JP2012190579A - 鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】着火によって燃焼する虞を排除しつつ、製造工程中の品質を維持できる蓋を用いた鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】隔壁によって複数のセル室に区切られた電槽の各々のセル室に、セパレータを介して正極と負極とを対峙させた極板群を収納し、これらの極板群を直列に接続し、一端の極板群の正極と接続した正極端子と、他端の極板群の負極と接続した負極端子とを蓋の上面から突出させた鉛蓄電池であって、蓋に正極端子および負極端子を囲むように隆起部を設け、隆起部に囲われた正極端子の周縁部および負極端子の周縁部を難燃性材料で覆った。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉛蓄電池に関する。

鉛蓄電池は、リチウムイオン二次電池より安全性やコストパフォーマンスに優れているため、電動車両の駆動源などに良く用いられる。この鉛蓄電池は、電槽に極板群を挿入した後に蓋を熱溶着することで作製される。

鉛蓄電池の電槽および蓋として、ポリプロピレン樹脂が広く用いられている。近年は、より高い安全性を実現するため、正極端子と負極端子とを工具などで短絡させることで火花が発生して着火しても電池全体が燃焼しないように、特許文献１および２のように蓋を難燃性樹脂材料に置換することが提案されている。

特開平２００２−４２７４８号公報 特開平２００１−２７３８７５号公報

しかしながら難燃性樹脂材料を用いた蓋は、ポリプロピレン製の電槽との溶着性が困難である。さらに難燃樹脂材料を用いた蓋は強度が小さいので破損しやすい。但し蓋のどの箇所で着火が生じるか特定できない限り、製造工程中に品質が低下する懸念があったとしても、難燃性樹脂材料を用いた蓋を採用することで高い安全性を実現せざるを得ないと考えられてきた。

本発明は上記課題についてなされたものであり、着火によって燃焼する虞を排除しつつ、製造工程中の品質を維持できる蓋を用いた鉛蓄電池を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、隔壁によって複数のセル室に区切られた電槽の各々のセル室に、セパレータを介して正極と負極とを対峙させた極板群を収納し、これらの極板群を直列に接続し、一端の極板群の正極と接続した正極端子と、他端の極板群の負極と接続した負極端子とを蓋の上面から突出させた鉛蓄電池であって、蓋に正極端子および負極端子を囲むように隆起部を設け、隆起部に囲われた正極端子の周縁部および負極端子の周縁部を難燃性材料で覆ったことを特徴とする。

また請求項２に記載の発明は、請求項１において、難燃性材料を樹脂としたことを特徴とする。

また請求項３に記載の発明は、請求項１において、隆起部の突出高さを、正極端子および負極端子の突出高さより大きくしたことを特徴とする。

発明者らが検討した結果、排気室などを収納するために端子を囲むように隆起した隆起部を有する蓋を用いた鉛蓄電池を電動車両の駆動源などに用いた場合、端子の周辺でのみ火花が落下しやすいことがわかった。具体的には、鉛蓄電池の端子と接続部品とをナットで締め付けて接続することで、鉛蓄電池どうしあるいは鉛蓄電池とアプリケーション（電動車両など）とを接続するのだが、締め付けトルクが規定値に対して不足したり、アプリケーションの振動（電動車両の走行など）で締め付けの緩みが生じたりすると、接続不良によってこの部位から火花が生じやすくなる。さらに端子を囲む隆起部を有する蓋の場合、生じた火花が飛散しても隆起部の側面に当たって端子の近傍に落下しやすくなる。したがって平坦な蓋を用いた鉛蓄電池と比べて、端子を囲む隆起部を有する蓋を用いた鉛蓄電池の場合、火花は端子の周縁部という特定の部位にのみ落下しやすくなる。

本発明は上述した知見を活用しており、端子を囲むように隆起した隆起部を有する蓋を用いた鉛蓄電池に限って、端子（正極端子および負極端子）の周縁部のみを難燃性材料とすることで、落下した火花が着火することで燃焼する虞を排除しつつ、高価な難燃性材料を用いる箇所を限定して、溶着性や耐破損性（製造工程中の品質）を維持し、引いてはコストパフォーマンスも高めるようにしたものである。

本発明によれば、着火によって燃焼しないようにしつつ、製造工程中の品質を維持できる蓋を用いた鉛蓄電池を提供できるという、顕著な効果を奏する。

本発明の鉛蓄電池の外観図 本発明の鉛蓄電池の上面図 一般的な鉛蓄電池の上面図 本発明の効果を示す実験結果を表す図 本発明の鉛蓄電池の部分側面図

以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いて説明する。

図１は本発明の鉛蓄電池の外観図であり、図２はその上面図である。隔壁によって複数のセル室に区切られた電槽２の各々のセル室には、セパレータを介して正極と負極とを対峙させた極板群が収納されている。そしてこれらの極板群を直列に接続し、一端の極板群の正極には正極端子３ａを接続し、他端の極板群の負極には負極端子３ｂを接続し、各々を蓋１の上面から突出させている。さらに蓋１には、正極端子３ａおよび負極端子３ｂを囲むように隆起部１ａが設けられている。

