JPWO2018105060A1 - Liquid lead-acid battery - Google Patents
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Abstract
本発明は、所定の大きさを有する液式鉛蓄電池において、電解液の成層化を抑制し、耐久性を向上させることを目的とする。本発明は、一態様において、正極板(10)と、負極板(9)と、正極板(10)と負極板(9)との間に配置されたセパレータ(11)と、負極板(9)とセパレータ(11)との間に配置された膜体(14)と、電解液と、正極板(10)、負極板(9)、セパレータ(11)、膜体(14)及び電解液を収容する電槽と、を備え、JIS D5301において規定される区分でD以上の幅寸法を有する液式鉛蓄電池であって、膜体(14)は平均細孔径が15μm以下の細孔を有し、かつ膜体(14)の空孔率が93%以下である、液式鉛蓄電池を提供する。An object of the present invention is to suppress stratification of an electrolyte and improve durability in a liquid lead-acid battery having a predetermined size. In one aspect, the present invention provides a positive plate (10), a negative plate (9), a separator (11) disposed between the positive plate (10) and the negative plate (9), and a negative plate (9). ) And the separator (11), the membrane body (14), the electrolytic solution, the positive electrode plate (10), the negative electrode plate (9), the separator (11), the membrane body (14) and the electrolytic solution. A liquid lead-acid battery having a width dimension equal to or larger than D in a section defined in JIS D5301 and having a mean pore diameter of 15 μm or less. And the liquid lead acid battery whose porosity of a film body (14) is 93% or less is provided.
Description
本発明は、液式鉛蓄電池に関する。 The present invention relates to a liquid lead acid battery.
鉛蓄電池は、産業用に広く用いられており、例えば自動車のバッテリー、バックアップ用電源、及び電動車の主電源に用いられる。近年の自動車では、炭酸ガス排出規制対策、低燃費化等を目的として、発電制御、信号待ち等の際にエンジンを停止するアイドリングストップアンドスタートシステム(以下、「ISS」と称する。)が採用されるようになっている。 Lead-acid batteries are widely used for industrial purposes, and are used, for example, for automobile batteries, backup power supplies, and main power supplies for electric vehicles. In recent automobiles, an idling stop-and-start system (hereinafter referred to as “ISS”) that stops the engine during power generation control, waiting for a signal, or the like is employed for the purpose of carbon dioxide emission regulation measures, fuel efficiency reduction, and the like. It has become so.
アイドリングストップ中はオルタネータによる発電が行われないため、電動装備への電力は全て鉛蓄電池から供給され、鉛蓄電池では従来よりも深い充電が行われる。また、走行中もオルタネータの発電が制御されるため、充電不足の状態となる。 Since no power is generated by the alternator during idling stop, all electric power to the electric equipment is supplied from the lead storage battery, and the lead storage battery is charged deeper than before. Moreover, since the power generation of the alternator is controlled even during traveling, the battery is in a state of insufficient charging.
鉛蓄電池において深い放電と充電不足とが繰り返される場合、電解液の成層化が生じ、鉛蓄電池の短寿命化の要因として顕在化してきている。ここで、成層化とは、充放電の繰り返しにより、電解液中の硫酸イオン(SO4 2−)及び硫酸水素イオン(HSO4 −)(以下、これらを「硫酸イオン」と総称する)が沈降して、電槽の上下で電解液の比重に差が生じる現象をいう。特にISS車用鉛蓄電池では、電解液の撹拌効果が得られにくい中間充電状態で使用されるため、成層化の抑制が重要な課題である。When deep discharge and insufficient charging are repeated in a lead storage battery, stratification of the electrolyte occurs, which has become apparent as a cause of shortening the life of the lead storage battery. Here, stratification means that sulfate ions (SO 4 2− ) and hydrogen sulfate ions (HSO 4 − ) (hereinafter collectively referred to as “sulfate ions”) in the electrolytic solution are precipitated by repeated charge and discharge. A phenomenon in which a difference in the specific gravity of the electrolyte occurs between the top and bottom of the battery case. In particular, in a lead storage battery for an ISS vehicle, suppression of stratification is an important issue because it is used in an intermediate charging state in which the effect of stirring the electrolyte is difficult to obtain.
このような課題に対し、特許文献1には、耐酸性微多孔性樹脂フィルムシートと耐酸性不織布シートとを積層状態にしたことを特徴とする、液式鉛蓄電池のセパレータに関する技術が記載されている。耐酸性不織布シートは、繊維径2〜4.5μmのウール状ガラス繊維が50質量%以上で構成され、平均孔径が20〜100μmであることを特徴としている。 For such a problem,
しかし、特許文献1に記載の耐酸性不織布シートでは、その平均孔径が20〜100μmであるために、特に電池サイズ(幅寸法)が大きい場合には充電時に電極板近傍で大量に発生した硫酸イオンが孔をすり抜けて沈降し、電解液が成層化するおそれがある。 However, in the acid-resistant non-woven fabric sheet described in
そこで、本発明は、所定の大きさを有する液式鉛蓄電池において、電解液の成層化を抑制し、耐久性を向上させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress the stratification of the electrolytic solution and improve the durability in a liquid lead acid battery having a predetermined size.
本発明者らの検討によれば、正極近傍では、放電時に発生した水が電解液の混合を促進するため、成層化の影響は小さい一方、負極近傍では、そのような作用がないために、成層化が起こりやすい。また、成層化は、鉛蓄電池の寸法が大きいほど顕著に生じる。そこで、本発明者らは、更なる検討を重ねた結果、所定の幅寸法を有する液式鉛蓄電池において、負極とセパレータとの間に細孔を有する膜体を設け、膜体の平均細孔径が15μm以下であり、かつ空孔率が93%以下である場合に、電解液の成層化を抑制し、耐久性を向上させることが可能になることを見出した。 According to the study by the present inventors, water generated at the time of discharge promotes mixing of the electrolyte solution in the vicinity of the positive electrode, so that the effect of stratification is small, while there is no such effect in the vicinity of the negative electrode. Stratification is likely to occur. Further, stratification becomes more prominent as the size of the lead storage battery is larger. Therefore, as a result of repeated studies, the present inventors have provided a film body having pores between the negative electrode and the separator in a liquid lead-acid battery having a predetermined width dimension, and the average pore diameter of the film body Has been found to be possible to suppress the stratification of the electrolytic solution and improve the durability when the porosity is 93 μm or less and the porosity is 93% or less.
