JP2003017036A - 電槽化成用注液装置および電槽化成方法 - Google Patents

電槽化成用注液装置および電槽化成方法

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】外付けの保液タンクを用いる鉛蓄電池の化成に
於いて、電解液の注液がスムースで注液量の精度が高い
電槽化成を実現する。また、化成中に外気が侵入する虞
のない電槽化成を実現する。このことによって、電気的
特性の優れた鉛蓄電池の提供を可能にする。 【解決手段】シール弁7を備えた保液タンク3と、該保
液タンクと電池の注液口を液密に連結するための管から
成り、該管の内部を通ってセルの内部空間と保液タンク
の内部空間を結ぶ細管5を備え、かつ前記保液タンクの
上壁に設けた開口を弁によってシールした電槽化成用注
液装置1である。該電槽化成用注液装置を適用し、化成
工程において保液タンクに充填した所定量の電解液を全
量セルに注液する鉛蓄電池の電槽化成方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に液量制限式の
密閉型鉛蓄電池の電槽化成用注液装置およびそれを用い
た電槽化成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来最も一般的な電槽化成の方法は、セ
ル内に予め必要とする電解液の全量を充填して化成を行
う方法である。この場合、注液した電解液は、瞬時に極
板群内に浸透せずに一旦極板群の上部および周辺部の空
間に滞留する。また、化成は、極板群からのガッシング
を伴うので、電解液を押し上げる。従って前記の方法で
は、一旦滞留する電解液を収容することと、ガッシング
しても液があふれ出ないようにするためにセル内に十分
な空間を確保する必要があった。
【0003】しかし、近年電池の容積効率を高めるため
に極板群の充填容積を大きくすることが求められてい
る。そのため、セル内の極板群を除く空間容積を小さく
せざるを得ない状況にある。
【0004】前記のように注液した電解液は、瞬時に極
板群内に吸液されるのではなく、一定の時間を要する。
また、化成は、極板群からのガッシングを伴う。従っ
て、電池内に確保できる空間容積が小さくなると、所定
量の電解液を一度で注液できなかったり、前記ガッシン
グによって上部に滞留する電解液が吹きこぼれ、周縁部
分を汚したり電解液不足を招来する虞があった。
【0005】前記従来方法の欠点を除くため、電解液を
収納した外付けの保液タンクを用意し、該保液タンクと
電池を構成するセルを管で連結し、該管を通して電解液
をセルに供給する方法が提案されている。しかし、従来
提案されている方法では、セル内の気体と保液タンク内
の電解液の置換がスムースに進まないため、化成工程中
に所定量の液量を注液できない虞があった。
【0006】前記のように、化成工程中に極板群からガ
スが発生する。セルと保液タンクが気密になっていると
前記ガス発生により内圧が上昇する。従来は発生したガ
スを外部に排出するために保液タンクの上面に開口を穿
ち、開放系にしていた。しかし、該開放系の注液装置で
は、化成が進行して電解液が全て極板群に吸収された後
に、セル内に外気が侵入するのを防ぐことができなかっ
た。液制限式の鉛蓄電池においては、構造上極板群内に
ガスが拡散し易く、結果として外気に含まれる酸素によ
って負極板が酸化されて電池特性が劣化する虞があっ
た。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
電槽化成用注液装置の欠点に鑑み成されたものであっ
て、化成中の電解液の吹きこぼれの虞がなく、かつ電解
液の注液がスムースで、注液量の精度が高い電槽化成を
実現するものである。また、化成中に外気が侵入する虞
のない電槽化成を実現するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る鉛蓄電池用
の電槽化成用注液装置は、保液タンクと該保液タンクと
電池の注液口を液密に連結するための管から成り、前記
保液タンクは電池を構成するセルと同数以上の部屋と該
部屋に1個の連結用管を有する注液装置であって、前記
管の内部を通ってセルの内部空間と保液タンクの内部空
間を結ぶ細管を備える。
【0009】さらに、本発明に係る電槽化成用注液装置
は、前記保液タンクに外気の侵入を防ぐためのシール弁
を備える。
【0010】また、本発明に係る電槽化成方法は、前記
保液タンクの各部屋に所定量の電解液を充填し、セル内
への電解液注液を行うと同時に電池の化成を行い、化成
工程中に前記所定量の電解液を全量注液するものであ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る電槽化成用
注液装置1を密閉型鉛蓄電池2に装着した図である。電
槽化成用注液装置1は電解液保液タンク3と該タンクと
電池2を液密に連結するための管4から成る。図で示し
た例では、電池2は、6個のセルで構成したモノブロッ
ク型の電池である。6個のセルそれぞれに注液口9を設
