JP2002151049A - 円筒形密閉鉛蓄電池の端子部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】巻回型発電要素を備えた円筒形密閉鉛蓄電池に
おいて、新規な端子部構造とすることにより、端子部の
封口を確実に行い、電池の寿命と信頼性を向上させる。 【解決手段】電池蓋の内側面に同心円の２つのせきとそ
の中心に貫通口を設け、前記２つのせきで形成される溝
に充填剤を備えた電池蓋と、円柱状鉛合金の同一平面に
ねじ部と管状の突条を設けた極ポールとからなり、前記
極ポールの管状の突条を前記溝に嵌合させ、前記極ポー
ルのねじ部を前記貫通口に挿入し、前記極ポールが巻回
型発電要素の極板耳に溶接された円筒形密閉鉛蓄電池の
端子部構造において、前記２つのせきのうち内側のせき
の先端部に設けられた突起が前記極ポールの鉛合金に埋
設していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円筒形密閉鉛蓄電池
の端子部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉛蓄電池は１００年以上の歴史をもつ
が、高率放電や寿命等の電池諸特性、取り扱いの容易
性、経済性などの点で、各種電池の中ではきわめて優れ
た性質をもつため、自動車用をはじめ、電気車用や据置
用に広く使用されている。

【０００３】鉛蓄電池の充電反応は、よく知られている
ように、正極では硫酸鉛が二酸化鉛に酸化され、負極で
は硫酸鉛が鉛に還元される。充電時には、副反応で水が
電気分解で消費され、正極からは酸素ガスが、負極から
は水素ガスが発生する。鉛蓄電池においては、この水の
減少に対する補水作業がわずらわしかった。この補水作
業を全くなくしたのが「陰極吸収式密閉形鉛蓄電池」で
ある。その原理は、正極で発生した酸素ガスを負極と反
応させて吸収させ、ガスは蓄電池の外部に出ない。

【０００４】このような陰極吸収式密閉形鉛蓄電池にお
いては、正極板から発生する酸素ガスが負極板へ移動し
やすく、かつ負極板と接触しやすくする、空気を蓄電池
の内部に侵入させない、自己放電を少なくする、などの
工夫が必要である。そこで、電解液をリテーナーマット
などの多孔体に含浸させた状態とし、流動液がないよう
に制限している。

【０００５】そして、極板にはペースト式を使用し、こ
れを微細ガラス繊維製のリテイナーマットを介して対向
させ、かつ圧迫がかかる状態で電池容器に収納してい
る。リテイナーマットは、直径約１μｍの含アルカリガ
ラスの短繊維を主体にして構成された一種の不織布であ
り、正極板と負極板とを隔離するセパレータとしての機
能のほかに、電解液の保持や酸素ガスの透過など、密閉
形鉛蓄電池に必要な機能を備えている。

【０００６】このような密閉形鉛蓄電池は、その無保守
・無漏液・ポジションフリーなどの特徴を生かして、ポ
ータブル機器、コンピュータのバックアップ用電源、大
型据置用などに広く使用されている。

【０００７】最近では、この密閉形鉛蓄電池に対して、
より高率放電特性を要求する用途が増加している。高率
放電特性を向上させるためには、極板を薄くして、反応
面積を増やし、電流密度を小さくする必要があり、その
ことによって高率放電時の高電圧特性を得るものであ
る。

【０００８】しかし、従来の角型構造の鉛蓄電池におい
ては、正極板を薄くすると、正極格子の腐食が大きくな
り、寿命が短くなった。例えば、正極板の厚みを０．５
ｍｍ程度とした場合、４０℃におけるトリクル寿命は約
０．５年となり、正極板厚みを標準的な３．０ｍｍとし
た場合と比較して、寿命は約１／７から１／８程度にな
ってしまう。

【０００９】薄い正極板を使用した鉛蓄電池の長寿命対
策として、極板の圧迫を高めることが考えられるが、角
型構造の場合には圧迫力を著しく高くすることは、組立
て作業上非常に困難であった。そこで、薄い正極板およ
び負極板を、セパレータを介して巻回した発電要素と
し、極板を高圧迫した円筒形密閉鉛蓄電池が提案され
た。