すなわち、本発明は、一態様において、正極板と、負極板と、正極板と負極板との間に配置されたセパレータと、負極板とセパレータとの間に配置された膜体と、電解液と、正極板、負極板、セパレータ、膜体及び電解液を収容する電槽と、を備え、JIS D5301において規定される区分でD以上の幅寸法を有する液式鉛蓄電池であって、膜体は平均細孔径が15μm以下の細孔を有し、かつ膜体の空孔率が93%以下である、液式鉛蓄電池である。 That is, in one aspect, the present invention provides a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, a film body disposed between the negative electrode plate and the separator, and an electrolytic solution. A liquid-type lead-acid battery having a width dimension equal to or greater than D in a section defined in JIS D5301, and a battery body containing a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, a film body, and an electrolytic solution Is a liquid lead-acid battery having pores with an average pore diameter of 15 μm or less and a membrane body porosity of 93% or less.
本発明は、他の一態様において、正極板と、負極板と、正極板と負極板との間に配置されたセパレータと、負極板とセパレータとの間に配置された膜体と、電解液と、正極板、負極板、セパレータ、膜体及び電解液を収容する電槽と、を備え、EN 50342−2において規定される区分でLBN0〜6又はLN0〜6の幅寸法を有する液式鉛蓄電池であって、膜体は平均細孔径が15μm以下の細孔を有し、かつ膜体の空孔率が93%以下である、液式鉛蓄電池である。 In another aspect, the present invention provides a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, a film body disposed between the negative electrode plate and the separator, and an electrolytic solution. And a battery lead containing a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, a film body, and an electrolytic solution, and liquid lead having a width dimension of LBN0 to 6 or LN0 to 6 in a section defined in EN 50342-2 The storage battery is a liquid lead storage battery in which the film body has pores having an average pore diameter of 15 μm or less, and the porosity of the film body is 93% or less.
一態様において、膜体の空孔率は、80%以上である。 In one embodiment, the porosity of the film body is 80% or more.
一態様において、膜体は、0.3mm以下の厚さ及び30g/m2〜50g/m2の目付けを有する。In one embodiment, the film body has the following thickness and 30g / m 2 ~50g /
一態様において、膜体は、基材と、該基材上に形成された親水被膜とを含み、基材は、有機織布、有機不織布及び多孔質膜から選ばれる少なくとも1種であり、親水被膜は、アルミナ及びシリカから選ばれる少なくとも1種の親水性材料と、アクリルアミド、シリカゾル及びシランカップリング剤から選ばれる少なくとも1種の保持体材料とを含む。 In one embodiment, the film body includes a base material and a hydrophilic film formed on the base material, and the base material is at least one selected from an organic woven fabric, an organic non-woven fabric, and a porous membrane. The coating includes at least one hydrophilic material selected from alumina and silica, and at least one holding material selected from acrylamide, silica sol, and a silane coupling agent.
一態様において、親水性材料は、アルミナ単体、シリカ単体又はアルミナとシリカとの混合物からなる。 In one aspect, the hydrophilic material comprises alumina alone, silica alone or a mixture of alumina and silica.
一態様において、親水被膜の厚さは、10nm〜1000nmである。 In one embodiment, the thickness of the hydrophilic coating is 10 nm to 1000 nm.
一態様において、膜体は、無機不織布を含む。 In one embodiment, the film body includes an inorganic nonwoven fabric.
一態様において、セパレータの負極板側の表面には、アルミナ及びシリカから選ばれる少なくとも1種の親水性材料と、アクリルアミド、シリカゾル及びシランカップリング剤から選ばれる少なくとも1種の保持体材料とを含む親水被膜が形成されている。 In one embodiment, the surface of the separator on the negative electrode plate side includes at least one hydrophilic material selected from alumina and silica, and at least one holding material selected from acrylamide, silica sol, and a silane coupling agent. A hydrophilic film is formed.
本発明によれば、所定の大きさを有する液式鉛蓄電池において、電解液の成層化を抑制し、耐久性を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the liquid lead acid battery which has a predetermined magnitude | size, stratification of electrolyte solution can be suppressed and durability can be improved.
以下、図面を適宜参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
図1は、一実施形態に係る液式鉛蓄電池(以下、単に「鉛蓄電池」ともいう)の全体構成及び内部構造を示す斜視図である。図1に示すように、本実施形態に係る鉛蓄電池1は、上面が開口している電槽2と、電槽2の開口を閉じる蓋3とを備えている。電槽2及び蓋3は、例えばポリプロピレンで形成されている。蓋3には、負極端子4と、正極端子5と、蓋3に設けられた注液口を閉塞する液口栓6とが設けられている。 FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration and an internal structure of a liquid lead acid battery (hereinafter also simply referred to as “lead acid battery”) according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the
電槽2の内部には、電極群7と、電極群7を負極端子4に接続する負極柱8と、電極群7を正極端子5に接続する正極柱(図示せず)と、希硫酸等の電解液とが収容されている。 Inside the
鉛蓄電池1は、一実施形態において、JIS D5301において規定される区分でD以上の幅寸法を有する。鉛蓄電池1の幅寸法は、例えば、JIS D5301において規定される区分でD、E、F、G又はHであってよい。 In one embodiment, the
鉛蓄電池1は、一実施形態において、EN 50342−2において規定される区分でLBN0以上又はLN0以上の幅寸法を有する。鉛蓄電池1の幅寸法は、例えば、EN 50342−2において規定される区分でLBN0〜6又はLN0〜6であってよい。 In one embodiment, the
鉛蓄電池1は、一実施形態において、170mm以上の幅寸法を有する。鉛蓄電池1の幅寸法は、例えば、175mm以上又は180mm以上であってもよく、280mm以下又は225mm以下であってもよい。 In one embodiment, the
図2は、電極群7を示す斜視図である。図2に示すように、電極群7は、金属鉛(Pb)を活物質として含む板状の負極板9と、二酸化鉛(PbO2)を活物質として含む板状の正極板10と、負極板9と正極板10との間に配置されたセパレータ11とを備えている。電極群7は、複数の負極板9と正極板10とが、セパレータ11を介して、電槽2の開口面と略平行方向に交互に積層された構造を有している。すなわち、負極板9及び正極板10は、それらの主面が電槽2の開口面と垂直方向に広がるように配置されている。FIG. 2 is a perspective view showing the
