JP7757982B2 - lead acid battery - Google Patents
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Description
本発明は、鉛蓄電池に関する。 The present invention relates to a lead-acid battery.
鉛蓄電池は、車載用、産業用の他、様々な用途で使用されている。鉛蓄電池には、負極板、正極板、セパレータ(またはマット)、および電解液などが含まれる。各極板は、集電体と、電極材料とを備える。集電体の上部には、外部端子と接続するための耳部が設けられている。Lead-acid batteries are used in a variety of applications, including automotive and industrial use. Lead-acid batteries contain negative and positive plates, a separator (or mat), and an electrolyte. Each plate comprises a current collector and electrode material. The top of the current collector has a tab for connecting to an external terminal.
鉛蓄電池は、部分充電状態(PSOC)と呼ばれる充電不足状態で使用されることがある。例えば、アイドリングストップ・スタート(ISS)車に搭載される鉛蓄電池はPSOCで使用される。鉛蓄電池がPSOCで繰り返し充放電されると、負極板の耳部の厚みが腐食により減少する耳痩せが起こり、寿命性能が低下することがある。このような耳部の腐食を抑制する観点から、耳部に表層を設けることが検討されている。Lead-acid batteries are sometimes used in a state of insufficient charge known as partial state of charge (PSOC). For example, the lead-acid batteries installed in idle stop-start (ISS) vehicles are used in PSOC. When a lead-acid battery is repeatedly charged and discharged in PSOC, corrosion can reduce the thickness of the negative electrode plate's lug, resulting in reduced lifespan. To prevent this corrosion, the addition of a surface layer to the lug is being considered.
特許文献1は、正極板と負極板と電解液とを備える鉛蓄電池であって、前記負極板は、格子状をなす格子部と、前記格子部の縁に連設された縁部と、前記縁部から突出形成された集電のための耳部とを有する負極集電体を備え、前記縁部及び前記耳部のうち少なくとも一方の表面には、Pb-Sn系合金、Pb-Sb系合金、Pb-Sn-Sb系合金、およびSnから選ばれる合金または金属を含む表面層が形成され、かつ前記電解液には、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、リン酸及びホウ酸から選ばれる一種以上が含まれる鉛蓄電池を提案している。 Patent Document 1 proposes a lead-acid battery comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate, and an electrolyte, in which the negative electrode plate comprises a negative electrode current collector having a grid-shaped grid portion, an edge portion connected to the edge of the grid portion, and a current-collecting ear portion protruding from the edge portion, and a surface layer containing an alloy or metal selected from Pb-Sn alloys, Pb-Sb alloys, Pb-Sn-Sb alloys, and Sn is formed on the surface of at least one of the edge portion and the ear portion, and the electrolyte contains one or more selected from sodium ions, potassium ions, magnesium ions, aluminum ions, phosphoric acid, and boric acid.
また、様々な機能を付与する観点から、鉛蓄電池の構成部材に添加剤が添加されることがある。 In addition, additives are sometimes added to the components of lead-acid batteries in order to impart various functions.
特許文献2は、リグニンスルホン酸と併用してプロピレンオキシドとエチレンオキシドとの共重合体を負極板活物質中に添加した鉛蓄電池を提案している。 Patent document 2 proposes a lead-acid battery in which a copolymer of propylene oxide and ethylene oxide is added to the negative electrode plate active material in combination with lignin sulfonic acid.
鉛蓄電池は、PSOCで繰り返し充放電されると、負極板の耳部の電位が、腐食が進行し易い範囲になる。耳部の腐食により耳痩せが起こり破断すると充放電ができなくなる。特許文献1のように、Snを含む表面層を耳部に設けると、耳部の腐食はある程度軽減される。しかし、表面層による腐食抑制効果を得るには、表面層中のSnの濃度を10質量%以上と多くする必要がある。When a lead-acid battery is repeatedly charged and discharged at PSOC, the potential of the negative electrode plate lug reaches a range where corrosion is likely to progress. Corrosion of the lug causes thinning of the lug, which can lead to breakage, making charging and discharging impossible. As in Patent Document 1, providing a surface layer containing Sn on the lug reduces corrosion to some extent. However, to obtain the corrosion-inhibiting effect of the surface layer, the Sn concentration in the surface layer must be high, at 10% by mass or more.
本発明の一側面は、鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
前記負極板は、耳部を備える集電体と、負極電極材料とを備え、
前記耳部は、Snを含む表面層を備え、
前記表面層におけるSnの含有量は、10質量%未満であり、
前記負極電極材料は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定される1H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有するポリマー化合物を含む、鉛蓄電池に関する。
One aspect of the present invention is a lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate,
The negative electrode plate includes a current collector having a lug portion and a negative electrode material,
the ear portion has a surface layer containing Sn,
The Sn content in the surface layer is less than 10 mass %,
The negative electrode material relates to a lead-acid battery, and includes a polymer compound having a peak in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in chemical shift of a 1 H-NMR spectrum measured using deuterated chloroform as a solvent.
本発明の他の側面は、鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
前記負極板は、耳部を備える集電体と、負極電極材料とを備え、
前記耳部は、Snを含む表面層を備え、
前記表面層におけるSnの含有量は、10質量%未満であり、
前記負極電極材料は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を含む、鉛蓄電池に関する。
Another aspect of the present invention is a lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate,
The negative electrode plate includes a current collector having a lug portion and a negative electrode material,
the ear portion has a surface layer containing Sn,
The Sn content in the surface layer is less than 10 mass %,
The negative electrode material relates to a lead-acid battery and comprises a polymer compound containing a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units.
鉛蓄電池は、PSOCサイクルで繰り返し充放電されると、負極板の耳部で腐食が進行し、耳痩せが起こる場合がある。PSOCサイクル中は、負極板の耳部の電位が、放電時には鉛から硫酸鉛が生成し易く、充電時には硫酸鉛から鉛への還元が不完全になる範囲となる。この繰り返しによって、徐々に耳部の内部に腐食が進行することで耳痩せが起こると考えられる。When lead-acid batteries are repeatedly charged and discharged in a PSOC cycle, corrosion can progress at the lug of the negative plate, causing thinning of the lug. During the PSOC cycle, the potential of the lug of the negative plate falls into a range in which lead sulfate is easily produced from lead during discharge, and the reduction of lead sulfate to lead is incomplete during charge. It is thought that this repeated cycle gradually progresses corrosion inside the lug, causing thinning of the lug.
PSOCサイクルにおける負極板の耳部の電位では、Snの酸化反応および還元反応は起こり難い。そのため、負極板の耳部に、Snを含む表面層を設けると、Snの遮蔽効果により、耳部における鉛が関与する酸化反応および還元反応が起こり難くなる。これにより、負極板の耳部にSnを含む表面層を設ける場合には、表面層を設けない場合に比べて、PSOCサイクルにおける耳痩せが低減される。そのため、表面層中のSn含有量が多くなるにつれて、耳痩せが低減されることになる。一方、Sn含有量が多くなると、コスト的に不利であることに加え、過充電時のガス発生量が多くなるため、電解液の減少量が多くなる。低コスト化および過充電時の電解液の減少量を低減する観点からは、表面層のSn含有量を低く抑えることが有利である。しかし、Sn含有量が10質量%未満の場合には、Snを含む表面層によりPSOCサイクルにおける耳痩せを抑制することは実際には困難と考えられていた。At the potential of the negative electrode plate lug during the PSOC cycle, oxidation and reduction reactions of Sn are unlikely to occur. Therefore, if a Sn-containing surface layer is provided on the lug of the negative electrode plate, the shielding effect of Sn makes it difficult for oxidation and reduction reactions involving lead to occur at the lug. As a result, when a Sn-containing surface layer is provided on the lug of a negative electrode plate, edge thinning during the PSOC cycle is reduced compared to when no surface layer is provided. Therefore, edge thinning is reduced as the Sn content in the surface layer increases. On the other hand, a high Sn content is not only cost-inefficient, but also increases the amount of gas generated during overcharge, resulting in a greater loss of electrolyte. From the perspectives of reducing cost and reducing the amount of electrolyte lost during overcharge, it is advantageous to keep the Sn content of the surface layer low. However, when the Sn content is less than 10% by mass, it has been thought to be practically difficult to suppress edge thinning during the PSOC cycle using a Sn-containing surface layer.
ところが、負極板の耳部の表面層中のSn含有量が10質量%未満の場合でも、負極板の負極電極材料に特定のポリマー化合物を含有させることで、鉛蓄電池をPSOCで充放電したときの耳痩せが顕著に低減されることが明らかとなった。However, it has been found that even when the Sn content in the surface layer of the ear of the negative plate is less than 10% by mass, adding a specific polymer compound to the negative electrode material of the negative plate significantly reduces ear thinning when the lead-acid battery is charged and discharged in PSOC.
上記に鑑み、本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備える。極板群は、負極板と、正極板と、負極板および正極板の間に介在するセパレータとを備える。負極板は、耳部を備える集電体と、負極電極材料とを備える。耳部は、Snを含む表面層を備える。表面層におけるSnの含有量は、10質量%未満である。負極電極材料は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定される1H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有するポリマー化合物を含む。
なお、上記の1H-NMRスペクトルにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下のケミカルシフトの範囲に現れるピークは、オキシC2-4アルキレンユニットに由来する。
In view of the above, a lead-acid battery according to one aspect of the present invention includes at least one cell including an electrode plate assembly and an electrolyte. The electrode plate assembly includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate. The negative electrode plate includes a current collector with a lug portion and a negative electrode material. The lug portion includes a surface layer containing Sn. The Sn content in the surface layer is less than 10 mass%. The negative electrode material includes a polymer compound having a peak in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in a 1H -NMR spectrum measured using deuterated chloroform as a solvent.
In the above 1 H-NMR spectrum, the peak appearing in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm is derived from an oxyC 2-4 alkylene unit.
本発明の他の側面に係る鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備える。極板群は、負極板と、正極板と、負極板および正極板の間に介在するセパレータとを備える。負極板は、耳部を備える集電体と、負極電極材料とを備える。耳部は、Snを含む表面層を備える。表面層におけるSnの含有量は、10質量%未満である。負極電極材料は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を含む。 A lead-acid battery according to another aspect of the present invention includes at least one cell including an electrode plate assembly and an electrolyte. The electrode plate assembly includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate. The negative electrode plate includes a current collector with a lug portion and a negative electrode material. The lug portion includes a surface layer containing Sn. The Sn content in the surface layer is less than 10 mass%. The negative electrode material includes a polymer compound including a repeating structure of oxy- C2-4 alkylene units.
本発明の一側面および他の側面に係る鉛蓄電池では、負極電極材料が、上記のようなポリマー化合物を含む。このような負極電極材料を、耳部にSnを含む表面層を備える負極集電体と組み合わせることで、表面層中のSn含有量が10質量%未満の場合でも、PSOCサイクルにおける耳痩せを低減できる。表面層中のSn含有量が従来に比べて少ないことに加え、負極電極材料がポリマー化合物を含むことで、過充電時のガス発生が抑制されるため、電解液の減少(以下、単に減液と称する場合がある。)を低減できる。換言すると、PSOCサイクルにおける耳痩せの優れた低減効果と過充電時の優れた減液低減効果とを両立することができる。耳痩せが抑制されることで、耳痩せに伴い耳部が破断して充放電ができなくなることを抑制できる。そのため、表面層中のSn含有量が10質量%未満でも、鉛蓄電池の実際の使用が可能となる。従って、鉛蓄電池の長寿命化の点で有利である。また、表面層中のSn含有量を低減することができるため、低コスト化の観点からも有利である。In lead-acid batteries according to one and other aspects of the present invention, the negative electrode material contains the polymer compound described above. Combining this negative electrode material with a negative electrode current collector having a surface layer containing Sn in the terminal area reduces edge thinning during PSOC cycles, even when the Sn content in the surface layer is less than 10% by mass. In addition to the lower Sn content in the surface layer compared to conventional methods, the inclusion of a polymer compound in the negative electrode material suppresses gas generation during overcharge, thereby reducing electrolyte loss (hereinafter sometimes simply referred to as "electrolyte loss"). In other words, this achieves both an excellent effect of reducing edge thinning during PSOC cycles and an excellent effect of reducing electrolyte loss during overcharge. Suppressing edge thinning prevents edge thinning from causing breakage of the terminal area, which can prevent charging and discharging. Therefore, even when the Sn content in the surface layer is less than 10% by mass, the lead-acid battery can be used in practice. This is advantageous in terms of extending the life of the lead-acid battery. Furthermore, the ability to reduce the Sn content in the surface layer is advantageous in terms of cost reduction.
負極電極材料が上記のポリマー化合物を含むことで、PSOCサイクルでの負極板における耳痩せが低減されるのは、次のような理由によると考えられる。まず、負極電極材料が上記のポリマー化合物を含むことで、負極活物質である鉛の近傍にポリマー化合物が存在することになる。これにより、PSOCサイクルにおいて、負極板の電位が卑な方向にシフトする。負極板の耳部の電位も卑な方向にシフトするため、充電時の硫酸鉛から鉛への還元反応が進行し易くなる。耳部におけるSnの遮蔽効果に加え、硫酸鉛が蓄積し難くなることで、表面層中のSn含有量が10質量%未満と少ないにも拘わらず、耳痩せを低減することができる。 The reason why the inclusion of the above-mentioned polymer compound in the negative electrode material reduces edge thinning in the negative electrode plate during the PSOC cycle is thought to be as follows: First, when the negative electrode material contains the above-mentioned polymer compound, the polymer compound is present in the vicinity of the lead, which is the negative electrode active material. This causes the potential of the negative electrode plate to shift in a more base direction during the PSOC cycle. The potential of the lug of the negative electrode plate also shifts in a more base direction, making it easier for the reduction reaction of lead sulfate to lead to proceed during charging. In addition to the shielding effect of Sn in the lug, lead sulfate is less likely to accumulate, making it possible to reduce edge thinning even though the Sn content in the surface layer is low at less than 10% by mass.
また、表面層中のSn含有量が少ないことで、過充電時のSnが関与するガス発生反応が抑制されると考えられる。加えて、負極板の電位が卑な方向にシフトすることで、水素過電圧が大きくなるため、過充電時の負極板における水素ガスの発生が抑制される。このように、過充電時に、ガス発生が抑制されることで、減液を低減することができる。 In addition, the low Sn content in the surface layer is thought to suppress the gas generation reaction involving Sn during overcharge. In addition, the potential of the negative electrode plate shifts in a more base direction, increasing the hydrogen overvoltage, thereby suppressing the generation of hydrogen gas in the negative electrode plate during overcharge. In this way, suppressing gas generation during overcharge can reduce loss of electrolyte.
PSOCサイクルでの負極板における耳痩せの抑制効果および過充電時の減液抑制効果は、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量がごくわずか(例えば、0.01質量%未満)の場合でも得られる。このことから、負極電極材料中に含まれるポリマー化合物のオキシC2-4アルキレンユニットの作用により、鉛に対する高い吸着作用が発揮されると考えられる。また、ポリマー化合物が鉛の表面に薄く広がった状態となることで、耳部を含めて負極板全体の電位が卑な方向へシフトし易くなると考えられる。また、ポリマー化合物が鉛の表面に薄く広がった状態となることで、負極板の鉛表面の広範囲な領域で、水素過電圧が上昇し、過充電時にプロトンの還元により水素が発生する副反応が阻害されると考えられる。ポリマー化合物が鉛の表面に薄く広がった状態となることは、ポリマー化合物が線状構造を取り易いこととも矛盾しない。従って、ポリマー化合物が、負極電極材料以外の鉛蓄電池の構成要素に含まれているか否かに拘わらず、負極電極材料に含まれていることが重要である。 The effect of suppressing edge thinning in the negative electrode plate during PSOC cycles and the effect of suppressing electrolyte loss during overcharge can be achieved even when the content of the polymer compound in the negative electrode material is very small (e.g., less than 0.01% by mass). From this, it is believed that the oxy- C2-4 alkylene unit of the polymer compound contained in the negative electrode material exerts a high adsorption effect on lead. Furthermore, it is believed that the polymer compound spreading thinly on the lead surface facilitates a shift in the potential of the entire negative electrode plate, including the edge portion, toward a more noble direction. Furthermore, it is believed that the polymer compound spreading thinly on the lead surface increases the hydrogen overvoltage over a wide area of the lead surface of the negative electrode plate, inhibiting the side reaction of hydrogen generation due to proton reduction during overcharge. The fact that the polymer compound spreads thinly on the lead surface is consistent with the polymer compound's tendency to adopt a linear structure. Therefore, it is important that the polymer compound is included in the negative electrode material, regardless of whether it is included in components of the lead-acid battery other than the negative electrode material.
本発明の一側面に係る鉛蓄電池では、ポリマー化合物は、末端基に結合した酸素原子と、酸素原子に結合した-CH2-基および/または-CH<基とを含んでもよい。1H-NMRスペクトルにおいて、3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値と、酸素原子に結合した-CH2-基の水素原子のピークの積分値と、酸素原子に結合した-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値の割合は、85%以上であることが好ましい。このようなポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットを分子中に多く含む。そのため、ポリマー化合物が、鉛に吸着し易くなるとともに、線状構造を取り易いことで鉛表面を薄く覆い易くなると考えられる。よって、PSOCサイクルにおける負極板の耳痩せを低減する効果がさらに高まるとともに、過充電時の減液を抑制する効果をさらに向上することができる。 In a lead-acid battery according to one aspect of the present invention, the polymer compound may include an oxygen atom bonded to an end group and a —CH 2 — group and/or a —CH< group bonded to the oxygen atom. In a 1 H-NMR spectrum, the ratio of the integral of the peak between 3.2 ppm and 3.8 ppm to the total integral of the peak between 3.2 ppm and 3.8 ppm, the integral of the peak at hydrogen atoms of the —CH 2 — group bonded to the oxygen atom, and the integral of the peak at hydrogen atoms of the —CH< group bonded to the oxygen atom is preferably 85% or more. Such a polymer compound contains many oxy-C 2-4 alkylene units in its molecule. This is thought to facilitate adsorption of the polymer compound to lead, and the linear structure facilitates thin coating of the lead surface. This further enhances the effect of reducing edge thinning of the negative electrode plate during PSOC cycles, and further improves the effect of suppressing loss of electrolyte during overcharge.
1H-NMRスペクトルにおいて、3.2ppm~3.8ppmのケミカルシフトの範囲にピークを有するポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むことが好ましい。オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を用いる場合、ポリマー化合物が、鉛に対してより吸着し易くなるとともに、線状構造を取り易いことで鉛表面を薄く覆い易くなると考えられる。よって、PSOCサイクルにおける負極板の耳痩せおよび過充電時の減液を抑制する効果をさらに高める上で有利である。A polymer compound having a peak in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in a 1 H-NMR spectrum preferably contains a repeating structure of oxy-C 2-4 alkylene units. When a polymer compound containing a repeating structure of oxy-C 2-4 alkylene units is used, it is thought that the polymer compound is more likely to adsorb to lead and to easily assume a linear structure, which makes it easier to thinly coat the lead surface. This is therefore advantageous in further enhancing the effect of suppressing edge thinning of the negative electrode plate during PSOC cycles and loss of electrolyte during overcharge.
ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物、ヒドロキシ化合物のエーテル化物およびヒドロキシ化合物のエステル化物からなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。ここで、ヒドロキシ化合物は、ポリC2-4アルキレングリコール、オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造を含む共重合体、およびポリオールのポリC2-4アルキレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも一種である。このようなポリマー化合物を用いる場合、PSOCサイクルにおける負極板の耳痩せおよび過充電時の減液をさらに抑制することができる。 The polymer compound may contain at least one selected from the group consisting of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxy- C2-4 alkylene unit, an etherified product of a hydroxy compound, and an esterified product of a hydroxy compound. Here, the hydroxy compound is at least one selected from the group consisting of a poly- C2-4 alkylene glycol, a copolymer containing a repeating structure of an oxy- C2-4 alkylene, and a poly- C2-4 alkylene oxide adduct of a polyol. Use of such a polymer compound can further suppress edge thinning of the negative electrode plate during PSOC cycles and loss of electrolyte during overcharge.
オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造は、少なくともオキシプロピレンユニット(-O-CH(-CH3)-CH2-)の繰り返し構造を含んでもよい。このようなポリマー化合物は、鉛に対する高い吸着性を有しながらも、鉛表面に薄く広がり易く、これらのバランスに優れていると考えられる。よって、減液をより効果的に低減できる。また、負極板の耳痩せをさらに低減することもできる。 The repeating structure of the oxy C2-4 alkylene unit may contain at least a repeating structure of an oxypropylene unit (-O-CH( -CH3 ) -CH2- ). Such a polymer compound is thought to have an excellent balance of high adsorption to lead while easily spreading thinly on the lead surface. This makes it possible to more effectively reduce loss of electrolyte. It is also possible to further reduce thinning of the negative electrode plate.
このようにポリマー化合物は、鉛に対する高い吸着性を有しながらも、鉛表面を薄く覆うことができるため、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量がごく少量(より具体的には、400ppm以下)であっても、PSOCサイクルにおける負極板の耳痩せおよび過充電時の減液を低減することができる。より高い耳痩せ抑制効果および減液抑制効果を確保する観点からは、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、15ppm以上が好ましい。 As such, the polymer compound has high adsorption properties for lead while also being able to thinly coat the lead surface. Therefore, even if the polymer compound content in the negative electrode material is very small (more specifically, 400 ppm or less), it can reduce edge thinning of the negative electrode plate during PSOC cycles and electrolyte loss during overcharge. From the perspective of ensuring even greater effects in suppressing edge thinning and electrolyte loss, the polymer compound content in the negative electrode material is preferably 15 ppm or more.
