WO2022224623A1 - 鉛箔及びバイポーラ型鉛蓄電池 - Google Patents

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淳 古川
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Definitions

  • a bipolar lead-acid battery includes a bipolar electrode having a positive electrode, a negative electrode, and a substrate (bipolar plate) having a positive electrode on one surface and a negative electrode on the other surface.
  • a conventional bipolar electrode has a positive electrode and a negative electrode provided on one surface and the other surface of the substrate, respectively, by providing lead foils on both surfaces of a substrate made of resin.
  • Patent Document 1 discloses a lead alloy substrate having a surface roughness of 15 ⁇ m or more as an electrode of a lead storage battery.
  • the lead foil and the resin substrate are joined with an adhesive. If sulfuric acid infiltrates the bonding interface, the adhesive chemically deteriorates. Furthermore, the lead foil undergoes growth deformation that expands with long-term use of the battery. Therefore, the chemical deterioration of the adhesive and the synergistic effect of the growth of the lead foil reduce the adhesive force between the lead foil and the substrate. When the adhesive strength is lowered, the lead foil is peeled off from the substrate and becomes a liquid leakage path, resulting in a drop in the voltage of the battery.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and aims to provide a lead foil and a bipolar lead-acid battery capable of suppressing voltage drop of the battery due to peeling of the lead foil from the substrate. purpose.
  • the positive electrode 120 is made of lead or a lead alloy and includes a positive electrode lead foil 101 arranged on the one surface of the substrate 111, a positive electrode active material layer 103 arranged on the positive electrode lead foil 101, An adhesive layer 140 is provided between the one surface of the substrate 111 and the positive electrode lead foil 101 and bonds the one surface of the substrate 111 and the positive electrode lead foil 101 . That is, the adhesive layer 140, the positive electrode lead foil 101, and the positive electrode active material layer 103 are disposed on the one surface of the substrate 111 (the surface facing upward in FIGS. 2 and 3). They are stacked in order.
  • the adhesive layer 140 disposed between one surface of the substrate 111 and the positive electrode lead foil 101 contains a main agent containing an epoxy resin and an amine compound. It is formed of a cured product of a reaction-curing adhesive that is cured by reacting with a contained curing agent.
  • the peeling of the lead foil from the substrate is greatly affected by the infiltration of sulfuric acid from the end face of the electrode into the joint interface between the lead foil and the substrate. Furthermore, the inventors conducted an EPMA analysis on the electrode that had delaminated due to the use of the battery, and from the detected sulfuric acid component, it was confirmed that sulfuric acid infiltrated between the lead foil and the adhesive layer. did. In other words, as shown in FIG. 4 , the path of penetration of sulfuric acid is the interface between the lead foil (positive lead foil 101 in FIG. 4 ) and the adhesive layer 140 . The inventors of the present invention thought that by lengthening the permeation path, the permeation of sulfuric acid could be delayed, and came up with the present invention.
  • the lengthening of the contact length X may be realized by changing the height of the roughness on the back surface of the lead foil, but it is possible to narrow the pitch of the unevenness without changing the height of the roughness. can be realized with As shown in FIG. 5, as compared with the pitch of the conventional unevenness shown in FIG. 5A, as shown in FIG. length increases. Further, since sulfuric acid permeates from the end face side of the electrode (positive electrode 120 or negative electrode 110), the contact length X may be limited to the outer peripheral edge of the lead foil.
  • the outer peripheral edge of the lead foil is, for example, an area outside the area surrounded by the dotted line in the positive electrode lead foil 101 shown in FIG.
  • the lead foil is made of lead or a lead alloy containing lead as a main component.
  • the lead foil contains Sn, and the Sn content is preferably 0.4% by mass or more and 2% by mass or less.
  • Sn content is preferably 0.4% by mass or more and 2% by mass or less.
  • the lead foil according to the present embodiment can be manufactured using a rolling roll whose peripheral side surface has been roughened in advance when rolling.
