铅蓄电池及其制造方法

文档序号:1836399 发布日期:2021-11-12 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 铅蓄电池及其制造方法 (Lead storage battery and method for manufacturing the same ) 是由 铃木启太 武部智纪 竹内久喜 松本谅 松村祥太 于 2020-02-19 设计创作,主要内容包括:铅蓄电池(100)具备正极(10)、负极(20)及电解液(40),正极(10)具有用于保持活性物质的管(10a),负极(20)具有含有表面活性剂的负极材料,电解液(40)中与负极材料的表面活性剂不同的表面活性剂的总含量为0.1质量%以下。(A lead storage battery (100) is provided with a positive electrode (10), a negative electrode (20), and an electrolyte (40), wherein the positive electrode (10) has a tube (10a) for holding an active material, the negative electrode (20) has a negative electrode material containing a surfactant, and the total content of surfactants different from the surfactant of the negative electrode material in the electrolyte (40) is 0.1 mass% or less.)

铅蓄电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种铅蓄电池及其制造方法。

背景技术

铅蓄电池被广泛地用作工业用或生活用二次电池,尤其,电动车用铅蓄电池(例如,汽车用铅蓄电池。所谓的电池(battery))或UPS(Uninterruptible Power Supply(不间断电源))、防灾(应急)无线用电源、电话用电源等备用铅蓄电池的需求较多。

在铅蓄电池中,有时会使用用于保持活性物质的管。例如,铅蓄电池具备具有用于保持活性物质的管、插入于管内的芯棒(集电体)及填充于管与芯棒之间的电极材料的电极(例如参考下述专利文献1)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平8-203506号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

对具备用于保持活性物质的管的铅蓄电池要求获得优异的放电性能。

本发明是鉴于这种情况而完成的,其目的在于,提供一种具有优异的放电性能的铅蓄电池及其制造方法。

用于解决技术课题的手段

本发明的一方面所涉及的铅蓄电池的第1实施方式具备正极、负极及电解液,所述正极具有用于保持活性物质的管,所述负极具有含有表面活性剂的负极材料,所述电解液中与所述负极材料的所述表面活性剂不同的表面活性剂的总含量X为0.1质量%以下。

本发明的一方面所涉及的铅蓄电池的第2实施方式具备正极、负极及电解液,所述正极具有用于保持活性物质的管,所述负极具有含有与二烷基磺基琥珀酸不同的表面活性剂的负极材料,所述电解液中二烷基磺基琥珀酸的含量X为0.1质量%以下。

本发明的另一方面所涉及的铅蓄电池的制造方法的第1实施方式为具备正极、负极及电解液的铅蓄电池的制造方法,所述铅蓄电池的制造方法包括化学转化处理工序,所述化学转化处理工序中进行所述正极及所述负极的化学转化处理,所述正极具有用于保持活性物质的管,所述负极具有含有表面活性剂的负极材料,在所述化学转化处理工序之后,在所述电解液中的与所述负极材料的所述表面活性剂不同的表面活性剂的总含量X为0.1质量%以下的状态下,所述正极及所述负极与所述电解液接触。

本发明的另一方面所涉及的铅蓄电池的制造方法的第2实施方式为具备正极、负极及电解液的铅蓄电池的制造方法,所述铅蓄电池的制造方法包括化学转化处理工序,所述化学转化处理工序中进行所述正极及所述负极的化学转化处理,所述正极具有用于保持活性物质的管,所述负极具有含有与二烷基磺基琥珀酸不同的表面活性剂的负极材料,在所述化学转化处理工序之后,在所述电解液中的二烷基磺基琥珀酸的含量X为0.1质量%以下的状态下,所述正极及所述负极与所述电解液接触。

发明效果

根据本发明,能够提供一种具有优异的放电性能的铅蓄电池及其制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的铅蓄电池的示意剖视图。

图2是表示本发明的一实施方式所涉及的铅蓄电池的示意剖视图。

具体实施方式

以下,对用于实施本发明的方式进行详细说明。但是,本发明并不限定于以下实施方式。

另外,比重随着温度而变化,因此在本说明书中定义为以20℃换算的比重。在本说明书中,使用“~”示出的数值范围表示包括记载于“~”的前后的数值分别作为最小值及最大值的范围。在本说明书中阶段性记载的数值范围内,某一阶段的数值范围的上限值或下限值可以与其他阶段的数值范围的上限值或下限值任意地进行组合。在本说明书中记载的数值范围内,该数值范围的上限值或下限值可以替换成实施例中示出的值。“A或B”只要包括A及B中的任一个即可,也可以同时包括这两个。若无特别说明,则本说明书中例示的材料可以单独使用一种或组合两种以上来使用。在组合物中存在多个对应于各成分的物质的情况下,若无特别说明,则组合物中的各成分的含量表示组合物中存在的该多个物质的总量。术语“工序”不仅包括独立的工序,即使在无法与其他工序明确地区分的情况下,只要能够实现该工序所期望的作用,则该工序也包括在本术语中。