け、各々のセルの内部空間を、前記管4を介して保液タ
ンク3の内部空間と連結する。
【0012】電槽化成用注液装置1の保液タンク3は、
例えばポリプロピレン製の容器であって、隔壁によって
電池のセル数と同数の部屋に仕切ってある。各部屋には
それぞれ所定量の電解液を充填する。
【0013】また、前記のように保液タンク3の各部屋
には、鉛蓄電池の注液口と連結するための管4を配置す
る。該管4の材質、寸法は特に限定されるものではな
い。例えば合成ゴム製の管である。該管4の一方の端
は、保液タンク3の下面に設けた液排出口8(図1で
は、隠れて見えない。後述の図2に示す)に液密に連結
し、他端は、鉛蓄電池2のセルの注液口9に液密に連結
する。また、前記保液タンク3の下面に設けた液排出口
8を筒状に下方に突出させ、注液口9と嵌合可能な形状
にすることによって、保液タンク3と管4を一体にする
こともできる。該管4の内径は、3〜10mm、長さは
10〜100mm程度であり、保液タンク3の各部屋の
上壁には開口6を設け、該開口を後述のシール弁7で閉
塞する。
【0014】図2は、保液タンク3の1部屋の内部構造
を示す断面図である。保液タンク3の下面に液排出口8
を設け、管4の一旦を嵌合する。該管4の他端を電池2
の注液口9に嵌合する。本発明に係る電槽化成用注液装
置1の保液タンク3には、図2に示すように、管4の内
部にセル内空間上部から保液タンクの部屋内空間の上部
に達する細管5を配置する。該細管5を前記管4の内壁
に固定する。該細管5は、例えば外径が2〜5mm、内
径が0.5〜3mmのポリプロピレン製またはポリテト
ラフロロエチレン製の管である。
【0015】電解液を充填した保液タンクを連結させた
セルの内部空間は、密閉状態である。従って、保液タン
クからセル内に電解液が移行するためには、セル内の気
体が排出されなければならない。前記従来の注液装置の
場合には、セル内の気体を排出する機能を備えていない
ために、セル内の気体と保液タンクに充填した電解液の
置換がスムースに進まない欠点があった。
【0016】本発明に係る注液装置の場合、前記細管5
は、セル内に電解液を注液するに際して、セル内の気体
が保液タンク内空間に移行する時の通路になる。気体の
排出を容易ならしめるため、前記細管の上端10を保液
タンクに充填した電解液11の液面より上方にくるよう
にすることが望ましい。
【0017】前記のように、セル内空間と保液タンクと
は液密に連結されているので、化成に際してセル内でガ
ッシングが起き、セル内の電解液が押し上げられても、
押し上げられた液が保液タンク内に移行するのみで外に
漏れ出ることはない。従って、化成工程において充填し
た液を損失することが無く、化成終了時点で全ての液の
注液を完了させることによって所定の液量を精度良く注
液することができる。
【0018】また、本発明に係る注液装置をセルに接続
した状態では、セル内および保液タンク内の空間は密閉
系である。すなわち、保液タンクの各部屋の上壁に開口
6を設け、該開口をシール弁7で閉塞する。セル内およ
び保液タンク内の内圧が高くなった時にはシール弁が開
きタンクから外部に気体を放出して内圧上昇を抑制す
る。一方外気が侵入しようとした際には弁が閉じて外気
の侵入を防ぐ。該シール弁を装着することによって、化
成工程中にセル内に外気が侵入するのを防ぐことができ
る。
【0019】前記シール弁の構造は、とくに限定される
ものではない。鉛蓄電池の排気弁を適用することができ
る。簡便な構造として、例えば図2に示すように保液タ
ンクの上壁に穿った筒状の開口6の上部に帽子状の柔軟
なゴムの弁7を嵌合し口を塞ぐ。ゴム弁の内壁と筒状開
口の外壁の間にはシリコンオイル等のシーリング剤を充
填し気密を確保する。必要に応じて前記ゴム板周縁部分
の一部分を保液タンクに固定し、一部分をフリーとしタ
ンクの内圧が高まったたときに、フリーの部分が持ち上
がり、保液タンクの壁から離れて隙間ができるようにす
る。他方、外部から気体が侵入しようとする際には、外
気による押圧によってゴム弁が保液タンクの壁に密着
し、外気の侵入を防ぐ。該弁の開弁圧は、特に限定され
るものではないが、電池および保液タンクに悪影響が出
ない範囲である0.1〜0.5Kg/cm2に設定する
ことが好ましい。
【0020】以下、一実施例に基づいて本発明の詳細を
説明する。
【実施例】(実施例1)前記本発明にかかる管内の細管
と保液タンク上壁の開口部にシール弁を備えた注液装置
を6セル構成の容量5Ahの密閉型鉛蓄電池に適用し
た。保液タンクの6個の部屋それぞれを電池の各セルに
連結させた後、保液タンクの開口を一旦開封し、保液タ
ンクの各部屋に電解液である希硫酸をそれぞれ50ml
充填した。液充填後、前記シール弁により開口を閉塞
し、化成を実施した。 (比較例1)管内に細管を備えていないことを除いて実
施例1と同じ構成の注液装置を実施例1と同一タイプの
鉛蓄電池に適用し化成を実施した。
【0021】温度40℃において電槽化成を実施した。
充電条件は、電流2.5A{レート0.5It(A)}
