專(zhuān)利名稱(chēng)：鉛蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車(chē)用電池等所使用的鉛蓄電池。
背景技術(shù)：
鉛蓄電池為二次電池的1種，與其他的二次電池相比，低溫特性好，且成本方面也有利，所以廣泛使用在汽車(chē)用電池等中。
然而，作為近年的汽車(chē)用的鉛蓄電池，要求可以瞬間發(fā)出大電流的高輸出的鉛蓄電池，使其即使在發(fā)動(dòng)機(jī)從冷的狀態(tài)也能正常啟動(dòng)。預(yù)想今后搭載在車(chē)輛上的電機(jī)或電子設(shè)備所需要的電力也會(huì)增加，希望開(kāi)發(fā)與此相對(duì)應(yīng)的更高輸出功率的鉛蓄電池。
進(jìn)一步，由于近年環(huán)境問(wèn)題的高漲，也預(yù)想增加“無(wú)空轉(zhuǎn)(idling-stop)車(chē)輛”和混合動(dòng)力車(chē)輛。這些車(chē)輛由于頻繁反復(fù)進(jìn)行鉛蓄電池的充放電，希望開(kāi)發(fā)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定發(fā)揮高輸出功率的鉛蓄電池。
作為由金屬粉末制造電極的方法，已知有例如特開(kāi)2000-80406號(hào)公報(bào)。
(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)特開(kāi)2000-80406號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的課題在于提供一種比以前的鉛蓄電池發(fā)揮更高輸出功率的鉛蓄電池。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過(guò)將含有活性物質(zhì)、由金屬鉛或者鉛合金的粉末構(gòu)成的含鉛金屬粉末，且前述含鉛金屬粉末具有無(wú)秩序分布的結(jié)構(gòu)的電極作為鉛蓄電池的電極使用，可以解決該課題。
即，本發(fā)明包括以下的發(fā)明。
(1)鉛蓄電池，其具有鉛蓄電池用電極，所述的鉛蓄電池用電極含有活性物質(zhì)、由金屬鉛或者鉛合金的粉末構(gòu)成的含鉛金屬粉末，且前述含鉛金屬粉末具有無(wú)秩序地分布的結(jié)構(gòu)。
(2)前述(1)所述的鉛蓄電池，其中，前述鉛合金含有0.1～10重量％的選自Sn、Sb及Ca中的至少一種。
(3)前述(1)或者(2)所述的鉛蓄電池，其中，前述含鉛金屬粉末是結(jié)晶粒尺寸為20μm以下的急冷凝固粉。
(4)前述(1)～(3)的任一項(xiàng)所述的鉛蓄電池，其特征在于，前述含鉛金屬粉末的平均粒徑為0.01μm～500μm。
(5)前述(1)～(4)的任一項(xiàng)所述的鉛蓄電池，其中，前述活性物質(zhì)包含選自堿式硫酸鉛、三堿式硫酸鉛及四堿式硫酸鉛中的至少一種和鉛丹。
(6)前述(1)～(5)的任一項(xiàng)所述的鉛蓄電池，其中，還具備作為集電體的由鉛合金構(gòu)成的網(wǎng)眼金屬(expanded metal)、鑄造柵極、壓延?xùn)艠O、壓延板或者穿孔金屬(perforated metal)。
(7)前述(1)～(6)的任一項(xiàng)所述的鉛蓄電池，其中，在除去集電體的電極中存在15重量％～70重量％前述含鉛金屬粉末。
(8)前述(1)～(7)的任一項(xiàng)所述的鉛蓄電池，其是卷繞式鉛蓄電池。
根據(jù)本發(fā)明，提供比以前的鉛蓄電池發(fā)揮更高輸出功率的鉛蓄電池。
本說(shuō)明書(shū)包括作為本申請(qǐng)優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)的特愿2005-368346號(hào)的說(shuō)明書(shū)中記載的內(nèi)容。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1本發(fā)明的鉛蓄電池中所用的電極的一例。
圖2本發(fā)明的鉛蓄電池中所用的電極的一例。
圖3本發(fā)明的鉛蓄電池中所用的電極的一例。
圖4本發(fā)明的鉛蓄電池中所用的電極的一例。
圖5本發(fā)明的鉛蓄電池中所用的電極的一例。
圖6使用本發(fā)明的電極構(gòu)成的單板鉛蓄電池。
圖7使用本發(fā)明的電極構(gòu)成的汽車(chē)用鉛蓄電池。
圖8使用本發(fā)明的電極構(gòu)成的卷繞式鉛蓄電池。
圖9表示實(shí)施例2及比較例2的鉛蓄電池的放電時(shí)間及放電電壓的圖。
圖10表示實(shí)施例3及比較例3的鉛蓄電池的放電時(shí)間及放電電壓的圖。
圖11表示實(shí)施例4及比較例4的鉛蓄電池的放電時(shí)間及放電電壓的圖。
符號(hào)的說(shuō)明1···含鉛金屬粉末2···電極3···活性物質(zhì)4···壓延板集電體5···鑄造柵極集電體6···網(wǎng)眼金屬集電體7···穿孔金屬集電體8···電極9···對(duì)電極10···隔板(separator)11···端子12···正極板13···負(fù)極板14···負(fù)極端子15···正極端子16···電槽17···蓋18···同極連接片(strap)
19···層疊極板群20···卷繞極板群21···夾板(retainer)具體實(shí)施方式
