JP2000348757A - 渦巻き形蓄電池 - Google Patents
渦巻き形蓄電池Info
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 渦巻き形の極板群を有し、極板群の同一端に
正極端子と負極端子を有する蓄電池において、極板群の
巻きずれを防止することにより、端子幅を大きくするこ
とを可能として高率放電特性に優れた蓄電池を生産性よ
く提供すること。 【解決手段】 渦巻き形の極板群を構成する正極板と負
極板の厚みの和に対するセパレータ厚みの比率を０．１
７〜０．３３とするとともに、極板の上辺には複数の端
子部を設けて、巻き回した極板群の最外周の端子部を除
いて内周から外周にかけて端子部の幅を順次増加させる
とともに、正極端子部と負極端子部を極板群の中心軸に
対称になるよう配置する。
正極端子と負極端子を有する蓄電池において、極板群の
巻きずれを防止することにより、端子幅を大きくするこ
とを可能として高率放電特性に優れた蓄電池を生産性よ
く提供すること。 【解決手段】 渦巻き形の極板群を構成する正極板と負
極板の厚みの和に対するセパレータ厚みの比率を０．１
７〜０．３３とするとともに、極板の上辺には複数の端
子部を設けて、巻き回した極板群の最外周の端子部を除
いて内周から外周にかけて端子部の幅を順次増加させる
とともに、正極端子部と負極端子部を極板群の中心軸に
対称になるよう配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は帯状の極板を渦巻き
状に巻き回した構成を有する蓄電池に関するもので、特
にこのような構成を有する密閉形の鉛蓄電池に適用する
ものである。
状に巻き回した構成を有する蓄電池に関するもので、特
にこのような構成を有する密閉形の鉛蓄電池に適用する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に渦巻き状の極板構成は極板厚みを
薄くした場合に適していることから、特に高率放電特性
を重視する場合に用いられてきている。このとき、高率
放電特性を改善する目的については、極板厚みを薄くし
て、極板面積を大きくするだけでは十分ではなく、極板
からの端子の取り出し方法も考慮する必要がある。
薄くした場合に適していることから、特に高率放電特性
を重視する場合に用いられてきている。このとき、高率
放電特性を改善する目的については、極板厚みを薄くし
て、極板面積を大きくするだけでは十分ではなく、極板
からの端子の取り出し方法も考慮する必要がある。
【０００３】このような観点から、帯状の極板を渦巻き
状に巻き回した極板群を有する鉛蓄電池について、極板
からの端子の取り出し方法に関する種々のものが提案さ
れている。例えば米国特許第５，１９８，３１３号に記
載されているように、帯状の極板の長手方向の一辺を全
体にわたって端子部として巻き回した極板群の同一端を
正極の端子部、他の一端を負極の端子部とする構成が知
られている。このような構成によれば端子幅を極板長さ
まで大きくできるために高率放電時の分極を最小限度に
抑制して高率放電特性を改善することができる。
状に巻き回した極板群を有する鉛蓄電池について、極板
からの端子の取り出し方法に関する種々のものが提案さ
れている。例えば米国特許第５，１９８，３１３号に記
載されているように、帯状の極板の長手方向の一辺を全
体にわたって端子部として巻き回した極板群の同一端を
正極の端子部、他の一端を負極の端子部とする構成が知
られている。このような構成によれば端子幅を極板長さ
まで大きくできるために高率放電時の分極を最小限度に
抑制して高率放電特性を改善することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成によれば蓄電池の端子は円筒形の両端とせざる
