JP2003115290A - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池

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JP2003115290A
JP2003115290A JP2001306977A JP2001306977A JP2003115290A JP 2003115290 A JP2003115290 A JP 2003115290A JP 2001306977 A JP2001306977 A JP 2001306977A JP 2001306977 A JP2001306977 A JP 2001306977A JP 2003115290 A JP2003115290 A JP 2003115290A
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健治 木村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量化できると共に、振動等に耐えることが
でき、さらには、電圧降下を防止することができる。 【解決手段】複数の正極板と複数の負極板とが、希硫酸
を保持したセパレータを介して交互に積層された単位発
電要素がケース内に密閉状態で設けられている。正極板
及び負極板は、長方形状に形成された極板本体部13
と、極板本体部13の一方の側部上に上方に突出するよ
うに設けられた集電部11とを有する極板10によって
それぞれ構成されて、正極板を構成する全ての極板10
の集電部11が一括してストラップ4に接合され、に、
負極板を構成する全ての極板10の集電部11が一括し
てストラップ4に接合されている。各極板10の集電部
11の長さA、ストラップ4の集電部11と同方向の長
さW、極板本体部13の集電部11と同方向の長さX
が、A>W/2、X/5≦W<X/2を満足している。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池に関する
ものである。 【0002】 【従来の技術】正極活物質として二酸化鉛(Pb
2)、負極活物質として海綿状鉛(Pb)、電解液と
して希硫酸を用いることを基本構造とする鉛蓄電池は、
正極板である複数のPbO2板と負極板であるPb板と
が、電解液である希硫酸(H2SO4)を保持した多孔体
の微細ガラス繊維等によって構成されたセパレータを介
して交互に積層された単位発電要素を有しており、複数
の単位発電要素がケース内に収納されている。 【0003】図5は、従来の鉛蓄電池1の内部構造の一
例を示す斜視図である。 【0004】鉛蓄電池1は、上部が開放された中空の直
方体状に形成されたケース本体2を有している。このケ
ース本体2の中空になった内部は、隔壁3によって、長
手方向に沿って3分割されると共に、幅方向に沿って2
分割されて、6個のセル2a〜2fに構成されており、
各セル2a〜2fは、それぞれ、ケース本体2の長手方
向に沿って長くなった断面長方形状になっている。 【0005】各セル2a〜2fには、それぞれが同様の
平板状に形成された複数の正極板(PbO2板)と、同
じく、それぞれが同様の平板状に形成された複数の負極
板(Pb板)とを有する単位発電要素がそれぞれ収納さ
れている。単位発電要素は、正極板と負極板とが、希硫
酸を保持した多孔性の微細ガラス繊維等によって構成さ
れたセパレータを介して、交互に積層されて構成されて
いる。 【0006】ケース本体2における一方の端部には、第
1セル2a及び第6セル2fが、ケース本体2の幅方向
に沿って並んで配置されており、第1セル2aに対して
ケース本体2の長手方向に沿って第2セル2b及び第3
セル2cが並んで配置されている。そして、第3セル2
cに対してケース本体2の幅方向に隣接して第4セル2
dが配置されており、第4セル2dと第6セル2fとの
間に第5セル2eが配置されている。そして、各セル2
a〜2f内に収納された単位発電要素の正極板及び負極
板は、それぞれ、ケース本体2の長手方向に沿った状態
になっている。 【0007】第1セル2a及び第6セル2fを除く第2
セル2b〜第5セル2e内にそれぞれ収納された各単位
発電要素における全ての正極板は、一括して各正極板の
一方の側部上に設けられたストラップ4に接続されてお
り、また、各単位発電要素における全ての負極板は、一
括して、正極板の側部に設けられたストラップ4とは反
対側の側部上に設けられたストラップ4に接続されてい
る。一方のストラップ4は、全ての正極板と導通状態に
なっており、また、他方のストラップ4は、全ての負極
板と導通状態になっている。 【0008】第1セル2a内に収納された単位発電要素
の全ての正極板は、一括してストラップ4に接続されて
いるが、全ての負極板は、一括して端子部材5に接続さ
れている。これに対して、第6セル2fに収納された単
