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JP7608799B2 - Lead-acid battery - Google Patents
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Description

本発明は、鉛蓄電池に関する。 The present invention relates to a lead-acid battery.

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。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。 Lead-acid batteries are used in vehicles, industrial applications, and a variety of other applications. Lead-acid batteries contain negative and positive plates, a separator (or mat), and an electrolyte. Additives are sometimes added to the components of lead-acid batteries to impart various functions.

特許文献1は、負極活物質を負極集電体に充填してなる負極板と、正極活物質を正極集電体に充填してなる正極板とをセパレータを介して積層した極板群を、電解液とともに電槽内に収容した構成を有して、充電が間欠的に行われ、部分充電状態で負荷への高率放電が行われる液式鉛蓄電池であって、少なくとも、炭素質導電材と、充放電に伴う負極活物質の粗大化を抑制する有機化合物とが前記負極活物質に添加され、前記正極板は、単位極板群体積[cm]当たりの正極活物質総表面積[m]を、3.5ないし15.6[m/cm]の範囲とするように構成されていること、加えて、電解液には陽イオン系凝集剤、陽イオン系界面活性剤、燐酸から選ばれた化合物が添加されていること、を特徴とする鉛蓄電池を提案している。 Patent Document 1 proposes a flooded lead-acid battery having a configuration in which a negative electrode plate formed by filling a negative electrode current collector with a negative electrode active material and a positive electrode plate formed by filling a positive electrode current collector with a positive electrode active material are stacked with a separator between them, and the plate group is contained in a battery container together with an electrolyte, and charging is performed intermittently and high-rate discharging to a load is performed in a partially charged state, in which at least a carbonaceous conductive material and an organic compound that suppresses coarsening of the negative electrode active material due to charging and discharging are added to the negative electrode active material, the positive electrode plate is configured so that the total surface area [ m2 ] of the positive electrode active material per unit plate pack volume [ cm3 ] is in the range of 3.5 to 15.6 [ m2 / cm3 ], and in addition, a compound selected from a cationic coagulant, a cationic surfactant, and phosphoric acid is added to the electrolyte.

特許文献2は、特定の式(I)で表されるアンモニウム化合物を含有する鉛蓄電池用電解液を提案している。 Patent Document 2 proposes an electrolyte for lead-acid batteries that contains an ammonium compound represented by a specific formula (I).

特許文献3は、複数回の充電サイクルおよび放電サイクルに供される再充電可能な電気化学セルであって、各充電サイクルは、セル内でガスが発生するガッシング充電に対応する充電部とガッシング充電より低い充電部とを有し、電気化学セルは、正極および負極と、電極間での電流をサポートする、電極とイオン接触する水溶性電解液と、電解液中に配置される不活化可能な阻害手段およびガッシング充電を阻害するバリアを形成するための、負極に結合したその構成成分と、を有し、不活化可能な阻害手段は、活性化されたときには、不活化可能な阻害手段がガッシング充電を阻害してセル内でのガス発生を制限するように、ガッシング充電に対応する充電部によって活性化されるとともに、不活性化されたときには実質的に充電を制限する効果を有さず、不活化可能な阻害手段が、放電サイクルの間、実質的に効果を有さないように、ガッシング充電より低い充電部によって不活性化される、電気化学セルを提案している。特許文献3は、不活化可能な阻害手段として、アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロリドなどの4級アンモニウムを記載している。 Patent document 3 proposes a rechargeable electrochemical cell that is subjected to multiple charge and discharge cycles, each charge cycle having a charge portion corresponding to a gassing charge where gas is generated in the cell and a charge portion lower than the gassing charge, the electrochemical cell having a positive electrode and a negative electrode, an aqueous electrolyte in ionic contact with the electrodes supporting a current flow between the electrodes, and an inactivatable inhibitor disposed in the electrolyte and a component thereof bound to the negative electrode for forming a barrier that inhibits the gassing charge, the inactivatable inhibitor being activated by the charge portion corresponding to the gassing charge such that, when activated, the inactivatable inhibitor inhibits the gassing charge and limits gas generation in the cell, and being inactivated by the charge portion lower than the gassing charge such that, when inactivated, the inactivatable inhibitor has substantially no effect of limiting charging, and the inactivatable inhibitor has substantially no effect during the discharge cycle. Patent document 3 describes a quaternary ammonium such as alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride as the inactivatable inhibitor.

国際公開第2013/058058号International Publication No. 2013/058058 特開2008-152973号公報JP 2008-152973 A 米国特許出願公開第2002/0102467号明細書US Patent Application Publication No. 2002/0102467

鉛蓄電池は、部分充電状態(PSOC)と呼ばれる充電不足状態で使用されることがある。例えば、アイドリングストップ・スタート(ISS)車に搭載される鉛蓄電池はPSOCで使用される。鉛蓄電池がPSOCで繰り返し充放電されると、硫酸鉛が蓄積し易くなり、寿命性能が低下し易い。硫酸鉛の蓄積を抑制するためには、高い充電受入性が求められる。しかし、充電受入性が高い場合、過充電時の水素イオンの還元反応も顕著になるため、過充電電気量が大きくなり、電解液の減少が顕著になる。負極電極材料に含まれる鉛の表面が有機系添加剤で覆われると、過充電時の水素イオンの還元反応が起こり難くなるため、過充電電気量を低減することができる。しかし、鉛の表面が有機系添加剤で覆われた状態になると、放電時に生成した硫酸鉛が充電時に溶出し難くなるため、充電受入性は低下する。そのため、過充電電気量を低減しながら、充電受入性の低下を抑制することは難しい。 Lead-acid batteries are sometimes used in a partially charged state (PSOC). For example, lead-acid batteries installed in idle stop-start (ISS) vehicles are used in PSOC. When a lead-acid battery is repeatedly charged and discharged in PSOC, lead sulfate is likely to accumulate, and the life performance is likely to decrease. In order to suppress the accumulation of lead sulfate, high charge acceptance is required. However, when the charge acceptance is high, the reduction reaction of hydrogen ions during overcharging also becomes prominent, so the overcharged amount of electricity increases and the decrease in electrolyte becomes significant. When the surface of the lead contained in the negative electrode material is covered with an organic additive, the reduction reaction of hydrogen ions during overcharging becomes difficult to occur, so the overcharged amount of electricity can be reduced. However, when the surface of the lead is covered with an organic additive, the lead sulfate generated during discharge becomes difficult to dissolve during charging, and the charge acceptance decreases. Therefore, it is difficult to suppress the decrease in charge acceptance while reducing the overcharged amount of electricity.

本発明の一側面は、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、正極板と、負極板と、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、1つ以上の疎水性基と親水性基とを有するカチオン界面活性剤を含み、
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り、
前記負極電極材料中の前記カチオン界面活性剤の含有量は、質量基準で10ppm以上である、鉛蓄電池に関する。
One aspect of the present invention is a lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
the electrode plate group includes a positive electrode plate, a negative 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 includes a cationic surfactant having one or more hydrophobic groups and hydrophilic groups;
At least one of the hydrophobic groups is a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms,
The negative electrode material has a content of the cationic surfactant of 10 ppm or more by mass.

鉛蓄電池において、比較的高い充電受入性を確保しながら、過充電電気量を低減できる。 In lead-acid batteries, it is possible to reduce the amount of overcharging electricity while maintaining a relatively high charge acceptance.

本発明の一側面に係る鉛蓄電池の外観と内部構造を示す、一部を切り欠いた分解斜視図である。1 is a partially cutaway exploded perspective view showing the appearance and internal structure of a lead-acid battery according to one aspect of the present invention. FIG.

一般に、鉛蓄電池では、過充電時の反応は、鉛と電解液との界面における水素イオンの還元反応に大きく影響される。鉛蓄電池の負極電極材料に有機系添加剤が含まれると、活物質である鉛の表面に有機系添加剤が付着する。鉛の表面が有機系添加剤で覆われると、水素イオンの還元反応が起こり難くなるため、過充電電気量は減少する傾向にある。しかし、有機系添加剤は、放電時に生成した硫酸鉛の表面にも付着して、充電時に硫酸鉛が溶出し難くなるため、充電受入性が低下する。従って、充電受入性の低下抑制と、過充電電気量の低減とは、トレードオフの関係にあり、両立させることは従来困難であった。さらに、有機系添加剤が鉛の細孔内で偏在した状態となると、十分な過充電電気量の低減効果を確保するには、負極電極材料中の有機系添加剤の含有量を多くする必要がある。しかし、一般に、有機系添加剤の含有量を多くすると、充電受入性が低下する。 In general, in lead-acid batteries, the reaction during overcharging is greatly influenced by the reduction reaction of hydrogen ions at the interface between lead and the electrolyte. When an organic additive is contained in the negative electrode material of a lead-acid battery, the organic additive adheres to the surface of the active material lead. When the surface of the lead is covered with an organic additive, the reduction reaction of hydrogen ions is less likely to occur, and the overcharge charge tends to decrease. However, the organic additive also adheres to the surface of the lead sulfate generated during discharge, making it difficult for the lead sulfate to dissolve during charging, and the charge acceptance decreases. Therefore, there is a trade-off between suppressing the decrease in charge acceptance and reducing the overcharge charge, and it has been difficult to achieve both in the past. Furthermore, when the organic additive is unevenly distributed within the pores of the lead, the content of the organic additive in the negative electrode material needs to be increased in order to ensure a sufficient effect of reducing the overcharge charge. However, generally, increasing the content of the organic additive reduces the charge acceptance.

鉛蓄電池では、一般に、電解液に硫酸水溶液が用いられるため、有機系添加剤(オイル、高分子、または有機防縮剤など)を負極電極材料中に含有させると、電解液への溶出と鉛への吸着とのバランスを取ることが難しくなる。例えば、鉛への吸着性が低い有機系添加剤を用いると、電解液中に溶出し易くなり、過充電電気量を低減し難くなる。一方、鉛への吸着性が高い有機系添加剤を用いると、鉛表面に薄く付着させることが難しくなり、有機系添加剤が鉛の細孔内に偏在した状態となり易い。 In lead-acid batteries, an aqueous sulfuric acid solution is generally used as the electrolyte, so if an organic additive (such as oil, polymer, or organic shrinkage inhibitor) is included in the negative electrode material, it becomes difficult to balance dissolution into the electrolyte and adsorption to lead. For example, if an organic additive with low adsorption to lead is used, it will be more likely to dissolve into the electrolyte, making it difficult to reduce the amount of overcharge electricity. On the other hand, if an organic additive with high adsorption to lead is used, it will be difficult to adhere thinly to the lead surface, and the organic additive will tend to be unevenly distributed within the pores of the lead.

鉛の細孔内で有機系添加剤が偏在した状態になると、偏在した有機系添加剤の立体障害により、イオン(鉛イオンおよび硫酸イオンなど)の移動が阻害される。そのため、充放電反応が阻害され易くなる。十分な過充電電気量の低減効果を確保するために、有機系添加剤の含有量を多くすると、細孔内におけるイオンの移動もさらに阻害されることから、充放電反応がさらに阻害される。充放電反応が阻害されると、充電受入性が低下したり、放電性能が低下したりする。 When organic additives become unevenly distributed within the pores of the lead, the steric hindrance of the unevenly distributed organic additives inhibits the movement of ions (such as lead ions and sulfate ions). This makes it easier for charge and discharge reactions to be inhibited. If the content of organic additives is increased to ensure a sufficient effect of reducing the amount of overcharge electricity, the movement of ions within the pores is further inhibited, further inhibiting the charge and discharge reactions. If the charge and discharge reactions are inhibited, the charge acceptance and discharge performance will decrease.

上記に鑑み、本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、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。極板群は、正極板と、負極板と、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、1つ以上の疎水性基と親水性基とを有するカチオン界面活性剤を含む。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。負極電極材料中の上記のカチオン界面活性剤の含有量は、質量基準で10ppm以上である。
本明細書中、1つ以上の疎水性基と親水性基とを有し、疎水性基の少なくとも1つが、炭素数が8以上の長鎖脂肪族炭化水素基であるカチオン界面活性剤を、第1界面活性剤と称することがある。
In view of the above, a lead acid battery according to one aspect of the present invention includes at least one cell including an electrode plate group and an electrolyte. The electrode plate group includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate. The negative electrode plate includes a negative electrode material. The negative electrode material includes a cationic surfactant having one or more hydrophobic groups and a hydrophilic group. At least one of the hydrophobic groups is a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms. The content of the cationic surfactant in the negative electrode material is 10 ppm or more by mass.
In this specification, a cationic surfactant having one or more hydrophobic groups and hydrophilic groups, at least one of the hydrophobic groups being a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms, may be referred to as a first surfactant.

本発明の一側面に係る鉛蓄電池では、負極電極材料が、第1界面活性剤を、質量基準で10ppm以上含む。このような構成により、比較的高い充電受入性を確保しながらも、過充電電気量を低減することができる。過充電時の水素発生が抑制されることで、電解液の減少量を低減できるため、鉛蓄電池の長寿命化に有利である。 In a lead-acid battery according to one aspect of the present invention, the negative electrode material contains 10 ppm or more by mass of the first surfactant. This configuration makes it possible to reduce the amount of electricity in overcharge while ensuring a relatively high charge acceptance. By suppressing hydrogen generation during overcharge, the amount of electrolyte loss can be reduced, which is advantageous for extending the life of the lead-acid battery.

本発明の一側面に係る鉛蓄電池において、比較的高い充電受入性を確保しながらも、過充電電気量を低減できるのは、次のような理由によると考えられる。まず、第1界面活性剤が有する親水性基の作用により、鉛に対する高い吸着性を確保することができる。より詳しくは、負極電極材料において、鉛の表面には、負電荷を有する硫酸水素イオンが吸着している。第1界面活性剤は、カチオン性の親水性基を有するため、鉛の表面に対する高い吸着性を示す。一方で、炭素数8以上の長鎖脂肪族炭化水素基の作用により、鉛表面への第1界面活性剤の過度な被覆が抑制される。そのため、鉛の表面の広範な領域が第1界面活性剤で薄く広く覆われることになる。これにより、水素過電圧が上昇して、過充電時に水素が発生する副反応が起こり難くなるため、過充電電気量を低減することができる。負極電極材料がごく僅かな量の第1界面活性剤を含む場合でも、過充電電気量の低減効果が得られることから、第1界面活性剤を負極電極材料中に含有させることで、鉛の近傍に存在させることができ、これにより、第1界面活性剤の鉛に対する高い吸着作用が発揮されると考えられる。また、負極電極材料が第1界面活性剤を含むことで、放電時に生成する硫酸鉛の表面にも第1界面活性剤が付着した状態となり易いため、充電時における硫酸鉛の溶解性は低下する傾向がある。しかし、鉛および硫酸鉛の表面を覆う第1界面活性剤の被膜の厚みは薄いため、充電時において、硫酸鉛の溶解および鉛イオンから鉛に還元される際の電子の授受が第1界面活性剤の被膜により阻害される程度が軽減される。また、第1界面活性剤の被膜が薄く、偏在が抑制されることで、第1界面活性剤の被膜による立体障害が小さくなるため、負極電極材料の細孔内における鉛イオンの移動が妨げられることが軽減される。よって、鉛イオンの高い拡散速度が維持される。これらにより、負極電極材料が有機系添加剤である第1界面活性剤を含む場合でも、充放電反応が阻害されることを低減することができ、充電受入性の低下が抑制されると考えられる。 In the lead-acid battery according to one aspect of the present invention, the overcharge quantity of electricity can be reduced while ensuring a relatively high charge acceptance for the following reasons. First, the hydrophilic group of the first surfactant ensures high adsorption to lead. More specifically, in the negative electrode material, hydrogen sulfate ions having a negative charge are adsorbed to the surface of lead. The first surfactant has a cationic hydrophilic group, and therefore exhibits high adsorption to the surface of lead. On the other hand, the action of the long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms suppresses excessive coverage of the first surfactant on the lead surface. Therefore, a wide area of the lead surface is thinly and widely covered with the first surfactant. As a result, the hydrogen overvoltage increases, and side reactions that generate hydrogen during overcharge are less likely to occur, so that the overcharge quantity of electricity can be reduced. Even if the negative electrode material contains a very small amount of the first surfactant, the effect of reducing the overcharge quantity of electricity can be obtained. Therefore, by including the first surfactant in the negative electrode material, it is possible to make it present in the vicinity of lead, and it is believed that this allows the first surfactant to exhibit a high adsorption effect on lead. In addition, since the negative electrode material contains the first surfactant, the first surfactant is likely to adhere to the surface of lead sulfate generated during discharge, and the solubility of lead sulfate during charging tends to decrease. However, since the thickness of the first surfactant coating covering the surface of lead and lead sulfate is thin, the degree to which the coating of the first surfactant inhibits the dissolution of lead sulfate and the transfer of electrons when lead ions are reduced to lead during charging is reduced. In addition, since the coating of the first surfactant is thin and uneven distribution is suppressed, the steric hindrance caused by the coating of the first surfactant is reduced, and the inhibition of the movement of lead ions in the pores of the negative electrode material is reduced. Therefore, a high diffusion rate of lead ions is maintained. As a result, even when the negative electrode material contains the first surfactant, which is an organic additive, it is possible to reduce the inhibition of the charge/discharge reaction and suppress the decrease in charge acceptance.