を得ず、このような蓄電池の複数を組電池として構成す
る場合には設計の自由度が低い揚合がある。一方、組電
池設計の自由度を高めることを意図して円筒形の端に正
極端子と負極端子を設けた場合には、端子幅を広くとる
ことが非常に困難であった。これは、極板を巻き回して
極板群を構成する際に巻きずれが発生し、端子幅を広く
した場合には正極端子と負極端子とが重なりあって同極
性の端子同士を接合する際に不具合が発生するという課
題があった。
うな構成によれば蓄電池の端子は円筒形の両端とせざる
を得ず、このような蓄電池の複数を組電池として構成す
る場合には設計の自由度が低い揚合がある。一方、組電
池設計の自由度を高めることを意図して円筒形の端に正
極端子と負極端子を設けた場合には、端子幅を広くとる
ことが非常に困難であった。これは、極板を巻き回して
極板群を構成する際に巻きずれが発生し、端子幅を広く
した場合には正極端子と負極端子とが重なりあって同極
性の端子同士を接合する際に不具合が発生するという課
題があった。
【０００５】また、この巻きずれは１ｍｍ以下の厚みの
極板を４回以上巻き回す時に顕著であり、従来は巻きず
れが発生することを考慮して端子幅は正極端子と負極端
子とが重ならないような幅に形成せざるを得なかった。
その結果として、薄型極板を用いる場合での利点、すな
わち良好な高率放電特性が損なわれていた。
極板を４回以上巻き回す時に顕著であり、従来は巻きず
れが発生することを考慮して端子幅は正極端子と負極端
子とが重ならないような幅に形成せざるを得なかった。
その結果として、薄型極板を用いる場合での利点、すな
わち良好な高率放電特性が損なわれていた。
【０００６】本発明は前記したような極板を巻き回した
構成の極板群を有する蓄電池において、極板を巻き回す
際の極板の巻きずれを抑制し、円筒形の極板群の同一端
に端子部を設けた構成においても、端子幅を広くして高
率放電特性を損なわない構成を生産性よく容易に得るこ
とを目的とする。
構成の極板群を有する蓄電池において、極板を巻き回す
際の極板の巻きずれを抑制し、円筒形の極板群の同一端
に端子部を設けた構成においても、端子幅を広くして高
率放電特性を損なわない構成を生産性よく容易に得るこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した目的を
達成するために、請求項１の発明は帯状の正極板と負極
板およびセパレータとを４回以上巻き回して構成した渦
巻き形蓄電池において、正極板および負極板にはそれぞ
れ複数の端子部を有し、これら正極端子部と負極端子部
とは巻き回した極板群の同一扇内に設けられ、同一極性
同士の端子部を接合するとともに、前記正極板および負
極板の厚みの和に対するセパレータ厚みの比率を０．１
７〜０．３３としたことを特徴とするものである。
達成するために、請求項１の発明は帯状の正極板と負極
板およびセパレータとを４回以上巻き回して構成した渦
巻き形蓄電池において、正極板および負極板にはそれぞ
れ複数の端子部を有し、これら正極端子部と負極端子部
とは巻き回した極板群の同一扇内に設けられ、同一極性
同士の端子部を接合するとともに、前記正極板および負
極板の厚みの和に対するセパレータ厚みの比率を０．１
７〜０．３３としたことを特徴とするものである。
【０００８】請求項２の発明は端子部は正極板および負
極板の少なくとも最外周側に位置する端子部を除き、内
周側から外周側にかけて幅広に形成したことを特徴とす
るものである。
極板の少なくとも最外周側に位置する端子部を除き、内
周側から外周側にかけて幅広に形成したことを特徴とす
るものである。
【０００９】請求項３の発明は正極板は二酸化鉛を主体
とする正極活物質と鉛合金からなる箔状の正極集電体を
備え、前記負極板は海綿状鉛を主体とする箔状の負極活
物質と鉛合金からなる負極集電体を備え、前記セパレー
