JP2002157991A - 電 池 - Google Patents
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Abstract
幅Lも広く形成することにより、正極板1や負極板2で
の活物質の反応分布を発電要素4全体で均一化させるこ
とができる電池を提供する。 【解決手段】 巻回型の発電要素4における正極板1と
負極板2の集電耳1a,2aの幅Lを、その集電耳1
a,2aの巻回中心からの距離をrとした場合に、L=
r×θの関係となるように、巻回の外周側ほど広く形成
する。
Description
電耳を突出させた巻回型の発電要素を備えた電池に関す
る。
に、帯状の正極板1と負極板2を帯状のセパレータ3を
介して円筒形に巻回した巻回型の発電要素4を用いる。
正極板1と負極板2には、それぞれ帯状の上側端辺の複
数箇所から集電耳1a,2aが突設されているので、発
電要素4の上端面の同一直径上における巻回中心を境と
した一方の半径上には、正極板1の集電耳1aが並んで
突出し、他方の半径上には、負極板2の集電耳2aが並
んで突出している。
すような帯状の格子1b,2bに活物質を充填したもの
である。格子1b,2bは、帯状の鉛シートに、多数の
矩形のマス目1c,2cを形成したものである。集電耳
1a,2aは、この格子1b,2bの帯状の上側端辺の
複数箇所から、外周側ほど間隔を広く開けて突設された
ものであり、鉛シートの側端部を部分的にカットするこ
とにより形成される。正極板1は、集電耳1aを除いた
この格子1bの表面にマス目1cを覆うように正極活物
質が充填されたものであり、負極板2は、集電耳2aを
除いた格子2bの表面にマス目2cを覆うように負極活
物質が充填されたものである。なお、実際の格子1b,
2bは、もっと長尺であるため、この図5や後に示す図
3では長手方向を圧縮して模式的に示している。
正極板1と負極板2の集電耳1a,2aを、それぞれ図
示しないストラップを介して正極端子と負極端子に接続
するようになっている。ストラップは、例えばCOS
(Cast on Strap )方式により、集電耳1a,2aの先
端部を鋳込んで鋳造した鉛合金製の棒状の集電部材であ
り、このストラップに形成された極柱に端子が接続され
ることになる。このため、正極板1と負極板2の集電耳
1a,2aがそれぞれ同一半径上に並んで突出せずに、
円周上の不規則な位置から突出していたとすると、正極
板1の集電耳1aに接続されるストラップと負極板2の
集電耳2aに接続するストラップとが発電要素4の上端
面上で接触するおそれが生じるだけでなく、これらのス
トラップが発電要素4の上端面のほぼ全体を覆うことに
なるために、形状が大きくなりすぎて電池重量が増大す
るようになる。そこで、各集電耳1a,2aの巻回中心
からの距離をrとした場合に、図5に示した外周側に隣
接する集電耳1a,2aとの間隔Dがおおよそ D=2πr の関係を満足するように、外周側ほどこの間隔Dを広く
開けて突設することにより、これらの集電耳1a,2a
が発電要素4の上端面上の同一半径上にそれぞれ1巻き
ごとに並ぶようにしている。ただし、発電要素4の中心
付近では、巻回による曲率が大きくなりすぎ、集電耳1
a,2aを突出させても扱い難くなるので、正極板1や
負極板2の内周側の端部には、ある程度の距離にわたっ
て集電耳1a,2aを形成しないようにしている。
板1や負極板2の集電耳1a,2aは、巻回の内周側も
外周側も同じ幅に形成されていたので、発電要素4全体
での活物質の反応分布が不均一になるという問題が発生
していた。即ち、図5に示した格子1b,2bに各集電
耳1a,2aを通じて充放電電流が流れる場合、巻回の
内周側では、これらの集電耳1a,2aの間隔Dが狭い
ので、1個の集電耳1aが集電するエリアの端部から当
該集電耳1aまでの距離が短く電気抵抗が小さいため、
格子1b,2b全体に比較的均一に電流が流れるが、外
周側では、これらの集電耳1a,2aの間隔Dが広いの
で、1個の集電耳1aが集電するエリアの端部から当該
集電耳1aまでの距離が長く電気抵抗が大きいことと、
エリア面積が広い分、集電耳1aでの電圧降下が大きい
等のため、格子1b,2bの電流分布は不均一となり、
このような部分に充填された活物質の反応が不十分とな
