JP2013058355A - 蓄電池の製造方法および蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣＷ接続用とＤＴ接続用の金型が共用できることにより、全体として電槽および蓋の金型の数を減じることによってコストダウンを可能とする。
【解決手段】複数のセル５を有するモノブロック構造の蓄電池の製造方法であって、１または２以上の電槽隔壁２を有する電槽１を射出成型する工程と、前記電槽隔壁２に対応する蓋隔壁４を有する蓋３を射出成型する工程と、前記電槽隔壁２または蓋隔壁４のいずれか一方の端縁の一部を除去する工程と、隣接する前記セル５に収納された極板群６同士を電気的に接続する工程と、前記電槽１と前記蓋３とを接合する工程とを有する蓄電池の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は蓄電池に関し、詳しくは、隔壁によって隔てられた複数のセル（隔室）を有するモノブロック構造の蓄電池に関する。

従来より、隔壁によって隔てられた複数のセルに極板群をそれぞれ収納し、それら極板群を電気的に接続して１個の電池を構成する、モノブロック構造の蓄電池が知られている。隣り合う極板群同士は、導体を介して、電気的に直列または並列に接続される。この接続方法としては、インターセル・ウェルディング接続（以下、ＩＣＷ接続という。）とダイレクト・スルー接続（以下、ＤＴ接続という。）が知られている。

ＩＣＷ接続は、接続部が隔壁の一部を貫通する接続方法である。溶接を用いないものを含めて、スルーパーティション接続などと呼ばれることもある。ＤＴ接続は、接続部が隔壁の上を跨ぐ接続方法である。オーバーパーティション接続などと呼ばれることもある。

電池の外装容器は、電池の側面および底面を構成する電槽と、電槽の上部開口部を閉じる蓋からなる。隔壁は、その全体が電槽の内部に設けられる場合と、一部が蓋側に設けられて電槽側の部分（電槽隔壁）と蓋側の部分（蓋隔壁）とからなる場合がある。後者の場合には、ＩＣＷ接続の接続部は電槽隔壁の上部を貫通し、ＤＴ接続の接続部は電槽隔壁の上を跨ぎ、電槽隔壁と蓋隔壁に挟まれた格好になる。

ＩＣＷ接続（以下、溶接を用いないものを含めて「ＩＣＷ接続」ということがある。）とＤＴ接続には、それぞれ一長一短がある。ＩＣＷ接続では、合成樹脂製の電槽と蓋の全面を溶着によって接合できるので生産効率が高い。しかし、隔壁を貫通して接続部を形成する作業が複雑なため、接続部の小型化が難しく、電池の容積効率が悪くなる。一方、ＤＴ接続では、電槽隔壁を跨いで接続部が形成されるので、接続の作業性が高く、接続部の小型化が容易で、電池の容積効率が良くなる。しかし、電槽隔壁と蓋隔壁の間に金属製の接続導体が挟まるので電槽と蓋の全面を溶着することができない。そのため、電槽と蓋の全面を接着剤を用いて接合したり、導体の周囲のみ別途接着剤によって接合したりする必要があり、いずれにしても生産効率が低かった。

特許文献１には、電槽の上端と蓋とは熱溶着され、セル間溶接部は蓋の凹部に挿入されて接着剤で封口された密閉型鉛蓄電池とその製造方法が記載されており、これにより、容積効率が高く、生産効率がよくなるとしている。しかしながら、特許文献１に記載された蓄電池およびその製造方法によって生産効率が改善されるとしても、電槽と蓋の全面溶着が可能なＩＣＷ接続と同等の生産効率が得られるものではない。

特開平９−１４７８９９号公報

以上述べたとおり、ＩＣＷ接続とＤＴ接続にはそれぞれ一長一短があり、現状では用途に応じて両方式が使い分けられている。そのため、複雑な形状を有する電槽と蓋の金型についても、両接続方式のそれぞれに専用の金型を製作する必要があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、ＩＣＷ接続用とＤＴ接続用の電槽と蓋の金型が共用できることにより、全体として電槽および蓋の金型の数を減じることによってコストダウンを可能とする蓄電池の製造方法および蓄電池を提供することを目的とする。