在本说明书中,重均分子量例如可以通过下述条件的凝胶渗透色谱法(以下,称为“GPC”)来测定。

(GPC条件)

装置:高效液相色谱仪LC-2200Plus(JASCO Corporation制)

泵:PU-2080

差示折光仪:RI-2031

检测器:紫外可见吸光光度计UV-2075(λ:254nm)

柱温箱:CO-2065

色谱柱:TSKgel SuperAW(4000)、TSKgel SuperAW(3000)、TSKgel SuperAW(2500)(TOSOH CORPORATION制)

柱温:40℃

洗脱液:含有LiBr(10mM)及三乙胺(200mM)的甲醇溶液

流速:0.6mL/分

分子量标准试样:聚乙二醇(分子量:1.10×106、5.80×105、2.55×105、1.46×105、1.01×105、4.49×104、2.70×104、2.10×104;TOSOH CORPORA TION制)、二乙二醇(分子量:1.06×102;KISHIDA CHEMICAL Co.,Ltd.制)、二丁基羟基甲苯(分子量:2.20×102;KISHIDA CHEMICAL Co.,Ltd.制)

<铅蓄电池>

本实施方式(包括后述的第1实施方式及第2实施方式。以下相同)所涉及的铅蓄电池具备正极、负极及电解液,正极具有用于保持活性物质的管,负极具有含有表面活性剂的负极材料。在第1实施方式所涉及的铅蓄电池中,电解液中与负极材料的表面活性剂不同的表面活性剂的总含量X为0.1质量%以下。在第2实施方式所涉及的铅蓄电池中,负极具有含有与二烷基磺基琥珀酸不同的表面活性剂的负极材料,电解液中二烷基磺基琥珀酸的含量X为0.1质量%以下。根据本实施方式所涉及的铅蓄电池,能够获得优异的放电性能。

当制作用于保持活性物质的管时,以提高管的构成材料之间的亲和性、化学转化时的电解液与管之间的亲和性等为目的,有时会使用与用于负极材料的表面活性剂不同的表面活性剂。例如,若在构成管的基材上保持酚树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等树脂材料时使用表面活性剂,则树脂材料容易保持于基材。关于这种管的表面活性剂,本发明人发现:在将管浸渍于电解液中而得的铅蓄电池中,残留在管上的表面活性剂会在电解液中溶出及有时放电性能会受所溶出的表面活性剂的影响而下降。这种放电性能下降的理由并不一定是明确的,但本发明人推测:制作管时使用的表面活性剂比负极材料的表面活性剂更容易在电解液中溶出,并且放电性能因在电解液中溶出的表面活性剂阻碍放电反应而下降。但是,放电性能下降的理由并不限定于该理由。另一方面,在第1实施方式所涉及的铅蓄电池中,电解液中与负极材料的表面活性剂不同的表面活性剂的总含量X为0.1质量%以下,由此能够获得优异的放电性能。并且,在第2实施方式所涉及的铅蓄电池中,负极具有含有与二烷基磺基琥珀酸不同的表面活性剂的负极材料,电解液中二烷基磺基琥珀酸的含量X为0.1质量%以下,由此能够获得优异的放电性能。

从获得优异的放电性能的观点出发,以电解液的总质量为基准,含量X为0.1质量%以下。含量X为化学转化后的铅蓄电池的电解液中的含量,例如为进行充放电时的电解液中的含量。因此,在化学转化处理之后更换电解液的情况下,作为进行充放电时的电解液,新供给的电解液成为含量X的对象。作为降低含量X的方法,可举出:在使用表面活性剂(二烷基磺基琥珀酸等)制作管之后对管进行清洗(例如,水洗)的方法;在化学转化处理之后更换电解液的方法;减少制作管时使用的表面活性剂(二烷基磺基琥珀酸等)的使用量的方法;使电解液进行循环的同时进行化学转化处理的方法等。

第1实施方式的电解液中的含量X以与负极材料的表面活性剂不同的所有表面活性剂的总量为对象。即,在第1实施方式的电解液中,作为负极材料所含的表面活性剂以外的表面活性剂,不存在含量超过0.1质量%的表面活性剂。含量X可以通过在确定电解液中所含的表面活性剂的种类之后确定各表面活性剂的含量来确认。在第2实施方式的电解液中,二烷基磺基琥珀酸的含量X为0.1质量%以下,二烷基磺基琥珀酸以外的表面活性剂的含量是任意的。

