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JP7180591B2 - lead acid battery - Google Patents

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JP7180591B2
JP7180591B2 JP2019514624A JP2019514624A JP7180591B2 JP 7180591 B2 JP7180591 B2 JP 7180591B2 JP 2019514624 A JP2019514624 A JP 2019514624A JP 2019514624 A JP2019514624 A JP 2019514624A JP 7180591 B2 JP7180591 B2 JP 7180591B2
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Description

本発明は、鉛蓄電池に関する。 The present invention relates to lead-acid batteries.

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。鉛蓄電池は、負極板と、正極板と、電解液とを含む。負極板は、集電体と、負極電極材料とを含む。負極電極材料は、炭素材料、硫酸バリウムなどを含む。特許文献1では、グラファイトまたはカーボンファイバ、カーボンブラック、硫酸バリウムを含み、密度が3.6~4.0g/cmの負極電極材料が提案されている。特許文献2では、0.6mass%未満の硫酸バリウムを含み、密度が3.6g/cmより高い負極電極材料が提案されている。特許文献2には、負極電極材料のカーボン含有量が0.2mass%以下であること、およびカーボンとしてアセチレンブラックが記載されている。Lead-acid batteries are used in a variety of applications, including in-vehicle use and industrial use. A lead-acid battery includes a negative plate, a positive plate, and an electrolyte. The negative plate includes a current collector and a negative electrode material. Negative electrode materials include carbon materials, barium sulfate, and the like. Patent Document 1 proposes a negative electrode material containing graphite or carbon fiber, carbon black, barium sulfate, and having a density of 3.6 to 4.0 g/cm 3 . Patent Document 2 proposes a negative electrode material containing less than 0.6 mass% barium sulfate and having a density higher than 3.6 g/cm 3 . Patent Document 2 describes that the carbon content of the negative electrode material is 0.2 mass % or less, and that acetylene black is used as the carbon.

特開2016-152131号公報JP 2016-152131 A 特開2016-189260号公報JP 2016-189260 A

一般に、負極電極材料の密度を高めると、サイクル寿命が向上する。しかし、負極電極材料の密度が高い負極板を形成する場合に、カーボンブラックを負極電極材料に添加すると、集電体への塗布性が低下する。また、負極電極材料の組成によっては、深い放電を行なった後に充電がされ難くなり、サイクル寿命が低下することがある。 In general, increasing the density of the negative electrode material improves cycle life. However, when carbon black is added to the negative electrode material to form a negative electrode plate having a high density of the negative electrode material, the coatability to the current collector deteriorates. In addition, depending on the composition of the negative electrode material, it may become difficult to charge the battery after deep discharge, and the cycle life may be shortened.

本発明の課題は、負極板の作製が容易であるとともに、深い放電を行なう場合の鉛蓄電池のサイクル寿命性能を向上することにある。 An object of the present invention is to facilitate the production of a negative electrode plate and to improve the cycle life performance of a lead-acid battery when performing deep discharge.

本発明の一側面は、鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、負極板と、正極板と、を備え、
前記負極板は、炭素材料と硫酸バリウムとを含有する負極電極材料を含み、
前記炭素材料は、32μm以上の粒子径を有する第1炭素材料と、32μm未満の粒子径を有する第2炭素材料と、を含み、
前記第1炭素材料の粉体抵抗R1に対する、前記第2炭素材料の粉体抵抗R2の比:R2/R1が15を超え230未満であり、
前記負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.2質量%以上0.7質量%以下であり、
前記負極電極材料の密度は、3.8g/cm3以上である、鉛蓄電池に関する。
One aspect of the present invention is a lead-acid battery,
The lead-acid battery includes a negative plate and a positive plate,
The negative electrode plate includes a negative electrode material containing a carbon material and barium sulfate,
The carbon material includes a first carbon material having a particle size of 32 μm or more and a second carbon material having a particle size of less than 32 μm,
The ratio of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material: R2/R1 is more than 15 and less than 230,
The content of barium sulfate in the negative electrode material is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less,
The negative electrode material has a density of 3.8 g/cm 3 or more, and relates to the lead-acid battery.

本発明の上記側面によれば、負極板を容易に作製できるとともに、深い放電を行なう場合でも鉛蓄電池の高いサイクル寿命性能を得ることができる。 According to the above aspects of the present invention, the negative electrode plate can be easily produced, and high cycle life performance of lead-acid batteries can be obtained even when performing deep discharge.

本発明の一側面に係る鉛蓄電池のフタを外した状態を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a state in which a lid of a lead-acid battery according to one aspect of the present invention is removed; FIG. 図1の鉛蓄電池の正面図である。FIG. 2 is a front view of the lead-acid battery of FIG. 1; 図2Aの鉛蓄電池のIIB-IIB線による矢示断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view of the lead-acid battery of FIG. 2A taken along line IIB-IIB. 鉛蓄電池A1~A8、およびB1~B8について評価したサイクル寿命性能と負極電極材料の密度との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the cycle life performance evaluated for lead-acid batteries A1 to A8 and B1 to B8 and the density of the negative electrode material. 鉛蓄電池A3、A11~A16、B3、およびB11~B16について評価したサイクル寿命性能と負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the cycle life performance evaluated for lead-acid batteries A3, A11 to A16, B3, and B11 to B16 and the content of barium sulfate in the negative electrode material.

本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、負極板と、正極板と、を備える。負極板は、炭素材料と硫酸バリウムとを含有する負極電極材料を含む。炭素材料は、32μm以上の粒子径を有する第1炭素材料と、32μm未満の粒子径を有する第2炭素材料と、を含む。第1炭素材料の粉体抵抗R1に対する、第2炭素材料の粉体抵抗R2の比:R2/R1は、15を超え230未満である。負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.2質量%以上0.7質量%以下であり、負極電極材料の密度は、3.8g/cm3以上である。A lead-acid battery according to one aspect of the present invention includes a negative plate and a positive plate. The negative plate includes a negative electrode material containing a carbon material and barium sulfate. The carbon material includes a first carbon material having a particle size of 32 μm or more and a second carbon material having a particle size of less than 32 μm. The ratio of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material: R2/R1 is more than 15 and less than 230. The content of barium sulfate in the negative electrode material is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less, and the density of the negative electrode material is 3.8 g/cm 3 or more.

一般に、鉛蓄電池の負極板では、負極電極材料の密度を高くすると、負極電極材料の導電性が高まることに加え、負極電極材料に含まれる負極活物質間の距離が近くなることで、Pb2+イオンの拡散速度が大きくなり、充電反応速度が向上することが知られている。よって、負極電極材料の密度が高い場合、負極板における硫酸鉛の蓄積が抑制され、サイクル寿命性能が向上すると考えられている。In general, in the negative electrode plate of a lead-acid battery, increasing the density of the negative electrode material increases the conductivity of the negative electrode material and shortens the distance between the negative electrode active materials contained in the negative electrode material, resulting in Pb 2+ It is known that the diffusion speed of ions increases and the charging reaction speed improves. Therefore, it is believed that when the density of the negative electrode material is high, the accumulation of lead sulfate in the negative electrode plate is suppressed and the cycle life performance is improved.

一方、従来、負極電極材料には、導電性を高める観点から、カーボンブラックが添加されている。負極板は、負極電極材料を含むペーストを用いて作製されるが、このペーストに含まれる溶媒を、カーボンブラックが多量に吸着する。そのため、カーボンブラックを含む従来のペーストでは、ペーストの流動性および伸展性が大きく低下し、集電体へのペーストの塗布性が極めて低くなる。また、一般には、負極電極材料を集電体に均一に塗布する観点から、ペーストを塗布する用途専用の充填機(ペースター)などの機械を用いた塗布が採用されている。しかし、負極電極材料の密度を高める場合には、ペーストの固形分が多くなるため、特にペーストの塗布性が低下する。例えば、負極電極材料中のカーボンブラックの含有量が0.6質量%となるようにカーボンブラックを単独で負極電極材料に添加すると、機械による塗布ができる上限の密度は、概ね3.6g/cmである。よって、カーボンブラックを単独で用いる場合には、3.6g/cmを超えて負極電極材料の密度が高い場合には、従来より、機械塗布が困難である。ペーストの機械による塗布が難しい場合には、工業的に負極板を製造することが困難である。On the other hand, conventionally, carbon black is added to the negative electrode material from the viewpoint of enhancing conductivity. A negative electrode plate is produced using a paste containing a negative electrode material, and a large amount of carbon black adsorbs a solvent contained in this paste. As a result, conventional pastes containing carbon black are greatly reduced in fluidity and spreadability, resulting in extremely poor applicability of the paste to the current collector. In addition, in general, from the viewpoint of uniformly applying the negative electrode material to the current collector, application using a machine such as a paste application dedicated filling machine (paster) is adopted. However, when the density of the negative electrode material is increased, the solid content of the paste increases, resulting in particularly poor paste applicability. For example, when carbon black is added alone to the negative electrode material so that the carbon black content in the negative electrode material is 0.6% by mass, the upper limit density that can be applied by machine is about 3.6 g / cm. 3 . Therefore, when carbon black is used alone, when the density of the negative electrode material exceeds 3.6 g/cm 3 and the density of the negative electrode material is high, mechanical coating is more difficult than before. If it is difficult to apply the paste by machine, it is difficult to manufacture the negative plate industrially.

本発明者は、負極電極材料の密度が3.6g/cm以下の場合には、第1炭素材料または第2炭素材料を単独で用いても、また、双方の炭素材料を併用しても、サイクル寿命性能はそれほど変わらないことに気づいた。一般に、負極電極材料の密度が高いほど、サイクル寿命性能および充電受入性能が高くなり、深い放電を含む充放電サイクルの際にも容量の低下が抑制される。ただし、本発明者の検討結果では、第1炭素材料を単独で用いる場合には、負極電極材料の密度を高めても、サイクル寿命の追加的な向上効果はそれほど見られないことが分かった。The inventors have found that when the density of the negative electrode material is 3.6 g/cm 3 or less, the first carbon material or the second carbon material may be used alone, or both carbon materials may be used in combination. , we noticed that the cycle life performance did not change much. In general, the higher the density of the negative electrode material, the higher the cycle life performance and the charge acceptance performance, and the lower the capacity is suppressed even during charge-discharge cycles including deep discharge. However, as a result of investigation by the present inventor, it was found that when the first carbon material is used alone, even if the density of the negative electrode material is increased, the effect of additionally improving the cycle life is not so much.

なお、炭素材料には、様々な粉体抵抗を有するものが一般に知られている。粉末材料の粉体抵抗は、粒子の形状、粒子径、粒子の内部構造、および/または粒子の結晶性などにより変化することが知られている。従来の技術常識では、炭素材料の粉体抵抗は、鉛蓄電池の負極板の抵抗には直接的な関係はなく、サイクル寿命性能に対して影響を及ぼすとは考えられていない。 Carbon materials having various powder resistances are generally known. The powder resistivity of powder materials is known to vary depending on the shape of the particles, the particle size, the internal structure of the particles, and/or the crystallinity of the particles. According to conventional technical knowledge, the powder resistance of the carbon material has no direct relationship with the resistance of the negative plate of the lead-acid battery, and is not considered to affect the cycle life performance.

また、浸透短絡を抑制したり、負極板に蓄積する硫酸鉛が凝集するのを抑制したりする目的で、従来から、鉛蓄電池の負極電極材料に硫酸バリウムを添加することが検討されている。しかし、硫酸バリウムは不導体であるため、負極電極材料の組成によっては、負極電極材料の密度を高めても、深い放電を含む充放電サイクルを行った場合に充電できなくなることがある。この場合にも、サイクル寿命性能が低下する。 In addition, for the purpose of suppressing permeation short circuit and suppressing aggregation of lead sulfate accumulated on the negative electrode plate, conventionally, addition of barium sulfate to the negative electrode material of lead-acid batteries has been studied. However, since barium sulfate is a non-conductor, depending on the composition of the negative electrode material, even if the density of the negative electrode material is increased, it may not be possible to charge the battery when a charge/discharge cycle including deep discharge is performed. In this case also, the cycle life performance is degraded.

本発明の上記側面によれば、負極電極材料の密度が3.8g/cm以上と高い場合に、粒子径が異なり、粉体抵抗比R2/R1が15を超え230未満である第1炭素材料と第2炭素材料とを組み合わせる。これにより、負極電極材料を含むペースト(以下、負極ペーストとも言う)の伸展性が増し、その塗布性が向上するため、負極電極材料の密度が高いにも拘わらず、負極ペーストを調製する際に、負極ペーストを機械塗布することができ、負極板の製造が容易である。このように、本発明の上記側面によれば、負極電極材料の密度が高いにも拘わらず、負極板を容易に作製することができる。粉体抵抗比R2/R1が上記の範囲で負極ペーストの塗布性が向上するのは、粉体抵抗比R2/R1が上記の範囲である場合に、各炭素材料の表面状態が適正化され、溶媒の吸着が適度に抑制されることによるものと考えられる。According to the above aspect of the present invention, when the density of the negative electrode material is as high as 3.8 g/cm 3 or more, the particle diameter is different and the powder resistance ratio R2/R1 is more than 15 and less than 230. Combining the material with the second carbon material. As a result, the spreadability of the paste containing the negative electrode material (hereinafter also referred to as negative electrode paste) is increased, and the coatability is improved. , the negative electrode paste can be mechanically applied, and the negative electrode plate is easy to manufacture. As described above, according to the aspect of the present invention, the negative electrode plate can be easily produced in spite of the high density of the negative electrode material. When the powder resistance ratio R2/R1 is within the above range, the coating properties of the negative electrode paste are improved. This is considered to be due to moderate suppression of solvent adsorption.

