JP2024044869A - Lead-acid battery - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車の駐車中の補機用電池の使われ方を想定した寿命試験において、優れた寿命性能を示す鉛蓄電池を提供すること。【解決手段】負極活物質13を含む負極9と、正極活物質15を含む正極10と、負極9と正極10との間に配置されたセパレータ11と、負極9とセパレータ11との間、及び、正極10とセパレータ11との間の少なくとも一方に配置された不織布20と、を備え、負極活物質13の質量に対する正極活物質15の質量の比が1.50以上である、鉛蓄電池。【選択図】図2[Problem] To provide a lead-acid battery that exhibits excellent life performance in a life test simulating how an auxiliary battery is used while a car is parked. [Solution] A lead-acid battery comprising a negative electrode 9 containing a negative electrode active material 13, a positive electrode 10 containing a positive electrode active material 15, a separator 11 disposed between the negative electrode 9 and the positive electrode 10, and a nonwoven fabric 20 disposed at least one of between the negative electrode 9 and the separator 11 and between the positive electrode 10 and the separator 11, wherein the ratio of the mass of the positive electrode active material 15 to the mass of the negative electrode active material 13 is 1.50 or more. [Selected Figure] Figure 2
Description
本発明は、鉛蓄電池に関するものである。 The present invention relates to lead-acid batteries.
自動車のエンジン(内燃機関)始動用のバッテリーとして鉛蓄電池が使用されている。これまで、エンジン始動用の鉛蓄電池の寿命性能を向上させるために様々な取り組みが行われている。例えば特許文献1には、負極材にケッチェンブラックを含有させ、負極材の密度を3g/cm3以上とすることでエンジン始動用の鉛蓄電池の寿命性能を向上させる技術が開示されている。
Lead-acid batteries are used as batteries for starting automobile engines (internal combustion engines). Until now, various efforts have been made to improve the life performance of lead-acid batteries for engine starting. For example,
近年では、ハイブリッド車、電気自動車等の電動車(xEV)が普及してきていること、及び、ドアを自動で開閉する機能、カーナビ電源を自動で起動する機能等、様々な機能が付与された自動車が増えてきていることに伴って、駐車中の機器への電力供給量が増えてきており、上記電力供給を担う補機用電池の重要性が高まっている。 In recent years, the amount of power supplied to devices while parked has increased due to the widespread use of hybrid cars, electric vehicles, and other electric vehicles (xEVs), and the increase in cars equipped with various functions, such as automatic door opening and closing and automatic start-up of car navigation systems. This has increased the importance of auxiliary batteries that provide this power.
現状では、補機用電池としてエンジン始動用の鉛蓄電池が転用されているが、エンジン始動用の鉛蓄電池は、駐車中の電池の使われ方を想定した寿命試験において必ずしも充分な寿命性能を示さない。 Currently, lead-acid batteries for engine starting are being reused as batteries for auxiliary equipment, but lead-acid batteries for engine starting do not always show sufficient life performance in life tests that assume how the battery will be used while parked. do not have.
そこで、本発明の一側面は、自動車の駐車中の補機用電池の使われ方を想定した寿命試験において、優れた寿命性能を示す鉛蓄電池を提供することを目的とする。 Therefore, one aspect of the present invention aims to provide a lead-acid battery that exhibits excellent life performance in a life test that simulates how an auxiliary battery is used while a vehicle is parked.
本発明のいくつかの側面は、下記[1]~[4]を提供する。 Some aspects of the present invention provide the following [1] to [4].
[1]
負極活物質を含む負極と、
正極活物質を含む正極と、
前記負極と前記正極との間に配置されたセパレータと、
前記負極と前記セパレータとの間、及び、前記正極と前記セパレータとの間の少なくとも一方に配置された不織布と、を備え、
前記負極活物質の質量に対する前記正極活物質の質量の比が1.50以上である、鉛蓄電池。
[1]
a negative electrode including a negative electrode active material;
a positive electrode including a positive electrode active material;
a separator disposed between the negative electrode and the positive electrode;
a nonwoven fabric disposed at least one between the negative electrode and the separator and between the positive electrode and the separator;
A lead-acid battery, wherein the ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the negative electrode active material is 1.50 or more.
[2]
前記不織布が、前記負極と前記セパレータとの間に配置されている、[1]に記載の鉛蓄電池。
[2]
The lead-acid battery according to [1], wherein the nonwoven fabric is disposed between the negative electrode and the separator.
[3]
内燃機関を備えない自動車の駐車中に必要となる電力の供給に用いられる、[1]又は[2]に記載の鉛蓄電池。
[3]
The lead-acid battery according to [1] or [2], which is used to supply electricity required while parking a car without an internal combustion engine.
[4]
内燃機関と、前記内燃機関を始動するための電力を供給する蓄電池と、駐車中に必要となる電力を供給する鉛蓄電池と、を備える自動車の、前記鉛蓄電池に用いられる、[1]又は[2]に記載の鉛蓄電池。
[4]
The lead-acid battery according to [1] or [2] is used as the lead-acid battery of an automobile equipped with an internal combustion engine, a storage battery that supplies power to start the internal combustion engine, and a lead-acid battery that supplies power required while the automobile is parked.
本発明の一側面によれば、自動車の駐車中の補機用電池の使われ方を想定した寿命試験において、優れた寿命性能を示す鉛蓄電池を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a lead-acid battery that exhibits excellent life performance in a life test assuming how an auxiliary battery is used while a car is parked.
本明細書中、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。また、具体的に明示する場合を除き、「~」の前後に記載される数値の単位は同じである。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。また、個別に記載した上限値及び下限値は任意に組み合わせ可能である。 In this specification, a numerical range indicated using "~" indicates a range that includes the numerical values before and after "~" as the minimum and maximum values, respectively. Furthermore, unless specifically stated otherwise, the units of the numerical values before and after "~" are the same. In the numerical ranges described in stages in this specification, the upper or lower limit of a numerical range of a certain stage may be replaced with the upper or lower limit of a numerical range of another stage. Furthermore, in the numerical ranges described in this specification, the upper or lower limit of the numerical range may be replaced with a value shown in the examples. Furthermore, the upper and lower limits described individually can be combined in any way.
<鉛蓄電池>
本発明の一実施形態は、負極活物質を含む負極と、正極活物質を含む正極と、負極と正極との間に配置されたセパレータと、負極とセパレータとの間、及び、正極とセパレータとの間の少なくとも一方に配置された不織布と、を備え、負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比が1.50以上である、鉛蓄電池に関する。
<Lead-acid battery>
One embodiment of the present invention relates to a lead-acid battery comprising: a negative electrode including a negative electrode active material; a positive electrode including a positive electrode active material; a separator disposed between the negative electrode and the positive electrode; and a nonwoven fabric disposed at least one of between the negative electrode and the separator and between the positive electrode and the separator, wherein the ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the negative electrode active material is 1.50 or more.