本發(fā)明的鉛蓄電池的特征在于，具有鉛蓄電池用電極，該電極含有活性物質(zhì)、由金屬鉛或者鉛合金的粉末構(gòu)成的含鉛金屬粉末、且前述含鉛金屬粉末具有無(wú)秩序地分布的結(jié)構(gòu)。
所謂的“含鉛金屬粉末無(wú)秩序地分布的結(jié)構(gòu)”，是指含鉛金屬粉末在電極內(nèi)密度不偏袒地以微粒子存在(均一地分散)。優(yōu)選含鉛金屬粉末彼此之間通過(guò)相互接觸，形成3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D1等)。通過(guò)使用形成了這樣的3維的集電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的電極，可以得到內(nèi)部阻抗極其小、高輸出功率的鉛蓄電池。
含鉛金屬粉末是為了確保活性物質(zhì)彼此間的電子傳導(dǎo)性(導(dǎo)電路徑)、以及端子或者含鉛金屬與活性物質(zhì)間的電子傳導(dǎo)性(導(dǎo)電路徑)的物質(zhì)。作為用于本發(fā)明的電極的含鉛金屬粉末，可以使用金屬鉛的粉末或者鉛合金的粉末。在鉛合金的場(chǎng)合，例如，可舉出含有選自Sn、Sb及Ca中的至少一種的元素為0.1～10、優(yōu)選0.2～5.0重量％的鉛合金。另外，更優(yōu)選含鉛金屬粉末為氣霧化或者水霧化等的結(jié)晶粒尺寸為0.01μm～20μm的急冷凝固粉。含鉛金屬粉末的平均粒徑?jīng)]有特別的限制，通常為0.01μm～500μm，優(yōu)選0.1μm～50μm的范圍。本發(fā)明中，含鉛金屬粉末使用不進(jìn)行燒結(jié)等熱處理的含鉛金屬粉末。像鉛那樣，融點(diǎn)低的金屬通過(guò)燒結(jié)等的熱處理，結(jié)晶粒成長(zhǎng)，變粗，粒子之間結(jié)合容易變成粗大的顆粒，該場(chǎng)合，分散狀態(tài)變化，形成與本發(fā)明中作為目的的配置結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)體，不能獲得本發(fā)明的效果。
另外，作為活性物質(zhì)，只要是通常用于鉛蓄電池中的即可，例如可舉出鉛粉(PbOx(x為0.5～0.9)、一氧化鉛、硫酸鉛、二氧化鉛及鉛等。本發(fā)明中，優(yōu)選含有選自堿性硫酸鉛、三堿式硫酸鉛及四堿式硫酸鉛中的至少一種和鉛丹的活性物質(zhì)。
作為本發(fā)明中使用的電極，為了提高集電效率，也可以進(jìn)一步具備集電體。作為集電體，可舉出例如由鉛合金構(gòu)成的網(wǎng)眼金屬、鑄造柵極、壓延?xùn)艠O、壓延板及穿孔金屬等。
另外，含鉛金屬粉末的使用量相對(duì)于電極全體的重量(除去前述集電體)，優(yōu)選15重量％～70重量％。
以下對(duì)本發(fā)明在參照?qǐng)D面的同時(shí)，用特定的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于此。
圖1中所示的電極，通過(guò)含鉛金屬粉末1無(wú)秩序地分散在電極2的活性物質(zhì)3內(nèi)，且含鉛金屬粉末1的粒子彼此相互接觸，形成3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
圖2中所示的電極，是使用壓延板4作為集電體的場(chǎng)合，與圖1一樣，含鉛金屬粉末1無(wú)秩序地分散在電極2的活性物質(zhì)3內(nèi)，含鉛金屬粉末1的粒子彼此接觸，形成3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)該3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與壓延板集電體4接觸。
圖3中所示的電極，是使用鑄造柵極集電體5作為集電體的場(chǎng)合，與圖1同樣，含鉛金屬粉末1無(wú)秩序地分散在電極2的活性物質(zhì)3內(nèi)，含鉛金屬粉末1的粒子彼此接觸，形成3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)其3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也與鑄造柵極集電體5接觸。
圖4中所示的電極，是使用網(wǎng)眼金屬集電體6作為集電體的場(chǎng)合，與圖1同樣，含鉛金屬粉末1無(wú)秩序地分散在電極2的活性物質(zhì)3內(nèi)，含鉛金屬粉末1的粒子彼此接觸，形成3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)其3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)眼金屬集電體6接觸。
圖5中所示的電極，是使用穿孔金屬集電體7作為集電體的場(chǎng)合，與圖1同樣，含鉛金屬粉末1無(wú)秩序地分散在電極2的活性物質(zhì)3內(nèi)，含鉛金屬粉末1的粒子彼此接觸，形成3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)其3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與穿孔金屬集電體7接觸。