なお、本明細書において、負極ペーストの塗布性が優れるとは、負極ペーストを負極集電体に機械(具体的には、ペースター)により塗布することができることを意味する。 In this specification, the expression that the negative electrode paste has excellent coatability means that the negative electrode paste can be applied to the negative electrode current collector by a machine (specifically, a paster).

また、本発明の上記側面によれば、第1炭素材料と第2炭素材料とを組み合わせることで、高密度の負極電極材料の層内に第1炭素材料および第2炭素材料をより均一に充填することができる。そのため、負極電極材料中に多くの導電ネットワークが形成され易くなる。負極電極材料の密度を高めることが、金属鉛粒子を含む緻密な導電ネットワークと充電反応の場を形成し、かつ負極電極材料中で充電反応速度が大きくなり、サイクル寿命性能が向上する。 Further, according to the aspect of the present invention, by combining the first carbon material and the second carbon material, the first carbon material and the second carbon material are more uniformly filled in the layer of the high-density negative electrode material. can do. Therefore, many conductive networks are easily formed in the negative electrode material. Increasing the density of the negative electrode material forms a dense conductive network containing metallic lead particles and a charge reaction field, increases the charge reaction rate in the negative electrode material, and improves the cycle life performance.

さらに、負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量を、0.2質量%以上0.7質量%以下とすることで、深い放電を伴う充放電サイクルを行う場合でも、充放電を繰り返し行なうことができる。よって、深い放電を伴う場合でも、鉛蓄電池のサイクル寿命性能の低下を抑制できる。サイクル寿命性能の向上効果をさらに高める観点からは、負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.2質量%以上0.6質量%以下であることが好ましい。 Furthermore, by setting the content of barium sulfate in the negative electrode material to 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less, it is possible to repeatedly charge and discharge even when performing charge-discharge cycles involving deep discharge. can. Therefore, even when deep discharge is involved, deterioration of the cycle life performance of the lead-acid battery can be suppressed. From the viewpoint of further enhancing the effect of improving the cycle life performance, the content of barium sulfate in the negative electrode material is preferably 0.2% by mass or more and 0.6% by mass or less.

負極電極材料の密度は、4.1g/cm3以上であることが好ましい。このような負極電極材料の密度が高い場合でも、負極板の塗布性が高いため、均一な負極電極材料の層が形成され易い。また、多くの導電ネットワークが形成されるため、サイクル寿命性能をさらに高めることができる。The density of the negative electrode material is preferably 4.1 g/cm 3 or more. Even when the density of the negative electrode material is high, a uniform layer of the negative electrode material is likely to be formed because the negative electrode plate has high coatability. Moreover, since many conductive networks are formed, the cycle life performance can be further improved.

一般に、負極電極材料の密度を高くする場合には、ペーストの塗布性を維持するため、ペーストを調製する際に使用する希硫酸の量を減らすこと、および/または希硫酸中の硫酸濃度を低くすることが行われている。その結果、負極電極材料中の硫酸根量が減少することになる。硫酸根量が減少すると、一般に、ペーストの進展性が増す一方で、得られる負極板では負極電極材料中の硫酸鉛の量が減少する。このような負極板(未化成の負極板)を大気中に保管すると、負極電極材料中の炭酸鉛の含有量が増加する問題が発生することが知られている。負極電極材料中の炭酸鉛の含有量が多くなると、負極電極材料の脱落および/または負極板の初期容量の低下が起こることがあることが分かっている。例えば、負極電極材料中に概ね20質量%以上の炭酸鉛を含む未化成の負極板を化成すると、負極電極材料の脱落および/または負極板の初期容量の低下が起こることがある。すなわち、未化成の負極板の保存性能が低下することになる。未化成の負極板の保存性能の低下を抑制する観点から、従来採られている方法には、例えば、ペーストを塗布した後の負極板を希硫酸に接触させて負極板表面に硫酸根をしみこませる方法がある。しかし、このような方法を採用しても、保存性能の維持に充分な硫酸根を供給できるわけではない。 In general, when the density of the negative electrode material is increased, the amount of dilute sulfuric acid used in preparing the paste is reduced and/or the concentration of sulfuric acid in the dilute sulfuric acid is decreased in order to maintain the spreadability of the paste. is being done. As a result, the amount of sulfate groups in the negative electrode material is reduced. A decrease in the amount of sulfate radicals generally increases the spreadability of the paste, while decreasing the amount of lead sulfate in the negative electrode material in the resulting negative plate. It is known that when such a negative electrode plate (unformed negative electrode plate) is stored in the atmosphere, there is a problem that the content of lead carbonate in the negative electrode material increases. It has been found that when the content of lead carbonate in the negative electrode material is high, shedding of the negative electrode material and/or a decrease in the initial capacity of the negative plate can occur. For example, when an unformed negative plate containing approximately 20% by mass or more of lead carbonate in the negative electrode material is formed, the negative electrode material may fall off and/or the initial capacity of the negative plate may decrease. That is, the storage performance of the unformed negative electrode plate is degraded. From the viewpoint of suppressing deterioration in storage performance of unformed negative electrode plates, there is a method conventionally adopted, for example, in which the negative electrode plate after the paste has been applied is brought into contact with dilute sulfuric acid so that the surface of the negative electrode plate is impregnated with sulfate radicals. There is a way to However, even if such a method is employed, it is not possible to supply a sufficient amount of sulfate radicals to maintain the preservation performance.

本発明の上記側面においても、負極電極材料の密度が高くなりすぎると、高い保存性能が得られ難くなることがある。そのため、未化成の負極板について高い保存性能を確保する観点からは、負極電極材料の密度を4.7g/cm3未満とすることが好ましい。Also in the aspect of the present invention, if the density of the negative electrode material is too high, it may be difficult to obtain high storage performance. Therefore, from the viewpoint of ensuring high storage performance of the unformed negative electrode plate, the density of the negative electrode material is preferably less than 4.7 g/cm 3 .

負極ペーストを調製する際に、硫酸根量を減少させないためには、負極ペーストの伸展性および保存性能を低下させない炭素材料を添加することが好ましい。このような炭素材料としては、第1炭素材料の比表面積S1に対する、第2炭素材料の比表面積S2の比:S2/S1は、350以下である第1炭素材料と第2炭素材料とを用いることが好ましい。このようなS2/S1比を示す第1炭素材料および第2炭素材料の効果は、特に、負極電極材料の密度が4.7g/cm3未満である場合に顕著に現れる。また、比表面積比S2/S1が350以下である場合、負極ペーストの塗布性が向上する。When preparing the negative electrode paste, in order not to reduce the amount of sulfate radicals, it is preferable to add a carbon material that does not reduce the extensibility and storage performance of the negative electrode paste. As such a carbon material, the ratio of the specific surface area S2 of the second carbon material to the specific surface area S1 of the first carbon material: S2/S1 is 350 or less, and the first carbon material and the second carbon material are used. is preferred. The effects of the first carbon material and the second carbon material exhibiting such S2/S1 ratios are particularly noticeable when the density of the negative electrode material is less than 4.7 g/cm 3 . Moreover, when the specific surface area ratio S2/S1 is 350 or less, the applicability of the negative electrode paste is improved.

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。
(負極板)
鉛蓄電池の負極板は、負極電極材料を含む。負極板は、通常、負極集電体(負極格子など)と、負極電極材料とで構成できる。なお、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。負極板がこのような部材(貼付部材)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、電極板の厚みはマットを含む厚みとする。セパレータにマットが貼りつけられている場合は、マットの厚みはセパレータの厚みに含まれる。
Hereinafter, lead-acid batteries according to embodiments of the present invention will be described for each major component, but the present invention is not limited to the following embodiments.
(negative plate)
A negative plate of a lead-acid battery includes a negative electrode material. A negative plate can usually be composed of a negative current collector (negative grid, etc.) and a negative electrode material. In addition, the negative electrode material is obtained by removing the negative electrode current collector from the negative electrode plate.
A member such as a mat or pasting paper may be attached to the negative electrode plate. When the negative electrode plate includes such a member (attachment member), the negative electrode material excludes the negative electrode current collector and the attachment member. However, the thickness of the electrode plate is the thickness including the mat. When a mat is attached to the separator, the thickness of the mat is included in the thickness of the separator.

負極電極材料は、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)を含む。充電状態の負極活物質は、海綿状の金属鉛であるが、未化成の負極板は、通常、鉛粉を用いて作製される。また、負極電極材料は、炭素材料と硫酸バリウムとを含む。負極電極材料は、更に、有機防縮剤などを含んでもよく、必要に応じて、他の添加剤を含んでもよい。 The negative electrode material includes a negative electrode active material (lead or lead sulfate) that develops capacity through an oxidation-reduction reaction. The negative electrode active material in the charged state is spongy metallic lead, but the unformed negative electrode plate is usually produced using lead powder. Moreover, the negative electrode material includes a carbon material and barium sulfate. The negative electrode material may further contain an organic anti-shrinking agent, etc., and may contain other additives as necessary.

(炭素材料)
炭素材料は、32μm以上の粒子径を有する第1炭素材料と、32μm未満の粒子径を有する第2炭素材料と、を含む。第1炭素材料と第2炭素材料とは、後述する手順で分離され、区別される。
(carbon material)
The carbon material includes a first carbon material having a particle size of 32 μm or more and a second carbon material having a particle size of less than 32 μm. The first carbon material and the second carbon material are separated and distinguished by a procedure described later.

各炭素材料としては、例えば、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が挙げられる。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ランプブラックなどが例示される。黒鉛としては、黒鉛型の結晶構造を含む炭素材料であればよく、人造黒鉛、天然黒鉛のいずれであってもよい。 Examples of each carbon material include carbon black, graphite, hard carbon, and soft carbon. Examples of carbon black include acetylene black, furnace black, and lamp black. Graphite may be any carbon material having a graphite-type crystal structure, and may be either artificial graphite or natural graphite.

なお、第1炭素材料のうち、ラマンスペクトルの1300cm-1以上1350cm-1以下の範囲に現れるピーク(Dバンド)と1550cm-1以上1600cm-1以下の範囲に現れるピーク(Gバンド)との強度比I/Iが、0以上0.9以下である炭素材料を、黒鉛と呼ぶものとする。In addition, among the first carbon material, the intensity of the peak (D band) that appears in the range of 1300 cm -1 to 1350 cm -1 in the Raman spectrum and the peak (G band) that appears in the range of 1550 cm -1 to 1600 cm -1 A carbon material having a ratio I D /I G of 0 or more and 0.9 or less is called graphite.

第1炭素材料および第2炭素材料は、第1炭素材料の粉体抵抗R1に対する、第2炭素材料の粉体抵抗R2の比:R2/R1が15を超え230未満となるように、負極電極材料の調製に使用する炭素材料の種類、比表面積、および/またはアスペクト比などを、選択または調節すればよい。また、これらの要素に加えて、さらに使用する炭素材料の粒子径を調節してもよい。これらの要素を選択または調節することで、第1炭素材料と第2炭素材料の各炭素材料の粉体抵抗を調節することができ、その結果、粉体抵抗比R2/R1を調節することができる。 The first carbon material and the second carbon material are used so that the ratio of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material: R2/R1 is more than 15 and less than 230. The type, specific surface area, and/or aspect ratio of the carbon material used to prepare the material may be selected or adjusted. In addition to these factors, the particle size of the carbon material used may also be adjusted. By selecting or adjusting these elements, the powder resistance of each carbon material of the first carbon material and the second carbon material can be adjusted, and as a result, the powder resistance ratio R2/R1 can be adjusted. can.

第1炭素材料としては、例えば、黒鉛、ハードカーボン、およびソフトカーボンからなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。特に、第1炭素材料は、少なくとも黒鉛を含むことが好ましい。第2炭素材料は、少なくともカーボンブラックを含むことが好ましい。これらの炭素材料を用いると、粉体抵抗比R2/R1を調節しやすい。 As the first carbon material, for example, at least one selected from the group consisting of graphite, hard carbon, and soft carbon is preferable. In particular, the first carbon material preferably contains at least graphite. The second carbon material preferably contains at least carbon black. Using these carbon materials facilitates adjustment of the powder resistance ratio R2/R1.

第2炭素材料の粉体抵抗R2の、第1炭素材料の粉体抵抗R1に対する比(粉体抵抗比R2/R1)は、15を超え230未満であればよい。粉体抵抗比がこのような範囲であることで、負極ペーストの高い塗布性が得られるとともに、サイクル寿命性能を向上できる。より高いサイクル寿命性能が得られる観点からは、粉体抵抗比R2/R1は、80以上であることが好ましい。また、同様の観点から、粉体抵抗比R2/R1は220以下であることが好ましい。未化成の負極板の高い保存性能を確保する観点からは、粉体抵抗比R2/R1は160未満であることが好ましく、150以下であることがさらに好ましい。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。粉体抵抗比R2/R1は、例えば、15を超え220以下(もしくは、160未満または150以下)、80以上230未満(もしくは、220以下、160未満、または150以下)である。 The ratio of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material (powder resistance ratio R2/R1) should be more than 15 and less than 230. When the powder resistance ratio is within such a range, it is possible to obtain high applicability of the negative electrode paste and improve the cycle life performance. From the viewpoint of obtaining higher cycle life performance, the powder resistance ratio R2/R1 is preferably 80 or more. From the same point of view, the powder resistance ratio R2/R1 is preferably 220 or less. From the viewpoint of ensuring high storage performance of the unformed negative electrode plate, the powder resistance ratio R2/R1 is preferably less than 160, more preferably 150 or less. These lower and upper limits can be combined arbitrarily. The powder resistance ratio R2/R1 is, for example, more than 15 and 220 or less (or less than 160 or 150 or less), or 80 or more and less than 230 (or 220 or less, less than 160, or 150 or less).

