CN103210537A - 铅蓄电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铅蓄电池，其具备通过隔壁分割成多个电池室的树脂制的电槽、收纳在各电池室中且中间夹着隔膜地层叠正极板和负极板而成的多个极板组、电解液和封闭电池室的盖，收纳在邻接的电池室内的两个极板组彼此通过贯通隔壁的电池室间连接部而电连接，树脂具有在形成厚2mm的板时光透过度为20%以上、且在形成厚1.5mm、长边50mm、短边13mm的试验片时使中心向垂直方向变形2mm所需的应力为4.0N以上的性质，隔壁的电池室间连接部贯通的周边的厚度为1.7mm以上。

Description

铅蓄电池
技术领域
本发明涉及铅蓄电池，特别是涉及对贯通连接部进行强化的技术。
背景技术
汽车的电池起动器中所用的铅蓄电池的构成是，将经由隔膜使正极和负极对置而构成的极板组收纳在通过隔壁分割成多个电池室的电槽的各个电池室内，在各极板组中在将连接构件分别连接在正极和负极上后，在经由隔壁邻接的电池室间通过电阻焊将不同极性的连接构件彼此串联连接，用盖封闭电槽的开口部。连接构件在设在隔壁上的贯通孔的部分被电阻焊。该铅蓄电池具有丰富的游离的电解液，为了能够通过液面的位置察看电解液量，由可透视内部的材料构成电槽。然后在因电分解等使电解液减量（液面下降）时，从设在盖上的注液孔注入精制水。
经由隔壁通过电阻焊使连接构件彼此连接的部位通常被称为电阻焊部（贯通连接部）。下面对该贯通连接部进行详述。经由预先设在隔壁上的贯通孔使连接构件相互对置，通过电阻焊中所用的电极将连接构件彼此压入贯通孔内使其接触，在规定的条件下对该接触的部位进行电阻焊，由此以固定在隔壁上的形式构成贯通连接部。
对贯通连接部的详细的构成，进行了各式各样的研究。特别是关于具有贯通孔的隔壁，如专利文献1所示，记载了在因采用无锑的铅合金作为连接构件等而不得不将连接焊接条件规定为高温时，为了不使焊接时隔壁的一部分熔化而使贯通孔变窄（减小连接构件彼此的焊接面积）而应将厚度规定为1.5mm以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭62-022367号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据近年来的正极及负极的长寿命化技术的发展，现在与专利文献1的开发当时相比可长时间地使用铅蓄电池。于是，作为新的劣化模式，出现了在正极膨胀时贯通连接部发生腐蚀断线的现象。该现象以前不清楚，但通过详细调查其原因，得知其原因起因于：伴随着正极膨胀，对贯通连接部施加应力，由此使隔壁变形，在与贯通连接部之间产生间隙，电解液与贯通连接部接触。
如上所述，为了确保电解液量（液面）的可视性，汽车的电池起动器中所用的铅蓄电池的电槽由可透视内部的材料构成。所以为了强化隔壁而大量添加滑石粉等刚性材料，这损害可视性，因而不能接受。因此，如果按专利文献1所示加厚隔壁，尽管对贯通连接部施加应力隔壁也不易变形，但是得知：即使随意采用可视性高的材料，以不妨碍电阻焊的水平加厚隔壁来构成电槽，也不能解决上述课题。
本发明是为解决上述课题而完成的，其目的在于提供一面确保电解液量（液面）的可视性、一面即使长时间使用贯通连接部的劣化也小的耐久性高的铅蓄电池。
用于解决课题的手段
为解决上述的课题，本发明的铅蓄电池的构成如下：具备电槽、通过分割所述电槽而形成多个电池室的隔壁、收纳在各个所述电池室内且中间夹着隔膜地层叠正极板和负极板而成的多个极板组、收纳在所述电池室内的电解液、封闭各个所述电池室的开口部的盖；所述电槽和所述隔壁由树脂一体地形成；收纳在邻接的所述电池室内的两个极板组彼此通过贯通所述隔壁的电池室间连接部被电连接；所述树脂具有在形成厚2mm的板时光透过度为20%以上、且在形成厚1.5mm、长边50mm、短边13mm的试验片时使中心向垂直方向变形2mm所需的应力为4.0N以上的性质；所述隔壁的所述电池室间连接部贯通的周边的厚度为1.7mm以上。
