(57)【要約】    【課題】  負極用のペースト状活物質の混練や集電体に充填する製造工程が容易であるとともに、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を提供する。    【解決手段】  カーボン繊維を、繊維長が３０μｍ〜１．５ｍｍに粉砕したカーボン繊維を用いる。そして、従来から使用がされているペースト状活物質中に、粉砕したカーボン繊維を負極活物質に対して、０．２〜３％含有させてペースト状活物質を作製する。そして、作製したペースト状活物質を集電体に充填して負極板を作製し、該負極板を用いて制御弁式鉛蓄電池を作製する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維長が３０μｍ〜１．５ｍｍに粉砕したカーボン繊維を、負極活物質に含有する負極板を用いることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【請求項２】
前記カーボン繊維を、前記負極活物質に対して、０．２〜３質量％含有する負極板を用いることを特徴とする請求項１記載の制御弁式鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御弁式鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御弁式鉛蓄電池は安価で信頼性が高いという特徴を有するために、無停電電源装置や自動車用バッテリなどに広く使用されている。近年、これらに使用されている制御弁式鉛蓄電池の長寿命化の要望が高まっている。
【０００３】
これらの制御弁式鉛蓄電池は、一般的にペースト式正極板及びペースト式負極板を、ガラス繊維製のセパレータを介して積層・溶接した極板群を作製し、該極板群を電槽に挿入して作製するものである。そして、制御弁式鉛蓄電池は、ペースト式正極板、ペースト式負極板及びセパレータに、電解液として希硫酸を染み込ませた状態で使用している。
【０００４】
ここで、制御弁式鉛蓄電池を長寿命化する手法として、放電後の充電量を少なくすることによって、過充放を避けて、正極集電体の腐食を抑制して長寿命化をする方法がある。この方法によって、正極板の寿命向上を図ることができ、制御弁式鉛蓄電池を長寿命化することができる。
【０００５】
一方、負極板の改良による制御弁式鉛蓄電池の長寿命化をする手法としては、負極活物質中に硫酸バリウム、リグニン、カーボン等を添加する手法が知られている。特に、繊維状のカーボンを負極板の負極活物質に添加する検討がされている（例えば、特許文献１参照。）。そして、繊維状のカーボンを負極活物質に添加すると、充電性能が向上し、その結果、寿命性能が向上することが知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２８３１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、繊維状のカーボンを負極活物質に添加した負極板を作製するには、あらかじめ繊維状のカーボンを含むペースト状活物質を混練して作製しておき、該ペースト状活物質を鉛−カルシウム合金等を用いた集電体に充填する工程が必要となる。そして、繊維状のカーボンを含むペースト状活物質は、混練が難しくなったり、集電体に充填する工程が困難になるなどの問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記した課題を解決するものであり、ペースト状活物質の混練や集電体に充填する製造工程が容易であるとともに、充電性能に優れており、その結果、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明に係わる制御弁式鉛蓄電池は、負極活物質に添加されるカーボンは、導電性を有するカーボン繊維を粉砕して、繊維長を３０μｍ〜１．５ｍｍにしたものであることを特徴としている。加えて、負極活物質に添加する粉砕したカーボン繊維の添加量は、負極活物質の質量に対して、０．２〜３質量％であることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、請求項１の発明は、繊維長が３０μｍ〜１．５ｍｍに粉砕したカーボン繊維を、負極活物質に含有する負極板を用いることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記カーボン繊維を、前記負極活物質に対して、０．２〜３質量％含有する負極板を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、本発明に係わる制御弁式鉛蓄電池は、ペースト状活物質の混練や集電体に充填する工程が容易であるとともに、充電性能に優れており、その結果、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を提供することができるために工業上有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下において、本発明の実施をするための最良の形態を詳細に説明する。
【００１４】
１．制御弁式制御弁式鉛蓄電池の作製
制御弁式制御弁式鉛蓄電池の正極板及び負極板は、集電体である鉛−カルシウム−錫合金からなる格子体に、鉛粉と添加剤と水と硫酸を混練したペースト状の活物質を充填・熟成・乾燥して作製したいわゆるペースト式電極板であり、従来から使用している方式で作製した。
【００１５】
活物質の質量比率は、正極板の活物質質量が１に対して、負極板の活物質質量は０．７５とした。なお、負極活物質中には、添加剤としてリグニン、硫酸バリウム、導電剤としてカーボンを添加した。ここで、添加剤として、後述するような各種のカーボンを用いた。
【００１６】
すなわち、後述する表１の「カーボン粒子」としてアセチレンブラックを使用し、「カーボン短繊維」としてトレカチョップドファイバー（東レ株式会社製）を使用し、「カーボン繊維粉砕品」としてトレカミルドファイバー（東レ株式会社製）を使用し、それらを従来から使用されている添加剤としてリグニン、硫酸バリウム等を含むペースト状活物質中に添加して負極板を作製した。
【００１７】
ここで、本発明に係わるカーボン繊維粉砕品を使用すると、粉砕していないカーボン繊維を使用した場合に比べて、ペースト状活物質中の混練が容易になるとともに、混練したペースト状活物質を集電体へ充填する際も容易にすることができる（表１）。
【００１８】
作製した正極板５枚と負極板６枚を、ガラス繊維製のセパレータを介して積層し、各電極板の耳部を鉛のストラップで溶接して接続した極板群を、ＡＢＳ樹脂製の電槽に６セルを挿入したのち、硫酸を注入して電槽内化成を行い、１２Ｖ−５０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００１９】
２．制御弁式鉛蓄電池の寿命試験
後述するカーボンの種類及び添加量のみが異なる負極板を用いた制御弁式鉛蓄電池は、極板群が接地面に対して水平横置きになる様に設置をして寿命試験をした。すなわち、作製した制御弁式鉛蓄電池を満充電した後に、２５℃、１０Ａ（０．２ＣＡ）の定電流で４時間の放電をし、１４．７Vの定電圧で放電量の１０２％の充電をするサイクル寿命試験を行った。
【００２０】
各制御弁式鉛蓄電池は、１００サイクル毎に２５℃にし、１０Ａ（０．２ＣＡ）で終止電圧として１０．８Ｖまで放電をして、放電容量が３０Ａｈを切った時点を寿命とした。一方、寿命に達していない制御弁式鉛蓄電池は、１０Ａ（０．２ＣＡ）の定電流で放電量の１２０％を充電した後に、上記した寿命試験を継続した。
【００２１】
３．制御弁式鉛蓄電池の寿命試験結果
作製した制御弁式鉛蓄電池のサイクル寿命を測定した結果を表１に示す。表１から、本発明に係わる制御弁式鉛蓄電池は、長寿命化できることがわかる。
【００２２】
寿命時点の制御弁式鉛蓄電池に調査よって、寿命の原因は、負極板の活物質中の硫酸鉛の蓄積による容量低下であることが確認できた。すなわち、本発明に係わる制御弁式鉛蓄電池は、負極活物質の容量低下が少なく充電性能に優れており、その結果、長寿命な制御弁式鉛蓄電池を提供することができたものと考えられる。
【００２３】
なお、カーボン繊維粉砕品の添加量が３質量％以下では、ペースト状活物質の混練性、集電体への充填性が良好であることも明らかになった。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
なお、カーボン繊維粉砕品として、上記したトレカミルドファイバー（東レ株式会社製）の替りに、ドナカーボ・ミルド（ドナック株式会社製）を使用して負極板を作製した場合にも、ほぼ同様の良好な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明を用いると、無停電電源装置や自動車用バッテリなどに広く使用されている制御弁式鉛蓄電池の製造が容易であり、寿命性能を向上させることができる。