JP7694585B2 - Clad type positive electrode plate for lead-acid battery and lead-acid battery - Google Patents
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Description
本発明は、鉛蓄電池用クラッド式正極板および鉛蓄電池に関する。 The present invention relates to a clad type positive electrode plate for a lead-acid battery and 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。鉛蓄電池は、正極板と、負極板と、電解液とを含む。正極板としては、ペースト式正極板、およびクラッド式正極板などが用いられている。各極板は集電体と電極材料とを含む。様々な機能を付与する観点から、鉛蓄電池の構成部材(例えば、電極材料)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 a positive electrode plate, a negative electrode plate, and an electrolyte. Paste-type positive electrode plates and clad-type positive electrode plates are used as the positive electrode plate. Each electrode plate contains a current collector and an electrode material. In order to impart various functions, additives may be added to the components (e.g., electrode material) of the lead-acid battery.
特許文献1は、正極電極材料は密度が3.1g/cm3以上でかつSb元素を含有する鉛蓄電池において、負極電極材料の有機防縮剤が3800μmol/g以上のS元素を含有していることを特徴とする、鉛蓄電池を提案している。
特許文献2は、負極電極材料が、S元素含有量が3500μmol/g以上である有機防縮剤を含有する負極板と、ゲル化され、あるいはセパレータに保持され、もしくは顆粒状シリカに保持されている電解液の一つ以上、とを備えている鉛蓄電池を提案している。Patent Document 2 proposes a lead-acid battery comprising a negative electrode plate whose negative electrode material contains an organic shrinkage inhibitor with an S element content of 3,500 μmol/g or more, and one or more electrolytes that are gelled, held in a separator, or held in granular silica.
特許文献3は、鉛粉を主成分とする正極活物質を正極格子体に充填した鉛蓄電池用正極板において、有機又はガラス短繊維とアンチモンを前記正極活物質中に含有させたことを特徴とする鉛蓄電池用正極板を提案している。
特許文献4は、正極板と負極板と電解液とを備え、前記負極板の負極電極材料は黒鉛あるいは炭素繊維と、硫酸バリウム換算で1.1mass%以上のバリウム元素と、を含有し、前記正極板の正極電極材料はスズ元素を含有することを特徴とする鉛蓄電池を提案している。
また、電極材料の密度または比表面積などを調節することも提案されている。 It has also been proposed to adjust the density or specific surface area of the electrode material.
特許文献5は、正極及び負極を備え、前記正極が、正極集電体と、当該正極集電体に保持された正極材と、を有し、前記負極が、負極集電体と、当該負極集電体に保持された負極材と、を有し、前記正極材の比表面積が10m2/g以上であり、前記正極材の密度が3.8g/cm3以上である、鉛蓄電池を提案している。 Patent Document 5 proposes a lead-acid battery comprising a positive electrode and a negative electrode, the positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode material held by the positive electrode current collector, the negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode material held by the negative electrode current collector, the specific surface area of the positive electrode material being 10 m2 /g or more, and the density of the positive electrode material being 3.8 g/ cm3 or more.
特許文献6は、密度が3.8~5.0g/cm3の正極活物質を、アンチモンを含有しない鉛合金で形成した格子体に保持させた正極と、密度が1.20~1.28g/cm3の硫酸電解液とを有する密閉型鉛蓄電池を提案している。 Patent Document 6 proposes a sealed lead-acid battery having a positive electrode in which a positive electrode active material having a density of 3.8 to 5.0 g/ cm3 is held in a lattice body formed of a lead alloy containing no antimony, and a sulfuric acid electrolyte having a density of 1.20 to 1.28 g/ cm3 .
深放電を含む充放電サイクルで使用される鉛蓄電池では、長時間充放電を繰り返すと、電池の温度が高くなる。クラッド式正極板を備える鉛蓄電池において、正極電極材料の密度が比較的小さい場合、高温(例えば、75℃以上の温度)で深放電を含む充放電サイクルを行うと、充電時に急激な電圧上昇が起こる場合があることが明らかとなった。例えば、鉛蓄電池が準定電圧方式で充電される場合、充電時に急激な電圧上昇が起こると、早期に充電の設定電圧に到達したと認識されて、充電が終了してしまい、実際には充電不足状態となることがある。In lead-acid batteries used in charge-discharge cycles including deep discharge, the temperature of the battery rises when the battery is repeatedly charged and discharged for a long period of time. It has become clear that in lead-acid batteries equipped with clad-type positive plates, if the density of the positive electrode material is relatively low, a sudden voltage rise may occur during charging if a charge-discharge cycle including deep discharge is performed at a high temperature (e.g., a temperature of 75°C or higher). For example, when a lead-acid battery is charged using a quasi-constant voltage method, if a sudden voltage rise occurs during charging, it may be recognized that the set charging voltage has been reached early, and charging may end, resulting in an insufficient charge state.
本発明の第1側面は、鉛蓄電池用クラッド式正極板であって、
前記正極板は、複数の多孔質のチューブと、前記チューブ内に収容された芯金と、前記チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の前記芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備え、
前記正極電極材料は、有機繊維を含み、
前記正極電極材料の密度は、3.75g/cm3以下であり、
前記正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの前記有機繊維の本数は、400以上15000以下である、鉛蓄電池用クラッド式正極板に関する。
A first aspect of the present invention is a clad type positive electrode plate for a lead-acid battery,
The positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, metal cores housed in the tubes, a positive electrode material filled in the tubes, and a current collecting portion connecting one end of the length direction of the plurality of metal cores arranged in a row,
The positive electrode material includes organic fibers,
The density of the positive electrode material is 3.75 g/ cm3 or less,
The present invention relates to a clad type positive electrode plate for a lead-acid battery, wherein the number of the organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material is 400 or more and 15,000 or less.
本発明の第2側面は、鉛蓄電池用クラッド式正極板であって、
前記正極板は、複数の多孔質のチューブと、前記チューブ内に収容された芯金と、前記チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の前記芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備え、
前記正極電極材料は、有機繊維を含み、
前記正極電極材料の密度は、3.75g/cm3以下であり、
前記正極電極材料に占める前記有機繊維の比率は、0.013体積%以上0.5体積%以下である、鉛蓄電池用クラッド式正極板に関する。
A second aspect of the present invention is a clad type positive electrode plate for a lead-acid battery,
The positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, metal cores housed in the tubes, a positive electrode material filled in the tubes, and a current collecting portion connecting one end of the length direction of the plurality of metal cores arranged in a row,
The positive electrode material includes organic fibers,
The density of the positive electrode material is 3.75 g/ cm3 or less,
The present invention relates to a clad type positive electrode plate for a lead-acid battery, wherein a ratio of the organic fibers to the positive electrode material is 0.013 volume % or more and 0.5 volume % or less.
本発明の第3側面は、鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、少なくとも1つの極板群および電解液を備え、
前記極板群は、少なくとも1つの、上記のクラッド式正極板と、少なくとも1つの負極板と、前記クラッド式正極板および前記負極板の間に介在するセパレータとを備える、鉛蓄電池に関する。
A third aspect of the present invention is a lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one electrode plate group and an electrolyte,
The plate group relates to a lead-acid battery comprising at least one of the above-mentioned clad type positive plate, at least one negative plate, and a separator interposed between the clad type positive plate and the negative plate.
クラッド式正極板を備える鉛蓄電池を、高温で深放電を含む充放電サイクルで充放電したときの充電時の電圧上昇を低減できる。 It is possible to reduce the voltage rise during charging when a lead-acid battery equipped with a clad type positive plate is charged and discharged at high temperatures in a charge/discharge cycle that includes deep discharge.
深放電を含む充放電サイクルで使用される鉛蓄電池では、長時間充放電を繰り返すと、電池の温度が高温(例えば、75℃以上の温度)になる。これは、充電時には、過充電状態となり易いことで、発熱することに加え、放電時にも深放電に伴い抵抗が大きくなることで、発熱が大きくなるためである。 In lead-acid batteries used in charge-discharge cycles that include deep discharge, repeated charging and discharging over long periods of time can cause the battery temperature to rise (for example, to a temperature of 75°C or higher). This is because the battery is prone to becoming overcharged when charging, which generates heat, and also because the resistance increases with deep discharge, which generates more heat when discharging.
クラッド式正極板を備える鉛蓄電池において、正極電極材料の密度が3.75g/cm3以下の場合に、高温で深放電を含む充放電を行うと、急激な電圧上昇が生じることが明らかとなった。このような電圧上昇の課題は、これまで知られていない新たな課題である。クラッド式正極板は、例えば、複数の多孔質のチューブと、チューブ内に収容された芯金と、チューブ内に充填された正極電極材料と、を備えている。正極電極材料の密度が小さい場合、硫酸イオンが正極電極材料の内部に侵入し易くなる。メカニズムの詳細は定かではないが、内部まで侵入した硫酸イオンの作用により、芯金に含まれる成分に由来するイオンなどが正極電極材料中に拡散して、何らかの抵抗成分が形成されることで、上記の電圧上昇が生じると考えられる。 It has become clear that in a lead-acid battery equipped with a clad type positive plate, when the density of the positive electrode material is 3.75 g/cm3 or less , a sudden voltage rise occurs when charging and discharging, including deep discharging, at high temperatures. The problem of such a voltage rise is a new problem that has not been known until now. The clad type positive plate includes, for example, a plurality of porous tubes, a metal core housed in the tube, and a positive electrode material filled in the tube. When the density of the positive electrode material is low, sulfate ions are likely to penetrate into the inside of the positive electrode material. Although the details of the mechanism are unclear, it is thought that the above-mentioned voltage rise occurs when ions derived from the components contained in the metal core diffuse into the positive electrode material due to the action of the sulfate ions that have penetrated into the inside, forming some resistance component.
鉛蓄電池は、準定電圧方式で充電されることがある。準定電圧方式では、鉛蓄電池の電圧(具体的には、端子電圧)を検知しながら充電が行われる。より具体的には、充電初期の電池電圧が低い状態では充電電流が大きく、充電が進み、電池電圧が上昇すると、充電電流が小さくなり、電池電圧が設定値になると、充電が終了する。このような充電方式では、充電時に上記のような急激な電圧上昇が起こると、実際には充電が進んでいないにも拘わらず、電池電圧が設定値に到達したと誤認して、充電が終了する場合がある。充電が終了した鉛蓄電池は、実際には充電不足状態であるため、鉛蓄電池を装置または機器類に搭載しても長時間作動させることが難しい。Lead-acid batteries are sometimes charged using a quasi-constant voltage method. In this method, charging is performed while the voltage (specifically, the terminal voltage) of the lead-acid battery is detected. More specifically, when the battery voltage is low at the beginning of charging, the charging current is large, and as charging progresses and the battery voltage rises, the charging current decreases, and charging ends when the battery voltage reaches a set value. In this type of charging method, if a sudden voltage rise occurs during charging as described above, the battery voltage may be mistakenly determined to have reached a set value even though charging has not actually progressed, and charging may end. A lead-acid battery that has finished charging is actually in an undercharged state, so it is difficult to operate the lead-acid battery for a long time even if it is installed in a device or equipment.
上記に鑑み、本発明の第1側面および第2側面のそれぞれに係る鉛蓄電池は、少なくとも1つの極板群および電解液を備える。極板群は、少なくとも1つのクラッド式の正極板と、少なくとも1つの負極板と、正極板および負極板の間に介在するセパレータとを備える。正極板は、複数の多孔質のチューブと、チューブ内に収容された芯金と、チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備える。正極電極材料は、有機繊維を含む。正極電極材料の密度は、3.75g/cm3以下である。 In view of the above, the lead-acid battery according to each of the first and second aspects of the present invention includes at least one electrode plate group and an electrolyte. The electrode plate group includes at least one clad type positive electrode plate, at least one negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, a core metal housed in the tube, a positive electrode material filled in the tube, and a current collector connecting one end of the longitudinal direction of the plurality of core metals arranged in a row. The positive electrode material includes organic fibers. The density of the positive electrode material is 3.75 g/ cm3 or less.
第1側面に係る鉛蓄電池において、(a)正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数は、400以上15000以下である。 In the lead-acid battery according to the first aspect, (a) the number of organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material is 400 or more and 15,000 or less.
