JP7524898B2 - 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。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。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. Additives are sometimes added to the components of lead-acid batteries to impart various functions.
特許文献1には、リグニンスルホン酸塩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ことを特徴とする鉛蓄電池が提案されている。
特許文献2には、有機高分子を含む活性化剤を電槽内への裂開機構を有する小型密閉容器に封入し、小型密閉容器を電槽または蓋部に装着したことを特徴とする鉛蓄電池が提案されている。
特許文献3には、サイズ組成物で被覆された複数の繊維と、バインダ組成物と、1種以上の添加剤とを含み、該添加剤が、ゴム添加剤、ゴム誘導体、アルデヒド、金属塩、エチレン-プロピレンオキサイドブロックコポリマー、硫酸エステル、スルホン酸エステル、リン酸エステル、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、リグニン、フェノールホルムアルデヒド樹脂、セルロース、および木粉などのうち1種以上を含み、該添加剤が、鉛蓄電池における水分損失を減じるように機能し得る繊維貼付マットが提案されている。
鉛蓄電池では、放電が進むにつれて電槽下部の電解液の比重が電槽上部のそれに比べて高くなっていく。また、充電時には電解液の比重差がさらに拡大されていく。このような上下方向における電解液の比重差が生じる現象は成層化と呼ばれる。成層化した状態で充放電を繰り返すと、充放電特性だけでなく、電池寿命が短くなると考えられている。電解液の成層化は、鉛蓄電池を過充電し、電極板でガスを発生させることによって電解液を攪拌することで解消され得るが、ガス発生による電解液の減少(減液)が問題となる。In a lead-acid battery, as the battery is discharged, the specific gravity of the electrolyte in the lower part of the container becomes higher than that in the upper part of the container. Furthermore, during charging, the difference in specific gravity of the electrolyte increases even further. This phenomenon in which a difference in specific gravity between the upper and lower electrolytes occurs is called stratification. It is believed that repeated charging and discharging in a stratified state shortens not only the charge and discharge characteristics but also the battery life. Electrolyte stratification can be eliminated by overcharging the lead-acid battery and agitating the electrolyte by generating gas on the electrode plates, but this gas generation causes a problem of reduction in electrolyte (reduction in electrolyte).
本発明の一側面は、負極集電体と、負極電極材料と、を備える鉛蓄電池用負極板であって、前記負極電極材料が、ポリマー化合物を含み、前記負極板の上端部から下端部に向かう方向をX方向、前記X方向と交差する方向をY方向として、前記Y方向を行方向、前記X方向を列方向とする8行4列の行列状に前記負極板を32等分し、全32領域における前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量の平均値をC0とするとき、前記上端部側から第1~4行の16個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(1-4)と、第5~8行の16個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(5-8)とが、N(1-4)<N(5-8)を満たす、負極板に関する。One aspect of the present invention relates to a negative electrode plate for a lead-acid battery comprising a negative electrode current collector and a negative electrode material, the negative electrode material including a polymer compound, the negative electrode plate being divided into 32 equal parts in a matrix of 8 rows and 4 columns, with the direction from the top end to the bottom end of the negative electrode plate being the X direction and the direction intersecting the X direction being the Y direction, the Y direction being the row direction and the X direction being the column direction, and the average content of the polymer compound in the negative electrode material in all 32 regions being C0, the number N(1-4) of 16 regions in the first to fourth rows from the top end side that have a content of the polymer compound less than C0, and the number N(5-8) of 16 regions in the fifth to eighth rows that have a content of the polymer compound less than C0 satisfy N(1-4) < N(5-8).
本発明の別の側面は、負極集電体と、負極電極材料と、を備える鉛蓄電池用負極板であって、前記負極電極材料が、ポリマー化合物を含み、前記負極板の上端部から下端部に向かう方向をX方向、前記X方向と交差する方向をY方向として、前記Y方向を行方向、前記X方向を列方向とする8行4列の行列状に前記負極板を32等分し、全32領域における前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量の平均値をC0とするとき、上記上端部側から第1~2行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(1-2)と、第3~4行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(3-4)とが、N(1-2)<N(3-4)を満たし、かつ、第5~6行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(5-6)と、第7~8行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(7-8)とが、N(5-6)<N(7-8)を満たす、負極板に関する。Another aspect of the present invention is a negative electrode plate for a lead-acid battery comprising a negative electrode current collector and a negative electrode material, the negative electrode material including a polymer compound, the direction from the upper end to the lower end of the negative electrode plate being the X direction, the direction intersecting the X direction being the Y direction, the negative electrode plate being divided into 32 equal parts in a matrix of 8 rows and 4 columns with the Y direction being the row direction and the X direction being the column direction, and the average content of the polymer compound in the negative electrode material in all 32 regions being C0, the first and second eight regions from the upper end side being the polymer compound, The number N(1-2) of regions in which the polymer compound content is smaller than C0 and the number N(3-4) of the regions in which the polymer compound content is smaller than C0 among the eight regions in the third and fourth rows satisfy N(1-2) < N(3-4), and the number N(5-6) of the regions in which the polymer compound content is smaller than C0 among the eight regions in the fifth and sixth rows and the number N(7-8) of the regions in which the polymer compound content is smaller than C0 among the eight regions in the seventh and eighth rows satisfy N(5-6) < N(7-8).
鉛蓄電池において、電解液の成層化と減液を共に抑制する。 In lead-acid batteries, it suppresses both electrolyte stratification and loss of electrolyte.
[鉛蓄電池]
本発明の実施形態に係る鉛蓄電池は、正極板と、負極板と、電解液と、を備え、正極板は、正極集電体と、正極電極材料とを備え、負極板は、負極集電体と、負極電極材料とを備え、負極電極材料が、ポリマー化合物を含む。ポリマー化合物は、負極電極材料の過電圧を増大させる作用を有する。
[Lead-acid battery]
A lead-acid battery according to an embodiment of the present invention includes a positive plate, a negative plate, and an electrolyte, the positive plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode material, the negative plate includes a negative electrode current collector and a negative electrode material, and the negative electrode material includes a polymer compound that increases the overvoltage of the negative electrode material.
負極板のうち、負極電極材料がポリマー化合物を含む部分では、過充電時に水素が発生しにくくなり、負極電極材料におけるポリマー化合物の含有量が高いほど、水素発生を抑制する傾向が大きくなる。この部分では、電解液の減液が抑制される。また、ポリマー化合物は、過充電電気量を抑制する作用を有する。
ポリマー化合物により負極電極材料中の鉛の表面が覆われた状態となることで、上記のような効果が得られるものと考えられる。一般にポリマー化合物(中でも線状構造を取り易いポリマー化合物)は、負極電極材料中に留まり難く、電解液中に拡散し易いと予想されるが、実際には、負極電極材料中に僅かなポリマー化合物が含まれる場合でも、水素過電圧を上昇させる顕著な効果が得られることが判明した。
In the negative plate, in the portion where the negative electrode material contains the polymer compound, hydrogen is less likely to be generated during overcharging, and the higher the content of the polymer compound in the negative electrode material, the greater the tendency to suppress hydrogen generation. In this portion, the reduction in electrolyte is suppressed. In addition, the polymer compound has the effect of suppressing the amount of electricity in overcharging.
It is believed that the above-mentioned effect is obtained by covering the surface of the lead in the negative electrode material with the polymer compound. Generally, it is expected that polymer compounds (especially those that tend to have a linear structure) are unlikely to remain in the negative electrode material and are likely to diffuse into the electrolyte, but in fact, it has been found that even when a small amount of polymer compound is contained in the negative electrode material, a significant effect of increasing the hydrogen overvoltage is obtained.
一方、負極電極材料がポリマー化合物を含まない部分や、負極電極材料におけるポリマー化合物の含有量が低い部分では、相対的に水素が発生しやすい。電極板の下端部側に水素が発生しやすい部分を設けることで、水素発生による電解液の攪拌が効率的に行われる。すなわち、電解液の成層化が進行しにくくなる。On the other hand, hydrogen is relatively more likely to be generated in parts of the negative electrode material that do not contain polymer compounds or in parts of the negative electrode material that have a low content of polymer compounds. By providing a part where hydrogen is more likely to be generated on the lower end side of the electrode plate, the electrolyte is efficiently stirred by hydrogen generation. In other words, stratification of the electrolyte is less likely to progress.
以上に鑑み、本実施形態では、負極板の上端部(耳部(タブ)を有する側)から下端部に向かう方向をX方向、X方向と交差する方向をY方向として、Y方向を行方向、X方向を列方向とする8行4列の行列状に負極板を32等分し、全32領域における負極電極材料中のポリマー化合物の含有量の平均値をC0とするとき、上端部側から第1~4行の16個の領域のうち、ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(1-4)と、第5~8行の16個の領域のうち、ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(5-8)とが、N(1-4)<N(5-8)を満たす。In view of the above, in this embodiment, the direction from the upper end (the side having the ear portion (tab)) of the negative electrode plate toward the lower end is defined as the X direction, and the direction intersecting the X direction is defined as the Y direction. The negative electrode plate is divided into 32 equal parts in an 8 row by 4 column matrix with the Y direction as the row direction and the X direction as the column direction. When the average value of the polymer compound content in the negative electrode material in all 32 regions is C0, the number N(1-4) of the 16 regions in the 1st to 4th rows from the upper end side that have a polymer compound content less than C0, and the number N(5-8) of the 16 regions in the 5th to 8th rows that have a polymer compound content less than C0 satisfy N(1-4) < N(5-8).
或いは、上端部側から第1~2行の8個の領域のうち、ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(1-2)と、第3~4行の8個の領域のうち、ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(3-4)とが、N(1-2)<N(3-4)を満たし、かつ、第5~6行の8個の領域のうち、ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(5-6)と、第7~8行の8個の領域のうち、ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(7-8)とが、N(5-6)<N(7-8)を満たす。Alternatively, the number N(1-2) of the eight regions in the first and second rows from the top that have a polymer compound content less than C0 and the number N(3-4) of the eight regions in the third and fourth rows that have a polymer compound content less than C0 satisfy N(1-2) < N(3-4), and the number N(5-6) of the eight regions in the fifth and sixth rows that have a polymer compound content less than C0 and the number N(7-8) of the eight regions in the seventh and eighth rows that have a polymer compound content less than C0 satisfy N(5-6) < N(7-8).
X方向は、通常の鉛蓄電池の使用状態における上下方向、すなわち鉛直方向に対応する。このとき、Y方向は、水平方向に対応する。The X direction corresponds to the up-down direction, i.e. the vertical direction, of a lead-acid battery in normal use. The Y direction corresponds to the horizontal direction.
以下、行列状の32領域をそれぞれR(x、y)で示す。ただし、xは行の位置を示す1~8の整数、yは列の位置を示す1~4の整数である。図2は、行列状に32領域に区分された負極板を示す模式図である。 Below, each of the 32 regions in the matrix is represented as R(x, y), where x is an integer from 1 to 8 indicating the row position, and y is an integer from 1 to 4 indicating the column position. Figure 2 is a schematic diagram showing a negative electrode plate divided into 32 regions in a matrix.
また、R(x、y)における負極電極材料中のポリマー化合物の含有量をC(x、y)と定義する。つまり、ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域R(x、y)では、C(x、y)<C0が満たされる。なお、C0およびC(x、y)の測定方法による誤差を考慮して、C0の実測値のC(x、y)の実測値に対する比:C0/C(x、y)が、0.95≦C0/C(x、y)≦1.05を満たす場合には、C0=C(x、y)と見なす。すなわち、C0/C(x、y)が1.05より大きくなる領域R(x、y)をC(x、y)<C0が満たされる領域とする。C(x、y)<C0が満たされる領域は、ポリマー化合物を含まなくてもよい(C(x、y)=0ppmでもよい)。 The content of the polymer compound in the negative electrode material in R(x,y) is defined as C(x,y). That is, in the region R(x,y) where the content of the polymer compound is smaller than C0, C(x,y)<C0 is satisfied. In addition, taking into account the error due to the measurement method of C0 and C(x,y), if the ratio of the actual value of C0 to the actual value of C(x,y): C0/C(x,y) satisfies 0.95≦C0/C(x,y)≦1.05, C0=C(x,y) is considered. In other words, the region R(x,y) where C0/C(x,y) is greater than 1.05 is considered to be the region where C(x,y)<C0 is satisfied. The region where C(x,y)<C0 does not need to contain the polymer compound (C(x,y)=0 ppm may be used).
各領域に含まれる負極電極材料の含有量を測定する場合、対象となる負極板を、既述の8行4列の行列状に32分割して、各領域の試料を準備すればよい。同じ負極板を複数枚準備し、同様に32分割し、(x、y)値が同じ領域の試料同士を混合して試料の量を調整してもよい。When measuring the content of the negative electrode material in each region, the target negative electrode plate can be divided into 32 in the above-mentioned 8-row, 4-column matrix to prepare a sample for each region. Multiple identical negative electrode plates can be prepared and similarly divided into 32, and the amount of sample can be adjusted by mixing samples from regions with the same (x, y) values.
負極板は、更に、以下の条件の少なくとも1つを満たしてもよい。
(1)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(5,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(2)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(6,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(3)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(7,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(4)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(8,y)よりも大きい。
(5)少なくとも1つの列において、C(5,y)~C(8,y)の何れかが、残りの何れよりも小さい。
(6)少なくとも1つの列において、C(8,y)が、残りの何れよりも小さい。
(7)少なくとも1つの列において、C(8,y)が、C(5,y)~C(7,y)の何れよりも小さい。
The negative electrode plate may further satisfy at least one of the following conditions:
(1) In at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than the average value of C(5,y) through C(8,y).
(2) In at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than the average value of C(6,y) through C(8,y).
(3) In at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than the average value of C(7,y) through C(8,y).
(4) In at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than C(8,y).
(5) In at least one column, any of C(5,y) through C(8,y) is smaller than any of the rest.
(6) In at least one column, C(8,y) is smaller than any of the rest.
(7) In at least one column, C(8,y) is smaller than any of C(5,y) through C(7,y).
ポリマー化合物の含有量の平均値C0は、例えば3ppm以上、400ppm以下であればよい。また、上端部側から第1~4行の16個の領域のポリマー化合物の含有量の最大値は、例えば400ppm以下であればよい。The average value C0 of the polymer compound content may be, for example, 3 ppm or more and 400 ppm or less. In addition, the maximum value of the polymer compound content in the 16 regions in the first to fourth rows from the top end side may be, for example, 400 ppm or less.