所述树脂也可以是聚丙烯嵌段共聚物。
所述连接构件也可以由含有锑的铅合金形成。
所述连接构件也可以由不含锑的铅合金形成。
发明效果
由于将构成电槽和隔壁的树脂规定为具有上述性质的树脂，将电池室间连接部贯通的部分的隔壁的厚度规定为1.7mm以上，所以能够提供一面确保可从电槽外侧辨认电槽内的电解液量（液面）的可视性、一面即使长时间使用贯通连接部的劣化也小的耐久性高的铅蓄电池。
附图说明
图1是表示实施方式的铅蓄电池的部分缺欠的剖视图。
图2是表示实施方式的铅蓄电池的邻接的电池室间的电连接部分的放大剖视图。
图3是表示铅蓄电池的邻接的电池室间连接部分的劣化的放大剖视图。
具体实施方式
（实施方式1）
以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
－铅蓄电池的构成－
图1是表示本发明的铅蓄电池的立体图，图2是表示铅蓄电池的邻接的电池室间的电连接部分的放大剖视图。电槽1为由将其内部分割成多个电池室3的隔壁1a、短侧面1b、长侧面1c和底面（未图示）构成的一体的树脂成型品。在各个该电池室3中，收纳有中间夹着隔膜2c地层叠正极2a和负极2b而成的极板组2及电解液（未图示）。然后将各个极板组2上的相同极性的极板（正极2a及负极2b）的耳部8连接在1个连接构件4上。再有，所谓耳部8，是设在各极板的端部上的用于与其它极板电连接的小片状的部分。
使收纳在邻接的电池室3内的各个极板组2的不同极性的连接构件4彼此经由设在隔壁1a上的贯通孔7对置，通过电阻焊中所用的电极将连接构件彼此压入贯通孔内，使其接触，在规定的条件下对该接触的部位进行电阻焊，由此以固定在隔壁1a上的形式形成贯通连接部4a。电池间连接部是将连接构件4彼此和其间的贯通连接部4a合并在一起的部件。
然后将位于一端的电池室3的正极2a的耳部8连接在正极性的极柱（未图示）上，将位于另一端的电池室3的负极2b的耳部8连接在负极性的极柱（未图示）上。然后用盖6密封电槽1的开口部，同时在与盖6一体化的套管（未图示）上连接各个极柱，作为端子5，由此形成铅蓄电池。
本实施方式的铅蓄电池在电槽1的材料及构成方面具有特征。具体地讲，其特征在于：用树脂构成电槽1，该树脂在形成厚2mm的板时光透过度为20%以上，且在形成厚1.5mm、长边50mm、短边13mm的试验片时使中心向垂直方向变形2mm所需的应力为4.0N以上；将隔壁1a中的贯通连接部4a周边的厚度规定为1.7mm以上。
－完成发明的原委－
铅蓄电池一般具有长方体形状。此种铅蓄电池的外包装容器即电槽由短侧面（与正极及负极平行的面）、长侧面、隔壁及底面构成，为一体的树脂成型品。因此，要求电解液量（液面）的可视性（能够从电槽的外侧辨认电槽内的电解液的液面）的长侧面和要求不因来自贯通连接部的应力而容易变形的隔壁由相同的材料构成。
如背景技术一节中所述，专利文献1中记载的技术以使用无锑的铅合金作为连接构件为前提，因此在通过电阻焊连接电池室间时需要高温。因此，出现隔壁因高温而熔化、侵入贯通孔内，使连接构件的焊接面积减小的问题。为了解决此问题，在专利文献1中使隔壁的厚度在1.5mm以上。
但是，得知：如果通过改进正极及负极使正极及负极的寿命比专利文献1所写作时的寿命延长，则在长寿命化了的正极及负极的寿命竭尽之前，发生突然不能充放电的被称为所谓突然死（sudden death）的现象。也就是说，判明：近年来，根据正极2a及负极2b的长寿命化技术的发展，能够相当长时间地使用铅蓄电池，但如此一来作为新的劣化模式，如图3所示，在位于图右侧的正极2a膨胀伸长时，因耳部8上推连接构件4而以贯通连接部4a为中心集中应力，隔壁1a变形，产生间隙9。因电解液浸渗到该间隙9中，与贯通连接部4a接触而发生腐蚀部10，因腐蚀部扩大而发生腐蚀断线。于是，铅蓄电池突然失去作为电池的功能，突然死掉。此现象是本申请发明者们首次发现的。
认为正极2a的膨胀是由保持正极活性物质的铅的格栅因长时间使用而氧化所产生的。在将铅蓄电池置于高温环境下时可促进该氧化。