  • a rolling roll whose peripheral side surface has been roughened in advance when rolling.
  • the peripheral side surface can be provided with unevenness that satisfies the contact length X described above, and the peripheral side surface can be roughened.
  • the polishing may be performed a plurality of times while changing the polishing pressure. In this case, by gradually decreasing the polishing pressure, it is possible to form additional grooves by subsequent polishing in addition to the grooves formed by polishing, thereby increasing the contact length X.
  • the rolling may be performed without providing unevenness on the peripheral side surface.
  • the rolling rolls are provided with unevenness, it is preferable to use a hard material such as a chrome-plated product for the rolling rolls so that the roll meshes of the rolling rolls are not crushed.
  • unevenness may be provided on the lead foil rolled by the rolling rolls using a steel brush or the like. In this case, unevenness satisfying the contact length X described above may be provided by brushing with a steel brush in directions of 0°, 45° and 90° with respect to the rolling direction.
  • a chrome-plated rolling roll was ground with a grindstone having a coarse grain size.
  • the grain size of the grindstone was set to #80.
  • polishing was further performed with a weak polishing pressure of 0.02 to 0.03 MPa.
  • a lead foil was produced by rolling using this rolling roll.
  • the contact length X was measured by stylus surface roughness measurement, and the thickness of the lead foil was measured.
  • the lead foil was rolled in the same manner under the condition of using a rolling roll having a contact length X of less than 150 ⁇ m on the peripheral side surface and under the condition of increasing the Bi content, and the contact length of the lead foil was prepared.
  • X and thickness were measured.
  • the ingot was rolled from 8 mm to 0.25 mm in thickness.
  • the ingot was rolled from 8 mm to 0.10 mm in thickness. The reduction was set to 0.4 mm/pass or more.
  • a constant potential test was performed on the prepared lead foil in order to evaluate the permeation distance of sulfuric acid.
  • the prepared lead foil was adhered to an ABS resin plate using an epoxy adhesive, and subjected to a constant potential test.
  • the epoxy adhesive a bisphenol A type epoxy resin and an acid anhydride curing agent were used.
  • Hg/Hg 2 SO 4 was used as a reference electrode and held at a potential of 1350 mV.
  • the constant potential test was implemented in the environment of 60 degreeC for 4 weeks. The distance that sulfuric acid penetrated into the interface between the ABS resin and the lead foil was measured by EPMA analysis of the cross section.
  • the contact length X was 150 ⁇ m or more and 1800 ⁇ m or less, and the penetration distance of sulfuric acid was 5 mm or less, and good results were obtained.
  • the contact length X was as short as less than 150 ⁇ m, and the penetration distance of sulfuric acid was more than 10 mm. This is because the contact length X, ie, the penetration path length of sulfuric acid, is short.
  • Comparative Example 3 since the Bi content was large, the formability was poor, and edge cracks occurred at a plate thickness intermediate to the final finished thickness, so rolling was interrupted. In Comparative Example 3, good results were obtained with no cracks up to a plate thickness intermediate to the final finished thickness. From the above results, it was confirmed that the penetration of sulfuric acid can be delayed by increasing the contact length X as in the above embodiment, so that peeling of the lead foil from the substrate can be suppressed.