過充電電気量の低減効果は、負極電極材料中の鉛の表面を第1界面活性剤が覆うことにより発揮される。そのため、第1界面活性剤を負極電極材料中で鉛の近傍に存在させることが重要であり、これにより、第1界面活性剤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第1界面活性剤が含まれているか否かに拘わらず、負極電極材料が上記のような特定の含有量で第1界面活性剤を含有していることが重要である。 The effect of reducing the amount of overcharge electricity is achieved by covering the surface of lead in the negative electrode material with the first surfactant. Therefore, it is important that the first surfactant is present in the vicinity of the lead in the negative electrode material, which allows the effect of the first surfactant to be effectively exerted. Therefore, regardless of whether the first surfactant is contained in components of the lead-acid battery other than the negative electrode material, it is important that the negative electrode material contains the first surfactant in the specific content as described above.

第1界面活性剤の疎水性基の少なくとも1つは、炭素数が16以上の長鎖脂肪族炭化水素基であることが好ましい。この場合、鉛表面に対する吸着性が高まることで、過充電電気量をさらに低減することができる。 At least one of the hydrophobic groups of the first surfactant is preferably a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 16 or more carbon atoms. In this case, the adsorptivity to the lead surface is increased, thereby further reducing the amount of overcharge electricity.

カチオン界面活性剤は、一般に、アミン塩型または第4級アンモニウム塩型などに区分される。第1界面活性剤は、第4級アンモニウム塩(換言すると、第4級アンモニウム塩型のカチオン界面活性剤)を含むことが好ましい。第4級アンモニウム塩を用いると、高いカチオン性により、アミン塩よりも鉛表面への高い吸着性を示すため、過充電電気量をさらに低減することができる。 Cationic surfactants are generally classified into amine salt type, quaternary ammonium salt type, etc. It is preferable that the first surfactant contains a quaternary ammonium salt (in other words, a cationic surfactant of quaternary ammonium salt type). When a quaternary ammonium salt is used, the high cationicity shows a higher adsorption to the lead surface than an amine salt, so that the overcharged electric quantity can be further reduced.

第1界面活性剤における長鎖脂肪族炭化水素基の炭素数は、26以下であることが好ましい。この場合、負極電極材料中の鉛表面への第1界面活性剤のより高い吸着性を確保することができる。また、負極電極材料には、炭素質材料が含まれることがあるが、長鎖脂肪族炭化水素基の炭素水が26以下の場合には、炭素質材料への第1界面活性剤の吸着を低減して、鉛表面への吸着が起こり易くなる。よって、過充電電気量をさらに低減することができる。 The number of carbon atoms in the long-chain aliphatic hydrocarbon group in the first surfactant is preferably 26 or less. In this case, a higher adsorption of the first surfactant to the lead surface in the negative electrode material can be ensured. In addition, the negative electrode material may contain a carbonaceous material, and when the carbon water in the long-chain aliphatic hydrocarbon group is 26 or less, the adsorption of the first surfactant to the carbonaceous material is reduced, making it easier for adsorption to occur on the lead surface. This makes it possible to further reduce the amount of electricity in overcharge.

このように第1界面活性剤は、第1界面活性剤の親水性基および疎水性基の作用により、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。よって、負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量が少量であっても過充電電気量を低減することができる。また、含有量が少量でも十分な過充電電気量の低減効果を確保できるため、充電受入性の低下を抑制することもできる。より高い充電受入性を確保し易い観点からは、負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量は、質量基準で、600ppm以下であることが好ましい。より高い過充電電気量の低減効果を確保する観点からは、負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量は、50ppm以上であることが好ましい。 In this way, the first surfactant can thinly cover the lead surface while having high adsorption to lead due to the action of the hydrophilic group and hydrophobic group of the first surfactant. Therefore, even if the content of the first surfactant in the negative electrode material is small, the overcharge electricity can be reduced. In addition, even if the content is small, a sufficient effect of reducing the overcharge electricity can be ensured, so that a decrease in charge acceptance can also be suppressed. From the viewpoint of easily ensuring higher charge acceptance, the content of the first surfactant in the negative electrode material is preferably 600 ppm or less by mass. From the viewpoint of ensuring a higher effect of reducing the overcharge electricity, the content of the first surfactant in the negative electrode material is preferably 50 ppm or more.

本明細書中、負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量は、満充電状態の鉛蓄電池から取り出した負極板について求められる。 In this specification, the content of the first surfactant in the negative electrode material is determined for a negative electrode plate removed from a fully charged lead-acid battery.

なお、鉛蓄電池において、第1界面活性剤を所定の含有量で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第1界面活性剤の由来は特に制限されない。第1界面活性剤は、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。第1界面活性剤は、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。 In a lead-acid battery, the origin of the first surfactant contained in the negative electrode material is not particularly limited as long as the first surfactant can be contained in a predetermined content in the negative electrode material. When producing a lead-acid battery, the first surfactant may be contained in any of the components of the lead-acid battery (e.g., the negative electrode plate, the positive electrode plate, the electrolyte, and the separator). The first surfactant may be contained in one component, or in two or more components (e.g., the negative electrode plate and the electrolyte).

負極電極材料は、ビスアレーン化合物の縮合物を含むことが好ましい。ビスアレーン化合物の縮合物は、有機防縮剤に相当する。負極電極材料が有機防縮剤を含む場合、高い放電性能が得られ易い。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。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、過充電電気量は増加する傾向がある。しかし、このような場合でも、第1界面活性剤の作用により、過充電電気量を低く抑えることができる。加えて、ビスアレーン化合物の縮合物を用いることで、有機防縮剤の鉛の表面における偏在が、リグニン化合物を用いる場合に比較して抑制されるため、より高い充電受入性が得られ易い。また、ビスアレーン化合物の縮合物を用いる場合、鉛蓄電池が高温で充放電された場合でも、負極板の劣化が抑制され、高い放電性能を確保することができる。 The negative electrode material preferably contains a condensate of a bisarene compound. The condensate of a bisarene compound corresponds to an organic shrinkage inhibitor. When the negative electrode material contains an organic shrinkage inhibitor, high discharge performance is easily obtained. The condensate of a bisarene compound is generally classified as a synthetic organic shrinkage inhibitor. When the negative electrode material contains a condensate of a bisarene compound, the specific surface area of the negative electrode material increases, so that the amount of overcharge electricity tends to increase. However, even in such a case, the action of the first surfactant can suppress the amount of overcharge electricity to a low level. In addition, by using a condensate of a bisarene compound, the uneven distribution of the organic shrinkage inhibitor on the surface of the lead is suppressed compared to the case where a lignin compound is used, so that a higher charge acceptance is easily obtained. In addition, when a condensate of a bisarene compound is used, the deterioration of the negative plate is suppressed and high discharge performance can be ensured even when the lead-acid battery is charged and discharged at high temperatures.

鉛蓄電池は、制御弁式(密閉式)鉛蓄電池(VRLA型鉛蓄電池)および液式(ベント式)鉛蓄電池のいずれでもよい。 The lead-acid battery may be either a valve regulated (sealed) lead-acid battery (VRLA type lead-acid battery) or a flooded (vented) lead-acid battery.

(用語の説明)
(電極材料)
負極電極材料および正極板が備える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。
(Explanation of terms)
(Electrode material)
The negative electrode material and the positive electrode material of the positive electrode plate are usually held by a current collector. The electrode material is the portion of the electrode plate excluding the current collector. A member such as a mat or pasting paper may be attached to the electrode plate. Such a member (also called an attachment member) is included in the electrode plate because it is used integrally with the electrode plate. When the electrode plate includes an attachment member (such as a mat or pasting paper), the electrode material is the portion of the electrode plate excluding the current collector and the attachment member.

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と、複数の芯金を連結する集電部と、芯金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、集電部、および連座を除いた部分である。クラッド式正極板では、芯金と集電部とを合わせて正極集電体と称する場合がある。 Among the positive electrode plates, the clad type positive electrode plate comprises multiple porous tubes, a metal core inserted into each tube, a current collector connecting the multiple metal cores, a positive electrode material filled into the tube with the metal core inserted, and a connecting seat connecting the multiple tubes. In a clad type positive electrode plate, the positive electrode material is the portion of the plate excluding the tube, the metal core, the current collector, and the connecting seat. In a clad type positive electrode plate, the metal core and the current collector are sometimes collectively referred to as the positive electrode collector.

(第1界面活性剤の疎水性基および親水性基)
第1界面活性剤は、カチオン界面活性剤である。そのため、第1界面活性剤が有する親水性基は、第1界面活性剤の水溶液中でカチオンに解離可能な親水性基である。第1界面活性剤が有する疎水性基は、親水性基よりも疎水性が高い官能基である。第1界面活性剤の疎水性基の少なくとも1つが、炭素数が8以上の長鎖脂肪族炭化水素基であればよい。
(Hydrophobic and Hydrophilic Groups of the First Surfactant)
The first surfactant is a cationic surfactant. Therefore, the hydrophilic group of the first surfactant is a hydrophilic group that can be dissociated into a cation in an aqueous solution of the first surfactant. The hydrophobic group of the first surfactant is a functional group that is more hydrophobic than the hydrophilic group. At least one of the hydrophobic groups of the first surfactant may be a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms.

(有機防縮剤)
有機防縮剤とは、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、有機化合物を言う。有機防縮剤は、多くの場合、硫黄元素を含む。
(Organic shrink-proofing agent)
The organic shrinkage inhibitor is an organic compound that inhibits the shrinkage of lead, which is the negative electrode active material, when a lead-acid battery is repeatedly charged and discharged. Organic shrinkage inhibitors often contain sulfur element.

(有機防縮剤中の硫黄元素含有量)
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。
(Sulfur content in organic shrinkage inhibitor)
The content of sulfur element in the organic shrink-proofing agent being X μmol/g means that the content of sulfur element contained in 1 g of the organic shrink-proofing agent is X μmol.

(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。
(Condensation product of bisarene compound)
The condensation product of a bisarene compound is a condensation product containing a unit of a bisarene compound. The unit of a bisarene compound refers to a unit derived from a bisarene compound incorporated in the condensation product. The bisarene compound is a compound in which two moieties each having an aromatic ring are linked via a single bond or a linking group.

(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。
(Weight average molecular weight)
In the present specification, the weight average molecular weight (Mw) is determined by GPC. The standard substance used in determining Mw is sodium polystyrene sulfonate.

(満充電状態)
液式の鉛蓄電池の満充電状態とは、JIS D 5301:2019の定義によって定められる。より具体的には、25℃±2℃の水槽中で、15分ごとに測定した充電中の端子電圧(V)または20℃に温度換算した電解液密度が3回連続して有効数字3桁で一定値を示すまで、鉛蓄電池を、定格容量として記載の数値(単位をAhとする数値)の0.2倍の電流(A)で充電した状態を満充電状態とする。また、制御弁式の鉛蓄電池の場合、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。
(fully charged)
The fully charged state of a flooded lead-acid battery is defined by JIS D 5301:2019. More specifically, the fully charged state is a state in which the lead-acid battery is charged at a current (A) that is 0.2 times the value (unit: Ah) described as the rated capacity until the terminal voltage (V) during charging measured every 15 minutes or the electrolyte density converted to a temperature of 20°C shows a constant value with three significant digits three consecutive times in a water tank at 25°C ± 2°C. In addition, in the case of a valve-regulated lead-acid battery, the fully charged state is a state in which constant current/constant voltage charging of 2.23 V/cell is performed in an air tank at 25°C ± 2°C at a current (A) that is 0.2 times the value (unit: Ah) described as the rated capacity, and charging is terminated when the charging current during constant voltage charging becomes 0.005 times the value (unit: Ah) described as the rated capacity.

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。 A fully charged lead-acid battery refers to a lead-acid battery that has already been chemically prepared and is fully charged. A lead-acid battery can be fully charged immediately after chemical preparation, or after some time has passed since chemical preparation (for example, a lead-acid battery that is in use (preferably in the early stages of use) after chemical preparation can be fully charged). A battery in the early stages of use refers to a battery that has not been in use for very long and has hardly deteriorated at all.

(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。
(Top and bottom directions of lead-acid batteries or components of lead-acid batteries)
In this specification, the up-down direction of a lead-acid battery or components of the lead-acid battery (such as plates, battery case, separator, etc.) refers to the up-down direction in the vertical direction of the lead-acid battery when the lead-acid battery is in use. Each of the positive and negative plates has a lug for connecting to an external terminal. In some cases, such as a horizontal valve-regulated lead-acid battery, the lug is provided on the side of the plate so as to protrude laterally, but in most lead-acid batteries, the lug is usually provided on the top of the plate so as to protrude upward.

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。 Below, the lead-acid battery according to an embodiment of the present invention will be described in terms of its main components, but the present invention is not limited to the following embodiment.

[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。
[Lead-acid battery]
(Negative plate)
The negative electrode plate usually includes a negative electrode current collector in addition to a negative electrode material.

(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。
(Negative electrode current collector)
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 and punching. It is preferable to use a lattice-shaped current collector as the negative electrode current collector because it is easy to support the negative electrode material.

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。 The lead alloy used in the negative electrode current collector may be any of Pb-Sb alloy, Pb-Ca alloy, and Pb-Ca-Sn alloy. These lead or lead alloys may further contain at least one selected from the group consisting of Ba, Ag, Al, Bi, As, Se, Cu, etc. as an additive element. The negative electrode current collector may have a surface layer. The surface layer and the inner layer of the negative electrode current collector may have different compositions. The surface layer may be formed on a part of the negative electrode current collector. The surface layer may be formed on the ear portion of the negative electrode current collector. The surface layer of the ear portion may contain Sn or an Sn alloy.

