Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к свинцово-кислотной аккумуляторной батарее заливного типа со свободным электролитом от пакета пластин и сепаратора внутри контейнера.

Уровень техники

[0002] Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи характеризуются тем, что они обладают высокой надежностью и низкой стоимостью, и поэтому их широко используют в качестве источника питания для запуска автомобильных двигателей, источника питания в автомобилях для гольфа и других электрических транспортных средствах, а также источника питания в устройствах бесперебойного электроснабжения и других промышленных устройствах.

[0003] В последние годы исследуются разнообразные способы повышения топливной экономичности автомобилей в целях предотвращения загрязнения воздуха и глобального потепления. Микрогибридные транспортные средства исследуются в качестве автомобилей, в которых реализованы методы повышения топливной экономичности, причем такие транспортные средства включают транспортные средства с системой останова холостого хода (далее называются термином «транспортные средства ISS» от англ. idling-stop system vehicles), которые уменьшают время работы двигателя, и транспортные средства с выработкой и контролем электроэнергии, которые обеспечивают эффективное использование вращения двигателя путем управления генератором переменного тока таким образом, чтобы как можно больше уменьшать нагрузку на двигатель.

[0004] В транспортном средстве ISS увеличено число циклов пуска двигателя, и сильноточный разряд свинцово-кислотной аккумуляторной батареи повторяется каждый раз, когда запускают транспортное средства. Кроме того, в транспортном средстве ISS или транспортном средстве с выработкой и контролем электроэнергии заряд часто оказывается недостаточным, поскольку уменьшается количество электроэнергии, вырабатываемой генератором переменного тока, и свинцово-кислотная аккумуляторная батарея заряжается периодически. По этой причине свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, используемая в транспортном средстве ISS, должна обладать способностью заряжаться как можно больше за короткий период времени, т.е. она должна обладать улучшенным приемом заряда.

[0005] Батарея, которая используется описанным выше способом, имеет мало возможностей для заряда и не становится полностью заряженной. Таким образом, батарея используется в состоянии частичного заряда. Далее термин «состояние частичного заряда» сокращенно обозначается как PSOC. Когда свинцово-кислотная аккумуляторная батарея используется в состоянии PSOC, ее срок службы обычно становится короче, чем в том случае, когда свинцово-кислотная аккумуляторная батарея используется в полностью заряженном состоянии. Считают, что причина, по которой срок службы сокращается при использовании в состоянии PSOC, заключается в том, что сульфат свинца, образующийся на отрицательной пластине во время разряда, укрупняется, и сульфату свинца становится трудно вернуться в состояние металлического свинца, который является продуктом заряда, когда зарядку и разрядку осуществляют в состоянии недостаточного заряда. Таким образом, чтобы продлить срок службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, которую используют в состоянии PSOC, необходимо улучшить прием заряда (обеспечить возможность осуществления зарядки в максимально возможной степени за короткий период времени), препятствовать повторным зарядке и разрядке в состоянии чрезмерно недостаточного заряда и уменьшить укрупнение сульфата свинца вследствие повторных зарядки и разрядки.

[0006] Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, используемая в состоянии PSOC, имеет мало возможностей зарядиться и не достигает полностью заряженного состояния. Таким образом, затрудняется перемешивание электролита, что сопровождается образованием газообразного водорода в контейнере. По этой причине в нижней части контейнера имеется более высокая концентрация электролита, разбавленный электролит присутствует в верхней части контейнера, и электролит приобретает слоистую структуру в данном типе свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Когда концентрация электролита является высокой, прием заряда становится все более затруднительным (реакции заряда протекают с повышенным затруднением), и срок службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи еще больше сокращается.

[0007] Таким образом, в современных автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторных батареях улучшение приема заряда стало очень важной задачей, решение которой позволит осуществлять высокоскоростной разряд на нагрузку при зарядке в течение короткого периода времени и улучшать характеристику срока службы батарей, используемых в состоянии PSOC.