第2側面に係る鉛蓄電池において、(b)正極電極材料に占める有機繊維の比率は、0.013体積%以上0.5体積%以下である。In the lead-acid battery relating to the second aspect, (b) the ratio of organic fibers in the positive electrode material is 0.013 volume % or more and 0.5 volume % or less.
第1側面および第2側面に係る鉛蓄電池では、正極電極材料の密度が3.75g/cm3以下でも、高温(例えば、75℃)で深放電を含む充放電サイクルで充放電したときの充電時の電圧上昇を低減することができる。よって、鉛蓄電池における電圧上昇の発生率を大幅に低減することができる。このような効果が得られるのは、上記の条件(a)または(b)を充足するように、正極電極材料が有機繊維を含むことで、正極電極材料の密度が小さくても、有機繊維により、正極電極材料中のイオンの移動が妨げられるためと考えられる。より具体的には、硫酸イオンの芯金近傍への侵入が緩和されると考えられる。さらに、芯金近傍に硫酸イオンが到達し、芯金に含まれる成分が溶出しても、この成分に由来するイオンなどの正極電極材料中の移動が妨げられ、正極電極材料全体への拡散が低減されると考えられる。正極電極材料での抵抗成分の形成が低減されることで、上記の電圧上昇が低減されると考えられる。 In the lead-acid battery according to the first and second aspects, even if the density of the positive electrode material is 3.75 g/cm 3 or less, the voltage rise during charging can be reduced when the positive electrode material is charged and discharged in a charge-discharge cycle including deep discharge at a high temperature (for example, 75° C.). Thus, the incidence of voltage rise in the lead-acid battery can be significantly reduced. Such an effect is obtained because the positive electrode material contains organic fibers so as to satisfy the above condition (a) or (b), and even if the density of the positive electrode material is small, the organic fibers prevent the movement of ions in the positive electrode material. More specifically, it is thought that the penetration of sulfate ions into the vicinity of the core metal is mitigated. Furthermore, even if sulfate ions reach the vicinity of the core metal and a component contained in the core metal is dissolved, the movement of ions derived from this component in the positive electrode material is prevented, and the diffusion to the entire positive electrode material is reduced. It is thought that the formation of resistance components in the positive electrode material is reduced, thereby reducing the above-mentioned voltage rise.
なお、本明細書中、高温(例えば、75℃)で深放電を含む充放電サイクルで充放電したときの充電時の電圧上昇を、単に、「高温深放電サイクルでの電圧上昇」と称することがある。In this specification, the voltage increase during charging when charging and discharging in a charge-discharge cycle including deep discharge at a high temperature (e.g., 75°C) may be simply referred to as the "voltage increase during a high-temperature deep discharge cycle."
一方、クラッド式正極板において正極電極材料の密度が3.75g/cm3を超える場合には、正極電極材料が有機繊維を含まなくても、高温深放電サイクルでの電圧上昇が問題とならない。つまり、高温深放電サイクルでの電圧上昇は、クラッド式正極板において正極電極材料の密度が3.75g/cm3以下である場合に特有の課題であると言える。本発明の第1側面および第2側面では、条件(a)または(b)により、このような特有の課題を解決することができる。 On the other hand, when the density of the positive electrode material in the clad type positive plate exceeds 3.75 g/cm 3 , the voltage rise during the high temperature deep discharge cycle is not a problem even if the positive electrode material does not contain organic fibers. In other words, it can be said that the voltage rise during the high temperature deep discharge cycle is a problem specific to the case where the density of the positive electrode material in the clad type positive plate is 3.75 g/cm 3 or less. In the first and second aspects of the present invention, such a specific problem can be solved by condition (a) or (b).
本発明には、条件(a)または(b)を充足する鉛蓄電池用クラッド式正極板も包含される。本発明の第3側面および第4側面に係る鉛蓄電池用クラッド式正極板のそれぞれは、複数の多孔質のチューブと、チューブ内に収容された芯金と、チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備える。正極電極材料は、有機繊維を含む。正極電極材料の密度は、3.75g/cm3以下である。そして、第3側面に係る鉛蓄電池用クラッド式正極板は、上記の条件(a)を充足する。第4側面に係る鉛蓄電池用クラッド式正極板は、上記の条件(b)を充足する。このようなクラッド式正極板を鉛蓄電池に用いることで、第1側面または第2側面について説明した上記のような効果が得られる。 The present invention also includes a clad type positive electrode plate for a lead-acid battery that satisfies condition (a) or (b). Each of the clad type positive electrode plates for a lead-acid battery according to the third and fourth aspects of the present invention includes a plurality of porous tubes, a core metal housed in the tube, a positive electrode material filled in the tube, and a current collector that connects one end of the longitudinal direction of the plurality of core metals arranged in a row. The positive electrode material includes organic fibers. The density of the positive electrode material is 3.75 g/cm 3 or less. The clad type positive electrode plate for a lead-acid battery according to the third aspect satisfies the above condition (a). The clad type positive electrode plate for a lead-acid battery according to the fourth aspect satisfies the above condition (b). By using such a clad type positive electrode plate in a lead-acid battery, the above-mentioned effects described for the first or second aspect can be obtained.
第1側面および第3側面のそれぞれは、条件(a)に加え、条件(b)を充足してもよい。この場合、高温深放電サイクルでの電圧上昇をより効果的に低減することができる。Each of the first and third aspects may satisfy condition (b) in addition to condition (a). In this case, the voltage rise during high-temperature deep discharge cycles can be more effectively reduced.
正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数は、800以上であってもよい。また、正極電極材料に占める有機繊維の比率は、0.026体積%以上であってもよい。これらの場合、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減することができる。 The number of organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material may be 800 or more. The ratio of the organic fibers in the positive electrode material may be 0.026 volume % or more. In these cases, the occurrence rate of voltage rise during high-temperature deep discharge cycles can be further reduced.
正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数は、10000以下であってもよい。また、正極電極材料に占める有機繊維の比率は、0.32体積%以下であってもよい。これらの場合、正極電極材料において、結着力の低下が抑制され、ひび割れが低減されることで、より高い初期容量を確保し易い。 The number of organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material may be 10,000 or less. The ratio of the organic fibers in the positive electrode material may be 0.32 volume % or less. In these cases, the positive electrode material is prevented from losing its binding strength and is less susceptible to cracking, making it easier to ensure a higher initial capacity.
有機繊維は、比重が1.2以上の繊維を含むことが好ましい。この場合、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減できる。これは、繊維が、正極電極材料全体により均一に分散し易くなることで、正極電極材料内のイオンの移動がさらに制限されるためと考えられる。It is preferable that the organic fibers contain fibers with a specific gravity of 1.2 or more. In this case, the occurrence rate of voltage rise during high-temperature deep discharge cycles can be further reduced. This is thought to be because the fibers are more easily dispersed more uniformly throughout the positive electrode material, further restricting the movement of ions within the positive electrode material.
有機繊維は、酸素元素を含み、有機繊維中の前記酸素元素の含有量は、10000μmol/g以上であることが好ましい。この場合、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減できる。有機繊維に多くの酸素元素が含まれると、有機繊維が水分子と水素結合し易くなる。これにより、有機繊維が、正極電極材料全体により均一に分散し易くなるため、正極電極材料内のイオンの移動が有機繊維により、さらに制限されることで、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率がさらに低減されると考えられる。 The organic fibers contain oxygen elements, and the content of the oxygen elements in the organic fibers is preferably 10,000 μmol/g or more. In this case, the occurrence rate of voltage rise during high-temperature deep discharge cycles can be further reduced. When the organic fibers contain a large amount of oxygen elements, the organic fibers are more likely to form hydrogen bonds with water molecules. This makes it easier for the organic fibers to be more uniformly dispersed throughout the positive electrode material, and the movement of ions within the positive electrode material is further restricted by the organic fibers, which is thought to further reduce the occurrence rate of voltage rise during high-temperature deep discharge cycles.
有機繊維中の酸素元素の含有量は、35000μmol/g以下であってもよい。この場合、正極電位に晒されても有機繊維の酸化分解が抑制されるため、高い耐久性を確保できる。The oxygen element content in the organic fiber may be 35,000 μmol/g or less. In this case, oxidative decomposition of the organic fiber is suppressed even when exposed to a positive electrode potential, so high durability can be ensured.
有機繊維は、ポリエステル繊維、アセタール化ポリビニルアルコール繊維、ポリウレタン繊維、およびセルロース繊維からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。これらの有機繊維は、適度な比重を有し、正極電極材料全体により均一に分散し易くなる。そのため、正極電極材料内のイオンの移動が、有機繊維によりさらに制限されることで、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率がさらに低減されると考えられる。The organic fibers preferably include at least one selected from the group consisting of polyester fibers, acetalized polyvinyl alcohol fibers, polyurethane fibers, and cellulose fibers. These organic fibers have an appropriate specific gravity and are more easily dispersed uniformly throughout the positive electrode material. Therefore, it is believed that the movement of ions within the positive electrode material is further restricted by the organic fibers, thereby further reducing the incidence of voltage rise during high-temperature deep discharge cycles.
正極電極材料の密度は、3.7g/cm3以下であることが好ましい。この場合、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率がさらに高くなるが、このような範囲であっても、上記の条件(a)および(b)の少なくとも一方を充足するように、正極電極材料が有機繊維を含むことで、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率を低減することができる。 The density of the positive electrode material is preferably 3.7 g/cm 3 or less. In this case, the occurrence rate of voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle becomes higher, but even in this range, the occurrence rate of voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle can be reduced by including organic fibers in the positive electrode material so as to satisfy at least one of the above conditions (a) and (b).
より高い放電容量を確保し易い観点からは、正極電極材料の密度は、3.3g/cm3以上であることが好ましい。 From the viewpoint of easily securing a higher discharge capacity, the density of the positive electrode material is preferably 3.3 g/cm 3 or more.
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.
本明細書中、正極電極材料の密度および単位体積当たりの有機繊維の本数、正極電極材料に占める有機繊維の比率、有機繊維の比重、ならびに有機繊維中の酸素元素の含有量は、満充電状態の鉛蓄電池から取り出した正極板について求められる。In this specification, the density of the positive electrode material, the number of organic fibers per unit volume, the ratio of organic fibers to the positive electrode material, the specific gravity of the organic fibers, and the oxygen element content in the organic fibers are determined for a positive electrode plate removed from a fully charged lead-acid battery.
(用語の説明)
(正極電極材料)
クラッド式正極板は、複数の多孔質のチューブと、各チューブ内に収容された芯金(spine)と、チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備える。クラッド式正極板は、さらに複数のチューブを連結する連座(spine protector)を備えていてもよい。クラッド式正極板では、正極電極材料は、正極板から、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。正極板には、マット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)は正極板と一体として使用されるため、正極板に含まれる。正極板が貼付部材(マットなど)を含む場合には、正極電極材料は、正極板から、チューブ、正極集電体、連座および貼付部材を除いた部分である。
(Explanation of terms)
(Positive electrode material)
The clad type positive plate includes a plurality of porous tubes, a metal core (spine) housed in each tube, a positive electrode material filled in the tube, and a current collector connecting one end of the longitudinal direction of the plurality of metal cores arranged in a row. The clad type positive plate may further include a linking seat (spine protector) connecting the plurality of tubes. In the clad type positive plate, the positive electrode material is the portion of the positive plate excluding the tube, the metal core, the current collector, and the linking seat. In the clad type positive plate, the metal core and the current collector may be collectively referred to as the positive electrode current collector. A member such as a mat may be attached to the positive plate. Such a member (also referred to as an attachment member) is used integrally with the positive plate, and is therefore included in the positive plate. In the case where the positive plate includes an attachment member (such as a mat), the positive electrode material is the portion of the positive plate excluding the tube, the positive electrode current collector, the linking seat, and the attachment member.
(正極電極材料の密度)
正極電極材料の密度は、正極電極材料の質量を、水銀圧入法により求められる正極電極材料のかさ容積で除することにより求められる密度(g/cm3)である。密度は、鉛蓄電池から取り出した正極板から採取した所定量の未粉砕の正極電極材料について求められる。このときの正極電極材料は、正極板の中央付近に位置する1つのチューブから採取する。
(Density of Positive Electrode Material)
The density of the positive electrode material is the density (g/cm 3 ) obtained by dividing the mass of the positive electrode material by the bulk volume of the positive electrode material obtained by mercury intrusion porosimetry. The density is obtained for a predetermined amount of unpulverized positive electrode material taken from a positive electrode plate removed from a lead-acid battery. The positive electrode material is taken from one tube located near the center of the positive electrode plate.