タはガラスマットを主体とするとともに、これら正極活
物質、負極活物質およびセパレータには希硫酸を主成分
とする電解液を含浸する構成としたことを特徴とするも
のである。特に渦巻き形鉛蓄電池、特に極板の厚みがあ
る程度以下である場合には集電体である鉛基体の強度も
低く、巻き回し時に張力を高めることができないので巻
きずれも発生しやすいことから、本発明の構成は鉛蓄電
池に適用した場合に特に効果が著しい。
とする正極活物質と鉛合金からなる箔状の正極集電体を
備え、前記負極板は海綿状鉛を主体とする箔状の負極活
物質と鉛合金からなる負極集電体を備え、前記セパレー
タはガラスマットを主体とするとともに、これら正極活
物質、負極活物質およびセパレータには希硫酸を主成分
とする電解液を含浸する構成としたことを特徴とするも
のである。特に渦巻き形鉛蓄電池、特に極板の厚みがあ
る程度以下である場合には集電体である鉛基体の強度も
低く、巻き回し時に張力を高めることができないので巻
きずれも発生しやすいことから、本発明の構成は鉛蓄電
池に適用した場合に特に効果が著しい。
【００１０】請求項４の発明は端子部は鉛合金により集
合溶接されて、端子部同士を接合する棚が形成されたこ
とを特徴とするものである。
合溶接されて、端子部同士を接合する棚が形成されたこ
とを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明を密閉形鉛蓄電池に適用し
た場合の実施の形態を説明する。
た場合の実施の形態を説明する。
【００１２】厚み５０μｍのＰｂ−０．３ｗｔ％Ｓｎ合
金箔に二酸化鉛を主体とする活物質ペ−ストを塗布して
正極板および海綿状活物質ペ−ストを塗布して負極板を
作成する。これらの正極板および負極板の厚みはそれぞ
れ１．０ｍｍ以下である。これらの正極板と負極板には
それぞれ図１に示したように極板の長手方向の辺Ａに複
数の正極端子部２ａ、２ｂ、…２ｆ、２ｇおよび複数の
負極端子部３ａ、３ｂ、…３ｆ、３ｇが設けられてい
る。この最外周に位置する正極端子部２ｇを除く正極端
子部の幅Ｗ２ａ、Ｗ２ｂ、……Ｗ２ｆの関係をＷ２ａ＜
Ｗ２ｂ＜Ｗ２ｃ＜Ｗ２ｄ＜Ｗ２ｅ＜Ｗ２ｆ、同じく最外
周に位置する負極端子部３ｇを除く負極端子部の幅Ｗ３
ａ、Ｗ３ｂ、…Ｗ３ｆの関係をＷ３ａ＜Ｗ３ｂ＜Ｗ３ｃ
＜Ｗ３ｄ＜Ｗ３ｅ＜Ｗ３ｆとして、Ｕ字折りしたセパレ
ータ１に挟んだ正極板２と負極板３とともに７回巻き回
した際に図２に示す様に円筒形の渦巻き状極板群４の一
端に正極坤子部２ａ、２ｂ、…２ｆ、２ｇと負極端子部
３ａ、３ｂ、…３ｆ、３ｇとが互いに同一極性の端子部
同士が同一扇内に重なりあって、かつ巻回の中心軸５に
対して対称となるよう構成するものである。
金箔に二酸化鉛を主体とする活物質ペ−ストを塗布して
正極板および海綿状活物質ペ−ストを塗布して負極板を
作成する。これらの正極板および負極板の厚みはそれぞ
れ１．０ｍｍ以下である。これらの正極板と負極板には
それぞれ図１に示したように極板の長手方向の辺Ａに複
数の正極端子部２ａ、２ｂ、…２ｆ、２ｇおよび複数の
負極端子部３ａ、３ｂ、…３ｆ、３ｇが設けられてい
る。この最外周に位置する正極端子部２ｇを除く正極端
子部の幅Ｗ２ａ、Ｗ２ｂ、……Ｗ２ｆの関係をＷ２ａ＜
Ｗ２ｂ＜Ｗ２ｃ＜Ｗ２ｄ＜Ｗ２ｅ＜Ｗ２ｆ、同じく最外
周に位置する負極端子部３ｇを除く負極端子部の幅Ｗ３
ａ、Ｗ３ｂ、…Ｗ３ｆの関係をＷ３ａ＜Ｗ３ｂ＜Ｗ３ｃ
＜Ｗ３ｄ＜Ｗ３ｅ＜Ｗ３ｆとして、Ｕ字折りしたセパレ
ータ１に挟んだ正極板２と負極板３とともに７回巻き回
した際に図２に示す様に円筒形の渦巻き状極板群４の一
端に正極坤子部２ａ、２ｂ、…２ｆ、２ｇと負極端子部
３ａ、３ｂ、…３ｆ、３ｇとが互いに同一極性の端子部
同士が同一扇内に重なりあって、かつ巻回の中心軸５に
対して対称となるよう構成するものである。