鉛蓄電池は、電槽に、正極板、負極板および電解液を収容することにより鉛蓄電池を組み立てる工程を含む製造方法により得ることができる。鉛蓄電池の組み立て工程において、セパレータは、通常、正極板と負極板との間に介在するように配置される。鉛蓄電池の組み立て工程は、正極板、負極板および電解液を電槽に収容する工程の後、必要に応じて、正極板および/または負極板を化成する工程を含んでもよい。正極板、負極板、電解液、およびセパレータは、それぞれ、電槽に収容される前に準備される。A lead-acid battery can be obtained by a manufacturing method including a step of assembling a lead-acid battery by placing a positive electrode plate, a negative electrode plate, and an electrolyte in a battery case. In the step of assembling a lead-acid battery, a separator is usually disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The step of assembling a lead-acid battery may include a step of chemically forming the positive electrode plate and/or the negative electrode plate, as necessary, after the step of placing the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the electrolyte in the battery case. The positive electrode plate, the negative electrode plate, the electrolyte, and the separator are each prepared before being placed in the battery case.
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 appearance of an example of a lead-acid battery according to an embodiment of the present invention.
The lead-
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
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や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
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するものであってもよい。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るものであってもよい。The
<第1実施形態>
負極板がN(1-4)<N(5-8)を満たす場合について更に例示的に説明する。
(第1態様)
図3は、本実施形態の第1態様に係る負極板におけるポリマー化合物の分布を示す図である。C(x、y)<C0を満たす領域には、“C<C0”を表示し、それ以外の領域には“-”を表示する。以下、図4~12においても同様である。N(1-4)=0、N(5-8)=4であり、N(1-4)<N(5-8)を満たす。
First Embodiment
A further exemplary case where the negative electrode plates satisfy N(1-4)<N(5-8) will be described.
(First aspect)
3 is a diagram showing the distribution of the polymer compound in the negative electrode plate according to the first aspect of this embodiment. In the region where C(x, y)<C0 is satisfied, "C<C0" is displayed, and in other regions, "-" is displayed. The same applies to the following Figs. 4 to 12. N(1-4)=0, N(5-8)=4, and N(1-4)<N(5-8) is satisfied.
図3の負極板は、最下端部の第8行の領域(R(8、y))の負極電極材料だけがポリマー化合物を含まないか、ポリマー化合物の含有量が少なくなっている。この場合、負極板の最下端部の領域では、それ以外の領域よりも水素が発生しやすいため、電解液が効率よく攪拌され得る。In the negative electrode plate of FIG. 3, only the negative electrode material in the eighth row region (R(8,y)) at the bottom end does not contain a polymer compound or has a low polymer compound content. In this case, hydrogen is more likely to be generated in the bottom end region of the negative electrode plate than in other regions, so the electrolyte can be stirred more efficiently.
なお、図3に示した分布に限らず、少なくとも1つの列において、C(8、y)<C0を満たしてもよい。この場合、本態様の負極板では、少なくとも1つの列において、以下が満たされている。 The distribution is not limited to that shown in FIG. 3, and may satisfy C(8,y)<C0 in at least one column. In this case, in the negative electrode plate of this embodiment, the following is satisfied in at least one column.
(1)C(1,y)~C(4,y)の平均値がC(5,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(2)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(6,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(3)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(7,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(4)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(8,y)よりも大きい。
(5)C(5,y)~C(8,y)の何れかが、残りの何れよりも小さい。
(6)C(8,y)が、残りの何れよりも小さい。
(7)C(8,y)が、C(5,y)~C(7,y)の何れよりも小さい。
(1) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(5,y) to C(8,y).
(2) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(6,y) to C(8,y).
(3) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(7,y) to C(8,y).
(4) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than C(8,y).
(5) Any of C(5,y) to C(8,y) is smaller than any of the rest.
(6) C(8,y) is smaller than any of the rest.
(7) C(8,y) is smaller than any of C(5,y) to C(7,y).
(第2態様)
図4は、本実施形態の第2態様に係る負極板におけるポリマー化合物の分布を示す図である。N(1-4)=0、N(5-8)=4であり、N(1-4)<N(5-8)を満たす。
(Second Aspect)
4 is a diagram showing the distribution of the polymer compound in the negative electrode plate according to the second aspect of the present embodiment, where N(1-4)=0 and N(5-8)=4, and N(1-4)<N(5-8) is satisfied.
図4の負極板は、第7行の領域(R(7、y))の負極電極材料だけがポリマー化合物を含まないか、ポリマー化合物の含有量が少なくなっている。この場合にも、負極板の最下端部に近い領域で、それ以外の領域よりも水素が発生しやすいため、電解液が効率よく攪拌され得る。In the negative electrode plate of Figure 4, only the negative electrode material in the seventh row region (R(7,y)) does not contain a polymer compound or has a low polymer compound content. In this case, too, hydrogen is more likely to be generated in the region near the bottom end of the negative electrode plate than in other regions, so the electrolyte can be stirred more efficiently.
なお、図4に示した分布に限らず、少なくとも1つの列において、C(7、y)<C0を満たしてもよい。この場合、本態様の負極板では、少なくとも1つの列において、以下が満たされている。 Note that the distribution is not limited to that shown in FIG. 4, and C(7,y)<C0 may be satisfied in at least one column. In this case, in the negative electrode plate of this embodiment, the following is satisfied in at least one column.
(1)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(5,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(2)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(6,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(3)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(7,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい例。
(5)C(5,y)~C(8,y)の何れかが、残りの何れよりも小さい。
(1) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(5,y) to C(8,y).
(2) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(6,y) to C(8,y).
(3) An example in which the average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(7,y) to C(8,y).
(5) Any of C(5,y) to C(8,y) is smaller than any of the rest.
(第3態様)
図5は、本実施形態の第3態様に係る負極板におけるポリマー化合物の分布を示す図である。N(1-4)=0、N(5-8)=4であり、N(1-4)<N(5-8)を満たす。
(Third aspect)
5 is a diagram showing the distribution of the polymer compound in the negative electrode plate according to the third aspect of this embodiment. N(1-4)=0, N(5-8)=4, and N(1-4)<N(5-8) are satisfied.
図5の負極板は、第5行の領域(R(5、y))の負極電極材料だけがポリマー化合物を含まないか、ポリマー化合物の含有量が少なくなっている。この場合にも、負極板の下端部寄りの領域で、上端部寄りの領域よりも水素が発生しやすいため、電解液が比較的効率よく攪拌され得る。In the negative electrode plate of Figure 5, only the negative electrode material in the fifth row region (R(5,y)) does not contain a polymer compound or has a low polymer compound content. In this case, too, hydrogen is more likely to be generated in the region near the bottom end of the negative electrode plate than in the region near the top end, so the electrolyte can be stirred relatively efficiently.
なお、図5に示した分布に限らず、少なくとも1つの列において、C(5、y)<C0を満たしてもよい。この場合、本態様の負極板では、少なくとも1つの列において、以下が満たされている。
(1)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(5,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(5)C(5,y)~C(8,y)の何れかが、残りの何れよりも小さい。
In addition, the distribution is not limited to that shown in Fig. 5, and C(5,y) < C0 may be satisfied in at least one column. In this case, in the negative electrode plate of this embodiment, the following is satisfied in at least one column.
(1) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(5,y) to C(8,y).
(5) Any of C(5,y) to C(8,y) is smaller than any of the rest.
(第4態様)
図6は、本実施形態の第4態様に係る負極板におけるポリマー化合物の分布を示す図である。N(1-4)=4、N(5-8)=8であり、N(1-4)<N(5-8)を満たす。
(Fourth aspect)
6 is a diagram showing the distribution of the polymer compound in the negative electrode plate according to the fourth aspect of the present embodiment. N(1-4)=4, N(5-8)=8, and N(1-4)<N(5-8) are satisfied.
図6の負極板は、第4行の領域(R(4、y))と第7、8行の領域(R(7、y)、R(8、y))の負極電極材料だけがポリマー化合物を含まないか、ポリマー化合物の含有量が少なくなっている。この場合にも、負極板の最下端部を含むより広い領域で、それ以外の領域よりも水素が発生しやすいため、電解液が比較的効率よく攪拌され得る。また、中央付近の第4行の領域の負極電極材料がポリマー化合物を含まないか、ポリマー化合物の含有量が少なくなっているので、更に電解液の攪拌効率が向上し得る。In the negative electrode plate of FIG. 6, only the negative electrode material in the fourth row region (R(4,y)) and the seventh and eighth row regions (R(7,y), R(8,y)) does not contain a polymer compound or has a low polymer compound content. Even in this case, hydrogen is more likely to be generated in a wider region including the bottom end of the negative electrode plate than in other regions, so the electrolyte can be stirred relatively efficiently. In addition, since the negative electrode material in the fourth row region near the center does not contain a polymer compound or has a low polymer compound content, the electrolyte stirring efficiency can be further improved.
なお、図6に示した分布に限らず、少なくとも1つの列において、C(4、y)<C0、C(7、y)<C0およびC(8、y)<C0を満たしてもよい。この場合、本態様の負極板では、少なくとも1つの列において、以下が満たされている。 The distribution is not limited to that shown in FIG. 6, and may satisfy C(4,y)<C0, C(7,y)<C0, and C(8,y)<C0 in at least one column. In this case, in the negative electrode plate of this embodiment, the following is satisfied in at least one column.
(1)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(5,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(2)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(6,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(3)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(7,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい。
(4)C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(8,y)よりも大きい。
(1) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(5,y) to C(8,y).
(2) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(6,y) to C(8,y).
(3) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than the average value of C(7,y) to C(8,y).
(4) The average value of C(1,y) to C(4,y) is greater than C(8,y).
<第2実施形態>
次に、負極板がN(1-2)<N(3-4)を満たし、かつN(5-6)<N(7-8)を満たす場合について更に例示的に説明する。
(第1態様)
図7は、本実施形態の第1態様に係る負極板におけるポリマー化合物の分布を示す図である。N(1-2)=0、N(3-4)=4であり、N(1-2)<N(3-4)を満たす。また、N(5-6)=0、N(7-8)=4であり、N(5-6)<N(7-8)を満たす。
Second Embodiment
Next, a case where the negative electrode plates satisfy N(1-2)<N(3-4) and N(5-6)<N(7-8) will be further exemplarily described.
(First aspect)
7 is a diagram showing the distribution of the polymer compound in the negative electrode plate according to the first aspect of this embodiment. N(1-2)=0, N(3-4)=4, and N(1-2)<N(3-4). In addition, N(5-6)=0, N(7-8)=4, and N(5-6)<N(7-8).
図7の負極板は、第4行の領域(R(4、y))と第8行の領域(R(8、y))の負極電極材料だけがポリマー化合物を含まないか、ポリマー化合物の含有量が少なくなっている。この場合、負極板の最下端部の領域で、それ以外の領域よりも水素が発生しやすいため、電解液が比較的効率よく攪拌され得る。また、中央付近の第4行の領域の負極電極材料がポリマー化合物を含まないか、ポリマー化合物の含有量が少なくなっているので、更に電解液の攪拌効率が向上し得る。In the negative electrode plate of FIG. 7, only the negative electrode material in the fourth row region (R(4,y)) and the eighth row region (R(8,y)) does not contain a polymer compound or has a low polymer compound content. In this case, hydrogen is more likely to be generated in the region at the bottom end of the negative electrode plate than in other regions, so the electrolyte can be stirred relatively efficiently. In addition, since the negative electrode material in the fourth row region near the center does not contain a polymer compound or has a low polymer compound content, the electrolyte stirring efficiency can be further improved.
なお、図7に示した分布に限らず、少なくとも1つの列において、C(4、y)<C0およびC(8、y)<C0を満たしてもよい。 Note that the distribution is not limited to that shown in Figure 7, and at least one column may satisfy C(4, y) < C0 and C(8, y) < C0.
(第2態様)
図8は、本実施形態の第2態様に係る負極板におけるポリマー化合物の分布を示す図である。N(1-2)=0、N(3-4)=8であり、N(1-2)<N(3-4)を満たす。また、N(5-6)=0、N(7-8)=4であり、N(5-6)<N(7-8)を満たす。
(Second Aspect)
8 is a diagram showing the distribution of the polymer compound in the negative electrode plate according to the second aspect of this embodiment. N(1-2)=0, N(3-4)=8, and N(1-2)<N(3-4). In addition, N(5-6)=0, N(7-8)=4, and N(5-6)<N(7-8).
図8の負極板は、第3、4行の領域(R(3、y)、R(4、y))と第8行の領域(R(8、y))の負極電極材料だけがポリマー化合物を含まないか、ポリマー化合物の含有量が少なくなっている。この場合、負極板の最下端部の領域で、それ以外の領域よりも水素が発生しやすいため、電解液が比較的効率よく攪拌され得る。また、中央付近の第3、4行の領域の負極電極材料がポリマー化合物を含まないか、ポリマー化合物の含有量が少なくなっているので、更に電解液の攪拌効率が向上し得る。In the negative electrode plate of FIG. 8, only the negative electrode material in the third and fourth row regions (R(3,y), R(4,y)) and the eighth row region (R(8,y)) does not contain a polymer compound or has a low polymer compound content. In this case, hydrogen is more likely to be generated in the region at the bottom end of the negative electrode plate than in other regions, so the electrolyte can be stirred relatively efficiently. In addition, since the negative electrode material in the third and fourth row regions near the center does not contain a polymer compound or has a low polymer compound content, the electrolyte stirring efficiency can be further improved.
なお、図8に示した分布に限らず、少なくとも1つの列において、C(3、y)<C0、C(4、y)<C0およびC(8、y)<C0を満たしてもよい。In addition, the distribution is not limited to that shown in Figure 8, and at least one column may satisfy C(3, y) < C0, C(4, y) < C0, and C(8, y) < C0.
上記第1実施形態および第2実施形態は、例示に過ぎず、水素ガスが下端部寄りでより多く発生する形態であればよい。The above first and second embodiments are merely examples, and any configuration in which more hydrogen gas is generated near the lower end may be used.
負極電極材料に含ませるポリマー化合物は、負極電極材料の過電圧を増大させる作用を有すればよい。また、そのようなポリマー化合物は、過充電電気量を抑制する作用も同時に有し得る。以下に、好ましいポリマー化合物である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、もしくは、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について詳述する。なお、1H-NMRスペクトルの3.2ppm以上3.8ppm以下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。ここで、1H-NMRスペクトルは、重クロロホルムを溶媒として用いて測定される。 The polymer compound contained in the negative electrode material may have the effect of increasing the overvoltage of the negative electrode material. In addition, such a polymer compound may also have the effect of suppressing the amount of electricity in overcharging at the same time. A detailed description is given below of a preferred polymer compound, which is a polymer compound having a peak in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in the chemical shift of the 1 H-NMR spectrum, or a polymer compound containing a repeating structure of an oxy C 2-4 alkylene unit. The peak appearing in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in the 1 H-NMR spectrum is derived from the oxy C 2-4 alkylene unit. Here, the 1 H-NMR spectrum is measured using deuterated chloroform as a solvent.