本発明の蓄電池の製造方法は、複数のセルを有するモノブロック構造の蓄電池の製造方法であって、１または２以上の電槽隔壁を有する電槽を射出成型する工程と、前記電槽隔壁に対応する蓋隔壁を有する蓋を射出成型する工程と、前記電槽隔壁または蓋隔壁のいずれか一方の端縁の一部を除去する工程と、隣接する前記セルに収納された極板群同士を電気的に接続する工程と、前記電槽と前記蓋とを接合する工程とを有する。

このような製造方法を用いることによって、製造する蓄電池がＩＣＷ接続であってもＤＴ接続であっても、同一の金型を用いて成型された電槽および同一の金型を用いて成型された蓋を共通に使用することが可能となる。

また、本発明のうちＩＣＷ接続による蓄電池の製造方法は、前記除去工程が前記蓋隔壁下端縁の一部であって前記極板群同士の接続部が設けられる位置の近傍を除去する工程であり、かつ、除去後の蓋隔壁下端縁の形状が電槽隔壁上端縁に符合するように行われ、前記接続部が前記電槽隔壁の上部を貫通して形成されることを特徴とする。

このように、ＤＴ接続による蓄電池にそのまま使用可能な蓋の一部を除去することにより、ＤＴ接続による蓄電池にも使用可能な電槽および蓋部品を用いて、ＩＣＷ接続による蓄電池を製造することができる。

また、本発明のうちＤＴ接続による蓄電池の製造方法は、前記除去工程が前記電槽隔壁上端縁の一部であって前記極板群同士の接続部が設けられる部分を除去する工程であり、かつ、除去後の電槽隔壁上端縁の形状が該接続部を挟んで蓋隔壁下端縁に符合するように行われ、前記接続部が前記電槽隔壁の上部を跨いで形成されることを特徴とする。

このように、ＩＣＷ接続による蓄電池にそのまま使用可能な電槽の一部を除去することにより、ＩＣＷ接続による蓄電池にも使用可能な電槽および蓋部品を用いて、ＤＴ接続による蓄電池を製造することができる。

本発明の蓄電池は、１または２以上の電槽隔壁を有する電槽と、前記電槽隔壁に対応する蓋隔壁を有し前記電槽と接合された蓋と、前記電槽隔壁および蓋隔壁によって隔てられた複数のセルと、前記セルのそれぞれに収納された極板群とを有し、隣り合う極板群同士が電気的に接続されたモノブロック構造の蓄電池であって、前記接続部が前記電槽隔壁の上部を貫通して形成されており、前記蓋隔壁は前記接続部近傍において前記電槽隔壁と干渉する部分が除去されて、該蓋隔壁端面と該電槽隔壁端面が接合されていることを特徴とする。

ここで、電槽隔壁と蓋隔壁が干渉するとは、電槽と蓋とを接合しようとしたときに、電槽隔壁と蓋隔壁の一部がぶつかって両者の端面を突き合わせることができないことをいう。また、電槽隔壁端縁と電槽隔壁端縁が符合するとは、端面同士が割符の如くに合わさることをいう。

このような構成によって、ＤＴ接続による蓄電池にも使用可能な電槽および蓋部品を用いた、ＩＣＷ接続による蓄電池が実現可能となる。

また、本発明の他の蓄電池は、１または２以上の電槽隔壁を有する電槽と、前記電槽隔壁に対応する蓋隔壁を有し前記電槽と接合された蓋と、前記電槽隔壁および蓋隔壁によって隔てられた複数のセルと、前記セルのそれぞれに収納された極板群とを有し、隣り合う極板群同士が電気的に接続されたモノブロック構造の蓄電池であって、前記電槽隔壁は上端縁の一部が除去されており、前記接続部は前記電槽隔壁が除去された部分を横切って形成されており、前記電槽隔壁端面と前記蓋隔壁端面とが前記接続部を挟んで接合されていることを特徴とする。

