JP6728772B2 - Electrode, lead-acid battery and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、フェノール系樹脂、樹脂組成物、電極、鉛蓄電池及びこれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a phenolic resin, a resin composition, an electrode, a lead storage battery, and a method for manufacturing these.
自動車用鉛蓄電池は、エンジン始動用及び電装品の電力供給用として広汎に用いられている。近年、環境保護及び燃費改善の取り組みとして、車両の一時停止時にはエンジンを止め、発進時に再始動するアイドリング・ストップ・システム(以下、「ISS」という)が実施され始めている。ISSにおいて使用される鉛蓄電池では、頻繁にエンジンの始動及び停止が繰り返されることにより、エンジン始動時の大電流放電回数が増え、電装品の使用と重なり放電負荷が多くなる。 Lead-acid batteries for automobiles are widely used for starting an engine and supplying electric power to electric components. In recent years, as an effort to protect the environment and improve fuel efficiency, an idling stop system (hereinafter referred to as "ISS") that stops an engine when a vehicle is temporarily stopped and restarts it when starting is started. In the lead storage battery used in the ISS, the engine is frequently started and stopped repeatedly, so that the number of times of large current discharge at the time of engine start increases, which overlaps with the use of electrical components and the discharge load increases.
自動車用鉛蓄電池の充電は、オルタネータによる定電圧充電である。近年、充電中の水分解による電解液の減少を抑制することを目的として、オルタネータ電圧の設定値は低下してきている。また、近年では、このような低い充電電圧を採用することに加えて、発電制御システムと呼ばれる「走行中のオルタネータによる充電を、車両の走行状態及び鉛蓄電池の充電状態に応じて制御することにより、エンジン負荷を低減し、燃費向上及びCO2削減を図る」方式も採用されている。このような方式では、鉛蓄電池の充電が行われにくく、満充電状態になりにくい。このような使用条件において鉛蓄電池は、充分に充電されず放電過多で使用されることが多くなる。 Charging of lead acid batteries for automobiles is constant voltage charging by an alternator. In recent years, the set value of the alternator voltage has been decreasing for the purpose of suppressing a decrease in the electrolytic solution due to water decomposition during charging. In addition, in recent years, in addition to adopting such a low charging voltage, by controlling charging by an alternator during running called a power generation control system according to the running state of the vehicle and the charging state of the lead storage battery, , The engine load is reduced, the fuel efficiency is improved, and the CO 2 is reduced”. In such a system, it is difficult for the lead storage battery to be charged, and it is difficult for the lead storage battery to be fully charged. Under such usage conditions, lead-acid batteries are often not fully charged and used with excessive discharge.
鉛蓄電池の充電が完全に行われず、充電量の低い状態が継続すると、不活性の放電生成物である硫酸鉛が電極(極板等)に蓄積する現象(サルフェーション)が起こる場合がある。このような状況では、電極活物質が還元されにくい(充電されにくい)状態であることから、サイクル特性等の電池性能が低下することが知られている。 If the lead storage battery is not completely charged and the state of low charge continues, a phenomenon (sulfation) in which lead sulfate, which is an inactive discharge product, accumulates on electrodes (electrode plate etc.) may occur. In such a situation, it is known that the electrode active material is in a state of being less likely to be reduced (less likely to be charged), so that battery performance such as cycle characteristics is deteriorated.
また、完全な充電が行われにくい場合には、鉛蓄電池内における電極(極板等)の上部と下部との間で、電解液である希硫酸の濃淡差が生じる成層化現象が起こる。この場合、電極の下部の希硫酸の濃度が高くなりサルフェーションが発生する。そのため、電極の下部の反応性が低下し、電極の上部だけが集中的に反応するようになる。その結果、電極活物質間の結びつきが弱くなる等の劣化が進み、電極の上部において、電極活物質を支持する集電体(例えば集電体格子)から電極活物質が剥離して、サイクル特性等の電池性能が低下する。 Further, when it is difficult to completely charge the battery, a stratification phenomenon occurs in which a difference in concentration of dilute sulfuric acid as an electrolytic solution occurs between an upper portion and a lower portion of an electrode (electrode plate or the like) in a lead storage battery. In this case, the concentration of dilute sulfuric acid in the lower part of the electrode becomes high and sulfation occurs. Therefore, the reactivity of the lower part of the electrode is lowered, and only the upper part of the electrode reacts intensively. As a result, deterioration such as weakening of the connection between the electrode active materials progresses, and the electrode active material peels off from the current collector (for example, current collector grid) supporting the electrode active material at the upper part of the electrode, resulting in cycle characteristics. Battery performance such as
これに対し、サイクル特性等を向上させる手段として、下記特許文献1には、負極活物質と、フェノール類、アミノベンゼンスルホン酸及びホルムアルデヒドの縮合物とを用いて得られる鉛蓄電池用負極に関する技術が開示されている。
On the other hand, as a means for improving cycle characteristics and the like,
ところで、鉛蓄電池に対してはサイクル特性等の電池性能を更に向上させることが求められている。 By the way, it is required for lead-acid batteries to further improve battery performance such as cycle characteristics.
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、鉛蓄電池において優れたサイクル特性を有するフェノール系樹脂及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、前記フェノール系樹脂を含有する樹脂組成物を提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記フェノール系樹脂を含む電極及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明は、前記電極を備える鉛蓄電池及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a phenolic resin having excellent cycle characteristics in a lead storage battery and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a resin composition containing the phenolic resin. A further object of the present invention is to provide an electrode containing the phenolic resin and a method for manufacturing the same. An object of the present invention is to provide a lead storage battery including the electrode and a method for manufacturing the same.
本発明者らの鋭意検討の結果、前記特許文献1に記載の鉛蓄電池用負極を用いた場合に充分なサイクル特性が得られないことが明らかとなった。これに対し、本発明者らは、フェノールスルホン酸及びフェノールスルホン酸誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種とを反応させて得られるフェノール系樹脂を用いることにより前記課題を解決し得ることを見出した。
As a result of intensive studies by the present inventors, it has been clarified that sufficient cycle characteristics cannot be obtained when the negative electrode for a lead storage battery described in
すなわち、本発明に係るフェノール系樹脂は、(a)フェノールスルホン酸及びフェノールスルホン酸誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、(b)尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、(c)ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、の反応に由来する構造単位を有する。 That is, the phenolic resin according to the present invention includes (a) at least one selected from the group consisting of phenolsulfonic acid and phenolsulfonic acid derivatives, and (b) at least one selected from the group consisting of urea and urea derivatives, c) It has a structural unit derived from the reaction of at least one selected from the group consisting of formaldehyde and formaldehyde derivatives.
本発明に係るフェノール系樹脂によれば、鉛蓄電池において優れたサイクル特性を得ることができる。また、本発明に係るフェノール系樹脂によれば、優れた充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性等の電池性能を両立することができる。 The phenolic resin according to the present invention makes it possible to obtain excellent cycle characteristics in a lead storage battery. Moreover, according to the phenolic resin of the present invention, excellent battery performance such as charge acceptability, discharge characteristics and cycle characteristics can be achieved.
前記のとおり優れたサイクル特性が得られる要因について、本発明に係るフェノール系樹脂を用いて得られる鉛蓄電池においては、鉛蓄電池の電極反応において生成する反応物が粗大化することが抑制されることにより電極の比表面積が高く保持されるためであると推測される。但し、要因はこれに限定されるものではない。 As to the factor of obtaining excellent cycle characteristics as described above, in the lead storage battery obtained by using the phenolic resin according to the present invention, it is suppressed that the reaction product generated in the electrode reaction of the lead storage battery is coarsened. It is speculated that this is because the specific surface area of the electrode is kept high. However, the factor is not limited to this.
本発明に係るフェノール系樹脂の重量平均分子量は、500〜100000であることが好ましい。この場合、サイクル特性が向上しやすい。 The weight average molecular weight of the phenolic resin according to the present invention is preferably 500 to 100,000. In this case, cycle characteristics are likely to be improved.
本発明に係る樹脂組成物は、本発明に係るフェノール系樹脂を含有する。本発明に係る樹脂組成物においても、優れたサイクル特性を得ることができる。 The resin composition according to the present invention contains the phenolic resin according to the present invention. Also in the resin composition according to the present invention, excellent cycle characteristics can be obtained.
本発明に係る樹脂組成物のpHは、6.0〜14.0であることが好ましい。 The pH of the resin composition according to the present invention is preferably 6.0 to 14.0.
本発明に係る電極は、電極活物質と、本発明に係るフェノール系樹脂と、を含む。本発明に係る鉛蓄電池は、本発明に係る電極を備えている。これらにおいても、優れたサイクル特性を得ることができる。 The electrode according to the present invention includes an electrode active material and the phenolic resin according to the present invention. The lead acid battery according to the present invention includes the electrode according to the present invention. Also in these cases, excellent cycle characteristics can be obtained.
本発明に係るフェノール系樹脂の製造方法は、(a)フェノールスルホン酸及びフェノールスルホン酸誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、(b)尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、(c)ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を反応させる工程を備える。 The method for producing a phenolic resin according to the present invention comprises (a) at least one selected from the group consisting of phenolsulfonic acid and phenolsulfonic acid derivatives, and (b) at least one selected from the group consisting of urea and urea derivatives, (C) A step of reacting with at least one selected from the group consisting of formaldehyde and a formaldehyde derivative.
本発明に係るフェノール系樹脂の製造方法によれば、鉛蓄電池において優れたサイクル特性を有するフェノール系樹脂を得ることができる。また、本発明に係るフェノール系樹脂の製造方法によれば、優れた充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性等の電池性能を両立することが可能なフェノール系樹脂を得ることができる。 According to the method for producing a phenolic resin according to the present invention, it is possible to obtain a phenolic resin having excellent cycle characteristics in a lead storage battery. Further, according to the method for producing a phenolic resin according to the present invention, it is possible to obtain a phenolic resin capable of satisfying both battery performance such as excellent charge acceptability, discharge characteristics and cycle characteristics.