第1炭素材料の比表面積S1に対する、第2炭素材料の比表面積S2の比:S2/S1は、350以下であることが好ましい。比表面積比S2/S1がこのような範囲である場合、負極電極材料の密度を高くする場合でも、負極ペーストの塗布性をさらに高めることができる。また、S2/S1比が350以下である第1炭素材料と第2炭素材料とを用いる場合、未化成の負極板の高い保存性能を確保することができる。このようなS2/S1比による保存性能の効果は、特に、負極電極材料の密度が4.7g/cm3未満(好ましくは4.6g/cm3以下、さらに好ましくは4.5g/cm3以下)である場合に顕著に現れる。The ratio of the specific surface area S2 of the second carbon material to the specific surface area S1 of the first carbon material: S2/S1 is preferably 350 or less. When the specific surface area ratio S2/S1 is within such a range, the applicability of the negative electrode paste can be further improved even when the density of the negative electrode material is increased. Moreover, when the first carbon material and the second carbon material having an S2/S1 ratio of 350 or less are used, high storage performance of the unformed negative electrode plate can be ensured. Such an S2/S1 ratio has an effect on storage performance, particularly when the density of the negative electrode material is less than 4.7 g/cm 3 (preferably 4.6 g/cm 3 or less, more preferably 4.5 g/cm 3 or less). ).

第1炭素材料の平均アスペクト比は、例えば、1以上200以下であり、1.5以上100以下、または1.5以上35以下であってもよい。 The average aspect ratio of the first carbon material may be, for example, 1 or more and 200 or less, 1.5 or more and 100 or less, or 1.5 or more and 35 or less.

負極電極材料中の第1炭素材料と第2炭素材料の含有量の合計は、例えば、0.1質量%以上であり、0.2質量%以上であることが好ましく、サイクル寿命性能の向上効果がさらに高まる観点からは、0.3質量%以上であることが好ましい。第1炭素材料および第2炭素材料の含有量の合計の上限は、負極電極材料の密度、各炭素材料の種類などにもよるが、例えば、1.5質量%以下とすることができる。 The total content of the first carbon material and the second carbon material in the negative electrode material is, for example, 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, and has the effect of improving cycle life performance. is preferably 0.3% by mass or more from the viewpoint of further increasing the The upper limit of the total content of the first carbon material and the second carbon material depends on the density of the negative electrode material, the type of each carbon material, etc., but can be, for example, 1.5% by mass or less.

上記炭素材料のうち、負極電極材料中の第1炭素材料の含有量は、例えば、0.05質量%以上であり、負極ペーストの塗布性が高く、サイクル寿命の向上効果が高い観点からは、0.1質量%以上または0.2質量%以上であることが好ましい。負極電極材料中の第1炭素材料の含有量の上限は、負極電極材料の密度、炭素材料の種類などにもよるが、例えば、1.5質量%以下であり、第1炭素材料と第2炭素材料との含有量の合計が上述の範囲となるように調節すればよい。 Among the above carbon materials, the content of the first carbon material in the negative electrode material is, for example, 0.05% by mass or more, and from the viewpoint of high negative electrode paste applicability and high cycle life improvement effect, It is preferably 0.1% by mass or more or 0.2% by mass or more. The upper limit of the content of the first carbon material in the negative electrode material depends on the density of the negative electrode material, the type of carbon material, etc., but is, for example, 1.5% by mass or less. The total content with the carbon material may be adjusted so as to fall within the above range.

負極電極材料中の第2炭素材料の含有量は、例えば、0.03質量%以上であり、負極電極材料中に導電ネットワークを形成し易い観点からは、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上としてもよい。負極電極材料中の第2炭素材料の含有量の上限は、負極電極材料の密度、炭素材料の種類などにもよるが、例えば、1質量%以下であり、0.6質量%以下であることが好ましく、0.4質量%以下であることがさらに好ましい。第2炭素材料の含有量は、第1炭素材料と第2炭素材料との含有量の合計が上述の範囲となるように調節すればよい。第2炭素材料の含有量は、例えば、0.03質量%以上1質量%以下(もしくは、0.6質量%以下または0.4質量%以下)、0.1質量%以上1質量%以下(もしくは、0.6質量%以下または0.4質量%以下)、または0.2質量%以上1質量%以下(もしくは、0.6質量%以下または0.4質量%以下)であってもよい。 The content of the second carbon material in the negative electrode material is, for example, 0.03% by mass or more, and is preferably 0.1% by mass or more from the viewpoint of easy formation of a conductive network in the negative electrode material .2% by mass or more. The upper limit of the content of the second carbon material in the negative electrode material depends on the density of the negative electrode material, the type of the carbon material, etc., but is, for example, 1% by mass or less and 0.6% by mass or less. is preferred, and 0.4% by mass or less is more preferred. The content of the second carbon material may be adjusted so that the total content of the first carbon material and the second carbon material is within the above range. The content of the second carbon material is, for example, 0.03% by mass or more and 1% by mass or less (or 0.6% by mass or less or 0.4% by mass or less), 0.1% by mass or more and 1% by mass or less ( Alternatively, 0.6% by mass or less or 0.4% by mass or less), or 0.2% by mass or more and 1% by mass or less (or 0.6% by mass or less or 0.4% by mass or less) .

炭素材料の物性の決定方法または分析方法について以下に説明する。
(A)炭素材料の分析
(A-1)炭素材料の分離
既化成の満充電状態の鉛蓄電池を分解し、負極板を取り出し、水洗により硫酸を除去し、真空乾燥(大気圧より低い圧力下で乾燥)する。次に、乾燥した負極板から負極電極材料を採取し、粉砕する。5gの粉砕試料に、60質量%濃度の硝酸水溶液30mLを加えて、70℃で加熱する。この混合物に、さらに、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム10g、28質量%濃度のアンモニア水30mL、および水100mLを加えて、加熱を続け、可溶分を溶解させる。このようにして前処理を行なった試料を、ろ過により回収する。回収した試料を、目開き500μmのふるいにかけて、補強材などのサイズが大きな成分を除去して、ふるいを通過した成分を炭素材料として回収する。
A method for determining physical properties of the carbon material or a method for analysis will be described below.
(A) Analysis of carbon material (A-1) Separation of carbon material Disassemble a chemically charged lead-acid battery, remove the negative electrode plate, wash with water to remove sulfuric acid, and dry in a vacuum (under pressure lower than atmospheric pressure). dry). Next, the negative electrode material is collected from the dried negative electrode plate and pulverized. 30 mL of an aqueous nitric acid solution with a concentration of 60% by mass is added to 5 g of the pulverized sample and heated at 70°C. Further, 10 g of disodium ethylenediaminetetraacetate, 30 mL of 28% by mass aqueous ammonia, and 100 mL of water are added to the mixture, and heating is continued to dissolve the soluble matter. The sample thus pretreated is collected by filtration. The collected sample is passed through a sieve with an opening of 500 μm to remove large-sized components such as reinforcing materials, and the components that pass through the sieve are collected as carbon materials.

そして、回収した炭素材料を、目開き32μmのふるいを用いて湿式にて篩ったときに、ふるいの目を通過せずに、ふるい上に残るものを第1炭素材料とし、ふるいの目を通過するものを第2炭素材料とするものとする。つまり、各炭素材料の粒子径は、ふるいの目開きのサイズを基準とするものである。湿式のふるい分けについては、JIS Z8815:1994を参照できる。具体的には、炭素材料を、目開き32μmのふるい上に載せ、イオン交換水を散水しながら、5分間ふるいを軽く揺らして篩い分けする。ふるい上に残った第1炭素材料は、イオン交換水を流しかけてふるいから回収し、ろ過によりイオン交換水から分離する。ふるいを通過した第2炭素材料は、ニトロセルロース製のメンブランフィルター(目開き0.1μm)を用いてろ過により回収する。回収された第1炭素材料および第2炭素材料は、それぞれ、110℃の温度で2時間乾燥させる。目開き32μmのふるいとしては、JIS Z 8801-1:2006に規定される、公称目開きが32μmであるふるい網を備えるものを使用するものとする。 Then, when the recovered carbon material is wet-sieved using a sieve with an opening of 32 μm, the material that does not pass through the mesh of the sieve and remains on the sieve is designated as the first carbon material. Let the material that passes through be the second carbon material. In other words, the particle size of each carbon material is based on the size of the opening of the sieve. For wet sieving, JIS Z8815:1994 can be referred to. Specifically, the carbon material is placed on a sieve with an opening of 32 μm, and is sieved by gently shaking the sieve for 5 minutes while sprinkling ion-exchanged water. The first carbon material remaining on the sieve is recovered from the sieve by pouring ion-exchanged water, and separated from the ion-exchanged water by filtration. The second carbon material that has passed through the sieve is collected by filtration using a nitrocellulose membrane filter (opening 0.1 μm). The recovered first carbon material and second carbon material are each dried at a temperature of 110° C. for 2 hours. As the sieve with an opening of 32 μm, one provided with a sieve with a nominal opening of 32 μm specified in JIS Z 8801-1:2006 is used.

なお、負極電極材料中の各炭素材料の含有量は、上記の手順で分離した各炭素材料の質量を測り、この質量の、5gの粉砕試料中に占める比率(質量%)を算出することにより求めるものとする。 The content of each carbon material in the negative electrode material is obtained by measuring the mass of each carbon material separated by the above procedure and calculating the ratio (% by mass) of this mass in 5 g of the pulverized sample. shall be requested.

本明細書中、鉛蓄電池の満充電状態とは、液式の電池の場合、25℃の水槽中で、0.2CAの電流で2.5V/セルに達するまで定電流充電を行った後、さらに0.2CAで2時間、定電流充電を行った状態である。また、制御弁式の電池の場合、満充電状態とは、25℃の気槽中で、0.2CA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1mCA以下になった時点で充電を終了した状態である。
なお、本明細書中、1CAとは電池の公称容量(Ah)と同じ数値の電流値(A)である。例えば、公称容量が30Ahの電池であれば、1CAは30Aであり、1mCAは30mAである。
In this specification, the fully charged state of a lead-acid battery means that, in the case of a liquid-type battery, constant-current charging is performed in a water tank at 25° C. at a current of 0.2 CA until the voltage reaches 2.5 V/cell. Further, constant current charging was performed at 0.2 CA for 2 hours. In the case of a valve-regulated battery, the fully charged state is defined as a constant current and constant voltage charge of 2.23 V/cell at 0.2 CA in an air tank at 25°C. is 1 mCA or less, charging is terminated.
In this specification, 1CA is the same current value (A) as the nominal capacity (Ah) of the battery. For example, for a battery with a nominal capacity of 30Ah, 1CA is 30A and 1mCA is 30mA.

(A-2)炭素材料の粉体抵抗
第1炭素材料の粉体抵抗R1および第2炭素材料の粉体抵抗R2は、上記(A-1)の手順で分離された第1炭素材料および第2炭素材料のそれぞれについて、粉体抵抗測定システム((株)三菱化学アナリテック製、MCP-PD51型)に、試料を0.5g投入し、圧力3.18MPa下で、JIS K 7194:1994に準拠した低抵抗抵抗率計((株)三菱化学アナリテック製、ロレスタ-GX MCP-T700)を用いて、四探針法により測定される値である。
(A-2) Powder resistance of carbon material The powder resistance R1 of the first carbon material and the powder resistance R2 of the second carbon material are the first carbon material and the second carbon material separated by the procedure in (A-1) above. For each of the two carbon materials, 0.5 g of the sample was put into a powder resistance measurement system (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytic Tech, MCP-PD51 type), and under a pressure of 3.18 MPa, JIS K 7194: 1994. It is a value measured by a four-probe method using a compliant low resistance resistivity meter (Loresta-GX MCP-T700, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.).

(A-3)炭素材料の比表面積
第1炭素材料の比表面積S1および第2炭素材料の比表面積S2は、第1炭素材料および第2炭素材料のそれぞれのBET比表面積である。BET比表面積は、上記(A-1)の手順で分離された第1炭素材料および第2炭素材料のそれぞれを用いて、ガス吸着法により、BET式を用いて求められる。各炭素材料は、窒素フロー中、150℃の温度で、1時間加熱することにより前処理される。前処理した炭素材料を用いて、下記の装置にて、下記の条件により、各炭素材料のBET比表面積が求められる。
測定装置:マイクロメリティックス社製 TriStar3000
吸着ガス:純度99.99%以上の窒素ガス
吸着温度:液体窒素沸点温度(77K)
BET比表面積の計算方法:JIS Z 8830:2013の7.2に準拠
(A-3) Specific Surface Area of Carbon Material The specific surface area S1 of the first carbon material and the specific surface area S2 of the second carbon material are the BET specific surface areas of the first carbon material and the second carbon material, respectively. The BET specific surface area is determined using the BET formula by the gas adsorption method using each of the first carbon material and the second carbon material separated by the procedure (A-1) above. Each carbon material is pretreated by heating at a temperature of 150° C. for 1 hour in flowing nitrogen. Using the pretreated carbon material, the BET specific surface area of each carbon material is obtained using the following apparatus under the following conditions.
Measuring device: TriStar 3000 manufactured by Micromeritics
Adsorption gas: Nitrogen gas with a purity of 99.99% or more Adsorption temperature: Liquid nitrogen boiling point temperature (77K)
Calculation method of BET specific surface area: conforms to 7.2 of JIS Z 8830:2013

(A-4)第1炭素材料の平均アスペクト比
上記(A-1)の手順で分離された第1炭素材料を、光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察し、任意の粒子を10個以上選択して、その拡大写真を撮影する。次に、各粒子の写真を画像処理して、粒子の最大径d1、およびこの最大径d1と直交する方向における最大径d2を求め、d1をd2で除することにより、各粒子のアスペクト比を求める。得られたアスペクト比を、平均化することにより平均アスペクト比を算出する。
(A-4) Average aspect ratio of the first carbon material The first carbon material separated by the procedure in (A-1) above is observed with an optical microscope or an electron microscope, and 10 or more arbitrary particles are selected. , take a magnified photograph of it. Next, the photograph of each particle is subjected to image processing to obtain the maximum diameter d1 of the particle and the maximum diameter d2 in the direction orthogonal to this maximum diameter d1, and the aspect ratio of each particle is obtained by dividing d1 by d2. Ask. The average aspect ratio is calculated by averaging the obtained aspect ratios.