以电解液的总质量为基准,含量X优选在下述范围内。从容易获得优异的放电性能的观点出发,含量X优选小于0.1质量%,更优选为0.09质量%以下,进一步优选为0.08质量%以下,尤其优选为0.07质量%以下,极其优选为0.06质量%以下,非常优选为0.05质量%以下,更进一步优选为0.02质量%以下。含量X可以为0质量%,也可以超过0质量%。含量X可以超过0质量%且为0.1质量%以下,也可以为0质量%。含量X可以通过高效液相色谱仪(HPL C)来测定。

从因在充放电循环中容易较高地维持电极材料的反应面积而容易获得优异的放电性能的观点出发,负极材料含有表面活性剂。从容易获得优异的放电性能的观点出发,负极材料的表面活性剂优选含有阴离子性表面活性剂。作为负极材料的表面活性剂,可以使用具有选自包括磺基及磺酸盐基的组中的至少一种的树脂(具有磺基及/或磺酸盐基的树脂)。作为具有磺基及/或磺酸盐基的树脂,可举出木质素磺酸、木质素磺酸盐以及酚类、氨基芳基磺酸及甲醛的缩合物等。作为木质素磺酸盐,可举出木质素磺酸的碱金属盐等。作为酚类,可举出双酚等双酚系化合物等。作为氨基芳基磺酸,可举出氨基苯磺酸、氨基萘磺酸等。

从容易获得优异的放电性能的观点出发,负极材料的表面活性剂优选含有木质素磺酸盐。从容易获得优异的放电性能的观点出发,木质素磺酸盐优选含有选自包括木质素磺酸钾及木质素磺酸钠的组中的至少一种。木质素磺酸盐可以含有选自包括醌型结构的木质素磺酸盐及芪型结构的木质素磺酸盐的组中的至少一种。

负极材料的表面活性剂的分子量(例如,重均分子量)优选在下述范围内。从在充放电循环中容易较高地维持电极材料的反应面积的观点出发,负极材料的表面活性剂的分子量优选为3000以上,更优选为5000以上,进一步优选为7000以上。从容易溶解于水且容易发挥活性物质的凝集抑制效果的观点出发,负极材料的表面活性剂的分子量优选为100000以下,更优选为50000以下,进一步优选为30000以下。从这些观点出发,负极材料的表面活性剂的分子量优选为3000~100000。

相对于负极活性物质100质量份,负极材料(化学转化后的负极材料)中的表面活性剂的含量优选在下述范围内。从容易获得优异的放电性能的观点出发,表面活性剂的含量优选为0.4质量份以下,更优选为0.3质量份以下,进一步优选为0.25质量份以下。从容易获得优异的放电性能的观点出发,表面活性剂的含量优选为0.1质量份以上,更优选为0.15质量份以上,进一步优选为0.175质量份以上,尤其优选为0.2质量份以上。从这些观点出发,表面活性剂的含量优选为0.1~0.4质量份。表面活性剂的含量可以通过高效液相色谱仪(HPLC)来测定。例如,醌型结构的木质素磺酸盐在350nm处具有固有峰值,芪型结构的木质素磺酸盐在370nm处具有固有峰值。可以根据校准曲线及固有峰值的强度对表面活性剂的含量进行定量。

管可以含有与负极材料的表面活性剂不同的表面活性剂,例如可以含有二烷基磺基琥珀酸。例如,可以通过高效液相色谱仪(HPLC)来确认管含有表面活性剂。作为管的表面活性剂,可以使用与木质素磺酸盐不同的表面活性剂。管及电解液可以含有彼此相同的表面活性剂,也可以含有彼此不同的表面活性剂。

从制作管时树脂材料容易保持于基材的观点出发,管的表面活性剂优选含有选自包括阴离子性表面活性剂及非离子性表面活性剂的组中的至少一种,更优选含有阴离子性表面活性剂。作为阴离子性表面活性剂,可举出烷基磺基琥珀酸盐、脂肪酸皂、松香皂、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、二烷基芳基磺酸盐、聚氧乙烯烷基硫酸盐、聚氧乙烯烷基芳基硫酸盐等。作为非离子性表面活性剂,可举出聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、氧乙烯氧丙烯共聚物等。从制作管时树脂材料容易保持于基材的观点出发,管的表面活性剂优选含有烷基磺基琥珀酸盐,更优选含有选自包括单烷基磺基琥珀酸盐及二烷基磺基琥珀酸盐的组中的至少一种,进一步优选含有二烷基磺基琥珀酸盐。作为二烷基磺基琥珀酸盐,可举出二庚基磺基琥珀酸钠、二辛基磺基琥珀酸钠、二壬基磺基琥珀酸钠等,从制作管时树脂材料容易保持于基材的观点出发,优选二辛基磺基琥珀酸钠。

