JP2006134803A - 電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電槽１内の各セル１ｂに隔壁１ａの撓みを修正するための隔壁矯正板３を嵌め込むことにより、この隔壁１ａの撓みによってセル１ｂ間に隙間が生じるのを防止することができる電池を提供する。
【解決手段】電槽１内が隔壁１ａによって複数のセル１ｂに仕切られ、各セル１ｂごとに発電要素２が収納された電池において、各セル１ｂにおける発電要素２の上方に隔壁１ａの撓みを矯正するための隔壁矯正板３が嵌め込まれた構成とする。また、隔壁矯正板３は、セル１ｂへの電解液の注液部に上下の貫通孔３ａが形成された板状のもので構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉛蓄電池等のように、電槽内が隔壁によって複数のセルに仕切られ、各セルごとに発電要素が収納された電池に関するものである。

鉛蓄電池は、図５に示すように、上端が開口された樹脂製の容器状の電槽１内を隔壁１ａによって複数のセル１ｂに仕切り、各セル１ｂごとに発電要素２を収納するようにしたものが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。このような鉛蓄電池は、容量密度を高めるために、各セル１ｂの容積一杯に隙間なく発電要素２を収納すると共に、隔壁１ａも、電槽１の外壁よりは薄い板状に成形されている。また、電槽１の上端開口部は、図示しない樹脂製の電池蓋を熱板溶着することにより封止される。熱板溶着は、加熱した熱板の上下面に電槽１の上端開口部と電池蓋の下端部を当接させて接触部分を熱溶融させた後に、これら電槽１の上端開口部に電池蓋の下端部を押し当てて熱溶着するものである。そして、この熱板溶着により、電槽１の前後左右の外側壁の上端部を電池蓋の下端部に溶着して、これら電槽１と電池蓋の間を封止すると共に、各隔壁１ａの上端部も、電池蓋の下面側に設けた各隔壁突起の下端部に溶着して、各セル１ｂの間も封止するようになっている。

ところが、電槽１の隔壁１ａは、上記のように、各セル１ｂ間を仕切るためだけのものであり、容量密度を高めるために比較的薄い板状に成形されているので、各セル１ｂに発電要素２が隙間なく収納されると、これらの発電要素２に圧迫されて撓みを生じることが多くなる。このため、電槽１に電池蓋を熱板溶着すると、撓んだ隔壁１ａの上端部と電池蓋の真っ直ぐな隔壁突起の下端部とが正確に重なり合わず、これらの間に隙間が生じたり、重なり部分が少なく熱溶着が不十分になって容易に亀裂等が生じるようになって、セル１ｂ間の封止が損なわれるという問題が発生していた。

また、例えば電池蓋の隔壁突起にガイドリブを形成しておき、このガイドリブによって隔壁１ａの上端部を挟み込んで多少の撓みを矯正するような構造となっている場合にも、隔壁１ａの撓みが大きいと、熱溶融により軟化したガイドリブにこの隔壁１ａの上端部が食い込んで、撓みが矯正されないだけでなく隔壁突起との間に隙間が生じるという問題が発生する。さらに、例えば電槽１と電池蓋を接着剤で接着するようにした場合にも、電池蓋の隔壁突起を間隙を有する２枚の板部で構成し、これらの板部の間に接着剤を充填すればよいが、隔壁１ａの撓みが大きいと、隔壁突起の２枚の板部の間にこの隔壁１ａの上端部が嵌り込まず、鉛蓄電池の組み立て作業に支障を来すという問題が発生する。
特開２００２−３１３３１０号公報（第３図）

本発明は、電槽内の各セルに隔壁の撓みを修正するための隔壁矯正部材を嵌め込むことにより、この隔壁の撓みによってセル間に隙間が生じるのを防止することができる電池を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、電槽内が隔壁によって複数のセルに仕切られ、各セルごとに発電要素が収納された電池において、各セルにおける発電要素の上方に隔壁の撓みを矯正するための隔壁矯正部材が嵌め込まれたことを特徴とする。

請求項２の発明は、前記隔壁矯正部材が、セルへの電解液の注液部に上下の貫通孔が形成された板状のものであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、各セルの上部に隔壁矯正部材が嵌め込まれるので、セル間の隔壁が発電要素に圧迫されて撓んだとしても、この隔壁の少なくとも上部は、両側のセルに嵌め込まれた隔壁矯正部材に挟持されて本来の形状に矯正されるようになる。このため、各セル間の封止が不完全になるのを防止して、製品不良の発生を低減することができるようになる。

