JPH11273666A - 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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JPH11273666A
JPH11273666A JP10077375A JP7737598A JPH11273666A JP H11273666 A JPH11273666 A JP H11273666A JP 10077375 A JP10077375 A JP 10077375A JP 7737598 A JP7737598 A JP 7737598A JP H11273666 A JPH11273666 A JP H11273666A
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JP
Japan
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positive electrode
electrode plate
acid
sulfate
active material
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Application number
JP10077375A
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English (en)
Inventor
Koji Hayashi
晃司 林
Masayuki Terada
正幸 寺田
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Publication date
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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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高率放電においても容量を高めて利用率を高
めることができる鉛蓄電池用正極板を得る。 【解決手段】 正極活物質層に、アルカリ溶液を滴下す
る電位差滴定によりpH7.5以上で緩衝が生じる難還
元性の耐酸性硫酸鉛を各活物質層に対して0.5〜2重
量%含有させる。

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、鉛粉と希硫酸とを含有する活物質
ペーストを集電体に充填した未乾燥極板を作った後に、
この未乾燥極板を熟成乾燥した未化成極板を作る。次に
未化成極板を化成して製造する。このような鉛蓄電池用
極板の容量を高めて利用率を高めるために、活物質ペー
ストに適量のカーボン粉末や鉛酸バリウム(BaPbO
3 )粉末を添加することが提案された。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の添加剤は、0.3CA程度の低率放電においては、利
用率を高められるものの、3CA程度の高率放電になる
と、利用率を十分に高めることができないという問題が
あった。
【0004】本発明の目的は、高率放電においても容量
を高めて利用率を高めることができる鉛蓄電池用正極板
及びそ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、正極活物質層
を有する鉛蓄電池用正極板を改良の対象にして、難還元
性の耐酸性硫酸塩、またはアルカリ溶液を滴下する電位
差滴定によりpH7.5以上で緩衝が生じる耐酸性硫酸
塩を正極活物質層に含有させる。ここで、アルカリ溶液
を滴下する電位差滴定によりpH7.5以上で緩衝が生
じる耐酸性硫酸塩とは、耐酸性硫酸塩を水に分散し、こ
れにNaOH水溶液を滴下して、緩衝(滴下量に対して
pHが変化しなくなる作用)が生じるpHが7.5以上
になる耐酸性硫酸塩である。
【0006】このような耐酸性硫酸塩は、電池を充電し
ても変化せず、硫酸イオンが多い水溶液中では、硫酸イ
オンと電気化学的に結合しやすく、硫酸イオンが少ない
水溶液中では、硫酸イオンを放出しやすい。即ち、硫酸
イオンの多いところから硫酸イオンを取り込む。そのた
め、本発明のように正極活物質層に耐酸性硫酸塩を含有
させると、高率放電時に滞りやすい硫酸イオンを硫酸イ
オンを正極活物質に供給する役割を耐酸性硫酸塩が果た
す。これにより、高率放電においても鉛蓄電池用正極板
の容量を高めて利用率を高めることができる。
【0007】耐酸性硫酸塩の含有量は、正極活物質層に
対して0.5〜2重量%とするのが好ましい。0.5重
量%下回ると、利用率を高められない。2重量%を上回
ると、活物質と集電体との接合面積が減少して利用率は
逆に減少する。
【0008】耐酸性硫酸塩としては、硫酸カルシウム、
耐酸性硫酸鉛等の種々のものを用いることができる。特
に耐酸性硫酸鉛は、活物質の放電生成物となる硫酸鉛の
核となり、放電生成物を覆うことがない。そのため、利
用率を高める効果が大きい。また、硫酸イオンの活物質
層内部への供給は極板表面から行われるので、集電体の
両面に正極活物質層が形成された鉛蓄電池用正極板で
は、正極活物質層の少なくとも片面表面部に、難還元性
の耐酸性硫酸鉛を10重量%以下含有する耐酸性硫酸鉛
含有層を形成し、この耐酸性硫酸鉛含有層の厚みを正極
活物質層の厚みに対して10%以下とするのが好まし
い。
【0009】本発明の正極板は、予め製造した耐酸性硫
酸鉛を活物質ペーストに添加してもよいし、正極板を製
造する工程で、活物質層内部に耐酸性硫酸鉛を生成して
もよい。正極板を製造する工程で活物質層内部に耐酸性
硫酸鉛を生成する場合は、鉛粉と希硫酸とを含有する活
物質ペーストを集電体に充填した未乾燥正極板を作る工
程と、未乾燥正極板を熟成乾燥した未化成正極板を作る
工程とを有する鉛蓄電池用正極板の製造方法を対象にす
る。そして、未化成正極板を温度20℃以上、濃度0.
