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JP7697225B2 - Clad type positive electrode plate for lead-acid battery and lead-acid battery - Google Patents
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JP7697225B2 - 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.

鉛蓄電池では、正極板として、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。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、を含む。クラッド式正極板では、正極集電体の形状によって電池の特性が変化する。そのため、様々な正極集電体が提案されてきた。 In lead-acid batteries, paste-type positive plates and clad-type positive plates are used as the positive plate. A clad-type positive plate includes, for example, multiple porous tubes, a metal core housed in the tube, and a positive electrode material filled in the tube. In clad-type positive plates, the battery characteristics change depending on the shape of the positive current collector. For this reason, various positive current collectors have been proposed.

特許文献1(特開昭50-161640号公報)は、「引抜き成形した鉛或は鉛合金の棒状体を適当間隔に加圧して羽根を有する芯金を形成する工程と,この芯金を鋳型に抜着し,鉛或は鉛合金の溶湯を注入して枠体を形成する工程とからなる鉛蓄電池用クラッド式格子体の製造方法。」を開示している。 Patent document 1 (JP Patent Publication 50-161640) discloses a method for manufacturing a clad grid for a lead-acid battery, comprising the steps of: pressing a drawn lead or lead alloy rod at appropriate intervals to form a core with blades; and removing the core from a mold and injecting molten lead or lead alloy into the mold to form a frame.

特許文献2(特開昭56-167272号公報)は、「横棒に所定の間隔で複数本の縦棒を垂下させたくし歯状をなす鉛合金素材の前記横棒を折曲重合し、前記縦棒を芯金としてなるファイバークラッド式基板。」を開示している。 Patent document 2 (JP Patent Publication 56-167272) discloses a fiber clad substrate made of "a comb-like lead alloy horizontal bar with multiple vertical bars hanging down at predetermined intervals, the horizontal bar being folded and overlapped, with the vertical bars serving as a core metal."

特開昭50-161640号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 50-161640 特開昭56-167272号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-167272

従来のクラッド式正極板では、正極電極材料の化成度を充分に高めることができない場合があった。このような状況において、本発明は、正極電極材料の化成度を高めることができる鉛蓄電池用クラッド式正極板、およびそれを含む鉛蓄電池を提供することを目的の1つとする。 In conventional clad positive plates, it was sometimes impossible to sufficiently increase the chemical conversion of the positive electrode material. In this situation, one of the objects of the present invention is to provide a clad positive plate for a lead-acid battery that can increase the chemical conversion of the positive electrode material, and a lead-acid battery that includes the same.

本発明の一側面は、鉛蓄電池用のクラッド式正極板に関する。当該正極板は、少なくとも1つの多孔質のチューブと、前記多孔質チューブ内に充填された正極電極材料と、正極集電体と、を含み、前記正極集電体は、少なくとも1つの芯金と、前記芯金の端部につながっている集電部とを含み、前記芯金は、前記チューブの中に配置され、且つ、前記正極電極材料と接触しており、前記芯金は、前記集電部側の第1の端部と前記第1の端部とは反対側の第2の端部とを有する棒状部を含み、前記第1の端部において、前記棒状部の中心は前記チューブの中心からずれており、前記第1の端部において、前記棒状部と前記チューブとの最短距離が2.0mm以下である。 One aspect of the present invention relates to a clad type positive plate for a lead acid battery. The positive plate includes at least one porous tube, a positive electrode material filled in the porous tube, and a positive current collector. The positive current collector includes at least one core and a current collector connected to an end of the core. The core is disposed in the tube and is in contact with the positive electrode material. The core includes a rod-shaped portion having a first end on the current collector side and a second end opposite the first end. At the first end, the center of the rod-shaped portion is offset from the center of the tube. At the first end, the shortest distance between the rod-shaped portion and the tube is 2.0 mm or less.

本発明の他の一側面は、鉛蓄電池に関する。当該鉛蓄電池は、本発明の鉛蓄電池用クラッド式正極板を含む。 Another aspect of the present invention relates to a lead-acid battery. The lead-acid battery includes the clad-type positive electrode plate for a lead-acid battery of the present invention.

本発明によれば、正極電極材料の化成度を高めることができるクラッド式正極板、およびそれを含む鉛蓄電池が得られる。 According to the present invention, a clad type positive electrode plate capable of increasing the degree of chemical conversion of the positive electrode material, and a lead-acid battery including the same can be obtained.

本発明の一実施形態に係るクラッド式正極板を模式的に示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing a schematic diagram of a clad type positive electrode plate according to one embodiment of the present invention. 図1の線II-IIにおける概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 図2の線III-III線における概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 図2および図3に示した芯金の配置を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a schematic arrangement of the core metals shown in FIGS. 2 and 3 . 本発明の実施形態に係る鉛蓄電池のフタを外した一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic example of a lead-acid battery according to an embodiment of the present invention with the lid removed. 図5の鉛蓄電池の正面図である。FIG. 6 is a front view of the lead-acid battery of FIG. 5 . 図6Aの線VIB-VIB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。6B is a schematic cross-sectional view taken along line VIB-VIB in FIG. 6A, as viewed from the direction of the arrows. 実施例の結果の一部を示すグラフである。1 is a graph showing some of the results of the examples. 従来のクラッド式正極板の一例の構造を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of an example of a conventional clad type positive electrode plate.

以下では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。なお、本明細書において、「数値A~数値B」という記載の範囲は、数値Aおよび数値Bを含み、「A以上でB以下」と読み替えることが可能である。 The following describes an embodiment of the present invention using examples, but the present invention is not limited to the examples described below. In the following description, specific numerical values and materials may be exemplified, but other numerical values and materials may be applied as long as the effects of the present invention are obtained. In this specification, the range described as "numerical value A to numerical value B" includes numerical value A and numerical value B, and can be read as "greater than or equal to A and less than or equal to B."

(クラッド式正極板)
本実施形態のクラッド式正極板は、鉛蓄電池に用いられる。当該クラッド式正極板は、少なくとも1つの多孔質のチューブと、当該多孔質チューブ内に充填された正極電極材料と、正極集電体と、を含む。当該多孔質のチューブを、以下では「チューブ(T)」と称する場合がある。正極集電体は、少なくとも1つの芯金と、芯金の端部につながっている集電部とを含む。芯金は、チューブ(T)の中に配置され、且つ、正極電極材料と接触している。芯金は、集電部側の第1の端部と第1の端部とは反対側の第2の端部とを有する棒状部を含む。第1の端部において、棒状部の中心はチューブ(T)の中心からずれている。第1の端部において、棒状部とチューブ(T)との最短距離Lminは2.0mm以下である。
(Clad positive electrode plate)
The clad type positive plate of this embodiment is used in a lead-acid battery. The clad type positive plate includes at least one porous tube, a positive electrode material filled in the porous tube, and a positive electrode current collector. The porous tube may be referred to as a "tube (T)" below. The positive electrode current collector includes at least one core metal and a current collector connected to an end of the core metal. The core metal is disposed in the tube (T) and is in contact with the positive electrode material. The core metal includes a rod-shaped portion having a first end on the current collector side and a second end opposite to the first end. At the first end, the center of the rod-shaped portion is offset from the center of the tube (T). At the first end, the shortest distance Lmin between the rod-shaped portion and the tube (T) is 2.0 mm or less.

チューブ(T)が延びる方向を、以下では「方向DL」と称する場合がある。方向DLは、別の観点では、チューブ(T)の中心軸と平行な方向、または、チューブ(T)の長手方向である。 The direction in which the tube (T) extends may be referred to below as the "direction DL." From another perspective, the direction DL is a direction parallel to the central axis of the tube (T) or the longitudinal direction of the tube (T).

以下の説明において、第1の端部における棒状部の中心とは、第1の端部における棒状部の中心軸の位置を意味する。同様に、第1の端部におけるチューブ(T)の中心とは、第1の端部におけるチューブ(T)の中心軸の位置を意味する。第1の端部における他の構成部材の中心、および、第2の端部における構成部材の中心についても同様に、当該部分における構成部材の中心軸の位置を意味する。 In the following description, the center of the rod-shaped part at the first end means the position of the central axis of the rod-shaped part at the first end. Similarly, the center of the tube (T) at the first end means the position of the central axis of the tube (T) at the first end. Similarly, the centers of other components at the first end and the centers of components at the second end mean the positions of the central axes of the components in the relevant parts.

構成部材(棒状部、チューブ(T)など)が、円柱状または中空の円筒状である場合、当該構成部材の中心軸は、当該構成部材の円形の断面(方向DLに垂直な断面)の中心である。なお、構成部材が円柱状および中空の円筒状のいずれでもない場合、当該構成部材の断面(方向DLに垂直な断面)の重心の位置を、当該構成部材の中心軸の位置とすることができる。すなわち、この場合、方向DLに沿って当該重心をつなげた線を中心軸とみなすことができる。 When a component (rod-shaped portion, tube (T), etc.) is cylindrical or hollow cylindrical, the central axis of the component is the center of the circular cross section of the component (cross section perpendicular to direction DL). If the component is neither cylindrical nor hollow cylindrical, the position of the center of gravity of the cross section of the component (cross section perpendicular to direction DL) can be regarded as the position of the central axis of the component. That is, in this case, the line connecting the centers of gravity along direction DL can be regarded as the central axis.

棒状部とは、その径が概ね一定である領域を意味する。例えば、棒状部の径が長さ方向の位置によって変化する場合、変化する径のうちの最大値と最小値とが、それらの平均値の±15%(好ましくは±5%)の範囲内にある部分であってもよい。棒状部の径は、棒状部が延びる方向(中心軸の方向)に垂直な断面の径である。断面の形状が円でない場合には、断面の面積と同じ面積を有する円(相当円)の直径を棒状部の径とする。 The rod-shaped portion refers to a region whose diameter is generally constant. For example, if the diameter of the rod-shaped portion varies with the position in the longitudinal direction, the maximum and minimum values of the varying diameters may be within a range of ±15% (preferably ±5%) of their average value. The diameter of the rod-shaped portion is the diameter of a cross section perpendicular to the direction in which the rod-shaped portion extends (the direction of the central axis). If the cross section is not circular, the diameter of the rod-shaped portion is the diameter of a circle (equivalent circle) having the same area as the area of the cross section.

棒状部は、典型的には円柱状の形状を有する。棒状部の径(例えば直径)に特に限定はなく、チューブの内径の0.25~0.40倍の範囲(例えば0.30~0.38倍の範囲)にあってもよい。棒状部は、円柱状以外の形状(例えば角柱状)であってもよい。 The rod-shaped portion typically has a cylindrical shape. There is no particular limitation on the diameter (e.g., diameter) of the rod-shaped portion, and it may be in the range of 0.25 to 0.40 times (e.g., 0.30 to 0.38 times) the inner diameter of the tube. The rod-shaped portion may have a shape other than a cylindrical shape (e.g., a prismatic shape).

