JP2001015149A

JP2001015149A - 鉛蓄電池

Info

Publication number: JP2001015149A
Application number: JP11181252A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ishii; 裕治石井
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】正極及び負極外部端子間で短絡発生がなく、
かつ、直方体以外の小スペースにも搭載可能な高電圧鉛
蓄電池を提供する。【解決手段】電槽１内にはセル間接続体７で直列に接
続された１８組の極板群が収容され、電槽１の内部は隔
壁６で第１列が１０セル室に、第２列が８セル室に仕切
られており、正極外部端子３及び負極外部端子４は第１
行の両端セル室の上部の蓋に固定されている。鉛蓄電池
１０の公称総電圧は３６Ｖであり、電槽１はモノブロッ
クである。少なくとも８セル室分外部端子が離間されて
いるので外部短絡しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池に係り、特
に電槽の内部が隔壁により複数のセル室に仕切られ、該
各セル室に正極板、負極板及びセパレータを積層した極
板群が収容され、前記電槽の上部開口を封口する電池蓋
に正極外部端子及び負極外部端子が固定された鉛蓄電池
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジン始動用やランプ点灯用等
に使用される自動車用電源には、一般に公称総電圧（作
動電圧）１２Ｖの鉛蓄電池が用いられている。これに加
え、近時、環境保全への配慮から、自動車用電源の３６
Ｖへの高電圧化の動きが活発化している。また、３６Ｖ
への高電圧化を図ることにより、エンジンによる油圧制
御に依存してきた主要部品の制御を高電圧電源でまかな
うことができることから、燃費の改善が一段と促進され
る。このような高電圧電源として鉛蓄電池が考えられて
いる。

【０００３】鉛蓄電池では、鉛の一部が酸化された鉛粉
と水と希硫酸とを主成分とし、これらに必要に応じて添
加物を添加して、練合によって得られたペーストを鋳造
格子や連続多孔体に塗着し、乾燥させたペースト式極板
が広く用いられている。このペースト式極板に更にセパ
レータ（隔離板）を組み合わせて極板群を構成し、極板
群を電槽に組み込んだ後、希硫酸を加えて化成充電する
か、化成充電後、電槽内に組み込むことによって、鉛蓄
電池は電池本来の機能が付与される。

【０００４】また、現在使用されている自動車用鉛蓄電
池（公称総電圧１２Ｖ）は、一般に正極外部端子及び負
極外部端子を各１個ずつ有しており、正極外部端子及び
負極外部端子は一列に６つ並んだセル室の最外セル上部
の蓋に固定され、詳しくは、鉛蓄電池のいずれか一方の
長側面に近接した位置に長側面と平行するようにそれぞ
れ配置されている。従って、従来の自動車用鉛蓄電池で
は、電槽内に６組ある極板群を最短距離で直列接続可能
とした構造が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、鉛蓄電池は
１極板群（１セル）当たりの群電圧が２Ｖであるので、
３６Ｖの公称総電圧を得るためには最低１８組の極板群
が必要となる。例えば、公称総電圧１２Ｖの電池を３個
直列に接続する等複数の鉛蓄電池を組み合わせて３６Ｖ
の総電圧を得ようとすると、電池外で電池間を直列接続
する必要が生じる。この場合には、取り付けやメンテナ
ンス時の取り扱いが煩雑となる上に、外部短絡する可能
性も高い、という問題点がある。

【０００６】また、高電圧化された鉛蓄電池は自動車の
エンジンルーム等の小スペースに搭載されることが予想
されるので、電池として体積密度等のスペース効率を考
慮した構造が要求される。加えて、電池搭載スペースの
平面が、例えば、台形状や三角状等で一般的な（直方体
状の）角形鉛蓄電池の搭載が許容されない場合もある。
更に、電源である蓄電池の公称総電圧が１２Ｖから３６
Ｖへと高電圧化されるので、正極外部出力端子及び負極
外部出力端子間での短絡発生が極力低減される構造であ
ることが望ましい。

