鉛蓄電池的制作方法
【專利摘要】在部分充電狀態(tài)下對負荷進行放電的液式的鉛蓄電池中，在PSOC下，由于電池未充滿電而難以進行由氣體的發(fā)生來攪拌電解液的情況下，抑制電解液的分層化并提高壽命性能。在所述負極板1上，無紡布2與極板非一體化地抵接于極板面整體，所述無紡布2由選自玻璃、紙漿及聚烯烴所構成的材料群中的至少一種材料的纖維所構成。與所述無紡布2抵接的負極板1收納于由微多孔性的合成樹脂板構成的袋狀隔膜3內，與正極板4層疊。該無紡布優(yōu)選為以玻璃纖維、紙漿及無機氧化物粉末為主要成分的混抄無紡布。
【專利說明】鉛蓄電池
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在電池槽內具有極板群和從隔膜游離的電解液的液式鉛蓄電池。
【背景技術】
[0002]近年，對于汽車，出于防止大氣污染、防止地球溫暖化，研究了各種燃料費增加的對策。作為實施了燃料費增加對策的汽車，研究了減少引擎的運行時間的怠速停止車輛(以下稱作ISS車)、引擎的旋轉無浪費地用于動力的所謂發(fā)電控制車的微混合動力車。
[0003]ISS車中，引擎的始動次數(shù)增多，隨之，鉛蓄電池反復進行大電流放電。另外，在ISS車或發(fā)電控制車中，由于發(fā)電機的發(fā)電量減少，對鉛蓄電池進行間歇式充電從而經常充電不充分。
[0004]采用如上述的使用方法的鉛蓄電池，在被稱作PS0C(Partial State Of Charge)的部分充電狀態(tài)下使用。鉛蓄電池在PSOC下使用的話，與在完全充電狀態(tài)下使用的情況相t匕，存在壽命縮短的傾向。認為在PSOC下使用壽命變短的理由是，在充電不充分的狀態(tài)下進行反復充放電的話，在放電時在負極板上生成的硫酸鉛變得粗大化，硫酸鉛難以恢復至作為充電生成物的金屬鉛。
[0005]另外，在充電時，由于從放電生成物的硫酸鉛所生成的硫酸離子較重，有在電解液中向著下方移動的傾向。在通常的鉛蓄電池的使用方式中，通過充電末期的發(fā)生氣體來攪拌電解液，可以抑制硫酸離子的所述向著下方移動。但是，在PSOC下，由于電池沒有滿充電，由發(fā)生氣體導致的電解液攪拌難以進行。其結果，濃度高的電解液滯留在電池槽的下部，濃度低的電解液滯留在電池槽的上部，發(fā)生電解液的分層化。如果電解液濃度較高則難以接受充電(充電反應難以進行)、從而鉛蓄電池的壽命降低。
[0006]作為抑制電解液的分層化的方法，在專利文獻I (日本特開2002-025602號公報)、專利文獻2 (日本特開2004-063152號公報)以及專利文獻3 (日本特開2006-059576號公報)中，分別有所公開。
[0007]專利文獻I公開了一種鉛蓄電池，其具有將容納于合成樹脂制袋狀隔膜內的延展正極板柵、在表面附著有玻璃纖維氈的延展負極板柵相互層疊的極板群。在第0003段落中記載了，其課題為“從負極板表面產生的氫氣不能充分協(xié)助攪拌電解液，從而易于發(fā)生電解液的分層化的問題”，以直至如從負極板表面產生氫氣的滿充電的方式進行充電的鉛蓄電池為對象。
[0008]專利文獻2公開了 一種鉛蓄電池，其具有將多個正極板、以袋狀隔膜全面覆蓋的負極板、介于上述二者之間的粘附有玻璃纖維氈的平板狀隔膜重疊得到的極板群(圖5(C))。需要說明的是，在該發(fā)明中，如第0007段記載的，認識到了“由于袋狀隔膜的結構妨礙了在正極板與負極板之間存在的電解液的擴散，在使用中發(fā)生電解液濃度在極板下部較高、在極板上部較低的電解液濃度的分層化”，未能解決防止電解液的分層化。
[0009]專利文獻3中公開了一種液式鉛蓄電池用隔膜，為了即使在電解液的攪拌、循環(huán)難以進行的使用環(huán)境下也不易發(fā)生電解液的分層化，從而由微孔性板與玻璃纖維氈通過粘接劑貼合得到的液式鉛蓄電池用隔膜。但是，該發(fā)明對于上述隔膜與正極板和負極板以怎樣的關系來使用沒有公開。