(負極電極材料)
負極電極材料は、第1界面活性剤を含む。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)、第1界面活性剤以外の界面活性剤(第2界面活性剤とも称する。)などが挙げられる。しかし、添加剤は、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。
(Negative electrode material)
The negative electrode material includes a first surfactant. The negative electrode material further includes a negative electrode active material (specifically, lead or lead sulfate) that exhibits capacity by an oxidation-reduction reaction. The negative electrode material may include at least one selected from the group consisting of an organic shrinkage inhibitor, a carbonaceous material, and other additives. Examples of additives include barium sulfate, fibers (such as resin fibers), and a surfactant other than the first surfactant (also referred to as a second surfactant). However, the additives are not limited to these. The negative electrode active material in the charged state is sponge lead, but an unformed negative plate is usually made using lead powder.

(第1界面活性剤)
カチオン界面活性剤である第1界面活性剤は、親水性基の種類に応じて、アミン塩型および第4級アンモニウム塩型に分類される。第1界面活性剤では、アミン塩部分または第4級アンモニウム塩部分が親水性基に相当する。負極電極材料中において、親水性基は、塩の状態で存在していてもよく、カチオンの状態で存在していてもよい。塩を形成するアニオンの種類は、特に限定されず、例えば、ハロゲン化物イオン、無機酸由来のアニオンが挙げられる。ハロゲン化物イオンとしては、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、およびヨウ化物イオンが挙げられる。無機酸由来のアニオンに対応する無機酸としては、例えば、ハロゲン化水素酸(塩酸、臭化水素酸など)またはオキソ酸(硫酸、リン酸など)が挙げられる。
(First Surfactant)
The first surfactant, which is a cationic surfactant, is classified into an amine salt type and a quaternary ammonium salt type according to the type of hydrophilic group. In the first surfactant, the amine salt portion or the quaternary ammonium salt portion corresponds to the hydrophilic group. In the negative electrode material, the hydrophilic group may be present in the form of a salt or in the form of a cation. The type of anion forming the salt is not particularly limited, and examples thereof include halide ions and anions derived from inorganic acids. Examples of halide ions include fluoride ions, chloride ions, bromide ions, and iodide ions. Examples of inorganic acids corresponding to anions derived from inorganic acids include hydrohalic acids (such as hydrochloric acid and hydrobromic acid) or oxo acids (such as sulfuric acid and phosphoric acid).

第1界面活性剤は、1分子中に、親水性基を、通常1つ有する。しかし、第1界面活性剤が、親水性基を1分子中に複数有する場合を排除することを意図しない。 The first surfactant typically has one hydrophilic group in one molecule. However, it is not intended to exclude the case where the first surfactant has multiple hydrophilic groups in one molecule.

第1界面活性剤は、1分子中に1つ以上の疎水性基を有する。第1界面活性剤における疎水性基の数は、1つ以上であればよく、2つ以上または3つ以上であってもよい。アミン塩型の第1界面活性剤は、通常、アミン塩の窒素原子1つにつき1つ以上3つ以下の疎水性基を有し得る。第4級アンモニウム塩型の第1界面活性剤では、通常、アンモニウム塩の窒素原子1つにつき4つの疎水性基を有し得る。 The first surfactant has one or more hydrophobic groups in one molecule. The number of hydrophobic groups in the first surfactant may be one or more, and may be two or more, or three or more. The amine salt type first surfactant may typically have one to three hydrophobic groups per nitrogen atom of the amine salt. The quaternary ammonium salt type first surfactant may typically have four hydrophobic groups per nitrogen atom of the ammonium salt.

第1界面活性剤が有する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。第1界面活性剤が有する炭素数が8以上の長鎖脂肪族炭化水素基を、第1疎水性基と称することがある。第1界面活性剤は、第1疎水性基以外の疎水性基(第2疎水性基とも称する)を1つ以上有していてもよい。 At least one of the hydrophobic groups possessed by the first surfactant is a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms. The long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms possessed by the first surfactant may be referred to as the first hydrophobic group. The first surfactant may have one or more hydrophobic groups (also referred to as the second hydrophobic group) other than the first hydrophobic group.

第1界面活性剤は、1分子中に、第1疎水性基を1つ有していてもよく、2つ以上有していてもよい。第1界面活性剤が、1分子中に2つ以上の第1疎水性基を有する場合、少なくとも2つの第1疎水性基の種類は同じであってもよく、全ての第1疎水性基が異なっていてもよい。第1界面活性剤における第1疎水性基の個数の上限は、特に制限されない。第1疎水性基の個数は、アミン塩型では、例えば、3以下であり、2以下であってもよい。第4級アンモニウム塩型では、第1疎水性基の個数は、例えば、4以下であり、3以下または2以下であってもよい。 The first surfactant may have one first hydrophobic group in one molecule, or may have two or more first hydrophobic groups. When the first surfactant has two or more first hydrophobic groups in one molecule, at least two of the first hydrophobic groups may be the same type, or all of the first hydrophobic groups may be different. There is no particular upper limit on the number of first hydrophobic groups in the first surfactant. In the amine salt type, the number of first hydrophobic groups is, for example, 3 or less, and may be 2 or less. In the quaternary ammonium salt type, the number of first hydrophobic groups is, for example, 4 or less, and may be 3 or less, or 2 or less.

第1界面活性剤が1分子中に有する第1疎水性基の個数は、アミン塩型では、例えば、1~3であり、1~2であってもよく、2~3であってもよい。第1界面活性剤が1分子中に有する第1疎水性基の個数は、第4級アンモニウム塩型では、例えば、1~4であり、1~3または1~2であってもよく、2~4または2~3であってもよい。第1界面活性剤が2つ以上の第1疎水性基を有する場合には、過充電電気量を低減する効果を高めることができる。 The number of first hydrophobic groups in one molecule of the first surfactant is, for example, 1 to 3, and may be 1 to 2, or may be 2 to 3, in the case of an amine salt type. The number of first hydrophobic groups in one molecule of the first surfactant is, for example, 1 to 4, and may be 1 to 3 or 1 to 2, or may be 2 to 4 or 2 to 3, in the case of a quaternary ammonium salt type. When the first surfactant has two or more first hydrophobic groups, the effect of reducing the amount of overcharge electricity can be enhanced.

第1界面活性剤は、第2疎水性基を1つ有していてもよく、2つ以上有していてもよい。第1界面活性剤が2つ以上の第2疎水性基を有する場合、少なくとも2つの第2疎水性基の種類は同じであってもよく、全ての第2疎水性基が異なっていてもよい。第2疎水性基の個数の上限は、特に制限されず、アミン塩型では、例えば、2以下であり、第4級アンモニウム塩型では、例えば、3以下または2以下であってもよい。第1界面活性剤では、1分子中の第1疎水性基および第2疎水性基の合計数は、1つの窒素原子につき、アミン塩型では3を超えず、第4級アンモニウム塩型では4を超えないようにされる。 The first surfactant may have one second hydrophobic group, or may have two or more. When the first surfactant has two or more second hydrophobic groups, the type of at least two of the second hydrophobic groups may be the same, or all of the second hydrophobic groups may be different. The upper limit of the number of second hydrophobic groups is not particularly limited, and may be, for example, 2 or less in the amine salt type, and may be, for example, 3 or less or 2 or less in the quaternary ammonium salt type. In the first surfactant, the total number of first hydrophobic groups and second hydrophobic groups in one molecule is set to not exceed 3 per nitrogen atom in the amine salt type, and not exceed 4 in the quaternary ammonium salt type.

第1疎水性基は、飽和炭化水素基であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよい。第1疎水性基は、直鎖状および分岐鎖状のいずれであってもよい。第1疎水性基としては、アルキル基、アルケニル基などが挙げられる。第1疎水性基は、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であってもよい。鉛表面に形成される第1界面活性剤の被膜の厚みをより小さくし易い観点からは、第1疎水性基は、アルキル基またはアルケニル基であることが好ましい。 The first hydrophobic group may be a saturated or unsaturated hydrocarbon group. The first hydrophobic group may be either linear or branched. Examples of the first hydrophobic group include an alkyl group and an alkenyl group. The first hydrophobic group may be a dienyl group having two carbon-carbon double bonds, a trienyl group having three carbon-carbon double bonds, or the like. From the viewpoint of making it easier to reduce the thickness of the coating of the first surfactant formed on the lead surface, it is preferable that the first hydrophobic group is an alkyl group or an alkenyl group.

第1疎水性基の炭素数は、8以上であればよい。鉛表面に形成される第1界面活性剤の被膜の厚みをさらに小さくし易い観点からは、第1疎水性基の炭素数は、10以上が好ましく、14以上または16以上であってもよく、18以上であってもよい。第1疎水性基の炭素数は、例えば、30以下である。親水性基とのバランスにより、第1界面活性剤の鉛表面への高い吸着性を確保し易い観点からは、第1疎水性基の炭素数は、26以下が好ましく、24以下または22以下がより好ましい。 The number of carbon atoms in the first hydrophobic group may be 8 or more. From the viewpoint of making it easier to further reduce the thickness of the coating of the first surfactant formed on the lead surface, the number of carbon atoms in the first hydrophobic group is preferably 10 or more, and may be 14 or more, 16 or more, or 18 or more. The number of carbon atoms in the first hydrophobic group is, for example, 30 or less. From the viewpoint of making it easier to ensure high adsorption of the first surfactant to the lead surface by the balance with the hydrophilic group, the number of carbon atoms in the first hydrophobic group is preferably 26 or less, and more preferably 24 or less, or 22 or less.

第1疎水性基の炭素数は、8以上30以下(または26以下)、10以上30以下(または26以下)、14以上30以下(または26以下)、16以上30以下(または26以下)、18以上30以下(または26以下)、8以上24以下(または22以下)、10以上24以下(または22以下)、14以上24以下(または22以下)、16以上24以下(または22以下)、あるいは18以上24以下(または22以下)であってもよい。 The number of carbon atoms in the first hydrophobic group may be 8 to 30 (or 26 or less), 10 to 30 (or 26 or less), 14 to 30 (or 26 or less), 16 to 30 (or 26 or less), 18 to 30 (or 26 or less), 8 to 24 (or 22 or less), 10 to 24 (or 22 or less), 14 to 24 (or 22 or less), 16 to 24 (or 22 or less), or 18 to 24 (or 22 or less).

アルキル基の具体例としては、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、ラウリル(ドデシル)、ミリスチル、セチル、ステアリル、ベヘニルが挙げられる。アルケニル基の具体例としては、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、C2-24アルケニル基であってもよく、C2-22アルケニル基であってもよく、C10-22アルケニル基であってもよい。 Specific examples of alkyl groups include 2-ethylhexyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, i-decyl, lauryl (dodecyl), myristyl, cetyl, stearyl, and behenyl. Specific examples of alkenyl groups include palmitoleyl and oleyl. The alkenyl group may be, for example, a C 2-30 alkenyl group or a C 2-26 alkenyl group, a C 2-24 alkenyl group, a C 2-22 alkenyl group, or a C 10-22 alkenyl group.

第2疎水性基としては、例えば、炭化水素基が挙げられる。炭化水素基には、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まれる。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。脂肪族炭化水素基は、置換基として、芳香族炭化水素基(例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基)および脂環族炭化水素基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)からなる群より選択される少なくとも一種を有してもよい。このような置換基を有する脂肪族炭化水素基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、シクロヘキシルメチル基が挙げられる。置換基としての芳香族炭化水素基および脂環族炭化水素基の炭素数は、例えば、5以上20以下であり、6以上12以下であってもよい。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。 Examples of the second hydrophobic group include a hydrocarbon group. The hydrocarbon group also includes a hydrocarbon group having a substituent (e.g., a hydroxy group, an alkoxy group, and/or a carboxy group). The hydrocarbon group may be aliphatic, alicyclic, or aromatic. The aliphatic hydrocarbon group may have at least one selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon group (e.g., a phenyl group, a tolyl group, a naphthyl group) and an alicyclic hydrocarbon group (e.g., a cyclopentyl group, a cyclohexyl group) as a substituent. Examples of the aliphatic hydrocarbon group having such a substituent include a benzyl group, a phenethyl group, and a cyclohexylmethyl group. The number of carbon atoms of the aromatic hydrocarbon group and the alicyclic hydrocarbon group as the substituent may be, for example, 5 or more and 20 or less, and may be 6 or more and 12 or less. The aromatic hydrocarbon group and the alicyclic hydrocarbon group may have an aliphatic hydrocarbon group (e.g., an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group) as a substituent. The number of carbon atoms in the aliphatic hydrocarbon group as a substituent may be, for example, 1 to 30, 1 to 20, 1 to 10, 1 to 6, or 1 to 4.

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。 Examples of the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon groups having 24 or less carbon atoms (e.g., 6 to 24). The number of carbon atoms in the aromatic hydrocarbon group may be 20 or less (e.g., 6 to 20), 14 or less (e.g., 6 to 14), or 12 or less (e.g., 6 to 12). Examples of the aromatic hydrocarbon group include aryl groups and bisaryl groups. Examples of the aryl group include phenyl groups and naphthyl groups. Examples of the bisaryl group include monovalent groups corresponding to bisarenes. Examples of the bisarenes include biphenyl and bisarylalkanes (e.g., bisC 6-10 aryl C 1-4 alkanes (2,2-bisphenylpropane, etc.)).

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。 Examples of alicyclic hydrocarbon groups include alicyclic hydrocarbon groups having 16 or less carbon atoms. The alicyclic hydrocarbon group may be a cross-linked cyclic hydrocarbon group. The number of carbon atoms in the alicyclic hydrocarbon group may be 10 or less or 8 or less. The number of carbon atoms in the alicyclic hydrocarbon group may be, for example, 5 or more, or 6 or more.

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。 The number of carbon atoms in 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).

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)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。 Examples of alicyclic hydrocarbon groups include cycloalkyl groups (cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, etc.) and cycloalkenyl groups (cyclohexenyl, cyclooctenyl, etc.). Alicyclic hydrocarbon groups also include hydrogenated products of the above aromatic hydrocarbon groups.

鉛表面に第1界面活性剤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。脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ジ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。 From the viewpoint of facilitating thin adhesion of the first surfactant to the lead surface, among the hydrocarbon groups, an aliphatic hydrocarbon group is preferred. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and a dienyl group. The aliphatic hydrocarbon group may be either linear or branched.

脂肪族炭化水素基の炭素数は、8未満であり、7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以上である。第2疎水性基としては、アルキル基およびアルケニル基(中でも、アルキル基)が好ましい。アルキル基の炭素数は、4以下がより好ましく、3以下または2以下であってもよい。 The number of carbon atoms in the aliphatic hydrocarbon group is less than 8, and may be 7 or less, or 6 or less. The lower limit of the number of carbon atoms depends on the type of the aliphatic hydrocarbon group, and is 1 or more for alkyl groups, 2 or more for alkenyl groups and alkynyl groups, and 3 or more for dienyl groups. As the second hydrophobic group, alkyl groups and alkenyl groups (especially alkyl groups) are preferred. The number of carbon atoms in the alkyl group is more preferably 4 or less, and may be 3 or less, or 2 or less.

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、アリルが挙げられる。 Specific examples of alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, neopentyl, i-pentyl, s-pentyl, 3-pentyl, t-pentyl, and n-hexyl. Specific examples of alkenyl groups include vinyl, 1-propenyl, and allyl.