本発明に係るフェノール系樹脂の製造方法は、(b)成分の配合量が(a)成分1.00モルに対して0.50〜5.00モルであり、(c)成分の配合量が(a)成分1.00モルに対してホルムアルデヒド換算で1.50〜9.00モルである態様が好ましい。この場合、更に優れたサイクル特性を得ることができる。 In the method for producing a phenolic resin according to the present invention, the blending amount of the component (b) is 0.50 to 5.00 mol relative to 1.00 mol of the component (a), and the blending amount of the component (c) is A preferred mode is 1.50 to 9.00 mol in terms of formaldehyde with respect to 1.00 mol of the component (a). In this case, more excellent cycle characteristics can be obtained.
本発明に係る電極の製造方法は、本発明に係るフェノール系樹脂の製造方法により得られたフェノール系樹脂を用いて電極を製造する工程を備える。本発明に係る鉛蓄電池の製造方法は、本発明に係る電極の製造方法により電極を得る工程を備える。これらにおいても、優れたサイクル特性を得ることができる。 The method for producing an electrode according to the present invention includes a step of producing an electrode using the phenolic resin obtained by the method for producing a phenolic resin according to the present invention. A method of manufacturing a lead storage battery according to the present invention includes a step of obtaining an electrode by the method of manufacturing an electrode according to the present invention. Also in these cases, excellent cycle characteristics can be obtained.
本発明によれば、鉛蓄電池において優れたサイクル特性を得ることができる。また、本発明によれば、優れた充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性等の電池性能を両立することができる。本発明によれば、フェノール系樹脂の鉛蓄電池への応用、及び、フェノール系樹脂を含有する樹脂組成物の鉛蓄電池への応用を提供できる。 According to the present invention, excellent cycle characteristics can be obtained in a lead storage battery. Further, according to the present invention, it is possible to achieve both excellent battery acceptability, discharge characteristics, cycle characteristics, and other battery performance. According to the present invention, it is possible to provide an application of a phenolic resin to a lead storage battery and an application of a resin composition containing a phenolic resin to a lead storage battery.
特に、本発明によれば、前記フェノール系樹脂を含む負極を有する鉛蓄電池において優れた特性を得ることができる。本発明によれば、フェノール系樹脂の鉛蓄電池の負極への応用、及び、フェノール系樹脂を含有する樹脂組成物の鉛蓄電池の負極への応用を提供できる。 Particularly, according to the present invention, excellent characteristics can be obtained in a lead storage battery having a negative electrode containing the phenolic resin. According to the present invention, it is possible to provide an application of a phenolic resin to a negative electrode of a lead storage battery and an application of a resin composition containing a phenolic resin to a negative electrode of a lead storage battery.
本発明によれば、フェノール系樹脂の自動車における鉛蓄電池への応用、及び、フェノール系樹脂を含有する樹脂組成物の自動車における鉛蓄電池への応用を提供できる。また、本発明によれば、充電容量の低下が極めて少ないことから、過酷な環境で使用されるISS車両用途として充分満足し得る鉛蓄電池を提供することができる。本発明によれば、フェノール系樹脂のISS車両における鉛蓄電池への応用、及び、フェノール系樹脂を含有する樹脂組成物のISS車両における鉛蓄電池への応用を提供できる。本発明によれば、鉛蓄電池のISS車両への応用を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an application of a phenolic resin to a lead storage battery in an automobile, and an application of a resin composition containing a phenolic resin to a lead storage battery in an automobile. Further, according to the present invention, since the decrease in charging capacity is extremely small, it is possible to provide a lead storage battery that is sufficiently satisfactory for use in an ISS vehicle used in a harsh environment. According to the present invention, it is possible to provide an application of a phenolic resin to a lead storage battery in an ISS vehicle, and an application of a resin composition containing a phenolic resin to a lead storage battery in an ISS vehicle. According to the present invention, it is possible to provide the application of the lead storage battery to the ISS vehicle.
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。 In the present specification, the numerical range indicated by using "to" indicates a range including the numerical values before and after "to" as the minimum value and the maximum value, respectively. In the numerical ranges described stepwise in the present specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of one stage may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of another stage. In the numerical range described in this specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples. “A or B” may include either one of A and B, or may include both. Unless otherwise specified, the materials exemplified in the present specification can be used alone or in combination of two or more kinds. In the present specification, the content of each component in the composition is the total amount of the plurality of substances present in the composition, unless a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition. Means
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
<フェノール系樹脂、樹脂組成物及びこれらの製造方法>
本実施形態に係るフェノール系樹脂は、(a)フェノールスルホン酸及びフェノールスルホン酸誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種(以下、場合により「(a)成分」という)と、(b)尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種(以下、場合により「(b)成分」という)と、(c)ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種(以下、場合により「(c)成分」という)と、を反応させて得られる樹脂であり、(a)成分、(b)成分及び(c)成分の反応に由来する構造単位を有する。本実施形態に係る樹脂組成物は、本実施形態に係るフェノール系樹脂を含有している。本実施形態に係る樹脂組成物は、例えば25℃において液状の樹脂溶液である。以下、フェノール系樹脂を得るための成分、樹脂組成物の構成成分等について説明する。
<Phenolic resin, resin composition and production method thereof>
The phenolic resin according to the present embodiment includes (a) at least one selected from the group consisting of phenolsulfonic acid and phenolsulfonic acid derivatives (hereinafter, sometimes referred to as “(a) component”), and (b) urea and urea. At least one selected from the group consisting of derivatives (hereinafter sometimes referred to as "(b) component") and at least one selected from the group consisting of (c) formaldehyde and formaldehyde derivatives (hereinafter sometimes referred to as "(c) component") , And a structural unit derived from the reaction of the components (a), (b) and (c). The resin composition according to this embodiment contains the phenolic resin according to this embodiment. The resin composition according to this embodiment is a liquid resin solution at 25° C., for example. Hereinafter, components for obtaining the phenolic resin, constituent components of the resin composition, and the like will be described.
((a)成分:フェノールスルホン酸及びフェノールスルホン酸誘導体)
フェノールスルホン酸は、ベンゼン環に結合した水酸基(フェノール性水酸基)及びスルホ基(−SO3H)を有する化合物である。水酸基及びスルホ基のそれぞれは、ベンゼン環に複数結合していてもよい。
(Component (a): phenolsulfonic acid and phenolsulfonic acid derivative)
Phenolsulfonic acid is a compound having a hydroxyl group bonded to the benzene ring (phenolic hydroxyl groups) and a sulfo group (-SO 3 H). A plurality of each of the hydroxyl group and the sulfo group may be bonded to the benzene ring.
フェノールスルホン酸としては、例えば、4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、2−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、2,5−ジヒドロキシベンゼンスルホン酸、及び、4,5−ジヒドロキシベンゼン−1,3−ジスルホン酸が挙げられる。フェノールスルホン酸としては、放電特性及びサイクル特性に更に優れる観点から、4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸及び2−ヒドロキシベンゼンスルホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましく、4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸がより好ましい。 Examples of the phenolsulfonic acid include 4-hydroxybenzenesulfonic acid, 2-hydroxybenzenesulfonic acid, 2,5-dihydroxybenzenesulfonic acid, and 4,5-dihydroxybenzene-1,3-disulfonic acid. As the phenolsulfonic acid, at least one selected from the group consisting of 4-hydroxybenzenesulfonic acid and 2-hydroxybenzenesulfonic acid is preferable, and 4-hydroxybenzenesulfonic acid is more preferable, from the viewpoint of further excellent discharge characteristics and cycle characteristics. ..
フェノールスルホン酸誘導体としては、例えば、フェノールスルホン酸のベンゼン環の少なくとも一つの水素原子が置換された化合物、及び、フェノールスルホン酸(4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸等)の少なくとも一つのスルホ基の水素原子がアルカリ金属(モノアルカリ金属塩等)又はアルカリ土類金属で置換された金属塩が挙げられる。 Examples of the phenolsulfonic acid derivative include a compound in which at least one hydrogen atom of the benzene ring of phenolsulfonic acid is substituted, and a hydrogen atom of at least one sulfo group of phenolsulfonic acid (4-hydroxybenzenesulfonic acid, etc.) Examples thereof include metal salts in which is substituted with an alkali metal (monoalkali metal salt or the like) or an alkaline earth metal.
ベンゼン環の水素原子を置換する置換基としては、例えば、アルコキシ基(メトキシ基等)及びカルボキシ基が挙げられる。フェノールスルホン酸のベンゼン環の水素原子が置換された化合物としては、例えば、4−ヒドロキシ−3−メトキシベンゼンスルホン酸、及び、2−ヒドロキシ−5−スルホ安息香酸が挙げられる。 Examples of the substituent that substitutes the hydrogen atom of the benzene ring include an alkoxy group (methoxy group and the like) and a carboxy group. Examples of the compound in which the hydrogen atom of the benzene ring of phenolsulfonic acid is substituted include 4-hydroxy-3-methoxybenzenesulfonic acid and 2-hydroxy-5-sulfobenzoic acid.
アルカリ金属としては、例えば、ナトリウム及びカリウムが挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム及びカルシウムが挙げられる。金属塩としては、充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性がバランス良く向上する観点から、ナトリウム塩及びカリウム塩からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましく、ナトリウム塩がより好ましい。 Examples of alkali metals include sodium and potassium. Examples of alkaline earth metals include magnesium and calcium. The metal salt is preferably at least one selected from the group consisting of sodium salt and potassium salt, and more preferably sodium salt, from the viewpoint of well-balanced improvement in charge acceptability, discharge characteristics and cycle characteristics.
