JP2015069966A - 鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電槽に挿入されたスペーサの裏面に電解液が停留することを抑制する鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】正負の極板３１Ａ、３１Ｂを、セパレータを介して積層した極板群３０と、前記極板群３０を収容する電槽２０と、前記極板の並び方向において、前記電槽２０の内側面と前記極板群３０との間に介挿される板状のスペーサ７０とを備え、前記スペーサ７０は、板面を貫通する貫通孔７２を有する有孔のスペーサである。電解液Ｑが貫通孔７２を通じて、スペーサ７０の裏面側から表面側に移動できるので、スペーサ７０の裏面側に電解液が停留することを抑制できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、鉛蓄電池に関する。

密閉式鉛蓄電池には、電解液の保持の仕方が種々あり、いわゆるリテーナ式では、希硫酸等の電解液を、ガラス繊維などのマットセパレータに保持する構造となっている。リテーナ式の密閉式鉛蓄電池は、極板が、電解液を保持したセパレータと接触した状態となるように、極板群を両側から圧迫しておく必要がある。

ところで、電池を低コスト化するには極板の枚数を削減することが好ましいが、電槽のサイズを変えずに極板の枚数を削減すると、極板群を圧迫する力が小さくなってしまい、電池性能に影響を及ぼす。そこで、電槽の内側面と極板群との間にスペーサを挿して極板群を圧迫する力を調整することが考えられる（下記特許文献１参照）。

特開平６−１５０９６２号公報

ところで、電槽の内側面とスペーサとの間には、寸法誤差を考慮しつつ確実にスペーサを電槽内に収容するために、少なからず隙間が形成される。

そして、密閉式鉛蓄電池は、充放電反応により酸素ガスが発生することに伴って、電解液の一部が、マットセパレータの保持を外れてフリーになる。そのため、電槽内にスペーサを挿入すると、フリーになった電解液がスペーサの裏側に回り込んで停留することにより、充放電反応に使用可能な電解液が減少するという問題があった。

また、液式鉛蓄電池でも、極板の振動を抑えることを目的に、電槽と極板の隙間をスペーサで埋めることが考えられる。しかし、電槽と極板との間にスペーサを挿入すると、スペーサの裏面側では、電解液の流れが悪くなり、電解液が停留し易くなる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、スペーサの裏面に電解液が停留することを抑制することである。

本明細書によって開示される鉛蓄電池は、正負の極板を含む極板群と、前記極板群を収容する電槽と、前記極板の並び方向において、前記電槽の内側面と前記極板群との間に介挿されるスペーサとを備え、前記スペーサは、板面を貫通する貫通孔を有する有孔のスペーサである。

本明細書によって開示される鉛蓄電池によれば、電槽に挿入されたスペーサの裏面に電解液が停留することを抑制することが出来る。

実施形態１に係る鉛蓄電池の斜視図 電槽の斜視図 スペーサと極板群を収容した電槽の平面図 図１のＡ−Ａ線断面図（蓋部材は省略） 図３のＢ−Ｂ線断面図 スペーサの斜視図 図５のＣ部の拡大図 実施形態２に係るスペーサの斜視図 電槽の垂直断面図

（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態の鉛蓄電池の概要について説明する。本鉛蓄電池は、正負の極板を、セパレータを介して積層した極板群と、前記極板群を収容する電槽と、前記極板の並び方向において、前記電槽の内側面と前記極板群との間に介挿される板状のスペーサとを備え、前記スペーサは、板面を貫通する貫通孔を有する有孔のスペーサである。この構成では、電解液が貫通孔を通じてスペーサの裏面側（電槽側）から表面側（極板群側）に移動できるので、スペーサの裏面に電解液が停留することを抑制できる。

本鉛蓄電池では、前記スペーサは、前記極板群の前記並び方向の両側に対向する一対の対向壁と、前記一対の対向壁を連結する底面壁とを有する。このようにすれば、電槽に収容した時、スペーサが倒れないから、極板群を挿入する作業が行い易く、組み立て作業性がよい。