高い親水性により鉛に対する高い吸着性が得られ易い観点からは、第1界面活性剤は、少なくとも第4級アンモニウム塩型の第1界面活性剤を含むことが好ましい。第1界面活性剤は、第4級アンモニウム塩型の第1界面活性剤に加え、アミン塩型の第1界面活性剤を含んでもよい。 From the viewpoint of easily obtaining high adsorption to lead due to high hydrophilicity, it is preferable that the first surfactant contains at least a first surfactant of a quaternary ammonium salt type. In addition to the first surfactant of a quaternary ammonium salt type, the first surfactant may contain a first surfactant of an amine salt type.

第4級アンモニウム塩型の第1界面活性剤としては、例えば、テトラアルキルアンモニウム塩、塩化アルキルベンザルコニウムが挙げられる。テトラアルキルアンモニウム塩としては、第1疎水性基を1つ有する第1界面活性剤(塩化オクチルトリメチルアンモニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムなど)、第1疎水性基を2つ有する第1界面活性剤(塩化ジステアリルジメチルアンモニウムなど)などが挙げられる。塩化アルキルベンザルコニウムとしては、ステアリルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、ステアリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ステアリルベンザルコニウムクロライドなどが挙げられる。アミン塩型の第1界面活性剤としては、n-オクチルアミン塩酸塩、ドデシルアミン塩酸塩などが挙げられる。これらは、単なる例示であり、第1界面活性剤はこれらの具体例に限定されない。 Examples of the first surfactant of the quaternary ammonium salt type include tetraalkylammonium salts and alkylbenzalkonium chlorides. Examples of the tetraalkylammonium salts include first surfactants having one first hydrophobic group (octyltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium chloride, behenyltrimethylammonium chloride, etc.), and first surfactants having two first hydrophobic groups (distearyldimethylammonium chloride, etc.). Examples of the alkylbenzalkonium chloride include stearylbenzyldimethylammonium chloride, stearyldimethylbenzylammonium chloride, and stearylbenzalkonium chloride. Examples of the first surfactant of the amine salt type include n-octylamine hydrochloride and dodecylamine hydrochloride. These are merely examples, and the first surfactant is not limited to these specific examples.

負極電極材料は、第1界面活性剤を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。 The negative electrode material may contain one type of first surfactant, or may contain two or more types.

負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量は、質量基準で、例えば、10ppm以上であってもよい。過充電電気量の低減効果をさらに高める観点からは、負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量は、質量基準で、50ppm以上が好ましく、100ppm以上がより好ましく、150ppm以上または250ppm以上がさらに好ましく、300ppm以上であってもよい。負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量は、質量基準で、例えば、1000ppm以下であり、700ppm以下であってもよい。より高い充電受入性を確保し易い観点からは、負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量は、質量基準で、600ppm以下または500ppm以下が好ましく、400ppm以下または300ppm以下がより好ましい。 The content of the first surfactant in the negative electrode material may be, for example, 10 ppm or more by mass. From the viewpoint of further enhancing the effect of reducing the overcharge electricity, the content of the first surfactant in the negative electrode material is preferably 50 ppm or more by mass, more preferably 100 ppm or more, even more preferably 150 ppm or more or 250 ppm or more, and may be 300 ppm or more by mass. The content of the first surfactant in the negative electrode material may be, for example, 1000 ppm or less by mass, or 700 ppm or less by mass. From the viewpoint of easily ensuring higher charge acceptance, the content of the first surfactant in the negative electrode material is preferably 600 ppm or less or 500 ppm or less by mass, more preferably 400 ppm or less or 300 ppm or less by mass.

負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量は、質量基準で、10ppm以上1000ppm以下(または700ppm以下)、50ppm以上1000ppm以下(または700ppm以下)、100ppm以上1000ppm以下(または700ppm以下)、150ppm以上1000ppm以下(または700ppm以下)、250ppm以上1000ppm以下(または700ppm以下)、300ppm以上1000ppm以下(または700ppm以下)、10ppm以上600ppm以下(または500ppm以下)、50ppm以上600ppm以下(または500ppm以下)、100ppm以上600ppm以下(または500ppm以下)、150ppm以上600ppm以下(または500ppm以下)、250ppm以上600ppm以下(または500ppm以下)、300ppm以上600ppm以下(または500ppm以下)、10ppm以上400ppm以下(または300ppm以下)、50ppm以上400ppm以下(または300ppm以下)、100ppm以上400ppm以下(または300ppm以下)、150ppm以上400ppm以下(または300ppm以下)、250ppm以上400ppm以下(または300ppm以下)、あるいは300ppm以上400ppm以下であってもよい。 The content of the first surfactant in the negative electrode material is, by mass, 10 ppm or more and 1000 ppm or less (or 700 ppm or less), 50 ppm or more and 1000 ppm or less (or 700 ppm or less), 100 ppm or more and 1000 ppm or less (or 700 ppm or less), 150 ppm or more and 1000 ppm or less (or 700 ppm or less), 250 ppm or more and 1000 ppm or less (or 700 ppm or less), 300 ppm or more and 1000 ppm or less (or 700 ppm or less), 10 ppm or more and 600 ppm or less (or 500 ppm or less), 50 ppm or more and 600 ppm or less (or 500 ppm or less), 100 ppm or more and 600 ppm or less (or 500 ppm or less), 150 ppm to 600 ppm or less (or 500 ppm or less), 250 ppm to 600 ppm or less (or 500 ppm or less), 300 ppm to 600 ppm or less (or 500 ppm or less), 10 ppm to 400 ppm or less (or 300 ppm or less), 50 ppm to 400 ppm or less (or 300 ppm or less), 100 ppm to 400 ppm or less (or 300 ppm or less), 150 ppm to 400 ppm or less (or 300 ppm or less), 250 ppm to 400 ppm or less (or 300 ppm or less), or 300 ppm to 400 ppm or less.

(第2界面活性剤)
負極電極材料は、第1界面活性剤以外の第2界面活性剤を含んでもよい。第2界面活性剤としては、例えば、第1界面活性剤以外のカチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、および両性界面活性剤が挙げられる。負極電極材料は、第2界面活性剤を一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。
(Second Surfactant)
The negative electrode material may contain a second surfactant other than the first surfactant. Examples of the second surfactant include a cationic surfactant other than the first surfactant, a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and an amphoteric surfactant. The negative electrode material may contain one type of the second surfactant, or two or more types of the second surfactant.

負極電極材料に含まれる界面活性剤全体に占める第1界面活性剤の比率は多い方が好ましく、例えば、界面活性剤全体の70質量%以上が好ましく、80質量%以上または90質量%以上としてもよい。界面活性剤全体に占める第1界面活性剤の比率は、100質量%以下である。負極電極材料は、界面活性剤として、第1界面活性剤のみを含んでいてもよい。 The ratio of the first surfactant to the total surfactants contained in the negative electrode material is preferably high, for example, 70% by mass or more of the total surfactants, and may be 80% by mass or more or 90% by mass or more. The ratio of the first surfactant to the total surfactants is 100% by mass or less. The negative electrode material may contain only the first surfactant as a surfactant.

(有機防縮剤)
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。
(Organic shrink-proofing agent)
Organic shrink-proofing agents are generally classified into lignin compounds and synthetic organic shrink-proofing agents. Synthetic organic shrink-proofing agents can also be said to be organic shrink-proofing agents other than lignin compounds. Examples of organic shrink-proofing agents contained in the negative electrode material include lignin compounds and synthetic organic shrink-proofing agents. The negative electrode material may contain one type of organic shrink-proofing agent or two or more types of organic shrink-proofing agents.

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。 Examples of lignin compounds include lignin and lignin derivatives. Examples of lignin derivatives include lignin sulfonic acid or its salts (alkali metal salts (sodium salts, etc.)).

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。 Synthetic organic shrinkage inhibitors are organic polymers containing elemental sulfur, and generally contain multiple aromatic rings in the molecule, as well as elemental sulfur as a sulfur-containing group. Among the sulfur-containing groups, sulfonic acid groups or sulfonyl groups, which are stable, are preferred. The sulfonic acid groups may exist in the acid form or in the salt form, such as the Na salt.

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。リグニン化合物は合成有機防縮剤に比較すると、充電受入性が低くなり易い。しかし、負極電極材料が第1界面活性剤を含むことで、有機防縮剤としてリグニン化合物を用いる場合でも、高い充電受入性を確保することができる。 At least a lignin compound may be used as the organic shrinkage inhibitor. Lignin compounds tend to have low charge acceptance compared to synthetic organic shrinkage inhibitors. However, by including a first surfactant in the negative electrode material, high charge acceptance can be ensured even when a lignin compound is used as the organic shrinkage inhibitor.

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。
As the organic shrink-proofing agent, it is also preferable to use a condensation product containing at least an aromatic compound unit. For example, such a condensation product may be a condensation product of an aromatic compound with an aldehyde compound (at least one selected from the group consisting of aldehydes (e.g., formaldehyde) and condensates thereof). The organic shrink-proofing agent may contain one type of aromatic compound unit, or may contain two or more types of aromatic compound units.
The aromatic compound unit refers to a unit derived from an aromatic compound incorporated in the condensation product.

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。 Examples of aromatic rings that aromatic compounds have include benzene rings and naphthalene rings. When aromatic compounds have multiple aromatic rings, the multiple aromatic rings may be linked by direct bonds or linking groups (e.g., alkylene groups (including alkylidene groups), sulfone groups). Examples of such structures include bisarene structures (biphenyl, bisphenylalkane, bisphenylsulfone, etc.). Examples of aromatic compounds include compounds having the above aromatic rings and at least one selected from the group consisting of hydroxy groups and amino groups. 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 amino group. The hydroxy group also includes salts of the hydroxy group (-OMe). The amino group also includes salts of the amino group (specifically, salts with anions). Examples of Me include alkali metals (Li, K, Na, etc.) and metals of Group 2 of the Periodic Table (Ca, Mg, etc.).

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、過充電電気量を低く抑えながら、より高い充電受入性を確保することができる。 As the aromatic compound, a bisarene compound [bisphenol compound, hydroxybiphenyl compound, bisarene compound having an amino group (bisarylalkane compound having an amino group, bisarylsulfone compound having an amino group, biphenyl compound having an amino group, etc.), hydroxyarene compound (hydroxynaphthalene compound, phenol compound, etc.), aminoarene compound (aminonaphthalene compound, aniline compound (aminobenzenesulfonic acid, alkylaminobenzenesulfonic acid, etc.)), etc.] are preferable. The aromatic compound may further have a substituent. The organic shrinkage inhibitor may contain one or more of the residues of these compounds. As the bisphenol compound, bisphenol A, bisphenol S, bisphenol F, etc. are preferable. When the negative electrode material contains a condensate of a bisarene compound (such as a condensate of an aldehyde compound), it is possible to ensure higher charge acceptance while suppressing the overcharge electricity amount to a low level.

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、より高い充電受入性を確保する上で有利である。過充電電気量を低減する効果が高まる観点からは、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。 The condensate preferably contains at least a unit of an aromatic compound having a sulfur-containing group. In particular, the use of a condensate containing at least a unit of a bisphenol compound having a sulfur-containing group is advantageous in terms of ensuring higher charge acceptance. From the viewpoint of increasing the effect of reducing the amount of overcharge electricity, it is also preferable to use a condensate of an aldehyde compound with a naphthalene compound having a sulfur-containing group and at least one group selected from the group consisting of a hydroxyl group and an amino group.

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。 The sulfur-containing group may be directly bonded to an aromatic ring contained in the compound, or may be bonded to the aromatic ring as an alkyl chain having a sulfur-containing group. The sulfur-containing group is not particularly limited, and examples thereof include a sulfonyl group, a sulfonic acid group, or a salt thereof.

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。 As the organic shrinkage inhibitor, for example, at least one condensate containing at least one selected from the group consisting of the above-mentioned bisarene compound units and monocyclic aromatic compound units (hydroxyarene compounds and/or aminoarene compounds, etc.) may be used. The organic shrinkage inhibitor may contain at least a condensate containing a bisarene compound unit and a monocyclic aromatic compound unit (especially a hydroxyarene compound). Such a condensate may be a condensate of a bisarene compound and a monocyclic aromatic compound with an aldehyde compound. As the hydroxyarene compound, a phenolsulfonic acid compound (such as phenolsulfonic acid or a substituted product thereof) is preferable. As the aminoarene compound, aminobenzenesulfonic acid, alkylaminobenzenesulfonic acid, etc. are preferable. As the monocyclic aromatic compound, a hydroxyarene compound is preferable.

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。 The negative electrode material may contain, for example, an organic shrinkage inhibitor (first organic shrinkage inhibitor) having a sulfur element content of 2000 μmol/g or more among the above organic shrinkage inhibitors. Examples of the first organic shrinkage inhibitor include the above synthetic organic shrinkage inhibitors (such as the above condensates).

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。 The sulfur element content of the first organic shrinkage agent may be 2000 μmol/g or more, and preferably 3000 μmol/g or more. There is no particular upper limit to the sulfur element content of the first organic shrinkage agent. From the viewpoint of further enhancing the effect of reducing the amount of overcharge electricity, the sulfur element content of the first organic shrinkage agent is preferably 9000 μmol/g or less, and more preferably 8000 μmol/g or less.

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。 The sulfur element content of the first organic shrinkage inhibitor may be, for example, 2000 μmol/g or more (or 3000 μmol/g or more) and 9000 μmol/g or less, or 2000 μmol/g or more (or 3000 μmol/g or more) and 8000 μmol/g or less.

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、少なくともビスアレーン化合物(ビスフェノール化合物など)のユニットを含んでもよい。 The first organic shrinkage inhibitor includes a condensate containing units of an aromatic compound having a sulfur-containing group, and the condensate may include at least units of a bisarene compound (such as a bisphenol compound) as the aromatic compound units.

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。 The weight average molecular weight (Mw) of the first organic shrinkage inhibitor is preferably 7000 or more. The Mw of the first organic shrinkage inhibitor is, for example, 100,000 or less, and may be 20,000 or less.

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。 The negative electrode material may contain, for example, an organic shrinkage inhibitor (second organic shrinkage inhibitor) having a sulfur element content of less than 2000 μmol/g. The second organic shrinkage inhibitor may be, among the above organic shrinkage inhibitors, a lignin compound, a synthetic organic shrinkage inhibitor (particularly a lignin compound), or the like. The sulfur element content of the second organic shrinkage inhibitor is preferably 1000 μmol/g or less, and may be 800 μmol/g or less. The lower limit of the sulfur element content in the second organic shrinkage inhibitor is not particularly limited, and is, for example, 400 μmol/g or more.

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。 The Mw of the second organic shrinkage inhibitor is, for example, less than 7,000. The Mw of the second organic shrinkage inhibitor is, for example, 3,000 or more.

負極電極材料は、第1有機防縮剤に加え、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。 The negative electrode material may contain a second organic shrinkage inhibitor in addition to the first organic shrinkage inhibitor. When the first organic shrinkage inhibitor and the second organic shrinkage inhibitor are used in combination, the mass ratio of these can be selected arbitrarily.

