WO2022113635A1 - 鉛蓄電池 - Google Patents

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WO2022113635A1
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由梨 北田
一樹 関家
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株式会社Gsユアサ
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Definitions

  • the present invention relates to a lead storage battery.
  • Lead-acid batteries are used for various purposes such as in-vehicle use, industrial use, and so on.
  • Lead-acid batteries include a negative electrode plate, a positive electrode plate, a separator (or mat), an electrolytic solution, and the like.
  • Each electrode plate comprises a current collector and an electrode material.
  • Lead-acid batteries include liquid-type lead-acid batteries and control valve-type lead-acid batteries.
  • the liquid lead-acid battery is an open-type lead-acid battery including an electric tank, a group of plates housed in the electric tank, and an electrolytic solution.
  • the control valve type lead-acid battery is a sealed lead-acid battery including a positive electrode plate, a negative electrode plate, a group of electrode plates including a fine glass mat separator (retainer mat) interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolytic solution.
  • the control valve type lead-acid battery uses a principle called an oxygen cycle in which an electrolytic solution is held in a separator and oxygen gas generated in a positive electrode plate is reduced to water in a negative electrode plate.
  • additives may be added to the constituent members of the lead-acid battery.
  • Patent Document 1 describes a polymer compound containing any of polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid, or an ester thereof having a degree of polymerization of 30 or more and 3000 or less, or a colloid with the polymer compound.
  • a lead storage battery characterized in that any of the barium sulfate particles is contained in the electrolytic solution and / or the electrode active material molded body.
  • a positive electrode plate holding a positive electrode active material containing barium is formed, and the converted positive electrode plate contains barium of 10 ppm or more and 1000 ppm or less on average per sheet after the chemical conversion.
  • the active material density of the electrode plate is 3.1 g / cc or more and 4.2 g / cc or less on average per sheet
  • the barium content is X
  • the active material density is Y.
  • lead sulfate In lead-acid batteries, lead sulfate is produced when self-discharge occurs. Lead sulfate generated by self-discharge is difficult to be reduced during charging. When the accumulation of lead sulfate becomes remarkable, sulfation occurs in which the accumulated lead sulfate is inactivated, and the life performance is deteriorated. Therefore, lead-acid batteries are required to suppress self-discharge. Further, in the control valve type lead-acid battery, since the amount of the electrolytic solution is smaller than that of the active material, the specific gravity of the electrolytic solution decreases as the self-discharge progresses, which tends to lead to a voltage decrease.
  • the first aspect of the present invention is a control valve type lead-acid battery.
  • the lead-acid battery comprises at least one cell comprising a group of plates and an electrolyte.
  • the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate.
  • the negative electrode plate comprises a negative electrode material and is provided with a negative electrode material.
  • the negative electrode material contains a polymer compound having a peak in the range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less in a chemical shift of 1 H-NMR spectrum measured using deuterated chloroform as a solvent.
  • the positive electrode plate comprises a positive electrode material and is provided with a positive electrode material.
  • the density of the positive electrode material relates to a lead storage battery having a density of 3.70 g / cm 3 or more and 4.65 g / cm 3 or less.
  • the second aspect of the present invention is a control valve type lead-acid battery.
  • the lead-acid battery comprises at least one cell comprising a group of plates and an electrolyte.
  • the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate.
  • the negative electrode plate comprises a negative electrode material and is provided with a negative electrode material.
  • the negative electrode material contains a polymer compound containing a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units.
  • the positive electrode plate comprises a positive electrode material and is provided with a positive electrode material.
  • the density of the positive electrode material relates to a lead storage battery having a density of 3.70 g / cm 3 or more and 4.65 g / cm 3 or less.
  • the progress of the self-discharge reaction is relatively slow, so the crystal structure of lead sulfate produced during self-discharge on the negative electrode plate tends to grow and become dense.
  • Such lead sulfate has low activity and is difficult to be reduced during charging. Therefore, even if the lead-acid battery is charged after self-discharge, it tends to be in a state where lead sulfate is accumulated as it is. If the lead-acid battery is repeatedly charged and discharged in such a state, the accumulation of lead sulfate progresses, sulfation occurs, and the life performance of the lead-acid battery deteriorates. For example, in small mobility such as a motorcycle, the self-discharge of the mounted lead-acid battery tends to proceed because the period of non-use may continue depending on the season.
  • the lead-acid battery according to the first aspect of the present invention is a control valve type lead-acid battery, which includes at least one cell including a plate group and an electrolytic solution.
  • the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate.
  • the negative electrode plate comprises a negative electrode material.
  • the negative electrode material contains a polymer compound having a peak in the range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less in a chemical shift of 1 H-NMR spectrum measured using deuterated chloroform as a solvent.
  • the positive electrode plate comprises a positive electrode material.
  • the density of the positive electrode material is 3.70 g / cm 3 or more and 4.65 g / cm 3 or less.
  • the peak appearing in the chemical shift range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less is derived from the oxyC 2-4 alkylene unit.
  • the lead-acid battery according to the second aspect of the present invention is a control valve type lead-acid battery, and includes at least one cell including a plate group and an electrolytic solution.
  • the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate.
  • the negative electrode plate comprises a negative electrode material.
  • the negative electrode material contains a polymer compound containing a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units.
  • the positive electrode plate comprises a positive electrode material.
  • the density of the positive electrode material is 3.70 g / cm 3 or more and 4.65 g / cm 3 or less.
  • the negative electrode electrode material contains the polymer compound as described above, and the density of the positive electrode material is controlled to the above-mentioned specific range. With such a configuration, the self-discharge of the lead storage battery can be remarkably reduced. By reducing self-discharge, it is advantageous for extending the life of lead-acid batteries.
  • the density of the positive electrode material is about 3.66 g / cm 3 .
  • the density of the positive electrode material is large and the self-discharge reaction is reduced.
  • the amount of oxygen gas generated from the positive electrode plate is reduced.
  • the negative electrode plate when oxygen gas is absorbed and water is generated, a side reaction in which PbO is generated from Pb occurs. PbO produces lead sulfate by reacting with the electrolytic solution.
  • the amount of oxygen gas generated from the positive electrode plate is reduced, the amount of PbO generated is also reduced, so that the reaction in which lead sulfate is generated is also reduced. As a result, self-discharge is reduced.
  • the polymer compound contained in the negative electrode material has a repeating structure of the oxyC 2-4 alkylene unit, it is easy to form a linear structure. Therefore, in the negative electrode material, the surface of the lead is thinly and widely covered with the polymer compound. It will be. As a result, the oxygen gas absorption reaction itself in the negative electrode plate is reduced, so that self-discharge is reduced.
  • the effect of the polymer compound as described above on the negative electrode material is exhibited by covering the surface of lead with the polymer compound. Therefore, it is important that the polymer compound is present in the vicinity of lead, whereby the effect of the polymer compound can be effectively exerted. Therefore, it is important that the negative electrode material contains the polymer compound regardless of whether or not the constituent elements of the lead-acid battery other than the negative electrode material contain the polymer compound.
  • the polymer compound may contain an oxygen atom bonded to a terminal group and an -CH 2 -group and / or -CH ⁇ group bonded to the oxygen atom.
  • the integrated value of the peak of 3.2 ppm to 3.8 ppm, the integrated value of the peak of the hydrogen atom of -CH 2 -group bonded to the oxygen atom, and the -CH ⁇ group bonded to the oxygen atom is preferably 85% or more.
  • Such polymer compounds contain a large amount of oxyC 2-4 alkylene unit in the molecule. Therefore, it is considered that the polymer compound is easily adsorbed on lead and further easily has a linear structure, so that the lead surface can be easily covered thinly. Therefore, the endothermic reaction of oxygen gas in the negative electrode plate is further reduced, and self-discharge can be reduced more effectively.
  • the polymer compound having a peak in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm preferably contains a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit.
  • a polymer compound containing a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit it is considered that the polymer compound is more easily adsorbed to lead and easily has a linear structure, so that the lead surface can be easily covered thinly. Therefore, the endothermic reaction of oxygen gas in the negative electrode plate is further reduced, and self-discharge can be reduced more effectively.
  • the polymer compound may contain at least one selected from the group consisting of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit, an etherified product of the hydroxy compound, and an esterified product of the hydroxy compound.
  • the hydroxy compound is selected from at least a group consisting of a poly C 2-4 alkylene glycol, a copolymer containing a repeating structure of oxy C 2-4 alkylene, and a poly C 2-4 alkylene oxide adduct of a polyol. It is a kind.
  • the polymer compound is more easily adsorbed to lead and easily has a linear structure, so that the lead surface can be easily covered thinly. Therefore, the endothermic reaction of oxygen gas in the negative electrode plate is further reduced, and self-discharge can be reduced more effectively.
  • the polymer compound may contain a repeating structure of an oxypropylene unit (-O-CH (-CH 3 ) -CH 2- ).
  • the density of the positive electrode material is 3.70 g / cm 3 as compared with the case where the repeating structure of the oxyethylene unit (-O-CH 2 -CH 2- ) is contained.
  • self-discharge tends to increase.
  • the negative electrode material contains a polymer compound containing the repeating structure of the oxypropylene unit, self-discharge can be suppressed low by controlling the density of the positive electrode material.
  • the polymer compound has one or more hydrophobic groups, and at least one of the hydrophobic groups may be a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms. Due to the action of such a hydrophobic group, excessive coating of the polymer compound on the lead surface is suppressed, and uneven distribution of the polymer compound is suppressed.
  • the polymer compound preferably contains a repeating structure of oxyethylene units. By including the repeating structure of the oxyethylene unit having high hydrophilicity in the polymer compound, the polymer compound can be selectively adsorbed to lead. The balance between hydrophobic and hydrophilic groups ensures high adsorption to lead and suppresses uneven distribution of polymer compounds, further reducing self-discharge and achieving high low-temperature high-rate (HR) discharge performance. Can be secured.
  • the polymer compound has high adsorptivity to lead and can cover the lead surface thinly. Therefore, even if the content of the polymer compound in the negative electrode material is small, self-discharge can be reduced. Can be done. From the viewpoint of further reducing self-discharge, the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material is preferably 10 ppm or more on a mass basis. From the viewpoint of ensuring higher low-temperature HR discharge performance, the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material is preferably 370 ppm or less on a mass basis.
  • the polymer compound may be contained in the negative electrode material, and the origin of the polymer compound contained in the negative electrode material is not particularly limited.
  • the polymer compound may be contained in any of the components of the lead-acid battery (for example, the negative electrode plate, the positive electrode plate, the electrolytic solution, and the separator) when the lead-acid battery is manufactured.
  • the polymer compound may be contained in one component or in two or more components (for example, a negative electrode plate and an electrolytic solution).
  • the negative electrode material may contain a condensate of a bis-alene compound. Condensations of bis-alene compounds are generally classified as synthetic organic shrink proofing agents. In general, when the negative electrode material contains a condensate of a bis-alene compound, the specific surface area of the negative electrode material increases, so that the hydrogen overvoltage tends to be low. However, in the lead-acid battery according to the first aspect and the second aspect of the present invention, the negative electrode material contains a polymer compound and the density of the positive electrode material is controlled within a specific range. Even when it contains an object, the hydrogen overvoltage can be increased to keep the self-discharge low. Further, even when the negative electrode material contains a lignin compound, self-discharge can be suppressed to a low level.
  • the negative electrode material may contain a carbonaceous material.
  • the content of the carbonaceous material in the negative electrode electrode material is preferably 0.1% by mass or more.
  • the self-discharge tends to increase as the hydrogen overvoltage decreases.
  • the self-discharge can be suppressed to a low level by controlling the density of the positive electrode material while the negative electrode material contains the polymer compound.
  • the content of the carbonaceous material in the negative electrode material is preferably 1.2% by mass or less from the viewpoint of further enhancing the effect of reducing self-discharge by easily adsorbing the polymer compound to lead.
  • the lead-acid batteries on the first side surface and the second side surface are suitable for small mobility applications.
  • the use of lead-acid batteries is not limited to small mobility applications.
  • the control valve type lead acid battery is sometimes called a closed type lead acid battery (or VRLA type lead acid battery).
  • the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material and the density of the positive electrode material are determined for the negative electrode plate or the positive electrode plate taken out from the lead storage battery in a fully charged state.
  • Electrode material Each electrode material of the negative electrode material and the positive electrode material is usually held in the current collector.
  • the electrode material is a portion of the electrode plate excluding the current collector.
  • Members such as mats and pacing papers may be attached to the electrode plate. Since such a member (also referred to as a sticking member) is used integrally with the plate, it is included in the plate.
  • the electrode plate includes a sticking member (mat, pacing paper, etc.)
  • the electrode material is a portion of the electrode plate excluding the current collector and the sticking member.
  • the clad type positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, a core metal (spine) inserted in each tube, and a current collecting unit for connecting the plurality of core metal (spine). It includes a positive electrode material filled in a tube into which a spine is inserted, and a spine projector that connects a plurality of tubes.
  • the positive electrode electrode material is a portion of the electrode plate excluding the tube, the core metal (spine), the current collector, and the spine projector.
  • the core metal (spine) and the current collector may be collectively referred to as a positive electrode current collector.
  • the density of the positive electrode material is a density (g / cm 3 ) obtained by dividing the mass of the positive electrode material by the bulk volume obtained by the mercury intrusion method. The density is determined for a sample of the unmilled positive electrode material taken from the positive electrode plate taken out from the lead storage battery. The unground sample is collected from the vicinity of the center in the plane direction of the positive electrode plate.
  • the polymer compound satisfies at least one of the following conditions (i) and (ii).
  • Condition (i) The polymer compound has a peak in the range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less in the chemical shift of 1 H-NMR spectrum measured using deuterated chloroform as a solvent.
  • Condition (ii) The polymer compound comprises a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units.
  • condition (i) the peak in the range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less is derived from the oxyC 2-4 alkylene unit. That is, the polymer compound satisfying the condition (ii) is also a polymer compound satisfying the condition (i).
  • the polymer compound satisfying the condition (i) may contain a repeating structure of a monomer unit other than the oxyC 2-4 alkylene unit, and may have a certain molecular weight.
  • the number average molecular weight (Mn) of the polymer compound satisfying the above (i) or (ii) may be, for example, 300 or more.
  • the oxy C 2-4 alkylene unit is a unit represented by —OR 1 ⁇ (where R 1 indicates a C 2-4 alkylene group).
  • a condensate of a bis-alene compound is a condensate containing a unit of the bis-alene compound.
  • the unit of the bis-alene compound means a unit derived from the bis-alene compound incorporated in the condensate.
  • a bis-alene compound is a compound in which two sites each having an aromatic ring are linked via a single bond or a linking group.
  • Mn number average molecular weight
  • GPC gel permeation chromatography
  • Weight average molecular weight In the present specification, the weight average molecular weight (Mw) is determined by GPC. The standard substance used when determining Mw is sodium polystyrene sulfonate.
  • the fully charged state of the control valve type lead-acid battery is a current (A) 0.2 times the value (value with Ah as the unit) described in the rated capacity in an air tank at 25 ° C ⁇ 2 ° C.
  • A 0.2 times the value (value with Ah as the unit) described in the rated capacity in an air tank at 25 ° C ⁇ 2 ° C.
  • a fully charged lead-acid battery is a fully charged lead-acid battery.
  • the lead-acid battery may be fully charged after the chemical conversion, immediately after the chemical conversion, or after a lapse of time from the chemical conversion (for example, after the chemical conversion, the lead-acid battery in use (preferably at the initial stage of use) is fully charged. May be).
  • An initial use battery is a battery that has not been used for a long time and has hardly deteriorated.
  • the vertical direction of the lead-acid battery or the component of the lead-acid battery means the vertical direction of the lead-acid battery in the state where the lead-acid battery is used.
  • Each electrode plate of the positive electrode plate and the negative electrode plate is provided with an ear portion for connecting to an external terminal.
  • the ears are provided so as to project laterally to the sides of the plate, but in many lead-acid batteries, the ears are usually made of the plate. It is provided so as to project upward at the top.
  • Small mobility refers to motorcycles and power sports vehicles. Small mobility includes, for example, motorcycles, tricycles, buggies (including both three-wheeled and four-wheeled), water skis, snowmobiles, and all-terrain vehicles.
  • the small mobility is equipped with a lead storage battery for the small mobility together with the engine.
  • the lead-acid battery used or mounted on small mobility means a lead storage battery included in the scope of application of IEC60095-7: 2019 and the scope of application of JIS D 5302: 2004. ..
  • the negative electrode plate usually includes a negative electrode current collector in addition to the negative electrode material.
  • the negative electrode current collector may be formed by casting lead (Pb) or a lead alloy, or may be formed by processing a lead sheet or a lead alloy sheet. Examples of the processing method include expanding processing and punching processing. It is preferable to use a grid-shaped current collector as the negative electrode current collector because it is easy to support the negative electrode material.
  • the lead alloy used for the negative electrode current collector may be any of Pb—Sb-based alloys, Pb-Ca-based alloys, and Pb-Ca—Sn-based alloys. These leads or lead alloys may further contain, as an additive element, at least one selected from the group consisting of Ba, Ag, Al, Bi, As, Se, Cu and the like.
  • the negative electrode current collector may include a surface layer. The composition of the surface layer and the inner layer of the negative electrode current collector may be different. The surface layer may be formed on a part of the negative electrode current collector. The surface layer may be formed on the selvage portion of the negative electrode current collector. The surface layer of the selvage may contain Sn or Sn alloy.
  • the negative electrode material contains the above polymer compound.
  • the negative electrode material further contains a negative electrode active material (specifically, lead or lead sulfate) that develops a capacity by a redox reaction.
  • the negative electrode material may contain at least one selected from the group consisting of organic shrink proofing agents, carbonaceous materials and other additives. Examples of the additive include, but are not limited to, barium sulfate, fibers (resin fibers, etc.) and the like.
  • the negative electrode active material in the charged state is spongy lead, but the unchemical negative electrode plate is usually produced by using lead powder.
  • the polymer compound has a peak in the range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less in the chemical shift of 1 H-NMR spectrum.
  • Such polymer compounds have an oxyC 2-4 alkylene unit.
  • the oxyC 2-4 alkylene unit includes an oxyethylene unit, an oxypropylene unit, an oxytrimethylene unit, an oxy2-methyl-1,3-propylene unit, an oxy1,4-butylene unit, and an oxy1,3-butylene unit. And so on.
  • the polymer compound may have one kind of such oxyC 2-4 alkylene unit, or may have two or more kinds.
  • the polymer compound preferably contains a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units.
  • the repeating structure may contain one type of Oxy-C 2-4 alkylene unit or two or more types of Oxy-C 2-4 alkylene unit.
  • the polymer compound may contain one kind of the above-mentioned repeating structure, or may contain two or more kinds of the above-mentioned repeating structures.
  • Polymer compounds having a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units also include polymer compounds classified as surfactants (more specifically, nonionic surfactants).
  • polymer compound examples include a hydroxy compound having a repeating structure of an oxy C 2-4 alkylene unit (poly C 2-4 alkylene glycol, a copolymer containing a repeating structure of oxy C 2-4 alkylene, and a polyol poly C 2 ). -4 alkylene oxide adducts, etc.), ethers or esters of these hydroxy compounds, and the like.
  • copolymer examples include a copolymer containing different oxyC 2-4 alkylene units.
  • the copolymer may be a block copolymer.
  • the polyol may be any of an aliphatic polyol, an alicyclic polyol, an aromatic polyol, a heterocyclic polyol and the like. From the viewpoint that the polymer compound is thin and easily spreads on the lead surface, an aliphatic polyol, an alicyclic polyol (for example, polyhydroxycyclohexane, polyhydroxynorbornane) and the like are preferable, and an aliphatic polyol is particularly preferable.
  • the aliphatic polyol include an aliphatic diol and a polyol having more than triol (for example, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sugar or sugar alcohol).
  • Examples of the aliphatic diol include alkylene glycols having 5 or more carbon atoms.
  • the alkylene glycol may be, for example, C 5-14 alkylene glycol or C 5-10 alkylene glycol.
  • Examples of the sugar or sugar alcohol include sucrose, erythritol, xylitol, mannitol, sorbitol and the like.
  • the sugar or sugar alcohol may have either a chain structure or a cyclic structure.
  • the alkylene oxide corresponds to the oxyC 2-4 alkylene unit of the polymer compound and comprises at least C 2-4 alkylene oxide. From the viewpoint that the polymer compound can easily form a linear structure, the polyol is preferably a diol.
  • the etherified product is composed of a -OH group (a hydrogen atom of the terminal group and an oxygen atom bonded to the hydrogen atom of the terminal group) at least a part of the hydroxy compound having a repeating structure of the above oxyC 2-4 alkylene unit.
  • the —OH group has two etherified —OR groups (in the formula, R 2 is an organic group).
  • R 2 is an organic group.
  • ends of the polymer compound some ends may be etherified, or all ends may be etherified.
  • one end of the main chain of the linear polymer compound may be an ⁇ OH group and the other end may be an ⁇ OR2 group.