って、電池性能が低下するおそれがある。
されたものであり、外周側の集電耳ほど幅を広く形成す
ることにより、発電要素全体での活物質の反応分布を均
一化することができる電池を提供することを目的として
いる。
の側部の複数の端辺から外周側ほど広い間隔で集電耳が
突設された正負の電極を帯状のセパレータを介して巻回
することにより形成された巻回型の発電要素を備えた電
池において、前記電極の集電耳の幅が、外周側のものほ
ど広く形成されたことを特徴とする。
のものほど幅広に形成されているので、単位長当たりの
電気抵抗は内周側と外周側とで比較的均一となる。従っ
て、この外周側ほど広い間隔で形成された各集電耳間の
電極全体に流れる電流が内外周で不均一になるのを防止
することができるようになる。
耳が、それぞれ電極の同一巻回位置から突設されたもの
であることを特徴とする。
電耳を発電要素の端面上でそれぞれ最短距離の位置とな
る半径上に並べて配置することができるので、これらの
集電耳の先端部に接続するストラップの大きさや重量を
最小に留めることができるようになる。
巻回が行われた位置をいい、これによって集電耳が同一
半径上に並んで配置されることになる。
に巻回されたものであって、前記集電耳の巻回中心から
の距離をr、中心角を定数のθとした場合に、各集電耳
の幅Lが L=r×θ の関係をほぼ満足するものであることを特徴とする。
された位置での円周の長さ(2πr)に対するその集電
耳の幅Lが一定の割合(2π:θ)となるので、これら
の集電耳の幅Lが集電耳間の距離に比例することにな
り、内外周の電極に均一で最適な電流を流すことができ
るようになる。
分な幅となるようにするために、π/6ラジアン以上で
あることが望ましく、また、これらの集電耳の幅が広い
ためにストラップの重量が増大しすぎるのを防ぐため
に、π/3ラジアン以下であることが望ましい。
図面を参照して説明する。
のであって、図1は円筒型の鉛蓄電池の発電要素を示す
斜視図、図2は発電要素の上端面に突出する集電耳の幅
を示すための平面図、図3は発電要素の電極板に用いる
格子の展開図である。なお、図4〜図5に示した従来例
と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記す
る。
蓄電池について説明する。この鉛蓄電池の発電要素4
は、図4に示した従来例と同様に、帯状の正極板1と負
極板2を帯状のセパレータ3を介して巻回したものであ
り、図1に示すように、円筒形に巻回された上端面か
ら、この図1ではセパレータ3の陰に隠れた正極板1と
負極板2の集電耳1a,2aだけが上方に向けて突出し
ている。
端面の同一直径上における巻回中心を境とした一方の半
径上に、正極板1の集電耳1aが1巻きごとに並んで突
出し、他方の半径上には、負極板2の集電耳2aが1巻
きごとに並んで突出している。これらの正極板1と負極
板2の集電耳1a,2aは、外周側で突出するものほど
幅広に形成されている。即ち、図2に示すように、各集
電耳1a,2aは、それぞれ発電要素4の巻回中心から
の中心角θで示される幅の円弧状に突出している。従っ
て、各集電耳1a,2aの幅Lは、巻回中心からその集
電耳1a,2aの突出位置までの距離をrとした場合
に、 L=r×θ の関係式で示されるものとなる。ちなみに、発電要素4
の巻回中心に対する集電耳1a,2aの突出位置の円周
の全長は2πrとなるので、各集電耳1a,2aの幅L
は、巻回中心からの距離rにかかわらず常に円周の全長
に対してθ/(2π)の一定の割合になる。また、集電
耳1a,2aは、正極板1や負極板2の1巻きごとに形
成され、各集電耳1a,2aの間隔Dもほぼ2πrとな
るので、この各集電耳1a,2aの幅Lは、隣接する集
電耳1a,2aとの間隔Dに対しても一定の割合とな
る。
うな帯状の格子1b,2bに活物質を充填したものであ
る。格子1b,2bは、図5に示した従来例と同様に、
帯状の鉛シートに、多数の矩形のマス目1c,2cを形
成したものである。集電耳1a,2aは、この格子1
b,2bの帯状の上側端辺の複数箇所から突設されたも
のであり、鉛シートの側端部を部分的にカットすること
により形成される。この際、各集電耳1a,2aの間隔
Dは、正極板1や負極板2が巻回された場合にその集電
耳1a,2aが突出する位置の巻回中心からの距離rに
