【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は制御弁式鉛蓄電池、特にセル間の接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
直列接続された複数のセルで構成された制御弁式鉛蓄電池のセル間接続方法として、様々な方法が提案されてきている。例えば特許文献１には極板耳を集合溶接する棚部と一体に設けた接続体同士をセル間隔壁に設けた透孔で突合せ、両者を抵抗溶接で接合することが記載されている。このような抵抗溶接によるセル間接続方法では接続体が必要であり、この接続体を収納するスペースを確保する必要がある。
【０００３】
一方、特許文献２には隣接する極板群において一方の極板群の正極板ともう一方の極板群の負極板とをセル間隔壁の上方を越えて形成した鉛合金バー（ストラップ）により、これら隣接する極板群同士を直列接続することが示されている。この方法はストラップが隣接する極板群間で一直線上に形成されるため、導電経路を短くできるとともに、特許文献１のような接続体を別途設ける必要がない点で有利である。
【０００４】
また、特許文献３には鉛蓄電池において、互いに隣接しあう極板群の一方の極板群の接続用正極柱先端ともう一方の極板群の接続用負極柱先端間に低電気抵抗値の金属線を押し付け、金属線と極柱先端とをアーク溶接することによりセル間を行うことが示されている。
【０００５】
上記したように、鉛蓄電池のセル間接続はいずれも溶接というプロセスが必要である。ところが溶接工程では溶融鉛が凝固する段階で収縮が発生するために、接続されたストラップ間において、互いに他方のストラップを引張る残留応力が発生する。
【０００６】
さらに特許文献２のような鉛合金バーを形成した場合、極板耳に隣接した部分とセル間隔壁に対応した部分では溶融鉛の凝固状態にばらつきが生じる。鉛合金バーの極板耳に隣接した部分では極板耳により放熱が行われるので冷却とこれによる凝固はすみやかに進行する。一方、セル間隔壁に対応した部分では冷却は進行しづらいために凝固が最後となり、前記したような収縮が集中し鉛合金バー中に亀裂や空孔等の欠陥を生じさせてしまう。
【０００７】
一方、制御弁式鉛蓄電池は無停電電源等のバックアップ用途に用いられており、数年から十数年の寿命が要求される。また、４０℃程度の比較的高温雰囲気下で使用されつづける場合があり、この間、常にトリクル充電をような長期にわたる使用によって、セル間接続部の応力集中部に亀裂が生じたり、すでにセル間接続部に発生していた亀裂が進行する場合があった。そしてセル間接続部の亀裂の進行にしたがい、制御弁式鉛蓄電池の内部抵抗が上昇し、大電流放電特性が低下する。また、セル間接続部分が切断すると、充放電が不可能になるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３のような方法ではさらに、棚上に載置した金属線が溶接直前に棚から脱落し、セル室内に入り込んでしまうという取り扱い上の不具合があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−８２３０６号公報
【特許文献２】
特開平４−７１１６１号公報
【特許文献３】
特開昭５７−１８２９６５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、長期間のトリクル使用においてもセル間接続体における亀裂や空孔の発生を抑制し、セル間接続部の信頼性を向上させることによって長寿命の制御弁式鉛蓄電池を提供するものである。また、その製造工程において、接続体が脱落する等の不具合が発生しない生産性に優れたセル間接続構造を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、複数のセル室を列状に配置したモノブロック電槽とセル室に収納された極板群とを備えた制御弁式鉛蓄電池であって、極板群は正極板と負極板とをセパレータを介してこれら正極板および負極板がセル室間の隔壁に対向するよう積層されるとともに、正極板の集電耳を集合溶接して直線状に形成した正極棚と、負極板の集電耳を集合溶接して直線状に形成した負極棚を備え、互いに隣接しあうセル室に収納されることによって互いに隣接しあう極板群の一対において、一方の極板群の正極棚と他方の極板群の負極棚とを間隔を介して対向させ、正極棚と負極棚間を接続体で接続し、接続体は正極棚の側面あるいは天面と接する第１の接合部と負極棚の側面あるいは天面と接する第２の接合部を備えるとともに、第１の接合部と第２の接合部の間に間隔に嵌合するＵ字状の接続部を設けた制御弁式鉛蓄電池を示すものである。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の制御弁式鉛蓄電池において、接続部は弾性を有して正極棚と負極棚の端面に圧接されたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による制御弁式鉛蓄電池の構成を図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は本発明の制御弁式鉛蓄電池において、極板群１，１´を電槽２に収納した状態を示す図である。極板群１，１´はそれぞれ正極板３をセパレータ４を介して負極板５と積層した構成を有しており、それぞれ隔壁６によって区画されたセル室７に収納されている。
【００１５】