[0008] Свинцово-кислотной аккумуляторной батарее присущ высокий прием заряда положительным активным материалом, но прием заряда отрицательным активным материалом является плохим. Таким образом, прием заряда отрицательным активным материалом необходимо улучшить для улучшения приема заряда свинцово-кислотной аккумуляторной батареей. По этой причине предпринятые попытки были направлены почти исключительно на улучшение приема заряда отрицательным активным материалом. Японская выложенная патентная заявка № 2003-36882 и японская выложенная патентная заявка № 07-2013312 предлагают улучшение приема заряда и повышение срока службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в состоянии PSOC путем увеличения количества углеродистого электропроводного материала, добавляемого к отрицательному активному материалу.

[0009] Однако эти предложения ограничены клапанно-регулируемыми свинцово-кислотными аккумуляторными батареями, в которых электролит пропитан в сепараторы, называемые держателями, и не допускается присутствие свободного электролита внутри контейнера; и их применение невозможно в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее заливного типа, в которой электролит свободен от пакета пластин и сепараторов в контейнере. В свинцово-кислотной аккумуляторной батарее заливного типа можно рассматривать повышение количества углеродистого электропроводного материала, добавляемого к отрицательному активному материалу, но когда в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее заливного типа количество углеродистого электропроводного материала, добавленного к отрицательному активному материалу, чрезмерно повышается, присутствующий в отрицательном активном материале углеродистый электропроводный материал попадает в электролит и загрязняет его и, в худшем случае, вызывает внутреннее короткое замыкание. Таким образом, количество углеродистого электропроводного материала, добавляемого к отрицательному активному материалу, должно быть ограничено в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее заливного типа, и существует предел улучшения приема заряда для всей свинцово-кислотной аккумуляторной батареи путем добавления углеродистого электропроводного материала к отрицательному активному материалу.

[0010] Клапанно-регулируемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея имеет низкую емкость аккумуляторов, поскольку количество электролита является ограниченным, и страдает от явления, называемого «тепловой нестабильностью», когда температура эксплуатации высока, и, таким образом, следует избегать использования в условиях высокой температуры, например, в моторном отсеке. По этой причине батарея должна быть установлена в багажнике или аналогичном отсеке в том случае, когда в автомобиле используется клапанно-регулируемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея. Однако когда батарея установлена в багажнике или аналогичном отсеке, увеличивается система проводов, и это не является предпочтительным. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея заливного типа, которая не имеет такого ограничения, предпочтительно используется в качестве автомобильной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Таким образом, существует острая потребность в улучшении приема заряда свинцово-кислотной аккумуляторной батареи заливного типа в связи с широкораспространенным использованием транспортных средств ISS.

[0011] С другой стороны, в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее к отрицательному активному материалу добавляют органическое соединение, которое служит подавлению укрупнения отрицательного активного материала, чтобы уменьшить укрупнение отрицательного активного материала, происходящее вследствие зарядки и разрядки, подавлять уменьшение площади поверхности отрицательного электрода и поддерживать высокую реакционную способность в реакциях заряда и разряда. В качестве органического соединения для подавления укрупнения отрицательного активного материала традиционно используется лигнин как основной компонент древесины. Однако лигнин имеет широкое разнообразие структур, в которых множество структурных единиц соединено сложными способами, и обычно он содержит карбонильную группу и другие участки, которые легко окисляются или восстанавливаются. Поэтому эти участки окисляются или восстанавливаются и разлагаются, когда свинцово-кислотная аккумуляторная батарея заряжается и разряжается. Соответственно, эффект подавления снижения характеристик, вызванный добавлением лигнина к отрицательному активному материалу, не может сохраняться в течение продолжительного периода времени. Лигнин обладает побочным эффектом, заключающимся в том, что тормозятся реакции заряда и разряда отрицательного активного материала, и улучшение приема заряда является ограниченным, поскольку лигнин адсорбирует ионы свинца, выделяющиеся из сульфата свинца во время зарядки, и реакционная способность ионов свинца уменьшатся. Таким образом, лигнин, добавленный к отрицательному активному материалу, улучшает характеристики разряда, но существует проблема в том, что лигнин улучшает прием заряда.

[0012] В связи с вышеизложенным, существует также предложение о добавлении лигнинсульфоната натрия, в котором сульфоновая группа была введена в α-положение боковой цепи фенилпропановой структуры, которая представляет собой базовую структуру лигнина; продукта конденсации формальдегида, бисфенола и аминобензолсульфокислоты или подобного вещества к отрицательному активному материалу вместо лигнина.