位発電要素の全ての負極板が、一括してストラップ4に
接続されており、全ての正極板が、一括して端子部材5
に接続されている。 【0009】第1セル2a内に収納された単位発電要素
の負極板に接続されたストラップ4は、第2セル2b内
の単位発電要素の正極板に接続されたストラップ4と、
隔壁3に設けられた貫通孔を介して相互に接続されてお
り、図5に示すように、第2セル2b内の単位発電要素
の負極板に接続されたストラップ4は、第3セル2c内
の単位発電要素の正極板に接続されたストラップ4と、
隔壁3に設けられた貫通孔を介して相互に接続されてい
る。第3セル2c内の単位発電要素の負極板に接続され
たストラップ4は、ケース本体2の幅方向に隣接する第
4セル2d内の単位発電要素の正極板に接続されたスト
ラップ4と、隔壁3に設けられた貫通孔を介して相互に
接続されている。 【0010】第4セル2d内の単位発電要素の負極板に
接続されたストラップ4は、第5セル2e内の単位発電
要素の正極板に接続されたストラップ4と、隔壁3に設
けられた貫通孔を介して相互に接続されている。そし
て、第5セル2e内の単位発電要素の負極板に接続され
たストラップ4は、第6セル2f内の単位発電要素の正
極板に接続されたストラップ4と、隔壁3に設けられた
貫通孔を介して相互に接続されている。これにより、第
1セル2a〜2f内にそれぞれ収納された各単位発電要
素は、直列に接続されており、第1セル2a内の単位発
電要素に接続された端子部材5は正極端子、第6セル2
f内の単位発電要素に接続された端子部材5は負極端子
になっている。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】図6は、従来の鉛蓄電
池1の各セル2a〜2fに収納される正極板及び負極板
を構成する極板10の正面図である。極板10は、矩形
状に形成された極板本体部13と、この極板本体部13
の一方の側部に、極板本体部13から上方に長方形状に
突出するように設けられた集電部11とを有している。
集電部11は、極板本体部13の一方の側縁に対して適
当な間隔をあけた状態で、しかも、極板本体部13の幅
方向の中央に対しても適当な間隔をあけた状態で設けら
れている。 【0012】このような構成の極板10は、図7(a)
に示すように、一対の極板10を、それぞれの集電部1
1が、反対側の側部にそれぞれ位置するように、一方の
極板10の表裏を反転させた状態で、相互にセパレータ
を介して突き合わされることによって、正極板及び負極
板とされる。 【0013】第2セル2b〜第5セル2e内にそれぞれ
収納される単位発電要素では、図7(b)に示すよう
に、正極板を構成する全ての極板10の集電部11に、
一方のストラップ4が溶接によって接続され、負極板を
構成する全ての極板10の集電部11に、他方のストラ
ップ4が溶接によって接続される。 【0014】各ストラップ4は、図8に示すように、極
板10に設けられた集電部11の上端縁に溶接される平
板状の極板接続部4aと、この極板接続部4aの一方の
側部から上方に向かって屈曲されたセル間接続部4bと
を有している。極板接続部4aは、セル間接続部4b
が、隣接するセルとの間に配置された隔壁3に沿った状
態になるように、正極板または負極板を構成する全ての
極板10の集電部11に対して、溶接によって接続され
る。 【0015】極板10に設けられた集電部11は、極板
10と同じ材料である鉛(Pb)または酸化鉛(PbO
2)により形成され、相当の重量を有するため、装置の
軽量化を図るためには幅方向の長さを小さく形成するこ
とが好ましい。 【0016】しかし、集電部11の上部に設けられるス
トラップ4は、その幅方向の長さが集電部11の幅方向
の長さより大きくなるように形成されるため、ストラッ
プ4の幅方向の長さに対する集電部11の幅方向の長さ
の相対比が小さくなり過ぎると、振動等によって、集電
部11の周辺部分に断裂等の損傷が発生するおそれがあ
る。したがって、ストラップ4の幅方向の長さと集電部
11の幅方向の長さとの相対比を適正にすることは、断
裂等の損傷を防止しつつ、装置の軽量化を図る上で重要
である。 【0017】また、集電部11の上端に設けられるスト
ラップ4の幅方向の長さが極板10の幅方向の長さに比
較して小さくなり過ぎると、ストラップ4の抵抗が高く
なるために、大電流放電時に電圧降下が大きくなる。し
たがって、極板10の幅方向の長さに対するストラップ
4の幅方向の長さの相対比を適正にすることは、電圧降
下を防止する上で重要である。 【0018】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、集電部の断裂等の損傷を防止しつつ装
置の軽量化を図ることができ、かつ、ストラップの高抵
抗化による電圧降下を防止することができるように、ス
トラップ及び集電部の幅方向の長さを適正にし得る鉛蓄
