JP2016201204A - 電池および電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池において、正極板あるいは負極板の表裏面に付着させるペーストの量調整のバリエーションを向上させることが可能となり、電池の用途や顧客の要望に対応して電池の設計上の自由度を向上させることを目的としている。
【解決手段】電池１は、函状の電池本体２の内部に複数の区画層が備えられ、各区画層内には、複数列に電池構成体３が内装される。各電池構成体３の正極板４と負極板５は、格子状の表裏両面に複数列の凹凸を形成して一定厚とし、該凹凸状の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池および電池の製造方法に関する。

車載用電池、各種機器のバックアップ用の電池として一般の鉛電池が広く用いられており、この種の電池としては従来様々な大きさ、構造のものが存在する。その多くは、下記特許文献１に示すように鉛合金板あるいは鉛板からなる格子状の正極板あるいは負極板の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させ、該正極板と負極板の間にセパレータを介装させてなる電池構成体を函状の電池本体の内部に複数列内装させて構成するようにしている。

特開２００２−２８９１６９号公報

こうして構成される電池においては、電池の用途や顧客の要望により、様々な形状や大きさ、さらに蓄電容量を増減させる方法が採られており、各電池メーカにおいて様々な規格のものが存在するところである。例えば、蓄電容量を増大させる場合に、函状の電池本体の大きさを大きくし、正極板や負極板の寸法や厚みを大きくしたり、正極板や負極板の表裏面に塗布し、付着させるペーストの厚みを調整するなどの方法が採用されていたところである。

そうした中、本願の発明者は、電池の用途や顧客の要望に対応し、例えば電池をコンパクトにし、正極板や負極板の表裏面に付着させるペーストの量を増大させて、電池の蓄電容量を増大させることができないか試行錯誤を行ってきたところ、電池において蓄電容量を増減させ、電池の用途や顧客の要望に対応して電池の設計上の自由度を向上させる方法を発明するに至ったところである。

すなわち本発明は、電池において、正極板あるいは負極板の表裏面に付着させるペーストの量調整のバリエーションを向上させることが可能となり、電池の用途や顧客の要望に対応して蓄電容量、体積、大きさ等を任意に設定することを可能とし、電池の設計上の自由度を向上させることを目的としている。

本発明の請求項１に係るものは、鉛合金板、鉛板その他の金属板からなる格子状の正極板あるいは負極板の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させ、該正極板と負極板の間にセパレータを介装させてなる電池構成体を函状の電池本体の内部に複数列内装させて構成してなる電池にあって、格子状の正極板あるいは負極板の表裏両面に複数列の凹凸を形成して一定厚とし、該凹凸状の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係るものは、請求項１において、正極板あるいは負極板は、網目状の鋳造格子あるいは打ち抜き格子、またはエキスパンド格子のいずれかとしたものである。

本発明の請求項３に係るものは、鉛合金板、鉛板その他の金属板からなる格子状の正極板あるいは負極板の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させ、該正極板と負極板の間にセパレータを介装させてなる電池構成体を函状の電池本体の内部に複数列内装させて構成してなる電池の製造方法にあって、格子状の正極板あるいは負極板を表面に凸状からなる突起と、対向する状態で表面に凹状からなる窪みを複数列備えて構成される型材間でプレスし、正極板あるいは負極板の表裏両面に複数列の凹凸を形成して一定厚として、該凹凸状の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させ、電池構成体としての正極板あるいは負極板を製造することとしている。

本発明の請求項４に係るものは、請求項３において、正極板あるいは負極板は、網目状の鋳造格子あるいは打ち抜き格子、またはエキスパンド格子のいずれかとしたものである。

本発明の請求項５に係るものは、請求項３あるいは請求項４のいずれかにおいて、正極板あるいは負極板のそれぞれは、格子状の正極板あるいは負極板のうち、孔の開いていない部分が型材の表面に凸状からなる突起と、対向する状態で表面に凹状からなる窪み部分に位置決めされ、各型材間でプレスさせて正極板あるいは負極板の表裏両面に複数列の凹凸を形成することとしたものである。