[0013] Например, в японской выложенной патентной заявке № 11-250913 и японской выложенной патентной заявке № 2006-196191 раскрыто добавление углеродистого электропроводного материала, а также продукта конденсации формальдегида, бисфенола и аминобензолсульфокислоты к отрицательному активному материалу. В частности, в японской выложенной патентной заявке № 2006-196191 раскрыто, что продукт конденсации формальдегида, бисфенола и аминобензолсульфокислоты выбирают в качестве органического соединения, предназначенного для подавления укрупнения сульфата свинца вследствие зарядки и разрядки; поддерживается эффект подавления укрупнения сульфоната свинца; и углеродистый электропроводный материал добавляют, чтобы улучшить прием заряда. В японской выложенной патентной заявке № 2003-051306 раскрыто, что электропроводный углерод и активированный уголь добавляют к отрицательному активному материалу, чтобы улучшить характеристики разряда в состоянии PSOC.

[0014] Кроме того, в японской выложенной патентной заявке № 10-40907 описана свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, в которой увеличена удельная площадь поверхности положительного активного материала, чтобы увеличить разрядную емкость. В этой свинцово-кислотной аккумуляторной батарее положительный активный материал выполнен более мелким, и его удельная площадь поверхности увеличена путем добавления лигнина к электролиту, когда батарея претерпевает формирование. Изобретение, описанное в японской выложенной патентной заявке № 10-40907, используется для увеличения разрядной емкости батареи, и не получено никакого существенного эффекта в отношении улучшения характеристик циклирования в состоянии PSOC и приема заряда, требуемых в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее для транспортного средства с остановом холостого хода и транспортного средства с выработкой и контролем электроэнергии.

[0015] Документы уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1: японская выложенная патентная заявка № 2003-36882

Патентный документ 2: японская выложенная патентная заявка № 07-201331

Патентный документ 3: японская выложенная патентная заявка № 11-250913

Патентный документ 4: японская выложенная патентная заявка № 2006-196191

Патентный документ 5: японская выложенная патентная заявка № 2003-051306

Патентный документ 6: японская выложенная патентная заявка № 10-40907

Раскрытие изобретения

[0016] Как описано выше, традиционные предложения сосредоточены на улучшении характеристик отрицательного активного материала в целях улучшения приема заряда свинцово-кислотной аккумуляторной батареей заливного типа и улучшения характеристик срока службы в состоянии PSOC. Однако существует ограничение на улучшение характеристик приема заряда и срока службы в состоянии PSOC, и трудно сделать дальнейшие улучшения характеристик свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, используемой в состоянии PSOC только за счет улучшения приема заряда отрицательным активным материалом и улучшения характеристики срока службы.

[0017] Задача настоящего изобретения заключается в дальнейшем улучшении характеристик приема заряда и срока службы в состоянии PSOC свинцово-кислотной аккумуляторной батареи заливного типа, в которой зарядка осуществляется периодически за короткий период времени, а высокоскоростная разрядка (стартерный разряд) на нагрузку осуществляется в состоянии частичного заряда.

[0018] Настоящее изобретение относится к свинцово-кислотной аккумуляторной батарее заливного типа, имеющей конфигурацию, в которой пакет пластин помещен в контейнер вместе с электролитом, причем пакет пластин получен укладкой отрицательной пластины с набитым в отрицательный токосъемник отрицательным активным материалом, положительной пластины с набитым в положительный токосъемник положительным активным материалом и расположенного между ними сепаратора, при этом зарядка осуществляется периодически, а высокоскоростная разрядка на нагрузку осуществляется в состоянии частичного заряда.

[0019] К отрицательному активному материалу в настоящем изобретении добавлены, по меньшей мере, углеродистый электропроводный материал и органическое соединение, которое служит подавлению укрупнения отрицательного активного материала вследствие повторяющихся зарядки и разрядки (далее называется «органическим соединением для подавления укрупнения отрицательного активного материала). Положительные пластины выполнены так, что суммарная площадь поверхности [м²] положительного активного материала на единицу объема пакета пластин [см³] составляет в интервале от 3,5 до 15,6 [м²/см³].