【００１３】これらの正極端子２ａ、２ｂ、…２ｆ、２
ｇおよび負極端子部３ａ、３ｂ、…３ｆ、３ｇはキャス
トオン法によって図３に示す様な扇形状の正極棚部６と
負極棚部７が形成される。この正極および負極棚部６、
７には正極柱８および負極柱９が一体に設けられて蓄電
池外部へ導出される。このような構成を採用する場合、
極板の巻きずれがある程度以上大きくなると同一極性の
端子同士が重なるよう対応しなかったり、正極の端子部
と負極の端子部とがオーバーラップして棚部を形成する
ことができなくなる。本発明の発明者らは極板とセパレ
ータの厚みの関係を規定することによって、巻きずれを
抑制できることを見出したものである。すなわち、正極
板の厚みをｔ１、負極板の厚みをｔ２とし、極板群とし
て構成された状態でセパレータ厚みをｔ３とした場合に
ｔ３／（ｔ１＋ｔ２）の値を０．１７以上、０．３３以
下とするものである。
ｇおよび負極端子部３ａ、３ｂ、…３ｆ、３ｇはキャス
トオン法によって図３に示す様な扇形状の正極棚部６と
負極棚部７が形成される。この正極および負極棚部６、
７には正極柱８および負極柱９が一体に設けられて蓄電
池外部へ導出される。このような構成を採用する場合、
極板の巻きずれがある程度以上大きくなると同一極性の
端子同士が重なるよう対応しなかったり、正極の端子部
と負極の端子部とがオーバーラップして棚部を形成する
ことができなくなる。本発明の発明者らは極板とセパレ
ータの厚みの関係を規定することによって、巻きずれを
抑制できることを見出したものである。すなわち、正極
板の厚みをｔ１、負極板の厚みをｔ２とし、極板群とし
て構成された状態でセパレータ厚みをｔ３とした場合に
ｔ３／（ｔ１＋ｔ２）の値を０．１７以上、０．３３以
下とするものである。
【００１４】
【実施例】（実施例１）本発明の実施例を説明する。図
1で示した正極板と負極板とガラスマットセパレ−タと
をある一定張力で巻き回して図２に示した極板群を作成
して巻きずれの寸法Ｘを測定した。正極板２の寸法は長
さ３２０ｍｍ、幅４０ｍｍ、負極板３の寸法は長さ３５
０ｍｍ、幅４０ｍｍである。セパレータ１の寸法は長さ
７２０ｍｍ、幅４７ｍｍである。セパレータ１はＵ字状
に２つ折りにされて、正極板２を挟み込みこみ、この正
極板２を挟み込んだセパレータ１を負極板３と重ねあわ
せて７、５、４、３回巻き回した。正極板１の厚みｔ１
に対する負極板の厚みｔ２の関係をｔ２＝０．７５ｔ
１、正極板厚みｔ１、負極板厚みｔ２とセパレータ厚み
ｔ３の和（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）を１．８の一定として、
セパレータ厚みｔ３を変化させることによりｔ３／（ｔ
１＋ｔ２）の値を変化させた。このｔ３／（ｔ１＋ｔ
２）の値と巻きずれ寸法Ｘとの関係を図４に示す。
1で示した正極板と負極板とガラスマットセパレ−タと
をある一定張力で巻き回して図２に示した極板群を作成
して巻きずれの寸法Ｘを測定した。正極板２の寸法は長
さ３２０ｍｍ、幅４０ｍｍ、負極板３の寸法は長さ３５
０ｍｍ、幅４０ｍｍである。セパレータ１の寸法は長さ
７２０ｍｍ、幅４７ｍｍである。セパレータ１はＵ字状
に２つ折りにされて、正極板２を挟み込みこみ、この正
極板２を挟み込んだセパレータ１を負極板３と重ねあわ
せて７、５、４、３回巻き回した。正極板１の厚みｔ１
に対する負極板の厚みｔ２の関係をｔ２＝０．７５ｔ
１、正極板厚みｔ１、負極板厚みｔ２とセパレータ厚み
ｔ３の和（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）を１．８の一定として、
セパレータ厚みｔ３を変化させることによりｔ３／（ｔ
１＋ｔ２）の値を変化させた。このｔ３／（ｔ１＋ｔ
２）の値と巻きずれ寸法Ｘとの関係を図４に示す。
【００１５】図４に示した結果から（セパレータ厚みｔ