極板群１，１´を構成する極板の積層方向は隔壁２と平行に配置され、極板群１，１´は同極性の極板耳を集合溶接して直線状に形成された正極棚８と負極棚９を有している。図１に示したように極板群１，１´を列状に配置し、正極板３および負極板４とが隔壁２に対向するよう配置する。さらに正極棚８と負極棚９とを直線状に設ける。隣接しあう極板群１，１´において極板群１の正極棚８と極板群１´の負極棚９は間隔１０を介して対向配置している。本発明ではこの間隔１０に接続体１１が配置されている。接続体１１は図２に示したように、正極棚８の側面あるいは天面に接合される第１の接合部１２と負極棚９の側面あるいは天面に接合する第２の接合部１３とこれらの接合部間に配置され、間隔１０に嵌合することによって接続体１１の位置決めを行うＵ字状の接続部１４を有している。そして、正極棚８、負極棚９と接続体１１との接続はハンダ等のろう付け材１５を用いて行う。
【００１６】
本発明では接続体１１をばね性を有する金属材料で構成し、接続部１４が正極棚８の端面８ａと負極棚９の端面９ａの端面に圧接するよう接続部１４の長さを設定することによって、接続体１１を棚に接続する際の間隔１０からの脱落を抑制することができる。さらに接続体１１がばね性を有しているため、接続体１１を正極棚８および負極棚９にハンダ付けする際に棚の一部が溶融・凝固した際に収縮が発生したとしても接続体１１が図２中のＡ方向に伸縮することにより、この収縮による棚にかかる応力を緩和することができる。
【００１７】
以降は常法にしたがって電槽２を蓋（図示せず）で覆い、端子部を封口してからセル室内に電解液を注液し、化成充電を行った後、安全弁を装着することにより、本発明の制御弁式鉛蓄電池を得ることができる。
【００１８】
なお、本発明にはおいては接続体１１として耐酸性を有さない金属材料を用いる場合には少なくとも接続体１１をエポキシ樹脂等の耐酸性封止材で封止めする事が必要である。
【００１９】
【実施例】
前記した本発明の実施形態による本発明の６Ｖ２．２Ａｈの制御弁式鉛蓄電池（以下、電池）と従来例による６Ｖ２．２Ａｈの電池を作成した。従来例による電池は図３に示したように、本発明の電池における接続体１１が存在せず、隣接する正極棚１５と負極棚１６とが一体に構成されている。
【００２０】
本発明の電池においては接続体１１がそのばね性によって正極棚８と負極棚９におよぼすを圧力をそれぞれ０．１ｋＰａ、１ｋＰａ、１０ｋＰａ、５０ｋＰａ、１００ｋＰａ、１２５ｋＰａとした電池を作成した。
【００２１】
これらの電池を各１００個ずつ準備し、４０℃雰囲気中において、２４ヶ月間、１３．６５Ｖ、最大充電電流０．３３Ａのトリクル充電を行った後、セル間接続部を観察した。その結果、従来例の電池においては正極棚８と負極棚９との接続部１７が切断したものが１個、接続部１７に亀裂が生じたものが３個発生した。
【００２２】
一方、本発明の電池では接続体や棚部周辺の切断や亀裂は全く発生していなかった。しかしながら、接続体１１が正極棚および負極棚に加える圧力が１２５ｋＰａのものでは接続体１１を封止用しているエポキシ樹脂と接続体１１の間に隙間が発生し、電解液中の硫酸分の浸透が認められた。したがって、この圧力を１００ｋＰａ以下とすることが好ましい。
【００２３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、長期間のトリクル使用においてもセル間接続体における亀裂や空孔の発生を抑制することによってセル間接続部の信頼性に優れた長寿命の制御弁式鉛蓄電池を提供できる。また、その製造工程において、接続体が脱落する等の不具合が発生しない生産性に優れたセル間接続構造を提供できることから、工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による制御弁式鉛蓄電池の要部を示す図
【図２】セル間接続部を示す図
【図３】従来例の電池を示す図
【符号の説明】
１，１´ 極板群
２ 電槽
３ 正極板
４ セパレータ
５ 負極板
６ 隔壁
７ セル室
８ 正極棚
８ａ 端面
９ 負極棚
９ａ 端面
１０ 間隔
１１ 接続体
１２ 第１の接合部
１３ 第２の接合部
１４ 接続部
１５ 正極棚
１６ 負極棚
１７ 接続部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control valve type lead storage battery, and more particularly to a connection structure between cells.
[0002]
[Prior art]
Various methods have been proposed as a method of connecting cells of a control valve type lead-acid battery composed of a plurality of cells connected in series. For example, Patent Literature 1 describes that connecting members provided integrally with a shelf portion for collectively welding electrode lugs are butted with through holes provided in cell spacing walls, and both are joined by resistance welding. In such an inter-cell connection method by resistance welding, a connecting body is required, and it is necessary to secure a space for accommodating the connecting body.