本鉛蓄電池では、前記貫通孔を、前記対向壁と前記連結壁の双方に形成する。このようにすれば、連結壁の裏面（電槽側）に電解液が停留することも抑制できる。

本鉛蓄電池では、前記連結壁は、前記一対の対向壁の下端を連結する。このようにすれば、電槽への極板群の挿入時に、連結壁に接触して、極板群が破損するのを抑制することができる。

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図７によって説明する。
１．鉛蓄電池１
鉛蓄電池１は、例えば二輪自動車等に搭載される密閉式鉛蓄電池であり、図１〜図３に示すように、電槽２０と、極板群３０と、蓋部材６０を備え、更にスペーサ７０を備える。尚、以下の説明において、電槽２０の横幅方向をＸ方向とし、電槽２０の奥行方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。

電槽２０は上面が開放した箱型をなす。電槽２０は例えば合成樹脂製であり、槽内は、Ｘ方向に並ぶ５枚の隔壁２１により、６つのセル室２５に仕切られている。各セル室２５には、極板群３０と、スペーサ７０が配置されている。極板群３０は、図３〜図５に示すように、正極板３１Ａと、負極板３１Ｂと、セパレータ３３から構成されており、電槽２０の横幅方向（Ｘ方向）に沿って配列されている。各極板３１Ａ、３１Ｂは、格子体に活物質が充填されて構成されており、セパレータ３３を介して積層されている。極板群３０は、ストラップ４０により一体に連結されている。

セパレータ３３はガラス繊維製のマットセパレータであり、内部に含浸させることにより、電解液Ｑを保持することが出来る。セパレータ３３は、各極板３１Ａ、３１Ｂよりも大きく、両極板３１Ａ、３１Ｂ間に配置されている。セパレータ３３は電解液Ｑの保持と共に、両極板３１Ａ、３１Ｂを仕切る機能を果たす。

また、各極板３１Ａ、３１Ｂの上部には、図４に示すようにストラップ４０を接続するための耳部３２が設けられている。尚、極板３１Ａ、３１Ｂに対する耳部３２の形成位置は極性によって変えてあり、図４の例では、正極板３１Ａは図４の左側に耳部３２を設け、負極板３１Ｂは、図４の右側に耳部３２を設けている。

ストラップ４０は、図４に示すように上下方向（Ｚ方向）において、極板群３０の上方に位置している。ストラップ４０は極性ごとに設けられており、正極用のストラップ４０は、耳部３２を介して極板群３０の正極板３１Ａを連結し、負極用のストラップ４０は、耳部３２を介して極板群３０の負極板３１Ｂを連結する構造となっている。

各セル室２５に収容された各極板群３０は、隣接する極板群３０との間で、異極性のストラップ同士を連結することにより、直列に接続されている。そして、電槽２０の横幅方向の一方端に位置する正極用のストラップ４０と、電槽２０横幅方向の他方端に位置する負極用のストラップ４０にはそれぞれ極柱４５が溶接等により取り付けられている。正極側の極柱４５と負極側の極柱４５には、蓋部材６０を上下に貫通する正極端子６５Ａと、負極端子６５Ｂがそれぞれ取り付けられている。

蓋部材６０は樹脂製であって、電槽２０を閉止可能な大きさとされ、電槽２０の上面を閉止する。蓋部材６０は、電槽２０に対して振動溶接等により、全周を溶着される。蓋部材６０のＸ方向両側には端子挿通孔６３Ａ、６３Ｂが開口しており、各端子挿通孔６３Ａ、６３Ｂには、正極端子６５Ａと負極端子６５Ｂが蓋部材６０を上下に貫通して組み付けられている。