セパレータ11は、例えば、負極板9を収容可能なように袋状に形成されている。セパレータ11を形成する材料の例としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が挙げられる。セパレータ11は、これらの材料で形成された織布、不織布、多孔質膜等にSiO2、Al2O3等の無機系粒子を付着させたものであってよい。For example, the
セパレータ11の厚さは、好ましくは0.1mm〜0.5mm、より好ましくは0.2mm〜0.3mmである。セパレータ11の厚さが0.1mm以上であると、セパレータの強度を確保できる。セパレータ11の厚さが0.5mm以下であると、電池の内部抵抗の上昇を抑制できる。 The thickness of the
セパレータ11の平均孔径は、好ましくは10nm〜500nm、より好ましくは30nm〜200nmである。セパレータ11の平均孔径が10nm以上であると、硫酸イオンを好適に通過させ、硫酸イオンの拡散速度を確保できる。セパレータ11の平均孔径が500nm以下であると、鉛のデンドライトの成長が抑制され、短絡が生じにくくなる。 The average pore diameter of the
複数の負極板9の耳部9a同士は、負極側ストラップ12で集合溶接されている。同様に、複数の正極板10の耳部10a同士は、正極側ストラップ13で集合溶接されている。そして、負極側ストラップ12及び正極側ストラップ13のが、それぞれ負極柱8及び正極柱を介して負極端子4及び正極端子5に接続される。 The
図3は、図2におけるI−I線に沿った矢視断面を示す模式断面図である。図3に示すように、負極板9とセパレータ11との間には膜体14が設けられている。本実施形態では、膜体14は、負極板9の表面を覆うように負極板9に密着した状態で設けられている。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a cross-section taken along the line II in FIG. As shown in FIG. 3, a
膜体14は、例えばシート状又は袋状であってよい。膜体14がシート状である場合、膜体14は負極板9に巻きつけられるようにして負極板9の表面を覆っている。膜体14が袋状である場合、負極板9は膜体14内に収容されている。 The
図4は、負極板9を示す平面図である。図4に示すように、負極板9は、略長方形の平面形状を有し、鉛合金で形成された格子体9bと、略長方形の平面形状を有し、格子体9bの一辺から負極板9の外側へ突出する耳部9aと、格子体9bに充填された活物質(図示せず)と、活物質を覆うように負極板9の表面に設けられた膜体14とを備えている。 FIG. 4 is a plan view showing the
負極板9の幅W(負極板9の耳部9aが設けられている辺の長さ)は、電解液の成層化を更に抑制できる観点から、好ましくは120mm以上、より好ましくは130mm以上、更に好ましくは140mm以上である。 The width W of the negative electrode plate 9 (the length of the side where the
膜体14としては、好ましくは、無機不織布、有機織布、有機不織布又は多孔質膜の細孔を有する膜体(多孔性膜体)を含む。膜体14は、好ましくは親水性を有している。無機不織布を形成する材料の例としては、電解液中で−OH基等の親水性基を形成可能な材料が挙げられ、具体的にはSiO2等が挙げられる。このような無機不織布を用いる場合、親水処理は不要となる。The
有機織布、有機不織布又は多孔質膜が用いられる場合、これらの表面には、好ましくは親水被膜が形成されている。有機織布、有機不織布又は多孔質膜を形成する材料の例としては、ポリプロピレン、セルロース、ポリエチレン、ナイロン、アラミド、ポリエステル等が挙げられる。有機織布、有機不織布又は多孔質膜としては、無処理のもの(表面処理がなされていないもの)であっても親水処理(後述する親水被膜を設ける処理とは別の親水処理)がなされているものであってもよいが、工程短縮の観点から無処理のものが好ましく用いられる。 When an organic woven fabric, an organic nonwoven fabric or a porous membrane is used, a hydrophilic film is preferably formed on these surfaces. Examples of the material forming the organic woven fabric, the organic nonwoven fabric or the porous membrane include polypropylene, cellulose, polyethylene, nylon, aramid, polyester and the like. The organic woven fabric, the organic nonwoven fabric or the porous membrane is subjected to a hydrophilic treatment (hydrophilic treatment different from the treatment for providing a hydrophilic film to be described later) even if it is untreated (no surface treatment). However, an untreated one is preferably used from the viewpoint of shortening the process.
図5(a)は、図4の負極板9の一部分Pを示す要部平面図であり、膜体14が有機不織布を含む場合を示している。この場合、図5(a)に示すように、膜体14では、糸状の繊維が不規則に絡み合った構成となっており、これにより細孔が形成されている。 Fig.5 (a) is a principal part top view which shows the part P of the
図5(b)は、図5(a)の膜体14の要部断面図である。図5(b)に示すように、膜体14が有機不織布(又は有機織布若しくは多孔質膜)を含む場合、膜体14は親水性材料15及び保持体材料16を含む親水被膜17を更に含んでおり、親水被膜17は有機不織布(又は有機織布若しくは多孔質膜)である基材18上に形成されている。 FIG. 5B is a cross-sectional view of the main part of the
親水性材料15と保持体材料16との質量比(親水性材料:保持体材料)は、親水性材料15がシリカの場合、固形分換算で、好ましくは90:10〜70:30、より好ましくは86:14〜74:26、更に好ましくは82:18〜78:22である。親水性材料15がアルミナの場合、当該質量比(親水性材料:保持耐材料)は、好ましくは96:4〜84:16、より好ましくは93:7〜87:13、更に好ましくは91:9〜89:11である。 When the
ここで、親水被膜17は、硫酸イオンとの相互作用を大きくし、電解液の成層化を更に抑制するために形成されるが、硫酸イオンの挙動を阻害する障害物ともなり得る。そのような障害物は、硫酸イオンの拡散速度を低下させ、鉛蓄電池の内部抵抗を上昇させるおそれがある。また、親水被膜17は、吸着して集めた硫酸イオンを電極へ供給し、親水被膜から電極への硫酸イオンの供給効率が、高率放電性能、充電受入性等の電池性能に影響すると考えられる。したがって、電解液の成層化に加えて、鉛蓄電池の内部抵抗等の他の電池性能にも優れる観点から、親水被膜17の構成を後述のように選択することが好ましい。 Here, the
親水性材料15は、酸性水溶液に浸漬されても溶解せず、硫酸イオンとの間に働く化学的相互作用によって親水性を長期間保てることから、好ましくは無機材料である。このような無機材料としては、親水性シリカ粒子(コロイダルシリカ)等のシリカ(SiO2)、親水性アルミナゾル等のアルミナ(Al2O3)、BaSO4、TiO2などが挙げられる。The
親水性材料15は、好ましくは、シリカ単体、アルミナ単体、又はシリカとアルミナとの混合物からなる。コロイダルシリカはアルコールを分散媒とし、アルミナゾルは水を分散媒としているため、これらは混ぜ合わせて容易に混合物を得ることができる。これらの無機材料のより具体な例としては、日産化学工業(株)製コロイダルシリカIPA−ST−UP、IPA−ST、ST−OXS、ST−K2及びLSS−35、日産化学工業(株)製アルミナゾルAS−200等が挙げられる。 The
コロイダルシリカとしては、比表面積が130m2/g〜1000m2/gである粒子を用いることが好ましい。このようなコロイダルシリカの形状が球形であると仮定すると、その粒子径は2nm〜20nmである。アルミナゾルとしては、比表面積が200m2/g〜400m2/gである粒子を用いることが好ましい。このようなアルミナ粒子の形状が板状であると仮定すると、その寸法(縦、横及び高さ)は例えば10nm×10nm×100nm程度である。The colloidal silica, the specific surface area is preferably used particles is 130m 2 / g~1000m 2 / g. Assuming that the shape of such colloidal silica is spherical, the particle diameter is 2 nm to 20 nm. The alumina sol, specific surface area is preferably used particles is 200m 2 / g~400m 2 / g. Assuming that the shape of such alumina particles is plate-like, the dimensions (vertical, horizontal and height) are, for example, about 10 nm × 10 nm × 100 nm.