クラッド式正極板の一般的な正極集電体において、集電部側の芯金の位置は固定されているが、それ以外の芯金の位置は固定されていない。そのため、そのような一般的な正極集電体を用いると、集電部から離れるほど、芯金の位置が偏心しやすくなる(すなわち、多孔質チューブの中心軸からずれやすくなる)。そのような従来のクラッド式正極板の一例の概略断面図を図8に示す。 In a typical positive electrode collector of a clad type positive electrode plate, the position of the core metal on the current collecting side is fixed, but the positions of the other core metals are not fixed. Therefore, when such a typical positive electrode collector is used, the position of the core metal tends to become eccentric the further away from the current collecting side (i.e., the more likely it is to be misaligned from the central axis of the porous tube). A schematic cross-sectional view of an example of such a conventional clad type positive electrode plate is shown in Figure 8.

図8に示す正極板は、チューブ1031、正極電極材料1032、および正極集電体1033を含む。正極集電体1033は、集電部1034と芯金1035とを含む。正極電極材料1032および芯金1035は、チューブ1031内に配置されている。芯金1035の先端側は固定されていない。そのため、一般的な正極集電体1033を用いた場合、集電部1034側の芯金1035はチューブ1031の中央近傍に位置するが、集電部1034から離れた位置にある芯金1035はチューブ1031の内周面に接するほどに偏心することがある。図8において、チューブ1031から離れている部分を離間部1035aと称し、芯金1035のうちチューブ1031に近接している部分を近接部1035bと称する場合がある。図8の一例では、集電部1034に近い位置にある芯金1035が離間部1035aであり、集電部1034から離れた位置にある芯金1035が近接部1035bである。 The positive electrode plate shown in FIG. 8 includes a tube 1031, a positive electrode material 1032, and a positive current collector 1033. The positive current collector 1033 includes a current collector 1034 and a core 1035. The positive electrode material 1032 and the core 1035 are disposed in the tube 1031. The tip side of the core 1035 is not fixed. Therefore, when a general positive current collector 1033 is used, the core 1035 on the current collector 1034 side is located near the center of the tube 1031, but the core 1035 located away from the current collector 1034 may be eccentric enough to come into contact with the inner surface of the tube 1031. In FIG. 8, the part away from the tube 1031 may be referred to as the separated part 1035a, and the part of the core 1035 close to the tube 1031 may be referred to as the close part 1035b. In the example shown in FIG. 8, the core metal 1035 located close to the current collecting portion 1034 is the separated portion 1035a, and the core metal 1035 located away from the current collecting portion 1034 is the adjacent portion 1035b.

正極電極材料には、電気伝導率が低い一酸化鉛PbOなど(以下では「未化成活物質」と称する場合がある)が多く含まれる。また、化成反応に関与するイオンは、正極電極材料の細孔を通って移動する。従って、近接部1035bの周辺の正極電極材料では、未化成活物質の抵抗およびイオンが細孔を通過する際の抵抗が比較的小さい。そのため、近接部1035bの周辺では、化成初期に流れる化成電流がより多く、その結果、化成反応によって生じるPbOの量が多くなる。PbOは、未化成活物質に比べて電気伝導率が高い。そのため、近接部1035bの周辺の正極電極材料では、元々小さな抵抗と、化成が進行するにつれて向上する電気伝導率とによって、化成反応が急速に進行する。 The positive electrode material contains a large amount of lead monoxide PbO (hereinafter sometimes referred to as "unformed active material") with low electrical conductivity. In addition, ions involved in the chemical reaction move through the pores of the positive electrode material. Therefore, in the positive electrode material around the adjacent portion 1035b, the resistance of the unformed active material and the resistance when the ions pass through the pores are relatively small. Therefore, in the vicinity of the adjacent portion 1035b, a larger chemical current flows in the early stage of chemical formation, and as a result, the amount of PbO 2 generated by the chemical reaction is large. PbO 2 has a higher electrical conductivity than the unformed active material. Therefore, in the positive electrode material around the adjacent portion 1035b, the chemical reaction proceeds rapidly due to the originally small resistance and the electrical conductivity that improves as chemical formation progresses.

化成は、正極板と対向する負極板でも同時に進行する。そのため、負極板においても、芯金1035の近接部1035bと対向する部分の負極電極材料から先に化成が進行する。近接部1035bの周辺の正極電極材料と、近接部1035bと対向する部分の負極電極材料とにおいて活物質の化成がほぼ完了すると(例えば、化成後期には)、離間部1035aに化成電流の大半が流れ込む。しかし、化成電流が離間部1035aに集中することによって電流密度が高くなることに加え、離間部1035aの周辺の正極電極材料の抵抗が元々大きいために、離間部1035aでは、印加された電気量に対するPbOの増加率(すなわち化成効率)が、近接部1035bに比べて著しく低下する。 The chemical formation also proceeds simultaneously in the negative plate facing the positive plate. Therefore, in the negative plate, the chemical formation proceeds first from the negative electrode material in the portion facing the adjacent portion 1035b of the core metal 1035. When the chemical formation of the active material is almost completed in the positive electrode material around the adjacent portion 1035b and in the negative electrode material in the portion facing the adjacent portion 1035b (for example, in the later stage of chemical formation), most of the chemical formation current flows into the separated portion 1035a. However, since the chemical formation current is concentrated in the separated portion 1035a, the current density is increased, and the resistance of the positive electrode material around the separated portion 1035a is originally large, in the separated portion 1035a, the increase rate of PbO2 relative to the applied amount of electricity (i.e., chemical formation efficiency) is significantly lower than in the adjacent portion 1035b.

以上のようなメカニズムによって、従来のクラッド式正極板では、集電部近傍の正極電極材料の化成度と、集電部から離れた部分にある正極電極材料の化成度との差が大きかった。その結果、正極板全体における正極電極材料の化成度そのものが低下する傾向があった。 Due to the above mechanism, in conventional clad-type positive plates, there was a large difference in the degree of formation of the positive electrode material near the current collector and that of the positive electrode material in the area away from the current collector. As a result, there was a tendency for the degree of formation of the positive electrode material itself in the entire positive plate to decrease.

なお、正極電極材料の化成度のばらつきは、化成の際に印加する化成電流が小さいときには比較的小さい。ところが、化成電流が大きい場合(例えば高速化成を行う場合)、化成の初期段階において、近接部1035bにおける化成電流密度と、離間部1035aにおける化成電流密度との差が極端に大きくなる。さらに、近接部1035bの化成がほぼ終了した化成後期には、抵抗が大きい離間部1035aに化成電流が集中して、化成効率が低下する。よって、化成電流が大きい場合には、正極電極材料の化成度のばらつきが顕著になる。 The variation in the degree of formation of the positive electrode material is relatively small when the formation current applied during formation is small. However, when the formation current is large (for example, when high-speed formation is performed), in the early stages of formation, the difference between the formation current density in the adjacent portion 1035b and the formation current density in the separated portion 1035a becomes extremely large. Furthermore, in the later stages of formation when the formation of the adjacent portion 1035b is almost complete, the formation current concentrates in the separated portion 1035a, which has a high resistance, and the formation efficiency decreases. Therefore, when the formation current is large, the variation in the degree of formation of the positive electrode material becomes significant.

本実施形態で用いられる正極集電体の芯金は、集電部側の第1の端部と前記第1の端部とは反対側の第2の端部とを有する棒状部を含む。そして、第1の端部において、棒状部の中心(中心軸の位置)はチューブ(T)の中心(中心軸の位置)からずれている。この構成によれば、正極全体における化成度の偏りを低減することができ、正極全体としての化成度を高めることができる。 The core metal of the positive electrode current collector used in this embodiment includes a rod-shaped portion having a first end on the current collector side and a second end opposite the first end. At the first end, the center (position of the central axis) of the rod-shaped portion is offset from the center (position of the central axis) of the tube (T). With this configuration, it is possible to reduce the bias in the chemical conversion degree throughout the positive electrode, and to increase the chemical conversion degree of the positive electrode as a whole.

芯金は、正極集電体のうち、正極電極材料と接触している表面を有する部分である。集電部は、正極電極材料とは接触していない。 The core metal is the part of the positive electrode collector that has a surface that is in contact with the positive electrode material. The collector part is not in contact with the positive electrode material.

チューブ(T)が延びる方向DLにおける芯金の長さL0に限定はなく、150mm~450mmの範囲(例えば200mm~400mmの範囲)にあってもよい。方向DLにおける棒状部の長さは、芯金の長さの0.95~1.0倍の範囲(例えば0.97~1.0倍の範囲)にあってもよい。 The length L0 of the core in the direction DL in which the tube (T) extends is not limited, and may be in the range of 150 mm to 450 mm (e.g., in the range of 200 mm to 400 mm). The length of the rod-shaped portion in the direction DL may be in the range of 0.95 to 1.0 times the length of the core (e.g., in the range of 0.97 to 1.0 times).

第1の端部において、棒状部とチューブ(T)(チューブ(T)の内周面)との最短距離Lminは2.0mm以下であり、1.5mm以下、1.0mm以下、または0.5mm以下であってもよい。例えば、最短距離Lminは0mm、すなわち、第1の端部において棒状部とチューブ(T)とは接触していてもよい。正極電極材料の化成度を高める観点から、最短距離Lminは小さいことが好ましい。 At the first end, the shortest distance Lmin between the rod-shaped portion and the tube (T) (the inner surface of the tube (T)) is 2.0 mm or less, and may be 1.5 mm or less, 1.0 mm or less, or 0.5 mm or less. For example, the shortest distance Lmin may be 0 mm, i.e., the rod-shaped portion and the tube (T) may be in contact at the first end. From the viewpoint of increasing the degree of chemical conversion of the positive electrode material, it is preferable that the shortest distance Lmin is small.

本実施形態の正極板では、棒状部の第2の端部の中心(第2の端部における棒状部の中心軸の位置)は、チューブ(T)の中心軸を挟んで第1の端部の中心(第1の端部における棒状部の中心軸の位置)とは反対の方向に位置してもよい。この構成によれば、正極電極材料の全体における化成度の偏りを特に低減でき、正極電極材料全体の化成度を特に高めることができる。なお、棒状部のすべての部分がチューブ(T)の内周面に接触していてもよい。この場合も、正極電極材料の全体における化成度の偏りを低減でき、正極電極材料全体の化成度を高めることができる。 In the positive electrode plate of this embodiment, the center of the second end of the rod-shaped portion (the position of the central axis of the rod-shaped portion at the second end) may be located in the opposite direction to the center of the first end (the position of the central axis of the rod-shaped portion at the first end) across the central axis of the tube (T). With this configuration, the bias in the degree of chemical conversion of the entire positive electrode material can be particularly reduced, and the degree of chemical conversion of the entire positive electrode material can be particularly increased. Note that all parts of the rod-shaped portion may be in contact with the inner surface of the tube (T). In this case, too, the bias in the degree of chemical conversion of the entire positive electrode material can be reduced, and the degree of chemical conversion of the entire positive electrode material can be increased.