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%以上であってもよい。有機防縮剤の含有量がこのような範囲である場合、高い放電容量を確保することができる。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。充電受入性の低下を抑制する効果がさらに高まる観点からは、有機防縮剤の含有量は、0.3質量%以下が好ましく、0.25質量%以下がより好ましい。 The content of the organic shrinkage inhibitor contained in the negative electrode material is, for example, 0.005% by mass or more, and may be 0.01% by mass or more. When the content of the organic shrinkage inhibitor is in such a range, a high discharge capacity can be ensured. The content of the organic shrinkage inhibitor is, for example, 1.0% by mass or less, and may be 0.5% by mass or less. From the viewpoint of further enhancing the effect of suppressing the decrease in charge acceptance, the content of the organic shrinkage inhibitor is preferably 0.3% by mass or less, and more preferably 0.25% by mass or less.

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、0.005質量%以上(または0.01質量%以上)0.3質量%以下、あるいは0.005質量%以上(または0.01質量%以上)0.25質量%以下であってもよい。 The content of the organic shrinkage inhibitor contained in the negative electrode material may be 0.005% by mass or more (or 0.01% by mass or more) and 1.0% by mass or less, 0.005% by mass or more (or 0.01% by mass or more) and 0.5% by mass or less, 0.005% by mass or more (or 0.01% by mass or more) and 0.3% by mass or less, or 0.005% by mass or more (or 0.01% by mass or more) and 0.25% by mass or less.

(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。
(Carbonaceous materials)
Examples of the carbonaceous material contained in the negative electrode material include carbon black, graphite, hard carbon, and soft carbon. Examples of carbon black include acetylene black, furnace black, and lamp black. Furnace black also includes Ketjen Black (trade name).

なお、本明細書中、炭素質材料のうち、ラマンスペクトルの1300cm-1以上1350cm-1以下の範囲に現れるピーク(Dバンド)と1550cm-1以上1600cm-1以下の範囲に現れるピーク(Gバンド)との強度比I/Iが、0以上0.9以下である炭素質材料を、黒鉛と称する。黒鉛は、人造黒鉛、天然黒鉛のいずれであってもよい。 In this specification, a carbonaceous material having an intensity ratio I D /I G of a peak appearing in the range of 1300 cm −1 to 1350 cm −1 in a Raman spectrum (D band) to a peak appearing in the range of 1550 cm −1 to 1600 cm −1 in a Raman spectrum (G band ) of 0 to 0.9 is referred to as graphite. The graphite may be either artificial graphite or natural graphite.

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。 The negative electrode material may contain one type of carbonaceous material, or two or more types.

第1界面活性剤は、炭素質材料の表面も覆うため、鉛および硫酸鉛に対する被覆量は、炭素質材料の比表面積および量にも影響される。 The first surfactant also covers the surface of the carbonaceous material, so the amount of coating for lead and lead sulfate is also affected by the specific surface area and amount of the carbonaceous material.

炭素質材料の比表面積は、例えば、0.5(m・g-1)以上であり、1(m・g-1)以上または20(m・g-1)以上であってもよい。比表面積がこのような範囲である場合、第1界面活性剤の含有量が過度に多くなることを抑制し易く、高い充電受入性を確保し易い。炭素質材料の比表面積は、300(m・g-1)以上または400(m・g-1)以上であってもよい。比表面積がこのような範囲である場合、過充電電気量が大きくなり易いが、このような場合であっても、第1界面活性剤と組み合わせることで過充電電気量を低減できる。炭素質材料の比表面積は、例えば、1500(m・g-1)以下であり、1000(m・g-1)以下であってもよく、800(m・g-1)以下であってもよく、200(m・g-1)以下または150(m・g-1)以下であってもよい。比表面積がこのような範囲である場合、過充電電気量の低減効果をさらに高めることができる。 The specific surface area of the carbonaceous material is, for example, 0.5 (m 2 ·g −1 ) or more, and may be 1 (m 2 ·g −1 ) or more, or 20 (m 2 ·g −1 ) or more. When the specific surface area is in such a range, it is easy to prevent the content of the first surfactant from becoming excessively large, and it is easy to ensure high charge acceptance. The specific surface area of the carbonaceous material may be 300 (m 2 ·g −1 ) or more, or 400 (m 2 ·g −1 ) or more. When the specific surface area is in such a range, the overcharge quantity of electricity is likely to be large, but even in such a case, the overcharge quantity of electricity can be reduced by combining with the first surfactant. The specific surface area of the carbonaceous material is, for example, 1500 (m 2 ·g -1 ) or less, and may be 1000 (m 2 ·g -1 ) or less, 800 (m 2 ·g -1 ) or less, 200 (m 2 ·g -1 ) or less, or 150 (m 2 ·g -1 ) or less. When the specific surface area is in such a range, the effect of reducing the overcharge electricity quantity can be further increased.

炭素質材料の比表面積は、0.5(m・g-1)以上1500(m・g-1)以下(または1000(m・g-1)以下)、1(m・g-1)以上1500(m・g-1)以下(または1000(m・g-1)以下)、20(m・g-1)以上1500(m・g-1)以下(または1000(m・g-1)以下)、300(m・g-1)以上1500(m・g-1)以下(または1000(m・g-1)以下)、400(m・g-1)以上1500(m・g-1)以下(または1000(m・g-1)以下)、300(m・g-1)以上(または400(m・g-1)以上)800(m・g-1)以下、0.5(m・g-1)以上800(m・g-1)以下(または200(m・g-1)以下)、1(m・g-1)以上800(m・g-1)以下(または200(m・g-1)以下)、20(m・g-1)以上800(m・g-1)以下(または200(m・g-1)以下)、0.5(m・g-1)以上150(m・g-1)以下、1(m・g-1)以上150(m・g-1)以下、あるいは20(m・g-1)以上150(m・g-1)以下であってもよい。 The specific surface area of the carbonaceous material is from 0.5 (m 2 ·g -1 ) to 1500 (m 2 ·g -1 ) (or 1000 (m 2 ·g -1 ) or less), from 1 (m 2 ·g -1 ) to 1500 (m 2 ·g -1 ) (or 1000 (m 2 ·g -1 ) or less), from 20 (m 2 ·g -1 ) to 1500 (m 2 ·g -1 ) (or 1000 (m 2 ·g -1 ) or less), from 300 (m 2 ·g -1 ) to 1500 (m 2 ·g -1 ) (or 1000 (m 2 ·g -1 ) or less), from 400 (m 2 ·g -1 ) to 1500 (m 2 ·g -1 ) (or 1000 (m 2 ·g -1 ) or less), 300 (m 2 ·g -1 ) or more (or 400 (m 2 ·g -1 ) or more) 800 (m 2 ·g -1 ) or less, 0.5 (m 2 ·g -1 ) or more and 800 (m 2 ·g -1 ) or less (or 200 (m 2 ·g -1 ) or less), 1 (m 2 ·g -1 ) or more and 800 (m 2 ·g -1 ) or less (or 200 (m 2 ·g -1 ) or less), 20 (m 2 ·g -1 ) or more and 800 (m 2 ·g -1 ) or less (or 200 (m 2 ·g -1 ) or less), 0.5 (m 2 ·g -1 ) or more and 150 (m 2 ·g -1 ) or less, 1 (m 2 ·g -1 ) or more and 150 (m 2 ·g −1 ) or less, or 20 (m 2 ·g −1 ) or more and 150 (m 2 ·g −1 ) or less.

なお、炭素質材料の比表面積は、窒素ガスを利用するガス吸着法により求められるBET比表面積である。 The specific surface area of the carbonaceous material is the BET specific surface area determined by the gas adsorption method using nitrogen gas.

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、0.10質量%以上であってもよい。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。 The content of the carbonaceous material in the negative electrode material is, for example, 0.05% by mass or more, and may be 0.10% by mass or more. The content of the carbonaceous material is, for example, 5% by mass or less, and may be 3% by mass or less.

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、0.10質量%以上5質量%以下、または0.10質量%以上3質量%以下であってもよい。 The content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, 0.05% by mass or more and 3% by mass or less, 0.10% by mass or more and 5% by mass or less, or 0.10% by mass or more and 3% by mass or less.

(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。
(Barium Sulfate)
The content of barium sulfate in the negative electrode material is, for example, 0.05 mass% or more, and may be 0.10 mass% or more. The content of barium sulfate in the negative electrode material is, for example, 3 mass% or less, and may be 2 mass% or less.

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。 The content of barium sulfate in the negative electrode material may be 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 or more and 2% by mass or less.

(負極電極材料または構成成分の分析)
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。乾燥後に負極板に貼付部材が含まれる場合には、剥離により貼付部材が除去される。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。
(Analysis of negative electrode materials or components)
The following describes a method for analyzing the negative electrode material or its constituents. Prior to measurement or analysis, 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. The washing is performed by pressing a pH test paper against the washed surface of the negative electrode plate until it is confirmed that the color of the test paper does not change. However, the washing time is within 2 hours. The washed negative electrode plate is dried at 60±5° C. for about 6 hours under a reduced pressure environment. If the negative electrode plate contains an attachment member after drying, the attachment member is removed by peeling. Next, a sample (hereinafter referred to as sample A) is obtained by separating the negative electrode material from the negative electrode plate. Sample A is crushed as necessary and subjected to analysis.

(1)界面活性剤の分析
(1-1)第1界面活性剤の定性分析
粉砕した試料Aを用いる。約1gの試料Aを採取して質量を正確に計量し、5mLのクロロホルムを加えて混合物を調製する。混合物を20±5℃にて、超音波を付与しながら、5.5時間撹拌することにより、第1界面活性剤を抽出する。その後、濾過により、濾液を回収するとともに、濾別した固形分および容器をクロロホルムで洗浄して、洗浄液を回収する。濾液および洗浄液を混合して、窒素ガスを用いて濃縮する。
(1) Analysis of Surfactant (1-1) Qualitative Analysis of First Surfactant A ground sample A is used. Approximately 1 g of sample A is collected and accurately weighed, and 5 mL of chloroform is added to prepare a mixture. The mixture is stirred for 5.5 hours at 20±5°C while applying ultrasonic waves, thereby extracting the first surfactant. Thereafter, the filtrate is collected by filtration, and the filtered solid matter and the container are washed with chloroform to collect the washing liquid. The filtrate and washing liquid are mixed and concentrated using nitrogen gas.

得られる濃縮物について、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、液体クロマトグラフ/質量分析(LC/MS)および熱分解ガスクロマトグラフ/質量分析(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、第1界面活性剤を特定する。なお、カチオン界面活性剤のカウンターアニオンについては、硫酸中でイオン交換される場合があるため、カウンターアニオン以外の構造について特定する。 The first surfactant is identified by obtaining information from at least one of the following: infrared spectroscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, NMR spectroscopy, liquid chromatography/mass spectrometry (LC/MS), and pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) for the resulting concentrate. Note that the counter anion of the cationic surfactant may be ion-exchanged in sulfuric acid, so the structure other than the counter anion is identified.

(1-2)第1界面活性剤の定量分析
上記(1-1)の場合と同様の手順で得られる濃縮物を、溶液の体積が10mLになるまでクロロホルムを用いて希釈する。このようにして、分析用の試料(試料B)を調製する。
(1-2) Quantitative Analysis of the First Surfactant The concentrate obtained in the same manner as in (1-1) above is diluted with chloroform until the volume of the solution becomes 10 mL, thus preparing a sample for analysis (sample B).

試料Bを用いて、SRM(selected reaction monitoring)法を利用するLC/MS分析により、負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量を定量する。より具体的には、試料BのLC/MSスペクトルを測定し、第1界面活性剤の特徴的な特定のピークのピーク強度から、検量線法により試料B中の第1界面活性剤の濃度を求める。そして、求められる濃度と、試料Bの調製の際に採取した試料Aの質量とから、負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量が求められる。特定のピークのピーク強度と分析用資料中の第1界面活性剤の濃度との関係を示す検量線は、定性分析により特定された第1界面活性剤を別途用意し、この第1界面活性剤を用いて予め作成される。例えば、第1界面活性剤が塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムである場合、LC/MSスペクトルのm/z=368.5に特徴的なピークが検出される。LC/MS分析は、下記の条件で行われる。 Using sample B, the content of the first surfactant in the negative electrode material is quantified by LC/MS analysis using the SRM (selected reaction monitoring) method. More specifically, the LC/MS spectrum of sample B is measured, and the concentration of the first surfactant in sample B is determined by the calibration curve method from the peak intensity of a specific peak characteristic of the first surfactant. The content of the first surfactant in the negative electrode material is then determined from the determined concentration and the mass of sample A collected during the preparation of sample B. The calibration curve showing the relationship between the peak intensity of the specific peak and the concentration of the first surfactant in the analytical material is created in advance by separately preparing the first surfactant identified by qualitative analysis and using this first surfactant. For example, when the first surfactant is behenyltrimethylammonium chloride, a characteristic peak is detected at m/z = 368.5 in the LC/MS spectrum. The LC/MS analysis is performed under the following conditions.

LC/MS装置:LC部(Agilent Technologies製、1200 Series)、MS部(Agilent Technologies製 6140)
カラム:Imtakt製 Unison UK-C18 UP(内径2mm、長さ10cm)
カラム温度:50℃±1℃
移動相:第1溶液と第2溶液との混合物を用い、第1溶液と第2溶液との混合比を20:80(体積比)から0:100(体積比)に3分かけて徐々に変更し、3分後から10分後にかけては、第2溶液のみを用いる。
第1溶液=10mmol/L濃度のギ酸アンモニウムと10mmol/L濃度のギ酸とを含む水溶液
第2溶液=10mmol/L濃度のギ酸アンモニウムと10mmol/Lのギ酸とを含むメタノール溶液
流速:0.4mL/min
試料Bの注入量:1μL
検出器:MS(ESI positive)
測定モード:SCAN(質量測定範囲:m/z=100~1000)
LC/MS device: LC section (Agilent Technologies, 1200 Series), MS section (Agilent Technologies, 6140)
Column: Imtakt Unison UK-C18 UP (inner diameter 2 mm, length 10 cm)
Column temperature: 50°C ± 1°C
Mobile phase: A mixture of the first solution and the second solution is used, and the mixing ratio of the first solution to the second solution is gradually changed from 20:80 (volume ratio) to 0:100 (volume ratio) over 3 minutes, and only the second solution is used from 3 minutes to 10 minutes later.
First solution: an aqueous solution containing 10 mmol/L ammonium formate and 10 mmol/L formic acid. Second solution: a methanol solution containing 10 mmol/L ammonium formate and 10 mmol/L formic acid. Flow rate: 0.4 mL/min.
Amount of sample B injected: 1 μL
Detector: MS (ESI positive)
Measurement mode: SCAN (mass measurement range: m/z = 100 to 1000)

(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Cと称する)が得られる。
(2) Analysis of organic shrink-preventing agent (2-1) Qualitative analysis of organic shrink-preventing agent in negative electrode material The crushed sample A is immersed in 1 mol/L aqueous sodium hydroxide solution to extract the organic shrink-preventing agent. Next, the first organic shrink-preventing agent and the second organic shrink-preventing agent are separated from the extract as necessary. For each of the separated products containing each organic shrink-preventing agent, insoluble components are removed by filtration, and the resulting solution is desalted, concentrated, and dried. Desalting is performed using a desalting column, or by passing the solution through an ion exchange membrane, or by putting the solution into a dialysis tube and immersing it in distilled water. This is dried to obtain a powder sample of the organic shrink-preventing agent (hereinafter referred to as sample C).