[0020] Использованный в настоящем документе термин «объем пакета пластин» представляет собой кажущийся объем пакета пластин для случая, при котором та часть каждой детали пакета пластин, которая задействована в выработке электроэнергии и которая помещена внутри отдельного аккумулятора, который представляет собой наименьшую единицу свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, рассматривается в целом без учета выемок и выступов на внешней поверхности.

[0021] В пакете пластин, выполненном укладкой положительной пластины и отрицательной пластины через сепаратор, образуются выемки и выступы теми частями сепаратора, которые выступают из пластин, поскольку сепаратор выполнен большим, чем положительная пластина и отрицательная пластина. Когда необходимо вычислить объем пакета пластин, такие выемки и выступы не учитывают и вычисляют объем части, принимающей фактическое участие в выработке электроэнергии.

[0022] В настоящем изобретении части внутри каждой детали пакета пластин, за исключением пластинчатых лепестков и пластинчатых ножек положительных токосъемников и отрицательных токосъемников (части, исключающие только пластинчатые лепестки в том случае, когда пластинчатые ножки не предусмотрены, и это же применяется ниже), представляют собой части пакета пластин, задействованные в выработке электроэнергии. В настоящем описании [см³] используют в качестве единицы объема пакета пластин. Способ вычисления объема пакета пластин описан более подробно ниже в описании вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0023] Термин «суммарная площадь поверхности положительного активного материала» означает суммарную площадь поверхности положительного активного материала всех положительных пластин, составляющих пакет пластин, заключенный в одном аккумуляторе, который представляет собой наименьшую единицу свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Площадь поверхности Sk положительного активного материала, набитого в k-ю положительную пластину, можно выразить математическим произведением массы активного материала и удельной площади поверхности активного материала, набитого в k-ю положительную пластину. Площадь поверхности может быть выражена уравнением Sp=S1+S2+...+Sn, где n - число положительных пластин, составляющих единый пакет пластин, а Sp - суммарная площадь поверхности положительного активного материала. В настоящем изобретении «суммарную площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин» получают делением описанной выше «суммарной площади поверхности положительного активного материала» на «объем пакета пластин», определенный указанным выше образом. В настоящем описании квадратный метр [м²] используют в качестве единицы суммарной площади поверхности положительного активного материала, а грамм [г] используют в качестве единицы массы активного материала, чтобы не дать численному значению «суммарной площади поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин» стать чрезмерно большим. Таким образом, [м²/г] представляет собой единицу удельной площади поверхности. В настоящем изобретении удельную площадь поверхности активного материала измеряют используя следующий способ измерения.

[0024] В предпочтительном аспекте настоящего изобретения используют отрицательную пластину, в которой к отрицательному активному материалу добавлены по меньшей мере углеродистый электропроводный материал и органическое соединение, способное подавлять укрупнение отрицательного активного материала; и положительные пластины выполнены так, что суммарная площадь поверхности [м²] положительного активного материала на единицу объема пакета пластин [см³] составляет в интервале от 3,5 до 15,6 [м²/см³], и так, что суммарная площадь поверхности [см²] положительного активного материала на единицу объема пакета пластин [см³] составляет в интервале от 2,8 до 5,5 [см²/см³]. В настоящем описании квадратный метр [м²] используют в качестве единицы суммарной площади поверхности положительного активного материала, как описано выше, и [см²] используют в качестве единицы суммарной площади поверхности положительных пластин.

[0025] Использованный в настоящем документе термин «суммарная площадь поверхности положительной пластины» означает суммарную площадь поверхности той части положительной пластины, которая задействована в выработке электроэнергии и которая находится внутри отдельного аккумулятора, представляющего собой наименьшую единицу свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. В настоящем изобретении число положительных пластин, составляющих пакет пластин, умножают на сумму (двойное произведение вертикального размера и горизонтального размера рамочного сечения токосъемника в том случае, когда рамочное сечение токосъемника имеет квадратную или прямоугольную форму) [см²] площади поверхности лицевой и обратной сторон части каждой положительной пластины, за исключением пластинчатого лепестка и пластинчатой ножки токосъемников, чтобы тем самым вычислить суммарную площадь поверхности положительных пластин, и частное, полученное при делении «суммарной площади поверхности положительной пластины» на «объем пакета пластин», представляет собой «суммарную площадь поверхности положительных пластин на единицу объема пакета пластин».