ポリマー化合物の効果を得るには、ポリマー化合物を鉛や硫酸鉛の近傍に存在させることが必要になる。そのため、本発明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。負極電極材料以外の鉛蓄電池の構成要素にポリマー化合物が含まれているか否かに拘わらず、負極電極材料がポリマー化合物を含有していることが重要である。負極板の所望の箇所の負極電極材料にポリマー化合物を含有させることで、当該箇所の水素過電圧を上昇させることができる。To obtain the effect of the polymer compound, it is necessary for the polymer compound to be present in the vicinity of lead or lead sulfate. Therefore, in the lead-acid battery according to the present invention, the negative electrode material contains the above-mentioned polymer compound. It is important that the negative electrode material contains a polymer compound, regardless of whether or not the components of the lead-acid battery other than the negative electrode material contain a polymer compound. By including a polymer compound in the negative electrode material at a desired location on the negative plate, the hydrogen overvoltage at that location can be increased.
一般に、鉛蓄電池では、過充電時の反応は、鉛と電解液との界面における水素イオンの還元反応に大きく影響される。そのため、本発明に係る鉛蓄電池においては、ポリマー化合物により負極活物質である鉛の表面が覆われた状態となることで、水素過電圧が上昇し、過充電時にプロトンから水素が発生する副反応が阻害されるものと考えられる。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ことで線状構造を取り易くなるため、負極電極材料中に留まり難く、電解液中に拡散し易いと予想される。ところが、本発明者らは、実際には、負極電極材料中にごく僅かなポリマー化合物が含まれる場合でも、水素過電圧を上昇させる効果が得られることを見出した。このことから、ポリマー化合物を負極電極材料中に含有させることで、鉛の近傍に存在させることができ、これにより、オキシC2-4アルキレンユニットの鉛に対する高い吸着作用が発揮されるものと考えられる。また、ごく僅かなポリマー化合物でも、水素過電圧を上昇させる効果が得られることから、ポリマー化合物が鉛の表面に薄く広がった状態となり、鉛表面の広範囲な領域で水素イオンの還元反応が抑制されると考えられる。このことは、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。また、過充電時の水素発生が抑制されることで、減液を低減できるため、鉛蓄電池の長寿命化に有利である。 In general, in a lead-acid battery, the reaction during overcharging is greatly influenced by the reduction reaction of hydrogen ions at the interface between lead and the electrolyte. Therefore, in the lead-acid battery according to the present invention, the surface of the lead, which is the negative electrode active material, is covered with a polymer compound, and it is considered that the hydrogen overvoltage increases and the side reaction in which hydrogen is generated from protons during overcharging is inhibited. Since the polymer compound has an oxy-C 2-4 alkylene unit and is likely to have a linear structure, it is expected that the polymer compound is unlikely to remain in the negative electrode material and is likely to diffuse into the electrolyte. However, the present inventors have found that, in reality, even if a very small amount of the polymer compound is contained in the negative electrode material, the effect of increasing the hydrogen overvoltage can be obtained. From this, it is considered that by including the polymer compound in the negative electrode material, it can be present in the vicinity of lead, and this causes the oxy-C 2-4 alkylene unit to exhibit a high adsorption effect on lead. In addition, even a very small amount of polymer compound can increase the hydrogen overvoltage, so the polymer compound spreads thinly over the lead surface, and it is considered that the reduction reaction of hydrogen ions is suppressed over a wide area of the lead surface. This is not inconsistent with the fact that polymer compounds tend to have a linear structure. In addition, suppressing hydrogen generation during overcharging reduces loss of electrolyte, which is advantageous for extending the life of lead-acid batteries.
一般に、蓄電池では、電解液に硫酸水溶液が用いられるため、有機系添加剤(オイル、高分子、または有機防縮剤など)を負極電極材料中に含有させると、電解液への溶出と鉛への吸着とのバランスを取ることが難しくなる。例えば、鉛への吸着性が低い有機系添加剤を用いると、電解液中に溶出し易くなり、水素過電圧を上昇させ難くなる。一方、鉛への吸着性が高い有機系添加剤を用いると、鉛表面に薄く付着させることが難しくなり、有機系添加剤が鉛の細孔内に偏在した状態となり易い。 In general, storage batteries use an aqueous sulfuric acid solution as the electrolyte, so if an organic additive (such as oil, polymer, or organic shrinkage inhibitor) is included in the negative electrode material, it becomes difficult to balance dissolution into the electrolyte and adsorption to lead. For example, if an organic additive with low adsorption to lead is used, it will be more likely to dissolve into the electrolyte, making it difficult to increase hydrogen overvoltage. On the other hand, if an organic additive with high adsorption to lead is used, it will be difficult to adhere thinly to the lead surface, and the organic additive will tend to be unevenly distributed within the pores of the lead.
また、一般に、鉛の表面が有機系添加剤で覆われると、水素イオンの還元反応が起こり難くなるため、過充電電気量は減少する傾向にある。鉛の表面が有機系添加剤で覆われた状態になると、放電時に生成した硫酸鉛が充電時に溶出し難くなるため、充電受入性は低下する。そのため、充電受入性の低下抑制と、過充電電気量の低減とは、トレードオフの関係にあり、両立させることは従来困難であった。さらに、有機系添加剤が鉛の細孔内で偏在した状態となると、十分な過充電電気量の低減効果を確保するには、負極電極材料中の有機系添加剤の含有量を多くする必要がある。しかし、有機系添加剤の含有量を多くすると、充電受入性が大きく低下する。In addition, generally, when the surface of lead is covered with organic additives, the reduction reaction of hydrogen ions is less likely to occur, and the overcharge quantity of electricity tends to decrease. When the surface of lead is covered with organic additives, lead sulfate generated during discharge is less likely to dissolve during charging, and charge acceptance decreases. Therefore, there is a trade-off between suppressing the decrease in charge acceptance and reducing the overcharge quantity of electricity, and it has been difficult to achieve both in the past. Furthermore, when the organic additives are unevenly distributed within the pores of the lead, the content of the organic additives in the negative electrode material needs to be increased in order to ensure a sufficient effect of reducing the overcharge quantity of electricity. However, increasing the content of the organic additives significantly reduces charge acceptance.
鉛の細孔内で有機系添加剤が偏在した状態になると、偏在した有機系添加剤の立体障害により、イオン(鉛イオンおよび硫酸イオンなど)の移動が阻害される。そのため、低温ハイレート(HR)性能も低下する。十分な過充電電気量の低減効果を確保するために、有機系添加剤の含有量を多くすると、細孔内におけるイオンの移動もさらに阻害され、低温HR放電性能も低下することになる。When organic additives become unevenly distributed within the pores of the lead, the steric hindrance of the unevenly distributed organic additives inhibits the movement of ions (such as lead ions and sulfate ions). This also reduces low-temperature high-rate (HR) performance. If the content of organic additives is increased in order to ensure a sufficient reduction in the amount of overcharge electricity, the movement of ions within the pores will be further inhibited, and low-temperature HR discharge performance will also decrease.
それに対し、本発明に係る鉛蓄電池では、オキシC2-4アルキレンユニットを有するポリマー化合物を負極電極材料中に含有させることで、上述のように、薄く広がった状態のポリマー化合物で鉛表面が覆われることになる。そのため、他の有機系添加剤を用いる場合に比べて、負極電極材料中の含有量が少量でも、水素過電圧を上昇させる効果や過充電電気量を低減させる効果を確保することができる。また、ポリマー化合物は、鉛表面を薄く覆うため、放電時に生成する硫酸鉛の充電時における溶出が阻害され難くなり、これにより充電受入性の低下を抑制することもできる。よって、水素過電圧を上昇させるとともに過充電電気量を低減しながら、充電受入性の低下を抑制することができる。鉛の細孔内におけるポリマー化合物の偏在が抑制されるため、イオンが移動し易くなり、低温HR放電性能の低下を抑制することもできる。 In contrast, in the lead-acid battery according to the present invention, by incorporating a polymer compound having an oxy-C 2-4 alkylene unit in the negative electrode material, the lead surface is covered with the polymer compound in a thinly spread state as described above. Therefore, compared with the case of using other organic additives, even if the content in the negative electrode material is small, the effect of increasing hydrogen overvoltage and the effect of reducing the overcharge charge amount can be secured. In addition, since the polymer compound thinly covers the lead surface, the elution of lead sulfate generated during discharge during charging is less likely to be inhibited, and this can also suppress the decrease in charge acceptance. Therefore, it is possible to suppress the decrease in charge acceptance while increasing hydrogen overvoltage and reducing the overcharge charge amount. Since the uneven distribution of the polymer compound in the pores of the lead is suppressed, ions can easily move, and the decrease in low-temperature HR discharge performance can also be suppressed.
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%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、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、より効果的に水素過電圧を上昇させるとともに過充電電気量を低減することができる。また、充電受入性および/または低温HR放電性能の低下抑制効果をさらに高めることができる。 In the lead acid battery according to one aspect of the present invention, the polymer compound may contain 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, the ratio of the integral value of the peak at 3.2 ppm to 3.8 ppm to the total integral value of this peak, the integral value of the peak of the hydrogen atom of the -CH 2 - group bonded to the oxygen atom, and the integral value of the peak of the hydrogen atom of the -CH< group bonded to the oxygen atom is preferably 85% or more. Such a polymer compound contains a large number of oxy C 2-4 alkylene units in the molecule. Therefore, it is considered that it is easily adsorbed to lead, and that it is easy to take a linear structure, so that it is easy to thinly cover the lead surface. Therefore, it is possible to more effectively increase the hydrogen overvoltage and reduce the overcharge electricity quantity. In addition, it is possible to further enhance the effect of suppressing the deterioration of the charge acceptance and/or the low-temperature HR discharge performance.
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、鉛に対してより吸着し易くなるくなるとともに、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、より効果的に水素過電圧を上昇させるとともに過充電電気量を低減することができる。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 an oxy C 2-4 alkylene unit. When a polymer compound containing a repeating structure of an oxy C 2-4 alkylene unit is used, it is considered that the polymer compound is more likely to be adsorbed to lead and is more likely to have a linear structure, which makes it easier to thinly cover the lead surface. Therefore, it is possible to more effectively increase the hydrogen overvoltage and reduce the overcharge electricity quantity.
本明細書中、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単位を有するか、および/または数平均分子量(Mn)が500以上であるものをいうものとする。 In this specification, the polymer compound refers to one having a repeating unit of an oxyC 2-4 alkylene unit and/or a number average molecular weight (Mn) of 500 or more.
なお、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。 The oxy C 2-4 alkylene unit is a unit represented by —O—R 1 — (R 1 represents a C 2-4 alkylene group).
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、充電受入性の低下をさらに抑制することができる。また、水素過電圧を上昇させ、過充電電気量を低減する効果が高いため、水素ガス発生をより効果的に抑制できるとともに、高い減液抑制効果が得られる。 The polymer compound may contain at least one selected from the group consisting of an etherified product of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxy C 2-4 alkylene unit and an esterified product of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxy C 2-4 alkylene unit. Here, 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 an oxy C 2-4 alkylene, and a C 2-4 alkylene oxide adduct of a polyol. When such a polymer compound is used, the decrease in charge acceptance can be further suppressed. In addition, since the effect of increasing the hydrogen overvoltage and reducing the overcharge electricity amount is high, hydrogen gas generation can be more effectively suppressed and a high effect of suppressing the reduction in the liquid loss can be obtained.
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。 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 considered to have an excellent balance between high adsorption to lead and ease of spreading thinly on the lead surface.
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少量(例えば、400ppm未満)であっても水素過電圧を上昇させるとともに過充電電気量を低減させることができる。また、含有量が少量でも十分な過充電電気量の低減効果を確保できるため、充電受入性の低下を抑制することもできる。鉛細孔内におけるポリマー化合物の立体障害を低減できるとともに、水素ガスの衝突に起因する負極活物質の構造変化も抑制できるため、高温軽負荷試験後であっても、低温HR放電性能の低下を抑制することもできる。より高い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、8ppmより多いことが好ましい。 In this way, the polymer compound has high adsorption to lead, but can also thinly cover the lead surface, so that even if the content of the polymer compound in the negative electrode material is small (for example, less than 400 ppm), it can increase the hydrogen overvoltage and reduce the overcharge charge. In addition, even if the content is small, it is possible to ensure a sufficient effect of reducing the overcharge charge, so that it is also possible to suppress a decrease in charge acceptance. Since it is possible to reduce the steric hindrance of the polymer compound in the lead pores and to suppress the structural change of the negative electrode active material caused by the collision of hydrogen gas, it is also possible to suppress a decrease in low-temperature HR discharge performance even after a high-temperature light-load test. From the viewpoint of ensuring a higher effect, it is preferable that the content of the polymer compound in the negative electrode material is more than 8 ppm.
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。この場合、ポリマー化合物が負極電極材料中に留まり易いことに加え、鉛に対する吸着性が高まるため、水素過電圧を上昇させる効果や過充電電気量を低減する効果がより高まる。
また、水素ガスが負極電極材料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。よって、負極活物質の構造変化が起こりやすい高温軽負荷試験の後であっても、低温HR放電性能の低下を抑制する効果を高めることができる。
The polymer compound preferably contains a compound having an Mn of at least 1000. In this case, the polymer compound is more likely to remain in the negative electrode material and has higher adsorption to lead, thereby further enhancing the effect of increasing hydrogen overvoltage and the effect of reducing the overcharge electricity quantity.
In addition, the structure of the negative electrode active material can be prevented from being changed due to collision of hydrogen gas with the negative electrode material, and therefore, even after a high-temperature light-load test in which the structure of the negative electrode active material is likely to be changed, the effect of preventing the deterioration of low-temperature HR discharge performance can be improved.
なお、ポリマー化合物を負極板の所定の箇所の負極電極材料中により多く、もしくは、より少なく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/またはセパレータなど)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など)に含有させてもよい。 Note that 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 a larger or smaller amount in the negative electrode material at a predetermined location of the negative plate. The polymer compound may be contained in any of the components of the lead-acid battery (e.g., the negative plate, the positive plate, the electrolyte, and/or the separator, etc.) when the lead-acid battery is produced. The polymer compound may be contained in one component, or in two or more components (e.g., the negative plate and the electrolyte, etc.).