作为该突然死的对策，可考虑防止正极2a膨胀的对策、防止贯通连接部4a腐蚀的对策、不产生间隙9的对策等多种对策，但本申请发明者们对作为如此的对策的一种的电槽1的材料及构成进行了锐意研究。详细情况如下。
首先，成为对象的铅蓄电池被用作汽车的电池起动器，因此从进行补水管理的角度出发，电槽1的长侧面1c要求电解液量（液面）的可视性。因而作为电槽1中所用的树脂的材料，要求在长侧面的一般的厚度（2mm）下具有20%以上的光透过度的树脂。
加之，为了解决上述的课题（应力向贯通连接部4a的集中），认为作为电槽1中所用的树脂材料，具有规定值以上的刚性是必要的。对此进行了研究，结果判明：具体地讲，在形成厚1.5mm、长边50mm、短边13mm的试验片时使中心向垂直方向变形2mm所需的应力为4.0N以上。该刚性的测定法按照JIS K7171“硬质塑料的弯曲试验方法”（ISO178），按与隔壁1a的一般的厚度（1.3mm）大致相同的1.5mm的厚度进行了试验，因此能够即时判断实用时的树脂材料的刚性。
如此在采用了具有规定值以上的可视性和刚性的树脂材料之后，在本实施方式中，将隔壁1a中的贯通连接部4a周边的厚度规定为1.7mm以上。得知：通过此构成，一面可确保从长侧面1c的电解液量（液面）的可视性，一面即使伴随着正极2a的膨胀对贯通连接部4a施加应力，因隔壁1a的刚性很强，也能够解决以隔壁1a的变形为发端而产生的新课题。
再有，认为不能由专利文献1联想到本实施方式的特征即隔壁的厚度的阈值（下限值）为1.7mm。因为，在专利文献1中，为了解决隔壁因高温而熔化、侵入贯通孔内、减小连接构件的焊接面积的问题，使隔壁的厚度在1.5mm以上，如专利文献1中的图6所示，如果隔壁厚度在1.5mm以上，则焊接面积为100%，在1.5mm以上时效果恒定，而在本实施方式中，在隔壁厚度低于1.7mm时得不到效果。这是因为在专利文献1的技术和本实施方式中，要解决的课题不同。而且本实施方式的课题是本申请发明者们首次发现的。为解决专利文献1的课题，只要将隔壁厚度规定为1.5mm以上就可以，但为了解决本实施方式的课题，需要使用在形成厚1.5mm、长边50mm、短边13mm的试验片时使中心向垂直方向变形2mm所需的应力为4.0N以上的树脂，将隔壁厚度规定为1.7mm以上。此外，希望隔壁的厚度低于2.0mm。在2.0mm以上时，需要变更电阻焊的设备及条件。
作为满足上述条件且对电解液即硫酸具有耐酸性的树脂的材料，有聚丙烯和乙烯的共聚物即各种聚丙烯嵌段共聚物等。再有，在该聚丙烯嵌段共聚物中还包含抗冲击共聚物。
这里由于作为连接构件4的含有锑的铅合金（例如Pb-Sb）的刚性高，因此能通过正极2a的膨胀将大的应力传递给隔壁1a。在采用如此的连接构件4时，如果一并采用本实施方式的构成，则本实施方式的效果程度更显著。
另一方面，在采用不含锑的铅合金（例如Pb-Sn）作为连接构件4时，不得不在高温下进行电阻焊，因此隔壁1a（特别是贯通孔7的周边）变形，连接的精度容易下降。可是，在本实施方式的构成中，由于隔壁具有充分的厚度，所以没有这样的担心。
实施例
（电池A）
作为树脂材料，选择聚丙烯嵌段共聚物，其在形成厚2mm的板时光透过度为10%，且在形成厚1.5mm、长边50mm、短边13mm的试验片时使中心向垂直方向变形2mm所需的应力（以下简称为“试验片的应力”）为4.2N。再有，该刚性的测定按照JIS K7171“硬质塑料的弯曲试验方法”（ISO178）进行。以后所示的刚性都用该测定方法进行测定。采用该树脂，制作隔壁1a的厚度为1.7mm、短侧面1b的厚度为2mm、长侧面1c的厚度为2mm的电槽1。将隔壁1a、短侧面1b、长侧面1c及底面成型成一体。
将以铅粉为中心的正极活性物质填充在Pb-Ca-Sn合金制的格栅内，制作正极2a。另一方面，在由铅粉构成的负极活性物质中添加碳、硫酸钡及木质素化合物，将其填充在Pb-Ca-Sn合金制的格栅内，制作负极2b。使9片正极2a与内包在由聚乙烯构成的袋状的隔膜2c中的10片负极2b对置，制作极板组2。