請求項２の発明によれば、各セルの上部に嵌め込まれた隔壁矯正部材に貫通孔が形成され、この貫通孔を通してセル内に電解液を注入することができるので、この電解液の注液部を隔壁矯正部材が遮って注液に長時間を要するようになり生産性が低下するのを防止することができるようになる。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、これらの図においても、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。

本実施形態では、図５に示した従来例と同様に、６セルの鉛蓄電池について説明する。ただし、本実施形態の鉛蓄電池は、図１〜図２に示すように、上端が開口された樹脂製の容器状の電槽１内を隔壁１ａによって、左右に３列に仕切ると共に前後にも２行に仕切ることにより、前後に２箇所ずつ並んだセル１ｂを３列に配置している。この電槽１は、ポリプロピレンやＡＢＳ樹脂等からなる方形の容器であり、図１に示すように、底面から垂直に立設した前後方向に沿う平坦な２枚の隔壁１ａによって内部を３列に仕切ると共に、この底面から垂直に立設した左右方向に沿う平坦な１枚の隔壁１ａを交差させることによって各列を２行に仕切って、６箇所の方形のセル１ｂを３列２行に形成している。

上記隔壁１ａによって仕切られた電槽１内の６箇所の各セル１ｂには、それぞれ発電要素２が収納される。発電要素２は、複数枚ずつの方形の正負極の極板２ａをセパレータ２ｂを介して交互に重ね合わせたものであり、これらの極板２ａが前後方向に重なり合う向きでセル１ｂに収納される。従って、本実施形態の場合には、この発電要素２の極板２ａが重なり合った前後方向の圧迫によって、図３に例示するように、電槽１における左右方向に沿った１枚の隔壁１ａに、各セル１ｂごとに撓みＦを生じることになり、前後方向に沿った２枚の隔壁１ａにはほとんど撓みは生じない。この発電要素２の各極板２ａは、図１に示すように、正負の極性に応じて上端の左右の端部からさらに上方に向けてそれぞれ耳部２ｃが突出している。従って、この発電要素２の場合には、上端の例えば右端部から正極の極板２ａの耳部２ｃのみが突出し、左端部からは負極の極板２ａの耳部２ｃのみが突出することになる。そして、この発電要素２の全ての正極の極板２ａの耳部２ｃは、上端部が共通の正極のストラップ２ｄに溶着されると共に、全ての負極の極板２ａの耳部２ｃは、上端部が共通の負極のストラップ２ｄに溶着されている。ストラップ２ｄは、鉛合金を溶融成形した集電体であり、この成形の際に耳部２ｃの上端部を溶着するようになっている。

６個の発電要素２は、電槽１の各セル１ｂに収納された後に、隔壁１ａに形成された貫通孔を介して、図２に示すように、一方のセル１ｂの発電要素２の正極のストラップ２ｄと隣接セル１ｂの発電要素２の負極のストラップ２ｄとを溶着することにより、直列に接続される。ただし、この直列接続の両端となる左端の前後のセル１ｂ，１ｂの２個の発電要素２，２は、左側のストラップ２ｄ，２ｄを他のストラップ２ｄに溶着することなく、上面から極柱２ｅ，２ｅを立設させている。そして、これらの極柱２ｅ，２ｅは、鉛蓄電池の正負極の端子となる。

また、電槽１の各セル１ｂに発電要素２が収納されると、図１及び図２に示すように、これらの各セル１ｂの上部に隔壁矯正板３が嵌め込まれる。隔壁矯正板３は、上下方向の厚さが少し厚い方形の樹脂板からなり、前後方向の幅はセル１ｂの前後方向の幅とほぼ同じであるが、左右方向の長さはセル１ｂの左右方向の長さよりも十分に短く形成されている。従って、各隔壁矯正板３は、各セル１ｂに収納された発電要素２の正負の耳部２ｃの間に嵌まり込んで極板２ａやセパレータ２ｂの上方に配置されることになる。また、当該セル１ｂの左右方向に沿う隔壁１ａが、前後方向に隣接するセル１ｂに収納された発電要素２に圧迫されて内側に撓んでいた場合には、この隔壁矯正板３の前後の側面によってこれを押し戻して元の平坦な状態にする。従って、電槽１の左右方向に沿う隔壁１ａは、前後で隣接するセル１ｂ，１ｂに嵌め込まれた隔壁矯正板３，３の側面の間に挟持されることにより、撓みが矯正されて元の平坦な状態に戻ることになる。

