JPH0212770A - 鉛蓄電池 - Google Patents
鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPH0212770A JPH0212770A JP63163466A JP16346688A JPH0212770A JP H0212770 A JPH0212770 A JP H0212770A JP 63163466 A JP63163466 A JP 63163466A JP 16346688 A JP16346688 A JP 16346688A JP H0212770 A JPH0212770 A JP H0212770A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- active material
- electrode active
- lead
- acid battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は鉛蓄電池に関し、特に正極活物質の高容量化を
図った鉛蓄電池に関するものである。
図った鉛蓄電池に関するものである。
従来の技術
一般に、鉛蓄電池はコストと性能のバランスが良くとれ
た２次電池として広く用いられている。
た２次電池として広く用いられている。
ところで、この鉛蓄電池の正極活物質として二酸化鉛（
ＰｂＯ２）が用いられるとともに、この正極活物質には
硫酸との反応を全体的に効率よく行わせるために、表面
から内部まで連通ずる細孔が多数形成されたものであっ
た。
ＰｂＯ２）が用いられるとともに、この正極活物質には
硫酸との反応を全体的に効率よく行わせるために、表面
から内部まで連通ずる細孔が多数形成されたものであっ
た。
発明が解決しようとする課題
上記従来の構成によると、他の２次電池と比較すると、
重量当りのエネルギー密度（Ｗｈ ／ｋｑ ）が劣ると
いう課題がある。これは下記反応式で示される理論エネ
ルギー密度が１７７■Ａｑと低いだけでなく、正極活物
質の利用率が４０％前後と低いことが、エネルギー密度
ＣＷｈ１ｋｇ）を低くする原因となっている。すなわち
、と記反応式で示す放電反応が進行すると、正極活物質
表面上には硫酸鉛ＰｂＳＯ４の結晶が成長し、極板の表
面または極板表面近傍の細孔（孔径０．１μｍ以上）が
生成した硫酸鉛によって閉塞される。その結果、硫酸の
正極内部までの拡散が阻害された状態で内部抵抗の増大
が起こり、未反応活物質を内部に残したまま放電終止電
圧に達する。このことが利用率の低い原因となっていた
。一方、正極活物質の多孔度を増大し、放電反応面積を
広げるとともに、硫酸鉛生成による細孔の閉塞を最小限
に防止すると、活物質密度の低下から、活物質粒子間の
結着性が弱まり、充電・放電のくり返しによる活物質の
軟化が促進されやすくなり、サイクル寿命が短かくなる
という課題があった。
重量当りのエネルギー密度（Ｗｈ ／ｋｑ ）が劣ると
いう課題がある。これは下記反応式で示される理論エネ
ルギー密度が１７７■Ａｑと低いだけでなく、正極活物
質の利用率が４０％前後と低いことが、エネルギー密度
ＣＷｈ１ｋｇ）を低くする原因となっている。すなわち
、と記反応式で示す放電反応が進行すると、正極活物質
表面上には硫酸鉛ＰｂＳＯ４の結晶が成長し、極板の表
面または極板表面近傍の細孔（孔径０．１μｍ以上）が
生成した硫酸鉛によって閉塞される。その結果、硫酸の
正極内部までの拡散が阻害された状態で内部抵抗の増大
が起こり、未反応活物質を内部に残したまま放電終止電
圧に達する。このことが利用率の低い原因となっていた
。一方、正極活物質の多孔度を増大し、放電反応面積を
広げるとともに、硫酸鉛生成による細孔の閉塞を最小限
に防止すると、活物質密度の低下から、活物質粒子間の
結着性が弱まり、充電・放電のくり返しによる活物質の
軟化が促進されやすくなり、サイクル寿命が短かくなる
という課題があった。
本発明は上記の課題を解決するもので、正極活物質密度
を低下させることなく、硫酸の拡散が極板内部まで達す
るようにし、正極活物質利用率の向上を図ることができ
る鉛蓄電池を提供することを目的とするものである。
を低下させることなく、硫酸の拡散が極板内部まで達す
るようにし、正極活物質利用率の向上を図ることができ
る鉛蓄電池を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、正極
活物質中に、長手方向に沿う直径０．１〜５００μｍの
空孔を有する中空繊維を添加したものである。
活物質中に、長手方向に沿う直径０．１〜５００μｍの
空孔を有する中空繊維を添加したものである。
また、第２の手段は、第１の手段のものにおいて、中空
繊維の周壁部にさらに直径０．１〜５００μｍの空孔を
複数形成したものである。
繊維の周壁部にさらに直径０．１〜５００μｍの空孔を
複数形成したものである。
作用
上記構成によると、正極活物質中に中空繊維を添加した