３／（正極板厚みｔ１＋負極板厚みｔ２）を０．１７以
上、０．３３以下とすることにより、巻きずれを少なく
抑制することができる。ここで正極板厚みｔ１と負極板
厚みｔ２の厚み比率としては０．９〜０．６が一般的で
あり、この比率の範囲であれば本発明の効果を得ること
が確認できた。また、巻き回し回数としては４回を超え
ると急激に巻きずれ寸法が大となることから、本発明は
４回以上巻きまわす場合により顕著な効果を得ることが
できる。
３／（正極板厚みｔ１＋負極板厚みｔ２）を０．１７以
上、０．３３以下とすることにより、巻きずれを少なく
抑制することができる。ここで正極板厚みｔ１と負極板
厚みｔ２の厚み比率としては０．９〜０．６が一般的で
あり、この比率の範囲であれば本発明の効果を得ること
が確認できた。また、巻き回し回数としては４回を超え
ると急激に巻きずれ寸法が大となることから、本発明は
４回以上巻きまわす場合により顕著な効果を得ることが
できる。
【００１６】（実施例２）実施例１での極板群を用いて
本発明による密閉形鉛蓄電池を作成した。正極板、負極
板、セパレータそれぞれの長さ寸法および幅寸法は実施
例１に記載した通りである。各部の厚みについては正極
板厚みｔ１＝０．８５ｍｍ、負極板厚みｔ２＝０．６５
ｍｍ、セパレータ厚みｔ３＝０．３ｍｍ（極板群構成状
態）である。この本発明による蓄電池を電池Ａとする。
本発明による密閉形鉛蓄電池を作成した。正極板、負極
板、セパレータそれぞれの長さ寸法および幅寸法は実施
例１に記載した通りである。各部の厚みについては正極
板厚みｔ１＝０．８５ｍｍ、負極板厚みｔ２＝０．６５
ｍｍ、セパレータ厚みｔ３＝０．３ｍｍ（極板群構成状
態）である。この本発明による蓄電池を電池Ａとする。
【００１７】比較のために電池Ａと同一長さ、幅、厚み
寸法を有する正極板、負極板およびセパレータを用いて
比較例の電池Ｂを作成した。ただし、電池Ｂについては
図６に示したように正極端子部については巻き回した正
極板の最内周、負極端子部については極板群の最外周に
幅１５ｍｍで設けた。これらの電池はいずれも単セル横
成であり、これら本発明の電池Ａと比較例の電池Ｂにつ
いて１０Ａ放電での放電特性の比較を行った。その結果
を図６に示す。
寸法を有する正極板、負極板およびセパレータを用いて
比較例の電池Ｂを作成した。ただし、電池Ｂについては
図６に示したように正極端子部については巻き回した正
極板の最内周、負極端子部については極板群の最外周に
幅１５ｍｍで設けた。これらの電池はいずれも単セル横
成であり、これら本発明の電池Ａと比較例の電池Ｂにつ
いて１０Ａ放電での放電特性の比較を行った。その結果
を図６に示す。
【００１８】図６の結果からあきらかなように本発明の
電池Ａは比較例の電池Ｂに比較して放電時の電圧も高
く、放電持続時間も長いことが確認できた。
電池Ａは比較例の電池Ｂに比較して放電時の電圧も高
く、放電持続時間も長いことが確認できた。
【００１９】また、特に１．０ｍｍ以下の極板を４回以
上巻き回した場合に巻きずれが大きくなることが確認で
きたことから本発明は４回以上巻き回す場合に顕著な効
果を得ることができる。
上巻き回した場合に巻きずれが大きくなることが確認で
きたことから本発明は４回以上巻き回す場合に顕著な効
果を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の構成によれば薄型の極板をセパ
レータとともに渦巻き状に巻き回した極板群を有した蓄
電池において極板の巻き回し時の巻きずれを抑制するこ
とにより、同一極性の端子同士のずれや正極端子部と負
極端子部のオーバーラップの発生を防止することがで
き、端子幅を大きくすることを容易にして高率放電特性
に優れた蓄電池を生産性高く、容易に得ることができる
ことから工業上、極めて有用である。
レータとともに渦巻き状に巻き回した極板群を有した蓄