  • the esterified product is composed of an OH group (a hydrogen atom of the terminal group and an oxygen atom bonded to the hydrogen atom of the terminal group) at least a part of the hydroxy compound having a repeating structure of the oxyC 2-4 alkylene unit.
  • R 3 is an organic group.
  • some ends may be esterified or all ends may be esterified.
  • Examples of the organic groups R 2 and R 3 include hydrocarbon groups.
  • Hydrocarbon groups also include hydrocarbon groups having substituents (eg, hydroxy groups, alkoxy groups, and / or carboxy groups).
  • the hydrocarbon group may be any of an aliphatic, alicyclic, and aromatic group.
  • the aromatic hydrocarbon group and the alicyclic hydrocarbon group may have an aliphatic hydrocarbon group (for example, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group) as a substituent.
  • the number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group as a substituent may be, for example, 1 to 30, 1 to 20 or 1 to 10, and may be 1 to 6 or 1 to 4. .
  • Examples of the aromatic hydrocarbon group include an aromatic hydrocarbon group having 24 or less carbon atoms (for example, 6 to 24). The number of carbon atoms of the aromatic hydrocarbon group may be 20 or less (for example, 6 to 20), 14 or less (for example, 6 to 14) or 12 or less (for example, 6 to 12).
  • Examples of the aromatic hydrocarbon group include an aryl group and a bisaryl group. Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. Examples of the bisaryl group include a monovalent group corresponding to bisarene. Examples of the bisarene include biphenyl and bisaryl alkane (for example, bis C 6-10 aryl C 1-4 alkane (2,2-bisphenylpropane, etc.)).
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon group include an alicyclic hydrocarbon group having 16 or less carbon atoms.
  • the alicyclic hydrocarbon group may be a crosslinked cyclic hydrocarbon group.
  • the alicyclic hydrocarbon group may have 10 or less or 8 or less carbon atoms.
  • the alicyclic hydrocarbon group has, for example, 5 or more carbon atoms, and may be 6 or more carbon atoms.
  • the number of carbon atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be 5 (or 6) or more and 16 or less, 5 (or 6) or more and 10 or less, or 5 (or 6) or more and 8 or less.
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon group include a cycloalkyl group (cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclooctyl group, etc.), a cycloalkenyl group (cyclohexenyl group, cyclooctenyl group, etc.) and the like.
  • the alicyclic hydrocarbon group also includes the hydrogenated additive of the above aromatic hydrocarbon group.
  • an aliphatic hydrocarbon group is preferable from the viewpoint that the polymer compound is thin and easily adheres to the lead surface.
  • Aliphatic hydrocarbon groups may be saturated or unsaturated. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a dienyl group having two carbon-carbon double bonds, and a trienyl group having three carbon-carbon double bonds.
  • the aliphatic hydrocarbon group may be linear or branched.
  • the aliphatic hydrocarbon group may have, for example, 30 or less, 26 or less or 22 or less, 20 or less or 16 or less, 14 or less or 10 or less. It may be 8 or less or 6 or less.
  • the lower limit of the number of carbon atoms is 1 or more for an alkyl group, 2 or more for an alkenyl group and an alkynyl group, 3 or more for a dienyl group, and 4 or more for a trienyl group, depending on the type of the aliphatic hydrocarbon group.
  • Alkyl groups and alkenyl groups are particularly preferable from the viewpoint that the polymer compound is thin and easily adheres to the lead surface.
  • alkyl group examples include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, neopentyl, i-pentyl, and s-pentyl.
  • alkenyl group examples include vinyl, 1-propenyl, allyl, cis-9-heptadecene-1-yl, palmitrail and oleyl.
  • the alkenyl group may be, for example, a C 2-30 alkenyl group or a C 2-26 alkenyl group, a C 2-22 alkenyl group or a C 2-20 alkenyl group, and a C 10-20 alkenyl group. May be.
  • the polymer compounds at least one selected from the group consisting of an etherified product of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit and an esterified product of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxy C 2-4 alkylene unit. It is preferable to use it because self-discharge can be further reduced. Further, among such polymer compounds, a polymer compound having a repeating structure of an oxypropylene unit, a polymer compound having a repeating structure of an oxyethylene unit, or the like is preferable.
  • the polymer compound may have one or more hydrophobic groups.
  • the hydrophobic group include aromatic hydrocarbon groups, alicyclic hydrocarbon groups, and long-chain aliphatic hydrocarbon groups among the above-mentioned hydrocarbon groups.
  • the long-chain aliphatic hydrocarbon group include aliphatic hydrocarbon groups having 8 or more carbon atoms among the above-mentioned aliphatic hydrocarbon groups (alkyl groups, alkenyl groups, etc.), preferably 12 or more, and 16 or more. Is more preferable.
  • a polymer compound having a long-chain aliphatic hydrocarbon group is preferable because it is unlikely to cause excessive adsorption to lead and it is easy to secure higher low-temperature HR discharge performance while suppressing self-discharge to a low level.
  • the polymer compound may be a polymer compound in which at least one of the hydrophobic groups is a long-chain aliphatic hydrocarbon group.
  • the carbon number of the long-chain aliphatic hydrocarbon group may be 30 or less, 26 or less, or 22 or less.
  • the number of carbon atoms of a long-chain aliphatic hydrocarbon group is 8 or more (or 12 or more) 30 or less, 8 or more (or 12 or more) 26 or less, 8 or more (or 12 or more) 22 or less, 10 or more and 30 or less (or 26 or less). ), Or it may be 10 or more and 22 or less.
  • the polymer compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group corresponds to a nonionic surfactant.
  • the repeating structure of the oxyethylene unit exhibits high hydrophilicity and can be a hydrophilic group in nonionic surfactants. Therefore, it is preferable that the polymer compound having a hydrophobic group described above contains a repeating structure of an oxyethylene unit. Due to the balance between hydrophobicity and high hydrophilicity due to the repeating structure of the oxyethylene unit, such a polymer compound can suppress excessive coverage of the surface of lead while selectively adsorbing to lead. It is possible to secure higher low-temperature HR discharge performance while suppressing self-discharge to a low level. Such a polymer compound can ensure high adsorptivity to lead even if it has a relatively low molecular weight (for example, Mn is 1000 or less).
  • polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymers etherified compounds of hydroxy compounds having a repeating structure of oxyethylene units, and esterified compounds of hydroxy compounds having a repeating structure of oxyethylene units are nonions.
  • etherified compounds of hydroxy compounds having a repeating structure of oxyethylene units and esterified compounds of hydroxy compounds having a repeating structure of oxyethylene units are nonions.
  • esterified compounds of hydroxy compounds having a repeating structure of oxyethylene units are nonions.
  • a surfactant corresponds to a surfactant.
  • the repeating structure of the oxyethylene unit corresponds to a hydrophilic group
  • the repeating structure of the oxypropylene unit corresponds to a hydrophobic group.
  • Such copolymers are also included in the polymer compound having a hydrophobic group.
  • the polymer compound having a hydrophobic group preferably contains a repeating structure of an oxyethylene unit. Due to the balance between hydrophobicity and high hydrophilicity due to the repeating structure of the oxyethylene unit, such a polymer compound can suppress excessive coverage of the surface of lead while selectively adsorbing to lead. It is possible to secure higher low-temperature HR discharge performance while suppressing self-discharge to a low level. Such a polymer compound can ensure high adsorptivity to lead even if it has a relatively low molecular weight (for example, Mn is 1000 or less).
  • Examples of the polymer compound having a hydrophobic group and containing a repeating structure of an oxyethylene unit include an etherified product of polyethylene glycol (alkyl ether and the like), an esterified product of polyethylene glycol (carboxylic acid ester and the like), and a polyethylene oxide adduct of the above-mentioned polyol.
  • Examples thereof include ethers (alkyl ethers and the like) of the above, and esterified products (carboxylic acid esters and the like) of polyethylene oxide adducts of the above-mentioned polyols (polyols and higher polyols and the like).
  • polymer compounds include polyethylene glycol oleate, polyethylene glycol dioleate, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, polyoxyethylene coconut oil fatty acid sorbitan, polyoxyethylene sorbitan oleate, and polyoxystearate.
  • examples thereof include ethylene sorbitan, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene tetradecyl ether, and polyoxyethylene cetyl ether.
  • the polymer compound is not limited to these.
  • an esterified product of polyethylene glycol an esterified product of the polyethylene oxide adduct of the above-mentioned polyol, or the like because self-discharge can be further reduced and higher low-temperature HR discharge performance can be ensured.
  • the HLB of the polymer compound is preferably 4 or more or 4.3 or more from the viewpoint of further reducing self-discharge.
  • the HLB of the polymer compound is, for example, 18 or less.
  • the HLB of the polymer compound is preferably 10 or less or 9 or less, and more preferably 8.5 or less.
  • the HLB of the polymer compound may be 4 or more (or 4.3 or more) 18 or less and 4 or more (or 4.3 or more) 10 or less. From the viewpoint of excellent balance between reduction of self-discharge and improvement of low-temperature HR discharge performance, the HLB of the polymer compound is 4 or more (or 4.3 or more) 9 or less, or 4 or more (or 4.3 or more) 8.5. The following is preferable.
  • HLB is an abbreviation for Hydrophile Lipophile Balance, and is a numerical value representing the balance between hydrophobicity and hydrophilicity of a nonionic surfactant.
  • the repeating structure of Oxy C 2-4 alkylene contains at least the repeating structure of the oxypropylene unit.
  • the self-discharge tends to increase as compared with the case of the repeating structure of the oxyethylene unit, but even in this case, the self-discharge can be kept low by controlling the density of the positive electrode material. can.
  • Polymer compounds containing oxypropylene units have peaks from -CH ⁇ and -CH 2- of the oxypropylene units in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in a chemical shift of 1 H-NMR spectrum. Since the electron densities around the nuclei of hydrogen atoms in these groups are different, the peaks are split.
  • Such a polymer compound has peaks in the chemical shift of 1 H-NMR spectrum, for example, in the range of 3.2 ppm or more and 3.42 ppm or less, and in the range of 3.42 ppm or more and 3.8 ppm or less. Peaks in the range of 3.2 ppm or more and 3.42 ppm or less are derived from -CH 2- , and peaks in the range of more than 3.42 ppm and 3.8 ppm or less are derived from -CH ⁇ and -CH 2- .
  • Examples of the polymer compound containing at least the repeating structure of the oxypropylene unit include polypropylene glycol, a copolymer containing the repeating structure of the oxypropylene unit, a polypropylene oxide adduct of the above-mentioned polyol, an etherified product or an esterified product thereof.
  • Examples of the copolymer include an oxypropylene-oxyalkylene copolymer (however, the oxyalkylene is C 2-4 alkylene other than oxypropylene).
  • Examples of the oxypropylene-oxyalkylene copolymer include an oxypropylene-oxyethylene copolymer and an oxypropylene-oxytrimethylene copolymer.
  • the oxypropylene-oxyalkylene copolymer may be referred to as a polyoxypropylene-polyoxyalkylene copolymer (for example, a polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymer).
  • the oxypropylene-oxyalkylene copolymer may be a block copolymer (for example, a polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymer).
  • Examples of the etherified product include polypropylene glycol alkyl ether, alkyl ether of an oxypropylene-oxyalkylene copolymer (alkyl ether of a polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymer, etc.) and the like.
  • esterified product examples include polypropylene glycol ester of carboxylic acid, carboxylic acid ester of oxypropylene-oxyalkylene copolymer (carboxylic acid ester of polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymer, etc.) and the like.
  • Examples of the polymer compound containing at least the repeating structure of the oxypropylene unit include polypropylene glycol, polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymer (polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymer and the like), polypropylene glycol alkyl ether (above). Alkyl ether (methyl ether, ethyl ether, butyl ether, etc.) in which R 2 is an alkyl having 10 or less carbon atoms (or 8 or less or 6 or less carbon atoms), polyoxyethylene-polyoxypropylene alkyl ether (the above R 2 has carbon atoms).
  • Alkyl ether (butyl ether, hydroxyhexyl ether, etc.) which is an alkyl of 10 or less (or 8 or less or 6 or less), polypropylene glycol carboxylate (the above R 3 is an alkyl having 10 or less carbon atoms (or 8 or less or 6 or less)).
  • polypropylene glycol carboxylate polypropylene glycol acetate, etc.
  • polypropylene oxide adducts of triol or higher polyols polypropylene oxide adducts of glycerin, etc.
  • the polymer compound is not limited to these.
  • the polymer compound preferably contains a large amount of oxyC 2-4 alkylene unit from the viewpoint of increasing the adsorptivity of the polymer compound to lead and facilitating the formation of a linear structure of the polymer compound.
  • Such polymer compounds include, for example, an oxygen atom attached to a terminal group and an -CH 2 -group and / or -CH ⁇ group attached to an oxygen atom.
  • the integral value of the peak of 3.2 ppm to 3.8 ppm, the integral value of the peak of -CH 2 -group hydrogen atom, and the integral value of the peak of -CH ⁇ group hydrogen atom In the 1 H-NMR spectrum of a polymer compound, the integral value of the peak of 3.2 ppm to 3.8 ppm, the integral value of the peak of -CH 2 -group hydrogen atom, and the integral value of the peak of -CH ⁇ group hydrogen atom.
  • the ratio of the integrated value of the peak of 3.2 ppm to 3.8 ppm to the total value becomes large.
  • This ratio is, for example, 50% or more, and may be 80% or more. From the viewpoint of further reducing self-discharge, the above ratio is preferably 85% or more, more preferably 90% or more.
  • the polymer compound has a -OH group at the end and has -CH 2 -group and / or -CH ⁇ group bonded to the oxygen atom of this -OH group, 1 in the H-NMR spectrum, -CH 2
  • the peaks of the hydrogen atoms of the -group and -CH ⁇ group are in the range of chemical shifts of more than 3.8 ppm and less than 4.0 ppm.
  • the negative electrode material may contain one kind of polymer compound or two or more kinds.
  • the polymer compound may contain, for example, a compound having Mn of 5 million or less, a compound of 1 million or less or 100,000 or less, or a compound of 20000 or less. From the viewpoint of ensuring higher charge acceptability, the polymer compound preferably contains a compound having a Mn of 10,000 or less, may contain a compound of 5000 or less or 3000 or less, or may contain a compound of 2500 or less or 2000 or less. good.
  • the Mn of such a compound may be 300 or more, 400 or more, or 500 or more.
  • the polymer compound two or more kinds of compounds having different Mns may be used. That is, the polymer compound may be a polymer compound having a plurality of Mn peaks in the distribution of molecular weight.
  • the Mn of the above compounds is 3 or more and 5 million or less (or 1 million or less), 4 or more and 5 million or less (or 1 million or less), 5 or more and 5 million or less (or 1 million or less), and 300 or more and 100,000 or less (or).
  • the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material is, for example, 8 ppm or more on a mass basis. From the viewpoint of further reducing self-discharge, the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material is preferably 10 ppm or more, preferably 20 ppm or more, and more preferably 30 ppm or more on a mass basis. ..
  • the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material may be, for example, 1000 ppm or less, 500 ppm or less, 450 ppm or less, or 420 ppm or less on a mass basis. From the viewpoint of easily ensuring higher low-temperature HR discharge performance, the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material is preferably 370 ppm or less, and may be 350 ppm or less on a mass basis.
  • the content (mass basis) of the polymer compound in the negative electrode electrode material is 8 ppm or more (or 10 ppm or more) 1000 ppm or less, 8 ppm or more (or 10 ppm or more) 500 ppm or less, 8 ppm or more (or 10 ppm or more) 450 ppm or less, 8 ppm or more (or).
  • Organic shrinkage proofing agent is an organic compound among compounds having a function of suppressing the shrinkage of lead, which is a negative electrode active material, when the lead storage battery is repeatedly charged and discharged.
  • Organic shrinkage proofing agents are usually roughly classified into lignin compounds and synthetic organic shrinkage proofing agents. It can be said that the synthetic organic shrinkage proofing agent is an organic shrinkage proofing agent other than the lignin compound.
  • Examples of the organic shrinkage proofing agent contained in the negative electrode electrode material include lignin compounds and synthetic organic shrinkage proofing agents.
  • the negative electrode electrode material may contain one kind of organic shrinkage proofing agent, or may contain two or more kinds of organic shrinkage proofing agents.
  • Examples of the lignin compound include lignin and lignin derivatives.
  • Examples of the lignin derivative include lignin sulfonic acid or a salt thereof (alkali metal salt (sodium salt, etc.), etc.).
  • the synthetic organic shrinkage proofing agent is an organic polymer containing a sulfur element, and generally contains a plurality of aromatic rings in the molecule and also contains a sulfur element as a sulfur-containing group.
  • a sulfur-containing group a sulfonic acid group or a sulfonyl group, which is a stable form, is preferable.
  • the sulfonic acid group may be present in acid form or may be present in salt form such as Na salt.
  • At least a lignin compound may be used as the organic shrinkage proofing agent.
  • the organic shrinkage proofing agent it is also preferable to use a condensate containing at least a unit of an aromatic compound.
  • a condensate include a condensate of an aromatic compound made of an aldehyde compound (such as at least one selected from the group consisting of aldehydes (eg, formaldehyde) and condensates thereof).
  • the organic shrinkage proofing agent may contain a unit of one kind of aromatic compound, or may contain a unit of two or more kinds of aromatic compounds.
  • the unit of the aromatic compound means a unit derived from the aromatic compound incorporated in the condensate.
  • Examples of the aromatic ring contained in the aromatic compound include a benzene ring and a naphthalene ring.
  • the plurality of aromatic rings may be directly bonded or linked by a linking group (for example, an alkylene group (including an alkylidene group), a sulfone group) or the like.
  • Examples of such a structure include a bisarene structure (biphenyl, bisphenylalkane, bisphenylsulfone, etc.).
  • Examples of the aromatic compound include compounds having the above aromatic ring and at least one selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group.
  • the hydroxy group or amino group may be directly bonded to the aromatic ring, or may be bonded as an alkyl chain having a hydroxy group or an amino group.
  • the hydroxy group also includes a salt of the hydroxy group (-OMe).
  • the amino group also includes a salt of the amino group (specifically, a salt with an anion). Examples of Me include alkali metals (Li, K, Na, etc.), Group 2 metals of the periodic table (Ca, Mg, etc.) and the like.
  • aromatic compound examples include bisarene compounds [bisphenol compounds, hydroxybiphenyl compounds, bisarene compounds having an amino group (bisarylalkane compounds having an amino group, bisarylsulfone compounds having an amino group, biphenyl compounds having an amino group, etc.), and the like. Hydroxyarene compounds (hydroxynaphthalene compounds, phenol compounds, etc.), aminoarene compounds (aminonaphthalene compounds, aniline compounds (aminobenzenesulfonic acid, alkylaminobenzenesulfonic acid, etc.), etc.), etc.] are preferable.
  • the aromatic compound may further have a substituent.
  • the organic shrinkage proofing agent may contain one kind of residues of these compounds, or may contain a plurality of kinds.
  • bisphenol compound bisphenol A, bisphenol S, bisphenol F and the like are preferable.
  • the negative electrode material contains a condensate of a bis-alene compound (such as a condensate of an aldehyde compound)
  • self-discharge tends to increase, but the negative electrode material contains a polymer compound and the density of the positive electrode material is specified. By controlling the range, self-discharge can be suppressed to a low level.
  • the condensate preferably contains at least a unit of an aromatic compound having a sulfur-containing group.
  • a condensate containing at least a unit of a bisphenol compound having a sulfur-containing group is used, high high-temperature durability can be obtained, which is advantageous in ensuring excellent life performance.
  • a condensate of a naphthalene compound having a sulfur-containing group and at least one selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group is used. It is also preferable.
  • the sulfur-containing group may be directly bonded to the aromatic ring contained in the compound, or may be bonded to the aromatic ring as an alkyl chain having a sulfur-containing group, for example.
  • the sulfur-containing group is not particularly limited, and examples thereof include a sulfonyl group, a sulfonic acid group, or a salt thereof.
  • the organic shrinkage proofing agent for example, a condensation containing at least one selected from the group consisting of a unit of the above-mentioned bisarene compound and a unit of a monocyclic aromatic compound (hydroxyarene compound and / or aminoarene compound, etc.). At least one may be used.
  • the organic shrinkage proofing agent may contain at least a condensate containing a unit of a bisarene compound and a unit of a monocyclic aromatic compound (particularly, a hydroxyarene compound). Examples of such a condensate include a condensate of a bis-alene compound and a monocyclic aromatic compound made of an aldehyde compound.
  • hydroxyarene compound a phenol sulfonic acid compound (such as phenol sulfonic acid or a substitute thereof) is preferable.
  • aminoarene compound aminobenzenesulfonic acid, alkylaminobenzenesulfonic acid and the like are preferable.
  • monocyclic aromatic compound a hydroxyarene compound is preferable.
  • the negative electrode material may contain, for example, an organic shrinkage proofing agent (first organic shrinkage proofing agent) having a sulfur element content of 2000 ⁇ mol / g or more among the above organic shrinkage proofing agents.