(硫酸バリウム)
負極電極材料中に含まれる硫酸バリウムの含有量は、0.2質量%以上0.7質量%以下であればよい。硫酸バリウムの含有量がこのような範囲である場合、金属鉛粒子間の電子伝導性を妨げないため、深い放電を行なっても、充電時に硫酸鉛が還元され易くなる。これにより、深い放電を伴う充放電サイクル時に、充電が進行し難くなることが抑制される。よって、深い放電を伴う充放電サイクルにおいても、充放電を繰り返し行なうことができ、サイクル寿命性能の低下が抑制される。サイクル寿命性能の向上効果がさらに高まる観点からは、0.2質量%以上0.6質量%以下であることが好ましい。
(barium sulfate)
The content of barium sulfate contained in the negative electrode material may be 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less. When the content of barium sulfate is within this range, it does not interfere with the electronic conductivity between the metal lead particles, so even if deep discharge is performed, lead sulfate is easily reduced during charging. As a result, it is possible to prevent charging from becoming difficult during charge-discharge cycles involving deep discharge. Therefore, even in charge-discharge cycles involving deep discharge, charge-discharge can be repeatedly performed, and deterioration of cycle life performance is suppressed. From the viewpoint of further increasing the effect of improving the cycle life performance, the content is preferably 0.2% by mass or more and 0.6% by mass or less.

負極電極材料中に含まれる硫酸バリウムの含有量の決定方法について以下に説明する。
(B)硫酸バリウムの分析
(B-1)上記(A-1)と同様にして鉛蓄電池から取り出した粉砕試料から、約5gの試料を取り出して、質量m1(g)を正確に秤量する。秤量した試料を、10質量%濃度の硝酸水溶液30cm中に投入し、加熱溶解する。得られた混合物を冷却した後、体積が100cmになるまで脱イオン水を加え、30分静置し、上澄液を別のビーカーに採取する。残りの沈殿物に、酢酸アンモニウム20gと水30cmとを加え、加熱溶解する。得られる溶液を、上記の上澄液に投入し、沸騰させて、この状態で、5分間加熱した後、1時間放置する。得られた混合物を、質量既知のメンブレンフィルターでろ過し、ろ液を回収する。メンブレンフィルター上に残存する成分を、充分に水で洗浄する。使用したメンブレンフィルターを110℃で2時間乾燥し、乾燥後の質量を測定する。測定値から、メンブレンフィルターの初期質量を減ずることにより、不溶残分質量m2を求める。乾燥したメンブレンフィルターを、質量既知の磁製ルツボに入れ、灼熱灰化する。次いで、ルツボをデシケーター中で室温まで冷却して質量を測定し、この質量からルツボの初期質量を減じることにより、灼熱残分の質量m3を求める。
A method for determining the content of barium sulfate contained in the negative electrode material will be described below.
(B) Analysis of Barium Sulfate (B-1) About 5 g of sample is taken out from the pulverized sample taken out from the lead-acid battery in the same manner as in (A-1) above, and the mass m1 (g) is accurately weighed. The weighed sample is placed in 30 cm 3 of an aqueous solution of nitric acid having a concentration of 10% by mass, and dissolved by heating. After cooling the resulting mixture, deionized water is added until the volume reaches 100 cm 3 , allowed to stand for 30 minutes, and the supernatant is collected in another beaker. 20 g of ammonium acetate and 30 cm 3 of water are added to the remaining precipitate and dissolved by heating. The resulting solution is poured into the above supernatant, brought to a boil, heated in this state for 5 minutes, and then allowed to stand for 1 hour. The resulting mixture is filtered through a membrane filter with a known mass, and the filtrate is recovered. Thoroughly wash the components remaining on the membrane filter with water. The used membrane filter is dried at 110° C. for 2 hours, and the mass after drying is measured. The insoluble residue mass m2 is obtained by subtracting the initial mass of the membrane filter from the measured value. The dried membrane filter is placed in a porcelain crucible of known mass and pyrolyzed. Then, the crucible is cooled to room temperature in a desiccator, the mass is measured, and the initial mass of the crucible is subtracted from this mass to obtain the mass m3 of the ignition residue.

(B-2)上記(B-1)で回収したろ液をメスフラスコにとり、体積が250cmになるまで脱イオン水を加える。得られた溶液の原子吸光度を、原子吸光法により、Air-C炎を用いて、553.6nmのスペクトル線を選択して測定する。なお、原子吸光度は、原子吸光分光光度計((株)島津製作所製、AA7000F)を用いて測定する。別途標準濃度のBa塩溶液を用いて作成した検量線を基に、上記原子吸光度から、溶液中のバリウム元素の濃度を求め、ろ液中に含まれていたバリウム元素の質量m4(mg)を求める。そして、負極電極材料中に含まれていた可溶性硫酸バリウムの含有量c1(質量%)を下記式により算出する。
c1= 100×(M1/M2)×(m4/m1)
ここで、M1は、硫酸バリウム(BaSO4)の分子量であり、M2は、バリウム(Ba)の原子量である。M1/M2=1.699の値を用いる。
(B-2) The filtrate recovered in (B-1) above is placed in a volumetric flask, and deionized water is added until the volume reaches 250 cm 3 . The atomic absorbance of the resulting solution is measured by atomic absorption spectroscopy using an Air-C 2 H 2 flame, selecting the 553.6 nm spectral line. The atomic absorbance is measured using an atomic absorption spectrophotometer (AA7000F, manufactured by Shimadzu Corporation). Based on a calibration curve separately prepared using a Ba salt solution with a standard concentration, the concentration of barium element in the solution is obtained from the above atomic absorbance, and the mass m4 (mg) of barium element contained in the filtrate is calculated. Ask. Then, the content c1 (% by mass) of soluble barium sulfate contained in the negative electrode material is calculated by the following formula.
c1 = 100 x (M1/M2) x (m4/m1)
Here, M1 is the molecular weight of barium sulfate (BaSO 4 ) and M2 is the atomic weight of barium (Ba). A value of M1/M2=1.699 is used.

(B-3)上記(B-1)の灼熱残分の質量m3より、負極電極材料中に含まれていた不溶性硫酸バリウム含有量c2(質量%)を下記式により算出する。
c2= 100×m3/m1
そして、c1とc2とを合計することにより、既化成で満充電状態の負極電極材料中に含まれる硫酸バリウム含有量(質量%)を求める。
(B-3) From the mass m3 of the ignition residue in (B-1) above, the insoluble barium sulfate content c2 (% by mass) contained in the negative electrode material is calculated by the following formula.
c2 = 100 x m3/m1
Then, by totaling c1 and c2, the barium sulfate content (% by mass) contained in the negative electrode material in the fully charged state after formation is obtained.

(有機防縮剤)
負極電極材料に含まれる有機防縮剤としては、硫黄元素を含む有機高分子であり、一般に、分子内に1つ以上、好ましくは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。
(Organic shrink-proofing agent)
The organic shrinkage agent contained in the negative electrode material is an organic polymer containing elemental sulfur, generally containing one or more, preferably a plurality of aromatic rings in the molecule, and containing elemental sulfur as a sulfur-containing group. there is Among the sulfur-containing groups, the stable forms sulfonic acid or sulfonyl groups are preferred. The sulfonic acid group may exist in an acid form or in a salt form such as Na salt.

有機防縮剤としては、例えば、リグニン類を用いてもよく、合成有機防縮剤を用いてもよい。合成有機防縮剤としては、硫黄含有基を有する芳香族化合物のホルムアルデヒドによる縮合物を用いてもよい。リグニン類としては、リグニン、リグニンスルホン酸またはその塩(ナトリウム塩などのアルカリ金属塩など)などのリグニン誘導体などが挙げられる。有機防縮剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、リグニン類と、硫黄含有基を有する芳香族化合物のホルムアルデヒドによる縮合物とを併用してもよい。芳香族化合物としては、ビスフェノール類、ビフェニル類、ナフタレン類などを用いることが好ましい。 As the organic shrink-proofing agent, for example, lignins or synthetic organic shrink-proofing agents may be used. Synthetic organic shrink-proofing agents may be condensates of aromatic compounds having sulfur-containing groups with formaldehyde. Examples of lignins include lignin, lignin derivatives such as ligninsulfonic acid or salts thereof (alkali metal salts such as sodium salts, etc.). The organic shrink-proofing agents may be used singly or in combination of two or more. For example, lignins and a formaldehyde condensate of an aromatic compound having a sulfur-containing group may be used in combination. Bisphenols, biphenyls, naphthalenes and the like are preferably used as aromatic compounds.

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1.0質量%以下であり、0.02質量%以上0.8質量%以下であることが好ましい。 The content of the organic shrinkage inhibitor contained in the negative electrode material is, for example, 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less, preferably 0.02% by mass or more and 0.8% by mass or less.

以下、負極電極材料に含まれる有機防縮剤の定量方法について記載する。定量分析に先立ち、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。入手した負極板に水洗と乾燥とを施して負極板中の電解液を除く。次に、負極板から負極電極材料を分離して未粉砕の初期試料を入手する。 A method for quantifying the organic pre-scaling agent contained in the negative electrode material will be described below. Prior to quantitative analysis, the chemically formed lead-acid battery is fully charged and then disassembled to obtain the negative electrode plate to be analyzed. The obtained negative electrode plate is washed with water and dried to remove the electrolyte in the negative electrode plate. Next, an uncrushed initial sample is obtained by separating the negative electrode material from the negative plate.

[有機防縮剤]
未粉砕の初期試料を粉砕し、粉砕された初期試料を1mol/LのNaOH水溶液に浸漬し、有機防縮剤を抽出する。抽出された有機防縮剤を含むNaOH水溶液から不溶成分を濾過で除く。得られた濾液(以下、分析対象濾液とも称する。)を脱塩した後、濃縮し、乾燥すれば、有機防縮剤の粉末(以下、分析対象粉末とも称する。)が得られる。脱塩は、濾液を透析チューブに入れて蒸留水中に浸して行えばよい。
[Organic shrinkage agent]
An unground initial sample is ground, and the ground initial sample is immersed in a 1 mol/L NaOH aqueous solution to extract the organic shrinkage agent. An insoluble component is removed by filtration from the NaOH aqueous solution containing the extracted organic expander. After desalting the resulting filtrate (hereinafter also referred to as the target filtrate for analysis), it is concentrated and dried to obtain a powder of the organic shrink-proofing agent (hereinafter also referred to as the target powder for analysis). Desalting may be performed by placing the filtrate in a dialysis tube and immersing it in distilled water.

分析対象粉末の赤外分光スペクトル、分析対象粉末を蒸留水等に溶解して得られる溶液の紫外可視吸収スペクトル、分析対象粉末を重水等の溶媒に溶解して得られる溶液のNMRスペクトル、物質を構成している個々の化合物の情報を得ることができる熱分解GC-MSなどから情報を得ることで、有機防縮剤を特定する。 Infrared spectrum of the powder to be analyzed, UV-visible absorption spectrum of a solution obtained by dissolving the powder to be analyzed in distilled water, etc., NMR spectrum of a solution obtained by dissolving the powder to be analyzed in a solvent such as heavy water, substances The organic expander is identified by obtaining information from pyrolysis GC-MS or the like, which can obtain information on individual constituent compounds.

上記分析対象濾液の紫外可視吸収スペクトルを測定する。スペクトル強度と予め作成した検量線とを用いて、負極電極材料中の有機防縮剤の含有量を定量する。分析対象の有機防縮剤の構造式の厳密な特定ができず、同一の有機防縮剤の検量線を使用できない場合は、分析対象の有機防縮剤と類似の紫外可視吸収スペクトル、赤外分光スペクトル、NMRスペクトルなどを示す、入手可能な有機防縮剤を使用して検量線を作成する。 The UV-visible absorption spectrum of the filtrate to be analyzed is measured. Using the spectrum intensity and a pre-made calibration curve, the content of the organic preservative in the negative electrode material is quantified. If the structural formula of the organic prepressant to be analyzed cannot be strictly specified and the calibration curve for the same organic prepressant cannot be used, the UV-visible absorption spectrum, infrared spectroscopy spectrum, and A calibration curve is generated using available organic preservatives, such as NMR spectra.

(負極電極材料の密度)
負極電極材料の密度は、3.8g/cm3以上であればよく、好ましくは4.1g/cm3以上である。密度がこのように大きな場合でも、本発明では、高い塗布性、および優れたサイクル寿命性能を得ることができる。また、未化成の負極板の高い保存性能を得ることもできる。負極電極材料の密度は、例えば、4.7g/cm3以下である。未化成の負極板の高い保存性能を確保し易い観点からは、4.7g/cm3未満であることが好ましく、4.6g/cm3以下または4.5g/cm3以下であることがさらに好ましい。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。負極電極材料の密度は、例えば、3.8g/cm3以上4.7g/cm3以下(もしくは、4.7g/cm3未満、4.6g/cm3以下、または4.5g/cm3以下)、4.1g/cm3以上4.7g/cm3以下(もしくは、4.7g/cm3未満、4.6g/cm3以下、または4.5g/cm3以下)である。
(Negative Electrode Material Density)
The density of the negative electrode material should be 3.8 g/cm 3 or more, preferably 4.1 g/cm 3 or more. Even at such high densities, the present invention can provide high coatability and excellent cycle life performance. In addition, it is possible to obtain high storage performance of the unformed negative electrode plate. The density of the negative electrode material is, for example, 4.7 g/cm 3 or less. From the viewpoint of ensuring high storage performance of the unformed negative electrode plate, it is preferably less than 4.7 g/cm 3 , more preferably 4.6 g/cm 3 or less or 4.5 g/cm 3 or less. preferable. These lower and upper limits can be combined arbitrarily. The density of the negative electrode material is, for example, 3.8 g/cm 3 or more and 4.7 g/cm 3 or less (or less than 4.7 g/cm 3 , 4.6 g/cm 3 or less, or 4.5 g/cm 3 or less). ), 4.1 g/cm 3 or more and 4.7 g/cm 3 or less (or less than 4.7 g/cm 3 , 4.6 g/cm 3 or less, or 4.5 g/cm 3 or less).

負極電極材料の密度は化成後の満充電状態の負極電極材料のかさ密度の値を意味し、以下のようにして測定する。化成後の電池を満充電してから解体し、入手した負極板に水洗と乾燥とを施すことにより、負極板中の電解液を除く。次いで負極板から負極電極材料を分離して、未粉砕の測定試料を入手する。測定容器に試料を投入し、真空排気した後、0.5psia以上0.55psia以下(≒3.45kPa以上3.79kPa以下)の圧力で水銀を満たして、負極電極材料のかさ容積を測定し、測定試料の質量をかさ容積で除すことにより、負極電極材料のかさ密度を求める。なお、測定容器の容積から、水銀の注入容積を差し引いた容積をかさ容積とする。負極電極材料の密度は、島津製作所(株)製の自動ポロシメータ(オートポアIV9505)を用いて測定される。 The density of the negative electrode material means the value of the bulk density of the negative electrode material in a fully charged state after chemical conversion, and is measured as follows. After the chemically formed battery is fully charged and then disassembled, the obtained negative electrode plate is washed with water and dried to remove the electrolyte in the negative electrode plate. Next, the negative electrode material is separated from the negative plate to obtain an unpulverized measurement sample. After putting the sample into the measurement container and evacuating, mercury was filled at a pressure of 0.5 psia or more and 0.55 psia or less (≈ 3.45 kPa or more and 3.79 kPa or less) to measure the bulk volume of the negative electrode material, The bulk density of the negative electrode material is obtained by dividing the mass of the measurement sample by the bulk volume. The volume obtained by subtracting the mercury injection volume from the volume of the measurement container is defined as the bulk volume. The density of the negative electrode material is measured using an automatic porosimeter (Autopore IV9505, manufactured by Shimadzu Corporation).

(その他)
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。
(others)
The negative electrode current collector may be formed by casting lead (Pb) or a lead alloy, or may be formed by processing a lead or lead alloy sheet. Processing methods include, for example, expanding processing and punching processing.

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。これらのうち、Pb-Sb系合金が好ましく、この合金は、更に、添加元素として、Ag、Al、As、Se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。 The lead alloy used for the negative electrode current collector may be any of Pb--Sb-based alloy, Pb--Ca-based alloy, and Pb--Ca--Sn-based alloy. These 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. Among these, Pb--Sb alloys are preferred, and this alloy may further contain at least one selected from the group consisting of Ag, Al, As, Se, etc. as an additive element.

負極板は、負極集電体に負極ペーストを充填し、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、鉛粉と炭素材料と、必要に応じて有機防縮剤および/または各種添加剤に、水と希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。 The negative electrode plate can be formed by filling a negative electrode current collector with a negative electrode paste, aging and drying to prepare an unformed negative plate, and then forming the unformed negative plate. The negative electrode paste is prepared by adding water and dilute sulfuric acid to lead powder, a carbon material, and, if necessary, an organic anti-shrinking agent and/or various additives, and kneading the mixture. When aging, it is preferable to age the unformed negative electrode plate at a temperature and humidity higher than room temperature.

負極板の化成は、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。また、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、海綿状の金属鉛が生成する。 The formation of the negative electrode plate can be performed by immersing the electrode plate group including the unformed negative electrode plate in an electrolytic solution containing sulfuric acid in the battery case of the lead-acid battery and then charging the electrode plate group. . Formation may also be performed before assembly of the lead-acid battery or the electrode plate group. Formation produces spongy metallic lead.

(正極板)
鉛蓄電池の正極板には、ペースト式とクラッド式がある。
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。正極集電体は、負極集電体と同様に形成すればよく、鉛または鉛合金の鋳造や、鉛または鉛合金スラブを圧延したシートの加工により形成することができる。
(Positive plate)
There are two types of positive electrode plates for lead-acid batteries: paste type and clad type.
The pasted positive plate comprises a positive current collector and a positive electrode material. A positive electrode material is held by a positive current collector. The positive electrode current collector may be formed in the same manner as the negative electrode current collector, and can be formed by casting lead or a lead alloy or processing a sheet obtained by rolling a lead or lead alloy slab.

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、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。芯金と芯金を連結する集電部とを合わせて正極集電体と呼ぶ。 A clad positive electrode plate consists of a plurality of porous tubes, a metal core inserted into each tube, a current collector connecting the metal cores, and a positive electrode material filled in the tube into which the metal core is inserted. and a linking member for connecting a plurality of tubes. A combination of the core metal and the current collector connecting the core metals is called a positive electrode current collector.

正極集電体に用いる鉛合金としては、Pb-Ca系合金、Pb-Sb系合金、Pb-Ca-Sn系合金などが挙げられる。中でも、Pb-Sb系合金を用いることが好ましい。 Examples of the lead alloy used for the positive electrode current collector include Pb--Ca based alloys, Pb--Sb based alloys and Pb--Ca--Sn based alloys. Among them, it is preferable to use a Pb--Sb alloy.

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 includes 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 needed.

未化成のペースト式正極板は、負極板の場合に準じて、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、硫酸を練合することで調製される。 An unformed paste-type positive electrode plate is obtained by filling a positive electrode current collector with a positive electrode paste, aging and drying in the same manner as in the case of the negative electrode plate. The positive electrode paste is prepared by kneading lead powder, additives, water and sulfuric acid.

クラッド式正極板は、芯金が挿入された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。 A clad positive electrode plate is formed by filling lead powder or slurry lead powder into a tube having a metal core inserted therein and connecting a plurality of tubes together.

形成される未化成の正極板は、さらに化成される。化成により、二酸化鉛が生成する。正極板の化成は、鉛蓄電池または極板群の組み立て前に行ってもよい。 The formed unformed positive electrode plate is further formed. Formation produces lead dioxide. Formation of the positive electrode plate may be performed before assembly of the lead-acid battery or the electrode plate group.

(セパレータ)
負極板と正極板との間には、通常、セパレータが配置される。セパレータには、不織布、微多孔膜などが用いられる。負極板と正極板との間に介在させるセパレータの厚さや枚数は、極間距離に応じて選択すればよい。
不織布は、繊維を織らずに絡み合わせたマットであり、繊維を主体とする。例えば、セパレータの60質量%以上が繊維で形成されている。繊維としては、ガラス繊維、ポリマー繊維(ポリオレフィン繊維、アクリル繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などのポリエステル繊維など)、パルプ繊維などを用いることができる。中でも、ガラス繊維が好ましい。不織布は、繊維以外の成分、例えば耐酸性の無機粉体、結着剤としてのポリマーなどを含んでもよい。
(separator)
A separator is usually placed between the negative plate and the positive plate. A nonwoven fabric, a microporous film, or the like is used for the separator. The thickness and the number of separators interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate may be selected according to the distance between the electrodes.
A non-woven fabric is a mat in which fibers are intertwined without being woven, and is mainly composed of fibers. For example, 60 mass % or more of the separator is made of fibers. As the fiber, glass fiber, polymer fiber (polyolefin fiber, acrylic fiber, polyester fiber such as polyethylene terephthalate fiber, etc.), pulp fiber, and the like can be used. Among them, glass fiber is preferable. The non-woven fabric may contain components other than fibers, such as acid-resistant inorganic powder and a polymer as a binder.

一方、微多孔膜は、繊維成分以外を主体とする多孔性のシートであり、例えば、造孔剤(ポリマー粉末および/またはオイルなど)を含む組成物をシート状に押し出し成形した後、造孔剤を除去して細孔を形成することにより得られる。微多孔膜は、耐酸性を有する材料で構成することが好ましく、ポリマー成分を主体とするものが好ましい。ポリマー成分としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが好ましい。 On the other hand, a microporous membrane is a porous sheet mainly composed of components other than fiber components. Obtained by removing the agent to form pores. The microporous membrane is preferably composed of an acid-resistant material, preferably mainly composed of a polymer component. Polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable as the polymer component.

セパレータは、例えば、不織布のみで構成してもよく、微多孔膜のみで構成してもよい。また、セパレータは、必要に応じて、不織布と微多孔膜との積層物、異種または同種の素材を貼り合わせた物、または異種または同種の素材において凹凸をかみ合わせた物などであってもよい。 The separator may be composed of, for example, only a nonwoven fabric, or may be composed only of a microporous film. The separator may also be a laminate of a nonwoven fabric and a microporous membrane, a laminate of different or the same type of materials, or a combination of different or the same type of materials with interlocking unevenness.

(電解液)
電解液は、硫酸を含む水溶液であり、化成後で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、1.10g/cm3以上1.35g/cm3以下であり、1.10g/cm3以上1.30g/cm3以下または1.20g/cm3以上1.30g/cm3以下であることが好ましい。
(Electrolyte)
The electrolyte is an aqueous solution containing sulfuric acid, and the specific gravity of the electrolyte at 20° C. in a lead-acid battery in a fully charged state after formation is, for example, 1.10 g/cm 3 or more and 1.35 g/cm 3 or less. .10 g/cm 3 or more and 1.30 g/cm 3 or less, or 1.20 g/cm 3 or more and 1.30 g/cm 3 or less.

図1は、本発明の実施形態に係る鉛蓄電池のフタを外した一例を模式的に示す斜視図である。図2Aは、図1の鉛蓄電池の正面図であり、図2Bは、図2AのIIB-IIB線による矢示断面図である
鉛蓄電池1は、極板群11と電解液12とを収容する電槽10を具備する。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が、袋状のセパレータ4で包まれている状態を示すが、セパレータの形態は特に限定されない。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a lead-acid battery according to an embodiment of the present invention with the lid removed. 2A is a front view of the lead-acid battery of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line IIB-IIB of FIG. 2A. A battery case 10 is provided. The electrode plate group 11 is configured by stacking a plurality of negative electrode plates 2 and positive electrode plates 3 with separators 4 interposed therebetween. Here, a state in which the negative electrode plate 2 is wrapped with the bag-shaped separator 4 is shown, but the shape of the separator is not particularly limited.

複数の負極板2のそれぞれの上部には、上方に突出する集電用の耳部(図示せず)が設けられている。複数の正極板3のそれぞれの上部にも、上方に突出する集電用の耳部(図示せず)が設けられている。そして、負極板2の耳部同士は負極用ストラップ5aにより連結され一体化されている。同様に、正極板3の耳部同士も正極用ストラップ5bにより連結されて一体化されている。負極用ストラップ5aの上部には負極柱6aの下端部が固定され、正極用ストラップ5bの上部には正極柱6bの下端部が固定されている。 An upper portion of each of the plurality of negative electrode plates 2 is provided with a current-collecting ear (not shown) projecting upward. Each upper portion of the plurality of positive electrode plates 3 is also provided with a current collecting ear (not shown) protruding upward. The ears of the negative electrode plate 2 are connected to each other by a negative electrode strap 5a to be integrated. Similarly, the ears of the positive electrode plate 3 are also connected and integrated by the positive electrode strap 5b. A lower end portion of the negative electrode column 6a is fixed to the upper portion of the negative electrode strap 5a, and a lower end portion of the positive electrode column 6b is fixed to the upper portion of the positive electrode strap 5b.

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)本発明の一側面は、鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、負極板と、正極板と、を備え、
前記負極板は、炭素材料と硫酸バリウムとを含有する負極電極材料を含み、
前記炭素材料は、32μm以上の粒子径を有する第1炭素材料と、32μm未満の粒子径を有する第2炭素材料と、を含み、
前記第1炭素材料の粉体抵抗R1に対する、前記第2炭素材料の粉体抵抗R2の比:R2/R1が15を超え230未満であり、
前記負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.2質量%以上0.7質量%以下であり、
前記負極電極材料の密度は、3.8g/cm3以上である、鉛蓄電池である。
A lead-acid battery according to one aspect of the present invention is collectively described below.
(1) One aspect of the present invention is a lead-acid battery,
The lead-acid battery includes a negative plate and a positive plate,
The negative electrode plate includes a negative electrode material containing a carbon material and barium sulfate,
The carbon material includes a first carbon material having a particle size of 32 μm or more and a second carbon material having a particle size of less than 32 μm,
The ratio of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material: R2/R1 is more than 15 and less than 230,
The content of barium sulfate in the negative electrode material is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less,
The lead-acid battery, wherein the negative electrode material has a density of 3.8 g/cm 3 or more.

