JP2013191351A - Lead acid battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セルスタータとして用いる鉛蓄電池に関するものである。 The present invention relates to a lead storage battery used as a cell starter.
セルスタータなどに用いられる鉛蓄電池は、セパレータを介して正極と負極とを対峙させた複数の極板群を、中仕切板によって複数のセル室に分けられた樹脂製の電槽の各々のセル室に、中仕切板と正極および負極とが平行となるように収納し、隣接する極板群の異なる極性どうしを鉛部品で直列に接続し、かつ両端の極板群のうち鉛部品で接続されなかった極性には極柱を接続することで構成される。 A lead storage battery used for a cell starter, etc., is a resin battery case in which a plurality of electrode plate groups in which a positive electrode and a negative electrode are opposed to each other via a separator are divided into a plurality of cell chambers by a partition plate. In the chamber, the partition plate and the positive electrode and negative electrode are stored in parallel, the different polarities of the adjacent electrode plate groups are connected in series with lead parts, and the lead parts of the electrode plate groups at both ends are connected with lead parts. It is constructed by connecting polar poles to the polarity that was not done.
この鉛蓄電池を搭載した車両を、未舗装などの悪路で走行させた際の耐久性(悪路耐久性)を高めることが求められている。そのような場合、特許文献1に挙げられているように、電槽側面の下部をテーパ形状にしてここに極板群を接触させることで、鉛蓄電池の悪路耐久性を高めることができると考えられる。
It is required to improve durability (rough road durability) when a vehicle equipped with this lead storage battery is driven on a rough road such as unpaved road. In such a case, as mentioned in
しかしながら近年、鉛蓄電池の極板(正極および負極)の枚数や極板1枚当たりの活物質充填量を増加させることで、体積効率(一定体積下における電池容量)の向上や長寿命化を図る試みがなされている。この試みにより極板群の自重は大きくなる。鉛蓄電池の極板群の自重が大きくなると、その分振動時の応力が大きくなるため、悪路耐久性は低下する。すなわち鉛蓄電池の極板の枚数や極板1枚当たりの活物質充填量を増加させる試みは、悪路耐久性を向上させたいという要望とは背反するので、特許文献1の技術を用いただけでは、極板群の自重を大きくした鉛蓄電池の悪路耐久性は向上しない。 However, in recent years, the volume efficiency (battery capacity under a certain volume) is improved and the life is increased by increasing the number of electrode plates (positive electrode and negative electrode) of the lead storage battery and the active material filling amount per electrode plate. Attempts have been made. This attempt increases the weight of the electrode plate group. When the dead weight of the electrode plate group of the lead storage battery is increased, the stress at the time of vibration is increased accordingly, so that the rough road durability is lowered. That is, attempts to increase the number of electrode plates of lead-acid batteries and the amount of active material filling per electrode plate are contrary to the desire to improve rough road durability. The bad road durability of a lead-acid battery with increased weight of the electrode plate group is not improved.
本発明は上述した課題を解決するためのものであって、体積効率の向上や長寿命化のために極板群の自重を大きくしても悪路耐久性が高い鉛蓄電池を提供することを目的とする。 The present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a lead-acid battery having high durability against rough roads even if the weight of the electrode plate group is increased for the purpose of improving the volume efficiency and extending the life. Objective.
前記の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、セパレータを介して正極と負極とを対峙させた複数の極板群を、中仕切板によって複数のセル室に分けられた樹脂製の電槽の各々のセル室に、中仕切板と正極および負極とが平行となるように収納し、隣接する極板群の異なる極性どうしを鉛部品で直列に接続し、かつ両端の極板群のうち鉛部品で接続されなかった極性には極柱を接続した鉛蓄電池であって、電槽の外壁のうち中仕切板と平行である短側面側外壁の厚みTmmと極板群の重量Wkgとの比T/Wを2.2mm/kg以上としたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1において、比T/Wを3.1mm/kg以下としたことを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1において、鉛部品および/あるいは極柱をPb−Sn合金としたことを特徴とする。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項1において、短側面側外壁の厚みTmmと中仕切板の厚みtmmとの比T/tを2.3以上としたことを特徴とする。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項4において、比T/tを3.4以下としたことを特徴とする。
The invention according to
特許文献1のように電槽側面の下部に設けたテーパ形状で極板群を挟持する構造を採った場合でも、特許文献1に示された方向(極板幅方向)とは90°異なる方向(極板群の積層方向)に振動が加わった場合には効果が小さい。さらに極板群の自重が大きくなってこの方向に強い振動が加わった場合、電槽の短側面側外壁が撓んで、短側面側外壁と接する両端の極板群との隙間が設計値以上に拡がって、耐振動性をさらに悪化させることを、本発明者らは新たに知見した。
Even in the case of adopting a structure in which the electrode plate group is sandwiched by a tapered shape provided at the lower part of the side surface of the battery case as in
上述した短側面側外壁の撓みを抑えるには短側面側外壁自体をより厚くすれば良いのだが、本発明者らが鋭意検討した結果、次の2つのことをさらに知見した。 In order to suppress the bending of the outer wall on the short side surface described above, the outer wall on the short side surface itself may be made thicker. However, as a result of intensive studies by the present inventors, the following two things were further found out.