本発明によれば、電池において、格子状の正極板あるいは負極板の表裏両面に複数列の凹凸を形成して一定厚とし、該凹凸状の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させることとしたため、形成する凹凸の大きさ、凹凸の形成による正極板あるいは負極板の厚みを変化させ、表裏面に付着させるペーストの量調整のバリエーションを向上させることが可能となり、電池の用途や顧客の要望に対応して蓄電容量、体積、大きさ等を任意に設定することを可能とし、電池の設計上の自由度を向上させることができる効果がある。

本発明の実施形態に係る電池の一部破断の斜視図である。 本発明の実施形態に係る電池に内装され、電池構成体を構成する格子状の正極板あるいは負極板のうち、網目状の鋳造格子あるいは打ち抜き格子の構造を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る電池に内装され、電池構成体を構成する格子状の正極板あるいは負極板のうち、網目状のエキスパンド格子の構造を示す正面図である。 （Ａ）は図２に示す網目状の鋳造格子あるいは打ち抜き格子からなる正極板あるいは負極板をプレスし、表裏両面に複数列の凹凸を形成する型材のうち、上型を下面より観た正面図、（Ｂ）は上型部分を（Ａ）のＢ−Ｂ線部分で切断し、正極板あるいは負極板をプレスする型材の上型と下型を示す断面図である。 （Ａ）は図３に示す網目状のエキスパンド格子からなる正極板あるいは負極板をプレスし、表裏両面に複数列の凹凸を形成する型材のうち、上型を下面より観た正面図、（Ｂ）は上型部分を（Ａ）のＢ−Ｂ線部分で切断し、正極板あるいは負極板をプレスする型材の上型と下型を示す断面図である。 図２に示す網目状の鋳造格子あるいは打ち抜き格子からなる正極板あるいは負極板に対し、上型あるいは下型からなる型材の凸状からなる突起部分に位置決めさせ、各型材間でプレスさせる部分を示す正面図である。 図３に示す網目状のエキスパンド格子からなる正極板あるいは負極板に対し、上型あるいは下型からなる型材の凸状からなる突起部分に位置決めさせ、各型材間でプレスさせる部分を示す正面図である。 正極板あるいは負極板を上型と下型からなる型材間でプレスする前の状態を示す拡大断面図である。 正極板あるいは負極板を上型と下型からなる型材間でプレスした状態を示す拡大断面図である。 上型と下型からなる型材間でプレスし、表裏両面に複数列の凹凸を形成した正極板あるいは負極板の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させた状態を示す断面図である。

本発明の実施形態に係る電池の一部破断の斜視図である。図１において、電池１は、函状の電池本体２の内部に複数の区画層が備えられ、各区画層内には、複数列に電池構成体３が内装される。各電池構成体３は正極板３Ａと負極板３Ｂの間にセパレータ４を介装させてなる。電池本体２の内部において、複数列からなる電池構成体３が内装される各区画層には電解液（希硫酸等）が貯溜され、区画層内への電解液の充填は電池１の上面にそれぞれ備えられるキャップ５を取り外し、キャップ５を取り外した部分に備えられる開口より行うようにしている。

電池構成体３を構成する正極板３Ａと負極板３Ｂのそれぞれは、各鉛合金板、鉛板その他の金属板から構成され、またセパレータ４は強化繊維、合成樹脂にて構成される。また、電池本体２は合成樹脂材等により形成される。実施形態において、正極板４と負極板５のそれぞれは、図２あるいは図３に示すように全体網目を備えた格子状からなり、電池本体２の各区画層内に内装される格子状の正極板３Ａと負極板３Ｂの表裏両面にはそれぞれ対応する活物質で構成されるペーストが塗布する状態で付着される。

電池構成体３を構成する格子状の正極板３Ａと負極板３Ｂとしては、図２に示す網目状からなる鋳造格子あるいは打ち抜き格子、図３に示す網目状からなるエキスパンド格子などが用いられ、すなわち正極板３Ａと負極板３Ｂのそれぞれは、表裏両面を貫通する孔部を複数列にわたり開口させてなる。