フェノールスルホン酸及びフェノールスルホン酸誘導体は、水和物であってもよい。(a)成分は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。フェノールスルホン酸とフェノールスルホン酸誘導体とを併用してもよい。 The phenolsulfonic acid and the phenolsulfonic acid derivative may be hydrates. As the component (a), one type can be used alone, or two or more types can be used in combination. You may use together phenol sulfonic acid and a phenol sulfonic acid derivative.
((b)成分:尿素及び尿素誘導体)
尿素誘導体としては、例えば、モノメチロール尿素、ジメチロール尿素、アルコキシメチレン尿素、N−アルコキシメチレン尿素、及び、メチレン二尿素が挙げられる。(b)成分は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。尿素と尿素誘導体とを併用してもよい。(b)成分としては、放電特性及びサイクル特性に更に優れる観点から、尿素、モノメチロール尿素及びジメチロール尿素からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましく、尿素がより好ましい。
(Component (b): urea and urea derivative)
Examples of the urea derivative include monomethylol urea, dimethylol urea, alkoxymethylene urea, N-alkoxymethylene urea, and methylene diurea. As the component (b), one type can be used alone, or two or more types can be used in combination. You may use together urea and a urea derivative. As the component (b), at least one selected from the group consisting of urea, monomethylol urea, and dimethylol urea is preferable, and urea is more preferable, from the viewpoint of further excellent discharge characteristics and cycle characteristics.
フェノール系樹脂を得るための(b)成分の配合量は、充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性がバランス良く向上する観点から、(a)成分1.00モルに対して、0.30モル以上が好ましく、0.40モル以上がより好ましく、0.50モル以上が更に好ましい。(b)成分の配合量は、(a)成分1.00モルに対して、1.00モル以上であってもよく、1.50モル以上であってもよく、2.00モル以上であってもよく、2.50モル以上であってもよい。(b)成分の配合量は、充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性がバランス良く向上する観点から、(a)成分1.00モルに対して、7.00モル以下が好ましく、6.50モル以下がより好ましく、6.00モル以下が更に好ましく、5.50モル以下が特に好ましく、5.00モル以下が極めて好ましく、4.50モル以下が非常に好ましく、4.00モル以下がより一層好ましい。 The blending amount of the component (b) for obtaining the phenolic resin is 0.30 mol or more with respect to 1.00 mol of the component (a) from the viewpoint of well-balanced improvement in charge acceptability, discharge characteristics and cycle characteristics. Is preferable, 0.40 mol or more is more preferable, and 0.50 mol or more is further preferable. The blending amount of the component (b) may be 1.00 mol or more, 1.50 mol or more, or 2.00 mol or more with respect to 1.00 mol of the component (a). Or 2.50 mol or more. The blending amount of the component (b) is preferably 7.00 mol or less, and 6.50 mol, relative to 1.00 mol of the component (a), from the viewpoint of well-balanced improvement in charge acceptability, discharge characteristics and cycle characteristics. The following is more preferable, 6.00 mol or less is still more preferable, 5.50 mol or less is particularly preferable, 5.00 mol or less is extremely preferable, 4.50 mol or less is very preferable, and 4.00 mol or less is still more preferable. preferable.
((c)成分:ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド誘導体)
ホルムアルデヒドとしては、ホルマリン(例えばホルムアルデヒド37質量%の水溶液)中のホルムアルデヒドを用いてもよい。ホルムアルデヒド誘導体としては、例えば、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテトラミン及びトリオキサンが挙げられる。(c)成分は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。ホルムアルデヒドとホルムアルデヒド誘導体とを併用してもよい。
(Component (c): formaldehyde and formaldehyde derivative)
As the formaldehyde, formaldehyde in formalin (for example, a 37% by mass formaldehyde aqueous solution) may be used. Examples of formaldehyde derivatives include paraformaldehyde, hexamethylenetetramine, and trioxane. As the component (c), one type can be used alone, or two or more types can be used in combination. You may use formaldehyde and a formaldehyde derivative together.
(c)成分としては、優れたサイクル特性が得られやすい観点から、ホルムアルデヒド誘導体が好ましく、パラホルムアルデヒドがより好ましい。パラホルムアルデヒドは、例えば、下記一般式(I)で表される構造を有する。
HO(CH2O)n1H …(I)
[式(I)中、n1は2〜100の整数を示す。]
As the component (c), a formaldehyde derivative is preferable, and paraformaldehyde is more preferable, from the viewpoint of easily obtaining excellent cycle characteristics. Paraformaldehyde has, for example, a structure represented by the following general formula (I).
HO(CH 2 O) n1 H (I)
[In Formula (I), n1 shows the integer of 2-100. ]
フェノール系樹脂を得るための(c)成分のホルムアルデヒド換算の配合量は、(b)成分の反応性が向上する観点から、(a)成分1.00モルに対して、1.50モル以上が好ましく、2.00モル以上がより好ましく、2.20モル以上が更に好ましく、2.40モル以上が特に好ましく、2.50モル以上が極めて好ましく、2.60モル以上が非常に好ましい。(c)成分のホルムアルデヒド換算の配合量は、(a)成分1.00モルに対して、3.00モル以上であってもよく、4.00モル以上であってもよく、5.00モル以上であってもよい。(c)成分のホルムアルデヒド換算の配合量は、得られるフェノール系樹脂の溶媒への溶解性に優れる観点から、(a)成分1.00モルに対して、10.50モル以下が好ましく、10.00モル以下がより好ましく、9.50モル以下が更に好ましく、9.00モル以下が特に好ましく、8.00モル以下が極めて好ましく、7.00モル以下が非常に好ましく、6.00モル以下がより一層好ましい。 From the viewpoint of improving the reactivity of the component (b), the compounding amount of the component (c) in terms of formaldehyde for obtaining the phenolic resin is 1.50 mol or more relative to 1.00 mol of the component (a). It is preferably 2.00 mol or more, more preferably 2.20 mol or more, still more preferably 2.40 mol or more, particularly preferably 2.50 mol or more, and most preferably 2.60 mol or more. The amount of component (c) converted to formaldehyde may be 3.00 mol or more, or 4.00 mol or more, and 5.00 mol with respect to 1.00 mol of component (a). It may be more than. From the viewpoint of excellent solubility of the resulting phenolic resin in a solvent, the amount of component (c) converted to formaldehyde is preferably 10.50 mol or less relative to 1.00 mol of component (a), and 10. It is more preferably not more than 00 mol, further preferably not more than 9.50 mol, particularly preferably not more than 9.00 mol, very preferably not more than 8.00 mol, very preferably not more than 7.00 mol, very preferably not more than 6.00 mol Even more preferable.
フェノール系樹脂は、例えば、下記式(II)で表される構造単位を有することが好ましい。 The phenolic resin preferably has, for example, a structural unit represented by the following formula (II).
[式(II)中、R21は、アルカリ金属又は水素原子を示す。R22及びR23は、メチロール基(−CH2OH)又は水素原子を示し、互いに同一であっても異なってもよい。R24は、アルカリ金属又は水素原子を示す。n21は、1〜200の整数を示し、n22は、1〜1000の整数を示し、n23は、1〜3の整数を示す。]
[In the formula (II), R 21 represents an alkali metal or a hydrogen atom. R 22 and R 23 represent a methylol group (—CH 2 OH) or a hydrogen atom, and may be the same or different from each other. R 24 represents an alkali metal or hydrogen atom. n21 shows the integer of 1-200, n22 shows the integer of 1-1000, and n23 shows the integer of 1-3. ]
R21及びR24のアルカリ金属としては、例えばナトリウム及びカリウムが挙げられる。n21は、サイクル特性及び溶媒への溶解性に更に優れる観点から、5〜100の整数が好ましい。n22は、サイクル特性に更に優れる観点、及び、樹脂の保存安定性に優れる観点から、1〜500の整数が好ましい。n23は、製造条件により変化するが、1又は2が好ましい。 Examples of the alkali metal for R 21 and R 24 include sodium and potassium. n21 is preferably an integer of 5 to 100 from the viewpoint of further excellent cycle characteristics and solubility in a solvent. n22 is preferably an integer of 1 to 500 from the viewpoint of further excellent cycle characteristics and the excellent storage stability of the resin. n23 varies depending on manufacturing conditions, but is preferably 1 or 2.
フェノール系樹脂の重量平均分子量は、鉛蓄電池において電極からフェノール系樹脂が電解液に溶出することを抑制することによりサイクル特性が向上しやすい観点から、500以上が好ましく、750以上がより好ましく、1000以上が更に好ましい。フェノール系樹脂の重量平均分子量は、電極活物質に対する吸着性が低下して分散性が低下することを抑制することによりサイクル特性が向上しやすい観点から、100000以下が好ましく、75000以下がより好ましく、50000以下が更に好ましい。 The weight average molecular weight of the phenolic resin is preferably 500 or more, more preferably 750 or more, and more preferably 1000 or more from the viewpoint that cycle characteristics are easily improved by suppressing the phenolic resin from eluting from the electrode into the electrolytic solution in the lead storage battery. The above is more preferable. The weight average molecular weight of the phenolic resin is preferably 100,000 or less, more preferably 75,000 or less, from the viewpoint that cycle characteristics are easily improved by suppressing a decrease in the adsorptivity to the electrode active material and a decrease in the dispersibility. It is more preferably 50,000 or less.