使用圖1～5的電極構(gòu)成圖6中所示的單板鉛蓄電池。單板鉛蓄電池具有如圖1～5中所示的電極8以及將其夾持那樣設(shè)置的2枚對(duì)電極9，電極8和對(duì)電極9用浸漬含有硫酸(H2SO4)的電解液的隔板隔離。電極8及2枚對(duì)電極9上分別具備端子。該單板鉛蓄電池中，在電極8作為正極的場(chǎng)合，對(duì)電極9成為負(fù)極，把電極8作為負(fù)極的場(chǎng)合，對(duì)極9成為正極。
對(duì)電極可以是公知的電極，例如，在由鉛-鈣-錫合金構(gòu)成的集電體柵極中填充含有鉛粉(PbOx式中、0.5≤x≤0.9)、鉛丹等的活性物質(zhì)糊后，將其干燥制得。另外，如周知那樣，通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)換，正極上生成二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極上生成Pb。另外，作為對(duì)電極，與本發(fā)明的電極8同樣，也可以使用圖1～5的構(gòu)成的電極。
接下來(lái)，對(duì)與本實(shí)施方式有關(guān)的組裝了電極8的單板鉛蓄電池的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
在該單板鉛蓄電池的正極板中，進(jìn)行如下式(1)所示的正極反應(yīng)。正極反應(yīng)即，放電時(shí)的正極板中，如式(1)所示那樣，通過(guò)作為活性物質(zhì)的二氧化鉛(PbO2)與氫離子(H+)反應(yīng)，析出硫酸鉛(PbSO4)，同時(shí)生成水(H2O)。此外，在充電時(shí)的正極板中進(jìn)行與此相逆的反應(yīng)。
此外，在負(fù)極板中，進(jìn)行如下式(2)所示的負(fù)極反應(yīng)。
負(fù)極反應(yīng)即，在放電時(shí)的負(fù)極板中，如式(2)所示那樣，作為活性物質(zhì)的鉛(Pb)與硫酸離子(SO42-)反應(yīng)，析出硫酸鉛(PbSO4)，同時(shí)放出電子(e-)。此外，充電時(shí)的負(fù)極板中，進(jìn)行與此相逆的反應(yīng)。
在這樣的單板鉛蓄電池中，在將本發(fā)明的電極作為正極使用的場(chǎng)合，由于無(wú)秩序地分布的含鉛金屬粉末，快速地引起電子(e-)的移動(dòng)，所以促進(jìn)前述式(1)的反應(yīng)，同時(shí)防止在一個(gè)地方集中生成硫酸鉛(PbSO4)，結(jié)果，高效率下的正極的容量增大。
另一方面，將本發(fā)明的電極作為負(fù)極使用的場(chǎng)合，由于無(wú)秩序地分布的含鉛金屬粉末，快速地引起電子(e-)的移動(dòng)，促進(jìn)前述式(2)的反應(yīng)，同時(shí)防止在一個(gè)地方集中生成硫酸鉛(PbSO4)，結(jié)果，高效率下的負(fù)極的容量增大。
如上述，通過(guò)在單板鉛蓄電池中使用含鉛金屬粉末無(wú)秩序地分布的正極及/或者負(fù)極，可以使高效率下的容量變大、制成高輸出功率的鉛蓄電池。
以下，作為本發(fā)明的一例，對(duì)于汽車(chē)用鉛蓄電池和安裝在其上的電極體參照適當(dāng)?shù)母綀D進(jìn)行說(shuō)明。
這里進(jìn)行說(shuō)明。
圖7是為了說(shuō)明安裝了本發(fā)明的電極的汽車(chē)用鉛蓄電池的構(gòu)成的斜視圖，是為了說(shuō)明電池內(nèi)部，在電槽及電極體的一部分上有切口的圖。
圖7所示那樣，汽車(chē)用鉛蓄電池具備例如像圖1～5所示那樣的本發(fā)明的正極板12和本發(fā)明的負(fù)極板13。該汽車(chē)用鉛蓄電池除了使用本發(fā)明的正極板12及本發(fā)明的負(fù)極板13來(lái)替代眾所周知的汽車(chē)用鉛蓄電池(例如、電池型號(hào)38B19的鉛蓄電池)中的正極板以及負(fù)極板以外，與電池型號(hào)38B19的鉛蓄電池同樣地構(gòu)成。正極板12和負(fù)極板13通過(guò)由聚乙烯等的樹(shù)脂構(gòu)成的隔板10配置，正極板12、負(fù)極板13及隔板10構(gòu)成的一組通過(guò)多個(gè)層疊形成層疊極板群19。然后，在電槽16內(nèi)，容納有含有硫酸(H2SO4)的電解液和6個(gè)層疊極板群19。該層疊極板群19中的正極板12彼此之間及負(fù)極板13彼此之間并列地電連接，各層疊極板群19彼此之間串聯(lián)地電連接。
通過(guò)使用本發(fā)明的正極板以及負(fù)極板，可獲得高效率下的容量大、高輸出功率的汽車(chē)用鉛蓄電池。
接下來(lái)，作為本發(fā)明的一例，參照適當(dāng)?shù)母綀D對(duì)卷繞式鉛蓄電池、以及安裝在其中的電極體進(jìn)行說(shuō)明。
圖8是為了說(shuō)明安裝了本發(fā)明的電極的卷繞式鉛蓄電池的構(gòu)成的斜視圖，是為了說(shuō)明電池內(nèi)部，在電槽的一部分上有切口的圖。
如圖8所示，卷繞式鉛蓄電池具備例如像圖1～5所示那樣的本發(fā)明的正極板12和本發(fā)明的負(fù)極板13。該卷繞式鉛蓄電池除了使用本發(fā)明的正極板12和本發(fā)明的負(fù)極板13代替眾所周知的卷繞式鉛蓄電池(例如、電池型號(hào)38B19的卷繞式鉛蓄電池)中的正極板和負(fù)極板以外，與眾所周知的卷繞式鉛蓄電池同樣地構(gòu)成。由玻璃纖維構(gòu)成的夾板21、正極板12、負(fù)極板13按照夾板21、正極板12、夾板22、負(fù)極板13的順序疊合，通過(guò)將其卷繞形成圓柱狀的卷繞極板群20。在電槽16內(nèi)容納含有硫酸(H2SO4)的電解液和多個(gè)卷繞極板群20。該卷繞極板群20的正極板12彼此之間以及負(fù)極板13彼此之間并列地電連接，各卷繞極板群20彼此之間串聯(lián)地電連接。