電池を提供することを目的とする。 【0019】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の鉛蓄電池は、正極板と負極板をセパレータ
を介して積層してなる鉛蓄電池において、該正極板及び
該負極板は、極板本体部と、該極板本体部に設けられた
集電部とを有する極板によって構成されて、該正極板の
集電部がストラップに接合されるとともに、該負極板の
集電部がストラップに接合されており、各極板の集電部
の長さをA、ストラップの該集電部と同方向の長さを
W、極板本体部の該集電部と同方向の長さをXとした場
合に、 A>W/2 X/5≦W<X/2 を満足することを特徴とするものである。 【0020】 【発明の実施の形態】図1は、本発明の鉛蓄電池の一例
を示す斜視図である。 【0021】本発明の鉛蓄電池1は、上部が開放された
中空の直方体状に形成されたケース本体2を有してお
り、このケース本体2の中空になった内部は、隔壁3に
よって、第1〜第6の6個のセル2a〜2fに分割され
ている。ケース本体2の内部は、長手方向に沿って3分
割されるとともに、幅方向に沿って2分割されて、6個
のセル2a〜2fが構成されており、各セル2a〜2f
は、それぞれ、ケース本体2の長手方向に沿って長くな
った断面長方形状になっている。 【0022】各セル2a〜2fには、それぞれ同様の平
板状に形成された複数の正極板(PbO2板)と、同じ
く、それぞれが同様の平板状に形成された複数の負極板
(Pb板)とを有する単位発電要素がそれぞれ収納され
ている。単位発電要素は、正極板と負極板とが、希硫酸
を保持した多孔性の微細ガラス繊維等によって構成され
たセパレータを介して、交互に積層されて構成されてい
る。 【0023】ケース本体2における一方の側部には、第
1セル2aおよび第6セル2fが、ケース本体2の幅方
向に沿って並んで配置されており、第1セルに対してケ
ース本体2の長手方向に沿って第2セル2bおよび第3
セル2cが並んで配置されている。そして、第3セル2
cに対してケース本体2の幅方向に隣接して第4セル2
dが配置されており、第4セル2dと第6セル2fとの
間に第5セル2eが配置されている。そして、各セル2
a〜2f内に収納された単位発電要素の正極板および負
極板は、それぞれ、ケース本体2の長手方向に沿った状
態になっている。 【0024】第1セル2aおよび第6セル2fを除く第
2セル2b〜第5セル2e内にそれぞれ収納された各単
位発電要素における全ての正極板は、一括して各正極板
の一方の側部上に設けられたストラップ4に接続されて
おり、また、各単位発電要素における全ての負極板は、
一括して、正極板の側部に設けられたストラップ4とは
反対側の側部上に設けられたストラップ4に接続されて
いる。一方のストラップ4は、全ての正極板と導電状態
になっており、また、他方のストラップ4は、全ての負
極板と導電状態になっている。 【0025】第1セル2a内に収納された単位発電要素
の全ての正極板は、一括してストラップ4に接続されて
いるが、全ての負極板は、一括して端子部材5に接続さ
れている。これに対して、第6セル2f内に収納された
単位発電要素の全ての負極板が、一括してストラップ4
に接続されており、全ての正極板が、一括して端子部材
5に接続されている。 【0026】第1セル2a内に収容された単位発電要素
の負極板に接続されたストラップ4は、第2セル2b内
の単位発電要素の正極板に接続されたストラップ4と、
隔壁3に設けられた貫通孔を介して相互に接続されてお
り、図4に示すように、第2セル2b内の単位発電要素
の負極板に接続されたストラップ4は、第3セル2c内
の単位発電要素の正極板に接続されたストラップ4と、
隔壁3に設けられた貫通孔を介して相互に接続されてい
る。第3セル2c内の単位発電要素の負極板に接続され
たストラップ4は、ケース本体2の幅方向に隣接する第
4セル2d内の単位発電要素の正極板に接続されたスト
ラップ4と、隔壁3に設けられた貫通孔を介して相互に
接続されている。 【0027】第4セル2d内の単位発電要素の負極板に
接続されたストラップ4は、第5セル2e内の単位発電
要素の正極板に接続されたストラップ4と、隔壁3に設
けられた貫通孔を介して相互に接続されている。そし
て、第5セル2e内の単位発電要素の負極板に接続され
たストラップ4は、第6セル2f内の単位発電要素の正
極板に接続されたストラップ4と、隔壁3に設けられた
貫通孔を介して相互に接続されている。これにより、第
1セル2a〜2f内にそれぞれ収納された各単位発電要
素は、直列に接続されており、第1セル2a内の単位発
電要素に接続された端子部材5は正極端子、第6セル2
f内の単位発電要素に接続された端子部材5は負極端子
になっている。 【0028】図2は、本発明の鉛蓄電池1の各セル2a
〜2fに収納される正極板及び負極板を構成する極板の
正面図である。極板10は、矩形状に形成された極板本
体部13と、この極板本体部13の一方の側部に、極板