上記鉛蓄電池は、自動車の駐車中の補機用電池の使われ方(例えば、ドアを自動で開閉する機能、カーナビ電源を自動で起動する機能等を動作させるために必要となる電力の供給)を想定した寿命試験において、上記構成を備えない鉛蓄電池(例えばエンジン始動用の鉛蓄電池)よりも優れた寿命性能を示す。そのため、上記鉛蓄電池は、自動車の駐車中に必要となる電力の供給に好適に用いられる。ここで、自動車の駐車中の補機用電池の使われ方を想定した寿命試験とは、25℃の温度環境下で、下記(I)を繰り返し行い、放電時の末期電圧が7.2Vとなるまでの総放電量Xで寿命性能を相対評価する寿命試験(以下、「寿命試験A」という。)である。
(I):下記条件(1)で放電を行った後、下記条件(2)で充電を行う。
条件(1):放電電流=25A、放電時間=240秒間
条件(2):充電電圧=14.8V、充電時間=600秒間
The above-mentioned lead-acid battery exhibits better life performance than a lead-acid battery not having the above-mentioned configuration (e.g., a lead-acid battery for starting an engine) in a life test assuming the usage of an auxiliary battery while a car is parked (e.g., supplying power required to operate a function for automatically opening and closing a door, a function for automatically starting a car navigation system, etc.). Therefore, the above-mentioned lead-acid battery is preferably used to supply power required while a car is parked. Here, the life test assuming the usage of an auxiliary battery while a car is parked is a life test (hereinafter referred to as "life test A") in which the following (I) is repeatedly performed in a temperature environment of 25°C, and the life performance is relatively evaluated by the total discharge amount X until the terminal voltage during discharge reaches 7.2V.
(I): After discharging under the following condition (1), charging is performed under the following condition (2).
Condition (1): Discharge current = 25 A, discharge time = 240 seconds Condition (2): Charge voltage = 14.8 V, charge time = 600 seconds
負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比を1.50以上とすることによる寿命性能の向上効果は、エンジン始動用電池の使われ方を想定した寿命試験では確認されないものであり、本発明者らにとって驚くべき結果である。上記効果が得られる理由は、明らかではないが、以下のように推察される。すなわち、エンジン始動用の鉛蓄電池が比較的高温となりやすいエンジンルームで使用されるに対し、自動車の駐車中の補機への電力供給に使用される鉛蓄電池は比較的低温の室内で使用されること、及び、エンジン始動のための負荷が加わらないことから、上記自動車の駐車中の補機用電池の使われ方では、エンジン始動用の鉛蓄電池の使われ方と比較して、ガッシング(充電反応による電解液からガスが発生する現象)による電解液の成層化の抑制作用が働き難いと推察される。そのため、上記自動車の駐車中の補機用電池の使われ方では、不織布を使用することにより期待される成層化の抑制効果が十分に得られなくなり、正極上部で局所的に反応が進行することで正極活物質が泥状化して脱落する現象が起こりやすくなると推察される。これに対し、上記鉛蓄電池は、負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比が1.50以上であることから、相対的に正極上部での局所的な反応が進行しづらくなり、正極活物質の泥状化による脱落が抑制されるため、上記寿命向上効果が得られると推察される。 The effect of improving the life performance by making the ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the negative electrode active material 1.50 or more was not confirmed in a life test assuming the use of an engine start battery, and this was a surprising result for the inventors. The reason why the above effect is obtained is not clear, but is presumed as follows. That is, while a lead-acid battery for starting an engine is used in an engine room where the temperature is relatively high, a lead-acid battery used to supply power to an auxiliary device while the vehicle is parked is used indoors at a relatively low temperature, and since no load is applied for starting the engine, it is presumed that the stratification of the electrolyte caused by gassing (a phenomenon in which gas is generated from the electrolyte due to a charging reaction) is less likely to occur when the auxiliary device battery is used while the vehicle is parked, compared to when the lead-acid battery is used for starting the engine. Therefore, it is presumed that the stratification suppression effect expected from the use of the nonwoven fabric is not sufficiently obtained when the auxiliary device battery is used while the vehicle is parked, and the reaction proceeds locally at the top of the positive electrode, making the positive electrode active material more likely to become muddy and fall off. In contrast, the lead-acid battery has a ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the negative electrode active material of 1.50 or more, which makes it relatively difficult for local reactions to occur at the top of the positive electrode, and prevents the positive electrode active material from becoming muddy and falling off, which is thought to be why the life-prolonging effect is achieved.
上記鉛蓄電池が使用される自動車としては、内燃機関を備えない自動車の他、内燃機関と、内燃機関を始動するための電力を供給する蓄電池と、駐車中に必要となる電力を供給する鉛蓄電池とを備える自動車等が挙げられる。このような自動車としては、例えば、ハイブリッド車、電気自動車等の電動自動車が挙げられる。すなわち、上記鉛蓄電池は、電動自動車(特にハイブリッド車及び電気自動車)の補機用電池として好適に用いられる。 Vehicles that use the above-mentioned lead-acid batteries include vehicles without an internal combustion engine, storage batteries that supply electricity to start the internal combustion engine, and lead-acid batteries that supply the electricity required while the engine is parked. Examples include automobiles equipped with the following. Examples of such vehicles include electric vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles. That is, the lead-acid battery is suitably used as an auxiliary battery for electric vehicles (particularly hybrid vehicles and electric vehicles).
ところで、近年では、OTA(Over The Air)と呼ばれる無線通信によるデータの送受信技術により車載OS(Operating System)のソフトウェアを自動でアップデートする機能を備える自動車も増えてきている。このような機能も駐車中に動作する機能の一つであるが、無線通信によるデータの送受信の際には、他の機能を動作させる場合と比較して、一時的に大きな電力が消費される。そのため、無線通信によりデータの送受信を行う車載機器への電力供給(例えばOTA技術による無線通信時の電力供給)を行う場合には、鉛蓄電池が早期寿命に至ることがある。一方、上記鉛蓄電池は、無線通信によりデータの送受信を行う車載機器への電力供給を想定した寿命試験においても、上記構成を備えない鉛蓄電池(例えばエンジン始動用の鉛蓄電池)よりも優れた寿命性能を示す傾向がある。そのため、上記鉛蓄電池は、無線通信によりデータの送受信を行う車載機器への電力供給に好適に用いられる。ここで、無線通信によりデータの送受信を行う車載機器への電力供給を想定した寿命試験とは、25℃の温度環境下で、下記(II)を繰り返し行い、下記条件(3)での放電時の末期電圧が7.2Vとなるまでの総放電量Yで寿命性能を相対評価する寿命試験(以下、「寿命試験B」という。)である。
(II):上記条件(1)での放電と上記条件(2)での充電とをこの順でそれぞれ3回繰り返した後、下記条件(3)での放電と下記条件(4)での充電とをこの順で行う。
条件(3):放電電流=25A、放電時間=600秒間
条件(4):充電電圧=14.8V、充電時間=1500秒間
In recent years, the number of automobiles equipped with a function of automatically updating the software of the in-vehicle OS (operating system) by a technology of transmitting and receiving data by wireless communication called OTA (Over The Air) is increasing. Although such a function is also one of the functions that operate while the vehicle is parked, when transmitting and receiving data by wireless communication, a large amount of power is temporarily consumed compared to when other functions are operated. Therefore, when power is supplied to an in-vehicle device that transmits and receives data by wireless communication (for example, power supply during wireless communication by OTA technology), the lead-acid battery may reach an early end of life. On the other hand, the above-mentioned lead-acid battery tends to show a better life performance than a lead-acid battery not having the above-mentioned configuration (for example, a lead-acid battery for starting an engine) even in a life test assuming power supply to an in-vehicle device that transmits and receives data by wireless communication. Therefore, the above-mentioned lead-acid battery is suitably used for supplying power to an in-vehicle device that transmits and receives data by wireless communication. Here, the life test assuming power supply to an in-vehicle device that transmits and receives data via wireless communication is a life test (hereinafter referred to as "life test B") in which the following (II) is repeatedly performed in a temperature environment of 25°C, and the life performance is relatively evaluated based on the total discharge amount Y until the terminal voltage during discharge under the following condition (3) reaches 7.2 V.