[0026] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что когда суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин задана в подходящем интервале, перенапряжение реакции в реакции заряда положительного активного материала можно уменьшить, чтобы способствовать протеканию реакции заряда, и прием заряда положительным активным материалом можно улучшать; и что прием заряда всей свинцово-кислотной аккумуляторной батареей можно улучшать выше уровня традиционной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, и срок службы в случае эксплуатации в состоянии PSOC можно дополнительно увеличить, когда положительную пластину с улучшенным вышеописанным образом приемом заряда используют вместе с отрицательной пластиной с улучшенными характеристиками срока службы и улучшенного приема заряда (далее называется термином «отрицательная пластина с улучшенными характеристиками») путем добавления к отрицательному активному материалу, по меньшей мере, углеродистого электропроводного материала и органического соединения для подавления укрупнения отрицательного активного материала.

[0027] Было также обнаружено, что прием заряда всей свинцово-кислотной аккумуляторной батареей и характеристику срока службы в том случае, когда свинцово-кислотную аккумуляторную батарею используют в состоянии PSOC, можно дополнительно улучшить, используя отрицательную пластину с улучшенными характеристиками, устанавливая суммарную площадь поверхности положительных пластин на единицу объема пакета пластин в подходящем интервале после того, как суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин установлена в подходящем интервале.

[0028] В настоящем изобретении термины «суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин» и «суммарная площадь поверхности положительных пластин на единицу объема пакета пластин» были вновь введены в качестве параметров для более точного описания конфигурации положительных пластин, требуемой для получения эффекта, при котором перенапряжение реакции в реакции заряда положительного активного материала уменьшается, способствуя протеканию реакции заряда.

[0029] Чтобы получить желательный эффект, при котором перенапряжение реакции в реакции заряда положительного активного материала уменьшается, способствуя протеканию реакции заряда, можно рассмотреть определение интервала удельной площади поверхности положительного активного материала как, например, широкого интервала, но невозможно однозначно ограничить конфигурацию положительных пластин, требуемую для получения указанного эффекта, просто определив удельную площадь поверхности положительного активного материала. Другими словами, количество активного материала можно увеличивать, чтобы тем самым получить эффект, при котором перенапряжение реакции в реакции заряда положительного активного материала уменьшается, способствуя протеканию реакции заряда, даже когда используют активный материал, имеющий узкую удельную площадь поверхности. Таким образом, невозможно точно определить конфигурацию положительных пластин, требуемую для получения вышеуказанного эффекта, просто определив интервал удельной площади поверхности.

[0030] Можно получить такой же эффект путем увеличения числа пластин и суммарной площади поверхности положительных пластин. Однако в реальной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее количество активного материала и площадь поверхности (число пластин) невозможно задавать свободно вследствие ограничения, налагаемого тем фактом, что пакет пластин заключен в фиксированном объеме батареи, чтобы получить требуемую емкость, как предусматривает, например, японский промышленный стандарт (JIS) D 5301. В настоящем изобретении, чтобы строго оговорить конфигурацию положительных пластин, требуемую для получения желательного эффекта, с учетом данных ограничений, «суммарную площадь поверхности положительного активного материала», которая представляет собой математическое произведение удельной площади поверхности и массы активного материала, используют вместо удельной площади поверхности; «суммарную площадь поверхности положительных пластин», которая представляет собой сумму площади поверхности той части положительных пластин, которая задействована в выработке электроэнергии, используют вместо числа пластин; и частное, полученное делением суммарной площади поверхности положительных пластин на объем пакета пластин, используют в качестве суммарной площади поверхности положительных пластин на единицу объема пакета пластин, и оно представляет собой параметр для определения конфигурации положительных пластин.

[0031] В том случае, когда суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин составляет менее чем 3,5 м²/см³, эффект улучшения приема заряда всей свинцово-кислотной аккумуляторной батареей не может быть заметно получен, но когда суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин составляет 3,5 м²/см³ или более, можно заметно получить эффект улучшения приема заряда всей свинцово-кислотной аккумуляторной батареей. Когда прием заряда всей свинцово-кислотной аккумуляторной батареей можно улучшать, характеристику срока службы батареи в случае использования в состоянии PSOC можно улучшать, поскольку высокоскоростной разряд на нагрузку в состоянии PSOC можно осуществлять беспрепятственно, и можно подавлять укрупнение сульфата свинца, который представляет собой продукт разряда, вследствие повторяющихся зарядки и разрядки в состоянии недостаточного заряда.