このような構成によって、ＩＣＷ接続による蓄電池にも使用可能な電槽および蓋部品を用いた、ＤＴ接続による蓄電池が実現可能となる。

以上のとおり、本発明の蓄電池の製造方法によれば、単一の金型を用いて成型された電槽および単一の金型を用いて成型された蓋を使用して、ＩＣＷ接続およびＤＴ接続の両方式の蓄電池を製造することが可能となり、全体として金型の数を減じることができる。また、本発明の蓄電池によれば、その製造のためにＩＣＷ接続およびＤＴ接続用に共通の電槽および蓋用の金型を準備すればよいので、全体として金型の数を減じることができる。

本発明の第１の実施形態に係るＩＣＷ接続によるモノブロック蓄電池の構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るＤＴ接続によるモノブロック蓄電池の構造を示す図である。 従来のＩＣＷ接続による蓄電池の電槽隔壁および蓋隔壁の形状を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るＩＣＷ接続による蓄電池の電槽隔壁および蓋隔壁の形状を示す図である。 従来のＤＴ接続による蓄電池の電槽隔壁および蓋隔壁の形状を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るＤＴ接続による蓄電池の電槽隔壁および蓋隔壁の形状を示す図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態として、ＩＣＷ接続によるモノブロック構造の鉛蓄電池およびその製造方法を説明する。

図１は本実施形態の蓄電池の構造を示している。電槽１は周壁、底面および５つの電槽隔壁２を有している。電槽隔壁２によって隔てられた６つのセル５には、複数の平板状の極板を有する極板群６がそれぞれ収納されている。各極板群６の同じ極性の極板の耳は、帯状の集電体（ストラップ７）によって並列に接続されている。６つの極板群６はそれぞれ２［Ｖ］の起電力を発生し、隣り合う極板群６の異極性のストラップ７と直列に接続されることで１２［Ｖ］の起電力を発生するモノブロック電池が構成されている。両端に位置する極板群６では互いに異なる極性のストラップ７が極柱９に接続され、２つの極柱９がモノブロック電池のプラス極およびマイナス極となっている。

蓋３は５つの電槽隔壁２に対応する蓋隔壁４を有している。電槽１と蓋３とは、その周端面および対応する各隔壁の端面で接合される。そのため、従来のＩＣＷ接続による蓄電池では、電槽隔壁上端縁と蓋隔壁下端縁の形状が符合するように、つまり、電槽隔壁の上端面と蓋隔壁の下端面とが直接溶着等によって接合できるように、予め成型されている。

本実施形態においては、電槽隔壁と蓋隔壁は、電槽隔壁の上部と蓋隔壁の下部とが接続部近傍において一部干渉し、そのままでは接合できないように、射出成型等によって形成される。本実施形態においては、蓋隔壁４の下部端縁の電槽隔壁２と干渉する部分が、電槽隔壁の上部端縁と符合するように除去された後に、電槽１と蓋３とが接合されている。

次に本実施形態の蓄電池の製造方法を説明する。

電槽１は、その周壁、底面および電槽隔壁２を一体として射出成型することができる。電槽の材質としては、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）などの合成樹脂を用いることができる。
同様に、蓋３は、その上面、周縁部および蓋隔壁を一体として射出成型することができる。蓋の材質としては、ＰＰ樹脂、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂を用いることができる。

本実施形態においては、射出成型された電槽隔壁２の上部と蓋隔壁４の下部は、後に接続部を形成する部分の近傍において一部が互いに干渉し、そのままでは接合できない形状を有する。本実施形態においては、蓋隔壁下部端縁の電槽隔壁と干渉する部分を、電槽隔壁の上部端縁と符合するように除去する。除去の方法は、パンチングプレスなどによる切断・除去、トリミングルーターによる切削・除去その他の周知の方法を用いることができる。中でも、切断屑の除去が容易なこと、生産性が良いことなどから、パンチングプレスを用いて切断・除去することが好ましい。

