物質ペーストを作
る。次にこの活物質ペーストを鉛合金の格子体等からな
る集電体に充填した後に熟成、乾燥して未化成正極板を
作る。そして、この未化成正極板を化成して鉛蓄電池用
正極板を完成する。この種の鉛蓄電池用正極板の活物質
利用率を高めるには、活物質層中の多孔度を高めたり、
活物質中に電子伝導性物質即ち導電性物質を添加する方
法がある。活物質中に導電性物質を添加すると、活物質
が絶縁性の高い硫酸鉛(放電生成物)に覆われても、活
物質と集電体との間の導電性を確保することができる。
そのため、活物質が放電しずらくなることを防止するこ
とができる。このような導電性物質としては、グラファ
イト、カーボンブラック等が知られている。またJ.
J.Rowlette等のAmer.Chem.So
c.21,pp.1052−1054,(1986)に
示されるように酸化スズ(SnO2)を導電性物質とし
て用いることも提案されている。また特開平4−147
58号公報に示されるように活物質ペースト中にSnS
4 を添加し、極板の化成工程でSnSO4 をSnO2
に変化させて活物質に酸化スズ(SnO2 )を添加する
ことも提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、活物質
中にグラファイト、カーボンブラックを添加しても、グ
ラファイト、カーボンブラックは、電池に充放電が繰り
返される早期の段階で分解されるため、電池に充放電が
繰り返される長期に亘って、導電性を維持することがで
きない。これに対して酸化スズ(SnO2 )は強酸性の
希硫酸中及び酸化雰囲気中で安定に存在するため、活物
質中に酸化スズ(SnO2 )を添加した場合は、グラフ
ァイト、カーボンブラックに比べて長期に亘って導電性
を維持することができる。しかしながら、導電性を十分
に高めるには、活物質に対して1重量%近くの酸化スズ
(SnO2 )を添加しなければならず、電池のコストが
高くなるという問題があった。また活物質にSnSO4
を添加した場合は、SnSO4 をSnO2 に変化させる
過程において、Snイオンが極板中及び電解液中に溶出
するため、負極板の過電圧が低下して、電池の寿命が短
くなるという問題があった。
【0004】本発明の目的は、活物質中の導電性を高め
て、充放電される鉛蓄電池の活物質利用率を長期に亘っ
て高く維持できる鉛蓄電池用正極板を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、活物質利用率を長期に亘って
高く維持できる低コストな鉛蓄電池用正極板を提供する
ことにある。
【0005】本発明の他の目的は、活物質中の導電性を
高めて、充放電される鉛蓄電池の活物質利用率を長期に
亘って高く維持できる鉛蓄電池用正極板の製造方法を提
供することにある。
【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、活物質材料としてPb−Sn−Sb合金
からなる粉末を用いる。そして、SnはPb−Sn−S
b合金中のPbに対して0.01〜0.1重量%含有
し、SbはPb−Sn−Sb合金中のSnに対して1〜
50重量%含有する。Pb、Sn、Sbの含有量がこの
ような場合、Pb−Sn−Sb合金はほぼ完全な固溶状
態になっていると考えられる。このようにほぼ完全な固
溶状態になっているPb−Sn−Sb合金粉末を活物質
材料として用いると、活物質中の導電性を高めて、活物
質利用率を高くすることができる。また充放電される鉛
蓄電池の活物質利用率を長期に亘って高く維持すること
ができ、電池の寿命を延ばすことができる。この理由は
定かではないが、このようなPb−Sn−Sb合金粉末
を用いて活物質層を作ると、活物質層中には、正極活物
質であるPbO2 、PbSO4 の粒子中に導電性を有す
る酸化スズ(SnO2)及び三価または五価のSbイオ
ンが互いに均一に交じり合った状態で混合されることに
なる。そのため、電池に充放電を繰り返しても、酸化ス
ズ(SnO2 )は電解液中に溶け出し難く、鉛蓄電池の
活物質利用率を長期に亘って高く維持することができる
ものと考えられる。またSbはSnO2 中に含まれるこ
とによって導電性が高くなるので、酸化スズ(Sn
2 )と相乗的に作用して活物質利用率を高くすること
ができる。なお、Sbイオンが互いに均一に交じり合っ
た状態では、Sbイオンは負極板に移動することが少な
いので、負極板の水素過電圧が低下して、電池の電解液
が減少するような問題は発生しにくい。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は、活物質材料としてPb
−Sn−Sb合金からなる粉末を用いる。そして、Pb
−Sn−Sb合金中において、SnはPbに対して0.