電池構成体３を構成する格子状の各正極板３Ａと負極板３Ｂのそれぞれは、上部において舌片６が備えられ、この舌片６は電池本体２の各区画層内に内装された状態において、正極板３Ａの舌片６同士あるいは負極板３Ｂの舌片６同士が相互に接続されることとなり（不図示）、こうして相互に接続される正極板３Ａの舌片６同士は電池１の上面における正極端子７に接続され、また相互に接続される負極３Ｂの舌片６同士は電池１の上面における負極端子８に接続される。

各区画層内に内装され、電池構成体３を構成する格子状の各正極板３Ａと負極板３Ｂのそれぞれは、図２に示す網目状からなる鋳造格子あるいは打ち抜き格子の場合、図４に示すように格子状の正極板３Ａあるいは負極板３Ｂに対し、表面（下面）に凸状からなる突起１０を複数列備えて構成される上型９Ａと、上型９Ａに対向配置される下型９Ｂとからなる型材９間でプレスされる。すなわち、図２に示す正極板３Ａあるいは負極板３Ｂは、図４の（Ｂ）に示すように上型９Ａ、下型９Ｂ間に矢印Ｘ１方向に挿入して位置決めされ、上型９Ａ、下型９Ｂ間で挟圧されるようにしてプレスされ、格子状の正極板４あるいは負極板５の表裏両面に複数列の凹凸を形成し、各正極板３Ａあるいは負極板３Ｂが一定厚になるよう成形される。

ここで上型９Ａ、下型９Ｂからなる型材９のうち、上型９Ａは図４の（Ａ）に示す上型９Ａを下面より観た正面図に示すように表面（下面）に凸状からなる円形の突起１０をランダムに複数列備えて構成される。一方、下型９Ｂは上型９Ａの突起１０に対向する状態で表面に凹状からなる円形の窪み１１が備えられる。すなわち、上型９Ａ、下型９Ｂからなる型材９間でプレスされる格子状の正極板４あるいは負極板５は、格子状の正極板３Ａあるいは負極板３Ｂのうち、孔の開いていない非開口部分が型材９の表面に凸状からなる突起１０と、対向する状態で表面に凹状からなる窪み１１の部分間に位置決めされるようにし、図６に示すように正極板３Ａ、負極板３Ｂの孔の開いていない非開口部分が円形の突起１０と窪み１１の部分間で挟圧され、プレスされて各正極板３Ａあるいは負極板３Ｂが一定厚になるよう成形されるようにしている。

同様に各区画層内に内装され、電池構成体３を構成する格子状の各正極板３Ａと負極板３Ｂのそれぞれが、図３に示す網目状のエキスパンド格子の場合、図5に示すように格子状の正極板３Ａあるいは負極板３Ｂに対し、表面（下面）に凸状からなる突起１２を複数列備えて構成される上型１３Ａと、上型１３Ａに対向配置される下型１３Ｂからなる型材１３間でプレスされる。すなわち、図２に示す正極板３Ａあるいは負極板３Ｂは、図５の（Ｂ）に示す上型１３Ａ、下型１３Ｂ間に矢印Ｘ２方向に挿入して位置決めされ、上型１３Ａ、下型１３Ｂ間で挟圧されるようにしてプレスされ、格子状の正極板３Ａあるいは負極板３Ｂの表裏両面に複数列の凹凸を形成し、各正極板３Ａあるいは負極板３Ｂが一定厚になるよう成形される。このように上型１３Ａと下型１３Ｂからなる型材１３でプレスされ、成形される正極板３Ａと負極板３Ｂのそれぞれは、従来の平板状極板（正極板、負極板）と比較し、全体に凹凸を備えることとしたため、剛性力が増大することとなり、強度が向上されることとなる。