05〜11.0モル/lの希硫酸中に浸漬して、未化成
正極板中に難還元性の耐酸性硫酸鉛を0.5〜2重量%
生成する。
【0010】また、未化成正極板に化成処理を施した化
成正極板を温度20℃以上、濃度0.05〜11.0モ
ル/lの希硫酸中に浸漬しても、未化成正極板中に難還
元性の耐酸性硫酸鉛を0.5〜2重量%生成できる。
【0011】
【発明の実施の形態】(試験1)本試験に用いた各正極
板を次のようにして製造した。最初に難還元性の耐酸性
硫酸鉛を作った。まず、硝酸鉛[Pb(NO3 2 ]と
1.0モル/lの硫酸とを混合したものを75℃で24
時間放置した。次にこれを蒸留水で洗浄し、その後濾過
してから、400℃で24時間熱処理をして耐酸性硫酸
鉛を得た。この耐酸性硫酸鉛は、アルカリ溶液を滴下す
る電位差滴定によりpH8.1(7.5以上)で緩衝が
生じる耐酸性硫酸鉛でもある。
【0012】次に一酸化鉛を70〜80重量%含有する
鉛粉3kgと、濃度35重量%の硫酸10〜18重量%
とを混練したものを用いて、表1に示すように、添加剤
を含まない正極活物質ペースト、並びに耐酸性硫酸鉛,
鉛酸バリウム(BaPbO3)及び硫酸カルシウム(C
aSO4 )の添加剤を含む正極活物質ペーストを複数作
った。なお、ここで添加剤の含有量(重量%)は、後に
形成される正極活物質層に対する量である。次に各正極
活物質ペーストを鉛合金製の400mm×70mm×3
mmの格子体からなる集電体にそれぞれ充填して未乾燥
極板を作った。次に各未乾燥極板を窒素雰囲気下におい
て80℃で24時間放置して各未化成正極板を作った。
【0013】次に各未化成正極板と組み合わせる未化成
負極板を製造した。まず、一酸化鉛を70〜80重量%
含有する鉛粉3kgと、リグニン6gと、硫酸バリウム
30gと、濃度35重量%の硫酸10〜18重量%とを
混練して負極活物質ペーストを作った。次に負極活物質
ペースト25gを鉛合金製の40mm×70mm×3m
mの格子体からなる集電体にそれぞれ充填して未乾燥極
板を作った。次に各未乾燥極板を窒素雰囲気下において
80℃で24時間放置して各未化成負極板を作った。
【0014】次に未化成正極板と未化成負極板とを化成
槽で化成して、正極板2枚と負極板3枚とをそれぞれ組
み合わせて4Ah−2Vの密閉形鉛蓄電池を作った。
【0015】次に40±5℃中において、0.4Aの定
電流で添加剤を含まない電池2に対して100%充電す
る量の充電を各鉛蓄電池に施した。そして、各鉛蓄電池
を25±2℃中において、12A(3C)の高率放電の
定電流で終止電圧1.3Vまで放電して、各電池の容量
を測定し、各電池の正極活物質利用率を算出した。な
お、活物質利用率は、(実際の容量)/(理論容量)×
100の式で求めた。表1はその結果を示している。
【0016】
【表1】 表1より、耐酸性硫酸鉛及び硫酸カルシウムのように耐
酸性硫酸塩を正極活物質に添加すると、従来の添加剤
(鉛酸バリウム)に比べて活物質利用率を高められるの
が分る。特に耐酸性硫酸塩の含有量を正極活物質層に対
して0.5〜2重量%とすると、活物質利用率を高めら
れるのが分る。
【0017】(試験2)試験1において電池2に用いた
添加剤を含まない未化成正極板を表2に示すように温度
が異なる濃度0.1モル/lの硫酸に36時間、100
ml/枚の条件でそれぞれ浸漬して、未化成正極板の正
極活物質層に対して1重量%の耐酸性硫酸鉛を正極活物
質層内に生成した。次に各未化成正極板の正極活物質1
gを100mlの水に分散し、これに0.5モル/lの
NaOH水溶液を滴下して、緩衝(滴下量に対してpH
が変化しなくなる作用)が生じるpHを測定した。
【0018】次に各未化成正極板を試験1に示す各未化
成負極板と組み合わせて鉛蓄電池を作り、試験1と同様
にして正極活物質利用率を測定した。表2はその結果を
示している。
【0019】