第1に、短側面側外壁の撓みを抑止するのに有効な厚みT(mm)は、振動の基となる極板群の重量W(kg)と比例することである。すなわち本発明の効果を得るためのパラメータは、単純に短側面側外壁の厚みT(mm)ではなく、このTを極板群の重量W(kg)で除した比T/W(mm/kg)となる。 First, the thickness T (mm) effective for suppressing the bending of the outer wall on the short side surface is proportional to the weight W (kg) of the electrode plate group that is the basis of vibration. That is, the parameter for obtaining the effect of the present invention is not simply the thickness T (mm) of the outer wall on the short side surface, but the ratio T / W (mm / kg) obtained by dividing T by the weight W (kg) of the electrode plate group. )
第2に、中仕切板自体は両側を極板群に挟まれているため、極板群の積層方向に振動が加わった場合でも撓みにくいことである。すなわち中仕切板の厚みは本発明の効果を得るためのパラメータとして参酌されないばかりか、この厚みが不用意に大きすぎる場合、後述するが別の問題を引き起こすことになる。 Secondly, since the middle partition plate itself is sandwiched between the electrode plate groups, it is difficult to bend even when vibration is applied in the stacking direction of the electrode plate groups. That is, the thickness of the partition plate is not considered as a parameter for obtaining the effect of the present invention, but if this thickness is inadvertently too large, another problem will be caused as described later.
本発明は上述した複数の知見を十分に活用することで成立するものである。 The present invention is established by fully utilizing the above-described plurality of findings.
本発明によれば、体積効率の向上や長寿命化のために極板群の自重を大きくしても悪路耐久性が高い鉛蓄電池を提供することができるようになる。 According to the present invention, it is possible to provide a lead-acid battery having a high rough road durability even if the weight of the electrode plate group is increased in order to improve volumetric efficiency and extend the life.
以下、図面を用いて、本発明の実施形態の好適な一例を説明する。 Hereinafter, a preferred example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の鉛蓄電池を示す図である。セパレータ1cを介して正極1aと負極1bとを対峙させた複数の極板群1を、中仕切板2bによって複数のセル室2cに分けられた樹脂製の電槽2の各々のセル室2cに、中仕切板2bと正極1aおよび負極1bとが平行となるように収納する。そして隣接する極板群1の異なる極性どうしを鉛部品3で直列に接続し、かつ両端の極板群1のうち鉛部品で接続されなかった極性には極柱4を接続する。さらには電槽2の開口部を蓋5で封口し、各々のセル室2cに所定量の電解液(希硫酸)を加え、所定条件の初充電を施す。
FIG. 1 is a view showing a lead storage battery of the present invention. A plurality of
本発明の鉛蓄電池は、電槽2の外壁のうち中仕切板2bと平行である短側面側外壁2aの厚みTmmと極板群1の重量Wkgとの比T/Wを2.2mm/kg以上としたことを特徴とする。極板群1の自重が大きくなって極板群1の積層方向に強い振動が加わった場合、電槽2の短側面側外壁2aが撓んで、短側面側外壁2aと接する両端の極板群1との隙間が設計値以上に拡がって、耐振動性は極端に悪化する。本発明ではこの撓みを抑えるために、単に短側面側外壁2aを含む電槽2自体を厚くするのではなく、以下に示す次の2つの新たな知見を活用した。
The lead storage battery of the present invention has a ratio T / W of 2.2 mm / kg between the thickness Tmm of the short side
