JP2010287511A - 鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】容積効率にすぐれ、気密性及び液密性にすぐれた鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】内部が電槽隔壁２によって複数のセル室３に仕切られた、上方に開口した電槽１と、前記各セル室３に収納された極板群４と、前記極板群４の正極板同士を一体化させる正極ストラップ５と、前記極板群４の負極板同士を一体化させる負極ストラップ６と、一つのセル室の極板群の正極ストラップと該セル室に隣接するセル室の極板群の負極ストラップとを前記電槽隔壁２を跨いで接続するように設けた中間接続体７と、前記電槽隔壁２に対応する位置に蓋隔壁１６を有した蓋２０とを備え、前記電槽隔壁２を中間接続体７が設けられた近傍で高く、中間接続体７から離れるにつれて低くなるように形成し、前記蓋２０の裏面に前記中間接続体７を挿入する凹部１７を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、鉛蓄電池の構造に関するもので、さらに詳しく言えば、その容積効率の向上に寄与できる構造に関するものである。

鉛蓄電池、特に小型の制御弁式鉛蓄電池では、その容積効率を高める必要性から、一つのセル室の極板群の正極ストラップと該セル室に隣接するセル室の極板群の負極ストラップとをセル室間の隔壁を跨いで接続した構造が採用され、正、負極ストラップと接続部を蓋の内面に流し込んだエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂中に埋設させてセル室間の液密化が図られると同時に電槽と蓋も接着されている。このような構造の鉛蓄電池では、正、負極ストラップと接続部をエポキシ樹脂などに埋設しているから、その腐食防止を図ることはできるが、電槽と蓋とを接着によって一体化し、正、負極ストラップと接続部はエポキシ樹脂などに埋設したことによる効果を得るためには、たとえば、電槽や蓋がＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマー）樹脂であることが好ましい。ところが、ＡＢＳ樹脂は水分の透過性が大であるため、高温、低湿度の雰囲気下では、使用中に電解液中の水分が失われてドライアップ現象を生じて寿命が短くなるという問題があった。

これに対し、電槽や蓋の材質に、ポリプロピレンなどの水分の透過性が小さいポリオレフィン系の材料を使用することも考えられるが、このような材質のものは接着剤による接着が困難であることから、熱溶着によって一体化することで、強度やセル室間の液密化を図らざるを得ないのが現状である。ところが、上述のような隣接するセル室間の隔壁を跨いでストラップ同士を接続する構造では、熱溶着の工程中の、電槽と蓋の開口端に熱板を当接させて軟化させる工程が障害になるため、これまでは、このような構造の鉛蓄電池ではなく、容積効率が犠牲にできる鉛蓄電池に見られるような、隔壁を貫通させてストラップ同士を接続する構造のものに採用されていた。

しかしながら、近年、容積効率の向上、強度やセル室間の液密化の向上、さらには使用中に電解液中の水分の逸出防止といった課題を同時に解決することが求められており、たとえば、特許文献１のような提案がなされている。この特許文献１の提案によれば、ポリオレフィン系の樹脂からなる電槽と蓋の外周を熱溶着によって接着し、極板耳の上部と極板耳の上部を溶接したセル間にまたがるストラップと電槽外周の溶着面よりも突出した隔壁の上部とを、すべて蓋裏の堰によって区切られた空間内に充填された熱硬化性の接着剤の内部に埋没させるというものである。ところが、特許文献１記載のような構成では、隔壁の上部を電槽外周の溶着面よりも突出させておいても、セル間にまたがるストラップが隔壁の上部全体を覆っていないので、この部分をどのようにするかは何ら示されていない。

これに対し、セル室間を仕切る仕切壁上で隣り合う２つのセルの異極性端子を電気的に接続するセル間接続体を有し、仕切壁の端部を受け入れる溝部及びこの溝部に連通し前記セル間接続体収納用凹部を蓋に設け、電槽の開口端部と蓋の外周部を熱溶着し、前記溝部に仕切壁の端部を挿入して接着し、前記凹部にセル間接続体を挿入して接着する提案が特許文献２になされている。ところが、特許文献２記載のような構成にしても、仕切壁の端部と蓋裏の溝部とは接着によって一体化しているため、ポリプロピレンやポリエチレンのような接着性能に問題がある樹脂同士を接着することによる強度の問題は解消されたとは言えない。