フェノール系樹脂の重量平均分子量は、例えば、下記条件のゲルパーミエイションクロマトグラフィー(以下、「GPC」という)により測定することができる。
(GPC条件)
装置:高速液体クロマトグラフ LC−2200 Plus(日本分光株式会社製)
ポンプ:PU−2080
示差屈折率計:RI−2031
検出器:紫外可視吸光光度計UV−2075(λ:254nm)
カラムオーブン:CO−2065
カラム:GF−1G7B+GF−7MHQ×2(昭和電工株式会社製)
カラム温度:40℃
溶離液:LiBr(20mM)及びトリエチルアミン(400mM)を含有するメタノールの含有量が40体積%になるように前記メタノールと純水とを混合して得られた溶液
流速:0.6mL/分
分子量標準試料:ポリエチレングリコール(分子量:1.10×106、5.80×105、2.55×105、1.46×105、1.01×105、4.49×104、2.70×104、2.10×104;東ソー株式会社製)、ジエチレングリコール(分子量:1.06×102;キシダ化学株式会社製)、ジブチルヒドロキシトルエン(分子量:2.20×102;キシダ化学株式会社製)
The weight average molecular weight of the phenolic resin can be measured, for example, by gel permeation chromatography (hereinafter, referred to as “GPC”) under the following conditions.
(GPC condition)
Device: High Performance Liquid Chromatograph LC-2200 Plus (manufactured by JASCO Corporation)
Pump: PU-2080
Differential Refractometer: RI-2031
Detector: UV-visible absorptiometer UV-2075 (λ: 254 nm)
Column oven: CO-2065
Column: GF-1G7B+GF-7MHQ×2 (manufactured by Showa Denko KK)
Column temperature: 40°C
Eluent: solution containing LiBr (20 mM) and triethylamine (400 mM) in a mixture of methanol and pure water so that the content of methanol was 40% by volume Flow rate: 0.6 mL/min Molecular weight standard Sample: polyethylene glycol (molecular weight: 1.10×10 6 , 5.80×10 5 , 2.55×10 5 , 1.46×10 5 , 1.01×10 5 , 4.49×10 4 , 2 .70×10 4 , 2.10×10 4 , manufactured by Tosoh Corporation, diethylene glycol (molecular weight: 1.06×10 2 ; manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), dibutylhydroxytoluene (molecular weight: 2.20×10 2 ; (Manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)
本実施形態に係るフェノール系樹脂の製造方法は、例えば、(a)成分、(b)成分及び(c)成分を反応させてフェノール系樹脂を得る樹脂製造工程を備えている。本実施形態に係る樹脂組成物は、樹脂製造工程において得られる組成物であってもよく、樹脂製造工程後にフェノール系樹脂と他の成分とを混合して得られる組成物であってもよい。 The method for producing a phenolic resin according to this embodiment includes, for example, a resin production step of reacting the components (a), (b) and (c) to obtain a phenolic resin. The resin composition according to the present embodiment may be a composition obtained in the resin manufacturing process, or may be a composition obtained by mixing the phenolic resin and other components after the resin manufacturing process.
フェノール系樹脂は、例えば、(a)成分、(b)成分及び(c)成分を反応溶媒中で反応させることにより得ることができる。反応溶媒は、水(例えばイオン交換水)であることが好ましい。反応を促進させるために、有機溶媒、触媒、添加剤等を用いてもよい。 The phenolic resin can be obtained, for example, by reacting the components (a), (b) and (c) in a reaction solvent. The reaction solvent is preferably water (for example, ion-exchanged water). An organic solvent, a catalyst, an additive or the like may be used to accelerate the reaction.
樹脂製造工程は、サイクル特性が更に向上する観点から、(b)成分の配合量が(a)成分1.00モルに対して0.30〜7.00モルであり、且つ、(c)成分の配合量が(a)成分1.00モルに対してホルムアルデヒド換算で1.50〜10.50モルである態様が好ましい。(b)成分及び(c)成分の好ましい配合量は、(b)成分及び(c)成分の配合量のそれぞれについて上述した範囲である。 In the resin production process, from the viewpoint of further improving the cycle characteristics, the blending amount of the component (b) is 0.30 to 7.00 mol with respect to 1.00 mol of the component (a), and the component (c). It is preferable that the compounding amount is 1.50 to 10.50 mol in terms of formaldehyde with respect to 1.00 mol of the component (a). The preferred blending amounts of the component (b) and the component (c) are in the ranges described above for the blending amounts of the component (b) and the component (c), respectively.
フェノール系樹脂は、充分量のフェノール系樹脂が得られやすい観点から、(a)成分、(b)成分及び(c)成分を塩基性条件(アルカリ性条件)で反応させることにより得ることが好ましい。塩基性条件に調整するためには、塩基性化合物を用いてもよい。塩基性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムが挙げられる。塩基性化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。塩基性化合物の中でも、反応性に優れる観点から、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。 The phenolic resin is preferably obtained by reacting the components (a), (b) and (c) under basic conditions (alkaline conditions) from the viewpoint of easily obtaining a sufficient amount of phenolic resin. A basic compound may be used to adjust to basic conditions. Examples of the basic compound include sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide. The basic compounds may be used alone or in combination of two or more. Among the basic compounds, at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide and potassium hydroxide is preferable from the viewpoint of excellent reactivity.
(a)成分、(b)成分及び(c)成分を含有する反応溶液が反応開始時において中性(pH=7.0)である場合、フェノール系樹脂の生成反応が進行しにくい場合があり、反応溶液が酸性(pH<7.0)である場合、副反応が進行する場合がある。そのため、反応開始時の反応溶液のpHは、フェノール系樹脂の生成反応を進行させつつ副反応が進行することを抑制する観点から、アルカリ性である(7.0を超える)ことが好ましく、7.1以上がより好ましく、7.5以上が更に好ましく、8.0以上が特に好ましい。反応溶液のpHは、フェノール系樹脂の(b)成分に由来する基の加水分解が進行することを抑制する観点から、12.0以下が好ましく、11.0以下がより好ましく、10.0以下が更に好ましい。反応溶液のpHは、例えばアズワン株式会社製のTwin pHで測定することができる。pHは25℃におけるpHと定義する。 When the reaction solution containing the component (a), the component (b) and the component (c) is neutral (pH=7.0) at the start of the reaction, the production reaction of the phenolic resin may be difficult to proceed. When the reaction solution is acidic (pH<7.0), a side reaction may proceed. Therefore, the pH of the reaction solution at the start of the reaction is preferably alkaline (exceeds 7.0) from the viewpoint of suppressing the progress of the side reaction while promoting the reaction of forming the phenolic resin. 1 or more is more preferable, 7.5 or more is further preferable, and 8.0 or more is particularly preferable. The pH of the reaction solution is preferably 12.0 or less, more preferably 11.0 or less, and 10.0 or less from the viewpoint of suppressing the progress of the hydrolysis of the group derived from the component (b) of the phenolic resin. Is more preferable. The pH of the reaction solution can be measured, for example, by Twin pH manufactured by As One Co., Ltd. pH is defined as the pH at 25°C.
前記のようなpHに調整しやすいことから、強塩基性化合物の配合量は、(a)成分に含まれるスルホ基1.00モルに対して、1.03モル以上が好ましく、1.05モル以上がより好ましく、1.10モル以上が更に好ましい。強塩基性化合物としては、例えば水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが挙げられる。 Since it is easy to adjust the pH as described above, the amount of the strongly basic compound is preferably 1.03 mol or more, and 1.05 mol, relative to 1.00 mol of the sulfo group contained in the component (a). The above is more preferable, and 1.10 mol or more is still more preferable. Examples of the strongly basic compound include sodium hydroxide and potassium hydroxide.
フェノール系樹脂の合成反応は、(a)成分、(b)成分及び(c)成分が反応してフェノール系樹脂が得られればよく、例えば、(a)成分、(b)成分及び(c)成分を同時に反応させてもよく、(a)成分、(b)成分及び(c)成分のうちの2成分を反応させた後に残りの1成分を反応させてもよい。 The synthesis reaction of the phenolic resin may be carried out by reacting the components (a), (b) and (c) to obtain the phenolic resin, and for example, the components (a), (b) and (c). The components may be reacted at the same time, or two components out of the components (a), (b) and (c) may be reacted and then the remaining one component may be reacted.
フェノール系樹脂の合成反応は、次のように行うことが好ましい。溶媒(水等)及び塩基性化合物(例えば強塩基性化合物)を仕込んだ後に室温下で5〜30分間撹拌する。ここに(c)成分を加え、混合物が透明の均一系になるまで室温下で5〜30分間撹拌する。前記混合物に(a)成分及び(b)成分を加えて縮合反応させることによりフェノール系樹脂を得る。反応系の温度は、(a)成分、(b)成分及び(c)成分の反応性に優れる観点から、80℃以上が好ましく、85℃以上がより好ましく、95℃以上が更に好ましい。反応系の温度は、反応溶媒(例えば水)が蒸発することを抑制する観点から、120℃以下が好ましく、115℃以下がより好ましい。反応時間は、例えば1〜8時間である。 The synthesis reaction of the phenolic resin is preferably performed as follows. After charging a solvent (water and the like) and a basic compound (for example, a strongly basic compound), the mixture is stirred at room temperature for 5 to 30 minutes. The component (c) is added thereto, and the mixture is stirred at room temperature for 5 to 30 minutes until the mixture becomes a transparent homogeneous system. A phenol resin is obtained by adding the component (a) and the component (b) to the mixture and conducting a condensation reaction. The temperature of the reaction system is preferably 80° C. or higher, more preferably 85° C. or higher, still more preferably 95° C. or higher, from the viewpoint of excellent reactivity of the components (a), (b) and (c). The temperature of the reaction system is preferably 120° C. or lower, more preferably 115° C. or lower, from the viewpoint of suppressing the evaporation of the reaction solvent (for example, water). The reaction time is, for example, 1 to 8 hours.