(2)上記(1)において、前記比:R2/R1は、80以上230未満であることが好ましい。 (2) In (1) above, the ratio: R2/R1 is preferably 80 or more and less than 230.

(3)上記(1)または(2)において、前記比:R2/R1は、80以上220以下であることが好ましい。 (3) In (1) or (2) above, the ratio: R2/R1 is preferably 80 or more and 220 or less.

(4)上記(1)~(3)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料の密度は、4.1g/cm3以上であることが好ましい。(4) In any one of (1) to (3) above, the negative electrode material preferably has a density of 4.1 g/cm 3 or more.

(5)上記(1)~(4)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料の密度は、4.7g/cm3未満であることが好ましい。(5) In any one of (1) to (4) above, the negative electrode material preferably has a density of less than 4.7 g/cm 3 .

(6)上記(5)において、前記第1炭素材料の比表面積S1に対する、前記第2炭素材料の比表面積S2の比:S2/S1が350以下であることが好ましい。 (6) In (5) above, the ratio of the specific surface area S2 of the second carbon material to the specific surface area S1 of the first carbon material: S2/S1 is preferably 350 or less.

(7)上記(1)~(6)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.2質量%以上0.6質量%以下であることが好ましい。 (7) In any one of (1) to (6) above, the content of barium sulfate in the negative electrode material is preferably 0.2% by mass or more and 0.6% by mass or less.

(8)上記(1)~(7)のいずれか1つにおいて、前記比:R2/R1は、80以上160未満であることが好ましい。 (8) In any one of (1) to (7) above, the ratio R2/R1 is preferably 80 or more and less than 160.

(9)上記(1)~(8)のいずれか1つにおいて、前記比:R2/R1は、80以上150以下であることが好ましい。 (9) In any one of (1) to (8) above, the ratio R2/R1 is preferably 80 or more and 150 or less.

(10)上記(6)において、前記負極電極材料の密度は、4.6g/cm3以下または4.5g/cm3以下であることが好ましい。(10) In (6) above, the density of the negative electrode material is preferably 4.6 g/cm 3 or less or 4.5 g/cm 3 or less.

(11)上記(1)~(10)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記第1炭素材料の含有量は、0.05質量%以上であることが好ましい。 (11) In any one of (1) to (10) above, the content of the first carbon material in the negative electrode material is preferably 0.05% by mass or more.

(12)上記(1)~(11)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記第1炭素材料の含有量は、例えば、1.5質量%以下である。 (12) In any one of (1) to (11) above, the content of the first carbon material in the negative electrode material is, for example, 1.5% by mass or less.

(13)上記(1)~(12)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記第2炭素材料の含有量は、0.1質量%以上であることが好ましい。 (13) In any one of (1) to (12) above, the content of the second carbon material in the negative electrode material is preferably 0.1% by mass or more.

(14)上記(1)~(13)のいずれか1つにおいて、前記負極電極材料中の前記第2炭素材料の含有量は、0.6質量%以下であることが好ましい。 (14) In any one of (1) to (13) above, the content of the second carbon material in the negative electrode material is preferably 0.6% by mass or less.

(15)上記(1)~(14)のいずれか1つにおいて、前記第1炭素材料は、少なくとも黒鉛を含み、前記第2炭素材料は、少なくともカーボンブラックを含むことが好ましい。 (15) In any one of (1) to (14) above, it is preferable that the first carbon material contains at least graphite, and the second carbon material contains at least carbon black.

[実施例]
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。
[Example]
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

《鉛蓄電池A1》
以下の手順で、正極板にクラッド式極板3枚、負極板にペースト式極板4枚を備える公称容量200Ahのフォークリフト用の鉛蓄電池A1を準備する。
《Lead storage battery A1》
A lead-acid battery A1 for a forklift having a nominal capacity of 200 Ah and having three clad type electrode plates as the positive electrode plate and four paste type electrode plates as the negative electrode plate is prepared by the following procedure.

(1)負極板の作製
負極板は、板状で格子状の負極集電体(長辺長さ271mm、短辺長さ142mm、厚み2.8mm以上3.7mm以下)に、負極ペーストを塗り込むことにより作製される。このとき、化成後の負極電極材料の質量が、負極板1枚当たり465±6gとなるとともに、負極電極材料の密度が表1の設計値となるように、負極集電体およびペースト塗布層の厚みを調整する。負極ペーストの塗り込みは、ペースター(Winkel製)を用いて、集電体の格子目に抜けがない状態となるように行なわれる。ただし、負極ペーストの塗り込みをペースターで行なうことが出来ない場合には、コテを用いて人力で塗布する。
(1) Preparation of negative electrode plate The negative electrode plate is a plate-shaped grid-shaped negative electrode current collector (long side length 271 mm, short side length 142 mm, thickness 2.8 mm or more and 3.7 mm or less), and the negative electrode paste is applied. created by inserting At this time, the mass of the negative electrode material after chemical conversion was 465 ± 6 g per negative electrode plate, and the negative electrode current collector and the paste coating layer were adjusted so that the density of the negative electrode material was the design value shown in Table 1. Adjust thickness. The negative electrode paste is applied using a paste (manufactured by Winkel) so that there is no void in the grid of the current collector. However, if it is not possible to apply the negative electrode paste with a paste, it is applied manually using a trowel.

なお、負極ペーストは、鉛粉、水、希硫酸、硫酸バリウム、炭素材料、有機防縮剤を、ミキサー(ダルトン社製)を用いて混合することにより調製する。
炭素材料としては、カーボンブラック(ケッチェンブラック(登録商標))および黒鉛(鱗片状黒鉛、平均粒子径D50:110μm)を用いる。有機防縮剤としては、リグニンスルホン酸ナトリウムを用い、負極電極材料100質量%に含まれる含有量が0.1質量%となるように、添加量を調整して、負極ペーストに配合する。負極電極材料100質量%に含まれる硫酸バリウムの含有量(設計値)は、0.6質量%とする。負極ペーストを調製する際には、既化成で満充電後の負極電極材料の密度が表1に示す設計値となるように、負極ペーストに加える水と希硫酸の量を調節する。なお、既述の手順で、既化成で満充電状態の電池を解体し、回収した測定試料から求められる負極電極材料の密度(測定値)と設計値とにはほとんど差がない。
The negative electrode paste is prepared by mixing lead powder, water, dilute sulfuric acid, barium sulfate, a carbon material, and an organic shrink-proofing agent using a mixer (manufactured by Dalton).
Carbon black (Ketjenblack (registered trademark)) and graphite (flaky graphite, average particle diameter D 50 : 110 μm) are used as the carbon material. Sodium ligninsulfonate is used as the organic anti-shrinking agent, and the amount added is adjusted so that the content contained in 100% by mass of the negative electrode material is 0.1% by mass, and then blended into the negative electrode paste. The content (design value) of barium sulfate contained in 100% by mass of the negative electrode material is 0.6% by mass. When preparing the negative electrode paste, the amounts of water and dilute sulfuric acid added to the negative electrode paste are adjusted so that the density of the negative electrode material that has been formed and is fully charged has the design value shown in Table 1. It should be noted that there is almost no difference between the density (measured value) of the negative electrode material obtained from the collected measurement sample and the design value by dismantling the fully charged battery in the above-described procedure.

(2)正極板の作製
正極板としては、外径10mmのチューブ14本に正極電極材料を充填したクラッド極板を用いる。正極電極材料の塗布量は、化成後の正極電極材料の質量が正極板1枚当たり792±8gとなるように調整する。
(2) Fabrication of Positive Electrode Plate As the positive electrode plate, a clad electrode plate obtained by filling 14 tubes with an outer diameter of 10 mm with a positive electrode material is used. The amount of the positive electrode material to be applied is adjusted so that the mass of the positive electrode material after chemical conversion is 792±8 g per positive electrode plate.

(3)鉛蓄電池の組み立て
得られた負極板および正極板を、7質量%濃度の希硫酸中に浸漬し、この状態でタンク化成を施す。化成後の負極板と正極板とをセパレータを介して積層することにより、極板群を作製する。得られる極板群を電槽に入れ、20℃における比重が1.28である希硫酸を、2000cm注入することにより、鉛蓄電池A1を作製する。同様にして、合計4つの鉛蓄電池A1を作製する。
(3) Assembly of lead-acid battery The obtained negative electrode plate and positive electrode plate are immersed in dilute sulfuric acid having a concentration of 7% by mass, and tank formation is performed in this state. An electrode plate assembly is produced by laminating the chemically formed negative electrode plate and positive electrode plate with a separator interposed therebetween. The resulting electrode plate group is placed in a battery case, and 2000 cm 3 of dilute sulfuric acid having a specific gravity of 1.28 at 20° C. is poured into the container to fabricate a lead-acid battery A1. Similarly, a total of four lead-acid batteries A1 are produced.

本鉛蓄電池では、負極電極材料中に含まれる第1炭素材料の含有量は0.4質量%とし、第2炭素材料の含有量は0.2質量%とする。また、粉体抵抗比R2/R1は100とする。第2炭素材料の比表面積S2の、第1炭素材料の比表面積S1に対する比(=S2/S1)は、350とする。ただし、これらの値は、作製された鉛蓄電池の負極板を取り出し、既述の手順で、負極電極材料に含まれる炭素材料を第1炭素材料と第2炭素材料とに分離したときに、負極電極材料(100質量%)中に含まれる各炭素材料の含有量として求められる値である。各炭素材料の粉体抵抗R1およびR2、粉体抵抗比R2/R1、ならびに比表面積比S2/S1も既述の手順で作製後の鉛蓄電池から求められる。 In this lead-acid battery, the content of the first carbon material contained in the negative electrode material is set to 0.4% by mass, and the content of the second carbon material is set to 0.2% by mass. Also, the powder resistance ratio R2/R1 is assumed to be 100. The ratio (=S2/S1) of the specific surface area S2 of the second carbon material to the specific surface area S1 of the first carbon material is 350. However, these values are obtained when the negative electrode plate of the manufactured lead-acid battery is taken out and the carbon material contained in the negative electrode material is separated into the first carbon material and the second carbon material by the procedure described above. It is a value obtained as the content of each carbon material contained in the electrode material (100% by mass). The powder resistances R1 and R2, the powder resistance ratio R2/R1, and the specific surface area ratio S2/S1 of each carbon material are also obtained from the manufactured lead-acid battery by the procedure described above.

《鉛蓄電池A2~A8》
既化成の負極電極材料の密度の設計値が表1に示す値となるように負極ペーストに加える水と希硫酸の量を調節する。これ以外は、鉛蓄電池A1の場合と同様にして、負極板を作製し、得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池A2~A8を組み立てる。
《Lead-acid batteries A2 to A8》
The amounts of water and dilute sulfuric acid added to the negative electrode paste are adjusted so that the design value of the density of the negative electrode material that has already been chemically formed becomes the value shown in Table 1. Other than this, the lead-acid batteries A2 to A8 are assembled in the same manner as the lead-acid battery A1 except that the negative plate is produced in the same manner as the lead-acid battery A1, and the obtained negative electrode plate is used.

《鉛蓄電池B1~B8》
炭素材料として、カーボンブラック(ケッチェンブラック(登録商標))のみを用いる。本鉛蓄電池では、第2炭素材料の含有量は0.6質量%とする。これら以外は、鉛蓄電池A1と同様にして負極板を形成する。得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池B1を組み立てる。
《Lead-acid batteries B1 to B8》
Only carbon black (Ketjenblack (registered trademark)) is used as the carbon material. In this lead-acid battery, the content of the second carbon material is set to 0.6% by mass. Other than these, the negative electrode plate is formed in the same manner as the lead-acid battery A1. A lead-acid battery B1 is assembled in the same manner as the lead-acid battery A1 except that the obtained negative electrode plate is used.

既化成の負極電極材料の密度の設計値が表1に示す値となるように負極ペーストに加える水と希硫酸の量を調節する。これ以外は、鉛蓄電池B1の場合と同様にして、負極板を作製し、得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池B1と同様にして、鉛蓄電池B2~B8を組み立てる。 The amounts of water and dilute sulfuric acid added to the negative electrode paste are adjusted so that the design value of the density of the negative electrode material that has already been chemically formed becomes the value shown in Table 1. Other than this, lead-acid batteries B2 to B8 are assembled in the same manner as lead-acid battery B1 except that a negative plate is produced in the same manner as lead-acid battery B1 and the obtained negative electrode plate is used.

《鉛蓄電池D1およびD2》
負極板の作製において炭素材料を用いないことに加え、既化成の負極電極材料の密度の設計値が表1に示す値となるように負極ペーストに加える水と希硫酸の量を調節する。これら以外は、鉛蓄電池A1と同様にして負極板を形成する。得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池D1およびD2をそれぞれ組み立てる。
<<Lead-acid batteries D1 and D2>>
The amounts of water and dilute sulfuric acid added to the negative electrode paste are adjusted so that the carbon material is not used in the production of the negative electrode plate and the design value of the density of the negative electrode material already formed is the value shown in Table 1. Other than these, the negative electrode plate is formed in the same manner as the lead-acid battery A1. Lead-acid batteries D1 and D2 are assembled in the same manner as lead-acid battery A1, except that the obtained negative electrode plate is used.