さらに、セル間接続導体を熱可塑性合成樹脂からなる電槽及び／又は蓋の隔壁に食い込んで固定し、電槽と蓋とは溶融接合し、前記セル間接続導体と隔壁の間に電槽及び蓋の材質とは異なる耐酸、耐酸化性物質を介在させることで、セル間の気密性及び液密性を確保する提案が特許文献３になされている。この特許文献３記載の構成によれば、電槽と蓋の隔壁同士、電槽と蓋の外周同士は熱溶着されるので気密性や液密性を確保できるが、セル間接続導体を食い込ませた隔壁部分は物理的に密着させることで、セル間接続導体と電槽の隔壁との間は耐酸、耐酸化性物質を存在させることで、それぞれ気密性や液密性を確保しているため、信頼性の問題は解消されたとは言えない。

特開平１０−４０８８２号公報 特開平９−９２３２５号公報 特開平９−３１２１５３号公報

上記した種々の提案のうち、特許文献１や特許文献２の提案は電槽と蓋との接着に起因する強度上の課題があり、特許文献３の提案は耐酸、耐酸化性物質による気密性や液密性の確保に信頼性という課題があるため、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。

すなわち、本発明は、内部が電槽隔壁によって複数のセル室に仕切られた、上方に開口した電槽と、前記各セル室に収納された、少なくとも１枚の正極板、負極板及びセパレータからなる極板群と、前記極板群の正極板同士を一体化させる正極ストラップと、前記極板群の負極板同士を一体化させる負極ストラップと、一つのセル室の極板群の正極ストラップと該セル室に隣接するセル室の極板群の負極ストラップとを前記電槽隔壁を跨いで接続するように設けた中間接続体と、前記電槽隔壁に対応する位置に蓋隔壁を有した蓋とを備えた鉛蓄電池であって、前記電槽隔壁の上端を中間接続体が設けられた近傍で電槽の開口端より高くなるように傾斜させて形成し、前記蓋隔壁に前記中間接続体を挿入する凹部を形成し、前記凹部に充填した熱硬化性樹脂によって中間接続体を保持して、蓋隔壁と電槽隔壁とを熱溶着によって接合したことを特徴とする。

本発明は、電槽隔壁を、中間接続体が設けられた近傍において電槽の開口端より高くし、中間接続体から離れるにつれて低くなるように傾斜させて形成したことで、蓋隔壁に形成された凹部に熱硬化性樹脂を充填した後で該凹部に中間接続体を挿入すると、凹部内の樹脂表面は上昇するが、蓋隔壁は凹部に向かって低くなるように形成されているので、樹脂表面が上昇しても、蓋隔壁のすべてが樹脂に濡れることがない。また、樹脂が適量であるので、電槽と蓋との熱溶着時に使用する熱板によって凹部の近傍まで蓋隔壁を軟化させることができ、電槽隔壁と蓋隔壁との熱溶着による効果と中間接続体を蓋の凹部に樹脂によって保持させる効果が相乗的に得られる。

本発明の一実施形態に係る６セルモノブロック型の鉛蓄電池１０から蓋２０を取り外した状態で示した斜視図である。 図１に示した電槽１を覆う蓋２０を表面から見た斜視図である。 図２に示した蓋２０を裏面から見た平面図である。 本発明の鉛蓄電池の製造工程を説明する図である。

以下、本発明の詳細について、一実施形態により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る６セルモノブロック型の鉛蓄電池１０から蓋２０を取り外した状態で示した斜視図で、電槽１は内部が５つの電槽隔壁２で６つのセル室３に分割されており、各セル室３には少なくとも１枚の正極板、負極板及びセパレータからなる極板群４と希硫酸からなる電解液（図示せず）が前記極板群４に保持されて収納されており、前記極板群４には正極板同士を一体化させる正極ストラップ５と負極板同士を一体化させる負極ストラップ６とが設けられるとともに、電槽隔壁２を跨いで、隣接するセル室の極板群４の正極ストラップ５と負極ストラップ６とを接続するように中間接続体７が設けられ、一端のセル室の正極ストラップ５には正極柱８が設けられ、他端のセル室の負極ストラップ６には負極柱９が設けられている。詳細は後述するが、本発明の特徴は、前記電槽隔壁２を中間接続体７が設けられた近傍で電槽の開口端１ａより高くし、中間接続体７から離れるにつれて低くなるように傾斜させて形成したことにある。