【０００７】本発明は上記事案に鑑み、正極及び負極外
部端子間で短絡発生がなく、かつ、直方体以外の小スペ
ースにも搭載可能な高電圧鉛蓄電池を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電槽の内部が隔壁により複数のセル室に仕
切られ、該各セル室に正極板、負極板及びセパレータを
積層した極板群が収容され、前記電槽の上部開口を封口
する電池蓋に正極外部端子及び負極外部端子が固定され
た鉛蓄電池において、前記電槽には直列に接続された１
８組の前記極板群が収容され、該電槽の内部は少なくと
も２行のセル室が画定され、該各行の両端セル室は行方
向と交差する列方向に次行の両端セル室が隣接せず、前
記正極外部端子及び負極外部端子は最もセル室数の多い
行の両端セル室上に位置していることを特徴とする。本
発明では、電槽に直列接続された１８組の極板群が収容
されているので、電池個数１個で公称総電圧３６Ｖを確
保することができると共に、各行の両端セル室が次行の
両端セル室と列方向に隣接しない構造としたので、搭載
許容スペースが非直方体状の小スペースにも搭載するこ
とができ、更に、正極外部端子及び負極外部端子を最も
セル室数の多い行の両端セル室上に位置させたので、外
部端子間距離を長く確保することができることから外部
端子間の短絡（以下、外部短絡という。）を低減させる
ことができる。

【０００９】この場合において、セル室は列方向に対し
左右対称に画定され、各極板群は正極板及び負極板をそ
れぞれ接続する正極ストラップ及び負極ストラップを備
え、直線状の導体で隣接する極性の異なるストラップを
接続すれば、導体の接続距離を短くすることができるの
で、電圧特性を向上させることができる。また、電槽内
部の第１行に１０セル室を、第２行に８セル室を画定
し、正極外部端子及び負極外部端子を第１行の両端セル
室に配置すれば、外部端子間距離は少なくとも両端セル
室を除く８セル室分の距離が確保され、上述した従来の
公称総電圧１２Ｖの鉛蓄電池の外部端子間距離より長く
なるので、外部短絡のない安全性に優れた高電圧鉛蓄電
池を実現することができる。更に、正極外部端子及び負
極外部端子を次行のセル室寄りに配置すれば、正極外部
端子と負極外部端子とが電槽の行方向の両端で列方向の
略中央に存在しているために、鉛蓄電池の配置の向きを
１８０°回転させて左右の極性を変えられるので、例え
ば車両等の電源使用側から各外部端子に接続するケーブ
ルの極性を問わず、そのケーブルの長さを固定すること
ができる。そして、電槽を外周壁と隔壁とが一体成形さ
れたモノブロックとすれば、隔壁を電槽内に挿入固定す
る工数や部品管理の手間が省けるので、量産に適合した
高電圧鉛蓄電池とすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明が適
用される鉛蓄電池の実施の形態について説明する。

【００１１】図１に示すように、本実施形態の鉛蓄電池
１０は鉛蓄電池１０の容器となる平面凸状の電槽１を備
えている。電槽１は成形性、電気的絶縁性、耐腐食性及
び耐久性等の点で優れる、例えば、アクリルブタジェン
スチレン（ＡＢＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエ
チレン（ＰＥ）等の高分子樹脂が材質とされている。

【００１２】図２に示すように、電槽１は一体成形によ
り形成されており、外周壁（図２の符号１の箇所）の内
部を仕切る隔壁６によって２行に仕切られ、第１行には
１０セル室、第２行には８セル室の合計１８個のセル室
が画定された、いわゆる１８セルモノブロック電槽であ
る。また、電槽１の内部は、行方向（図２の紙面左右方
向）に交差する列方向（図２の紙面上下方向）に対して
左右対称に画定されており、第１行の両端セル室の列方
向には、第２行の両端セル室が隣接しない構成とされて
いる。

【００１３】電槽１の上部開口部周縁には図示しない凹
凸部が形成されており、電槽１の上部開口部は、平面凸
状の電池蓋としての蓋２に電槽１の凹凸部と嵌合するよ
うに形成された図示しない凹凸部に当接されて蓋２と溶
着又は接着されている。蓋２の材質も電槽１と同様に、
ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＥ等の高分子樹脂とされている。