ここで上型１３Ａ、下型１３Ｂからなる型材１３のうち、上型１３Ａは図５の（Ａ）に示す上型１３Ａを下面より観た正面図に示すように表面に凸状からなる円形の突起１２をランダムに複数列備えて構成される。一方、下型１３Ｂは上型１３Ａの突起１２に対向する状態で表面に凹状からなる円形の窪み１４が備えられる。すなわち、上型１３Ａ、下型１３Ｂからなる型材１３間でプレスされる格子状の正極板３Ａあるいは負極板３Ｂは、格子状の正極板３Ａあるいは負極板３Ｂのうち、孔の開いていない非開口部分が型材１３の表面に凸状からなる突起１２と、対向する状態で表面に凹状からなる窪み１４の部分間に位置決めされるようにし、図７に示すように正極板３Ａ、負極板３Ｂの孔の開いていない非開口部分が円形の突起１２と窪み１４の部分間で挟圧され、プレスされて各正極板３Ａあるいは負極板３Ｂが一定厚になるよう成形されるようにしている。

図４に示すように正極板３Ａあるいは負極板３Ｂが、下面に複数列に突起１０を備えた上型９Ａ、上面に突起１０と対向する状態で複数列に窪み１１を備えた下型９Ｂからなる型材９間で挟圧されるようにしてプレスされ、また図５に示すように正極板３Ａあるいは負極板３Ｂが、下面に複数列に突起１２を備えた上型１３Ａ、上面に突起１２と対向する状態で複数列に窪み１４を備えた下型１３Ｂからなる型材１３間で図８の矢印Ｙ方向に挟圧され、プレスされると、正極板３Ａあるいは負極板３Ｂは図８に示すプレス前の状態から図９に示す状態に塑性変形されることになる。

こうして型材９あるいは型材１３間でプレスされ、図９に示すように表裏両面に複数列の凹凸を形成して一定厚Ｔとされた正極板３Ａあるいは負極板３Ｂに対しては、該凹凸状の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペースト１５が塗布されるように付着される。すなわち、ペースト１５は、図１０に示すように電池構成体としての正極板３Ａあるいは負極板３Ｂの凹状をなす部分Ｐの部分の他、図２に示す網目状からなる鋳造格子あるいは打ち抜き格子の場合に表裏両面を貫通する孔部Ｑの部分、図３に示す網目状からなるエキスパンド格子の場合に表裏両面を貫通する孔部Ｑの部分にも充填されて付着されることになり、従来の平板状の正極板３Ａ、負極板３Ｂに対してペースト１５を付着させた場合に比較して多量のペースト１５をその表裏両面に付着させることが可能となる。

なお、正極板３Ａの表裏両面に付着されるペーストとしては、二酸化鉛などがあり、また負極板３Ｂの表裏両面に付着されるペーストとしては、海綿状鉛などがある。

上記実施形態によれば、電池１において、格子状の正極板３Ａあるいは負極板３Ｂの表裏両面に複数列の凹凸を形成して一定厚Ｔとし、該凹凸状の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペースト１５を付着させることとしたため、形成する凹凸の大きさ、凹凸の形成による正極板３Ａあるいは負極板３Ｂの厚みを変化させ、表裏面に付着させるペースト１５の量調整のバリエーションを向上させることが可能となり、電池の用途や顧客の要望に対応して電池の設計上の自由度を向上させることができる。また上型９Ａ，１３Ａと下型９Ｂ，１３Ｂからなる型材９，１３において、形成される突起１０，１２の高さや窪み１１，１４の深さ、さらに型材９，１３間によるプレス圧を調整することによっても正極板３Ａあるいは負極板３Ｂの表裏両面に複数列の凹凸の大きさを変化させることが可能となり、表裏面に付着させるペースト１５の量調整が可能となる。なお、突起１０，１２や窪み１１，１４の形状に関しては、図４，図５に示すような円形に限るものではなく、多角形、楕円形など様々なものが適用可能とされる。