  • first organic shrinkage proofing agent include the above-mentioned synthetic organic shrinkage proofing agent (the above-mentioned condensate and the like).
  • the content of sulfur element in the organic shrinkage proofing agent is X ⁇ mol / g means that the content of sulfur element contained in 1 g of the organic shrinkage proofing agent is X ⁇ mol / g.
  • the sulfur element content of the first organic shrinkage proofing agent may be 2000 ⁇ mol / g or more, preferably 3000 ⁇ mol / g or more.
  • the upper limit of the sulfur element content of the first organic shrinkage proofing agent is not particularly limited. From the viewpoint of further enhancing the effect of reducing the amount of overcharged electricity, the sulfur element content of the first organic shrinkage proofing agent is preferably 9000 ⁇ mol / g or less, and more preferably 8000 ⁇ mol / g or less.
  • the sulfur element content of the first organic shrinkage proofing agent is, for example, 2000 ⁇ mol / g or more (or 3000 ⁇ mol / g or more) 9000 ⁇ mol / g or less, or 2000 ⁇ mol / g or more (or 3000 ⁇ mol / g or more) 8000 ⁇ mol / g or less. good.
  • the first organic shrinkage proofing agent contains a condensate containing a unit of an aromatic compound having a sulfur-containing group, and the condensate may contain at least a unit of a bisphenol compound as a unit of the aromatic compound.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the first organic shrinkage proofing agent is preferably 7,000 or more.
  • the Mw of the first organic shrinkage proofing agent is, for example, 100,000 or less, and may be 20,000 or less.
  • the negative electrode material can contain, for example, an organic shrinkage proofing agent (second organic shrinkage proofing agent) having a sulfur element content of less than 2000 ⁇ mol / g.
  • second organic shrinkage proofing agent include lignin compounds and synthetic organic shrinkage proofing agents (particularly, lignin compounds) among the above-mentioned organic shrinkage proofing agents.
  • the sulfur element content of the second organic shrinkage proofing agent is preferably 1000 ⁇ mol / g or less, and may be 800 ⁇ mol / g or less.
  • the lower limit of the sulfur element content in the second organic shrinkage proofing agent is not particularly limited, and is, for example, 400 ⁇ mol / g or more.
  • the Mw of the second organic shrinkage proofing agent is, for example, less than 7,000.
  • the Mw of the second organic shrinkage proofing agent is, for example, 3000 or more.
  • the negative electrode electrode material may contain a first organic shrinkage proofing agent and a second organic shrinkage proofing agent.
  • first organic shrinkage proofing agent and the second organic shrinkage proofing agent are used in combination, the mass ratios thereof can be arbitrarily selected.
  • the content of the organic shrinkage barrier contained in the negative electrode electrode material is, for example, 0.005% by mass or more, 0.01% by mass or more, or 0.1% by mass or more.
  • the content of the organic shrinkage proofing agent is, for example, 1.0% by mass or less, and may be 0.5% by mass or less.
  • the content of the organic shrinkage barrier contained in the negative electrode electrode material is 0.005% by mass or more (or 0.01% by mass) 1.0% by mass or less, 0.005% by mass or more (or 0.01% by mass). It may be 0.5% by mass or less, or 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less (or 0.5% by mass or less).
  • Carbonate material As the carbonaceous material contained in the negative electrode electrode material, carbon black, graphite, hard carbon, soft carbon and the like can be used. Examples of carbon black include acetylene black, furnace black, and lamp black. Furness Black also includes Ketjen Black (trade name).
  • the graphite may be any carbonaceous material containing a graphite-type crystal structure, and may be either artificial graphite or natural graphite.
  • the negative electrode material may contain one kind of carbonaceous material, or may contain two or more kinds.
  • the content of the carbonaceous material in the negative electrode electrode material is, for example, 0.05% by mass or more, and may be 0.1% by mass or more.
  • the content of the carbonaceous material in the negative electrode electrode material is, for example, 5% by mass or less, and may be 3% by mass or less. From the viewpoint of further reducing self-discharge, the content of the carbonaceous material in the negative electrode electrode material is preferably 1.2% by mass or less.
  • the content of carbonaceous material in the negative electrode electrode material is 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, 0.05% by mass or more and 3% by mass or less (or 1.2% by mass or less), and 0.1% by mass or more. It may be 5% by mass or less, or 0.1% by mass or more and 3% by mass or less (or 1.2% by mass or less).
  • barium sulfate The content of barium sulfate in the negative electrode electrode material is, for example, 0.05% by mass or more, and may be 0.10% by mass or more. The content of barium sulfate in the negative electrode electrode material is, for example, 3% by mass or less, and may be 2% by mass or less.
  • the content of barium sulfate in the negative electrode material is 0.05% by mass or more and 3% by mass or less, 0.05% by mass or more and 2% by mass or less, 0.10% by mass or more and 3% by mass or less, or 0.10% by mass. It may be% or more and 2% by mass or less.
  • a fully charged lead-acid battery is disassembled to obtain a negative electrode plate to be analyzed.
  • the obtained negative electrode plate is washed with water to remove sulfuric acid from the negative electrode plate. Wash with water by pressing the pH test paper against the surface of the negative electrode plate washed with water until it is confirmed that the color of the test paper does not change. However, the time for washing with water shall be within 2 hours.
  • the negative electrode plate washed with water is dried at 60 ⁇ 5 ° C. for about 6 hours in a reduced pressure environment. If the negative electrode plate contains a sticking member, the sticking member is removed as necessary.
  • sample A hereinafter referred to as sample A
  • Sample A is obtained by separating the negative electrode material from the negative electrode plate. Sample A is pulverized as needed and subjected to analysis.
  • Chloroform-soluble components are recovered from the chloroform solution in which the polymer compound obtained by extraction is dissolved by distilling off chloroform under reduced pressure.
  • the chloroform-soluble component is dissolved in deuterated chloroform, and the 1 H-NMR spectrum is measured under the following conditions. From this 1 H-NMR spectrum, a peak with a chemical shift in the range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less is confirmed. Further, the type of oxyC 2-4 alkylene unit is specified from the peak in this range.
  • V 1 From the 1 H-NMR spectrum, the integral value (V 1 ) of the peaks in which the chemical shift exists in the range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less is obtained.
  • V 2 the sum of the integrated values of the peaks in the 1 H-NMR spectrum
  • the integral value of the peak in the 1 H-NMR spectrum when the integral value of the peak in the 1 H-NMR spectrum is obtained, two points in the 1 H-NMR spectrum having no significant signal so as to sandwich the corresponding peak are determined, and these two points are determined.
  • Each integrated value is calculated using the straight line connecting the intervals as the baseline. For example, for a peak in which the chemical shift is in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm, the straight line connecting the two points of 3.2 ppm and 3.8 ppm in the spectrum is used as the baseline. For example, for a peak in which the chemical shift exceeds 3.8 ppm and exists in the range of 4.0 ppm or less, the straight line connecting the two points of 3.8 ppm and 4.0 ppm in the spectrum is used as the baseline.
  • the obtained mixture is analyzed by thermal decomposition GC-MS under the following conditions to identify the hydrophobic group contained in the esterified product.
  • Analyzer High-performance general-purpose gas chromatogram GC-2014 manufactured by Shimadzu Corporation Column: DEGS (diethylene glycol succinate) 2.1m Oven temperature: 180-120 ° C Injection port temperature: 240 ° C Detector temperature: 240 ° C Carrier gas: He (flow rate: 50 mL / min) Injection volume: 1 ⁇ L to 2 ⁇ L
  • Na and Ma averaged the Na and Ma values of each monomer unit using the molar ratio (mol%) of each monomer unit contained in the repeating structure, respectively. The value.
  • the integrated value of the peak in the 1 H-NMR spectrum is obtained by using the data processing software "ALICE” manufactured by JEOL Ltd.
  • the infrared spectroscopic spectrum measured using the sample B of the organic shrinkage proofing agent thus obtained the ultraviolet visible absorption spectrum measured by diluting the sample B with distilled water or the like and measuring with an ultraviolet visible absorptiometer, and the sample B being used as heavy water or the like.
  • the first organic shrinkage proofing agent and the second organic shrinkage proofing agent are separated from the above extract as follows. First, the extract is measured by infrared spectroscopy, NMR, and / or GC-MS to determine whether or not it contains a plurality of organic shrink proofing agents. Next, the molecular weight distribution is measured by GPC analysis of the extract, and if a plurality of organic shrink-proofing agents can be separated by molecular weight, the organic shrinkage-proofing agents are separated by column chromatography based on the difference in molecular weight.
  • one of the organic shrinkage proofing agents is separated by a precipitation separation method by utilizing the difference in solubility which differs depending on the type of functional group and / or the amount of functional groups of the organic shrinkage proofing agent.
  • one of the organic shrink-proofing agents is aggregated and separated by adding a sulfuric acid aqueous solution to a mixture in which the above extract is dissolved in a NaOH aqueous solution and adjusting the pH of the mixture.
  • the insoluble component is removed by filtration from the mixture obtained by dissolving the separated product in the aqueous NaOH solution again as described above.
  • the remaining solution after separating one of the organic shrink proofing agents is concentrated.
  • the obtained concentrate contains the other organic shrink-proofing agent, and the insoluble component is removed from the concentrate by filtration as described above.
  • the structural formula of the organic shrinkage proofing agent cannot be specified exactly, so that the same organic shrinkage proofing is applied to the calibration curve.
  • the agent may not be available.
  • calibration is performed using an organic shrink-proof agent extracted from the negative electrode of the battery and a separately available organic polymer having a similar shape in the ultraviolet-visible absorption spectrum, the infrared spectroscopic spectrum, the NMR spectrum, and the like. By creating a line, the content of the organic shrink-proofing agent is measured using the ultraviolet-visible absorption spectrum.
  • GPC device Build-up GPC system SD-8022 / DP-8020 / AS-8020 / CO-8020 / UV-8020 (manufactured by Tosoh Corporation)
  • Standard substance: Na polystyrene sulfonate (Mw 275,000, 35,000, 12,500, 7,500, 5,200, 1,680)
  • a carbonaceous material and components other than barium sulfate are removed from the dispersion liquid using a sieve.
  • the dispersion liquid is suction-filtered using a membrane filter whose mass has been measured in advance, and the membrane filter is dried together with the filtered sample in a dryer at 110 ° C. ⁇ 5 ° C.
  • the filtered sample is a mixed sample of a carbonaceous material and barium sulfate.
  • the mass of the sample C (M m ) is measured by subtracting the mass of the membrane filter from the total mass of the dried mixed sample (hereinafter referred to as sample C) and the membrane filter.
  • the sample C is put into a crucible together with a membrane filter and incinerated at 1300 ° C. or higher.
  • the remaining residue is barium oxide.
  • the mass of barium oxide is converted into the mass of barium sulfate to obtain the mass of barium sulfate ( MB ).
  • the mass of the carbonaceous material is calculated by subtracting the mass MB from the mass M m .
  • the negative electrode plate can be formed by applying or filling a negative electrode paste to a negative electrode current collector, aging and drying to produce an unchemical negative electrode plate, and then forming an unchemical negative electrode plate.
  • the negative electrode paste is, for example, a lead powder, a polymer compound, and, if necessary, at least one selected from the group consisting of an organic shrinkage proofing agent, a carbonaceous material, and other additives, and water and sulfuric acid (or an aqueous solution of sulfuric acid). ) Is added and kneaded to produce. At the time of aging, it is preferable to ripen the unchemical negative electrode plate at a temperature higher than room temperature and high humidity.
  • an electrode plate group including an unchemical negative electrode plate and an electrolytic solution containing sulfuric acid are housed in an electric tank of a lead storage battery, and the electrode plate group is charged in a state where the electrolytic solution is soaked in the electrode plate group. It can be done by doing.
  • the chemical formation may be performed before assembling the lead-acid battery or the electrode plate group. The formation produces spongy lead.
  • the positive electrode plate of a lead storage battery can be classified into a paste type, a clad type and the like. Either a paste type or a clad type positive electrode plate may be used.
  • the paste type positive electrode plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode material. The configuration of the clad type positive electrode plate is as described above.
  • the positive electrode current collector may be formed by casting lead (Pb) or a lead alloy, or may be formed by processing a lead sheet or a lead alloy sheet. Examples of the processing method include expanding processing and punching processing. It is preferable to use a grid-shaped current collector as the positive electrode current collector because it is easy to support the positive electrode material.
  • the positive electrode current collector may include a surface layer.
  • the composition of the surface layer and the inner layer of the positive electrode current collector may be different.
  • the surface layer may be formed on a part of the positive electrode current collector.
  • the surface layer may be formed only on the lattice portion, the ear portion, or the frame bone portion of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode material contained in the positive electrode plate contains a positive electrode active material (lead dioxide or lead sulfate) that develops a capacity by a redox reaction.
  • the positive electrode material may contain other additives, if necessary.
  • the density of the positive electrode material is 3.70 g / cm 3 or more, and may be 3.72 g / cm 3 or more.
  • the density of the positive electrode material is preferably 3.74 g / cm 3 or more.
  • the density of the positive electrode material is 4.65 g / cm 3 or less, and may be 4.5 g / cm 3 or less.
  • the density of the positive electrode material is preferably 4.40 g / cm 3 or less, and more preferably 4.30 g / cm 3 or less.
  • the density of the positive electrode material is 3.70 g / cm 3 or more and 4.65 g / cm 3 or less (or 4.5 g / cm 3 or less), 3.72 g / cm 3 or more and 4.65 g / cm 3 or less (or 4. 5 g / cm 3 or less) 3.74 g / cm 3 or more 4.65 g / cm 3 or less (or 4.5 g / cm 3 or less) 3.70 g / cm 3 or more 4.40 g / cm 3 or less (or 4.
  • the unchemical paste type positive electrode plate is obtained by filling a positive electrode current collector with a positive electrode paste, aging and drying.
  • the positive electrode paste is prepared by kneading lead powder, additives, water, and sulfuric acid.
  • lead powder or slurry-like lead powder is filled in a porous tube into which a core metal (spine) connected by a current collector is inserted, and a plurality of tubes are connected to each other (spine projector). ) Is formed.
  • a positive electrode plate is obtained by forming these unchemical positive electrode plates.
  • an electrode plate group including an unchemical positive electrode plate and an electrolytic solution containing sulfuric acid are housed in an electric tank of a lead storage battery, and the electrode plate group is charged in a state where the electrolytic solution is soaked in the electrode plate group. It can be done by doing. However, the chemical formation may be performed before assembling the lead-acid battery or the electrode plate group.
  • the density is determined by the mercury intrusion method using a mercury porosimeter. More specifically, first, a predetermined amount of uncrushed sample D is collected and the mass is measured. After putting this sample D into the measuring container of the mercury porosimeter and exhausting it under reduced pressure, the sample D is filled with mercury at a pressure of 0.5 psia or more and 0.55 psia or less ( ⁇ 3.45 kPa or more and 3.79 kPa or less). The density of the positive electrode electrode material is obtained by measuring the bulk volume and dividing the measured mass of the sample D by the bulk volume. The volume obtained by subtracting the mercury injection volume from the volume of the measuring container is defined as the bulk volume.
  • the mercury porosimeter an automatic porosimeter (Autopore IV9505) manufactured by Shimadzu Corporation is used.
  • the density of the positive electrode electrode material is determined for the positive electrode material collected from the positive electrode plate.
  • the density of the positive electrode material is an average value of the values obtained for the positive electrode material collected from each of the two positive electrode plates.
  • the density of the positive electrode electrode material is the positive electrode material collected from two positive electrode plates arbitrarily selected from the positive electrode plates other than the electrode plates at both ends of the electrode plate group. It is the average value of the obtained values.
  • the density of the positive electrode electrode material is determined for the positive electrode material collected from the remaining one positive electrode plate.
  • Electrode-acid batteries usually include a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate.
  • the separator is composed of a non-woven fabric.
  • Nonwoven fabric is a mat that is entwined without weaving fibers, and is mainly composed of fibers. In the non-woven fabric, for example, 60% by mass or more of the non-woven fabric is formed of fibers.
  • the non-woven fabric may contain components other than fibers, such as acid-resistant inorganic powder (for example, silica powder, glass powder, diatomaceous earth), a polymer as a binder, and the like.
  • the fiber glass fiber, organic fiber, etc. can be used.
  • the organic fiber a fiber material insoluble in the electrolytic solution is used.
  • the organic fiber include polymer fiber (polyolefin fiber, acrylic fiber, polyester fiber (polyethylene terephthalate fiber and the like), etc.), pulp fiber and the like.
  • the non-woven fabric preferably contains at least glass fiber.
  • Nonwoven fabric containing glass fiber is also referred to as AGM (Absorbed Glass Mat) separator.
  • the non-woven fabric may contain glass fibers and organic fibers. The ratio of the glass fiber to the total fiber constituting the non-woven fabric is preferably 60% by mass or more.
  • the separator may be composed of only non-woven fabric.
  • the separator is a laminate of a non-woven fabric and a microporous membrane, a laminated non-woven fabric and a different or similar material, or a non-woven fabric and a different or similar material engaged with each other. It may be a thing or the like.
  • the microporous film is a porous sheet mainly composed of components other than fiber components.
  • a composition containing a pore-forming agent is extruded into a sheet and then the pore-forming agent is removed to form pores. can get.
  • the microporous membrane is preferably composed of a material having acid resistance, and is preferably microporous mainly composed of a polymer component.
  • polymer component polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.) is preferable.
  • the pore-forming agent include at least one selected from the group consisting of polymer powders and oils.
  • the thickness of the separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate may be selected according to the distance between the electrodes.
  • the number of separators may be selected according to the number of poles.
  • the electrolytic solution is an aqueous solution containing sulfuric acid, and may be gelled if necessary.
  • the electrolytic solution may contain the above-mentioned polymer compound.
  • the electrolytic solution may contain a cation (for example, a metal cation) and / or an anion (for example, an anion other than the sulfate anion (for example, a phosphate ion)), if necessary.
  • a cation for example, a metal cation
  • an anion for example, an anion other than the sulfate anion (for example, a phosphate ion)
  • the metal cation include at least one selected from the group consisting of Na ion, Li ion, Mg ion, and Al ion.
  • the specific gravity of the electrolytic solution in a fully charged lead storage battery at 20 ° C. is, for example, 1.20 or more, and may be 1.25 or more.
  • the specific gravity of the electrolytic solution at 20 ° C. is 1.35 or less, preferably 1.32 or less.
  • the specific gravity of the electrolytic solution at 20 ° C. may be 1.20 or more and 1.35 or less, 1.20 or more and 1.32 or less, 1.25 or more and 1.35 or less, or 1.25 or more and 1.32 or less. ..
  • the lead-acid battery can be obtained by a manufacturing method including a step of accommodating a group of plates and an electrolytic solution in a cell chamber of an electric tank.
  • Each cell of the lead-acid battery includes a group of plates and an electrolytic solution housed in each cell chamber.
  • the electrode plate group is assembled by laminating the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator so that the separator is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate prior to the accommodation in the cell chamber.
  • the positive electrode plate, the negative electrode plate, the electrolytic solution, and the separator are each prepared prior to assembling the electrode plate group.
  • the method for manufacturing a lead-acid battery may include, if necessary, a step of forming at least one of a positive electrode plate and a negative electrode plate after a step of accommodating a group of electrode plates and an electrolytic solution in a cell chamber.
  • Each electrode plate in the electrode plate group included in one cell may be one plate or two or more plates.
  • the negative electrode material contains the above polymer compound in at least one negative electrode plate, and the positive electrode material of the cell is used. It is preferable that the condition that the density is in the above range is satisfied. In this case, the effect of reducing self-discharge can be obtained according to the number of the negative electrode plates. From the viewpoint of further reducing self-discharge, 50% or more (more preferably 80% or more or 90% or more) of the number of negative electrode plates included in the electrode plate group is a negative electrode plate containing the above polymer compound. preferable. The ratio of the negative electrode plate containing the above polymer compound to the negative electrode plates included in the electrode plate group is 100% or less. All of the negative electrode plates included in the electrode plate group may be negative electrode plates containing the above polymer compound.
  • the electrode plate group of the cells for which the density of the positive electrode material is determined may be provided with the negative electrode plate containing the above polymer compound.
  • the density of the positive electrode material is in the above range and the polymer is in the above range in 50% or more (more preferably 80% or more or 90% or more) of the number of cells contained in the lead storage battery.
  • the density of the positive electrode material is in the above range, and the ratio of the cells including the electrode plate group including the negative electrode plate containing the polymer compound is 100% or less.
  • all of the electrode plate groups included in the lead storage battery include the electrode plate group including the negative electrode plate containing the polymer compound and the density of the positive electrode electrode material is in the above range.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an example of a control valve type lead-acid battery.
  • the lead-acid battery 1 includes a battery case 10 that houses an electrode plate group 11 and an electrolytic solution (not shown). The upper opening of the battery case 10 is closed by the lid 12.
  • the electrode plate group 11 is configured by laminating a plurality of negative electrode plates 2 and positive electrode plates 3 via a separator 4, respectively.
