JP2004146155A - 鉛電池用極板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明は、珪酸ナトリウムまたは珪酸カルシウム水溶液のゲルを極板格子に塗布し、その直後の極板格子に活物質を充填するようにして、電池性能に悪影響を及ぼさないで活物質の極板格子への密着性を高めようとするものである。
【解決手段】鉛蓄電池用格子体に珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布し、その直後に鉛粉を主とするペーストを充填することを特徴とする鉛蓄電池用極板の製造方法。
【選択図】 無し。
【解決手段】鉛蓄電池用格子体に珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布し、その直後に鉛粉を主とするペーストを充填することを特徴とする鉛蓄電池用極板の製造方法。
【選択図】 無し。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、密閉式鉛蓄電池、液式鉛蓄電池用極板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉛蓄電池用極板は、鋳造法により或いは圧延板のエキスパンド加工により得られた格子体に、鉛粉を主とするペーストを充填してから軽く乾燥し、さらに熟成といわれる温湿度処理を行なって作成されている。鉛蓄電池用極板の性能は、格子体と上記ペーストが乾燥した活物質の密着性の良否に大きく影響されるものである。そこで、活物質の密着性が特に悪いと言われるエキスパンド加工で形成される格子体は、この対策として極板格子を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬するなどの処理をすることが検討されてきた。しかしながら、水酸化ナトリウム水溶液に格子体を浸漬した場合には、この付着液が乾かないうちに活物質を充填しないと効果が得られないが、格子体に付着した水酸化ナトリウム水溶液は密着性が低いために、ペーストの充填時には極板格子から拭い去られてしまい、格子体の面にはその一部しか付着していない状態となって十分な効果を期待することはできなかった。また、作業に際しては水酸化ナトリウムの水溶液が飛散するようなことがあって危険でもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、珪酸ナトリウムまたは珪酸カルシウム水溶液のゲルを格子体に塗布し、その直後の格子体に活物質を充填するようにして、電池性能に悪影響を及ぼさないで活物質の格子体への密着性を高めようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、鉛蓄電池用極板格子に珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布し、その直後でいまだゲルが乾燥しなうちに鉛粉を主とするペーストを極板格子に充填するようしたものである。さらに、この珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを４０℃以上に加温するものである。さらに、このゲルを０．２５ｍｏｌ／ｌ以上の珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウムの水溶液とするものである。さらに、極板格子の表面粗さ（Ｒｚ）を予め５〜５０μｍとするものである。
【０００５】
【発明の実施の態様】
この発明の鉛蓄電池用格子体は、格子体に珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布し、そのゲルが乾燥しなうちに鉛粉を主原料としたペーストを格子体に充填し、これを熟成，化成して活物質とするものである。格子体は従来と同様で、鋳造法により或いは圧延板のエキスパンド加工により得られた格子体が用いられる。この格子体に活物質を導入するに先立って、格子体の表面に珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布する。珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルの塗布は、例えばスポンジロールで行なう。これによってペースト充填時においても、珪酸ナトリウム又は珪酸カリウムは拭い去られないほどに付着力を高め、活物質の密着性を高めることが可能となる。即ち、前記の珪酸ナトリウム又は珪酸カリウムの塗布によって、格子−活物質界面で腐食反応を促進して活物質の密着性を向上させることができるようになるものである。
【０００６】
ここで用いる珪酸ナトリウム又は珪酸カリウムのアルカリ溶液の濃度は０．２５ｍｏｌ／ｌ以上が好ましい。さらに好ましくは０．５ｍｏｌ／ｌ以上である。アルカリ溶液の濃度が０．２５ｍｏｌ／ｌ未満では塗布したゲルの一部が拭い去られる恐れがあり好ましくない。アルカリ溶液のゲル濃度の上限は１ｍｏｌ／ｌが好ましい。また、この珪酸ナトリウム又は珪酸カリウム溶液のゲル温度を４０℃以上にすると、格子の腐食反応がさらに促進されて活物質の付着性能が一層向上するものである。格子体の表面を予め粗面にしておくとさらに活物質の付着は向上するが、それを効果あるようにするには表面粗さ（Ｒｚ）を５〜５０μｍとすることが好ましい。表面粗さ（Ｒｚ）をさらに上げて５０μｍを超えたものとしても効果は大差を生じない。以上のような珪酸ナトリウム又は珪酸カリウム溶液のゲルを用いれば、これを極板格子に塗布するときにもアルカリ液が飛散しにくく作業性の安全性も高い。
【０００７】