本体部13から上方に長方形状に突出するように設けら
れた集電部11とを有している。集電部11は、極板本
体部13の一方の側縁に対して適当な間隔をあけた状態
で、しかも、極板本体部13の幅方向の中央に対しても
適当な間隔をあけた状態で、所定の長さAとなるように
設けられている。 【0029】このような構成の極板10は、図3(a)
に示すように、一対の極板10を、それぞれの集電部1
1が、反対側の側部にそれぞれ位置するように、一方の
極板10の表裏を反転された状態で、相互にセパレータ
を介して突き合わされることによって、正極板および負
極板とされる。 【0030】第2セル2b〜第5セル2e内にそれぞれ
収納される単位発電要素では、図3(b)に示すよう
に、正極板を構成する全ての極板10の集電部11に、
一方のストラップ4が溶接によって接続され、負極板を
構成する全ての極板10の集電部11に、他方のストラ
ップ4が溶接によって接続される。 【0031】その際、各ストラップ4の単位発電要素に
対し、内側に存在する端面と集電部の単位発電要素に対
し、内側に存在する端面が一致するように接続する。 【0032】各ストラップ4は、極板10に設けられた
集電板11の上側縁に溶接される平板状の極板接続部4
aと、この極板接続部4aの一方の側部から上方に向か
って屈曲されたセル間接続部4bとを有している。極板
接続部4aは、セル間接続部4bが、隣接するセルとの
間に配置された隔壁3に沿った状態になるように、正極
板または負極板を構成する全ての極板10の集電部11
に対して、溶接によって接続される。 【0033】極板10の集電部11の長さAは、極板1
0の集電部11に沿った長さWに対して、次の関係にな
っている。 【0034】A>W/2 また、極板10の集電部11の長さAは、極板本体部1
0の集電部11に沿った長さ(幅)Xに対して次の関係
を有している。 【0035】X/5≦W<X/2 次に、単位発電要素とストラップとの接合強度に関する
実施例について説明する。 【0036】鉛蓄電池1に使用される極板としては、極
板本体部13の高さ115mm、幅100mmの極板1
0を正極板及び負極板として用いた。15枚の極板を集
電部11が同じ側部に位置するように揃えられた負極板
とし、14枚の極板を集電部11が反対側の側部に位置
するように揃えられた正極板として、負極板と正極板と
を、セパレータを介して交互に積層状態として単位発電
要素とした。そして、正極板とされた全ての極板10の
上端部に設けられた集電部11の上側縁に、一方のスト
ラップ4の極板接続部4aを溶接によって接合するとと
もに、負極板とされた全ての極板10の上端部に設けら
れた集電部11の上側縁に、他方のストラップ4の極板
接続部4aを溶接によって接合し、単位発電要素の電気
容量60Ahとした。 【0037】なお、極板本体13の集電部11に沿った
幅方向の長さをX、各集電部11の長さをA、ストラッ
プの集電部に沿った長さをWとする。 【0038】極板10は、極板本体13の幅方向の長さ
Xを115mm、高さを100mmと一定の長方形にな
っており、集電部11の幅方向の長さA及びストラップ
4の長さWを種々変更して、一対のストラップ4が接合
された単位発電要素を所定の高さから落下させた時のス
トラップ4に生じる変形量を調べる落下試験と、その落
下試験を行った後の完全充電状態から所定時間放電した
後の単位発電要素の電圧降下量を測定する電圧降下試験
を行った。 【0039】落下試験では、一対のストラップ4が接合
された単位発電要素を上下を反転させた状態で、1mの
高さから落下させて、その後に生じる各ストラップ4の
変形量を測定した。その結果を下記の表1に示す。 【0040】 【表1】 表1を参照すると、集電部11の長さAが、ストラップ
4の同方向の長さWの1/2よりも大きい場合(A>W
/2)には、上記の落下試験を行った後でも、ストラッ
プ4に変形が生じていなかった。これに対して、集電部
11の長さAが、ストラップ4の同方向の長さWの1/
2よりも小さい場合(A<W/2)には、落下試験を行
った後に、ストラップ4に変形が生じる場合がある。ま
た、このストラップ4の変形量は、集電部11の長さA
が小さくなる程、大きくなっている。 【0041】したがって、集電部11の長さAは、スト
ラップ4の長さWの1/2よりも大きくなっている(A
>W/2)ことが好ましい。 【0042】なお、表1中、ストラップ4の長さWが極
板本体13の幅方向の長さXの1/2になる場合は、単
位発電要素に設けられる一対のストラップ4の長さの合
計(W×2)は、極板本体13の幅方向の長さXに等し
くなっており、このような長さのストラップ4を単位発
電要素の上側に相互に分離した状態とすれば、スペース
的に無駄が生じるために、本実験では制作しなかった。 【0043】また、ストラップ4の長さWが極板本体1
3の幅方向の長さXの1/10であって、集電部11の