[0003]
On the other hand, in Patent Literature 2, a lead alloy bar (strap) in which the positive electrode plate of one electrode group and the negative electrode plate of the other electrode group in the adjacent electrode group are formed above the cell interval wall is provided. It is shown that these adjacent electrode plates are connected in series. This method is advantageous in that the conductive paths can be shortened because the straps are formed in a straight line between the adjacent electrode plates, and there is no need to separately provide a connector as in Patent Document 1.
[0004]
Patent Document 3 discloses that a lead-acid battery has a low electric resistance value between a tip of a connecting positive pole of one electrode group and a tip of a connecting negative pole of another electrode plate in a mutually adjacent electrode group. It is shown that the space between cells is formed by pressing a metal wire and arc welding the metal wire and the pole tip.
[0005]
As described above, the connection between cells of a lead storage battery requires a process of welding. However, in the welding process, since shrinkage occurs at the stage of solidification of the molten lead, residual stress is generated between the connected straps, pulling the other strap.
[0006]
Further, when a lead alloy bar as in Patent Document 2 is formed, the solidification state of the molten lead varies in a portion adjacent to the electrode lug and a portion corresponding to the cell spacing wall. In the portion of the lead alloy bar adjacent to the electrode lug, heat is dissipated by the electrode lug, so that cooling and solidification due to the heat rapidly progress. On the other hand, in the portion corresponding to the cell spacing wall, cooling is difficult to proceed, so that solidification is the last, and the above-described shrinkage concentrates, causing defects such as cracks and voids in the lead alloy bar.
[0007]
On the other hand, a control valve type lead storage battery is used for backup purposes such as an uninterruptible power supply and requires a life of several years to more than ten years. In some cases, the device may be continuously used in a relatively high temperature atmosphere of about 40 ° C. During this time, cracks may occur in the stress concentration portion of the inter-cell connection portion due to long-term use such as trickle charging, or the inter-cell connection may already occur. In some cases, cracks that had occurred in the part progressed. Then, as the cracks in the inter-cell connection part progress, the internal resistance of the control valve type lead-acid battery increases, and the large-current discharge characteristics decrease. In addition, there is a problem that if the connection between the cells is cut, charging and discharging become impossible.
[0008]
In addition, the method described in Patent Document 3 has a further handling problem that the metal wire placed on the shelf falls off the shelf immediately before welding and enters the cell chamber.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-82306 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-71161 [Patent Document 3]
JP-A-57-182965
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a control valve type lead-acid battery having a long service life by suppressing the generation of cracks and voids in the inter-cell connection body even during long-term trickle use and improving the reliability of the inter-cell connection portion. It is. Another object of the present invention is to provide a cell-to-cell connection structure which is excellent in productivity and does not cause a problem such as dropping of a connection body in the manufacturing process.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to claim 1 of the present invention provides a control valve including a monoblock battery case in which a plurality of cell chambers are arranged in a row and an electrode group housed in the cell chamber. In a lead-acid battery, the electrode plate group includes a positive electrode plate and a negative electrode plate stacked with a separator interposed therebetween so that the positive electrode plate and the negative electrode plate face a partition between cell chambers. A positive electrode shelf formed in a straight line by collective welding, and a negative electrode shelf formed in a straight line by collectively welding the current collecting ears of the negative electrode plate are adjacent to each other by being accommodated in adjacent cell chambers. In a pair of electrode plates, a positive electrode shelf of one electrode plate group and a negative electrode shelf of the other electrode plate group are opposed to each other with an interval therebetween, and the positive electrode shelf and the negative electrode shelf are connected by a connector, and the connector is a positive electrode. The first joint that contacts the side or top of the shelf and the first joint that contacts the side or top of the negative electrode shelf Provided with a second joint portion, shows a U-shaped valve-regulated lead-acid battery having a connection portion to be fitted to the spacing between the first joint portion and the second joint portion.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the control valve type lead-acid battery of the first aspect, the connecting portion has elasticity and is pressed against the end faces of the positive electrode shelf and the negative electrode shelf. is there.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The configuration of a control valve type lead storage battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a view showing a state in which electrode groups 1 and 1 ′ are housed in a battery case 2 in a control valve type lead-acid battery of the present invention. Each of the electrode groups 1 and 1 ′ has a configuration in which the positive electrode plate 3 is stacked on the negative electrode plate 5 with the separator 4 interposed therebetween, and is housed in cell chambers 7 defined by partition walls 6.