(正極電極材料の単位体積当たりの有機繊維の本数)
正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数は、正極電極材料に含まれる有機繊維の本数を、水銀圧入法により求められる正極電極材料のかさ容積(cm3)で除することにより求められる数値である。正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数は、密度の算出に供された所定量の未粉砕の正極電極材料について求められる。
(Number of organic fibers per unit volume of positive electrode material)
The number of organic fibers per unit volume ( cm3 ) of the positive electrode material is a numerical value obtained by dividing the number of organic fibers contained in the positive electrode material by the bulk volume ( cm3 ) of the positive electrode material determined by mercury intrusion porosimetry. The number of organic fibers per unit volume ( cm3 ) of the positive electrode material is determined for a predetermined amount of unpulverized positive electrode material used to calculate the density.
(正極電極材料に占める有機繊維の比率)
正極電極材料に占める有機繊維の比率は、正極電極材料に含まれる有機繊維の合計体積の、水銀圧入法により求められる正極電極材料のかさ容積(cm3)に占める比率(体積%)である。正極電極材料に占める有機繊維の比率は、密度の算出に供された所定量の未粉砕の正極電極材料について求められる。
(Proportion of organic fiber in the positive electrode material)
The ratio of organic fibers in the positive electrode material is the ratio (volume %) of the total volume of organic fibers contained in the positive electrode material to the bulk volume (cm 3 ) of the positive electrode material determined by mercury intrusion porosimetry. The ratio of organic fibers in the positive electrode material is determined for a predetermined amount of unpulverized positive electrode material used to calculate the density.
(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、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、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 in a water tank at 25°C ± 2°C with a current (A) 0.2 times the value (unit: Ah) listed as the rated capacity until the terminal voltage (V) during charging or the electrolyte density converted to a temperature of 20°C shows a constant value with three significant digits three consecutive times. In addition, in the case of a valve-regulated lead-acid battery, the fully charged state is a state in which constant current and constant voltage charging is performed at 2.23 V/cell in an air tank at 25°C ± 2°C with a current (A) 0.2 times the value (unit: Ah) listed as the rated capacity, and charging is terminated when the charging current during constant voltage charging becomes 0.005 times the value (A) listed as the rated capacity (unit: Ah).
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 is 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). An early stage battery is 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クラッド式正極板および鉛蓄電池について、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 clad type positive electrode plate and lead acid battery according to an embodiment of the present invention will be described in terms of their main components, but the present invention is not limited to the following embodiments.
[クラッド式正極板]
クラッド式正極板は、複数の多孔質のチューブと、チューブ内に収容された芯金と、チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備える。さらに、クラッド式正極板は、通常、複数のチューブを連結する連座を備えている。
[Clad type positive electrode plate]
The clad type positive plate includes a plurality of porous tubes, a core metal housed in the tube, a positive electrode material filled in the tube, and a current collector that connects one end of the length direction of the plurality of core metals that are aligned in a row. Furthermore, the clad type positive plate usually includes a connecting seat that connects the plurality of tubes.
(正極電極材料)
正極電極材料は、有機繊維を含む。正極電極材料は、通常、酸化還元反応により容量を発現する正極活物質(具体的には、二酸化鉛および硫酸鉛の少なくとも一方)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。
(Positive electrode material)
The positive electrode material includes organic fibers. The positive electrode material usually includes a positive electrode active material (specifically, at least one of lead dioxide and lead sulfate) that exhibits capacity through an oxidation-reduction reaction. The positive electrode material may include other additives as necessary.
正極電極材料の密度は、3.75g/cm3以下である。この場合、正極電極材料が有機繊維を含むことによる高温深放電サイクルでの電圧上昇の課題が生じるが、上記(a)および(b)の少なくとも一方の条件を充足することで、高温深放電サイクルでの電圧上昇を低減できる。正極電極材料の密度は、3.7g/cm3以下であってもよい。この場合、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率がさらに高くなるが、この場合でも、上記(a)および(b)の少なくとも一方の条件を充足することで、高温深放電サイクルでの電圧上昇を低減できる。より高い放電容量を確保し易い観点からは、正極電極材料の密度は、3.3g/cm3以上であることが好ましい。 The density of the positive electrode material is 3.75 g/cm 3 or less. In this case, the positive electrode material contains organic fibers, which causes a problem of voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle, but by satisfying at least one of the above conditions (a) and (b), the voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle can be reduced. The density of the positive electrode material may be 3.7 g/cm 3 or less. In this case, the occurrence rate of voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle is further increased, but even in this case, by satisfying at least one of the above conditions (a) and (b), the voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle can be reduced. From the viewpoint of easily securing a higher discharge capacity, the density of the positive electrode material is preferably 3.3 g/cm 3 or more.
正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数は、400以上である。高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減する観点からは、正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数は、800以上が好ましい。正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数は、15000以下であり、10000以下が好ましく、7500以下または7200以下がより好ましい。正極電極材料の密度が小さくなると、結着力が低下し、ひび割れが発生し易い傾向がある。しかし、有機繊維の本数がこのような範囲である場合、正極電極材料において、比較的高い結着力を確保することができ、ひび割れが軽減されるため、より高い初期容量を確保することができる。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。 The number of organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material is 400 or more. From the viewpoint of further reducing the occurrence rate of voltage rise in high-temperature deep discharge cycles, the number of organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material is preferably 800 or more. The number of organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material is 15,000 or less, preferably 10,000 or less, and more preferably 7,500 or less or 7,200 or less. When the density of the positive electrode material is reduced, the binding force tends to decrease and cracks tend to occur easily. However, when the number of organic fibers is within such a range, a relatively high binding force can be secured in the positive electrode material, and cracks are reduced, so that a higher initial capacity can be secured. These lower and upper limits can be combined arbitrarily.
正極電極材料に占める有機繊維の比率は、0.013体積%以上である。高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減する観点からは、有機繊維の比率は、0.026体積%以上が好ましい。有機繊維の比率は、0.5体積%以下であり、0.32体積%以下が好ましく、0.25体積%以下または0.23体積%以下がより好ましい。有機繊維の比率がこのような範囲である場合、正極電極材料において、比較的高い結着力を確保することができ、ひび割れが軽減されるため、より高い初期容量を確保することができる。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。The ratio of organic fibers in the positive electrode material is 0.013% by volume or more. From the viewpoint of further reducing the occurrence rate of voltage rise in high-temperature deep discharge cycles, the ratio of organic fibers is preferably 0.026% by volume or more. The ratio of organic fibers is 0.5% by volume or less, preferably 0.32% by volume or less, and more preferably 0.25% by volume or less or 0.23% by volume or less. When the ratio of organic fibers is in such a range, a relatively high binding strength can be ensured in the positive electrode material, and cracking can be reduced, so that a higher initial capacity can be ensured. These lower and upper limits can be combined arbitrarily.
有機繊維は、比重が1.2以上の繊維(以下、第1繊維と称することがある。)を含むことが好ましい。この場合、第1繊維の分散性が高いため、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をより低減することができる。高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減する観点からは、第1繊維の比重は1.25以上または1.26以上がより好ましい。第1繊維の比重は、例えば、1.7以下であり、1.6以下または1.5以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。It is preferable that the organic fiber contains a fiber (hereinafter, sometimes referred to as the first fiber) having a specific gravity of 1.2 or more. In this case, since the first fiber has high dispersibility, the occurrence rate of voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle can be further reduced. From the viewpoint of further reducing the occurrence rate of voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle, the specific gravity of the first fiber is more preferably 1.25 or more or 1.26 or more. The specific gravity of the first fiber is, for example, 1.7 or less, and may be 1.6 or less or 1.5 or less. These lower and upper limits can be combined arbitrarily.
有機繊維は、第1繊維以外の繊維(以下、第2繊維と称することがある。)を含んでもよいが、有機繊維の高い分散性を確保する観点からは、正極電極材料に含まれる有機繊維全体に占める第1繊維の比率は高い方が好ましい。正極電極材料に含まれる有機繊維全体に占める第1繊維の比率は、60体積%以上が好ましく、75体積%以上がより好ましく、90体積%以上がさらに好ましい。有機繊維全体に占める第1繊維の比率は、100体積%以下である。正極電極材料が有機繊維として、第1繊維のみを含んでもよい。なお、第2繊維は、比重が1.2未満(例えば、0.8以上1.2未満)の有機繊維である。The organic fibers may contain fibers other than the first fibers (hereinafter, sometimes referred to as second fibers). However, from the viewpoint of ensuring high dispersibility of the organic fibers, it is preferable that the ratio of the first fibers to the total organic fibers contained in the positive electrode material is high. The ratio of the first fibers to the total organic fibers contained in the positive electrode material is preferably 60% by volume or more, more preferably 75% by volume or more, and even more preferably 90% by volume or more. The ratio of the first fibers to the total organic fibers is 100% by volume or less. The positive electrode material may contain only the first fibers as organic fibers. The second fibers are organic fibers having a specific gravity of less than 1.2 (for example, 0.8 to less than 1.2).
有機繊維には、酸素元素が含まれていてもよい。有機繊維中の酸素元素の含有量は、例えば、10000μmol/g以上であり、15000μmol/g以上が好ましく、17000μmol/g以上または17400μmol/g以上がより好ましく、19000μmol/g以上または20000μmol/g以上がさらに好ましく、20800μmol/g以上であってもよい。酸素元素の含有量がこのような範囲である場合、有機繊維が水分子と水素結合し易くなるため、正極電極材料における有機繊維の分散性をさらに高めることができ、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減することができる。有機繊維中の酸素元素の含有量は、例えば、50000μmol/g以下であり、40000μmol/g以下であってもよい。有機繊維のより高い耐久性を確保する観点からは、有機繊維中の酸素元素の含有量は、35000μmol/g以下が好ましい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。The organic fiber may contain oxygen elements. The content of oxygen elements in the organic fiber is, for example, 10,000 μmol/g or more, preferably 15,000 μmol/g or more, more preferably 17,000 μmol/g or more or 17,400 μmol/g or more, even more preferably 19,000 μmol/g or more or 20,000 μmol/g or more, and may be 20,800 μmol/g or more. When the content of oxygen elements is in such a range, the organic fiber is easily hydrogen-bonded with water molecules, so that the dispersibility of the organic fiber in the positive electrode material can be further increased, and the occurrence rate of voltage rise in high-temperature deep discharge cycles can be further reduced. The content of oxygen elements in the organic fiber is, for example, 50,000 μmol/g or less, and may be 40,000 μmol/g or less. From the viewpoint of ensuring higher durability of the organic fiber, the content of oxygen elements in the organic fiber is preferably 35,000 μmol/g or less. These lower and upper limits can be combined in any desired manner.
有機繊維の平均繊維径は、例えば、1μm以上であり、5μm以上または10μm以上であってもよい。平均繊維径がこのような範囲である場合、正極電極材料において有機繊維のより高い分散性を確保し易い。有機繊維の平均繊維径は、例えば、50μm以下であり、30μm以下または20μm以下であってもよい。平均繊維径がこのような範囲である場合、正極電極材料のより高い導電性を確保し易い。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。The average fiber diameter of the organic fibers is, for example, 1 μm or more, and may be 5 μm or more or 10 μm or more. When the average fiber diameter is in such a range, it is easy to ensure higher dispersibility of the organic fibers in the positive electrode material. The average fiber diameter of the organic fibers is, for example, 50 μm or less, and may be 30 μm or less or 20 μm or less. When the average fiber diameter is in such a range, it is easy to ensure higher conductivity of the positive electrode material. These lower and upper limits can be combined arbitrarily.