なお、ポリマー化合物を負極電極材料中に含有させることができればよく、負極電極材料に含まれるポリマー化合物の由来は特に制限されない。ポリマー化合物は、鉛蓄電池を作製する際に、鉛蓄電池の構成要素(例えば、負極板、正極板、電解液、およびセパレータ)のいずれに含有させてもよい。ポリマー化合物は、1つの構成要素に含有させてもよく、2つ以上の構成要素(例えば、負極板および電解液)に含有させてもよい。 The origin of the polymer compound contained in the negative electrode material is not particularly limited as long as the polymer compound can be contained in the negative electrode material. When producing a lead-acid battery, the polymer compound may be contained in any of the components of the lead-acid battery (e.g., the negative electrode plate, the positive electrode plate, the electrolyte, and the separator). The polymer compound may be contained in one component, or in two or more components (e.g., the negative electrode plate and the electrolyte).
耳部の表面層におけるSn含有量は、7質量%以下であることが好ましい。Sn含有量がこのように少ない場合でも、ポリマー化合物の作用により、耳痩せを低減できるとともに、減液を低減することができる。The Sn content in the surface layer of the edge portion is preferably 7% by mass or less. Even with such a low Sn content, the polymer compound can reduce edge thinning and liquid loss.
耳部の表面層におけるSn含有量は、0.01質量%以上であることが好ましい。この場合、Snによる耳痩せを抑制する効果を得ることができる。また、Sn含有量がこのように少ない場合でも、ポリマー化合物の作用により、耳痩せおよび減液の低減において高い効果を確保することができる。The Sn content in the surface layer of the edge portion is preferably 0.01% by mass or more. In this case, it is possible to obtain the effect of suppressing edge thinning due to Sn. Furthermore, even with such a low Sn content, the action of the polymer compound can ensure a high effect in reducing edge thinning and liquid loss.
セルの少なくとも1つにおいて、極板群は、複数の正極板と複数の負極板とを備え、かつ正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された構造を備え、極板群は、9枚以上の負極板を備えることが好ましい。極板群に含まれる極板数が増加すると、極板群の上部の電解液の比重の低下が抑制される。これにより、鉛の溶解が抑制されるため負極板の耳痩せを抑制する効果がさらに高まる。In at least one cell, the plate assembly includes multiple positive plates and multiple negative plates, with the positive plates and negative plates stacked alternately with separators interposed between them. Preferably, the plate assembly includes nine or more negative plates. Increasing the number of plates included in the plate assembly prevents a decrease in the specific gravity of the electrolyte above the plate assembly. This prevents lead dissolution, further enhancing the effect of preventing thinning of the negative plate edges.
極板群における正極板と負極板との間の距離(極間距離D)とセパレータの最大厚みTの関係がD-T≦0.15mm以下であることが好ましい。極間距離Dとセパレータ最大厚みTの関係がこのような範囲である場合、極板群の上部の電解液の比重の低下を抑制する効果がさらに高まる。耳部の周囲の電解液の比重低下がさらに抑制されるため、負極板の耳痩せを抑制する効果がさらに高まる。 It is preferable that the relationship between the distance between the positive and negative plates in the electrode plate assembly (electrode distance D) and the maximum separator thickness T be D-T≦0.15 mm or less. When the relationship between the electrode distance D and the separator maximum thickness T is in this range, the effect of suppressing the decrease in the specific gravity of the electrolyte in the upper part of the electrode plate assembly is further enhanced. Because the decrease in the specific gravity of the electrolyte around the ears is further suppressed, the effect of suppressing ear thinning of the negative plate is further enhanced.
電解液は、Alイオンを含むことが好ましい。この場合、PSOCサイクル中の硫酸鉛蓄積が抑制されることによって、耳部の周囲の電解液の比重低下を抑制する効果がさらに高まるため、負極板の耳痩せを抑制する効果がさらに高まる。 The electrolyte preferably contains Al ions. In this case, the accumulation of lead sulfate during the PSOC cycle is suppressed, which further enhances the effect of suppressing the decrease in the specific gravity of the electrolyte around the ears, thereby further enhancing the effect of suppressing ear thinning of the negative plate.
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、負極板の耳部の表面層におけるSn含有量、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量、極間距離D、およびセパレータの最大厚みTは、満充電状態の鉛蓄電池から取り出した負極板、極板群、またはセパレータについて求められる。 In this specification, the Sn content in the surface layer of the ear portion of the negative electrode plate, the polymer compound content in the negative electrode material, the electrode distance D, and the maximum thickness T of the separator are determined for a negative electrode plate, electrode plate group, or separator removed from a fully charged lead-acid battery.
(用語の説明)
(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。
(Explanation of terms)
(Up and down direction of lead-acid battery or lead-acid battery components)
In this specification, the up-down direction of a lead-acid battery or its components (such as plates, a battery case, and a separator) refers to the up-down direction in the vertical direction of the lead-acid battery when the 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 horizontally placed valve-regulated lead-acid batteries, 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.
(耳部の表面層)
負極板または負極集電体の耳部の断面を金属顕微鏡で観察したとき、内側とは性状(色、金属粒子の状態など)が異なる外側の層状の部分を表面層とする。
(surface layer of ear part)
When the cross section of the lug of the negative electrode plate or negative electrode current collector is observed with a metallurgical microscope, the outer layer having properties (color, state of metal particles, etc.) different from those of the inner layer is defined as the surface layer.
(負極電極材料)
負極電極材料は、通常、集電体に保持されている。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 electrode material)
The negative electrode material is usually held by a current collector. The negative electrode material is the portion of the negative electrode plate excluding the current collector. A mat, pasting paper, or other member may be attached to the negative electrode plate. Such members (also referred to as attachment members) are used integrally with the negative electrode plate and are therefore included in 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 attachment member.
(ポリマー化合物)
ポリマー化合物は、下記(i)および(ii)の少なくとも一方の条件を充足する。
条件(i)
ポリマー化合物は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定される1H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有する。
条件(ii)
ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含む。
(Polymer Compound)
The polymer compound satisfies at least one of the following conditions (i) and (ii):
Condition (i)
The polymer compound has a peak in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in the 1 H-NMR spectrum measured using deuterated chloroform as a solvent.
Condition (ii)
The polymeric compound comprises a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units.
条件(i)において、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲のピークは、オキシC2-4アルキレンユニットに由来する。つまり、条件(ii)を充足するポリマー化合物は、条件(i)を充足するポリマー化合物でもある。条件(i)を充足するポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニット以外のモノマーユニットの繰り返し構造を含んでもよく、ある程度の分子量を有すればよい。上記(i)または(ii)を充足するポリマー化合物の数平均分子量(Mn)は、例えば、300以上であってもよい。 In condition (i), the peak in the range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less is derived from the oxy-C 2-4 alkylene unit. In other words, a polymer compound satisfying condition (ii) is also a polymer compound satisfying condition (i). A polymer compound satisfying condition (i) may contain a repeating structure of a monomer unit other than the oxy-C 2-4 alkylene unit, as long as it has a certain level of molecular weight. The number average molecular weight (Mn) of a polymer compound satisfying the above (i) or (ii) may be, for example, 300 or more.
(オキシC2-4アルキレンユニット)
オキシC2-4アルキレンユニットは、-O-R1-(R1はC2-4アルキレン基を示す。)で表されるユニットである。
(oxy C2-4 alkylene unit)
The oxy C 2-4 alkylene unit is a unit represented by —O—R 1 — (R 1 represents a C 2-4 alkylene group).
(数平均分子量)
本明細書中、数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により求められる。Mnを求める際に使用する標準物質は、ポリエチレングリコールとする。
(number average molecular weight)
In this specification, the number average molecular weight (Mn) is determined by gel permeation chromatography (GPC). The standard substance used in determining Mn is polyethylene glycol.
(極間距離D)
極間距離Dは、下記式で表される。
極間距離D=(ピッチ-正極板の厚み-負極板の厚み)/2
ここで、ピッチとは、隣接する一対の正極板の耳部の中心間距離の平均値である。より具体的には、ピッチは、極板群に含まれる全ての隣接する正極板の対について求められる耳部の中心間距離の平均値である。複数の直列接続された極板群を具備する鉛蓄電池においては、ピッチは、端部に位置する1つの極板群(セル)と中央付近に位置する1つの極板群(セル)における平均値である。また、正極板の厚みは、極板群に含まれる全ての正極板の厚みの平均値であり、負極板の厚みは、極板群に含まれる全ての負極板の厚みの平均値である。
(distance between poles D)
The inter-electrode distance D is expressed by the following formula.
Distance between electrodes D = (pitch - thickness of positive electrode plate - thickness of negative electrode plate) / 2
Here, the pitch is the average value of the center-to-center distance between the lugs of a pair of adjacent positive plates. More specifically, the pitch is the average value of the center-to-center distance between the lugs of all pairs of adjacent positive plates included in the plate group. In a lead-acid battery having multiple series-connected plate groups, the pitch is the average value for one plate group (cell) located at the end and one plate group (cell) located near the center. Furthermore, the thickness of the positive plate is the average value of the thicknesses of all positive plates included in the plate group, and the thickness of the negative plate is the average value of the thicknesses of all negative plates included in the plate group.
(セパレータの最大厚みT)
セパレータの最大厚みTは、極板群(セル)に含まれる全てのセパレータの最大厚みtの平均値である。複数の直列接続された極板群を具備する鉛蓄電池においては、セパレータの最大厚みTは、端部に位置する1つの極板群(セル)と中央付近に位置する1つの極板群(セル)における平均値である。
(Maximum thickness T of separator)
The maximum thickness T of the separator is the average value of the maximum thicknesses t of all the separators included in the electrode plate group (cell). In a lead-acid battery having multiple electrode plate groups connected in series, the maximum thickness T of the separator is the average value of the thicknesses t of one electrode plate group (cell) located at the end and one electrode plate group (cell) located near the center.
セパレータの周縁部と周縁部より内側の部分とで厚みが異なる場合には、周縁部より内側の部分について、最大厚みtを測定する。セパレータがベース部と、ベース部の少なくとも一方の主面から突出するリブとを備える場合には、セパレータの厚みとは、ベース部とリブとを含む厚みである。例えば、セパレータの両面にリブが形成されている場合、セパレータの厚みは、ベース部の厚みと、一方の主面のリブのベース部からの高さと、他方の主面のリブのベース部からの高さとの合計である。この合計の値が最も大きい部分のセパレータの厚みが最大厚みtである。 If the thickness of the separator differs between the peripheral edge and the portion inside the peripheral edge, the maximum thickness t is measured for the portion inside the peripheral edge. If the separator has a base portion and ribs protruding from at least one main surface of the base portion, the thickness of the separator includes the thickness of the base portion and the ribs. For example, if ribs are formed on both sides of the separator, the thickness of the separator is the sum of the thickness of the base portion, the height of the ribs from the base portion on one main surface, and the height of the ribs from the base portion on the other main surface. The thickness of the separator where this sum is greatest is the maximum thickness t.
(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、鉛蓄電池を、定格容量として記載の数値(単位をAhとする数値)の0.2倍の電流(A)で、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℃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, a fully charged state is defined as a state in which a lead-acid battery is charged at a current (A) 0.2 times the value (unit: Ah) specified for the rated capacity, until the terminal voltage (V) during charging or the electrolyte density converted to a temperature of 20°C, measured every 15 minutes, shows a constant value to three significant digits three times in a row. For a valve-regulated lead-acid battery, the fully charged state is defined as a state in which the battery is charged in an air tank at 25°C at a constant current/constant voltage of 2.23 V/cell at a current (A) 0.2 times the value (unit: Ah) specified for the rated capacity, and charging is terminated when the charging current during constant voltage charging reaches a value (A) 0.005 times the value (unit: Ah) specified for the rated capacity.
満充電状態の鉛蓄電池は、既化成の鉛蓄電池を満充電した鉛蓄電池をいう。鉛蓄電池の満充電は、化成後であれば、化成直後でもよく、化成から時間が経過した後に行ってもよい(例えば、化成後で、使用中(好ましくは使用初期)の鉛蓄電池を満充電してもよい)。使用初期の電池とは、使用開始後、それほど時間が経過しておらず、ほとんど劣化していない電池をいう。 A fully charged lead-acid battery is a lead-acid battery that has been fully charged after chemical formation. A lead-acid battery can be fully charged immediately after chemical formation, or after some time has passed since chemical formation (for example, a lead-acid battery that has been in use (preferably in the early stages of use) after chemical formation can be fully charged). A battery in the early stages of use is a battery that has not been in use for very long and has hardly deteriorated at all.
以下、本発明の実施形態に係る鉛蓄電池について、主要な構成要件ごとに説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。 Below, the lead-acid battery according to an embodiment of the present invention will be described in terms of its main components, but the present invention is not limited to the following embodiment.
[鉛蓄電池]
(負極板)
負極板は、耳部を備える集電体(負極集電体)と、負極電極材料とを備える。
[Lead acid battery]
(negative electrode plate)
The negative electrode plate includes a current collector (negative electrode current collector) with a lug portion and a negative electrode material.
(集電体)
負極集電体は、鉛(Pb)または鉛合金の鋳造により形成してもよく、鉛シートまたは鉛合金シートを加工して形成してもよい。加工方法としては、例えば、エキスパンド加工または打ち抜き(パンチング)加工が挙げられる。負極集電体として格子状の集電体を用いると、負極電極材料を担持させ易いため好ましい。
(Current collector)
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. A lattice-shaped current collector is preferably used 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-Ca系合金、Pb-Ca-Sn系合金、Pb-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。 The lead alloy used in the negative electrode current collector may be a Pb-Ca alloy, a Pb-Ca-Sn alloy, or a Pb-Sn alloy. These lead or lead alloys may further contain at least one additional element selected from the group consisting of Ba, Ag, Al, Bi, As, Se, Cu, etc.
負極集電体は、少なくとも耳部に表面層を備えている。耳部の表面層は、Snを含む。表面層は、例えば、Snを含む鉛合金を含む。このような表面層により、PSOCサイクルにおいて、耳痩せを抑制することができる。 The negative electrode current collector has a surface layer at least on the edge portion. The surface layer on the edge portion contains Sn. The surface layer contains, for example, a lead alloy containing Sn. Such a surface layer can suppress edge thinning during PSOC cycles.
耳部の表面層中のSnの含有量は、10質量%未満であり、7質量%以下であってもよく、6質量%以下または5質量%以下であってもよい。表層中のSn含有量は、例えば、0.01質量%以上であり、0.05質量%以上であってもよく、0.1質量%以上であってもよい。表面層中のSn含有量がこのように少なくても、ポリマー化合物を含む負極電極材料との組み合わせにより、耳痩せを低減できる。また、Sn含有量が少ないことで、減液の低減効果も得られる。The Sn content in the surface layer of the ear portion is less than 10% by mass, and may be 7% by mass or less, 6% by mass or less, or 5% by mass or less. The Sn content in the surface layer is, for example, 0.01% by mass or more, 0.05% by mass or more, or 0.1% by mass or more. Even with such a low Sn content in the surface layer, ear thinning can be reduced by combining it with a negative electrode material containing a polymer compound. Furthermore, the low Sn content also reduces the effect of reducing liquid loss.
耳部の表面層中のSn含有量は、0.01質量%以上10質量%未満(または7質量%以下)、0.05質量%以上10質量%未満(または7質量%以下)、0.1質量%以上10質量%未満(または7質量%以下)、0.01質量%以上6質量%以下(または5質量%以下)、0.05質量%以上6質量%以下(または5質量%以下)、あるいは0.1質量%以上6質量%以下(または5質量%以下)であってもよい。 The Sn content in the surface layer of the ear portion may be 0.01% by mass or more but less than 10% by mass (or 7% by mass or less), 0.05% by mass or more but less than 10% by mass (or 7% by mass or less), 0.1% by mass or more but less than 10% by mass (or 7% by mass or less), 0.01% by mass or more but less than 6% by mass (or 5% by mass or less), 0.05% by mass or more but less than 6% by mass (or 5% by mass or less), or 0.1% by mass or more but less than 6% by mass (or 5% by mass or less).
耳部の表面層の厚みは、例えば、0.01mm以上であり、0.015mm以上または0.02mm以上であってもよい。表面層の厚みは、例えば、0.1mm以下であり、0.05mm以下であってもよい。 The thickness of the surface layer of the ear portion is, for example, 0.01 mm or more, and may be 0.015 mm or more, or 0.02 mm or more. The thickness of the surface layer is, for example, 0.1 mm or less, and may be 0.05 mm or less.
耳部の表面層の厚みは、0.01mm以上0.1mm以下(または0.05mm以下)、0.015mm以上0.1mm以下(または0.05mm以下)あるいは、0.02mm以上0.1mm以下(または0.05mm以下)であってもよい。 The thickness of the surface layer of the ear portion may be 0.01 mm or more and 0.1 mm or less (or 0.05 mm or less), 0.015 mm or more and 0.1 mm or less (or 0.05 mm or less), or 0.02 mm or more and 0.1 mm or less (or 0.05 mm or less).
(表面層の分析)
以下に、表面層中のSn含有量および表面層の厚みの測定方法について説明する。測定は、鉛蓄電池から取り出した負極板を、水洗し、減圧下で乾燥した負極板について行う。
(Surface layer analysis)
The method for measuring the Sn content in the surface layer and the thickness of the surface layer will be described below. The measurement is carried out on a negative electrode plate that has been removed from a lead-acid battery, washed with water, and dried under reduced pressure.
(1)表面層中のSn含有量の測定
まず、負極板の耳部を厚み方向に沿って切断し、切断面を金属顕微鏡で観察する。そして、内側とは性状が異なる外側の層状の部分を表面層とし、その一部を削り取って試料を得、質量を測定する。金属顕微鏡としては、OLYMPUS社製のGX53Fが使用される。
(1) Measurement of Sn content in the surface layer First, the edge of the negative electrode plate is cut along the thickness direction, and the cut surface is observed using a metallurgical microscope. The outer layer, which has different properties from the inner layer, is used as the surface layer, and a portion of it is scraped off to obtain a sample, and its mass is measured. The metallurgical microscope used is a GX53F manufactured by Olympus Corporation.
表層中のSn含有量は、JIS H2105:1955に記載の鉛分離誘導結合プラズマ発光分光法に準拠して分析される。より具体的には、上記で採取した試料を酒石酸および希硝酸と混合することにより、水溶液を得る。水溶液に塩酸を加えて塩化鉛を沈殿させ、濾過し、濾液を採取する。ICP発光分光分析装置を用いて、検量線法により、濾液中のSn濃度を分析し、このSn濃度と採取した試料の質量とから、耳部の表面層中のSn含有量が求められる。ICP発光分光分析装置としては、(株)島津製作所製ICPS-8000が用いられる。 The Sn content in the surface layer is analyzed in accordance with lead separation inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy as described in JIS H2105:1955. More specifically, the sample collected above is mixed with tartaric acid and dilute nitric acid to obtain an aqueous solution. Hydrochloric acid is added to the aqueous solution to precipitate lead chloride, which is then filtered and the filtrate is collected. The Sn concentration in the filtrate is analyzed using an ICP atomic emission spectrometer with a calibration curve method, and the Sn content in the surface layer of the ear is determined from this Sn concentration and the mass of the collected sample. The ICP atomic emission spectrometer used is an ICPS-8000 manufactured by Shimadzu Corporation.
(2)表面層の厚み
負極板の耳部の部分に、エポキシ樹脂を含浸させて、硬化させる。次いで、耳部を、耳部の厚み方向に沿って切断し、切断面を研磨する。研磨した切断面を、金属顕微鏡で観察し、内側とは性状が異なる外側の層状の部分を表面層として、厚みを任意の5箇所について測定し、平均化することにより表面層の厚みが求められる。金属顕微鏡としては、OLYMPUS社製のGX53Fが使用される。
(2) Thickness of the Surface Layer The ear portion of the negative electrode plate is impregnated with epoxy resin and cured. Next, the ear portion is cut along the thickness direction of the ear portion, and the cut surface is polished. The polished cut surface is observed with a metallurgical microscope, and the outer layer portion, which has different properties from the inner layer, is defined as the surface layer. The thickness is measured at any five points and averaged to determine the thickness of the surface layer. A GX53F manufactured by Olympus Corporation is used as the metallurgical microscope.
(負極電極材料)
負極電極材料は、上記のポリマー化合物を含む。負極電極材料は、さらに、酸化還元反応により容量を発現する負極活物質(具体的には、鉛もしくは硫酸鉛)を含んでいる。負極電極材料は、有機防縮剤、炭素質材料、および他の添加剤からなる群より選択される少なくとも1つを含んでもよい。添加剤としては、硫酸バリウム、繊維(樹脂繊維など)などが挙げられるが、これらに限定されない。なお、充電状態の負極活物質は、海綿状鉛であるが、未化成の負極板は、通常、鉛粉を用いて作製される。
(Negative electrode material)
The negative electrode material includes the polymer compound. The negative electrode material further includes a negative electrode active material (specifically, lead or lead sulfate) that exhibits capacity through a redox reaction. The negative electrode material may include at least one selected from the group consisting of an organic shrinkage inhibitor, a carbonaceous material, and other additives. Examples of additives include, but are not limited to, barium sulfate and fibers (e.g., resin fibers). Note that the negative electrode active material in a charged state is sponge lead, but unformed negative plates are typically made using lead powder.
(ポリマー化合物)
ポリマー化合物は、1H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有する。このようなポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットを有する。オキシC2-4アルキレンユニットとしては、オキシエチレンユニット、オキシプロピレンユニット、オキシトリメチレンユニット、オキシ2-メチル-1,3-プロピレンユニット、オキシ1,4-ブチレンユニット、オキシ1,3-ブチレンユニットなどが挙げられる。ポリマー化合物は、このようなオキシC2-4アルキレンユニットを一種有していてもよく、二種以上有していてもよい。
(Polymer Compound)
The polymer compound has a peak in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in 1 H-NMR spectrum. Such a polymer compound has an oxy C 2-4 alkylene unit. Examples of the oxy C 2-4 alkylene unit include an oxyethylene unit, an oxypropylene unit, an oxytrimethylene unit, an oxy 2-methyl-1,3-propylene unit, an oxy 1,4-butylene unit, and an oxy 1,3-butylene unit. The polymer compound may have one type of such oxy C 2-4 alkylene unit, or two or more types.
ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むことが好ましい。繰り返し構造は、一種のオキシC2-4アルキレンユニットを含んでもよく、二種以上のオキシC2-4アルキレンユニットを含んでもよい。ポリマー化合物には、一種の上記繰り返し構造が含まれていてもよく、二種以上の上記繰り返し構造が含まれていてもよい。 The polymer compound preferably contains a repeating structure of an oxy C2-4 alkylene unit. The repeating structure may contain one type of oxy C2-4 alkylene unit, or two or more types of oxy C2-4 alkylene units. The polymer compound may contain one type of the repeating structure, or two or more types of the repeating structure.
オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するポリマー化合物には、界面活性剤(より具体的には、ノニオン界面活性剤)に分類されるポリマー化合物も包含される。 The polymer compounds having a repeating structure of oxy C 2-4 alkylene units also include polymer compounds classified as surfactants (more specifically, nonionic surfactants).
ポリマー化合物としては、例えば、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物(ポリC2-4アルキレングリコール、オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造を含む共重合体、ポリオールのポリC2-4アルキレンオキサイド付加物など)、これらのヒドロキシ化合物のエーテル化物またはエステル化物などが挙げられる。 Examples of the polymer compound include hydroxy compounds having a repeating structure of oxy C2-4 alkylene units (such as poly C2-4 alkylene glycol, a copolymer containing a repeating structure of oxy C2-4 alkylene, and a poly C2-4 alkylene oxide adduct of a polyol), and ethers or esters of these hydroxy compounds.
共重合体としては、異なるオキシC2-4アルキレンユニットを含む共重合体などが挙げられる。共重合体は、ブロック共重合体であってもよい。 Copolymers include copolymers containing different oxyC 2-4 alkylene units, etc. The copolymers may be block copolymers.
ポリオールは、脂肪族ポリオール、脂環式ポリオール、芳香族ポリオール、および複素環式ポリオールなどのいずれであってもよい。ポリマー化合物が鉛表面に薄く広がり易い観点からは、脂肪族ポリオール、脂環式ポリオール(例えば、ポリヒドロキシシクロヘキサン、ポリヒドロキシノルボルナン)などが好ましく、中でも脂肪族ポリオールが好ましい。脂肪族ポリオールとしては、例えば、脂肪族ジオール、トリオール以上のポリオール(例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、糖または糖アルコール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、炭素数が5以上のアルキレングリコールなどが挙げられる。アルキレングリコールは、例えば、C5~14アルキレングリコールまたはC5-10アルキレングリコールであってもよい。糖または糖アルコールとしては、例えば、ショ糖、エリスリトール、キシリトール、マンニトール、ソルビトールが挙げられる。糖または糖アルコールは、鎖状構造および環状構造のいずれであってもよい。ポリオールのポリアルキレンオキサイド付加物においては、アルキレンオキサイドは、ポリマー化合物のオキシC2-4アルキレンユニットに相当し、少なくともC2-4アルキレンオキサイドを含む。ポリマー化合物が線状構造を取り易い観点からは、ポリオールはジオールであることが好ましい。 The polyol may be any of aliphatic polyols, alicyclic polyols, aromatic polyols, and heterocyclic polyols. From the viewpoint of facilitating thin spreading of the polymer compound on the lead surface, aliphatic polyols and alicyclic polyols (e.g., polyhydroxycyclohexane, polyhydroxynorbornane) are preferred, with aliphatic polyols being particularly preferred. Examples of aliphatic polyols include aliphatic diols, triols or higher polyols (e.g., glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sugars, or sugar alcohols). Examples of aliphatic diols include alkylene glycols having 5 or more carbon atoms. Examples of alkylene glycols include C5-14 alkylene glycols or C5-10 alkylene glycols. Examples of sugars or sugar alcohols include sucrose, erythritol, xylitol, mannitol, and sorbitol. The sugars or sugar alcohols may have either a linear or cyclic structure. In the polyalkylene oxide adduct of polyol, the alkylene oxide corresponds to the oxy C2-4 alkylene unit of the polymer compound and contains at least a C2-4 alkylene oxide. From the viewpoint that the polymer compound is likely to have a linear structure, the polyol is preferably a diol.
エーテル化物は、上記のオキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物の少なくとも一部の末端の-OH基(末端基の水素原子とこの水素原子に結合した酸素原子とで構成される-OH基)がエーテル化された-OR2基を有する(式中、R2は有機基である。)。ポリマー化合物の末端のうち、一部の末端がエーテル化されていてもよく、全ての末端がエーテル化されていてもよい。例えば、線状のポリマー化合物の主鎖の一方の末端が-OH基で、他方の末端が-OR2基であってもよい。 The etherified product has an -OR2 group (wherein R2 is an organic group) in which at least some of the terminal -OH groups (each consisting of a hydrogen atom at the terminal group and an oxygen atom bonded to that hydrogen atom ) of the hydroxy compound having a repeating structure of the above-mentioned oxy C2-4 alkylene unit have been etherified. Some or all of the terminals of the polymer compound may be etherified. For example, one terminal of the main chain of a linear polymer compound may be an -OH group and the other terminal may be an -OR2 group.
エステル化物は、上記オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物の少なくとも一部の末端の-OH基(末端基の水素原子とこの水素原子に結合した酸素原子とで構成される-OH基)がエステル化された-O-C(=O)-R3基を有する(式中、R3は有機基である。)。ポリマー化合物の末端のうち、一部の末端がエステル化されていてもよく、全ての末端がエステル化されていてもよい。例えば、線状のポリマー化合物の主鎖の一方の末端が-OH基で、他方の末端が-O-C(=O)-R3基であってもよい。 The esterified product has an —O—C( ═O) —R3 group (wherein R3 is an organic group) in which at least some of the terminal —OH groups (each consisting of a hydrogen atom at the terminal group and an oxygen atom bonded to that hydrogen atom) of the hydroxy compound having a repeating structure of the above-mentioned oxy C2-4 alkylene unit have been esterified. Some or all of the terminals of the polymer compound may be esterified. For example, one terminal of the main chain of a linear polymer compound may be an —OH group, and the other terminal may be an —O—C(═O) —R3 group.
有機基R2およびR3のそれぞれとしては、炭化水素基が挙げられる。炭化水素基は、置換基(例えば、ヒドロキシ基、アルコキシ基、および/またはカルボキシ基など)を有する炭化水素基であってもよい。炭化水素基は、脂肪族、脂環族、および芳香族のいずれであってもよい。芳香族炭化水素基および脂環族炭化水素基は、置換基として、脂肪族炭化水素基(例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基など)を有してもよい。置換基としての脂肪族炭化水素基の炭素数は、例えば、1~30であってもよく、1~20または1~10であってもよく、1~6または1~4であってもよい。 Each of the organic groups R2 and R3 may be a hydrocarbon group. The hydrocarbon group may have a substituent (e.g., a hydroxy group, an alkoxy group, and/or a carboxy group). The hydrocarbon group may be any of aliphatic, alicyclic, and aromatic. The aromatic hydrocarbon group and the alicyclic hydrocarbon group may have an aliphatic hydrocarbon group (e.g., an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group) as a substituent. The number of carbon atoms in the aliphatic hydrocarbon group as a substituent may be, for example, 1 to 30, 1 to 20, 1 to 10, 1 to 6, or 1 to 4.
芳香族炭化水素基としては、例えば、炭素数が24以下(例えば、6~24)の芳香族炭化水素基が挙げられる。芳香族炭化水素基の炭素数は、20以下(例えば、6~20)であってもよく、14以下(例えば、6~14)または12以下(例えば、6~12)であってもよい。芳香族炭化水素基としては、アリール基、ビスアリール基などが挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。ビスアリール基としては、例えば、ビスアレーンに対応する一価基が挙げられる。ビスアレーンとしては、例えば、ビフェニル、ビスアリールアルカン(例えば、ビスC6-10アリールC1-4アルカン(2,2-ビスフェニルプロパンなど))が挙げられる。 Examples of aromatic hydrocarbon groups include aromatic hydrocarbon groups having 24 or less carbon atoms (e.g., 6 to 24). The number of carbon atoms in the aromatic hydrocarbon group may be 20 or less (e.g., 6 to 20), 14 or less (e.g., 6 to 14), or 12 or less (e.g., 6 to 12). Examples of aromatic hydrocarbon groups include aryl groups and bisaryl groups. Examples of aryl groups include phenyl groups and naphthyl groups. Examples of bisaryl groups include monovalent groups corresponding to bisarenes. Examples of bisarenes include biphenyl and bisarylalkanes (e.g., bisC 6-10 aryl C 1-4 alkane (2,2-bisphenylpropane, etc.)).
脂環族炭化水素基としては、例えば、炭素数が16以下の脂環族炭化水素基が挙げられる。脂環族炭化水素基は、架橋環式炭化水素基であってもよい。脂環族炭化水素基の炭素数は、10以下または8以下であってもよい。脂環族炭化水素基の炭素数は、例えば、5以上であり、6以上であってもよい。 Examples of alicyclic hydrocarbon groups include alicyclic hydrocarbon groups having 16 or fewer carbon atoms. The alicyclic hydrocarbon group may be a bridged cyclic hydrocarbon group. The number of carbon atoms in the alicyclic hydrocarbon group may be 10 or fewer or 8 or fewer. The number of carbon atoms in the alicyclic hydrocarbon group may be, for example, 5 or more, or 6 or more.
脂環族炭化水素基の炭素数は、5(または6)以上16以下、5(または6)以上10以下、あるいは5(または6)以上8以下であってもよい。 The number of carbon atoms in the alicyclic hydrocarbon group may be 5 (or 6) or more and 16 (or less), 5 (or 6) or more and 10 (or less), or 5 (or 6) or more and 8 (or less).
脂環族炭化水素基としては、例えば、シクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基など)、シクロアルケニル基(シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基など)が挙げられる。脂環族炭化水素基には、上記の芳香族炭化水素基の水素添加物も包含される。 Examples of alicyclic hydrocarbon groups include cycloalkyl groups (cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, etc.) and cycloalkenyl groups (cyclohexenyl, cyclooctenyl, etc.). Alicyclic hydrocarbon groups also include hydrogenated versions of the above aromatic hydrocarbon groups.
鉛表面にポリマー化合物が薄く付着し易い観点からは、炭化水素基のうち、脂肪族炭化水素基が好ましい。脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよい。脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、炭素炭素二重結合を2つ有するジエニル基、炭素炭素二重結合を3つ有するトリエニル基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基は、直鎖状および分岐鎖状のいずれであってもよい。 Aliphatic hydrocarbon groups are preferred among hydrocarbon groups, as they facilitate the thin adhesion of the polymer compound to the lead surface. Aliphatic hydrocarbon groups may be saturated or unsaturated. Examples of aliphatic hydrocarbon groups include alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, dienyl groups with two carbon-carbon double bonds, and trienyl groups with three carbon-carbon double bonds. Aliphatic hydrocarbon groups may be either linear or branched.
脂肪族炭化水素基の炭素数は、例えば、30以下であり、26以下または22以下であってもよく、20以下または16以下であってもよく、14以下または10以下であってもよく、8以下または6以下であってもよい。炭素数の下限は、脂肪族炭化水素基の種類に応じて、アルキル基では1以上、アルケニル基およびアルキニル基では2以上、ジエニル基では3以上、トリエニル基では4以上である。鉛表面にポリマー化合物が薄く付着し易い観点からは中でもアルキル基およびアルケニル基が好ましい。The number of carbon atoms in the aliphatic hydrocarbon group is, for example, 30 or less, or may be 26 or 22 or less, 20 or 16 or less, 14 or 10 or less, or 8 or 6 or less. The lower limit for the number of carbon atoms depends on the type of aliphatic hydrocarbon group: 1 or more for alkyl groups, 2 or more for alkenyl and alkynyl groups, 3 or more for dienyl groups, and 4 or more for trienyl groups. Among these, alkyl and alkenyl groups are preferred from the viewpoint of facilitating a thin adhesion of the polymer compound to the lead surface.
アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、ネオペンチル、i-ペンチル、s-ペンチル、3-ペンチル、t-ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル、n-オクチル、n-ノニル、n-デシル、i-デシル、ウンデシル、ラウリル(ドデシル)、トリデシル、ミリスチル、ペンタデシル、セチル、ヘプタデシル、ステアリル、イコシル、ヘンイコシル、ベヘニルが挙げられる。 Specific examples of alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, neopentyl, i-pentyl, s-pentyl, 3-pentyl, t-pentyl, n-hexyl, 2-ethylhexyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, i-decyl, undecyl, lauryl (dodecyl), tridecyl, myristyl, pentadecyl, cetyl, heptadecyl, stearyl, icosyl, heneicosyl, and behenyl.
アルケニル基の具体例としては、ビニル、1-プロペニル、アリル、シス-9-ヘプタデセン-1-イル、パルミトレイル、オレイルが挙げられる。アルケニル基は、例えば、C2-30アルケニル基またはC2-26アルケニル基であってもよく、C2-22アルケニル基またはC2-20アルケニル基であってもよく、C10-20アルケニル基であってもよい。 Specific examples of the alkenyl group include vinyl, 1-propenyl, allyl, cis-9-heptadecen-1-yl, palmitoleyl, and oleyl. The alkenyl group may be, for example, a C2-30 alkenyl group or a C2-26 alkenyl group, a C2-22 alkenyl group or a C2-20 alkenyl group, or a C10-20 alkenyl group.
ポリマー化合物のうち、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物のエーテル化物およびオキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物のエステル化物からなる群より選択される少なくとも一種を用いると、負極板の耳痩せを低減する効果をさらに高めることができるため好ましい。また、これらのポリマー化合物を用いた場合にも高い減液抑制効果を確保することができる。このようなポリマー化合物のうち、オキシプロピレンユニットの繰り返し構造を有するポリマー化合物、またはオキシエチレンユニットの繰り返し構造を有するポリマー化合物などが好ましい。 Among the polymer compounds, the use of at least one selected from the group consisting of an etherified product of a hydroxy compound having a repeating structure of oxy-C 2-4 alkylene units and an esterified product of a hydroxy compound having a repeating structure of oxy - C 2-4 alkylene units is preferred because it can further enhance the effect of reducing ear thinning of the negative electrode plate. Furthermore, even when these polymer compounds are used, a high effect of suppressing liquid loss can be ensured. Among these polymer compounds, a polymer compound having a repeating structure of oxypropylene units or a polymer compound having a repeating structure of oxyethylene units is preferred.
ポリマー化合物は、1つ以上の疎水性基を有してもよい。疎水性基としては、上記の炭化水素基のうち、例えば、芳香族炭化水素基、脂環族炭化水素基、長鎖脂肪族炭化水素基が挙げられる。長鎖脂肪族炭化水素基としては、上記の脂肪族炭化水素基(アルキル基、アルケニル基など)のうち、炭素数が8以上の脂肪族炭化水素基が挙げられる。脂肪族炭化水素基の炭素数は12以上が好ましく、16以上がより好ましい。中でも、長鎖脂肪族炭化水素基を有するポリマー化合物は、鉛に対して過度な吸着を起こし難く、耳痩せをさらに低減できるため、好ましい。ポリマー化合物は、疎水性基の少なくとも1つが、長鎖脂肪族炭化水素基であるポリマー化合物であってもよい。長鎖脂肪族炭化水素基の炭素数は、30以下、26以下、または22以下であってもよい。The polymer compound may have one or more hydrophobic groups. Examples of hydrophobic groups include the above-mentioned hydrocarbon groups, such as aromatic hydrocarbon groups, alicyclic hydrocarbon groups, and long-chain aliphatic hydrocarbon groups. Examples of long-chain aliphatic hydrocarbon groups include the above-mentioned aliphatic hydrocarbon groups (e.g., alkyl groups, alkenyl groups), and aliphatic hydrocarbon groups with 8 or more carbon atoms. The aliphatic hydrocarbon group preferably has 12 or more carbon atoms, and more preferably 16 or more carbon atoms. Among these, polymer compounds with long-chain aliphatic hydrocarbon groups are preferred because they are less likely to excessively adsorb lead and can further reduce ear thinning. The polymer compound may also be a polymer compound in which at least one of the hydrophobic groups is a long-chain aliphatic hydrocarbon group. The long-chain aliphatic hydrocarbon group may have 30 or fewer carbon atoms, 26 or fewer carbon atoms, or 22 or fewer carbon atoms.
長鎖脂肪族炭化水素基の炭素数は、8以上(または12以上)30以下、8以上(または12以上)26以下、8以上(または12以上)22以下、10以上30以下(または26以下)、あるいは10以上22以下であってもよい。 The number of carbon atoms in the long-chain aliphatic hydrocarbon group may be 8 or more (or 12 or more) and 30 or less, 8 or more (or 12 or more) and 26 or less, 8 or more (or 12 or more) and 22 or less, 10 or more and 30 or less (or 26 or less), or 10 or more and 22 or less.
ポリマー化合物のうち、親水性基と疎水性基とを有するポリマー化合物は、ノニオン界面活性剤に相当する。オキシエチレンユニットの繰り返し構造は、高い親水性を示し、ノニオン界面活性剤における親水性基となり得る。そのため、上記の疎水性基を有するポリマー化合物は、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を含むことが好ましい。このようなポリマー化合物は、疎水性と、オキシエチレンユニットの繰り返し構造による高い親水性とのバランスにより、鉛に対して選択的に吸着しながらも、鉛の表面を過度に覆うことを抑制できるため、減液を低減しながら、耳痩せをさらに低減することができる。このようなポリマー化合物は、比較的低分子量(例えば、Mnが1000以下)であっても、鉛に対する高い吸着性を確保することができる。Among polymer compounds, polymer compounds having both hydrophilic and hydrophobic groups correspond to nonionic surfactants. The repeating structure of oxyethylene units exhibits high hydrophilicity and can serve as the hydrophilic group in nonionic surfactants. Therefore, it is preferable that the above-mentioned polymer compounds having hydrophobic groups contain repeating structures of oxyethylene units. Such polymer compounds selectively adsorb lead while preventing excessive coverage of the lead surface due to the balance between hydrophobicity and high hydrophilicity resulting from the repeating structure of oxyethylene units, thereby further reducing ear thinning while reducing solution loss. Such polymer compounds can ensure high adsorption of lead even with a relatively low molecular weight (e.g., Mn of 1000 or less).
上記のポリマー化合物のうち、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物のエーテル化物およびオキシエチレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物のエステル化物などは、ノニオン界面活性剤に相当する。 Of the above polymer compounds, polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymers, etherified products of hydroxy compounds having a repeating structure of oxyethylene units, and esterified products of hydroxy compounds having a repeating structure of oxyethylene units are equivalent to nonionic surfactants.
ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体などでは、オキシエチレンユニットの繰り返し構造が親水性基に相当し、オキシプロピレンユニットの繰り返し構造が疎水性基に相当する。このような共重合体も、疎水性基を有するポリマー化合物に包含される。 In polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymers, the repeating structure of oxyethylene units corresponds to the hydrophilic group, and the repeating structure of oxypropylene units corresponds to the hydrophobic group. Such copolymers are also included in polymer compounds having hydrophobic groups.
疎水性基を有し、オキシエチレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物としては、ポリエチレングリコールのエーテル化物(アルキルエーテルなど)、ポリエチレングリコールのエステル化物(カルボン酸エステルなど)、上記ポリオールのポリエチレンオキサイド付加物のエーテル化物(アルキルエーテルなど)、上記ポリオール(トリオール以上のポリオールなど)のポリエチレンオキサイド付加物のエステル化物(カルボン酸エステルなど)などが挙げられる。このようなポリマー化合物の具体例としては、オレイン酸ポリエチレングリコール、ジオレイン酸ポリエチレングリコール、ジラウリン酸ポリエチレングリコール、ジステアリン酸ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン、オレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテルが挙げられる。しかし、ポリマー化合物は、これらに限定されない。中でも、ポリエチレングリコールのエステル化物、上記ポリオールのポリエチレンオキサイド付加物のエステル化物などを用いると、耳痩せをさらに低減できるとともに、減液を顕著に低減できるため、好ましい。Examples of polymer compounds having a hydrophobic group and a repeating oxyethylene unit structure include etherified polyethylene glycol (e.g., alkyl ethers), esterified polyethylene glycol (e.g., carboxylic acid esters), etherified polyethylene oxide adducts of the above polyols (e.g., alkyl ethers), and esterified polyethylene oxide adducts of the above polyols (e.g., triols or higher polyols) (e.g., carboxylic acid esters). Specific examples of such polymer compounds include polyethylene glycol oleate, polyethylene glycol dioleate, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, polyoxyethylene sorbitan cocoate, polyoxyethylene sorbitan oleate, polyoxyethylene sorbitan stearate, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene tetradecyl ether, and polyoxyethylene cetyl ether. However, polymer compounds are not limited to these. Among these, esterified polyethylene glycol and esterified polyethylene oxide adducts of the above polyols are preferred, as they can further reduce ear thinning and significantly reduce fluid loss.