保持体材料16としては、有機材料又は無機材料を用いることができる。有機材料の例としては、アクリルアミド等の有機低分子材料、又は、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等の有機高分子材料が挙げられる。無機材料の例としては、アクリルアミド、シリカゾル又はシランカップリング剤のように、加熱により親水性材料を保持し得る材料が挙げられる。 As the holding
これらの中でも、酸性水溶液中での長期安定性に優れる観点から、保持体材料は、好ましくは、アクリルアミド、シリカゾル又はシランカップリング剤である。シランカップリング剤は、シランカップリング剤を構成する官能基の選択の自由度が高く、官能基の種類によって保持体材料の配向性を制御しやすいため(詳細は後述)、特に好ましく用いられる。 Among these, from the viewpoint of excellent long-term stability in an acidic aqueous solution, the support material is preferably acrylamide, silica sol, or a silane coupling agent. The silane coupling agent is particularly preferably used because it has a high degree of freedom in selecting functional groups constituting the silane coupling agent and can easily control the orientation of the support material depending on the type of the functional group (details will be described later).
シリカゾルの具体例としては、コルコート(株)コルコートPX等が挙げられる。シランカップリング剤は、信越化学工業(株)等で市販されているシランカップリング剤であってよい。なお、シランカップリング剤は、実際には有機材料に分類される物質が多いが、本明細書においては、膜体に親水性官能基を付与するために用いるため、無機材料として記載している。 Specific examples of the silica sol include Colcoat Co., Ltd. Colcoat PX. The silane coupling agent may be a silane coupling agent commercially available from Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. In addition, although silane coupling agents are actually many substances classified as organic materials, in this specification, they are described as inorganic materials because they are used to impart hydrophilic functional groups to the film body. .
保持体材料16は、基材18の表面に存在する官能基の種類に合わせて、例えば以下のように選択される。基材18が無処理である(表面処理されていない)場合は、基材18の表面にはメチル基、メチレン基等の疎水性官能基が多く存在していると考えられる。その場合には、ビニル基、メタクリロイル基、アクリロイル基、スチリル基等の官能基を有するシランカップリング剤(保持体材料)を選択すると、ビニル基、メタクリロイル基、アクリロイル基、スチリル基等が基材18の表面側に配向し、加水分解反応で生じたシラノール基は基材18と反対側の表面に配向すると考えられる。 The holding
一方、基材18が親水処理されている場合は、基材18の表面には水酸基(−OH基)、カルボキシル基、アミノ基等の親水性官能基が多く存在していると考えられる。その場合には、アミノ基、エポキシ基等を有するシランカップリング剤(保持体材料)を選択すると、アミノ基、エポキシ基等が基材18の表面の官能基と反応するため、加水分解で生じたシラノール基は基材18の表面と反対側に配向すると考えられる。アミノ基は、水酸基と水素結合を形成しやすく、シラノール基を親水被膜の最表面側に配向させやすいことから、特に好ましく用いられる。 On the other hand, when the
このように基材18の表面の官能基の種類に合わせて保持体材料16を選択することで、保持体材料中の官能基の配向性を制御でき、親水被膜の最表面(電解液に接する面)にシラノール基を配置することができる。 Thus, by selecting the
これにより、親水被膜17の表面に存在する−OH基等の親水性官能基の量が多く、親水被膜17の親水性が高くなるため、親水被膜17と硫酸イオンとの相互作用が大きく働き、電槽2内における硫酸の濃度勾配が生じることを更に解消しやすくなると共に、電極への硫酸イオンの供給速度を向上させることも可能になる。 As a result, the amount of hydrophilic functional groups such as —OH groups present on the surface of the
上記のような組合せの中でも、無処理の基材18と、ビニル基、メタクリロイル基、アクリロイル基、スチリル基等の官能基を有するシランカップリング剤との組合せは、基材18の親水処理が不要であるために工程を短縮できることから、特に好ましく用いられる。 Among the combinations as described above, the combination of the
親水被膜17の水又は硫酸に対する接触角は、例えば10°以下である。ただし、例えばAl2O3のように硫酸イオンの吸着力が高い親水性材料を用いる場合には、接触角が30°程度であるレベルの親水性が得られていれば、硫酸イオンの吸着との相乗効果が得られるため、接触角は必ずしも10°以下でなくてもよい。The contact angle of the
親水被膜17は、例えば、親水塗料を膜体上に塗布し、加熱して熱硬化させることで得られる。親水塗料は、例えば、上記の親水性材料、上記の保持体材料、及び溶媒を含有する。 The
親水性材料及び保持体材料は、それぞれ、固形成分が一定の濃度で分散媒中に分散した状態で存在している。親水塗料を好適に作製できる観点から、親水性材料の固形成分と保持体材料の固形成分の質量比(親水性材料:保持体材料)が90:10〜70:30となるように、親水性材料が含まれる分散液と保持体材料が含まれる分散液とを混合することが好ましい。次いで、親水性材料が含まれる分散液と保持体材料が含まれる分散液とを混合した後、親水性材料及び保持体材料の固形成分の合計濃度が、混合して得た分散液(混合分散液)全量に対して0.5質量%〜5質量%となるように、混合分散液を溶媒で希釈する。混合分散液における固形成分の濃度が0.5質量%以上であると、親水被膜の厚さを均一にすることができる。混合分散液における固形成分の濃度が5質量%以下であると、親水被膜を好適に形成できる。 Each of the hydrophilic material and the holding material is present in a state where the solid component is dispersed in the dispersion medium at a constant concentration. From the viewpoint of suitably producing a hydrophilic coating, the hydrophilic ratio is such that the mass ratio of the solid component of the hydrophilic material to the solid component of the support material (hydrophilic material: support material) is 90:10 to 70:30. It is preferable to mix the dispersion liquid containing the material and the dispersion liquid containing the support material. Next, after the dispersion containing the hydrophilic material and the dispersion containing the holding material are mixed, the total concentration of the solid components of the hydrophilic material and the holding material is mixed to obtain a dispersion (mixed dispersion). Liquid) The mixed dispersion is diluted with a solvent so as to be 0.5 mass% to 5 mass% with respect to the total amount. When the concentration of the solid component in the mixed dispersion is 0.5% by mass or more, the thickness of the hydrophilic film can be made uniform. A hydrophilic film can be suitably formed as the density | concentration of the solid component in a mixed dispersion is 5 mass% or less.