管的表面活性剂的分子量(例如,重均分子量)优选在下述范围内。从制作管时树脂材料容易保持于基材的观点出发,表面活性剂的分子量优选为100以上,更优选为200以上,进一步优选为300以上,尤其优选为400以上。从制作管时树脂材料容易保持于基材的观点出发,表面活性剂的分子量优选为2000以下,更优选为1000以下,进一步优选为800以下,尤其优选为500以下。从这些观点出发,表面活性剂的分子量优选为100~2000。

在化学转化之后(后述的化学转化处理工序之后),管可以含有表面活性剂,也可以不含有表面活性剂。以管的总质量为基准,管(化学转化后的铅蓄电池的管)中的表面活性剂的含量优选在下述范围内。从容易获得优异的放电性能的观点出发,表面活性剂的含量优选为2.00质量%以下,更优选为1.50质量%以下,进一步优选为1.00质量%以下,尤其优选为0.5质量%以下,极其优选为0.3质量%以下,非常优选为0.1质量%以下,更进一步优选为0.08质量%以下,进一步优选为0.06质量%以下。从容易获得优异的放电性能的观点及化学转化时的电解液的渗透性优异的观点出发,表面活性剂的含量优选为0质量%以上,更优选超过0质量%,进一步优选为0.01质量%以上,尤其优选为0.02质量%以上,极其优选为0.03质量%以上,非常优选为0.04质量%以上,更进一步优选为0.05质量%以上。从这些观点出发,表面活性剂的含量优选为0~2.0质量%。管中的表面活性剂的含量可以通过高效液相色谱仪(HPLC)来测定。

本实施方式所涉及的铅蓄电池例如具备容纳电极(正极及负极)的电解槽。电解槽内装满了电解液。电极可以构成电极组。例如,在电极组中,正极及负极经由隔板交替配置。

化学转化后的电极(正极或负极)具有含有活性物质的电极材料(正极材料或负极材料)。并且,电极(正极或负极)可以具有集电体。电极材料可以由集电体、用于保持活性物质的管等保持。在本实施方式中,正极材料例如由用于保持活性物质的管保持。负极材料可以由集电体、用于保持活性物质的管等中的任一个保持。

用于保持活性物质的管例如为可容纳芯棒(集电体)及电极材料的筒状物。芯棒为插入于管内的棒状部件,例如在管的中心部处沿着管的轴向延伸。含有活性物质的电极材料(例如,正极材料)填充于管与芯棒之间。

用于保持活性物质的管可以构成具备多个(例如,2~19个)管的活性物质保持部件(用于保持活性物质的管组)。在活性物质保持部件中,多个管彼此并排设置。多个管彼此并排设置的结构可以通过并排设置彼此独立的管而得,也可以通过在彼此对置的基材之间形成多个贯穿孔而得。相邻的管之间可以配置有接缝(缝合部)等连接部。

管的与轴向垂直的截面的形状可以为圆形、椭圆形、圆角四边形等。管的长度例如为160~650mm。管的外径例如为5~12mm。管的内径例如为5~10mm。管的厚度例如为0.1~2mm。

管由多孔体形成,并且具有细孔。管例如可以由纺布、无纺布等基材形成。作为基材的材料,可以使用具有耐酸性的材料。作为基材的材料,可举出:玻璃(例如,玻璃纤维)、碳化硅、氧化铝等无机材料;聚烯烃(例如,聚丙烯或聚乙烯)、聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚碳酸酯(PC)等树脂等。基材可以含有玻璃,也可以含有聚烯烃。在基材为含有玻璃的玻璃制管的情况下,以管的总质量为基准,玻璃的含量可以为50质量%以上、60质量%以上、70质量%以上、80质量%以上或90质量%以上。

在管中,可以在基材上保持树脂材料。作为树脂材料,可举出丙烯酸树脂、环氧树脂、酚树脂、三聚氰胺树脂、苯乙烯树脂等。树脂材料可以保持在基材的内表面上或外表面上或基材的细孔内的表面上,也可以附着在基材上。树脂材料可以保持在基材上的一部分上,也可以保持在整个基材上。

芯棒例如可以通过加压铸造法铸造而得。作为芯棒的构成材料,只要是导电性材料即可,例如可举出铅-钙-锡系合金、铅-锑-砷系合金等铅合金。铅合金可以含有硒、银、铋等。芯棒的与轴向(长度方向)垂直的截面的形状可以为圆形、椭圆形等。芯棒的长度例如为170~650mm。芯棒的直径例如为2.0~4.0mm。