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Abstract

鉛箔の基板からの剥離による電池の電圧低下を抑制することができる、鉛箔及びバイポーラ型鉛蓄電池を提供する。バイポーラ型鉛蓄電池の集電体用の鉛箔であって、バイポーラ型鉛蓄電池の基板に対向する裏面は、圧延方向に対して90度方向に触針式表面粗さ測定によって得られた断面曲線において、接触長さが150μm以上1800μm以下であり、接触長さは、走査距離を4mmとし、測定間隔を0.5μmとした場合における、隣接測定点間の高さの差の絶対値を足し合わせた値である。

Description

鉛箔及びバイポーラ型鉛蓄電池
 本発明は、鉛箔及びバイポーラ型鉛蓄電池に関する。
 バイポーラ型鉛蓄電池は、正極と、負極と、一方の面に正極が設けられて他方の面に負極が設けられる基板(バイポーラプレート)と、を有するバイポーラ電極を備えている。従来のバイポーラ電極は、樹脂製の基板の両面に鉛箔が設けられることで、基板の一方の面及び他方の面に正極及び負極がそれぞれ設けられている。また、例えば、特許文献1には、鉛蓄電池の電極として、基板の表面粗さを15μm以上とする鉛合金の基板が開示されている。
特開2004-158433号公報
 ところで、バイポーラ型鉛蓄電池では、鉛箔と樹脂製の基板とは、接着剤によって接合されている。この接合界面に硫酸が浸潤すると、接着剤が化学的に劣化してしまう。さらに、鉛箔は電池の長期使用に伴って膨張するグロース変形を生じる。このため、接着剤の化学的な劣化と、鉛箔のグロースとの相乗作用により、鉛箔と基板との間の接着力が低下する。接着力が低下すると、鉛箔が基板から剥離してしまい、液洛経路となることから、電池の電圧が低下してしまう。
 そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、鉛箔の基板からの剥離による電池の電圧低下を抑制することができる、鉛箔及びバイポーラ型鉛蓄電池を提供することを目的としている。
 本発明の一態様によれば、バイポーラ型鉛蓄電池の集電体用の鉛箔であって、上記バイポーラ型鉛蓄電池の基板に対向する裏面は、圧延方向に対して90度方向に触針式表面粗さ測定によって得られた断面曲線において、接触長さが150μm以上1800μm以下であり、上記接触長さは、走査距離を4mmとし、測定間隔を0.5μmとした場合における、隣接測定点間の高さの差の絶対値を足し合わせた値である、鉛箔が提供される。
 本発明の一態様によれば、正極用鉛箔及び負極用鉛箔の少なくとも一方の鉛箔は、上記鉛箔である、バイポーラ型鉛蓄電池が提供される
 本発明の一態様によれば、鉛箔の基板からの剥離による電池の電圧低下を抑制することができる、鉛箔及びバイポーラ型鉛蓄電池が提供される。
本発明の一実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池の構造を説明する断面図である。 図1のバイポーラ型鉛蓄電池の要部の構造を説明するバイポーラ電極の拡大断面図である。 触針式表面粗さ測定によって得られた断面曲線の一例を示すグラフである。 硫酸の浸潤のメカニズムを示す説明図である。 (A)は従来の凹凸ピッチを示す模式図であり、(B)は本発明の一実施形態における凹凸ピッチを示す模式図である。 鉛箔の外周縁部を示す平面図である。
 以下の詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。
 <バイポーラ型鉛蓄電池>
 本発明の一実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1の構造を、図1及び図2を参照しながら説明する。図1に示すバイポーラ型鉛蓄電池1は、負極110を平板状の第一プレート11に固定した第一プレートユニットと、電解層105を枠板状の第二プレート12の内側に固定した第二プレートユニットと、基板111の一方の面に正極120が形成され他方の面に負極110が形成されてなるバイポーラ電極130を枠板状の第三プレート13の内側に固定した第三プレートユニットと、正極120を平板状の第四プレート14に固定した第四プレートユニットと、を有する。基板111は熱可塑性樹脂で形成されている。