有機繊維の平均繊維長は、例えば、0.1mm以上であり、0.5mm以上または1mm以上であってもよく、1.5mm以上または2mm以上であってもよい。平均繊維長がこのような範囲である場合、正極電極材料においてより高い分散性を確保し易い。有機繊維の平均繊維長は、例えば、10mm以下であり、6mm以下であってもよい。平均繊維長がこのような範囲である場合、有機繊維のより高い分散性を確保することができ、正極電極材料のより高い導電性を確保し易い。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。The average fiber length of the organic fibers is, for example, 0.1 mm or more, and may be 0.5 mm or more or 1 mm or more, or 1.5 mm or more or 2 mm or more. When the average fiber length is in such a range, it is easy to ensure higher dispersibility in the positive electrode material. The average fiber length of the organic fibers is, for example, 10 mm or less, and may be 6 mm or less. When the average fiber length is in such a range, it is easy to ensure higher dispersibility of the organic fibers and higher conductivity of the positive electrode material. These lower and upper limits can be combined arbitrarily.
なお、有機繊維の平均繊維径とは、正極電極材料から分離された有機繊維の任意の100本の各繊維の最大径の平均値である。有機繊維の平均繊維長とは、正極電極材料から分離された有機繊維の任意の100本の各繊維の長さの平均値である。The average fiber diameter of the organic fibers is the average value of the maximum diameters of 100 randomly selected organic fibers separated from the positive electrode material. The average fiber length of the organic fibers is the average value of the lengths of 100 randomly selected organic fibers separated from the positive electrode material.
有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール繊維(アセタール化ポリビニルアルコール繊維など)、ポリウレタン繊維、アクリル繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリスチレン繊維、ポリアミド繊維、セルロース繊維が挙げられる。セルロース繊維には、セルロース製の繊維だけでなく、セルロース誘導体(例えば、セルロースエーテル、セルロースエステル)製の繊維、レーヨンなども包含される。正極電極材料は、これらの有機繊維を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。適度な比重を有し、正極電極材料におけるより高い分散性を確保し易い観点からは、ポリエステル繊維、アセタール化ポリビニルアルコール繊維、ポリウレタン繊維、およびセルロース繊維が好ましく、ポリエステル繊維、アセタール化ポリビニルアルコール繊維、およびセルロース繊維がより好ましい。Examples of organic fibers include polyester fibers, polyvinyl alcohol fibers (such as acetalized polyvinyl alcohol fibers), polyurethane fibers, acrylic fibers, polyacrylonitrile fibers, polyolefin fibers, polyvinyl chloride fibers, polystyrene fibers, polyamide fibers, and cellulose fibers. Cellulose fibers include not only fibers made of cellulose, but also fibers made of cellulose derivatives (e.g., cellulose ether, cellulose ester), rayon, and the like. The positive electrode material may contain one or more of these organic fibers. From the viewpoint of having a moderate specific gravity and being easy to ensure higher dispersibility in the positive electrode material, polyester fibers, acetalized polyvinyl alcohol fibers, polyurethane fibers, and cellulose fibers are preferred, and polyester fibers, acetalized polyvinyl alcohol fibers, and cellulose fibers are more preferred.
(その他)
芯金は、例えば、鉛合金で構成されている。芯金には、Pb-Sb系合金を用いることが好ましい。Pb-Sb系合金は、必要に応じて、ヒ素、セレン、ビスマス、およびスズの少なくとも一種などを含んでいてもよい。
(others)
The core metal is made of, for example, a lead alloy. It is preferable to use a Pb-Sb based alloy for the core metal. The Pb-Sb based alloy may contain at least one of arsenic, selenium, bismuth, and tin, as necessary.
集電部は、例えば、鉛合金で構成されている。集電部には、Pb-Sb系合金を用いることが好ましい。Pb-Sb系合金は、必要に応じて、ヒ素、セレン、ビスマス、およびスズの少なくとも一種などを含んでいてもよい。The current collecting section is made of, for example, a lead alloy. It is preferable to use a Pb-Sb alloy for the current collecting section. The Pb-Sb alloy may contain at least one of arsenic, selenium, bismuth, and tin, as necessary.
多孔質のチューブは、内部に芯金を収容して、正極電極材料を保持できればよい。多孔質のチューブは、通常、チューブ状の繊維集合体である。チューブ状の繊維集合体としては、繊維をチューブ状に編み上げた繊維集合体を使用してもよく、チューブ状の不織布または織布を用いてもよい。繊維としては、例えば、無機繊維(ガラス繊維など)、樹脂繊維が挙げられる。しかし、繊維は、これらに限定されない。多孔質のチューブは、必要に応じて、加熱処理されていてもよい。また、多孔質のチューブでは、チューブ状の繊維集合体に、樹脂を含浸されていてもよい。The porous tube is required only to accommodate the core metal inside and to hold the positive electrode material. The porous tube is usually a tubular fiber assembly. As the tubular fiber assembly, a fiber assembly in which fibers are woven into a tube shape may be used, or a tubular nonwoven or woven fabric may be used. Examples of fibers include inorganic fibers (such as glass fibers) and resin fibers. However, the fibers are not limited to these. The porous tube may be heat-treated as necessary. In addition, in the porous tube, the tubular fiber assembly may be impregnated with resin.
チューブの長さは、芯金の長さに応じて選択すればよい。チューブの外径および厚さは、例えば、芯金の形状、または鉛蓄電池の用途に応じて選択される。The length of the tube may be selected according to the length of the core. The outer diameter and thickness of the tube may be selected according to, for example, the shape of the core or the intended use of the lead-acid battery.
連座は、通常、チューブの集電部側の一端部および集電部とは反対側の他端部に、それぞれ配置される。より具体的には、チューブの長さ方向において、チューブの集電部側の一端部は、通常、上部連座により集電部に固定されている。チューブの他端部は、下部連座により封止されている。上部連座は、通常、芯金の上部および集電部を覆うように、樹脂を一体成形することにより形成される。下部連座は、通常、樹脂製であり、各チューブの他端部の開口内に挿入される。集電部には、通常、鉛蓄電池から電気を取り出すための耳部が形成されている。The linking seats are usually arranged at one end of the tube on the side of the current collector and the other end opposite the current collector. More specifically, in the longitudinal direction of the tube, one end of the tube on the side of the current collector is usually fixed to the current collector by an upper linking seat. The other end of the tube is sealed by a lower linking seat. The upper linking seat is usually formed by integrally molding resin so as to cover the upper part of the core and the current collector. The lower linking seat is usually made of resin, and is inserted into the opening at the other end of each tube. The current collector is usually formed with a lug for extracting electricity from the lead-acid battery.
クラッド式正極板は、集電部で長さ方向の一端部が連結された複数の芯金を、それぞれ、複数のチューブ内に収容し、鉛粉をチューブ内に充填することにより形成される未化成の正極板を化成することにより形成される。芯金の収容と鉛粉の充填の順序は、特に制限されない。より具体的には、未化成の正極板は、複数の芯金のそれぞれをチューブ内に収容した後、上部連座で複数のチューブの一端部と集電部とを固定し、チューブの他端部の開口から鉛粉および有機繊維などを含む混合物をチューブ内に充填し、下部連座で複数のチューブの他端部の開口を封止することにより形成される。鉛粉は、少なくとも一酸化鉛を含む。鉛粉は、金属鉛を含んでもよい。また、鉛粉と鉛丹とを併用してもよい。The clad type positive plate is formed by accommodating multiple core metals, each of which has one end connected in the length direction by a current collector, in multiple tubes, and then filling the tubes with lead powder to form an unformed positive plate. The order of accommodating the core metals and filling the tubes with lead powder is not particularly limited. More specifically, the unformed positive plate is formed by accommodating multiple core metals in tubes, fixing one end of the multiple tubes to the current collector with an upper connecting member, filling the tubes with a mixture containing lead powder and organic fibers through the openings of the other ends of the tubes, and sealing the openings of the other ends of the multiple tubes with a lower connecting member. The lead powder contains at least lead monoxide. The lead powder may contain metallic lead. Also, lead powder and red lead may be used in combination.
混合物のチューブへの充填は、乾式および湿式のいずれであってもよい。例えば、乾式の場合、乾燥状態の混合物がそのままチューブに充填され、湿式の場合、スラリー状の混合物が充填される。混合物は、例えば、鉛粉、有機繊維、必要に応じて添加剤を含む。例えば、スラリー状の混合物は、鉛粉と、有機繊維と、水と、硫酸と、必要に応じて添加剤などとを混合することにより調製される。正極電極材料における有機繊維のより高い分散性を確保し易い観点からは、スラリー状の混合物を用いることが好ましい。特に、有機繊維の酸素元素含有量が上記のような範囲である場合、水分の作用により、スラリー状の混合物中に有機繊維をより均一に分散させることができる。The mixture may be filled into the tube by either a dry method or a wet method. For example, in the case of a dry method, the mixture in a dry state is filled into the tube as it is, and in the case of a wet method, a slurry-like mixture is filled. The mixture contains, for example, lead powder, organic fibers, and additives as necessary. For example, the slurry-like mixture is prepared by mixing lead powder, organic fibers, water, sulfuric acid, and additives as necessary. From the viewpoint of ensuring higher dispersibility of the organic fibers in the positive electrode material, it is preferable to use a slurry-like mixture. In particular, when the oxygen element content of the organic fibers is in the above-mentioned range, the organic fibers can be more uniformly dispersed in the slurry-like mixture by the action of moisture.
未化成の正極板は、さらに化成される。化成により、二酸化鉛が生成する。化成は、例えば、鉛蓄電池の電槽内の硫酸を含む電解液中に、未化成のクラッド式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。このような化成は電槽化成と呼ばれる。ただし、電槽化成の場合に限らず、正極板の化成は、極板群の組み立て前に行ってもよい。The unformed positive plate is then further formed. Lead dioxide is produced by the formation. Formation can be carried out, for example, by charging a plate group including unformed clad positive plates while they are immersed in an electrolyte containing sulfuric acid in a lead-acid battery container. This type of formation is called container formation. However, formation of the positive plate can also be carried out before assembling the plate group, and is not limited to container formation.
(正極電極材料の密度の測定、ならびに正極電極材料およびその構成成分の分析)
以下に、正極電極材料の密度の測定方法、ならびに正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正極板を入手する。入手した正極板を水洗し、乾燥することにより、正極板中の電解液を除く。次いで正極板から正極電極材料を分離して、未粉砕の試料(試料A)を得る。試料Aは必要に応じて粉末状に粉砕され、分析に供される。
(Measurement of the density of the positive electrode material and analysis of the positive electrode material and its constituents)
The following describes a method for measuring the density of the positive electrode material, and a method for analyzing the positive electrode material or its components. Prior to measurement or analysis, a fully charged lead-acid battery is disassembled to obtain a positive electrode plate to be analyzed. The obtained positive electrode plate is washed with water and dried to remove the electrolyte in the positive electrode plate. The positive electrode material is then separated from the positive electrode plate to obtain an unpulverized sample (sample A). Sample A is pulverized into powder as necessary and subjected to analysis.
(1)正極電極材料の密度の測定
未粉砕の試料Aについて、水銀ポロシメータを用いて、水銀圧入法により、密度(かさ密度)を求める。より具体的には、まず、未粉砕の試料Aを所定量採取し、質量を測定する。この試料Aを水銀ポロシメータの測定容器に投入し、減圧下で排気した後、0.5psia以上0.55psia以下(≒3.45kPa以上3.79kPa以下)の圧力で水銀を満たして、試料Aのかさ容積を測定し、測定した試料Aの質量をかさ容積で除することにより、正極電極材料の密度を求める。なお、測定容器の容積から、水銀の注入容積を差し引いた容積をかさ容積とする。水銀ポロシメータとしては、島津製作所(株)製の自動ポロシメータ(オートポアIV9505)が用いられる。
(1) Measurement of density of positive electrode material The density (bulk density) of unpulverized sample A is determined by mercury intrusion using a mercury porosimeter. More specifically, a predetermined amount of unpulverized sample A is first collected and its mass is measured. This sample A is placed in a measurement vessel of a mercury porosimeter, evacuated under reduced pressure, and then filled with mercury at a pressure of 0.5 psia to 0.55 psia (≒ 3.45 kPa to 3.79 kPa). The bulk volume of sample A is measured, and the measured mass of sample A is divided by the bulk volume to determine the density of the positive electrode material. The bulk volume is the volume of the measurement vessel minus the injected volume of mercury. An automatic porosimeter (Autopore IV9505) manufactured by Shimadzu Corporation is used as the mercury porosimeter.