《鉛蓄電池E1およびE2》
炭素材料として、カーボンブラック(ケッチェンブラック(登録商標))のみを用いる。本鉛蓄電池では、第2炭素材料の含有量は0.2質量%とする。これら以外は、鉛蓄電池D1と同様にして負極板を形成する。得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池E1を組み立てる。
<<Lead-acid batteries E1 and E2>>
Only carbon black (Ketjenblack (registered trademark)) is used as the carbon material. In this lead-acid battery, the content of the second carbon material is set to 0.2% by mass. Other than these, the negative electrode plate is formed in the same manner as the lead-acid battery D1. A lead-acid battery E1 is assembled in the same manner as the lead-acid battery A1, except that the obtained negative electrode plate is used.

第2炭素材料の含有量を0.4質量%とする以外は、鉛蓄電池E1と同様にして負極板を形成する。得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池E2を組み立てる。 A negative electrode plate is formed in the same manner as in the lead-acid battery E1, except that the content of the second carbon material is 0.4% by mass. A lead-acid battery E2 is assembled in the same manner as the lead-acid battery A1, except that the obtained negative electrode plate is used.

《鉛蓄電池E3》
炭素材料として、カーボンブラック(ケッチェンブラック(登録商標))のみを用いる。本鉛蓄電池では、第2炭素材料の含有量は0.4質量%とする。これら以外は、鉛蓄電池D2と同様にして負極板を形成する。得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池E3を組み立てる。
《Lead storage battery E3》
Only carbon black (Ketjenblack (registered trademark)) is used as the carbon material. In this lead-acid battery, the content of the second carbon material is set to 0.4% by mass. Other than these, the negative electrode plate is formed in the same manner as the lead-acid battery D2. A lead-acid battery E3 is assembled in the same manner as the lead-acid battery A1 except that the obtained negative electrode plate is used.

[評価1:塗布性]
ミキサー(ダルトン社製)を用いて負極電極材料の構成成分を混合することにより、負極ペーストを調製する。そして、負極ペーストを、ペースター(Winkel製)を用いて集電体に塗布する。塗布する際の状況を下記の基準で評価する。
A:集電体の格子目からペーストの脱落がない状態で負極ペーストが塗布された集電体が、毎分15枚以上の生産速度で得られる。
B:集電体の格子目からペーストの脱落がない状態で負極ペーストが塗布された集電体が、毎分15枚以上の生産速度で得られない。
[Evaluation 1: Coatability]
A negative electrode paste is prepared by mixing the components of the negative electrode material using a mixer (manufactured by Dalton). Then, the negative electrode paste is applied to the current collector using a paster (manufactured by Winkel). The conditions during application are evaluated according to the following criteria.
A: The current collector coated with the negative electrode paste can be obtained at a production rate of 15 or more sheets per minute without the paste coming off from the lattice of the current collector.
B: The current collector coated with the negative electrode paste cannot be obtained at a production rate of 15 or more sheets per minute without the paste coming off from the lattice of the current collector.

[評価2:未化成の負極板の保存性能]
未化成の負極板を保存した際の、負極電極材料中に含まれる炭酸鉛の含有量を下記の手順で求める。
まず、未化成の負極板を、温度35℃および相対湿度90%の条件で2日間熟成し、60℃にて6時間乾燥させた後、大気中で3週間保存する。保存後の負極板から、約5gの負極電極材料を採取し、その質量Wを測定後、粉砕する。粉砕した試料を、ただちに常温(25℃)の20質量%濃度の過塩素酸水溶液50mLに投下し、10分放置する。投下する直前の試料と過塩素酸水溶液との合計質量m5、および10分放置後の試料と過塩素酸水溶液との合計質量m6を測定する。このときの、質量の減少量ΔW=m6-m5を求め、下記式により、負極電極材料中の炭酸鉛の含有量c3(質量%)を算出する。
c3 = ΔW×((M3/M4)/W)×100
ここで、M3は、炭酸鉛(PbCO3)の分子量であり、M4は、二酸化炭素(CO2)の分子量である。M3/M4=6.07の値を用いる。
[Evaluation 2: Storage performance of unformed negative electrode plate]
The content of lead carbonate contained in the negative electrode material when the unformed negative electrode plate is stored is determined by the following procedure.
First, an unformed negative electrode plate is aged for 2 days at a temperature of 35° C. and a relative humidity of 90%, dried at 60° C. for 6 hours, and then stored in the atmosphere for 3 weeks. About 5 g of the negative electrode material is sampled from the negative electrode plate after storage, and the mass W thereof is measured and then pulverized. The pulverized sample is immediately dropped into 50 mL of a 20% by mass perchloric acid aqueous solution at normal temperature (25° C.) and left for 10 minutes. The total mass m5 of the sample and the perchloric acid aqueous solution immediately before dropping and the total mass m6 of the sample and the perchloric acid aqueous solution after standing for 10 minutes are measured. At this time, the amount of decrease in mass ΔW=m6−m5 is obtained, and the lead carbonate content c3 (% by mass) in the negative electrode material is calculated by the following formula.
c3 = ΔW x ((M3/M4)/W) x 100
Here, M3 is the molecular weight of lead carbonate (PbCO 3 ) and M4 is the molecular weight of carbon dioxide (CO 2 ). A value of M3/M4=6.07 is used.

そして、炭酸塩の含有量c3の値に基づいて、下記の基準で、未化成の負極板の保存性能を評価する。なお、炭酸塩の含有量Mが少ない方が保存性能に優れていることを示す。
A:炭酸塩の含有量c3が20質量%未満である。
B:炭酸塩の含有量c3が20質量%以上である。
Then, based on the value of the carbonate content c3, the storage performance of the unformed negative electrode plate is evaluated according to the following criteria. It should be noted that the smaller the carbonate content M, the better the storage performance.
A: The carbonate content c3 is less than 20% by mass.
B: Carbonate content c3 is 20% by mass or more.

[評価3:サイクル寿命性能]
作製した4つの鉛蓄電池のうち3つについて、サイクル寿命試験を行なう。サイクル寿命試験は、35℃の水槽中で、下記の放電および充電のサイクルを繰り返す。このとき、100サイクル毎に、30℃にて、40Aの電流で、終止電圧1.70Vまで放電し、こ
のときの放電容量を求める。
放電:電流50Aで3時間放電する。
充電:電流37.5Aで5時間充電する。
[Evaluation 3: Cycle life performance]
A cycle life test is performed on three of the four lead-acid batteries produced. In the cycle life test, the following discharge and charge cycles are repeated in a water bath at 35°C. At this time, every 100 cycles, the battery is discharged at a current of 40 A at 30° C. to a final voltage of 1.70 V, and the discharge capacity at this time is obtained.
Discharge: Discharge at a current of 50A for 3 hours.
Charging: Charge for 5 hours at a current of 37.5A.

100サイクル毎に測定される3つの鉛蓄電池の放電容量から平均放電容量を求める。この平均放電容量が、公称容量200Ahの75%(すなわち150Ah)を下まわる時点tにおいて下記のようにして求められるサイクル数Tにより、サイクル寿命性能を評価する。サイクル数Tが1450以上である場合を、高いサイクル寿命性能が得られると判断する。 An average discharge capacity is obtained from discharge capacities of three lead-acid batteries measured every 100 cycles. The cycle life performance is evaluated by the number of cycles T obtained as follows at the time t when the average discharge capacity falls below 75% of the nominal capacity of 200 Ah (that is, 150 Ah). A case where the number of cycles T is 1450 or more is judged to provide high cycle life performance.

サイクル数Tは、下記式により、上記の平均放電容量が初めて150Ahを下まわった時点tにおける平均放電容量Q1およびその100サイクル前の放電試験時の平均放電容量Q2から求める。
T = t - (150-Q1)/(Q2-Q1)×100
The number of cycles T is obtained from the average discharge capacity Q1 at the time t when the average discharge capacity falls below 150 Ah for the first time and the average discharge capacity Q2 in the discharge test 100 cycles before that, according to the following formula.
T = t - (150 - Q1) / (Q2 - Q1) x 100

鉛蓄電池A1~A8、B1~B8、D1~D2、およびE1~E3の結果を表1に示す。図3には、表1のA1~A8、およびB1~B8の結果のうち、サイクル寿命性能についての結果を示す。 Table 1 shows the results of lead-acid batteries A1 to A8, B1 to B8, D1 to D2, and E1 to E3. FIG. 3 shows the results of cycle life performance among the results of A1 to A8 and B1 to B8 in Table 1. In FIG.

Figure 0007180591000001
Figure 0007180591000001

表1および図3に示されるように、負極電極材料の密度が3.8g/cm未満では、第2炭素材料を単独で用いる場合と、粉体抵抗比が特定の範囲の双方の炭素材料を併用する場合とで、サイクル寿命はそれほど大きく変わらず、いずれも1450サイクル未満であり、不十分である(A1,A7,A8,B1,B7,B8)。それに対し、負極電極材料の密度が3.8g/cm以上において、粉体抵抗比が特定の範囲である第1炭素材料と第2炭素材料とを組み合わせる場合には、第2炭素材料の含有量が少ないにも拘わらず、第2炭素材料を単独で用いる場合(B2~B6)に匹敵するサイクル寿命性能が得られる(A2~A6)。これは、第1炭素材料と第2炭素材料とを組み合わせることで、負極電極材料中に多くの導電ネットワークが形成され易くなることによるものと考えられる。As shown in Table 1 and FIG. 3 , when the density of the negative electrode material is less than 3.8 g/cm The cycle life does not change so much between the case of using both, and all are less than 1450 cycles, which is insufficient (A1, A7, A8, B1, B7, B8). On the other hand, when the density of the negative electrode material is 3.8 g / cm 3 or more, when combining the first carbon material and the second carbon material whose powder resistance ratio is within a specific range, the second carbon material is included Despite the small amount, cycle life performance comparable to the case of using the second carbon material alone (B2-B6) is obtained (A2-A6). This is probably because the combination of the first carbon material and the second carbon material facilitates the formation of many conductive networks in the negative electrode material.

また、表1に示すように、第2炭素材料を単独で用いる場合には、負極電極材料の密度が高くなると(具体的には、3.7g/cm以上や3.8g/cm以上である場合)、負極ペーストの機械による塗布ができない(B1~B6)。また、電池B1~B6では、未化成の負極板の保存性能が低い。それに対し、粉体抵抗比が特定の範囲である第1炭素材料と第2炭素材料とを併用することで、負極電極材料の密度が3.7g/cm以上や3.8g/cm3以上の場合でも、機械による塗布が可能である(A1~A6)。これは、電池A1~A5では、特定の粉体抵抗比R2/R1を満たすことで、各炭素材料の表面状態が適正化され、溶媒の吸着が適度に抑制されることによるものと考えられる。なお、電池A6では、未化成の負極板の保存性能が低下している。保存性能の低下を抑制する観点からは、負極電極材料の密度は、4.7g/cm3未満であることが好ましい。As shown in Table 1, when the second carbon material is used alone, the density of the negative electrode material increases (specifically, 3.7 g/cm 3 or more or 3.8 g/cm 3 or more). ), the negative electrode paste cannot be mechanically applied (B1-B6). In addition, in the batteries B1 to B6, the storage performance of the unformed negative electrode plate is low. On the other hand, the density of the negative electrode material can be increased to 3.7 g/cm 3 or more or 3.8 g/cm 3 or more by using together the first carbon material and the second carbon material having a powder resistance ratio within a specific range. Even in the case of , machine application is possible (A1 to A6). This is probably because in the batteries A1 to A5, by satisfying the specific powder resistance ratio R2/R1, the surface condition of each carbon material is optimized and solvent adsorption is moderately suppressed. In Battery A6, the storage performance of the unformed negative electrode plate is degraded. From the viewpoint of suppressing deterioration in storage performance, the density of the negative electrode material is preferably less than 4.7 g/cm 3 .

《鉛蓄電池A11~A16》
既化成の負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量が表2に示す設計値となるように、硫酸バリウムの添加量を調節する。これ以外は、鉛蓄電池A3の場合と同様にして、負極板を作製し、得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池A11~A16を組み立てる。なお、これらの鉛蓄電池および鉛蓄電池A3における、負極電極材料の密度の設計値は4.1g/cmである。
《Lead-acid batteries A11 to A16》
The amount of barium sulfate to be added is adjusted so that the content of barium sulfate in the previously chemically formed negative electrode material reaches the design value shown in Table 2. Other than this, lead-acid batteries A11 to A16 are assembled in the same manner as lead-acid battery A1 except that a negative plate is produced in the same manner as lead-acid battery A3 and the resulting negative plate is used. The design value of the density of the negative electrode material in these lead-acid batteries and lead-acid battery A3 is 4.1 g/cm 3 .

《鉛蓄電池B11~B16》
既化成の負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量が表2に示す設計値となるように、硫酸バリウムの添加量を調節する。これ以外は、鉛蓄電池B3の場合と同様にして、負極板を作製し、得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池B11~B16を組み立てる。なお、これらの鉛蓄電池および鉛蓄電池B3における、負極電極材料の密度の設計値は4.1g/cmである。
《Lead-acid batteries B11 to B16》
The amount of barium sulfate to be added is adjusted so that the content of barium sulfate in the previously chemically formed negative electrode material reaches the design value shown in Table 2. Other than this, lead-acid batteries B11 to B16 are assembled in the same manner as lead-acid battery A1, except that a negative plate is produced in the same manner as lead-acid battery B3, and the resulting negative plate is used. The design value of the density of the negative electrode material in these lead-acid batteries and lead-acid battery B3 is 4.1 g/cm 3 .