通過(guò)使用本發(fā)明的正極板以及負(fù)極板，可以得到高效率下的容量大、高輸出功率的卷繞式鉛蓄電池。
另外，本發(fā)明并不受到上述實(shí)施方式的限制，可以各種方式進(jìn)行實(shí)施。此外，在上述實(shí)施方式中，使用了圖1～5所示的電極，這可以用于正極板12及負(fù)極板13兩者，或者也可以?xún)H用于二者中的任一個(gè)。
實(shí)施例以下，通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步更具體的說(shuō)明，但是本發(fā)明并不受到這些實(shí)施例的限定。
(實(shí)施例1)負(fù)極板及正極板的制作如以下的(a)～(1)所示那樣地制作正極板12a～121及負(fù)極板13a～131。
(a)制造具有圖1所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13a及正極板12a。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于鉛粉(PbOxx＝0.5～0.9)，添加0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、45重量％的金屬鉛的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混練機(jī)混煉約1小時(shí)。在得到的混合物中相對(duì)于前述鉛粉加入12質(zhì)量％的水，混合，進(jìn)一步相對(duì)于前述鉛粉加入13質(zhì)量％的稀硫酸(比重1.26、20℃)，調(diào)制成負(fù)極用活性物質(zhì)糊。將該負(fù)極用活性物質(zhì)糊填充在116mm×100mm×0.8mm的模中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，脫模，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13a。
<正極板的制作>
在鉛粉和鉛丹的混合物中相對(duì)于該混合物加入45重量％的金屬鉛的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。加入水和稀硫酸(比重1.26、20℃)，將其混煉制作成正極用活性物質(zhì)糊。將該正極用活性物質(zhì)糊填充到116mm×100mm×0.8mm的模中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，脫模，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12a。
(b)制造具有圖2所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13b及正極板12b。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于鉛粉加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、45重量％的金屬鉛的粉末，在其中加入聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。在得到的混合物中相對(duì)于前述鉛粉加入12質(zhì)量％的水，混合，進(jìn)一步相對(duì)于前述鉛粉加入13質(zhì)量％的稀硫酸(比重1.26、20℃)，調(diào)制成負(fù)極用活性物質(zhì)糊。將該負(fù)極用活性物質(zhì)糊涂布在116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的壓延板集電體的兩側(cè)，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13b。
<正極板的制作>
在鉛粉和鉛丹的混合物中、相對(duì)于該混合物加入45重量％的金屬鉛的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。相對(duì)于前述鉛粉加入水和稀硫酸(比重1.26、20℃)，將其混煉制作成正極用活性物質(zhì)糊。將該正極用活性物質(zhì)糊涂布在116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的壓延板集電體的兩側(cè)，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12b。