以上のようにして、極板格子に珪酸ナトリウム又は珪酸カリウム溶液のゲルを塗布した後、直ちに鉛を主原料としたペーストを極板格子に充填する。次いで、これを乾燥してから熟成，化成して活物質を極板格子に強固に密着させた鉛蓄電池用極板を製造するものである。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体に、２０℃〜８０℃の各種温度に加温した０．５ｍｏｌ／ｌの珪酸ナトリウム水溶液をスポンジロールで塗布して、その直後に鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成，活性化処理をして極板を得た。この極板を高さ１ｍの位置から繰り返し落下して、活物質の脱落が止まって極板の重量が変化しなくなるまで繰返しその時の重量をＷ１とした。また、落下試験後の極板から付着している活物質の残留酸化鉛を酢酸で溶解除去した後の重量をＷ２とした。さらに、落下試験前の極板重量をＷＯとして、活物質の付着率Ａ（％）を次式（１）で求めた。この結果を図１に示した。
【０００９】
（Ｗ１−Ｗ２）／（ＷＯ−Ｗ２）×１００＝Ａ （１）
図１から明らかにように、珪酸ナトリウム水溶液の温度が４０℃以上で活物質の付着率が良好であることが分かる。
【００１０】
（実施例２）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体に、５０℃に加温した０．１〜１．０ｍｏｌ／ｌの各種珪酸ナトリウム水溶液をスポンジロールで塗布して、その直後に鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成、活性化処理をして極板を得た。この極板を実施例１と同様の試験をしてその活物質の付着率を求めた。この結果を図２に示した。図２から明らかにように、珪酸ナトリウム水溶液の濃度が０．２５ｍｏｌ／ｌ以上で活物質の付着率が良好であることが分かる。
【００１１】
（実施例３）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体にブラッシングによって表面粗さ（Ｒｚ）で、１〜１００μｍの各種粗面化処理をした後、５０℃に加温した０．５ｍｏｌ／ｌの珪酸ナトリウム水溶液をスポンジロールで塗布して、その直後に鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成，活性化処理をして極板を得た。この極板を実施例１と同様の試験をしてその付着率を求めた。この結果を図３に示した。図３から明らかにように、極板格子の表面粗さ（Ｒｚ）が５〜５０μｍであると活物質の付着率が良好であることが分かる。
【００１２】
（比較例１）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体に、５０℃に加温した０．５ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム水溶液をスポンジロールで塗布して、その直後に鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成，活性化処理をして極板を得た。この極板を実施例１と同様の試験をしてその付着率を求めた。
【００１３】
（比較例２）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体に、そのまま鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成，活性化処理をして極板を得た。この極板を実施例１と同様の試験をしてその付着率を求めた。
【００１４】
上記の実施例２で珪酸ナトリウム濃度０．５ｍｏｌ／ｌ、実施例３で表面粗さ（Ｒｚ）２５μｍおよび比較例１，２の極板を用いて電池の寿命試験をＪＩＳ Ｄ ５３０１：１９９９でおこなったところ、図４の通りであった。
【００１５】
なお、上記実施例ではいずれも珪酸ナトリウムについての説明したが、珪酸カリウムについてもこれと同様の効果のあることが確認された。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布することにより、格子と活物質の密着性が従来になく高まり電池寿命が向上するようになった。また、粘度の高いゲルを用いることによりアルカリの飛散が防止され、作業者への安全性が向上し装置の腐食劣化も低減することができるようになった。さらに、４０℃以上に加温した０．２５ｍｏｌ／ｌ以上の珪酸ナトリウム水溶液を用いることにより、上記の効果はさらに一層期待することができるようになる。また、ゲルを塗布する前に表面粗さ（Ｒｚ）を５〜５０μｍとすることによっても上記の効果をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は珪酸ナトリウム水溶液温度（℃）と付着率の関係を示す線図。
【図２】図２は珪酸ナトリウム水溶液濃度（ｍｏｌ／ｌ）と付着率の関係を示す線図。
【図３】図３は表面粗さと付着率の関係を示す線図。
【図４】実施例２、実施例３、比較例１及び比較例２の極板格子を用いた電池の寿命を対比して示す図。
【産業上の利用分野】