正极材料在化学转化之后含有正极活性物质。化学转化后的正极材料例如可以通过化学转化含有正极活性物质的原料的未化学转化的正极材料而得。作为获得化学转化后的正极材料的方法,可举出将正极活性物质的原料直接投入到用于保持活性物质的管中之后进行化学转化的方法、通过将含有正极活性物质的原料的正极材料糊剂进行熟化及干燥来获得未化学转化的正极材料之后将未化学转化的正极材料进行化学转化的方法等。作为正极活性物质的原料,可举出铅粉、铅丹等。作为化学转化后的正极材料中的正极活性物质,可举出二氧化铅等。

根据需要,正极材料可以进一步含有添加剂。作为正极材料的添加剂,可举出增强用短纤维等。作为增强用短纤维,可举出丙烯酸纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)等。

负极材料在化学转化之后含有负极活性物质及上述表面活性剂。化学转化后的负极材料例如可以通过将含有负极活性物质的原料的未化学转化的负极材料进行化学转化而得。化学转化后的负极材料例如可以通过如下方式来获得:通过将含有负极活性物质的原料的负极材料糊剂进行熟化及干燥来获得未化学转化的负极材料之后,将未化学转化的负极材料进行化学转化。作为负极活性物质的原料,可举出铅粉等。作为化学转化后的负极材料中的负极活性物质,可举出多孔的海绵状铅(Spongy Lead)等。

根据需要,负极材料可以进一步含有添加剂(上述表面活性剂除外)。作为负极材料的添加剂,可举出硫酸钡、增强用短纤维、碳材料(碳导电材料)等。作为增强用短纤维,可以使用与正极材料相同的增强用短纤维。

作为碳材料,可举出炭黑、石墨等。作为炭黑,可举出炉黑(科琴黑(注册商标)等)、槽黑、乙炔黑、热裂炭黑等。

作为隔板的材料,只要是阻断正极与负极之间的电连接而使电解液透过的材料,则并无特别限定。作为隔板的材料,可举出:微多孔性聚乙烯;玻璃纤维及合成树脂的混合物等。

作为电解液,可以使用硫酸(例如,稀硫酸)。电解液可以含有铝离子、钠离子等。根据本实施方式,能够提供一种电解液,其用于具备正极及负极的铅蓄电池,正极具有用于保持活性物质的管,负极具有含有表面活性剂的负极材料,电解液中与负极材料的表面活性剂不同的表面活性剂的总含量X为0.1质量%以下。根据本实施方式,能够提供一种电解液,其用于具备正极及负极的铅蓄电池,正极具有用于保持活性物质的管,负极具有含有与二烷基磺基琥珀酸不同的表面活性剂的负极材料,电解液中二烷基磺基琥珀酸的含量X为0.1质量%以下。根据本实施方式,能够提供在电动车用或电源装置用铅蓄电池中的电解液的应用。

使用图1及图2对本实施方式所涉及的铅蓄电池的一例进行说明。图1及图2是表示铅蓄电池的一例的示意剖视图。在图1中,从图纸的近前侧至里侧,经由隔板交替配置有正极及负极。图1(b)是表示图1(a)的区域P的放大图。在图1(a)中,省略了管内的细节的图示。图1及图2所示的铅蓄电池具备沿着铅垂方向延伸的电解槽,图2中示出了从铅垂方向上的上方(电解槽的高度方向上的上方)观看铅蓄电池时的正极、负极及隔板的层叠结构。

图1及图2所示的铅蓄电池100具备电极组110、容纳电极组110的电解槽120、与电极组110连接的连结部件130a、130b、与连结部件130a、130b连接的极柱140a、140b、封闭电解槽120的注液口的液口栓150及与电解槽120连接的支承部件160。

电极组110具备多个正极10、多个负极20及多个隔板30。正极10及负极20经由隔板30交替配置。隔板30之间的正极10的周围的空间填充有电解液40。电解液40中的含量X为0.1质量%以下。

正极10例如为板状的电极(正极板),并且具有用于保持活性物质的多个管10a、芯棒(集电体)10b、正极材料10c、下部连接座10d、上部连接座10e及耳部10f。

多个管10a彼此并排设置,从而构成用于保持活性物质的管组。各管10a沿着电解槽120的高度方向(铅垂方向)延伸。芯棒10b在管10a的中心部处沿着管10a的轴向延伸。正极材料10c填充于管10a与芯棒10b之间。