応じて、おおよそ D=2πr の関係を満足するように、外周側ほど広く形成する。ま
た、これらの集電耳1a,2aの幅Lも、上記のよう
に、その集電耳1a,2aの巻回中心からの距離rに応
じて、 L=r×θ の関係を満足するように、外周側ほど広くなるように形
成する。ここで、θは、上記のように、巻回中心からの
中心角であり、この中心角θをあまり小さくすると、最
内周側の集電耳1a,2aの幅Lが狭くなりすぎるの
で、π/6ラジアン(30°)以上であることが望まし
い。また、この中心角θをあまり大きくすると、集電耳
1a,2aの幅Lが発電要素4の上端面の円周に対して
占める割合が広くなり、ストラップがこの上端面上の多
くの面積を覆うようになって重量が増大しすぎるので、
π/3ラジアン(60°)以下であることが望ましい。
周側ほど集電耳1a,2aの幅Lが広く形成されるの
で、集電耳1a,2aの間隔Dが広い外周側の正極板1
や負極板2の下端部にも電流を十分に流すことができる
ようになり、また、集電耳1a,2aの間隔Dが狭い内
周側では集電耳1a,2aの幅Lも狭いので、電流がこ
の内周側の正極板1や負極板2に集中するようなことも
なくなる。しかも、この各集電耳1a,2aの幅Lは、
その集電耳1a,2aが隣接する集電耳1a,2aとの
間隔Dに対して一定の割合となり、内外周での正極板1
と負極板2の電流分布を比較的均一とすることができる
ようになるので、これら正極板1や負極板2の活物質の
反応分布を発電要素4全体で均一にすることができるよ
うになる。
aを正極板1や負極板2の巻回の1巻きごとに突出させ
る場合について説明したが、複数の所定巻数ごとに突出
させるようにすることもできる。また、これらの集電耳
1a,2aは、正極板1や負極板2の巻回の1巻きの間
に複数個所から突出させるようにしてもよい。例えば、
集電耳1a,2aを1巻きの間に2箇所ずつ突出させる
ようにすれば、発電要素4の上端面上で互いに直交する
2本の直径の一方に沿って正極板1の集電耳1aを並べ
て突出させ、他方の直径に沿って負極板2の集電耳2a
を並べて突出させるようにすることができる。さらに、
このような巻数にかかわりなく、外周側ほど広い間隔で
集電耳1a,2aが突設されていれば、本発明は実施可
能である。
端面から正極板1と負極板2の集電耳1a,2aを突出
させる場合について説明したが、例えば上端面からは正
極板1の集電耳1aのみを突出させ、下端面から負極板
2の集電耳2aを突出させるようにすることもできる。
池に用いる円筒形の発電要素4ついて説明したが、巻回
型の発電要素4であれば巻回の形状は限定せず、長円筒
形であってもよいし、楕円形等の他の形状であってもよ
い。しかも、鉛蓄電池に限らず、巻回型の発電要素を使
用して集電耳により集電を行うものであれば、どのよう
な種類の電池にも実施可能である。
の電池によれば、外周側の集電耳ほど幅広に形成して、
この外周側ほど広い間隔で形成された各集電耳間の電極
全体に流れる電流を均一化することができるので、電極
の活物質の反応分布を均一にして電池性能を向上させる
ことができるようになる。
型の鉛蓄電池の発電要素を示す斜視図である。
要素の上端面に突出する集電耳の幅を示すための平面図
である。
要素の電極板に用いる格子の展開図である。
の発電要素の構造を示す組み立て斜視図である。
に用いる格子の展開図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 帯状の側部の複数の端辺から外周側ほど
広い間隔で集電耳が突設された正負の電極を帯状のセパ
レータを介して巻回することにより形成された巻回型の
発電要素を備えた電池において、 前記電極の集電耳の幅が、外周側のものほど広く形成さ
れたことを特徴とする電池。 - 【請求項2】 前記正負の電極の集電耳が、それぞれ電
極の同一巻回位置から突設されたものであることを特徴
とする請求項1に記載の電池。 - 【請求項3】 前記発電要素が円筒形に巻回されたもの
であって、前記集電耳の巻回中心からの距離をr、中心
角を定数のθとした場合に、各集電耳の幅Lが L=r×θ の関係をほぼ満足するものであることを特徴とする請求
項2に記載の電池。
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