(II): Discharging under the above condition (1) and charging under the above condition (2) are repeated three times in this order, and then discharging under the following condition (3) and charging under the following condition (4) are performed in this order.
Condition (3): Discharge current = 25 A, discharge time = 600 seconds Condition (4): Charge voltage = 14.8 V, charge time = 1500 seconds
以下、図面を適宜参照しながら、一実施形態の鉛蓄電池について詳細に説明する。 Hereinafter, a lead-acid battery according to one embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
図1は、一実施形態の鉛蓄電池の全体構成及び内部構造を示す斜視図である。図1に示す鉛蓄電池1は液式鉛蓄電池である。図1に示すように、鉛蓄電池1は、上面が開口している電槽2と、電槽2の開口を閉じる蓋3とを備えている。電槽2及び蓋3は、例えばポリプロピレンで形成されている。蓋3には、負極端子4と、正極端子5と、蓋3に設けられた注液口を閉塞する液口栓6とが設けられている。
Figure 1 is a perspective view showing the overall configuration and internal structure of a lead-acid battery according to one embodiment. The lead-
電槽2の内部には、電極群(極板群)7と、希硫酸等の電解液とが収容されている。図示しないが、電槽2は、電極群7を収容するためのセル室を複数有しており、各セル室に1つの電極群7が収容されている。複数の電極群7のうち、最も負極端子4に近いセル室に収容された電極群7が負極柱8を介して負極端子4に接続されている。また、図示しないが、複数の電極群7のうち、最も正極端子5に近いセル室に収容された電極群7が正極柱を介して正極端子5に接続されている。電解液は、硫酸に加えて、0.01~0.1mol/L程度のイオン(例えばナトリウムイオン)を含むことがある。
The
図2は、電極群7を示す斜視図であり、図3は、図2におけるIII-III線に沿った矢視断面を示す模式断面図である。図2及び図3に示すように、電極群7は、板状の負極(負極板)9と、板状の正極(正極板)10と、負極9と正極10との間に配置されたセパレータ11と、負極9とセパレータ11との間に配置された不織布20と、を備えている。不織布20は、負極9とセパレータ11との間に代えて、又は、負極9とセパレータ11との間に加えて、正極10とセパレータ11との間に配置されていてもよいが、不織布20が負極9とセパレータ11との間に配置されている場合、負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比を1.50以上とすることによる寿命性能の向上効果が高まる傾向がある。電極群7は、正極10よりも多くの負極9を有しており、電極群7における負極9の数は8つであり、正極10の数は7つである。負極9は、負極集電体(負極格子体)12と、負極集電体12に保持された負極活物質13と、を含み、正極10は、正極集電体(正極格子体)14と、正極集電体14に保持された正極活物質15と、を含む。
FIG. 2 is a perspective view showing the
電極群7は、複数の負極9と複数の正極10とが、セパレータ11及び不織布20を介して、電槽2の開口面と略平行方向に交互に積層された構造を有している。すなわち、負極9及び正極10は、それらの主面が電槽2の開口面と垂直方向に広がるように配置されている。
The
電極群7において、複数の負極9における各負極集電体12が有する負極耳部12a同士は、負極ストラップ16で集合溶接されている。同様に、複数の正極10における各正極集電体14が有する正極耳部10a同士は、正極ストラップ17で集合溶接されている。図示しないが、複数の電極群7は、負極ストラップ16又は正極ストラップ17により接続されている。また、最も負極端子4に近いセル室に収容された電極群7の負極ストラップ16が負極柱8に接続され、最も正極端子5に近いセル室に収容された電極群7の正極ストラップ17が正極柱に接続されている。
In the
電極群7は、例えば、セル室内で充分に圧縮された状態であり、負極9と不織布20とは互いに接触し、正極10とセパレータ11とは互いに接触し、セパレータ11と不織布20とは互いに接触していてよい。
For example, the
セパレータ11は、袋状に形成されており、負極9を収容している。セパレータ11は、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等で形成されている。セパレータ11は、これらの材料で形成された織布又は多孔質膜であってよく、これらにSiO2、Al2O3等の無機系粒子を付着させたものであってもよい。従来、鉛蓄電池用のセパレータとして不織布が用いられることがあるが、本明細書において、セパレータとして用いられる不織布は、後述の不織布20に該当するものとし、セパレータには該当しないものとする。セパレータ11の厚さ(シート状に展開して測定される厚さ)は、例えば、0.1~1.5mmである。なお、セパレータ11は袋状以外の形状(例えば、シート状)であってもよい。
The
不織布20は、シート状であり、負極9の表面を覆うように負極9に密着した状態で設けられている。シート状の不織布20は、負極9に巻きつけられるようにして負極9の表面を覆っていてもよい。不織布20はシート状以外の形状(例えば、袋状)であってもよい。不織布20が袋状である場合、袋状の不織布20内に負極9が収容されてよい。不織布20が正極10とセパレータ11との間に配置されている場合は、これらの態様における「負極9」を「正極10」と読み替えてよい。
The
不織布20は、有機繊維で構成されていてもよいし、無機繊維で構成されていてもよい。不織布の構成材料として、無機繊維及びパルプを含む混合繊維を用いてもよく、有機繊維及び無機繊維を含む有機無機混合繊維を用いてもよい。有機繊維としては、ポリオレフィン繊維(ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等)、ポリエチレンテレフタレート繊維などが挙げられる。無機繊維としては、ガラス繊維(チョップドストランド、ミルドファイバー等)などが挙げられる。不織布は、好ましくは、ガラス繊維を含む。ガラス繊維を含む不織布としては、例えば、ガラス繊維をフェルト状に加工することにより形成されるガラスマットが挙げられる。ガラスマットはガラス繊維のみからなっていてよく、ガラス繊維以外の他の材料(例えば上述の有機繊維等)を含んでいてもよい。不織布中のガラス繊維の含有量は、例えば、90質量%以上であってよい。
The
不織布20の厚さは、上記寿命試験A及びBにおいてより良好な寿命性能が得られやすい観点では、0.1mm以上、0.3mm以上又は0.4mm以上であってよく、内部抵抗の増加が抑制されより高い性能が得られやすくなる観点では、1.0mm以下、0.7mm以下又は0.5mm以下であってよい。これらの観点から、不織布20の厚さは、例えば、0.1~1.0mm、0.3~0.5mm又は0.4~0.7mmであってよい。
The thickness of the
不織布20の厚さとセパレータ11の厚さの合計は、上記寿命試験A及びBにおいてより良好な寿命性能が得られやすい観点では、0.5mm以上、0.8mm以上又は1.2mm以上であってよく、内部抵抗の増加が抑制されより高い性能が得られやすくなる観点では、2.0mm以下、1.7mm以下又は1.4mm以下であってよい。これらの観点から、不織布20の厚さとセパレータ11の厚さの合計は、例えば、0.5~2.0mm、0.8~1.7mm又は1.2~1.4mmであってよい。なお、不織布の厚さとセパレータの厚さの合計は、電極間距離(負極と正極との間の距離)に等しくてよい。
The total thickness of the
負極集電体12及び正極集電体14は、それぞれ、鉛合金で形成されている。鉛合金は、鉛に加えて、スズ、カルシウム、アンチモン、セレン、銀、ビスマス等を含有する合金であってよく、具体的には、例えば、鉛、スズ及びカルシウムを含有する合金(Pb-Sn-Ca系合金)であってよい。
The negative electrode
負極活物質13は、Pb成分として少なくともPbを含み、必要に応じて、Pb以外のPb成分(例えばPbSO4)及び添加剤を更に含む。負極活物質13は、好ましくは、多孔質の海綿状鉛(Spongy Lead)を含む。
The negative electrode