(2)有機繊維の分析
(2-1)有機繊維の分離
上記(1)でかさ容積を測定した試料Aを5g採取し、これに20質量%濃度の硝酸50mLおよび300g/Lの過酸化水素水20mLを加える。得られる混合物を、鉛成分が完全に溶解するまで80℃±5℃で加熱する。得られる混合物を濾過することにより固形分を分離する。得られる固形分を、水中に分散させて分散液を調製する。篩を用いて、分散液から、有機繊維と、有機繊維以外の成分とを分離する。
(2) Analysis of Organic Fibers (2-1) Separation of Organic Fibers 5 g of sample A whose bulk volume was measured in (1) above was taken, and 50 mL of 20% by mass nitric acid and 20 mL of 300 g/L hydrogen peroxide solution were added to it. The resulting mixture was heated at 80°C ± 5°C until the lead components were completely dissolved. The resulting mixture was filtered to separate the solids. The resulting solids were dispersed in water to prepare a dispersion. Using a sieve, the organic fibers and components other than the organic fibers were separated from the dispersion.
(2-2)有機繊維の本数および比率
上記(2-1)で分離された全ての有機繊維の本数を計測し、(1)で測定した正極電極材料のかさ容積(cm3)で除することにより、正極電極材料の単位体積当たりの有機繊維の本数が求められる。
(2-2) Number and ratio of organic fibers The number of all organic fibers separated in (2-1) above is counted and divided by the bulk volume (cm 3 ) of the positive electrode material measured in (1) to determine the number of organic fibers per unit volume of the positive electrode material.
(2-3)有機繊維の比重
上記(2-1)で分離された有機繊維の所定量を採取し、JIS K7112-1999に準拠して、密度勾配管法により繊維の比重が求められる。
(2-3) Specific Gravity of Organic Fiber A predetermined amount of the organic fiber separated in (2-1) above is collected, and the specific gravity of the fiber is determined by a density gradient tube method in accordance with JIS K7112-1999.
このようにして求められる繊維の比重と、上記(2-2)で算出した全ての有機繊維の本数と、この全ての有機繊維の質量とから、採取した試料Aに含まれる有機繊維の総体積(cm3)を求める。有機繊維の総体積(cm3)が、(1)で測定した正極電極材料のかさ容積(cm3)に占める体積基準の比率(体積%)を求める。この比率が、正極電極材料に占める有機繊維の比率(体積%)に相当する。 The total volume (cm 3 ) of the organic fibers contained in the collected sample A is calculated from the specific gravity of the fibers thus determined, the number of all the organic fibers calculated in ( 2-2 ) above, and the mass of all the organic fibers. The volume-based ratio (volume %) of the total volume (cm 3 ) of the organic fibers to the bulk volume (cm 3 ) of the positive electrode material measured in (1) is determined. This ratio corresponds to the ratio (volume %) of the organic fibers in the positive electrode material.
(2-4)有機繊維中の酸素元素の含有量
上記(2-1)で分離された有機繊維を所定量採取する。採取した有機繊維について、有機微量分析装置を用いてCHN/O元素分析を行うことにより、有機繊維1g当たりの酸素量(μmol/g)を求める。有機微量分析装置としては、Exeter Analytical,Inc.社製のCE-440が用いられる。
(2-4) Content of oxygen element in organic fiber A predetermined amount of the organic fiber separated in (2-1) above is collected. The collected organic fiber is subjected to CHN/O elemental analysis using an organic microanalyzer to determine the amount of oxygen (μmol/g) per 1 g of organic fiber. As the organic microanalyzer, a CE-440 manufactured by Exeter Analytical, Inc. is used.
(2-5)有機繊維の種類
上記(2-1)で分離された有機繊維の熱分解GC-MSスペクトル、ならびに有機繊維を所定の溶媒に溶解させて得られる溶液の赤外分光スペクトル、紫外可視吸収スペクトル、およびNMRスペクトルなどから得た情報を組み合わせて、有機繊維の種類(材料)が特定される。
(2-5) Type of Organic Fiber The type (material) of the organic fiber is identified by combining information obtained from the pyrolysis GC-MS spectrum of the organic fiber separated in (2-1) above, and the infrared spectroscopy spectrum, ultraviolet-visible absorption spectrum, and NMR spectrum of the solution obtained by dissolving the organic fiber in a specific solvent.
(2-6)有機繊維の平均繊維径および平均繊維長
上記(2-1)で分離された有機繊維から、任意の100本を選択し、各繊維の最大径を計測し、平均化することにより有機繊維の平均繊維径が求められる。
(2-6) Average Fiber Diameter and Average Fiber Length of Organic Fibers From the organic fibers separated in (2-1) above, 100 fibers are randomly selected, and the maximum diameter of each fiber is measured and averaged to determine the average fiber diameter of the organic fibers.
上記(2-1)で分離された有機繊維から、任意の100本を選択し、各繊維の長さを計測する。繊維の長さとは、繊維の中心線の長さである。計測した繊維の長さを平均化することにより、有機繊維の平均繊維長が求められる。 Randomly select 100 fibers from the organic fibers separated in (2-1) above, and measure the length of each fiber. The fiber length is the length of the center line of the fiber. The average fiber length of the organic fibers is calculated by averaging the measured fiber lengths.
(負極板)
負極板は、例えば、負極電極材料と、負極電極材料を保持する集電体とを備える。負極電極材料とは、負極板から集電体を除いた部分である。負極板には、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)は負極板と一体として使用されるため、負極板に含まれる。負極板が貼付部材(マット、ペースティングペーパなど)を含む場合には、負極電極材料は、負極板から集電体および貼付部材を除いた部分である。
(Negative plate)
The negative electrode plate includes, for example, a negative electrode material and a current collector that holds the negative electrode material. The negative electrode material is the portion of the negative electrode plate excluding the current collector. A member such as a mat or pasting paper may be attached to the negative electrode plate. Such a member (also called an attachment member) is included in the negative electrode plate because it is used integrally with the negative electrode plate. When the negative electrode plate includes an attachment member (such as a mat or pasting paper), the negative electrode material is the portion of the negative electrode plate excluding the current collector and the attachment member.
なお、極板群にセパレータとマットとが併用される場合、ならびに負極板に不織布を主体とするマットが貼り付けられている場合は、負極板の厚さはマットを含む厚さとする。マットは負極板と一体として使用されるためである。ただし、セパレータにマットが貼り付けられている場合は、マットの厚さはセパレータの厚さに含まれる。 Note that when a separator and mat are used together in the electrode plate assembly, and when a mat mainly made of nonwoven fabric is attached to the negative electrode plate, the thickness of the negative electrode plate includes the thickness of the mat. This is because the mat is used as one unit with the negative electrode plate. However, when a mat is attached to the separator, the thickness of the mat is included in the thickness of the separator.
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。The negative electrode current 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 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.
負極電極材料は、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)を必須成分として含み、有機防縮剤、炭素質材料、硫酸バリウム、繊維(樹脂繊維など)などの添加剤を含み得る。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。鉛粉は、少なくとも一酸化鉛を含むことが好ましい。鉛粉は、さらに金属鉛を含んでもよい。The negative electrode material contains as an essential component a negative electrode active material (specifically, lead or lead sulfate) that develops capacity through an oxidation-reduction reaction, and may contain additives such as organic shrinkage inhibitors, carbonaceous materials, barium sulfate, and fibers (such as resin fibers). The additives are not limited to these. The negative electrode active material in a charged state is sponge-like lead, but an unformed negative electrode plate is usually made using lead powder. The lead powder preferably contains at least lead monoxide. The lead powder may further contain metallic lead.
有機防縮剤は、鉛蓄電池の充放電を繰り返したときに負極活物質である鉛の収縮を抑制する機能を有する化合物のうち、有機化合物である。有機防縮剤は、通常、リグニン化合物と合成有機防縮剤とに大別される。合成有機防縮剤は、リグニン化合物以外の有機防縮剤であるとも言える。負極電極材料に含まれる有機防縮剤としては、リグニン化合物および合成有機防縮剤などが挙げられる。負極電極材料は、有機防縮剤を、一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。An organic shrinkage inhibitor is an organic compound that has the function of suppressing the shrinkage of lead, which is the negative electrode active material, when a lead-acid battery is repeatedly charged and discharged. Organic shrinkage inhibitors are generally broadly classified into lignin compounds and synthetic organic shrinkage inhibitors. Synthetic organic shrinkage inhibitors can also be said to be organic shrinkage inhibitors other than lignin compounds. Examples of organic shrinkage inhibitors contained in the negative electrode material include lignin compounds and synthetic organic shrinkage inhibitors. The negative electrode material may contain one type of organic shrinkage inhibitor, or two or more types.
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。Lignin compounds include lignin and lignin derivatives. 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る。合成有機防縮剤としては、例えば、硫黄含有基を有するとともに芳香環を有する化合物のアルデヒド化合物(アルデヒドまたはその縮合物(例えば、ホルムアルデヒド)など)による縮合物が挙げられる。しかし、合成有機防縮剤は、これに限定されない。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 shrink-proofing agents are organic polymers containing elemental sulfur. Examples of synthetic organic shrink-proofing agents include condensates of compounds having a sulfur-containing group and an aromatic ring with an aldehyde compound (aldehyde or its condensate (e.g., formaldehyde)). However, synthetic organic shrink-proofing agents are not limited to these. Among the sulfur-containing groups, sulfonic acid groups or sulfonyl groups, which are stable, are preferred. The sulfonic acid group may exist in an acid form or in a salt form such as a Na salt.
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0.01質量%以上であり、0.05質量%以上であってもよい。有機防縮剤の含有量は、例えば、1.0質量%以下であり、0.5質量%以下であってもよい。ここで、負極電極材料中に含まれる有機防縮剤の含有量とは、既化成の満充電状態の鉛蓄電池から、後述の方法で採取した負極電極材料における含有量である。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。The content of the organic shrinkage inhibitor contained in the negative electrode material is, for example, 0.01% by mass or more, and may be 0.05% by mass or more. 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. Here, the content of the organic shrinkage inhibitor contained in the negative electrode material is the content in the negative electrode material extracted from a fully charged lead-acid battery prepared using a method described below. These lower and upper limits can be combined in any combination.
負極電極材料に含まれる炭素質材料としては、カーボンブラック、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボンなどを用いることができる。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ランプブラックなどが例示される。ファーネスブラックには、ケッチェンブラック(商品名)も含まれる。黒鉛は、黒鉛型の結晶構造を含む炭素質材料であればよく、人造黒鉛および天然黒鉛のいずれであってもよい。負極電極材料は、炭素質材料を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。 Carbonaceous materials contained in the negative electrode material may include carbon black, graphite, hard carbon, soft carbon, etc. Examples of carbon black include acetylene black, furnace black, and lamp black. Furnace black also includes Ketjen Black (trade name). Graphite may be any carbonaceous material containing a graphite-type crystal structure, and may be either artificial graphite or natural graphite. The negative electrode material may contain one type of carbonaceous material, or two or more types.
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。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。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. These lower and upper limits can be combined in any manner.
(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。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。
(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. These lower and upper limits can be combined in any manner.
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、必要に応じて有機防縮剤、炭素質材料、硫酸バリウム、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。The negative electrode plate can be formed by applying or filling a negative electrode paste onto a negative electrode collector, maturing and drying the negative electrode paste to produce 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 and, if necessary, at least one selected from the group consisting of an organic shrinkage inhibitor, a carbonaceous material, barium sulfate, and other additives, and kneading the mixture. When maturing, it is preferable to mature 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。 Formation can be carried out by immersing a plate group including unformed negative plates in an electrolyte containing sulfuric acid in a lead-acid battery container and then charging the plate group. However, formation may also be carried out before assembling the lead-acid battery or the plate group. Formation produces spongy lead.
(負極電極材料の構成成分の分析)
以下に、負極電極材料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Bと称する)を入手する。試料Bは、必要に応じて粉砕され、分析に供される。
(Analysis of components of negative electrode material)
The method of analyzing the components of the negative electrode material will be described below. 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 an attachment member is included in the negative electrode plate after drying, the attachment member is removed by peeling. Next, a sample (hereinafter referred to as sample B) is obtained by separating the negative electrode material from the negative electrode plate. Sample B is crushed as necessary and subjected to analysis.