下部连接座10d与管10a的一端(图中,下侧的端部)连接,上部连接座10e与管10a的另一端(图中,上侧的端部)连接。下部连接座10d及上部连接座10e与管10a和配置于管10a内的芯棒10b及正极材料10c接触,并且保持管10a、芯棒10b及正极材料10c。下部连接座10d安装于管10a中电解槽120的底部侧的端部(管10a的一端侧的末端)。下部连接座10d嵌合于管10a的端部,并且具有沿着与管10a的轴向正交的方向延伸的基部和与该基部连接且嵌合于管10a的端部的多个嵌合部。嵌合部形成有用于插入芯棒10b的端部的凹部。上部连接座10e安装于管10a中电解槽120的上部侧的端部(管10a的另一端侧的末端)。

耳部10f的一端(图中,下侧的端部)与上部连接座10e连接,耳部10f的另一端(图中,上侧的端部)与连结部件130a连接。容纳于管10a内的芯棒10b经由上部连接座10e、耳部10f及连结部件130a与极柱140a电连接。

支承部件160具有沿着管10a的轴向(长度方向。例如,电解槽120的高度方向)延伸的多个突起部160a,下部连接座10d以与多个突起部160a抵接的方式固定(参考图1(a))。即,支承部件160通过各突起部160a来支承下部连接座10d中电解槽120的底面侧的部分。

负极20例如为板状,例如为糊剂式负极板。负极20具有负极集电体和保持于该负极集电体的负极材料。作为负极集电体,可以使用板状的集电体。负极集电体及正极10的芯棒10b的组成可以彼此相同,也可以彼此不同。负极20经由连结部件130b与极柱140b电连接。

<铅蓄电池的制造方法>

本实施方式所涉及的铅蓄电池的制造方法为具备正极、负极及电解液的铅蓄电池的制造方法,包括进行正极及负极的化学转化处理的化学转化处理工序。在第1实施方式中,在化学转化处理工序之后,在电解液中的与负极材料的表面活性剂不同的表面活性剂的总含量X为0.1质量%以下的状态下,正极及负极与电解液接触。在第2实施方式中,在化学转化处理工序之后,在电解液中的二烷基磺基琥珀酸的含量X为0.1质量%以下的状态下,正极及负极与电解液接触。根据本实施方式所涉及的铅蓄电池的制造方法,能够获得本实施方式所涉及的铅蓄电池。在本实施方式中,在化学转化处理工序之后,正极的管及负极的负极材料与电解液接触。

在化学转化处理工序中,例如,通过在正极及负极与电解液接触的状态下使直流电流通电来进行化学转化处理。通过将化学转化后的电解液的比重调整为适当的比重,能够获得铅蓄电池。电解液的比重(化学转化前)例如为1.100~1.260。电解液的比重(化学转化后)例如为1.265~1.310。化学转化处理可以在使电解液循环的同时进行,也可以在不使电解液循环的情况下进行。

本实施方式所涉及的铅蓄电池的制造方法可以包括制作管的管制作工序。在制作玻璃制管的情况下,在管制作工序中,例如,通过使树脂成分(酚树脂等)含浸于含有玻璃的管状的基材之后进行干燥,能够获得具有贯穿孔的管。在制作树脂制管的情况下,在管制作工序中,例如,通过将至少两片片状的基材彼此对置配置之后将基材之间形成为筒状,能够获得具有贯穿孔的管。作为将基材之间形成为筒状的方法,可举出:在基材之间插入棒状体来成型的方法;在使含有树脂成分的液体含浸于基材之后进行干燥时使基材之间膨胀的方法等。

在管制作工序中,可以使用表面活性剂来制作管,也可以在不使用表面活性剂的情况下制作管。在使用表面活性剂来制作管的情况下,例如,通过使基材浸渍于含有树脂材料(酚树脂等)、表面活性剂及溶剂的液体,能够在基材上保持树脂材料的同时,制作管。

在管制作工序中使用表面活性剂的情况下,相对于溶剂100质量份,表面活性剂的使用量优选在下述范围内。从容易获得优异的放电性能的观点出发,表面活性剂的使用量优选为8质量份以下,更优选为6质量份以下,进一步优选为5质量份以下,尤其优选为3质量份以下,极其优选为2质量份以下,非常优选为1.8质量份以下,更进一步优选为1.5质量份以下。表面活性剂的使用量可以小于1.5质量份、为1.2质量份以下或1.0质量份以下。从因表面活性剂容易充分含浸于管而容易获得压缩强度优异的管的观点、树脂材料容易附着的观点及化学转化时电解液容易渗透的观点出发,表面活性剂的使用量优选为0质量份以上,更优选超过0质量份,进一步优选为0.1质量份以上,尤其优选为0.2质量份以上,极其优选为0.3质量份以上,非常优选为0.5质量份以上,更进一步优选为0.8质量份以上,进一步优选为1质量份以上。表面活性剂的使用量可以超过1质量份、为1.2质量份以上、1.5质量份以上、2质量份以上、3质量份以上或5质量份以上。从这些观点出发,表面活性剂的含量优选为0~8质量份。管中的表面活性剂的含量可以通过高效液相色谱仪(HPLC)来测定。