(c)制造具有圖3所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13c及正極板12c。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于鉛粉加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、45重量％的金屬鉛的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。在得到的混合物中，相對(duì)于前述鉛粉加入12質(zhì)量％的水，混合，進(jìn)一步相對(duì)于前述鉛粉加入13質(zhì)量％的稀硫酸(比重1.26、20℃)，調(diào)制成負(fù)極用活性物質(zhì)糊。將該負(fù)極用活性物質(zhì)糊填充到116mm×100mm×0.8mm的由鉛-鈣-錫合金構(gòu)成的鑄造柵極集電體中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13c。
<正極板的制作>
在鉛粉和鉛丹的混合物中，相對(duì)于該混合物加入45重量％的金屬鉛的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。相對(duì)于前述鉛粉加入水和稀硫酸(比重1.26、20℃)，將其混煉制作成正極用活性物質(zhì)糊。將該正極用活性物質(zhì)糊填充到116mm×100mm×0.8mm的由鉛-鈣-錫合金構(gòu)成的鑄造柵極集電體中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12c。
(d)制造具有圖4所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13d及正極板12d。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于鉛粉加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、45重量％的金屬鉛的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。在得到的混合物中，相對(duì)于前述鉛粉加入12質(zhì)量％的水，混合，進(jìn)一步相對(duì)于前述鉛粉加入13質(zhì)量％的稀硫酸(比重1.26、20℃)，調(diào)制成負(fù)極用活性物質(zhì)糊。將該負(fù)極用活性物質(zhì)糊填充在116mm×100mm×0.7mm的由鉛-鈣-錫合金構(gòu)成的網(wǎng)眼金屬集電體中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13d。
<正極板的制作>
在鉛粉和鉛丹的混合物中，相對(duì)于該混合物，加入45重量％的金屬鉛的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。相對(duì)于前述鉛粉加入水和稀硫酸(比重1.26、20℃)，將其混煉制作成正極用活性物質(zhì)糊。將該正極用活性物質(zhì)糊填充在116mm×100mm×0.7mm的由鉛-鈣-錫合金構(gòu)成的網(wǎng)眼金屬集電體中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12d。
(e)制造具有圖5所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13e及正極板12e。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于鉛粉，加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、45重量％的金屬鉛的粉末，在其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。在得到的混合物中相對(duì)于前述鉛粉加入12質(zhì)量％的水，混合，進(jìn)一步相對(duì)于前述鉛粉加入13質(zhì)量％的稀硫酸(比重1.26、20℃)，調(diào)制成負(fù)極用活性物質(zhì)糊。將該負(fù)極用活性物質(zhì)糊填充在116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13e。
<正極板的制作>
在鉛粉和鉛丹的混合物中相對(duì)于該混合物加入45重量％的金屬鉛的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。相對(duì)于前述鉛粉加入水和稀硫酸(比重1.26、20℃)，將其混煉制作成正極用活性物質(zhì)糊。將該正極用活性物質(zhì)糊填充到116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12e。
(f)制造具有圖5所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13f及正極板12f。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于堿式硫酸鉛和鉛丹，加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、45重量％的金屬鉛的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。然后用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13f。
<正極板的制作>
在堿式硫酸鉛和鉛丹的混合物中相對(duì)于該混合物加入45重量％的金屬鉛的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12f。