スペーサ７０は、各セル室２５内において、隔壁２１の内面２１Ａと極板群３０との間に介挿され、極板群３０をＸ方向の両側から圧迫する機能を果たす。すなわち、例えば、電槽２０のサイズを変えずに、極板群３０を構成する極板３１の枚数を減らした場合、極板群３０を圧迫する力が小さくなってしまい、電池性能に影響を及ぼす。そこで、隔壁２１の内面２１Ａと極板群３０との間にスペーサ７０を挿入して、極板群３０を圧迫する力を調整することにより、極板３１Ａ、３１Ｂが、電解液Ｑを保持したセパレータ３３と接触した状態を保つようにしている。尚、隔壁２１の内面２１Ａが、本発明の「前記電槽の内側面」の一例である。

スペーサ７０は例えばポリプロピレン等の合成樹脂製の板状部材である。スペーサ７０は、図６に示すように、一対の側壁７１Ａ、７１Ｂと底面壁７３とから構成され、断面がコの字型をなす。両側壁７１Ａ、７１Ｂは、極板３１Ａ、３１Ｂよりも一回り大きく、Ｘ方向に向かい合っている。そして、両側壁７１Ａ、７１Ｂ間の距離（Ｘ方向の距離）は極板群３０を圧迫できるように、極板群３０のＸ方向の幅よりも狭くなっている。係るスペーサ７０は、底面壁７３を下に向けた状態で、各セル室２５の内側に収容され、各側壁７１Ａ、７１Ｂが、極板群３０のＸ方向の両側に、位置する構造となっている。尚、側壁７１が本発明の「対向壁」の一例であり、底面壁７３が本発明の「連結壁」の一例である。

また、図６に示すように、スペーサ７０の各側壁７１Ａ、７１Ｂには、貫通孔７２が形成されている。貫通孔７２は、側壁７１Ａ、７１Ｂの板面を貫通しており、上下方向に長い縦長な形状をしている。貫通孔７２は側壁全面に一定の間隔で均等に設けられている。本例では、横方向は５列、縦方向は３段となっており、各側壁７１Ａ、７１Ｂに対して、貫通孔７２を１５個形成している。この貫通孔７２を設けることで以下のメリットがある。

密閉式鉛蓄電池１は、充放電反応により酸素ガスが発生することに伴って、電解液Ｑの一部がセパレータ３３の保持を外れる。すると、保持を外れてフリーになった電解液Ｑ（流動液）が、図７に示すように、側壁７１と隔壁２１との間の隙間Ｄに回り込む。しかし、貫通孔７２を設けておけば、図７中のＦ矢印で示すように、電解液Ｑが貫通孔７２を通じて、側壁７１の裏面側（隔壁２１側）から表面側（極板群３０側）に移動できるので、側壁７１の裏面側に電解液Ｑが停留することを抑制できる。しかも、貫通孔７２は、側壁７１に対して均等に設けられていることから、側壁７１の裏面側に電解液Ｑが貯まり易い場所が出来ない。

また、スペーサ７０は、側壁７１Ａ、７１Ｂに加え、底面壁７３にも、同様の貫通孔７４を形成している。そのため、電解液Ｑが貫通孔７４を通じて、底面壁７３の裏面（電槽２０側の底面）側から表面側（極板群３０側）に移動できるので、底面壁７３の裏面側に電解液が停留することを抑制することが出来る。また、スペーサ７０に底面壁７３を設けておけば、電槽２０への極板群３０の挿入時に、極板群３０が電槽１０の底面に当たって破損するのを抑制することができる。具体的な一例としては、セパレータ３３が破損して、正極板３１Ａと負極板３１Ｂが短絡するのを抑制することができる。

＜効果＞
密閉式鉛蓄電池１は、スペーサ７０の側壁７１や底面壁７３の裏面に電解液Ｑが停留することを抑制できる。そのため、充放電反応に使用可能な電解液Ｑの減少を抑えることが可能となる。また、スペーサ７０は、断面がＵ字型をしている。そのため、電槽２０に収容した時、スペーサ７０が倒れないから、極板群３０を挿入する作業が行い易く、組み立て作業性がよい。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図８、図９によって説明する。
実施形態１では、スペーサ７０を断面Ｕ字型としたが、実施形態２では、図８に示すようにスペーサ１７０を平板形状とした点が、実施形態１と相違している。スペーサ１７０は、図９に示すように、各セル室２５について２枚ずつ使用され、隔壁２１の内面２１Ａと極板群３０との間にそれぞれ介挿される。２枚のスペーサ１７０は、極板群３０を収容する空間を小さくすることで、極板群３０をＸ方向の両側から圧迫する機能を果たす。