図２は、図１に示した電槽１を覆う蓋２０を表面から見た斜視図で、一方の長辺側の両端には正極端子１１と負極端子１２とが設けられ、他方の長辺側には各セル室３から排出されたガスを集合させて外部に導くためのガス誘導室１３が設けられているため、図１に示したように、正極ストラップ５と負極ストラップ６とは各セル室３の中央に寄せて設けている。なお、前記正極端子１１と前記正極柱８とは、正極端子１１に連なって蓋２０に一体的に形成された正極ブッシング１４に正極柱８を挿入して溶接することによって接続され、前記負極端子１２と前記負極柱９とは、負極端子１２に連なって蓋２０に一体的に形成された負極ブッシング１５に負極柱９を挿入して溶接することによって接続される。また、図示していないが、正極ブッシング１４、負極ブッシング１５及びガス誘導室１３を含む蓋２０の表面には熱溶着によって排気弁を有したカバーが装着される。

図３は、図２に示した蓋２０を裏面から見た平面図で、前記電槽隔壁２に対応する位置に蓋隔壁１６が設けられるとともに、前記中間接続体７が挿入される凹部１７が形成されている。詳細は後述するが、本発明の特徴は、この蓋隔壁１６が前述の電槽隔壁２と対向して熱溶着されるような形状にしたことにあり、図４に示したように、蓋２０の裏面を上方に向けたときに、蓋隔壁１６の端部１６ａが蓋２０の開口端２０ａから凹部１７に向かって下方に傾斜するように形成し、電槽隔壁２の端部２ａが前記蓋隔壁１６の端部１６ａに当接して熱溶着されるようにしている。後述するように、蓋隔壁１６と電槽隔壁２とは、それぞれの端部１６ａ、２ａ同士を熱溶着すると同時に樹脂によって中間接続体７を保持することで、熱溶着の効果と樹脂によって保持する効果を相乗的に奏するようにしている。従って、電槽隔壁２の端部２ａと蓋隔壁１６の端部１６ａとは熱板によって軟化される部分を言うが、後述する表面改質を施す部分は前記端部２ａ、１６ａだけでなく、樹脂に濡れる部分までを含むものとする。

次に、上記した本発明の鉛蓄電池の製造手順を説明するが、極板群４を、それが収納されるセル室３に配置して、正極ストラップ５、負極ストラップ６、及びこれらを接続する中間接続体７を設ける手順は公知のＣＯＳ（キャストオンストラップ）方式によるものであるので、説明は省略し、これ以降の手順を図４によって説明する。すなわち、電槽１にはＣＯＳ後の極板群４をセル室３の所定位置まで挿入しておき、蓋２０にはその裏面を上方に向けて水平に配置して該裏面の凹部１７に熱硬化性樹脂１８を充填しておいた後、前述したＣＯＳ後の極板群４を挿入した電槽１の開口端１ａを下方に向けて前記蓋２０の上方に位置させるとともに、蓋隔壁１６の端部１６ａ、蓋２０の開口端２０ａ、電槽隔壁２の端部２ａ、及び電槽１の開口端１ａに熱板（図示せず）を当接させてこれらを軟化させた後該熱板を除去し、次いで前記電槽１を下方に移動させて蓋２０に当接させ、蓋２０の開口端２０ａと電槽１の開口端１ａとを互いに溶着するとともに蓋隔壁１６の端部１６ａと電槽隔壁２の端部２ａとを互いに溶着することで、凹部１７の熱硬化性樹脂１８中に中間接続体７が挿入、保持されて蓋２０と電槽１とを一体化する。