01〜0.1重量%含有されており、SbはSnに対し
て1〜50重量%含有されている。なお、ここでいう活
物質材料とは、鉛粉末または鉛合金粉末のように、活物
質または添加物が添加された活物質を形成する材料であ
る。Snの量が0.01重量%を下回ると十分に活物質
利用率を高めることができない。またSnの量が0.1
重量%を上回っても活物質利用率を高めることができな
い。これは、Snが強力な還元剤として作用するため、
Pbが酸化されにくくなり、Pbの酸化度が低下するた
めである。またSbの量が1重量%を下回ったり、50
重量%を上回っても十分に活物質利用率を高めることが
できない。
【0008】本発明の鉛蓄電池用正極板を製造するに
は、活物質材料を含有する活物質ペーストを集電体に充
填して鉛蓄電池用正極板を製造する方法を対象にして、
Pbと、該Pbに対して0.01〜0.1重量%のSn
と、該Snに対して1〜50重量%のSbとからなるP
b−Sn−Sb合金の粉末を活物質材料として用いる。
この種の活物質材料はPb−Sn−Sb合金を用いてボ
ールミル方式による粉体製造機及びバートンポット方式
による粉体製造機等を用いて作ることができる。
【0009】
【実施例】
(実施例1)本実施例の鉛蓄電池用正極板は次のように
して製造した。まず、Pbと、該Pbに対して0.01
重量%のSnと、該Snに対して1重量%のSbとを混
合したものを溶融した後に凝固して、Pb−Sn−Sb
合金を作った。次にこのPb−Sn−Sb合金を用いて
ボールミル方式粉体製造機により粒径0.1〜5μmの
鉛合金粉末(活物質材料)を作った。次に鉛合金粉末3
000gと水225mlとを混練したものに比重1.2
6(20℃)の希硫酸375mlを徐々に加えて混練し
て活物質ペーストを作った。そして、活物質ペースト9
0gを鉛−アンチモン系合金からなる55D23型電池
相当の格子体からなる集電体に充填して未乾燥正極板を
作った。次に未乾燥正極板を常法にしたがって熟成、乾
燥を行って未化成な本実施例の鉛蓄電池用正極板を完成
した。
【0010】(比較例1)本比較例の鉛蓄電池用正極板
は、Pb−Sn−Sb合金を用いる代りにPbを用いて
鉛合金粉末を作り、その他は実施例1と同様にして製造
した。
【0011】(比較例2)本比較例の鉛蓄電池用正極板
は、次のようにして作った活物質ペーストを用い、その
他は実施例1と同様にして製造した。まず、Pbを用い
てボールミル方式粉体製造機により鉛合金粉末を作っ
た。次に鉛合金粉末300gと水225mlとを混練し
たものに比重1.26(20℃)の希硫酸375mlを
徐々に加えて混練して活物質ペースト材料を作った。次
に鉛合金粉末に対して0.01重量%のSnO2 粉末
と、該SnO2 粉末のSnに対してSbが1重量%にな
る量のSb2 3 粉末とを混合した混合粉体を活物質ペ
ースト材料に添加してから混練して活物質ペーストを作
った。
【0012】(比較例3)本比較例の鉛蓄電池用正極板
は、次のようにして作った活物質ペーストを用い、その
他は実施例1と同様にして製造した。まず、Pbを用い
てボールミル方式粉体製造機により鉛合金粉末を作っ
た。次に鉛合金粉末3000gと水225mlとを混練
したものに比重1.26(20℃)の希硫酸375ml
を徐々に加えて混練して活物質ペースト材料を作った。
次に鉛合金粉末に対して0.01重量%のSnSO4
末と、該SnSO4 粉末のSnに対してSbが1重量%
になる量のSb2 3 粉末とを混合した混合粉体を活物
質ペースト材料に添加してから混練して活物質ペースト
を作った。
【0013】次に上記各正極板1枚と公知のペースト式
負極板2枚とをセパレータを介して積層して極板群を作
り、この極板群を電槽内に配置した。そして、比重1.
225(20℃)の希硫酸300mlを電槽内に注液し
た後に電槽化成を行って試験用の鉛蓄電池をそれぞれ作
り、各電池にJIS重負荷寿命試験を行った。具体的に
は、40℃の水槽中において、4Aで1時間放電してか
ら1Aで5時間充電する充放電を繰り返し、25サイク
ル毎に4Aで放電して、放電持続時間を測定した。図1
はその測定結果を示している。本図より、実施例1の正
極板を用いた電池は、比較例の正極板を用いた電池に比
べて放電持続時間が長く維持でき、長寿命であるのが分
る。また比較例3の正極板を用いた電池は、充放電初期
においては、放電持続時間が長く高容量であるが、充放
電を繰り返すうちに急激に容量が低下して、寿命に至る
のが分る。これは、負極板の過電圧が低下して、充電が
入り難くなったためであると考えられる。
【0014】次に、Pbに対するSnの量を0.005
〜0.5重量%の範囲で種々に変え、Snに対するSb
の量を0〜100重量%の範囲で種々に変えて作ったP
b−Sn−Sb合金またはPb−Sn合金を用い、その
他は実施例1と同様にして作った各正極板を用いてそれ
ぞれ鉛蓄電池を作り、各電池の活物質利用率を測定し
た。なお、活物質利用率はJISに定められている25
℃、5時間放電試験を行ったときの放電電気量と活物質
重量とから算出した。図2はその測定結果を示してい
る。本図より、Snの量が0.01重量%を下回る
(0.005重量%)と十分に活物質利用率を高めるこ
とができないのが分る。またSnの量が0.1重量%を
上回っても(0.5重量%)活物質利用率を高めること