第1の端部において、棒状部の中心とチューブ(T)の中心との距離G1(mm)と、チューブ(T)の内径Dt1(mm)と、棒状部の径Db1(mm)とが、(0.5Dt1-0.5Db1-2.0)≦G1を満たしてもよく、(0.5Dt1-0.5Db1-2.0)≦G1≦(0.5Dt1-0.5Db1)を満たしてもよい。棒状部が円柱状である場合、径Db1は、棒状部の直径Db1である。棒状部が円柱状である場合、第1の端部における距離G1(mm)は、最大で、(0.5Dt1-0.5Db1)mmとなる。距離G1は、当該最大値の0.3~1倍の範囲にあってもよい。距離G1は、1.0mm以上、または2.0mm以上であってもよい。 At the first end, the distance G1 (mm) between the center of the rod-shaped portion and the center of the tube (T), the inner diameter Dt1 (mm) of the tube (T), and the diameter Db1 (mm) of the rod-shaped portion may satisfy (0.5Dt1-0.5Db1-2.0) ≦ G1, or may satisfy (0.5Dt1-0.5Db1-2.0) ≦ G1 ≦ (0.5Dt1-0.5Db1). When the rod-shaped portion is cylindrical, the diameter Db1 is the diameter Db1 of the rod-shaped portion. When the rod-shaped portion is cylindrical, the distance G1 (mm) at the first end is at most (0.5Dt1-0.5Db1) mm. The distance G1 may be in the range of 0.3 to 1 times the maximum value. The distance G1 may be 1.0 mm or more, or 2.0 mm or more.

本実施形態の正極板では、第2の端部はチューブ(T)の内周面に接していてもよい。例えば、第1の端部および第2の端部の両方が、チューブの内周面に接していてもよい。これらの構成によれば、正極電極材料の全体における化成度の偏りを特に低減できる。 In the positive electrode plate of this embodiment, the second end may be in contact with the inner circumferential surface of the tube (T). For example, both the first end and the second end may be in contact with the inner circumferential surface of the tube. These configurations can particularly reduce the bias in the degree of chemical conversion throughout the positive electrode material.

通常、本実施形態の正極板は、一列に並んだ複数のチューブ(T)を含み、正極集電体は、それぞれの端部が集電部で連結された複数の芯金を含む。チューブ(T)の数と芯金の数とは同じである。チューブ(T)および芯金の数に限定はなく、それぞれ、1~30の範囲(例えば13~20の範囲)にあってもよい。 Typically, the positive electrode plate of this embodiment includes multiple tubes (T) arranged in a row, and the positive electrode current collector includes multiple cores whose ends are connected by current collecting parts. The number of tubes (T) is the same as the number of cores. There is no limit to the number of tubes (T) and cores, and each may be in the range of 1 to 30 (for example, in the range of 13 to 20).

(鉛蓄電池)
本実施形態の鉛蓄電池は、本実施形態の鉛蓄電池用クラッド式正極板を含む。これによって、電池の初期の自己放電を抑制することが可能となり、また、初期の放電容量を向上させることが可能となる。正極板以外の構成に特に限定はなく、クラッド式の鉛蓄電池に用いられる公知の構成を適用してもよい。
(lead acid battery)
The lead-acid battery of this embodiment includes the clad type positive electrode plate for the lead-acid battery of this embodiment. This makes it possible to suppress the initial self-discharge of the battery and to improve the initial discharge capacity. There is no particular limitation on the configuration other than the positive electrode plate, and a known configuration used in a clad type lead-acid battery may be applied.

以下、本実施形態のクラッド式正極板およびそれを含む鉛蓄電池の主要な構成要素の例について説明する。しかし、本発明の構成要素は、以下の例に限定されない。以下では、正極板が複数の多孔質のチューブ(T)を含む例について説明する。 Below, examples of the main components of the clad positive plate of this embodiment and the lead-acid battery including the same are described. However, the components of the present invention are not limited to the following examples. Below, an example is described in which the positive plate includes multiple porous tubes (T).

(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(T)と、チューブ(T)内に充填された正極電極材料と、正極集電体とを含む。正極集電体は、上述した特徴を有する。クラッド式正極板は、通常、複数のチューブ(T)を連結する連座を含む。
(Clad positive electrode plate)
The clad type positive plate includes a plurality of porous tubes (T), a positive electrode material filled in the tubes (T), and a positive current collector. The positive current collector has the above-mentioned characteristics. The clad type positive plate usually includes a linking member that connects the plurality of tubes (T).

(正極集電体)
正極集電体は、例えば、鉛合金で構成されている。鉛合金としては、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、およびスズからなる群より選択される少なくとも一種の元素などを含んでもよい。
(Positive electrode current collector)
The positive electrode current collector is made of, for example, a lead alloy. As the lead alloy, it is preferable to use a Pb-Sb based alloy. The Pb-Sb based alloy may contain at least one element selected from the group consisting of arsenic, selenium, bismuth, and tin, as necessary.

正極集電体の芯金は、集電部側のテーパ部と、テーパ部から延びる棒状部とを含んでもよい。テーパ部は、集電部側から棒状部側に向かって径が小さくなっており、円錐台状の形状(円錐台状に類似する形状も含む)を有してもよい。芯金は、テーパ部と集電部との間に配置された柱状部を含んでもよい。柱状部は、通常、円柱状の形状(円柱状に類似の形状も含む)を有する。集電部の近傍では、チューブ(T)の集電部側の開口を塞ぐように、テーパ部、または、テーパ部および柱状部が配置される。テーパ部の一部とチューブの内周面との隙間、または、テーパ部の一部および柱状部とチューブの内周面との隙間には、樹脂(例えば、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレンなど))が充填されていてもよい。 The core metal of the positive electrode current collector may include a tapered portion on the current collector side and a rod-shaped portion extending from the tapered portion. The tapered portion may have a diameter that decreases from the current collector side toward the rod-shaped portion side and may have a truncated cone shape (including a shape similar to a truncated cone shape). The core metal may include a columnar portion disposed between the tapered portion and the current collector. The columnar portion usually has a cylindrical shape (including a shape similar to a cylindrical shape). In the vicinity of the current collector, the tapered portion, or the tapered portion and the columnar portion are disposed so as to block the opening on the current collector side of the tube (T). A resin (e.g., polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.)) may be filled in the gap between a part of the tapered portion and the inner surface of the tube, or the gap between a part of the tapered portion and the columnar portion and the inner surface of the tube.

芯金が、集電部側のテーパ部(棒状部ではないテーパ部)と、それに連なる棒状部とを含む場合、棒状部の第1の端部は、テーパ部と棒状部との境界となる。そのため、第1の端部における棒状部とチューブ(T)との最短距離Lminは、テーパ部と棒状部との境界における棒状部の表面とチューブ(T)との最短距離である。 When the core includes a tapered portion (a tapered portion that is not a rod-shaped portion) on the current collecting portion side and a rod-shaped portion connected thereto, the first end of the rod-shaped portion is the boundary between the tapered portion and the rod-shaped portion. Therefore, the shortest distance Lmin between the rod-shaped portion and the tube (T) at the first end is the shortest distance between the surface of the rod-shaped portion and the tube (T) at the boundary between the tapered portion and the rod-shaped portion.

正極集電体の製造方法に特に限定はなく、公知の方法で製造してもよい。例えば、鋳造法(ダイキャスト法も含む)によって正極集電体を製造してもよい。 There are no particular limitations on the manufacturing method of the positive electrode collector, and it may be manufactured by a known method. For example, the positive electrode collector may be manufactured by a casting method (including a die casting method).

(多孔質のチューブ)
多孔質のチューブ(チューブ(T))は、その内部に、芯金および正極電極材料を収容する。チューブ(T)は、全体としては、中空の円筒状の形状を有する。チューブ(T)は多孔質であり、電解液が通過可能である。チューブ(T)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は、繊維をチューブ状に編み上げることによって形成された集合体であってもよい。チューブ状の繊維集合体は、チューブ状の不織布または織布であってもよい。繊維の例には、無機繊維(ガラス繊維など)、樹脂繊維などが含まれる。チューブ(T)は、必要に応じて、加熱処理されてもよい。チューブ(T)は、チューブ状の繊維集合体に、樹脂を含浸させることによって形成されてもよい。
(Porous tube)
The porous tube (tube (T)) accommodates a core metal and a positive electrode material therein. The tube (T) has a hollow cylindrical shape as a whole. The tube (T) is porous and allows an electrolyte to pass through. The tube (T) is usually a tubular fiber assembly. The tubular fiber assembly may be an assembly formed by weaving fibers into a tube shape. The tubular fiber assembly may be a tubular nonwoven fabric or woven fabric. Examples of fibers include inorganic fibers (such as glass fibers), resin fibers, and the like. The tube (T) may be heat-treated as necessary. The tube (T) may be formed by impregnating a tubular fiber assembly with a resin.

チューブ(T)の長さは、芯金の長さに応じて選択すればよい。例えば、チューブ(T)の長さは、方向DLにおける芯金の長さL0よりも、ある程度長ければよい。チューブ(T)の内径および厚さは、芯金の形状および/または鉛蓄電池の用途などに応じて選択される。 The length of the tube (T) may be selected according to the length of the core. For example, the length of the tube (T) may be somewhat longer than the length L0 of the core in the direction DL. The inner diameter and thickness of the tube (T) may be selected according to the shape of the core and/or the use of the lead-acid battery.

チューブ(T)の内径に特に限定はなく、9.0mm~10.5mmの範囲(例えば9.3mm~10.3mmの範囲)にあってもよい。チューブ(T)の内径は、チューブ(T)の長手方向に垂直な断面における直径であり、通常は一定である。チューブ(T)の断面は、真円または真円に近い形状を有する。そのため、チューブ(T)の断面形状を真円とみなすことができる。 There is no particular limit to the inner diameter of the tube (T), and it may be in the range of 9.0 mm to 10.5 mm (for example, in the range of 9.3 mm to 10.3 mm). The inner diameter of the tube (T) is the diameter in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the tube (T), and is usually constant. The cross section of the tube (T) has a shape that is a perfect circle or close to a perfect circle. Therefore, the cross-sectional shape of the tube (T) can be considered to be a perfect circle.