このようにして得られた反応物を乾燥して、溶媒(水等)、未反応の(c)成分などを除去することができる。乾燥方法としては、例えば、凍結乾燥、真空乾燥、スプレードライ及び加熱乾燥が挙げられる。乾燥方法としては、フェノール系樹脂を早く大量に処理する観点から、加熱乾燥及びスプレードライが好ましく、熱ストレスを少なくする観点、及び、乾燥後のフェノール系樹脂の形状を流動性の高い球形に保つ観点から、スプレードライがより好ましい。 The reaction product thus obtained can be dried to remove the solvent (such as water) and the unreacted component (c). Examples of the drying method include freeze drying, vacuum drying, spray drying and heat drying. As a drying method, from the viewpoint of treating a large amount of phenolic resin quickly, heat drying and spray drying are preferable, from the viewpoint of reducing heat stress, and maintaining the shape of the dried phenolic resin in a highly fluid spherical shape. From the viewpoint, spray drying is more preferable.
フェノール系樹脂(スプレードライにおいて得られたフェノール系樹脂等)の粒径は、下記の範囲であることが好ましい。フェノール系樹脂の粒径は、取り扱い時に飛散すると共に帯電して周囲へ付着することを抑制しやすい観点、及び、水に溶解する時にママコが発生することが抑制されて取り扱い性が向上する観点から、1μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、20μm以上が更に好ましい。フェノール系樹脂の粒径は、水への溶解性を充分に確保する観点から、1000μm以下が好ましく、500μm以下がより好ましく、250μm以下が更に好ましい。これらの観点から、フェノール系樹脂の粒径は、1〜1000μmが好ましく、100〜500μmがより好ましく、20〜250μmが更に好ましい。フェノール系樹脂の粒径が20〜250μmであると、鉛粉と混練する際の取り扱い性に優れる。 The particle size of the phenolic resin (phenolic resin or the like obtained by spray drying) is preferably in the following range. The particle size of the phenol resin is from the viewpoint of easily scattering and being electrostatically charged during handling and suppressing the adhesion to the surroundings, and from the viewpoint of suppressing the occurrence of mamako when dissolved in water and improving the handleability. 1 μm or more is preferable, 10 μm or more is more preferable, and 20 μm or more is further preferable. The particle size of the phenolic resin is preferably 1000 μm or less, more preferably 500 μm or less, still more preferably 250 μm or less, from the viewpoint of ensuring sufficient solubility in water. From these viewpoints, the particle size of the phenolic resin is preferably 1 to 1000 μm, more preferably 100 to 500 μm, still more preferably 20 to 250 μm. When the particle diameter of the phenolic resin is 20 to 250 μm, the handleability when kneading with the lead powder is excellent.
電極層におけるフェノール系樹脂の含有量は、電極活物質の全質量を基準として、0.01〜2.0質量%が好ましく、0.05〜1.0質量%がより好ましく、0.1〜0.5質量%が更に好ましい。 The content of the phenolic resin in the electrode layer is preferably 0.01 to 2.0 mass%, more preferably 0.05 to 1.0 mass%, and 0.1 to 2.0 mass% based on the total mass of the electrode active material. 0.5% by mass is more preferable.
本実施形態に係る樹脂組成物は、溶媒を更に含んでいてもよい。溶媒としては、例えば水(例えばイオン交換水)及び有機溶媒が挙げられる。樹脂組成物に含まれる溶媒は、フェノール系樹脂を得るために用いた反応溶媒であってもよい。 The resin composition according to this embodiment may further contain a solvent. Examples of the solvent include water (for example, ion-exchanged water) and an organic solvent. The solvent contained in the resin composition may be the reaction solvent used to obtain the phenolic resin.
本実施形態に係る樹脂組成物は、フェノール系樹脂以外の天然樹脂又は合成樹脂を更に含有していてもよい。 The resin composition according to the present embodiment may further contain a natural resin or a synthetic resin other than the phenol resin.
本実施形態に係る樹脂組成物におけるフェノール系樹脂の含有量は、充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性がバランス良く向上する観点から、樹脂組成物における不揮発分の全質量を基準として、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましい。 The content of the phenolic resin in the resin composition according to the present embodiment is 80% by mass based on the total mass of the non-volatile components in the resin composition from the viewpoint that charge acceptability, discharge characteristics and cycle characteristics are improved in a well-balanced manner. The above is preferable, 85 mass% or more is more preferable, and 90 mass% or more is still more preferable.
本実施形態に係る樹脂組成物における未反応の(c)成分(残存(c)成分)の含有量は、サイクル特性が更に向上する観点から、樹脂組成物の全質量を基準として、1.0質量%以下が好ましく、0.9質量%以下がより好ましく、0.8質量%以下が更に好ましい。未反応の(c)成分の含有量は、例えば、樹脂組成物を乾燥処理することにより低減することができる。未反応の(c)成分の含有量は、例えばガスクロマトグラフィーにより測定できる。 The content of the unreacted component (c) (residual (c) component) in the resin composition according to the present embodiment is 1.0 based on the total mass of the resin composition from the viewpoint of further improving cycle characteristics. It is preferably at most% by mass, more preferably at most 0.9% by mass, still more preferably at most 0.8% by mass. The content of the unreacted component (c) can be reduced, for example, by drying the resin composition. The content of the unreacted component (c) can be measured, for example, by gas chromatography.
本実施形態に係る樹脂組成物における水分量は、品質管理及び操作性に優れる観点から、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1.0質量%以上が更に好ましい。同様の観点から、水分量は、10.0質量%以下が好ましく、8.0質量%以下がより好ましく、5.0質量%以下が更に好ましい。水分量は、例えばカールフィッシャー滴定により測定できる。 From the viewpoint of excellent quality control and operability, the water content of the resin composition according to the present embodiment is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably 1.0% by mass or more. preferable. From the same viewpoint, the water content is preferably 10.0% by mass or less, more preferably 8.0% by mass or less, and further preferably 5.0% by mass or less. The water content can be measured, for example, by Karl Fischer titration.
樹脂組成物のpHは、後述する電池作製プロセスにおいて、フェノール系樹脂の溶媒(水等)への溶解性に優れると共に、電極活物質(鉛、酸化鉛等)などへの樹脂組成物の濡れ性に優れる観点から、6.0以上が好ましく、7.0以上がより好ましく、7.0を超えることが更に好ましい。樹脂組成物のpHは、フェノール系樹脂の溶媒(水等)への溶解性に更に優れる観点から、6.0以上が好ましい。樹脂組成物のpHは、電極活物質(鉛、酸化鉛等)などへの樹脂組成物の濡れ性に更に優れる観点から、6.0以上が好ましい。樹脂組成物のpHは、フェノール系樹脂の(b)成分に由来する基の加水分解を低減できる観点から、14.0以下が好ましく、13.0以下がより好ましく、12.0以下が更に好ましく、11.0以下が特に好ましい。樹脂組成物のpHは、電極活物質(鉛、酸化鉛等)などへの樹脂組成物の濡れ性に更に優れる観点から、11.0以下が好ましい。特に、フェノール系樹脂5質量%を含有する水溶液(例えば、イオン交換水を含む水溶液)のpHが前記範囲であることが好ましい。また、樹脂製造工程において得られる組成物を樹脂組成物として用いる場合、樹脂組成物のpHは、前記範囲であることが好ましい。樹脂組成物のpHは、例えばアズワン株式会社製のTwin pHで測定することができる。pHは25℃におけるpHと定義する。樹脂組成物のpHは、例えば、10質量%の水酸化ナトリウム水溶液を用いて調整することができる。 The pH of the resin composition is excellent in the solubility of the phenolic resin in the solvent (water, etc.) and the wettability of the resin composition with the electrode active material (lead, lead oxide, etc.) in the battery manufacturing process described later. From the viewpoint of superiority, 6.0 or higher is preferable, 7.0 or higher is more preferable, and 7.0 or higher is further preferable. The pH of the resin composition is preferably 6.0 or more from the viewpoint of further excellent solubility of the phenolic resin in a solvent (water or the like). The pH of the resin composition is preferably 6.0 or more from the viewpoint of further excellent wettability of the resin composition with electrode active materials (lead, lead oxide, etc.). The pH of the resin composition is preferably 14.0 or less, more preferably 13.0 or less, still more preferably 12.0 or less, from the viewpoint of reducing the hydrolysis of the group derived from the component (b) of the phenolic resin. 11.0 or less is particularly preferable. The pH of the resin composition is preferably 11.0 or less from the viewpoint of further excellent wettability of the resin composition with electrode active materials (lead, lead oxide, etc.). In particular, the pH of an aqueous solution containing 5% by mass of a phenolic resin (for example, an aqueous solution containing ion-exchanged water) is preferably within the above range. When the composition obtained in the resin production process is used as the resin composition, the pH of the resin composition is preferably in the above range. The pH of the resin composition can be measured by, for example, Twin pH manufactured by AS ONE CORPORATION. pH is defined as the pH at 25°C. The pH of the resin composition can be adjusted using, for example, a 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution.
<電極、鉛蓄電池及びこれらの製造方法>
本実施形態に係る電極は、本実施形態に係るフェノール系樹脂を用いて製造されたものであり、電極活物質と、本実施形態に係るフェノール系樹脂とを含む。また、本実施形態に係る電極は、本実施形態に係るフェノール系樹脂を含有する樹脂組成物を用いて製造されてもよい。本実施形態に係る電極の製造方法は、本実施形態に係るフェノール系樹脂の製造方法により得られたフェノール系樹脂を用いて電極を製造する工程を備える。
<Electrodes, lead-acid batteries and manufacturing methods thereof>
The electrode according to the present embodiment is manufactured using the phenolic resin according to the present embodiment, and includes the electrode active material and the phenolic resin according to the present embodiment. Further, the electrode according to this embodiment may be manufactured using the resin composition containing the phenolic resin according to this embodiment. The method of manufacturing an electrode according to this embodiment includes a step of manufacturing an electrode using the phenolic resin obtained by the method of manufacturing a phenolic resin according to this embodiment.