ができないのが分る。これは、Snが強力な還元剤とし
て作用するため、Pbが酸化されにくくなり、Pbの酸
化度が低下するためである。またSbの量が1重量%を
下回ったり(0.5重量%)、50重量%を上回っても
(75重量%,100重量%)十分に活物質利用率を高
めることができないのが分る。
【0015】次に鉛合金粉末に対するSnO2 粉末の量
を0.005〜0.5重量%の範囲で種々に変え、該S
nO2 のSnに対してSbの量が0〜100重量%の範
囲で種々に変わるようにSb2 3 粉末を添加して活物
質ペーストを作り、その他は比較例2と同様にして作っ
た各正極板を用いてそれぞれ鉛蓄電池を作り、各電池の
活物質利用率を測定した。図3はその測定結果を示して
いる。なお、図3には、比較例1の正極板を用いた電池
の活物質利用率も併せて示した。本図より、SnO2
末を多量に添加しても、粉末を添加しない比較例1の正
極板を用いた電池と活物質利用率がほとんど変わらない
のが分る。
【0016】次に鉛合金粉末に対するSnSO4 の量を
0.005〜0.5重量%の範囲で種々に変え、該Sn
SO4 のSnに対してSbの量が0〜100重量%の範
囲で種々に変わるようにSb2 3 粉末を添加して活物
質ペーストを作り、その他は比較例3と同様にして作っ
た各正極板を用いてそれぞれ鉛蓄電池を作り、各電池の
活物質利用率を測定した。図4はその測定結果を示して
いる。なお、図4には、比較例1の正極板を用いた電池
の活物質利用率も併せて示した。本図より、SnSO4
粉末の添加量が増えると活物質利用率が高くなるのが分
る。しかしながら、SnSO4 粉末の添加量が増える
と、負極板の過電圧低下により、電解液が減少して充電
が入り難くなる問題がある。
【0017】なお、本実施例では、ボールミル方式粉体
製造機により鉛合金粉末を作ったが、バートンポット方
式粉体製造機を用いる等の他の方法で鉛合金粉末を作っ
ても構わない。なお、バートンポット方式粉体製造機で
同じ粒径の鉛合金粉末を作って、上記と同じ、充放電試
験及び活物質利用率測定を行った結果、ほぼ同じ結果が
得られたことが確認できた。
【0018】以下、明細書に記載した発明のいくつかに
ついてその構成を示す。
【0019】(1) Pb−Sn−Sb合金粉末からな
り、前記Snは前記Pb−Sn−Sb合金中の前記Pb
に対して0.01〜0.1重量%含有され、前記Sbは
前記Pb−Sn−Sb合金中の前記Snに対して1〜5
0重量%含有されていることを特徴とする正極板用活物
質材料。
【0020】(2) Pbと、前記Pbに対して0.0
1〜0.1重量%のSnと、前記Snに対して1〜50
重量%のSbとからなるPb−Sn−Sb合金を粉末化
して製造することを特徴とする正極板用活物質材料の製
造方法。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、活物質中の導電性を高
めて、活物質利用率を高めることができる。また充放電
される鉛蓄電池の活物質利用率を長期に亘って高く維持
することができる。そのため、電池のサイクル寿命を延
ばすことができる。また、添加剤(Sn,Sb)の量を
少なくできるので、鉛蓄電池のコストを低くできる。ま
た本発明によれば、Sbイオンは負極板に移動すること
が少ないので、負極板の水素過電圧が低下して、電池の
電解液が減少するような問題は発生しにくい利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 試験に用いた電池の重負荷寿命を示す図であ
る。
【図2】 Pbに対するSnの量及びSnに対するSb
の量を変えた場合の電池の活物質利用率の違いを示す図
である。
【図3】 鉛合金粉末に対するSnO2 粉末の量及びS
nO2 のSnに対するSbの量(Sb2 3 粉末の量)
を変えた場合の電池の活物質利用率の違いを示す図であ
る。
【図4】 鉛合金粉末に対するSnSO4 粉末の量及び
SnSO4 のSnに対するSbの量(Sb2 3 粉末の
量)を変えた場合の電池の活物質利用率の違いを示す図
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活物質材料としてPb−Sn−Sb合金
    の粉末が用いられており、 前記Snは前記Pb−Sn−Sb合金中の前記Pbに対
    して0.01〜0.1重量%含有され、 前記Sbは前記Pb−Sn−Sb合金中の前記Snに対
    して1〜50重量%含有されていることを特徴とする鉛
    蓄電池用正極板。
  2. 【請求項2】 活物質材料を含有する活物質ペーストを
    集電体に充填して鉛蓄電池用正極板を製造する方法にお
    いて、 前記活物質材料として、Pbと、前記Pbに対して0.
    01〜0.1重量%のSnと、前記Snに対して1〜5
    0重量%のSbとからなるPb−Sn−Sb合金の粉末
    を用いることを特徴とする鉛蓄電池用正極板の製造方
    法。
JP8014031A 1996-01-30 1996-01-30 鉛蓄電池用正極板及びその製造方法 Withdrawn JPH09213313A (ja)

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