負極活物質13におけるPb成分の含有量は、負極活物質13の全質量を基準として、90質量%以上又は95質量%以上であってよく、99質量%以下又は98質量%以下であってよい。なお、負極活物質13の全質量は、例えば、鉛蓄電池1から負極9(負極集電体12及び負極活物質13)を取り出して水洗し、負極9を充分に乾燥させた後に測定した負極9の質量と、負極集電体12の質量との差から算出することができる。乾燥は、例えば、50℃で24時間行う。
The content of the Pb component in the negative electrode
添加剤としては、例えば、スルホ基及び/又はスルホン酸塩基を有する樹脂、硫酸バリウム、炭素材料(炭素繊維を除く)及び繊維(アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、炭素繊維等)が挙げられる。スルホ基及び/又はスルホン酸塩基を有する樹脂は、リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩、及び、フェノール類とアミノアリールスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物(例えば、ビスフェノールとアミノベンゼンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物)からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。炭素材料としては、例えば、カーボンブラック及び黒鉛が挙げられる。カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック及びケッチェンブラックが挙げられる。 Examples of additives include resins having sulfo groups and/or sulfonic acid groups, barium sulfate, carbon materials (excluding carbon fibers), and fibers (acrylic fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyethylene terephthalate fibers, carbon fibers, etc.) can be mentioned. Resins having sulfo groups and/or sulfonic acid groups include lignin sulfonic acid, lignin sulfonate salts, and condensates of phenols, aminoarylsulfonic acids, and formaldehyde (for example, condensates of bisphenol, aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde). It may be at least one selected from the group consisting of condensates). Examples of the carbon material include carbon black and graphite. Examples of carbon black include furnace black, channel black, acetylene black, thermal black, and Ketjen black.
正極活物質15は、Pb成分としてPbO2を含み、好ましくはβ-PbO2を含む。正極活物質15は、Pb成分として、α-PbO2を更に含んでいてもよい。すなわち、正極活物質15は、一実施形態において、Pb成分としてβ-PbO2のみを含んでいてよく、他の一実施形態において、Pb成分としてα-PbO2及びβ-PbO2を含んでいてよい。正極活物質15は、必要に応じて、PbO2以外のPb成分(例えばPbSO4)及び添加剤を更に含んでいてよい。
The positive electrode
正極活物質15におけるPb成分の含有量は、正極活物質15の全質量を基準として、90質量%以上又は95質量%以上であってよく、99.9質量%以下又は98質量%以下であってもよい。なお、正極活物質15の全質量は、例えば、鉛蓄電池1から正極10(正極集電体14及び正極活物質15)を取り出して水洗し、正極10を充分に乾燥させた後に測定した正極10の質量と、正極集電体14の質量との差から算出することができる。乾燥は、例えば、50℃で24時間行う。
The content of the Pb component in the positive electrode
添加剤としては、例えば、炭素材料(炭素繊維を除く)及び繊維(アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、炭素繊維等)が挙げられる。炭素材料としては、例えば、カーボンブラック及び黒鉛が挙げられる。カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック及びケッチェンブラックが挙げられる。 Examples of the additive include carbon materials (excluding carbon fibers) and fibers (acrylic fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyethylene terephthalate fibers, carbon fibers, etc.). Examples of the carbon material include carbon black and graphite. Examples of carbon black include furnace black, channel black, acetylene black, thermal black, and Ketjen black.
負極活物質13の質量(電極群に含まれる全ての負極活物質13の総質量)に対する正極活物質15の質量(電極群に含まれる全ての正極活物質15の総質量)の比(以下、「p/n比」という。)は1.50以上であり、上記寿命試験A及びBにおいてより良好な寿命性能が得られやすい観点では、1.55以上、1.60以上又は1.65以上であってもよい。p/n比は、上記寿命試験A及びBにおいてより良好な寿命性能が得られやすい観点では、1.85以下であってよく、1.80以下、1.75以下又は1.70以下であってもよい。これらの観点から、p/n比は、例えば、1.50~1.80、1.55~1.80、1.60~1.75又は1.65~1.70であってよい。p/n比は、化成後の負極活物質の質量に対する化成後の正極活物質の質量の比である。p/n比は、極板の使用枚数、活物質の集電体への充填量(例えば極板の厚さ)によって調整することができる。 The ratio (hereinafter, (referred to as "p/n ratio") is 1.50 or more, and from the viewpoint of easily obtaining better life performance in the above life tests A and B, 1.55 or more, 1.60 or more, or 1.65 or more. It may be. The p/n ratio may be 1.85 or less, 1.80 or less, 1.75 or less, or 1.70 or less, from the viewpoint of easily obtaining better life performance in the above life tests A and B. It's okay. From these points of view, the p/n ratio may be, for example, 1.50-1.80, 1.55-1.80, 1.60-1.75 or 1.65-1.70. The p/n ratio is the ratio of the mass of the positive electrode active material after chemical formation to the mass of the negative electrode active material after chemical formation. The p/n ratio can be adjusted by the number of electrode plates used and the amount of active material filled in the current collector (for example, the thickness of the electrode plate).
