铅蓄电池制造技术

本公开涉及一种铅蓄电池，其具备：具有单体电池室的电槽；设置于单体电池室内的极板组，所述极板组具有隔板、及隔着该隔板交替地层叠的正极板和负极板；以及收纳于单体电池室内的电解液。正极板和负极板各自具有：由电极材构成的电极材填充部、支撑电极材填充部的集电体、以及设置于集电体的上部周边部的耳部。负极的耳部具有含Sn的表面层。将电极材填充部的总表面积设为S1，将电极材填充部的表观总体积设为V1时，S1/V1大于或等于8.9cm‑1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铅蓄电池
本公开涉及铅蓄电池。
技术介绍
铅蓄电池由于可靠性优异且廉价，因此被广泛用于工业用、民生用等用途。特别是作为汽车用(所谓的蓄电池)的需求多。近年来，作为环境保护和燃料效率改善的举措，加速了在停车时使发动机停止并在出发时再启动的怠速停止系统车(以下，称为“ISS车”。)的开发。搭载于ISS车的铅蓄电池由于ISS车特有的以下情形而主要在不完全充电的状态、即部分充电(PSOC：PartialStateOfCharge)状态下使用。即，对于ISS车而言，会频繁地反复进行发动机的启动和停止。由于在发动机启动时需要大电流放电，因此其次数必然增加。除此之外，在ISS车停车时，以发动机为动力源的交流发电机也会停止，因此无法进行铅蓄电池的充电。即使在停车中也需要对电气安装件(例如空调)供电，因此放电负荷变多。使用PSOC状态下的铅蓄电池，会引起在以往的以满充电状态使用的状况下不发生的“耳部变薄现象”这样的问题。这是由于负极集电体的耳部(集电部)被用于放电反应等原因而导致耳部的厚度经时减少的现象。如果发生耳部变薄现象，则耳部的电阻增加，由此，铅蓄电池的性能(例如充放电特性及循环寿命)下降。如果耳部变薄现象进一步发展，则耳部断裂，由此会突然陷入无法从铅蓄电池得到输出这样的情形。这样的寿命模式也被称为“突然寿命”，在汽车用蓄电池中是应该特别避免的情形。专利文献1公开了如下内容：从抑制负极的耳部变薄现象的观点出发，对于在PSOC状态下使用的铅蓄电池，在负极栅格体的耳部设置铅-锡合金层，且使负极活性物质含有预定量的碳。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2010/032782号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题对于专利文献1的技术，由于能够抑制负极集电体的耳部变薄，因此认为能够延迟因耳部断裂所造成的突然寿命。然而，对于在ISS车、发电控制车等中使用的铅蓄电池，要求进一步长寿命化。从这样的观点出发，专利文献1的技术仍有改善的余地。本公开的目的在于，提供即使主要在部分充电状态(PSOC状态)下使用，也能够使用足够长时间的铅蓄电池。用于解决课题的方法本公开的一个方面所涉及的铅蓄电池具备：具有单体电池室的电槽；设置于单体电池室内的极板组，所述极板组具有隔板及隔着该隔板交替地层叠的正极板和负极板；以及收纳于单体电池室内的电解液。正极板具有：由正极材构成的正极材填充部、支撑正极材填充部的正极集电体、以及设置于该集电体的上部周边部的正极耳部。负极板具有：由负极材构成的负极材填充部、支撑负极材填充部的负极集电体、以及设置于该集电体的上部周边部的负极耳部。负极耳部具有含Sn的表面层。上述铅蓄电池中，将正极材填充部及负极材填充部的总表面积设为S1，将正极材填充部及负极材填充部的表观总体积设为V1时，S1/V1大于或等于8.9cm-1。根据满足上述条件的铅蓄电池，即使主要在PSOC状态下使用，也能够使用足够长时间。特别是通过负极耳部具有含Sn的表面层，能够充分抑制负极耳部的厚度经时变薄(耳部变薄)。因此，能够充分防止如下情形发生，即：耳部断裂，由此导致突然无法从铅蓄电池得到输出。需要说明的是，作为主要在PSOC状态下使用的铅蓄电池的寿命性能的指标，可举出“ISS循环特性”，其可以通过模拟了铅蓄电池在ISS车中的使用方法的循环试验来进行评价。另外，已知在将铅蓄电池进行过充电时会发生电解液中的水被分解为氧气和氢气的电解。如果发生电解，则通过电解产生的气体(氧气及氢气)被排出至体系外，因此电解液中的水分会减少。其结果是，电解液中的硫酸浓度上升，因正极板的腐蚀劣化等而造成容量进一步降低。此外，如果伴随电解液面的下降，极板从电解液露出，则会产生如下问题：放电容量急剧降低，或负极板与汇流排的连接部或汇流排自身发生腐蚀。即使电解液减少了，只要进行向电槽补给水的维护，就不会产生问题。但是，从降低维护频率的观点出发，要求抑制电解液中的水的减少。此外，基于本专利技术人等的见解可知：在PSOC下使用的铅蓄电池中，也会发生电解液的电解而导致电解液中的水分减少。其原因尚不明确，但关于其原因，本专利技术人等推测主要原因在于：即使在PSOC下，电极中活性物质处于满充电状态的部位也局部存在，在该部位会发生电解液的电解。负极集电部32的表面的至少一部分实质上包含Sn(锡)时，能够有效地抑制上述电解液的减少。即，本专利技术所涉及的铅蓄电池的减液性能(抑制电解液减少的性能)也优异。通过负极集电部32的表面的至少一部分实质上包含Sn(锡)而能够更充分地抑制电解液减少的原因并不明确，但本专利技术人等推测如下。