電極が未化成である場合、電極は、例えば、電極活物質(負極活物質又は正極活物質)の原料等を含む電極層と、当該電極層を支持する集電体とを有している。化成後の電極は、例えば、電極活物質(負極活物質又は正極活物質)等を含む電極層と、当該電極層を支持する集電体とを有している。電極は、例えば、鉛蓄電池用の負極(負極板等)である。 When the electrode is unformed, the electrode has, for example, an electrode layer containing a raw material of an electrode active material (a negative electrode active material or a positive electrode active material) and a current collector supporting the electrode layer. The electrode after chemical formation has, for example, an electrode layer containing an electrode active material (negative electrode active material or positive electrode active material) and the like, and a current collector supporting the electrode layer. The electrode is, for example, a negative electrode (negative electrode plate or the like) for a lead storage battery.
負極活物質は、負極活物質の原料を含む負極ペーストを熟成及び乾燥することにより未化成の負極活物質を得た後に未化成の負極活物質を化成することで得ることができる。化成後の負極活物質は、多孔質の海綿状鉛(Spongy Lead)を含むことが好ましい。正極活物質は、正極活物質の原料を含む正極ペーストを熟成及び乾燥することにより未化成の正極活物質を得た後に未化成の正極活物質を化成することで得ることができる。化成後の正極活物質は、例えば二酸化鉛を含む。 The negative electrode active material can be obtained by aging and drying a negative electrode paste containing a raw material of the negative electrode active material to obtain an unformed negative electrode active material and then forming the unformed negative electrode active material. The negative electrode active material after chemical conversion preferably contains porous spongy lead. The positive electrode active material can be obtained by aging and drying a positive electrode paste containing a raw material of the positive electrode active material to obtain an unformed positive electrode active material and then forming the unformed positive electrode active material. The positive electrode active material after chemical conversion contains lead dioxide, for example.
本実施形態に係る鉛蓄電池は、本実施形態に係る電極を備えている。本実施形態に係る鉛蓄電池としては、例えば液式鉛蓄電池及び密閉式鉛蓄電池が挙げられ、液式鉛蓄電池が好ましい。 The lead storage battery according to the present embodiment includes the electrode according to the present embodiment. Examples of the lead storage battery according to the present embodiment include a liquid lead storage battery and a sealed lead storage battery, and a liquid lead storage battery is preferable.
図1は、鉛蓄電池の一例を示す斜視図である。図1に示す鉛蓄電池1は、液式鉛蓄電池である。図2は、鉛蓄電池1の内部構造の一部を示す図である。鉛蓄電池1は、上面が開口して複数の極板群11が格納される電槽2と、電槽2の開口を閉じる蓋3とを備えている。蓋3は、例えば、正極端子4と、負極端子5と、蓋3に設けられた注液口を閉塞する液口栓6とを備えている。電槽2には、電解液(不図示)が収容されている。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a lead storage battery. The
極板群は、セパレータと、セパレータを介して交互に積層された正極板及び負極板とを有する。図3は、極板群の一例を示す斜視図である。図2及び図3に示すように、極板群11は、例えば、正極板12と、負極板13と、袋状のセパレータ14と、正極側ストラップ15と、負極側ストラップ16と、セル間接続部17と、極柱18とを備えている。正極板12及び負極板13の上側周縁部には、耳部と呼ばれる集電部22及び集電部32が設けられている。
The electrode plate group includes separators and positive electrode plates and negative electrode plates that are alternately stacked with the separators in between. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the electrode plate group. As shown in FIGS. 2 and 3, the
本実施形態に係る鉛蓄電池の製造方法は、例えば、本実施形態に係る電極の製造方法により電極を得る電極製造工程と、電極を含む構成部材を組み立てて鉛蓄電池を得る組み立て工程とを備えている。 The method of manufacturing a lead storage battery according to the present embodiment includes, for example, an electrode manufacturing step of obtaining an electrode by the method of manufacturing an electrode according to the present embodiment, and an assembly step of assembling a component member including the electrode to obtain a lead storage battery. There is.
電極製造工程では、例えば、電極ペーストを集電体(例えば集電体格子)に充填した後に、熟成及び乾燥を行うことにより未化成の電極を得る。電極ペーストは、例えば、フェノール系樹脂を含有する樹脂組成物を分散剤として含んでおり、電極活物質の原料、添加剤等を更に含有している。電極が負極である場合、負極活物質の原料は、鉛粉(例えばPbOの粉体と鱗片状金属鉛の混合物)であることが好ましい。添加剤としては、例えば、硫酸バリウム、炭素材料及び補強用短繊維(アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、炭素繊維等)が挙げられる。炭素材料としては、例えばカーボンブラック及び黒鉛が挙げられる。カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック及びケッチェンブラックが挙げられる。 In the electrode manufacturing process, for example, after filling the current collector (for example, current collector grid) with the electrode paste, aging and drying are performed to obtain an unformed electrode. The electrode paste contains, for example, a resin composition containing a phenolic resin as a dispersant, and further contains a raw material of an electrode active material, additives and the like. When the electrode is a negative electrode, the raw material of the negative electrode active material is preferably lead powder (for example, a mixture of PbO powder and scaly metallic lead). Examples of the additive include barium sulfate, a carbon material, and reinforcing short fibers (acrylic fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, polyethylene terephthalate fiber, carbon fiber, etc.). Examples of the carbon material include carbon black and graphite. Examples of carbon black include furnace black, channel black, acetylene black, thermal black and Ketjen black.
本実施形態に係る電極が負極である場合、負極ペーストは、例えば、鉛粉に添加剤(フェノール系樹脂等)を添加して混練することにより得られた混合物に希硫酸を加えることにより得ることができる。 When the electrode according to the present embodiment is a negative electrode, the negative electrode paste is obtained, for example, by adding dilute sulfuric acid to a mixture obtained by adding an additive (phenolic resin or the like) to lead powder and kneading. You can
負極ペーストにおいて、硫酸バリウム、炭素材料又はフェノール系樹脂を用いる場合、各成分の含有量は下記の範囲が好ましい。硫酸バリウムの含有量は、負極活物質の原料(鉛粉等)の全質量を基準として0.01〜1.0質量%が好ましい。炭素材料の含有量は、負極活物質の原料(鉛粉等)の全質量を基準として0.2〜1.4質量%が好ましい。本実施形態に係るフェノール系樹脂(樹脂固形分)の含有量は、負極活物質の原料(鉛粉等)の全質量を基準として、0.01〜2.0質量%が好ましく、0.05〜1.0質量%がより好ましく、0.1〜0.5質量%が更に好ましい。 When barium sulfate, a carbon material or a phenolic resin is used in the negative electrode paste, the content of each component is preferably within the following range. The content of barium sulfate is preferably 0.01 to 1.0 mass% based on the total mass of the raw material (lead powder or the like) of the negative electrode active material. The content of the carbon material is preferably 0.2 to 1.4 mass% based on the total mass of the raw material (lead powder or the like) of the negative electrode active material. The content of the phenolic resin (resin solid content) according to the present embodiment is preferably 0.01 to 2.0 mass% based on the total mass of the raw materials (lead powder etc.) of the negative electrode active material, and 0.05 ˜1.0% by mass is more preferable, and 0.1 to 0.5% by mass is further preferable.
集電体の材質としては、例えば、鉛−カルシウム−錫合金、鉛−アンチモン−ヒ素合金等の鉛合金が挙げられる。用途に応じて、セレン、銀、ビスマス等を集電体に適宜添加してもよい。これらの鉛合金を重力鋳造法、エキスパンド法、打ち抜き法等で格子状に形成することにより集電体を得ることができる。 Examples of the material of the current collector include lead alloys such as lead-calcium-tin alloy and lead-antimony-arsenic alloy. Selenium, silver, bismuth, etc. may be added to the current collector as appropriate depending on the application. A current collector can be obtained by forming these lead alloys in a grid shape by a gravity casting method, an expanding method, a punching method or the like.
熟成条件としては、温度35〜85℃、湿度50〜98RH%の雰囲気で15〜60時間が好ましい。乾燥条件としては、温度45〜80℃で15〜30時間が好ましい。 As aging conditions, a temperature of 35 to 85° C. and a humidity of 50 to 98 RH% for 15 to 60 hours are preferable. The drying conditions are preferably 45 to 80° C. and 15 to 30 hours.
鉛蓄電池用の正極(正極板等)は、例えば、下記の方法により得ることができる。まず、電極活物質の原料である鉛粉(PbO)に対して、補強用短繊維を加えた後、水及び希硫酸を加える。これを混練して正極ペーストを作製する。正極ペーストを作製するに際しては、化成時間を短縮できる観点から、鉛丹(Pb3O4)を加えてもよい。この正極ペーストを集電体(集電体格子等)に充填した後に熟成及び乾燥を行うことにより未化成の正極が得られる。正極ペーストにおいて、補強用短繊維の含有量は、正極活物質の原料(鉛粉等)の全質量を基準として0.005〜0.3質量%が好ましい。集電体の種類、熟成条件及び乾燥条件は、負極の場合とほぼ同様である。 The positive electrode (positive electrode plate or the like) for a lead storage battery can be obtained, for example, by the following method. First, short fibers for reinforcement are added to lead powder (PbO) which is a raw material of the electrode active material, and then water and dilute sulfuric acid are added. This is kneaded to produce a positive electrode paste. In producing the positive electrode paste, lead tin (Pb 3 O 4 ) may be added from the viewpoint of shortening the formation time. An unformed positive electrode is obtained by filling the current collector (current collector grid or the like) with this positive electrode paste and then aging and drying. In the positive electrode paste, the content of the reinforcing short fibers is preferably 0.005 to 0.3 mass% based on the total mass of the raw materials (lead powder or the like) of the positive electrode active material. The type of current collector, aging conditions and drying conditions are almost the same as those for the negative electrode.