(g)制造具有圖5所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13g及正極板12g。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于堿式硫酸鉛和鉛丹，加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、15重量％的金屬鉛的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。然后，使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13g。
<正極板的制作>
在堿式硫酸鉛和鉛丹的混合物中加入15重量％的金屬鉛的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12g。
(h)制造具有圖5所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13h及正極板12h。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于堿式硫酸鉛和鉛丹，加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、70重量％的金屬鉛的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。然后，使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13h。
<正極板的制作>
在堿式硫酸鉛和鉛丹的混合物中加入70重量％的金屬鉛的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。使用粉末壓延機(jī)從226mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12h。
(i)制造具有圖5所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13i及正極板12i。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于堿式硫酸鉛和鉛丹，加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、70重量％的表1所示鉛合金的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。然后，使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13i。
<正極板的制作>
在堿式硫酸鉛和鉛丹的混合物中加入70重量％的表1所示鉛合金的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12i。
(j)制作具有圖5所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13j及正極板12j。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于堿式硫酸鉛和鉛丹，加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、70重量％的表1所示粒徑的鉛-1.5重量％錫合金的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。然后，使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13j。
<正極板的制作>
在堿式硫酸鉛和鉛丹的混合物中加入70重量％的表1所示粒徑的鉛-1.5重量％錫合金的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12j。
(k)制造具有圖5所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板13k及正極板12k。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于三堿式硫酸鉛和鉛丹，加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、70重量％的結(jié)晶粒的尺寸為20μm以下的由急冷凝固粉構(gòu)成的鉛合金的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。然后，使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板13k。
<正極板的制作>
在三堿式硫酸鉛和鉛丹的混合物中加入70重量％的結(jié)晶粒的尺寸為20μm以下的由急冷凝固粉構(gòu)成的鉛合金的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板12k。
(l)制造具有圖5所示結(jié)構(gòu)的負(fù)極板131及正極板121。