第1に、短側面側外壁2aの撓みを抑止するのに有効な厚みT(mm)が振動の基となる極板群1の重量W(kg)と比例することを踏まえ、単純に短側面側外壁2aの厚みT(mm)ではなく、このTを極板群1の重量W(kg)で除した比T/W(mm/kg)をパラメータとしたことである。
First, based on the fact that the thickness T (mm) effective for suppressing the bending of the
第2に、中仕切板2b自体は両側を極板群1に挟まれているため、極板群1の積層方向に振動が加わった場合でも撓みにくいことを踏まえ、中仕切板2bの厚みは本発明の効果を得るためのパラメータとして参酌しなかったことである。
Second, since the
但し比T/Wが3.1mm/kgを超えて大きくなると、短側面側外壁2aがやや厚くなりすぎるので、電槽2自体が規格の大きさを超えないようにすると、セル室2cがやや狭くなって生産時に極板群1の収納性がやや低下するようになる。
However, if the ratio T / W exceeds 3.1 mm / kg, the
Pb−Sn合金はPb−Sb合金と比べて、耐食性は高いものの機械的強度が弱く、塑性変形を起こしやすいので耐振動性には劣る。しかし本発明において鉛部品3および/あるいは極柱4にPb−Sn合金を用いれば、本発明の効果によって耐振動性が高まる上に高い耐食性を示すようになり、鉛蓄電池の総合パフォーマンスが高まるようになる。すなわち鉛部品3および/あるいは極柱4にPb−Sn合金を用いた本発明の鉛蓄電池は、鉛部品3および/あるいは極柱4にPb−Sb合金を用いた鉛蓄電池と比較して、耐振動性が同等である上に耐食性が高くなる。
The Pb—Sn alloy has a higher corrosion resistance than the Pb—Sb alloy, but the mechanical strength is weak and the plastic deformation is likely to occur, so that the vibration resistance is inferior. However, if a Pb—Sn alloy is used for the
また本発明では、短側面側外壁2aの厚みTmmと中仕切板2bの厚みtmmとの比T/tを2.3以上とすればより好ましい。この比が2.3未満と小さい(相対的に中仕切板2bの厚みtが大きい)場合、まずセル室2cがやや狭くなって生産時に極板群1の収納性がやや低下するようになり、さらには隣接する極板群1に接続された鉛部品3どうしを溶接する際に厚くなった中仕切板2bの影響で溶接不良が発生しやすくなる。一方でこの比T/tが3.4を超えるほど大きい((相対的に中仕切板2bの厚みtが小さい)場合、電槽2を成型する際の金型の離合性がやや低下するなど、生産時のコストアップを引き起こしやすくなる。
Moreover, in this invention, it is more preferable if ratio T / t of thickness Tmm of the short side
本発明の効果は、電槽2の長側面側外壁2dの厚みには影響されない。
The effect of the present invention is not affected by the thickness of the
正極1aおよび負極1bの活物質ペーストとして、鉛と鉛酸化物との混合粉体に耐硫酸性を有する合成樹脂繊維や各種添加剤を添加し、水と希硫酸とで練合したものを用いる。このうち正極1aに用いる活物質ペースト(正極活物質ペースト)には、化成の効率化や初期容量特性の向上を目的として鉛丹を添加することができる。また負極1bに用いる活物質ペースト(負極活物質ペースト)には、負極1bの活物質の体積変化(収縮や膨張)を抑制するリグニン化合物や放電反応物(硫酸鉛)の生成核となって反応を均一化させる働きがある硫酸バリウムを添加する。そして種々の鉛合金(鉛−カルシウム合金、鉛−錫合金など)からなるエキスパンド格子に、上述した正極活物質ペーストおよび負極活物質ペーストを各々充填し、活物質の脱落防止を目的としたペースト紙をこれらの表面に付与することで、正極1aおよび負極1bを作製する。
As an active material paste for the positive electrode 1a and the
セパレータ1cには、ガラスマットなどを用いることができる。
A glass mat etc. can be used for the
本発明における極板群1には、上述した正極1a、負極1b、正極1aおよび負極1bの表面に付与するペースト紙、およびセパレータ1cが含まれるが、本発明における極板群1の重量W(kg)には、正極1aおよび負極1bおよびセパレータ1cを含むものとする。なお正極1a、負極1bともに充電状態(SOC)に応じて活物質が変化して重量が異なるため極板群1の重量W(kg)はSOCに応じて異なるが、本発明ではSOCが100%の場合における極板群1の重量W(kg)を用いることになる。また正極1aおよび負極1bには、極板耳と呼ばれる鉛部品3との接合のための突起も含まれる。
The
次に本発明の鉛蓄電池の効果について、実施例を用いてさらに詳述する。 Next, the effect of the lead storage battery of the present invention will be described in further detail using examples.