チューブ(T)の厚さに特に限定はなく、クラッド式正極板のチューブとして機能する厚さであればよい。チューブ(T)の厚さは、0.1mm~0.8mmの範囲(例えば0.3mm~0.6mmの範囲)にあってもよい。 There is no particular limitation on the thickness of the tube (T), as long as it functions as a tube for a clad-type positive electrode plate. The thickness of the tube (T) may be in the range of 0.1 mm to 0.8 mm (for example, in the range of 0.3 mm to 0.6 mm).

正極電極材料は、酸化還元反応によって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。 The positive electrode material contains 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 contain other additives as necessary.

クラッド式の正極板の製造方法に限定はなく、例えば以下の方法で製造してもよい。まず、複数の芯金のそれぞれを、複数のチューブ(T)内に収容する。次に、未化成の正極電極材料(正極電極材料となる材料)をチューブ(T)内に充填することによって、未化成の正極板を形成する。当該未化成の正極板を化成することによって、正極板が得られる。 There is no limitation on the manufacturing method of the clad type positive electrode plate, and for example, it may be manufactured by the following method. First, each of the multiple core metals is housed in multiple tubes (T). Next, an unformed positive electrode plate is formed by filling the tube (T) with unformed positive electrode material (material that will become the positive electrode material). The unformed positive electrode plate is formed to obtain a positive electrode plate.

未化成の正極電極材料をチューブ(T)内に充填する際に、チューブ(T)を傾けて充填を行うことによって、第2の端部の位置を制御することが可能である。例えば、チューブ(T)の中心軸に対して第1の端部が存在する方向とは逆の方向に第2の端部が位置するようにチューブ(T)を傾けて充填を行ってもよい。そのような充填によって、第2の端部の中心が、チューブ(T)の中心軸を挟んで第1の端部の中心とは反対の方向に位置させることが可能である。 When filling the tube (T) with unformed positive electrode material, the position of the second end can be controlled by tilting the tube (T). For example, the tube (T) may be tilted so that the second end is located in the opposite direction to the direction in which the first end is located relative to the central axis of the tube (T). By filling in this way, the center of the second end can be positioned in the opposite direction to the center of the first end across the central axis of the tube (T).

未化成の正極板は、以下の手順で製造してもよい。まず、複数の芯金のそれぞれをチューブ(T)内に収容する。次に、複数のチューブ(T)のそれぞれの一端と集電部とを上部連座で固定する。次に、複数のチューブ(T)のそれぞれの他端の開口から、未化成の正極電極材料をチューブ(T)内に充填する。次に、複数のチューブ(T)のそれぞれの他端の開口を、下部連座で封止する。このようにして、未化成の正極板が得られる。 The unformed positive electrode plate may be manufactured by the following procedure. First, each of the multiple core metals is housed in a tube (T). Next, one end of each of the multiple tubes (T) is fixed to the current collector with an upper connecting member. Next, the unformed positive electrode material is filled into the tube (T) through the opening at the other end of each of the multiple tubes (T). Next, the opening at the other end of each of the multiple tubes (T) is sealed with a lower connecting member. In this manner, an unformed positive electrode plate is obtained.

未化成の正極電極材料には、鉛蓄電池に用いられている公知の材料を用いてもよい。未化成の正極電極材料は、鉛を含有する粉末を含む。当該粉末は、少なくとも一酸化鉛を含む。当該粉末は、金属鉛、鉛丹、および硫酸鉛からなる群より選択される少なくとも一種をさらに含んでもよい。未化成の正極電極材料は、必要に応じて添加剤を含んでもよい。 The unformed positive electrode material may be a known material used in lead-acid batteries. The unformed positive electrode material includes a powder containing lead. The powder includes at least lead monoxide. The powder may further include at least one selected from the group consisting of metallic lead, red lead, and lead sulfate. The unformed positive electrode material may include an additive as necessary.

未化成の正極電極材料の充填は、乾式充填および湿式充填のいずれであってもよい。例えば、乾式充填の場合、乾燥状態の材料がそのままチューブ(T)に充填される。湿式充填の場合、スラリー状の材料がチューブ(T)に充填される。スラリー状の材料は、鉛を含有する粉末、水、硫酸、および、必要に応じて添加剤などを混合することによって調整してもよい。 The filling of the unformed positive electrode material may be either dry filling or wet filling. For example, in the case of dry filling, the dry material is filled directly into the tube (T). In the case of wet filling, a slurry material is filled into the tube (T). The slurry material may be prepared by mixing a lead-containing powder, water, sulfuric acid, and, if necessary, additives.

従来のクラッド式正極板では、乾式充填に比べて湿式充填の場合に、芯金をチュ-ブの中心軸上に固定することが製造工程上、困難であり、芯金が偏心し易かった。そのため、湿式充填を行った場合には化成度のばらつきが生じ易かった。本実施形態の正極板によれば、湿式充填の場合でも、化成度のばらつきを抑制することが可能である。 In conventional clad positive electrode plates, it is difficult to fix the core metal on the central axis of the tube when wet filling is used compared to dry filling, and the core metal is prone to becoming eccentric. Therefore, when wet filling is used, variations in the degree of formation are likely to occur. With the positive electrode plate of this embodiment, it is possible to suppress variations in the degree of formation even when wet filling is used.

未化成の正極板は、化成される。化成によって、二酸化鉛が生成する。化成は、鉛蓄電池の電槽内の電解液中に、未化成の極板を含む極板群を浸漬した状態で、極板群を充電することによって行ってもよい。あるいは、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 plates are formed. The formation produces lead dioxide. Formation may be performed by charging the plate group, which includes the unformed plates, while immersing the plate group in the electrolyte in the lead-acid battery container. Alternatively, the formation of the positive plates may be performed before the assembly of the plate group.

(鉛蓄電池)
本実施形態の鉛蓄電池は、通常、正極板、負極板、セパレータ、電解液、電槽、および蓋を含む。正極板は、本実施形態のクラッド式正極板である。クラッド式正極板以外の構成要素に特に限定はなく、鉛蓄電池に用いられる公知の構成要素を用いてもよい。
(lead acid battery)
The lead-acid battery of this embodiment usually includes a positive plate, a negative plate, a separator, an electrolyte, a battery case, and a lid. The positive plate is a clad type positive plate of this embodiment. There is no particular limitation on the components other than the clad type positive plate, and known components used in lead-acid batteries may be used.

電槽は、正極板、負極板、セパレータ、および電解液を収容する。セパレータは、正極板と負極板との間に配置される。正極板、セパレータ、および負極板は積層されて極板群を構成する。極板群は、複数の正極板および複数の負極板を含んでもよい。蓋は、電槽の開口部を封じる。 The battery case contains positive and negative electrode plates, a separator, and an electrolyte. The separator is disposed between the positive and negative electrode plates. The positive and negative electrode plates are stacked to form a plate assembly. The plate assembly may include multiple positive and negative electrode plates. The lid seals the opening of the battery case.

(負極板)
負極板は、負極集電体と、負極電極材料とを含む。負極電極材料は、負極板から負極集電体を除いた部分である。なお、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)は負極板と一体として使用されるため、負極板に含まれるものとする。また、負極板がこのような部材を含む場合には、負極電極材料は、負極集電体および貼付部材を除いた部分である。
(Negative electrode plate)
The negative electrode plate includes a negative current collector and a negative electrode material. The negative electrode material is the portion of the negative electrode plate excluding the negative current collector. Note that a member such as a mat or pasting paper may be attached to the negative electrode plate. Such a member (attaching member) is used integrally with the negative electrode plate, and is therefore included in the negative electrode plate. In addition, when the negative electrode plate includes such a member, the negative electrode material is the portion excluding the negative electrode collector and the attaching member.

負極集電体は、鉛または鉛合金の鋳造によって形成してもよいし、鉛または鉛合金シートの加工によって形成してもよい。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(負極格子)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 or a lead alloy, or by processing a lead or lead alloy sheet. Examples of processing methods include expanding and punching. It is preferable to use a lattice-shaped current collector (negative electrode lattice) as the negative electrode current collector, as this makes it easier to support the negative electrode material.

負極集電体を構成する鉛合金は、Pb-Sb系合金、Pb-Ca系合金、およびPb-Ca-Sn系合金のいずれであってもよい。負極集電体を構成する鉛または鉛合金は、添加元素として、Ba、Ag、Al、Bi、As、およびSeからなる群より選択される少なくとも一種の元素などを含んでもよい。 The lead alloy constituting the negative electrode current collector may be any of Pb-Sb alloys, Pb-Ca alloys, and Pb-Ca-Sn alloys. The lead or lead alloy constituting the negative electrode current collector may contain at least one element selected from the group consisting of Ba, Ag, Al, Bi, As, and Se as an additive element.

負極電極材料は、酸化還元反応によって容量を発現する負極活物質(鉛または硫酸鉛)を必須成分として含む。負極電極材料は、有機防縮剤、炭素質材料、硫酸バリウムなどの添加剤を含んでもよい。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、鉛を含有する粉末を用いて作製される。鉛を含有する粉末は、好ましくは一酸化鉛を含み、金属鉛をさらに含んでもよい。 The negative electrode material contains, as an essential component, a negative electrode active material (lead or lead sulfate) that develops capacity through an oxidation-reduction reaction. The negative electrode material may contain additives such as organic shrinkage inhibitors, carbonaceous materials, and barium sulfate. The negative electrode active material in a charged state is spongy lead, but unformed negative plates are usually made using a powder containing lead. The lead-containing powder preferably contains lead monoxide and may further contain metallic lead.

有機防縮剤には、リグニン類および合成有機防縮剤の少なくとも一方を用いてもよい。リグニン類としては、リグニン、リグニンスルホン酸またはその塩(ナトリウム塩などのアルカリ金属塩など)などのリグニン誘導体などが挙げられる。合成有機防縮剤は、硫黄元素を含む有機高分子である。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)による縮合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。 As the organic shrink-proofing agent, at least one of lignins and synthetic organic shrink-proofing agents may be used. Examples of lignins include lignin, lignin derivatives such as lignin sulfonic acid or its salts (such as alkali metal salts such as sodium salts). Synthetic organic shrink-proofing agents are organic polymers containing elemental sulfur. Examples of synthetic organic shrink-proofing agents include, but are not limited to, condensation products of a compound having a sulfur-containing group and an aromatic ring with an aldehyde compound (aldehyde or its condensation product).

(満充電状態)
本明細書中、鉛蓄電池の満充電状態とは、25℃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2.8V/セルに達するまで定電流充電を行った後、さらに定格容量として記載の数値の0.2倍の電流で2時間、定電流充電を行った状態である。
(fully charged)
In this specification, the fully charged state of a lead-acid battery refers to a state in which the battery is charged in a water bath at 25° C. at a constant current (A) of 0.2 times the value given as the rated capacity (unit: Ah) until the battery reaches 2.8 V/cell, and then further charged at a constant current of 0.2 times the value given as the rated capacity for 2 hours.