このようにして得た有機防縮剤の試料Cを用いて測定した赤外分光スペクトル、試料C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C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。 The type of organic shrinkage inhibitor is identified by combining information obtained from the infrared spectrum measured using sample C of the organic shrinkage inhibitor obtained in this manner, the ultraviolet-visible absorption spectrum measured with an ultraviolet-visible spectrometer after diluting sample C with distilled water or the like, the NMR spectrum of the solution obtained by dissolving sample C in a specified solvent such as heavy water, or information obtained from pyrolysis GC/MS, which can obtain information on the individual compounds that make up the substance.

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水溶液に溶解させた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。 The first and second organic shrink inhibitors are separated from the extract as follows. First, the extract is measured by infrared spectroscopy, NMR, and/or GC/MS to determine whether it contains multiple organic shrink inhibitors. Next, the molecular weight distribution of the extract is measured by GPC analysis, and if the multiple organic shrink inhibitors can be separated by molecular weight, the organic shrink inhibitors are separated by column chromatography based on the difference in molecular weight. If separation based on the difference in molecular weight is difficult, one of the organic shrink inhibitors is separated by precipitation separation using the difference in solubility that differs depending on the type and/or amount of functional groups that the organic shrink inhibitor has. Specifically, the extract is dissolved in an aqueous NaOH solution, and an aqueous sulfuric acid solution is dropped into the mixture to adjust the pH of the mixture, thereby flocculating and separating one of the organic shrink inhibitors. The separated product is dissolved again in an aqueous NaOH solution, and the insoluble components are removed by filtration as described above. The remaining solution after separating one of the organic shrink inhibitors is concentrated. The resulting concentrate contains the other organic shrinkage inhibitor, and insoluble components are removed from the concentrate by filtration as described above.

(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。
(2-2) Determination of the content of organic shrinkage inhibitor in the negative electrode material As in (2-1) above, for each of the separated products containing the organic shrinkage inhibitor, a solution is obtained after removing insoluble components by filtration. For each of the obtained solutions, the ultraviolet-visible absorption spectrum is measured. The content of each organic shrinkage inhibitor in the negative electrode material is determined using the intensity of the peak characteristic of each organic shrinkage inhibitor and a calibration curve prepared in advance.

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。 When obtaining a lead-acid battery with an unknown content of organic shrink inhibitor and measuring the content of the organic shrink inhibitor, it may not be possible to use the same organic shrink inhibitor for the calibration curve because the structural formula of the organic shrink inhibitor cannot be precisely identified. In this case, a calibration curve is created using the organic shrink inhibitor extracted from the negative electrode of the battery and a separately available organic polymer whose ultraviolet-visible absorption spectrum, infrared spectroscopy spectrum, and NMR spectrum show similar shapes, and the content of the organic shrink inhibitor is measured using the ultraviolet-visible absorption spectrum.

(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C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C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。
(2-3) Content of sulfur element in organic shrink-proofing agent As in (2-1) above, after obtaining sample C of organic shrink-proofing agent, convert the sulfur element in 0.1 g of organic shrink-proofing agent to sulfuric acid by oxygen combustion flask method. At this time, by burning sample C in a flask containing an adsorption solution, an eluate in which sulfate ions are dissolved in the adsorption solution is obtained. Next, the content of sulfur element (c1) in 0.1 g of organic shrink-proofing agent is obtained by titrating the eluate with barium perchlorate using thorin as an indicator. Next, c1 is multiplied by 10 to calculate the content of sulfur element (μmol/g) in the organic shrink-proofing agent per 1 g.

(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C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。
(2-4) Measurement of Mw of organic shrink-preventing agent As in (2-1) above, after obtaining sample C of the organic shrink-preventing agent, GPC measurement of the organic shrink-preventing agent is performed using the following apparatus under the following conditions. Separately, a calibration curve (calibration curve) is created from a plot of the Mw of the standard substance versus elution time. Based on this calibration curve and the GPC measurement results of the organic shrink-preventing agent, the Mw of the organic shrink-preventing agent is calculated.

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)
GPC device: Build-up GPC system SD-8022/DP-8020/AS-8020/CO-8020/UV-8020 (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSKgel G4000SWXL, G2000SWXL (7.8 mm I.D. x 30 cm) (manufactured by Tosoh Corporation)
Detector: UV detector, λ=210 nm
Eluent: A mixture of 1 mol/L NaCl aqueous solution and acetonitrile (volume ratio = 7:3) Flow rate: 1 mL/min.
Concentration: 10mg/mL
Injection volume: 10 μL
Standard substance: sodium polystyrene sulfonate (Mw = 275,000, 35,000, 12,500, 7,500, 5,200, 1,680)

(3)炭素質材料の分析
(3-1)炭素質材料の分離および定量
粉砕した試料Aを用いる。試料A5gあたりに、60質量%濃度の硝酸水溶液30mLを加えて、70℃±5℃で加熱する。さらに、試料A5gあたり、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム10g、28質量%濃度のアンモニア水30mL、および水100mLを加えて、加熱を続け、可溶分を溶解させる。このようにして前処理を行なった試料を、ろ過により回収する。回収した試料を、目開き500μmのふるいにかけて、補強材などのサイズが大きな成分を除去して、ふるいを通過した成分を炭素質材料として回収する。
(3) Analysis of Carbonaceous Materials (3-1) Separation and Quantitation of Carbonaceous Materials A crushed sample A is used. 30 mL of nitric acid aqueous solution with a concentration of 60% by mass is added per 5 g of sample A, and heated at 70°C ± 5°C. Furthermore, 10 g of disodium ethylenediaminetetraacetate, 30 mL of ammonia water with a concentration of 28% by mass, and 100 mL of water are added per 5 g of sample A, and heating is continued to dissolve the soluble matter. The sample thus pretreated is collected by filtration. The collected sample is passed through a sieve with a mesh size of 500 μm to remove large components such as reinforcing materials, and the components that pass through the sieve are collected as carbonaceous materials.

なお、負極電極材料中の炭素質材料の含有量は、上記の手順で分離した炭素質材料の質量を測り、この質量の合計が粉砕試料中に占める比率(質量%)を算出することにより求める。 The content of carbonaceous material in the negative electrode material is determined by measuring the mass of the carbonaceous material separated by the above procedure and calculating the ratio (mass %) of this total mass to the total mass of the pulverized sample.

(3-2)炭素質材料のBET比表面積
炭素質材料のBET比表面積は、上記(3-1)の手順で分離された炭素質材料を用いて、ガス吸着法により、BET式を用いて求められる。炭素質材料は、水分除去のため、窒素フロー中、150℃の温度で、1時間加熱することにより前処理される。前処理した炭素質材料を用いて、下記の装置にて、下記の条件により、炭素質材料のBET比表面積を求める。
測定装置:マイクロメリティックス社製 TriStar3000
吸着ガス:純度99.99%以上の窒素ガス
吸着温度:液体窒素沸点温度(77K)
BET比表面積の計算方法:JIS Z 8830:2013の7.2に準拠
(3-2) BET specific surface area of carbonaceous material The BET specific surface area of a carbonaceous material is determined by the gas adsorption method using the carbonaceous material separated by the procedure in (3-1) above, using the BET equation. The carbonaceous material is pretreated by heating in a nitrogen flow at a temperature of 150° C. for 1 hour to remove moisture. The BET specific surface area of the pretreated carbonaceous material is determined using the following apparatus under the following conditions.
Measuring device: TriStar 3000 manufactured by Micromeritics
Adsorption gas: Nitrogen gas with a purity of 99.99% or more Adsorption temperature: Boiling point of liquid nitrogen (77K)
Calculation method of BET specific surface area: Compliant with JIS Z 8830:2013 7.2

(4)硫酸バリウムの定量
粉砕した試料A10gに対し、20質量%濃度の硝酸を50ml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。
(4) Quantitative Determination of Barium Sulfate Add 50 ml of 20% by mass nitric acid to 10 g of the pulverized sample A, and heat for about 20 minutes to dissolve the lead components as lead ions. The resulting solution is filtered to separate solids such as carbonaceous materials and barium sulfate.

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D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Dの質量(M)を測定する。その後、試料D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。 The obtained solid content is dispersed in water to obtain a dispersion, and then a sieve is used to remove components other than the carbonaceous material and barium sulfate (e.g., reinforcing material) from the dispersion. Next, the dispersion is subjected to suction filtration 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 the carbonaceous material and barium sulfate. The mass of the membrane filter is subtracted from the total mass of the mixed sample after drying (hereinafter referred to as sample D) and the membrane filter to measure the mass (M m ) of sample D. Then, sample D is placed in a crucible together with the membrane filter and incinerated at 1300°C or higher. The remaining residue is barium oxide. The mass of barium oxide is converted to the mass of barium sulfate to obtain the mass (M B ) of barium sulfate.

(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、第1界面活性剤と、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。
(others)
The negative electrode plate can be formed by applying or filling a negative electrode paste onto a negative electrode current collector, aging and drying to prepare an unformed negative electrode plate, and then chemically forming the unformed negative electrode plate. The negative electrode paste is prepared, for example, by adding water and sulfuric acid (or an aqueous sulfuric acid solution) to lead powder, a first surfactant, and, if necessary, at least one selected from the group consisting of an organic shrinkage inhibitor, a carbonaceous material, and other additives, and kneading the mixture. When aging, it is preferable to age the unformed negative electrode plate at a temperature higher than room temperature and at a high humidity.

化成は、鉛蓄電池の電槽内の硫酸を含む電解液中に、未化成の負極板を含む極板群を浸漬させた状態で、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。 The chemical formation can be carried out by immersing the plate group, including the unformed negative plate, in an electrolyte containing sulfuric acid in a lead-acid battery container and then charging the plate group. However, chemical formation can also be carried out before assembling the lead-acid battery or the plate group. Chemical formation produces spongy lead.

(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。
(Positive electrode plate)
The positive electrode plate of the lead-acid 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.

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。 The positive electrode collector may be formed by casting lead (Pb) or a lead alloy, or by processing a lead sheet or a lead alloy sheet. Examples of processing methods include expanding and punching. It is preferable to use a lattice-shaped collector as the positive electrode collector because it is easy to support the positive electrode material.

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。 As the lead alloy used for the positive electrode collector, in terms of corrosion resistance and mechanical strength, a Pb-Sb alloy, a Pb-Ca alloy, or a Pb-Ca-Sn alloy is preferable. The positive electrode collector may have a surface layer. The surface layer and the inner layer of the positive electrode collector may have different compositions. The surface layer may be formed on a part of the positive electrode collector. The surface layer may be formed only on the grid portion, the lug portion, or the frame portion of the positive electrode collector.

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。 The positive electrode material contained in the positive plate contains a positive electrode active material (lead dioxide or lead sulfate) that develops capacity through an oxidation-reduction reaction. The positive electrode material may contain other additives as necessary.

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。 Unformed paste-type positive plates are obtained by filling a positive current collector with positive paste, maturing it, and drying it. The positive paste is prepared by kneading lead powder, additives, water, and sulfuric acid. Unformed clad-type positive plates are formed by filling porous tubes into which metal cores connected by current collectors are inserted with lead powder or lead powder in a slurry form, and joining multiple tubes together with a joint. These unformed positive plates are then formed to obtain positive plates.

化成は、鉛蓄電池の電槽内の硫酸を含む電解液中に、未化成の正極板を含む極板群を浸漬させた状態で、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。 The chemical formation can be carried out by immersing the plate group including the unformed positive plate in an electrolyte containing sulfuric acid in a lead-acid battery container and then charging the plate group. However, the chemical formation can also be carried out before assembling the lead-acid battery or the plate group.

(セパレータ)
負極板と正極板との間には、セパレータを配置することができる。セパレータとしては、不織布、および微多孔膜から選択される少なくとも一種などが用いられる。
(Separator)
A separator may be disposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate, and may be made of at least one material selected from a nonwoven fabric and a microporous membrane.

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。繊維としては、ガラス繊維、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)、パルプ繊維などを用いることができる。中でも、ガラス繊維が好ましい。不織布は、繊維以外の成分(例えば、耐酸性の無機粉体、結着剤としてのポリマー)などを含んでもよい。 A nonwoven fabric is a mat of intertwined fibers, not woven, and is mainly composed of fibers. For example, 60% or more by mass of the nonwoven fabric is made of fibers. Examples of fibers that can be used include glass fibers, polymer fibers (polyolefin fibers, acrylic fibers, polyester fibers (polyethylene terephthalate fibers, etc.)), and pulp fibers. Among these, glass fibers are preferred. The nonwoven fabric may contain components other than fibers (for example, acid-resistant inorganic powder, polymers as binders), etc.

一方、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膜が好ましい。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。 On the other hand, a microporous membrane is a porous sheet mainly composed of components other than fiber components, and can be obtained, for example, by extruding a composition containing a pore-forming agent into a sheet, and then removing the pore-forming agent to form pores. The microporous membrane is preferably made of an acid-resistant material, and a microporous membrane mainly composed of a polymer component is preferable. The polymer component is preferably polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.). The pore-forming agent can be at least one selected from the group consisting of polymer powder and oil.

セパレータは、例えば、不織布のみで構成してもよく、微多孔膜のみで構成してもよい。また、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、異種または同種の素材を貼り合わせた物、または異種または同種の素材において凹凸をかみ合わせた物などであってもよい。 The separator may be made of, for example, only nonwoven fabric or only microporous membrane. If necessary, the separator may be a laminate of nonwoven fabric and microporous membrane, a laminate of different or the same materials, or a laminate of different or the same materials with interlocking recesses and projections.

セパレータは、シート状であってもよく、袋状に形成されていてもよい。正極板と負極板との間に1枚のシート状のセパレータを挟むように配置してもよい。また、折り曲げた状態の1枚のシート状のセパレータで極板を挟むように配置してもよい。この場合、折り曲げたシート状のセパレータで挟んだ正極板と、折り曲げたシート状のセパレータで挟んだ負極板とを重ねてもよく、正極板および負極板の一方を折り曲げたシート状のセパレータで挟み、他方の極板と重ねてもよい。また、シート状のセパレータを蛇腹状に折り曲げ、正極板および負極板を、これらの間にセパレータが介在するように、蛇腹状のセパレータに挟み込んでもよい。蛇腹状に折り曲げられたセパレータを用いる場合、折り曲げ部が鉛蓄電池の水平方向に沿うように(例えば、折り曲げ部が水平方向と平行になるように)セパレータを配置してもよく、鉛直方向に沿うように(例えば、折り曲げ部が鉛直方向と平行になるように)セパレータを配置してもよい。蛇腹状に折り曲げられたセパレータでは、セパレータの両方の主面側に交互に凹部が形成されることになる。正極板および負極板の上部には通常耳部が形成されているため、折り曲げ部が鉛蓄電池の水平方向に沿うようにセパレータを配置する場合、セパレータの一方の主面側の凹部のみに正極板および負極板が配置される(つまり、隣接する正極板と負極板との間には、二重のセパレータが介在した状態となる)。折り曲げ部が鉛蓄電池の鉛直方向に沿うようにセパレータを配置する場合、一方の主面側の凹部に正極板を収容し、他方の主面側の凹部に負極板を収容することができる(つまり、隣接する正極板と負極板との間には、セパレータが一重に介在した状態とすることができる。)。袋状のセパレータを用いる場合、袋状のセパレータが正極板を収容していてもよいし、負極板を収容してもよい。 The separator may be in the form of a sheet or a bag. A sheet-like separator may be sandwiched between the positive and negative plates. Alternatively, the electrode plates may be sandwiched between a folded sheet-like separator. In this case, the positive plate sandwiched between the folded sheet-like separator and the negative plate sandwiched between the folded sheet-like separator may be stacked, or one of the positive and negative plates may be sandwiched between the folded sheet-like separator and stacked with the other electrode plate. Alternatively, the sheet-like separator may be folded into a bellows shape, and the positive and negative plates may be sandwiched between the bellows-like separator so that the separator is interposed between them. When a separator folded like an accordion is used, the separator may be arranged so that the folded portion is along the horizontal direction of the lead-acid battery (for example, so that the folded portion is parallel to the horizontal direction), or so that the folded portion is along the vertical direction (for example, so that the folded portion is parallel to the vertical direction). In a separator folded like an accordion, recesses are formed alternately on both main surfaces of the separator. Since the upper portions of the positive and negative plates usually have lugs, when the separator is arranged so that the folded portion is along the horizontal direction of the lead-acid battery, the positive and negative plates are arranged only in the recesses on one main surface side of the separator (i.e., a double separator is interposed between the adjacent positive and negative plates). When the separator is arranged so that the folded portion is aligned with the vertical direction of the lead-acid battery, the positive electrode plate can be accommodated in the recess on one main surface side, and the negative electrode plate can be accommodated in the recess on the other main surface side (i.e., a single separator can be interposed between adjacent positive and negative electrode plates.) When a pouch-shaped separator is used, the pouch-shaped separator may accommodate either the positive or negative electrode plate.