上記実施形態によれば、上型９Ａ，１３Ａの下面において突起１０，１２を、下型９Ｂ，１３Ｂの上面において窪み１１，１４を形成し、こうして形成させる型材９，１３間で正極板３Ａあるいは負極板３Ｂをプレスし、その表裏両面に複数列の凹凸を形成するようにしているが、上型９Ａ，１３Ａの下面において窪みを、下型９Ｂ，１３Ｂの上面に突起を形成し、こうして形成させる型材９，１３間で正極板３Ａあるいは負極板３Ｂをプレスし、その表裏両面に複数列の凹凸を形成するようにしてもよい。

また上記実施形態によれば、上型９Ａ，１３Ａ、下型９Ｂ，１３Ｂからなる各型材９，１３間でプレスされる格子状の正極板３Ａあるいは負極板３Ｂは、格子状の正極板３Ａあるいは負極板３Ｂのうち、孔の開いていない非開口部分が型材９，１３の表面に凸状からなる突起１０，１２と、対向する状態で表面に凹状からなる窪み１１，１４の部分間に位置決めされるようにし、図６あるいは図７に示すように正極板３Ａ、負極板３Ｂの孔の開いていない非開口部分が円形の突起１０，１２と窪み１１，１４の部分間で挟圧され、プレスされるようにしているが、必ずしもこうした位置決めを行うことなく、各正極板３Ａあるいは負極板３Ｂを型材９，１３間でランダムに配設し、プレスして一定厚になるよう成形されるようにしてもよい。

本発明に係る電池および電池の製造方法によれば、電池の用途や顧客の要望に対応し、例えば電池をコンパクトにし、正極板や負極板の表裏面に付着させるペーストの量を増大させて、電池の蓄電容量を増大させることも可能となり、車載用電池、各種機器のバックアップ用の電池の設計上の自由度を向上させることが可能となる。

１ 電池
２ 電池本体
３ 電池構成体
３Ａ 正極板
３Ｂ 負極板
４ セパレータ
５ キャップ
６ 舌片
７ 正極端子
８ 負極端子
９Ａ，１３Ａ 上型
９Ｂ，１３Ｂ 下型
９，１３Ｂ 型材
１０，１２ 突起
１１，１４ 窪み
１５ ペースト

Claims (5)

1. 鉛合金板、鉛板その他の金属板からなる格子状の正極板あるいは負極板の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させ、該正極板と負極板の間にセパレータを介装させてなる電池構成体を函状の電池本体の内部に複数列内装させて構成してなる電池にあって、
   格子状の正極板あるいは負極板の表裏両面に複数列の凹凸を形成して一定厚とし、該凹凸状の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させたことを特徴とする電池。
2. 正極板あるいは負極板は、網目状の鋳造格子あるいは打ち抜き格子、またはエキスパンド格子のいずれかである請求項１に記載の電池。
3. 鉛合金板、鉛板その他の金属板からなる格子状の正極板あるいは負極板の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させ、該正極板と負極板の間にセパレータを介装させてなる電池構成体を函状の電池本体の内部に複数列内装させて構成してなる電池の製造方法にあって、
   格子状の正極板あるいは負極板を表面に凸状からなる突起と、対向する状態で表面に凹状からなる窪みを複数列備えて構成される型材間でプレスし、正極板あるいは負極板の表裏両面に複数列の凹凸を形成して一定厚として、該凹凸状の表裏面にそれぞれ活物質で構成されるペーストを付着させ、電池構成体としての正極板あるいは負極板を製造することとしてなる電池の製造方法。
4. 正極板あるいは負極板は、網目状の鋳造格子あるいは打ち抜き格子、またはエキスパンド格子のいずれかである請求項３に記載の電池の製造方法。
5. 正極板あるいは負極板のそれぞれは、格子状の正極板あるいは負極板のうち、孔の開いていない部分が型材の表面に凸状からなる突起と、対向する状態で表面に凹状からなる窪み部分に位置決めされ、各型材間でプレスさせて正極板あるいは負極板の表裏両面に複数列の凹凸を形成することとした請求項３あるいは請求項４のいずれかに記載の電池の製造方法。