満充電状態の鉛蓄電池は、既化成の鉛蓄電池を満充電した鉛蓄電池をいう。鉛蓄電池の満充電は、化成後であれば、化成直後でもよく、化成から時間が経過した後に行ってもよい(例えば、化成後で、使用中(好ましくは使用初期)の鉛蓄電池を満充電してもよい)。使用初期の電池とは、使用開始後、それほど時間が経過しておらず、ほとんど劣化していない電池をいう。 A fully charged lead-acid battery refers to a lead-acid battery that has already been chemically prepared and is fully charged. A lead-acid battery can be fully charged immediately after chemical preparation, or after some time has passed since chemical preparation (for example, a lead-acid battery that is in use (preferably in the early stages of use) after chemical preparation can be fully charged). A battery in the early stages of use refers to a battery that has not been in use for very long and has hardly deteriorated at all.

負極電極材料中に含まれる炭素質材料の例には、カーボンブラック、黒鉛などが含まれる。カーボンブラックの例には、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含まれる。黒鉛は、黒鉛型の結晶構造を含む炭素材料であればよく、人造黒鉛および天然黒鉛のいずれであってもよい。 Examples of carbonaceous materials contained in the negative electrode material include carbon black and graphite. Examples of carbon black include acetylene black, furnace black, and lamp black. The graphite may be any carbon material that contains a graphite-type crystal structure, and may be either artificial graphite or natural graphite.

負極板の製造方法に限定はなく、以下の方法で製造してもよい。まず、鉛を含有する粉末および各種添加剤に、水および硫酸を加えて混練することによって、負極ペーストを調製する。次に、負極集電体に負極ペーストを塗布または充填し、得られた極板を熟成および乾燥することによって未化成の負極板を得る。その後、未化成の負極板を化成することによって負極板が得られる。 There is no limitation on the manufacturing method of the negative electrode plate, and it may be manufactured by the following method. First, a negative electrode paste is prepared by adding water and sulfuric acid to a powder containing lead and various additives and kneading them. Next, the negative electrode paste is applied or filled onto a negative electrode collector, and the obtained electrode plate is aged and dried to obtain an unformed negative electrode plate. After that, the unformed negative electrode plate is formed to obtain a negative electrode plate.

未化成の負極板の化成は、鉛蓄電池の電槽内の電解液中に、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って行ってもよい。あるいは、化成は、鉛蓄電池または極板群の組み立て前に行ってもよい。 The formation of unformed negative plates may be performed by charging the plate group, which includes the unformed negative plates, while the plate group is immersed in the electrolyte in the lead-acid battery container. Alternatively, the formation may be performed before assembly of the lead-acid battery or the plate group.

(セパレータ)
負極板と正極板との間に配置されるセパレータには、不織布や微多孔膜などが用いられる。負極板と正極板との間に介在させるセパレータの厚さおよび枚数は、それぞれ、極間距離に応じて選択すればよい。セパレータ(例えば不織布)を構成する繊維としては、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、ポリエチレンテレフタレート繊維などのポリエステル繊維など)、パルプ繊維などを用いることができる。不織布は、繊維以外の成分(無機粉体、結着剤としてのポリマーなど)を含んでもよい。
(Separator)
The separator disposed between the negative and positive electrodes may be made of a nonwoven fabric or a microporous membrane. The thickness and number of the separators to be disposed between the negative and positive electrodes may be selected according to the distance between the electrodes. The fibers constituting the separator (e.g., nonwoven fabric) may be glass fibers, polymer fibers (polyolefin fibers, acrylic fibers, polyester fibers such as polyethylene terephthalate fibers), pulp fibers, etc. The nonwoven fabric may contain components other than fibers (inorganic powder, polymers as binders, etc.).

セパレータは、シート状であってもよいし、他の形状(例えば袋状)であってもよい。るいは、セパレータは、シート状のセパレータを蛇腹状に折り曲げて得られるセパレータであってもよい。 The separator may be in a sheet shape or in another shape (e.g., a bag shape). Alternatively, the separator may be a separator obtained by folding a sheet-shaped separator into an accordion shape.

(電解液)
電解液は、硫酸を含む水溶液である。満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、例えば、1.20以上であり、1.23以上であってもよい。電解液の20℃における比重は、例えば、1.32以下であり、1.30以下であってもよい。満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、1.20以上(または1.23以上)1.32以下、あるいは1.20以上(または1.23以上)1.30以下であってもよい。
(electrolyte)
The electrolyte is an aqueous solution containing sulfuric acid. The specific gravity of the electrolyte in the fully charged lead-acid battery at 20° C. is, for example, 1.20 or more, and may be 1.23 or more. The specific gravity of the electrolyte in the fully charged lead-acid battery at 20° C. is, for example, 1.32 or less, and may be 1.30 or less. The specific gravity of the electrolyte in the fully charged lead-acid battery at 20° C. may be 1.20 or more (or 1.23 or more) and 1.32 or less, or 1.20 or more (or 1.23 or more) and 1.30 or less.

本発明の実施形態の例について、図面を参照しながら以下に説明する。以下で説明する例の構成要素には、上述した構成要素を適用できる。また、以下で説明する例は、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。また、以下で説明する実施形態において、本発明の正極板および鉛蓄電池に必須ではない構成要素は省略してもよい。 Examples of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The components described above can be applied to the components of the examples described below. The examples described below can be modified based on the above description. The matters described below may also be applied to the above embodiments. In the embodiments described below, components that are not essential to the positive electrode plate and lead-acid battery of the present invention may be omitted.

図1は、本発明の一実施形態に係るクラッド式の正極板30を模式的に示す上面図である。図2は、図1の線II-IIにおける概略断面図である。図3は、図2の線III-IIIにおける概略断面図である。なお、図3では、上部連座の図示を省略している。図4は、第1の端部352aにおける断面図(方向DLに垂直な断面図)である。なお、図4では、ハッチングを省略する。図4には、図4の断面に投影した第2の端部352bの位置も示す。一部の図に示す方向DRは、複数のチューブ31が並ぶ方向であり、方向DLに垂直な方向である。 Figure 1 is a top view showing a clad type positive electrode plate 30 according to one embodiment of the present invention. Figure 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in Figure 1. Figure 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in Figure 2. Note that the illustration of the upper link is omitted in Figure 3. Figure 4 is a cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to direction DL) at the first end 352a. Note that hatching is omitted in Figure 4. Figure 4 also shows the position of the second end 352b projected onto the cross section of Figure 4. The direction DR shown in some of the figures is the direction in which the multiple tubes 31 are lined up, and is perpendicular to direction DL.

クラッド式の正極板30は、一列に並ぶ複数の多孔質のチューブ31(チューブ(T))、正極電極材料32、および正極集電体33を含む。正極集電体33は、複数の芯金35と、複数の芯金35のそれぞれの端部につながっている集電部34とを含む。複数の芯金35は、一列に並んでいる。各チューブ31内には、1つの芯金35が収容されている。チューブ31内には、正極電極材料32が充填されている。なお、図2および図3に示していないチューブ31および芯金35も、図2および図3に示した構造と同じ構造を有する。 The clad type positive electrode plate 30 includes a number of porous tubes 31 (tubes (T)) arranged in a row, a positive electrode material 32, and a positive electrode current collector 33. The positive electrode current collector 33 includes a number of cores 35 and a current collector 34 connected to each end of the number of cores 35. The number of cores 35 are arranged in a row. Each tube 31 contains one core 35. The tube 31 is filled with a positive electrode material 32. The tubes 31 and cores 35 not shown in Figures 2 and 3 also have the same structure as those shown in Figures 2 and 3.

図2および図3に示すように、芯金35は、正極集電体33のうち、チューブ31に収容されている部分であって且つ正極電極材料32と接触している表面を有する部分である。複数の芯金35のそれぞれの一端は、集電部34によって連結されている。 As shown in Figures 2 and 3, the metal core 35 is a portion of the positive electrode current collector 33 that is housed in the tube 31 and has a surface that is in contact with the positive electrode material 32. One end of each of the multiple metal cores 35 is connected by the current collector 34.

一列に並ぶ複数のチューブ31の一端および他端はそれぞれ、上部連座38および下部連座39によって固定されている。チューブ31の集電部34側の開口は、芯金35および上部連座38によって封止されている。各チューブ31の他方の開口は、下部連座39によって封止されている。集電部34の長手方向の一端には、クラッド式正極板30から集電するための耳部34aが形成されている。耳部34aは、上部連座38から外に突出している。上部連座38および下部連座39は、樹脂などで形成されている。 One end and the other end of the multiple tubes 31 arranged in a row are fixed by an upper link 38 and a lower link 39, respectively. The opening of the tube 31 on the current collector 34 side is sealed by a core metal 35 and an upper link 38. The other opening of each tube 31 is sealed by a lower link 39. An ear 34a for collecting current from the clad positive electrode plate 30 is formed at one longitudinal end of the current collector 34. The ear 34a protrudes outward from the upper link 38. The upper link 38 and the lower link 39 are formed of resin or the like.

芯金35は、集電部34側のテーパ部351と、テーパ部351から延びる棒状部352とを含む。棒状部352は、集電部34側の第1の端部352aと第1の端部352aとは反対側の第2の端部352bとを有する。図2に示すように、チューブ31が延びる方向DLにおける芯金35の長さをL0とし、方向DLにおける棒状部352の長さをL1とする。 The core metal 35 includes a tapered portion 351 on the side of the current collector 34 and a rod-shaped portion 352 extending from the tapered portion 351. The rod-shaped portion 352 has a first end 352a on the side of the current collector 34 and a second end 352b opposite the first end 352a. As shown in FIG. 2, the length of the core metal 35 in the direction DL in which the tube 31 extends is L0, and the length of the rod-shaped portion 352 in the direction DL is L1.

図4に示すように、第1の端部352aにおいて、棒状部352の中心352c1は、チューブ31の中心35c1からずれている。すなわち、第1の端部352aにおける中心352c1と中心35c1との距離G1(mm)は0より大きい。第1の端部352aにおいて、棒状部352とチューブ31との最短距離Lminは、2.0mm以下である。なお、理解を容易にするために図3および図4ではLminを0mmより大きくしているが、好ましい一例では、Lminは0mmである。その場合、棒状部352はチューブ31の内周面と接触する。その場合、距離G1=0.5Dt1-0.5Db1である。なお、Dt1(mm)は、第1の端部352aにおけるチューブ31の内径であり、Db1(mm)は、第1の端部352aにおける棒状部352の直径である。 As shown in FIG. 4, at the first end 352a, the center 352c1 of the rod-shaped portion 352 is offset from the center 35c1 of the tube 31. That is, the distance G1 (mm) between the centers 352c1 and 35c1 at the first end 352a is greater than 0. At the first end 352a, the shortest distance Lmin between the rod-shaped portion 352 and the tube 31 is 2.0 mm or less. Note that, for ease of understanding, Lmin is greater than 0 mm in FIG. 3 and FIG. 4, but in a preferred example, Lmin is 0 mm. In that case, the rod-shaped portion 352 contacts the inner surface of the tube 31. In that case, the distance G1 = 0.5Dt1 - 0.5Db1. Note that Dt1 (mm) is the inner diameter of the tube 31 at the first end 352a, and Db1 (mm) is the diameter of the rod-shaped portion 352 at the first end 352a.