将6个极板组2收纳在由隔壁1a分割成6个电池室3的电槽1的各个电池室3中，将各个极板组2中的相同极性的极板（正极2a及负极2b）的耳部8连接在1个连接构件4（Pb-Sb合金制）上。然后经由设在隔壁1a上的贯通孔7，使邻接的极板组2的不同极性的连接构件4彼此接触，通过对该接触的部位进行电阻焊，以固定在隔壁1a上的形式构成贯通连接部4a。此外将位于一端上的电池室3的正极2a的耳部8连接在正极性的极柱（未图示）上，将位于另一端上的电池室3的负极2b的耳部8连接在负极性的极柱（未图示）上。然后用盖6封闭电槽1的开口部，在与盖6一体化的套管上连接各个极柱，作为端子5，最后注入电解液（比重1.28g/ml的硫酸），由此制作105D31式（去除端子的高202mm、宽173mm、长305mm、5小时率容量64Ah）的铅蓄电池。将该铅蓄电池作为电池A。电池A为比较例的电池。
（电池B）
将相对于电池A，除了作为树脂材料选择形成厚2mm的板时光透过度为23%、且试验片的应力为4.2N的聚丙烯嵌段共聚物以外，全部与电池A相同地构成的铅蓄电池作为电池B。电池B为实施例的电池。
（电池C）
将相对于电池A，除了作为树脂材料选择形成厚2mm的板时光透过度为26%、且试验片的应力为4.2N的聚丙烯嵌段共聚物以外，全部与电池A相同地构成的铅蓄电池作为电池C。电池C为实施例的电池。
（电池D）
将相对于电池A，除了作为树脂材料选择形成厚2mm的板时光透过度为20%、且试验片的应力为3.5N的聚丙烯嵌段共聚物以外，全部与电池A相同地构成的铅蓄电池作为电池D。电池D为比较例的电池。
（电池E）
将相对于电池A，除了作为树脂材料选择形成厚2mm的板时光透过度为20%、且试验片的应力为4.8N的聚丙烯嵌段共聚物以外，全部与电池A相同地构成的铅蓄电池作为电池E。电池E为实施例的电池。
（电池F）
将相对于电池B，除了将隔壁1a的厚度规定为1.5mm以外，全部与电池B相同地构成的铅蓄电池作为电池F。电池F为比较例的电池。
（电池G）
将相对于电池B，除了将隔壁1a的厚度规定为1.9mm以外，全部与电池B相同地构成的铅蓄电池作为电池G。电池G为实施例的电池。
（电池H）
将相对于电池B，除了作为连接构件4采用不含锑的Pb-Sn合金以外，全部与电池B相同地构成的铅蓄电池作为电池H。电池H为实施例的电池。
（电池I）
将相对于电池F，除了只将隔壁1a中的贯通孔7的周边（与连接构件4接触的部位的周边）的厚度规定为1.7mm以外，全部与电池F相同地构成的铅蓄电池作为电池I。电池I为实施例的电池。
（电池J）
将相对于电池B，除了将隔壁1a的厚度规定为1.6mm以外，全部与电池B相同地构成的铅蓄电池作为电池J。电池J为比较例的电池。
对以上的电池A～J，进行了相当于JIS D5301中的轻负荷寿命试验的试验。具体地讲，在75℃气氛下，重复600秒钟的恒电压充电（13.5V）和60秒钟的恒电流放电（25A），该充放电每610个循环进行200A放电（2秒钟）。然后，在该200A放电开始2秒钟后的电压达到3.0V以下时判定电池达到寿命，最大将充放电进行10370个循环（610个循环×17次）。再有，在10370个循环时结束试验，是因为如果进行超过10370个循环的试验，则正极或负极本体达到寿命，有时不能评价贯通连接部是否破损。也就是说，认为目前通过将充放电进行10370个循环达到铅蓄电池的寿命，在此之前是否突然死会成为问题。结果见表1。
另一方面，为了确认可视性，对是否可从长侧面1c的方向看见电解液的液面也进行了评价。将能够确认电解液的液面时规定为“〇”，将不能确认电解液的液面时规定为“×”，一并示于表1中。
表1
Figure BDA00003134642400091