【００１０】円筒形密閉鉛蓄電池の端子部構造として
は、従来、封口剤を充填する構造などがとられてきた
が、これらの方法には種々の問題があった。

【００１１】従来の端子部構造の要部断面を図２に示
す。図２において、２１はポール、２２は電池蓋、２３
は端子、２４は鍔状の凸部、２５は環状の突起である。
従来の端子部構造では、ポール２１と電池蓋２２とが直
接圧着されており、端子２３の中央部付近に鍔状の凸部
２４が設けられ、下端部にはねじが切られている。この
端子２３をポール２１に設けられたねじ穴に締め込み、
鍔状の凸部２４によって電池蓋２２の開口部周囲をポー
ル２１に押し当てることにより、電池蓋２２の開口部の
周囲下面に設けられた環状の突起５が、ポール２１の上
面を変形させながら圧着し、気密を保持する構造であ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図２に示し
た構造の端子部を使用し、巻回型発電要素を備えた従来
の円筒形密閉鉛蓄電池においては、ポール２１が変形可
能な材料である場合、ボルトを強いトルクで絞め込むこ
とによって、ポール２１のねじ山がつぶれてしまうおそ
れがあり、充分な力でポール２１を電池蓋２２に押し付
けることができず、電池の密閉が不十分になるという問
題があった。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、巻回型発電要素を備えた円筒形密閉鉛
蓄電池において、新規な端子部構造とすることにより、
端子部の封口を確実に行い、電池の寿命と信頼性を向上
させることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電池
蓋の内側面に同心円の２つのせきとその中心に貫通口を
設け、前記２つのせきで形成される溝に充填剤を備えた
電池蓋と、円柱状鉛合金の同一平面にねじ部と管状の突
条を設けた極ポールとからなり、前記極ポールの管状の
突条を前記溝に嵌合させ、前記極ポールのねじ部を前記
貫通口に挿入し、前記極ポールが巻回型発電要素の極板
耳に溶接された円筒形密閉鉛蓄電池の端子部構造におい
て、前記２つのせきのうち内側のせきの先端部に設けら
れた突起が前記極ポールの鉛合金に埋設していることを
特徴とする。

【００１５】請求項１の発明によれば、極ポールと電池
蓋の封口を確実に行い、電池の寿命と信頼性を向上させ
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して説明する。図１は、本発明になる円筒型密閉鉛蓄
電池の端子部の要部断面を示したものである。なお、正
極ポールおよび負極ポールの構造は同一であるので、こ
こでは極ポールとして説明する。

【００１７】図１において、１は電池蓋、２および３は
同心円の２つのせき、このうち２は内側のせき、３は外
側のせき、４は貫通口、５はプラズマ処理部分、６は
溝、７は充填剤、８は極ポールの円柱部、９はねじ部、
１０は管状の突条、１１は極板耳、１２は内側のせきの
先端部に設けた突起である。

【００１８】本発明の図１に示した封口部構造におい
て、電池蓋１はポリオレフィン系合成樹脂からなり、充
填剤７は、耐酸性をもち、ポリオレフィン系合成樹脂お
よび鉛合金との接合性に優れたエポキシ樹脂やポリウレ
タン樹脂などの合成樹脂を使用する。また、電池蓋１と
充填剤７との接合性を高めるために、電池蓋１の内側面
はプラズマ処理が施されている。充填剤７は、内側のせ
き２と外側のせき３で形成される溝に充填される。

【００１９】極ポールは、円柱状鉛合金８の同一平面に
ねじ部９と管状の突条１０が設けられた形状であり、円
柱状鉛合金８とねじ部９と管状の突条１０の、それぞれ
の中心軸は一致している。ただし、これらの中心軸が少
しずれていても特に問題はない。なお、極ポールの円柱
状鉛合金８のねじ部９が取り付けられていない平面に
は、極板耳１１が溶接されている。

【００２０】極ポールと電池蓋とは、極ポールのねじ部
９が電池蓋１の内側から電池外部に出るように、貫通口
４に挿入され、また、管状の突条１０が、同心円の２つ
のせき２および３から形成される溝６に嵌合されてい
る。そして、管状の突条１０と溝６との間に充填剤７が
充填されており、しかも管状の突条１０が充填剤７に押
し付けられることにより、密閉が保たれている。