  • an ear portion (not shown) for collecting electricity is provided so as to project upward.
  • An ear portion (not shown) for collecting electricity is also provided on the upper portion of each of the plurality of positive electrode plates 3 so as to project upward.
  • the ears of the negative electrode plate 2 are connected and integrated by a negative electrode strap (not shown).
  • the selvage portions of the positive electrode plates 3 are also connected and integrated by a positive electrode strap (not shown).
  • the negative electrode strap is connected to a negative electrode column (not shown) which is an external terminal
  • the positive electrode strap is connected to a positive electrode column (not shown) which is an external terminal.
  • the electric tank 10 is divided into a plurality of (three in the illustrated example) cell chambers 10R independently of each other, and one electrode plate group 11 is housed in each cell chamber 10R.
  • the lid 12 includes an independent exhaust valve 13 for each cell chamber 10R. When the internal pressure of the cell chamber 10R exceeds a predetermined upper limit value, the exhaust valve 13 opens and the gas is directly discharged from the cell chamber 10R to the outside. When the internal pressure of the cell chamber 10R is equal to or less than the upper limit, oxygen generated in the positive electrode plate 3 is reduced by the negative electrode plate 2 in the same cell chamber 10R to generate water.
  • FIG. 1 shows the case of each cell exhaust type, but the lid has a collective exhaust chamber that communicates with each cell chamber, and the number of collective exhaust chambers is smaller than the number of cell chambers (for example, one). It may be a collective exhaust type provided with.
  • each of the self-discharge and the low-temperature HR discharge performance is evaluated by the following procedure.
  • the rated voltage of the test battery used for the evaluation is 12V, and the rated 10-hour rate capacity is 5Ah.
  • the lead-acid batteries according to one aspect of the present invention are summarized below.
  • a control valve type lead-acid battery comprises at least one cell comprising a group of plates and an electrolyte.
  • the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate.
  • the negative electrode plate comprises a negative electrode material and is provided with a negative electrode material.
  • the negative electrode material contains a polymer compound having a peak in the range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less in a chemical shift of 1 H-NMR spectrum measured using deuterated chloroform as a solvent.
  • the positive electrode plate comprises a positive electrode material and is provided with a positive electrode material.
  • a lead-acid battery having a density of the positive electrode material of 3.70 g / cm 3 or more and 4.65 g / cm 3 or less.
  • the polymer compound contains an oxygen atom bonded to a terminal group and an -CH 2 -group and / or -CH ⁇ group bonded to the oxygen atom.
  • the integral value of the peak, the integral value of the peak of the -CH2 -group hydrogen atom, and the integral value of the peak of the -CH ⁇ group hydrogen atom account for the sum of the peak.
  • the ratio of the integrated values may be 85% or more.
  • the polymer compound may contain a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit.
  • the lead-acid battery comprises at least one cell comprising a group of plates and an electrolyte.
  • the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate.
  • the negative electrode plate comprises a negative electrode material and is provided with a negative electrode material.
  • the negative electrode material contains a polymer compound containing a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units.
  • the positive electrode plate comprises a positive electrode material and is provided with a positive electrode material.
  • a lead-acid battery having a density of the positive electrode material of 3.70 g / cm 3 or more and 4.65 g / cm 3 or less.
  • the density of the positive electrode material may be 3.72 g / cm 3 or more, or 3.74 g / cm 3 or more.
  • the density of the positive electrode material is 4.5 g / cm 3 or less, 4.40 g / cm 3 or less, or 4.30 g / cm 3 or less. It may be.
  • the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material is 8 ppm or more, 10 ppm or more, 20 ppm or more, or 30 ppm or more on a mass basis. You may.
  • the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material is 1000 ppm or less, 500 ppm or less, 450 ppm or less, 420 ppm or less, 370 ppm or less on a mass basis. , Or 350 ppm or less.
  • the polymer compound has Mn of 5 million or less, 1 million or less, 100,000 or less, 20000 or less, 10000 or less, 5000 or less, 3000 or less, 2500 or less.
  • the following or 2000 or less compounds may be included.
  • the polymer compound may contain a compound having Mn of 300 or more, 400 or more, or 500 or more.
  • the polymer compound is a hydroxy compound having a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit, an etherified product of the hydroxy compound, and the hydroxy compound. Containing at least one selected from the group consisting of esterified compounds,
  • the hydroxy compound is at least one selected from the group consisting of a poly C 2-4 alkylene glycol, a copolymer containing a repeating structure of oxy C 2-4 alkylene, and a poly C 2-4 alkylene oxide adduct of a polyol. There may be.
  • the polymer compound may contain a repeating structure of an oxypropylene unit.
  • the polymer compound is polypropylene glycol, a polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymer (polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymer, etc.), or a polypropylene glycol alkyl ether (the above R 2 ).
  • a polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymer polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymer, etc.
  • a polypropylene glycol alkyl ether the above R 2 .
  • polypropylene glycol carboxylate (Or 8 or less or 6 or less) alkyl ethers (butyl ether, hydroxyhexyl ether, etc.), polypropylene glycol carboxylate (R 3 above is an alkyl having 10 or less carbon atoms (or 8 or less or 6 or less)). It may contain at least one selected from the group consisting of polypropylene glycol carboxylate (such as polypropylene glycol acetate) and polypropylene oxide adducts of triol or higher polyols (such as polypropylene oxide adducts of glycerin).
  • polypropylene glycol carboxylate such as polypropylene glycol acetate
  • polypropylene oxide adducts of triol or higher polyols such as polypropylene oxide adducts of glycerin.
  • the polymer compound has one or more hydrophobic groups, and at least one of the hydrophobic groups has 8 or more carbon atoms. It may be a long-chain aliphatic hydrocarbon group.
  • the carbon number of the long-chain aliphatic hydrocarbon group may be 12 or more or 16 or more.
  • the carbon number of the long-chain aliphatic hydrocarbon group may be 30 or less, 26 or less, or 22 or less.
  • the polymer compound may contain a repeating structure of an oxyethylene unit.
  • the polymer compound is an etherified product of polyethylene glycol (alkyl ether or the like), an esterified product of polyethylene glycol (carboxylic acid ester or the like), or an etherified product of a polyethylene oxide adduct of the polyol (alkyl ether). Etc.), and at least one selected from the group consisting of esterified products (such as carboxylic acid esters) of polyethylene oxide adducts of polyols (such as polyols of triol or higher).
  • esterified products such as carboxylic acid esters
  • the polymer compound is polyethylene glycol oleate, polyethylene glycol dioleate, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, polyoxyethylene coconut oil fatty acid sorbitan, polyoxy oleate. It may contain at least one selected from the group consisting of ethylene sorbitan, polyoxyethylene sorbitan stearate, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene tetradecyl ether, and polyoxyethylene cetyl ether.
  • the HLB of the polymer compound may be 4 or more, or 4.3 or more.
  • the HLB of the polymer compound may be 18 or less, 10 or less, 9 or less, or 8.5 or less.
  • the negative electrode electrode material may contain an organic shrinkage proofing agent.
  • the negative electrode electrode material (or the organic shrinkage proofing agent) may contain a lignin compound.
  • the negative electrode electrode material (or the organic shrinkage proofing agent) may contain a condensate of a bis-alene compound.
  • the content of the organic shrinkage-proofing agent in the negative electrode electrode material is 0.005% by mass or more, 0.01% by mass or more, or 0. It may be 1% by mass or more.
  • the content of the organic shrinkage-proofing agent in the negative electrode electrode material is 1.0% by mass or less, or 0.5% by mass or less. May be good.
  • the negative electrode material may contain a carbonaceous material.
  • the content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 0.05% by mass or more, or 0.1% by mass or more.
  • the content of the carbonaceous material in the negative electrode electrode material may be 5% by mass or less, 3% by mass or less, or 1.2% by mass or less. ..
  • the negative electrode material may contain barium sulfate.
  • the content of the barium sulfate in the negative electrode electrode material may be 0.05% by mass or more, or 0.10% by mass or more.
  • the content of the barium sulfate in the negative electrode electrode material may be 3% by mass or less, or 2% by mass or less.
  • the specific gravity of the electrolytic solution in the fully charged lead-acid battery at 20 ° C. may be 1.20 or more or 1.25 or more.
  • the specific gravity of the electrolytic solution in the fully charged lead-acid battery at 20 ° C. may be 1.35 or less or 1.32 or less.
  • the lead storage battery may be used for small mobility.
  • Lead-acid batteries E1 to E34, R1 to R8, and C1 to C12 >> (1) Preparation of lead-acid battery (a) Preparation of negative electrode plate A suitable amount of sulfuric acid is added to lead powder as a raw material, a polymer compound shown in the table, an organic shrinkage proofing agent, a carbonaceous material (carbon black), and barium sulfate. Mix with aqueous solution to give negative paste. At this time, the contents of the polymer compound, the organic shrink-proofing agent, and the carbonaceous material in the negative electrode electrode material, which are all obtained by the above-mentioned procedure, are the values shown in the table, and the content of barium sulfate is 0.4.
  • the negative electrode paste is filled in the mesh portion of the expanded lattice made of Pb—Ca—Sn alloy and aged and dried to obtain an unchemicald negative electrode plate.
  • the Mn required by the above-mentioned procedure for polypropylene glycol as a polymer compound is 2000.
  • the Mn of polyethylene glycol oleic acid ester and polyethylene glycol dilauric acid ester used in the preparation of the negative electrode material is 500 and 630, respectively.
  • E1 Lignin: Sodium lignin sulfonate (sulfur element content 600 ⁇ mol / g, Mw5500)
  • E2 Bisphenol condensate: A formaldehyde-based condensate of a bisphenol compound having a sulfonic acid group introduced (sulfur element content 3330 ⁇ mol / g, Mw9600).
  • the concentration and amount of the sulfuric acid aqueous solution used for preparing the positive electrode paste are adjusted so that the density of the positive electrode material obtained by the above procedure becomes the value shown in the table.
  • the test battery has a rated voltage of 12 V and a rated 10-hour rate capacity of 5 Ah.
  • the electrode plate group of the test battery is composed of three positive electrode plates and four negative electrode plates. The positive electrode plate and the negative electrode plate are alternately laminated with a separator interposed therebetween to form a group of electrode plates.
  • the electrode plates are housed in a polypropylene electric tank together with an electrolytic solution (sulfuric acid aqueous solution) and sealed with a lid. A fine glass mat is used as the separator.
  • a control valve type lead-acid battery is manufactured by forming a group of electrode plates in an electric tank. Due to the chemical formation, the lead-acid battery becomes fully charged.
  • the specific gravity of the electrolytic solution in a fully charged lead-acid battery at 20 ° C. is 1.32.
  • the oxyethylene unit is in the range of the chemical shift of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less in the 1 H-NMR spectrum of the polymer compound measured by the above-mentioned procedure. A peak derived from -CH 2- is observed.
  • the 1 H-NMR spectrum of the polymer compound measured by the above procedure shows that the oxypropylene unit is in the range of a chemical shift of 3.2 ppm or more and 3.42 ppm or less.
  • Evaluation 1 Self-discharge The self-discharge of the produced lead-acid battery is evaluated by the procedure described above. The self-discharge of each lead-acid battery is evaluated by the ratio when the self-discharge of the lead-acid battery C1 is 100%. The smaller this ratio, the less self-discharge and the better.
  • Tables 1-5 The results are shown in Tables 1-5.
  • Table 2 also shows the HLB of the polymer compound.
  • Table 1, Table 2, Table 4 and Table 5 show the difference in self-discharge from the lead-acid battery C1 as the self-discharge improvement rate.
  • E1 to E34 are examples.
  • R1 to R8 are reference examples.
  • C1 to C12 are comparative examples.
  • the effect of reducing self-discharge by changing the density of the positive electrode material from 3.66 g / cm 3 to 3.70 to 4.65 g / cm 3 is 2 to 10%. ..
  • the effect of reducing self-discharge by using the negative electrode plate provided with the negative electrode material containing 320 ppm of polypropylene glycol as a polymer compound on a mass basis is 12%.
  • the self-discharge is further reduced from the self-discharge estimated from each of the density of the positive electrode material and the use of the polymer compound, and a synergistic effect is obtained.
  • the density of the positive electrode material is preferably 3.74 g / cm 3 or more. From the same viewpoint, the density of the positive electrode material is preferably 4.40 g / cm 3 or less.
  • the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material is preferably 10 ppm or more, more preferably 20 ppm or more or 30 ppm or more on a mass basis. From the viewpoint of ensuring higher low-temperature HR discharge performance, the content of the polymer compound in the negative electrode electrode material is preferably 370 ppm or less, more preferably 350 ppm or less on a mass basis.
  • control valve type lead-acid battery is suitable for small mobility, idling stop (Idle Reduction) vehicle applications, industrial batteries, and the like. It should be noted that these uses are merely examples and are not limited to these uses.