(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、上記の第1界面活性剤が含まれていてもよい。
(Electrolyte)
The electrolyte is an aqueous solution containing sulfuric acid, which may be gelled as necessary.
The electrolyte may contain the first surfactant.

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。 The electrolyte may contain cations (e.g., metal cations) and/or anions (e.g., anions other than sulfate anions (e.g., phosphate ions)) as necessary. Examples of metal cations include at least one selected from the group consisting of Na ions, Li ions, Mg ions, and Al ions.

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。 The specific gravity of the electrolyte in a fully charged lead-acid battery at 20°C is, for example, 1.20 or more, and may be 1.25 or more. The specific gravity of the electrolyte at 20°C is 1.35 or less, and preferably 1.32 or less.

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。 The specific gravity of the electrolyte 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.

(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。
(others)
The lead-acid battery can be obtained by a manufacturing method including a step of housing a plate group and an electrolyte in a cell chamber of a battery case. Each cell of the lead-acid battery includes a plate group and an electrolyte housed in each cell chamber. The plate group is assembled by stacking a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator such that the separator is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate prior to housing in the cell chamber. The positive electrode plate, the negative electrode plate, the electrolyte, and the separator are each prepared prior to assembling the plate group. The manufacturing method of the lead-acid battery may include a step of chemically forming at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, as necessary, after the step of housing the plate group and the electrolyte in the cell chamber.

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。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含有量で第1界面活性剤を含むという条件を充足していれば、この負極板について充電受入性の低下を抑制する効果が得られるとともに、このような負極板の枚数に応じて、過充電電気量を低減する効果が得られる。充電受入性の低下をさらに抑制するとともに、過充電電気量の高い低減効果を確保する観点からは、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、上記の条件を充足する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、上記の条件を充足する負極板の比率は、100%以下である。極板群に含まれる負極板の全てが、上記の条件を充足してもよい。 Each plate in the plate group may be one or more than two. When the plate group includes two or more negative plates, if at least one negative plate satisfies the condition that the negative electrode material contains the first surfactant in the above content, the effect of suppressing the decrease in charge acceptance of this negative plate is obtained, and the effect of reducing the overcharged amount of electricity is obtained according to the number of such negative plates. From the viewpoint of further suppressing the decrease in charge acceptance and ensuring a high effect of reducing the overcharged amount of electricity, it is preferable that 50% or more (more preferably 80% or more or 90% or more) of the number of negative plates included in the plate group are negative plates that satisfy the above condition. The ratio of negative plates that satisfy the above condition among the negative plates included in the plate group is 100% or less. All of the negative plates included in the plate group may satisfy the above condition.

鉛蓄電池が、2つ以上のセルを有する場合には、少なくとも一部のセルの極板群が上記のような条件を充足する負極板を備えていればよい。充電受入性の低下をさらに抑制するとともに、過充電電気量の高い低減効果を確保する観点からは、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)が、上記の条件を充足する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、上記の条件を充足する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、上記の条件を充足する負極板を備えることが好ましい。 When a lead-acid battery has two or more cells, it is sufficient that the plate groups of at least some of the cells have negative plates that satisfy the above conditions. From the viewpoint of further suppressing the decrease in charge acceptance and ensuring a high effect of reducing the amount of overcharge electricity, it is preferable that 50% or more (more preferably 80% or more or 90% or more) of the number of cells included in the lead-acid battery have plate groups including negative plates that satisfy the above conditions. The ratio of cells included in the lead-acid battery that have plate groups including negative plates that satisfy the above conditions is 100% or less. It is preferable that all of the plate groups included in the lead-acid battery have negative plates that satisfy the above conditions.

図1に、本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の一例の外観を示す。
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12を具備する。電槽12内は、隔壁13により、複数のセル室14に仕切られている。各セル室14には、極板群11が1つずつ収納されている。電槽12の開口部は、負極端子16および正極端子17を具備する蓋15で閉じられる。蓋15には、セル室毎に液口栓18が設けられている。補水の際には、液口栓18を外して補水液が補給される。液口栓18は、セル室14内で発生したガスを電池外に排出する機能を有してもよい。
FIG. 1 shows an external appearance of an example of a lead-acid battery according to an embodiment of the present invention.
The lead-acid battery 1 includes a battery case 12 that contains a plate group 11 and an electrolyte (not shown). The battery case 12 is divided into a plurality of cell chambers 14 by partitions 13. Each cell chamber 14 contains one plate group 11. The opening of the battery case 12 is closed by a lid 15 that includes a negative electrode terminal 16 and a positive electrode terminal 17. The lid 15 is provided with a vent plug 18 for each cell chamber. When rehydrating, the vent plug 18 is removed and rehydration liquid is replenished. The vent plug 18 may have a function of discharging gas generated in the cell chamber 14 to the outside of the battery.

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。ここでは、負極板2を収容する袋状のセパレータ4を示すが、セパレータの形態は特に限定されない。電槽12の一方の端部に位置するセル室14では、複数の負極板2を並列接続する負極棚部6が貫通接続体8に接続され、複数の正極板3を並列接続する正極棚部5が正極柱7に接続されている。正極柱7は蓋15の外部の正極端子17に接続されている。電槽12の他方の端部に位置するセル室14では、負極棚部6に負極柱9が接続され、正極棚部5に貫通接続体8が接続される。負極柱9は蓋15の外部の負極端子16と接続されている。各々の貫通接続体8は、隔壁13に設けられた貫通孔を通過して、隣接するセル室14の極板群11同士を直列に接続している。 Each electrode plate group 11 is formed by stacking a plurality of negative electrode plates 2 and positive electrode plates 3 with separators 4 interposed therebetween. Here, a bag-shaped separator 4 that houses the negative electrode plates 2 is shown, but the shape of the separator is not particularly limited. In the cell chamber 14 located at one end of the battery case 12, the negative electrode shelf portion 6 that connects the plurality of negative electrode plates 2 in parallel is connected to the through connector 8, and the positive electrode shelf portion 5 that connects the plurality of positive electrode plates 3 in parallel is connected to the positive electrode column 7. The positive electrode column 7 is connected to a positive electrode terminal 17 outside the lid 15. In the cell chamber 14 located at the other end of the battery case 12, the negative electrode column 9 is connected to the negative electrode shelf portion 6, and the through connector 8 is connected to the positive electrode shelf portion 5. The negative electrode column 9 is connected to the negative electrode terminal 16 outside the lid 15. Each through connector 8 passes through a through hole provided in the partition wall 13 to connect the electrode plate groups 11 of the adjacent cell chambers 14 in series.

正極棚部5は、各正極板3の上部に設けられた耳部同士をキャストオンストラップ方式またはバーニング方式で溶接することにより形成される。負極棚部6も、正極棚部5の場合に準じて各負極板2の上部に設けられた耳部同士を溶接することにより形成される。 The positive electrode shelf 5 is formed by welding the ears provided on the top of each positive electrode plate 3 together using the cast-on-strap method or the burning method. The negative electrode shelf 6 is also formed by welding the ears provided on the top of each negative electrode plate 2 together in the same manner as the positive electrode shelf 5.

なお、鉛蓄電池の蓋15は、一重構造(単蓋)であるが、図示例の場合に限らない。蓋15は、例えば、中蓋と外蓋(または上蓋)とを備える二重構造を有してもよい。二重構造を有する蓋は、中蓋と外蓋との間に、中蓋に設けられた還流口から電解液を電池内(中蓋の内側)に戻すための還流構造を備えてもよい。 The lid 15 of the lead-acid battery has a single structure (single lid), but this is not limited to the illustrated example. The lid 15 may have a double structure, for example, with an inner lid and an outer lid (or top lid). A lid with a double structure may have a reflux structure between the inner lid and the outer lid for returning the electrolyte to the inside of the battery (inside the inner lid) from a reflux port provided in the inner lid.

本明細書中、過充電電気量および充電受入性のそれぞれは、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、2V、定格5時間率容量は32Ahである。 In this specification, the overcharge quantity of electricity and the charge acceptance are evaluated according to the following procedures. The rated voltage of the test battery used for the evaluation is 2 V, and the rated 5-hour rate capacity is 32 Ah.

(2)評価
(a)過充電電気量
満充電状態の上記試験電池を用いて下記の手順で過充電電気量の評価を行う。具体的には、満充電状態の試験電池を、60±3℃の温度の水槽中にて、2.4V/セルの電圧で168時間定電圧充電する。この定電圧充電時の充電電流(A)に、充電時間(h)を乗ずることにより、過充電電気量の積算値(Ah)が求められる。この積算値に基づいて、過充電電気量を評価する。
(2) Evaluation (a) Overcharged Quantity of Electricity The above test battery in a fully charged state is used to evaluate the overcharged quantity of electricity in the following procedure. Specifically, the fully charged test battery is charged at a constant voltage of 2.4 V/cell for 168 hours in a water tank at a temperature of 60±3° C. The charging current (A) during this constant voltage charging is multiplied by the charging time (h) to obtain an integrated value (Ah) of the overcharged quantity of electricity. The overcharged quantity of electricity is evaluated based on this integrated value.

(b)充電受入性
満充電状態の試験電池を用いて、10秒目電気量を測定する。具体的には、試験電池を、6.4Aで30分放電し、16時間放置する。その後、電流の上限を200Aとし2.42V/セルで、試験電池を定電圧充電し、このときの10秒間の積算電気量(10秒目電気量)を測定する。いずれの作業も、25℃±2℃の水槽中で行う。10秒間の積算電気量を充電受入性の評価の指標とする。
(b) Charge Acceptance The charge quantity at 10 seconds is measured using a fully charged test battery. Specifically, the test battery is discharged at 6.4 A for 30 minutes and left for 16 hours. The test battery is then charged at a constant voltage of 2.42 V/cell with an upper limit of 200 A, and the accumulated charge (charge quantity at 10 seconds) for 10 seconds is measured. Both operations are performed in a water tank at 25°C ± 2°C. The accumulated charge quantity for 10 seconds is used as an index for evaluating charge acceptance.

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。 The lead-acid battery according to one aspect of the present invention is summarized below.

(1)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、正極板と、負極板と、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、1つ以上の疎水性基と親水性基とを有するカチオン界面活性剤(第1界面活性剤)を含み、
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(第1疎水性基)であり、
前記負極電極材料中の前記カチオン界面活性剤(第1界面活性剤)の含有量は、質量基準で10ppm以上である、鉛蓄電池。
(1) A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
the electrode plate group includes a positive electrode plate, a negative 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 includes a cationic surfactant (first surfactant) having one or more hydrophobic groups and hydrophilic groups,
At least one of the hydrophobic groups is a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms (first hydrophobic group),
a content of the cationic surfactant (first surfactant) in the negative electrode material is 10 ppm or more by mass.

(2)上記(1)において、前記第1界面活性剤における前記疎水性基の数は、1つ以上、2つ以上または3つ以上であってもよい。 (2) In the above (1), the number of hydrophobic groups in the first surfactant may be one or more, two or more, or three or more.

(3)上記(1)または(2)において、前記第1界面活性剤は、第4級アンモニウム塩を含む、請求項1または2に記載の鉛蓄電池。 (3) In the above (1) or (2), the first surfactant includes a quaternary ammonium salt. The lead acid battery according to claim 1 or 2.

(4)上記(3)において、前記第4級アンモニウム塩が1分子中に有する前記第1疎水性基の個数は、4以下、3以下または2以下であってもよい。 (4) In the above (3), the number of the first hydrophobic groups in one molecule of the quaternary ammonium salt may be 4 or less, 3 or less, or 2 or less.

(5)上記(1)~(4)のいずれか1つにおいて、前記第1疎水性基の炭素数は、10以上、14以上、16以上、または18以上であってもよい。 (5) In any one of (1) to (4) above, the number of carbon atoms in the first hydrophobic group may be 10 or more, 14 or more, 16 or more, or 18 or more.

(6)上記(1)~(5)のいずれか1つにおいて、前記第1疎水性基の炭素数は、30以下、26以下、24以下、または22以下であってもよい。 (6) In any one of (1) to (5) above, the number of carbon atoms in the first hydrophobic group may be 30 or less, 26 or less, 24 or less, or 22 or less.

(7)上記(1)~(6)のいずれか1つにおいて、前記疎水性基の少なくとも1つは、前記第1疎水性基としての炭素数が16以上の長鎖脂肪族炭化水素基であってもよい。 (7) In any one of (1) to (6) above, at least one of the hydrophobic groups may be a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 16 or more carbon atoms as the first hydrophobic group.

(8)上記(1)~(7)のいずれか1つにおいて、前記第1界面活性剤は、前記第1疎水性基以外の第2疎水性基を有していてもよい。 (8) In any one of (1) to (7) above, the first surfactant may have a second hydrophobic group other than the first hydrophobic group.

(9)上記(1)~(8)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記第1界面活性剤の含有量は、質量基準で、10ppm以上、50ppm以上、100ppm以上、150ppm以上、250ppm以上、または300ppm以上であってもよい。 (9) In any one of (1) to (8) above, the content of the first surfactant in the negative electrode material may be, by mass, 10 ppm or more, 50 ppm or more, 100 ppm or more, 150 ppm or more, 250 ppm or more, or 300 ppm or more.

(10)上記(1)~(9)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記第1界面活性剤の含有量は、質量基準で、1000ppm以下、700ppm以下、600ppm以下、500ppm以下、400ppm以下、または300ppm以下であってもよい。 (10) In any one of (1) to (9) above, the content of the first surfactant in the negative electrode material may be, by mass, 1000 ppm or less, 700 ppm or less, 600 ppm or less, 500 ppm or less, 400 ppm or less, or 300 ppm or less.

(11)上記(1)~(10)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。 (11) In any one of (1) to (10) above, the negative electrode material may contain an organic shrinkage inhibitor.

(12)上記(11)において、前記負極電極材料は、前記有機防縮剤として、リグニン化合物を含んでもよい。 (12) In the above (11), the negative electrode material may contain a lignin compound as the organic shrinkage inhibitor.