負極板の耳痩せの低減効果をさらに高めることができるとともに、減液を低減する効果をさらに高める観点からは、オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造が少なくともオキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含む場合も好ましい。オキシプロピレンユニットを含むポリマー化合物は、1H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm~3.8ppmの範囲に、オキシプロピレンユニットの-CH<および-CH2-に由来するピークを有する。これらの基における水素原子の原子核の周囲の電子密度が異なるため、ピークがスプリットした状態となる。このようなポリマー化合物は、1H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、例えば、3.2ppm以上3.42ppm以下の範囲と、3.42ppmを超え3.8ppm以下の範囲とのそれぞれにピークを有する。3.2ppm以上3.42ppm以下の範囲のピークは、-CH2-に由来し、3.42ppmを超え3.8ppm以下の範囲のピークは、-CH<および-CH2-に由来する。 From the viewpoint of further enhancing the effect of reducing ear thinning of the negative electrode plate and further enhancing the effect of reducing liquid loss, it is also preferable that the repeating structure of oxy-C 2-4 alkylene contains at least a repeating structure of an oxypropylene unit. A polymer compound containing an oxypropylene unit has peaks derived from the -CH< and -CH 2 - of the oxypropylene unit in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in the 1 H-NMR spectrum. The electron densities around the hydrogen atom nuclei in these groups are different, resulting in split peaks. Such a polymer compound has peaks in the chemical shift range of 1 H-NMR spectrum, for example, in the range of 3.2 ppm to 3.42 ppm and in the range of more than 3.42 ppm to 3.8 ppm. The peaks in the range of 3.2 ppm to 3.42 ppm are derived from —CH 2 —, and the peaks in the range of more than 3.42 ppm to 3.8 ppm are derived from —CH< and —CH 2 —.
少なくともオキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物としては、ポリプロピレングリコール、オキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含む共重合体、上記ポリオールのポリプロピレンオキサイド付加物、またはこれらのエーテル化物もしくはエステル化物などが挙げられる。共重合体としては、オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体(ただし、オキシアルキレンは、オキシプロピレン以外のC2-4アルキレン)などが挙げられる。オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体としては、オキシプロピレン-オキシエチレン共重合体、オキシプロピレン-オキシトリメチレン共重合体などが例示される。オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体は、ポリオキシプロピレン-ポリオキシアルキレン共重合体(例えば、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体)と称することがある。オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体は、ブロック共重合体(例えば、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体)であってもよい。エーテル化物としては、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体のアルキルエーテル(ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体のアルキルエーテルなど)などが挙げられる。エステル化物としては、カルボン酸のポリプロピレングリコールエステル、オキシプロピレン-オキシアルキレン共重合体のカルボン酸エステル(ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体のカルボン酸エステルなど)などが挙げられる。 Examples of polymer compounds containing at least a repeating structure of oxypropylene units include polypropylene glycol, copolymers containing a repeating structure of oxypropylene units, polypropylene oxide adducts of the above polyols, and etherified or esterified products thereof. Examples of copolymers include oxypropylene-oxyalkylene copolymers (wherein the oxyalkylene is a C2-4 alkylene other than oxypropylene). Examples of oxypropylene-oxyalkylene copolymers include oxypropylene-oxyethylene copolymers and oxypropylene-oxytrimethylene copolymers. Oxypropylene-oxyalkylene copolymers are sometimes referred to as polyoxypropylene-polyoxyalkylene copolymers (e.g., polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymers). Oxypropylene-oxyalkylene copolymers may also be block copolymers (e.g., polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymers). Examples of etherified products include polypropylene glycol alkyl ethers, alkyl ethers of oxypropylene-oxyalkylene copolymers (such as alkyl ethers of polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymers), etc. Examples of esterified products include polypropylene glycol esters of carboxylic acids, carboxylic acid esters of oxypropylene-oxyalkylene copolymers (such as carboxylic acid esters of polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymers), etc.
少なくともオキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物としては、例えば、ポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体(ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体など)、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル(上記R2が置換基を有していてもよい炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるアルキルエーテル(メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテルなど)など)、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンアルキルエーテル(上記R2が置換基を有していてもよい炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるアルキルエーテル(ブチルエーテル、ヒドロキシヘキシルエーテルなど)など)、カルボン酸ポリプロピレングリコール(上記R3が炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるカルボン酸ポリプロピレングリコール(酢酸ポリプロピレングリコールなど)など)、トリオール以上のポリオールのポリプロピレンオキサイド付加物(グリセリンのポリプロピレンオキサイド付加物など)が挙げられる。しかし、ポリマー化合物は、これらに限定されない。 Examples of polymer compounds containing at least a repeating structure of oxypropylene units include polypropylene glycol, polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymers (such as polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymers), polypropylene glycol alkyl ethers (such as alkyl ethers (methyl ether, ethyl ether, butyl ether) in which the above R2 is an alkyl having 10 or less carbon atoms (or 8 or less or 6 or less), which may have a substituent), polyoxyethylene-polyoxypropylene alkyl ethers (such as alkyl ethers (butyl ether, hydroxyhexyl ether) in which the above R2 is an alkyl having 10 or less carbon atoms (or 8 or less or 6 or less), which may have a substituent), polypropylene glycol carboxylates (such as polypropylene glycol acetates in which the above R3 is an alkyl having 10 or less carbon atoms (or 8 or less or 6 or less), and polypropylene oxide adducts of triol or higher polyols (such as polypropylene oxide adducts of glycerin). However, the polymer compounds are not limited to these.
オキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物において、オキシプロピレンユニットの割合は、例えば、5mol%以上であり、10mol%以上または20mol%以上であってもよい。オキシプロピレンユニットの割合は、例えば、100mol%以下である。上記共重合体においては、オキシプロピレンユニットの割合は、90mol%以下であってもよく、75mol%以下または60mol%以下であってもよく、50mol%以下または43mol%以下であってもよい。In polymer compounds containing repeating oxypropylene units, the proportion of oxypropylene units is, for example, 5 mol% or more, and may be 10 mol% or more, or 20 mol% or more. The proportion of oxypropylene units is, for example, 100 mol% or less. In the above copolymers, the proportion of oxypropylene units may be 90 mol% or less, 75 mol% or less, 60 mol% or less, or 50 mol% or less, or 43 mol% or less.
オキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物において、オキシプロピレンユニットの割合は、5mol%以上100mol%以下(または90mol%以下)、10mol%以上100mol%以下(または90mol%以下)、20mol%以上100mol%以下(または90mol%以下)、5mol%以上75mol%以下(または60mol%以下)、10mol%以上75mol%以下(または60mol%以下)、20mol%以上75mol%以下(または60mol%以下)、5mol%以上50mol%以下(または43mol%以下)、10mol%以上50mol%以下(または43mol%以下)、あるいは20mol%以上50mol%以下(または43mol%以下)であってもよい。In polymer compounds containing repeating oxypropylene units, the proportion of oxypropylene units may be 5 mol% or more and 100 mol% or less (or 90 mol% or less), 10 mol% or more and 100 mol% or less (or 90 mol% or less), 20 mol% or more and 100 mol% or less (or 90 mol% or less), 5 mol% or more and 75 mol% or less (or 60 mol% or less), 10 mol% or more and 75 mol% or less (or 60 mol% or less), 20 mol% or more and 75 mol% or less (or 60 mol% or less), 5 mol% or more and 50 mol% or less (or 43 mol% or less), 10 mol% or more and 50 mol% or less (or 43 mol% or less), or 20 mol% or more and 50 mol% or less (or 43 mol% or less).
鉛に対するポリマー化合物の吸着性が高まるとともに、ポリマー化合物が線状構造を取り易くなる観点から、ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットを多く含むことが好ましい。このようなポリマー化合物は、例えば、末端基に結合した酸素原子と、酸素原子に結合した-CH2-基および/または-CH<基とを含んでいる。ポリマー化合物の1H-NMRスペクトルでは、3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値の、このピークの積分値と、-CH2-基の水素原子のピークの積分値と、-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める割合が大きくなる。この割合は、例えば、50%以上であり、80%以上であってもよい。負極板の耳痩せを低減する効果がさらに高まるとともに、減液を低減する効果がさらに高まる観点からは、上記の割合は、85%以上が好ましく、90%以上であることがより好ましい。例えば、ポリマー化合物が末端に-OH基を有するとともに、この-OH基の酸素原子に結合した-CH2-基および/または-CH<基を有する場合、1H-NMRスペクトルにおいて、-CH2-基および-CH<基のそれぞれの水素原子のピークは、ケミカルシフトが3.8ppmを超え4.0ppm以下の範囲にある。 From the viewpoints of increasing the adsorption ability of the polymer compound to lead and facilitating the polymer compound to assume a linear structure, it is preferable that the polymer compound contain a large number of oxy-C 2-4 alkylene units. Such a polymer compound contains, for example, an oxygen atom bonded to an end group and a —CH 2 — group and/or a —CH< group bonded to the oxygen atom. In the 1 H-NMR spectrum of the polymer compound, the integral of the peak between 3.2 ppm and 3.8 ppm accounts for a large proportion of the integral of this peak, the integral of the peak of the hydrogen atom of the —CH 2 — group, and the integral of the peak of the hydrogen atom of the —CH< group. This proportion is, for example, 50% or more, and may be 80% or more. From the viewpoints of further enhancing the effect of reducing ear thinning of the negative electrode plate and further enhancing the effect of reducing liquid loss, the above proportion is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more. For example, when a polymer compound has an —OH group at its terminal and a —CH 2 — group and/or a —CH< group bonded to the oxygen atom of the —OH group, in the 1 H-NMR spectrum, the peaks of the hydrogen atoms of the —CH 2 — group and the —CH< group have chemical shifts in the range of more than 3.8 ppm to 4.0 ppm.
負極電極材料は、ポリマー化合物を一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。 The negative electrode material may contain one type of polymer compound or two or more types.
ポリマー化合物は、Mnが300以上または400以上の化合物を含んでもよく、500以上の化合物を含んでもよく、Mnが600以上の化合物を含んでもよく、Mnが1000以上の化合物を含んでもよい。このような化合物のMnは、例えば、500万以下であり、100万以下または10万以下であってもよく、50000以下または20000以下であってもよく、15000以下または10000以下であってもよい。負極電極材料中に化合物を保持させ易く、鉛表面により薄く広がり易い観点からは、上記化合物のMnは、5000以下が好ましく、4000以下または3000以下であってもよい。ポリマー化合物としては、Mnが異なる2種以上の化合物を用いてもよい。つまり、ポリマー化合物は、分子量の分布において、Mnのピークを複数有してもよい。The polymer compound may include a compound with an Mn of 300 or more, 400 or more, 500 or more, 600 or more, or 1,000 or more. The Mn of such a compound is, for example, 5 million or less, 1 million or less, 100,000 or less, 50,000 or less, 20,000 or less, or 15,000 or less, 10,000 or less. From the standpoint of facilitating retention of the compound in the negative electrode material and spreading it more thinly over the lead surface, the Mn of the above compound is preferably 5,000 or less, and may be 4,000 or less, or 3,000 or less. Two or more compounds with different Mn may be used as the polymer compound. In other words, the polymer compound may have multiple Mn peaks in its molecular weight distribution.
上記の化合物のMnは、300以上500万以下(または100万以下)、400以上500万以下(または100万以下)、500以上500万以下(または100万以下)、600以上500万以下(または100万以下)、1000以上500万以下(または100万以下)、300以上10万以下(または50000以下)、400以上10万以下(または50000以下)、500以上10万以下(または50000以下)、600以上10万以下(または50000以下)、1000以上10万以下(または50000以下)、300以上20000以下(または15000以下)、300以上10000以下(または5000以下)、300以上4000以下(または3000以下)、400以上20000以下(または15000以下)、400以上10000以下(または5000以下)、400以上4000以下(または3000以下)、500以上(または600以上)20000以下、500以上(または600以上)15000以下、500以上(または600以上)10000以下、500以上(または600以上)5000以下、500以上(または600以上)4000以下、500以上(または600以上)3000以下、1000以上20000以下(または15000以下)、1000以上10000以下(または5000以下)、あるいは1000以上4000以下(または3000以下)であってもよい。 The Mn of the above compounds is 300 to 5 million (or 1 million or less), 400 to 5 million (or 1 million or less), 500 to 5 million (or 1 million or less), 600 to 5 million (or 1 million or less), 1,000 to 5 million (or 1 million or less), 300 to 100,000 (or 50,000 or less), 400 to 100,000 (or 50,000 or less), 500 to 100,000 (or 50,000 or less), 600 to 100,000 (or 50,000 or less), 1,000 to 100,000 (or 50,000 or less), 300 to 20,000 (or 15,000 or less), 300 to 10,000 (or 5,000 or less), 300 to 4,000 ( or 3000 or less), 400 or more and 20000 or less (or 15000 or less), 400 or more and 10000 or less (or 5000 or less), 400 or more and 4000 or less (or 3000 or less), 500 or more (or 600 or more) and 20000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 15000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 10000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 5000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 4000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 3000 or less, 1000 or more and 20000 or less (or 15000 or less), 1000 or more and 10000 or less (or 5000 or less), or 1000 or more and 4000 or less (or 3000 or less).
ポリマー化合物は、少なくともMnが1000以上の化合物を含むことが好ましい。このような化合物のMnは、1000以上50000以下であってもよく、1000以上20000以下であってもよく、1000以上15000以下であってもよく、1000以上10000以下であってもよい。負極電極材料中に化合物を保持させ易く、鉛表面により薄く広がり易い観点からは、上記化合物のMnは、1000以上5000以下が好ましく、1000以上4000以下であってもよく、1000以上3000以下であってもよい。このようなMnを有する化合物を用いる場合、減液を低減する効果をさらに高めることができる。また、過充電時のガス発生が低減されることで、水素ガスが負極活物質に衝突することに起因する負極活物質の構造変化も抑制することができる。上記のようなMnを有する化合物は、電解液中に含まれる場合でも負極電極材料中に移動し易いため、負極電極材料中に化合物を補充することができ、このような観点からも負極電極材料中に化合物を保持させ易い。ポリマー化合物としては、Mnが異なる2種以上の化合物を用いてもよい。つまり、ポリマー化合物は、分子量の分布において、Mnのピークを複数有してもよい。The polymer compound preferably contains a compound with an Mn of at least 1,000. The Mn of such a compound may be 1,000 to 50,000, 1,000 to 20,000, 1,000 to 15,000, or 1,000 to 10,000. From the perspective of facilitating retention of the compound in the negative electrode material and spreading it more thinly over the lead surface, the Mn of the compound is preferably 1,000 to 5,000, 1,000 to 4,000, or 1,000 to 3,000. Using such a compound with Mn can further enhance the effect of reducing electrolyte loss. Furthermore, by reducing gas generation during overcharge, structural changes in the negative electrode material caused by collision of hydrogen gas with the negative electrode active material can be suppressed. Even when present in the electrolyte, such compounds with Mn easily migrate into the negative electrode material, allowing the compound to be replenished in the negative electrode material. This also facilitates retention of the compound in the negative electrode material. The polymer compound may be two or more compounds having different Mn values, that is, the polymer compound may have a plurality of Mn peaks in the molecular weight distribution.
負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、例えば、8ppm以上であり、10ppm以上であってもよい。耳痩せを低減する効果をさらに向上できる観点からは、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量は、質量基準で、15ppm以上であることが好ましい。ポリマー化合物の含有量がこのような範囲である場合、水素発生電圧をより高め易く、減液を抑制する効果をさらに高めることができる。負極電極材料中のポリマー化合物の含有量(質量基準)は、例えば、400ppm以下であり、380ppm以下または370ppm以下であってもよい。The content of the polymer compound in the negative electrode material is, for example, 8 ppm or more by mass, and may be 10 ppm or more. From the perspective of further improving the effect of reducing ear thinning, the content of the polymer compound in the negative electrode material is preferably 15 ppm or more by mass. When the content of the polymer compound is within this range, it is easier to increase the hydrogen generation voltage and the effect of suppressing liquid loss can be further improved. The content of the polymer compound (by mass) in the negative electrode material may be, for example, 400 ppm or less, 380 ppm or less, or 370 ppm or less.
ポリマー化合物の含有量(質量基準)は、8ppm以上(または10ppm以上)400ppm以下、8ppm以上(または10ppm以上)380ppm以下、8ppm以上(または10ppm以上)370ppm以下、15ppm以上400ppm以下(または380ppm以下)、あるいは15ppm以上370ppm以下であってもよい。 The polymer compound content (by mass) may be 8 ppm or more (or 10 ppm or more) and 400 ppm or less, 8 ppm or more (or 10 ppm or more) and 380 ppm or less, 8 ppm or more (or 10 ppm or more) and 370 ppm or less, 15 ppm or more and 400 ppm or less (or 380 ppm or less), or 15 ppm or more and 370 ppm or less.
(有機防縮剤)
負極電極材料は、有機防縮剤を含んでいてもよい。有機防縮剤には、リグニン化合物および合成有機防縮剤からなる群より選択される少なくとも一種を用いてもよい。リグニン化合物としては、リグニン、リグニン誘導体などが挙げられる。リグニン誘導体としては、リグニンスルホン酸またはその塩(アルカリ金属塩(ナトリウム塩など)など)などが挙げられる。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。合成有機防縮剤は、硫黄元素を含む有機高分子であり、一般に、分子内に複数の芳香環を含むとともに、硫黄含有基として硫黄元素を含んでいる。硫黄含有基の中では、安定形態であるスルホン酸基もしくはスルホニル基が好ましい。スルホン酸基は、酸型で存在してもよく、Na塩のように塩型で存在してもよい。負極電極材料は、有機防縮剤を、一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。
(organic shrink-preventing agent)
The negative electrode material may contain an organic shrinkage inhibitor. The organic shrinkage inhibitor may be at least one selected from the group consisting of lignin compounds and synthetic organic shrinkage inhibitors. Examples of lignin compounds include lignin and lignin derivatives. Examples of lignin derivatives include lignin sulfonic acid or its salts (such as alkali metal salts (e.g., sodium salts)). Organic shrinkage inhibitors are generally broadly classified into lignin compounds and synthetic organic shrinkage inhibitors. Synthetic organic shrinkage inhibitors can also be considered organic shrinkage inhibitors other than lignin compounds. Synthetic organic shrinkage inhibitors are organic polymers containing sulfur and generally contain multiple aromatic rings in the molecule and sulfur as sulfur-containing groups. Among the sulfur-containing groups, sulfonic acid groups or sulfonyl groups, which are stable, are preferred. The sulfonic acid groups may exist in either an acid form or a salt form, such as a sodium salt. The negative electrode material may contain one or more organic shrinkage inhibitors.
有機防縮剤としては、少なくとも芳香族化合物のユニットを含む縮合物を用いることが好ましい。このような縮合物としては、例えば、芳香族化合物の、アルデヒド化合物(アルデヒド(例えば、ホルムアルデヒド)およびその縮合物からなる群より選択される少なくとも一種など)による縮合物が挙げられる。有機防縮剤は、一種の芳香族化合物のユニットを含んでもよく、二種以上の芳香族化合物のユニットを含んでいてもよい。
なお、芳香族化合物のユニットとは、縮合物に組み込まれた芳香族化合物に由来するユニットを言う。
As the organic shrink-preventing agent, it is preferable to use a condensation product containing at least an aromatic compound unit. Examples of such condensation products include condensation products of an aromatic compound with an aldehyde compound (at least one selected from the group consisting of aldehydes (e.g., formaldehyde) and condensates thereof). The organic shrink-preventing agent may contain one type of aromatic compound unit, or may contain two or more types of aromatic compound units.
The aromatic compound unit refers to a unit derived from an aromatic compound incorporated into the condensation product.
芳香族化合物が有する芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。芳香族化合物が複数の芳香環を有する場合には、複数の芳香環は直接結合や連結基(例えば、アルキレン基(アルキリデン基を含む)、スルホン基)などで連結していてもよい。このような構造としては、例えば、ビスアレーン構造(ビフェニル、ビスフェニルアルカン、ビスフェニルスルホンなど)が挙げられる。芳香族化合物としては、例えば、上記の芳香環と、ヒドロキシ基およびアミノ基からなる群より選択される少なくとも一種とを有する化合物が挙げられる。ヒドロキシ基またはアミノ基は、芳香環に直接結合していてもよく、ヒドロキシ基またはアミノ基を有するアルキル鎖として結合していてもよい。なお、ヒドロキシ基には、ヒドロキシ基の塩(-OMe)も包含される。アミノ基には、アミノ基の塩(具体的には、アニオンとの塩)も包含される。Meとしては、アルカリ金属(Li、K、Naなど)、周期表第2族金属(Ca、Mgなど)などが挙げられる。Examples of aromatic rings contained in aromatic compounds include benzene rings and naphthalene rings. When an aromatic compound contains multiple aromatic rings, the multiple aromatic rings may be linked by direct bonds or linking groups (e.g., alkylene groups (including alkylidene groups) or sulfone groups). Examples of such structures include bisarene structures (biphenyl, bisphenylalkane, bisphenylsulfone, etc.). Examples of aromatic compounds include compounds containing the above aromatic rings and at least one group selected from the group consisting of hydroxy groups and amino groups. The hydroxy or amino group may be directly bonded to the aromatic ring or may be bonded as an alkyl chain containing a hydroxy or amino group. The hydroxy group also includes salts of the hydroxy group (-OMe). The amino group also includes salts of the amino group (specifically, salts with anions). Examples of Me include alkali metals (e.g., Li, K, Na) and Group 2 metals of the periodic table (e.g., Ca, Mg).
芳香族化合物としては、ビスアレーン化合物[ビスフェノール化合物、ヒドロキシビフェニル化合物、アミノ基を有するビスアレーン化合物(アミノ基を有するビスアリールアルカン化合物、アミノ基を有するビスアリールスルホン化合物、アミノ基を有するビフェニル化合物など)、ヒドロキシアレーン化合物(ヒドロキシナフタレン化合物、フェノール化合物など)、アミノアレーン化合物(アミノナフタレン化合物、アニリン化合物(アミノベンゼンスルホン酸、アルキルアミノベンゼンスルホン酸など)など)など]が好ましい。芳香族化合物は、さらに置換基を有していてもよい。有機防縮剤は、これらの化合物の残基を一種含んでもよく、複数種含んでもよい。ビスフェノール化合物としては、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールFなどが好ましい。Preferred aromatic compounds include bisarene compounds (bisphenol compounds, hydroxybiphenyl compounds, bisarene compounds having an amino group (such as bisarylalkane compounds having an amino group, bisarylsulfone compounds having an amino group, and biphenyl compounds having an amino group), hydroxyarene compounds (such as hydroxynaphthalene compounds and phenol compounds), and aminoarene compounds (such as aminonaphthalene compounds and aniline compounds (such as aminobenzenesulfonic acid and alkylaminobenzenesulfonic acid)). The aromatic compounds may further contain a substituent. The organic shrinkage inhibitor may contain one or more residues of these compounds. Preferred bisphenol compounds include bisphenol A, bisphenol S, and bisphenol F.