 そして、第二プレートユニット及び第三プレートユニットが第一プレートユニットと第四プレートユニットとの間で交互に積層されることによって、略直方体形状をなすバイポーラ型鉛蓄電池1が構成される。積層される第二プレートユニット及び第三プレートユニットのそれぞれの個数は、バイポーラ型鉛蓄電池1の蓄電容量が所望の数値になるように設定されている。
 第一プレート11には負極端子107が固定されており、該第一プレート11に固定された負極110と負極端子107とは電気的に接続されている。
 第四プレート14には正極端子108が固定されており、該第四プレート14に固定された正極120と正極端子108とは電気的に接続されている。
 電解層105は、例えば、硫酸を含有する電解液が含浸されたガラス繊維マットによって構成されている。
 第一~第四プレート11~14は、例えば周知の成形樹脂によって形成されている。そして、第一~第四プレート11~14は、電解液が流出しないように、適宜の方法で内部が密閉状態となるよう互いに固定されている。
 正極120は、鉛又は鉛合金からなり且つ基板111の上記一方の面の上に配された正極用鉛箔101と、正極用鉛箔101の上に配された正極用活物質層103と、基板111の上記一方の面と正極用鉛箔101の間に配され基板111の上記一方の面と正極用鉛箔101を接着する接着剤層140と、を備えている。すなわち、基板111の上記一方の面(図2及び図3においては、紙面における上方を向く面)の上に、接着剤層140、正極用鉛箔101、正極用活物質層103が、この記載順に積層されている。
 負極110は、鉛又は鉛合金からなり且つ基板111の上記他方の面の上に配された負極用鉛箔102と、負極用鉛箔102の上に配された負極用活物質層104と、基板111の上記他方の面と負極用鉛箔102の間に配され基板111の上記他方の面と負極用鉛箔102を接着する接着剤層(図示せず)と、を備えている。
 これらの正極120と負極110とは、適宜の方法で電気的に接続されている。
 なお、図2に示すバイポーラ電極の断面図においては、負極110及び正極用活物質層103の図示は省略してある。
 このような構成を有するバイポーラ型鉛蓄電池1においては、前述したように、基板111、正極用鉛箔101、正極用活物質層103、負極用鉛箔102、及び負極用活物質層104によって、バイポーラ電極130が構成されている。バイポーラ電極とは、1枚の電極で正極及び負極の両方の機能を有する電極である。
 そして、バイポーラ型鉛蓄電池1は、正極120と負極110との間に電解層105を介在させてなるセル部材を交互に複数積層して組み付けることにより、セル部材同士を直列に接続した電池構成を有している。
 さらに、本実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1においては、基板111の一方の面と正極用鉛箔101との間に配された接着剤層140が、エポキシ樹脂を含有する主剤とアミン化合物を含有する硬化剤とが反応して硬化する反応硬化型接着剤の硬化物で形成されている。
 <鉛箔>
 本実施形態に係る鉛箔は、上述のバイポーラ型鉛蓄電池1における正極用鉛箔101及び負極用鉛箔102、つまりバイポーラ型鉛蓄電池1の集電体用の鉛箔である。なお、本実施形態では、鉛箔の一方の面であり、正極用活物質層103又は負極用活物質層104に対向して接触する面を表面とし、鉛箔の他方の面であり、基板111に対向して接触する面を裏面とする。また、鉛箔は、圧延ロールで圧延されることで、所定の厚みのものとして製造される。
 鉛箔の裏面は、圧延時の圧延方向に対して90度方向に触針式表面粗さ測定によって得られた断面曲線の接触長さXが150μm以上1800μm以下である。触針式表面粗さ測定は、JIS B 0601:1994で決められた測定方法で行うことができる。この測定方法で鉛箔を測定すると、図3に示すような断面曲線が得られる。本実施形態では、接触長さXは、走査距離を4mmとし、測定間隔を0.5μmとした場合における、隣接測定点間の高さの差の絶対値を足し合わせた値である。隣接測定点間の高さの差の絶対値を足し合わせた値とは、例えば、図3において、A~Aに示すプロットが連続する4点の測定点(A~Aは縦軸のプロファイル(高さ)の値)だとすると、この4点における隣接測定点間の高さの差の絶対値を足し合わせた値は、|A-A|+|A-A|+|A-A|となる。