鉛蓄電池1の上記寿命試験A及びBにおける総放電量(総放電量X及びY)は、エンジン始動用の鉛蓄電池の寿命性能を評価するための寿命試験(以下、「寿命試験C」という。)における総放電量Zよりも高い傾向がある。例えば、寿命試験Cにおいて寿命に達するまでの総放電量Zに対する、寿命試験Aにおいて寿命に達するまで(放電時の末期電圧が7.2Vとなるまで)の総放電量Xの比(X/Z)は、1.3以上(例えば、1.3~4.1)となり得る。また、例えば、寿命試験Cにおいて寿命に達するまでの総放電量Zに対する、寿命試験Bにおいて寿命に達するまで(条件(3)での放電時の末期電圧が7.2Vとなるまで)の総放電量Yの比(Y/Z)は、1.2以上(例えば、1.2~3.7)となり得る。上記実施形態では、p/n比の調整により、X/Z及びY/Zをより大きな値(例えば2.0以上又は3.0以上)とすることもできる。ここで、寿命試験Cは、JIS D 5301:2019 10.5に準拠する寿命試験であり、40℃の温度環境下で、下記(III)を繰り返し行い、定格コールドクランキング電流での連続放電時の末期電圧が7.2Vとなるまでの総放電量Zで寿命性能を相対評価する寿命試験である。
(III):上記条件(1)での放電と上記条件(2)での充電とをこの順でそれぞれ480回繰り返した後、56時間放置してから、定格コールドクランキング電流(370A)で30秒間連続放電を行う。
The total discharge amount (total discharge amount X and Y) in the above-mentioned life tests A and B of the
(III): After repeating discharging under the above condition (1) and charging under the above condition (2) in this order 480 times, and leaving it for 56 hours, Perform continuous discharge for seconds.
鉛蓄電池1は、例えば、電極(負極及び正極)を得る電極製造工程と、電極を含む構成部材を組み立てて鉛蓄電池1を得る組立工程とを備える製造方法により製造される。鉛蓄電池1の製造方法は、未化成の負極及び正極を化成する工程(化成工程)を備える。化成工程は、上記電極製造工程で実施されてよく、組立工程で実施されてもよい。以下、電極製造工程及び組立工程について説明する。
The lead-
電極製造工程は、負極製造工程と、正極製造工程と、を備える。 The electrode manufacturing process includes a negative electrode manufacturing process and a positive electrode manufacturing process.
負極製造工程では、例えば、負極集電体12にペースト状の負極活物質(負極活物質ペースト)を保持させた後に、熟成及び乾燥することにより未化成の負極を得る。負極活物質ペーストは、例えば、鉛粉、添加剤及び硫酸(例えば希硫酸)を含んでいる。負極活物質ペーストは、例えば、鉛粉と添加剤とを混合することにより混合物を得た後に、この混合物に溶媒及び硫酸を加えて混練することにより得られる。負極活物質ペースト中の水分量は、例えば、5質量%以上、10質量%以上又は15質量%以上であり、30質量%以下、25質量%以下又は20質量%以下である。
In the negative electrode manufacturing process, for example, a paste-like negative electrode active material (negative electrode active material paste) is held in the negative electrode
正極製造工程では、例えば、正極集電体14にペースト状の正極活物質(正極活物質ペースト)を保持させた後に、熟成及び乾燥することにより未化成の正極を得る。正極活物質ペーストは、例えば、鉛粉、添加剤及び硫酸(例えば希硫酸)を含んでいる。正極活物質ペーストは、例えば、鉛粉と添加剤とを混合することにより混合物を得た後に、この混合物に溶媒及び硫酸を加えて混練することにより得られる。正極活物質ペースト中の水分量は、例えば、5質量%以上、10質量%以上又は15質量%以上であり、30質量%以下、25質量%以下又は20質量%以下である。
In the positive electrode manufacturing process, for example, after holding a paste-like positive electrode active material (positive electrode active material paste) in the positive electrode
組立工程では、例えば、得られた未化成の正極及び負極を、セパレータ11を介して積層し、同極性の電極の集電部をストラップで溶接させて未化成の電極群を得る。この電極群を電槽内の各セルに収容して、隣り合うセル室内の電極群の負極ストラップと正極ストラップとをセル室間を隔てている隔壁を貫通したセル間接続部により接続した後、蓋を電槽の上端に取り付けることで未化成の鉛蓄電池を作製する。次に、未化成の鉛蓄電池に希硫酸を入れて、直流電流を通電して電槽化成する。続いて、化成後の硫酸の比重(20℃)を適切な電解液の比重に調整することで、鉛蓄電池1が得られる。
In the assembly process, for example, the obtained unformed positive and negative electrodes are stacked with the
化成に用いる硫酸の比重(20℃)は、1.15~1.25であってよい。化成後の硫酸の比重(20℃)は、好ましくは1.25~1.33、より好ましくは1.26~1.30である。化成条件及び硫酸の比重は、電極のサイズに応じて調整することができる。化成処理は、組立工程において実施されてもよく、電極製造工程において実施されてもよい(タンク化成)。 The specific gravity (20° C.) of sulfuric acid used for chemical formation may be 1.15 to 1.25. The specific gravity (20° C.) of sulfuric acid after chemical conversion is preferably 1.25 to 1.33, more preferably 1.26 to 1.30. The chemical formation conditions and the specific gravity of sulfuric acid can be adjusted depending on the size of the electrode. The chemical conversion treatment may be performed in the assembly process or in the electrode manufacturing process (tank chemical conversion).
以上、一実施形態の鉛蓄電池及びその製造方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。 Although one embodiment of a lead-acid battery and a method for manufacturing the same have been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、1つの電極群を構成する負極及び正極の数は特に限定されず、負極6つに対して正極5つであってもよく、負極7つに対して正極6つであってもよい。また、正極の数が負極の数と同じであってもよいし、正極の数が負極の数より多くてもよい。例えば、負極5つに対して正極5つであってもよく、負極6つに対して正極6つであってもよく、負極7つに対して正極7つであってもよく、負極8つに対して正極8つであってもよい。 For example, the number of negative electrodes and positive electrodes constituting one electrode group is not particularly limited, and may be six negative electrodes and five positive electrodes, or seven negative electrodes and six positive electrodes. The number of positive electrodes may be the same as the number of negative electrodes, or the number of positive electrodes may be greater than the number of negative electrodes. For example, there may be five negative electrodes and five positive electrodes, six negative electrodes and six positive electrodes, seven negative electrodes and seven positive electrodes, or eight negative electrodes and eight positive electrodes.