上述した方法で作製した8枚の正極1aをガラスマット製のセパレータ1cでU字状に包み、9枚の負極1bと交互に組み合わせることで、重量が1.93kgの極板群1を構成した。
The
この極板群1を、(表1)に示す種々の電槽2の各々のセル室2cに収納した。そして隣接する極板群1をそれぞれSn量が2.5重量%であるPb−Sn合金からなる鉛部品3(但し鉛蓄電池A13はSb量が2重量%であるPb−Sb合金)で直列に接続し、両端の極板群1のうち鉛部品3で接続されなかった極性にはSn量が6重量%であるPb−Sn合金からなる極柱4(但し鉛蓄電池A13はSb量が2重量%であるPb−Sb合金)を接続した。さらに電槽2の開口部を蓋5で封口し、各々のセル室2cに所定量の電解液(比重1.285g/cm3の希硫酸)を加え、所定条件の初充電を施すことで、JIS 8501においてD23と称される鉛蓄電池A01〜A15を作製した。これらの電池に対する種々の評価(条件は以下に詳述)の結果も(表1)に併記する。
This
(耐振動性)
満充電状態の各電池に、加速度24.5m/s2、振幅2.4mmの振動を極板群1の積層方向に連続して与えつつ0.05Cで放電させた。内部の通電構造が支障を来たし放電曲線が不安定になるまでの時間を、鉛蓄電池A01の場合を1.0とした指数として(表1)に記す(鉛蓄電池A01〜A08については図2にも記す)。
(Vibration resistance)
Each battery in a fully charged state was discharged at 0.05 C while continuously applying vibration with an acceleration of 24.5 m / s 2 and an amplitude of 2.4 mm in the stacking direction of the
(極板群1の挿入性)
極板群1をセル室2cに手作業で収納する際の極板群1のダメージを評価した。抵抗なく収納できたものを「◎◎」、僅かな引っ掛かりはあったが問題なく収納できたものを「◎」、複数回の引っ掛かりはあったが極板群1が破損することなく収納できたものを「○」、大きな抵抗があり極板群1の僅かな破損を伴ったものを「△」として(表1)に記す。
(Insertability of electrode group 1)
The damage of the
(構成部材の歩留)
電槽2の、成型時の不良を踏まえた歩留を(表1)に記す。
(Component yield)
The yield of the
(耐食性)
SBA S0101 9.4.5項「アイドリングストップ寿命」に沿って、充放電が頻繁に行われるアイドリングストップの寿命試験を行った。寿命到達時に極板耳が腐食していなかったものを「◎」、極板耳の破断には至っていないものの腐食していたものを「△」として(表1)に記す。
(Corrosion resistance)
In accordance with SBA S0101 9.4.5 “Idling Stop Life”, a life test of idling stop where charging and discharging are frequently performed was performed. When the electrode plate ear is not corroded at the end of its life, “◎” indicates that the electrode plate ear has not been broken, but when it is corroded, “Δ” indicates it in (Table 1).