電池において極板の巻き回し時の巻きずれを抑制するこ
とにより、同一極性の端子同士のずれや正極端子部と負
極端子部のオーバーラップの発生を防止することがで
き、端子幅を大きくすることを容易にして高率放電特性
に優れた蓄電池を生産性高く、容易に得ることができる
ことから工業上、極めて有用である。
【図１】本実施例の渦巻き形蓄電池の正極板と負極板を
示す図
示す図
【図２】本実施例の渦巻き形蓄電池の極板群を示す図
【図３】本実施例の渦巻き形蓄電池の極板群を示す斜視
図
図
【図４】（セパレータ厚みｔ３）／（正極板厚みｔ１＋
負極板厚みｔ２）の値と極板群の巻きずれ寸法との関係
を示す図
負極板厚みｔ２）の値と極板群の巻きずれ寸法との関係
を示す図
【図５】本実施例による渦巻き形蓄電池と従来例による
渦巻き形蓄電池の放電特性を示す図
渦巻き形蓄電池の放電特性を示す図
【符号の説明】 １ セパレータ ２ 正極板 ３ 負極板 ４ 極板群 ５ 巻回の中心軸 ６ 正極棚部 ７ 負極棚部 ８ 正極柱 ９ 負極柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井出 雅之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H003 AA01 BB02 BB04 BD00 BD03 5H016 AA10 BB08 EE01 EE04 HH01 HH13 5H022 AA01 BB11 CC20 CC30 5H028 AA05 BB03 BB05 BB07 CC00 CC12 EE04 HH01 HH05
Claims (4)
- 【請求項１】 帯状の正極板と負極板およびセパレータ
とを少なくとも４回以上巻き回して構成した渦巻き形蓄
電池において、正極板および負極板にはそれぞれ複数の
端子部を同一方向に有し、これら正極端子部と負極端子
部とは巻き回した極板群の同一扇に同一極性同士の端子
部が集まるように設けられ、これら同一極性同士の端子
部を接合するとともに、前記正極板および負極板の厚み
の和に対するセパレータ厚みの比率を０．１７〜０．３
３としたことを特徴とする渦巻き形蓄電池。 - 【請求項２】 前記端子部は少なくとも正極板および負
極板の最外周側の端子部を除き、内周側から外周側にか
けて幅広に形成したことを特徴とする渦巻き形蓄電池。 - 【請求項３】 前記正極板は二酸化鉛を主体とする正極
活物質と鉛合金からなる箔状の正極集電体を備え、前記
負極板は海綿状鉛を主体とする負極活物質と鉛合金から
なる箔状の負極集電体を備え、前記セパレータはガラス
マットを主体とするとともに、これら正極活物質、負極
活物質およびセパレータには希硫酸を主成分とする電解
液を含浸したことを特徴とする請求項１あるいは２のい
ずれかに記載の渦巻き形蓄電池。 - 【請求項４】 前記端子部は鉛合金により集合溶接され
て、端子部同士を接合する棚が形成されたことを特徴と
する請求項３に記載の渦巻き形蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11159067A JP2000348757A (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 渦巻き形蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11159067A JP2000348757A (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 渦巻き形蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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