このような手順で蓋２０と電槽１とを一体化することで、電槽隔壁２の端部２ａの上方に中間接続体７を設けたものにおいて、電槽隔壁２の端部２ａは熱板によって中間接続体７の近傍まで軟化させることができ、蓋隔壁１６の端部１６ａは熱板によって凹部１７の近傍まで軟化させることができるから、電槽隔壁２と蓋隔壁１６とは中間接続体７の近傍（凹部の近傍）まで熱溶着によって一体化することができる。これに加えて、熱硬化性樹脂１８を充填した凹部１７に中間接続体７を挿入することで、熱硬化性樹脂１８の液面が、前述した熱溶着によって一体化された部分の一部にまで上昇するから、中間接続体７の上面は熱硬化性樹脂１８に埋設されて保持され、その近傍は熱溶着と熱硬化性樹脂１８の両方によって保持されることから、気密性及び液密性の効果を相乗的に高めることができる。なお、電槽１と蓋２０とに熱硬化性樹脂１８を良好に接着させるために、少なくとも凹部１７の内面と該内面付近の蓋隔壁１６と電槽隔壁２の、樹脂に濡れる部分は、プライマー処理あるいはプラズマ処理等によって表面改質を施しておくことが好ましい。

上記した実施の形態では、凹部１７に充填する熱硬化性樹脂１８は特に限定するものではないが、エポキシ樹脂が好ましい。また、凹部１７に充填する熱硬化性樹脂１８の量は、凹部１７に中間接続体７を挿入したときに、熱硬化性樹脂１８の液面が、蓋隔壁１６の端部１６ａと凹部１７の上端との境界の近傍、すなわち蓋隔壁１６の端部１６ａと電槽隔壁２の端部２ａと接合部分の一部を覆う程度まで上昇するようにしておけば、中間接続体７の近傍を熱溶着と熱硬化性樹脂１８の両方によって保持することができる。液面の上昇がこれより高いと、熱板によって軟化した蓋隔壁１６の端部１６ａに熱硬化性樹脂１８が付着して熱溶着に支障を来し、液面の上昇がこれより低いと、中間接続体７の近傍を熱溶着と熱硬化性樹脂１８の両方によって保持できなくなることが考えられるからである。なお、蓋隔壁１６の端部１６ａを熱板によって軟化させた際に、その端部１６ａが熱硬化性樹脂１８に達してしまうと、熱溶着に支障を来すことになるので、このことも考慮して熱硬化性樹脂１８の量を決めるのがよい。

上記した如く、本発明は、容積効率の向上という点で利点がある、正極ストラップと負極ストラップとを電槽隔壁を跨ぐ中間接続体で接続する方式の鉛蓄電池における、気密性及び液密性の問題を解消できるから、その産業上の利用可能性が大である。

１ 電槽
２ 電槽隔壁
３ セル室
４ 極板群
５ 正極ストラップ
６ 負極ストラップ
７ 中間接続体
８ 正極柱
９ 負極柱
１０ 鉛蓄電池
１１ 正極端子
１２ 負極端子
１３ ガス誘導室
１４ 正極ブッシング
１５ 負極ブッシング
１６ 蓋隔壁
１７ 凹部
１８ 熱硬化性樹脂
２０ 蓋

Claims (1)

1. 内部が電槽隔壁によって複数のセル室に仕切られた、上方に開口した電槽と、前記各セル室に収納された、少なくとも１枚の正極板、負極板及びセパレータからなる極板群と、前記極板群の正極板同士を一体化させる正極ストラップと、前記極板群の負極板同士を一体化させる負極ストラップと、一つのセル室の極板群の正極ストラップと該セル室に隣接するセル室の極板群の負極ストラップとを前記電槽隔壁を跨いで接続するように設けた中間接続体と、前記電槽隔壁に対応する位置に蓋隔壁を有した蓋とを備えた鉛蓄電池であって、前記電槽隔壁の上端を中間接続体が設けられた近傍で電槽の開口端より高くなるように傾斜させて形成し、前記蓋隔壁に前記中間接続体を挿入する凹部を形成し、前記凹部に充填した熱硬化性樹脂によって中間接続体を保持して、蓋隔壁と電槽隔壁とを熱溶着によって接合したことを特徴とする鉛蓄電池。

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