<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于四堿式硫酸鉛和鉛丹，加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末、70重量％的鉛合金的粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。然后，使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板131。
<正極板的制作>
在四堿式硫酸鉛和鉛丹的混合物中加入70重量％的鉛合金的粉末，然后添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約1小時(shí)。使用粉末壓延機(jī)從116mm×100mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的穿孔金屬集電體的兩側(cè)分別注入一半量的該混合物，施加負(fù)重進(jìn)行壓延，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板121。
(比較例1)負(fù)極板及正極板的制作<負(fù)極板的制作>
相對(duì)于鉛粉加入0.3質(zhì)量％的木質(zhì)素、0.2質(zhì)量％的硫酸鋇、及0.1質(zhì)量％的碳粉末，向其中添加聚酯纖維，用混煉機(jī)混煉約10分鐘。在得到的混合物中，相對(duì)于前述鉛粉加入12質(zhì)量％的水，混合，進(jìn)一步，相對(duì)于前述鉛粉加入13質(zhì)量％的稀硫酸(比重1.26、20℃)，調(diào)制成負(fù)極用活性物質(zhì)糊。將該負(fù)極用活性物質(zhì)糊與實(shí)施例1相同地填充到集電體中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的負(fù)極板。
<正極板的制作>
在鉛粉和鉛丹的混合物中添加聚酯纖維，相對(duì)于前述鉛粉加入水和稀硫酸(比重1.26、20℃)，將其混煉制作成正極用活性物質(zhì)糊。將該正極用活性物質(zhì)糊與實(shí)施例1同樣地填充到集電體中，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成未化學(xué)轉(zhuǎn)換的正極板。
(實(shí)施例2)單板鉛蓄電池的制作使用制作成的正極板12a及負(fù)極板13a，制作圖6所示單板鉛蓄電池。電解液使用比重1.225(20℃)的稀硫酸。另外，單板鉛蓄電池的化學(xué)轉(zhuǎn)換在2.2A下進(jìn)行20小時(shí)。然后，化學(xué)轉(zhuǎn)換后追加比重1.4(20℃)的稀硫酸，電解液調(diào)整為比重1.28(20℃)濃度的稀硫酸。得到的單板鉛蓄電池的電池容量為1.75Ah，平均放電電壓為2V。
(比較例2)單板鉛蓄電池的制作除了用比較例1中制作的電極以外，與實(shí)施例2同樣地制作單板鉛蓄電池。
放電試驗(yàn)使如上述那樣作成的實(shí)施例2的單板鉛蓄電池在15CA放電。此時(shí)的放電曲線(xiàn)在圖9中表示為“A”。另外，“15CA”是在1小時(shí)的1/15可以放電的電池容量的電流值，在本實(shí)施例中，“15CA”相當(dāng)于26A。此外，測(cè)定使實(shí)施例2的單板鉛蓄電池在15CA下放電時(shí)的放電時(shí)間和放電開(kāi)始后第10秒的放電電壓。其結(jié)果表示在表1中。
另外，將使比較例2的單板鉛蓄電池在15CA(26A)下放電時(shí)的放電曲線(xiàn)在圖9中表示為“B”。對(duì)比較例的單板鉛蓄電池也在15CA下測(cè)定使其放電時(shí)的放電時(shí)間和放電開(kāi)始后第10秒的放電電壓。結(jié)果表示在表1中。
如圖9及表1中所示的那樣，實(shí)施例2的單板鉛蓄電池放電電壓高，而且放電時(shí)間也長(zhǎng)。相比之下，比較例2的單板鉛蓄電池與實(shí)施例2的單板鉛蓄電池相比，放電電壓低，且放電時(shí)間也短。
(實(shí)施例3)汽車(chē)用鉛蓄電池的制作使用實(shí)施例1中制作的正極板12h及負(fù)極板13h，制作圖7所示的汽車(chē)用鉛蓄電池。隔板10使用1.5mm的聚乙烯樹(shù)脂制的材料。層疊極板群19使用5枚負(fù)極板13和4枚正極板12。電解液使用比重1.25(20℃)的稀硫酸。此外，汽車(chē)用鉛蓄電池的化學(xué)轉(zhuǎn)換在9A下進(jìn)行20小時(shí)?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)換后追加比重1.4(20℃)的稀硫酸，調(diào)整電解液使其成為比重1.28(20℃)濃度的稀硫酸。得到的鉛蓄電池的電池容量為28Ah，平均放電電壓為12V。
測(cè)定使該鉛蓄電池在15CA下放電時(shí)的放電時(shí)間和放電電壓。該結(jié)果表示在圖10A中。
(比較例3)汽車(chē)用鉛蓄電池的制作作為正極板以及負(fù)極板，使用比較例1中制作的正極板以及負(fù)極板，除此之外，與實(shí)施例3同樣地制作汽車(chē)用鉛蓄電池。得到的鉛蓄電池的電池容量為28Ah，平均放電電壓為12V。
測(cè)定使該鉛蓄電池在15CA放電時(shí)的放電時(shí)間和放電電壓。其結(jié)果表示在圖10B中。
(實(shí)施例4)卷繞式鉛蓄電池的制作如下述那樣制作圖8所示的卷繞式鉛蓄電池。
<負(fù)極板的制作>