[0032] Когда величина суммарной площади поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин становится чрезмерно большой, срок службы положительной пластины сокращается, и невозможно получить свинцово-кислотную аккумуляторную батарею, способную выдерживать фактическое применение, поскольку положительный активный материал становится слишком мелкодисперсным, структура активного материала разрушается повторяющимися зарядкой и разрядкой, и возникает явление, называемое образованием шлама. Поэтому суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин не может быть просто увеличена чрезмерным образом. В результате экспериментирования стало очевидно, что характеристики приема заряда и срока службы батареи можно улучшить, когда суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин составляет 3,5 м²/см³ или более, и что явление, при котором положительный активный материал образует шлам, становится заметно выраженным, когда величина суммарной площади поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин превышает 15,6 м²/см³. Таким образом, суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин предпочтительно задана в интервале от 3,5 м²/см³ или более до 15,6 м²/см³ или менее.

[0033] Другими словами, когда свинцово-кислотную аккумуляторную батарею собирают, используя отрицательную пластину с улучшенными характеристиками за счет добавления, по меньшей мере, углеродистого электропроводного материала и органического соединения, способного подавлять укрупнение отрицательного активного материала вследствие зарядки и разрядки, и положительную пластину, в которой суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин по отношению к реакциям разряда находится в интервале от 3,5 м²/см³ или более до 15,6 м²/см³ или менее, возможно дальнейшее улучшение приема заряда выше уровня традиционной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, в которой прием заряда улучшен полностью за счет улучшения характеристик отрицательного электрода, и обеспечение высокоскоростного разряда на нагрузку в состоянии PSOC. Когда свинцово-кислотную аккумуляторную батарею собирают, используя такие отрицательную и положительную пластины, как описанные выше, можно получить свинцово-кислотную аккумуляторную батарею, в которой можно подавлять укрупнение сульфата свинца, который представляет собой продукт разряда, вследствие повторяющихся зарядки и разрядки в состоянии недостаточного заряда, и можно улучшить характеристику срока службы, когда батарею используют в состоянии PSOC.

[0034] В настоящем изобретении углеродистый материал, добавляемый к отрицательному активному материалу для улучшения приема заряда отрицательным активным материалом, представляет собой электропроводный материал на основе углерода и может быть по меньшей мере одним, выбранным из группы углеродистых электропроводных материалов, включающей графит, углеродную сажу, активированный уголь, углеродное волокно и углеродные нанотрубки.

[0035] Углеродистый электропроводный материал предпочтительно представляет собой графит, а предпочтительнее - чешуйчатый графит. Диаметр зерен чешуйчатого графита предпочтительно составляет 100 мкм или более.

[0036] Электрическое удельное сопротивление чешуйчатого графита составляет на один порядок величины меньше, чем электрическое удельное сопротивление ацетиленовой сажи или другой углеродной сажи, и когда чешуйчатый графит используют в качестве углеродистого электропроводного материала, добавляемого к отрицательному активному материалу, электрическое сопротивление отрицательного активного материала уменьшается и можно улучшать прием заряда.

[0037] Реакции заряда отрицательного активного материала зависят от концентрации ионов свинца, растворяемых из сульфата свинца, который представляет собой продукт разряда, и прием заряда увеличивается по мере увеличения количества ионов свинца. Углеродистый электропроводный материал, добавляемый к отрицательному активному материалу, дает эффект тонкого диспергирования сульфата свинца, образованного отрицательным активным материалом во время разряда. Когда циклы зарядки и разрядки повторяются в состоянии недостаточного заряда, сульфат свинца в качестве продукта разряда становится крупным, уменьшается концентрация ионов свинца, растворяемых из отрицательного активного материала, и уменьшается прием заряда, но если углеродистый электропроводный материал добавлен к отрицательному активному материалу, то укрупнение сульфата свинца подавляется, сульфат свинца сохраняется в мелкодисперсном состоянии, и концентрация растворяемых из сульфата свинца ионов свинца может поддерживаться высокой. Таким образом, прием заряда отрицательной пластиной может сохраняться высоким в течение продолжительного периода времени.