[0010]另外，專利文獻4(日本特開平08-04557號公報)公開了如下結構:為了防止因正極板柵的腐蝕而由板柵變形引起的短路，在包圍正極板的由微孔性合成樹脂膜構成的袋狀隔膜與正極板之間配置U字狀玻璃纖維氈。
[0011]有技術文獻
[0012]專利文獻
[0013]專利文獻1:日本特開2002-025602號公報
[0014]專利文獻2:日本特開2004-063152號公報
[0015]專利文獻3:日本特開2006-059576號公報
[0016]專利文獻4:日本特開平08-045537號公報

【發(fā)明內容】

[0017]發(fā)明所要解決的課題
[0018]本發(fā)明的目的在于，在部分充電狀態(tài)下對負荷進行放電的液式的鉛蓄電池中，在PSOC下，由于電池未充滿電而難以進行由氣體的發(fā)生來攪拌電解液的情況下，抑制電解液的分層化并提聞壽命性能。
[0019]解決課題的方法
[0020]本發(fā)明的對象為液式鉛蓄電池，其具有將極板群與電解液一起收納于電池槽內的結構，進行間歇充電，在部分充電狀態(tài)下對負荷進行高效放電，所述極板群由將負極活性物質填充于負極集電體形成的負極板與將正極活性物質填充于正極集電體形成的正極板隔著隔膜層疊而得到。
[0021]在本發(fā)明中，負極板在其極板面全體上與無紡布接觸，該無紡布與極板非一體化地形成。并且，其特征在于，與所述無紡布接觸的負極板被容納于由微多孔性的合成樹脂板形成的袋狀隔膜內。此處，無紡布由選自玻璃、紙漿及聚烯烴構成的材料群中的至少一種材料的纖維構成。
[0022]所述無紡布優(yōu)選以玻璃纖維、紙漿及無機氧化物粉末為主要成分的混抄無紡布。所述無機氧化物粉末，優(yōu)選為二氧化硅粉末。
[0023]進一步，優(yōu)選地，所述無紡布以面相對的方式折彎，負極板配置在所述相對的面之間。
[0024]發(fā)明效果
[0025]根據本發(fā)明，通過在負極板的表面接觸由無紡布形成的高多孔度的隔膜，可以防止充電時從硫酸鉛溶出的硫酸離子的下降，因此可以防止引起分層化。其結構，可以改善PSOC下的充電不充分，得到長壽命的鉛蓄電池。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是顯示本發(fā)明的鉛蓄電池的實施例中的極板群結構的橫截面說明圖。
[0027]圖2是顯示本發(fā)明的鉛蓄電池實施例中使用的延展式集電體的說明圖。
[0028]圖3是顯示本發(fā)明的鉛蓄電池實施例中使用的極板群的說明圖?！揪唧w實施方式】
[0029]本發(fā)明的鉛蓄電池是進行間歇式充電，在PSOC下對負荷進行放電的液式鉛蓄電池，適宜用于ISS車等微混合動力車等。本發(fā)明的鉛蓄電池具有將負極板與正極板隔著隔膜層疊構成的極板群與電解液同時收納于電池槽內的結構，其中，所述負極板由負極活性物質填充于負極集電體形成，所述正極板由正極活性物質填充于正極集電體形成。這些基本結構與現(xiàn)有的鉛蓄電池的相同。
[0030]在實施本發(fā)明時，在負極活性物質中添加碳質導電材料和抑制伴隨充放電的負極活性物質的粗大化的有機化合物。
[0031 ] 碳質導電材料，優(yōu)選從由石墨、碳黑、活性碳、碳纖維及碳納米管構成的材料群中選擇。相對于滿充電狀態(tài)的負極活性物質(海綿狀金屬鉛)100質量份，碳質導電材料的添加量優(yōu)選在0.1~3質量份的范圍內。優(yōu)選地,選擇石墨,更優(yōu)選地,選擇鱗片狀石墨。鱗片狀石墨的平均一次粒徑，優(yōu)選為lOOym以上。