親水性材料と保持体材料との混合分散液を希釈するために用いられる溶媒は、好ましくは、親水性材料及び保持体材料の分散性及び相溶性が良好であり、熱硬化の際に揮発しやすい溶媒である。膜体の耐熱性を考慮すると、溶媒の沸点は好ましくは100℃以下である。これらの条件を満たす溶媒としては、好ましくは、アルコール系の溶媒、水等が挙げられ、より好ましくは、水、メタノール、エタノール及びイソプロピルアルコールが挙げられる。 The solvent used for diluting the mixed dispersion of the hydrophilic material and the support material is preferably good in dispersibility and compatibility of the hydrophilic material and the support material, and volatilizes during the heat curing. Easy solvent. Considering the heat resistance of the film body, the boiling point of the solvent is preferably 100 ° C. or lower. As the solvent satisfying these conditions, alcohol solvents, water and the like are preferable, and water, methanol, ethanol and isopropyl alcohol are more preferable.
以上の実施形態では、湿式親水処理により親水被膜17を形成して膜体14に親水性を付与したが、他の実施形態では、スルホン化処理、フッ素処理等の乾式親水処理により膜体14に親水性を付与してもよい。膜体14の親水性を持続させる観点からは、無機不織布を用いるか、又は、湿式親水処理により親水性を付与された有機織布、有機不織布又は多孔質膜を用いることが好ましい。 In the above embodiment, the
親水被膜17の厚さは、好ましくは10nm〜1000nm、より好ましくは10nm〜500nm、更に好ましくは100nm〜400nmである。親水被膜の厚さが10nm以上であると、親水被膜が一様に形成されやすく、硫酸イオンを吸着して保持する効果が更に大きくなる。親水被膜の厚さが1000nm以下であると、電池の内部抵抗を抑制できる。親水被膜の厚さは、親水被膜の断面をSEM観察することにより算出される。親水被膜の厚さは、親水塗料の濃度を調整する、あるいは、基材上に親水塗料を塗布した後に余分な塗料を除去する際の圧力を調整することにより、調整可能である。 The thickness of the
以上説明したような細孔を有する膜体14では、電解液の成層化を抑制する観点から、平均細孔径が15μm以下である。膜体14の平均細孔径は、電解液の成層化を更に抑制する観点から、好ましくは、12μm以下、10μm以下、7μm以下、5μm以下、3μm以下又は2μm以下である。膜体14の平均細孔径は、例えば1μm以上であってよい。 In the
膜体の平均細孔径は、水銀圧入法により測定される積算細孔径分布において、分布曲線のY軸(細孔容積又は細孔比表面積)における最小値と最大値との中間値に対応するX軸(細孔径)の値であるメディアン径として算出される。膜体の平均細孔径は、例えば、株式会社島津製作所製、オートポアIV 9500で測定できる。 The average pore diameter of the membrane body is an X corresponding to an intermediate value between the minimum value and the maximum value on the Y axis (pore volume or pore specific surface area) of the distribution curve in the cumulative pore diameter distribution measured by the mercury intrusion method. It is calculated as the median diameter which is the value of the axis (pore diameter). The average pore diameter of the membrane can be measured with, for example, Autopore IV 9500 manufactured by Shimadzu Corporation.
膜体14の空孔率は、成層化を抑制する観点から、93%以下であり、好ましくは92%以下、より好ましくは91%以下、更に好ましくは90%以下である。膜体14の空孔率は、硫酸イオンの拡散性を確保すると共に、硫酸イオンを保持する空間を大きくする観点から、好ましくは80%以上、より好ましくは82%以上、更に好ましくは84%以上、特に好ましくは85%以上である。膜体の空孔率は、膜体から適当な大きさの直方体状に切り取った試料について、下記式(1)〜(3)に従い実際の体積と見かけの体積とから算出される。
空孔率(%)={1−(実際の体積/見かけの体積)}×100 …(1)
実際の体積(cm3)=重量の実測値(g)/密度(g/cm3) …(2)
見かけの体積(cm3)=縦(cm)×横(cm)×厚さ(cm) …(3)
なお、見かけの体積を算出する際の試料の縦、横及び厚さはいずれも実測値を用いる。From the viewpoint of suppressing stratification, the porosity of the
Porosity (%) = {1− (actual volume / apparent volume)} × 100 (1)
Actual volume (cm 3 ) = actual value of weight (g) / density (g / cm 3 ) (2)
Apparent volume (cm 3 ) = length (cm) × width (cm) × thickness (cm) (3)
Note that measured values are used for the length, width, and thickness of the sample when calculating the apparent volume.
上述のような膜体14を負極板9とセパレータ11との間に設けることにより、電槽2下部における硫酸イオンの蓄積を抑制し、電解液の成層化を抑制することができる。言い換えると、膜体14を設けることにより、電槽2内部の硫酸イオンの濃度を均一に保持することができる。このような膜体14をセパレータ11と別にセパレータ11よりも負極板9の近傍に設けることにより、例えばセパレータ11に成層化抑制のための処理を施した場合に比べて、より高い成層化の抑制効果が得られる。 By providing the
膜体14を設けることにより電解液の成層化が抑制される理由を、本発明者らは以下のように考えている。すなわち、充電反応で生成した硫酸イオンの集合体は膜体14の細孔によって分断されながら高濃度粒子となってゆっくりと電解液中を沈降する。特定の平均細孔径及び空孔率を有する膜体14を設ける場合、膜体14を設けない場合に比べて、硫酸イオンの沈降速度が低減されるため、成層化の抑制が可能となる。 The present inventors consider the reason why the stratification of the electrolytic solution is suppressed by providing the
膜体14における細孔の構造は、例えば有機織布の繊維と繊維との間に生じるような規則的な構造でもよいし、例えば有機不織布の繊維と繊維との間に生じるような不規則な構造でもよい。 The structure of the pores in the
ISS車用途のように大電流で充電する際には、電極板から硫酸イオンが大量に放出されるため、膜体14の硫酸イオンの保持能力は高いほど好ましい。膜体14が無機不織布、有機織布又は有機不織布を含む場合、それらを構成する繊維の繊維径は、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。繊維径が10μm以下であると、膜体14の比表面積が大きくなると共に、硫酸イオンを保持する空間を増やすことが可能となるため、膜体14の硫酸イオンの保持能力を更に向上させることができる。繊維径は、繊維の切れ、膜体の破れ等を抑制し、耐久性を確保する観点から、好ましくは1μm以上である。 When charging with a large current as in an ISS vehicle application, a large amount of sulfate ions are released from the electrode plate. When the
膜体14の厚さは、内部抵抗の上昇を抑制する観点から、好ましくは0.3mm以下、より好ましくは0.25mm以下、更に好ましくは0.2mm以下、特に好ましくは0.15mm以下である。膜体14の厚さは、硫酸イオンの沈降の防止能力、電池反応への影響、強度等の観点から、例えば0.03mm以上である。膜体14が無機不織布、有機織布又は有機不織布を含む場合には、それらを構成する繊維の太さ等に応じて膜体14の厚さが決定される。膜体14が多孔質膜を含む場合には、多孔質膜の孔径、材料等に応じて膜体14の厚さが決定される。 The thickness of the
膜体14の目付けは、成層化抑制と内部抵抗上昇の抑制との両立の観点から、好ましくは30g/m2〜50g/m2、より好ましくは35g/m2〜50g/m2、更に好ましくは40g/m2〜50g/m2である。目付けは、膜体14の単位面積あたりの質量として算出される。Basis weight of the
上記実施形態では、膜体14は負極板9の主面(セパレータ11に対向する面)、側面及び底面のすべてを覆い、それらの表面に接触するように(密着した状態で)設けられていたが、他の実施形態では、膜体は、負極板9から離間するように、負極板9とセパレータ11との間に設けられていてもよい。この場合、膜体14は、例えばセパレータ11の負極側の面上に設けられていてよい。電解液の成層化をより抑制する観点からは、膜体14は、負極板9の表面に接触するように(密着した状態で)設けられていることが好ましい。 In the above embodiment, the