  • Control valve type lead acid battery 2 Negative electrode plate 3: Positive electrode plate 4: Separator 11: Electrode plate group 10: Electric tank 10R: Cell chamber 12: Cover 13: Exhaust valve

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Abstract

制御弁式の鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備える。前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備える。前記負極板は、負極電極材料を備える。前記負極電極材料は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定される1H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有するポリマー化合物を含む。前記正極板は、正極電極材料を備える。前記正極電極材料の密度は、3.70g/cm3以上4.65g/cm3以下である。

Description

鉛蓄電池
 本発明は、鉛蓄電池に関する。
 鉛蓄電池は、車載用、産業用の他、様々な用途で使用されている。鉛蓄電池には、負極板、正極板、セパレータ(またはマット)、および電解液などが含まれる。各極板は、集電体と、電極材料とを備える。
鉛蓄電池には、液式の鉛蓄電池と、制御弁式の鉛蓄電池とがある。液式鉛蓄電池は、電槽と、電槽内に収容された極板群および電解液とを備える開放型の鉛蓄電池である。一方、制御弁式鉛蓄電池は、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に介在する微細ガラスマットセパレータ(リテーナマット)とを含む極板群、および電解液を備える密閉型の鉛蓄電池である。制御弁式鉛蓄電池では、電解液をセパレータに保持させ、正極板で発生する酸素ガスを負極板で水に還元する、いわゆる酸素サイクルと呼ばれる原理を利用している。
 鉛蓄電池に様々な機能を付与する観点から、鉛蓄電池の構成部材に添加剤が添加されることがある。
 特許文献1は、重合度30以上3000以下のポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、またはそれらのエステルよりなる群の内のいずれかを含む高分子化合物、または該高分子化合物とコロイド状硫酸バリウム粒子のいずれかを電解液および/または電極活物質成形体中に含むことを特徴とする鉛蓄電池を提案している。
 また、電極材料の密度などを調節することも提案されている。
 特許文献2は、バリウムを含んだ正極活物質を保持した正極板を化成し、化成後の正極板中に1枚当たりの平均値で10ppm以上、1000ppm以下のバリウムを含有し、かつ化成後の前記極板の活物質密度が1枚当たりの平均値で3.1g/cc以上、4.2g/cc以下であって、前記バリウムの含有量をX、前記活物質密度をYとしたときに、
 -0.29logX+3.6≦Y≦-0.29logX+4.7
を満たすことを特徴とする鉛蓄電池を提案している。
特開2000-149981号公報 特開2011-258531号公報
 鉛蓄電池において、自己放電が起こると、硫酸鉛が生成される。自己放電で生成した硫酸鉛は、充電時に還元され難い。硫酸鉛の蓄積が顕著になると、蓄積した硫酸鉛が不活性化するサルフェーションが起こり、寿命性能が低下する。そのため、鉛蓄電池では、自己放電を抑制することが求められている。さらに、制御弁式の鉛蓄電池では、活物質に対して電解液量が少ないため、自己放電が進むと電解液比重が低下し、電圧低下に繋がりやすい。
 上記に鑑み、本発明の第1側面は、制御弁式の鉛蓄電池であって、
 前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
 前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
 前記負極板は、負極電極材料を備え、
 前記負極電極材料は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定されるH-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有するポリマー化合物を含み、
 前記正極板は、正極電極材料を備え、
 前記正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上4.65g/cm以下である、鉛蓄電池に関する。
 本発明の第2側面は、制御弁式の鉛蓄電池であって、
 前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
 前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
 前記負極板は、負極電極材料を備え、
 前記負極電極材料は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を含み、
 前記正極板は、正極電極材料を備え、
 前記正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上4.65g/cm以下である、鉛蓄電池に関する。
一実施形態に係る制御弁式鉛蓄電池の構造を模式的に示す断面図である。
 鉛蓄電池において、自己放電反応の進行は比較的遅いため、負極板で自己放電時に生成する硫酸鉛では、結晶構造が成長して緻密になり易い。このような硫酸鉛は、活性が低く、充電時に還元され難い。そのため、自己放電後に鉛蓄電池の充電を行っても、硫酸鉛のまま蓄積された状態となり易い。このような状態で、鉛蓄電池の充放電を繰り返すと、硫酸鉛の蓄積が進行して、サルフェーションが起こり、鉛蓄電池の寿命性能が低下する。例えば、自動二輪車などの小型モビリティでは、季節によって使用しない期間が続くこともあるため、搭載された鉛蓄電池の自己放電が進行し易い。
 上記に鑑み、本発明の第1側面に係る鉛蓄電池は、制御弁式の鉛蓄電池であって、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備える。極板群は、負極板と、正極板と、負極板および正極板の間に介在するセパレータとを備える。負極板は、負極電極材料を備える。負極電極材料は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定されるH-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有するポリマー化合物を含む。正極板は、正極電極材料を備える。正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上4.65g/cm以下である。
 なお、上記のH-NMRスペクトルにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下のケミカルシフトの範囲に現れるピークは、オキシC2-4アルキレンユニットに由来する。
 本発明の第2側面に係る鉛蓄電池は、制御弁式の鉛蓄電池であって、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備える。極板群は、負極板と、正極板と、負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備える。負極板は、負極電極材料を備える。負極電極材料は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を含む。正極板は、正極電極材料を備える。正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上4.65g/cm以下である。
 本発明の第1側面および第2側面のそれぞれに係る鉛蓄電池では、負極電極材料が、上記のようなポリマー化合物を含むとともに、正極電極材料の密度を上記の特定の範囲に制御する。このような構成により、鉛蓄電池の自己放電を顕著に低減することができる。自己放電が低減されることで、鉛蓄電池の長寿命化に有利である。
 本発明の第1側面および第2側面のそれぞれの鉛蓄電池において、自己放電が低減されるのは以下のような理由によると考えられる。
 まず、正極電極材料の密度を、3.70g/cm以上と高くすることで、正極電極材料内の細孔のサイズが小さくなり、正極電極材料の内部に電解液が侵入し難くなる。これにより、放電反応自体が低減されることで、自己放電反応も低減される。なお、一般的な制御弁式の鉛蓄電池において、正極電極材料の密度は、3.66g/cm程度である。
 次に、本発明の第1側面および第2側面の鉛蓄電池では、正極電極材料の密度が大きく、自己放電反応が低減される。その結果、正極板から発生する酸素ガスの量が低減される。負極板では、酸素ガスが吸収されて水が生成される際に、PbからPbOが生成する副反応が生じる。PbOは、電解液と反応することで、硫酸鉛を生成する。しかし、正極板から発生する酸素ガスの量が低減されることで、PbOの発生量も少なくなるため、硫酸鉛が生成する反応も低減される。これらにより、自己放電が低減される。
 さらに、負極電極材料に含まれるポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有することで線状構造を取り易いため、負極電極材料では、鉛の表面がポリマー化合物で薄く広く覆われることになる。これにより、負極板における酸素ガスの吸収反応自体が低減されるため、自己放電が低減される。
 このように、複数の要因が相互に関連することで、自己放電が顕著に低減される。そのため、自己放電を相乗的に低減することもできる。
 負極電極材料における上記のようなポリマー化合物による効果は、鉛の表面をポリマー化合物が覆うことにより発揮される。そのため、ポリマー化合物を鉛の近傍に存在させることが重要であり、これにより、ポリマー化合物の効果を有効に発揮させることができる。よって、負極電極材料以外の鉛蓄電池の構成要素にポリマー化合物が含まれているか否かに拘わらず、負極電極材料がポリマー化合物を含有していることが重要である。
 本発明の第1側面に係る鉛蓄電池では、ポリマー化合物は、末端基に結合した酸素原子と、酸素原子に結合した-CH-基および/または-CH<基とを含んでもよい。H-NMRスペクトルにおいて、3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値と、酸素原子に結合した-CH-基の水素原子のピークの積分値と、酸素原子に結合した-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値の割合は、85%以上であることが好ましい。このようなポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットを分子中に多く含む。そのため、ポリマー化合物が、鉛に吸着し易くなるとともに、さらに線状構造を取り易くなることで、鉛表面を薄く覆い易くなると考えられる。よって、負極板における酸素ガスの吸収反応がさらに低減され、自己放電をより効果的に低減することができる。
 H-NMRスペクトルにおいて、3.2ppm~3.8ppmのケミカルシフトの範囲にピークを有するポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むことが好ましい。オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を用いる場合、ポリマー化合物が鉛に対してより吸着し易くなるとともに、線状構造を取り易いことで鉛表面を薄く覆い易くなると考えられる。よって、負極板における酸素ガスの吸収反応がさらに低減され、自己放電をより効果的に低減することができる。
 ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物、ヒドロキシ化合物のエーテル化物、およびヒドロキシ化合物のエステル化物からなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。ここで、ヒドロキシ化合物は、ポリC2-4アルキレングリコール、オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造を含む共重合体、およびポリオールのポリC2-4アルキレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも一種である。このようなポリマー化合物を用いる場合、ポリマー化合物が鉛に対してより吸着し易くなるとともに、線状構造を取り易いことで鉛表面を薄く覆い易くなると考えられる。よって、負極板における酸素ガスの吸収反応がさらに低減され、自己放電をより効果的に低減することができる。
 ポリマー化合物は、オキシプロピレンユニット(-O-CH(-CH)-CH-)の繰り返し構造を含んでもよい。負極電極材料がこのようなポリマー化合物を含む場合は、オキシエチレンユニット(-O-CH-CH-)の繰り返し構造を含む場合と比較すると、正極電極材料の密度が3.70g/cm以上である場合の自己放電が多くなり易い。第1側面および第2側面のそれぞれでは、オキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を負極電極材料が含む場合でも、正極電極材料の密度を制御することで、自己放電を低く抑えることができる。
 ポリマー化合物は、1つ以上の疎水性基を有し、疎水性基の少なくとも1つは、炭素数が8以上の長鎖脂肪族炭化水素基であってもよい。このような疎水性基の作用により、鉛表面へのポリマー化合物の過度な被覆が抑制され、ポリマー化合物の偏在が抑制される。ポリマー化合物は、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を含むことが好ましい。ポリマー化合物が高い親水性を有するオキシエチレンユニットの繰り返し構造を含むことにより、鉛に対してポリマー化合物を選択的に吸着させることができる。疎水性基と親水性基とのバランスにより、鉛に対する高い吸着性を確保しながら、ポリマー化合物の偏在が抑制されることで、自己放電をさらに低減できるとともに、高い低温ハイレート(HR)放電性能を確保することができる。
 このようにポリマー化合物は、鉛に対する高い吸着性を有しながらも、鉛表面を薄く覆うことができるため、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量が少量であっても自己放電を低減することができる。自己放電をさらに低減する観点からは、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、10ppm以上であることが好ましい。より高い低温HR放電性能を確保する観点からは、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、370ppm以下であることが好ましい。
 なお、鉛蓄電池において、ポリマー化合物を負極電極材料中に含有させることができればよく、負極電極材料に含まれるポリマー化合物の由来は特に制限されない。ポリマー化合物は、鉛蓄電池を作製する際に、鉛蓄電池の構成要素(例えば、負極板、正極板、電解液、およびセパレータ)のいずれに含有させてもよい。ポリマー化合物は、1つの構成要素に含有させてもよく、2つ以上の構成要素(例えば、負極板および電解液)に含有させてもよい。
 負極電極材料は、ビスアレーン化合物の縮合物を含んでもよい。ビスアレーン化合物の縮合物は、一般に、合成有機防縮剤に分類される。一般に、負極電極材料がビスアレーン化合物の縮合物を含む場合、負極電極材料の比表面積が増加するため、水素過電圧が低くなる傾向がある。しかし、本発明の第1側面および第2側面に係る鉛蓄電池では、負極電極材料がポリマー化合物を含むとともに、正極電極材料の密度を特定の範囲に制御するため、有機防縮剤がビスアレーン化合物の縮合物を含む場合であっても、水素過電圧を高めて、自己放電を低く抑えることができる。また、負極電極材料が、リグニン化合物を含む場合にも、自己放電を低く抑えることができる。
 負極電極材料は、炭素質材料を含んでもよい。負極電極材料中の炭素質材料の含有量は、0.1質量%以上が好ましい。この場合、水素過電圧が低下することで、自己放電が増加する傾向がある。しかし、このような場合でも、負極電極材料がポリマー化合物を含むとともに、正極電極材料の密度を制御することで、自己放電を低く抑えることができる。ポリマー化合物が鉛に対して吸着し易くなることで、自己放電を低減する効果がさらに高まる観点からは、負極電極材料中の炭素質材料の含有量は、1.2質量%以下が好ましい。
 小型モビリティ用途では、上述のように、使用されない期間に自己放電が進行し易い。そのため、第1側面および第2側面のそれぞれの鉛蓄電池は、小型モビリティ用途に適している。しかし、鉛蓄電池の用途は、小型モビリティ用途に制限されない。
 制御弁式の鉛蓄電池は、密閉式鉛蓄電池(またはVRLA型鉛蓄電池)と呼ばれることがある。
 本明細書中、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量および正極電極材料の密度は、満充電状態の鉛蓄電池から取り出した負極板または正極板について求められる。
(用語の説明)
 (電極材料)
 負極電極材料および正極電極材料の各電極材料は、通常、集電体に保持されている。電極材料とは、極板から集電体を除いた部分である。極板には、マット、ペースティングペーパなどの部材が貼り付けられていることがある。このような部材(貼付部材とも称する)は極板と一体として使用されるため、極板に含まれる。極板が貼付部材(マット、ペースティングペーパなど)を含む場合には、電極材料は、極板から集電体および貼付部材を除いた部分である。
 なお、正極板のうち、クラッド式正極板は、複数の多孔質のチューブと、各チューブ内に挿入される芯金(spine)と、複数の芯金(spine)を連結する集電部と、芯金(spine)が挿入されたチューブ内に充填される正極電極材料と、複数のチューブを連結する連座(spine protector)とを備えている。クラッド式正極板では、正極電極材料は、極板からチューブ、芯金(spine)、集電部、および連座(spine protector)を除いた部分である。クラッド式正極板では、芯金(spine)と集電部とを合わせて正極集電体と称する場合がある。
 (正極電極材料の密度)
 正極電極材料の密度は、正極電極材料の質量を、水銀圧入法により求められるかさ容積で除することにより求められる密度(g/cm)である。密度は、鉛蓄電池から取り出した正極板から採取した未粉砕の正極電極材料の試料について求められる。未粉砕の試料は、正極板の面方向における中央付近から採取される。
 (ポリマー化合物)
 ポリマー化合物は、下記(i)および(ii)の少なくとも一方の条件を充足する。
 条件(i)
 ポリマー化合物は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定されるH-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有する。
 条件(ii)
 ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含む。
 条件(i)において、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲のピークは、オキシC2-4アルキレンユニットに由来する。つまり、条件(ii)を充足するポリマー化合物は、条件(i)を充足するポリマー化合物でもある。条件(i)を充足するポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニット以外のモノマーユニットの繰り返し構造を含んでもよく、ある程度の分子量を有すればよい。上記(i)または(ii)を充足するポリマー化合物の数平均分子量(Mn)は、例えば、300以上であってもよい。
 (オキシC2-4アルキレンユニット)
 オキシC2-4アルキレンユニットは、-O-R-(RはC2-4アルキレン基を示す。)で表されるユニットである。
 (ビスアレーン化合物の縮合物)
 ビスアレーン化合物の縮合物は、ビスアレーン化合物のユニットを含む縮合物である。ビスアレーン化合物のユニットとは、縮合物に組み込まれたビスアレーン化合物に由来するユニットを言う。ビスアレーン化合物とは、それぞれ芳香環を有する2つの部位が単結合または連結基を介して連結した化合物である。
 (数平均分子量)
 本明細書中、数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により求められる。Mnを求める際に使用する標準物質は、ポリエチレングリコールとする。
 (重量平均分子量)
 本明細書中、重量平均分子量(Mw)は、GPCにより求められる。Mwを求める際に使用する標準物質は、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムとする。
 (満充電状態)
 制御弁式の鉛蓄電池の満充電状態とは、25℃±2℃の気槽中で、定格容量に記載の数値(単位をAhとする数値)の0.2倍の電流(A)で、2.23V/セルの定電流定電圧充電を行い、定電圧充電時の充電電流が定格容量に記載の数値(単位をAhとする数値)の0.005倍の値(A)になった時点で充電を終了した状態である。
 満充電状態の鉛蓄電池は、既化成の鉛蓄電池を満充電した鉛蓄電池をいう。鉛蓄電池の満充電は、化成後であれば、化成直後でもよく、化成から時間が経過した後に行ってもよい(例えば、化成後で、使用中(好ましくは使用初期)の鉛蓄電池を満充電してもよい)。使用初期の電池とは、使用開始後、それほど時間が経過しておらず、ほとんど劣化していない電池をいう。
 (鉛蓄電池または鉛蓄電池の構成要素の上下方向)
 本明細書中、鉛蓄電池または鉛蓄電池の構成要素(極板、電槽、セパレータなど)の上下方向は、鉛蓄電池が使用される状態において、鉛蓄電池の鉛直方向における上下方向を意味する。正極板および負極板の各極板は、外部端子と接続するための耳部を備えている。横置き型の制御弁式鉛蓄電池など、耳部が、極板の側部に側方に突出するように設けられることもあるが、多くの鉛蓄電池では、耳部は、通常、極板の上部に上方に突出するように設けられている。
 (小型モビリティ)
 小型モビリティとは、モーターサイクルおよびパワースポーツビークルを言う。小型モビリティには、例えば、自動二輪車、自動三輪車、バギー(三輪および四輪の双方を含む)、水上スキー、スノーモービル、および全地形対応車が包含される。なお、小型モビリティには、エンジンとともに、小型モビリティ用の鉛蓄電池が搭載される。小型モビリティに用いられるまたは搭載される鉛蓄電池(つまり、小型モビリティ用の鉛蓄電池)とは、IEC60095-7:2019の適用範囲、およびJIS D 5302:2004の適用範囲に包含される鉛蓄電池をいう。
 以下、本発明の実施形態に係る鉛蓄電池について、主要な構成要件ごとに説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。
[鉛蓄電池]
(負極板)
 負極板は、通常、負極電極材料に加え、負極集電体を備える。
 (負極集電体)
 負極集電体は、鉛(Pb)または鉛合金の鋳造により形成してもよく、鉛シートまたは鉛合金シートを加工して形成してもよい。加工方法としては、例えば、エキスパンド加工または打ち抜き(パンチング)加工が挙げられる。負極集電体として格子状の集電体を用いると、負極電極材料を担持させ易いため好ましい。
 負極集電体に用いる鉛合金は、Pb-Sb系合金、Pb-Ca系合金、Pb-Ca-Sn系合金のいずれであってもよい。これらの鉛もしくは鉛合金は、更に、添加元素として、Ba、Ag、Al、Bi、As、Se、Cuなどからなる群より選択された少なくとも1種を含んでもよい。負極集電体は、表面層を備えていてもよい。負極集電体の表面層と内側の層とは組成が異なってもよい。表面層は、負極集電体の一部に形成されていてもよい。表面層は、負極集電体の耳部に形成されていてもよい。耳部の表面層は、SnまたはSn合金を含有してもよい。
 (負極電極材料)
 負極電極材料は、上記のポリマー化合物を含む。負極電極材料は、さらに、酸化還元反応により容量を発現する負極活物質(具体的には、鉛もしくは硫酸鉛)を含んでいる。負極電極材料は、有機防縮剤、炭素質材料および他の添加剤からなる群より選択される少なくとも1つを含んでもよい。添加剤としては、硫酸バリウム、繊維(樹脂繊維など)などが挙げられるが、これらに限定されない。なお、充電状態の負極活物質は、海綿状鉛であるが、未化成の負極板は、通常、鉛粉を用いて作製される。
 (ポリマー化合物)
 ポリマー化合物は、H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有する。このようなポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットを有する。オキシC2-4アルキレンユニットとしては、オキシエチレンユニット、オキシプロピレンユニット、オキシトリメチレンユニット、オキシ2-メチル-1,3-プロピレンユニット、オキシ1,4-ブチレンユニット、オキシ1,3-ブチレンユニットなどが挙げられる。ポリマー化合物は、このようなオキシC2-4アルキレンユニットを一種有していてもよく、二種以上有していてもよい。
 ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むことが好ましい。繰り返し構造は、一種のオキシC2-4アルキレンユニットを含んでもよく、二種以上のオキシC2-4アルキレンユニットを含んでもよい。ポリマー化合物には、一種の上記繰り返し構造が含まれていてもよく、二種以上の上記繰り返し構造が含まれていてもよい。
 オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するポリマー化合物には、界面活性剤(より具体的には、ノニオン界面活性剤)に分類されるポリマー化合物も包含される。
 ポリマー化合物としては、例えば、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物(ポリC2-4アルキレングリコール、オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造を含む共重合体、ポリオールのポリC2-4アルキレンオキサイド付加物など)、これらのヒドロキシ化合物のエーテル化物またはエステル化物などが挙げられる。
 共重合体としては、異なるオキシC2-4アルキレンユニットを含む共重合体などが挙げられる。共重合体は、ブロック共重合体であってもよい。
 ポリオールは、脂肪族ポリオール、脂環式ポリオール、芳香族ポリオール、および複素環式ポリオールなどのいずれであってもよい。ポリマー化合物が鉛表面に薄く広がり易い観点からは、脂肪族ポリオール、脂環式ポリオール(例えば、ポリヒドロキシシクロヘキサン、ポリヒドロキシノルボルナン)などが好ましく、中でも脂肪族ポリオールが好ましい。脂肪族ポリオールとしては、例えば、脂肪族ジオール、トリオール以上のポリオール(例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、糖または糖アルコール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、炭素数が5以上のアルキレングリコールなどが挙げられる。アルキレングリコールは、例えば、C5~14アルキレングリコールまたはC5-10アルキレングリコールであってもよい。糖または糖アルコールとしては、例えば、ショ糖、エリスリトール、キシリトール、マンニトール、ソルビトールなどが挙げられる。糖または糖アルコールは、鎖状構造および環状構造のいずれであってもよい。ポリオールのポリアルキレンオキサイド付加物においては、アルキレンオキサイドは、ポリマー化合物のオキシC2-4アルキレンユニットに相当し、少なくともC2-4アルキレンオキサイドを含む。ポリマー化合物が線状構造を取り易い観点からは、ポリオールはジオールであることが好ましい。
 エーテル化物は、上記のオキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物の少なくとも一部の末端の-OH基(末端基の水素原子とこの水素原子に結合した酸素原子とで構成される-OH基)がエーテル化された-OR基を有する(式中、Rは有機基である。)。ポリマー化合物の末端のうち、一部の末端がエーテル化されていてもよく、全ての末端がエーテル化されていてもよい。例えば、線状のポリマー化合物の主鎖の一方の末端が-OH基で、他方の末端が-OR基であってもよい。
 エステル化物は、上記オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物の少なくとも一部の末端の-OH基(末端基の水素原子とこの水素原子に結合した酸素原子とで構成される-OH基)がエステル化された-O-C(=O)-R基を有する(式中、Rは有機基である。)。ポリマー化合物の末端のうち、一部の末端がエステル化されていてもよく、全ての末端がエステル化されていてもよい。例えば、線状のポリマー化合物の主鎖の一方の末端が-OH基で、他方の末端が-O-C(=O)-R基であってもよい。
 有機基RおよびRのそれぞれとしては、炭化水素基が挙げられる。炭化水素基は、置換基(例えば、ヒドロキシ基、アルコキシ基、および/またはカルボキシ基)を有する炭化水素基も含む。炭化水素基は、脂肪族、脂環族、および芳香族のいずれであってもよい。芳香族炭化水素基および脂環族炭化水素基は、置換基として、脂肪族炭化水素基(例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基)を有してもよい。置換基としての脂肪族炭化水素基の炭素数は、例えば、1~30であってもよく、1~20または1~10であってもよく、1~6または1~4であってもよい。
 芳香族炭化水素基としては、例えば、炭素数が24以下(例えば、6~24)の芳香族炭化水素基が挙げられる。芳香族炭化水素基の炭素数は、20以下(例えば、6~20)であってもよく、14以下(例えば、6~14)または12以下(例えば、6~12)であってもよい。芳香族炭化水素基としては、アリール基、ビスアリール基などが挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。ビスアリール基としては、例えば、ビスアレーンに対応する一価基が挙げられる。ビスアレーンとしては、例えば、ビフェニル、ビスアリールアルカン(例えば、ビスC6-10アリールC1-4アルカン(2,2-ビスフェニルプロパンなど))が挙げられる。
 脂環族炭化水素基としては、例えば、炭素数が16以下の脂環族炭化水素基が挙げられる。脂環族炭化水素基は、架橋環式炭化水素基であってもよい。脂環族炭化水素基の炭素数は、10以下または8以下であってもよい。脂環族炭化水素基の炭素数は、例えば、5以上であり、6以上であってもよい。
 脂環族炭化水素基の炭素数は、5(または6)以上16以下、5(または6)以上10以下、あるいは5(または6)以上8以下であってもよい。
 脂環族炭化水素基としては、例えば、シクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基など)、シクロアルケニル基(シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基など)などが挙げられる。脂環族炭化水素基には、上記の芳香族炭化水素基の水素添加物も包含される。
 鉛表面にポリマー化合物が薄く付着し易い観点からは、炭化水素基のうち、脂肪族炭化水素基が好ましい。脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよい。脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、炭素炭素二重結合を2つ有するジエニル基、炭素炭素二重結合を3つ有するトリエニル基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基は、直鎖状および分岐鎖状のいずれであってもよい。
 脂肪族炭化水素基の炭素数は、例えば、30以下であり、26以下または22以下であってもよく、20以下または16以下であってもよく、14以下または10以下であってもよく、8以下または6以下であってもよい。炭素数の下限は、脂肪族炭化水素基の種類に応じて、アルキル基では1以上、アルケニル基およびアルキニル基では2以上、ジエニル基では3以上、トリエニル基では4以上である。鉛表面にポリマー化合物が薄く付着し易い観点からは中でもアルキル基およびアルケニル基が好ましい。
 アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、ネオペンチル、i-ペンチル、s-ペンチル、3-ペンチル、t-ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル、n-オクチル、n-ノニル、n-デシル、i-デシル、ウンデシル、ラウリル(ドデシル)、トリデシル、ミリスチル、ペンタデシル、セチル、ヘプタデシル、ステアリル、イコシル、ヘンイコシル、ベヘニルが挙げられる。
 アルケニル基の具体例としては、ビニル、1-プロペニル、アリル、シス-9-ヘプタデセン-1-イル、パルミトレイル、オレイルが挙げられる。アルケニル基は、例えば、C2-30アルケニル基またはC2-26アルケニル基であってもよく、C2-22アルケニル基またはC2-20アルケニル基であってもよく、C10-20アルケニル基であってもよい。