A01〜A08の結果(図2も参照のこと)からわかるように、短側面側外壁2aの厚みT(mm)と極板群1の重量W(kg)との比T/Wが2.2(mm/kg)以上であれば、耐振動性に優れた鉛蓄電池を提供できることがわかる。但しこの比T/Wが3.1(mm/kg)を超えると、セル室2cの内容積が小さくなることで、極板群1の挿入性がやや低下する。
As can be seen from the results of A01 to A08 (see also FIG. 2), the ratio T / W of the thickness T (mm) of the
A06およびA09〜A12の結果からわかるように、上述した課題の解決(セル室2cの内容積確保)を目的に中仕切板2bの厚みt(mm)を小さくして結果的にT/tが3.4を超えるような電槽2を成型すると、金型の離合性がやや低下して歩留が僅かながら低下する。逆に厚みt(mm)を大きくして結果的にT/tが2.3未満になると、上述した課題(極板群1の挿入性低下)が見られるようになる。
As can be seen from the results of A06 and A09 to A12, the thickness t (mm) of the
A06およびA13〜A17の結果からわかるように、鉛部品3および極柱4として、Pb−Sb合金に代えてPb−Sn合金を用いることで、耐食性は向上する。
As can be seen from the results of A06 and A13 to A17, the corrosion resistance is improved by using a Pb—Sn alloy instead of the Pb—Sb alloy as the
A06、A18およびA19の結果からわかるように、長側面側外壁2dの厚みは本発明の効果に何ら影響を与えない。
As can be seen from the results of A06, A18, and A19, the thickness of the long side surface
実施例1のA01〜A15の各々に代えて、(表1)に示す構成条件を有する鉛蓄電池(JIS 8501においてD26と称される/極板群1の重量は2.16kg)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして鉛蓄電池B01〜B15を作製し、実施例1と同様の評価を行った。これらを(表2)に示す。また鉛蓄電池B01〜B08における耐振動性に対する比T/Wの効果については、鉛蓄電池B01の場合を1.0とした指数として図2にも併記する。
In place of each of A01 to A15 in Example 1, a lead storage battery having the constitutional conditions shown in (Table 1) (referred to as D26 in JIS 8501 / the weight of the
実施例2の評価結果は実施例1と同じ傾向であった。実施例1と2との比較から特筆すべきことは、図2からわかるように、本発明の効果が、単純に短側面側外壁2aの厚みT(mm)ではなくこのTを極板群1の重量W(kg)で除した比T/W(mm/kg)に基づくことである(比T/tについても同様)。このことから、本発明が鉛蓄電池のサイズに影響されることなく、広範に適用できることがわかる。
The evaluation result of Example 2 showed the same tendency as Example 1. As should be noted from the comparison between Examples 1 and 2, as can be seen from FIG. 2, the effect of the present invention is not simply the thickness T (mm) of the
本発明を活用することで、極板群の自重を大きくしても悪路耐久性が高い鉛蓄電池を提供することができるので、産業上の利用可能性が高いだけでなく、その有用性は極めて高い。 By utilizing the present invention, it is possible to provide a lead storage battery having high durability against rough roads even when the weight of the electrode plate group is increased, so that not only the industrial applicability is high, but also its usefulness is Extremely expensive.
1 極板群
1a 正極
1b 負極
1c セパレータ
2 電槽
2a 短側面側外壁
2b 中仕切板
2c セル室
2d 長側面側外壁
3 鉛部品
4 極柱
5 蓋
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電槽の外壁のうち前記中仕切板と平行である短側面側外壁の厚みTmmと前記極板群の重量Wkgとの比T/Wを2.2mm/kg以上としたことを特徴とする鉛蓄電池。 A plurality of electrode plate groups in which a positive electrode and a negative electrode are opposed to each other via a separator are divided into a plurality of cell chambers made of resin divided into a plurality of cell chambers by an intermediate divider plate. Are connected in parallel, different polarities of adjacent electrode plate groups are connected in series with lead components, and pole columns are connected to polarities that are not connected with lead components in the electrode plate groups at both ends. Lead acid battery,
A ratio T / W between a thickness Tmm of the outer wall of the short side surface parallel to the inner partition plate and the weight Wkg of the electrode plate group in the outer wall of the battery case is set to 2.2 mm / kg or more. Lead acid battery.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012055577A JP2013191351A (en) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Lead acid battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012055577A JP2013191351A (en) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Lead acid battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013191351A true JP2013191351A (en) | 2013-09-26 |
Family
ID=49391407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012055577A Pending JP2013191351A (en) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Lead acid battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013191351A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014097516A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | パナソニック株式会社 | Lead storage battery |
CN110190203A (en) * | 2019-05-14 | 2019-08-30 | 浙江超越动力科技股份有限公司 | The serial concave-convex battery of one kind 20 |
CN112074143A (en) * | 2020-09-13 | 2020-12-11 | 肇庆悦能科技有限公司 | Tower type double-path server cabinet |
-
2012
- 2012-03-13 JP JP2012055577A patent/JP2013191351A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014097516A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | パナソニック株式会社 | Lead storage battery |
CN110190203A (en) * | 2019-05-14 | 2019-08-30 | 浙江超越动力科技股份有限公司 | The serial concave-convex battery of one kind 20 |
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