【表2】 表2より、アルカリ溶液を滴下する電位差滴定によりp
H7.5以上で緩衝が生じる耐酸性硫酸鉛を耐酸性硫酸
鉛を正極活物質に生成させると、活物質利用率を高めら
れるのが分る。
【0020】(試験3)試験1において電池2に用いた
添加剤を含まない未化成正極板を40±5℃中で正極板
に対して0.1A/枚の定電流で電池に対して150%
まで充電を行い、既化成正極板を作成した。作成した既
化成正極板を表3に示すように温度が異なる濃度0.1
モル/lの硫酸に36時間、100ml/枚の条件でそ
れぞれ浸漬して、未化成正極板の正極活物質層に対して
1重量%の耐酸性硫酸鉛を正極活物質層内に生成した。
次に各未化成正極板の正極活物質1gを100mlの水
に分散し、これに0.5モル/lのNaOH水溶液を滴
下して、緩衝(滴下量に対してpHが変化しなくなる作
用)が生じるpHを測定した。
【0021】次に各未化成正極板を試験1に示す各未化
成負極板と組み合わせて鉛蓄電池を作り、試験1と同様
にして正極活物質利用率を測定した。表3はその結果を
示している。
【0022】
【表3】 表3より、アルカリ溶液を滴下する電位差滴定によりp
H7.5以上で緩衝が生じる耐酸性硫酸鉛を耐酸性硫酸
鉛を正極活物質に生成させると、活物質利用率を高めら
れるのが分る。
【0023】(試験4)試験1において電池2に用い
た、添加剤を含まない正極活物質ペースト(以後、耐酸
性硫酸鉛非含有ペーストという)と、耐酸性硫酸鉛を1
0重量%含有する正極活物質ペースト(以後、耐酸性硫
酸鉛含有ペーストという)とを用意した。そして、耐酸
性硫酸鉛非含有ペーストを用いて耐酸性硫酸鉛非含有層
を形成してから、耐酸性硫酸鉛非含有層の片面に耐酸性
硫酸鉛含有ペーストを用いて耐酸性硫酸鉛含有層を形成
して厚み3mmの正極活物質層を作って複数の正極板を
作った。これら複数の正極板は、正極活物質層の厚みに
対する耐酸性硫酸鉛含有層の厚み(厚み割合)が表4に
示すように異なっている。
【0024】次に各未化成正極板を試験1に示す各未化
成負極板と組み合わせて鉛蓄電池を作り、試験1と同様
にして正極活物質利用率を測定した。表4はその結果を
示している。
【0025】
【表4】 表4より、耐酸性硫酸鉛含有層の厚みが正極活物質層の
厚みに対して10%を超えると活物質利用率が低下する
のが分る。これは、耐酸性硫酸鉛含有層の厚みが厚くな
ると、耐酸性硫酸鉛非含有層への硫酸イオンの拡散が十
分に行えないためである。
【0026】(試験5)試験1において電池2に用いた
添加剤を含まない耐酸性硫酸鉛非含有ペーストと、表5
に示すように耐酸性硫酸鉛の含有量が異なる各耐酸性硫
酸鉛含有ペーストとを用意した。そして、耐酸性硫酸鉛
非含有ペーストを用いて耐酸性硫酸鉛非含有層を形成し
てから、耐酸性硫酸鉛非含有層の片面に各耐酸性硫酸鉛
含有ペーストを用いて耐酸性硫酸鉛含有層をそれぞれ形
成して厚み3mmの正極活物質層を作って複数の正極板
を作った。なお、正極活物質層全体の厚みに対する耐酸
性硫酸鉛含有層の厚みの割合は10%とした。
【0027】次に各未化成正極板を試験1に示す各未化
成負極板と組み合わせて鉛蓄電池を作り、試験1と同様
にして正極活物質利用率を測定した。表5はその結果を
示している。
【0028】
【表5】 表5より、耐酸性硫酸鉛含有層が耐酸性硫酸鉛を10重
量%を超えて含有しても活物質利用率が大きく変化しな
いのが分る。
【0029】なお、上記試験では、耐酸性硫酸鉛非含有
層の片面に耐酸性硫酸鉛含有層を形成した正極板の試験
例を示したが、耐酸性硫酸鉛非含有層の両面に耐酸性硫
酸鉛含有層を形成した正極板でも、同様の効果を得るこ
とができる。
【0030】なお、上記各試験では、密閉形鉛蓄電池を
用いた例を示したが、液式鉛蓄電池を用いた場合でも、
同様の効果が得ることが確認された。
【0031】
【発明の効果】難還元性の耐酸性硫酸塩、またはアルカ