【００１４】蓋２には、鉛蓄電池１０の外部から電解液
を各セル室に注入可能とするためにセル室相当個数（１
８個）の注液口が形成されており、これらの注液口は液
口栓５により封口されている。また、第１行両端セル室
の上部に対応する蓋２の所定位置には、ロッド状の正極
外部出力端子３及び負極外部出力端子４を蓋２から突出
させるための外部端子穴が形成されている。正極外部出
力端子３及び負極外部出力端子４は、電槽１の内部側か
ら立設され、蓋２を貫通して突出すると共に蓋２に固定
されている。従って、図１に示すように、電槽１の外周
壁、蓋２、正極外部端子３、負極外部端子４及び液口栓
５が鉛蓄電池１０の表面に露出されている。

【００１５】図２に示したように、電槽１内に画定され
た１８個の各セル室には、図示しない極板群がそれぞれ
１組ずつ収納されており、電槽１には合計１８組の極板
群が収納されている。各極板群は、未化成負極板６枚及
び未化成正極板５枚がガラス繊維からなるセパレータを
介して積層されており、化成（初充電）後の各極板群の
群電圧は２．０Ｖとされている。

【００１６】未化成負極板は、鉛粉と、鉛粉に対して１
３重量％の希硫酸（比重１．２６：２０°Ｃ）と、鉛粉
に対して１２重量％の水と、を混練して負極活物質ペー
ストを作り、ペースト４０．０ｇを格子体からなる集電
体に充填してから、温度５０°Ｃ、湿度９５％の雰囲気
中に１８時間放置して熟成させた後に、温度２５°Ｃ、
湿度４０％の雰囲気中に２時間放置し、乾燥させて作製
される。

【００１７】一方、未化成正極板の活物質ペーストは、
鉛粉に対して０．０１重量％の硫酸ナトリウム（Ｎａ_２
ＳＯ_４）及びカットファイバーを添加し、鉛粉に対して
１３重量％の希硫酸（比重：１．２６：２０°Ｃ）と、
鉛粉に対して１２重量％の水と、を混練して作製され
る。この混練中、冷却可能な混練釜により温度は一定に
保たれる。正極活物質ペースト４０．０ｇを格子体から
なる集電体に充填してから、温度５０°Ｃ、湿度９５％
の雰囲気中に１８時間放置して熟成させた後に、温度２
５°Ｃ、湿度４０％の雰囲気中に２時間放置し、乾燥さ
せて未化成正極板が作製される。

【００１８】各極板群の未化成正極板５枚及び未化成負
極板６枚は、それぞれ同一極性の極板同士を接続する正
極ストラップ（図３の「＋」参照）及び負極ストラップ
（図３の「−」参照）に各セル室内で固定されている。
図３に示すように、第１行左端の正極ストラップ及び第
１行右端の負極ストラップを除く各ストラップは、導電
性を有しセル室間のストラップを接続する直線状の導体
としてのセル間接続体７により、隣接する極性の異なる
ストラップに、電槽１内の隔壁６と交差して（隔壁６を
貫通して）それぞれ接続されている。従って、１８組の
極板群はセル間接続体７により直列に接続されている。
第１行左端の正極ストラップ及び第１行右端の負極スト
ラップは、上述した正極外部出力端子３及び負極外部出
力端子４にそれぞれ接続されている。なお、各セル間接
続体７は、蓋２の下で隔壁６上部のほぼ平面上に配置さ
れている。

【００１９】本実施形態の鉛蓄電池１０を作製するに
は、極板群１８組を電槽１内の各セル室に収容し、セル
間接続体７により直列に接続した後、電槽１上部に蓋２
を溶着又は接着して取り付ける。続いて、電槽１に電解
液を各注液口から注液し、未化成電池を作製する。この
未化成電池を５．０Ａで２３時間化成した後、各注液口
を液口栓５で固定（封口）して鉛蓄電池１０を得ること
ができる。なお、電解液には比重１．２２５（２０°
Ｃ）の希硫酸が用いられる。

【００２０】次に、本実施形態の鉛蓄電池１０の作用に
ついて説明する。

【００２１】図３に示したように、本実施形態の鉛蓄電
池１０は極板群１８組が直列接続されており、各極板群
の群電圧は２．０Ｖとされているので、１個の電池で、
２（Ｖ／極板群）×１８（組）＝３６Ｖの公称総電圧を
確保することができる。従って、環境保全及び高電圧化
に対応して近時特に所望されつつある自動車用電池の要
求仕様を満たすものである。