長さAをストラップ4の長さWの1/10〜3/10と
した場合には、集電部11の長さAは、極板本体13の
幅方向の長さXに対して、1/10×1/10〜3/1
0×1/10、即ち、1/100〜3/100の長さ、
すなわち、115mm×100mmの極板本体部では、
1mm〜3mm程度の長さになる。このような微小な長
さの集電部11を制作することは、非常に困難であり、
本実験では制作しなかった。 【0044】さらに、ストラップ4の長さWが極板本体
13の幅方向の長さXの1/5または3/10であっ
て、集電部11の長さAをストラップ4の長さWの1/
10とした場合にも、同様に、集電部11の長さが微小
になり、制作が非常に困難になるために、本実験では制
作しなかった。 【0045】次に、落下試験後の単位発電要素に対し
て、240Aの放電を10秒間にわたって行った後の電
圧降下量を測定した。その結果を下記の表2に示す。な
お、表2では、ストラップ4の長さWが極板本体13の
幅方向の長さXの2/5であり、集電部11の長さAが
ストラップ4の長さWに等しい場合を、基準(1.0
0)として電圧降下量を記載している。 【0046】 【表2】表2を参照すると、ストラップ4の長さWが短くなるほ
ど、電圧降下量が増大している。 【0047】さらに、詳細に検討すると、ストラップ4
の長さWが極板本体13の幅方向の長さXの1/5から
1/10に低下した場合に、特に、電圧降下量の大きさ
が顕著になっている。 【0048】したがって、表2から、ストラップ4の長
さWは、極板本体13の幅方向の長さXの1/5以上と
することが、電圧降下を防止する点から好ましい。 【0049】以上の実験結果をまとめると、集電部11
の長さA及び集電部11と同方向のストラップ4の長さ
Wは、極板本体13の幅方向の長さをXとした場合に、 A>W/2 X/5≦W<X/2 の条件を満たせば、ストラップ4等の変形等の損傷を防
止しつつ軽量化を図ることができ、しかも、ストラップ
4の高抵抗化による電圧降下を防止することができる。 【0050】なお、本発明における鉛蓄電池は、開放型
・密閉型を問わないが、電池自動車等の電力供給源とし
た場合に、強い振動が加えられる可能性の高い密閉型の
方がその効果はより顕著なものとなる。 【0051】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の鉛蓄電池
は、集電部の長さAと、集電部の長さと同方向のストラ
ップの長さWおよび極板本体部の幅方向の長さXとが、
A>W/2およびX/5≦W<X/2を満たしているた
めに、ストラップ等の変形等の損傷が防止されるととも
に、軽量化を図ることができ、さらには、ストラップの
高抵抗化による電圧降下を防止することができる。その
結果、自動車等の振動が強い用途に適している。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の鉛蓄電池の概略構成を示す斜視図であ
る。 【図2】その鉛蓄電池に使用される極板の正面図であ
る。 【図3】(a)は、その鉛蓄電池に用いられる単位発電
要素における極板の構成を示す正面図、(b)は、極板
にストラップを設けた状態の正面図である。 【図4】その鉛蓄電池の各セルに配置された単位発電要
素を示す断面図である。 【図5】従来の鉛蓄電池の概略を示す斜視図である。 【図6】その鉛蓄電池に使用される極板の正面図であ
る。 【図7】(a)は、従来の鉛蓄電池に用いられる極板を
示す側面図、(b)は、この極板にストラップを設けた
状態の側面図である。 【図8】その鉛蓄電池の各セルに配置された単位発電要
素を示す断面図である。 【符号の説明】 1 鉛蓄電池 2 セル 3 隔壁 4 ストラップ 10 極板 11 集電部 13 極板本体部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 和成 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) 5H022 AA01 BB14 CC15 CC19 CC23 CC24

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 正極板と負極板をセパレータを介して積
    層してなる鉛蓄電池において、 該正極板及び該負極板は、極板本体部と、該極板本体部
    に設けられた集電部とを有する極板によって構成され
    て、該正極板の集電部がストラップに接合されるととも
    に、該負極板の集電部がストラップに接合されており、 各極板の集電部の長さをA、ストラップの該集電部と同
    方向の長さをW、極板本体部の該集電部と同方向の長さ
    をXとした場合に、 A>W/2 X/5≦W<X/2 を満足することを特徴とする鉛蓄電池。
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