縮合物は、少なくとも硫黄含有基を有する芳香族化合物のユニットを含むことが好ましい。中でも、硫黄含有基を有するビスフェノール化合物のユニットを少なくとも含む縮合物を用いると、耳痩せを抑制する効果をさらに高めることができる。減液を抑制する効果が高まる観点からは、硫黄含有基を有するとともに、ヒドロキシ基およびアミノ基からなる群より選択される少なくとも一種を有するナフタレン化合物のアルデヒド化合物による縮合物を用いることが好ましい。 The condensate preferably contains at least a unit of an aromatic compound having a sulfur-containing group. In particular, using a condensate containing at least a unit of a bisphenol compound having a sulfur-containing group can further enhance the effect of suppressing ear thinning. From the perspective of enhancing the effect of suppressing fluid loss, it is preferable to use a condensate of an aldehyde compound with a naphthalene compound having a sulfur-containing group and at least one group selected from the group consisting of a hydroxyl group and an amino group.
硫黄含有基は、化合物に含まれる芳香環に直接結合していてもよく、例えば、硫黄含有基を有するアルキル鎖として芳香環に結合していてもよい。硫黄含有基としては、特に制限されないが、例えば、スルホニル基、スルホン酸基またはその塩などが挙げられる。The sulfur-containing group may be directly bonded to an aromatic ring contained in the compound, or may be bonded to the aromatic ring as an alkyl chain having a sulfur-containing group. The sulfur-containing group is not particularly limited, but examples include a sulfonyl group, a sulfonic acid group, or a salt thereof.
また、有機防縮剤として、例えば、上記のビスアレーン化合物のユニットおよび単環式の芳香族化合物(ヒドロキシアレーン化合物、および/またはアミノアレーン化合物など)のユニットからなる群より選択される少なくとも一種を含む縮合物を少なくとも用いてもよい。有機防縮剤は、ビスアレーン化合物のユニットと単環式芳香族化合物(中でも、ヒドロキシアレーン化合物)のユニットとを含む縮合物を少なくとも含んでもよい。このような縮合物としては、ビスアレーン化合物と単環式の芳香族化合物との、アルデヒド化合物による縮合物が挙げられる。ヒドロキシアレーン化合物としては、フェノールスルホン酸化合物(フェノールスルホン酸またはその置換体など)が好ましい。アミノアレーン化合物としては、アミノベンゼンスルホン酸、アルキルアミノベンゼンスルホン酸などが好ましい。単環式の芳香族化合物としては、ヒドロキシアレーン化合物が好ましい。The organic shrinkage inhibitor may also include a condensate containing at least one selected from the group consisting of the above-mentioned bisarene compound units and monocyclic aromatic compound units (such as hydroxyarene compounds and/or aminoarene compounds). The organic shrinkage inhibitor may also include a condensate containing a bisarene compound unit and a monocyclic aromatic compound unit (especially a hydroxyarene compound). Examples of such condensates include condensates of a bisarene compound and a monocyclic aromatic compound with an aldehyde compound. Preferred hydroxyarene compounds are phenolsulfonic acid compounds (such as phenolsulfonic acid or its substituted derivatives). Preferred aminoarene compounds are aminobenzenesulfonic acid, alkylaminobenzenesulfonic acid, etc. Preferred monocyclic aromatic compounds are hydroxyarene compounds.
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。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.
負極電極材料中に含まれる有機防縮剤の含有量は、0.01質量%以上1.0質量%以下、0.05質量%以上1.0質量%以下、0.01質量%以上0.5質量%以下、または0.05質量%以上0.5質量%以下であってもよい。 The content of the organic shrinkage inhibitor contained in the negative electrode material may be 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less, 0.05% by mass or more and 1.0% by mass or less, 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less, or 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less.
(炭素質材料)
負極電極材料に含まれる炭素質材料としては、カーボンブラック、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボンなどを用いることができる。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ランプブラックなどが例示される。ファーネスブラックには、ケッチェンブラック(商品名)も含まれる。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 material)
Examples of carbonaceous materials that can be used in the negative electrode material include carbon black, graphite, hard carbon, and soft carbon. Examples of carbon black include acetylene black, furnace black, and lamp black. Furnace black also includes Ketjen Black (trade name). Graphite may be any carbonaceous material that contains a graphite-type crystalline 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。The content of the carbonaceous material in the negative electrode material is, for example, 0.05% by mass or more, and may be 0.10% by mass or more. The content of the carbonaceous material is, for example, 5% by mass or less, and may be 3% by mass or less.
負極電極材料中の炭素質材料の含有量は、0.05質量%以上5質量%以下、0.05質量%以上3質量%以下、0.10質量%以上5質量%以下、または0.10質量%以上3質量%以下であってもよい。 The content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, 0.05% by mass or more and 3% by mass or less, 0.10% by mass or more and 5% by mass or less, or 0.10% by mass or more and 3% by mass or less.
(硫酸バリウム)
負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、例えば、0.05質量%以上であり、0.10質量%以上であってもよい。負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、例えば、3質量%以下であり、2質量%以下であってもよい。
(barium sulfate)
The content of barium sulfate in the negative electrode material is, for example, 0.05% by mass or more, and may be 0.10% by mass or more, and the content of barium sulfate in the negative electrode material is, for example, 3% by mass or less, and may be 2% by mass or less.
負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.05質量%以上3質量%以下、0.05質量%以上2質量%以下、0.10質量%以上3質量%以下、または0.10質量%以上2質量%以下であってもよい。 The content of barium sulfate in the negative electrode material may be 0.05% by mass or more and 3% by mass or less, 0.05% by mass or more and 2% by mass or less, 0.10% by mass or more and 3% by mass or less, or 0.10% by mass or more and 2% by mass or less.
(負極電極材料の構成成分の分析)
以下に、負極電極材料またはその構成成分の分析方法について説明する。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し、粉砕することにより試料(以下、試料Aと称する)を入手する。
(Analysis of the components of negative electrode materials)
The following describes a method for analyzing negative electrode materials or their constituent components. Prior to 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 continued until a pH test paper is pressed against the washed surface of the negative electrode plate and no color change is confirmed. However, the washing time should be within two hours. The washed negative electrode plate is dried in a reduced pressure environment at 60±5°C for approximately six hours. If an adhesive material is included in the negative electrode plate after drying, the adhesive material is removed by peeling. Next, the negative electrode material is separated from the negative electrode plate and pulverized to obtain a sample (hereinafter referred to as Sample A).
(1)ポリマー化合物の分析
(1-1)ポリマー化合物の定性分析
100.0±0.1gの試料Aに150.0±0.1mLのクロロホルムを加え、20±5℃で16時間撹拌し、ポリマー化合物を抽出する。その後、ろ過によって固形分を除く。抽出により得られるポリマー化合物が溶解したクロロホルム溶液またはクロロホルム溶液を乾固することにより得られるポリマー化合物について、例えば、赤外分光スペクトル、紫外可視吸収スペクトル、NMRスペクトル、LC-MSおよび熱分解GC-MSから選択される少なくとも1つから情報を得ることで、ポリマー化合物を特定する。
(1) Analysis of Polymer Compounds (1-1) Qualitative Analysis of Polymer Compounds 150.0±0.1 mL of chloroform is added to 100.0±0.1 g of Sample A, and the mixture is stirred at 20±5°C for 16 hours to extract the polymer compound. The solid content is then removed by filtration. The polymer compound is identified by obtaining information from at least one of infrared spectroscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, NMR spectroscopy, LC-MS, and pyrolysis GC-MS for the chloroform solution containing the polymer compound obtained by extraction or the polymer compound obtained by drying the chloroform solution.
抽出により得られるポリマー化合物が溶解したクロロホルム溶液から、クロロホルムを減圧下で留去することによりクロロホルム可溶分を回収する。クロロホルム可溶分を重クロロホルムに溶解させて、下記の条件で1H-NMRスペクトルを測定する。この1H-NMRスペクトルから、ケミカルシフトが3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲のピークを確認する。また、この範囲のピークから、オキシC2-4アルキレンユニットの種類を特定する。 The chloroform-soluble fraction is recovered by distilling off the chloroform under reduced pressure from the chloroform solution containing the polymer compound obtained by extraction. The chloroform-soluble fraction is dissolved in deuterated chloroform, and the 1H -NMR spectrum is measured under the following conditions. From this 1H -NMR spectrum, a peak in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm is confirmed. Furthermore, the type of oxy- C2-4 alkylene unit is identified from the peak in this range.
装置:日本電子(株)製、AL400型核磁気共鳴装置
観測周波数:395.88MHz
パルス幅:6.30μs
パルス繰り返し時間:74.1411秒
積算回数:32
測定温度:室温(20~35℃)
基準:7.24ppm
試料管直径:5mm
Apparatus: AL400 nuclear magnetic resonance spectrometer manufactured by JEOL Ltd. Observation frequency: 395.88 MHz
Pulse width: 6.30 μs
Pulse repetition time: 74.1411 seconds Number of integrations: 32
Measurement temperature: room temperature (20-35℃)
Standard: 7.24 ppm
Sample tube diameter: 5 mm
1H-NMRスペクトルから、ケミカルシフトが3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲に存在するピークの積分値(V1)を求める。また、ポリマー化合物の末端基に結合した酸素原子に対して結合した-CH2-基および-CH<基の水素原子のそれぞれについて、1H-NMRスペクトルにおけるピークの積分値の合計(V2)を求める。そして、V1およびV2から、V1がV1およびV2の合計に占める割合(=V1/(V1+V2)×100(%))を求める。The integral value (V 1 ) of the peaks present in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm is determined from the 1 H-NMR spectrum. Furthermore, the sum (V 2 ) of the integral values of the peaks in the 1 H-NMR spectrum is determined for each of the hydrogen atoms of the —CH 2 — groups and —CH< groups bonded to the oxygen atoms bonded to the end groups of the polymer compound. Then, from V 1 and V 2 , the proportion of V 1 to the total of V 1 and V 2 (= V 1 /( V 1 + V 2 )×100(%)) is determined.
なお、定性分析で、1H-NMRスペクトルにおけるピークの積分値を求める際には、1H-NMRスペクトルにおいて、該当するピークを挟むように有意なシグナルがない2点を決定し、この2点間を結ぶ直線をベースラインとして各積分値を算出する。例えば、ケミカルシフトが3.2ppm~3.8ppmの範囲に存在するピークについては、スペクトルにおける3.2ppmと3.8ppmとの2点間を結ぶ直線をベースラインとする。例えば、ケミカルシフトが3.8ppmを超え4.0ppm以下の範囲に存在するピークについては、スペクトルにおける3.8ppmと4.0ppmとの2点間を結ぶ直線をベースラインとする。 In qualitative analysis, when determining the integral value of a peak in a 1 H-NMR spectrum, two points on the 1 H-NMR spectrum where there is no significant signal are determined so as to sandwich the peak, and each integral value is calculated using the line connecting these two points as the baseline. For example, for a peak present in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm, the line connecting the two points at 3.2 ppm and 3.8 ppm on the spectrum is used as the baseline. For example, for a peak present in the chemical shift range of more than 3.8 ppm but not more than 4.0 ppm, the line connecting the two points at 3.8 ppm and 4.0 ppm on the spectrum is used as the baseline.
(1-2)ポリマー化合物の定量分析
上記のクロロホルム可溶分の適量を、±0.0001gの精度で測定したmr(g)のテトラクロロエタン(TCE)と共に重クロロホルムに溶解させて、1H-NMRスペクトルを測定する。ケミカルシフトが3.2~3.8ppmの範囲に存在するピークの積分値(Sa)とTCEに由来するピークの積分値(Sr)を求め、以下の式から負極電極材料中のポリマー化合物の質量基準の含有量Cn(ppm)を求める。
(1-2) Quantitative Analysis of Polymer Compound: An appropriate amount of the chloroform-soluble matter is dissolved in deuterated chloroform together with tetrachloroethane (TCE) of mr (g) measured with an accuracy of ±0.0001 g, and the 1H -NMR spectrum is measured. The integral value (S a ) of the peak present in the chemical shift range of 3.2 to 3.8 ppm and the integral value (S r ) of the peak derived from TCE are determined, and the mass-based content C n (ppm) of the polymer compound in the negative electrode material is calculated using the following formula:
Cn=Sa/Sr×Nr/Na×Ma/Mr×mr/m×1000000
(式中、Maはケミカルシフトが3.2~3.8ppmの範囲にピークを示す構造の分子量(より具体的には、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造の分子量)であり、Naは繰り返し構造の主鎖の炭素原子に結合した水素原子の数である。Nr、Mrはそれぞれ基準物質の分子に含まれる水素数、基準物質の分子量であり、m(g)は抽出に使用した負極電極材料の質量である。)
なお、本分析での基準物質はTCEであるため、Nr=2、Mr=168である。また、m=100である。
C n =S a /S r ×N r /N a ×M a /M r ×m r /m × 1000000
(In the formula, M a is the molecular weight of the structure that exhibits a chemical shift peak in the range of 3.2 to 3.8 ppm (more specifically, the molecular weight of the repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units), N a is the number of hydrogen atoms bonded to carbon atoms in the main chain of the repeating structure, N r and M r are the number of hydrogen atoms contained in the molecule of the reference material and the molecular weight of the reference material, respectively, and m (g) is the mass of the negative electrode material used for extraction.)
In this analysis, the reference substance is TCE, so N r =2 and M r =168. Also, m=100.
例えば、ポリマー化合物がポリプロピレングリコールの場合、Maは58であり、Naは3である。ポリマー化合物がポリエチレングリコールの場合、Maは44であり、Naは4である。共重合体の場合には、NaおよびMaは、それぞれ、各モノマー単位のNa値およびMa値を繰り返し構造に含まれる各モノマー単位のモル比率(モル%)を用いて平均化した値である。 For example, when the polymer compound is polypropylene glycol, M a is 58 and N a is 3. When the polymer compound is polyethylene glycol, M a is 44 and N a is 4. In the case of a copolymer, N a and M a are values obtained by averaging the N a value and M a value of each monomer unit using the molar ratio (mol %) of each monomer unit contained in the repeating structure.
なお、定量分析では、1H-NMRスペクトルにおけるピークの積分値は、日本電子(株)製のデータ処理ソフト「ALICE」を用いて求める。 In the quantitative analysis, the integral value of the peak in the 1 H-NMR spectrum is determined using data processing software "ALICE" manufactured by JEOL Ltd.
(1-3)ポリマー化合物のMn測定
上記のクロロホルム可溶分を用いて、ポリマー化合物のGPC測定を、下記の装置を用い、下記の条件で行う。別途、標準物質のMnと溶出時間のプロットから校正曲線(検量線)を作成する。この検量線およびポリマー化合物のGPC測定結果に基づき、ポリマー化合物のMnを算出する。ただし、エステル化物またはエーテル化物などは、クロロホルム可溶分中で分解した状態であり得る。
(1-3) Measurement of Mn of Polymer Compound Using the above chloroform-soluble fraction, GPC measurement of the polymer compound is carried out using the following apparatus under the following conditions. Separately, a calibration curve (calibration curve) is created from a plot of Mn of a standard substance versus elution time. Based on this calibration curve and the GPC measurement results of the polymer compound, the Mn of the polymer compound is calculated. However, esterified products or etherified products may be in a decomposed state in the chloroform-soluble fraction.
分析システム:20A system((株)島津製作所製)
カラム:GPC KF-805L(Shodex社製)2本を直列接続
カラム温度:30℃
移動相:テトラヒドロフラン
流速:1mL/min.
濃度:0.20質量%
注入量:10μL
標準物質:ポリエチレングリコール(Mn=200,0000、20,0000、20,000、2,000、200)
検出器:示差屈折率検出器(Shodex社製、Shodex RI-201H)
Analysis system: 20A system (Shimadzu Corporation)
Column: GPC KF-805L (Shodex), two columns connected in series Column temperature: 30°C
Mobile phase: tetrahydrofuran Flow rate: 1 mL/min
Concentration: 0.20% by mass
Injection volume: 10μL
Standard substance: polyethylene glycol (Mn = 200,0000, 20,0000, 20,000, 2,000, 200)
Detector: Differential refractive index detector (Shodex RI-201H)
(2)有機防縮剤の分析
(2-1)負極電極材料中の有機防縮剤の定性分析
試料Aを1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、有機防縮剤を抽出する。次に、抽出物から、不溶成分を濾過で取り除き、得られた溶液を脱塩した後、濃縮し、乾燥する。脱塩は、脱塩カラムを用いて行うか、溶液をイオン交換膜に通すことにより行うか、もしくは、溶液を透析チューブに入れて蒸留水中に浸すことにより行なう。これを乾燥することにより有機防縮剤の粉末試料(以下、試料Bと称する)が得られる。
(2) Analysis of Organic Shrinkage Inhibitor (2-1) Qualitative Analysis of Organic Shrinkage Inhibitor in Negative Electrode Material Sample A is immersed in a 1 mol/L aqueous sodium hydroxide solution to extract the organic shrinkage inhibitor. 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, 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 shrinkage inhibitor (hereinafter referred to as Sample B).
このようにして得た有機防縮剤の試料Bを用いて測定した赤外分光スペクトル、試料Bを蒸留水等で希釈し、紫外可視吸光度計で測定した紫外可視吸収スペクトル、試料Bを重水等の所定の溶媒で溶解することにより得られる溶液のNMRスペクトル、または物質を構成している個々の化合物の情報を得ることができる熱分解GC-MSなどから得た情報を組み合わせて、有機防縮剤の種類を特定する。 The type of organic shrinkage inhibitor is identified by combining information obtained from the infrared spectrum measured using sample B of the organic shrinkage inhibitor obtained in this manner, the ultraviolet-visible absorption spectrum measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer after diluting sample B with distilled water or the like, the NMR spectrum of a solution obtained by dissolving sample B in a specified solvent such as heavy water, or information obtained from pyrolysis GC-MS, which can provide information on the individual compounds that make up the substance.
(2-2)負極電極材料中における有機防縮剤の含有量の定量
上記(2-1)と同様に、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。得られた各溶液について、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。
(2-2) Determination of the Content of Organic Shrinkage Inhibitor in the Negative Electrode Material As in (2-1) above, a solution is obtained after removing insoluble components from the extract by filtration. The ultraviolet-visible absorption spectrum of each obtained solution is measured. The content of the organic shrinkage inhibitor in the negative electrode material is determined using the intensity of the peak characteristic of the organic shrinkage inhibitor and a previously prepared calibration curve.
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 organic shrinkage inhibitor content and measuring the organic shrinkage inhibitor content, it may not be possible to precisely identify the structural formula of the organic shrinkage inhibitor, making it impossible to use the same organic shrinkage inhibitor for the calibration curve. In such cases, a calibration curve is created using a separately available organic polymer that exhibits similar shapes in UV-visible absorption spectrum, infrared spectrum, and NMR spectrum to the organic shrinkage inhibitor extracted from the battery's negative electrode, and the organic shrinkage inhibitor content is then measured using the UV-visible absorption spectrum.
(3)炭素質材料と硫酸バリウムの定量
試料A10gに対し、20質量%濃度の硝酸50mlを加え、約20分加熱し、鉛成分を鉛イオンとして溶解させる。得られた溶液を濾過して、炭素質材料、硫酸バリウム等の固形分を濾別する。
(3) Quantitative Determination of Carbonaceous Material and Barium Sulfate 10 g of sample A was mixed with 50 ml of 20% by mass nitric acid and heated for approximately 20 minutes to dissolve the lead component 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 form a dispersion, and then components other than the carbonaceous material and barium sulfate (e.g., reinforcing material) are removed from the dispersion using a sieve. Next, the dispersion is subjected to suction filtration using a membrane filter whose mass has been measured in advance, and the membrane filter together with the filtered sample is dried 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 dried mixed sample (hereinafter referred to as Sample C) and the membrane filter to measure the mass of Sample C (M m ). Sample C is then 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 determine the mass of barium sulfate (M B ). The mass of the carbonaceous material is calculated by subtracting the mass M B from the mass M m .
(その他)
負極板は、負極集電体に負極ペーストを塗布または充填し、熟成および乾燥することにより未化成の負極板を作製し、その後、未化成の負極板を化成することにより形成できる。負極ペーストは、例えば、鉛粉と、ポリマー化合物と、必要に応じて、有機防縮剤、炭素質材料、他の添加剤からなる群より選択される少なくとも一種とに、水および硫酸(または硫酸水溶液)を加えて混練することで作製する。熟成する際には、室温より高温かつ高湿度で、未化成の負極板を熟成させることが好ましい。
(others)
The negative electrode plate can be formed by applying or filling a negative electrode paste onto a negative electrode current collector, aging and drying the paste to produce an unformed negative electrode plate, and then chemically forming the unformed negative electrode plate. The negative electrode paste can be produced, for example, by adding water and sulfuric acid (or an aqueous sulfuric acid solution) to lead powder, a polymer compound, and, if necessary, at least one selected from the group consisting of an organic shrinkage inhibitor, a carbonaceous material, and other additives, and kneading the mixture. During aging, the unformed negative electrode plate is preferably aged 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 performed by immersing a group of electrodes, including unformed negative plates, in an electrolyte containing sulfuric acid in a lead-acid battery container and then charging the group of electrodes. However, formation can also be performed before assembling the lead-acid battery or the group of electrodes. Formation produces spongy lead.