上記実施形態では、膜体14は負極板9の主面(セパレータ11に対向する面)、側面及び底面のすべてを覆っていたが、他の実施形態では、膜体は、負極板9の主面(セパレータ11に対向する面)のみを覆うように設けられていてもよい。 In the above embodiment, the
一実施形態においては、セパレータ11の負極板9側の表面上に、膜体14に含まれている親水被膜17と同様の構成を有する親水被膜が更に形成されていてもよい。 In one embodiment, a hydrophilic film having the same configuration as the
<実施例1>
一酸化鉛を主成分とする鉛粉を希硫酸で練って調製したペーストを鉛合金格子に充填したペースト式極板を用いた。その後、熟成と乾燥工程とを経て未化成極板が得られた。なお、未化成の正極板及び負極板は、いずれも2価の鉛化合物である一酸化鉛(PbO)、三塩基性希硫酸鉛(3PbO・PbSO4・H2O)等の混合物で構成されている。化成により、正極板の未化成物質は二酸化鉛(PbO2)に酸化され、負極板の未化成物質は海綿状鉛(Pb)に還元され、既化極板(正極板、負極板)が得られた。<Example 1>
A paste type electrode plate in which a lead alloy lattice filled with a paste prepared by kneading lead powder mainly composed of lead monoxide with dilute sulfuric acid was used. Thereafter, an unformed electrode plate was obtained through aging and drying steps. The unformed positive electrode plate and negative electrode plate are both composed of a mixture of divalent lead compounds such as lead monoxide (PbO) and tribasic dilute lead sulfate (3PbO · PbSO 4 · H 2 O). ing. As a result of the conversion, the unformed material of the positive electrode plate is oxidized to lead dioxide (PbO 2 ), and the unformed material of the negative electrode plate is reduced to spongy lead (Pb) to obtain an already formed electrode plate (positive electrode plate, negative electrode plate). It was.
膜体として表1に示すとおりの無機不織布(主成分:SiO2)を用い、負極板上に配置した。セパレータとしては、厚さが0.25mm、平均孔径が30nm〜200nmであるセパレータを用い、電解液としては希硫酸を用いて、成層化抑制が困難なDサイズ(JIS D5301。幅:173mm、箱高さ:204mm。負極板の幅:145mm、負極板の高さ(上枠部込み):113mm。)の定格容量60(Ah)の鉛蓄電池を作製した。An inorganic non-woven fabric (main component: SiO 2 ) as shown in Table 1 was used as the film body and placed on the negative electrode plate. As a separator, a separator having a thickness of 0.25 mm and an average pore diameter of 30 nm to 200 nm is used, and dilute sulfuric acid is used as an electrolyte, and D size (JIS D5301; width: 173 mm, box, which is difficult to suppress stratification) A lead-acid battery with a rated capacity of 60 (Ah) having a height of 204 mm, a negative electrode plate width of 145 mm, and a negative electrode plate height (including the upper frame) of 113 mm was produced.
(平均細孔径の算出)
膜体の平均細孔径は、株式会社島津製作所製、オートポアIV 9500で測定した。膜体の平均細孔径は、水銀圧入法により測定された積算細孔径分布において、分布曲線のY軸(細孔容積又は細孔比表面積)における最小値と最大値との中間値に対応するX軸(細孔径)の値であるメディアン径として算出した。(Calculation of average pore diameter)
The average pore diameter of the membrane was measured with Autopore IV 9500 manufactured by Shimadzu Corporation. The average pore diameter of the membrane body is an X corresponding to an intermediate value between the minimum value and the maximum value on the Y axis (pore volume or pore specific surface area) of the distribution curve in the cumulative pore diameter distribution measured by the mercury intrusion method. The median diameter was calculated as the value of the axis (pore diameter).
(内部抵抗の評価)
予め初充電が完了した鉛蓄電池の内部抵抗を、1kHz交流mΩメータを用いて評価した。具体的な評価基準は、膜体を設けない場合(比較例1)の鉛蓄電池の内部抵抗を100としたときの内部抵抗の値で示した。内部抵抗の値は、好ましくは125未満であり、より好ましくは120未満であり、更に好ましくは110未満である。結果を表1に示す。(Evaluation of internal resistance)
The internal resistance of the lead-acid battery that had been initially charged in advance was evaluated using a 1 kHz AC mΩ meter. The specific evaluation criteria are indicated by the value of the internal resistance when the internal resistance of the lead storage battery when the film body is not provided (Comparative Example 1) is 100. The value of the internal resistance is preferably less than 125, more preferably less than 120, and even more preferably less than 110. The results are shown in Table 1.
(DOD17.5%寿命試験(耐久性))
DOD17.5%寿命性能は次のように測定した。まず始めに、充電が完了した鉛蓄電池を、湯浴温度が25℃±2℃に設定された水槽中に配置した。DOD17.5%の寿命試験では、以下のサイクルユニット(a)〜(g)の順に実施した。なお、60Ahの鉛蓄電池では、20時間率電流は3Aである。また、この試験は、ISS車での鉛蓄電池の使われ方を模擬したサイクル試験であり、鉛蓄電池の電圧が10.0Vを下回った時点で寿命に達したと判断した。結果を表1に示す。
(a)12A(20時間率電流の4倍に相当)で2.5時間放電。
放電下限電圧は10.0Vよりも大きいものとした。
(b)21A(20時間率電流の7倍に相当)で40分間充電。
充電上限電圧は14.4±0.05Vであった。
(c)21A(20時間率電流の7倍に相当)で30分間放電。
放電下限電圧は10.0Vよりも大きいものとした。
(d)上記(b)及び(c)を交互に85回繰り返す。
(e)6A(20時間率電流の2倍に相当)で18時間充電。
CC(定電流)−CV(定電圧)充電とし、CV充電時の電圧は16.0V±0.05Vとした。
(f)3A(20時間率電流±1.0%)で放電終止電圧10.5±0.1Vに到達するまで放電させて鉛蓄電池の容量を確認し、容量低下率が5%よりも小さいことを確認した。
(g)15A(20時間率電流の5倍)で24時間充電。
CC−CV充電とし、CV充電時の電圧は16.0V±0.05Vとした。(DOD 17.5% life test (durability))
The DOD 17.5% life performance was measured as follows. First, the lead-acid battery that had been fully charged was placed in a water tank whose hot water bath temperature was set to 25 ° C. ± 2 ° C. In the life test of DOD 17.5%, the following cycle units (a) to (g) were carried out in this order. In a 60 Ah lead-acid battery, the 20 hour rate current is 3 A. In addition, this test was a cycle test simulating the use of a lead storage battery in an ISS car, and it was determined that the life was reached when the voltage of the lead storage battery fell below 10.0V. The results are shown in Table 1.