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<実験例1>
以下の手順で実験例1の評価用鉛蓄電池を作製した。なお、負極板及び正極板の枚数はそれぞれ9枚及び8枚とし、負極活物質ペーストの負極集電体への充填量及び正極活物質ペーストの正極集電体への充填量は、評価用鉛蓄電池における負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比(p/n比)が1.47となるように調整した。
<Experiment example 1>
A lead-acid battery for evaluation of Experimental Example 1 was produced according to the following procedure. The number of negative electrode plates and positive electrode plates is 9 and 8, respectively, and the amount of negative electrode active material paste filling into the negative electrode current collector and the filling amount of positive electrode active material paste into the positive electrode current collector are based on the lead for evaluation. The ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the negative electrode active material in the storage battery (p/n ratio) was adjusted to be 1.47.
(未化成の負極板の作製)
Pb成分として鉛粉を用意した。Pb成分(鉛粉)100質量部に対して、ビスパーズP215(ビスフェノールとアミノベンゼンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物、商品名、日本製紙株式会社製)0.2質量部(樹脂固形分)、アクリル繊維0.1質量部、硫酸バリウム1.0質量部、及びファーネスブラック0.2質量部の混合物を添加し、乾式混合した。次に、この混合物に水を加えて混練した後、比重1.280の希硫酸を少量ずつ添加しながら更に混練して、負極活物質ペーストを作製した。鉛合金からなる圧延シートにエキスパンド加工を施すことにより作製されたエキスパンド式負極集電体に、この負極活物質ペーストを充填した。次いで、負極活物質ペーストを温度50℃、湿度98%の雰囲気で24時間熟成した後、温度50℃で16時間乾燥して、未化成の負極板を得た。
(Preparation of unformed negative electrode plate)
Lead powder was prepared as the Pb component. A mixture of 0.2 parts by mass (resin solids) of Bispers P215 (a condensate of bisphenol, aminobenzenesulfonic acid, and formaldehyde, trade name, manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.), 0.1 parts by mass of acrylic fiber, 1.0 parts by mass of barium sulfate, and 0.2 parts by mass of furnace black was added to 100 parts by mass of the Pb component (lead powder), and dry-mixed. Next, water was added to this mixture and kneaded, and then dilute sulfuric acid having a specific gravity of 1.280 was added little by little and further kneaded to prepare a negative electrode active material paste. The negative electrode active material paste was filled into an expandable negative electrode current collector prepared by subjecting a rolled sheet made of a lead alloy to an expand processing. Next, the negative electrode active material paste was aged for 24 hours in an atmosphere at a temperature of 50 ° C. and a humidity of 98%, and then dried at a temperature of 50 ° C. for 16 hours to obtain an unformed negative electrode plate.
(未化成の正極板の作製)
Pb成分として鉛粉及び鉛丹(Pb3O4)を用意した(鉛粉:鉛丹=96:4(質量比))。上記Pb成分と、Pb成分の全質量を基準として0.07質量%の補強用短繊維(アクリル繊維)と、水とを混合して混練した。続いて、希硫酸(比重1.280)を少量ずつ添加しながら混練して、正極活物質ペーストを作製した。鉛合金からなる圧延シートにエキスパンド加工を施すことにより作製されたエキスパンド式正極集電体にこの正極活物質ペーストを充填した。次いで、正極活物質ペーストを温度50℃、湿度98%の雰囲気で24時間熟成した後、温度60℃で24時間以上乾燥して、未化成の正極板を得た。
(Preparation of unformed positive electrode plate)
As the Pb component, lead powder and red lead (Pb 3 O 4 ) were prepared (lead powder: red lead = 96:4 (mass ratio)). The Pb component, 0.07% by mass of reinforcing short fibers (acrylic fiber) based on the total mass of the Pb component, and water were mixed and kneaded. Subsequently, dilute sulfuric acid (specific gravity: 1.280) was added little by little and kneaded to prepare a positive electrode active material paste. This positive electrode active material paste was filled into an expanded positive electrode current collector produced by expanding a rolled sheet made of a lead alloy. Next, the positive electrode active material paste was aged for 24 hours in an atmosphere with a temperature of 50° C. and a humidity of 98%, and then dried at a temperature of 60° C. for 24 hours or more to obtain an unformed positive electrode plate.
(評価用鉛蓄電池の組み立て)
袋状に加工したポリエチレン製のセパレータ(厚さ:0.75mm)に、未化成の負極板を挿入した。次に、未化成の正極板8枚と、袋状のセパレータに挿入された未化成の負極板9枚とを交互に積層した。続いて、キャストオンストラップ(COS)方式で、同極性の電極板の耳部同士を溶接して電極群を作製した。この電極群を6つ用意し、6つのセル室を有する電槽にそれぞれ挿入した。次いで電極群の負極ストラップと正極ストラップをセル間接続した後、蓋を電槽の上部に熱溶着することで、12V電池(JIS D 5301規定のB24サイズに相当)を組み立てた。その後、希硫酸に硫酸ナトリウム水溶液を加えることで調製した電解液(ナトリウムイオン濃度:0.05mol/L)を上記電池の各セルに注入し、40℃の水槽に入れて1時間静置した。その後、17Aにて18時間の定電流で化成を行い、評価用鉛蓄電池を得た。なお、化成後の電解液(硫酸溶液)の比重を1.28(20℃)に調整した。
(Assembly of lead-acid battery for evaluation)
An unformed negative electrode plate was inserted into a polyethylene separator (thickness: 0.75 mm) processed into a bag shape. Next, eight unformed positive electrode plates and nine unformed negative electrode plates inserted into the bag-shaped separator were alternately stacked. Next, the ears of the electrode plates of the same polarity were welded together using the cast-on-strap (COS) method to prepare an electrode group. Six of these electrode groups were prepared and inserted into a battery case having six cell chambers. Next, the negative electrode strap and the positive electrode strap of the electrode group were connected between the cells, and then the lid was heat-welded to the top of the battery case to assemble a 12V battery (corresponding to the B24 size specified in JIS D 5301). Then, an electrolyte (sodium ion concentration: 0.05 mol/L) prepared by adding an aqueous sodium sulfate solution to dilute sulfuric acid was injected into each cell of the battery, and the battery was placed in a water tank at 40 ° C. and left to stand for 1 hour. Then, formation was performed at a constant current of 17 A for 18 hours to obtain a lead-acid battery for evaluation. The specific gravity of the electrolytic solution (sulfuric acid solution) after the formation was adjusted to 1.28 (20° C.).