(正極板)
鉛蓄電池の正極板は、ペースト式、クラッド式などに分類できる。ペースト式およびクラッド式のいずれの正極板を用いてもよい。ペースト式正極板は、正極集電体と、正極電極材料とを具備する。正極電極材料は、正極集電体に保持されている。ペースト式正極板では、正極電極材料は、正極板から正極集電体を除いた部分である。正極集電体は、鉛(Pb)または鉛合金の鋳造により形成してもよく、鉛シートまたは鉛合金シートを加工して形成してもよい。加工方法としては、例えば、エキスパンド加工または打ち抜き(パンチング)加工が挙げられる。正極集電体として格子状の集電体を用いると、正極電極材料を担持させ易いため好ましい。クラッド式正極板は、複数の多孔質のチューブと、各チューブ内に挿入される芯金(spine)と、複数の芯金(spine)を連結する集電部と、芯金(spine)が挿入されたチューブ内に充填される正極電極材料と、複数のチューブを連結する連座(spine protector)とを具備する。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(spine)、集電部、および連座(spine protector)を除いた部分である。クラッド式正極板では、芯金(spine)と集電部とを合わせて正極集電体と称する場合がある。
(positive electrode plate)
Positive electrode plates for lead-acid batteries can be classified into paste type, clad type, etc. Either paste type or clad type positive electrode plates may be used. A paste type positive electrode plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode material. The positive electrode material is held by the positive electrode current collector. In a paste type positive electrode plate, the positive electrode material is the portion of the positive electrode plate excluding the positive electrode current collector. The positive electrode current collector may be formed by casting lead (Pb) or a lead alloy, or may be formed by processing a lead sheet or a lead alloy sheet. Examples of processing methods include expanding and punching. Using a lattice-shaped current collector as the positive electrode current collector is preferable because it makes it easier to support the positive electrode material. A clad positive electrode plate includes multiple porous tubes, a spine inserted into each tube, a current collector connecting the multiple spines, a positive electrode material filled into the tube with the spine inserted, and a spine protector connecting the multiple tubes. In a clad positive electrode plate, the positive electrode material is the portion of the positive electrode plate excluding the tube, spine, current collector, and spine protector. In a clad positive electrode plate, the spine and current collector together are sometimes referred to as a positive electrode collector.
正極板には、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)は正極板と一体として使用されるため、正極板に含まれる。また、正極板が貼付部材(マット、ペースティングペーパなど)を含む場合には、正極電極材料は、ペースト式正極板では、正極板から正極集電体および貼付部材を除いた部分である。 Positive electrode plates may have mats, pasting paper, or other materials attached to them. Such materials (attaching materials) are used integrally with the positive electrode plate and are therefore included in the positive electrode plate. Also, when a positive electrode plate includes an attaching material (mat, pasting paper, etc.), the positive electrode material, in the case of a paste-type positive electrode plate, is the positive electrode plate excluding the positive electrode current collector and the attaching material.
正極集電体に用いる鉛合金としては、耐食性および機械的強度の点で、Pb-Sb系合金、Pb-Ca系合金、Pb-Ca-Sn系合金が好ましい。正極集電体は、表面層を備えていてもよい。正極集電体の表面層と内側の層とは組成が異なってもよい。表面層は、正極集電体の一部に形成されていてもよい。表面層は、正極集電体の格子部分のみ、耳部分のみ、または枠骨部分のみに形成されていてもよい。 In terms of corrosion resistance and mechanical strength, Pb-Sb alloys, Pb-Ca alloys, and Pb-Ca-Sn alloys are preferred as lead alloys for use in the positive electrode current collector. The positive electrode current collector may have a surface layer. The surface layer and the inner layer of the positive electrode current collector may have different compositions. The surface layer may be formed on only a portion of the positive electrode current collector. The surface layer may be formed only on the grid portion, the lug portion, or the frame portion of the positive electrode current collector.
正極板に含まれる正極電極材料は、酸化還元反応により容量を発現する正極活物質(二酸化鉛もしくは硫酸鉛)を含む。正極電極材料は、必要に応じて、他の添加剤を含んでもよい。The positive electrode material contained in the positive electrode plate contains a positive electrode active material (lead dioxide or lead sulfate) that generates capacity through an oxidation-reduction reaction. The positive electrode material may also contain other additives as needed.
未化成のペースト式正極板は、正極集電体に、正極ペーストを充填し、熟成、乾燥することにより得られる。正極ペーストは、鉛粉、添加剤、水、および硫酸を混練することで調製される。未化成のクラッド式正極板は、集電部で連結された芯金(spine)が挿入された多孔質なチューブに鉛粉またはスラリー状の鉛粉を充填し、複数のチューブを連座(spine protector)で結合することにより形成される。その後、これらの未化成の正極板を化成することにより正極板が得られる。Unformed paste-type positive electrode plates are obtained by filling a positive electrode current collector with positive electrode paste, aging it, and drying it. The positive electrode paste is prepared by kneading lead powder, additives, water, and sulfuric acid. Unformed clad-type positive electrode plates are formed by filling porous tubes with lead powder or lead powder slurry, into which spines connected by current collectors are inserted, and then joining multiple tubes with spine protectors. These unformed positive electrode plates are then chemically formed to obtain positive electrode plates.
化成は、鉛蓄電池の電槽内の硫酸を含む電解液中に、未化成の正極板を含む極板群を浸漬させた状態で、極板群を充電することにより行うことができる。ただし、化成は、鉛蓄電池または極板群の組み立て前に行ってもよい。 Formation can be performed by immersing a group of electrodes, including unformed positive electrodes, in an electrolyte containing sulfuric acid in a lead-acid battery container and then charging the group of electrodes. However, formation can also be performed before assembling the lead-acid battery or the group of electrodes.
(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 can be disposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate, and the separator is 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。 Nonwoven fabrics are mats made of intertwined fibers rather than woven together, and are primarily composed of fibers. For example, nonwoven fabrics are made up of fibers that account for 60% or more by mass. Fibers that can be used include glass fibers, polymer fibers (polyolefin fibers, acrylic fibers, polyester fibers (polyethylene terephthalate fibers, etc.)), pulp fibers, etc. Among these, glass fibers are preferred. Nonwoven fabrics may also 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 primarily composed of components other than fiber components. For example, it can be obtained by extruding a composition containing a pore-forming agent into a sheet, and then removing the pore-forming agent to form pores. Microporous membranes are preferably made of acid-resistant materials, and microporous membranes primarily composed of polymer components are preferred. Preferred polymer components are polyolefins (polyethylene, polypropylene, etc.). Examples of pore-forming agents include at least one selected from the group consisting of polymer powders and oils.
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. Furthermore, if necessary, the separator may be a laminate of nonwoven fabric and microporous membrane, a laminate of different or similar materials, or a laminate of different or similar materials with interlocking recesses and protrusions.
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 sheet form or may be formed in a bag shape. A single sheet separator may be sandwiched between the positive and negative electrode plates. Alternatively, the electrode plates may be sandwiched between a single folded sheet separator. In this case, the positive electrode plate sandwiched between the folded sheet separator and the negative electrode plate sandwiched between the folded sheet separator may be stacked, or one of the positive and negative electrode plates may be sandwiched between a folded sheet separator and stacked on top of the other electrode plate. Alternatively, the sheet separator may be folded into an accordion shape, and the positive and negative electrode plates may be sandwiched between the accordion-shaped separator so that the separator is interposed between them. When using a separator folded like an accordion, the separator may be arranged so that the folded portions are aligned with the horizontal direction of the lead-acid battery (e.g., so that the folded portions are parallel to the horizontal direction) or so that the folded portions are aligned with the vertical direction (e.g., so that the folded portions are parallel to the vertical direction). In a separator folded like an accordion, recesses are formed alternately on both main surfaces of the separator. Because the positive and negative plates usually have lugs on the top, when the separator is arranged so that the folded portions are aligned with the horizontal direction of the lead-acid battery, the positive and negative plates are positioned in the recesses on only one main surface of the separator (i.e., a double separator is interposed between 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 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 electrode plate or the negative electrode plate.
セパレータの最大厚みTは、例えば、0.7mm以上である。セパレータの最大厚みTは、例えば、0.95mm以下である。 The maximum thickness T of the separator is, for example, 0.7 mm or more. The maximum thickness T of the separator is, for example, 0.95 mm or less.
セパレータの最大厚みTは、満充電状態の鉛蓄電池から取り出したセパレータから、水洗により硫酸を除去し、大気圧下で乾燥したサンプルについて測定される。より具体的には、各セパレータのサンプルの厚み方向の断面写真を撮影し、この断面写真において最大厚みtを計測する。極板群に極板群に含まれる全てのセパレータの最大厚みtを、平均化することにより最大厚みTが求められる。複数の直列接続された極板群を具備する鉛蓄電池においては、セパレータの最大厚みTは、端部に位置する1つの極板群(セル)と中央付近に位置する1つの極板群(セル)における平均値である。 The maximum separator thickness T is measured on a sample of a separator removed from a fully charged lead-acid battery, washed with water to remove sulfuric acid, and dried under atmospheric pressure. More specifically, a cross-sectional photograph is taken of each separator sample in the thickness direction, and the maximum thickness t is measured on this cross-sectional photograph. The maximum thickness T is determined by averaging the maximum thicknesses t of all separators included in the electrode plate group. In a lead-acid battery having multiple electrode plate groups connected in series, the maximum separator thickness T is the average value for one electrode plate group (cell) located at the end and one electrode plate group (cell) located near the center.
(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。電解液がAlイオンを含む場合、PSOCサイクル中の比重低下が抑制されるため、負極板の耳痩せをさらに低減することができる。 The electrolyte may optionally contain cations (e.g., metal cations) and/or anions (e.g., anions other than sulfate anions, such as phosphate ions). Examples of metal cations include at least one selected from the group consisting of Na ions, Li ions, Mg ions, and Al ions. When the electrolyte contains Al ions, the decrease in specific gravity during PSOC cycling is suppressed, further reducing edge thinning of the negative electrode plate.
満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、例えば、1.20以上であり、1.25以上であってもよい。電解液の20℃における比重は、1.35以下であり、1.32以下であることが好ましい。The specific gravity of the electrolyte in a fully charged lead-acid battery at 20°C is, for example, 1.20 or more, and may be 1.25 or more. The specific gravity of the electrolyte at 20°C is 1.35 or less, and preferably 1.32 or less.
電解液の20℃における比重は、1.20以上1.35以下、1.20以上1.32以下、1.25以上1.35以下、または1.25以上1.32以下であってもよい。 The specific gravity of the electrolyte at 20°C may be 1.20 or more and 1.35 or less, 1.20 or more and 1.32 or less, 1.25 or more and 1.35 or less, or 1.25 or more and 1.32 or less.
(その他)
鉛蓄電池は、電槽のセル室に極板群と電解液とを収容する工程を含む製造方法により得ることができる。鉛蓄電池の各セルは、各セル室に収容された極板群および電解液を備える。極板群は、セル室への収容に先立って、正極板、負極板、およびセパレータを、正極板と負極板との間にセパレータが介在するように積層することにより組み立てられる。正極板、負極板、電解液、およびセパレータは、それぞれ、極板群の組み立てに先立って、準備される。鉛蓄電池の製造方法は、極板群および電解液をセル室に収容する工程の後、必要に応じて、正極板および負極板の少なくとも一方を化成する工程を含んでもよい。
(others)
A lead-acid battery can be obtained by a manufacturing method including a step of housing a plate assembly and an electrolyte in a cell chamber of a battery case. Each cell of the lead-acid battery includes a plate assembly and an electrolyte housed in each cell chamber. The plate assembly is assembled by stacking positive electrode plates, negative electrode plates, and a separator with the separator interposed between the positive electrode plates and the negative electrode plates prior to housing in the cell chamber. The positive electrode plates, negative electrode plates, electrolyte, and separator are each prepared prior to assembling the plate assembly. The manufacturing method of the lead-acid battery may include a step of chemically converting at least one of the positive electrode plates and the negative electrode plates, as necessary, after the step of housing the plate assembly and the electrolyte in the cell chamber.
極板群における各極板は、1枚であってもよく、2枚以上であってもよい。より高容量を確保する観点からは、極板群に含まれる負極板は、2枚以上であることが好ましく、4枚以上または6枚以上であってもよい。また、極板群に含まれる負極板を9枚以上とすると、PSOCサイクルにおける極板群の上部における電解液の比重の低下が抑制されることで、耳部において鉛が溶解し難くなるため、耳痩せを低減する効果がさらに高まる。なお、極板群に含まれる負極板の枚数をnとすると、正極板の枚数は、n≧2のときは、(n-1)以上(n+1)以下であり、n=1のときは、1または2である。 The number of plates in the electrode plate group may be one or more. From the perspective of ensuring higher capacity, the number of negative plates included in the electrode plate group is preferably two or more, and may be four or more, or six or more. Furthermore, if the electrode plate group includes nine or more negative plates, the decrease in the specific gravity of the electrolyte in the upper part of the electrode plate group during the PSOC cycle is suppressed, making it difficult for lead to dissolve in the lug portion, further enhancing the effect of reducing thinning of the lug portion. Note that if the number of negative plates included in the electrode plate group is n, the number of positive plates is (n-1) or more and (n+1) or less when n≧2, and is 1 or 2 when n=1.
極間距離Dは、上述のように、満充電状態の鉛蓄電池から取り出した極板群について、隣接する一対の正極板間のピッチと、正極板および負極板のそれぞれの厚みから求められる。ピッチは、複数の正極板の耳部を並列接続する棚部の断面の下部で測定される。例えば、極板群が正極板6枚と負極板7枚とを含む場合、耳部の中心間距離は5箇所で測定され、平均化することによりピッチが求められる。また、極板群が正極板7枚と負極板7枚とで構成される場合、耳部の中心間距離は6箇所で測定され、平均化することによりピッチが求められる。複数の直列接続された極板群を具備する鉛蓄電池においては、ピッチは、任意の2つの極板群(セル)について求められる平均値である。例えば、6個の極板群を含む12Vの鉛蓄電池の場合、正極端子側から数えて1セル目と4セル目の極板群において耳部の中心間距離を測定し、平均化することによりピッチが求められる。As described above, the inter-electrode distance D is determined from the pitch between adjacent pairs of positive plates and the thickness of each of the positive and negative plates in a plate group removed from a fully charged lead-acid battery. The pitch is measured at the bottom of the cross section of the shelf connecting the lugs of multiple positive plates in parallel. For example, if a plate group contains six positive plates and seven negative plates, the center-to-center distance between the lugs is measured at five locations and averaged to determine the pitch. Similarly, if a plate group contains seven positive plates and seven negative plates, the center-to-center distance between the lugs is measured at six locations and averaged to determine the pitch. For lead-acid batteries with multiple series-connected plate groups, the pitch is the average value determined for any two plate groups (cells). For example, in the case of a 12V lead-acid battery containing six plate groups, the pitch is determined by measuring the center-to-center distance between the lugs of the first and fourth plate groups counting from the positive terminal and averaging the measured values.
各極板の厚みは、例えば、極板の周縁に沿って、1辺当たり両端付近および中心付近の3箇所(合計8箇所:図6中数字1~8で示す位置)をマイクロメータで測定し、平均化する。正極板は、水洗により硫酸を除去し、大気圧下で乾燥してから厚みを測定し、負極板は、水洗により硫酸を除去し、真空乾燥(大気圧より低い圧力下で乾燥)してから厚みを測定する。 The thickness of each electrode plate is measured, for example, with a micrometer at three locations along the periphery of the electrode plate, near both ends and near the center of each side (a total of eight locations: positions indicated by numbers 1 to 8 in Figure 6), and then averaged. The thickness of the positive electrode plate is measured after rinsing with water to remove sulfuric acid and drying under atmospheric pressure, while the thickness of the negative electrode plate is measured after rinsing with water to remove sulfuric acid and vacuum drying (drying under a pressure lower than atmospheric pressure).
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、極板の厚みはマットを含む厚みとする。マットは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、マットの厚みはセパレータの厚みに含まれる。 When a separator and mat are used together in a plate assembly, or when a mat made primarily of nonwoven fabric is attached to a plate, the thickness of the plate includes the thickness of the mat. This is because the mat is used as a single unit with the plate. However, when a mat is attached to the separator, the thickness of the mat is included in the thickness of the separator.
極板群における極間距離Dとセパレータの最大厚みTとの差(=D-T)は、例えば、0.20mm以下であり、0.15mm以下が好ましく、0.10mm以下がより好ましい。D-Tがこのような範囲である場合、PSOCサイクルにおける極板群の上部における電解液の比重の低下が抑制されることで、耳部において鉛が溶け難くなるため、耳痩せを低減する効果がさらに高まる。D-Tは、例えば、-1.5mm以上である。 The difference between the inter-electrode distance D in the electrode plate assembly and the maximum separator thickness T (= D-T) is, for example, 0.20 mm or less, preferably 0.15 mm or less, and more preferably 0.10 mm or less. When D-T is within this range, the decrease in the specific gravity of the electrolyte in the upper part of the electrode plate assembly during PSOC cycles is suppressed, making it difficult for lead to dissolve in the edge portions, further enhancing the effect of reducing edge thinning. D-T is, for example, -1.5 mm or more.
図1に、本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の一例の外観を示す。
鉛蓄電池1は、極板群11と電解液(図示せず)とを収容する電槽12を具備する。電槽12内は、隔壁13により、複数のセル室14に仕切られている。各セル室14には、極板群11が1つずつ収納されている。電槽12の開口部は、負極端子16および正極端子17を具備する蓋15で閉じられる。蓋15には、セル室毎に液口栓18が設けられている。補水の際には、液口栓18を外して補水液が補給される。液口栓18は、セル室14内で発生したガスを電池外に排出する機能を有してもよい。
FIG. 1 shows an external view of an example of a lead-acid battery according to an embodiment of the present invention.
The lead-acid battery 1 includes a battery case 12 that contains a plate pack 11 and an electrolyte (not shown). The battery case 12 is divided into multiple cell chambers 14 by partition walls 13. Each cell chamber 14 contains one plate pack 11. The opening of the battery case 12 is closed with a lid 15 that includes a negative electrode terminal 16 and a positive electrode terminal 17. The lid 15 is provided with a vent plug 18 for each cell chamber. When rehydrating, the vent plug 18 is removed and rehydration solution is replenished. The vent plug 18 may have the function of venting gas generated in the cell chamber 14 to the outside of the battery.
極板群11は、それぞれ複数枚の負極板2および正極板3を、セパレータ4を介して積層することにより構成されている。ここでは、負極板2を収容する袋状のセパレータ4を示すが、セパレータの形態は特に限定されない。電槽12の一方の端部に位置するセル室14では、複数の負極板2を並列接続する負極棚部6が貫通接続体8に接続され、複数の正極板3を並列接続する正極棚部5が正極柱7に接続されている。正極柱7は蓋15の外部の正極端子17に接続されている。電槽12の他方の端部に位置するセル室14では、負極棚部6に負極柱9が接続され、正極棚部5に貫通接続体8が接続される。負極柱9は蓋15の外部の負極端子16と接続されている。各々の貫通接続体8は、隔壁13に設けられた貫通孔を通過して、隣接するセル室14の極板群11同士を直列に接続している。Each electrode plate group 11 is constructed by stacking multiple negative electrode plates 2 and multiple positive electrode plates 3 with separators 4 interposed between them. Here, a pouch-shaped separator 4 is shown housing the negative electrode plates 2, but the separator shape is not particularly limited. In a cell chamber 14 located at one end of the battery case 12, a negative electrode shelf 6 that connects multiple negative electrode plates 2 in parallel is connected to a through-connector 8, and a positive electrode shelf 5 that connects multiple positive electrode plates 3 in parallel is connected to a positive electrode pole 7. The positive electrode pole 7 is connected to a positive electrode terminal 17 outside the lid 15. In a cell chamber 14 located at the other end of the battery case 12, a negative electrode pole 9 is connected to the negative electrode shelf 6, and a through-connector 8 is connected to the positive electrode shelf 5. The negative electrode pole 9 is connected to a negative electrode terminal 16 outside the lid 15. Each through-connector 8 passes through a through-hole in the partition wall 13, connecting the electrode plate groups 11 of adjacent cell chambers 14 in series.
正極棚部5は、各正極板3の上部に設けられた耳部同士をキャストオンストラップ方式またはバーニング方式で溶接することにより形成される。負極棚部6も、正極棚部5の場合に準じて各負極板2の上部に設けられた耳部同士を溶接することにより形成される。The positive electrode shelf 5 is formed by welding the lugs on the top of each positive electrode plate 3 together using the cast-on-strap method or the burning method. The negative electrode shelf 6 is also formed by welding the lugs on the top of each negative electrode plate 2 together in the same manner as the positive electrode shelf 5.
なお、鉛蓄電池の蓋15は、一重構造(単蓋)であるが、図示例の場合に限らない。蓋15は、例えば、中蓋と外蓋(または上蓋)とを備える二重構造を有してもよい。二重構造を有する蓋は、中蓋と外蓋との間に、中蓋に設けられた還流口から電解液を電池内(中蓋の内側)に戻すための還流構造を備えてもよい。 Note that the lid 15 of the lead-acid battery has a single structure (single lid), but this is not limited to the illustrated example. The lid 15 may have a double structure, for example, comprising an inner lid and an outer lid (or top lid). A lid with a double structure may have a reflux structure between the inner lid and the outer lid for returning the electrolyte to the battery (inside the inner lid) from a reflux port provided in the inner lid.
本明細書中、耳痩せ量、減液性能、およびPSOC寿命性能のそれぞれは、以下の手順で評価される。評価に用いられる試験電池の定格電圧は、12V、定格5時間率容量は48Ahである。 In this specification, the amount of ear thinning, fluid loss performance, and PSOC life performance are evaluated using the following procedures. The test battery used for evaluation has a rated voltage of 12 V and a rated 5-hour rate capacity of 48 Ah.