 ポリマー化合物のうち、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物のエーテル化物およびオキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物のエステル化物からなる群より選択される少なくとも一種を用いると、自己放電をさらに低減することができるため好ましい。また、このようなポリマー化合物のうち、オキシプロピレンユニットの繰り返し構造を有するポリマー化合物、またはオキシエチレンユニットの繰り返し構造を有するポリマー化合物などが好ましい。
 ポリマー化合物は、1つ以上の疎水性基を有してもよい。疎水性基としては、上記の炭化水素基のうち、例えば、芳香族炭化水素基、脂環族炭化水素基、長鎖脂肪族炭化水素基が挙げられる。長鎖脂肪族炭化水素基としては、上記の脂肪族炭化水素基(アルキル基、アルケニル基など)のうち、炭素数が8以上の脂肪族炭化水素基が挙げられ、12以上が好ましく、16以上がより好ましい。中でも、長鎖脂肪族炭化水素基を有するポリマー化合物は、鉛に対して過度な吸着を起こし難く、自己放電を低く抑えながらも、より高い低温HR放電性能を確保し易いため、好ましい。ポリマー化合物は、疎水性基の少なくとも1つが、長鎖脂肪族炭化水素基であるポリマー化合物であってもよい。長鎖脂肪族炭化水素基の炭素数は、30以下、26以下、または22以下であってもよい。
 長鎖脂肪族炭化水素基の炭素数は、8以上(または12以上)30以下、8以上(または12以上)26以下、8以上(または12以上)22以下、10以上30以下(または26以下)、あるいは10以上22以下であってもよい。
 ポリマー化合物のうち、親水性基と疎水性基とを有するポリマー化合物は、ノニオン界面活性剤に相当する。オキシエチレンユニットの繰り返し構造は、高い親水性を示し、ノニオン界面活性剤における親水性基となり得る。そのため、上記の疎水性基を有するポリマー化合物は、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を含むことが好ましい。このようなポリマー化合物は、疎水性と、オキシエチレンユニットの繰り返し構造による高い親水性とのバランスにより、鉛に対して選択的に吸着しながらも、鉛の表面を過度に覆うことを抑制できるため、自己放電を低く抑えながらも、より高い低温HR放電性能を確保することができる。このようなポリマー化合物は、比較的低分子量(例えば、Mnが1000以下)であっても、鉛に対する高い吸着性を確保することができる。
 上記のポリマー化合物のうち、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物のエーテル化物およびオキシエチレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物のエステル化物などは、ノニオン界面活性剤に相当する。
 ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体などでは、オキシエチレンユニットの繰り返し構造が親水性基に相当し、オキシプロピレンユニットの繰り返し構造が疎水性基に相当する。このような共重合体も、疎水性基を有するポリマー化合物に包含される。
 疎水性基を有するポリマー化合物は、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を含むことが好ましい。このようなポリマー化合物は、疎水性と、オキシエチレンユニットの繰り返し構造による高い親水性とのバランスにより、鉛に対して選択的に吸着しながらも、鉛の表面を過度に覆うことを抑制できるため、自己放電を低く抑えながらも、より高い低温HR放電性能を確保することができる。このようなポリマー化合物は、比較的低分子量(例えば、Mnが1000以下)であっても、鉛に対する高い吸着性を確保することができる。
 疎水性基を有し、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物としては、ポリエチレングリコールのエーテル化物(アルキルエーテルなど)、ポリエチレングリコールのエステル化物(カルボン酸エステルなど)、上記ポリオールのポリエチレンオキサイド付加物のエーテル化物(アルキルエーテルなど)、上記ポリオール(トリオール以上のポリオールなど)のポリエチレンオキサイド付加物のエステル化物(カルボン酸エステルなど)などが挙げられる。このようなポリマー化合物の具体例としては、オレイン酸ポリエチレングリコール、ジオレイン酸ポリエチレングリコール、ジラウリン酸ポリエチレングリコール、ジステアリン酸ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン、オレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテルが挙げられる。しかし、ポリマー化合物は、これらに限定されない。中でも、ポリエチレングリコールのエステル化物、上記ポリオールのポリエチレンオキサイド付加物のエステル化物などを用いると、自己放電をさらに低減できるとともに、より高い低温HR放電性能を確保できるため、好ましい。
 ポリマー化合物のうち、界面活性剤に分類されるポリマー化合物について、自己放電をさらに低減し易い観点からは、ポリマー化合物のHLBは、4以上または4.3以上が好ましい。ポリマー化合物のHLBは、例えば、18以下である。より高い低温HR放電性能を確保し易い観点からは、ポリマー化合物のHLBは、10以下または9以下が好ましく、8.5以下がより好ましい。
 ポリマー化合物のHLBは、4以上(または4.3以上)18以下、4以上(または4.3以上)10以下であってもよい。自己放電の低減と低温HR放電性能向上とのバランスに優れる観点からは、ポリマー化合物のHLBは、4以上(または4.3以上)9以下、あるいは4以上(または4.3以上)8.5以下が好ましい。
 なお、HLBは、Hydrophile Lipophile Balanceの略で、ノニオン界面活性剤の疎水性と親水性とのバランスを表す数値である。
 オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造が少なくともオキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含む場合も好ましい。この場合、オキシエチレンユニットの繰り返し構造の場合と比べると、自己放電が増加する傾向があるが、この場合であっても、正極電極材料の密度を制御することで、自己放電を低く抑えることができる。オキシプロピレンユニットを含むポリマー化合物は、H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm~3.8ppmの範囲に、オキシプロピレンユニットの-CH<および-CH-に由来するピークを有する。これらの基における水素原子の原子核の周囲の電子密度が異なるため、ピークがスプリットした状態となる。このようなポリマー化合物は、H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、例えば、3.2ppm以上3.42ppm以下の範囲と、3.42ppmを超え3.8ppm以下の範囲とのそれぞれにピークを有する。3.2ppm以上3.42ppm以下の範囲のピークは、-CH-に由来し、3.42ppmを超え3.8ppm以下の範囲のピークは、-CH<および-CH-に由来する。
 少なくともオキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物としては、ポリプロピレングリコール、オキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含む共重合体、上記ポリオールのポリプロピレンオキサイド付加物、またはこれらのエーテル化物もしくはエステル化物などが挙げられる。共重合体としては、オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体(ただし、オキシアルキレンは、オキシプロピレン以外のC2-4アルキレン)などが挙げられる。オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体としては、オキシプロピレン-オキシエチレン共重合体、オキシプロピレン-オキシトリメチレン共重合体などが例示される。オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体は、ポリオキシプロピレン-ポリオキシアルキレン共重合体(例えば、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体)と称することがある。オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体は、ブロック共重合体(例えば、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体)であってもよい。エーテル化物としては、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体のアルキルエーテル(ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体のアルキルエーテルなど)などが挙げられる。エステル化物としては、カルボン酸のポリプロピレングリコールエステル、オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体のカルボン酸エステル(ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体のカルボン酸エステルなど)などが挙げられる。
 少なくともオキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物としては、例えば、ポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体(ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体など)、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル(上記Rが炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるアルキルエーテル(メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテルなど)など)、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンアルキルエーテル(上記Rが炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるアルキルエーテル(ブチルエーテル、ヒドロキシヘキシルエーテルなど)など)、カルボン酸ポリプロピレングリコール(上記Rが炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるカルボン酸ポリプロピレングリコール(酢酸ポリプロピレングリコールなど)など)、トリオール以上のポリオールのポリプロピレンオキサイド付加物(グリセリンのポリプロピレンオキサイド付加物など)が挙げられる。しかし、ポリマー化合物は、これらに限定されない。
 鉛に対するポリマー化合物の吸着性が高まるとともに、ポリマー化合物が線状構造を取り易くなる観点から、ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットを多く含むことが好ましい。このようなポリマー化合物は、例えば、末端基に結合した酸素原子と、酸素原子に結合した-CH-基および/または-CH<基とを含んでいる。ポリマー化合物のH-NMRスペクトルでは、3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値と、-CH-基の水素原子のピークの積分値と、-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値の割合が大きくなる。この割合は、例えば、50%以上であり、80%以上であってもよい。自己放電をさらに低減できる観点からは、上記の割合は、85%以上が好ましく、90%以上であることがより好ましい。例えば、ポリマー化合物が末端に-OH基を有するとともに、この-OH基の酸素原子に結合した-CH-基および/または-CH<基を有する場合、H-NMRスペクトルにおいて、-CH-基および-CH<基の水素原子のそれぞれのピークは、ケミカルシフトが3.8ppmを超え4.0ppm以下の範囲にある。
 負極電極材料は、ポリマー化合物を一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。
 ポリマー化合物は、例えば、Mnが500万以下の化合物を含んでもよく、100万以下または10万以下の化合物を含んでもよく、20000以下の化合物を含んでもよい。より高い充電受入性を確保する観点からは、ポリマー化合物は、Mnが10000以下の化合物を含むことが好ましく、5000以下または3000以下の化合物を含んでもよく、2500以下または2000以下の化合物を含んでもよい。このような化合物のMnは、300以上または400以上であってもよく、500以上であってもよい。ポリマー化合物としては、Mnが異なる2種以上の化合物を用いてもよい。つまり、ポリマー化合物は、分子量の分布において、Mnのピークを複数有するポリマー化合物であってもよい。
 上記の化合物のMnは、300以上500万以下(または100万以下)、400以上500万以下(または100万以下)、500以上500万以下(または100万以下)、300以上10万以下(または20000以下)、400以上10万以下(または20000以下)、500以上10万以下(または20000以下)、300以上10000以下(または5000以下)、400以上10000以下(または5000以下)、500以上10000以下(または5000以下)、300以上3000以下(または2500以下)、400以上3000以下(または2500以下)、500以上3000以下(または2500以下)、300以上(または400以上)2000以下、あるいは500以上2000以下であってもよい。
 負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、例えば、8ppm以上である。自己放電をさらに低減する観点からは、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、10ppm以上であることが好ましく、20ppm以上であることが好ましく、30ppm以上であることがより好ましい。負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、例えば、1000ppm以下であり、500ppm以下であってもよく、450ppm以下または420ppm以下であってもよい。より高い低温HR放電性能を確保し易い観点からは、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、370ppm以下が好ましく、350ppm以下であってもよい。
 負極電極材料中のポリマー化合物の含有量(質量基準)は、8ppm以上(または10ppm以上)1000ppm以下、8ppm以上(または10ppm以上)500ppm以下、8ppm以上(または10ppm以上)450ppm以下、8ppm以上(または10ppm以上)420ppm以下、8ppm以上(または10ppm以上)370ppm以下、8ppm以上(または10ppm以上)350ppm以下、20ppm以上(または30ppm以上)1000ppm以下、20ppm以上(または30ppm以上)500ppm以下、20ppm以上(または30ppm以上)450ppm以下、20ppm以上(または30ppm以上)420ppm以下、20ppm以上(または30ppm以上)370ppm以下、20ppm以上(または30ppm以上)350ppm以下であってもよい。
 (有機防縮剤)
 有機防縮剤は、鉛蓄電池の充放電を繰り返したときに負極活物質である鉛の収縮を抑制する機能を有する化合物のうち、有機化合物である。有機防縮剤は、通常、リグニン化合物と合成有機防縮剤とに大別される。合成有機防縮剤は、リグニン化合物以外の有機防縮剤であるとも言える。負極電極材料に含まれる有機防縮剤としては、リグニン化合物および合成有機防縮剤などが挙げられる。負極電極材料は、有機防縮剤を、一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。
 リグニン化合物としては、リグニン、リグニン誘導体などが挙げられる。リグニン誘導体としては、リグニンスルホン酸またはその塩(アルカリ金属塩(ナトリウム塩など)など)などが挙げられる。
 合成有機防縮剤は、硫黄元素を含む有機高分子であり、一般に、分子内に複数の芳香環を含むとともに、硫黄含有基として硫黄元素を含んでいる。硫黄含有基の中では、安定形態であるスルホン酸基もしくはスルホニル基が好ましい。スルホン酸基は、酸型で存在してもよく、Na塩のように塩型で存在してもよい。
 自己放電をさらに低減する観点から、有機防縮剤として、少なくともリグニン化合物を用いてもよい。
 有機防縮剤としては、少なくとも芳香族化合物のユニットを含む縮合物を用いる場合も好ましい。このような縮合物としては、例えば、芳香族化合物の、アルデヒド化合物(アルデヒド(例えば、ホルムアルデヒド)およびその縮合物からなる群より選択される少なくとも一種など)による縮合物が挙げられる。有機防縮剤は、一種の芳香族化合物のユニットを含んでもよく、二種以上の芳香族化合物のユニットを含んでいてもよい。
 なお、芳香族化合物のユニットとは、縮合物に組み込まれた芳香族化合物に由来するユニットを言う。
 芳香族化合物が有する芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。芳香族化合物が複数の芳香環を有する場合には、複数の芳香環は直接結合または連結基(例えば、アルキレン基(アルキリデン基を含む)、スルホン基)などで連結していてもよい。このような構造としては、例えば、ビスアレーン構造(ビフェニル、ビスフェニルアルカン、ビスフェニルスルホンなど)が挙げられる。芳香族化合物としては、例えば、上記の芳香環と、ヒドロキシ基およびアミノ基からなる群より選択される少なくとも一種とを有する化合物が挙げられる。ヒドロキシ基またはアミノ基は、芳香環に直接結合していてもよく、ヒドロキシ基またはアミノ基を有するアルキル鎖として結合していてもよい。なお、ヒドロキシ基には、ヒドロキシ基の塩(-OMe)も包含される。アミノ基には、アミノ基の塩(具体的には、アニオンとの塩)も包含される。Meとしては、アルカリ金属(Li、K、Naなど)、周期表第2族金属(Ca、Mgなど)などが挙げられる。
 芳香族化合物としては、ビスアレーン化合物[ビスフェノール化合物、ヒドロキシビフェニル化合物、アミノ基を有するビスアレーン化合物(アミノ基を有するビスアリールアルカン化合物、アミノ基を有するビスアリールスルホン化合物、アミノ基を有するビフェニル化合物など)、ヒドロキシアレーン化合物(ヒドロキシナフタレン化合物、フェノール化合物など)、アミノアレーン化合物(アミノナフタレン化合物、アニリン化合物(アミノベンゼンスルホン酸、アルキルアミノベンゼンスルホン酸など)など)など]が好ましい。芳香族化合物は、さらに置換基を有していてもよい。有機防縮剤は、これらの化合物の残基を一種含んでもよく、複数種含んでもよい。ビスフェノール化合物としては、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールFなどが好ましい。負極電極材料が、ビスアレーン化合物の縮合物(アルデヒド化合物による縮合物など)を含む場合、自己放電が増加する傾向があるが、負極電極材料がポリマー化合物を含むとともに、正極電極材料の密度を特定の範囲に制御することで、自己放電を低く抑えることができる。
 縮合物は、少なくとも硫黄含有基を有する芳香族化合物のユニットを含むことが好ましい。中でも、硫黄含有基を有するビスフェノール化合物のユニットを少なくとも含む縮合物を用いると、高い高温耐久性が得られるため、優れた寿命性能を確保する上で有利である。水素過電圧がさらに高まることで自己放電をさらに低減する観点からは、硫黄含有基を有するとともに、ヒドロキシ基およびアミノ基からなる群より選択される少なくとも一種を有するナフタレン化合物のアルデヒド化合物による縮合物を用いることも好ましい。
 硫黄含有基は、化合物に含まれる芳香環に直接結合していてもよく、例えば、硫黄含有基を有するアルキル鎖として芳香環に結合していてもよい。硫黄含有基としては、特に制限されず、例えば、スルホニル基、スルホン酸基またはその塩が挙げられる。
 また、有機防縮剤として、例えば、上記のビスアレーン化合物のユニットおよび単環式の芳香族化合物(ヒドロキシアレーン化合物、および/またはアミノアレーン化合物など)のユニットからなる群より選択される少なくとも一種を含む縮合物を少なくとも用いてもよい。有機防縮剤は、ビスアレーン化合物のユニットと単環式芳香族化合物(中でも、ヒドロキシアレーン化合物)のユニットとを含む縮合物を少なくとも含んでもよい。このような縮合物としては、ビスアレーン化合物と単環式の芳香族化合物との、アルデヒド化合物による縮合物が挙げられる。ヒドロキシアレーン化合物としては、フェノールスルホン酸化合物(フェノールスルホン酸またはその置換体など)が好ましい。アミノアレーン化合物としては、アミノベンゼンスルホン酸、アルキルアミノベンゼンスルホン酸などが好ましい。単環式の芳香族化合物としては、ヒドロキシアレーン化合物が好ましい。
 負極電極材料は、上記の有機防縮剤のうち、例えば、硫黄元素含有量が2000μmol/g以上の有機防縮剤(第1有機防縮剤)を含んでもよい。第1有機防縮剤としては、上記の合成有機防縮剤(上記の縮合物など)などが挙げられる。
 有機防縮剤中の硫黄元素の含有量がXμmol/gであるとは、有機防縮剤の1g当たりに含まれる硫黄元素の含有量がXμmolであることをいう。
 第1有機防縮剤の硫黄元素含有量は、2000μmol/g以上であればよく、3000μmol/g以上が好ましい。第1有機防縮剤の硫黄元素含有量の上限は特に制限されない。過充電電気量を低減する効果がさらに高まる観点からは、第1有機防縮剤の硫黄元素含有量は、9000μmol/g以下が好ましく、8000μmol/g以下がより好ましい。
 第1有機防縮剤の硫黄元素含有量は、例えば、2000μmol/g以上(または3000μmol/g以上)9000μmol/g以下、あるいは2000μmol/g以上(または3000μmol/g以上)8000μmol/g以下であってもよい。
 第1有機防縮剤は、硫黄含有基を有する芳香族化合物のユニットを含む縮合物を含み、縮合物は、芳香族化合物のユニットとして、少なくともビスフェノール化合物のユニットを含んでもよい。
 第1有機防縮剤の重量平均分子量(Mw)は、7000以上であることが好ましい。第1有機防縮剤のMwは、例えば、100,000以下であり、20,000以下であってもよい。
 負極電極材料は、例えば、硫黄元素含有量が2000μmol/g未満の有機防縮剤(第2有機防縮剤)を含むことができる。第2有機防縮剤としては、上記の有機防縮剤のうち、リグニン化合物、合成有機防縮剤(特に、リグニン化合物)などが挙げられる。第2有機防縮剤の硫黄元素含有量は、1000μmol/g以下が好ましく、800μmol/g以下であってもよい。第2有機防縮剤中の硫黄元素含有量の下限は特に制限されず、例えば、400μmol/g以上である。
 第2有機防縮剤のMwは、例えば、7000未満である。第2有機防縮剤のMwは、例えば、3000以上である。
 負極電極材料は、第1有機防縮剤および第2有機防縮剤を含んでもよい。第1有機防縮剤と第2有機防縮剤とを併用する場合、これらの質量比は任意に選択できる。
 負極電極材料中に含まれる有機防縮剤の含有量は、例えば、0.005質量%以上であり、0.01質量%以上であってもよく、0.1質量%以上であってもよい。有機防縮剤の含有量がこのような範囲である場合、より高い低温HR放電性能が得られ易い。有機防縮剤の含有量は、例えば、1.0質量%以下であり、0.5質量%以下であってもよい。
 負極電極材料中に含まれる有機防縮剤の含有量は、0.005質量%以上(または0.01質量%以上)1.0質量%以下、0.005質量%以上(または0.01質量%以上)0.5質量%以下、あるいは0.1質量%以上1.0質量%以下(または0.5質量%以下)であってもよい。
 (炭素質材料)
 負極電極材料に含まれる炭素質材料としては、カーボンブラック、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボンなどを用いることができる。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ランプブラックなどが例示される。ファーネスブラックには、ケッチェンブラック(商品名)も含まれる。黒鉛は、黒鉛型の結晶構造を含む炭素質材料であればよく、人造黒鉛および天然黒鉛のいずれであってもよい。負極電極材料は、炭素質材料を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
 負極電極材料中の炭素質材料の含有量は、例えば、0.05質量%以上であり、0.1質量%以上であってもよい。炭素質材料の含有量が0.1質量%以上の場合、自己放電が増加する傾向がある。しかし、このような場合であっても、第1側面および第2側面の鉛蓄電池によれば、自己放電を低く抑えることができる。負極電極材料中の炭素質材料の含有量は、例えば、5質量%以下であり、3質量%以下であってもよい。自己放電をさらに低減する観点からは、負極電極材料中の炭素質材料の含有量は、1.2質量%以下が好ましい。
 負極電極材料中の炭素質材料の含有量は、0.05質量%以上5質量%以下、0.05質量%以上3質量%以下(または1.2質量%以下)、0.1質量%以上5質量%以下、あるいは0.1質量%以上3質量%以下(または1.2質量%以下)であってもよい。
 (硫酸バリウム)
 負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、例えば、0.05質量%以上であり、0.10質量%以上であってもよい。負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、例えば、3質量%以下であり、2質量%以下であってもよい。
 負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.05質量%以上3質量%以下、0.05質量%以上2質量%以下、0.10質量%以上3質量%以下、または0.10質量%以上2質量%以下であってもよい。
 (負極電極材料の構成成分の分析)
 以下に、負極電極材料またはその構成成分の分析方法について説明する。測定または分析に先立ち、満充電状態の鉛蓄電池を解体して分析対象の負極板を入手する。入手した負極板を水洗し、負極板から硫酸分を除去する。水洗は、水洗した負極板表面にpH試験紙を押し当て、試験紙の色が変化しないことが確認されるまで行う。ただし、水洗を行う時間は、2時間以内とする。水洗した負極板は、減圧環境下、60±5℃で6時間程度乾燥する。負極板に貼付部材が含まれている場合、必要に応じて、貼付部材を除去する。次に、負極板から負極電極材料を分離することにより試料(以下、試料Aと称する)を入手する。試料Aは、必要に応じて粉砕され、分析に供される。
 (1)ポリマー化合物の分析
 (1-1)ポリマー化合物の定性分析
 (a)オキシC2-4アルキレンユニットの分析
 粉砕した試料Aを用いる。100.0±0.1gの試料Aに150.0±0.1mLのクロロホルムを加え、20±5℃で16時間撹拌し、ポリマー化合物を抽出する。その後、ろ過によって固形分を除く。抽出により得られるポリマー化合物が溶解したクロロホルム溶液またはクロロホルム溶液を乾固することにより得られるポリマー化合物について、赤外分光スペクトル、紫外可視吸収スペクトル、NMRスペクトル、LC-MSおよび熱分解GC-MSから選択される少なくとも1つから情報を得ることで、ポリマー化合物を特定する。
 抽出により得られるポリマー化合物が溶解したクロロホルム溶液から、クロロホルムを減圧下で留去することによりクロロホルム可溶分を回収する。クロロホルム可溶分を重クロロホルムに溶解させて、下記の条件でH-NMRスペクトルを測定する。このH-NMRスペクトルから、ケミカルシフトが3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲のピークを確認する。また、この範囲のピークから、オキシC2-4アルキレンユニットの種類を特定する。
 装置:日本電子(株)製、AL400型核磁気共鳴装置
 観測周波数:395.88MHz
 パルス幅:6.30μs
 パルス繰り返し時間:74.1411秒
 積算回数:32
 測定温度:室温(20~35℃)
 基準:7.24ppm
 試料管直径:5mm
 H-NMRスペクトルから、ケミカルシフトが3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲に存在するピークの積分値(V)を求める。また、ポリマー化合物の末端基に結合した酸素原子に対して結合した-CH-基および-CH<基の水素原子のそれぞれについて、H-NMRスペクトルにおけるピークの積分値の合計(V)を求める。そして、VおよびVから、VがVおよびVの合計に占める割合(=V/(V+V)×100(%))を求める。
 なお、定性分析で、H-NMRスペクトルにおけるピークの積分値を求める際には、H-NMRスペクトルにおいて、該当するピークを挟むように有意なシグナルがない2点を決定し、この2点間を結ぶ直線をベースラインとして各積分値を算出する。例えば、ケミカルシフトが3.2ppm~3.8ppmの範囲に存在するピークについては、スペクトルにおける3.2ppmと3.8ppmとの2点間を結ぶ直線をベースラインとする。例えば、ケミカルシフトが3.8ppmを超え4.0ppm以下の範囲に存在するピークについては、スペクトルにおける3.8ppmと4.0ppmとの2点間を結ぶ直線をベースラインとする。
 (b)エステル化物における疎水性基の分析
 ポリマー化合物がヒドロキシ化合物のエステル化物である場合、上記(a)において、抽出により得られるポリマー化合物が溶解したクロロホルム溶液を乾固することにより得られるポリマー化合物を、所定量採取し、水酸化カリウム水溶液を添加する。これにより、エステル化物がケン化され、脂肪酸カリウム塩とヒドロキシ化合物とが生成する。上記の水溶性カリウム水溶液は、ケン化が完了するまで添加される。得られる混合物に、メタノールおよび三フッ化ホウ素の溶液を加えて混合することにより、脂肪酸カリウム塩を脂肪酸メチルエステルに変換する。得られる混合物を、熱分解GC-MSにより下記の条件で分析することにより、エステル化物に含まれる疎水性基が同定される。
 分析装置:(株)島津製作所製、高性能汎用ガスクロマトグラムGC-2014
 カラム:DEGS(ジエチレングリコールコハク酸エステル) 2.1m
 オーブン温度:180~120℃
 注入口温度:240℃
 検出器温度:240℃
 キャリアガス:He(流量:50mL/分)
 注入量:1μL~2μL
 (c)エーテル化物における疎水性基の分析
 ポリマー化合物がヒドロキシ化合物のエーテル化物である場合、上記(a)において、抽出により得られるポリマー化合物が溶解したクロロホルム溶液を乾固することにより得られるポリマー化合物を、所定量採取し、ヨウ化水素を添加する。これにより、ポリマー化合物のエーテル部分の有機基(上述のR)に対応するヨウ化物(RI)が生成するとともに、オキシC2-4アルキレンユニットに対応するジヨードC2-4アルカンが生成する。上記のヨウ化水素は、エーテル化物のヨウ化物およびジヨードC2-4アルカンへの変換が完了するのに十分な量を添加する。得られる混合物を、熱分解GC-MSにより上記(b)と同じ条件で分析することにより、エーテル化物に含まれる疎水性基が同定される。
 (1-2)ポリマー化合物の定量分析
 上記のクロロホルム可溶分の適量を、±0.0001gの精度で測定したm(g)のテトラクロロエタン(TCE)と共に重クロロホルムに溶解させて、H-NMRスペクトルを測定する。ケミカルシフトが3.2~3.8ppmの範囲に存在するピークの積分値(S)とTCEに由来するピークの積分値(S)を求め、以下の式から負極電極材料中のポリマー化合物の質量基準の含有量C(ppm)を求める。
=S/S×N/N×M/M×m/m×1000000
(式中、Mはケミカルシフトが3.2~3.8ppmの範囲にピークを示す構造の分子量(より具体的には、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造の分子量)であり、Nは繰り返し構造の主鎖の炭素原子に結合した水素原子の数である。Nr、はそれぞれ基準物質の分子に含まれる水素数、基準物質の分子量であり、m(g)は抽出に使用した負極電極材料の質量である。)
 なお、本分析での基準物質はTCEであるため、N=2、M=168である。また、m=100である。
 例えば、ポリマー化合物がポリプロピレングリコールの場合、Mは58であり、Nは3である。ポリマー化合物がポリエチレングリコールの場合、Mは44であり、Nは4である。共重合体の場合には、NおよびMは、それぞれ、各モノマー単位のN値およびM値を繰り返し構造に含まれる各モノマー単位のモル比率(モル%)を用いて平均化した値である。
 なお、定量分析では、H-NMRスペクトルにおけるピークの積分値は、日本電子(株)製のデータ処理ソフト「ALICE」を用いて求める。
 (1-3)ポリマー化合物のMn測定
 上記のクロロホルム可溶分を用いて、ポリマー化合物のGPC測定を、下記の装置を用い、下記の条件で行う。別途、標準物質のMnと溶出時間のプロットから校正曲線(検量線)を作成する。この検量線およびポリマー化合物のGPC測定結果に基づき、ポリマー化合物のMnを算出する。ただし、エステル化物またはエーテル化物などは、クロロホルム可溶分中で分解した状態であり得る。
 分析システム:20A system((株)島津製作所製)
 カラム:GPC KF-805L(Shodex社製)2本を直列接続
 カラム温度:30℃±1℃
 移動相:テトラヒドロフラン
 流速:1mL/min.