組み立て工程では、例えば、前記のように作製した未化成の負極及び正極を、セパレータを介して交互に積層し、同極性の電極(極板等)同士をストラップで連結(溶接等)させて電極群(極板群等)を得る。この電極群を電槽内に配置して未化成の電池を作製する。次に、未化成の電池に希硫酸を注液した後、直流電流を通電し化成を行うことにより鉛蓄電池が得られる。また、希硫酸を一度抜いた後、電解液(希硫酸)を注液してもよい。電解液(希硫酸)の比重(20℃換算)は1.25〜1.35が好ましい。 In the assembly process, for example, the unformed negative electrodes and positive electrodes produced as described above are alternately laminated with separators interposed, and electrodes of the same polarity (electrode plates, etc.) are connected (welded, etc.) with straps to form electrodes. Obtain a group (electrode group, etc.). This electrode group is placed in a battery case to prepare an unformed battery. Next, a lead-acid battery is obtained by pouring dilute sulfuric acid into an unformed battery and then applying a direct current to carry out the formation. Alternatively, the electrolytic solution (dilute sulfuric acid) may be injected after the dilute sulfuric acid has been removed. The specific gravity (20° C. conversion) of the electrolytic solution (dilute sulfuric acid) is preferably 1.25 to 1.35.
セパレータの材質としては、例えばポリエチレン及びガラス繊維が挙げられる。なお、化成条件及び電解液(希硫酸)の比重は、電極活物質の性状、電極のサイズ等に応じて調整することができる。また、化成処理は、組み立て工程において実施されることに限られず、電極製造工程において実施されてもよい。 Examples of the material of the separator include polyethylene and glass fiber. The chemical conversion conditions and the specific gravity of the electrolytic solution (dilute sulfuric acid) can be adjusted according to the properties of the electrode active material, the size of the electrode, and the like. Further, the chemical conversion treatment is not limited to being performed in the assembly process, and may be performed in the electrode manufacturing process.
<自動車>
本実施形態に係る自動車は、本実施形態に係る鉛蓄電池を備える。本実施形態に係る自動車としては、例えばISS車両が挙げられる。
<Car>
The vehicle according to the present embodiment includes the lead storage battery according to the present embodiment. Examples of the automobile according to the present embodiment include an ISS vehicle.
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。但し、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<負極板の作製>
[実施例1]
ジムロート、メカニカルスターラー及び温度計を装着した反応容器に水酸化ナトリウム4.8質量部及び純水279.5質量部を加えた後、150rpmで10分間撹拌して、水酸化ナトリウム水溶液を調整した。この水溶液にパラホルムアルデヒド39.3質量部(ホルムアルデヒド換算)を加えた後に10分間撹拌してパラホルムアルデヒドを溶解し、均一の水溶液を得た。この水溶液に4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸ナトリウム・2水和物69.6質量部及び尿素45.0質量部を加えた。その後、115℃に設定したオイルバスを用いて、反応系内の温度を95℃に設定して、加熱しながら6時間撹拌した。これにより、フェノール系樹脂を得た。
<Preparation of negative electrode plate>
[Example 1]
After adding 4.8 parts by mass of sodium hydroxide and 279.5 parts by mass of pure water to a reaction vessel equipped with a Dimroth, a mechanical stirrer and a thermometer, the mixture was stirred at 150 rpm for 10 minutes to prepare an aqueous sodium hydroxide solution. To this aqueous solution was added 39.3 parts by mass of paraformaldehyde (in terms of formaldehyde), and the mixture was stirred for 10 minutes to dissolve paraformaldehyde and obtain a uniform aqueous solution. To this aqueous solution, 69.6 parts by mass of sodium 4-hydroxybenzenesulfonate dihydrate and 45.0 parts by mass of urea were added. Then, the temperature in the reaction system was set to 95° C. using an oil bath set to 115° C., and the mixture was stirred for 6 hours while heating. Thereby, a phenolic resin was obtained.
尿素を加えた直後の反応開始時のpHを下記の測定条件で測定した。
(pH測定条件)
試験機:Twin pH(アズワン株式会社製)
校正液:pH6.86(25℃)、pH4.01(25℃)
測定温度:25℃
測定手順:校正液を用いて2点校正を行った。試験機のセンサ部の洗浄を行った後、測定溶液をスポイトで吸い取り、センサ部に0.1〜0.3mLを滴下した。画面上に測定終了の表示が現れたときのpHを測定値とした。
The pH at the start of the reaction immediately after adding urea was measured under the following measurement conditions.
(PH measurement conditions)
Testing machine: Twin pH (manufactured by As One Co., Ltd.)
Calibration solution: pH 6.86 (25°C), pH 4.01 (25°C)
Measurement temperature: 25°C
Measurement procedure: Two-point calibration was performed using a calibration solution. After washing the sensor part of the tester, the measurement solution was sucked with a dropper, and 0.1 to 0.3 mL was dropped on the sensor part. The pH when the indication of the end of measurement appeared on the screen was taken as the measured value.
実施例1で得られたフェノール系樹脂の重量平均分子量を下記条件のGPCにより測定した。GPCを用いて測定される重量平均分子量は10000であった。 The weight average molecular weight of the phenolic resin obtained in Example 1 was measured by GPC under the following conditions. The weight average molecular weight measured by GPC was 10,000.
(GPC条件)
装置:高速液体クロマトグラフ LC−2200 Plus(日本分光株式会社製)
ポンプ:PU−2080
示差屈折率計:RI−2031
検出器:紫外可視吸光光度計UV−2075(λ:254nm)
カラムオーブン:CO−2065
カラム:GF−1G7B+GF−7MHQ×2(昭和電工株式会社製)
溶離液:LiBr(20mM)及びトリエチルアミン(400mM)を含有するメタノールの含有量が40体積%になるように前記メタノールと純水とを混合して得られた溶液
流速:0.6mL/分
分子量標準試料:ポリエチレングリコール(分子量:1.10×106、5.80×105、2.55×105、1.46×105、1.01×105、4.49×104、2.70×104、2.10×104;東ソー株式会社製)、ジエチレングリコール(分子量:1.06×102;キシダ化学株式会社製)、ジブチルヒドロキシトルエン(分子量:2.20×102;キシダ化学株式会社製)
(GPC condition)
Device: High Performance Liquid Chromatograph LC-2200 Plus (manufactured by JASCO Corporation)
Pump: PU-2080
Differential Refractometer: RI-2031
Detector: UV-visible absorptiometer UV-2075 (λ: 254 nm)
Column oven: CO-2065
Column: GF-1G7B+GF-7MHQ×2 (manufactured by Showa Denko KK)
Eluent: solution containing LiBr (20 mM) and triethylamine (400 mM) in a mixture of methanol and pure water so that the content of methanol was 40% by volume Flow rate: 0.6 mL/min Molecular weight standard Sample: polyethylene glycol (molecular weight: 1.10×10 6 , 5.80×10 5 , 2.55×10 5 , 1.46×10 5 , 1.01×10 5 , 4.49×10 4 , 2 .70×10 4 , 2.10×10 4 , manufactured by Tosoh Corporation, diethylene glycol (molecular weight: 1.06×10 2 ; manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), dibutylhydroxytoluene (molecular weight: 2.20×10 2 ; (Manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)
実施例1で得られたフェノール系樹脂を減圧下の低温乾燥(40℃)で単離し、1H−NMRスペクトルを下記条件で測定した。1H−NMRスペクトルの測定結果を図4に示す。
装置:ECX400II(株式会社JEOL RESONANCE製)
重溶媒:D2O
The phenolic resin obtained in Example 1 was isolated by low temperature drying (40° C.) under reduced pressure, and 1 H-NMR spectrum was measured under the following conditions. The measurement result of the 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 4.
Device: ECX400II (made by JEOL RESONANCE Co., Ltd.)
Heavy solvent: D 2 O
実施例1で得られたフェノール系樹脂を5質量%含有する水溶液のpHを、反応開始時のpHの前記測定条件と同様の測定条件で測定した。 The pH of the aqueous solution containing 5% by mass of the phenolic resin obtained in Example 1 was measured under the same measurement conditions as the above-mentioned measurement conditions of pH at the start of the reaction.
フェノール系樹脂0.2質量%と、ファーネスブラック0.2質量%と、硫酸バリウム1.0質量%とを鉛粉に対して添加した後に乾式混合した(配合量の基準:鉛粉の全質量)。次に、希硫酸(比重1.26(20℃換算))及び水を加えながら混練して負極ペーストを作製した。負極ペーストを厚さ0.6mmのエキスパンド集電体(鉛−カルシウム−錫合金)に充填して負極板を作製した。負極板を通常の方法に従い、温度50℃、湿度95%の雰囲気下に18時間放置して熟成した後、温度50℃の雰囲気下で乾燥して未化成の負極板を得た。 Phenolic resin 0.2% by mass, furnace black 0.2% by mass, and barium sulfate 1.0% by mass were added to the lead powder and then dry-mixed (compounding amount standard: total mass of lead powder). ). Next, a negative electrode paste was prepared by kneading while adding dilute sulfuric acid (specific gravity 1.26 (converted at 20° C.)) and water. The negative electrode paste was filled in an expanded current collector (lead-calcium-tin alloy) having a thickness of 0.6 mm to prepare a negative electrode plate. The negative electrode plate was allowed to stand for 18 hours in an atmosphere of a temperature of 50° C. and a humidity of 95% according to a usual method to be aged, and then dried in an atmosphere of a temperature of 50° C. to obtain an unformed negative electrode plate.