(1)有機防縮剤の分析
(1-1)負極電極材料中の有機防縮剤の定性分析
粉砕した試料B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、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。
(1) Analysis of organic shrink-preventing agent (1-1) Qualitative analysis of organic shrink-preventing agent in negative electrode material The ground sample B is immersed in a 1 mol/L aqueous sodium hydroxide solution to extract the organic shrink-preventing agent. Next, insoluble components are removed from the extract 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 placing the solution in 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.
(1-2)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(1-1)と同様に、有機防縮剤を含む抽出物から不溶成分を濾過で取り除いた後の溶液を得る。得られた溶液について、紫外可視吸収スペクトルを測定する。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、負極電極材料中の有機防縮剤の含有量を求める。
(1-2) Determination of the content of organic shrink-preventing agent in the negative electrode material As in (1-1) above, a solution is obtained by removing insoluble components from an extract containing the organic shrink-preventing agent by filtration. The ultraviolet-visible absorption spectrum of the obtained solution is measured. The content of the organic shrink-preventing agent in the negative electrode material is determined using the intensity of the peak characteristic of the organic shrink-preventing agent 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 be impossible 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 spectrum, and NMR spectrum show similar shapes, and the content of the organic shrink inhibitor is measured using the ultraviolet-visible absorption spectrum.
(2)炭素質材料と硫酸バリウムの定量
粉砕した試料B10gに対し、20質量%濃度の硝酸50mLを加え、約20分加熱し、鉛成分を鉛イオンとして溶解させる。得られた溶液を濾過して、炭素質材料、硫酸バリウム等の固形分を濾別する。
(2) Quantitative Determination of Carbonaceous Material and Barium Sulfate 50 mL of 20% by mass nitric acid was added to 10 g of the crushed sample B, and the mixture was heated for about 20 minutes to dissolve the lead components as lead ions. The resulting solution was filtered to separate the carbonaceous material, barium sulfate, and other solids.
得られた固形分を水中に分散させて分散液とした後、篩いを用いて分散液から炭素質材料および硫酸バリウム以外の成分(例えば補強材)を除去する。次に、分散液に対し、予め質量を測定したメンブレンフィルタを用いて吸引ろ過を施し、濾別された試料とともにメンブレンフィルタを110℃±5℃の乾燥器で乾燥する。濾別された試料は、炭素質材料と硫酸バリウムとの混合試料である。乾燥後の混合試料(以下、試料Cと称する)とメンブレンフィルタとの合計質量からメンブレンフィルタの質量を差し引いて、試料Cの質量(Mm)を測定する。その後、試料Cをメンブレンフィルタとともに坩堝に入れ、1300℃以上で灼熱灰化させる。残った残渣は酸化バリウムである。酸化バリウムの質量を硫酸バリウムの質量に変換して硫酸バリウムの質量(MB)を求める。質量Mmから質量MBを差し引いて炭素質材料の質量を算出する。 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 C) and the membrane filter to measure the mass (M m ) of sample C. Then, sample C 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. The mass of the carbonaceous material is calculated by subtracting the mass M B from the mass M m .
(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 without weaving them, 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 powders, 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 recesses and protrusions interlocked.
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 (that is, a single layer of 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、上記のポリマー化合物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 above-mentioned polymer compound.
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以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。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 may be 1.32 or less. These lower and upper limits can be combined in any manner.
(その他)
鉛蓄電池は、電槽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。極板群は、電槽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電槽に収容する工程の後、必要に応じて、正極板および負極板の少なくとも一方を化成する工程を含んでもよい。1つの電槽には、通常、1つの極板群が収容されている。必要に応じて、1つの電槽に2つ以上の極板群が収容されていてもよい。鉛蓄電池は、極板群および電解液が収容された電槽を、1つ備えていてもよく、2つ以上備えていてもよい。極板群および電解液が収容された電槽を2つ以上備える場合、各極板群は、通常、直列に接続されている。
(others)
The lead-acid battery can be obtained by a manufacturing method including a step of housing an electrode plate group and an electrolyte in a battery case. The electrode plate group is assembled by stacking a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator so that the separator is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate prior to housing in the battery case. The positive electrode plate, the negative electrode plate, the electrolyte, and the separator are each prepared prior to assembling the electrode plate group. The manufacturing method of the lead-acid battery may include a step of forming at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, as necessary, after the step of housing the electrode plate group and the electrolyte in the battery case. One battery case usually houses one electrode plate group. Two or more electrode plate groups may be housed in one battery case as necessary. The lead-acid battery may include one battery case housing the electrode plate group and the electrolyte, or may include two or more battery cases. When two or more battery cases housing the electrode plate group and the electrolyte are provided, the electrode plate groups are usually connected in series.
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枚以上の正極板を備える場合、少なくとも1枚の正極板について、正極電極材料の密度が上述の範囲であり、かつ上記(a)および(b)の条件の少なくとも一方を充足していれば、この正極板について抵抗成分の生成が低減され、このような正極板の枚数に応じて、鉛蓄電池における高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率を低減する効果が得られる。高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減する観点からは、極板群に含まれる正極板の枚数の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正極板であることが好ましい。極板群に含まれる正極板のうち、正極電極材料の密度が上述の範囲であり、かつ上記の条件を充足する正極板の比率は、100%以下である。極板群に含まれる正極板の全てが、正極電極材料の密度が上述の範囲であり、かつ上記の条件を充足することが特に好ましい。Each plate in the plate group may be one or more. When the plate group has two or more positive plates, if the density of the positive electrode material for at least one positive plate is within the above-mentioned range and at least one of the above conditions (a) and (b) is satisfied, the generation of resistance components for this positive plate is reduced, and the effect of reducing the occurrence rate of voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle in the lead-acid battery is obtained according to the number of such positive plates. From the viewpoint of further reducing the occurrence rate of voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle, it is preferable that 50% or more (more preferably 80% or more or 90% or more) of the number of positive plates included in the plate group are positive plates that satisfy the above-mentioned conditions. Of the positive plates included in the plate group, the ratio of positive plates whose density of the positive electrode material is within the above-mentioned range and that satisfy the above-mentioned conditions is 100% or less. It is particularly preferable that all of the positive plates included in the plate group have a density of the positive electrode material within the above-mentioned range and satisfy the above-mentioned conditions.
鉛蓄電池が、2つ以上の極板群を有する場合には、少なくとも一部の極板群が、正極電極材料の密度が上述の範囲であり、かつ上記のような条件を充足する正極板を備えていればよい。高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減する観点からは、鉛蓄電池に含まれる極板群の個数の50%以上(より好ましくは80%以上または90%以上)が、正極電極材料の密度が上述の範囲であり、かつ上記の条件を充足する正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極板群のうち、正極電極材料の密度が上述の範囲であり、かつ上記の条件を充足する正極板を含む極板群を備える極板群の比率は、100%以下である。鉛蓄電池に含まれる極板群の全てが、正極電極材料の密度が上述の範囲であり、かつ上記の条件を充足する正極板を備えることが好ましい。When a lead-acid battery has two or more plate groups, at least some of the plate groups may have positive plates whose positive electrode material has a density in the above-mentioned range and satisfy the above-mentioned conditions. From the viewpoint of further reducing the occurrence rate of voltage rise in the high-temperature deep discharge cycle, it is preferable that 50% or more (more preferably 80% or more or 90% or more) of the plate groups included in the lead-acid battery have plate groups whose positive electrode material has a density in the above-mentioned range and satisfy the above-mentioned conditions. The ratio of the plate groups included in the lead-acid battery that have plate groups whose positive electrode material has a density in the above-mentioned range and satisfy the above-mentioned conditions is 100% or less. It is preferable that all of the plate groups included in the lead-acid battery have positive plates whose positive electrode material has a density in the above-mentioned range and satisfy the above-mentioned conditions.
図1は、本発明の実施形態に係る鉛蓄電池の蓋を外した一例を模式的に示す斜視図である。図2Aは、図1の鉛蓄電池の正面図であり、図2Bは、図2AのIIB-IIB線における断面を矢印方向から見たときの概略断面図である。
鉛蓄電池1は、極板群11と電解液12とを収容する電槽10を具備する。極板群11は、それぞれ複数枚の負極板2およびクラッド式正極板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とクラッド式正極板3との間に、シート状のセパレータ4が挟まれている状態を示すが、セパレータの形態は特に限定されない。
Fig. 1 is a perspective view showing an example of a lead-acid battery according to an embodiment of the present invention with the cover removed. Fig. 2A is a front view of the lead-acid battery shown in Fig. 1, and Fig. 2B is a schematic cross-sectional view of the section taken along line IIB-IIB in Fig. 2A as viewed from the direction of the arrows.
The lead-
複数の負極板2のそれぞれの上部には、上方に突出する集電用の耳部(図示せず)が設けられている。複数のクラッド式正極板3のそれぞれの上部にも、上方に突出する集電用の耳部(図示せず)が設けられている。そして、負極板2の耳部同士は負極用ストラップ5aにより連結され一体化されている。同様に、クラッド式正極板3の耳部同士も正極用ストラップ5bにより連結されて一体化されている。負極用ストラップ5aの上部には負極柱6aの下端部が固定され、正極用ストラップ5bの上部には正極柱6bの下端部が固定されている。The upper part of each of the multiple negative electrode plates 2 is provided with an upwardly protruding current collecting lug (not shown). The upper part of each of the multiple clad type
本発明の一側面に係る鉛蓄電池用クラッド式正極板および鉛蓄電池を以下にまとめて記載する。The clad positive electrode plate for a lead-acid battery and the lead-acid battery according to one aspect of the present invention are summarized below.
(1)鉛蓄電池用クラッド式正極板であって、
前記正極板は、複数の多孔質のチューブと、前記チューブ内に収容された芯金と、前記チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の前記芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備え、
前記正極電極材料は、有機繊維を含み、
前記正極電極材料の密度は、3.75g/cm3以下であり、
前記正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの前記有機繊維の本数は、400以上15000以下である、鉛蓄電池用クラッド式正極板。
(1) A clad type positive electrode plate for a lead-acid battery,
The positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, metal cores housed in the tubes, a positive electrode material filled in the tubes, and a current collecting portion connecting one end of the length direction of the plurality of metal cores arranged in a row,
The positive electrode material includes organic fibers,
The density of the positive electrode material is 3.75 g/ cm3 or less,
The clad type positive electrode plate for a lead-acid battery, wherein the number of the organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material is 400 or more and 15,000 or less.
(2)上記(1)において、前記正極電極材料の単位体積当たりの前記有機繊維の本数は、800以上であってもよい。
(3)上記(1)または(2)において、前記正極電極材料の単位体積当たりの前記有機繊維の本数は、10000以下、7500以下、または7200以下であってもよい。
(2) In the above (1), the number of the organic fibers per unit volume of the positive electrode material may be 800 or more.
(3) In the above (1) or (2), the number of the organic fibers per unit volume of the positive electrode material may be 10,000 or less, 7,500 or less, or 7,200 or less.
(4)上記(1)~(3)のいずれか1つにおいて、前記正極電極材料に占める前記有機繊維の比率は、0.013体積%以上0.5体積%以下であってもよい。(4) In any one of (1) to (3) above, the ratio of the organic fibers to the positive electrode material may be 0.013 volume % or more and 0.5 volume % or less.
(5)鉛蓄電池用クラッド式正極板であって、
前記正極板は、複数の多孔質のチューブと、前記チューブ内に収容された芯金と、前記チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の前記芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備え、
前記正極電極材料は、有機繊維を含み、
前記正極電極材料の密度は、3.75g/cm3以下であり、
前記正極電極材料に占める前記有機繊維の比率は、0.013体積%以上0.5体積%以下である、鉛蓄電池用クラッド式正極板。
(5) A clad type positive electrode plate for a lead-acid battery,
The positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, metal cores housed in the tubes, a positive electrode material filled in the tubes, and a current collecting portion connecting one end of the length direction of the plurality of metal cores arranged in a row,
The positive electrode material includes organic fibers,
The density of the positive electrode material is 3.75 g/ cm3 or less,
A clad type positive electrode plate for a lead-acid battery, wherein a ratio of the organic fibers to the positive electrode material is 0.013 volume % or more and 0.5 volume % or less.
(6)上記(1)~(5)のいずれか1つにおいて、前記正極電極材料に占める前記有機繊維の比率は、0.026体積%以上であってもよい。(6) In any one of (1) to (5) above, the ratio of the organic fibers to the positive electrode material may be 0.026 volume percent or more.