本实施方式所涉及的铅蓄电池的制造方法可以在管制作工序之后且化学转化处理工序之前包括清洗管的管清洗工序。管清洗工序例如为清洗含有表面活性剂的管而从管上去除表面活性剂的至少一部分的工序。在管清洗工序中,可以用流水水洗管,也可以将管浸渍于水、硫酸等中。管清洗工序可以在电极制作工序中向管内填充活性物质(铅粉)的填充工序之前及之后中的任一期间进行。

本实施方式所涉及的铅蓄电池的制造方法可以包括制作电极(正极及负极)的电极制作工序。电极制作工序包括正极制作工序及负极制作工序。

在正极制作工序中,获得具有插入于管内的芯棒和填充于管与芯棒之间的正极材料的正极。在正极制作工序中,例如,通过在用管包裹芯棒之后在芯棒与管之间填充正极活性物质的原料,进而用下部连接座封堵管的下部末端,能够获得具有未化学转化的正极材料的正极。在正极制作工序中,可以用上部连接座封堵管的上部末端。

在负极制作工序中,例如,通过将含有负极活性物质的原料的负极材料糊剂填充于负极集电体(例如,集电体栅格(铸造栅格体、扩张栅格体等))之后进行熟化及干燥,能够获得具有未化学转化的负极材料的负极。作为熟化条件,优选在温度35~85℃、湿度50~98RH%的气氛中进行15~60小时。作为干燥条件,优选在温度45~80℃下进行15~30小时。

除负极活性物质的原料以外,负极材料糊剂例如还可以进一步含有上述添加剂。负极材料糊剂还可以进一步含有溶剂及硫酸。作为溶剂,例如可举出水及有机溶剂。

在负极材料糊剂中使用硫酸钡、碳材料、增强用短纤维等添加剂的情况下,相对于负极活性物质的原料100质量份,添加剂的掺合量优选在下述范围内。硫酸钡的掺合量例如为0.01~2质量份。碳材料的掺合量例如为0.1~3质量份。增强用短纤维的掺合量例如为0.01~0.3质量份。

本实施方式所涉及的铅蓄电池的制造方法可以包括组装包括电极的构成部件来获得铅蓄电池的组装工序。在组装工序中,例如,经由隔板层叠未化学转化的正极及未化学转化的负极,并且用汇流排焊接相同极性的电极的集电部,由此获得电极组。将该电极组配置于电解槽内来制作未化学转化的电池。化学转化处理工序可以在组装工序之后实施,也可以在组装工序之前的电极制作工序中实施(槽化学转化)。

本实施方式所涉及的铅蓄电池的制造方法可以在化学转化处理工序之后包括去除化学转化处理工序中使用的第1电解液并且使第2电解液与正极及负极接触的电解液更换工序。在电解液更换工序中,通过在去除第1电解液之后供给第2电解液,能够使第2电解液与正极及负极接触。如上所述,第2电解液中的含量X为0.1质量%以下,并且可以具有上述各范围。

<电动车、电源装置及其制造方法>

本实施方式所涉及的电动车或电源装置具备本实施方式所涉及的铅蓄电池。本实施方式所涉及的电动车或电源装置的制造方法包括通过本实施方式所涉及的铅蓄电池的制造方法来获得铅蓄电池的工序。本实施方式所涉及的电动车或电源装置的制造方法例如包括通过本实施方式所涉及的铅蓄电池的制造方法来获得铅蓄电池的工序和组装包括所述铅蓄电池的构成部件来获得电动车或电源装置的工序。作为电动车,可举出叉车、高尔夫球车等。作为电源装置,可举出UPS、防灾(应急)无线用电源、电话用电源等。根据本实施方式,提供一种电动车用铅蓄电池,例如提供一种叉车用铅蓄电池。根据本实施方式,提供一种电源装置用铅蓄电池。

实施例

以下,使用实施例及比较例对本发明的内容进行更详细的说明,但本发明并不限定于以下实施例。

<电池的制作>

(实施例1)