(A) Discharge for 2.5 hours at 12 A (corresponding to 4 times the 20-hour current).
The discharge lower limit voltage was greater than 10.0V.
(B) Charging for 40 minutes at 21A (equivalent to 7 times the 20-hour current).
The charge upper limit voltage was 14.4 ± 0.05V.
(C) Discharge for 30 minutes at 21 A (corresponding to 7 times the 20 hour current).
The discharge lower limit voltage was greater than 10.0V.
(D) The above (b) and (c) are repeated 85 times alternately.
(E) Charged for 18 hours at 6A (equivalent to twice the 20 hour rate current).
CC (constant current) -CV (constant voltage) charging was used, and the voltage during CV charging was 16.0 V ± 0.05 V.
(F) 3A (20 hour rate current ± 1.0%) is discharged until the end-of-discharge voltage reaches 10.5 ± 0.1 V to confirm the capacity of the lead storage battery, and the capacity reduction rate is smaller than 5% It was confirmed.
(G) Charged for 24 hours at 15A (5 times the 20 hour current).
CC-CV charging was used, and the voltage during CV charging was 16.0 V ± 0.05 V.
(成層化抑制効果の評価)
電解液の成層化を抑制する効果を評価した。DOD17.5%寿命試験と同様に充放電を繰り返し、255サイクル目における電槽内の上部と下部での電解液の上下比重差を成層化の指標とした。具体的には、電極群の上端(セパレータの上端)から1cm上までの領域を電槽内の上部とし、電極群の下端から1cm下までの領域を電槽内の下部とした。なお、電極群の高さ(電極群の下端からセパレータの上端までの長さ)は、116mmであった。そして、膜体を設けない場合(比較例1)の上下比重差を100として、上下比重差を算出した。上下比重差は、好ましくは70未満であり、より好ましくは50未満である。上下比重差が70未満であれば、成層化が抑制されたと判断した。(Evaluation of stratification control effect)
The effect of suppressing the stratification of the electrolyte was evaluated. Charging and discharging were repeated in the same manner as in the DOD 17.5% life test, and the difference in upper and lower specific gravity of the electrolyte solution at the upper and lower portions in the battery case at the 255th cycle was used as an index for stratification. Specifically, the region from the upper end of the electrode group (the upper end of the separator) to 1 cm above was the upper part in the battery case, and the region from the lower end of the electrode group to 1 cm below was the lower part in the battery case. The height of the electrode group (the length from the lower end of the electrode group to the upper end of the separator) was 116 mm. Then, when the film body was not provided (Comparative Example 1), the vertical specific gravity difference was calculated as 100, and the vertical specific gravity difference was calculated. The difference in specific gravity between the upper and lower sides is preferably less than 70, more preferably less than 50. When the difference in specific gravity between the upper and lower sides was less than 70, it was judged that stratification was suppressed.
<実施例2〜6>
膜体の構成を表1に示すとおりに変更した以外は、実施例1と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Examples 2 to 6>
A lead-acid battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the film body was changed as shown in Table 1.
<実施例7>
膜体として、無機不織布に代えて、以下のとおり作製した膜体を用いた以外は、実施例1と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Example 7>
A lead storage battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the film body prepared as follows was used in place of the inorganic nonwoven fabric as the film body.
まず、膜体の基材として、未処理のポリプロピレン(表面官能基:−CH2基及び−CH3基)からなる有機不織布を用いた。親水性材料として、コロイダルシリカ(SiO2、IPA−ST−UP(日産化学工業(株)製))及びアルミナゾル(Al2O3、AS−200(日産化学工業(株)製))を用い、保持体材料としてシリカゾル(コルコートPX(コルコート(株)製))を用いた。First, an organic nonwoven fabric made of untreated polypropylene (surface functional groups: —CH 2 group and —CH 3 group) was used as a base material of the film body. As the hydrophilic material, using colloidal silica (SiO 2, IPA-ST- UP ( Nissan Chemical Industries, Ltd.)) and alumina sol (Al 2 O 3, AS- 200 ( manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.)), Silica sol (Colcoat PX (manufactured by Colcoat Co.)) was used as the support material.
次に、親水性材料におけるアルミナゾルとコロイダルシリカとの質量比が固形成分換算で80:20となるように(すなわち、親水性材料中に80質量%のアルミナゾル(Al 2O3)が含まれるように)、親水性材料と保持体材料とを混合した。この混合液を、固形成分の濃度が5質量%になるようにエタノールで希釈することで、親水塗料を調製した。 Next, the mass ratio of alumina sol to colloidal silica in the hydrophilic material is 80:20 in terms of solid components (that is, 80 mass% alumina sol (Al 2O3) So that the hydrophilic material and the carrier material were mixed. A hydrophilic paint was prepared by diluting this mixed solution with ethanol so that the concentration of the solid component was 5% by mass.
この親水塗料に膜体を浸漬させた後、速度156mm/分にて膜体を引き上げた。キムタオル(登録商標)に親水塗料を塗布した膜体を挟んで、上から約5kgで加圧しながらローラーを転がすことで膜体に付着した余分な親水塗料を除去した後、膜体を60℃に加温した恒温槽内に1時間置いて溶媒を除去した。このようにして、膜体上に親水被膜を形成した。得られた親水被膜をSEMにより観察したところ、その膜厚は約100nmであった。膜体の平均細孔径、厚さ、空孔率及び目付けを表1に示す。 After immersing the film body in this hydrophilic paint, the film body was pulled up at a speed of 156 mm / min. After sandwiching the film body coated with a hydrophilic paint on Kim Towel (registered trademark) and rolling the roller while pressing with about 5 kg from above, the excess hydrophilic paint adhering to the film body is removed, and then the film body is heated to 60 ° C. The solvent was removed by placing in a heated thermostat for 1 hour. In this way, a hydrophilic film was formed on the film body. When the obtained hydrophilic film was observed by SEM, the film thickness was about 100 nm. Table 1 shows the average pore diameter, thickness, porosity and basis weight of the membrane.