(p/n比の測定)
まず、上記評価用鉛蓄電池を解体して負極板及び正極板を取り出して水洗をした後、50℃で24時間乾燥した。次に、乾燥後の負極板及び乾燥後の正極板から負極活物質及び正極活物質を除去し、負極集電体及び正極集電体を得た。乾燥後の負極板と負極集電体の質量差、及び、乾燥後の正極板と正極集電体の質量差から、負極活物質の質量及び正極活物質の質量を求め、負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比(p/n比)を算出した。なお、p/n比は、電極群に含まれる全ての負極活物質の総質量に対する、電極群に含まれる全ての正極活物質の総質量の比であり、すべての電極群(6つの電極群)それぞれについて求めたp/n比の平均値とした。
(Measurement of p/n ratio)
First, the lead-acid battery for evaluation was disassembled, the negative electrode plate and the positive electrode plate were taken out, washed with water, and then dried at 50° C. for 24 hours. Next, the negative electrode active material and the positive electrode active material were removed from the dried negative electrode plate and the dried positive electrode plate to obtain a negative electrode current collector and a positive electrode current collector. The mass of the negative electrode active material and the mass of the positive electrode active material are determined from the mass difference between the negative electrode plate and the negative electrode current collector after drying, and the mass difference between the positive electrode plate and the positive electrode current collector after drying, and the mass of the negative electrode active material is determined. The ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the positive electrode active material (p/n ratio) was calculated. Note that the p/n ratio is the ratio of the total mass of all the positive electrode active materials included in the electrode group to the total mass of all the negative electrode active materials included in the electrode group. ) was taken as the average value of the p/n ratios obtained for each.
<実験例2>
評価用鉛蓄電池における負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比(p/n比)が表1に示す値となるように、負極板(及び袋状セパレータ)の枚数、負極活物質ペーストの負極集電体への充填量、及び、正極活物質ペーストの正極集電体への充填量を変更したこと、並びに、負極板と袋状のセパレータとの間に不織布(日本板硝子株式会社製、商品名:FM111、厚さ:0.3mm、繊維種:ガラス繊維)を挿入したことを除き、実験例1と同様にして評価用鉛蓄電池を組み立てた。次いで、実験例1と同様にして、p/n比を測定した。結果を表1に示す。なお、表1中の負極板及び正極板の枚数は、電極群1つあたりの枚数である(以下同じ。)。
<Experimental Example 2>
The number of negative plates (and bag-shaped separators), the amount of negative active material paste filled in the negative current collector, and the amount of positive active material paste filled in the positive current collector were changed so that the ratio (p/n ratio) of the mass of the negative active material to the mass of the positive active material in the lead-acid battery for evaluation was the value shown in Table 1, and a nonwoven fabric (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., product name: FM111, thickness: 0.3 mm, fiber type: glass fiber) was inserted between the negative plate and the bag-shaped separator. The lead-acid battery for evaluation was assembled in the same manner as in Experimental Example 1. Next, the p/n ratio was measured in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 1. The number of negative and positive plates in Table 1 is the number per electrode group (the same applies below).
<実験例3>
評価用鉛蓄電池における負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比(p/n比)が表1に示す値となるように、負極板(及び袋状セパレータ)の枚数、負極活物質ペーストの負極集電体への充填量、及び、正極活物質ペーストの正極集電体への充填量を変更したこと、並びに、正極板と袋状のセパレータとの間に不織布(日本板硝子株式会社製、商品名:SSG-MSL、厚さ:0.4mm、繊維種:ガラス繊維)を挿入したことを除き、実験例1と同様にして評価用鉛蓄電池を組み立てた。次いで、実験例1と同様にして、p/n比を測定した。結果を表1に示す。
<Experimental Example 3>
The number of negative plates (and bag-shaped separators), the amount of negative active material paste filled into the negative current collector, and the amount of positive active material paste filled into the positive current collector were changed so that the ratio of the mass of the positive active material to the mass of the negative active material in the lead-acid battery for evaluation (p/n ratio) was the value shown in Table 1, and a nonwoven fabric (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., product name: SSG-MSL, thickness: 0.4 mm, fiber type: glass fiber) was inserted between the positive plate and the bag-shaped separator. The lead-acid battery for evaluation was assembled in the same manner as in Experimental Example 1. Next, the p/n ratio was measured in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 1.
<実験例4>
評価用鉛蓄電池における負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比(p/n比)が表1に示す値となるように、負極活物質ペーストの負極集電体への充填量、及び、正極活物質ペーストの正極集電体への充填量を変更したことを除き、実験例3と同様にして評価用鉛蓄電池を組み立てた。次いで、実験例1と同様にして、p/n比を測定した。結果を表1に示す。
<Experimental Example 4>
A lead-acid battery for evaluation was assembled in the same manner as in Experimental Example 3, except that the amount of the negative electrode active material paste filled in the negative electrode current collector and the amount of the positive electrode active material paste filled in the positive electrode current collector were changed so that the ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the negative electrode active material (p/n ratio) in the lead-acid battery for evaluation had the value shown in Table 1. Next, the p/n ratio was measured in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 1.
<実験例5>
正極板及び負極板のサイズを変更し、EN規格のLN1サイズに相当する12V電池を組み立てたこと、並びに、評価用鉛蓄電池における負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比(p/n比)が表1に示す値となるように、負極板(及び袋状セパレータ)の枚数、正極板の枚数、負極活物質ペーストの負極集電体への充填量、及び、正極活物質ペーストの正極集電体への充填量を変更したことを除き、実験例3と同様にして評価用鉛蓄電池を組み立てた。次いで、実験例1と同様にして、p/n比を測定した。結果を表1に示す。
<Experiment example 5>
The size of the positive electrode plate and negative electrode plate was changed to assemble a 12V battery corresponding to the LN1 size of the EN standard, and the ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the negative electrode active material in the lead-acid battery for evaluation (p/n The number of negative electrode plates (and bag-shaped separators), the number of positive electrode plates, the amount of negative electrode active material paste filled into the negative electrode current collector, and the amount of positive electrode active material paste were adjusted so that the ratio) was the value shown in Table 1. A lead-acid battery for evaluation was assembled in the same manner as in Experimental Example 3, except that the filling amount to the positive electrode current collector was changed. Then, in the same manner as in Experimental Example 1, the p/n ratio was measured. The results are shown in Table 1.
<実験例6~7>
評価用鉛蓄電池における負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比(p/n比)が表1に示す値となるように、負極活物質ペーストの負極集電体への充填量、及び、正極活物質ペーストの正極集電体への充填量を変更したことを除き、実験例2と同様にして評価用鉛蓄電池を組み立てた。次いで、実験例1と同様にして、p/n比を測定した。結果を表1に示す。
<Experimental Examples 6 to 7>
A lead-acid battery for evaluation was assembled in the same manner as in Experimental Example 2, except that the amount of the negative electrode active material paste filled in the negative electrode current collector and the amount of the positive electrode active material paste filled in the positive electrode current collector were changed so that the ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the negative electrode active material (p/n ratio) in the lead-acid battery for evaluation had the value shown in Table 1. Next, the p/n ratio was measured in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 1.