この発明は、密閉式鉛蓄電池、液式鉛蓄電池用極板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉛蓄電池用極板は、鋳造法により或いは圧延板のエキスパンド加工により得られた格子体に、鉛粉を主とするペーストを充填してから軽く乾燥し、さらに熟成といわれる温湿度処理を行なって作成されている。鉛蓄電池用極板の性能は、格子体と上記ペーストが乾燥した活物質の密着性の良否に大きく影響されるものである。そこで、活物質の密着性が特に悪いと言われるエキスパンド加工で形成される格子体は、この対策として極板格子を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬するなどの処理をすることが検討されてきた。しかしながら、水酸化ナトリウム水溶液に格子体を浸漬した場合には、この付着液が乾かないうちに活物質を充填しないと効果が得られないが、格子体に付着した水酸化ナトリウム水溶液は密着性が低いために、ペーストの充填時には極板格子から拭い去られてしまい、格子体の面にはその一部しか付着していない状態となって十分な効果を期待することはできなかった。また、作業に際しては水酸化ナトリウムの水溶液が飛散するようなことがあって危険でもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、珪酸ナトリウムまたは珪酸カルシウム水溶液のゲルを格子体に塗布し、その直後の格子体に活物質を充填するようにして、電池性能に悪影響を及ぼさないで活物質の格子体への密着性を高めようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、鉛蓄電池用極板格子に珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布し、その直後でいまだゲルが乾燥しなうちに鉛粉を主とするペーストを極板格子に充填するようしたものである。さらに、この珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを４０℃以上に加温するものである。さらに、このゲルを０．２５ｍｏｌ／ｌ以上の珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウムの水溶液とするものである。さらに、極板格子の表面粗さ（Ｒｚ）を予め５〜５０μｍとするものである。
【０００５】
【発明の実施の態様】
この発明の鉛蓄電池用格子体は、格子体に珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布し、そのゲルが乾燥しなうちに鉛粉を主原料としたペーストを格子体に充填し、これを熟成，化成して活物質とするものである。格子体は従来と同様で、鋳造法により或いは圧延板のエキスパンド加工により得られた格子体が用いられる。この格子体に活物質を導入するに先立って、格子体の表面に珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布する。珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルの塗布は、例えばスポンジロールで行なう。これによってペースト充填時においても、珪酸ナトリウム又は珪酸カリウムは拭い去られないほどに付着力を高め、活物質の密着性を高めることが可能となる。即ち、前記の珪酸ナトリウム又は珪酸カリウムの塗布によって、格子−活物質界面で腐食反応を促進して活物質の密着性を向上させることができるようになるものである。
【０００６】
ここで用いる珪酸ナトリウム又は珪酸カリウムのアルカリ溶液の濃度は０．２５ｍｏｌ／ｌ以上が好ましい。さらに好ましくは０．５ｍｏｌ／ｌ以上である。アルカリ溶液の濃度が０．２５ｍｏｌ／ｌ未満では塗布したゲルの一部が拭い去られる恐れがあり好ましくない。アルカリ溶液のゲル濃度の上限は１ｍｏｌ／ｌが好ましい。また、この珪酸ナトリウム又は珪酸カリウム溶液のゲル温度を４０℃以上にすると、格子の腐食反応がさらに促進されて活物質の付着性能が一層向上するものである。格子体の表面を予め粗面にしておくとさらに活物質の付着は向上するが、それを効果あるようにするには表面粗さ（Ｒｚ）を５〜５０μｍとすることが好ましい。表面粗さ（Ｒｚ）をさらに上げて５０μｍを超えたものとしても効果は大差を生じない。以上のような珪酸ナトリウム又は珪酸カリウム溶液のゲルを用いれば、これを極板格子に塗布するときにもアルカリ液が飛散しにくく作業性の安全性も高い。
【０００７】
以上のようにして、極板格子に珪酸ナトリウム又は珪酸カリウム溶液のゲルを塗布した後、直ちに鉛を主原料としたペーストを極板格子に充填する。次いで、これを乾燥してから熟成，化成して活物質を極板格子に強固に密着させた鉛蓄電池用極板を製造するものである。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体に、２０℃〜８０℃の各種温度に加温した０．５ｍｏｌ／ｌの珪酸ナトリウム水溶液をスポンジロールで塗布して、その直後に鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成，活性化処理をして極板を得た。この極板を高さ１ｍの位置から繰り返し落下して、活物質の脱落が止まって極板の重量が変化しなくなるまで繰返しその時の重量をＷ１とした。また、落下試験後の極板から付着している活物質の残留酸化鉛を酢酸で溶解除去した後の重量をＷ２とした。さらに、落下試験前の極板重量をＷＯとして、活物質の付着率Ａ（％）を次式（１）で求めた。この結果を図１に示した。
【０００９】
（Ｗ１−Ｗ２）／（ＷＯ−Ｗ２）×１００＝Ａ （１）
図１から明らかにように、珪酸ナトリウム水溶液の温度が４０℃以上で活物質の付着率が良好であることが分かる。
【００１０】
（実施例２）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体に、５０℃に加温した０．１〜１．０ｍｏｌ／ｌの各種珪酸ナトリウム水溶液をスポンジロールで塗布して、その直後に鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成、活性化処理をして極板を得た。この極板を実施例１と同様の試験をしてその活物質の付着率を求めた。この結果を図２に示した。図２から明らかにように、珪酸ナトリウム水溶液の濃度が０．２５ｍｏｌ／ｌ以上で活物質の付着率が良好であることが分かる。
【００１１】