リ溶液を滴下する電位差滴定によりpH7.5以上で緩
衝が生じる耐酸性硫酸塩は、電池を充電しても変化せ
ず、硫酸イオンが多い水溶液中では、硫酸イオンと電気
化学的に結合しやすく、硫酸イオンが少ない水溶液中で
は、硫酸イオンを放出しやすい。即ち、硫酸イオンの多
いところから硫酸イオンを取り込む。本発明によれば、
正極活物質層にこのような耐酸性硫酸塩を含有させるの
で、高率放電時に滞りやすい硫酸イオンを硫酸イオンを
正極活物質に供給する役割を耐酸性硫酸塩が果たす。こ
れにより、高率放電においても鉛蓄電池用正極板の容量
を高めて利用率を高めることができる。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極活物質層を有する鉛蓄電池用正極板
    において、 前記正極活物質層に難還元性の耐酸性硫酸塩が含有され
    ていることを特徴とする鉛蓄電池用正極板。
  2. 【請求項2】 正極活物質層を有する鉛蓄電池用正極板
    において、 アルカリ溶液を滴下する電位差滴定によりpH7.5以
    上で緩衝が生じる耐酸性硫酸塩が前記正極活物質層に含
    有されていることを特徴とする鉛蓄電池用正極板。
  3. 【請求項3】 前記耐酸性硫酸塩の含有量は、前記正極
    活物質層に対して0.5〜2重量%であることを特徴と
    する請求項1に記載の鉛蓄電池用正極板。
  4. 【請求項4】 前記耐酸性硫酸塩として耐酸性硫酸鉛を
    用いることを特徴とする請求項3に記載の鉛蓄電池用正
    極板。
  5. 【請求項5】 集電体の両面に正極活物質層が形成され
    た鉛蓄電池用正極板において、 前記正極活物質層の少なくとも片面表面部には、難還元
    性の耐酸性硫酸鉛を10重量%以下含有する耐酸性硫酸
    塩含有層が形成されており、 前記耐酸性硫酸鉛含有層の厚みは、前記正極活物質層の
    厚みに対して10%以下であることを特徴とする鉛蓄電
    池用正極板。
  6. 【請求項6】 鉛粉と希硫酸とを含有する活物質ペース
    トを集電体に充填した未乾燥正極板を作る工程と、 前記未乾燥正極板を熟成乾燥した未化成正極板を作る工
    程とを有する鉛蓄電池用正極板の製造方法において、 前記未化成正極板を温度20℃以上、濃度0.05〜1
    1.0モル/lの希硫酸中に浸漬して、前記未化成正極
    板中に難還元性の耐酸性硫酸鉛を0.5〜2重量%生成
    することを特徴とする鉛蓄電池用正極板の製造方法。
  7. 【請求項7】 鉛粉と希硫酸とを含有する活物質ペース
    トを集電体に充填した未乾燥正極板を作る工程と、 前記未乾燥正極板を熟成乾燥した未化成正極板を作る工
    程と、 前記未化成正極板を化成して化成正極板を作る工程とを
    有する鉛蓄電池用正極板の製造方法において、 前記化成正極板を温度20℃以上、濃度0.05〜1
    1.0モル/lの希硫酸中に浸漬して、前記未化成正極
    板中に難還元性の耐酸性硫酸鉛を0.5〜2重量%生成
    することを特徴とする鉛蓄電池用正極板の製造方法。
JP10077375A 1998-03-25 1998-03-25 鉛蓄電池用正極板及びその製造方法 Withdrawn JPH11273666A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100373666C (zh) * 2002-04-18 2008-03-05 江苏隆源双登电源有限公司 铅酸蓄电池正极活性材料及制作方法
JP2010277807A (ja) * 2009-05-28 2010-12-09 Furukawa Battery Co Ltd:The 鉛蓄電池用電極および鉛蓄電池用電極の作製方法

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