<実験例8>
正極板及び負極板のサイズを変更し、EN規格のLN1サイズに相当する12V電池を組み立てたこと、並びに、評価用鉛蓄電池における負極活物質の質量に対する正極活物質の質量の比(p/n比)が表1に示す値となるように、負極板(及び袋状セパレータ)の枚数、正極板の枚数、負極活物質ペーストの負極集電体への充填量、及び、正極活物質ペーストの正極集電体への充填量を変更したことを除き、実験例2と同様にして評価用鉛蓄電池を組み立てた。次いで、実験例1と同様にして、p/n比を測定した。結果を表1に示す。
<Experimental Example 8>
The size of the positive and negative plates was changed to assemble a 12V battery equivalent to the LN1 size of the EN standard, and the number of negative plates (and bag-shaped separators), the number of positive plates, the amount of negative active material paste filled into the negative current collector, and the amount of positive active material paste filled into the positive current collector were changed so that the ratio of the mass of the positive active material to the mass of the negative active material in the lead-acid battery for evaluation (p/n ratio) was the value shown in Table 1. The lead-acid battery for evaluation was assembled in the same manner as in Experimental Example 2. Next, the p/n ratio was measured in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 1.
<評価>
(寿命試験A)
各実験例の評価用鉛蓄電池について、25℃の温度環境下で、下記(I)を繰り返し行い、放電時の末期電圧が7.2Vとなるまでの総放電量Xを比較することにより、寿命性能を評価した。評価は、実験例2の評価用鉛蓄電池の上記総放電量Xを100とする相対評価とした。結果を表2に示す。
(I):下記条件(1)で放電を行った後、下記条件(2)で充電を行う。
条件(1):放電電流=25A、放電時間=240秒間
条件(2):充電電圧=14.8V、充電時間=600秒間
<Evaluation>
(Life Test A)
The evaluation lead-acid battery of each experimental example was repeatedly subjected to the following (I) in a temperature environment of 25° C., and the life performance was evaluated by comparing the total discharge amount X until the terminal voltage during discharge reached 7.2 V. The evaluation was a relative evaluation with the total discharge amount X of the evaluation lead-acid battery of Experimental Example 2 taken as 100. The results are shown in Table 2.
(I): After discharging under the following condition (1), charging is performed under the following condition (2).
Condition (1): Discharge current = 25 A, discharge time = 240 seconds Condition (2): Charge voltage = 14.8 V, charge time = 600 seconds
(寿命試験B)
各実験例の評価用鉛蓄電池について、25℃の温度環境下で、下記(II)を繰り返し行い、下記条件(3)での放電時の末期電圧が7.2Vとなるまでの総放電量Yを比較することにより、寿命性能を評価した。評価は、実験例2の評価用鉛蓄電池の上記総放電量Yを100とする相対評価とした。結果を表2に示す。
(II):上記条件(1)での放電と上記条件(2)での充電とをこの順でそれぞれ3回繰り返した後、下記条件(3)での放電と下記条件(4)での充電とをこの順で行う。
条件(3):放電電流=25A、放電時間=600秒間
条件(4):充電電圧=14.8V、充電時間=1500秒間
(Life Test B)
For the evaluation lead-acid batteries of each experimental example, the following (II) was repeatedly performed in a temperature environment of 25° C., and the life performance was evaluated by comparing the total discharge amount Y until the terminal voltage during discharge under the following condition (3) reached 7.2 V. The evaluation was a relative evaluation with the total discharge amount Y of the evaluation lead-acid battery of Experimental Example 2 taken as 100. The results are shown in Table 2.
(II): Discharging under the above condition (1) and charging under the above condition (2) are repeated three times in this order, and then discharging under the following condition (3) and charging under the following condition (4) are performed in this order.
Condition (3): Discharge current = 25 A, discharge time = 600 seconds Condition (4): Charge voltage = 14.8 V, charge time = 1500 seconds
(寿命試験C)
各実験例(ただし実験例14及び15は除く)の評価用鉛蓄電池について、40℃の温度環境下で、下記(III)を繰り返し行い、定格コールドクランキング電流での連続放電時の末期電圧が7.2Vとなるまでの総放電量Zを比較することにより、寿命性能を評価した。評価は、実験例2の評価用鉛蓄電池の上記総放電量Zを100とする相対評価とした。結果を表2に示す。
(III):上記条件(1)での放電と上記条件(2)での充電とをこの順でそれぞれ480回繰り返した後、56時間放置してから、定格コールドクランキング電流(370A)で30秒間連続放電を行う。
(Life test C)
For the evaluation lead-acid batteries of each experimental example (excluding Experimental Examples 14 and 15), the following (III) was repeatedly performed in a temperature environment of 40°C, and the final voltage during continuous discharge at the rated cold cranking current was determined. Life performance was evaluated by comparing the total discharge amount Z until it reached 7.2V. The evaluation was a relative evaluation in which the total discharge amount Z of the evaluation lead acid battery of Experimental Example 2 was set to 100. The results are shown in Table 2.
(III): After repeating discharging under the above condition (1) and charging under the above condition (2) in this order 480 times, and leaving it for 56 hours, Perform continuous discharge for seconds.
(総放電量の比較)
上記寿命試験Aにおいて寿命に達するまでの総放電量Xと、上記寿命試験Bにおいて寿命に達するまでの総放電量Yと、上記寿命試験Cにおいて寿命に達するまでの総放電量Zとから、総放電量の比(X/Z)、及び、比(Y/Z)を求めた。結果を表2に示す。
(Comparison of total discharge amount)
The ratio (X/Z) of the total discharge amount and the ratio (Y/Z) of the total discharge amount were calculated from the total discharge amount X until the end of the life in the above-mentioned life test A, the total discharge amount Y until the end of the life in the above-mentioned life test B, and the total discharge amount Z until the end of the life in the above-mentioned life test C. The results are shown in Table 2.
1…鉛蓄電池、9…負極、10…正極、11…セパレータ、12…負極集電体、13…負極活物質、14…正極集電体、15…正極活物質、20…不織布。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
正極活物質を含む正極と、
前記負極と前記正極との間に配置されたセパレータと、
前記負極と前記セパレータとの間、及び、前記正極と前記セパレータとの間の少なくとも一方に配置された不織布と、を備え、
前記負極活物質の質量に対する前記正極活物質の質量の比が1.50以上である、鉛蓄電池。 a negative electrode including a negative electrode active material;
a positive electrode including a positive electrode active material;
a separator disposed between the negative electrode and the positive electrode;
a nonwoven fabric disposed at least one between the negative electrode and the separator and between the positive electrode and the separator;
A lead-acid battery, wherein the ratio of the mass of the positive electrode active material to the mass of the negative electrode active material is 1.50 or more.
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