[実施例2〜4]
フェノール系樹脂を得るための成分を表1の成分へ変更したこと以外は実施例1と同様の方法により負極板を得た。また、実施例1と同様に、フェノール系樹脂の重量平均分子量、反応開始時のpH、及び、フェノール系樹脂を5質量%含有する水溶液のpHを測定した。なお、表1中、パラホルムアルデヒドの配合量は、ホルムアルデヒド換算の配合量である。
[Examples 2 to 4]
A negative electrode plate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the components for obtaining the phenolic resin were changed to those in Table 1. Further, as in Example 1, the weight average molecular weight of the phenolic resin, the pH at the start of the reaction, and the pH of the aqueous solution containing 5% by mass of the phenolic resin were measured. In addition, in Table 1, the blending amount of paraformaldehyde is a blending amount in terms of formaldehyde.
[比較例1]
フェノール系樹脂を用いなかったこと以外は実施例1と同様の方法により負極板を得た。
[Comparative Example 1]
A negative electrode plate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the phenolic resin was not used.
[比較例2]
フェノール系樹脂を得るための成分を表1の成分へ変更したこと以外は実施例1と同様の方法により負極板を得た。また、実施例1と同様に、フェノール系樹脂の重量平均分子量、反応開始時のpH、及び、フェノール系樹脂を5質量%含有する水溶液のpHを測定した。表1中、37質量%ホルマリンの配合量は、ホルムアルデヒド換算の配合量である。
[Comparative example 2]
A negative electrode plate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the components for obtaining the phenolic resin were changed to those in Table 1. Further, as in Example 1, the weight average molecular weight of the phenolic resin, the pH at the start of the reaction, and the pH of the aqueous solution containing 5% by mass of the phenolic resin were measured. In Table 1, the compounding amount of 37 mass% formalin is a compounding amount in terms of formaldehyde.
<正極板の作製>
0.01質量%(基準:鉛粉の全質量)の補強用短繊維(ポリエチレン繊維)を鉛粉に対して添加した後に乾式混合した。次に、希硫酸(比重1.26(20℃換算))及び水を加えて混練して正極ペーストを作製した。鋳造格子体からなる正極集電体(鉛−カルシウム−錫合金)に正極ペーストを充填して、温度50℃、湿度95%の雰囲気下に正極板を18時間放置して熟成した後、温度50℃の雰囲気下で乾燥して未化成の正極板を得た。
<Preparation of positive electrode plate>
0.01% by mass (reference: total mass of lead powder) of reinforcing short fibers (polyethylene fiber) was added to the lead powder and then dry mixed. Next, diluted sulfuric acid (specific gravity 1.26 (converted at 20° C.)) and water were added and kneaded to prepare a positive electrode paste. A positive electrode current collector (lead-calcium-tin alloy) composed of a cast grid was filled with the positive electrode paste, and the positive electrode plate was left standing for 18 hours in an atmosphere of a temperature of 50° C. and a humidity of 95%, followed by aging at a temperature of It was dried in an atmosphere of °C to obtain an unformed positive electrode plate.
<電池の組み立て>
袋状に加工したポリエチレン製のセパレータに未化成の負極板を挿入した。次に、未化成の正極板と、前記袋状セパレータに挿入された未化成の負極板とが交互に積層されるように、6枚の未化成の負極板及び5枚の未化成の正極板を積層した。続いて、キャストオンストラップ(COS)方式で同極性の極板の耳部同士を溶接して極板群を作製した。極板群を電槽に挿入して2V単セル電池を組み立てた。この電池に希硫酸(比重1.28(20℃換算))を注液した後に、50℃の水槽中、通電電流1.0Aで15時間の条件で化成した。そして、希硫酸を排出した後に、再び比重1.28(20℃換算)の希硫酸を注入して鉛蓄電池を得た。
<Battery assembly>
An unformed negative electrode plate was inserted into a polyethylene separator processed into a bag shape. Next, 6 unformed negative electrode plates and 5 unformed positive electrode plates are stacked so that the unformed positive electrode plates and the unformed negative electrode plates inserted in the bag-shaped separator are alternately laminated. Were laminated. Then, the ears of the polar plates having the same polarity were welded together by a cast-on-strap (COS) method to prepare a polar plate group. The electrode group was inserted into a battery case to assemble a 2V single cell battery. Dilute sulfuric acid (specific gravity: 1.28 (converted at 20° C.)) was poured into this battery, and then the mixture was subjected to chemical formation in a water tank at 50° C. for 15 hours at an energizing current of 1.0 A. Then, after discharging the dilute sulfuric acid, a dilute sulfuric acid having a specific gravity of 1.28 (converted at 20° C.) was injected again to obtain a lead storage battery.
<電池特性の評価>
前記の2V単セル電池について、充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性を下記のとおり測定した。比較例2の充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性の測定結果をそれぞれ100とし、各特性を相対評価した。結果を表1に示す。
<Evaluation of battery characteristics>
The charge acceptability, discharge characteristics and cycle characteristics of the above 2V single cell battery were measured as follows. The measurement results of the charge acceptability, discharge characteristics and cycle characteristics of Comparative Example 2 were set to 100, and the respective characteristics were relatively evaluated. The results are shown in Table 1.
(充電受け入れ性)
充電受け入れ性として、電池の充電状態(State of charge)が90%になった状態(つまり、定格容量に対する5時間率電流値において、満充電状態から電池容量の10%分を放電した状態)において、25℃、2.333Vで定電圧充電し、充電開始から5秒後の電流値を測定した。5秒後の電流値が大きいほど初期の充電容量が高く、充電受け入れ性が高い電池であると評価される。
(Charge acceptability)
In terms of charge acceptability, the state of charge (State of charge) of the battery is 90% (that is, at a 5-hour rate current value relative to the rated capacity, 10% of the battery capacity is discharged from the fully charged state). The battery was charged at a constant voltage of 25° C. and 2.333 V, and the current value was measured 5 seconds after the start of charging. It is evaluated that the larger the current value after 5 seconds, the higher the initial charge capacity and the higher the charge acceptability.
(放電特性)
放電特性として、−15℃の雰囲気下で16時間以上おいた満充電状態の電池を、室温(25℃)下、5Cで定電流放電し、電池電圧が1.0Vに達するまでの放電持続時間を測定した。放電持続時間が長いほど放電特性に優れる電池であると評価される。なお、前記Cとは、満充電状態から定格容量を定電流放電するときの電流の大きさを相対的に表したものである。前記Cは、“放電電流値(A)/電池容量(Ah)”を意味する。例えば、定格容量を1時間で放電させることができる電流を「1C」、2時間で放電させることができる電流を「0.5C」と表現する。
(Discharge characteristics)
As discharge characteristics, a battery in a fully charged state that has been left for 16 hours or more in an atmosphere of -15°C is discharged at a constant current at room temperature (25°C) at 5C, and the discharge duration until the battery voltage reaches 1.0V. Was measured. The longer the discharge duration is, the better the discharge characteristics of the battery are evaluated. The C is a relative representation of the magnitude of the current when the rated capacity is discharged with a constant current from the fully charged state. The C means “discharge current value (A)/battery capacity (Ah)”. For example, the current that can discharge the rated capacity in 1 hour is expressed as "1C", and the current that can be discharged in 2 hours is expressed as "0.5C".
(サイクル特性)
サイクル特性は、日本工業規格の軽負荷寿命試験(JIS D 5301)に準じた方法で評価した。サイクル数が大きいほど耐久性が高い電池であると評価される。
(Cycle characteristics)
The cycle characteristics were evaluated by the method according to the Japanese Industrial Standard light load life test (JIS D 5301). It is evaluated that the higher the cycle number, the higher the durability of the battery.
実施例では、比較例2と比べて充電受け入れ性が大きく向上していることが確認できる。実施例の放電特性は、比較例2とほぼ同等の水準に留まっており、この場合、例えばISS車両用途としての性能を充分満足できることが確認できる。実施例では、比較例1,2と比べてサイクル特性が大きく向上していることが確認できる。このように、実施例では、優れた充電受け入れ性、放電特性及びサイクル特性が両立されていることが確認できる。 In the example, it can be confirmed that the charge acceptability is greatly improved as compared with the comparative example 2. The discharge characteristics of the example remain at almost the same level as the comparative example 2, and in this case, it can be confirmed that the performance for, for example, ISS vehicle use can be sufficiently satisfied. It can be confirmed that the cycle characteristics of the example are significantly improved as compared with the comparative examples 1 and 2. As described above, it can be confirmed that excellent charge acceptability, discharge characteristics, and cycle characteristics are compatible in the examples.
本発明によれば、鉛蓄電池において優れたサイクル特性を有するフェノール系樹脂及びその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、前記フェノール系樹脂を含有する樹脂組成物を提供することができる。さらに、本発明によれば、前記フェノール系樹脂を含む電極及びその製造方法を提供することができる。本発明は、前記電極を備える鉛蓄電池及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a phenolic resin having excellent cycle characteristics in a lead storage battery and a method for producing the same. Moreover, according to this invention, the resin composition containing the said phenolic resin can be provided. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an electrode containing the phenolic resin and a method for manufacturing the same. The present invention can provide a lead storage battery including the electrode and a method for manufacturing the same.
1…鉛蓄電池、2…電槽、3…蓋、4…正極端子、5…負極端子、6…液口栓、11…極板群、12…正極板、13…負極板、14…セパレータ、15…正極側ストラップ、16…負極側ストラップ、17…セル間接続部、18…極柱、22,32…集電部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記フェノール系樹脂が、(a)フェノールスルホン酸及びフェノールスルホン酸誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、(b)尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、(c)ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、の反応に由来する構造単位を有する、電極。 And the electrode active material, a phenol resin, only including,
The phenolic resin is (a) at least one selected from the group consisting of phenolsulfonic acid and phenolsulfonic acid derivatives, (b) at least one selected from the group consisting of urea and urea derivatives, and (c) formaldehyde and formaldehyde. An electrode having a structural unit derived from the reaction of at least one selected from the group consisting of derivatives .
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