図３に従来のＩＣＷ接続による電池の電槽隔壁２および蓋隔壁４’の形状、図４に本実施形態に係る電池の電槽隔壁２および蓋隔壁４の形状を示す。図３では、電槽隔壁２上端縁と蓋隔壁４’下端縁の形状が符合するように形成されている。一方、図４では、電槽隔壁２上端縁と蓋隔壁４下端縁の形状は符合せず、蓋隔壁の一部（図中斜線部４２）を除去することによって、電槽隔壁上端縁と蓋隔壁下端縁の形状が符合するようになる。

電槽（図１の１）の各セル５には、正極板、負極板、セパレーターを適宜積層し、同じ極性の極板の耳を帯状の集電体（ストラップ７）によって並列に接続した極板群６が収納される。ストラップ７は導体であり、鉛蓄電池では通常鉛または鉛合金からなる。本実施形態では、ストラップ７は長手方向の断面が略Ｌ字であり、隣り合う極板群６の異なる極性のストラップ７から立ち上がった部分（耳）が、電槽隔壁２を挟んで対峙するように納められる。対峙するストラップ７の耳は、電槽隔壁２に設けられた貫通孔に両側から押し込まれ、両側から通電加熱することによって溶接されて、電気的に接続される。

電槽１と蓋３は溶着により接合することができる。その方法は、例えば、電槽１と蓋３の間に熱板を挟み、電槽と蓋の互いの接合部位を溶融した後、熱板を取り除き、両者を加圧・冷却して接合することができる。
その後、電解液注入、周辺部品取り付けなどを経て、ＩＣＷ接続によるモノブロック蓄電池を製造することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、ＤＴ接続によるモノブロック構造の鉛蓄電池およびその製造方法を説明する。

図２は本実施形態の蓄電池の構造を示している。基本的な構造は図１と共通するが、隣り合う極板群の接続部は、電槽隔壁を跨いで形成されている。

金属製の接続部は電槽や蓋と溶着することができないため、ＤＴ接続による蓄電池では、電槽と蓋の全接合面を接着剤で接着したり、特許文献１のように何らかの工夫をして、接続体の周囲のみを接着剤で接着し、その他の部分は溶着したりされる。そのため、従来のＤＴ接続による蓄電池では、電槽隔壁上端縁と蓋隔壁下端縁の形状が接続部を挟んで符合するように、つまり、電槽隔壁の上端面、接続部、蓋隔壁の下端面とが直接接着等によって接合できるように、予め成型されている。

本実施形態においては、電槽は、ＤＴ接続の接続部が形成されるべき部分にも隔壁を有するように射出成型される。本実施形態においては、電槽隔壁２上部のＤＴ接続の接続部が形成される部分が、接続導体８を挟んで蓋隔壁４の下部端縁と符合するように除去された後に、除去された部分を接続導体８が横切ってＤＴ接続されている。

次に本実施形態の蓄電池の製造方法を説明する。

電槽１、蓋３の材料、成型方法は第１の実施形態と同じである。本実施形態においては、射出成型された電槽隔壁２の上部と蓋隔壁４の下部は、後に接続部を形成する部分の近傍において一部が互いに干渉する。本実施形態においては、電槽隔壁２上部のＤＴ接続の接続部が形成される部分が、接続導体８を挟んで蓋隔壁４の下部端縁と符合するように除去される。除去の方法は第１の実施形態と同じである。

図５に従来のＤＴ接続による電池の電槽隔壁２’および蓋隔壁４の形状、図６に本実施形態に係る電池の電槽隔壁２および蓋隔壁４の形状を示す。図５では、電槽隔壁２’上端縁と蓋隔壁４下端縁の形状が接続部を挟んで符合するように形成されている。一方、図６では、電槽隔壁２上端縁と蓋隔壁４下端縁の形状は符合せず、電槽隔壁の一部（図中斜線部２２）を除去することによって、電槽隔壁２上端縁と蓋隔壁４下端縁の形状が接続導体８を挟んで符合するようになる。

第１の実施形態と同じく、電槽（図２の１）の各セル５に極板群６を収納した後、隣り合う極板群の異なる極性のストラップ７同士を接続導体８で接続することもできるが、各セル５の極板群６を接続するストラップ７と隣接するセル間の接続導体８とを一体に成型するＣＯＳ（キャスト・オン・ストラップ）方式で連結した極板群６を同時に各セルに収納することもできる。このとき、接続導体８は電槽隔壁２を跨いで、電槽隔壁の除去された部分を横切って設けられる。

その後、電槽１と蓋３を接着剤などを用いて接合し、電解液注入、周辺部品取り付けなどを行うことにより、ＤＴ接続によるモノブロック電池を製造することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限られるものではない。モノブロック電池を構成するセルの数、直列・並列等の極板群の接続形態などは、蓄電池の用途に応じて決めることができる。また、ストラップの形状やストラップ同士の接続にも各種方法を用いることができる。例えば、ＩＣＷ接続において抵抗溶接以外の各種溶接法を用いてもよいし、ストラップ同士を別の接続導体を介して溶接してもよい。また、溶接を用いない隔壁貫通接続であってもよい。

また、本発明にかかる蓄電池は上記実施形態で説明したものに限られない。例えば、鉛蓄電池はベント形であっても制御弁式であってもよい。また、蓄電池は、鉛蓄電池に限られず、アルカリ蓄電池その他の蓄電池であってもよい。また、各極板群は、積層型に限られず、巻回型であってもよい。

１ 電槽
２、２’ 電槽隔壁
２２ 電槽隔壁上端縁の除去部
３ 蓋
４、４’ 蓋隔壁
４２ 蓋隔壁下端縁の除去部
５ セル
６ 極板群
７ ストラップ
８ 接続導体
９ 極柱

Claims (5)

1. 複数のセルを有するモノブロック構造の蓄電池の製造方法であって、
   １または２以上の電槽隔壁を有する電槽を射出成型する工程と、
   前記電槽隔壁に対応する蓋隔壁を有する蓋を射出成型する工程と、
   前記電槽隔壁または蓋隔壁のいずれか一方の端縁の一部を除去する工程と、
   隣接する前記セルに収納された極板群同士を電気的に接続する工程と、
   前記電槽と前記蓋とを接合する工程と
   を有する蓄電池の製造方法。
2. 前記除去工程は、前記蓋隔壁下端縁の一部であって前記極板群同士の接続部が設けられる位置の近傍を除去する工程であり、かつ、除去後の蓋隔壁下端縁の形状が電槽隔壁上端縁に符合するように行われ、
   前記接続部は、前記電槽隔壁の上部を貫通して形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池の製造方法。
3. 前記除去工程は、前記電槽隔壁上端縁の一部であって前記極板群同士の接続部が設けられる部分を除去する工程であり、かつ、除去後の電槽隔壁上端縁の形状が該接続部を挟んで蓋隔壁下端縁に符合するように行われ、
   前記接続部は、前記電槽隔壁の上部を跨いで形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池の製造方法。
4. １または２以上の電槽隔壁を有する電槽と、
   前記電槽隔壁に対応する蓋隔壁を有し前記電槽と接合された蓋と、
   前記電槽隔壁および蓋隔壁によって隔てられた複数のセルと、
   前記セルのそれぞれに収納された極板群とを有し、
   隣り合う極板群同士が電気的に接続されたモノブロック構造の蓄電池であって、
   前記接続部が前記電槽隔壁の上部を貫通して形成されており、
   前記蓋隔壁は、前記接続部近傍において前記電槽隔壁と干渉する部分が除去されて、該蓋隔壁端面と該電槽隔壁端面が接合されている
   ことを特徴とする蓄電池。
5. １または２以上の電槽隔壁を有する電槽と、
   前記電槽隔壁に対応する蓋隔壁を有し前記電槽と接合された蓋と、
   前記電槽隔壁および蓋隔壁によって隔てられた複数のセルと、
   前記セルのそれぞれに収納された極板群とを有し、
   隣り合う極板群同士が電気的に接続されたモノブロック構造の蓄電池であって、
   前記電槽隔壁は上端縁の一部が除去されており、
   前記接続部は、前記電槽隔壁が除去された部分を横切って形成されており、
   前記電槽隔壁端面と前記蓋隔壁端面とが前記接続部を挟んで接合されている
   ことを特徴とする蓄電池。

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