図4に示す第1の端部352aにおける断面において、中心352c1と中心35c1を通る直線A上において、棒状部352とチューブ31との間の距離として、距離Lminと距離Lmaxとが存在する。距離Lmaxは長い方の距離である。距離Lminは、距離Lmaxの、0~0.5倍の範囲(例えば0~0.2倍の範囲)にあってもよい。 In the cross section of the first end 352a shown in FIG. 4, on a straight line A passing through the centers 352c1 and 35c1, there are a distance Lmin and a distance Lmax between the rod-shaped portion 352 and the tube 31. The distance Lmax is the longer distance. The distance Lmin may be in the range of 0 to 0.5 times (for example, in the range of 0 to 0.2 times) the distance Lmax.

図4に示す一例では、第2の端部352bの中心352c2は、チューブ31の中心軸を挟んで第1の端部352aの中心352c1とは反対の方向に位置する。ここで、チューブ31の中心軸を挟んで第1の端部352aの中心352c1とは反対の方向に位置するとは、例えば、図4の断面を投影した図において、中心352c1とチューブ31の中心軸(中心35c1)とを通る直線Aとのなす角度が所定の角度(例えば30°)であるの2つの線Bに挟まれる領域に位置することを意味する。図4に示すように、線Bは、中心352c1を起点とする線である。 In the example shown in FIG. 4, the center 352c2 of the second end 352b is located in the opposite direction to the center 352c1 of the first end 352a across the central axis of the tube 31. Here, being located in the opposite direction to the center 352c1 of the first end 352a across the central axis of the tube 31 means, for example, that in the projection of the cross section of FIG. 4, the angle between the center 352c1 and a straight line A passing through the central axis (center 35c1) of the tube 31 is a predetermined angle (for example, 30°) and that the line B is located in the area between the center 352c1 and the straight line A passing through the central axis (center 35c1) of the tube 31. As shown in FIG. 4, the line B is a line that starts from the center 352c1.

なお、図2~図4には、棒状部352の第1の端部352aが、チューブ31の中心軸に対して、正極板30の面内方向と平行な方向に偏心している一例を示した。しかし、棒状部352の第1の端部352aは、図示した方向以外の方向に偏心していてもよい。例えば、棒状部352の第1の端部352aは、正極板30の面内方向に対して垂直な方向に偏心していてもよい。 2 to 4 show an example in which the first end 352a of the rod-shaped portion 352 is eccentric with respect to the central axis of the tube 31 in a direction parallel to the in-plane direction of the positive electrode plate 30. However, the first end 352a of the rod-shaped portion 352 may be eccentric in a direction other than the direction shown. For example, the first end 352a of the rod-shaped portion 352 may be eccentric in a direction perpendicular to the in-plane direction of the positive electrode plate 30.

図5は、本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池1のフタを外した一例を模式的に示す斜視図である。図6Aは、図5の鉛蓄電池の正面図であり、図6Bは、図6Aの線VIB-VIB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。 Figure 5 is a perspective view showing a typical example of a lead-acid battery 1 according to one embodiment of the present invention with the cover removed. Figure 6A is a front view of the lead-acid battery of Figure 5, and Figure 6B is a schematic cross-sectional view of the section taken along line VIB-VIB in Figure 6A as viewed from the direction of the arrows.

鉛蓄電池1は、極板群11と電解液12とを収容する電槽10を含む。極板群11は、複数枚の負極板2と複数枚の正極板30とを、セパレータ4を介して積層することによって構成されている。正極板30は、上述したクラッド式の正極板である。この実施形態では、負極板2とクラッド式正極板30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。 The lead-acid battery 1 includes a battery case 10 that contains an electrode plate group 11 and an electrolyte 12. The electrode plate group 11 is formed by stacking a plurality of negative electrode plates 2 and a plurality of positive electrode plates 30 with a separator 4 interposed therebetween. The positive electrode plates 30 are the clad type positive electrode plates described above. In this embodiment, a sheet-like separator 4 is sandwiched between the negative electrode plates 2 and the clad type positive electrode plates 30, but the shape of the separator is not particularly limited.

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30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によって連結され一体化されている。同様に、クラッド式正極板30の耳部同士も正極用ストラップ5bによって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ている。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 positive electrode plates 30 is also provided with an upwardly protruding current collecting lug (not shown). The lugs of the negative electrode plates 2 are connected and integrated by a negative electrode strap 5a. Similarly, the lugs of the clad type positive electrode plates 30 are connected and integrated by a positive electrode strap 5b. The lower end of the negative electrode pole 6a is fixed to the upper part of the negative electrode strap 5a. The lower end of the positive electrode pole 6b is fixed to the upper part of the positive electrode strap 5b.

(化成度の評価)
正極電極材料の化成度は、化成が終了した鉛蓄電池を解体し、取り出したクラッド式正極板を用いて、下記の手順で評価される。
まず、取り出した正極板について、芯金が存在する部分を、チューブ(T)が延びる方向DLに沿って、集電部側から上部、中部、および下部の3つの部分に3等分に分割する。そして、上部、中部、および下部の各部の正極電極材料を別々に取り出す。以下では、上部の正極電極材料の分析について説明するが、中部および下部の正極電極材料も同様に分析する。取り出した上部の正極電極材料から約1.5g採取して、その質量W(g)を測定する。
(Evaluation of chemical conversion degree)
The degree of formation of the positive electrode material is evaluated by dismantling a lead-acid battery after formation and using the clad positive electrode plate taken out according to the following procedure.
First, the portion of the removed positive electrode plate where the core metal exists is divided into three equal parts, an upper part, a middle part, and a lower part, from the current collector side along the direction DL in which the tube (T) extends. Then, the positive electrode material of each of the upper, middle, and lower parts is taken out separately. Below, the analysis of the upper positive electrode material will be described, but the positive electrode material of the middle and lower parts is also analyzed in the same manner. Approximately 1.5 g is taken from the removed upper positive electrode material, and its mass W (g) is measured.

次に、採取した正極電極材料約1.5gをビーカーに入れ、さらに酢酸水溶液(濃度:5質量%)を50cm加える。次に、ビーカー内の酢酸水溶液を加熱して10分間沸騰させる。この工程によって、正極電極材料中の一酸化鉛を溶解させる。次に、加熱した溶液を冷却した後、濾紙(JIS3801-1995の6種)で濾過し、さらに、濾紙上の残渣を蒸留水で洗浄する。このようにして、溶解物(溶解した一酸化鉛を含む)を除去する。次に、別のビーカーに上記残渣(二酸化鉛を含む)を蒸留水で流し入れる。さらに、濾紙上に残った残渣を、30%硝酸液10cmと過酸化水素水1cmとの混合液、および蒸留水を用いて溶解させてビーカー内に入れる。次に、ビーカー内の液体を10分間、80℃に加熱した後、冷却する。次に、ビーカー内の液を濾過し、濾液(溶解した二酸化鉛を含む)をメスフラスコに入れる。さらに、濾紙を蒸留水で洗浄して洗浄液をメスフラスコに入れ、メスフラスコ内の液体を250cmにする。この濾液を50cm分取し、それに、酒石酸1gと28質量%アンモニア水20cmとを加える。得られた液体に、得られる溶液に、BT指示薬を数滴加えたのち、0.1モル/LのEDTA(エチレンジアミン四酢酸)水溶液で滴定する。溶液の色が赤紫から青に変化した点を滴定の終点とし、その時のEDTA溶液量を記録する。以下の式で、二酸化鉛の含有率(質量%)を算出する。FAは、0.1モル/LのEDTA水溶液の力価である。
PbOの含有率(質量%)=100×(EDTA溶液の滴下量(cm))×23.92×5×FA/(試料の質量W(g))
Next, about 1.5 g of the collected positive electrode material is placed in a beaker, and 50 cm 3 of an aqueous acetic acid solution (concentration: 5% by mass) is added. Next, the aqueous acetic acid solution in the beaker is heated and boiled for 10 minutes. This process dissolves the lead monoxide in the positive electrode material. Next, the heated solution is cooled, and then filtered with filter paper (6 types of JIS 3801-1995), and the residue on the filter paper is washed with distilled water. In this way, the dissolved material (including dissolved lead monoxide) is removed. Next, the above residue (including lead dioxide) is poured into another beaker with distilled water. Furthermore, the residue remaining on the filter paper is dissolved using a mixture of 10 cm 3 of 30% nitric acid solution and 1 cm 3 of hydrogen peroxide solution, and distilled water, and placed in the beaker. Next, the liquid in the beaker is heated to 80°C for 10 minutes, and then cooled. Next, the liquid in the beaker is filtered, and the filtrate (including dissolved lead dioxide) is placed in a measuring flask. Furthermore, the filter paper is washed with distilled water and the washing liquid is put into a measuring flask to make the liquid in the measuring flask 250 cm3 . 50 cm3 of this filtrate is taken, to which 1 g of tartaric acid and 20 cm3 of 28% by mass ammonia water are added. A few drops of BT indicator are added to the resulting liquid and solution, and then titrated with a 0.1 mol/L EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) aqueous solution. The point at which the color of the solution changes from reddish purple to blue is set as the end point of the titration, and the amount of EDTA solution at that time is recorded. The content of lead dioxide (mass%) is calculated using the following formula. FA is the titer of the 0.1 mol/L EDTA aqueous solution.
PbO2 content (mass%)=100×(amount of EDTA solution dropped ( cm3 ))×23.92×5×FA/(mass of sample W (g))

上記の方法で求められたPbOの含有率(質量%)は、化成度の程度を反映しているため、当該含有率(質量%)の値を、化成度の相対的な評価値である化成度(%)の値として用いる。 The PbO2 content (mass%) obtained by the above method reflects the degree of conversion, and therefore the content (mass%) is used as the conversion degree (%), which is a relative evaluation value of the conversion degree.

本発明の一側面に係る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 and lead-acid battery according to one aspect of the present invention are described below.