(7)上記(1)~(6)のいずれか1つにおいて、前記正極電極材料に占める前記有機繊維の比率は、0.32体積%以下、0.25体積%以下、または0.23体積%以下であってもよい。(7) In any one of (1) to (6) above, the ratio of the organic fibers to the positive electrode material may be 0.32 vol.% or less, 0.25 vol.% or less, or 0.23 vol.% or less.
(8)上記(1)~(7)のいずれか1つにおいて、前記有機繊維は、比重が1.2以上の繊維(第1繊維)を含んでもよい。(8) In any one of (1) to (7) above, the organic fiber may include a fiber (first fiber) having a specific gravity of 1.2 or more.
(9)上記(8)において、前記第1繊維の比重は、1.25以上または1.26以上であってもよい。(9) In (8) above, the specific gravity of the first fiber may be 1.25 or more or 1.26 or more.
(10)上記(8)または(9)において、前記第1繊維の比重は、1.7以下、1.6以下または1.5以下であってもよい。(10) In (8) or (9) above, the specific gravity of the first fiber may be 1.7 or less, 1.6 or less, or 1.5 or less.
(11)上記(8)~(10)のいずれか1つにおいて、前記正極電極材料に含まれる前記有機繊維全体に占める前記第1繊維の比率は、60体積%以上、75体積%以上、または90体積%以上であってもよい。(11) In any one of (8) to (10) above, the ratio of the first fiber to the total organic fibers contained in the positive electrode material may be 60 volume% or more, 75 volume% or more, or 90 volume% or more.
(12)上記(11)において、前記第1繊維の比率は、100体積%以下であってもよい。(12) In (11) above, the ratio of the first fiber may be 100 volume % or less.
(13)上記(8)~(10)のいずれか1つにおいて、前記正極電極材料は、前記有機繊維として、前記第1繊維のみを含んでもよい。(13) In any one of (8) to (10) above, the positive electrode material may contain only the first fiber as the organic fiber.
(14)上記(1)~(13)のいずれか1つにおいて、前記有機繊維は、酸素元素を含んでいてもよい。 (14) In any one of (1) to (13) above, the organic fiber may contain an oxygen element.
(15)上記(14)において、前記有機繊維中の前記酸素元素の含有量は、10000μmol/g以上、15000μmol/g以上、17000μmol/g以上、17400μmol/g以上、19000μmol/g以上、20000μmol/g以上、または20800μmol/g以上であってもよい。 (15) In (14) above, the content of the oxygen element in the organic fiber may be 10,000 μmol/g or more, 15,000 μmol/g or more, 17,000 μmol/g or more, 17,400 μmol/g or more, 19,000 μmol/g or more, 20,000 μmol/g or more, or 20,800 μmol/g or more.
(16)上記(14)または(15)において、前記有機繊維中の前記酸素元素の含有量は、50000μmol/g以下、40000μmol/g以下、または35000μmol/g以下であってもよい。 (16) In (14) or (15) above, the content of the oxygen element in the organic fiber may be 50,000 μmol/g or less, 40,000 μmol/g or less, or 35,000 μmol/g or less.
(17)上記(1)~(16)のいずれか1つにおいて、前記有機繊維の平均繊維径は、1μm以上、5μm以上、または10μm以上であってもよい。(17) In any one of (1) to (16) above, the average fiber diameter of the organic fibers may be 1 μm or more, 5 μm or more, or 10 μm or more.
(18)上記(1)~(17)のいずれか1つにおいて、前記有機繊維の平均繊維径は、50μm以下、30μm以下または20μm以下であってもよい。(18) In any one of (1) to (17) above, the average fiber diameter of the organic fibers may be 50 μm or less, 30 μm or less, or 20 μm or less.
(19)上記(1)~(18)のいずれか1つにおいて、前記有機繊維の平均繊維長は、0.1mm以上、0.5mm以上、1mm以上、1.5mm以上、または2mm以上であってもよい。(19) In any one of (1) to (18) above, the average fiber length of the organic fibers may be 0.1 mm or more, 0.5 mm or more, 1 mm or more, 1.5 mm or more, or 2 mm or more.
(20)上記(1)~(19)のいずれか1つにおいて、前記有機繊維の平均繊維長は、10mm以下、または6mm以下であってもよい。(20) In any one of (1) to (19) above, the average fiber length of the organic fibers may be 10 mm or less, or 6 mm or less.
(21)上記(1)~(20)のいずれか1つにおいて、前記有機繊維は、ポリエステル繊維、アセタール化ポリビニルアルコール繊維、ポリウレタン繊維、およびセルロース繊維からなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。(21) In any one of (1) to (20) above, the organic fibers may include at least one selected from the group consisting of polyester fibers, acetalized polyvinyl alcohol fibers, polyurethane fibers, and cellulose fibers.
(22)上記(1)~(21)のいずれか1つにおいて、前記正極電極材料の密度は、3.7g/cm3以下であってもよい。 (22) In any one of the above (1) to (21), the density of the positive electrode material may be 3.7 g/ cm3 or less.
(23)上記(1)~(22)のいずれか1つにおいて、前記正極電極材料の密度は、3.3g/cm3以上であってもよい。 (23) In any one of the above (1) to (22), the density of the positive electrode material may be 3.3 g/ cm3 or more.
(24)鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、少なくとも1つの極板群および電解液を備え、
前記極板群は、少なくとも1つの、上記(1)~(23)のいずれか1つのクラッド式正極板と、少なくとも1つの負極板と、前記クラッド式正極板および前記負極板の間に介在するセパレータとを備える、鉛蓄電池。
(24) A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one electrode plate group and an electrolyte,
The plate group includes at least one clad type positive plate according to any one of (1) to (23) above, at least one negative plate, and a separator interposed between the clad type positive plate and the negative plate. A lead-acid battery.
(25)上記(24)において、前記負極板は、負極電極材料を含んでもよい。(25) In (24) above, the negative electrode plate may contain a negative electrode material.
(26)上記(25)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。(26) In the above (25), the negative electrode material may contain an organic shrinkage inhibitor.
(27)上記(26)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、0.01質量%以上、または0.05質量%以上であってもよい。(27) In the above (26), the content of the organic shrinkage inhibitor in the negative electrode material may be 0.01 mass% or more, or 0.05 mass% or more.
(28)上記(26)または(27)において、前記負極電極材料中の前記有機防縮剤の含有量は、1.0質量%以下、または0.5質量%以下であってもよい。(28) In the above (26) or (27), the content of the organic shrinkage inhibitor in the negative electrode material may be 1.0 mass% or less, or 0.5 mass% or less.
(29)上記(25)~(28)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。(29) In any one of (25) to (28) above, the negative electrode material may contain a carbonaceous material.
(30)上記(29)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。(30) In the above (29), the content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 0.05 mass% or more, or 0.10 mass% or more.
(31)上記(29)または(30)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。(31) In the above (29) or (30), the content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 5 mass% or less, or 3 mass% or less.
(32)上記(25)~(31)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。(32) In any one of (25) to (31) above, the negative electrode material may contain barium sulfate.
(33)上記(32)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。(33) In the above (32), the content of the barium sulfate in the negative electrode material may be 0.05 mass% or more, or 0.10 mass% or more.
(34)上記(32)または(33)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。(34) In the above (32) or (33), the content of the barium sulfate in the negative electrode material may be 3% by mass or less, or 2% by mass or less.
(35)上記(25)~(34)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。(35) In any one of (25) to (34) 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.
(36)上記(25)~(35)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。(36) In any one of (25) to (35) 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~E19、R1~R2、およびC1~C6》
(1)正極板の作製
クラッド式正極板を下記の手順で作製する。
まず、耳部を備える集電部に長さ方向の一端部が一体化された15本の芯金のそれぞれを、15個のチューブ内にそれぞれ収容する。耳部が露出した状態となるように、集電部とチューブの集電部側の長さ方向の一端部とを樹脂で覆うことにより樹脂製の上部連座を形成する。なお、芯金および集電部の材質は、Pb-Sb系合金であり、各芯金の長さは295mmである。チューブとしては、長さ310mm、外径9.5mmのガラス繊維製の多孔質チューブを用いる。
Lead-acid batteries E1 to E19, R1 to R2, and C1 to C6
(1) Preparation of Positive Electrode Plate A clad type positive electrode plate is prepared by the following procedure.
First, 15 cores, each having one end in the length direction integrated with a current collector having an ear, are housed in each of 15 tubes. The current collector and one end in the length direction of the tube on the current collector side are covered with resin so that the ear is exposed, forming a resin upper link. The material of the cores and current collector is a Pb-Sb alloy, and each core is 295 mm long. A porous tube made of glass fiber, 310 mm long and 9.5 mm in outer diameter, is used as the tube.
鉛粉(酸化鉛80質量%および金属鉛20質量%を含む)と鉛丹と表に示す有機繊維と水と希硫酸とを混練することにより調製した正極スラリーを、チューブの長さ方向の他端部の開口から充填する。次いで、チューブの他端部の開口を、下部連座で封止し、乾燥させる。このようにして、未化成のクラッド式正極板を作製する。作製した正極板の幅は、143mmである。 A positive electrode slurry prepared by kneading lead powder (containing 80% by weight of lead oxide and 20% by weight of metallic lead), red lead, the organic fibers shown in the table, water, and dilute sulfuric acid is filled into the opening at the other end of the tube in the longitudinal direction. The opening at the other end of the tube is then sealed with a lower connecting member and dried. In this way, an unformed clad type positive electrode plate is produced. The width of the produced positive electrode plate is 143 mm.
なお、鉛粉と鉛丹との質量比は、9:1とする。有機繊維の添加量は、既述の手順で求められる正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数または正極電極材料に占める有機繊維の比率が表に示す値となるように調整される。正極スラリーの充填量は、既述の手順で求められる正極電極材料の密度が、表に示す値となるように調整される。既述の手順で求められる有機繊維の平均繊維径は14μmであり、平均繊維長は2mmである。 The mass ratio of lead powder to red lead is 9:1. The amount of organic fiber added is adjusted so that the number of organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material or the ratio of organic fibers to the positive electrode material determined by the above-mentioned procedure is the value shown in the table. The filling amount of the positive electrode slurry is adjusted so that the density of the positive electrode material determined by the above-mentioned procedure is the value shown in the table. The average fiber diameter of the organic fibers determined by the above-mentioned procedure is 14 μm, and the average fiber length is 2 mm.
(2)負極板の作製
鉛粉(酸化鉛80質量%および金属鉛20質量%を含む)と、カーボンブラック0.3質量%、有機防縮剤(リグニンスルホン酸ナトリウム)0.1質量%、および硫酸バリウム1.5質量%を、水および希硫酸とともに混合して、負極ペーストを調製する。負極集電体としてSb系合金製の鋳造格子(厚み4.4mm)に負極ペーストを充填し、乾燥させることにより未化成の負極板(厚み4.5mm)を作製する。化成後の負極板1枚において負極電極材料に含まれる負極活物質の質量が、Pb元素換算で750±6gとなるように、負極ペーストの充填量を調節する。負極板の長さは、正極板のチューブの長さと同じにし、負極板の幅は、正極板の幅と同じにする。
(2) Preparation of negative electrode plate Lead powder (containing 80% by mass of lead oxide and 20% by mass of metallic lead), 0.3% by mass of carbon black, 0.1% by mass of organic shrinkage inhibitor (sodium lignin sulfonate), and 1.5% by mass of barium sulfate are mixed with water and dilute sulfuric acid to prepare a negative electrode paste. An unformed negative electrode plate (thickness 4.5 mm) is prepared by filling a cast grid (thickness 4.4 mm) made of Sb-based alloy as a negative electrode current collector with the negative electrode paste and drying it. The amount of the negative electrode paste filled is adjusted so that the mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode material in one negative electrode plate after formation is 750±6 g in terms of Pb element. The length of the negative electrode plate is the same as the length of the tube of the positive electrode plate, and the width of the negative electrode plate is the same as the width of the positive electrode plate.