(a)評価1:耳痩せ量
試験電池から負極板を取り出して、水洗、乾燥し、耳部の厚み(初期厚み:t0)を測定する。
試験電池について、電池工業会規格SBA S 0101(アイドリングストップ車用鉛蓄電池)のPSOC充放電パターン(具体的には、表1に示すパターン)で、充放電を行なう。充放電後の鉛蓄電池から負極板を取り出して、水洗、乾燥する。次いで、負極板に、エポキシ樹脂を含浸させて、硬化させる。耳部を厚み方向に切断し、切断面について、金属顕微鏡を用いて耳部の厚みt1を測定する。そして、充放電サイクルによる耳部の厚みの減少量(=t0-t1(mm))を耳痩せ量として求める。金属顕微鏡としては、OLYMPUS社製のGX53Fが使用される。
なお、耳部の厚みは、耳部の任意の5点の厚みをノギスで測定し、平均化することにより求める。
(a) Evaluation 1: Thinning Amount of Edge The negative electrode plate was removed from the test battery, washed with water, dried, and the thickness of the edge (initial thickness: t 0 ) was measured.
The test battery is charged and discharged according to the PSOC charge/discharge pattern (specifically, the pattern shown in Table 1) of the Battery Industry Association Standard SBA S 0101 (lead-acid batteries for idle-stop vehicles). After charging and discharging, the negative electrode plate is removed from the lead-acid battery, washed with water, and dried. Next, the negative electrode plate is impregnated with epoxy resin and allowed to harden. The edge portion is cut in the thickness direction, and the thickness t1 of the edge portion is measured on the cut surface using a metallurgical microscope. The reduction in the edge thickness due to the charge/discharge cycle (= t0 - t1 (mm)) is then calculated as the edge thinning amount. An Olympus GX53F metallurgical microscope is used.
The thickness of the edge portion is determined by measuring the thickness at any five points on the edge portion with a vernier caliper and averaging the results.
(b)評価2:減液性能
試験電池を用いて、高温耐久性試験の前後の試験電池の質量変化より電解液の減少量を求める。
より具体的に説明すると、高温耐久性試験の前に試験電池の質量(M0)を測定する。試験電池について、75℃±3℃の水槽中で、下記の放電および充電のサイクルを5000回繰り返すことで、高温耐久性試験を行う。高温耐久試験後の試験電池の質量(M1)を測定する。M0からM1を差し引くことにより、電解液の減少量を求める。
放電:25A、2分
充電:14.8V、25A、10分
(b) Evaluation 2: Liquid Loss Performance Using a test battery, the amount of electrolyte loss is determined from the change in mass of the test battery before and after a high-temperature durability test.
More specifically, the mass (M 0 ) of the test battery is measured before the high-temperature durability test. The test battery is subjected to the following discharge and charge cycles 5,000 times in a water bath at 75°C ± 3°C, thereby conducting the high-temperature durability test. The mass (M 1 ) of the test battery after the high-temperature durability test is measured. The amount of electrolyte loss is calculated by subtracting M 1 from M 0 .
Discharging: 25A, 2 minutes Charging: 14.8V, 25A, 10 minutes
(c)評価3:PSOC寿命性能
試験電池を用いて、表1に示す充放電パターンのうち、工程1~3を、端子電圧が7Vに到達するか、または12万回まで繰り返す。これ以外は、表1の充放電パターンに従って、充放電を行い、このときの放電末電圧(V)の変化を測定する。
(c) Evaluation 3: PSOC life performance
Using the test battery, steps 1 to 3 of the charge/discharge pattern shown in Table 1 are repeated until the terminal voltage reaches 7 V or until 120,000 times are reached. Otherwise, charge/discharge is performed according to the charge/discharge pattern in Table 1, and the change in the end-of-discharge voltage (V) is measured.
(d)評価4:負極板の耳部の電位変化
試験電池を用いて、上記評価3と同じ条件で、充放電を行い、このときの負極板の耳部の電位の変化を測定する。各負極板の耳部の電位は、鉛参照極(Pb/PbSO4)を用いて測定する。
(d) Evaluation 4: Potential change at the lug of the negative electrode plate The test battery was charged and discharged under the same conditions as in Evaluation 3, and the change in potential at the lug of the negative electrode plate was measured. The potential at the lug of each negative electrode plate was measured using a lead reference electrode (Pb/PbSO 4 ).
(e)評価5:極板群上部の電解液比重の変化
試験電池を用いて、上記評価3と同じ条件で、充放電を行い、このときの、極板群の上部の電解液を少量抜き取って、比重の変化を、比重計を用いて測定する。電解液を抜き取る位置は、電解液の液面から1cmの位置とする。比重計としては、Anton Paar社製のDMA35Ampereを用いる。
(e) Evaluation 5: Change in specific gravity of electrolyte at the top of the electrode plate assembly Using a test battery, charge and discharge were performed under the same conditions as in Evaluation 3 above, and a small amount of electrolyte was removed from the top of the electrode plate assembly at this time, and the change in specific gravity was measured using a hydrometer. The electrolyte was removed from a position 1 cm below the liquid surface of the electrolyte. The hydrometer used was a DMA35Ampere manufactured by Anton Paar.
本発明の一側面に係る鉛蓄電池を以下にまとめて記載する。 The lead-acid battery according to one aspect of the present invention is summarized below.
(1)鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
前記負極板は、耳部を備える集電体と、負極電極材料とを備え、
前記耳部は、Snを含む表面層を備え、
前記表面層におけるSnの含有量は、10質量%未満であり、
前記負極電極材料は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定される1H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有するポリマー化合物を含む、鉛蓄電池。
(1) A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate,
The negative electrode plate includes a current collector having a lug portion and a negative electrode material,
the ear portion has a surface layer containing Sn,
The Sn content in the surface layer is less than 10 mass %,
The lead-acid battery, wherein the negative electrode material contains a polymer compound having a peak in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in chemical shift of a 1 H-NMR spectrum measured using deuterated chloroform as a solvent.
(2)上記(1)において、前記ポリマー化合物は、末端基に結合した酸素原子と、前記酸素原子に結合した-CH2-基および/または-CH<基とを含み、
前記1H-NMRスペクトルにおいて、前記ピークの積分値と前記-CH2-基の水素原子のピークの積分値と前記-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める前記ピークの積分値の割合は、85%以上であってもよい。
(2) In the above (1), the polymer compound contains an oxygen atom bonded to a terminal group and a —CH 2 — group and/or a —CH< group bonded to the oxygen atom;
In the 1 H-NMR spectrum, the ratio of the integral value of the peak to the total integral value of the peak, the integral value of the peak due to the hydrogen atom of the —CH 2 — group, and the integral value of the peak due to the hydrogen atom of the —CH< group may be 85% or more.
(3)上記(1)または(2)において、前記ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含んでもよい。 (3) In the above (1) or (2), the polymer compound may contain a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit.
(4)鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
前記負極板は、耳部を備える集電体と、負極電極材料とを備え、
前記耳部は、Snを含む表面層を備え、
前記表面層におけるSnの含有量は、10質量%未満であり、
前記負極電極材料は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を含む、鉛蓄電池。
(4) A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate,
The negative electrode plate includes a current collector having a lug portion and a negative electrode material,
the ear portion has a surface layer containing Sn,
The Sn content in the surface layer is less than 10 mass %,
The negative electrode material of the lead-acid battery comprises a polymer compound containing a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units.
(5)上記(1)~(4)のいずれか1つにおいて、前記表面層におけるSn含有量は、7質量%以下、6質量%以下または5質量%以下であってもよい。 (5) In any one of (1) to (4) above, the Sn content in the surface layer may be 7% by mass or less, 6% by mass or less, or 5% by mass or less.
(6)上記(1)~(5)のいずれか1つにおいて、前記表面層におけるSn含有量は、0.01質量%以上、0.05質量%以上、または0.1質量%以上であってもよい。 (6) In any one of (1) to (5) above, the Sn content in the surface layer may be 0.01 mass% or more, 0.05 mass% or more, or 0.1 mass% or more.
(7)上記(1)~(6)のいずれか1つにおいて、表面層の厚みは、0.01mm以上、0.015mm以上、または0.02mm以上であってもよい。 (7) In any one of (1) to (6) above, the thickness of the surface layer may be 0.01 mm or more, 0.015 mm or more, or 0.02 mm or more.
(8)上記(1)~(7)のいずれか1つにおいて、表面層の厚みは、0.1mm以下、または0.05mm以下であってもよい。 (8) In any one of (1) to (7) above, the thickness of the surface layer may be 0.1 mm or less, or 0.05 mm or less.
(9)上記(1)~(8)のいずれか1つにおいて、ポリマー化合物は、Mnが300以上、400以上、500以上、600以上、または1000以上の化合物を含んでもよい。 (9) In any one of (1) to (8) above, the polymer compound may include a compound having an Mn of 300 or more, 400 or more, 500 or more, 600 or more, or 1000 or more.
(10)上記(1)~(9)のいずれか1つにおいて、ポリマー化合物は、Mnが500万以下、100万以下、10万以下、50000以下、20000以下、15000以下、10000以下、5000以下、4000以下または3000以下の化合物を含んでもよい。 (10) In any one of (1) to (9) above, the polymer compound may include a compound having an Mn of 5 million or less, 1 million or less, 100,000 or less, 50,000 or less, 20,000 or less, 15,000 or less, 10,000 or less, 5,000 or less, 4,000 or less, or 3,000 or less.
(11)上記(1)~(10)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物、前記ヒドロキシ化合物のエーテル化物および前記ヒドロキシ化合物のエステル化物からなる群より選択される少なくとも一種を含み、
前記ヒドロキシ化合物は、ポリC2-4アルキレングリコール、オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造を含む共重合体、およびポリオールのポリC2-4アルキレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも一種であってもよい。
(11) In any one of the above (1) to (10), the polymer compound contains at least one selected from the group consisting of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit, an etherified product of the hydroxy compound, and an esterified product of the hydroxy compound;
The hydroxy compound may be at least one selected from the group consisting of polyC 2-4 alkylene glycol, a copolymer containing a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene, and a polyC 2-4 alkylene oxide adduct of a polyol.
(12)上記(1)~(11)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物は、少なくともオキシプロピレンユニットの繰り返し構造を含んでもよい。 (12) In any one of (1) to (11) above, the polymer compound may contain at least a repeating structure of an oxypropylene unit.
(13)上記(12)において、前記ポリマー化合物は、ポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン共重合体(ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンブロック共重合体など)、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル(上記R2が炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるアルキルエーテル(メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテルなど)など)、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンアルキルエーテル(上記R2が炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるアルキルエーテル(ブチルエーテル、ヒドロキシヘキシルエーテルなど)など)、カルボン酸ポリプロピレングリコール(上記R3が炭素数10以下(あるいは8以下または6以下)のアルキルであるカルボン酸ポリプロピレングリコール(酢酸ポリプロピレングリコールなど)など)、およびトリオール以上のポリオールのポリプロピレンオキサイド付加物(グリセリンのポリプロピレンオキサイド付加物など)からなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。 (13) In the above (12), the polymer compound may comprise at least one selected from the group consisting of polypropylene glycol, polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymers (such as polyoxypropylene-polyoxyethylene block copolymers), polypropylene glycol alkyl ethers (such as alkyl ethers (methyl ether, ethyl ether, butyl ether) in which the above R2 is an alkyl having 10 or less carbon atoms (alternatively, 8 or less or 6 or less), polyoxyethylene-polyoxypropylene alkyl ethers (such as alkyl ethers (butyl ether, hydroxyhexyl ether) in which the above R2 is an alkyl having 10 or less carbon atoms (alternatively, 8 or less or 6 or less), polypropylene glycol carboxylates (such as polypropylene glycol acetates in which the above R3 is an alkyl having 10 or less carbon atoms (alternatively, 8 or less or 6 or less), and polypropylene oxide adducts of triol or higher polyols (such as polypropylene oxide adducts of glycerin).
(14)上記(12)または(13)において、前記ポリマー化合物における前記オキシプロピレンユニットの割合は、5mol%以上、10mol%以上または20mol%以上であってもよい。 (14) In (12) or (13) above, the proportion of the oxypropylene units in the polymer compound may be 5 mol% or more, 10 mol% or more, or 20 mol% or more.
(15)上記(12)~(14)のいずれか1つにおいて、前記ポリマー化合物における前記オキシプロピレンユニットの割合は、100mol%以下、90mol%以下、75mol%以下、60mol%以下、50mol%以下、または43mol%以下であってもよい。 (15) In any one of (12) to (14) above, the proportion of the oxypropylene units in the polymer compound may be 100 mol% or less, 90 mol% or less, 75 mol% or less, 60 mol% or less, 50 mol% or less, or 43 mol% or less.
(16)上記(1)~(15)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量は、質量基準で、8ppm以上、10ppm以上、または15ppm以上であってもよい。 (16) In any one of (1) to (15) above, the content of the polymer compound in the negative electrode material may be, by mass, 8 ppm or more, 10 ppm or more, or 15 ppm or more.
(17)上記(1)~(16)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量は、質量基準で、400ppm以下、380ppm以下、または370ppm以下であってもよい。 (17) In any one of (1) to (16) above, the content of the polymer compound in the negative electrode material may be, by mass, 400 ppm or less, 380 ppm or less, or 370 ppm or less.
(18)上記(1)~(17)のいずれか1つにおいて、負極電極材料は、さらに有機防縮剤を含んでもよい。 (18) In any one of (1) to (17) above, the negative electrode material may further contain an organic shrinkage inhibitor.
(19)上記(18)において、負極電極材料中の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。 (19) In (18) above, the content of the organic shrinkage inhibitor in the negative electrode material may be 0.01% by mass or more, or 0.05% by mass or more.
(20)上記(18)または(19)において、負極電極材料中の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。 (20) In (18) or (19) above, 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.
(21)上記(1)~(20)のいずれか1つにおいて、負極電極材料は、さらに炭素質材料を含んでもよい。 (21) In any one of (1) to (20) above, the negative electrode material may further contain a carbonaceous material.
(22)上記(21)において、負極電極材料中の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。 (22) In the above (21), the content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 0.05 mass% or more, or 0.10 mass% or more.
(23)上記(21)または(22)において、負極電極材料中の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。 (23) In the above (21) or (22), the content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 5% by mass or less, or 3% by mass or less.
(24)上記(1)~(23)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料は、さらに硫酸バリウムを含んでもよい。 (24) In any one of (1) to (23) above, the negative electrode material may further contain barium sulfate.
(25)上記(24)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。 (25) In (24) above, the content of barium sulfate in the negative electrode material may be 0.05% by mass or more, or 0.10% by mass or more.
(26)上記(24)または(25)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。 (26) In (24) or (25) above, the content of barium sulfate in the negative electrode material may be 3% by mass or less, or 2% by mass or less.
(27)上記(1)~(26)のいずれか1つにおいて、前記極板群における前記正極板と前記負極板との間の距離とセパレータ最大厚みの差(=D-T)は、0.20mm以下、0.15mm以下、または0.10mm以下であってもよい。 (27) In any one of (1) to (26) above, the difference between the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate in the electrode plate group and the maximum thickness of the separator (= D-T) may be 0.20 mm or less, 0.15 mm or less, or 0.10 mm or less.
(28)上記(1)~(27)のいずれか1つにおいて、前記極板群における前記正極板と前記負極板との間の距離とセパレータ最大厚みの差(=D-T)は、-1.5mm以上であってもよい。 (28) In any one of (1) to (27) above, the difference (= D-T) between the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate in the electrode plate group and the maximum thickness of the separator may be -1.5 mm or more.
(29)上記(1)~(28)のいずれか1つにおいて、セパレータの最大厚みTは、0.7mm以上であってもよい。 (29) In any one of (1) to (28) above, the maximum thickness T of the separator may be 0.7 mm or more.
(30)上記(1)~(29)のいずれか1つにおいて、セパレータの最大厚みTは、0.95mm以下であってもよい。 (30) In any one of (1) to (29) above, the maximum thickness T of the separator may be 0.95 mm or less.
(31)上記(1)~(30)のいずれか1つにおいて、極板群における負極板は、1枚以上、2枚以上、4枚以上、6枚以上、または9枚以上であってもよい。 (31) In any one of (1) to (30) above, the number of negative electrode plates in the electrode plate group may be one or more, two or more, four or more, six or more, or nine or more.
(32)上記(1)~(30)のいずれか1つにおいて、前記セルの少なくとも1つにおいて、前記極板群は、2枚以上の前記正極板と2枚以上の前記負極板とを備え、かつ前記正極板と前記負極板とが前記セパレータを介して交互に積層された構造を備え、
前記極板群は、9枚以上の前記負極板を備えてもよい。
(32) In any one of the above (1) to (30), in at least one of the cells, the electrode plate group includes two or more of the positive electrode plates and two or more of the negative electrode plates, and has a structure in which the positive electrode plates and the negative electrode plates are alternately stacked with the separator interposed therebetween;
The electrode plate group may include nine or more negative electrode plates.
(33)上記(31)または(32)において、極板群に含まれる負極板の枚数をnとすると、正極板の枚数は、n≧2のときは、(n-1)以上(n+1)以下であり、n=1のときは、1または2であってもよい。 (33) In (31) or (32) above, if the number of negative electrode plates included in the electrode plate group is n, the number of positive electrode plates is (n-1) or more and (n+1) or less when n≧2, and may be 1 or 2 when n=1.
(34)上記(1)~(33)のいずれか1つにおいて、前記電解液は、Alイオンを含んでもよい。 (34) In any one of (1) to (33) above, the electrolyte may contain Al ions.
(35)上記(1)~(34)のいずれか1つにおいて 満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、1.20以上または1.25以上であってもよい。 (35) In any one of (1) to (34) above, the specific gravity of the electrolyte in a fully charged lead-acid battery at 20°C may be 1.20 or more or 1.25 or more.
(36)上記(1)~(35)のいずれか1つにおいて、満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、1.35以下または1.32以下であってもよい。 (36) In any one of (1) to (35) above, the specific gravity of the electrolyte in a fully charged lead-acid battery 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~E16およびC1~C4》
(1)負極板の作製
Pb-Ca-Sn系合金製のシートに、Pb-Sn合金シートを重ね、この状態で圧延した後に、エキスパンド加工する。これにより、Pb-Ca-Sn系合金製のエキスパンド格子の耳部に、Snを含む鉛合金の表面層を設ける。Pb-Sn合金シートとしては、既述の手順で求められる表面層のSn含有量が表2~表4に示す値となるような組成のPb-Sn合金シートを用いる。既述の手順で測定される表面層の厚みは0.02mmである。このようにして形成される表面層を耳部に有する格子を、負極集電体として用いる。
なお、鉛蓄電池C4では、耳部に表面層を設けない状態のPb-Ca-Sn系合金製のエキスパンド格子を用いる。
Lead-acid batteries E1 to E16 and C1 to C4
(1) Preparation of Negative Electrode Plate A Pb—Sn alloy sheet is stacked on a Pb—Ca—Sn alloy sheet, and the resulting sheet is rolled and then expanded. This results in a surface layer of a lead alloy containing Sn on the edge of the expanded grid made of a Pb—Ca—Sn alloy. The Pb—Sn alloy sheet used has a composition such that the Sn content of the surface layer determined by the procedure described above is the value shown in Tables 2 to 4. The thickness of the surface layer measured by the procedure described above is 0.02 mm. The grid having the surface layer formed in this way on its edge is used as a negative electrode current collector.
In the lead-acid battery C4, an expanded grid made of a Pb--Ca--Sn alloy with no surface layer provided on the edge portions is used.
鉛粉、水、希硫酸、カーボンブラック、ポリマー化合物、有機防縮剤としてのリグニンスルホン酸ナトリウム、硫酸バリウムを混合して、負極ペーストを得る。このとき、いずれも既述の手順で求められる負極電極材料中の有機防縮剤、カーボンブラック、および硫酸バリウムの含有量が、それぞれ、0.1質量%、0.2質量%、および0.4質量%となるように各成分を混合する。ポリマー化合物は、表2~表4に示すポリマー化合物を、既述の手順で求められる負極電極材料中のポリマー化合物の含有量が表2~表4に示す値となるように各成分とともに混合する。負極ペーストを、負極集電体の網目部に充填し、熟成、乾燥し、未化成の負極板を得る。 A negative electrode paste is obtained by mixing lead powder, water, dilute sulfuric acid, carbon black, a polymer compound, sodium lignosulfonate as an organic shrinkage preventer, and barium sulfate. The components are mixed so that the contents of the organic shrinkage preventer, carbon black, and barium sulfate in the negative electrode material, all determined by the procedures previously described, are 0.1 mass%, 0.2 mass%, and 0.4 mass%, respectively. The polymer compounds shown in Tables 2 to 4 are mixed with the components so that the contents of the polymer compounds in the negative electrode material, determined by the procedures previously described, are the values shown in Tables 2 to 4. The negative electrode paste is filled into the mesh portion of the negative electrode current collector, aged, and dried to obtain an unformed negative electrode plate.
(2)正極板の作製
原料の鉛粉を硫酸水溶液と混合して、正極ペーストを得る。正極ペーストを、正極集電体としてのPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子の網目部に充填し、熟成乾燥し、未化成の正極板を得る。
(2) Preparation of Positive Electrode Plate: Lead powder as raw material is mixed with sulfuric acid solution to obtain a positive electrode paste. The positive electrode paste is filled into the mesh portion of a Pb-Ca-Sn alloy expanded grid as a positive electrode current collector, and the mixture is aged and dried to obtain an unformed positive electrode plate.