負極電極材料は、さらに硫黄元素含有量が2000μmol/g以上の有機防縮剤(第1有機防縮剤)を含んでもよい。このような有機防縮剤とポリマー化合物とを併用することで、充電受入性の低下をさらに抑制できる。充電受入性は、負極板における充電時の硫酸鉛の溶解速度に支配される。放電時に生成する硫酸鉛の粒子径は、放電量が同じ場合、第1有機防縮剤を用いると、硫黄元素含有量が小さい(例えば、2000μmol/g未満、好ましくは1000μmol/g以下の)有機防縮剤(第2有機防縮剤)を用いる場合に比べて小さくなり、硫酸鉛の比表面積が大きくなる。そのため、第1有機防縮剤を用いる場合には、第2有機防縮剤を用いる場合に比べて、硫酸鉛の表面がポリマー化合物により被覆される割合が小さくなる。そのため、硫酸鉛の溶解が阻害されにくくなり、充電受入性の低下が抑制されると考えられる。The negative electrode material may further contain an organic shrinkage inhibitor (first organic shrinkage inhibitor) having a sulfur element content of 2000 μmol/g or more. By using such an organic shrinkage inhibitor in combination with a polymer compound, the decrease in charge acceptance can be further suppressed. The charge acceptance is governed by the dissolution rate of lead sulfate during charging in the negative electrode plate. When the first organic shrinkage inhibitor is used, the particle size of lead sulfate generated during discharge is smaller than that when an organic shrinkage inhibitor (second organic shrinkage inhibitor) having a small sulfur element content (e.g., less than 2000 μmol/g, preferably 1000 μmol/g or less) is used, and the specific surface area of lead sulfate is larger, when the first organic shrinkage inhibitor is used, compared to when the second organic shrinkage inhibitor is used. Therefore, when the first organic shrinkage inhibitor is used, the proportion of the surface of lead sulfate covered by the polymer compound is smaller than that when the second organic shrinkage inhibitor is used. Therefore, it is considered that the dissolution of lead sulfate is less likely to be inhibited, and the decrease in charge acceptance is suppressed.
負極電極材料は、第2有機防縮剤を含んでもよい。第2有機防縮剤とポリマー化合物とを併用することで、コロイドの粒子径を小さくすることができるため、低温HR放電性能の低下を抑制する効果をさらに高めることができる。The negative electrode material may contain a second organic shrinkage inhibitor. By using the second organic shrinkage inhibitor in combination with a polymer compound, the colloid particle size can be reduced, thereby further enhancing the effect of suppressing the deterioration of low-temperature HR discharge performance.
負極電極材料は、第1有機防縮剤に加え、第2有機防縮剤を含んでもよい。第1有機防縮剤および第2有機防縮剤とポリマー化合物とを併用することで、充電受入性の低下を抑制する効果を相乗的に高めることができる。The negative electrode material may contain a second organic shrinkage inhibitor in addition to the first organic shrinkage inhibitor. By using the first organic shrinkage inhibitor and the second organic shrinkage inhibitor in combination with a polymer compound, the effect of suppressing the decrease in charge acceptance can be synergistically enhanced.
第1有機防縮剤は、硫黄含有基を有する芳香族化合物のユニットを含む縮合物を含み、縮合物は、芳香族化合物のユニットとして、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んでもよい。また、縮合物は、ビスアレーン化合物のユニットと、単環式の芳香族化合物のユニットとを含むものであってもよい。単環式の芳香族化合物のユニットは、ヒドロキシアレーン化合物のユニットを含んでもよい。このような縮合物は、常温より高い環境を経験しても、低温HR放電性能が損なわれないため、高温軽負荷試験後の低温HR放電性能の低下を抑制する上でより有利である。The first organic shrinkage inhibitor includes a condensate containing a unit of an aromatic compound having a sulfur-containing group, and the condensate may include at least one selected from the group consisting of a unit of a bisarene compound and a unit of a monocyclic aromatic compound as the unit of the aromatic compound. The condensate may also include a unit of a bisarene compound and a unit of a monocyclic aromatic compound. The unit of the monocyclic aromatic compound may include a unit of a hydroxyarene compound. Such a condensate is more advantageous in suppressing the deterioration of the low-temperature HR discharge performance after a high-temperature light-load test because the low-temperature HR discharge performance is not impaired even when the condensate experiences an environment higher than room temperature.
有機防縮剤中の硫黄元素の含有量がXμmol/gであるとは、有機防縮剤の1g当たりに含まれる硫黄元素の含有量がXμmolであることをいう。The sulfur element content in an organic shrinkage inhibitor is X μmol/g, which means that the sulfur element content per 1 g of the organic shrinkage inhibitor is X μmol.
なお、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量、および電解液中のポリマー化合物の濃度は、それぞれ、満充電状態の鉛蓄電池について求めるものとする。 The content of the polymer compound in the negative electrode material and the concentration of the polymer compound in the electrolyte shall be determined for a lead-acid battery in a fully charged state.
鉛蓄電池は、制御弁式(密閉式)鉛蓄電池および液式(ベント式)鉛蓄電池のいずれでもでもよい。 The lead-acid battery may be either a valve-regulated (sealed) lead-acid battery or a flooded (vented) lead-acid battery.
本明細書中、液式の鉛蓄電池の満充電状態は、JIS D 5301:2006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(Ah)として記載の数値の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満充電状態とは、25℃±2℃の気槽中で、定格容量(Ah)に記載の数値の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(Ah)として記載の数値の0.005倍になった時点で充電を終了した状態である。なお、定格容量として記載の数値は単位をAhとした数値である。定格容量として記載の数値を元に設定される電流の単位はAとする。In this specification, the fully charged state of a liquid-type lead-acid battery is defined by the definition of JIS D 5301:2006. More specifically, the fully charged state is a state in which a lead-acid battery is charged at a current (A) 0.2 times the value listed as the rated capacity (Ah) until the terminal voltage during charging or the electrolyte density converted to a temperature of 20°C, measured every 15 minutes, shows a constant value with three significant digits three times in a row. In addition, the fully charged state of a valve-regulated lead-acid battery is a state in which constant current and constant voltage charging of 2.23 V/cell is performed in an air tank at 25°C ± 2°C at a current (A) 0.2 times the value listed as the rated capacity (Ah), and charging is terminated when the charging current during constant voltage charging becomes 0.005 times the value listed as the rated capacity (Ah). The value listed as the rated capacity is in Ah units. The unit of current set based on the value listed as the rated capacity is A.
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ものをいう。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 already been chemically prepared and has been fully charged. A lead-acid battery can be fully charged immediately after chemical preparation, or after some time has passed since chemical preparation (for example, a lead-acid battery that has been in use (preferably in the early stages of use) after chemical preparation can be fully charged). An early stage battery is one that has not been in use for very long and has hardly deteriorated at all.
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)により求められるものである。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。In this specification, the number average molecular weight Mn is determined by gel permeation chromatography (GPC). The standard substance used to determine Mn is polyethylene glycol.
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るものではない。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、通常、負極電極材料に加え、負極集電体を備える。負極電極材料は、負極板から負極集電体を除いたものである。なお、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)は負極板と一体として使用されるため、負極板に含まれるものとする。また、負極板がこのような部材を含む場合には、負極電極材料は、負極集電体および貼付部材を除いたものである。ただし、セパレータにマットなどの貼付部材が貼り付けられている場合には、貼付部材の厚みは、セパレータの厚みに含まれる。
[Lead-acid battery]
(Negative plate)
A negative electrode plate usually includes a negative electrode current collector in addition to a negative electrode material. The negative electrode material is the negative electrode plate excluding the negative electrode current collector. Note that a member such as a mat or pasting paper may be attached to the negative electrode plate. Such members (attaching members) are used integrally with the negative electrode plate, and are therefore included in the negative electrode plate. In addition, when the negative electrode plate includes such members, the negative electrode material is the negative electrode material excluding the negative electrode current collector and the attaching member. However, when an attaching member such as a mat is attached to the separator, the thickness of the attaching member is included in the thickness of the separator.
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、エキスパンド加工や打ち抜き(パンチング)加工が挙げられる。負極集電体として負極格子を用いると、負極電極材料を担持させ易いため好ましい。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. It is preferable to use a negative electrode grid 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-Sb系合金、Pb-Ca系合金、Pb-Ca-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。負極集電体は、表面層を備えていてもよい。負極集電体の表面層と内側の層とは組成が異なるものであってもよい。表面層は、負極集電体の耳部に形成されていてもよい。耳部の表面層は、SnまたはSn合金を含有するものであってもよい。The lead alloy used in the negative electrode current collector may be any of Pb-Sb alloy, Pb-Ca alloy, and Pb-Ca-Sn alloy. These lead or lead alloys may further contain at least one selected from the group consisting of Ba, Ag, Al, Bi, As, Se, Cu, etc. as an additive element. The negative electrode current collector may have a surface layer. The surface layer and the inner layer of the negative electrode current collector may have different compositions. The surface layer may be formed on the ear of the negative electrode current collector. The surface layer of the ear may contain Sn or an Sn alloy.
負極板の少なくとも一部において、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(鉛もしくは硫酸鉛)を含んでいる。負極電極材料は、防縮剤、炭素質材料、および/または他の添加剤を含んでもよい。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、これらに限定されるものではない。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。In at least a portion of the negative plate, the negative electrode material contains the above polymer compound. The negative electrode material further contains a negative electrode active material (lead or lead sulfate) that develops capacity through an oxidation-reduction reaction. The negative electrode material may contain a shrinkage inhibitor, a carbonaceous material, and/or other additives. Examples of additives include, but are not limited to, barium sulfate and fibers (such as resin fibers). Note that the negative electrode active material in a charged state is sponge-like lead, but unformed negative plates are usually 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 range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less in the chemical shift of the 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
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むものであってもよく、二種以上のオキシC2-4アルキレンユニットを含むものであってもよい。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 may contain two or more types of oxy C2-4 alkylene units. The polymer compound may contain one type of the repeating structure, or may contain two or more types of repeating structures.
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 (poly C2-4 alkylene glycol, copolymers containing a repeating structure of oxy C2-4 alkylene, C2-4 alkylene oxide adducts of polyols, etc.), 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、ポリC2-4アルキレングリコールアルキルエーテル、カルボン酸のポリC2-4アルキレングリコールエステルなどが挙げられる。共重合体は、ブロック共重合体であってもよい。 The copolymers include copolymers containing different oxy C 2-4 alkylene units, poly C 2-4 alkylene glycol alkyl ethers, poly C 2-4 alkylene glycol esters of carboxylic acids, 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)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、糖アルコールなど)などが挙げられる。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。糖アルコールとしては、例えば、エリスリトール、キシリトール、マンニトール、ソルビトールなどが挙げられる。ポリオールの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やすい観点からは、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, etc.) are preferred, and among them, aliphatic polyols are preferred. Examples of aliphatic polyols include aliphatic diols and polyols having a triol or more (e.g., glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sugar alcohols, etc.). Examples of aliphatic diols include alkylene glycols having 5 or more carbon atoms. The alkylene glycol may be, for example, C 5-14 alkylene glycol or C 5-10 alkylene glycol. Examples of sugar alcohols include erythritol, xylitol, mannitol, sorbitol, etc. In the alkylene oxide adduct of polyol, the alkylene oxide corresponds to the oxy C2-4 alkylene unit of the polymer compound and contains at least 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 (composed of a hydrogen atom of the terminal group and an oxygen atom bonded to this hydrogen atom) of the hydroxy compound having the above repeating structure of oxy C2-4 alkylene units have been etherified. Of the terminals of the polymer compound, some or all of the terminals 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 in which at least some of the terminal -OH groups (-OH groups consisting of a hydrogen atom of the terminal group and an oxygen atom bonded to this hydrogen atom) of the hydroxy compound having a repeating structure of the above oxy C2-4 alkylene unit are esterified (wherein R3 is an organic group). Of the terminals of the polymer compound, some or all of the terminals 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)を有するものであってもよい。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)を有するものであってもよい。置換基としての脂肪族炭化水素基の炭素数は、例えば、1~20であってもよく、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 includes 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, etc.) as a substituent. The number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group as a substituent may be, for example, 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、ナフチル基などが挙げられる。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、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)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 alkanes (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 less carbon atoms. The alicyclic hydrocarbon group may be a cross-linked cyclic hydrocarbon group. The number of carbon atoms in the alicyclic hydrocarbon group may be 10 or less or 8 or less. 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)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.), cycloalkenyl groups (cyclohexenyl, cyclooctenyl, etc.), etc. Alicyclic hydrocarbon groups also include hydrogenated products 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。脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ジ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。From the viewpoint of facilitating a thin adhesion of the polymer compound to the lead surface, among the hydrocarbon groups, an aliphatic hydrocarbon group is preferred. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and a dienyl group. The aliphatic hydrocarbon group may be either a straight chain or a branched chain.
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や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, and may be 26 or less or 22 or less, 20 or less or 16 or less, 14 or less or 10 or less, or 8 or less or 6 or less. The lower limit of the number of carbon atoms depends on the type of aliphatic hydrocarbon group; for alkyl groups, it is 1 or more, for alkenyl groups and alkynyl groups, it is 2 or more, and for dienyl groups, it is 3 or more. Among these, alkyl and alkenyl groups are preferred from the viewpoint of facilitating 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-デシル、i-デシル、ラウリル、ミリスチル、セチル、ステアリル、ベヘニルなどが挙げられる。 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-decyl, i-decyl, lauryl, myristyl, cetyl, stearyl, 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、パルミトレイル、オレイルなどが挙げられる。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 alkenyl groups include vinyl, 1-propenyl, allyl, palmitoleyl, oleyl, etc. The alkenyl group may be, for example, a C 2-30 alkenyl group or a C 2-26 alkenyl group, a C 2-22 alkenyl group or a C 2-20 alkenyl group, or a C 10-20 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/またはオキシ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のエステル化物を用いると、充電受入性の低下抑制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。 Among the polymer compounds, it is preferable to use an etherified product of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxy C2-4 alkylene unit and/or an esterified product of a hydroxy compound having a repeating structure of an oxy C2-4 alkylene unit, since this can further enhance the effect of suppressing the decrease in charge acceptance. Furthermore, even when these polymer compounds are used, a high effect of suppressing the decrease in the electrolyte can be ensured.
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.
水素過電圧を上昇させる効果や過充電電気量を低減する効果をさらに高めることができるとともに、充電受入性および/または低温HR放電性能の低下抑制効果を高める観点からは、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ことが好ましい。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 increasing hydrogen overvoltage and the effect of reducing the overcharged quantity of electricity, and also enhancing the effect of suppressing the deterioration of charge acceptance and/or low-temperature HR discharge performance, it is preferable that the repeating structure of oxyC 2-4 alkylene contains at least a repeating structure of an oxypropylene unit. A polymer compound containing an oxypropylene unit has peaks derived from -CH< and -CH 2 - of the oxypropylene unit in the chemical shift of a 1 H-NMR spectrum in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm. Since the electron density around the atomic nucleus of the hydrogen atom in these groups is different, the peak is in a split state. Such a polymer compound has peaks in the chemical shift of a 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 -.
このようなポリマー化合物としては、ポリプロピレングリコール、オキシプロピレンの繰り返し構造を含む共重合体、上記ポリオールの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)、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、カルボン酸のポリプロピレングリコールエステルなどが挙げられる。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、ブロック共重合体であってもよい。 Examples of such polymer compounds include polypropylene glycol, copolymers containing a repeating structure of oxypropylene, propylene oxide adducts of the above polyols, or etherified or esterified products thereof. Examples of copolymers include oxypropylene-oxyalkylene copolymers (wherein oxyalkylene is a C2-4 alkylene other than oxypropylene), polypropylene glycol alkyl ethers, polypropylene glycol esters of carboxylic acids, etc. Examples of oxypropylene-oxyalkylene copolymers include oxypropylene-oxyethylene copolymers and oxypropylene-oxytrimethylene copolymers. The oxypropylene-oxyalkylene copolymer may be a block copolymer.