[0032]此處所說的鱗片狀石墨是指JIS M8601(2005)中記載的物質。鱗片狀石墨的電阻率為0.02Q 以下，相比于乙炔黑等碳黑類的0.1Q ? cm前后的值小一個數(shù)量級。因此，通過代替現(xiàn)有鉛蓄電池中所使用的碳黑類而使用鱗片狀石墨，降低了負極活性物質的電阻，能夠改善接受充電的性能。
[0033]此處，鱗片狀石墨的平均一次粒徑，根據JIS M8511 (2005)記載的激光衍射散射法求得。使用激光衍射散射式粒度分布測定裝置(日機裝株式會社制:7 4々口卜9 〃夕9220FRA)，將鱗片狀石墨試料適量投入作為分散劑將含有0.5vol%市售界面活性劑聚氧乙烯辛基苯基醚(例如，m工* 9' 口 ” m 7株式會社制:卜1J卜> X-100)的水溶液中，攪拌的同時照射40W的超聲波180秒，此后進行測定。所求得的平均粒徑(中徑:D50)的值作為平均一次粒徑。
[0034]搭載于ISS車或發(fā)電控制車等的微混合動力車輛中的鉛蓄電池，在被稱作PSOC的部分充電狀態(tài)下使用。在這種狀況下使用的鉛蓄電池中，在放電時在負極活性物質中生成的絕緣體，即硫酸鉛伴隨著充放電而粗大化，引起被稱作硫酸鹽化的現(xiàn)象。引起硫酸鹽化的話，負極活性物質的接受充電性及放電性能顯著降低。
[0035]添加到負極活性物質中的碳質導電材料，發(fā)生抑制硫酸鉛的粗大化、使硫酸鉛維持微細的狀態(tài)、抑制從硫酸鉛溶出的鉛離子的濃度降低、將接受充電性維持在較高狀態(tài)的作用。
[0036] 另外，抑制伴隨充放電的負極活性物質的粗大化的有機化合物，優(yōu)選地，優(yōu)選使用雙酚類-氨基苯磺酸-甲醛縮合物。上述雙酚類為雙酚A、雙酚F、雙酚S等。上述縮合物中，尤其優(yōu)選地，為以下[化I]的化學結構式所表示的雙酚A-氨基苯磺酸鈉-甲醛縮合物。
[0037][化I]
[0038]
【權利要求】
1.一種鉛蓄電池,具有將極板群與電解液同時收納于電池槽內的結構，是在部分充電狀態(tài)下對負荷進行放電的液式鉛蓄電池，所述極板群是將由負極活性物質填充于負極集電體形成的負極板與由正極活性物質填充于正極集電體形成的正極板隔著隔膜層疊而形成的， 其特征在于， 在所述負極板上，無紡布與極板非一體化地抵接于極板面整體，所述無紡布由選自玻璃、紙漿及聚烯烴所構成的材料群中的至少一種材料的纖維所構成， 與所述無紡布抵接的負極板收納于由微多孔性的合成樹脂板構成的袋狀隔膜內。
2.根據權利要求1所述的鉛蓄電池，無紡布為以玻璃纖維、紙漿及無機氧化物粉末為主要成分的混抄無紡布。
3.根據權利要求2所述的鉛蓄電池，無機氧化物粉末為二氧化硅粉末。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的鉛蓄電池，其特征在于，所述無紡布以表面相對的方式折彎，在上述相對的面之間配置負極板。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的鉛蓄電池，在負極活性物質中，作為抑制伴隨充放電的負極活性物質粗大化的有機化合物，配合有[化I]的化學結構式所示的雙酚A-氨基苯磺酸鈉-甲醛縮合物， [化I]
6.根據權利要求5所述的鉛蓄電池，在所述負極活性物質中，作為碳質導電材料而配合有平均一次粒徑為IOOiim以上的鱗片狀石墨。
7.根據權利要求5所述的鉛蓄電池，正極活性物質利用率為50~65%。
【文檔編號】H01M10/12GK103534864SQ201280023755
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年2月28日 優(yōu)先權日:2011年5月13日
【發(fā)明者】戶塚正壽, 酒井政則, 小林真輔, 木暮耕二, 箕浦敏, 柴原敏夫 申請人:新神戶電機株式會社