ので、放電反応によって生じた硫酸鉛が正極表面、およ
び正極表面近傍の細孔を塞いでも、繊維の中空部分であ
る空孔を介して硫酸が正極活物質内を拡散する。したが
って正極内部までの放電反応が可能となり、正極活物質
の利用率が向上する。さらに、この中空繊維の周壁部に
別の空孔を形成することにより、正極活物質内の硫酸の
一層の拡散が行われ、正極活物質の利用率がさらに向上
する。
ので、放電反応によって生じた硫酸鉛が正極表面、およ
び正極表面近傍の細孔を塞いでも、繊維の中空部分であ
る空孔を介して硫酸が正極活物質内を拡散する。したが
って正極内部までの放電反応が可能となり、正極活物質
の利用率が向上する。さらに、この中空繊維の周壁部に
別の空孔を形成することにより、正極活物質内の硫酸の
一層の拡散が行われ、正極活物質の利用率がさらに向上
する。
実施例
以下、本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。
本実施例における鉛Ｎ電池は、その正極活物質中に、第
１図に示すような、長手方向に沿う直径０．１〜５００
μｍ の空孔１が全長に亘って形成された中空繊維２を
所定量添加したものである。なお、第１図において、中
空繊維の周壁部３の形状および空孔１の繊維長さ方向に
垂直な断面形状を、円形として示したが、円形以外の形
状であってもよい。但し、空孔１については、非円形の
場合、最小長さが０．１μｍ以上、最大長さが５００μ
ｍ以下であることが必要とされる。また、中空繊維２の
材質としては、ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン
、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリスチレンなど耐硫酸性
の材料が挙げられる。
１図に示すような、長手方向に沿う直径０．１〜５００
μｍ の空孔１が全長に亘って形成された中空繊維２を
所定量添加したものである。なお、第１図において、中
空繊維の周壁部３の形状および空孔１の繊維長さ方向に
垂直な断面形状を、円形として示したが、円形以外の形
状であってもよい。但し、空孔１については、非円形の
場合、最小長さが０．１μｍ以上、最大長さが５００μ
ｍ以下であることが必要とされる。また、中空繊維２の
材質としては、ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン
、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリスチレンなど耐硫酸性
の材料が挙げられる。
このように、正極活物質中に中空繊維２を添加すること
によって、放電反応によって生じた硫酸鉛が正極表面、
および正極表面近傍の細孔を塞いでも、繊維の中空部分
である空孔１を介して硫酸が正極活物質内を拡散するこ
とができ、したがって正極内部までの放電反応が可能と
なり、正極活物質の利用率が向上する。なお、硫酸の拡
散が十分に行われるためには、空孔１の直径は０．１μ
ｍ以上が必要である。また、直径が５００μｍより大き
くなると、中空繊維添加時に正極ペーストが空孔内］こ
侵入し、空孔端を塞ぎ硫酸の拡散が阻害される。
によって、放電反応によって生じた硫酸鉛が正極表面、
および正極表面近傍の細孔を塞いでも、繊維の中空部分
である空孔１を介して硫酸が正極活物質内を拡散するこ
とができ、したがって正極内部までの放電反応が可能と
なり、正極活物質の利用率が向上する。なお、硫酸の拡
散が十分に行われるためには、空孔１の直径は０．１μ
ｍ以上が必要である。また、直径が５００μｍより大き
くなると、中空繊維添加時に正極ペーストが空孔内］こ
侵入し、空孔端を塞ぎ硫酸の拡散が阻害される。
したがって、空孔１の直径は０．１〜５００μｍが最適
である。また、この中空繊維２は、正極のペースト製造
工程の最終工程で添加すればよい。
である。また、この中空繊維２は、正極のペースト製造
工程の最終工程で添加すればよい。
次に、本発明の他の実施例を第２図に基づき説明する。
この他の実施例における鉛蓄電池は、その正極活物質中
に、第２図に示すような、長手方向に沿う直径０．１〜
５００μｍの第１空孔１１が全長に亘って形成されかつ
その周壁部１２にと記第１空孔１１と同様にその直径が
０．１〜５００１ｔｍの第２空孔１３が多数形成された
中空繊維１４を所定量添加したものである、１このよう
に、第１空孔１１を有する中空繊維ｔ４の周壁部１２に
さらに第２空孔１３を形成したので、上記実施例の場合
よりも正極活物質中の硫酸の拡散性が良くなり、活物質
利用率がさらに向上する。
に、第２図に示すような、長手方向に沿う直径０．１〜
５００μｍの第１空孔１１が全長に亘って形成されかつ
その周壁部１２にと記第１空孔１１と同様にその直径が
０．１〜５００１ｔｍの第２空孔１３が多数形成された
中空繊維１４を所定量添加したものである、１このよう
に、第１空孔１１を有する中空繊維ｔ４の周壁部１２に