(1)鉛蓄電池用クラッド式正極板であって、少なくとも1つの多孔質のチューブと、
前記多孔質チューブ内に充填された正極電極材料と、正極集電体と、を含み、前記正極集電体は、少なくとも1つの芯金と、前記芯金の端部につながっている集電部とを含み、前記芯金は、前記チューブの中に配置され、且つ、前記正極電極材料と接触しており、前記芯金は、前記集電部側の第1の端部と前記第1の端部とは反対側の第2の端部とを有する棒状部を含み、前記第1の端部において、前記棒状部の中心は前記チューブの中心からずれており、前記第1の端部において、前記棒状部と前記チューブとの最短距離が2.0mm以下である、鉛蓄電池用クラッド式正極板。
(1) A clad type positive plate for a lead-acid battery, comprising at least one porous tube;
a positive electrode material filled in the porous tube; and a positive current collector, the positive electrode material including at least one metal core and a current collector connected to an end of the metal core, the metal core being disposed in the tube and in contact with the positive electrode material, the metal core including a rod-shaped portion having a first end on the current collector side and a second end opposite to the first end, the center of the rod-shaped portion being offset from the center of the tube at the first end, and the shortest distance between the rod-shaped portion and the tube at the first end being 2.0 mm or less.

(2)上記(1)の鉛蓄電池用クラッド式正極板では、前記第2の端部の中心は、前記チューブの中心軸を挟んで前記第1の端部の中心とは反対の方向に位置してもよい。 (2) In the clad type positive electrode plate for a lead acid battery described above in (1), the center of the second end may be located in the opposite direction to the center of the first end across the central axis of the tube.

(3)上記(1)または(2)の鉛蓄電池用クラッド式正極板では、前記第1の端部において、前記棒状部の前記中心と前記チューブの前記中心との距離G1(mm)と、前記チューブの内径Dt1(mm)と、前記棒状部の径Db1(mm)とが、(0.5Dt1-0.5Db1-2.0)≦G1≦(0.5Dt1-0.5Db1)を満たしてもよい。 (3) In the clad type positive electrode plate for a lead-acid battery described above in (1) or (2), at the first end, the distance G1 (mm) between the center of the rod-shaped portion and the center of the tube, the inner diameter Dt1 (mm) of the tube, and the diameter Db1 (mm) of the rod-shaped portion may satisfy (0.5Dt1-0.5Db1-2.0)≦G1≦(0.5Dt1-0.5Db1).

(4)上記(1)~(3)のいずれか1つの鉛蓄電池用クラッド式正極板では、前記第2の端部は前記チューブの内周面に接していてもよい。 (4) In any one of the clad positive electrode plates for lead-acid batteries described above in (1) to (3), the second end may be in contact with the inner peripheral surface of the tube.

(5)上記(1)~(4)のいずれか1つの鉛蓄電池用クラッド式正極板では、一列に並んだ複数の前記チューブを含んでもよく、前記正極集電体は、それぞれの前記端部が前記集電部で連結された複数の前記芯金を含んでもよい。 (5) The clad type positive electrode plate for a lead-acid battery according to any one of (1) to (4) above may include a plurality of the tubes arranged in a row, and the positive electrode current collector may include a plurality of the core metals, each of whose ends is connected by the current collecting portion.

(6)上記(5)の鉛蓄電池用クラッド式正極板では、複数の前記芯金は同じ方向に傾いていてもよい。 (6) In the clad type positive electrode plate for a lead acid battery described in (5) above, the multiple metal cores may be inclined in the same direction.

(7)上記(1)~(6)のいずれか1つの鉛蓄電池用クラッド式正極板を含む鉛蓄電池。 (7) A lead-acid battery including any one of the clad positive electrode plates for lead-acid batteries described above in (1) to (6).

[実施例]
以下、本発明を実施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。なお、以下の実施例の鉛蓄電池は全て、定格電圧2Vの単セル電池である。
[Example]
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. Note that all of the lead-acid batteries in the following examples are single-cell batteries with a rated voltage of 2V.

《鉛蓄電池A1~A7、CA1~CA2》
(1)クラッド式正極板の作製
図2および図3に示すような芯金を備えるクラッド式正極板を下記の手順で作製する。作製した正極板は、チューブおよび芯金の数を除いて、図1に示す正極板と概ね同様の構成を有する。
《Lead acid batteries A1 to A7, CA1 to CA2》
(1) Fabrication of Clad Type Positive Electrode Plate A clad type positive electrode plate having a metal core as shown in Figures 2 and 3 is fabricated by the following procedure. The fabricated positive electrode plate has a configuration generally similar to that of the positive electrode plate shown in Figure 1, except for the number of tubes and metal cores.

まず、正極集電体を鋳造によって製造する。このとき、第1の端部における棒状部の中心とチューブ(T)の中心との距離を変えて、複数の正極集電体を製造する。具体的には、第1の端部において、芯金の棒状部とチューブ(T)との最短距離Lminを表1に示す値となるように変化させて複数の正極集電体を作製する。なお、芯金の棒状部は、円柱状(直径:3.0mm)である。各芯金の長さL0は295mmである。 First, a positive electrode collector is manufactured by casting. At this time, the distance between the center of the rod-shaped portion at the first end and the center of the tube (T) is changed to manufacture multiple positive electrode collectors. Specifically, multiple positive electrode collectors are manufactured by changing the shortest distance Lmin between the rod-shaped portion of the core metal and the tube (T) at the first end to the value shown in Table 1. The rod-shaped portion of the core metal is cylindrical (diameter: 3.0 mm). The length L0 of each core metal is 295 mm.

1つの正極集電体に含まれる芯金の数は15である。製造した正極集電体の15本の芯金を15個のチューブ内に収容する。次に、集電部とチューブの一端とを樹脂で覆うことによって、樹脂製の上部連座を形成する。正極集電体の材質は、Pb-Sb系合金である。チューブには、ガラス繊維製の多孔質チューブを用いる。チューブの長さは310mm、外径は9.5mm、内径は9.0mmである。 The number of cores contained in one positive electrode collector is 15. The 15 cores of the manufactured positive electrode collector are housed in 15 tubes. Next, the collector and one end of the tube are covered with resin to form a resin upper link. The material of the positive electrode collector is a Pb-Sb alloy. A porous tube made of glass fiber is used for the tube. The length of the tube is 310 mm, the outer diameter is 9.5 mm, and the inner diameter is 9.0 mm.

次に、正極スラリーを、チューブの開口(集電部とは反対側の開口)から充填する。このとき、一体となっている正極集電体およびチューブを傾けて、芯金の第2の端部がチューブと接触している状態で、正極スラリーを充填する。具体的には、第1の端部において棒状部が偏心している場合には、図4に示すような配置となるようにチューブを傾けて正極スラリーを充填する。 Next, the positive electrode slurry is filled from the opening of the tube (the opening on the opposite side to the current collector). At this time, the positive electrode current collector and the tube, which are integrated, are tilted, and the positive electrode slurry is filled in a state in which the second end of the core metal is in contact with the tube. Specifically, if the rod-shaped portion at the first end is eccentric, the tube is tilted so as to be disposed as shown in FIG. 4, and the positive electrode slurry is filled.

正極スラリーは、鉛粉(酸化鉛80質量%および金属鉛20質量%を含む)と鉛丹と水と希硫酸とを混練することによって調製する。鉛粉と鉛丹との質量比は、9:1とする。次に、チューブの開口を、下部連座で封止する。このようにして、未化成のクラッド式正極板を作製する。なお、正極スラリーの充填量は、化成完了後の正極板が、化成後の正極活物質をPbO換算で1枚あたり841±8g含むように調整される。 The positive electrode slurry is prepared by kneading lead powder (containing 80% by mass of lead oxide and 20% by mass of metallic lead), red lead, water, and dilute sulfuric acid. The mass ratio of lead powder to red lead is 9:1. Next, the opening of the tube is sealed with a lower connecting member. In this way, an unformed clad type positive electrode plate is produced. The amount of the positive electrode slurry is adjusted so that the positive electrode plate after the formation is completed contains 841±8 g of the formed positive electrode active material per plate in terms of PbO2 .

(2)負極の作製
鉛粉(酸化鉛80質量%および金属鉛20質量%を含む)と、有機防縮剤(リグニンスルホン酸ナトリウム)0.15質量%、および硫酸バリウム1.2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を作製する。このとき、厚さが2.6mmの格子状集電体を用いて厚さ2.7mmの負極板(負極板A)を作製するとともに、厚さが4.4mmの格子状集電体を用いて厚さ4.5mmの負極板(負極板B)を作製する。負極板Aと負極板Bとは同数作製する。1枚の負極板Aに含まれる負極活物質量がPb換算で420±6gとなり、1枚の負極板Bに含まれる負極活物質量がPb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 Lead powder (containing 80% by mass of lead oxide and 20% by mass of metallic lead), 0.15% by mass of organic shrinkage inhibitor (sodium lignin sulfonate), and 1.2% by mass of barium sulfate are mixed with water and dilute sulfuric acid to prepare a negative electrode paste. The negative electrode paste is filled into a cast grid made of an Sb-based alloy as a negative electrode collector, and dried to prepare an unformed negative electrode plate. At this time, a negative electrode plate (negative electrode plate A) having a thickness of 2.7 mm is prepared using a grid-shaped collector having a thickness of 2.6 mm, and a negative electrode plate (negative electrode plate B) having a thickness of 4.5 mm is prepared using a grid-shaped collector having a thickness of 4.4 mm. The same number of negative electrode plates A and B are prepared. The amount of negative electrode paste filled is adjusted so that the amount of negative electrode active material contained in one negative electrode plate A is 420±6 g, calculated as Pb, and the amount of negative electrode active material contained in one negative electrode plate B is 750±6 g, calculated as Pb. The length of the negative electrode plate is the same as the length of the positive electrode tube, 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枚と未化成のクラッド式正極板3枚とを、それらの間にセパレータ(ポリプロピレン製の微多孔膜)を介在させた状態で、交互に重ねる。それによって、図6Bに示すような極板群を形成する。極板群の外側の2枚の負極板としては負極板Aを用い、内側の2枚の負極板としては負極板Bを用いる。
(3) Preparation of lead-acid battery Four unformed negative plates and three unformed clad positive plates are alternately stacked with a separator (a microporous polypropylene film) between them to form an electrode assembly as shown in FIG. 6B. Negative plate A is used as the two outer negative plates of the electrode assembly, and negative plate B is used as the two inner negative plates.

次に、極板群をポリプロピレン製の電槽に収容し、希硫酸(濃度:14質量%)を電槽内に注液する。次に、電槽の開口に蓋を接着する。次に、電槽を30℃の水槽内に保持した状態で化成を行う。化成は、高速化成で行う。高速化成は、化成時間40時間で、31.5Aの化成電流を定電流で通電することによって行う。このようにして鉛蓄電池A1~A7およびCA1~CA2を得る。 The plate group is then placed in a polypropylene container, and dilute sulfuric acid (concentration: 14% by mass) is poured into the container. A lid is then attached to the opening of the container. The container is then placed in a water tank at 30°C for chemical formation. Chemical formation is carried out using high-speed chemical formation. High-speed chemical formation is carried out by passing a constant chemical current of 31.5 A for a chemical formation time of 40 hours. In this way, lead-acid batteries A1 to A7 and CA1 to CA2 are obtained.