オキシプロピレン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。In a polymer compound containing a repeating oxypropylene structure, the proportion of oxypropylene units is, for example, 5 mol% or more, and may be 10 mol% or more or 20 mol% or more.
鉛に対する吸着性が高まるとともに、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。過充電電気量の低減効果がさらに高まるとともに、充電受入性および/または低温HR放電性能の低下抑制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-基や-CH<基を有する場合、1H-NMRスペクトルにおいて、-CH2-基や-CH<基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 viewpoint of increasing the adsorption to lead and facilitating the formation of a linear structure, it is preferable that the polymer compound contains 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 ratio of the integral value of the peak at 3.2 ppm to 3.8 ppm to the total integral value of this 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 becomes large. This ratio is, for example, 50% or more, and may be 80% or more. From the viewpoint of further increasing the effect of reducing the overcharge quantity of electricity and further increasing the effect of suppressing the deterioration of the charge acceptance and/or the low-temperature HR discharge performance, the above ratio 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 or a -CH< group bonded to the oxygen atom of the -OH group, the peak of the hydrogen atom of the -CH 2 - group or the -CH< group has a chemical shift in the range of more than 3.8 ppm to 4.0 ppm in the 1 H-NMR spectrum.
ポリマー化合物は、Mnが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、20000以下であり、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。The polymer compound may include a compound having an Mn of 500 or more, may include a compound having an Mn of 600 or more, or may include a compound having an Mn of 1000 or more. The Mn of such a compound is, for example, 20,000 or less, and may be 15,000 or less, or 10,000 or less. From the viewpoint of making it easier to retain the compound in the negative electrode material and to spread it more thinly on 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.
上記の化合物のMnは、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 may be 500 or more (or 600 or more) and 20,000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 15,000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 10,000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 5,000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 4,000 or less, 500 or more (or 600 or more) and 3,000 or less, 1,000 or more and 20,000 or less (or 15,000 or less), 1,000 or more and 10,000 or less (or 5,000 or less), or 1,000 or more and 4,000 or less (or 3,000 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、より容易に水素過電圧を上昇させるとともに過充電電気量を低減することができる。また、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。よって、高温軽負荷試験後の低温HR放電性能の低下を抑制する効果を高めることもできる。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のピークを複数有するものであってもよい。It is preferable that the polymer compound contains at least a compound having an Mn of 1000 or more. The Mn of such a compound may be 1000 or more and 20000 or less, 1000 or more and 15000 or less, or 1000 or more and 10000 or less. From the viewpoint of making it easier to retain the compound in the negative electrode material and to spread it more thinly on the lead surface, the Mn of the above compound is preferably 1000 or more and 5000 or less, may be 1000 or more and 4000 or less, or may be 1000 or more and 3000 or less. When a compound having such Mn is used, it is easier to increase the hydrogen overvoltage and reduce the overcharged electric quantity. In addition, it is possible to suppress the structural change of the negative electrode active material caused by the collision of hydrogen gas with the negative electrode active material. Therefore, it is also possible to enhance the effect of suppressing the deterioration of the low-temperature HR discharge performance after the high-temperature light load test. As the polymer compound, two or more compounds having different Mn may be used. In other words, the polymer compound may have multiple Mn peaks in the molecular weight distribution.
既述のように、負極板を32等分し、全32領域における負極電極材料中のポリマー化合物の含有量の平均値をC0とするとき、ポリマー化合物の含有量の平均値C0は、質量基準で、例えば8ppmより多く、13ppm以上が好ましく、15ppm以上または16ppm以上がより好ましい。平均値C0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、過充電電気量を低減する効果をさらに高めることができる。より高い低温HR放電性能を確保し易い観点からは、平均値C0は、50ppm以上または80ppm以上であってもよい。平均値C0は、例えば400ppm以下であり、360ppm以下が好ましく、350ppm以下がより好ましい。平均値C0が400ppm以下である場合、鉛の表面がポリマー化合物で過度に覆われることが抑制されるため、低温HR放電性能の低下を効果的に抑制できる。より高い低温HR放電性能を確保し易い観点からは、平均値C0は、240ppm以下が好ましく、200ppm以下がより好ましく、165ppm以下または164ppm以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは、任意に組み合わせることができる。As described above, when the negative plate is divided into 32 equal parts and the average value of the content of the polymer compound in the negative electrode material in all 32 regions is C0, the average value C0 of the content of the polymer compound is, for example, more than 8 ppm, preferably 13 ppm or more, more preferably 15 ppm or more or 16 ppm or more, by mass. When the average value C0 is in such a range, it is easier to increase the hydrogen generation voltage and the effect of reducing the overcharged amount of electricity can be further improved. From the viewpoint of easily ensuring higher low-temperature HR discharge performance, the average value C0 may be 50 ppm or more or 80 ppm or more. The average value C0 is, for example, 400 ppm or less, preferably 360 ppm or less, and more preferably 350 ppm or less. When the average value C0 is 400 ppm or less, the surface of the lead is prevented from being excessively covered with the polymer compound, so that the deterioration of the low-temperature HR discharge performance can be effectively suppressed. From the viewpoint of easily ensuring higher low-temperature HR discharge performance, the average value C0 is preferably 240 ppm or less, more preferably 200 ppm or less, and may be 165 ppm or less or 164 ppm or less. These lower and upper limits can be combined in any manner.
また、負極板の上端部側から第1~4行の16個の領域のポリマー化合物の含有量の最大値は、鉛の表面がポリマー化合物で過度に覆われることを抑制する観点から、例えば400ppm以下であればよく、190ppm以下であることが好ましく、180ppm以下がより好ましい。In addition, the maximum content of the polymer compound in the 16 regions in the first to fourth rows from the upper end side of the negative electrode plate may be, for example, 400 ppm or less, preferably 190 ppm or less, and more preferably 180 ppm or less, from the viewpoint of preventing the lead surface from being excessively covered with the polymer compound.
平均値C0は、3ppm以上(または13ppm以上)400ppm以下、3ppm以上(または13ppm以上)360ppm以下、3ppm以上(または13ppm以上)350ppm以下、3ppm以上(または13ppm以上)240ppm以下、3ppm以上(または13ppm以上)200ppm以下、3ppm以上(または13ppm以上)165ppm以下、3ppm以上(または13ppm以上)164ppm以下、15ppm以上(または16ppm以上)400ppm以下、15ppm以上(または16ppm以上)360ppm以下、15ppm以上(または16ppm以上)350ppm以下、15ppm以上(または16ppm以上)240ppm以下、15ppm以上(または16ppm以上)200ppm以下、15ppm以上(または16ppm以上)165ppm以下、15ppm以上(または16ppm以上)164ppm以下、50ppm以上(または80ppm以上)400ppm以下、50ppm以上(または80ppm以上)360ppm以下、50ppm以上(または80ppm以上)350ppm以下、50ppm以上(または80ppm以上)240ppm以下、50ppm以上(または80ppm以上)200ppm以下、50ppm以上(または80ppm以上)165ppm以下、もしくは50ppm以上(または80ppm以上)164ppm以下であってもよい。 The average value C0 is 3 ppm or more (or 13 ppm or more) 400 ppm or less, 3 ppm or more (or 13 ppm or more) 360 ppm or less, 3 ppm or more (or 13 ppm or more) 350 ppm or less, 3 ppm or more (or 13 ppm or more) 240 ppm or less, 3 ppm or more (or 13 ppm or more) 200 ppm or less, 3 ppm or more (or 13 ppm or more) 165 ppm or less, 3 ppm or more (or 13 ppm or more) 164 ppm or less, 15 ppm or more (or 16 ppm or more) 400 ppm or less, 15 ppm or more (or 16 ppm or more) 360 ppm or less, 15 ppm or more (or 16 ppm or more) 350 ppm or less, 15 ppm or more (or 16 ppm or more) It may be 240 ppm or less, 15 ppm or more (or 16 ppm or more) and 200 ppm or less, 15 ppm or more (or 16 ppm or more) and 165 ppm or less, 15 ppm or more (or 16 ppm or more) and 164 ppm or less, 50 ppm or more (or 80 ppm or more) and 400 ppm or less, 50 ppm or more (or 80 ppm or more) and 360 ppm or less, 50 ppm or more (or 80 ppm or more) and 350 ppm or less, 50 ppm or more (or 80 ppm or more) and 240 ppm or less, 50 ppm or more (or 80 ppm or more) and 200 ppm or less, 50 ppm or more (or 80 ppm or more) and 165 ppm or less, or 50 ppm or more (or 80 ppm or more) and 164 ppm or less.
(防縮剤)
負極電極材料は、防縮剤を含むことができる。防縮剤としては、有機防縮剤が好ましい。有機防縮剤には、リグニン類および/または合成有機防縮剤を用いてもよい。リグニン類としては、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、リグニン類と合成有機防縮剤とに大別される。合成有機防縮剤は、リグニン類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、防縮剤を一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。
(Shrinkage inhibitor)
The negative electrode material may contain a shrinkage inhibitor. As the shrinkage inhibitor, an organic shrinkage inhibitor is preferable. As the organic shrinkage inhibitor, lignins and/or synthetic organic shrinkage inhibitors may be used. Examples of lignins include lignin and lignin derivatives. Examples of lignin derivatives include lignin sulfonic acid or its salts (alkali metal salts (sodium salts, etc.)). Organic shrinkage inhibitors are generally broadly classified into lignins and synthetic organic shrinkage inhibitors. It can also be said that synthetic organic shrinkage inhibitors are organic shrinkage inhibitors other than lignins. Synthetic organic shrinkage inhibitors are organic polymers containing sulfur elements, and generally contain multiple aromatic rings in the molecule and sulfur elements as sulfur-containing groups. Among the sulfur-containing groups, sulfonic acid groups or sulfonyl groups, which are stable forms, are preferable. The sulfonic acid groups may exist in an acid form or in a salt form such as a Na salt. The negative electrode material may contain one type of shrinkage inhibitor, or may contain two or more types of 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/またはその縮合物など)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-proofing 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 aromatic compounds with aldehyde compounds (aldehydes (e.g., formaldehyde) and/or condensates thereof, etc.). The organic shrink-proofing 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 in the condensation product.
有機防縮剤としては、公知の方法により合成したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。芳香族化合物のユニットを含む縮合物は、例えば、芳香族化合物と、アルデヒド化合物とを反応させることにより得られる。例えば、この反応を亜硫酸塩の存在下で行ったり、硫黄元素を含む芳香族化合物(例えば、ビスフェノールSなど)を用いたりすることで、硫黄元素を含む有機防縮剤を得ることができる。例えば、亜硫酸塩の量および/または硫黄元素を含む芳香族化合物の量を調節することで、有機防縮剤中の硫黄元素含有量を調節することができる。他の原料を用いる場合も、この方法に準じて得ることができる。The organic shrinkage inhibitor may be synthesized by a known method or may be a commercially available product. A condensation product containing an aromatic compound unit can be obtained, for example, by reacting an aromatic compound with an aldehyde compound. For example, this reaction can be performed in the presence of a sulfite salt or by using an aromatic compound containing a sulfur element (such as bisphenol S), to obtain an organic shrinkage inhibitor containing a sulfur element. For example, the sulfur element content in the organic shrinkage inhibitor can be adjusted by adjusting the amount of sulfite salt and/or the amount of an aromatic compound containing a sulfur element. When using other raw materials, the organic shrinkage inhibitor can also be obtained in a similar manner.
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)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/またはアミノ基とを有する化合物が挙げられる。ヒドロキシ基やアミノ基は、芳香環に直接結合していてもよく、ヒドロキシ基や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(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 that aromatic compounds have include benzene rings and naphthalene rings. When an aromatic compound has multiple aromatic rings, the multiple aromatic rings may be linked by direct bonds or linking groups (e.g., alkylene groups (including alkylidene groups), sulfone groups, etc.). Examples of such structures include bisarene structures (biphenyl, bisphenylalkane, bisphenylsulfone, etc.). Examples of aromatic compounds include compounds having the above aromatic rings and hydroxyl groups and/or amino groups. The hydroxyl groups and amino groups may be directly bonded to the aromatic rings, or may be bonded as alkyl chains having hydroxyl groups and amino groups. The hydroxyl groups include salts of hydroxyl groups (-OMe). The amino groups include salts of amino groups (salts with anions). Examples of Me include alkali metals (Li, K, Na, etc.) and metals of
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 (bisarylalkane compounds having an amino group, bisarylsulfone compounds having an amino group, biphenyl compounds having an amino group, etc.), hydroxyarene compounds (hydroxynaphthalene compounds, phenol compounds, etc.), aminoarene compounds (aminonaphthalene compounds, aniline compounds (aminobenzenesulfonic acid, alkylaminobenzenesulfonic acid, etc.)), etc. The aromatic compounds may further have a substituent. The organic shrinkage inhibitor may contain one or more of the residues of these compounds. Preferred bisphenol compounds include bisphenol A, bisphenol S, bisphenol F, etc.
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、高温軽負荷試験後の低温HR放電性能の低下を抑制する効果を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/またはアミノ基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。It is preferable that the condensate contains at least a unit of an aromatic compound having a sulfur-containing group. In particular, the use of a condensate containing at least a unit of a bisphenol compound having a sulfur-containing group can enhance the effect of suppressing the deterioration of low-temperature HR discharge performance after a high-temperature light-load test. From the viewpoint of enhancing the effect of suppressing the loss of liquid, it is preferable to use a condensate of an aldehyde compound of a naphthalene compound having a sulfur-containing group and a hydroxyl group and/or 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. Examples of the sulfur-containing group include, but are not limited to, 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。このような縮合物は、常温より高い環境を経験しても、低温HR放電性能が損なわれないため、高温軽負荷試験後の低温HR放電性能の低下を抑制する上でより有利である。 As the organic shrinkage inhibitor, for example, at least one condensate containing at least one selected from the group consisting of the above-mentioned bisarene compound units and monocyclic aromatic compound units (hydroxyarene compounds and/or aminoarene compounds, etc.) may be used. The organic shrinkage inhibitor may contain at least a condensate containing a bisarene compound unit and a monocyclic aromatic compound (especially a hydroxyarene compound). Such a condensate may be a condensate of a bisarene compound and a monocyclic aromatic compound with an aldehyde compound. As the hydroxyarene compound, a phenolsulfonic acid compound (such as phenolsulfonic acid or a substituted product thereof) is preferable. As the aminoarene compound, aminobenzenesulfonic acid, alkylaminobenzenesulfonic acid, etc. are preferable. As the monocyclic aromatic compound, a hydroxyarene compound is preferable. Such a condensate does not impair low-temperature HR discharge performance even when it experiences an environment higher than room temperature, so it is more advantageous in suppressing the deterioration of low-temperature HR discharge performance after a high-temperature light-load test.