[0015]
The lamination direction of the electrode plates constituting the electrode plate groups 1 and 1 'is arranged in parallel with the partition wall 2. The electrode plate groups 1 and 1' are formed in a straight line by collectively welding electrode lugs having the same polarity. It has a shelf 8 and a negative electrode shelf 9. As shown in FIG. 1, the electrode plate groups 1 and 1 ′ are arranged in a row, and the positive electrode plate 3 and the negative electrode plate 4 are arranged so as to face the partition 2. Further, a positive electrode shelf 8 and a negative electrode shelf 9 are provided linearly. In the adjacent electrode groups 1 and 1 ′, the positive electrode shelf 8 of the electrode group 1 and the negative electrode shelf 9 of the electrode group 1 ′ are opposed to each other with an interval 10 therebetween. In the present invention, the connection bodies 11 are arranged at the intervals 10. As shown in FIG. 2, the connection body 11 includes a first bonding portion 12 bonded to the side surface or the top surface of the positive electrode shelf 8 and a second bonding portion 13 bonded to the side surface or the top surface of the negative electrode shelf 9. And a U-shaped connecting portion 14 for positioning the connecting body 11 by fitting into the space 10. The connection between the positive electrode shelf 8 and the negative electrode shelf 9 and the connector 11 is performed using a brazing material 15 such as solder.
[0016]
In the present invention, the connecting body 11 is made of a metal material having a spring property, and the length of the connecting part 14 is set so that the connecting part 14 is pressed against the end faces of the end face 8 a of the positive electrode shelf 8 and the end face 9 a of the negative electrode shelf 9. Thereby, it is possible to prevent the connection body 11 from falling off from the space 10 when the connection body 11 is connected to the shelf. Further, since the connecting body 11 has a spring property, even when a part of the shelf melts and solidifies when the connecting body 11 is soldered to the positive electrode shelf 8 and the negative electrode shelf 9, the connecting body 11 has a spring property. When 11 expands and contracts in the direction A in FIG. 2, the stress applied to the shelf due to the contraction can be reduced.
[0017]
Thereafter, the battery case 2 is covered with a lid (not shown) according to a conventional method, the terminal portion is sealed, an electrolytic solution is injected into the cell chamber, a chemical charging is performed, and a safety valve is attached. The control valve type lead storage battery of the present invention can be obtained.
[0018]
In the present invention, when a metal material having no acid resistance is used for the connection body 11, it is necessary to seal at least the connection body 11 with an acid-resistant sealing material such as an epoxy resin.
[0019]
【Example】
A control valve type lead-acid battery of 6V2.2Ah of the present invention according to the embodiment of the present invention described above and a battery of 6V2.2Ah of the conventional example were prepared. As shown in FIG. 3, the battery according to the conventional example does not have the connector 11 in the battery of the present invention, and the adjacent positive and negative electrode shelves 15 and 16 are integrally formed.
[0020]
In the battery of the present invention, a battery was prepared in which the pressure applied to the positive electrode shelf 8 and the negative electrode shelf 9 by the connector 11 was 0.1 kPa, 1 kPa, 10 kPa, 50 kPa, 100 kPa, and 125 kPa, respectively, due to its spring property.
[0021]
Each of these batteries was prepared, and after performing trickle charging at 13.65 V and a maximum charging current of 0.33 A for 24 months in an atmosphere of 40 ° C., the connection between cells was observed. As a result, in the battery of the conventional example, one connection portion 17 between the positive electrode shelf 8 and the negative electrode shelf 9 was cut off, and three connection portions 17 were cracked.
[0022]
On the other hand, in the battery of the present invention, no break or crack was generated around the connection body or the shelf. However, when the pressure applied by the connecting body 11 to the positive electrode shelf and the negative electrode shelf is 125 kPa, a gap is generated between the epoxy resin sealing the connecting body 11 and the connecting body 11, and the sulfuric acid content in the electrolytic solution is reduced. Penetration was observed. Therefore, it is preferable to set this pressure to 100 kPa or less.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a trickle is used for a long period of time, the generation of cracks and voids in the inter-cell connection body is suppressed, whereby the long-life control with excellent reliability of the inter-cell connection portion is achieved. A valve-type lead storage battery can be provided. In addition, in the manufacturing process, it is possible to provide an inter-cell connection structure which is excellent in productivity and does not cause a problem such as dropping of a connection body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a main part of a control valve type lead-acid battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a connection between cells. FIG. 3 is a diagram showing a conventional battery.
1, 1 'Electrode group 2 Battery case 3 Positive electrode plate 4 Separator 5 Negative electrode plate 6 Partition wall 7 Cell room 8 Positive electrode shelf 8a End surface 9 Negative electrode shelf 9a End surface 10 Interval 11 Connector 12 First joint 13 Second joint 14 Connection part 15 Positive electrode shelf 16 Negative electrode shelf 17 Connection part