【００２２】また、鉛蓄電池１０は角形の１個のいわゆ
るモノブロック電池であるので、従来の１２Ｖの鉛蓄電
池を３個直列に接続した場合に比べて体積密度が高く、
自動車のエンジンルーム等の小スペースにも搭載可能な
高電圧電源である。また、電槽１の内部に第１列に１０
セル室を、第２列に８セル室を画定したので、例えば、
平面台形状又は三角状の非直方体状のスペースにも搭載
することが可能となる。更に、電槽１の外周壁と隔壁６
とをモノブロックとしたので、隔壁６を例えば、仕切り
板等の別部品とする場合に比べ、部品管理の手間や仕切
り板を電槽１内に挿入固定する工数を省くことができ、
量産性を高めることができる。

【００２３】更に、鉛蓄電池１０の各極板群はセル間接
続体７によって電池内部で接続されているので、複数個
の鉛蓄電池を電池外で接続（配線）する必要がなく取り
付けやメンテナンス時の取り扱いが容易となるばかり
か、図１に示したように、鉛蓄電池１０の外部に露出し
た導体は正極外部出力端子３及び負極外部出力端子４の
２つだけでありセル間接続体７等の導体は露出されない
ので、外部短絡の可能性を低減させることができる。し
かも、正極外部出力端子３及び負極外部出力端子４は蓋
２上、行方向で少なくとも８セル室分離間されて配置さ
れ従来の公称総電圧１２Ｖの鉛蓄電池より外部端子間距
離が長く確保されているので、外部短絡のない安全性に
極めて優れた鉛蓄電池を実現することができる。換言す
れば、近時研究開発が希求されている３６Ｖの鉛蓄電池
は従来の１２Ｖの鉛蓄電池より電圧が高いことから、外
部短絡に対する安全性への強い要請があり、本実施形態
の鉛蓄電池１０はこの要請に適合するものである。

【００２４】また、鉛蓄電池１０は、図３に示したよう
に、列方向に対して左右対称に画定されており、第１列
に１０セル室、第２列に８セル室を画定したので、セル
間接続体７の接続距離を最短とすることができ、電圧特
性が向上し（電圧降下を招かず）、活物質として使用す
る鉛合金の量を大幅に低減させることができる。

【００２５】なお、本実施形態の鉛蓄電池１０では、１
８セルモノブロック電槽の各セル室の画定形態を第１行
１０セル室、第２行８セル室の場合について例示した
が、エンジンルーム等の電池搭載許容スペースに適合さ
せて、例えば、図４に示すように第１行１２セル室、第
２行６セル室としてもよい。この場合にも、セル間接続
体７の接続距離を最短とすることができるので、上記実
施形態と同様、電圧特性が向上し、活物質として使用す
る鉛合金の量を大幅に低減させることができる。

【００２６】また、例えば、図５及び図６に示すよう
に、１８セルモノブロック電槽の各セル室の画定形態と
極板群同士を直列に接続するセル間接続体７の接続パタ
ーンとを部分的に変更することによって、以上の実施形
態と同様の公称総電圧３６Ｖの高電圧鉛蓄電池を作製す
ることができる。この場合にも、セル間接続体７の接続
距離は最短となり、また、行方向にスペースが制限され
た非直方体状の小スペースに高電圧鉛蓄電池を搭載する
ことができる。なお、図５及び図６に示した鉛蓄電池の
場合にも、正極及び負極外部出力端子間は６セル室以上
離間されているので、従来の公称総電圧１２Ｖの鉛蓄電
池より外部端子間距離が長く外部短絡の点での心配もな
い。従って、部分的に変更したセル間接続体７の形状や
その接続位置が以上の実施形態と異なっても、１８組の
極板群を収容可能な電槽を用い、公称総電圧３６Ｖが得
られ、各行の両端セル室が列方向に次行の両端セル室と
隣接しない構成であれば本発明に該当することはいうま
でもない。