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。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。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. These lower and upper limits can be combined in any combination.
負極電極材料中に含まれる有機防縮剤の含有量は、0.01~1.0質量%、0.05~1.0質量%、0.01~0.5質量%、または0.05~0.5質量%であってもよい。The content of the organic shrinkage inhibitor contained in the negative electrode material may be 0.01 to 1.0 mass%, 0.05 to 1.0 mass%, 0.01 to 0.5 mass%, or 0.05 to 0.5 mass%.
(炭素質材料)
負極電極材料中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、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、ランプブラックなどが例示される。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。炭素質材料は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせてもよい。
(Carbonaceous materials)
Carbonaceous materials contained in the negative electrode material can be carbon black, graphite, hard carbon, soft carbon, etc. Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black, furnace black, and lamp black. Graphite may be any carbonaceous material containing a graphite-type crystal structure, and may be either artificial graphite or natural graphite. The carbonaceous material may be used alone or in combination of two or more.
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。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。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. These lower and upper limits can be combined in any combination.
負極電極材料中の炭素質材料の含有量は、0.05~5質量%、0.05~3質量%、0.10~5質量%、または0.10~3質量%であってもよい。The content of the carbonaceous material in the negative electrode material may be 0.05 to 5 mass%, 0.05 to 3 mass%, 0.10 to 5 mass%, or 0.10 to 3 mass%.
(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、3質量%以下であり、2質量%以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。
(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. The content of barium sulfate in the negative electrode material is 3% by mass or less, and may be 2% by mass or less. These lower and upper limits can be combined in any manner.
負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.05~3質量%、0.05~2質量%、0.10~3質量%、または0.10~2質量%であってもよい。The barium sulfate content in the negative electrode material may be 0.05 to 3 mass%, 0.05 to 2 mass%, 0.10 to 3 mass%, or 0.10 to 2 mass%.
(1)ポリマー化合物の分析
分析に先立ち、化成後の鉛蓄電池を満充電してから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。乾燥後に添付部材が含まれる場合には剥離により負極板から添付部材が除去される。
次に、負極板の上端部から下端部に向かう方向をX方向、X方向と交差する方向をY方向として、Y方向を行方向、X方向を列方向とする8行4列の行列状に負極板を32等分し、全32領域における負極電極材料を採取することにより32領域の試料(以下、試料Aとも称する。)を得る。試料Aは、必要に応じて粉砕され、分析に供される。
(1-1)ポリマー化合物の定性分析
粉砕した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、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/または熱分解GC-MSなど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 Prior to analysis, the lead-acid battery after chemical conversion is fully charged and then disassembled to obtain the negative plate to be analyzed. The obtained negative plate is washed with water to remove sulfuric acid from the negative plate. The washing is continued until a pH test paper is pressed against the washed surface of the negative plate and no change in color of the test paper is confirmed. However, the washing time should be within 2 hours. The washed negative plate is dried in a reduced pressure environment at 60±5°C for about 6 hours. If an attached material is present after drying, the attached material is removed from the negative plate by peeling.
Next, the direction from the top end to the bottom end of the negative electrode plate is defined as the X direction, and the direction intersecting the X direction is defined as the Y direction, and the negative electrode plate is divided into 32 equal parts in a matrix of 8 rows and 4 columns, with the Y direction being the row direction and the X direction being the column direction, and negative electrode material is collected from all 32 regions to obtain samples of 32 regions (hereinafter also referred to as sample A). Sample A is crushed as necessary and subjected to analysis.
(1-1) Qualitative Analysis of Polymer Compounds 150.0±0.1 mL of chloroform is added to 100.0±0.1 g of crushed sample A, and the mixture is stirred at 20±5° C. for 16 hours to extract the polymer compound. Thereafter, the solid content is removed by filtration. The polymer compound is identified by obtaining information from infrared spectroscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, NMR spectroscopy, LC-MS and/or pyrolysis GC-MS, etc., for the chloroform solution in which the polymer compound obtained by extraction is dissolved, 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。 From the chloroform solution in which the polymer compound obtained by extraction is dissolved, chloroform is distilled off under reduced pressure to recover a chloroform-soluble fraction. The chloroform-soluble fraction is dissolved in deuterated chloroform, and a 1 H-NMR spectrum is measured under the following conditions. From this 1 H-NMR spectrum, a peak in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm is confirmed. Furthermore, from the peak in this range, the type of oxy C 2-4 alkylene unit is identified.
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 type nuclear magnetic resonance apparatus 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。From the 1 H-NMR spectrum, the integral value (V 1 ) of the peaks present in the chemical shift range of 3.2 ppm or more and 3.8 ppm or less is obtained. In addition, the sum (V 2 ) of the integral values of the peaks in the 1 H-NMR spectrum is obtained 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 sum of V 1 and V 2 (= V 1 / (V 1 + V 2 ) × 100 (%)) is obtained.
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 addition, when determining the integral value of a peak in a 1 H-NMR spectrum in a qualitative analysis, two points on the 1 H-NMR spectrum that have no significant signals are determined so as to sandwich the relevant peak, and each integral value is calculated using a straight line connecting these two points as a baseline. For example, for a peak that exists in a chemical shift range of 3.2 ppm to 3.8 ppm, a straight line connecting two points on the spectrum, 3.2 ppm and 3.8 ppm, is used as the baseline. For example, for a peak that exists in a chemical shift range of more than 3.8 ppm to 4.0 ppm, a straight line connecting two points on the spectrum, 3.8 ppm and 4.0 ppm, 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質中のポリマー化合物の含有量Cn(ppm)を求める。ここでは、全32領域における負極電極材料中のポリマー化合物の質量基準の含有量と、その平均値C0とを求める。
(1-2) Quantitative Analysis of Polymer Compounds An appropriate amount of the chloroform-soluble matter is dissolved in deuterated chloroform together with tetrachloroethane (TCE) having m r (g) measured to an accuracy of ±0.0001 g, and a 1 H-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 obtained, and the content C n (ppm) of the polymer compound in the negative electrode material is calculated from the following formula. Here, the mass-based content of the polymer compound in the negative electrode material in all 32 regions and its average value C0 are calculated.
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 a structure that exhibits a peak in the chemical shift range of 3.2 to 3.8 ppm (more specifically, the molecular weight of a repeating structure of an oxyC 2-4 alkylene unit), and N a is the number of hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the main chain of the repeating structure. Nr and Mr are the number of hydrogen atoms contained in the molecule of the reference substance and the molecular weight of the reference substance, respectively, and m (g) is the extraction is the mass of the negative electrode material used.)
In addition, since the reference substance in this analysis is TCE, 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は、各モノマー単位のNa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り、Maは各モノマー単位の種類に応じて決定される。 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 is a value obtained by averaging the N a value of each monomer unit using the molar ratio (mol %) of each monomer unit contained in the repeating structure, and M a is determined according to the type of each monomer unit.
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
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。
(1-3) Mn Measurement of Polymer Compound GPC measurement of polymer compounds is performed using the following apparatus under the following conditions. A calibration curve (calibration curve) is separately created from a plot of Mn of a standard substance versus elution time. The Mn of the polymer compound is calculated based on this calibration curve and the GPC measurement results of the polymer compound.
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=2,000,000、200,000、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 (manufactured by 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: 10 μL
Standard substance: polyethylene glycol (Mn = 2,000,000, 200,000, 20,000, 2,000, 200)
Detector: Differential refractive index detector (Shodex RI-201H)
(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、鉛粉と有機防縮剤および必要に応じて各種添加剤に、水と硫酸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 to prepare an unformed negative electrode plate, and then chemically forming the unformed negative electrode plate. The negative electrode paste is prepared by adding water and sulfuric acid to lead powder, an organic shrinkage inhibitor, and various additives as necessary, and kneading them. When aging, it is preferable to age the unformed negative electrode plate 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 carried out by immersing a plate group including unformed negative plates in an electrolyte containing sulfuric acid in a lead-acid battery container and then charging the plate group. However, formation may also be carried out before assembling the lead-acid battery or the plate group. 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ものである。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、エキスパンド加工や打ち抜き(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と、複数の芯金を連結する集電部と、芯金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とを具備する。クラッド式正極板では、正極電極材料は、チューブ、芯金、集電部、および連座を除いたものである。クラッド式正極板では、芯金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)
The positive electrode plate of a lead-acid battery can be classified into a paste type, a clad type, and the like. The paste type positive electrode plate includes a positive electrode collector and a positive electrode material. The positive electrode material is held by the positive electrode collector. In the paste type positive electrode plate, the positive electrode material is the positive electrode plate excluding the positive electrode collector. The positive electrode 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 the processing method include an expanding process and a punching process. It is preferable to use a lattice-shaped collector as the positive electrode collector because it is easy to support the positive electrode material. The clad type positive electrode plate includes a plurality of porous tubes, a core inserted into each tube, a current collecting portion connecting the plurality of cores, a positive electrode material filled in the tube into which the core is inserted, and a link connecting the plurality of tubes. In the clad type positive plate, the positive electrode material does not include the tube, the core metal, the current collector, and the connecting seat. In the clad type positive plate, the core metal and the current collector are collectively referred to as the positive electrode current 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、正極板に含まれるものとする。また、正極板がこのような部材を含む場合には、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ものである。 A positive electrode plate may have materials such as a mat or pasting paper affixed to it. Such materials (affixing materials) are used integrally with the positive electrode plate and are therefore considered to be included in the positive electrode plate. Furthermore, when the positive electrode plate includes such materials, the positive electrode material, in the case of a pasted positive electrode plate, is the positive electrode plate excluding the positive electrode collector and the affixing materials.
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るものであってもよい。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や、耳部分のみ、枠骨部分のみに形成されていてもよい。As the lead alloy used for the positive electrode collector, in terms of corrosion resistance and mechanical strength, a Pb-Sb alloy, a Pb-Ca alloy, or a Pb-Ca-Sn alloy is preferred. The positive electrode collector may have a surface layer. The surface layer and the inner layer of the positive electrode collector may have different compositions. The surface layer may be formed on a part of the positive electrode collector. The surface layer may be formed only on the lattice portion, the lug portion, or the frame portion of the positive electrode 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 plate contains a positive electrode active material (lead dioxide or lead sulfate) that develops capacity through an oxidation-reduction reaction. The positive electrode material may contain other additives as necessary.
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。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。An unformed paste-type positive plate is obtained by filling a positive current collector with a positive electrode paste, aging it, and drying it. The positive electrode paste is prepared by kneading lead powder, additives, water, and sulfuric acid. An unformed clad-type positive plate is formed by filling a porous tube into which a core metal connected by a current collector is inserted with lead powder or lead powder in a slurry form, and connecting multiple tubes with a linking member. The unformed positive plates are then formed to obtain a positive plate. Formation can be performed by charging the plate group, with the plate group including the unformed positive plate immersed in an electrolyte containing sulfuric acid in a lead-acid battery container. However, formation may be performed before assembling the lead-acid battery or the plate group.
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。The formation can be carried out by immersing the plate group including the unformed positive plate in an electrolyte containing sulfuric acid in a lead-acid battery container and charging the plate group. However, the formation can also be carried out before assembling the lead-acid battery or the plate group.
(セパレータ)
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。正極板や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。
なお、本明細書中、極板における上下方向は、鉛蓄電池の鉛直方向における上下方向を意味する。
(Separator)
The separator may be in a sheet shape or may be formed in a bag shape. A sheet-shaped separator may be sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate. Also, the electrode plate may be sandwiched between a folded sheet-shaped separator. In this case, the positive electrode plate sandwiched between the folded sheet-shaped separator and the negative electrode plate sandwiched between the folded sheet-shaped separator may be stacked, or one of the positive electrode plate and the negative electrode plate may be sandwiched between the folded sheet-shaped separator and stacked with the other electrode plate. Also, the sheet-shaped separator may be folded into a bellows shape, and the positive electrode plate and the negative electrode plate may be sandwiched between the bellows-shaped separator so that the separator is interposed between them. When a separator folded like an accordion is used, the separator may be arranged so that the folded portion is along the horizontal direction of the lead-acid battery (e.g., so that the folded portion is parallel to the horizontal direction) or along the vertical direction (e.g., so that the folded portion is parallel to the vertical direction). In a separator folded like an accordion, recesses are formed alternately on both main surfaces of the separator. Since the upper part of the positive and negative plates usually has a lug, when the separator is arranged so that the folded portion is along the horizontal direction of the lead-acid battery, the positive and negative plates are arranged only in the recesses on one main surface side of the separator (i.e., a double separator is interposed between the 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 layer of 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 or negative electrode plate.
In this specification, the up-down direction of the electrode plate means the up-down direction in the vertical direction of the lead-acid battery.
(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.
電解液中のポリマー化合物の濃度は、質量基準で、1ppm以上500ppm以下、1ppm以上300ppm以下、1ppm以上200ppm以下、5ppm以上500ppm以下、5ppm以上300ppm以下、または5ppm以上200ppm以下であってもよい。The concentration of the polymer compound in the electrolyte may be, by mass, from 1 ppm to 500 ppm, from 1 ppm to 300 ppm, from 1 ppm to 200 ppm, from 5 ppm to 500 ppm, from 5 ppm to 300 ppm, or from 5 ppm to 200 ppm.
電解液中のポリマー化合物の濃度は、既化成の満充電状態の鉛蓄電池から取り出した所定量(m1(g))の電解液にクロロホルムを加えて混合し、静置して二層に分離させた後、クロロホルム層のみを取り出す。この作業を数回繰り返した後、クロロホルムを減圧下で留去し、クロロホルム可溶分を得る。クロロホルム可溶分の適量をTCE0.0212±0.0001g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、以下の式から電解液中のポリマー化合物の含有量Ceを求める。
Ce=Sa/Sr×Nr/Na×Ma/Mr×mr/m1×1000000(式中、MaおよびNaは、それぞれ前記に同じ。)
The concentration of the polymer compound in the electrolyte is determined by adding chloroform to a predetermined amount (m 1 (g)) of electrolyte taken out of a fully charged lead-acid battery, mixing the mixture, leaving it to stand and separating it into two layers, and then taking out only the chloroform layer. After repeating this process several times, the chloroform is distilled off under reduced pressure to obtain a chloroform-soluble fraction. An appropriate amount of the chloroform-soluble fraction is dissolved in deuterated chloroform together with 0.0212±0.0001 g of TCE, and the 1 H-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 calculated, and the content of the polymer compound in the electrolyte, C e , is calculated from the following formula.
C e = S a / S r × N r / N a × M a / M r × m r / m 1 × 1000000 (wherein M a and N a are the same as above.)