(13)上記(11)または(12)において、前記負極電極材料は、前記有機防縮剤として、ビスアレーン化合物の縮合物を含んでもよい。 (13) In the above (11) or (12), the negative electrode material may contain a condensate of a bisarene compound as the organic shrinkage inhibitor.

(14)上記(11)~(13)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、または0.01質量%以上であってもよい。 (14) In any one of (11) to (13) above, the content of the organic shrinkage inhibitor in the negative electrode material may be 0.005% by mass or more, or 0.01% by mass or more.

(15)上記(11)~(14)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、0.5質量%以下、0.3質量%以下、または0.25質量%以下であってもよい。 (15) In any one of (11) to (14) above, the content of the organic shrinkage inhibitor in the negative electrode material may be 1.0% by mass or less, 0.5% by mass or less, 0.3% by mass or less, or 0.25% by mass or less.

(16)上記(1)~(15)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。 (16) In any one of (1) to (15) above, the negative electrode material may include a carbonaceous material.

(17)上記(16)において、前記炭素質材料の比表面積は、0.5(m・g-1)以上、1(m・g-1)以上、20(m・g-1)以上、300(m・g-1)以上または400(m・g-1)以上であってもよい。 (17) In the above (16), the specific surface area of the carbonaceous material may be 0.5 (m 2 ·g -1 ) or more, 1 (m 2 ·g -1 ) or more, 20 (m 2 ·g -1 ) or more, 300 (m 2 ·g -1 ) or more, or 400 (m 2 ·g -1 ) or more.

(18)上記(16)または(17)において、前記炭素質材料の比表面積は、1500(m・g-1)以下、1000(m・g-1)以下、800(m・g-1)以下、200(m・g-1)以下、または150(m・g-1)以下であってもよい。 (18) In the above (16) or (17), the specific surface area of the carbonaceous material may be 1500 (m 2 ·g -1 ) or less, 1000 (m 2 ·g -1 ) or less, 800 (m 2 ·g -1 ) or less, 200 (m 2 ·g -1 ) or less, or 150 (m 2 ·g -1 ) or less.

(19)上記(16)~(18)のいずれか1つにおいて、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0.10質量%以上であってもよい。 (19) In any one of (16) to (18) above, the content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 0.05% by mass or more, or 0.10% by mass or more.

(20)上記(16)~(19)のいずれか1つにおいて、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、または3質量%以下であってもよい。 (20) In any one of (16) to (19) above, the content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 5% by mass or less, or 3% by mass or less.

(21)上記(1)~(20)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。 (21) In any one of (1) to (20) above, the negative electrode material may contain barium sulfate.

(22)上記(21)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。 (22) In the above (21), the content of the barium sulfate in the negative electrode material may be 0.05% by mass or more, or 0.10% by mass or more.

(23)上記(21)または(22)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。 (23) In the above (21) or (22), the content of the barium sulfate in the negative electrode material may be 3% by mass or less, or 2% by mass or less.

(24)上記(1)~(23)のいずれか1つにおいて、満充電状態の前記鉛蓄電池における前記電解液の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。 (24) In any one of (1) to (23) above, the specific gravity of the electrolyte in the lead-acid battery in a fully charged state at 20°C may be 1.20 or more or 1.25 or more.

(25)上記(1)~(24)のいずれか1つにおいて、満充電状態の前記鉛蓄電池における前記電解液の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。 (25) In any one of (1) to (24) above, the specific gravity of the electrolyte in the lead-acid battery in a fully charged state at 20°C may be 1.35 or less, or 1.32 or less.

[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。
[Example]
The present invention will be specifically described below based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

《鉛蓄電池E1~E17およびC1~C10》
(1)鉛蓄電池の準備
(a)負極板の作製
原料の鉛粉と、硫酸バリウムと、炭素質材料としてのカーボンブラックと、表に示す界面活性剤と、表に示す有機防縮剤とを、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、負極電極材料中の第1界面活性剤の含有量が表に示す値となるとともに、有機防縮剤の含有量が0.1質量%、硫酸バリウムの含有量が0.4質量%、カーボンブラックの含有量が0.2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。
Lead-acid batteries E1 to E17 and C1 to C10
(1) Preparation of lead-acid battery (a) Preparation of negative electrode plate Lead powder as raw material, barium sulfate, carbon black as carbonaceous material, surfactant shown in the table, and organic shrinkage inhibitor shown in the table are mixed with an appropriate amount of sulfuric acid aqueous solution to obtain a negative electrode paste. At this time, the content of the first surfactant in the negative electrode material, which is obtained by the procedure described above, is the value shown in the table, and the content of the organic shrinkage inhibitor is 0.1 mass%, the content of barium sulfate is 0.4 mass%, and the content of carbon black is 0.2 mass%. The negative electrode paste is filled into the mesh part of an expanded lattice made of Pb-Ca-Sn alloy, and aged and dried to obtain an unformed negative electrode plate.

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:5000μmol/g、Mw:9600)
As the organic shrink inhibitors shown in the table, the following components are used.
(e1) Lignin: Sodium lignin sulfonate (sulfur element content 600 μmol / g, Mw 5500)
(e2) Bisphenol condensate: a condensate of a bisphenol compound having a sulfonic acid group introduced therein with formaldehyde (sulfur element content: 5000 μmol/g, Mw: 9600)

(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。
(b) Preparation of Positive Plate The raw lead powder is mixed with an aqueous sulfuric acid solution to obtain a positive paste. The positive paste is filled into the mesh of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, and aged and dried to obtain an unformed positive plate.

(c)試験電池の作製
試験電池は定格電圧2V、定格5時間率容量は32Ahである。試験電池の極板群は、正極板7枚と負極板7枚で構成する。負極板はポリエチレン製の微多孔膜で形成された袋状セパレータに収容し、正極板と交互に積層し、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、電槽内で化成を施し、液式の鉛蓄電池を作製する。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、1.28である。
(c) Preparation of Test Battery The test battery has a rated voltage of 2V and a rated 5-hour capacity of 32Ah. The plate group of the test battery is composed of seven positive plates and seven negative plates. The negative plates are housed in a pouch-shaped separator made of a polyethylene microporous film and alternately stacked with the positive plates to form a plate group. The plate group is housed in a polypropylene battery case together with an electrolyte (aqueous sulfuric acid solution), and chemical formation is performed in the battery case to prepare a liquid-type lead-acid battery. The specific gravity of the electrolyte in a fully charged lead-acid battery at 20°C is 1.28.

(2)評価
(a)過充電電気量
上記鉛蓄電池について、過充電電気量の積算値を既述の手順で求める。鉛蓄電池C1の過充電電気量の積算値を100としたときの比率で各鉛蓄電池の過充電電気量を評価する。
(2) Evaluation (a) Overcharged Amount of Electricity The integrated value of the overcharged amount of electricity for the above-mentioned lead-acid batteries is obtained by the procedure described above. The overcharged amount of electricity for each lead-acid battery is evaluated as a ratio when the integrated value of the overcharged amount of electricity for the lead-acid battery C1 is set to 100.

(b)充電受入性
上記鉛蓄電池について、既述の手順で10秒間の積算電気量を測定する。鉛蓄電池C1の積算電気量を100としたときの比率で各鉛蓄電池の充電受入性を評価する。
(b) Charge Acceptance The charge acceptance of each lead-acid battery is evaluated based on the ratio of the charge to the charge of the lead-acid battery C1, which is set to 100.

結果を表1~表3に示す。表には、充電受入性の評価結果(A)の、過充電電気量の評価結果(B)に対する比(A)/(B)の値も合わせて示す。比(A)/(B)は、1以下である場合、高い充電受入性と低い過充電電気量とのバランスに優れていることを示す。E1~E17は、実施例であり、C1~C10は、比較例である。表3には、負極電極材料に含まれる炭素質材料の比表面積も合わせて示す。 The results are shown in Tables 1 to 3. The tables also show the ratio (A)/(B) of the evaluation result of charge acceptance (A) to the evaluation result of overcharge quantity of electricity (B). When the ratio (A)/(B) is 1 or less, it indicates an excellent balance between high charge acceptance and low overcharge quantity of electricity. E1 to E17 are examples, and C1 to C10 are comparative examples. Table 3 also shows the specific surface area of the carbonaceous material contained in the negative electrode material.

Figure 0007608799000001
Figure 0007608799000001

表1に示されるように、負極電極材料が、第1界面活性剤以外の第2界面活性剤であるテトラメチルアンモニウムクロリドまたはテトラプロピルアンモニウムクロリドを含む場合、界面活性剤を含まない場合に比べて、充電受入性は向上するが、過充電電気量を低減できない(C1とC2~C7との比較)。ところが、負極電極材料が第1界面活性剤を含む場合には、比較的高い充電受入性を確保しながら、過充電電気量を低減することができる(E1~E12)。 As shown in Table 1, when the negative electrode material contains tetramethylammonium chloride or tetrapropylammonium chloride, which is a second surfactant other than the first surfactant, the charge acceptance is improved compared to when no surfactant is contained, but the overcharge charge cannot be reduced (compare C1 with C2 to C7). However, when the negative electrode material contains the first surfactant, the overcharge charge can be reduced while maintaining a relatively high charge acceptance (E1 to E12).

過充電電気量の低減効果がさらに高まる観点からは、負極電極材料が第4級アンモニウム塩型の第1界面活性剤を含むことが好ましい。また、同様の観点から、負極電極材料は、第1疎水性基として炭素数が14以上または16以上の長鎖脂肪族炭化水素基を有する第1界面活性剤を少なくとも含むことが好ましい。負極電極材料が、第1疎水性基として炭素数が炭素数18以上の長鎖脂肪族炭化水素基を有する第1界面活性剤を含む場合、または2つ以上の第1疎水性基を有する第1界面活性剤を含む場合も好ましい。 From the viewpoint of further enhancing the effect of reducing the amount of electricity in overcharging, it is preferable that the negative electrode material contains a first surfactant of a quaternary ammonium salt type. From the same viewpoint, it is also preferable that the negative electrode material contains at least a first surfactant having a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 14 or more carbon atoms or 16 or more carbon atoms as the first hydrophobic group. It is also preferable that the negative electrode material contains a first surfactant having a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 18 or more carbon atoms as the first hydrophobic group, or a first surfactant having two or more first hydrophobic groups.

Figure 0007608799000002
Figure 0007608799000002

表2に示されるように、有機防縮剤としてリグニン化合物を用いる場合でも、過充電電気量を低く抑えながら、高い充電受入性を確保することができる。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には、リグニン化合物を用いる場合と比較して、より高い充電受入性を確保することができる。 As shown in Table 2, even when a lignin compound is used as the organic shrinkage inhibitor, high charge acceptance can be ensured while keeping the overcharge charge low. When a condensate of a bisarene compound is used as the organic shrinkage inhibitor, higher charge acceptance can be ensured compared to when a lignin compound is used.

Figure 0007608799000003
Figure 0007608799000003

表3に示されるように、負極電極材料が第1界面活性剤を含まない場合には、炭素質材料の比表面積が大きくなると、充電受入性は高くなるものの、過充電電気量が増加する傾向がある。負極電極材料が第1界面活性剤を含む場合には、炭素質材料の比表面積が大きくなっても、比較的高い充電受入性を確保しながらも、過充電電気量を低減することができる。 As shown in Table 3, when the negative electrode material does not contain the first surfactant, as the specific surface area of the carbonaceous material increases, the charge acceptance increases, but the overcharge quantity of electricity tends to increase. When the negative electrode material contains the first surfactant, even if the specific surface area of the carbonaceous material increases, the overcharge quantity of electricity can be reduced while still ensuring a relatively high charge acceptance.

本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、例えば、PSOC条件下で充放電されるIS用鉛蓄電池としてアイドリングストップ車に用いるのに適している。また、鉛蓄電池は、例えば、車両(自動車、バイクなど)の始動用電源、産業用蓄電装置(例えば、電動車両(フォークリフトなど)などの電源)として好適に利用できる。なお、これらは単なる例示であり、鉛蓄電池の用途はこれらに限定されない。 The lead-acid battery according to one aspect of the present invention is suitable for use in an idle-stop vehicle, for example, as an IS lead-acid battery that is charged and discharged under PSOC conditions. The lead-acid battery can also be suitably used, for example, as a starting power source for vehicles (cars, motorcycles, etc.) and industrial power storage devices (for example, power sources for electric vehicles (forklifts, etc.)). Note that these are merely examples, and the uses of the lead-acid battery are not limited to these.

1:鉛蓄電池
2:負極板
3:正極板
4:セパレータ
5:正極棚部
6:負極棚部
7:正極柱
8:貫通接続体
9:負極柱
11:極板群
12:電槽
13:隔壁
14:セル室
15:蓋
16:負極端子
17:正極端子
18:液口栓
Reference Signs List 1: Lead-acid battery 2: Negative electrode plate 3: Positive electrode plate 4: Separator 5: Positive electrode shelf 6: Negative electrode shelf 7: Positive electrode column 8: Through connector 9: Negative electrode column 11: Plate group 12: Battery case 13: Partition wall 14: Cell chamber 15: Lid 16: Negative electrode terminal 17: Positive electrode terminal 18: Vent plug

Claims (7)

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、正極板と、負極板と、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、1つ以上の疎水性基と親水性基とを有するカチオン界面活性剤を含み、
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り、
前記負極電極材料中の前記カチオン界面活性剤の含有量は、質量基準で10ppm以上600ppm以下である、鉛蓄電池。
A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
the electrode plate group includes a positive electrode plate, a negative 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 includes a cationic surfactant having one or more hydrophobic groups and hydrophilic groups;
At least one of the hydrophobic groups is a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms,
A lead-acid battery, wherein the content of the cationic surfactant in the negative electrode material is 10 ppm or more and 600 ppm or less by mass.
前記負極電極材料中の前記カチオン界面活性剤の含有量は、質量基準で、50ppm以上である、請求項1に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to claim 1 , wherein the content of the cationic surfactant in the negative electrode material is 50 ppm or more by mass. 鉛蓄電池であって、A lead-acid battery,
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、The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
前記極板群は、正極板と、負極板と、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、the electrode plate group includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate,
前記負極板は、負極電極材料を備え、The negative electrode plate comprises a negative electrode material,
前記負極電極材料は、1つ以上の疎水性基と親水性基とを有するカチオン界面活性剤を含み、The negative electrode material includes a cationic surfactant having one or more hydrophobic groups and hydrophilic groups;
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り、At least one of the hydrophobic groups is a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms,
前記負極電極材料中の前記カチオン界面活性剤の含有量は、質量基準で50ppm以上である、鉛蓄電池。The content of the cationic surfactant in the negative electrode material is 50 ppm or more by mass.
前記疎水性基の少なくとも1つは、炭素数が16以上の長鎖脂肪族炭化水素基である、請求項1~3のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead acid battery according to any one of claims 1 to 3 , wherein at least one of the hydrophobic groups is a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 16 or more carbon atoms. 前記カチオン界面活性剤は、第4級アンモニウム塩を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead acid battery according to any one of claims 1 to 4 , wherein the cationic surfactant includes a quaternary ammonium salt. 前記長鎖脂肪族炭化水素基の炭素数は、26以下である、請求項1~のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead acid battery according to any one of claims 1 to 5 , wherein the long-chain aliphatic hydrocarbon group has 26 or less carbon atoms. 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1~6のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead acid battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the negative electrode material includes a condensate of a bisarene compound.
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