由表1的结果得知：采用在形成厚2mm的板时光透过度为20%以上且试验片的应力为4.0N以上的树脂材料、将隔壁1a中的贯通连接部4a的周围的厚度规定为1.7mm以上的电池B、C、E、G、H及I，是一面确保电解液量（液面）的可视性、一面耐久性高的铅蓄电池。再有，在将这些实施例的电池B、C、E、G、H及I分解时，与比较例的电池D、F及J不同，没有发现以贯通连接部4a为中心的腐蚀。认为这主要是可进行10370个循环的充放电的原因。电池D、F及J除了充放电循环导致的正极板的腐蚀以外，因贯通连接部4a的腐蚀导致的输出下降的影响，在达到本来的极板耐久寿命即10370个循环之前就达到寿命，因此不能完成电池本来的寿命。
电池A由于电槽的光透过度低至10%，所以不能从外侧确认位于电槽内的电解液的液面，但由于试验片的应力为4.2N，且将贯通连接部的周围的隔壁的厚度规定1.7mm，因此可进行10370个循环的充放电。
采用Pb-Sb作为连接构件4的电池B、C、E、G及I，虽然因刚性高而通过正极2a的膨胀将大的应力传递给隔壁1a，但因本发明的效果充分，因而没有发生以贯通连接部4a为中心的腐蚀造成的断线。另一方面，采用Pb-Sn作为连接构件4的电池H，尽管在高温下进行电阻焊，但隔壁1a（特别是贯通孔7的周边）十分厚，难产生热导致的变形，所以充分地得到了本发明的效果。
（其它实施方式）
上述的实施方式及实施例为本发明的例示，本发明并不限定于这些例子。例如，电槽内的电池室的数量如果是多个，也可以多于6个也可以少于6个。极板组的构成、正极及负极的构成等只要是能够作为铅蓄电池使用的，怎样的构成都可以。
产业上的利用可能性
根据本发明，能够普及长寿命式的铅蓄电池，因此本发明的实用价值非常高。
符号说明
1―电槽，1a―隔壁，1b―短侧面，1c―长侧面，2―极板组，2a―正极，2b―负极，2c―隔膜，3―电池室，4―连接部件，4a―贯通连接部，5―端子，6―盖，7―贯通孔，8―耳部，9―间隙，10―腐蚀部。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种铅蓄电池，其具备，
电槽、
分割所述电槽而形成多个电池室的隔壁、
收纳在各个所述电池室内、且中间夹着隔膜地层叠正极板和负极板而成的多个极板组、
收纳在所述电池室内的电解液、
封闭各个所述电池室的开口部的盖；
所述电槽和所述隔壁由树脂一体地形成；
收纳在邻接的所述电池室内的两个所述极板组彼此通过贯通所述隔壁的电池室间连接部而电连接；
所述树脂具有在形成厚2mm的板时光透过度为20%以上、且在形成厚1.5mm、长边50mm、短边13mm的试验片时使中心向垂直方向变形2mm所需的应力为4.0N以上的性质；
所述隔壁的所述电池室间连接部贯通的周边的厚度为1.7mm以上；
所述树脂为聚丙烯嵌段共聚物。
2.（删除）
3.根据权利要求1所述的铅蓄电池，其特征在于：所述连接构件由含有锑的铅合金形成。
4.根据权利要求1所述的铅蓄电池，其特征在于：所述连接构件由不含锑的铅合金形成。

Claims (4)

1.一种铅蓄电池，其具备，
电槽、
分割所述电槽而形成多个电池室的隔壁、
收纳在各个所述电池室内、且中间夹着隔膜地层叠正极板和负极板而成的多个极板组、
收纳在所述电池室内的电解液、
封闭各个所述电池室的开口部的盖；
所述电槽和所述隔壁由树脂一体地形成；
收纳在邻接的所述电池室内的两个所述极板组彼此通过贯通所述隔壁的电池室间连接部而电连接；
所述树脂具有在形成厚2mm的板时光透过度为20%以上、且在形成厚1.5mm、长边50mm、短边13mm的试验片时使中心向垂直方向变形2mm所需的应力为4.0N以上的性质；
所述隔壁的所述电池室间连接部贯通的周边的厚度为1.7mm以上。
2.根据权利要求1所述的铅蓄电池，其特征在于：所述树脂为聚丙烯嵌段共聚物。
3.根据权利要求1所述的铅蓄电池，其特征在于：所述连接构件由含有锑的铅合金形成。
4.根据权利要求1所述的铅蓄电池，其特征在于：所述连接构件由不含锑的铅合金形成。
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