電解液は、必要に応じて、カチオン(例えば、ナトリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、および/またはアルミニウムイオンなどの金属カチオン)、および/またはアニオン(例えば、リン酸イオンなどの硫酸アニオン以外のアニオン)を含んでいてもよい。The electrolyte may optionally contain cations (e.g., metal cations such as sodium ions, lithium ions, magnesium ions, and/or aluminum ions) and/or anions (e.g., anions other than sulfate anions, such as phosphate ions).
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。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。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。
(2)評価
負極板1枚と正極板2枚とで定格容量6.2Ahの単板セルの試験電池を構成し、各種性能を評価する。
(a)電解液の比重差
25℃の水槽中で、満充電状態の試験電池を定格容量(Ah)として記載の数値の0.2倍の電流(A)で1時間放電後、定格容量(Ah)として記載の数値の1.0倍の定電流(A)で充電し、電圧2.5V/セルに達したら定電圧で2h充電を行う。充電時の上限電流は定格容量(Ah)として記載の数値の1.0倍の電流値(A)とする。なお、定格容量として記載の数値は単位をAhとした数値である。定格容量として記載の数値を元に設定される電流の単位はAとする。その後、電槽中の上部(液面から下方に10mm以内の範囲)および下部(各極板の下端から上方に10mm以内の範囲)からそれぞれ電解液を採取し、比重を測定し、比重差を算出する。
The specific gravity of the electrolyte in a fully charged lead-acid battery at 20°C may be, 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. These lower and upper limits can be combined arbitrarily. 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.
(2) Evaluation A test battery of a single-plate cell with a rated capacity of 6.2 Ah was constructed using one negative electrode plate and two positive electrode plates, and various performance characteristics were evaluated.
(a) Specific Gravity Difference of Electrolyte In a water tank at 25 ° C., a fully charged test battery is discharged for 1 hour at a current (A) 0.2 times the value listed as the rated capacity (Ah), then charged at a constant current (A) 1.0 times the value listed as the rated capacity (Ah), and when the voltage reaches 2.5 V / cell, charging is performed at a constant voltage for 2 hours. The upper limit current during charging is a current value (A) 1.0 times the value listed as the rated capacity (Ah). The value listed as the rated capacity is a value in Ah. The unit of current set based on the value listed as the rated capacity is A. Then, electrolyte is collected from the upper part (within a range of 10 mm below the liquid level) and the lower part (within a range of 10 mm above the lower end of each plate) of the battery container, the specific gravity is measured, and the specific gravity difference is calculated.
(b)過充電電気量
JIS D5301に指定される通常の4分-10分試験よりも過充電条件にするために、60℃±2℃の水槽で、放電1分-充電10分の試験(1分-10分試験)を実施する(高温軽負荷試験)。高温軽負荷試験において充放電を450サイクル繰り返す。450サイクルまでの各サイクルにおける過充電電気量(充電電気量-放電電気量)を合計し、平均化することにより1サイクル当たりの過充電電気量(Ah)を求める。
放電:定電流3.57A、1分
充電:定電圧2.47V/セル、上限電流は定格容量(Ah)の数値の1倍の電流、10分
(b) Overcharge quantity of electricity In order to make the overcharge conditions higher than the normal 4-10 minute test specified in JIS D5301, a test of 1 minute of discharge and 10 minutes of charge (1-10 minute test) is carried out in a water tank at 60°C ± 2°C (high temperature light load test). In the high temperature light load test, charge and discharge are repeated 450 cycles. The overcharge quantity of electricity (charge quantity of electricity - discharge quantity of electricity) in each cycle up to the 450th cycle is totaled and averaged to determine the overcharge quantity of electricity (Ah) per cycle.
Discharge: constant current 3.57A, 1 minute
Charging: constant voltage 2.47V/cell, upper limit current 1x the rated capacity (Ah), 10 minutes
(c)低温HR放電性能
上記(b)における高温軽負荷試験後の満充電後の試験電池を、定電流25Aで、-15℃±1℃で端子電圧が1.0V/セルに到達するまで放電し、このときの放電時間(軽負荷試験後の低温HR放電持続時間)(s)を求める。放電持続時間が長いほど、低温HR放電性能に優れる。
(c) Low-temperature HR discharge performance The test battery after the high-temperature light-load test in (b) above is discharged at a constant current of 25 A at -15°C±1°C until the terminal voltage reaches 1.0 V/cell, and the discharge time (low-temperature HR discharge duration after light-load test) (s) is determined. The longer the discharge duration, the better the low-temperature HR discharge performance.
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。
(1)負極集電体と、負極電極材料と、を備える鉛蓄電池用負極板であって、
前記負極電極材料が、ポリマー化合物を含み、
前記負極板の上端部から下端部に向かう方向をX方向、前記X方向と交差する方向をY方向として、前記Y方向を行方向、前記X方向を列方向とする8行4列の行列状に前記負極板を32等分し、全32領域における前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量の平均値をC0とするとき、
前記上端部側から第1~4行の16個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(1-4)と、第5~8行の16個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(5-8)とが、N(1-4)<N(5-8)を満たす、負極板。
A lead-acid battery according to one aspect of the present invention will be described below.
(1) A negative electrode plate for a lead-acid battery comprising a negative electrode current collector and a negative electrode material,
the negative electrode material comprises a polymer compound;
The direction from the upper end to the lower end of the negative electrode plate is defined as the X direction, and the direction intersecting the X direction is defined as the Y direction. The negative electrode plate is divided into 32 equal parts in a matrix of 8 rows and 4 columns, with the Y direction being the row direction and the X direction being the column direction. When the average content of the polymer compound in the negative electrode material in all 32 regions is defined as C0,
A negative electrode plate in which the number N(1-4) of 16 regions in the first to fourth rows from the top end side, in which the content of the polymer compound is smaller than C0, and the number N(5-8) of 16 regions in the fifth to eighth rows, in which the content of the polymer compound is smaller than C0, satisfy N(1-4) < N(5-8).
(2)上記(1)において、前記ポリマー化合物は、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してもよい。 (2) In the above (1), the polymer compound may have a peak in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm in terms of chemical shift in 1 H-NMR spectrum.
(3)上記(1)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), the polymer compound may contain a repeating structure of an oxy-C 2-4 alkylene unit.
(4)上記(1)または(2)において、前記行列状の32領域をそれぞれR(x、y)で示し(ただし、xは行の位置を示す1~8の整数、yは列の位置を示す1~4の整数)、R(x、y)における前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量をC(x、y)と定義するとき、以下:
(a)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(5,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい;
(b)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(6,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい;
(c)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(7,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい;
(d)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(8,y)よりも大きい;
(e)少なくとも1つの列において、C(5,y)~C(8,y)の何れかが、残りの何れよりも小さい;
(f)少なくとも1つの列において、C(8,y)が、残りの何れよりも小さい;
(g)少なくとも1つの列において、C(8,y)が、C(7,y)~C(5,y)の何れよりも小さい;
の条件の少なくとも1つを満たしてもよい。
(4) In the above (1) or (2), when the 32 matrix-like regions are represented by R(x, y) (where x is an integer of 1 to 8 indicating a row position, and y is an integer of 1 to 4 indicating a column position), and the content of the polymer compound in the negative electrode material in R(x, y) is defined as C(x, y), the following is true:
(a) in at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than the average value of C(5,y) through C(8,y);
(b) in at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than the average value of C(6,y) through C(8,y);
(c) in at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than the average value of C(7,y) through C(8,y);
(d) in at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than C(8,y);
(e) in at least one column, any of C(5,y) through C(8,y) is smaller than any of the rest;
(f) in at least one column, C(8,y) is smaller than any of the rest;
(g) in at least one column, C(8,y) is smaller than any of C(7,y) through C(5,y);
At least one of the above conditions may be satisfied.
(5)負極集電体と、負極電極材料と、を備える鉛蓄電池用負極板であって、
前記負極電極材料が、ポリマー化合物を含み、
前記負極板の上端部から下端部に向かう方向をX方向、前記X方向と交差する方向をY方向として、前記Y方向を行方向、前記X方向を列方向とする8行4列の行列状に前記負極板を32等分し、全32領域における前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量の平均値をC0とするとき、
前記上端部側から第1~2行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(1-2)と、第3~4行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(3-4)とが、N(1-2)<N(3-4)を満たし、かつ、
第5~6行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(5-6)と、第7~8行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(7-8)とが、N(5-6)<N(7-8)を満たす、負極板。
(5) A negative electrode plate for a lead-acid battery comprising a negative electrode current collector and a negative electrode material,
the negative electrode material comprises a polymer compound;
The direction from the upper end to the lower end of the negative electrode plate is defined as the X direction, and the direction intersecting the X direction is defined as the Y direction. The negative electrode plate is divided into 32 equal parts in a matrix of 8 rows and 4 columns, with the Y direction being the row direction and the X direction being the column direction. When the average content of the polymer compound in the negative electrode material in all 32 regions is defined as C0,
The number N(1-2) of the eight regions in the first and second rows from the top end side, in which the content of the polymer compound is smaller than C0, and the number N(3-4) of the eight regions in the third and fourth rows, in which the content of the polymer compound is smaller than C0, satisfy N(1-2)<N(3-4), and
A negative electrode plate in which the number N(5-6) of the eight regions in the 5th to 6th rows in which the content of the polymer compound is smaller than C0 and the number N(7-8) of the eight regions in the 7th to 8th rows in which the content of the polymer compound is smaller than C0 satisfy N(5-6) < N(7-8).
(6)複数の正極板と、複数の負極板と、電解液と、を備え、
前記複数の負極板の少なくとも1つが、上記(1)~(5)のいずれか1つの負極板である、鉛蓄電池。
(6) A battery comprising a plurality of positive electrode plates, a plurality of negative electrode plates, and an electrolyte;
At least one of the plurality of negative electrode plates is any one of the negative electrode plates described above in (1) to (5).
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るものではない。The present invention will be described in detail below based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
《実施例1~4》
(a)負極板の作製
原料の鉛粉と、硫酸バリウムと、カーボンブラックと、ポリマー化合物(ポリプロピレングリコール(PPG)、Mw=2000)と、有機防縮剤(スルホン酸基を導入したビスフェノール化合物のホルムアルデヒドによる縮合物)とを、適量の硫酸水溶液と混合して、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、負極電極材料中のポリマー化合物の含有量が質量比で0ppm、15ppm、66ppm、200ppmまたは370ppmとなるとともに、硫酸バリウムの含有量が0.6質量%、カーボンブラックの含有量が0.3質量%、有機防縮剤の含有量が0.1質量%となるように各成分を混合し、5種類の負極ペーストを得る。
Examples 1 to 4
(a) Preparation of negative electrode plate Raw material lead powder, barium sulfate, carbon black, polymer compound (polypropylene glycol (PPG), Mw = 2000), and organic shrinkage inhibitor (formaldehyde condensate of bisphenol compound with sulfonic acid group) are mixed with an appropriate amount of sulfuric acid aqueous solution to obtain a negative electrode paste. At this time, the content of the polymer compound in the negative electrode material is 0 ppm, 15 ppm, 66 ppm, 200 ppm or 370 ppm by mass, and the content of barium sulfate is 0.6 mass%, the content of carbon black is 0.3 mass%, and the content of the organic shrinkage inhibitor is 0.1 mass%, all of which are obtained by the above-mentioned procedure. Each component is mixed to obtain five types of negative electrode paste.
実施例1の電池A1の場合、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を15ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~2行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A1 of Example 1, a negative electrode paste is prepared so as to contain 15 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the area of
実施例2の電池A2の場合、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を66ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~2行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A2 of Example 2, a negative electrode paste is prepared so as to contain 66 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the area of
実施例3の電池A3の場合、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を200ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~2行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A3 of Example 3, a negative electrode paste is prepared so as to contain 200 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the area of
実施例4の電池A4の場合、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を370ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~2行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A4 of Example 4, a negative electrode paste is prepared so as to contain 370 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the area of
次に、ポリマー化合物を含まないポリマー含有量0ppmの負極ペーストを各エキスパンド格子の網目部の残部に充填し、その後、負極電極材料全体を熟成乾燥させ、未化成の負極板を得る。Next, a negative electrode paste containing 0 ppm polymer and no polymer compounds is filled into the remaining mesh portions of each expanded grid, and then the entire negative electrode material is aged and dried to obtain an unformed negative electrode plate.
(b)正極板の作製
原料の鉛粉を、適量の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、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。
(b) Preparation of Positive Plate The raw lead powder is mixed with an appropriate amount of sulfuric acid aqueous solution to obtain a positive paste. The positive paste is filled into the mesh of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, and aged and dried to obtain an unformed positive plate.
(c)試験電池の作製
試験電池は定格電圧2V/セル、定格5時間率容量は32Ahである。試験電池の極板群は、負極1枚とこれを挟持する正極2枚とで構成する。負極板は袋状セパレータに収容し、正極板と積層し、極板群を形成する。極板群をポリプロピレン製の電槽に電解液(硫酸水溶液)とともに収容して、電槽内で化成を施し、液式の鉛蓄電池を作製する。化成後の電解液の比重は1.28(20℃換算)である。
(c) Preparation of test battery The test battery has a rated voltage of 2V/cell and a rated 5-hour capacity of 32Ah. The plate assembly of the test battery is composed of one negative electrode sandwiched between two positive electrodes. The negative electrode plate is housed in a pouch-shaped separator and stacked with the positive electrode plate to form a plate assembly. The plate assembly is housed in a polypropylene battery case together with an electrolyte (aqueous sulfuric acid solution), and chemical formation is performed in the battery case to prepare a liquid-type lead-acid battery. The specific gravity of the electrolyte after chemical formation is 1.28 (calculated at 20°C).
なお、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-CH<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-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、98.1%である。 In the 1 H-NMR spectrum of the polymer compound measured by the above-mentioned procedure, a peak derived from -CH< of the oxypropylene unit is observed in the chemical shift range of 3.2 ppm to 3.42 ppm, and a peak derived from -CH 2 - of the oxypropylene unit is observed in the chemical shift range of more than 3.42 ppm to 3.8 ppm. In the 1 H-NMR spectrum, the integral of the peak from 3.2 ppm to 3.8 ppm accounts for 98.1% of 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.
図9に、電池A1~A4におけるポリマー化合物の分布を示す。C(x、y)<C0を満たす領域(すなわち、ポリマー化合物を含まない領域)には、“C<C0”を表示し、それ以外の領域(すなわちポリマー化合物を含む領域)には“-”を表示する。N(1-4)=8、N(5-8)=16であり、N(1-4)<N(5-8)を満たす。 Figure 9 shows the distribution of polymer compounds in batteries A1 to A4. Areas where C(x, y) < C0 (i.e. areas that do not contain polymer compounds) are marked with "C < C0", and other areas (i.e. areas that contain polymer compounds) are marked with "-". N(1-4) = 8, N(5-8) = 16, and N(1-4) < N(5-8) is satisfied.