で充電時間20時間のAパターン、電流1.5A{レー
ト0.3It(A)}で充電時間30時間のBパター
ン、電流1.2A{レート0.24It(A)}で充電
時間40時間のCパターンの3種類に設定した。化成終
了後にタンクの部屋内に残存する電解液量を調べた。
【0022】化成終了後に保液タンク内に残存した電解
液量を調べた結果を表1と表2に示す。表1に6セルト
ータルの電池毎の残存液量、表2に、Aパターンにより
化成した時のセル毎の残存液量を示す。
【表1】
【0023】表1に示した如く、実施例1の場合、全電
池において保液タンクに充填した電解液の全量の注液が
完了していた。それにひきかえ、比較例1の場合は、全
電池において保液タンクに未注液の電解液が残存してい
た。また、化成工程での充電時間が短くなるに従いタン
ク内に残る程残存液量が多くなっていることが判る。
【0024】
【表2】
【0025】表2には、化成工程での充電時間が最も短
いAパターンの結果を示したが、実施例1の場合全セル
において注液が完了しているのに引き替え、比較例1で
は、殆どのセルにおいて保液タンク内に残存する電解液
が認められ、且つセル毎の残存液量のバラツキも大き
い。
【0026】さらに、表2に示した管内細管無しの化成
後の保液内タンク内に残存した電解液の比重を調べた結
果を表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】表3に示した如く、保液タンク内に残存し
た液の比重に、セル毎のバラツキが認められた。電解液
比重は、化成の進行の程度を反映するので、表3の結果
は、各セルの化成の進行にバラツキのあることを示唆す
る。該バラツキは、電解液の注液にバラツキがあるため
に起こると考えられ、電池の初期特性の他、サイクル性
能にも悪影響を及ぼす虞がある。
【0029】化成後の電池を温度常温において、電流5
A{レート1It(A)}にて放電試験に供した。各電
池の放電持続時間を表4に示す。
【0030】
【表4】
【0031】表4に示した如く、実施例1の注液装置を
適用して化成した電池の放電容量は、比較例1の注液装
置を適用して化成した電池の放電容量に比べて何れも高
い値を示している。比較例1の場合、放電容量が劣るの
は、注液量が不足したことと、前記のようにセルによっ
て化成にバラツキがあるためと考えられる。
【0032】(比較例2)保液タンクの上壁に設けた開
口にシール弁を取り付けずに、開放形の注液装置を適用
した以外は、実施例1と同一の化成を実施した。化成に
おける充電条件は、前記Bパターンと同一とした。比較
例2の場合、化成終了後保液タンクに残った残存電解液
量を調べたところ0であった。比較例2で化成した電池
を前記と同様の条件で放電試験に供した。結果を表5に
示す。
【0033】
【表5】
【0034】表5に示した通り、比較例2の場合、所定
量の電解液が注液されているにも拘わらず、前記表3に
記載した実施例1の場合に比べ放電容量が低い。これ
は、比較例2の場合、化成工程においてセル内に外気が
侵入し、負極板が酸化されたためにその悪影響が出たも
のと考えられる。負極板が空気酸化を受けると硫酸鉛が
生成する。該硫酸鉛の生成は、初期容量を低下させる
他、フロート電流を高め電池の寿命を低下させる。空気
酸化によって生成した硫酸鉛を化成によって鉛に戻すこ
とは難しい。本発明に係る電槽化成用注液装置は、化成
中のセル内への空気侵入を阻止する機能を備えているた
め、極板の空気酸化防止に有効である。
【0035】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の請求項1お
よび請求項3によれば、化成工程において所定量の電解
液量を確実に注液することができ、バラツキが小さく優
れた特性を有する鉛蓄電池を提供することができる。本
発明の請求項2によれば、化成工程において外気の侵入
による負極板の酸化を防止でき、特性の優れた鉛蓄電池
を提供することができる。
【0036】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電槽化成用注液装置を鉛蓄電池に
連結させた状態を示す斜視図である。
【図2】本発明に係る電槽化成用注液装置の一部切欠断
面図である。
【符号の説明】
1 電槽化成用注液装置 3 保液タンク 4 連結用管 5 細管 7 シール弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】保液タンクと、該保液タンクと鉛蓄電池の
    セルを液密に接続するための管とから成る電槽化成用注
    液装置において、前記管の内部を通ってセルの内部空間
    と保液タンクの内部空間を結ぶ細管を配置したことを特
    徴とする鉛蓄電池の電槽化成用注液装置。
  2. 【請求項2】前記保液タンクに、外気の侵入を防ぐため
    のシール弁を配置したことを特徴とする請求項1記載の
    鉛蓄電池の電槽化成用注液装置。
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