 濃度:0.20質量%
 注入量:10μL
 標準物質:ポリエチレングリコール(Mn=2,000,000、200,000、20,000、2,000、200)
 検出器:示差屈折率検出器(Shodex社製、Shodex RI-201H)
 (2)有機防縮剤の分析
 (2-1)負極電極材料中の有機防縮剤の定性分析
 粉砕した試料Aを1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、有機防縮剤を抽出する。次に、抽出物から、必要に応じて、第1有機防縮剤と第2有機防縮剤とを分離する。各有機防縮剤を含む分離物のそれぞれについて、不溶成分を濾過で取り除き、得られた溶液を脱塩した後、濃縮し、乾燥する。脱塩は、脱塩カラムを用いて行うか、溶液をイオン交換膜に通すことにより行うか、もしくは、溶液を透析チューブに入れて蒸留水中に浸すことにより行なう。これを乾燥することにより有機防縮剤の粉末試料(以下、試料Bと称する)が得られる。
 このようにして得た有機防縮剤の試料Bを用いて測定した赤外分光スペクトル、試料Bを蒸留水等で希釈し、紫外可視吸光度計で測定した紫外可視吸収スペクトル、試料Bを重水等の所定の溶媒で溶解することにより得られる溶液のNMRスペクトル、または物質を構成している個々の化合物の情報を得ることができる熱分解GC-MSなどから得た情報を組み合わせて、有機防縮剤の種類を特定する。
 なお、上記抽出物からの第1有機防縮剤と第2有機防縮剤との分離は、次のようにして行なう。まず、上記抽出物を、赤外分光、NMR、および/またはGC-MSで測定することにより、複数種の有機防縮剤が含まれているかどうかを判断する。次いで、上記抽出物のGPC分析により分子量分布を測定し、複数種の有機防縮剤が分子量により分離可能であれば、分子量の違いに基づいて、カラムクロマトグラフィーにより有機防縮剤を分離する。分子量の違いによる分離が難しい場合には、有機防縮剤が有する官能基の種類および/または官能基の量により異なる溶解度の違いを利用して、沈殿分離法により一方の有機防縮剤を分離する。具体的には、上記抽出物をNaOH水溶液に溶解させた混合物に、硫酸水溶液を滴下して、混合物のpHを調節することにより、一方の有機防縮剤を凝集させ、分離する。分離物を再度NaOH水溶液に溶解させて得られる混合物から上記のように不溶成分を濾過により取り除く。また、一方の有機防縮剤を分離した後の残りの溶液を、濃縮する。得られた濃縮物は、他方の有機防縮剤を含んでおり、この濃縮物から上記のように不溶成分を濾過により取り除く。
 (2-2)負極電極材料中における有機防縮剤の含有量の定量
 上記(2-1)と同様に、有機防縮剤を含む分離物のそれぞれについて不溶成分を濾過で取り除いた後の溶液を得る。得られた各溶液について、紫外可視吸収スペクトルを測定する。各有機防縮剤に特徴的なピークの強度と、予め作成した検量線とを用いて、負極電極材料中の各有機防縮剤の含有量を求める。
 なお、有機防縮剤の含有量が未知の鉛蓄電池を入手して有機防縮剤の含有量を測定する際に、有機防縮剤の構造式の厳密な特定ができないために検量線に同一の有機防縮剤が使用できないことがある。この場合には、当該電池の負極から抽出した有機防縮剤と、紫外可視吸収スペクトル、赤外分光スペクトル、およびNMRスペクトルなどが類似の形状を示す、別途入手可能な有機高分子を使用して検量線を作成することで、紫外可視吸収スペクトルを用いて有機防縮剤の含有量を測定する。
 (2-3)有機防縮剤中の硫黄元素の含有量
 上記(2-1)と同様に、有機防縮剤の試料Bを得た後、酸素燃焼フラスコ法によって、0.1gの有機防縮剤中の硫黄元素を硫酸に変換する。このとき、吸着液を入れたフラスコ内で試料Bを燃焼させることで、硫酸イオンが吸着液に溶け込んだ溶出液を得る。次に、トリン(thorin)を指示薬として、溶出液を過塩素酸バリウムで滴定することにより、0.1gの有機防縮剤中の硫黄元素の含有量(c1)を求める。次に、c1を10倍して1g当たりの有機防縮剤中の硫黄元素の含有量(μmol/g)を算出する。
 (2-4)有機防縮剤のMw測定
 上記(2-1)と同様に、有機防縮剤の試料Bを得た後、有機防縮剤のGPC測定を、下記の装置を用い、下記の条件で行う。別途、標準物質のMwと溶出時間のプロットから校正曲線(検量線)を作成する。この検量線および有機防縮剤のGPC測定結果に基づき、有機防縮剤のMwを算出する。
 GPC装置:ビルドアップGPCシステムSD-8022/DP-8020/AS-8020/CO-8020/UV-8020 (東ソー(株)製)
 カラム:TSKgel G4000SWXL,G2000SWXL(7.8mmI.D.×30cm)(東ソー(株)製)
 検出器:UV検出器、λ=210nm
 溶離液:濃度1mol/LのNaCl水溶液:アセトニトリル(体積比=7:3)の混合溶液
 流速:1mL/min.
 濃度:10mg/mL
 注入量:10μL
 標準物質:ポリスチレンスルホン酸Na(Mw=275,000、35,000、12,500、7,500、5,200、1,680)
 (3)炭素質材料と硫酸バリウムの定量
 粉砕した試料A10gに対し、20質量%濃度の硝酸50mlを加え、約20分加熱し、鉛成分を鉛イオンとして溶解させる。得られる溶液を濾過して、炭素質材料、硫酸バリウム等の固形分を濾別する。
 得られた固形分を水中に分散させて分散液とした後、篩いを用いて分散液から炭素質材料および硫酸バリウム以外の成分(例えば補強材)を除去する。次に、分散液に対し、予め質量を測定したメンブレンフィルタを用いて吸引ろ過を施し、濾別された試料とともにメンブレンフィルタを110℃±5℃の乾燥器で乾燥する。濾別された試料は、炭素質材料と硫酸バリウムとの混合試料である。乾燥後の混合試料(以下、試料Cと称する)とメンブレンフィルタとの合計質量からメンブレンフィルタの質量を差し引いて、試料Cの質量(M)を測定する。その後、試料Cをメンブレンフィルタとともに坩堝に入れ、1300℃以上で灼熱灰化させる。残った残渣は酸化バリウムである。酸化バリウムの質量を硫酸バリウムの質量に変換して硫酸バリウムの質量(M)を求める。質量Mから質量Mを差し引いて炭素質材料の質量を算出する。
 (その他)
 負極板は、負極集電体に負極ペーストを塗布または充填し、熟成および乾燥することにより未化成の負極板を作製し、その後、未化成の負極板を化成することにより形成できる。負極ペーストは、例えば、鉛粉と、ポリマー化合物と、必要に応じて、有機防縮剤、炭素質材料、他の添加剤からなる群より選択される少なくとも一種とに、水および硫酸(または硫酸水溶液)を加えて混練することで作製する。熟成する際には、室温より高温かつ高湿度で、未化成の負極板を熟成させることが好ましい。
 化成は、例えば、鉛蓄電池の電槽内に、未化成の負極板を含む極板群および硫酸を含む電解液を収容し、極板群に電解液が染み込んだ状態で、極板群を充電することにより行うことができる。ただし、化成は、鉛蓄電池または極板群の組み立て前に行ってもよい。化成により、海綿状鉛が生成する。
(正極板)
 鉛蓄電池の正極板は、ペースト式、クラッド式などに分類できる。ペースト式およびクラッド式のいずれの正極板を用いてもよい。ペースト式正極板は、正極集電体と、正極電極材料とを具備する。クラッド式の正極板の構成は前述の通りである。
 正極集電体は、鉛(Pb)または鉛合金の鋳造により形成してもよく、鉛シートまたは鉛合金シートを加工して形成してもよい。加工方法としては、例えば、エキスパンド加工および打ち抜き(パンチング)加工が挙げられる。正極集電体として格子状の集電体を用いると、正極電極材料を担持させ易いため好ましい。
 正極集電体に用いる鉛合金としては、耐食性および機械的強度の点で、Pb-Sb系合金、Pb-Ca系合金、Pb-Ca-Sn系合金が好ましい。正極集電体は、表面層を備えていてもよい。正極集電体の表面層と内側の層とは組成が異なってもよい。表面層は、正極集電体の一部に形成されていてもよい。表面層は、正極集電体の格子部分のみ、耳部分のみ、または枠骨部分のみに形成されていてもよい。
 正極板に含まれる正極電極材料は、酸化還元反応により容量を発現する正極活物質(二酸化鉛もしくは硫酸鉛)を含む。正極電極材料は、必要に応じて、他の添加剤を含んでもよい。
 鉛蓄電池において、正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上であり、3.72g/cm以上であってもよい。正極電極材料の密度をこのような範囲とすることで、自己放電を低減することができる。自己放電を相乗的に低減する観点からは、正極電極材料の密度は、3.74g/cm以上が好ましい。正極電極材料の密度は、4.65g/cm以下であり、4.5g/cm以下であってもよい。正極電極材料の密度をこのような範囲とすることで、自己放電を低減することができる。自己放電を相乗的に低減する観点からは、正極電極材料の密度は、4.40g/cm以下が好ましく、4.30g/cm以下がより好ましい。
 正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上4.65g/cm以下(または4.5g/cm以下)、3.72g/cm以上4.65g/cm以下(または4.5g/cm以下)、3.74g/cm以上4.65g/cm以下(または4.5g/cm以下)、3.70g/cm以上4.40g/cm以下(または4.30g/cm以下)、3.72g/cm以上4.40g/cm以下(または4.30g/cm以下)、あるいは3.74g/cm以上4.40g/cm以下(または4.30g/cm以下)であってもよい。
 未化成のペースト式正極板は、正極集電体に、正極ペーストを充填し、熟成、乾燥することにより得られる。正極ペーストは、鉛粉、添加剤、水、および硫酸を混練することで調製される。未化成のクラッド式正極板は、集電部で連結された芯金(spine)が挿入された多孔質なチューブに鉛粉またはスラリー状の鉛粉を充填し、複数のチューブを連座(spine protector)で結合することにより形成される。その後、これらの未化成の正極板を化成することにより正極板が得られる。正極ペースト中の鉛粉の量、水の量、および硫酸の量などを調整することで、正極電極材料の密度を調整することができる。
 化成は、例えば、鉛蓄電池の電槽内に、未化成の正極板を含む極板群および硫酸を含む電解液を収容し、極板群に電解液が染み込んだ状態で、極板群を充電することにより行うことができる。ただし、化成は、鉛蓄電池または極板群の組み立て前に行ってもよい。
 (正極電極材料の密度の測定)
 以下に、正極電極材料の密度の測定方法について説明する。測定または分析に先立ち、満充電状態の鉛蓄電池を解体して分析対象の正極板を入手する。入手した正極板を水洗し、乾燥することにより、正極板中の電解液を除く。次いで正極板の面方向における中央付近から正極電極材料を分離して、未粉砕の試料(試料D)を得る。
 未粉砕の試料Dについて、水銀ポロシメータを用いて、水銀圧入法により、密度(かさ密度)を求める。より具体的には、まず、未粉砕の試料Dを所定量採取し、質量を測定する。この試料Dを水銀ポロシメータの測定容器に投入し、減圧下で排気した後、0.5psia以上0.55psia以下(≒3.45kPa以上3.79kPa以下)の圧力で水銀を満たして、試料Dのかさ容積を測定し、測定した試料Dの質量をかさ容積で除することにより、正極電極材料の密度を求める。なお、測定容器の容積から、水銀の注入容積を差し引いた容積をかさ容積とする。水銀ポロシメータとしては、(株)島津製作所製の自動ポロシメータ(オートポアIV9505)が用いられる。極板群が、1つの正極板を含む場合、正極電極材料の密度は当該正極板から採取した正極電極材料について求められる。極板群が2つの正極板を含む場合、正極電極材料の密度は2つの正極板のそれぞれから採取した正極電極材料について求められる値の平均値である。極板群が3つ以上の正極板を含む場合、正極電極材料の密度は、極板群の両端の極板以外の正極板から任意に選択される2つの正極板から採取した正極電極材料について求められる値の平均値である。ただし、3つの正極板のうち2つの正極板が極板群の両端の極板である場合には、正極電極材料の密度は、残る1つの正極板から採取した正極電極材料について求められる。
(セパレータ)
 鉛蓄電池は、通常、負極板と正極板との間に介在するセパレータを備えている。セパレータとしては、不織布で構成される。不織布は、繊維を織らずに絡み合わせたマットであり、繊維を主体とする。不織布は、例えば、不織布の60質量%以上が繊維で形成されている。不織布は、繊維以外の成分、例えば耐酸性の無機粉体(例えば、シリカ粉末、ガラス粉末、珪藻土)、結着剤としてのポリマーなどを含んでもよい。
 繊維としては、ガラス繊維、有機繊維などを用いることができる。有機繊維としては、電解液に不溶性の繊維材料が用いられる。有機繊維としては、例えば、ポリマー繊維(ポリオレフィン繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維(ポリエチレンテレフタレート繊維など)など)、パルプ繊維などが挙げられる。
 不織布は、少なくともガラス繊維を含むことが好ましい。ガラス繊維を含む不織布はAGM(Absorbed Glass Mat)セパレータとも称される。不織布は、ガラス繊維と有機繊維とを含んでもよい。不織布を構成する繊維全体に占めるガラス繊維の割合は、60質量%以上であることが好ましい。
 セパレータは、不織布のみで構成してもよい。セパレータは、必要に応じて、不織布と微多孔膜との積層物、不織布とこれと異種または同種の素材とを貼り合わせた物、または不織布とこれと異種または同種の素材とで凹凸をかみ合わせた物などであってもよい。
 微多孔膜は、繊維成分以外を主体とする多孔性のシートであり、例えば、造孔剤含む組成物をシート状に押し出し成形した後、造孔剤を除去して細孔を形成することにより得られる。微多孔膜は、耐酸性を有する材料で構成することが好ましく、ポリマー成分を主体とする微多孔が好ましい。ポリマー成分としては、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)が好ましい。造孔剤としては、ポリマー粉末およびオイルからなる群より選択される少なくとも一種などが挙げられる。
 負極板と正極板との間に介在させるセパレータの厚さは、極間距離に応じて選択すればよい。セパレータの枚数は、極間数に応じて選択すればよい。
(電解液)
 電解液は、硫酸を含む水溶液であり、必要に応じてゲル化させてもよい。
 電解液には、上記のポリマー化合物が含まれていてもよい。
 電解液は、必要に応じて、カチオン(例えば、金属カチオン)、および/またはアニオン(例えば、硫酸アニオン以外のアニオン(リン酸イオンなど))を含んでいてもよい。金属カチオンとしては、例えば、Naイオン、Liイオン、Mgイオン、およびAlイオンからなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。
 満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、例えば、1.20以上であり、1.25以上であってもよい。電解液の20℃における比重は、1.35以下であり、1.32以下であることが好ましい。
 電解液の20℃における比重は、1.20以上1.35以下、1.20以上1.32以下、1.25以上1.35以下、または1.25以上1.32以下であってもよい。
(その他)
 鉛蓄電池は、電槽のセル室に極板群と電解液とを収容する工程を含む製造方法により得ることができる。鉛蓄電池の各セルは、各セル室に収容された極板群および電解液を備える。極板群は、セル室への収容に先立って、正極板、負極板、およびセパレータを、正極板と負極板との間にセパレータが介在するように積層することにより組み立てられる。正極板、負極板、電解液、およびセパレータは、それぞれ、極板群の組み立てに先立って、準備される。鉛蓄電池の製造方法は、極板群および電解液をセル室に収容する工程の後、必要に応じて、正極板および負極板の少なくとも一方を化成する工程を含んでもよい。
 1つのセルに含まれる極板群における各極板は、1枚であってもよく、2枚以上であってもよい。正極電極材料の密度を求めるセルにおいて、極板群が2枚以上の負極板を備える場合、少なくとも1枚の負極板において、負極電極材料が上記のポリマー化合物を含み、当該セルの正極電極材料の密度が上述の範囲であるという条件を充足していることが好ましい。この場合、当該負極板の枚数に応じて、自己放電を低減する効果が得られる。自己放電をさらに低減する観点からは、極板群に含まれる負極板の枚数の50%以上(より好ましくは80%以上または90%以上)が、上記のポリマー化合物を含む負極板であることが好ましい。極板群に含まれる負極板のうち、上記のポリマー化合物を含む負極板の比率は、100%以下である。極板群に含まれる負極板の全てが、上記のポリマー化合物を含む負極板であってもよい。
 鉛蓄電池が、2つ以上のセルを有する場合には、少なくとも、正極電極材料の密度を求めるセルの極板群が上記のポリマー化合物を含む負極板を備えていればよい。自己放電をさらに低減する観点からは、鉛蓄電池に含まれるセルの個数の50%以上(より好ましくは80%以上または90%以上)において、正極電極材料の密度が上記の範囲であり、かつポリマー化合物を含む負極板を含む極板群を備えることが好ましい。鉛蓄電池に含まれるセルのうち、正極電極材料の密度が上記の範囲であり、かつポリマー化合物を含む負極板を含む極板群を備えるセルの比率は、100%以下である。鉛蓄電池に含まれる極板群の全てが、正極電極材料の密度が上記の範囲であり、かつポリマー化合物を含む負極板を含む極板群を備えることが好ましい。
 図1は、制御弁式鉛蓄電池の一例の構造を模式的に示す断面図である。図1において、鉛蓄電池1は、極板群11と電解液(図示せず)とを収容する電槽10を具備する。電槽10の上部開口は蓋12で閉じられている。極板群11は、それぞれ複数枚の負極板2および正極板3を、セパレータ4を介して積層することにより構成されている。
 複数の負極板2のそれぞれの上部には、上方に突出する集電用の耳部(図示せず)が設けられている。複数の正極板3のそれぞれの上部にも、上方に突出する集電用の耳部(図示せず)が設けられている。そして、負極板2の耳部同士は負極用ストラップ(図示せず)により連結され一体化されている。同様に、正極板3の耳部同士も正極用ストラップ(図示せず)により連結されて一体化されている。負極用ストラップは外部端子となる負極柱(図示せず)に接続され、正極用ストラップは外部端子となる正極柱(図示せず)に接続されている。
 電槽10は複数(図示例では3個)の互いに独立したセル室10Rに区分され、各セル室10Rに1つの極板群11が収容されている。蓋12は、セル室10R毎に独立した排気弁13を備える。セル室10Rの内圧が所定の上限値を超えると、排気弁13が開き、セル室10Rから直接ガスを外部に放出する。セル室10Rの内圧が上限値以下では、正極板3で発生した酸素が同じセル室10R内の負極板2で還元されて水を生成する。
 なお、制御弁式鉛蓄電池の構造は、上記に限定されない。例えば、図1には各セル排気型の場合を示したが、蓋が各セル室と連通する一括排気室を有し、一括排気室がセル室の数より少数(例えば1個)の排気弁を備える一括排気型であってもよい。
 本明細書中、自己放電および低温HR放電性能のそれぞれは、以下の手順で評価される。評価に用いられる試験電池の定格電圧は、12V、定格10時間率容量は5Ahである。
(a)評価1:自己放電
 満充電状態の試験電池を放電電流0.5Aにて25℃±2℃で端子電圧が1.75V/セルに到達するまで放電し、このときの放電容量(初期容量)を求める。次いで、放電容量に対して130%の電気量を25℃±2℃、0.5Aの条件で鉛蓄電池を充電して満充電状態とする。満充電後の鉛蓄電池を、40℃±2℃で30日間保管する。保管後の鉛蓄電池を、上記と同様の条件で放電し、このときの放電容量を求め、初期容量からの減少分を自己放電として求める。
(b)評価2:低温HR放電性能
 満充電状態の試験電池を、放電電流50Aにて、-10℃±2℃で端子電圧が1.0V/セルに到達するまで放電し、このときの放電時間(初期の低温HR放電持続時間)(s)を求める。この低温HR放電持続時間に基づいて低温HR放電性能を評価する。
 本発明の一側面に係る鉛蓄電池を以下にまとめて記載する。
(1)制御弁式の鉛蓄電池であって、
 前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
 前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
 前記負極板は、負極電極材料を備え、
 前記負極電極材料は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定されるH-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有するポリマー化合物を含み、
 前記正極板は、正極電極材料を備え、
 前記正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上4.65g/cm以下である、鉛蓄電池。
(2)上記(1)において、前記ポリマー化合物は、末端基に結合した酸素原子と、前記酸素原子に結合した-CH-基および/または-CH<基とを含み、
 前記H-NMRスペクトルにおいて、前記ピークの積分値と前記-CH-基の水素原子のピークの積分値と前記-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める前記ピークの積分値の割合は、85%以上であってもよい。
(3)上記(1)または(2)において、前記ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含んでもよい。
(4)制御弁式の鉛蓄電池であって、
 前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
 前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
 前記負極板は、負極電極材料を備え、
 前記負極電極材料は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を含み、
 前記正極板は、正極電極材料を備え、
 前記正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上4.65g/cm以下である、鉛蓄電池。
(5)上記(1)~(4)のいずれか1つにおいて、前記正極電極材料の密度は、3.72g/cm以上、または3.74g/cm以上であってもよい。
(6)上記(1)~(5)のいずれか1つにおいて、前記正極電極材料の密度は、4.5g/cm以下、4.40g/cm以下、または4.30g/cm以下であってもよい。
(7)上記(1)~(6)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量は、質量基準で、8ppm以上、10ppm以上、20ppm以上、または30ppm以上であってもよい。
(8)上記(1)~(7)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量は、質量基準で、1000ppm以下、500ppm以下、450ppm以下、420ppm以下、370ppm以下、または350ppm以下であってもよい。