即，由于负极集电部32的表面的铅露出变少，从而变得不易形成局部电池，因局部电池作用所引起的电解液的电解被抑制。其结果是，推测能够更充分地抑制电解液的减少。从进一步提高铅蓄电池的ISS循环特性的观点出发，除了负极耳部具有含Sn的表面层以外，还可以采用选自以下的一个或多个构成。(1)正极材的质量p1相对于负极材的质量n1之比p1/n1大于或等于1.15。这有助于ISS循环特性的提高。(2)负极材进一步含有具有磺酸基和/或磺酸盐基的树脂。这有助于ISS循环特性的提高。具有磺酸基和/或磺酸盐基的树脂可以是双酚系树脂。双酚系树脂可以是双酚与氨基苯磺酸及甲醛的缩合物。(3)电解液包含铝离子。这除了有助于ISS循环特性的提高以外，还有助于充电接受性及减液性能(抑制电解液减少的性能)的提高。铝离子的浓度可为0.02～0.14mol/L。(4)极板组在负极板与隔板之间具有无纺布，负极板与无纺布抵接。这除了有助于ISS循环特性的提高以外，还有助于减液性能的提高。无纺布可以是由下述纤维形成的无纺布，所述纤维为从玻璃纤维、聚烯烃系纤维及由纸浆构成的纤维所组成的组中选择的至少一种。(5)正极材的比表面积大于或等于4m2/g。这除了有助于ISS循环特性的提高以外，还有助于充电接受性的提高。(6)电解液的比重为1.25～1.29。这除了有助于ISS循环特性的提高以外，还有助于充电接受性的提高。进而，这会带来渗透短路及冻结的抑制效果、以及放电特性的提高效果。(7)如果将极板组的厚度设为D1，将极板组的层叠方向上的单体电池室的内部尺寸设为A1，则D1/A1大于或等于0.85。(8)表面层由Sn形成。这有助于ISS循环特性的提高。(9)负极材的比表面积大于或等于0.4m2/g。这除了有助于ISS循环特性的提高以外，还有助于放电特性的提高。(9)正极材中所含的正极活性物质的含量相对于正极材的质量p1为大于或等于95质量％，负极材中所含的负极活性物质的含量相对于负极材的质量n1为大于或等于93质量％。这除了有助于ISS循环特性的提高以外，还有助于低温高速率放电性能及充电接受性的提高。从进一步提高铅蓄电池的充电接受性的观点出发，负极材可以进一步含有碳质材料。碳质材料可以为科琴黑或鳞片状石墨。此外，隔板可以具有凸条、以及支撑该凸条的基体部，基体部的厚度为小于或等于0.3mm，凸条的高度可以为小于或等于0.6mm。专利技术的效果根据本公开，可提供即使主要在部分充电状态(PSOC状态)下使用也能够使用足够长时间的铅蓄电池。此外，根据本公开，可提供具有优异的减液性能的铅蓄电池。附图说明[图1]图1为表示实施方式涉及的铅蓄电池的立体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅蓄电池，其具备：具有单体电池室的电槽；设置于所述单体电池室内的极板组，所述极板组具有隔板、及隔着所述隔板交替地层叠的正极板和负极板；以及收纳于所述单体电池室内的电解液，所述正极板具有：由正极材构成的正极材填充部、支撑所述正极材填充部的正极集电体、以及设置于该集电体的上部周边部的正极耳部，所述负极板具有：由负极材构成的负极材填充部、支撑所述负极材填充部的负极集电体、以及设置于该集电体的上部周边部的负极耳部，所述负极耳部具有含Sn的表面层，将所述正极材填充部及所述负极材填充部的总表面积设为S1，将所述正极材填充部及所述负极材填充部的表观总体积设为V1时，S1/V1大于或等于8.9cm‑1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.11 JP PCT/JP2015/0848471.一种铅蓄电池，其具备：具有单体电池室的电槽；设置于所述单体电池室内的极板组，所述极板组具有隔板、及隔着所述隔板交替地层叠的正极板和负极板；以及收纳于所述单体电池室内的电解液，所述正极板具有：由正极材构成的正极材填充部、支撑所述正极材填充部的正极集电体、以及设置于该集电体的上部周边部的正极耳部，所述负极板具有：由负极材构成的负极材填充部、支撑所述负极材填充部的负极集电体、以及设置于该集电体的上部周边部的负极耳部，所述负极耳部具有含Sn的表面层，将所述正极材填充部及所述负极材填充部的总表面积设为S1，将所述正极材填充部及所述负极材填充部的表观总体积设为V1时，S1/V1大于或等于8.9cm-1。2.根据权利要求1所述的铅蓄电池，所述表面层由Sn形成。3.根据权利要求1或2所述的铅蓄电池，所述正极材的质量p1相对于所述负极材的质量n1之比p1/n1大于或等于1.15。4.根据权利要求3所述的铅蓄电池，所述正极材包含正极活性物质，所述负极材包含负极活性物质，所述正极活性物质的含量相对于所述正极材的质量p1为大于或等于95质量％，所述负极活性物质的含量相对于所述负极材的质量n1为大于或等于93质量％。5.根据权利要求1～4中任一项所述的铅蓄电池，所述负极材含有具有磺酸基和/或磺酸盐基的树脂。6.根据权利要求5所述的铅蓄电池，所述具有磺酸基和/或磺酸盐基...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒城裕司，平野贵之，大越哲郎，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP