JP2012199185A - 鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】極柱の強度よりもブッシングの強度を大きくしても、車載走行時において高い耐振動性を示す鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】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電槽のセル室に収納して直列に接続し、一端の極板群の正極を一方の極柱と接続して正極性とし、他端の極板群の負極をもう一方の極柱と接続して負極性とし、蓋の上面から突出させた２つのブッシングに各々の極柱を挿入することで正極端子と負極端子とを構成する鉛蓄電池であって、Ｓｎ含有量が１．０〜５．０質量％、Ａｓ含有量が０．０９５質量％以下であり、Ｂ含有量が０．００１〜０．５質量％である鉛合金で極柱のうち少なくとも正極性の方を構成しかつその上面に窪みを設け、窪みを設けた極柱の強度よりもブッシングの強度を大きくし、窪みにブッシングの上面内側から垂下した突起を嵌合する。
【選択図】図３

Description

本発明は鉛蓄電池に関するものである。

自動車のセルスタータなどに広く用いられている鉛蓄電池は、電槽を覆う蓋の上面の両端から、それぞれ正極端子と負極端子とが取り出されている。これらの端子は、電槽の内部で直列に接続された極板群の一端の正極（あるいは負極）の集電部と接続された極柱を、蓋の上面から突出したブッシングに挿入し、ガスバーナーなどを用いて溶接することで形成される。

極柱とブッシングとを一体化して端子を製造する好適な方法として、特許文献１には、ブッシングに挿入する極柱の先端を砲弾状とすることで極柱の破損を防ぎつつ、ブッシングと極柱との溶接域の断面が略Ｗ字になるように弱火で溶接することで鉛の溶湯の飛散による溶接条件のバラツキを低減することが提案されている。

特開平０９−０４５３０９号公報

セルスタータに用いられている鉛蓄電池は、自動車が悪路を走行する際などに強い振動に晒される。近年、鉛蓄電池の体積効率（一定体積下における電池容量）の向上や長寿命化などを目的として、極板の枚数やペーストの充填量を増加させた鉛蓄電池が汎用化しつつある。鉛蓄電池の極板群は極柱や接続体などの鉛部品によって電槽や蓋に固定されるので、極板群の重量増加に伴って、振動が加わった場合に鉛部品に掛かる負荷は大きくなる。

一方で近年、鉛蓄電池の耐食性を向上することを目的として、電解液が触れないブッシングには耐食性は低いが強度の大きいアンチモン−鉛合金（例えばＰｂ−Ｓｂ）を用いつつ、電解液が触れる極柱には強度は小さいが耐食性が高い非アンチモン系鉛合金（例えばＰｂ−Ｓｎ）を用いて端子を構成する仕様が汎用化しつつある。このような構成の場合、ブッシングと極柱の溶接箇所に一定以上の負荷が掛かると亀裂が生じ、極柱が破断したり亀裂から外部に電解液が漏出したりすることがわかった。またこの現象は、特許文献１の技術を用いても解決できないことがわかった。

本発明はこれらの課題を解決するものであって、極柱の強度よりもブッシングの強度を大きくしても、車載走行時において高い耐振動性を示す鉛蓄電池を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明は、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を一方の極柱と接続して正極性とし、他端の極板群の負極をもう一方の極柱と接続して負極性とし、蓋の上面から突出させた２つのブッシングにそれぞれの極柱を挿入することで正極端子と負極端子とを構成する鉛蓄電池であって、Ｓｎ含有量が１．０質量％〜５．０質量％、Ａｓ含有量が０．０９５質量％以下であり、Ｂ含有量が０．００１質量％〜０．５質量％である鉛合金で極柱のうち少なくとも正極性の方を構成しかつその上面に窪みを設け、窪みを設けた極柱の強度よりもブッシングの強度を大きくし、窪みにブッシングの上面内側から垂下した突起を嵌合したことを特徴とする。

また請求項２に係る発明は、請求項１において、極柱を構成する鉛合金にさらに０．００１質量％〜０．０２質量％のＡｇを含有させたことを特徴とする。

また請求項３に係る発明は、請求項１において、極柱を構成する鉛合金にさらに０．００１質量％〜０．０２質量％のＢｉを含有させたことを特徴とする。

また請求項４に係る発明は、請求項１において、Ｓｂを含む鉛合金で前記ブッシングを構成したことを特徴とする。

また請求項５に係る発明は、請求項１において、ブッシングと極柱との溶融物で突起を構成したことを特徴とする。

延性材料である鉛合金は、引張試験等を行ってもかなりの塑性変形（伸び）を伴って破断に至るため、特許文献１の技術を用いれば実質的に鉛部品を起点とした破損は生じないと考えられていた。しかし発明者らは、ブッシングよりも極柱の材料強度（ヤング率、疲労強度）が低い鉛蓄電池を車載した際の故障モードは、鉛部品に小さい負荷が繰り返し掛かることで、さほど大きな塑性変形を伴わずに鉛部品（特に極柱）が破損する、いわゆる疲労破壊であることを知見した。具体的には、鉛蓄電池を水平方向に繰り返し振動（車載時の揺れに相当）すれば、ブッシングと極柱の界面付近が支点となって極板群が揺動するために、界面付近に亀裂が生じて成長し、極柱が破損しやすくなることがわかった。

発明者らが鋭意検討した結果、極柱の強度よりもブッシングの強度の方が大きい場合、極柱の上面に窪みを設け、この窪みにブッシングの上面内側から垂下した突起を嵌合することで、鉛蓄電池を水平方向に繰り返し振動して極板群を揺動させても、支点となるブッシングと極柱の界面付近における応力が分散するため、界面付近に亀裂が生じにくく（あるいは生じた亀裂が成長し難く）なり、結果的に極柱が破損し難くなることを見出した。この構成は特許文献１において従来例として扱われているものと類似しているが、特許文献１とは異なり極柱の強度よりもブッシングの強度を大きくした場合、十分な溶接深さ（例えば４ｍｍ以上）があれば上述した構成の方が好ましいことを、発明者らは知見した。さらに極柱を、Ｓｎ含有量が１．０質量％〜５．０質量％、Ａｓ含有量が０．０９５質量％以下であり、Ｂ含有量が０．００１質量％〜０．５質量％である鉛合金で構成することで、Ｓｂ含む鉛合金（材料強度は大きいが電解液に腐食されやすい）に材料強度が近づくため、さらに著しい効果が得られることを、発明者らは知見した。なおＢ添加による効果は、ＳｎとＢが固溶体を形成してＳｎを微細化させるためだと考えられる。

本発明はこれらの知見を活用したものである。ここで極柱のうち少なくとも正極性の方に上述した構成を採用するのは、金属鉛を主体とするために柔軟な負極と比べて、二酸化鉛を主体とするために剛性が高い正極と接続された極柱の方が、ブッシングと極柱の界面付近における応力が大きくなるからである。ここで発明者らがＡｓ含有量を０．０９５質量％以下とする鉛合金に拘るのは、Ａｓおよびその無機化合物が特定第一種指定化学物質に指定されており、Ａｓ含有量を削減（あるいはＡｓレス化）できれば、環境への負荷の少ない鉛蓄電池を提供できるからである。

なお０．００１質量％〜０．０２質量％のＡｇや０．００１質量％〜０．０２質量％のＢｉを、極柱を構成する鉛合金にさらに含有させることで、極柱の材料強度がより大きくなって本発明の効果が高まる。一方で電解液と接触しないブッシングにはＳｂ含む鉛合金を用い、材料強度を大きくすることが好ましい。

端子は通常、極柱をブッシングに挿入した後、ガスバーナーなどを用いて溶接して一体化することで構成される。そこで請求項５で示したように、ブッシングと極柱との溶融物で、突起を構成することもできる。具体的には筒状の（上面を有さない）ブッシングに極柱を挿入し、極柱の上端と周辺のブッシングに施す溶接の条件を工夫することで、溶融されなかった極柱の上面に形成された窪みに、ブッシングと極柱との溶融物から垂下した突起が嵌合する形を採ることもできる（詳細は後述する）。ここで溶融物は断面観察による金属組成がブッシングと類似しているため、本発明においてはブッシングの一部と見なす。

本発明によれば、極柱の強度よりもブッシングの強度を大きくしても、車載走行時において高い耐振動性を示す鉛蓄電池を提供することができるようになる。

本発明の鉛蓄電池を示す外観図 本発明の鉛蓄電池の端子の一態様を示す断面図 本発明の鉛蓄電池の端子の他の態様を示す断面図 従来の鉛蓄電池の端子の態様を示す断面図 本発明の鉛蓄電池の端子の作製方法を示す図

以下に、図を用いて本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の鉛蓄電池を示す外観図である。隔壁１ａによって複数のセル室１ｂに区切られた電槽１の各々のセル室１ｂに、セパレータ２ｃを介して正極２ａと負極２ｂとを対峙させた複数の極板群２を収納する。これらの極板群２を接続部品３にて直列に接続し、一端の極板群２の正極２ａを一方の極柱４ａと接続して正極性とし、他端の極板群２の負極２ｂをもう一方の極柱４ａと接続して負極性とする。そして蓋５の上面から突出させた２つのブッシング４ｂにそれぞれの極柱４ａを挿入することで、端子４（正極端子および負極端子）が構成される。ここで電解液が触れないブッシング４ｂは、腐食しやすいが強度は大きいがアンチモン−鉛合金（Ｐｂ−Ｓｂなど）を用いており、電解液が触れる極柱４ａには、強度は小さいが耐食性が高い非アンチモン系鉛合金の中でも強度が比較的高いもの（詳細は後述）を用いているものの、強度は極柱４ａよりもブッシング４ｂの方が大きい。ここで「強度」とは、ヤング率の大きさや疲労強度を指す。

図２は、本発明の鉛蓄電池の端子４の一態様を示す断面図である。本発明の特徴は、少なくとも正極性の極柱４ａの上面４ｃに窪み４ｄを設け、この窪み４ｄにブッシング４ｂの上面内側４ｅから垂下した突起４ｆを嵌合したことである。なお本発明において「嵌合」とは、突起４ｆが窪み４ｄを埋める形態を指すものであって、機械的な嵌合のみを指すものではない。

鉛蓄電池を水平方向に繰り返し振動すれば、ブッシング４ｂと極柱４ａの界面付近が支点となって極板群２が揺動する。ここで極柱４ａの強度よりもブッシング４ｂの強度の方が大きい場合、界面付近に亀裂が生じて成長し、極柱４ａが破損しやすくなる。そこで少なくとも正極性の極柱４ａの上面４ｃに窪み４ｄを設け、この窪み４ｄにブッシング４ｂの上面内側４ｅから垂下した突起４ｆを嵌合することで、鉛蓄電池を水平方向に繰り返し振動して極板群２を揺動させても支点となるブッシング４ｂと極柱４ａの界面付近における応力が分散し、界面付近に亀裂が生じにくく（あるいは生じた亀裂が成長し難く）なり、極柱４ａが破損し難くなる。

加えて極柱４ａのうち少なくとも正極性の方を、Ｓｎ含有量が１．０質量％〜５．０質量％、Ａｓ含有量が０．０９５質量％以下であり、Ｂ含有量が０．００１質量％〜０．５質量％である鉛合金で構成すれば、ブッシング４ｂには及ばないものの極柱４ａの強度が大きくなり、課題となる疲労破壊がさらに起こりにくくなる。なお０．００１質量％〜０．０２質量％のＡｇや０．００１質量％〜０．０２質量％のＢｉの一方あるいは双方を、極柱４ａを構成する鉛合金にさらに含有させることで、極柱４ａの強度はさらに大きくなり、本発明の効果が著しく高まる。

なお窪み４ｄの断面は、図２（ａ）のように半円状でもよく、図２（ｂ）のように複数の段を持った形状でもよく、図２（ｃ）のように細長い矩形でもよい。要するに窪み４ｄは極柱４ａの上面４ｃから下方向に窪んでいればよく、この窪み４ｄの形状に相応した突起４ｆがブッシング４ｂの上面内側４ｅから垂下してこの窪み４ｄに嵌合していれば、本発明の効果は得られる。この中で最も本発明の効果が高いのは、窪み４ｄの断面が図２（ａ）のように半円状の場合である。

極柱４ａの上面４ｃに窪み４ｄを設けるには、上面４ｃを切削したり、所望の形状を有する鋳型に溶湯を流し込んだりすれば良い。このような極柱４ａを筒状の（上面を有さない）ブッシング４ｂに挿入し、極柱４ａの上端にブッシング４ｂと同じ組成の鉛合金の溶湯を流し込めば、本発明に用いる端子４が構成できる。

図３は、本発明の鉛蓄電池の端子４の他の態様を示す断面図である。この態様の特徴は、突起４ｆがブッシング４ｂと極柱４ａとの溶融物４ｇで構成されていることである。具体的には、筒状の（上面を有さない）ブッシング４ｂに極柱４ａを挿入し、極柱４ａの上端の略中心にガスバーナーからの炎を集中的に浴びせることで、溶融された極柱４ａの上面４ｃの一部が窪んで、窪み４ｄが形成される。さらに極柱４ａとブッシング４ｂとが溶融して溶融物４ｇが形成され、この溶融物４ｇの一部が窪み４ｄに嵌合するように垂下して突起４ｆが形成され、図３に示す構成となる。ちなみにブッシング４ｂの円状の上端に沿ってガスバーナーからの炎を浴びせれば、図４（ａ）に示すように窪み４ｄも突起４ｆも実質的に有さない構成となり、ブッシング４ｂの円状の上端に沿って浴びせるガスバーナーからの炎を小さくすれば、図４（ｂ）に示すように溶融物４ｇに窪み４ｄがあり極柱４ａに突起４ｆがある構成となる。この他にも、特開２００７−０３５３０７号公報に開示された技術を活用して、先端を半円状に突起させた加熱棒をバーナーで加熱して極柱４ａおよびブッシング４ｂの上端に当接すれば、図３の構成となる。溶融物４ｇは断面観察による金属組成がブッシング４ｂと類似しているため、本発明においてはブッシング４ｂの一部と見なす。

まず、以下に示す予備試験を行った。

（電池１Ａ０１）
鉛粉を中心とした正極活物質を、Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金製の格子に充填して正極２ａを作製した。一方、鉛粉からなる負極活物質にカーボン、硫酸バリウムおよびリグニン化合物を添加したものを、Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金製の格子に充填して負極２ｂを作製した。８枚の正極２ａと８枚の負極２ｂとを、ポリエチレンからなるセパレータ２ｃを介して対峙させることで、極板群２を作製した。

６つの極板群２を、隔壁１ａによって複数のセル室１ｂに区切られたポリプロピレン製の電槽１の各々のセル室１ｂに収納し、極板群２を接続部品３にて直列に接続し、一端の極板群２の正極２ａを一方の極柱４ａ（直径７ｍｍ）と接続して正極性とし、他端の極板群２の負極２ｂをもう一方の極柱４ａと接続して負極性とした。そしてポリプロピレン製の蓋５の上面から突出させた２つのブッシング４ｂにそれぞれの極柱４ａを挿入しつつ電槽１と蓋５とを溶着した。

正極性の端子４（極柱４ａおよびブッシング４ｂ）の詳細な構成は図２（ａ）に示す通りである。断面が半円状である窪み４ｄを上面４ｃに切削して設けたＰｂ−Ｓｎ合金（Ｓｎ含有量は２．５質量％）製の極柱４ａ（直径７ｍｍ）を、筒状の（上面を有さない）Ｐｂ−Ｓｂ合金製のブッシング４ｂ（外周厚１．９ｍｍ）に挿入し、図３に示すようにブッシング４ｂの上端外側にＪＩＳ Ｄ ５３０１記載のテーパ端子（細端子）と同じ形状と寸法の治具６を嵌め込んでＰｂ−Ｓｂ合金の溶湯７を流し込むことで、ブッシング４ｂの上面内側４ｅから断面が半円状の突起４ｆが垂下し、この突起４ｆが極柱４ａの上面４ｃに設けた窪み４ｄに嵌合して一体化した構造の端子４を得た。

最後に比重１．２８ｇ／ｍｌの電解液を注入することで、極板群の総重量が１３００ｇであるＢ２４サイズの鉛蓄電池を構成した。これを電池１Ａ０１とする。

（電池１Ｂ０１）
電池１Ａ０１に対して、窪み４ｄの断面が複数の段を持った形状となるように極柱４ａの上面４ｃを切削し、正極性の端子４の詳細な構成を図２（ｂ）に示すものとしたこと以外は、電池１Ａ０１と同様に構成した鉛蓄電池を電池１Ｂ０１とする。

（電池１Ｃ０１）
電池１Ａ０１に対して、窪み４ｄの断面が細長い矩形となるように極柱４ａの上面４ｃを切削し、正極性の端子４の詳細な構成を図２（ｃ）に示すものとしたこと以外は、電池１Ａ０１と同様に構成した鉛蓄電池を電池１Ｃ０１とする。

（電池１Ｄ０１）
電池１Ａ０１に対して、正極性の端子４の詳細な構成を図３に示すものとしたこと以外は、電池１Ａ０１と同様に構成した。具体的には電池１Ａ０１と同様に極柱４ａの上面４ｃに断面が半円状である窪み４ｄを切削して設け、溶湯７の組成をＰｂ−Ｓｎ（極柱４ａと同じ）：Ｐｂ−Ｓｂ（ブッシング４ｂと同じ）＝１：１としたこと以外は、電池１Ａ０１と同様に構成した。この鉛蓄電池を電池１Ｄ０１とする。

この電池１Ｄ０１は、以下の２つの方法で作製することもできる。

第１の方法について示す。特開２００７−０３５３０７号公報に開示された技術を活用して、筒状の（上面を有さない）ブッシング４ｂに極柱４ａを挿入し、先端を半円状に突起させた加熱棒をバーナーで加熱して極柱４ａおよびブッシング４ｂの上端に当接する。これによって、溶融された極柱４ａの上面４ｃに窪み４ｄが形成し、ブッシング４ｂと極柱４ａとの溶融物４ｇから垂下した突起４ｆが窪み４ｄに嵌合して、一体化する態様となる。

第２の方法について示す。筒状の（上面を有さない）ブッシング４ｂに極柱４ａを挿入し、ブッシング４ｂの上端外側を治具６と同じもので覆い、極柱４ａの上面４ｃの中心に、酸素：ＬＰＧ＝４：１（圧力比）で作製した火炎を集中的に浴びせることで、溶融された極柱４ａの上面４ｃに窪み４ｄが形成し、ブッシング４ｂと極柱４ａとの溶融物４ｇから垂下した突起４ｆが窪み４ｄに嵌合して、一体化する態様となる。

（電池１Ｅ０１）
電池１Ｄ０１に対して、正極性の端子４の詳細な構成を図４（ａ）に示すものとしたこと以外は、電池１Ｄ０１と同様に構成した。具体的には極柱４ａの上面４ｃが平坦な状態で電池１Ｄ０１と同じ組成の溶湯７を流し込んだこと以外は、電池１Ｄ０１と同様に構成した。この鉛蓄電池を電池１Ｅ０１とする。

この電池１Ｅ０１は、以下の２つの方法で作製することもできる。

第１の方法について示す。特開２００７−０３５３０７号公報に開示された技術を活用して、筒状の（上面を有さない）ブッシング４ｂに極柱４ａを挿入し、先端を平坦にした加熱棒をバーナーで加熱して極柱４ａおよびブッシング４ｂの上端に当接する。これによって、窪み４ｄも突起４ｆも実質的に有さず、極柱４ａの上面４ｃ、溶融物４ｇの下面ともに略平面のまま、一体化する態様となる。

第２の方法について示す。筒状の（上面を有さない）ブッシング４ｂに極柱４ａを挿入し、ブッシング４ｂの上端外側を治具６と同じもので覆い、極柱４ａの上面４ｃの外周に沿って、酸素：ＬＰＧ＝４：１（圧力比）で作製した火炎を旋回して浴びせることで、窪み４ｄも突起４ｆも実質的に有さず、極柱４ａの上面４ｃ、溶融物４ｇの下面ともに略平面のまま、一体化する態様となる。

（電池１Ｆ０１）
電池１Ｄ０１に対して、正極性の端子４の詳細な構成を特許文献１と同じ図４（ｂ）に示すものとしたこと以外は、電池１Ｄ０１と同様に構成した。具体的には断面が半円状である突起４ｆを上面４ｃに切削して設け、電池１Ｄと同じ組成の溶湯７を流し込んだこと以外は、電池１Ｄ０１と同様に構成した。この鉛蓄電池を電池１Ｆ０１とする。

この電池１Ｆ０１は、以下の２つの方法で作製することもできる。

第１の方法について示す。特開２００７−０３５３０７号公報に開示された技術を活用して、筒状の（上面を有さない）ブッシング４ｂに極柱４ａを挿入し、先端を半円状に窪ませた加熱棒をバーナーで加熱して極柱４ａおよびブッシング４ｂの上端に当接する。これによって、溶融された極柱４ａの上端付近が突起４ｆとなって上面４ｃから隆起し、ブッシング４ｂと極柱４ａとの溶融物４ｇに形成された窪み４ｄにこの突起４ｆが嵌合して、一体化する態様となる。

第２の方法について示す。基本的には電池１Ｅの第２の方法を踏襲しつつ、筒状の（上面を有さない）ブッシング４ｂに極柱４ａを挿入し、極柱４ａの上面４ｃの外周に沿って、酸素：ＬＰＧ＝４：１（圧力比）の混合ガスの流量を小さくすることで弱めた火炎を浴びせることで、溶融された極柱４ａの上端付近が突起４ｆとなって上面４ｃから隆起し、ブッシング４ｂと極柱４ａとの溶融物４ｇに形成された窪み４ｄにこの突起４ｆが嵌合して、一体化する態様となる。

（電池２Ａ０１〜２Ｆ０１、３Ａ０１〜３Ｆ０１）
極柱４ａの上面４ｃより僅か下に、深さが０．２５ｍｍあるいは０．５ｍｍの切り欠きを故意に設けた。この切り欠きは、以降に詳述する試験を加速させるために、亀裂を想定して設けたものである。電池１Ａ０１に対して極柱４ａに深さ０．２５ｍｍおよび０．５ｍｍの切り欠きを設けたものを電池２Ａ０１および３Ａ０１、電池１Ｂ０１に対して極柱４ａに深さ０．２５ｍｍおよび０．５ｍｍの切り欠きを設けたものを電池２Ｂ０１および３Ｂ０１、電池１Ｃ０１に対して極柱４ａに深さ０．２５ｍｍおよび０．５ｍｍの切り欠きを設けたものを電池２Ｃ０１および３Ｃ０１、電池１Ｄ０１に対して極柱４ａに深さ０．２５ｍｍおよび０．５ｍｍの切り欠きを設けたものを電池２Ｄ０１および３Ｄ０１、電池１Ｅ０１に対して極柱４ａに深さ０．２５ｍｍおよび０．５ｍｍの切り欠きを設けたものを電池２Ｅ０１および３Ｅ０１、電池１Ｆ０１に対して極柱４ａに深さ０．２５ｍｍおよび０．５ｍｍの切り欠きを設けたものを電池２Ｆ０１および３Ｆ０１とする。

（振動評価試験）
上述した電池１Ａ０１〜３Ｆ０１を満充電状態にし、短側面に沿って並ぶ極板群２を揺動させるため、短側面に沿って水平に振動（加速度：３９．２ｍ／ｓ²、周波数：２８Ｈｚ）を加えながら、０．０５Ｃ放電を行った。電池からの放電電流が途絶えた時点で、正極性の極柱４ａが破断した（亀裂が発生、成長して破断に至った）ものとし、試験を止めた。極柱４ａが破断するまでの回数を、耐振動性の尺度として、各電池の構成条件とともに（表１）に示す。

正極性の端子４を従来の構成とした電池１Ｅ０１に対して、電池１Ａ０１〜１Ｄ０１は高い耐振動性を示した。このことは、試験加速のために極柱４ａに切り欠きを故意に設けた場合により顕著であった（電池２Ａ０１〜２Ｄ０１と２Ｅ０１との対比、および電池３Ａ０１〜３Ｄ０１と３Ｅ０１との対比）。一方、正極性の端子４を特許文献１に示す構成とした電池１Ｆ０１は、電池１Ｅ０１よりも耐振動性が低くなることがわかった。

なお電池１Ａ０１や１Ｂ０１が電池１Ｃ０１よりも耐振動性が高いことから、窪み４ｄの断面形状は、半円状（電池１Ａ０１）や段をもったもの（電池１Ｂ０１）のように、極柱４ａの上面４ｃから下に向かって徐々に細くなるものの方がよいと推察できる。

引続き、以下に示す本試験を行った。極柱４ａに用いる鉛合金の組成を、ビッカース硬度とともに（表２）に示す。ここで電池の振動評価試験の条件は上述した予備試験と同一なので、ここでは電池構成条件の差異のみを示すようにする。