【００２７】更に、図１〜図６に示した鉛蓄電池では、
正極外部出力端子３と負極外部出力端子４とが電槽１の
行方向の両端で列方向の略中央部に存在するために、鉛
蓄電池１０の配置の向きを１８０°回転させて左右の極
性を変えられるので、車両等の鉛蓄電池１０からの電源
を使用する側からの各外部出力端子に接続するケーブル
の極性を問わず、そのケーブルの長さを固定することが
できる。

【００２８】また、以上の実施形態では、量産性を考慮
し、電槽が一体成形されたモノブロック電槽について例
示したが、各セル室を外周壁とは別部材の仕切り板によ
り仕切ることにより画定するようにしてもよいことは言
を待たない。

【００２９】更に、以上の実施形態では、セル間接続体
７の接続距離を最短とし電圧特性を向上させるために、
隔壁６をセル間接続体７が貫通するスルーザパーテーシ
ョンの接続方式について例示したが、隔壁６をセル間接
続体７が上部側へ迂回してストラップ間を接続するオー
バーザパーテーションを採用してもよい。

【００３０】そして、以上の実施形態では、開放型鉛蓄
電池について例示したが、本発明は密閉型鉛蓄電池にも
適用できることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電槽に直列接続された１８組の極板群が収容されている
ので、電池個数１個で公称総電圧３６Ｖを確保すること
ができると共に、各行の両端セル室が次行の両端セル室
と列方向に隣接しない構造としたので、搭載許容スペー
スが非直方体状の小スペースにも搭載することができ、
更に、正極外部端子及び負極外部端子を最もセル室数の
多い行の両端セル室上に位置させたので、外部端子間距
離を長く確保することができることから外部短絡を低減
させることができる、という効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される実施形態の鉛蓄電池の外観
斜視図である。

【図２】実施形態の鉛蓄電池の電槽の平面図である。

【図３】実施形態の鉛蓄電池における極板群の配列及び
電気的接続関係を模式的に示した説明図である。

【図４】本発明が適用される他の実施形態の鉛蓄電池に
おける極板群の配列及び電気的接続関係を模式的に示し
た説明図である。

【図５】本発明が適用される更に他の実施形態の鉛蓄電
池における極板群の配列及び電気的接続関係を模式的に
示した説明図である。

【図６】本発明が適用される別の実施形態の鉛蓄電池に
おける極板群の配列及び電気的接続関係を模式的に示し
た説明図である。

【符号の説明】

１電槽２蓋（電池蓋）３正極外部出力端子（正極外部端子）４負極外部出力端子（負極外部端子）５液口栓６隔壁７セル間接続体（導体）１０鉛蓄電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電槽の内部が隔壁により複数のセル室に
仕切られ、該各セル室に正極板、負極板及びセパレータ
を積層した極板群が収容され、前記電槽の上部開口を封
口する電池蓋に正極外部端子及び負極外部端子が固定さ
れた鉛蓄電池において、前記電槽には直列に接続された
１８組の前記極板群が収容され、該電槽の内部は少なく
とも２行のセル室が画定され、該各行の両端セル室は行
方向と交差する列方向に次行の両端セル室が隣接せず、
前記正極外部端子及び負極外部端子は最もセル室数の多
い行の両端セル室上に位置していることを特徴とする鉛
蓄電池。
【請求項２】前記複数のセル室は前記列方向に対し左
右対称に画定され、前記各極板群は前記正極板及び負極
板をそれぞれ接続する正極ストラップ及び負極ストラッ
プを備え、該正極ストラップ及び負極ストラップは直線
状の導体で隣接する極性の異なるストラップに接続され
たことを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】前記電槽の内部は第１行に１０セル室
が、第２行に８セル室が画定され、前記正極外部端子及
び負極外部端子は前記第１行の両端セル室に配置された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鉛蓄電
池。
【請求項４】前記正極外部端子及び負極外部端子は、
次行のセル室寄りに配置されていることを特徴とする請
求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の鉛蓄電池。
【請求項５】前記電槽は外周壁と前記隔壁とが一体成
形されたモノブロックであることを特徴とする請求項１
乃至請求項４のいずれか１項に記載の鉛蓄電池。