<実施例8〜14>
膜体の構成を表1に示すとおりに変更した以外は、実施例7と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Examples 8 to 14>
A lead-acid battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 7 except that the configuration of the film body was changed as shown in Table 1.
<実施例15>
膜体として表1に示すとおりの無機不織布を用い、鉛蓄電池のサイズを欧州で一般的なLN1サイズ(EN 50342−2。幅:175mm、箱高さ:190mm。負極板の幅:143mm、負極板の高さ(上枠部込み):100mm。)に変更した以外は、実施例9と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Example 15>
The inorganic non-woven fabric as shown in Table 1 is used as the film body, and the size of the lead-acid battery is LN1 size (EN 50342-2. Width: 175 mm, Box height: 190 mm. Negative electrode plate width: 143 mm, negative electrode) A lead storage battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 9 except that the height of the plate (including the upper frame portion: 100 mm) was changed.
<実施例16,17>
膜体として表1に示すとおりの無機不織布を用いた以外は、実施例15と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Examples 16 and 17>
A lead-acid battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 15 except that the inorganic nonwoven fabric as shown in Table 1 was used as the film body.
<実施例18>
膜体として、無機不織布に代えて、表面(両面)にフッ素ガス処理が施された混合繊維から構成される不織布(多孔シート。パルプ、ガラス繊維及びシリカ粉末を含む混合繊維。)を用いた以外は、実施例1と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Example 18>
As the film body, a non-woven fabric (porous sheet, mixed fiber containing pulp, glass fiber, and silica powder) composed of mixed fibers whose surfaces (both sides) were treated with fluorine gas was used instead of the inorganic non-woven fabric. Produced and evaluated the lead storage battery in the same manner as in Example 1.
<比較例1>
負極板上に膜体を設けなかった以外は、実施例1と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Comparative Example 1>
A lead-acid battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the film body was not provided on the negative electrode plate.
<比較例2,3>
膜体として表2に示すとおりの無機不織布を用いた以外は、実施例9と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Comparative Examples 2 and 3>
A lead-acid battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 9 except that the inorganic nonwoven fabric as shown in Table 2 was used as the film body.
<比較例4,5>
膜体として表2に示すとおりの無機不織布を用いた以外は、実施例15と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Comparative Examples 4 and 5>
A lead-acid battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 15 except that the inorganic nonwoven fabric as shown in Table 2 was used as the film body.
<参考例1〜3>
膜体として表2に示すとおりの無機不織布を用い、鉛蓄電池のサイズを主に国内向けのBサイズ(JIS D5301。幅:127mm、箱高さ:203mm。負極板の幅:101mm、負極板の高さ(上枠部込み):103mm。)に変更した以外は、実施例1と同様にして鉛蓄電池の作製及び評価を行った。<Reference Examples 1-3>
The inorganic non-woven fabric as shown in Table 2 is used as the film body, and the size of the lead storage battery is mainly B size for domestic use (JIS D5301. Width: 127 mm, Box height: 203 mm. The width of the negative electrode plate: 101 mm, A lead storage battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the height (including the upper frame portion: 103 mm) was changed.
以上の結果から、所定の幅寸法を有する鉛蓄電池において、実施例では成層化が抑制されているのに対し、比較例では成層化が抑制されないことが分かった。一方、Bサイズの鉛蓄電池(参考例1〜3)においては、膜体の空孔率による成層化抑制の程度に顕著な差は見られなかった。 From the above results, it was found that in the lead storage battery having a predetermined width dimension, stratification was suppressed in the example, whereas stratification was not suppressed in the comparative example. On the other hand, in B size lead acid batteries (Reference Examples 1 to 3), no significant difference was observed in the degree of stratification suppression due to the porosity of the film body.
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to said Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments are described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to an aspect including all the configurations described.
1…鉛蓄電池、2…電槽、9…負極板、10…正極板、11…セパレータ、14…膜体、15…親水性材料、16…保持体材料、17…親水被膜、18…基材。 DESCRIPTION OF
Claims (9)
負極板と、
前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、
前記負極板と前記セパレータとの間に配置された膜体と、
電解液と、
前記正極板、前記負極板、前記セパレータ、前記膜体及び前記電解液を収容する電槽と、
を備え、JIS D5301において規定される区分でD以上の幅寸法を有する液式鉛蓄電池であって、
前記膜体は平均細孔径が15μm以下の細孔を有し、かつ前記膜体の空孔率が93%以下である、液式鉛蓄電池。A positive electrode plate;
A negative electrode plate;
A separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate;
A film body disposed between the negative electrode plate and the separator;
An electrolyte,
A battery case containing the positive electrode plate, the negative electrode plate, the separator, the film body, and the electrolyte;
A liquid lead-acid battery having a width dimension equal to or greater than D in the category defined in JIS D5301
The liquid body lead-acid battery, wherein the film body has pores having an average pore diameter of 15 μm or less, and the porosity of the film body is 93% or less.
負極板と、
前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、
前記負極板と前記セパレータとの間に配置された膜体と、
電解液と、
前記正極板、前記負極板、前記セパレータ、前記膜体及び前記電解液を収容する電槽と、
を備え、EN 50342−2において規定される区分でLBN0〜6又はLN0〜6の幅寸法を有する液式鉛蓄電池であって、
前記膜体は平均細孔径が15μm以下の細孔を有し、かつ前記膜体の空孔率が93%以下である、液式鉛蓄電池。A positive electrode plate;
A negative electrode plate;
A separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate;
A film body disposed between the negative electrode plate and the separator;
An electrolyte,
A battery case containing the positive electrode plate, the negative electrode plate, the separator, the film body, and the electrolyte;
A liquid lead-acid battery having a width dimension of LBN0-6 or LN0-6 in the category defined in EN 50342-2,
The liquid body lead-acid battery, wherein the film body has pores having an average pore diameter of 15 μm or less, and the porosity of the film body is 93% or less.
前記基材は、有機織布、有機不織布及び多孔質膜から選ばれる少なくとも1種であり、
前記親水被膜は、アルミナ及びシリカから選ばれる少なくとも1種の親水性材料と、アクリルアミド、シリカゾル及びシランカップリング剤から選ばれる少なくとも1種の保持体材料とを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液式鉛蓄電池。The film body includes a base material and a hydrophilic film formed on the base material,
The substrate is at least one selected from an organic woven fabric, an organic nonwoven fabric and a porous membrane,
5. The hydrophilic coating according to claim 1, comprising at least one hydrophilic material selected from alumina and silica, and at least one holding material selected from acrylamide, silica sol, and a silane coupling agent. Liquid lead-acid battery according to one item.
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