和實(shí)施例1的負(fù)極板13b同樣地調(diào)制負(fù)極用活性物質(zhì)糊。然后，將該負(fù)極用活性物質(zhì)糊涂布在116mm×1000mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的壓延板集電體的兩面上，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成負(fù)極板。
<正極板的制作>
與實(shí)施例1的正極板12b同樣地調(diào)制正極用活性物質(zhì)糊。將該正極用活性物質(zhì)糊涂布在116mm×1000mm×0.2mm的由鉛-錫合金構(gòu)成的壓延板集電體的兩面上，在溫度50℃、濕度98RH％的氣氛下放置熟化18小時(shí)，然后在溫度110℃下放置2小時(shí)，使其干燥，制作成正極板。
<卷繞式鉛蓄電池的制作>
使用制作的正極板以及負(fù)極板、以及由玻璃纖維構(gòu)成的厚度0.6mm的夾板22，制作圖8所示的卷繞式鉛蓄電池。電解液使用比重1.28(20℃)的稀硫酸。卷繞式鉛蓄電池在化學(xué)轉(zhuǎn)換后追加比重1.4(20℃)的稀硫酸，調(diào)整電解液使其成為比重1.28(20℃)濃度的稀硫酸。得到的卷繞式鉛蓄電池的電池容量為16Ah，平均放電電壓為12V。
測(cè)定使該卷繞式鉛蓄電池在15CA放電時(shí)的放電時(shí)間和放電電壓。其結(jié)果表示在圖11A中。
(比較例4)卷繞式鉛蓄電池的制作作為正極板以及負(fù)極板，使用比較例1中制作的正極板和負(fù)極板，除此之外，與實(shí)施例4同樣地制作卷繞式鉛蓄電池。得到的鉛蓄電池的電池容量為16Ah，平均放電電壓為12V。
測(cè)定使該鉛蓄電池在15CA放電時(shí)的放電時(shí)間和放電電壓。其結(jié)果表示在圖11B中。
(放電時(shí)間的評(píng)價(jià))從圖9、圖10及圖11中可知，本發(fā)明的鉛蓄電池與比較例的鉛蓄電池相比，放電時(shí)間長(zhǎng)，且放電開(kāi)始后的放電電壓高。
表1

產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，可得到放電時(shí)間長(zhǎng)，且發(fā)揮穩(wěn)定高輸出功率的鉛蓄電池。本發(fā)明的鉛蓄電池在無(wú)空轉(zhuǎn)車(chē)輛和混合動(dòng)力車(chē)輛等汽車(chē)用的電池、以及在始動(dòng)時(shí)需要大電流、高輸出功率的機(jī)器類(lèi)的電池等中是有用的。
本說(shuō)明書(shū)中引用的全部的發(fā)行刊物、專(zhuān)利及專(zhuān)利申請(qǐng)直接作為參考，寫(xiě)入本說(shuō)明書(shū)中。
權(quán)利要求
1.鉛蓄電池，其具有鉛蓄電池用電極，所述的鉛蓄電池用電極含有活性物質(zhì)、由金屬鉛或者鉛合金的粉末構(gòu)成的含鉛金屬粉末，且前述含鉛的金屬粉末具有無(wú)秩序地分布的結(jié)構(gòu)。
2.權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池，其中，前述鉛合金含有0.1～10重量％的選自Sn、Sb及Ca中的至少一種。
3.權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池，其中，前述含鉛金屬粉末是結(jié)晶粒尺寸為20μm以下的急冷凝固粉。
4，權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池，其特征在于，前述含鉛金屬粉末的平均粒徑為0.01μm～500μm。
5.權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池，其中，前述活性物質(zhì)包含選自堿式硫酸鉛、三堿式硫酸鉛及四堿式硫酸鉛中的至少一種和鉛丹。
6.權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池，其中，還具備作為集電體的由鉛合金構(gòu)成的網(wǎng)眼金屬、鑄造柵極、壓延?xùn)艠O、壓延板或者穿孔金屬。
7.權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池，其中，前述含鉛金屬粉末在除去集電體的電極中存在15重量％～70重量％。
8.權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池，其是卷繞式鉛蓄電池。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于，提供比現(xiàn)有的鉛蓄電池發(fā)揮更高的輸出功率的鉛蓄電池。本發(fā)明的鉛蓄電池，其特征在于，形成了下述的電極，即該電極具有使金屬鉛的粉末、或者以鉛為主要構(gòu)成元素的鉛合金的粉末構(gòu)成的金屬粉末無(wú)秩序地分布的結(jié)構(gòu)。該鉛蓄電池形成含鉛金屬粉末的集電網(wǎng)絡(luò)。其結(jié)果，該鉛蓄電池與以前的鉛蓄電池比較，發(fā)揮更高的輸出功率。
文檔編號(hào)H01M4/73GK1988220SQ20061016858
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者本棒享子, 酒井政則, 近藤保夫, 坂本剛生 申請(qǐng)人:新神戶(hù)電機(jī)株式會(huì)社