そして、各スペーサ１７０には、実施形態１のスペーサ７０と同様に、貫通孔１７２が形成されている。そのため、実施形態１と同様に、電解液Ｑが貫通孔１７２を通じて、スペーサ１７０の裏面側（隔壁２１側）から表面側（極板群３０側）に移動できるので、スペーサ１７０の裏面側に電解液Ｑが停留することを抑制できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１、２では、密閉式鉛蓄電池１を例示したが、本発明は、液式鉛蓄電池に適用することも可能である。すなわち、液式鉛蓄電池では、隔壁２１と極板群３０との間に隙間があると、電槽２０内にて極板群３０が振動する。従って、その隙間をスペーサ７０で埋めることにより、極板群３０の振動を防止することが出来る。

そして、スペーサ７０に貫通孔７２を形成しておくことにより、スペーサ７０の裏面に停留する電解液Ｑが、貫通孔７２を通じて、スペーサ７０の裏面から表面側に移動出来る。従って、電槽２０内における希硫酸の濃度を均一化することが可能となる。また、例えば、各極板３１Ａ、３１Ｂの格子体に充填された活物質が脱落した際に、脱落した活物質が、側壁７１や底面壁７３の裏面側に移動できるため、正極板３１Ａと負極板３１Ｂとの間を短絡させるのを抑制することができる。

（２）実施形態１、２では、貫通孔７２、１７２の形状を長方形にしたが、貫通孔７２、１７２の形状は、円形など、それ以外の形状であってもよい。

（３）実施形態２では、スペーサ１７０を、セル室２５のＸ方向両側に挿入した例を示したが、板厚を２倍にして、どちらか一方にだけ、挿入する構成にしてもよい。

（４）実施形態１、２では、スペーサ７０を、一対の側壁７１Ａ、７１Ｂとこれらの下端を連結する底面壁７３で構成した例を示したが、下端に限らず、両端のいずれかを連結してもよい。

（５）実施形態１、２の電槽２０のＸ方向両側の内壁面と隔壁２１の両面とには、面から突出したリブが形成されていてもよい。これによると、密閉式鉛蓄電池においては、フリーになった電解液の流動性を高めることができ、且つ、組立時の電解液の注液効率を高めることができる。また、液式鉛蓄電池においては、電槽２０（隔壁２１）とスペーサ７０との間の電解液の流動性を高めることができ、電槽２０内における希硫酸の濃度をより均一化することができる。

１...鉛蓄電池
２０...電槽
２１...隔壁
３０...極板群
３１Ａ、３１Ｂ...極板
３３...セパレータ
７０...スペーサ
７１Ａ、７１Ｂ...側壁（対向壁）
７３...底面壁（連結壁）

Claims (4)

1. 正負の極板を、セパレータを介して積層した極板群と、
   前記極板群を収容する電槽と、
   前記極板の並び方向において、前記電槽の内側面と前記極板群との間に介挿される板状のスペーサとを備え、
   前記スペーサは、板面を貫通する貫通孔を有する有孔のスペーサである、鉛蓄電池。
2. 前記スペーサは、
   前記極板群の前記並び方向の両側に対向する一対の対向壁と、
   前記一対の対向壁を連結する連結壁とを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池。
3. 前記貫通孔を、前記対向壁と前記連結壁の双方に形成する、請求項２に記載の鉛蓄電池。
4. 前記連結壁は、前記一対の対向壁の下端を連結する、請求項２または３に記載の鉛蓄電池。

Images