つまり、本実施形態においては、4mmの範囲にて、0.5μm間隔で測定が行われることで、8000点の測定点で表面粗さの測定が行われる。この測定点について、走査方向の始点から終点の測定点における測定結果である高さ(図3の縦軸のプロファイル)をA~A8000とすると、接触長さXは下記(1)式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 上述のように、鉛箔の基板からの剥離に関しては、鉛箔と基板との接合界面に電極の端面から硫酸が浸潤することが大きく影響する。さらに、発明者らは、電池の使用により剥離が生じた電極について、EPMA分析を行ったところ、検出された硫酸の成分から、鉛箔と接着剤層との間に硫酸が浸潤することを確認した。つまり、図4に示すように、硫酸の侵入経路は、鉛箔(図4における正極用鉛箔101)と接着剤層140との界面となる。そして、本発明者らは、この侵入経路を長くすることで、硫酸の侵入を遅らすことができると考え、本発明をするに至った。つまり、本発明者らは、鉛箔の裏面において、接触長さXを150μm以上1800μm以下とすることにより、ミクロな界面が広くなり、沿面距離が長くなることを知見した。接触長さが1800μm超の状態は、凹凸のピッチが狭すぎて接着剤の入り込みが阻害されるため好ましくない。なお、接触長さXは、200μm以上1000μm以下であることが好ましく、250μm以上500μm以下であることがより好ましい。接触長さXをこのような範囲とすることで、硫酸の侵入を遅らせることができるため、鉛箔の基板からの剥離を抑制することができる。このため、バイポーラ型鉛蓄電池1の電圧低下を抑制することができる。
 なお、接触長さXを長くすることについては、鉛箔の裏面の粗さの高さを変えることで実現してもよいが、粗さの高さを変えずに凹凸のピッチを狭くすることで実現してもよい。図5に示すように、図5(A)に示す従来の凹凸ピッチに対して、図5(B)に示すように、凹凸の高さを変えずに凹凸ピッチのみを狭くすることでも、接触長さが長くなる。
 また、硫酸は電極(正極120又は負極110)の端面側から浸潤するものであるから、接触長さXを上記に範囲とするのは、鉛箔の外周縁部のみとしてもよい。鉛箔の外周縁部は、例えば、図6に示す正極用鉛箔101における点線で囲んだ領域よりも外側の領域である。また、この外周縁部の幅W(鉛箔の周縁部先端から内側に向かう長さ)は、5mm以上とすることが好ましい。幅Wが5mm未満の場合、硫酸の侵入を遅らせる効果が不十分となる。
 また、鉛箔は、鉛又は鉛を主成分とする鉛合金からなる。なお、鉛箔はSnを含有し、Snの含有量が0.4質量%以上2質量%以下であることが好ましい。鉛箔にSnが含有されることで、鉛箔と活物質との密着性を向上させることができる。Snの含有量が0.4質量%未満の場合、鉛箔と活物質との密着性が低くなるため、活物質層のはく離などが生じる可能性がある。一方、Snの含有量が2質量%超の場合、粒界腐食感受性が高くなるため、鉛箔が劣化しやすくなる可能性がある。
 また、鉛箔は、Ca、Ag及びCuの中から1種以上を含有することが好ましい。Ca、Ag及びCuは、いずれの成分についても、鉛箔に含有されることで鉛合金の金属組織を均一化して、本実施形態で規定する表面状態を形成し易くできる。さらに、Caの含有量は0質量%超0.1質量%以下、Agの含有量は0質量%超0.05質量%以下、Cuの含有量は0質量%超0.05質量%以下であることが好ましい。いずれの成分においても、含有量が上記の上限値を超えると、鉛箔の耐食性を低下させる。一方、Ca、Ag及びCuの含有量が上記の下限値よりも低くなると、鉛が変形しやすくなり、鉛箔を薄く圧延することが困難となる。
 さらに、鉛箔は、Biを含有し、Biの含有量が0超0.004質量%以下であることが好ましい。鉛箔にBiが含有されることで、鉛合金の金属組織を均一化して、本実施形態で規定する表面状態を形成し易くできる。しかし、Biの含有量が0.004質量%超の場合、鉛箔の成型性が悪化する可能性がある。特に、鉛箔の最終板厚が薄い場合には、Bi添加による加工性の悪さが顕在化する可能性が高くなる。