《実施例5~8》
負極板の作製方法において下記の点を変更したこと以外、実施例1~4と同様に鉛蓄電池を作製した。
Examples 5 to 8
A lead acid battery was produced in the same manner as in Examples 1 to 4, except that the following points were changed in the method of producing the negative electrode plate.
実施例5の電池A5の場合、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を15ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~4行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A5 of Example 5, a negative electrode paste is prepared so as to contain 15 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the areas of
実施例6の電池A6の場合、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を66ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~4行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A6 of Example 6, a negative electrode paste is prepared so as to contain 66 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the areas of
実施例7の電池A7の場合、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を200ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~4行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A7 of Example 7, a negative electrode paste is prepared so as to contain 200 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the areas of
実施例8の電池A8の場合、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を370ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~4行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A8 of Example 8, a negative electrode paste is prepared so as to contain 370 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the areas of
図10に、電池A5~A8におけるポリマー化合物の分布を示す。C(x、y)<C0を満たす領域(すなわち、ポリマー化合物を含まない領域)には、“C<C0”を表示し、それ以外の領域(すなわちポリマー化合物を含む領域)には“-”を表示する。N(1-4)=0、N(5-8)=16であり、N(1-4)<N(5-8)を満たす。 Figure 10 shows the distribution of polymer compounds in batteries A5 to A8. Areas where C(x, y) < C0 (i.e. areas that do not contain polymer compounds) are marked with "C < C0", and other areas (i.e. areas that contain polymer compounds) are marked with "-". N(1-4) = 0, N(5-8) = 16, and N(1-4) < N(5-8) is satisfied.
《実施例9~12》
負極板の作製方法において下記の点を変更したこと以外、実施例1~4と同様に鉛蓄電池を作製する。
Examples 9 to 12
A lead-acid battery is prepared in the same manner as in Examples 1 to 4, except that the method for preparing the negative electrode plate was changed as follows.
実施例9の電池A9の場合、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を15ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~6行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A9 of Example 9, a negative electrode paste is prepared so as to contain 15 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the areas of
実施例10の電池A10の場合、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を66ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~6行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A10 of Example 10, a negative electrode paste is prepared so as to contain 66 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the areas of
実施例11の電池A11の場合、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を200ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~6行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A11 of Example 11, a negative electrode paste is prepared so as to contain 200 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the areas of
実施例12の電池A12の場合、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を370ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子のうち、負極板の1~6行の領域に相当する網目部に充填する。In the case of battery A12 of Example 12, a negative electrode paste is prepared so as to contain 370 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and is filled into the mesh portion of an expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy, which corresponds to the areas of
図11に、電池A9~A12におけるポリマー化合物の分布を示す。C(x、y)<C0を満たす領域(すなわち、ポリマー化合物を含まない領域)には、“C<C0”を表示し、それ以外の領域(すなわちポリマー化合物を含む領域)には“-”を表示する。N(1-4)=0、N(5-8)=8であり、N(1-4)<N(5-8)を満たす。 Figure 11 shows the distribution of polymer compounds in batteries A9 to A12. Areas where C(x, y) < C0 (i.e. areas that do not contain polymer compounds) are marked with "C < C0", and other areas (i.e. areas that contain polymer compounds) are marked with "-". N(1-4) = 0, N(5-8) = 8, and N(1-4) < N(5-8) is satisfied.
《比較例1~5》
負極板の作製方法において下記の点を変更したこと以外、実施例1~4と同様に鉛蓄電池を作製する。
Comparative Examples 1 to 5
A lead-acid battery is prepared in the same manner as in Examples 1 to 4, except that the method for preparing the negative electrode plate was changed as follows.
比較例1の電池B1の場合、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を15ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子の網目部の全体に充填する。In the case of battery B1 of Comparative Example 1, a negative electrode paste was prepared so as to contain 15 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and was filled into the entire mesh portion of the expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy.
比較例2の電池B2の場合、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を66ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子の網目部の全体に充填する。In the case of battery B2 of Comparative Example 2, a negative electrode paste was prepared so as to contain 66 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and was filled into the entire mesh portion of the expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy.
比較例3の電池B3の場合、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を200ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子の網目部の全体に充填する。In the case of battery B3 of Comparative Example 3, a negative electrode paste was prepared so as to contain 200 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and was filled into the entire mesh portion of the expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy.
比較例4の電池B4の場合、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を370ppm含むように負極ペーストを作製しPb-Ca-Sn合金製のエキスパンド格子の網目部の全体に充填する。In the case of battery B4 of Comparative Example 4, a negative electrode paste was prepared so as to contain 370 ppm of the polymer compound in the negative electrode material, as determined by the procedure described above, and was filled into the entire mesh portion of the expanded lattice made of a Pb-Ca-Sn alloy.
比較例5の電池B5の場合、ポリマー化合物を含まないポリマー含有量0ppmの負極ペーストをエキスパンド格子の網目部の全体に充填する。In the case of battery B5 of Comparative Example 5, a negative electrode paste containing 0 ppm polymer and no polymer compound is filled into the entire mesh portion of the expanded lattice.
図12に、電池B1~B5におけるポリマー化合物の分布を示す。C(x、y)<C0を満たさない領域に“-”を表示する。N(1-4)=0、N(5-8)=0であり、N(1-4)<N(5-8)を満たさない。 Figure 12 shows the distribution of polymer compounds in batteries B1 to B5. A "-" is displayed in the area where C(x, y) < C0 is not satisfied. N(1-4) = 0, N(5-8) = 0, and N(1-4) < N(5-8) is not satisfied.
[評価]
既述の方法で、(a)電解液の比重差、(b)過充電電気量および(c)低温HR放電性能を評価した。結果を表1に示す。
[evaluation]
The (a) specific gravity difference of the electrolyte, (b) the amount of overcharge electricity, and (c) the low-temperature HR discharge performance were evaluated by the methods described above. The results are shown in Table 1.
図13に、電解液の比重差を棒グラフで示し、図14に横線をPPG充填割合とする場合の電解液の比重差を線グラフで示す。ここでは、PPG充填割合は、ポリマー化合物が負極板の1~2行の領域に含まれている場合を25%、1~4行の領域に含まれている場合を50%、1~6行の領域に含まれている場合を75%、1~8行の領域に含まれている場合を100%、比較例5の場合を0%とする。電池B1~B4に比べて電池A1~A12では電解液の比重差が小さく、成層化がすすみにくいことが理解できる。なお、電池B5では、負極板の全領域で相当の水素発生量があるため、比重差は実施例と同様に小さくなっている。ただし、電池B5の過充電電気量は顕著に大きくなっている。 Figure 13 shows the specific gravity difference of the electrolyte in a bar graph, and Figure 14 shows the specific gravity difference of the electrolyte in a line graph when the horizontal line is the PPG filling ratio. Here, the PPG filling ratio is 25% when the polymer compound is contained in the 1st to 2nd row region of the negative plate, 50% when it is contained in the 1st to 4th row region, 75% when it is contained in the 1st to 6th row region, 100% when it is contained in the 1st to 8th row region, and 0% in Comparative Example 5. It can be seen that the specific gravity difference of the electrolyte is smaller in the batteries A1 to A12 than in the batteries B1 to B4, and stratification is less likely to progress. In addition, in the battery B5, since there is a considerable amount of hydrogen generation in the entire region of the negative plate, the specific gravity difference is small as in the examples. However, the overcharged electric quantity of the battery B5 is significantly larger.
図15に、電解液の過充電電気量を棒グラフで示し、図16に横線をPPG充填割合とする場合の過充電電気量を線グラフで示す。電池B5に比べて電池A1~12では過充電電気量が低減されている。また、全体的にポリマー化合物の平均濃度C0が大きく、かつ実施例の中ではC<C0を満たす領域数が少ないほど、過充電電気量が低減される傾向がある。ただし、C<C0を満たす領域数が50%以下である電池A4~A12の過充電電気量は、電池B1~B4と同等レベルである。 Figure 15 shows the overcharge quantity of electricity of the electrolyte in a bar graph, and Figure 16 shows the overcharge quantity of electricity in a line graph when the horizontal line represents the PPG filling ratio. The overcharge quantity of electricity is reduced in batteries A1 to 12 compared to battery B5. Also, the overcharge quantity of electricity tends to be reduced as the average polymer compound concentration C0 is higher overall and the number of regions in the examples where C<C0 is fewer. However, the overcharge quantity of electricity in batteries A4 to A12, where the number of regions where C<C0 is 50% or less, is at the same level as batteries B1 to B4.
本発明に係る鉛蓄電池は、例えば、車両(自動車、バイクなど)の始動用電源や、電動車両(フォークリフトなど)などの産業用蓄電装置などの電源として好適に利用できる。なお、これらの用途は単なる例示であり、これらの用途に限定されるものではない。The lead-acid battery according to the present invention can be suitably used, for example, as a power source for starting vehicles (cars, motorcycles, etc.) and industrial power storage devices such as electric vehicles (forklifts, etc.). Note that these uses are merely examples and are not intended to be limiting.
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
Reference Signs List 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 (6)
前記負極電極材料が、
前記負極電極材料の過電圧を上昇させる作用を有する(条件A)、
1 H-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B)、および、
オキシC 2-4 アルキレンユニットの繰り返し構造を含む(条件C)
の少なくとも1つの条件を満たすポリマー化合物を含み、
前記負極板の上端部から下端部に向かう方向をX方向、前記X方向と交差する方向をY方向として、前記Y方向を行方向、前記X方向を列方向とする8行4列の行列状に前記負極板を32等分し、全32領域における前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量の平均値をC0とするとき、
前記上端部側から第1~4行の16個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(1-4)と、第5~8行の16個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(5-8)とが、N(1-4)<N(5-8)を満たす、負極板。 A negative electrode plate for a lead-acid battery comprising a negative electrode current collector and a negative electrode material,
The negative electrode material is
The negative electrode material has an effect of increasing the overvoltage (Condition A);
In the chemical shift of the 1 H-NMR spectrum, a peak is present in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm (condition B); and
Contains a repeating structure of oxyC2-4 alkylene units (condition C )
The polymer compound satisfies at least one of the following conditions :
The direction from the upper end to the lower end of the negative electrode plate is defined as the X direction, and the direction intersecting the X direction is defined as the Y direction. The negative electrode plate is divided into 32 equal parts in a matrix of 8 rows and 4 columns, with the Y direction being the row direction and the X direction being the column direction. When the average content of the polymer compound in the negative electrode material in all 32 regions is defined as C0,
A negative electrode plate in which the number N(1-4) of 16 regions in the first to fourth rows from the top end side, in which the content of the polymer compound is smaller than C0, and the number N(5-8) of 16 regions in the fifth to eighth rows, in which the content of the polymer compound is smaller than C0, satisfy N(1-4) < N(5-8).
(1)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(5,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい;
(2)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(6,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい;
(3)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(7,y)~C(8,y)の平均値よりも大きい;
(4)少なくとも1つの列において、C(1,y)~C(4,y)の平均値が、C(8,y)よりも大きい;
(5)少なくとも1つの列において、C(5,y)~C(8,y)の何れかが、残りの何れよりも小さい;
(6)少なくとも1つの列において、C(8,y)が、残りの何れよりも小さい;
(7)少なくとも1つの列において、C(8,y)が、C(7,y)~C(5,y)の何れよりも小さい;
の条件の少なくとも1つを満たす、請求項1に記載の負極板。 When the 32 matrix-like regions are represented by R(x, y) (where x is an integer of 1 to 8 indicating a row position, and y is an integer of 1 to 4 indicating a column position), and the content of the polymer compound in the negative electrode material in R(x, y) is defined as C(x, y), the following is true:
(1) In at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than the average value of C(5,y) through C(8,y);
(2) in at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than the average value of C(6,y) through C(8,y);
(3) in at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than the average value of C(7,y) through C(8,y);
(4) In at least one column, the average value of C(1,y) through C(4,y) is greater than C(8,y);
(5) In at least one column, any of C(5,y) through C(8,y) is smaller than any of the rest;
(6) in at least one column, C(8,y) is smaller than any of the rest;
(7) In at least one column, C(8,y) is smaller than any of C(7,y) through C(5,y);
The negative electrode plate according to claim 1 , which satisfies at least one of the following conditions.
前記負極電極材料が、
前記負極電極材料の過電圧を上昇させる作用を有する(条件A)、
1 H-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B)、および、
オキシC 2-4 アルキレンユニットの繰り返し構造を含む(条件C)
の少なくとも1つの条件を満たすポリマー化合物を含み、
前記負極板の上端部から下端部に向かう方向をX方向、前記X方向と交差する方向をY方向として、前記Y方向を行方向、前記X方向を列方向とする8行4列の行列状に前記負極板を32等分し、全32領域における前記負極電極材料中の前記ポリマー化合物の含有量の平均値をC0とするとき、
前記上端部側から第1~2行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(1-2)と、第3~4行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(3-4)とが、N(1-2)<N(3-4)を満たし、かつ、
第5~6行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(5-6)と、第7~8行の8個の領域のうち、前記ポリマー化合物の含有量がC0より小さい領域の数N(7-8)とが、N(5-6)<N(7-8)を満たす、負極板。 A negative electrode plate for a lead-acid battery comprising a negative electrode current collector and a negative electrode material,
The negative electrode material is
The negative electrode material has an effect of increasing the overvoltage (Condition A);
In the chemical shift of the 1 H-NMR spectrum, a peak is present in the range of 3.2 ppm to 3.8 ppm (condition B); and
Contains a repeating structure of oxyC2-4 alkylene units (condition C )
The polymer compound satisfies at least one of the following conditions :
The direction from the upper end to the lower end of the negative electrode plate is defined as the X direction, and the direction intersecting the X direction is defined as the Y direction. The negative electrode plate is divided into 32 equal parts in a matrix of 8 rows and 4 columns, with the Y direction being the row direction and the X direction being the column direction. When the average content of the polymer compound in the negative electrode material in all 32 regions is defined as C0,
The number N(1-2) of the eight regions in the first and second rows from the top end side, in which the content of the polymer compound is smaller than C0, and the number N(3-4) of the eight regions in the third and fourth rows, in which the content of the polymer compound is smaller than C0, satisfy N(1-2)<N(3-4), and
A negative electrode plate in which the number N(5-6) of the eight regions in the 5th to 6th rows in which the content of the polymer compound is smaller than C0 and the number N(7-8) of the eight regions in the 7th to 8th rows in which the content of the polymer compound is smaller than C0 satisfy N(5-6) < N(7-8).
前記複数の負極板の少なくとも1つが、請求項1~5のいずれか1項に記載の負極板である、鉛蓄電池。 A battery comprising a plurality of positive electrode plates, a plurality of negative electrode plates, and an electrolyte;
A lead-acid battery, wherein at least one of the plurality of negative plates is the negative plate according to any one of claims 1 to 5 .
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