(4)化成度の評価
上記の鉛蓄電池の正極電極材料の化成度を、記述の手順で評価する。
(4) Evaluation of the degree of formation The degree of formation of the positive electrode material of the above-mentioned lead-acid battery is evaluated by the procedure described below.

上記電池における上記の最短距離Lminの値と、正極電極材料の化成度とを表1に示す。表1には、各部の正極電極材料の化成度と、正極電極材料全体の化成度とを示す。正極電極材料全体の化成度は、各部の正極電極材料の化成度の平均値である。なお、表1に示す化成度は、各電池について作製される3つの電池の評価結果の平均値である。 The value of the above shortest distance Lmin and the degree of formation of the positive electrode material in the above battery are shown in Table 1. Table 1 shows the degree of formation of the positive electrode material in each part and the degree of formation of the entire positive electrode material. The degree of formation of the entire positive electrode material is the average value of the degrees of formation of the positive electrode material in each part. The degree of formation shown in Table 1 is the average value of the evaluation results of three batteries produced for each battery.

Figure 0007697225000001
Figure 0007697225000001

電池CA1の正極集電体の芯金は、集電部側の端部においてチュ-ブの中心と芯金棒状部の中心が一致する。すなわち、電池CA1の正極集電体は、従来用いられてきた一般的な正極集電体である。表1に示す電池について、最短距離Lminと正極電極材料全体の化成度との関係を図7に示す。表1および図7に示すように、最短距離Lminを2.0mm以下とすることによって、正極電極材料全体の化成度を向上させられる。最短距離が2.0mmよりも大きい電池CA1およびCA2では、上部における化成度と下部における化成度との差が大きい。一方、最短距離が2.0mm以下である電池A1~A7では、化成度のばらつきが小さく、その結果、正極電極材料全体の化成度が高い。正極電極材料全体の化成度を高める観点から、最短距離Lminは小さい方が好ましく、好ましくは1.5mm以下、より好ましくは1.0mm以下、特に好ましくは0.5mm以下である。 The core metal of the positive electrode collector of battery CA1 has the center of the tube and the center of the core metal rod-shaped part aligned at the end on the collector side. That is, the positive electrode collector of battery CA1 is a typical positive electrode collector that has been used in the past. For the batteries shown in Table 1, the relationship between the shortest distance Lmin and the degree of formation of the entire positive electrode material is shown in Figure 7. As shown in Table 1 and Figure 7, by setting the shortest distance Lmin to 2.0 mm or less, the degree of formation of the entire positive electrode material can be improved. In batteries CA1 and CA2, which have a shortest distance greater than 2.0 mm, the difference between the degree of formation in the upper part and the degree of formation in the lower part is large. On the other hand, in batteries A1 to A7, which have a shortest distance of 2.0 mm or less, the variation in the degree of formation is small, and as a result, the degree of formation of the entire positive electrode material is high. From the viewpoint of increasing the degree of formation of the entire positive electrode material, it is preferable that the shortest distance Lmin is small, preferably 1.5 mm or less, more preferably 1.0 mm or less, and particularly preferably 0.5 mm or less.

(実施例2)
実施例2では、正極板の化成条件を変えたことを除いて、上述した電池CA1およびA6と同じ条件で電池CB1およびB1を作製する。正極板は、高速化成ではなく通常化成で化成する。通常化成は、化成時間68時間で、18.5Aの化成電流を定電流で通電することによって行う。作製した電池における上記の最短距離Lminの値と、正極電極材料の化成度とを表2に示す。
Example 2
In Example 2, batteries CB1 and B1 are fabricated under the same conditions as the batteries CA1 and A6 described above, except that the formation conditions of the positive plate are changed. The positive plate is formed by normal formation, not high-speed formation. The normal formation is performed by passing a constant formation current of 18.5 A for a formation time of 68 hours. The values of the above-mentioned shortest distance Lmin in the fabricated batteries and the formation degree of the positive electrode material are shown in Table 2.

Figure 0007697225000002
Figure 0007697225000002

表2に示すように、最短距離Lminが2.0mm以下である電池B1の正極電極材料全体の化成度は、電池CB1のそれよりも高い。このように、通常化成を行う場合でも、最短距離Lminを2.0mm以下とすることが有効である。 As shown in Table 2, the degree of chemical formation of the entire positive electrode material of battery B1, in which the shortest distance Lmin is 2.0 mm or less, is higher than that of battery CB1. Thus, even when performing normal chemical formation, it is effective to set the shortest distance Lmin to 2.0 mm or less.

本発明は、クラッド式正極板およびそれを含む鉛蓄電池に用いられる。鉛蓄電池の用途に限定はなく、様々な用途に用いることができる。本発明の鉛蓄電池は、産業用の長寿命型の蓄電池、および、電動車両(フォークリフトなど)用の蓄電池などに好適に用いられる。また、本発明の鉛蓄電池は、自動車、バイクなどの車両用の蓄電池に用いてもよい。 The present invention is used in a clad-type positive electrode plate and a lead-acid battery including the same. The use of the lead-acid battery is not limited, and it can be used for various purposes. The lead-acid battery of the present invention is suitable for use as a long-life industrial storage battery and a storage battery for electric vehicles (forklifts, etc.). The lead-acid battery of the present invention may also be used as a storage battery for vehicles such as automobiles and motorcycles.

1 :鉛蓄電池
30 :クラッド式正極板
30 :正極板
31 :チューブ
32 :正極電極材料
33 :正極集電体
34 :集電部
35 :芯金
35c1、352c1、352c2 :中心
352 :棒状部
352a :第1の端部
352b :第2の端部
1: Lead-acid battery 30: Clad type positive electrode plate 30: Positive electrode plate 31: Tube 32: Positive electrode material 33: Positive electrode current collector 34: Current collector 35: Core metal 35c1, 352c1, 352c2: Center 352: Rod-shaped portion 352a: First end 352b: Second end

Claims (7)

少なくとも1つの多孔質のチューブと、
前記多孔質チューブ内に充填された正極電極材料と、
正極集電体と、を含み、
前記正極集電体は、少なくとも1つの芯金と、前記芯金の端部につながっている集電部とを含み、
前記芯金は、前記チューブの中に配置され、且つ、前記正極電極材料と接触しており、
前記芯金は、前記集電部側の第1の端部と前記第1の端部とは反対側の第2の端部とを有する棒状部を含み、
前記第1の端部において、前記棒状部の中心は前記チューブの中心からずれており、
前記第1の端部において、前記棒状部と前記チューブとの最短距離が2.0mm以下であり、
前記第2の端部の中心は、前記チューブの中心軸を挟んで前記第1の端部の中心とは反対の方向に位置する、鉛蓄電池用クラッド式正極板。
at least one porous tube;
A positive electrode material filled in the porous tube;
A positive electrode current collector;
The positive electrode current collector includes at least one metal core and a current collecting portion connected to an end of the metal core,
the mandrel is disposed within the tube and in contact with the positive electrode material;
the core metal includes a rod-shaped portion having a first end portion on the current collecting portion side and a second end portion opposite to the first end portion,
At the first end, the center of the rod is offset from the center of the tube;
At the first end, the shortest distance between the rod-shaped portion and the tube is 2.0 mm or less;
A clad type positive electrode plate for a lead-acid battery, wherein a center of the second end is located in a direction opposite to a center of the first end across a central axis of the tube .
少なくとも1つの多孔質のチューブと、
前記多孔質チューブ内に充填された正極電極材料と、
正極集電体と、を含み、
前記正極集電体は、少なくとも1つの芯金と、前記芯金の端部につながっている集電部とを含み、
前記芯金は、前記チューブの中に配置され、且つ、前記正極電極材料と接触しており、
前記芯金は、前記集電部側の第1の端部と前記第1の端部とは反対側の第2の端部とを有する棒状部を含み、
前記第1の端部において、前記棒状部の中心は前記チューブの中心からずれており、
前記第1の端部において、前記棒状部と前記チューブとの最短距離が2.0mm以下であり、
前記チューブは円筒状であり、
1つの前記チューブ内に配置されている前記芯金は1つである、鉛蓄電池用クラッド式正極板。
at least one porous tube;
A positive electrode material filled in the porous tube;
A positive electrode current collector;
The positive electrode current collector includes at least one metal core and a current collecting portion connected to an end of the metal core,
the mandrel is disposed within the tube and in contact with the positive electrode material;
the core metal includes a rod-shaped portion having a first end portion on the current collecting portion side and a second end portion opposite to the first end portion,
At the first end, the center of the rod is offset from the center of the tube;
At the first end, the shortest distance between the rod-shaped portion and the tube is 2.0 mm or less;
the tube is cylindrical;
A clad type positive electrode plate for a lead-acid battery , wherein one core metal is disposed in one tube .
前記第1の端部において、前記棒状部の前記中心と前記チューブの前記中心との距離G1(mm)と、前記チューブの内径Dt1(mm)と、前記棒状部の径Db1(mm)とが、(0.5Dt1-0.5Db1-2.0)≦G1≦(0.5Dt1-0.5Db1)を満たす、請求項1または2に記載の鉛蓄電池用クラッド式正極板。 The clad positive electrode plate for a lead-acid battery according to claim 1 or 2, wherein at the first end, the distance G1 (mm) between the center of the rod-shaped portion and the center of the tube, the inner diameter Dt1 (mm) of the tube, and the diameter Db1 (mm) of the rod-shaped portion satisfy (0.5Dt1-0.5Db1-2.0) ≦ G1 ≦ (0.5Dt1-0.5Db1). 前記第2の端部は前記チューブの内周面に接している、請求項1~3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 positive electrode plate for a lead-acid battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the second end is in contact with the inner peripheral surface of the tube. 一列に並んだ複数の前記チューブを含み、
前記正極集電体は、それぞれの前記端部が前記集電部で連結された複数の前記芯金を含む、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。
A plurality of the tubes arranged in a row,
The positive electrode collector includes a plurality of the core metals, each of the ends of which is connected by the current collecting portion. The clad type positive electrode plate for a lead acid battery according to any one of claims 1 to 4.
複数の前記芯金は同じ方向に傾いている、請求項5に記載の鉛蓄電池用クラッド式正極板。 The clad positive electrode plate for a lead-acid battery according to claim 5, wherein the plurality of metal cores are inclined in the same direction. 請求項1~6のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用クラッド式正極板を含む鉛蓄電池。 A lead-acid battery comprising the clad positive electrode plate for lead-acid batteries according to any one of claims 1 to 6.
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