 なお、鉛箔中の各組成の含有量は、発光分光分析法によって求められる。
 本実施形態に係る鉛箔は、圧延加工をする際に、事前に周側面を粗くした圧延ロールを用いて製造することができる。この場合、圧延ロールの周側面をスチールブラシや粒度の粗い砥石等を用いて研磨することで、周側面に上述の接触長さXを満たす凹凸を付すことができ、周側面を粗くすることができる。また、研磨圧力を変えて複数回の研摩を行ってもよい。この場合、徐々に研磨圧力を小さくすることで、研磨でできた溝に、その後の研摩にてさらに溝を作ることができ、接触長さXを長くすることができる。さらに、圧延ロールの周側面が充分に粗い場合には、周側面に凹凸を設ける処理を行わずに、圧延が行われてもよい。なお、圧延ロールに凹凸を設ける場合には、圧延ロールのロール目がつぶれないように、圧延ロールにはクロムメめっき品等の硬質材を用いることが好ましい。さらに、圧延ロールで圧延された鉛箔に、スチールブラシ等を用いて凹凸が設けられてもよい。この場合、圧延方向に対して、0°、45°及び90°の方向にスチールブラシでブラッシングすることで、上述の接触長さXを満たす凹凸が設けられてもよい。
 <変形例>
 以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
 例えば、上記実施形態では、鉛箔の裏面に対して接触長さXを特定する構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、鉛箔の裏面だけでなく、表面も裏面と同様な構成であってもよい。
 本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、クロムめっきが施された圧延ロールを粒度の粗い砥石で研磨した。研磨では、砥石の粒度は#80までの番手とした。また、#80の粒度の仕上る際に、0.04~0.05MPaの研摩圧力で研磨した後、さらに0.02~0.03MPaの弱い研磨圧力で研磨を行った。そして、この圧延ロールを用いて、圧延加工することで鉛箔を作成した。作成した鉛箔については、触針式表面粗さ測定によって接触長さXを測定し、鉛箔の厚さを測定した。
 また、比較として、周側面の接触長さXが150μm未満の圧延ロールを用いた条件、及びBiの含有量を多くした条件でも同様に鉛箔の圧延を行い、作成した鉛箔の接触長さX及び厚さを測定した。
 実施例1~9,13~15及び比較例1~2では、鋳塊を厚さが8mmから0.25mmになるまで圧延した。また、実施例10~12では、鋳塊を厚さが8mmから0.10mmになるまで圧延した。なお、リダクションは0.4mm/パス以上とした。
 さらに、実施例では、作成された鉛箔について、硫酸の侵入距離を評価するため、定電位試験を行った。試験では、ABS樹脂板にエポキシ接着剤を用いて、作成した鉛箔を接着し、定電位試験にかけた。なお、エポキシ接着剤には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂に酸無水物の硬化剤を使用した。定電位試験では、参照電極にHg/HgSOを用いて、1350mVの電位に保持した。また、定電位試験は、60℃の環境で4週間実施した。ABS樹脂と鉛箔との界面へ硫酸が浸潤した距離を断面のEPMA分析により測定した。
 実施例の結果として、鉛箔の合金成分、接触長さX、箔の厚さ及び硫酸侵入距離の試験結果を表1に示す。表1では、硫酸侵入距離の試験結果として、硫酸侵入距離が、5mm以下の場合を「◎(Excellent)」、10mm以下の場合を「○(Good)」、10mm超の場合を「×(Poor)」としてそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1に示すように、実施例1~19では、接触長さXが150μm以上1800μm以下となり、硫酸の侵入距離も5mm以下となり良好な結果が得られた。一方、比較例1,2では、接触長さXが150μm未満と短くなり、硫酸の侵入距離も10mm超となった。これは、接触長さXつまり硫酸の侵入経路の長さが短いためである。また、比較例3では、Biが多いために、成型性が悪く、最終仕上げ厚さの中間の板厚でコバ割れが発生したため、圧延を中断した。なお、比較例3では、最終仕上げ厚さの中間の板厚までは、割れもなく良好な結果が得られた。以上の結果から、上記実施形態のように接触長さXを長くすることで硫酸の侵入を遅らせることができるため、鉛箔の基板からの剥離を抑制することができることが確認できた。