（電池３Ａ０２〜３Ａ４３）
電池３Ａ０１に対して、極柱４ａに用いる鉛合金の組成を（表２）の合金Ｎｏ．０２〜４２としたこと以外は、電池３Ａ０１と同様に構成した鉛蓄電池を電池３Ａ０２〜３Ａ４３とする。振動評価試験の結果を（表３）に示す。

（電池３Ｂ０２〜３Ｂ４３）
電池３Ｂ０１に対して、極柱４ａに用いる鉛合金の組成を（表２）の合金Ｎｏ．０２〜４２としたこと以外は、電池３Ｂ０１と同様に構成した鉛蓄電池を電池３Ｂ０２〜３Ｂ４３とする。振動評価試験の結果を（表４）に示す。

（電池３Ｃ０２〜３Ｃ４３）
電池３Ｃ０１に対して、極柱４ａに用いる鉛合金の組成を（表２）の合金Ｎｏ．０２〜４２としたこと以外は、電池３Ｃ０１と同様に構成した鉛蓄電池を電池３Ｃ０２〜３Ｃ４３とする。振動評価試験の結果を（表５）に示す。

（電池３Ｄ０２〜３Ｄ４３）
電池３Ｄ０１に対して、極柱４ａに用いる鉛合金の組成を（表２）の合金Ｎｏ．０２〜４２としたこと以外は、電池３Ｄ０１と同様に構成した鉛蓄電池を電池３Ｄ０２〜３Ｄ４３とする。振動評価試験の結果を（表６）に示す。

振動評価試験の結果から、極柱４ａおよびブッシング４ｂの形状が図２および３に示すものであり、かつＳｎ含有量が１．０質量％〜５．０質量％、Ａｓ含有量が０．０９５質量％以下、Ｂ含有量が０．００１質量％〜０．５質量％である鉛合金を極柱４ａに用いた鉛蓄電池は、Ｐｂ−Ｓｎのみで構成された鉛合金を極柱４ａに用いた鉛蓄電池（振動評価試験結果は（表１）を参照）よりも、極柱４ａに用いる鉛合金のビッカース硬度が向上したため、より高い耐振動性を示すことがわかる。中でも極柱４ａを構成する鉛合金に、０．００１質量％〜０．０２質量％のＡｇや０．００１質量％〜０．０２質量％のＢｉをさらに含有させた鉛蓄電池は、極柱４ａの材料強度（ビッカース硬度）がより大きくなって、耐振動性が著しく大きくなることがわかる。

本発明の鉛蓄電池は、耐振動性に優れる上に環境への負荷が小さいため、大きな振動が掛かりやすく汎用性の高い車載用のセルスタータおよび駆動電源として好ましく、利用可能性は極めて高い。

１ 電槽
１ａ 隔壁
１ｂ セル室
２ 極板群
２ａ 正極
２ｂ 負極
２ｃ セパレータ
３ 接続部品
４ 端子
４ａ 極柱
４ｂ ブッシング
４ｃ （極柱４ａの）上面
４ｄ 窪み
４ｅ （ブッシング４ｂの）上面内側
４ｆ 突起
４ｇ 溶融物
５ 蓋
６ 治具
７ 溶湯

Claims (5)

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を一方の極柱と接続して正極性とし、他端の極板群の負極をもう一方の極柱と接続して負極性とし、蓋の上面から突出させた２つのブッシングにそれぞれの極柱を挿入することで正極端子と負極端子とを構成する鉛蓄電池であって、
   Ｓｎ含有量が１．０質量％〜５．０質量％、Ａｓ含有量が０．０９５質量％以下であり、Ｂ含有量が０．００１質量％〜０．５質量％である鉛合金で前記極柱のうち少なくとも正極性の方を構成しかつその上面に窪みを設け、
   前記ブッシングの強度を、前記窪みを設けた前記極柱の強度よりも大きくし、
   前記窪みに前記ブッシングの上面内側から垂下した突起を嵌合したことを特徴とする鉛蓄電池。
2. 前記極柱を構成する前記鉛合金に、さらに０．００１質量％〜０．０２質量％のＡｇを含有させたことを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池。
3. 前記極柱を構成する前記鉛合金に、さらに０．００１質量％〜０．０２質量％のＢｉを含有させたことを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池。
4. Ｓｂを含む鉛合金で前記ブッシングを構成したことを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池。
5. 前記ブッシングと前記極柱との溶融物で、前記突起を構成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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