(3)鉛蓄電池の作製
未化成の負極板4枚と、たがいに同形状の芯金を持つ未化成のクラッド式正極板3枚とを、間にセパレータを介在させた状態で、交互に重ねて、図2Bに示すような極板群を形成する。セパレータとしては、一方の表面にリブを有するポリプロピレン製の微多孔膜を用いる。セパレータは、正極板側にリブが位置するように配置する。
(3) Preparation of lead-acid battery Four unformed negative plates and three unformed clad positive plates having the same core shape are alternately stacked with a separator between them to form an electrode assembly as shown in Fig. 2B. A microporous polypropylene film having ribs on one surface is used as the separator. The separator is arranged so that the ribs are located on the positive plate side.
極板群をポリプロピレン製の電槽に収容し、20℃における比重が1.280である希硫酸を注液して、電槽の開口に蓋を接着により固定する。電槽を30℃±2℃の水槽内に保持した状態で化成を行う。このようにして定格電圧が2Vで定格容量(5時間率)が165Ahである鉛蓄電池E1~E19、C1~C6、およびR1~R2を得る。鉛蓄電池は、化成によりほぼ満充電状態となる。The plate group is placed in a polypropylene battery case, dilute sulfuric acid with a specific gravity of 1.280 at 20°C is poured into it, and a lid is glued to the opening of the battery case. Chemical formation is carried out while the battery case is kept in a water tank at 30°C ± 2°C. In this way, lead-acid batteries E1 to E19, C1 to C6, and R1 to R2 are obtained, each with a rated voltage of 2V and a rated capacity (5-hour rate) of 165 Ah. The lead-acid batteries are brought to a nearly fully charged state by chemical formation.
(4)評価
(a)高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率
満充電状態の化成後の鉛蓄電池を用いて、高温深放電サイクル試験を行う。高温深放電サイクル試験では、鉛蓄電池を、温度75℃±5℃の水槽内に保持した状態で、41.25Aの電流で3時間放電し、29.7Aの電流で5.44時間充電する。この放電および充電のサイクルを1サイクルとして200サイクル充放電を繰り返す。
(4) Evaluation (a) Occurrence rate of voltage rise in high-temperature deep discharge cycle A high-temperature deep discharge cycle test is performed using a lead-acid battery after formation in a fully charged state. In the high-temperature deep discharge cycle test, the lead-acid battery is discharged for 3 hours at a current of 41.25 A while being held in a water tank at a temperature of 75°C ± 5°C, and is charged for 5.44 hours at a current of 29.7 A. This discharge and charge cycle is counted as one cycle, and the charge and discharge cycle is repeated 200 times.
200サイクルの充放電の間で、充電時に鉛蓄電池の端子電圧が2.4Vに到達するまでの時間が3.5時間を下回るサイクルの比率(%)を求める。この比率が、高温深放電サイクル試験における充電時の電圧上昇の発生率に相当し、高温深放電サイクルでの電圧上昇を評価する指標となる。 Among 200 charge/discharge cycles, the percentage of cycles in which the time it takes for the lead-acid battery terminal voltage to reach 2.4 V during charging is less than 3.5 hours is determined. This percentage corresponds to the occurrence rate of voltage rise during charging in the high-temperature deep discharge cycle test, and serves as an index for evaluating voltage rise during high-temperature deep discharge cycles.
(b)初期容量
鉛蓄電池C1、E1、およびE14~E19については、初期容量を下記の手順で測定する。
まず、満充電状態の化成後の鉛蓄電池を、温度30℃±2℃の水槽内に保持した状態で、33Aの電流で70Vまで放電し、次いで33Aの電流で放電電気量に対して135%の電気量となるまで充電する。再度、33Aの電流で1.70Vまで放電し、このときの放電容量を測定し、初期容量とする。初期容量は、鉛蓄電池C1の初期容量を100%としたときの比率で評価する。
結果を表1~表4および図3~図9に示す。
(b) Initial Capacity For the lead-acid batteries C1, E1, and E14 to E19, the initial capacity is measured by the following procedure.
First, the lead-acid battery after chemical formation in a fully charged state is discharged to 70 V at a current of 33 A while being held in a water tank at a temperature of 30° C.±2° C., and then is charged at a current of 33 A until the amount of electricity becomes 135% of the amount of electricity discharged. It is again discharged to 1.70 V at a current of 33 A, and the discharge capacity at this time is measured and regarded as the initial capacity. The initial capacity is evaluated as a ratio when the initial capacity of the lead-acid battery C1 is regarded as 100%.
The results are shown in Tables 1 to 4 and FIGS.
表1および図3に示されるように、クラッド式正極板の正極電極材料において、密度が3.75g/cm3以下になると、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率が増加する(C1~C4とC5~C6との比較)。それに対し、正極電極材料が有機繊維を含むことで、密度が3.75g/cm3以下である場合の高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率を大幅に低減できる(C1~C4とE1~E4との比較)。これは、正極電極材料中に有機繊維が存在することで、イオンの移動が妨げられ、抵抗成分が生成しにくくなるためと考えられる。なお、正極電極材料の密度が3.75g/cm3を超える場合には、有機繊維の有無により高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率に差異は見られない(C5~C6とR1~R2との比較)。換言すると、高温深放電サイクルでの電圧上昇の課題自体が存在しない。 As shown in Table 1 and FIG. 3, in the positive electrode material of the clad type positive plate, when the density is 3.75 g/cm 3 or less, the occurrence rate of voltage rise in the high temperature deep discharge cycle increases (comparison between C1 to C4 and C5 to C6). In contrast, by including organic fibers in the positive electrode material, the occurrence rate of voltage rise in the high temperature deep discharge cycle when the density is 3.75 g/cm 3 or less can be significantly reduced (comparison between C1 to C4 and E1 to E4). This is thought to be because the presence of organic fibers in the positive electrode material hinders the movement of ions, making it difficult to generate resistance components. In addition, when the density of the positive electrode material exceeds 3.75 g/cm 3 , there is no difference in the occurrence rate of voltage rise in the high temperature deep discharge cycle depending on the presence or absence of organic fibers (comparison between C5 to C6 and R1 to R2). In other words, there is no problem of voltage rise in the high temperature deep discharge cycle.
表2、図4および図5に示されるように、高温深放電サイクルでの電圧上昇の低減効果は、正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数が400以上および/または正極電極材料に占める有機繊維の比率が0.013体積%以上の場合に得ることができる。高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減する観点からは、正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの有機繊維の本数は800以上および/または正極電極材料に占める有機繊維の比率は0.026体積%以上が好ましい。 As shown in Table 2, Figures 4 and 5, the effect of reducing voltage rise during high-temperature deep discharge cycles can be obtained when the number of organic fibers per unit volume ( cm3 ) of the positive electrode material is 400 or more and/or the ratio of organic fibers to the positive electrode material is 0.013 volume% or more. From the viewpoint of further reducing the occurrence rate of voltage rise during high-temperature deep discharge cycles, it is preferable that the number of organic fibers per unit volume ( cm3 ) of the positive electrode material is 800 or more and/or the ratio of organic fibers to the positive electrode material is 0.026 volume% or more.
表3および図6に示されるように、有機繊維の比重が1.2以上(好ましくは1.25以上または1.26以上)の場合には、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減することができる。As shown in Table 3 and Figure 6, when the specific gravity of the organic fiber is 1.2 or more (preferably 1.25 or more or 1.26 or more), the occurrence rate of voltage rise during high-temperature deep discharge cycles can be further reduced.
表3および図7に示されるように、有機繊維の酸素元素含有量が15000μmol/g以上(好ましくは17000μmol/g以上または17400μmol/g以上)の場合には、高温深放電サイクルでの電圧上昇の発生率をさらに低減することができる。As shown in Table 3 and Figure 7, when the oxygen element content of the organic fiber is 15,000 μmol/g or more (preferably 17,000 μmol/g or more or 17,400 μmol/g or more), the occurrence rate of voltage rise during high-temperature deep discharge cycles can be further reduced.
これらの効果は、正極電極材料における有機繊維の分散性が高まることで、イオンの移動がさらに制限されることによると考えられる。 These effects are thought to be due to the increased dispersion of organic fibers in the positive electrode material, which further restricts the movement of ions.
表4および図8に示されるように、より高い初期容量を確保し易い観点からは、正極電極材料の単位体積当たりの有機繊維の本数は、7500以下または7200以下がより好ましい。同様の観点から、正極電極材料に占める有機繊維の比率は、0.25体積%以下または0.23体積%以下がより好ましい(表4および図9)。As shown in Table 4 and Figure 8, from the viewpoint of easily securing a higher initial capacity, the number of organic fibers per unit volume of the positive electrode material is preferably 7500 or less or 7200 or less. From the same viewpoint, the ratio of organic fibers in the positive electrode material is preferably 0.25 vol.% or less or 0.23 vol.% or less (Table 4 and Figure 9).
本発明の一側面に係るクラッド式正極板は、産業用の長寿命型の鉛蓄電池または電動車両(フォークリフトなど)用の鉛蓄電池などに好適に利用できる。また、クラッド式正極板は、例えば、自動車、バイクなどの車両用の鉛蓄電池に用いてもよい。しかし、これらの用途は、一例であり、クラッド式正極板およびこれを備える鉛蓄電池の用途はこれらに限定されない。The clad positive plate according to one aspect of the present invention can be suitably used in long-life industrial lead-acid batteries or lead-acid batteries for electric vehicles (such as forklifts). The clad positive plate may also be used in lead-acid batteries for vehicles such as automobiles and motorcycles. However, these applications are merely examples, and the applications of the clad positive plate and the lead-acid battery including the same are not limited to these.
1:鉛蓄電池
2:負極板
3:正極板
4:セパレータ
5a:負極用ストラップ
5b:正極用ストラップ
6a:負極柱
6b:正極柱
10:電槽
11:極板群
12:電解液
1: Lead-acid battery 2: Negative electrode plate 3: Positive electrode plate 4:
Claims (7)
前記正極板は、複数の多孔質のチューブと、前記チューブ内に収容された芯金と、前記チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の前記芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備え、
前記正極電極材料は、有機繊維を含み、
前記正極電極材料の密度は、3.75g/cm3以下であり、
前記正極電極材料の単位体積(cm3)当たりの前記有機繊維の本数は、400以上15000以下である、鉛蓄電池用クラッド式正極板。 A clad type positive electrode plate for a lead-acid battery,
The positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, metal cores housed in the tubes, a positive electrode material filled in the tubes, and a current collecting portion connecting one end of the length direction of the plurality of metal cores arranged in a row,
The positive electrode material includes organic fibers,
The density of the positive electrode material is 3.75 g/ cm3 or less,
The number of the organic fibers per unit volume (cm 3 ) of the positive electrode material is 400 or more and 15,000 or less.
前記正極板は、複数の多孔質のチューブと、前記チューブ内に収容された芯金と、前記チューブ内に充填された正極電極材料と、一列に並んだ状態の複数の前記芯金の長さ方向の一端部を連結する集電部とを備え、The positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, metal cores housed in the tubes, a positive electrode material filled in the tubes, and a current collecting portion connecting one end of the length direction of the plurality of metal cores arranged in a row,
前記正極電極材料は、有機繊維を含み、The positive electrode material includes organic fibers,
前記正極電極材料の密度は、3.75g/cmThe density of the positive electrode material is 3.75 g/cm 33 以下であり、is as follows:
前記正極電極材料に占める前記有機繊維の比率は、0.013体積%以上0.5体積%以下である、鉛蓄電池用クラッド式正極板。A clad type positive electrode plate for a lead-acid battery, wherein a ratio of the organic fiber to the positive electrode material is 0.013 volume % or more and 0.5 volume % or less.
前記有機繊維中の前記酸素元素の含有量は、10000μmol/g以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用クラッド式正極板。The clad type positive electrode plate for a lead acid battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the oxygen element in the organic fiber is 10000 μmol/g or more.
前記鉛蓄電池は、少なくとも1つの極板群および電解液を備え、The lead-acid battery includes at least one electrode plate group and an electrolyte;
前記極板群は、少なくとも1つの、請求項1~6のいずれか1項に記載のクラッド式正極板と、少なくとも1つの負極板と、前記クラッド式正極板および前記負極板の間に介在するセパレータとを備える、鉛蓄電池。The plate group comprises at least one clad type positive plate according to any one of claims 1 to 6, at least one negative plate, and a separator interposed between the clad type positive plate and the negative plate. A lead-acid battery.
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