 1 バイポーラ型鉛蓄電池
 101 正極用鉛箔
 102 負極用鉛箔
 103 正極用活物質層
 104 負極用活物質層
 105 電解層
 110 負極
 111 基板
 120 正極
 130 バイポーラ電極
 140 接着剤層

Claims (6)

  1.  バイポーラ型鉛蓄電池の集電体用の鉛箔であって、
     前記バイポーラ型鉛蓄電池の基板に対向する裏面は、圧延方向に対して90度方向に触針式表面粗さ測定によって得られた断面曲線において、接触長さが150μm以上1800μm以下であり、
     前記接触長さは、走査距離を4mmとし、測定間隔を0.5μmとした場合における、隣接測定点間の高さの差の絶対値を足し合わせた値である、鉛箔。
  2.  前記裏面の少なくとも外周縁部の前記接触長さが150μm以上1800μm以下であり、
     前記外周縁部は、前記鉛箔の周縁部先端からの内側に向かう長さである幅は、5mm以上である、請求項1に記載の鉛箔。
  3.  Snの含有量は、0.4質量%以上2質量%以下である、請求項1又は2に記載の鉛箔。
  4.  Ca、Ag及びCuの中から1種以上を含有し、
     Caの含有量は、0質量%超0.1質量%以下であり、
     Agの含有量は、0質量%超0.05質量%以下であり
     Cuの含有量は、0質量%超0.05質量%以下である、請求項1~3のいずれか1項記載の鉛箔。
  5.  Biの含有量は、0質量%超0.004質量%以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の鉛箔。
  6.  正極用鉛箔及び負極用鉛箔の少なくとも一方の鉛箔は、請求項1~5のいずれか1項に記載の鉛箔である、バイポーラ型鉛蓄電池。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4726633A (ja) * 1971-03-29 1972-10-25
JP2004158433A (ja) * 2002-10-18 2004-06-03 Furukawa Battery Co Ltd:The 鉛蓄電池用基板およびそれを用いた鉛蓄電池
JP2014529175A (ja) * 2011-09-09 2014-10-30 イースト ペン マニュファクチャリング カンパニー インコーポレーテッドEast Penn Manufacturing Co.,Inc. 二極式電池およびプレート
JP2020510968A (ja) * 2017-03-03 2020-04-09 イースト ペン マニュファクチャリング カンパニーEast Penn Manufacturing Co. バイポーラ電池及びプレート
JP2022060710A (ja) * 2020-10-05 2022-04-15 古河電気工業株式会社 双極型鉛蓄電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4726633A (ja) * 1971-03-29 1972-10-25
JP2004158433A (ja) * 2002-10-18 2004-06-03 Furukawa Battery Co Ltd:The 鉛蓄電池用基板およびそれを用いた鉛蓄電池
JP2014529175A (ja) * 2011-09-09 2014-10-30 イースト ペン マニュファクチャリング カンパニー インコーポレーテッドEast Penn Manufacturing Co.,Inc. 二極式電池およびプレート
JP2020510968A (ja) * 2017-03-03 2020-04-09 イースト ペン マニュファクチャリング カンパニーEast Penn Manufacturing Co. バイポーラ電池及びプレート
JP2022060710A (ja) * 2020-10-05 2022-04-15 古河電気工業株式会社 双極型鉛蓄電池

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