さらに第２空孔１３を形成したので、上記実施例の場合
よりも正極活物質中の硫酸の拡散性が良くなり、活物質
利用率がさらに向上する。
なお、この場合の中空繊維１４の材質および各空孔１１
，１３の形状は、上記実施例と同様である。
，１３の形状は、上記実施例と同様である。
ここで、上記各実施例のものと中空繊維を混入しないも
のとについて、正極活物質の利用率を調べた実験結果に
ついて説明する。
のとについて、正極活物質の利用率を調べた実験結果に
ついて説明する。
なお、前者の実施例における正極活物質中に混入した中
空繊維２として、材質が親水処理を施したポリエチレン
、空孔直径が２００μｍ、周壁厚さが２０μｍ１ｔａ維
長さが３１１Ｎのものを使用するとともに、この中空繊
維２を活物質密度が４．ｏｙ／ｃｄの正極に０．１ω【
％の割合で混入した。この正極をＡとする。また、後者
の実施例における中空繊維１４として、材質が親水処理
を施したポリエチレン、空孔直径が２００ ｐｍ、周壁
厚さが２０μｍ１周壁部の空孔直径が０．２μｍ、繊維
長さが３ｆｆｌのものを使用するとともに、この中空繊
維１４を活物質密度が４．ｏｆ／ｃｄの正極に０．１ω
ｔ％の割合で混入した。この正極をＢとする。比較のた
めの中空繊維を混入しない活物質密度４．ｏｙ／ｃ−の
正極をＣとする。
空繊維２として、材質が親水処理を施したポリエチレン
、空孔直径が２００μｍ、周壁厚さが２０μｍ１ｔａ維
長さが３１１Ｎのものを使用するとともに、この中空繊
維２を活物質密度が４．ｏｙ／ｃｄの正極に０．１ω【
％の割合で混入した。この正極をＡとする。また、後者
の実施例における中空繊維１４として、材質が親水処理
を施したポリエチレン、空孔直径が２００ ｐｍ、周壁
厚さが２０μｍ１周壁部の空孔直径が０．２μｍ、繊維
長さが３ｆｆｌのものを使用するとともに、この中空繊
維１４を活物質密度が４．ｏｆ／ｃｄの正極に０．１ω
ｔ％の割合で混入した。この正極をＢとする。比較のた
めの中空繊維を混入しない活物質密度４．ｏｙ／ｃ−の
正極をＣとする。
そして、実験方法として、正極活物質量の理論放電容量
をＩＣＡｈとした時、１／２０Ｃに相当する電流値で定
電流充放電を繰り返し、Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの利用率
の変化を測定した。その結果を第３図に示した。図中、
縦軸は、正極活物質利用率Ｇ）を表わし、横軸はサイク
ル数（回）を表わしている。電池は正極容量規制とし、
正極容量に対して５倍の容量を有する負極を用い、放電
終止電圧は１．７Ｖとした。図に示すように中空繊維の
添加によって正極の利用率が向上し、さらに、周壁部に
空孔を有する中空繊維の方が利用率が向としていること
がわかる。また、ＣとＢを放電状態で、イオン交換水で
洗浄後、真空乾燥した後、極板内部のイオウ（Ｓ）の分
布をＸ線マイクロアナライザで調べると、Ｂの極板では
極板内部までイオウの分布があり、明らかにＣとは異な
っていた。この結果より、中空繊維の添加による硫酸の
拡散効果を明確にすることができた。
をＩＣＡｈとした時、１／２０Ｃに相当する電流値で定
電流充放電を繰り返し、Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの利用率
の変化を測定した。その結果を第３図に示した。図中、
縦軸は、正極活物質利用率Ｇ）を表わし、横軸はサイク
ル数（回）を表わしている。電池は正極容量規制とし、
正極容量に対して５倍の容量を有する負極を用い、放電
終止電圧は１．７Ｖとした。図に示すように中空繊維の
添加によって正極の利用率が向上し、さらに、周壁部に
空孔を有する中空繊維の方が利用率が向としていること
がわかる。また、ＣとＢを放電状態で、イオン交換水で
洗浄後、真空乾燥した後、極板内部のイオウ（Ｓ）の分
布をＸ線マイクロアナライザで調べると、Ｂの極板では
極板内部までイオウの分布があり、明らかにＣとは異な
っていた。この結果より、中空繊維の添加による硫酸の
拡散効果を明確にすることができた。
発明の効果
以上のように、本発明の構成によれば、正極活物質中に
中空繊維を添加したので、放電反応によって生じた硫酸
鉛が正極表面、および正極表面近傍の細孔を塞いでも、
繊維の中空部分である空孔を介して硫酸が正極活物質中
内を拡散することができるので、正極内部までの放電反
応が可能となり、したがって活物質密度を低下させるこ
となく利用率の向上がはかれ、しかも活物質粒子間の結
着性を弱めることがないためサイクル寿命が短かくなる
のを防止することができる。さらに、中空繊維の周壁部
に別の空孔を形成することにより、正極活物質内での硫
酸の一層の拡散が行われ、正極活物質の利用率をさらに
向上させることができる。なお、この中空繊維は正極の
ペースト製造工程の最終工程で添加すればよく、従来の
設備、工程の大巾な変更を必要とせず、またこの構成は
すべての鉛蓄電池に適用することができるものである。
中空繊維を添加したので、放電反応によって生じた硫酸