（実施例３）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体にブラッシングによって表面粗さ（Ｒｚ）で、１〜１００μｍの各種粗面化処理をした後、５０℃に加温した０．５ｍｏｌ／ｌの珪酸ナトリウム水溶液をスポンジロールで塗布して、その直後に鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成，活性化処理をして極板を得た。この極板を実施例１と同様の試験をしてその付着率を求めた。この結果を図３に示した。図３から明らかにように、極板格子の表面粗さ（Ｒｚ）が５〜５０μｍであると活物質の付着率が良好であることが分かる。
【００１２】
（比較例１）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体に、５０℃に加温した０．５ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム水溶液をスポンジロールで塗布して、その直後に鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成，活性化処理をして極板を得た。この極板を実施例１と同様の試験をしてその付着率を求めた。
【００１３】
（比較例２）
厚さ０．９ｍｍの圧延シートをエキスパンド加工して得た格子体に、そのまま鉛を主成分としたペーストを格子体に充填した。その後、このペーストを充填した格子体を温度２００℃で乾燥してから、湿度９５％以上、５０℃、２０時間の条件で熟成，活性化処理をして極板を得た。この極板を実施例１と同様の試験をしてその付着率を求めた。
【００１４】
上記の実施例２で珪酸ナトリウム濃度０．５ｍｏｌ／ｌ、実施例３で表面粗さ（Ｒｚ）２５μｍおよび比較例１，２の極板を用いて電池の寿命試験をＪＩＳ Ｄ ５３０１：１９９９でおこなったところ、図４の通りであった。
【００１５】
なお、上記実施例ではいずれも珪酸ナトリウムについての説明したが、珪酸カリウムについてもこれと同様の効果のあることが確認された。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布することにより、格子と活物質の密着性が従来になく高まり電池寿命が向上するようになった。また、粘度の高いゲルを用いることによりアルカリの飛散が防止され、作業者への安全性が向上し装置の腐食劣化も低減することができるようになった。さらに、４０℃以上に加温した０．２５ｍｏｌ／ｌ以上の珪酸ナトリウム水溶液を用いることにより、上記の効果はさらに一層期待することができるようになる。また、ゲルを塗布する前に表面粗さ（Ｒｚ）を５〜５０μｍとすることによっても上記の効果をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は珪酸ナトリウム水溶液温度（℃）と付着率の関係を示す線図。
【図２】図２は珪酸ナトリウム水溶液濃度（ｍｏｌ／ｌ）と付着率の関係を示す線図。
【図３】図３は表面粗さと付着率の関係を示す線図。
【図４】実施例２、実施例３、比較例１及び比較例２の極板格子を用いた電池の寿命を対比して示す図。
Claims (4)
- 鉛蓄電池用格子体に珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルを塗布し、その直後に鉛粉を主とするペーストを充填することを特徴とする鉛蓄電池用極板の製造方法。
- 前記珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム水溶液のゲルが４０℃以上に加温されたものである請求項１記載の鉛蓄電池用極板の製造方法。
- 前記ゲルが０．２５ｍｏｌ／ｌ以上の珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウムの水溶液である請求項１または２記載の鉛蓄電池用極板の製造方法。
- 前記鉛蓄電池用格子体の表面粗さ（Ｒｚ）が５〜５０μｍである請求項１ないし３のいずれかに記載の鉛蓄電池用極板の製造方法。
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|---|---|---|---|
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| JP2002308573A JP2004146155A (ja) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | 鉛電池用極板の製造方法 |
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| JP2002308573A Pending JP2004146155A (ja) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | 鉛電池用極板の製造方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017033688A (ja) * | 2015-07-30 | 2017-02-09 | パナソニック株式会社 | 鉛蓄電池用負極および鉛蓄電池 |
| WO2021060386A1 (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池用負極板、鉛蓄電池、および鉛蓄電池用負極板の製造方法 |
| CN114824198A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-07-29 | 江苏海瑞电源有限公司 | 一种胶粘型负极活性物质及其制备方法和应用 |
-
2002
- 2002-10-23 JP JP2002308573A patent/JP2004146155A/ja active Pending
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