鉛蓄電池A11~A16、およびB11~B16について、鉛蓄電池A1と同様に評価する。また、既述の手順で、負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量を測定する。これらの評価結果を表2に示す。表2には、鉛蓄電池A3、およびB3の結果も合わせて示す。表2のサイクル寿命性能の結果を、図4に示す。 Lead-acid batteries A11 to A16 and B11 to B16 are evaluated in the same manner as lead-acid battery A1. Also, the content of barium sulfate in the negative electrode material is measured by the procedure described above. These evaluation results are shown in Table 2. Table 2 also shows the results of lead-acid batteries A3 and B3. The cycle life performance results of Table 2 are shown in FIG.

Figure 0007180591000002
Figure 0007180591000002

表2および図4に示されるように、負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量が0.2質量%以上0.7質量%以下で、かつ粉体抵抗比が特定の範囲である第1炭素材料と第2炭素材料とを組み合わせる場合には、第2炭素材料の含有量が少ないにも拘わらず、第2炭素材料を単独で用いる場合(B12~B15、B3)に匹敵し、かつ1450サイクル以上の高いサイクル寿命性能が得られる(A12~A15、A3)。これらの電池で高いサイクル寿命性能が得られるのは、第1炭素材料と第2炭素材料とを組み合わせ、かつ負極電極材料の硫酸バリウム含有量を適正な範囲にすることで、負極板の金属鉛粒子間の電子伝導性が妨げられず、深い放電を行なっても、充電時に硫酸鉛が還元され易くなり、充電が妨げられなくなるためと考えられる。より高いサイクル寿命性能が得られる観点からは、硫酸バリウムの含有量は、0.2~0.6質量%であることが好ましい。 As shown in Table 2 and FIG. 4, the content of barium sulfate in the negative electrode material is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less, and the powder resistance ratio is a specific range First carbon When the material and the second carbon material are combined, despite the small content of the second carbon material, it is comparable to the case of using the second carbon material alone (B12 to B15, B3), and 1450 cycles Higher cycle life performance than above is obtained (A12 to A15, A3). The high cycle life performance of these batteries can be obtained by combining the first carbon material and the second carbon material and by adjusting the content of barium sulfate in the negative electrode material to an appropriate range. It is believed that this is because the electron conductivity between particles is not hindered, and even if a deep discharge is performed, the lead sulfate is easily reduced during charging, and the charging is not hindered. From the viewpoint of obtaining higher cycle life performance, the content of barium sulfate is preferably 0.2 to 0.6% by mass.

また、鉛蓄電池B11~B16およびB3では、塗布性の評価がBであり、負極電極材料の構成成分を混合する際に、機械による塗布ができない。これらの電池に比べて、鉛蓄電池A11~A16およびA3では、塗布性が格段に向上している。 In lead-acid batteries B11 to B16 and B3, the applicability evaluation was B, and mechanical application was not possible when mixing the constituent components of the negative electrode material. Compared to these batteries, lead-acid batteries A11 to A16 and A3 have remarkably improved coating properties.

《鉛蓄電池A21~A34》
使用する各炭素材料の量、比表面積、および/または平均アスペクト比、必要に応じてさらに各炭素材料の平均粒子径D50を調節する。ケッチェンブラックに代えて、鉛蓄電池A27ではアセチレンブラックを用い、鉛蓄電池A33およびA34では活性炭を用いる。このようにして、粉体抵抗比R2/R1を表3に示すように変更する。これら以外は、鉛蓄電池A3と同様にして負極板を作製する。得られる負極板を用いる以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池A21~A34を組み立てる。なお、これらの鉛蓄電池における、負極電極材料の密度の設計値は、鉛蓄電池A3と同様に、4.1g/cmである。
《Lead-acid batteries A21 to A34》
Adjust the amount, specific surface area, and/or average aspect ratio of each carbon material used, and, if necessary, the average particle size D50 of each carbon material. Instead of Ketjenblack, lead-acid battery A27 uses acetylene black, and lead-acid batteries A33 and A34 use activated carbon. Thus, the powder resistance ratio R2/R1 is changed as shown in Table 3. Except for these, a negative electrode plate is produced in the same manner as the lead-acid battery A3. Lead-acid batteries A21 to A34 are assembled in the same manner as lead-acid battery A1, except that the obtained negative electrode plate is used. The design value of the density of the negative electrode material in these lead-acid batteries is 4.1 g/cm 3 as in lead-acid battery A3.

《鉛蓄電池A41~A43》
使用する各炭素材料の量、比表面積、および/または平均アスペクト比、必要に応じてさらに各炭素材料の平均粒子径D50を調節する。鉛蓄電池A43では、ケッチェンブラックに代えて、アセチレンブラックを用いる。このようにして、粉体抵抗比R2/R1を表3に示すように変更する。これら以外は、鉛蓄電池A1と同様にして負極板を作製し、得られる負極板を用いること以外は、鉛蓄電池A1と同様にして、鉛蓄電池A41~A43を組み立てる。ただし、これらの鉛蓄電池における、負極電極材料の密度の設計値は、鉛蓄電池A6と同様に、4.7g/cmである。
《Lead-acid batteries A41 to A43》
Adjust the amount, specific surface area, and/or average aspect ratio of each carbon material used, and, if necessary, the average particle size D50 of each carbon material. In the lead-acid battery A43, acetylene black is used instead of ketjen black. Thus, the powder resistance ratio R2/R1 is changed as shown in Table 3. Other than these, lead-acid batteries A41 to A43 are assembled in the same manner as lead-acid battery A1 except that a negative plate is produced in the same manner as lead-acid battery A1, and the resulting negative plate is used. However, the design value of the density of the negative electrode material in these lead-acid batteries is 4.7 g/cm 3 as in lead-acid battery A6.

鉛蓄電池A21~A34、およびA41~A43について、鉛蓄電池A1と同様に評価1および評価2について評価する。この評価結果を表3に示す。表3には、鉛蓄電池A3およびA6の結果も合わせて示す。 The lead-acid batteries A21 to A34 and A41 to A43 are evaluated for evaluation 1 and evaluation 2 in the same manner as the lead-acid battery A1. Table 3 shows the evaluation results. Table 3 also shows the results of lead-acid batteries A3 and A6.

Figure 0007180591000003
Figure 0007180591000003

表3に示されるように、粉体抵抗比R2/R1が15を超え230未満の場合には、高いサイクル寿命性能が得られる。また、230未満の場合には、負極ペーストの塗布性が高い。粉体抵抗比がこのような範囲で高いサイクル寿命性能が得られるのは、負極電極材料中に多くの導電ネットワークが形成されることによるものと考えられる。また負極ペーストの塗布性が向上するのは、粉体抵抗比R2/R1が上記の範囲である場合に、各炭素材料の表面状態が適正化され、溶媒の吸着が適度に抑制されることによるものと考えられる。より高いサイクル寿命性能が得られる観点からは、R2/R1比は、80以上230未満、または80以上220以下であることが好ましい。未化成の負極板の保存性能を向上する観点からは、負極電極材料の密度は4.7g/cm未満であることが好ましく、また、比表面積比S2/S1は、350以下であることが好ましい。これは、比表面積比S2/S1が350を超える場合、ペーストに混合する炭素材料の表面状態により、炭素材料の表面に吸着される溶媒量がより多くなり、塗布性を確保するためには硫酸根量を減らさねばならないためである。As shown in Table 3, when the powder resistance ratio R2/R1 is more than 15 and less than 230, high cycle life performance is obtained. Moreover, when it is less than 230, the applicability of the negative electrode paste is high. It is considered that the reason why the high cycle life performance is obtained in such a range of the powder resistance ratio is that many conductive networks are formed in the negative electrode material. In addition, the reason why the negative electrode paste can be applied is improved is that when the powder resistance ratio R2/R1 is within the above range, the surface state of each carbon material is optimized and the adsorption of the solvent is appropriately suppressed. It is considered to be a thing. From the viewpoint of obtaining higher cycle life performance, the R2/R1 ratio is preferably 80 or more and less than 230, or 80 or more and 220 or less. From the viewpoint of improving the storage performance of the unformed negative electrode plate, the negative electrode material preferably has a density of less than 4.7 g/cm 3 and a specific surface area ratio S2/S1 of 350 or less. preferable. This is because when the specific surface area ratio S2/S1 exceeds 350, the amount of solvent adsorbed on the surface of the carbon material increases depending on the surface state of the carbon material mixed in the paste. This is because the amount of roots must be reduced.

本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、制御弁式および液式の鉛蓄電池に適用可能であり、自動車もしくはバイクなどの始動用の電源や、自然エネルギーの貯蔵、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。 The lead-acid battery according to one aspect of the present invention is applicable to valve-regulated and liquid-type lead-acid batteries, and can be used as a starting power source for automobiles or motorcycles, for storing natural energy, and for electric vehicles (forklifts, etc.). It can be suitably used as a power supply for industrial power storage devices and the like.

1:鉛蓄電池
2:負極板
3:正極板
4:セパレータ
5a:負極用ストラップ
5b:正極用ストラップ
6a:負極柱
6b:正極柱
10:電槽
11:極板群
12:電解液
1: Lead storage battery 2: Negative electrode plate 3: Positive electrode plate 4: Separator 5a: Negative electrode strap 5b: Positive electrode strap 6a: Negative electrode column 6b: Positive electrode column 10: Battery case 11: Electrode plate group 12: Electrolyte

Claims (6)

鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、負極板と、正極板と、を備え、
前記負極板は、炭素材料と硫酸バリウムとを含有する負極電極材料を含み、
前記炭素材料は、32μm以上の粒子径を有する第1炭素材料と、32μm未満の粒子径を有する第2炭素材料と、を含み、
前記第2炭素材料は、少なくともカーボンブラックを含み、
前記負極電極材料中の前記第1炭素材料の含有量は、0.05質量%以上1.5質量%以下であり、
前記負極電極材料中の前記第2炭素材料の含有量は、0.1質量%以上1質量%以下であり、
前記第1炭素材料の粉体抵抗R1に対する、前記第2炭素材料の粉体抵抗R2の比:R2/R1が15を超え230未満であり、
前記負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.2質量%以上0.7質量%以下であり、
前記負極電極材料の密度は、4.1g/cm以上である、鉛蓄電池。
A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes a negative plate and a positive plate,
The negative electrode plate includes a negative electrode material containing a carbon material and barium sulfate,
The carbon material includes a first carbon material having a particle size of 32 μm or more and a second carbon material having a particle size of less than 32 μm,
The second carbon material contains at least carbon black,
The content of the first carbon material in the negative electrode material is 0.05% by mass or more and 1.5% by mass or less,
The content of the second carbon material in the negative electrode material is 0.1% by mass or more and 1% by mass or less,
The ratio of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material: R2/R1 is more than 15 and less than 230,
The content of barium sulfate in the negative electrode material is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less,
The lead-acid battery, wherein the negative electrode material has a density of 4.1 g/cm 3 or more.
鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、負極板と、正極板と、を備え、
前記負極板は、炭素材料と硫酸バリウムとを含有する負極電極材料を含み、
前記炭素材料は、32μm以上の粒子径を有する第1炭素材料と、32μm未満の粒子径を有する第2炭素材料と、を含み、
前記第2炭素材料は、少なくともカーボンブラックを含み、
前記負極電極材料中の前記第1炭素材料の含有量は、0.05質量%以上1.5質量%以下であり、
前記負極電極材料中の前記第2炭素材料の含有量は、0.1質量%以上1質量%以下であり、
前記第1炭素材料の粉体抵抗R1に対する、前記第2炭素材料の粉体抵抗R2の比:R2/R1が80以上220以下であり、
前記負極電極材料中の硫酸バリウムの含有量は、0.2質量%以上0.7質量%以下であり、
前記負極電極材料の密度は、3.8g/cm以上である、鉛蓄電池。
A lead-acid battery,
The lead-acid battery includes a negative plate and a positive plate,
The negative electrode plate includes a negative electrode material containing a carbon material and barium sulfate,
The carbon material includes a first carbon material having a particle size of 32 μm or more and a second carbon material having a particle size of less than 32 μm,
The second carbon material contains at least carbon black,
The content of the first carbon material in the negative electrode material is 0.05% by mass or more and 1.5% by mass or less,
The content of the second carbon material in the negative electrode material is 0.1% by mass or more and 1% by mass or less,
The ratio of the powder resistance R2 of the second carbon material to the powder resistance R1 of the first carbon material: R2/R1 is 80 or more and 220 or less,
The content of barium sulfate in the negative electrode material is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less,
The lead-acid battery, wherein the negative electrode material has a density of 3.8 g/cm 3 or more.
前記負極電極材料の密度は、4.1g/cm以上である、請求項2に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to claim 2, wherein the negative electrode material has a density of 4.1 g/cm3 or more. 前記負極電極材料の密度は、4.7g/cm未満である、請求項1~3のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the negative electrode material has a density of less than 4.7 g/cm 3 . 前記第1炭素材料の比表面積S1に対する、前記第2炭素材料の比表面積S2の比:S2/S1が350以下である、請求項4に記載の鉛蓄電池。 5. The lead-acid battery according to claim 4, wherein the ratio of the specific surface area S2 of said second carbon material to the specific surface area S1 of said first carbon material: S2/S1 is 350 or less. 前記第1炭素材料は、少なくとも黒鉛を含む、請求項1~のいずれか1項に記載の鉛蓄電池。 The lead-acid battery according to any one of claims 1 to 5 , wherein said first carbon material contains at least graphite.
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