HOME 教育状況公表 本日
⇒#257@卒論;
2005 ( 2004 , 2005 , ) 卒業論文

鉛蓄電池負極サルフェーションと電池構成部材の純度

山形大学  物質化学工学科  仁科・立花研  01512032  小林 郁衣

卒業研究について 2004 2005



鉛蓄電池負極サルフェーションと電池構成部材の純度 A04
山形大学工学部物質化学工学科 立花・仁科研究室 01512032 小林郁衣 
Anode Sulfation of Lead-Acid Batteries and Fineness of the Battery Structure Material 
1.緒言 鉛蓄電池は1859年にプランテによって発明されて以来、基本原理は変わっていない。そのため1950年代に鉛蓄電池研究のピークを迎えてからは、その実用状況の多さと比べてあまり研究されなくなった。しかし現在、鉛蓄電池の使用用途が時代とともに変化し、新たな研究課題が生じてきた。それが負極サルフェーションである。本研究では1950年代にはまだなかったSEMなどの最先端機器を用いて負極サルフェーションを観察し、さらに減少させる方法について検討する。
 
2.目的 サルフェーションとは鉛蓄電池の放電の際にできる硫酸鉛(PbSO4)のことで、結晶が硬質化すると充電しても硫酸イオン(SO42-)と鉛(Pb)に戻らなくなる。
正極:PbO2+SO42-+4H++2e-→PbSO+2H2O
負極:Pb+SO42-→PbSO4 +2e-
図1 鉛蓄電池内部の化学反応(放電時)
 
硫酸鉛が電極表面に付着したままだと、鉛の反応面積が減り、電池の容量が減ってしまう。そこで電池の性能向上のためにサルフェーションを減らしたい。ここでは負極サルフェーションの観察を行う前に、まず正極の腐食をみてみた。電圧を加えて腐食させた正極電極表面をデジタルハイスコープ(HIROX KH-2400)1とSEMを用いて観察した。
3.実験方法 試料極として線径φ0.5㎜で純度99.9+%の鉛線を使用した。実験は三電極式で行い、対極・参照極には試料極と同じ鉛線を用いた。電解液には一般に鉛蓄電池に用いられている4.5M H2SO4を使用した。ポテンショスタットを使って2.4Vの電圧を2時間かけて、鉛を腐食させた。(電流密度:1mA/cm2)
次に腐食させた鉛をデジタルハイスコープで観察した。同時に腐食させていない純鉛線の観察も行った。また、腐食鉛線の断面のSEM写真を撮るため、まず腐食させた鉛線をエポキシ樹脂で固めた。そして固めた腐食鉛線を紙やすり、ラッピングシートを用いて研磨し、最後にアルミナで磨いた。それから蒸着装置を用いて研磨したエポキシ樹脂+鉛線表面に白金を塗布した。その後SEM(倍率2000倍)で観察を行った。
 
4.実験結果 図2、図3に観察したSEM写真の結果を示した。
   
図2 腐食鉛のSEM  図3 図2の拡大
写真(倍率2000倍)   SEM写真

5.結論 デジタルハイスコープで腐食鉛の断面を観察した結果、倍率500倍では腐食の様子がうまく観察できなかったため、鉛の表面観察はデジタルハイスコープよりもSEMで行ったほうがよいことがわかった。
今後の課題としては高純度の鉛線、硫酸を用いたときのサルフェーションの違いをSEMを使って観察したい。
参考文献 1) D.Pavlov et al.,J.Electrochem.Soc.,142,2917(1995) 

たかのあとをつぎました23


(1デジタルハイスコープ.
(2鉛蓄電池の充放電に伴う負極劣化のその場観察法による可視化
加藤正吾, 卒業論文, (2005).
(3鉛蓄電池の充放電に伴う負極劣化のその場観察法による可視化
○加藤正悟,立花和宏,仁科辰夫,遠藤孝志,尾形健明,菅原陸郎,小沢昭弥, 化学系9学協会連合東北地方大会, (2004).


緒言

背景

工業製品や材料について調べます。 研究プロジェクトに参加するのもいいでしょう。

目的

実験方法

工学部の場合、モノヅクリの研究論文ですから、準備するもの、作成手順、そして評価と述べてゆきます。評価だけの論文はあまりよくありません。 できるだけエコ研究・DIYを目指しましょう。

サンプル 消耗品は、購入先(業者、店舗、ネット)なども示して、 にまとまっていると読者が追試しやすいです。

準備するもの

サンプル 履歴

作成手順

消耗品履歴

評価の方法

装置使用履歴

管理の方法

管理の方法を示してください。試作品やデータの管理の方法、リユース、リサイクルや廃棄の方法があるとありがたいです。

結果と考察

物理量起電力E〔V〕など)には 単位を示しましょう。本文中に示すときは、量名と記号を示し、〔〕で単位を示します。グラフの軸や表中では、物理量を単位で割って数値のみを示しましょう。

論文は、文章が集まって段落を作り、段落が集まって、節ができ、節が集まって章ができます。 図や 数式や化学式を使います。 物理量にはnomenclatureがあると良いでしょう。

研究ノート

グラフ、写真)、表などを活用しましょう。

図や表には図題(キャプション)や表題をつけます。 説明にはひとつの段落を使います。

参考文献書籍雑誌口頭発表URL

<li> <article> 小林 郁衣. <q><cite> </q></cite>. 山形大学 物質化学工学科 ,卒業論文, 2005. <a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/Academic/@Thesis.asp?nThesisID=257'> https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/Academic/@Thesis.asp?nThesisID=257</a>, (参照 <time datetime="2019-4-19">2019-4-19</time>). </article> </li>


卒業論文 ©Copyright  2005   小林 郁衣,  山形大学  All rights reserved.