(9)上記(1)~(8)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物は、Mnが500万以下、100万以下、10万以下、20000以下、10000以下、5000以下、3000以下、2500以下、または2000以下の化合物を含んでもよい。
(10)上記(1)~(9)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物は、Mnが300以上、400以上、または500以上の化合物を含んでもよい。
(11)上記(1)~(10)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物、前記ヒドロキシ化合物のエーテル化物、および前記ヒドロキシ化合物のエステル化物からなる群より選択される少なくとも一種を含み、
 前記ヒドロキシ化合物は、ポリC2-4アルキレングリコール、オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造を含む共重合体、およびポリオールのポリC2-4アルキレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも一種であってもよい。
(12)上記(1)~(11)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物は、オキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含んでもよい。
(13)上記(12)において、前記ポリマー化合物は、ポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体(ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体など)、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル(上記Rが炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるアルキルエーテル(メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテルなど)など)、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンアルキルエーテル(上記Rが炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるアルキルエーテル(ブチルエーテル、ヒドロキシヘキシルエーテルなど)など)、カルボン酸ポリプロピレングリコール(上記Rが炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるカルボン酸ポリプロピレングリコール(酢酸ポリプロピレングリコールなど)など)、およびトリオール以上のポリオールのポリプロピレンオキサイド付加物(グリセリンのポリプロピレンオキサイド付加物など)からなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。
(14)上記(1)~(11)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物は、1つ以上の疎水性基を有し、前記疎水性基の少なくとも1つは、炭素数が8以上の長鎖脂肪族炭化水素基であってもよい。
(15)上記(14)において、前記長鎖脂肪族炭化水素基の炭素数は、12以上または16以上であってもよい。
(16)上記(14)または(15)において、前記長鎖脂肪族炭化水素基の炭素数は、30以下、26以下または22以下であってもよい。
(17)上記(14)~(16)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物は、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を含んでもよい。
(18)上記(18)において、前記ポリマー化合物は、ポリエチレングリコールのエーテル化物(アルキルエーテルなど)、ポリエチレングリコールのエステル化物(カルボン酸エステルなど)、上記ポリオールのポリエチレンオキサイド付加物のエーテル化物(アルキルエーテルなど)、およびポリオール(トリオール以上のポリオールなど)のポリエチレンオキサイド付加物のエステル化物(カルボン酸エステルなど)からなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。
(19)上記(17)または(18)において、前記ポリマー化合物は、オレイン酸ポリエチレングリコール、ジオレイン酸ポリエチレングリコール、ジラウリン酸ポリエチレングリコール、ジステアリン酸ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン、オレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテル、およびポリオキシエチレンセチルエーテルからなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。
(20)上記(17)~(19)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物のHLBは、4以上、または4.3以上であってもよい。
(21)上記(17)~(20)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物のHLBは、18以下、10以下、9以下、または8.5以下であってもよい。
(22)上記(1)~(21)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料は、有機防縮剤を含んでもよい。
(23)上記(1)~(22)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料(または前記有機防縮剤)は、リグニン化合物を含んでもよい。
(24)上記(1)~(23)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料(または前記有機防縮剤)は、ビスアレーン化合物の縮合物を含んでもよい。
(25)上記(22)~(24)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記有機防縮剤の含有量は、0.005質量%以上、0.01質量%以上、または0.1質量%以上であってもよい。
(26)上記(22)~(25)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記有機防縮剤の含有量は、1.0質量%以下、または0.5質量%以下であってもよい。
(27)上記(1)~(26)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料は、炭素質材料を含んでもよい。
(28)上記(27)において、前記負極電極材料中の前記炭素質材料の含有量は、0.05質量%以上、または0.1質量%以上であってもよい。
(29)上記(27)または(28)において、前記負極電極材料中の前記炭素質材料の含有量は、5質量%以下、3質量%以下、または1.2質量%以下であってもよい。
(30)上記(1)~(29)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料は、硫酸バリウムを含んでもよい。
(31)上記(30)において、前記負極電極材料中の前記硫酸バリウムの含有量は、0.05質量%以上、または0.10質量%以上であってもよい。
(32)上記(31)において、前記負極電極材料中の前記硫酸バリウムの含有量は、3質量%以下、または2質量%以下であってもよい。
(33)上記(1)~(32)のいずれか1つにおいて 満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、1.20以上または1.25以上であってもよい。
(34)上記(1)~(33)のいずれか1つにおいて、満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、1.35以下または1.32以下であってもよい。
(35)上記(1)~(34)のいずれか1つにおいて、前記鉛蓄電池は、小型モビリティに用いてもよい。
[実施例]
 以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
《鉛蓄電池E1~E34、R1~R8、およびC1~C12》
(1)鉛蓄電池の準備
(a)負極板の作製
 原料の鉛粉と、表に示す、ポリマー化合物と、有機防縮剤と、炭素質材料(カーボンブラック)と、硫酸バリウムとを、適量の硫酸水溶液と混合して、負極ペーストを得る。このとき、いずれも既述の手順で求められる、負極電極材料中のポリマー化合物、有機防縮剤、および炭素質材料の含有量が表に示す値となるとともに、硫酸バリウムの含有量が0.4質量%となるように各成分を混合する。負極ペーストを、Pb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子の網目部に充填し、熟成乾燥し、未化成の負極板を得る。ポリマー化合物としてのポリプロピレングリコールの既述の手順で求められるMnは、2000である。負極電極材料の調製に使用されるポリエチレングリコールオレイン酸エステルおよびポリエチレングリコールジラウリン酸エステルのMnは、それぞれ、500および630である。
 表に示す有機防縮剤としては、下記の成分が用いられる。
 (e1)リグニン:リグニンスルホン酸ナトリウム(硫黄元素含有量600μmol/g、Mw5500)
 (e2)ビスフェノール縮合物:スルホン酸基を導入したビスフェノール化合物のホルムアルデヒドによる縮合物(硫黄元素含有量3330μmol/g、Mw9600)
(b)正極板の作製
 原料の鉛粉を硫酸水溶液と混合して、正極ペーストを得る。正極ペーストを、Pb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子の網目部に充填し、熟成乾燥し、未化成の正極板を得る。
 なお、化成後に満充電した鉛蓄電池について、既述の手順で求められる正極電極材料の密度が表に示す値となるように、正極ペーストの調製に用いる硫酸水溶液の濃度および量を調節する。
(c)試験電池の作製
 試験電池は定格電圧12V、定格10時間率容量は5Ahである。試験電池の極板群は、正極板3枚と負極板4枚で構成する。正極板と負極板とを、これらの間にセパレータを介在させた状態で交互に積層し、極板群を形成する。極板群をポリプロピレン製の電槽に電解液(硫酸水溶液)とともに収容して、蓋で密閉する。セパレータとしては、微細ガラスマットを用いる。電槽内で極板群に化成を施すことにより、制御弁式の鉛蓄電池を作製する。化成により、鉛蓄電池は、満充電状態となる。満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、1.32である。
 なお、ポリマー化合物がオキシエチレンユニットの繰り返し構造を有する場合、既述の手順で測定されるポリマー化合物のH-NMRスペクトルでは、3.2ppm以上3.8ppm以下のケミカルシフトの範囲にオキシエチレンユニットの-CH-に由来するピークが観察される。ポリマー化合物がオキシプロピレンユニットの繰り返し構造を有する場合、既述の手順で測定されるポリマー化合物のH-NMRスペクトルでは、3.2ppm以上3.42ppm以下のケミカルシフトの範囲にオキシプロピレンユニットの-CH-に由来するピークが観察され、3.42ppmを超え3.8ppm以下のケミカルシフトの範囲にオキシプロピレンユニットの-CH<および-CH-に由来するピークが観察される。また、H-NMRスペクトルにおいて、3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値と、酸素原子に結合した-CH-基の水素原子のピークの積分値と、酸素原子に結合した-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値の割合は、96~100%である。
(2)評価
 (a)評価1:自己放電
 作製した鉛蓄電池について、既述の手順で自己放電を評価する。各鉛蓄電池の自己放電は、鉛蓄電池C1の自己放電を100%としたときの比率で評価する。この比率が小さいほど、自己放電が少なく、優れている。
 (b)評価2:低温HR放電性能
 満充電状態の鉛蓄電池について、既述の手順で初期の低温HR放電持続時間(s)を求める。各鉛蓄電池の低温HR放電性能は、鉛蓄電池C1の低温HR放電持続時間を100%としたときの比率で評価する。この比率が大きいほど、低温HR放電性能に優れる。
 結果を表1~表5に示す。表2には、ポリマー化合物のHLBについても示す。表1、表2、表4および表5には、鉛蓄電池C1との自己放電の差を、自己放電改善率として示す。E1~E34は実施例である。R1~R8は参考例である。C1~C12は比較例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示されるように、正極電極材料の密度を、3.70~4.65g/cmとすることで、密度が3.66g/cmの場合に比べて、自己放電がある程度改善される(C1とC2~C6との比較)。正極電極材料の密度が3.70~4.65g/cmである正極板と、ポリマー化合物を含む負極電極材料を備える負極板とを組み合わせることで、自己放電を低減する効果が顕著になる。(C2~C6と、E1~E10との比較)。
 C1とC2~C6との比較から、正極電極材料の密度を3.66g/cmから3.70~4.65g/cmとすることによる自己放電の低減効果は、2~10%である。また、C1とR2との比較から、ポリマー化合物としてのポリプロピレングリコールを質量基準で320ppm含む負極電極材料を備える負極板を用いることによる自己放電の低減効果は、12%である。例えば、E6~E9では、正極電極材料の密度およびポリマー化合物の使用のそれぞれから見積もられる自己放電よりも、さらに低減されており、相乗効果が得られている。相乗効果が得られる観点からは、正極電極材料の密度は、3.74g/cm以上が好ましい。同様の観点から、正極電極材料の密度は、4.40g/cm以下が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示されるように、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を有するポリマー化合物を用いる場合には、ポリプロピレングリコールを用いる場合に比べてさらに自己放電を低減できる(E11~E25と表1のE1~E10との比較)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示されるように、ポリマー化合物の含有量がごく少量でも自己放電の低減効果が得られる。より高い自己放電の抑制効果が得られる観点からは、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、10ppm以上が好ましく、20ppm以上または30ppm以上がより好ましい。より高い低温HR放電性能を確保する観点からは、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、370ppm以下が好ましく、350ppm以下がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示されるように、有機防縮剤として、ビスアレーン化合物の縮合物を用いる場合、リグニン化合物を用いる場合と比較して、自己放電が大きくなる傾向がある(C1とC7の比較)。ビスアレーン化合物の縮合物を用いる場合にも、リグニン化合物を用いる場合と同様に、正極電極材料の密度を特定の範囲に調節しても、負極電極材料がポリマー化合物を含まない場合には、自己放電の低減効果は小さい(C7とC8との比較)。また、負極電極材料がポリマー化合物を含む場合でも、正極電極材料の密度が小さい場合には、自己放電の低減効果は小さい(C7とR6との比較)。ところが、正極電極材料の密度を特定の範囲に調節するとともに、負極電極材料がポリマー化合物を含む場合には、ビスアレーン化合物の縮合物を用いる場合でも、自己放電を大きく低減することができる(R6とE32との比較)。自己放電をより低減する観点からは、リグニン化合物を用いることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5に示されるように、負極電極材料中の炭素質材料の含有量が多くなると、自己放電が増加する傾向がある(C1とC9との比較およびC7とC11との比較)。負極電極材料中の炭素質材料の含有量が多い場合でも、正極電極材料の密度を4.17g/cmと大きくしても、自己放電の低減効果は比較的小さい(C1およびC4とC9およびC10との比較、C7およびC8とC11およびC12との比較)。また、負極電極材料がポリマー化合物を含む場合でも、正極電極材料の密度が小さければ、自己放電の低減効果は比較的小さい(C1およびR1とC9およびR7との比較、C7およびR6とC11およびR8との比較)。それに対し、負極電極材料がポリマー化合物を含むとともに、正極電極材料の密度を特定の範囲に調節することで、負極電極材料中の炭素質材料の含有量が多い場合でも、自己放電を大きく低減することができる(E33およびE34)。
 制御弁式の鉛蓄電池は、小型モビリティ用、アイドリングストップ(Idle Reduction)車両用途、産業用電池などに適している。なお、これらの用途は単なる例示であり、これらの用途に限定されない。
  1:制御弁式鉛蓄電池
  2:負極板
  3:正極板
  4:セパレータ
 11:極板群
 10:電槽
 10R:セル室
 12:蓋
 13:排気弁
 

Claims (15)

  1.  制御弁式の鉛蓄電池であって、
     前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
     前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
     前記負極板は、負極電極材料を備え、
     前記負極電極材料は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定されるH-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有するポリマー化合物を含み、
     前記正極板は、正極電極材料を備え、
     前記正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上4.65g/cm以下である、鉛蓄電池。
  2.  前記ポリマー化合物は、末端基に結合した酸素原子と、前記酸素原子に結合した-CH-基および/または-CH<基とを含み、
     前記H-NMRスペクトルにおいて、前記ピークの積分値と前記-CH-基の水素原子のピークの積分値と前記-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める前記ピークの積分値の割合は、85%以上である、請求項1に記載の鉛蓄電池。
  3.  前記ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含む、請求項1または2に記載の鉛蓄電池。
  4.  制御弁式の鉛蓄電池であって、
     前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
     前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
     前記負極板は、負極電極材料を備え、
     前記負極電極材料は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を含み、
     前記正極板は、正極電極材料を備え、
     前記正極電極材料の密度は、3.70g/cm以上4.65g/cm以下である、鉛蓄電池。
  5.  前記正極電極材料の密度は、3.74g/cm以上4.40g/cm以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。
  6.  前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量は、質量基準で、10ppm以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。
  7.  前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量は、質量基準で、370ppm以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。
  8.  前記ポリマー化合物は、前記オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物、前記ヒドロキシ化合物のエーテル化物、および前記ヒドロキシ化合物のエステル化物からなる群より選択される少なくとも一種を含み、
     前記ヒドロキシ化合物は、ポリC2-4アルキレングリコール、オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造を含む共重合体、およびポリオールのポリC2-4アルキレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項1~7のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。
  9.  前記ポリマー化合物は、オキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。
  10.  前記ポリマー化合物は、1つ以上の疎水性基を有し、
     前記疎水性基の少なくとも1つは、炭素数が8以上の長鎖脂肪族炭化水素基である、請求項8に記載の鉛蓄電池。
  11.  前記ポリマー化合物は、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を含む、請求項8または10に記載の鉛蓄電池。
  12.  小型モビリティに用いられる、請求項1~11のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。
  13.  前記負極電極材料は、リグニン化合物を含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。
  14.  前記負極電極材料は、ビスアレーン化合物の縮合物を含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。
  15.  前記負極電極材料は、炭素質材料を含み、
     前記負極電極材料中の前記炭素質材料の含有量は、0.1質量%以上1.2質量%以下である、請求項1~14のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。
     
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