[0038] Органическое соединение, добавляемое к отрицательному активному материалу для снижения укрупнения отрицательного активного материала вследствие зарядки и разрядки, предпочтительно содержит продукт конденсации формальдегида, бисфенола и аминобензолсульфокислоты в качестве основного компонента.

[0039] В этом случае путем экспериментирования было обнаружено, что благоприятные результаты можно получать, используя в качестве продукта конденсации формальдегида, бисфенола и аминобензолсульфокислоты продукт конденсации формальдегида, бисфенола A и натриевой соли аминобензолсульфокислоты, химическая структура которого выражена представленной ниже химической формулой 1:

[Химическая формула 1]

где R₁ и R₂ представляют собой водород или

(исключая случай, в котором R₁ и R₂ оба представляют собой водород).

[0040] Продукт конденсации формальдегида, бисфенола и аминобензолсульфокислоты дает эффект подавления укрупнения отрицательного активного материала таким же образом, как и лигнин, и, кроме того, в нем не содержится участок, который легко окисляется или восстанавливается во время зарядки и разрядки свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Поэтому эффект подавления укрупнения отрицательного активного материала вследствие зарядки и разрядки можно поддерживать, когда описанный выше продукт конденсации добавлен к отрицательному активному материалу. Поскольку лигнин адсорбирует ионы свинца, выделяющиеся из сульфата свинца во время зарядки, и реакционная способность ионов свинца уменьшается, существует побочный эффект, заключающийся в том, что блокируются реакции заряда и разряда отрицательного активного материала, и ограничивается улучшение приема заряда. Однако описанный выше продукт конденсации дает небольшой побочный эффект, заключающийся в том, что блокируются реакции заряда и разряда, поскольку его количество, адсорбированное с ионами свинца, мало по сравнению с лигнином. Таким образом, можно сохранять улучшенный прием заряда отрицательным активным материалом, можно подавить уменьшение реакционной способности при заряде и разряде вследствие повторяющихся зарядки и разрядки, и можно улучшать характеристики приема заряда и срока службы отрицательной пластины, когда продукт конденсации формальдегида, бисфенола и аминобензолсульфокислоты добавляют вместе с углеродистым электропроводным материалом к отрицательному активному материалу.

[0041] Поверхность сепаратора, обращенная к поверхности отрицательной пластины, из двух поверхностей в направлении толщины сепаратора предпочтительно выполнена содержащей нетканое полотно, включающее волокна по меньшей мере одного вещества, выбранного из группы, состоящей из стекла, целлюлозы и полиолефина, в том случае, когда органическое соединение для снижения укрупнения отрицательного активного материала вследствие зарядки и разрядки, представляет собой соединение, содержащее продукт конденсации формальдегида, бисфенола и аминобензолсульфокислоты в качестве основного компонента, и углеродистый электропроводный материал представляет собой по меньшей мере один, выбранный из группы материалов, которую составляют графит, углеродная сажа, активированный уголь, углеродное волокно и углеродные нанотрубки.

[0042] В том случае, когда используют сепаратор, выполненный описанным выше образом, экспериментальным путем подтверждено, что можно получить особенно предпочтительные результаты, когда величина суммарной площади поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин находится в интервале от 3,5 м²/см³ или более до 15,6 м²/см³ или менее.

[0043] В настоящем изобретении обнаружено, что можно получать заметный эффект, при котором характеристики приема заряда свинцово-кислотной аккумуляторной батареи и срока службы во время использования в состоянии PSOC улучшаются за счет комбинированного использования отрицательной пластины с улучшенными характеристиками (характеристиками приема заряда и срока службы) и положительной пластины, в которой суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин находится в подходящем интервале, и что характеристики приема заряда и срока службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи при использовании в состоянии PSOC дополнительно улучшаются за счет комбинированного использования отрицательной пластины с улучшенными характеристиками и положительной пластины, в которой суммарная площадь поверхности положительного активного материала на единицу объема пакета пластин находится в подходящем интервале, и суммарная площадь поверхности положительных пластин на единицу объема пакета пластин находится в подходящем интервале.

[0044] Отрицательная