(3)鉛蓄電池の作製
未化成の負極板を、ポリエチレン製の微多孔膜で形成された袋状セパレータに収容し、未化成の負極板8枚と未化成の正極板7枚とで極板群を形成する。
極板群を電槽内に挿入し、電解液としての硫酸水溶液の所定量を注液して、電槽内で化成を施して、鉛電池の定格電圧は12Vで、定格容量が48Ah(5時間率)の液式の鉛蓄電池を作製する。満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、1.28である。なお、上記の化成により鉛蓄電池は満充電状態となる。
(3) Preparation of lead-acid battery Unformed negative electrode plates were housed in a pouch-shaped separator made of a microporous polyethylene film, and eight unformed negative electrode plates and seven unformed positive electrode plates formed an electrode plate group.
The electrode plate group is inserted into a battery case, a predetermined amount of sulfuric acid aqueous solution is poured in as an electrolyte, and chemical formation is performed inside the battery case to produce a flooded lead-acid battery with a rated voltage of 12 V and a rated capacity of 48 Ah (5-hour rate). The specific gravity of the electrolyte in a fully charged lead-acid battery at 20°C is 1.28. The above chemical formation brings the lead-acid battery into a fully charged state.
なお、ポリマー化合物がオキシエチレンユニットの繰り返し構造を有する場合、既述の手順で測定されるポリマー化合物の1H-NMRスペクトルでは、3.2ppm以上3.8ppm以下のケミカルシフトの範囲にオキシエチレンユニットの-CH2-に由来するピークが観察される。ポリマー化合物がオキシプロピレンユニットの繰り返し構造を有する場合、既述の手順で測定されるポリマー化合物の1H-NMRスペクトルでは、3.2ppm以上3.42ppm以下のケミカルシフトの範囲にオキシプロピレンユニットの-CH2-に由来するピークが観察され、3.42ppmを超え3.8ppm以下のケミカルシフトの範囲にオキシプロピレンユニットの-CH<および-CH2-に由来するピークが観察される。また、1H-NMRスペクトルにおいて、3.2ppm~3.8ppmのピークの積分値の、このピークの積分値と、酸素原子に結合した-CH2-基の水素原子のピークの積分値と、酸素原子に結合した-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める割合は、85~100%である。 When a polymer compound has a repeating structure of oxyethylene units, a peak derived from -CH 2 - of the oxyethylene units is observed in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in the 1 H-NMR spectrum of the polymer compound measured by the above-mentioned procedure. When a polymer compound has a repeating structure of oxypropylene units, a peak derived from -CH 2 - of the oxypropylene units is observed in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.42 ppm in the 1 H-NMR spectrum of the polymer compound measured by the above- mentioned procedure, and peaks derived from -CH< and -CH 2 - of the oxypropylene units are observed in the chemical shift range of more than 3.42 ppm to 3.8 ppm. In addition, in the 1 H-NMR spectrum, the proportion of the integral of the peak between 3.2 ppm and 3.8 ppm to the total integral of this peak, the integral of the peak of the hydrogen atom of the —CH 2 — group bonded to the oxygen atom, and the integral of the peak of the hydrogen atom of the —CH< group bonded to the oxygen atom is 85 to 100%.
(4)評価
(a)評価1:耳痩せ量
上記で作製した鉛蓄電池から負極板を取り出して、既述の手順で耳痩せ量を求める。鉛蓄電池C1の耳痩せ量を1としたときの相対比で、各鉛蓄電池における耳痩せ量を評価する。
(4) Evaluation (a) Evaluation 1: Amount of Thinning at the Edge The negative electrode plate was removed from the lead-acid battery prepared above, and the amount of thinning at the edge was measured using the procedure described above. The amount of thinning at the edge of each lead-acid battery was evaluated as a relative ratio when the amount of thinning at the edge of lead-acid battery C1 was set to 1.
(b)評価2:減液性能
上記鉛蓄電池を用いて、既述の手順で減液量を求める。鉛蓄電池C1の減液量を1としたときの相対比で減液性能を評価する。
(b) Evaluation 2: Liquid Loss Performance Using the lead-acid battery, the amount of liquid loss was determined according to the procedure described above. The liquid loss performance was evaluated as a relative ratio when the amount of liquid loss of lead-acid battery C1 was set to 1.
結果を表2~表4に示す。なお、表2~表4中に示されるポリマー化合物のMnは、既述の手順で求められるMnである。E1~E16は実施例であり、C1~C4は比較例である。The results are shown in Tables 2 to 4. Note that the Mn of the polymer compounds shown in Tables 2 to 4 is the Mn determined by the procedure already described. E1 to E16 are working examples, and C1 to C4 are comparative examples.
表2に示されるように、負極電極材料がポリマー化合物を含まない場合、負極板の耳部の表面層中のSn含有量が10質量%または30質量%の場合には、表面層を設けない場合に比べて、耳痩せ量を10.5から1.2または1にまで大きく低減できる(C4とC2およびC1との比較)。これに対して、表面層中のSn含有量が10質量%未満の場合には、耳痩せを低減する効果は低い(C4とC3との比較、C3とC2およびC1との比較)。ところが、表面層中のSn含有量が10質量%未満の場合でも、負極電極材料がポリマー化合物を含む場合には、耳痩せ量を低減できる(C3とE1~E3との比較)。また、E1~E3では、減液量も低減されている。As shown in Table 2, when the negative electrode material does not contain a polymer compound, and the Sn content in the surface layer of the ear portion of the negative electrode plate is 10% by mass or 30% by mass, the amount of ear thinning can be significantly reduced from 10.5 to 1.2 or 1, compared to when no surface layer is provided (comparison of C4 with C2 and C1). In contrast, when the Sn content in the surface layer is less than 10% by mass, the effect of reducing ear thinning is low (comparison of C4 with C3, comparison of C3 with C2 and C1). However, even when the Sn content in the surface layer is less than 10% by mass, the amount of ear thinning can be reduced if the negative electrode material contains a polymer compound (comparison of C3 with E1 to E3). Furthermore, the amount of liquid loss is also reduced in E1 to E3.
表3に示されるように、表面層中のSn含有量が0.1質量%と少ない場合でも、負極電極材料がポリマー化合物を含むことで、耳痩せ量を大幅に低減できる(E4)。E4の耳痩せ量の結果から、表面層中のSn含有量が0.01質量%以上または0.05質量%以上といったごく少量である場合にも、ポリマー化合物との組み合わせにより、耳痩せ量を低減できると類推される。表面層中のSn含有量は、10質量%未満であればよく、7質量%以下または5質量%以下である場合でも、ポリマー化合物との組み合わせにより、耳痩せを顕著に低減できる。As shown in Table 3, even when the Sn content in the surface layer is as low as 0.1% by mass, the amount of ear thinning can be significantly reduced by including a polymer compound in the negative electrode material (E4). From the results for the amount of ear thinning in E4, it can be inferred that the amount of ear thinning can be reduced by combining it with a polymer compound even when the Sn content in the surface layer is very small, such as 0.01% by mass or more or 0.05% by mass or more. The Sn content in the surface layer only needs to be less than 10% by mass, and even when it is 7% by mass or less or 5% by mass or less, the combination with a polymer compound can significantly reduce ear thinning.
表2および表3に示されるように、耳痩せ量の低減効果がさらに高まる観点からは、負極電極材料中のポリマー含有量は15ppm以上が好ましい。負極電極材料中のポリマー含有量の上限は特に制限されないが、400ppm以下でも耳痩せ量の優れた低減効果が得られる。As shown in Tables 2 and 3, to further enhance the effect of reducing ear thinning, the polymer content in the negative electrode material is preferably 15 ppm or more. There is no particular upper limit to the polymer content in the negative electrode material, but even at 400 ppm or less, an excellent effect of reducing ear thinning can be obtained.
また、表4に示されるように、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を有するヒドロキシ化合物のエーテル化物またはエステル化物を用いる場合にも、負極板の耳痩せを低減できるとともに、減液が低減されている。 Furthermore, as shown in Table 4, when an ether or ester of a hydroxy compound having a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene units is used, it is possible to reduce thinning of the negative electrode plate edge and reduce the loss of liquid.
《鉛蓄電池E17~E19》
(1)負極板および正極板の作製
1セル当たりの負極電極材料中の鉛の総量が同じになるように、負極板1枚当たりの鉛の量および負極板の厚みを調節して、1セル当たり、7枚、8枚または9枚の未化成の負極板を作製する。同様にして、1セル当たりの正極電極材料中の鉛の総量が同じになるように、正極板1枚当たりの鉛の量および正極板の厚みを調節して、1セル当たり、6枚、7枚または8枚の未化成の正極板を作製する。これら以外の負極板および正極板の作製については、鉛蓄電池E1の場合と同じである。
《Lead-acid batteries E17-E19》
(1) Preparation of Negative and Positive Electrode Plates Seven, eight, or nine unformed negative electrode plates are prepared per cell by adjusting the amount of lead per negative electrode plate and the thickness of the negative electrode plate so that the total amount of lead in the negative electrode material per cell is the same. Similarly, six, seven, or eight unformed positive electrode plates are prepared per cell by adjusting the amount of lead per positive electrode plate and the thickness of the positive electrode plate so that the total amount of lead in the positive electrode material per cell is the same. The preparation of the negative and positive electrode plates other than these is the same as for lead-acid battery E1.
(2)鉛蓄電池の作製
未化成の負極板を、ポリエチレン製の微多孔膜で形成された袋状セパレータに収容し、未化成の負極板と未化成の正極板とを重ねて極板群を形成する。このとき、鉛蓄電池E17では、未化成の負極板7枚と未化成の正極板6枚とを用いる。鉛蓄電池E18では、未化成の負極板8枚と未化成の正極板7枚とを用いる。鉛蓄電池E19では、未化成の負極板9枚と未化成の正極板8枚とを用いる。電解液としては、Alイオンを17g/Lの濃度で含む硫酸水溶液を用いる。満充電状態の鉛蓄電池における電解液の20℃における比重は、1.285である。これら以外は、鉛蓄電池E1の場合と同様にして、鉛蓄電池E17~E19を作製する。E17~E19は、実施例である。
(2) Preparation of Lead-Acid Battery: Unformed negative plates are housed in a pouch-shaped separator made of a polyethylene microporous film, and unformed negative plates and unformed positive plates are stacked to form a plate assembly. Lead-acid battery E17 uses seven unformed negative plates and six unformed positive plates. Lead-acid battery E18 uses eight unformed negative plates and seven unformed positive plates. Lead-acid battery E19 uses nine unformed negative plates and eight unformed positive plates. An aqueous sulfuric acid solution containing 17 g/L of Al ions is used as the electrolyte. The specific gravity of the electrolyte in a fully charged lead-acid battery at 20°C is 1.285. Other than these, lead-acid batteries E17 to E19 are prepared in the same manner as lead-acid battery E1. E17 to E19 are examples.
(3)評価
(c)評価3:PSOC寿命性能
得られた鉛蓄電池を用いて、既述の手順でPSOC寿命性能を評価する。
結果を図2に示す。
(3) Evaluation (c) Evaluation 3: PSOC life performance
The PSOC life performance of the obtained lead acid battery is evaluated according to the procedure described above.
The results are shown in Figure 2.
(d)評価4:負極板の耳部の電位変化
得られた鉛蓄電池を用いて既述の手順で負極板の耳部の電位(参照電極に対する電圧)の変化を測定する。
結果を図3に示す。
(d) Evaluation 4: Potential Change at the Lug of the Negative Electrode Plate Using the obtained lead-acid battery, the potential change at the lug of the negative electrode plate (voltage relative to the reference electrode) is measured according to the procedure described above.
The results are shown in Figure 3.
(e)評価5:極板群上部の電解液比重の変化
得られた鉛蓄電池を用いて既述の手順で極板群の上部の電解液の比重の変化を測定する。
結果を図4に示す。
(e) Evaluation 5: Change in specific gravity of electrolyte above electrode plate assembly Using the obtained lead-acid battery, the change in specific gravity of the electrolyte above the electrode plate assembly is measured according to the procedure described above.
The results are shown in Figure 4.
図2に示されるように、極板群が7枚または8枚の負極板を備える場合、PSOCサイクルが5万回または6万回を超えたあたりから、端子電圧が急激に低下する。この端子電圧の急激な低下とともに、負極板の耳痩せも顕著になり、耳痩せにより寿命となる。それに対し、極板群が9枚の負極板を備える場合、PSOCサイクルが10万回を超えても、端子電圧の急激な低下は見られず、負極板の耳痩せも抑制されている。 As shown in Figure 2, when the plate group has seven or eight negative plates, the terminal voltage drops sharply once the PSOC cycles exceed 50,000 or 60,000. Along with this sudden drop in terminal voltage, the negative plate's edge thinning also becomes noticeable, leading to the end of its life. In contrast, when the plate group has nine negative plates, there is no sudden drop in terminal voltage, and edge thinning of the negative plate is suppressed, even when the PSOC cycles exceed 100,000.
PSOCサイクル中の負極板の耳部の電位の変化は、図3に示されるように、極板群における負極板の枚数によらずほぼ同等である。一方、極板群の上部の電解液の比重は、負極板の枚数が7枚または8枚の場合には、図2で端子電圧の急激な低下が見られたサイクル数あたりから低下する(図4)。それに対し、負極板が9枚の場合には、電解液の比重の急激な低下は見られない(図4)。図3および図4から、図2において負極板が9枚の場合に負極板の耳痩せが抑制されたのは、極板群の上部の電解液の比重の低下が抑制されたためと考えられる。このような結果から、9枚を超える負極板を備える極板群の場合にも、9枚の場合と同様の効果が得られると考えられる。よって、耳痩せをさらに抑制する観点からは、極板群が9枚以上の負極板を備えることが好ましい。As shown in Figure 3, the change in potential at the lug of the negative plate during PSOC cycling is almost the same regardless of the number of negative plates in the plate assembly. Meanwhile, when the number of negative plates in the plate assembly is seven or eight, the specific gravity of the electrolyte in the upper part of the plate assembly decreases around the cycle number at which a sudden drop in terminal voltage was observed in Figure 2 (Figure 4). In contrast, when the number of negative plates is nine, no sudden drop in the specific gravity of the electrolyte is observed (Figure 4). From Figures 3 and 4, it is believed that the suppression of edge thinning of the negative plate when there are nine negative plates in Figure 2 is due to the suppression of the decrease in the specific gravity of the electrolyte in the upper part of the plate assembly. Based on these results, it is believed that a plate assembly with more than nine negative plates can achieve the same effect as when there are nine negative plates. Therefore, from the perspective of further suppressing edge thinning, it is preferable for the plate assembly to have nine or more negative plates.
《鉛蓄電池E20~E23およびE24~E27》
硫酸濃度を調節することにより、満充電状態の鉛蓄電池における20℃における比重が、1.20、1.22、1.24、1.28である電解液を調製する。調製した電解液を用いる以外は、鉛蓄電池E19と同様にして、鉛蓄電池E20、E21、E22、およびE23をそれぞれ作製する。
Lead-acid batteries E20 to E23 and E24 to E27
By adjusting the sulfuric acid concentration, electrolytes are prepared in which the specific gravities of fully charged lead-acid batteries at 20° C. are 1.20, 1.22, 1.24, and 1.28. Lead-acid batteries E20, E21, E22, and E23 are fabricated in the same manner as lead-acid battery E19, except for using the prepared electrolytes.
Alイオンに代えて、Naイオンを7g/Lの濃度で含む硫酸水溶液を電解液として用いる。硫酸濃度を調節することにより、満充電状態の鉛蓄電池における20℃における比重が、1.20、1.22、1.24または1.28である電解液を調製する。調製した電解液を用いる以外は、鉛蓄電池E19と同様にして、鉛蓄電池E24、E25、E26およびE27をそれぞれ作製する。E20~E23およびE24~E27は実施例である。An aqueous sulfuric acid solution containing 7 g/L of Na ions instead of Al ions is used as the electrolyte. By adjusting the sulfuric acid concentration, an electrolyte is prepared in which the specific gravity of a fully charged lead-acid battery at 20°C is 1.20, 1.22, 1.24, or 1.28. Lead-acid batteries E24, E25, E26, and E27 are fabricated in the same manner as lead-acid battery E19, except for using the prepared electrolyte. E20 to E23 and E24 to E27 are examples.
各鉛蓄電池を用いて、評価1の場合と同様に、負極板の耳痩せ量を測定する。電解液の比重と耳痩せ量との関係を図5に示す。 Using each lead-acid battery, measure the amount of thinning at the edge of the negative electrode plate in the same manner as in Evaluation 1. The relationship between the specific gravity of the electrolyte and the amount of thinning at the edge is shown in Figure 5.
図5に示されるように、電解液がAlイオンを含む場合には、Naイオンを含む場合に比べて、負極板の耳痩せ量を大きく低減することができる。 As shown in Figure 5, when the electrolyte contains Al ions, the amount of thinning of the negative electrode plate can be significantly reduced compared to when it contains Na ions.
本発明の一側面および他の側面に係る鉛蓄電池は、例えば、PSOC条件下で充放電されるISS用鉛蓄電池としてアイドリングストップ・スタート車に用いるのに適している。また、鉛蓄電池は、例えば、車両(自動車、バイクなど)の始動用電源、産業用蓄電装置(例えば、電動車両(フォークリフトなど)などの電源)として好適に利用できる。なお、これらは単なる例示であり、鉛蓄電池の用途はこれらに限定されない。 The lead-acid batteries according to one and other aspects of the present invention are suitable for use in idle stop-start vehicles, for example, as lead-acid batteries for ISSs that are charged and discharged under PSOC conditions. Furthermore, lead-acid batteries can be suitably used, for example, as starting power sources for vehicles (cars, motorcycles, etc.) and industrial power storage devices (for example, power sources for electric vehicles (forklifts, etc.)). Note that these are merely examples, and the uses of lead-acid batteries are not limited to these.
1:鉛蓄電池
2:負極板
3:正極板
4:セパレータ
5:正極棚部
6:負極棚部
7:正極柱
8:貫通接続体
9:負極柱
11:極板群
12:電槽
13:隔壁
14:セル室
15:蓋
16:負極端子
17:正極端子
18:液口栓
1: Lead-acid battery 2: Negative electrode plate 3: Positive electrode plate 4: Separator 5: Positive electrode shelf 6: Negative electrode shelf 7: Positive electrode column 8: Through-connector 9: Negative electrode column 11: Plate group 12: Battery case 13: Partition wall 14: Cell chamber 15: Lid 16: Negative electrode terminal 17: Positive electrode terminal 18: Vent plug
Claims (12)
前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
前記負極板は、耳部を備える集電体と、負極電極材料とを備え、
前記耳部は、Snを含む表面層を備え、
前記表面層におけるSnの含有量は、10質量%未満であり、
前記負極電極材料は、重クロロホルムを溶媒として用いて測定される1H-NMRスペクトルのケミカルシフトにおいて、3.2ppm以上3.8ppm以下の範囲にピークを有するポリマー化合物を含み、
前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量は、質量基準で、400ppm以下である、鉛蓄電池。 A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate,
The negative electrode plate includes a current collector having a lug portion and a negative electrode material,
the ear portion has a surface layer containing Sn,
The Sn content in the surface layer is less than 10 mass %,
the negative electrode material contains a polymer compound having a peak in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in chemical shift of a 1 H-NMR spectrum measured using deuterated chloroform as a solvent;
a content of the polymer compound in the negative electrode material of 400 ppm or less by mass ;
前記1H-NMRスペクトルにおいて、前記ピークの積分値と前記-CH2-基の水素原子のピークの積分値と前記-CH<基の水素原子のピークの積分値との合計に占める前記ピークの積分値の割合は、85%以上である、請求項1に記載の鉛蓄電池。 the polymeric compound comprises an oxygen atom attached to a terminal group and a —CH 2 — group and/or a —CH< group attached to the oxygen atom;
2. The lead acid battery according to claim 1 , wherein in the 1 H-NMR spectrum, the ratio of the integral value of the peak to the total integral value of the peak, the integral value of the peak of the hydrogen atom of the -CH 2 - group, and the integral value of the peak of the hydrogen atom of the -CH< group is 85% or more.
前記鉛蓄電池は、極板群および電解液を備える少なくとも1つのセルを備え、
前記極板群は、負極板と、正極板と、前記負極板および前記正極板の間に介在するセパレータとを備え、
前記負極板は、耳部を備える集電体と、負極電極材料とを備え、
前記耳部は、Snを含む表面層を備え、
前記表面層におけるSnの含有量は、10質量%未満であり、
前記負極電極材料は、オキシC2-4アルキレンユニットの繰り返し構造を含むポリマー化合物を含み、
前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量は、質量基準で、400ppm以下である、鉛蓄電池。 A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes at least one cell including a plate group and an electrolyte;
the electrode plate group includes a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate,
The negative electrode plate includes a current collector having a lug portion and a negative electrode material,
the ear portion has a surface layer containing Sn,
The Sn content in the surface layer is less than 10 mass %,
the negative electrode material comprises a polymer compound containing a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit ,
a content of the polymer compound in the negative electrode material of 400 ppm or less by mass ;
前記極板群は、9枚以上の前記負極板を備える、請求項1~7のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 In at least one of the cells, the electrode plate group includes two or more positive electrode plates and two or more negative electrode plates, and has a structure in which the positive electrode plates and the negative electrode plates are alternately stacked with the separator interposed therebetween,
The lead-acid battery according to any one of claims 1 to 7 , wherein the electrode plate group includes nine or more negative electrode plates.
前記ヒドロキシ化合物は、ポリC2-4アルキレングリコール、オキシC2-4アルキレンの繰り返し構造を含む共重合体、およびポリオールのポリC2-4アルキレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項1~10のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 the polymer compound contains at least one selected from the group consisting of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit, an etherified product of the hydroxy compound, and an esterified product of the hydroxy compound,
The lead acid battery according to any one of claims 1 to 10, wherein the hydroxy compound is at least one selected from the group consisting of polyC 2-4 alkylene glycol, a copolymer containing a repeating structure of oxyC 2-4 alkylene, and a polyC 2-4 alkylene oxide adduct of a polyol .
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