上記各隔壁矯正板３には、上下面に貫通する方形の貫通孔３ａが３箇所形成されている。これらの貫通孔３ａは、後に各セル１ｂに上方から注入される電解液を円滑にセル１ｂ内に充満させるためのものである。また、隔壁矯正板３は、隔壁１ａの撓みを矯正するために、前後方向の側面を両側から押圧する力に対して十分な強度があれば、できるだけ軽量であることが好ましいので、この軽量化のためにも貫通孔３ａを設けている。従って、この貫通孔３ａの形状は任意であり、例えば図４（ａ）に示すように、多数の丸孔状の貫通孔３ａを設けてもよい。ただし、上記実施形態では、後述のように、電解液が各セル１ｂの中央部に注液されるので、この中央部の注液部に少なくとも１箇所の貫通孔３ａを設けておくことが好ましい。なお、この隔壁矯正板３は、電解液の注入を阻害したり重くなりすぎることがなければ、貫通孔３ａを設ける必要はない。

上記隔壁矯正板３は、本実施形態の場合には、左右方向に沿う隔壁１ａの撓みを矯正できればよいので、すくなくとも前後いずれかの側面が平坦であればよく、例えば図４（ｂ）に示すように、前後にのみ平坦な側面を有する梯子状に形成されていてもよい。また、他の隔壁１ａの撓みも矯正する必要がある場合には、その隔壁１ａに当接する側面を平坦にすればよい。この隔壁１ａの撓みを矯正するための隔壁矯正板３の側面は、完全な平坦面である必要はなく、矯正に支障を来さない程度の細かい凹凸があってもよい。しかも、隔壁１ａの元の形状が平坦面でない場合には、隔壁矯正板３の側面も、この元の形状に沿わせたものとすることができる。

上記のようにして電槽１の各セル１ｂに発電要素２が収納されると共に隔壁矯正板３が嵌め込まれると、図２に示すように、この電槽１の上端開口部に電池蓋４が被せられる。電池蓋４は、電槽１と同様のポリプロピレンやＡＢＳ樹脂等からなる方形の極めて浅い容器状であり、裏面側（図２では上向き側）に隔壁１ａと同様の左右方向と前後方向に沿った隔壁突起４ａが形成されている。また、これらの隔壁突起４ａで仕切られた領域の中央部には、それぞれ表面側に貫通する液口４ｂが形成されている。さらに、この電池蓋４の裏面側の端部の周囲には、バリ隠し４ｃが突設されている。

上記電池蓋４は、図２に示した状態から上下を逆にして電槽１の上端開口部に嵌め込まれる。この際、電槽１の上端面と電池蓋４におけるバリ隠し４ｃを除いた下端面とを、加熱した熱板で熱溶融させてから嵌め込むことにより、電槽１の外壁の上端部と電池蓋４の外壁の下端部とを溶着すると共に、この電槽１の隔壁１ａの上端部と電池蓋４の隔壁突起４ａの下端部も溶着する。従って、電槽１の各セル１ｂは、電池蓋４の液口４ｂを除いてそれぞれ個別に密閉される。しかも、電槽１の隔壁１ａの上端部は、隔壁矯正板３によって撓みが矯正されているので、電池蓋４の隔壁突起４ａの下端部と正確に重なり合うようになり、これらの間に隙間が生じたり溶着が不十分になるようなことはない。なお、極柱２ｅ，２ｅは、電池蓋４に予め形成していた開口孔を通して上方に突出し、この電池蓋４に予め埋め込まれていた端子台座に溶接することにより封止されて、鉛蓄電池の正負の端子となる。また、電槽１の外壁の上端部と電池蓋４の外壁の下端部とが溶着した部分は、この電池蓋４のバリ隠し４ｃに覆われるので、溶着によるバリが外部から見えて外観を損なうようなことはない。