以编织密度25针/25mm编织了捆扎碱玻璃纤维而成的玻璃线。在编织后的管状的生套筒中,经线为24根,综线为48根,内径为9mm。接着,混合水(溶剂)100质量份、酚树脂(DIC CORPORATION制、商品名:PHENOLITE IG-1002)17质量份及表面活性剂A(DKS Co.Ltd.制、商品名:NEOCOL SW-C、二(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(又称:二辛基磺基琥珀酸钠))1质量份,得到混合溶液。接着,使生套筒含浸于混合溶液(混合溶液:生套筒=1:0.032(质量比))。然后,使生套筒历时120秒钟通过内部温度250℃的通过型加热炉,从而使水分蒸发,并且使树脂成分固化,由此得到玻璃制管。

接着,排列15个管之后,将上部连接座安装于管。然后,将铅-锑(4.0质量%)-砷(0.2质量%)-锡(0.015质量%)系合金制芯棒(直径2.7mmφ×长度342mm的圆柱状)插入于管内,并且将以一氧化铅为主成分的铅粉填充至管内。然后,通过将下部连接座钉入管的下端进行密封,由此得到具有15个管的未化学转化的正极板。

将铅锑合金(锑含量:3质量%)熔融,通过铸造方式制作了栅体(尺寸:纵283.0mm、横141.0mm、厚度4.0mm)。接着,对以一氧化铅为主成分的铅粉100质量份添加硫酸钡0.3质量份、PET纤维0.03质量份、表面活性剂B(芪型结构的木质素磺酸钠、Ingevity公司制、商品名:Indul in C)0.2质量份、水8质量份及稀硫酸(比重:1.260)10质量份之后进行混炼,制备了负极材料糊剂。然后,将负极材料糊剂填充至所述栅格体之后,在下述条件下进行熟化及干燥,由此制作出未化学转化的负极板。

(熟化条件)温度:40℃、湿度:98RH%、时间:40小时

(干燥条件)温度:60℃、时间:24小时

经由聚乙烯制隔板交替层叠所述未化学转化的正极板7片及所述未化学转化的负极板8片来制作极板组之后,将正极端子及负极端子焊接于极板组。接着,将极板组插入于电解槽中之后,密封了电解槽。然后,从液口部注入稀硫酸(比重:1.240)之后,进行电解槽化学转化(未使电解液循环),由此制作出铅蓄电池。电解槽化学转化条件设为在水槽中、水温40℃、施加电量(基准:正极活性物质的理论化学转化电量)250%、36小时。

(实施例2)

相对于溶剂100质量份,将表面活性剂A的使用量变更为1.5质量份,并且在进行电解槽化学转化之后将电池内的电解液全部排出,并从液口部重新注入了稀硫酸(比重:1.280),除此之外,以与实施例1相同的方式制作了铅蓄电池。

(实施例3)

相对于溶剂100质量份,将表面活性剂A的使用量变更为1.5质量份,除此之外,以与实施例1相同的方式制作了铅蓄电池。

(实施例4)

相对于溶剂100质量份,将表面活性剂A的使用量变更为5.9质量份,除此之外,以与实施例2相同的方式制作了铅蓄电池。

(比较例1)

相对于溶剂100质量份,将表面活性剂A的使用量变更为5.9质量份,除此之外,以与实施例1相同的方式制作了铅蓄电池。

<表面活性剂的定量>

拆分铅蓄电池并取出电解液及用于保持活性物质的管,通过高效液相色谱仪(HPLC)测定了管及电解液中的表面活性剂A的含量。将测定结果示于表1。

<放电性能的评价>

以0.2CA进行了额定容量确认试验。即,在气氛温度30℃下,以0.1CA的电流值恒流充电至放电容量的120%,从而调整为满充电状态。接着,将满充电后的铅蓄电池在水槽(温度:30℃)中放置24小时之后,以0.2CA放电至終止电压1.7V,并测定了此时的放电容量(5小时率容量、0.2CA放电容量、额定容量。单位:Ah)。以比较例1的放电容量的值为100,对放电容量进行了相对比较。将结果示于表1。

<压缩强度的评价>

根据以下述流程测定的压缩率评价了管的压缩强度。使用YASUDA SEIKISEISAKUSHO,LTD.制的YSS式肖伯型厚度测定器,以0.01mm单位测定了以上述流程制作出的玻璃制管的中央部的外径(t0)。接着,将面积4cm2的加压板(圆板)抵押在试样上。然后,从与管的长度方向垂直的方向对管施加1分钟9.8N的载荷,并测定了此时的中央部的外径(t1)。根据下述式测定了压缩率[%]。将结果示于表1。

压缩率=(t0-t1)/t0×100

[表1]

符号说明

10-正极,10a-管,20-负极,40-电解液,100-铅蓄电池。

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