鉛が正極表面、および正極表面近傍の細孔を塞いでも、
繊維の中空部分である空孔を介して硫酸が正極活物質中
内を拡散することができるので、正極内部までの放電反
応が可能となり、したがって活物質密度を低下させるこ
となく利用率の向上がはかれ、しかも活物質粒子間の結
着性を弱めることがないためサイクル寿命が短かくなる
のを防止することができる。さらに、中空繊維の周壁部
に別の空孔を形成することにより、正極活物質内での硫
酸の一層の拡散が行われ、正極活物質の利用率をさらに
向上させることができる。なお、この中空繊維は正極の
ペースト製造工程の最終工程で添加すればよく、従来の
設備、工程の大巾な変更を必要とせず、またこの構成は
すべての鉛蓄電池に適用することができるものである。
第１図は本発明の一実施例における鉛蓄電池に使用され
る中空繊維の概略構成を示す斜視図、第２図は本発明の
他の実施例における鉛蓄電池に使用される中空繊維の概
略構成を示す斜視図、第３図は鉛蓄電池における正極活
物質利用率とサイクル数との関係を示す図である。 １・・・空孔、２・・・中空繊維、３・・・周壁部、１
１・・・第１空孔、１２・・・周壁部、１３・・・第２
空孔、１４・・・中空繊維。
る中空繊維の概略構成を示す斜視図、第２図は本発明の
他の実施例における鉛蓄電池に使用される中空繊維の概
略構成を示す斜視図、第３図は鉛蓄電池における正極活
物質利用率とサイクル数との関係を示す図である。 １・・・空孔、２・・・中空繊維、３・・・周壁部、１
１・・・第１空孔、１２・・・周壁部、１３・・・第２
空孔、１４・・・中空繊維。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、正極活物質中に、長手方向に沿う直径０．１〜５０
０μｍの空孔を有する中空繊維を添加した鉛蓄電池。 ２、中空繊維の周壁部にさらに直径０．１〜５００μｍ
の空孔を複数形成した請求項１記載の鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63163466A JPH0212770A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63163466A JPH0212770A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0212770A true JPH0212770A (ja) | 1990-01-17 |
Family
ID=15774410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63163466A Pending JPH0212770A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0212770A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009093464A1 (ja) * | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Ntt Data Ex Techno Corporation | 二次電池用正極組成物、その製造方法及び二次電池用正極組成物を使用した二次電池 |
| JP2013243054A (ja) * | 2012-05-21 | 2013-12-05 | Gs Yuasa Corp | 鉛蓄電池用正極板及び鉛蓄電池 |
| CN114068922A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-18 | 深圳大学 | 一种具有空心结构活性物质的钠-氯化镍电池正极材料及其制备方法 |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP63163466A patent/JPH0212770A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009093464A1 (ja) * | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Ntt Data Ex Techno Corporation | 二次電池用正極組成物、その製造方法及び二次電池用正極組成物を使用した二次電池 |
| JP2013243054A (ja) * | 2012-05-21 | 2013-12-05 | Gs Yuasa Corp | 鉛蓄電池用正極板及び鉛蓄電池 |
| CN114068922A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-18 | 深圳大学 | 一种具有空心结构活性物质的钠-氯化镍电池正极材料及其制备方法 |
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