【００２１】さらに本発明においては、内側のせき２の
先端部に突起１２が設けられ、この突起１２が極ポール
の円柱状鉛合金８に埋設することにより、この部分でも
密閉が保たれることになり、端子部の封口が確実に行わ
れ、その結果、電池の寿命と信頼性を向上させることが
できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を、好適な実施例を用いて説明
する。

【００２３】まず、厚さ１０ｍｍの９９．５％鉛−０．
５％スズの板に、厚さ０．２ｍｍの鉛−１０％スズ合金
の板を重ね合わせ、圧延加工することにより、厚み０．
８ｍｍの一体化したシートを作製した。このシートを打
ち抜き加工することにより、５ｍｍ×７ｍｍの升目を持
つ、格子体を作製した。

【００２４】この格子体に通常用いられるペーストを塗
布することにより正極板を、また負極板には９９．９９
９％鉛シートから作製した格子体にペーストを塗布した
ものを用いた。極板厚みは正極板、負極板ともに１ｍｍ
とした。そしてこれらの極板とガラスセパレータとを組
み合せ、これらを巻回してエレメントとし、容量が５時
間率で１０Ａｈの円筒形密閉鉛蓄電池を作製した。な
お、セパレータには平均直径約１μｍのガラス繊維を主
体とした、多孔度約９４％の通常使用されているものを
用い、５０ｋｇｆ／ｄｍ²の荷重下で厚さ０．８ｍｍの
ものを用いた。そして極間が０．８ｍｍとなるようにし
た。

【００２５】この発電要素をポリプロピレン製の蓋付容
器に収納し、さらにこれをアルミニウム製外装缶に収納
した。そして、端子部構造を図１で示したのと同じ構造
とした。蓋には圧力制御弁を取付けた。

【００２６】得られた円筒型密閉鉛蓄電池は、外形寸法
が直径４９ｍｍ、高さ１１０ｍｍであり、重量は約６３
０ｇとした。

【００２７】比較例として、端子部構造を図２で示した
のと同じ構造とした以外は実施例と同様にして、円筒型
密閉鉛蓄電池を作製した。

【００２８】実施例の電池および比較例の電池をそれぞ
れ１０個づつ作製し、電池の端子部が下向きの倒置した
状態とし、室温で、充電（条件：電流１Ａ、１１時間）
と放電（条件：電流２Ａ、終止電圧１．７Ｖ）を１０サ
イクル繰り返した後、４０℃で３０日間保った後の、電
解液の漏れを観察した。その結果を表１に示した。な
お、表１には、電解液の漏れが認められた電池数を示し
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１の結果から、本発明の端子部構造の円
筒形密閉鉛蓄電池は、電解液の漏れが認められず、端子
部の封口を確実に行われていることが示された。

【００３１】

【発明の効果】本発明の円筒形密閉鉛蓄電池は、新規な
形状の端子部構造とすることにより、極ポールと電池蓋
間の封口が確実に行われ、その結果、電池の寿命と信頼
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明になる円筒型密閉鉛蓄電池の端子部の
要部断面を示す図。

【図２】 従来の端子部構造の要部断面を示す図。

【符号の説明】

１ 電池蓋 ２ 内側のせき ３ 外側のせき ４ 貫通口 ５ プラズマ処理部分 ６ 溝 ７ 充填剤 ８ 極ポールの円柱部 ９ ねじ部 １０ 管状の突状 １１ 極板耳 １２ 内側のせきの先端部に設けた突起 ２１ ポール ２２ 電池蓋 ２３ 端子 ２４ 鍔状の凸部 ２５ 環状の突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H011 AA17 FF04 GG01 HH00 5H022 AA02 BB03 CC03 CC08 CC12 EE02 KK08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池蓋の内側面に同心円の２つのせきと
   その中心に貫通口を設け、前記２つのせきで形成される
   溝に充填剤を備えた電池蓋と、円柱状鉛合金の同一平面
   にねじ部と管状の突条を設けた極ポールとからなり、前
   記極ポールの管状の突条を前記溝に嵌合させ、前記極ポ
   ールのねじ部を前記貫通口に挿入し、前記極ポールが巻
   回型発電要素の極板耳に溶接された円筒形密閉鉛蓄電池
   の端子部構造において、前記２つのせきのうち内側のせ
   きの先端部に設けられた突起が前記極ポールの鉛合金に
   埋設していることを特徴とする円筒形密閉鉛蓄電池の端
   子部構造。