本発明の鉛蓄電池は、隆起部１ａに囲われた正極端子３ａの周縁部４ａおよび負極端子３ｂの周縁部４ｂを難燃性材料で覆ったことを特徴とする。ここで難燃性材料としては、絶縁性を有する樹脂やセラミックなど、電気的絶縁性があって蓋１への貼付や塗装などが容易なものが好ましい。中でも難燃性材料がハロゲン含有ポリプロピレンなどの樹脂であれば、製造工程における生産において成形性を損なわず、また材料を入手しやすいという点でより好ましい。

図１では、セル室の内部圧力が異常に上昇した時に内部のガスを強制排気させるべく各セル室の制御弁に連通した排気室とガス放出孔１ｂを設けるため、隆起部１ａが存在する。これは本発明の隆起部１ａの一態様であって、正極端子３ａおよび負極端子３ｂを囲む態様である限り、隆起部１ａはいかなる目的で設けられていても構わない。

図３に示すように、蓋１に隆起部１ａを有さない一般的な鉛蓄電池は正極端子３ａおよび負極端子３ｂが鉛蓄電池において突出したポイントとなる。このような態様において、鉛蓄電池どうしあるいは鉛蓄電池とアプリケーション（電動車両など）とを接続する際に、接続部品と正極端子３ａおよび／あるいは負極端子３ｂとの締め付けトルクが規定値に対して不足したり、アプリケーションの振動（電動車両の走行など）で締め付けの緩みが生じたりすると、接続不良によってこの部位から火花が生じ、蓋１の上面の任意箇所に落下する。従って蓋１自体を難燃性材料とすることで高い安全性を実現せざるを得ないと考えられてきた。しかしながら蓋１に正極端子３ａおよび負極端子３ｂを囲む隆起部１ａがある場合、生じた火花が飛散し難くなると考え、次に示す実験を行った。

具体的には、図２および図３に示す上面を有する放電状態の鉛蓄電池（ＥＣ−ＦＶ１２６０）を１５０Ａにて充電した。ここで正極端子３ａおよび負極端子３ｂに充電器の接続部品とナットを嵌めて接続する際に、故意に規定トルク（９．８Ｎｍ）の半分の値で締めて接続し、接続不良によって接続箇所から火花が生じやすいようにした。充電中に火花が落下した落下点をプロットしたものを図４に示す。

蓋１に隆起部１ａを有さない鉛蓄電池の場合、図４（ｂ）に落下点５の分布を示したように、火花は正極端子３ａおよび負極端子３ｂの近傍のみならず蓋１の上面の広い範囲に落下した。一方、蓋１に隆起部１ａを有する鉛蓄電池の場合、図４（ａ）に落下点５の分布を示したように、火花は正極端子３ａの周辺部４ａおよび負極端子３ｂの周辺部４ｂのみに選択的に落下した。

この理由として、生じた火花が飛散しようとしても隆起部１ａの側面に当たり跳ね返るため、図４（ａ）に示したように火花は正極端子３ａや負極端子３ｂの周縁部４ａおよび４ｂという特定の部位にのみ落下しやすくなったと考えられる。そして火花が落下した箇所で着火することを踏まえると、図４（ａ）に示す本発明の態様では、周縁部４ａおよび４ｂのみを難燃性材料で覆えば十分であることがわかる。

図５は図１のＡ−Ａ‘線からＢ−Ｂ‘線に至るまでの部分的な断面を、手前の隆起部１ａを透かすように矢印のＣ方向から眺めた図である。図５に示すように、隆起部１ａの突出高さを正極端子３ａ（および負極端子３ｂ）の突出高さより大きくすれば、火花の落下地点を確実に周縁部４ａおよび４ｂのみにすることができるのでより好ましい。

本発明の鉛蓄電池は、着火によって燃焼する可能性がないので、振動などにより接続が緩みやすい車両の駆動電源として好ましく、利用可能性は極めて高い。

１ 蓋
１ａ 隆起部
１ｂ ガス放出孔
２ 電槽
３ａ 正極端子
３ｂ 負極端子
４ａ 周縁部
４ｂ 周縁部
５ 落下点

Claims (3)

1. 隔壁によって複数のセル室に区切られた電槽の各々のセル室に、セパレータを介して正極と負極とを対峙させた極板群を収納し、これらの極板群を直列に接続し、一端の極板群の正極と接続した正極端子と、他端の極板群の負極と接続した負極端子とを蓋の上面から突出させた鉛蓄電池であって、
   前記蓋に、前記正極端子および前記負極端子を囲むように隆起部を設け、
   前記隆起部に囲われた前記正極端子の周縁部および前記負極端子の周縁部を、難燃性材料で覆ったことを特徴とする鉛蓄電池。
2. 前記難燃性材料を樹脂製としたことを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池。
3. 前記隆起部の突出高さを、前記正極端子および前記負極端子の突出高さより大きくしたことを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池。

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