上記のようにして電槽１の上端開口部が電池蓋４によって塞がれると、この電池蓋４の各液口４ｂから電解液が注入される。この際、電解液は、電槽１の各セル１ｂにおける隔壁矯正板３の中央の貫通孔３ａを通して発電要素２の極板２ａ間やその周囲に円滑に充填されるので、この隔壁矯正板３に遮られて注液に要する時間が長くなるようなことはない。そして、この注液作業が完了すると、各液口４ｂに図示しないキャップ状のゴムパッキンが被せられて、各セル１ｂ内が完全に密閉される。

上記構成によれば、電槽１の隔壁１ａが発電要素２の収納によって撓んだとしても、各セル１ｂに隔壁矯正板３を嵌め込むことによりこの撓みを矯正することができるので、電池蓋４を熱板溶着した際にセル１ｂ間に隙間が生じたり溶着が不十分になるようなおそれがなくなる。しかも、隔壁矯正板３には貫通孔３ａが形成されているので、電解液の注液も円滑に行うことができるようになる。

なお、上記実施形態では、電槽１内を隔壁１ａによって３列２行に仕切った場合を示したが、この電槽１内が２箇所以上の複数のセル１ｂに仕切られていれば隔壁１ａの撓みは生じ得るので、この隔壁１ａによる仕切り構造は上記には限定されない。例えば、図５に示したように、左右方向に沿う５枚の隔壁１ａによって電槽１内を６箇所のセル１ｂに仕切った鉛蓄電池にも、同様に各セル１ｂに隔壁矯正板３を嵌め込んで、各隔壁１ａの撓みを矯正することができる。

また、上記実施形態では、電槽１の上端開口部に電池蓋４を熱板溶着する場合を示したが、熱溶着のために必ずしも加熱した熱板を用いる必要はなく、熱溶着以外の方法によって接合することもできる。例えば、電池蓋４の隔壁突起４ａを、電槽１の隔壁１ａの上端部が嵌まり込む程度の隙間を開けた平行な２枚の板部で構成し、これらの板部の間に接着剤を充填しておくことにより接合することもできる。さらに、電槽１や電池蓋４の材質も樹脂製に限らず任意であり、この材質に応じた接合方法を用いることができる。さらに、電槽１の上端開口部を塞ぐ電池蓋４の構成も任意であり、例えばセル１ｂごとに個別に蓋材で塞ぐようにすることもできる。そして、このような場合にも、隔壁１ａに撓みが生じていると、蓋材との間に隙間が生じたり組み立て作業に支障を来すおそれが生じる。

また、上記実施形態では、鉛蓄電池について説明したが、電槽内が隔壁によって複数のセルに仕切られ、各セルごとに発電要素が収納された電池であれば、どのような種類のものにも同様に実施可能である。

実施例として、電槽１の各セル１ｂに隔壁矯正板３を嵌め込んで電池蓋４を熱板溶着した鉛蓄電池を５０個作製すると共に、従来例として、同じ電槽１に、隔壁矯正板３を省いて、隔壁突起にガイドリブを設けた電池蓋を熱板溶着した鉛蓄電池を５０個作製した。そして、これらの鉛蓄電池の隔壁１ａ上端部について、熱溶着部の引っ張り強度を測定した結果、従来例の場合の引っ張り強度の平均を１とすると、実施例の場合の引っ張り強度の平均が１．４８となり、隔壁１ａの撓みの矯正によって十分な熱溶着が行われ隙間が完全になくなることができることが分かった。

本発明の一実施形態を示すものであって、電槽と発電要素と隔壁矯正板の構成を示す組み立て斜視図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、鉛蓄電池の構成を示す組み立て斜視図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、各セルに隔壁矯正板を嵌め込まなかった場合の電槽の隔壁に生じる撓みの例を示す平面図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、隔壁矯正板の他の構成例を示す平面図である。 従来例を示すものであって、鉛蓄電池の構成を示す組み立て斜視図である。

符号の説明

１ 電槽
１ａ 隔壁
１ｂ セル
２ 発電要素
３ 隔壁矯正板
３ａ 貫通孔
４ 電池蓋
４ａ 隔壁突起
４ｂ 液口

Claims (2)

1. 電槽内が隔壁によって複数のセルに仕切られ、各セルごとに発電要素が収納された電池において、
   各セルにおける発電要素の上方に隔壁の撓みを矯正するための隔壁矯正部材が嵌め込まれたことを特徴とする電池。
2. 前記隔壁矯正部材が、セルへの電解液の注液部に上下の貫通孔が形成された板状のものであることを特徴とする請求項１に記載の電池。

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