JP3379129B2 - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

密閉形鉛蓄電池

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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、密閉形鉛蓄電池に関
し、更に詳細には、モノブロック電槽を用いた密閉形鉛
蓄電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】密閉形鉛蓄電池は、メンテナンスを不要
にする特徴により広い用途で使われており、近年特に大
容量化への需要も拡大している。
【0003】従来のフリーな電解液が存在する電池の場
合では、大容量化は高さ方向への拡大により容易に行な
うことができ、単セルで単電池(鉛蓄電池の場合は2ボ
ルト)を構成していた。
【0004】一方、密閉形鉛蓄電池においては、電池の
高さを高くすると、電解液を含浸するセパレータ中にお
ける電解液濃度の成層化現象が発生し、極板上下で性能
にアンバランスが生じ、寿命を早期に劣化させてしまう
問題があった。このため、セパレータの材質や処理方法
を検討して、保液能力を向上させる改良がなされてきた
が、高さ方向への電解液の吸い上げ能力には自ずと限界
があり、密閉形鉛蓄電池の高さは制限されていた。
【0005】このように、密閉形鉛蓄電池では、高さ制
限があるため、複数セルを並列接続して大容量化する方
法を採用し、複数セルを隔壁を介して一体に成形したモ
ノブロック電槽を用いて単電池を構成する方策が採られ
るようになってきた。
【0006】しかし、用途に応じた種々の容量が要望さ
れるため、一定のモノブロック電槽を用いて容量を種々
変化させた電池を作製せねばならなかった。このため、
セル寸法を、電槽へ収納される最大厚さ(極板配列方向
の厚さ)の極板群の厚さより大きくして、電槽の汎用性
を図っていた。そして、このことにより一般に極板群が
セル寸法より小さくなることにより生ずる不要な空間を
埋める目的と、電池使用中に生じる極板の膨張により、
各セル間で極板群の圧力が変動したり、電池外観が変形
することを極力抑制する目的で、極板群の電槽の外壁側
にスペーサを配置していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、更なる
大容量化に伴い、極板群の極板の枚数を増加させること
により、使用中の極板膨張に起因する極板群圧力が増大
すると、その圧力の増大が一定でないため、セル間で極
板群圧力に差異が生じ、その結果、電池性能が急速に悪
化してしまうという問題があった。また、上記セル間で
の極板群圧力の差異により内部の隔壁の変形という事態
が生じ、これにより更に各セル間での極板群圧力に差が
でき、性能の劣化を生じさせるという結果になってい
た。
【0008】そこで、本発明は、隔壁変形等を防止する
ことにより、各セルの極板群の圧力を一定に保ち、極板
群圧力の不均一化に起因する電池性能劣化を極力抑制す
ることのできる密閉形鉛蓄電池を提供することを目的と
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の密閉形鉛蓄電池
は、隔壁を介して接する少なくとも2つのセルを有する
モノブロック電槽を備え、これらのセル内空間には、極
板が前記隔壁と平行になるようにして極板群が収納され
ている密閉形鉛蓄電池において、前記隔壁の厚みを前記
電槽の外壁厚みよりも薄く構成するとともに、前記隔壁
と極板群との間には、発泡合成樹脂体からなるスペーサ
が配されていることを特徴とするものである。
【0010】なお、1セルを長方形としたとき、極板群
の配列方向が長辺となるようにされていることが望まし
い。また、スペーサは、発泡合成樹脂体で形成されてい
ることが望ましい。
【0011】
【作用】一般に、電槽外壁は電池外部からの耐衝撃性を
得るため、機械的強度が必要であることから、比較的厚
く形成され、隔壁はこの外壁よりも薄く形成されてい
る。このため、スペーサを隔壁側に配置することによ
り、従来隔壁自体に頼っていた極板群圧力調整機能をス
ペーサに分担させることができるとともに、隔壁の両側
にスペーサを配置した構造が得られるため、隔壁は両側
から比較的均一に加圧されてバランスを保つことができ
る。すなわち、単電池内で発生する圧力を対称的にする
ことが可能となり、各セル間は同様な条件下に置かれる
ようになり、性能劣化を抑制することができるととも
、スペーサを発泡合成樹脂体で形成すれば、極板群の
一箇所に発生した圧力も、スペーサの当該部分のみで吸
収することができ、1つのセル内で圧力問題を解決する
ことができる。
【0012】
【実施例】以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好ま
しい実施例による密閉形鉛蓄電池について説明する。
【0013】図1は、1セル分を破截して示した密閉形
鉛蓄電池の正面図、図2は、図1の密閉形鉛蓄電池の蓋
を取った状態で示した平面図である。
【0014】図において、符号1は電槽を示し、この電
槽1は、電槽外壁2内に、隔壁3の2側面を介して隣接
配置され、田の字状となった4つのセル4により構成さ
れたモノブロック形状となっている。電槽全体はABS
樹脂を用いて形成され、電槽外壁2は比較的厚く、隔壁
3は比較的薄く形成されている。
【0015】上記各セル4内には、極板群5がそれぞれ
収納されており、各極板群5は、それぞれ複数枚の正極
板6、負極板7および正極板6と負極板7とを隔離する
セパレータ8からなっている。
【0016】密閉形鉛蓄電池の1セルが375Ahの容
量を持つように構成する場合、極板群において、極板
は、正負ともに縦230mm、横140mmで、厚みを
正極で4mm、負極で2.4mmとされ、正極板6が1
5枚、負極板7が16枚とする。これらの極板に用いる
格子体はいずれも0.05〜0.1%のカルシウム、1
%以下の錫を含有する鉛合金である。
【0017】上記セパレータ8は、直径が5μm以下の
ガラス繊維を主体として構成されており、縦243m
m、横150mm、厚み2.5mmの寸法形状で、若干
の無機物粉末や合成樹脂を含有したもので、電解液であ
る希硫酸との濡れ性に優れるものとして形成されてい
る。
【0018】正極板6は正極板同士、負極板7は負極板
同士、例えば純鉛で形成されるストラップ9、10で接
続されている。ストラップ9、10には、それぞれ例え
ば約2.5%錫含有鉛合金で形成される極柱11、12
が溶接等によって取り付けられている。以上によって極
板群5が構成される。
【0019】上記各極板群5の両端の負極板7の外方に
は、例えば厚さ0.5〜2.0mm程度の抄紙タイプの
保護板(図示せず)が配置され、極板群を保護してい
る。
【0020】以上の構造の極板群5の極板の配置方向
は、各セル4の長辺に沿う方向とされており、各極板群
5の該極板の配置方向の厚みは、各セル4の長辺の長さ
より小さくされ、セル4内に上記隔壁3に隣接して空間
13が形成されるようになっている。この空間13に
は、スペーサ14が配置されている。上記スペーサ14
は、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンとの共重合
体のような強度を有した合成樹脂板や、発泡ウレタンや
発泡スチロール等の機械的強度を有した発泡体板で構成
される。
【0021】以上の構成により、使用時に生ずる正極板
6の膨張に起因する極板群の圧力変化は、電槽外壁2側
ではそれ自身の厚みにより吸収し、一方、隔壁3側で
は、スペーサ14により吸収する。これによって、各セ
ル4における極板群の圧力を良好に調整する。
【0022】さらに、スペーサ14上記のような発泡
体で形成されているため、極板群に局部的に発生した圧
力をその部分のみで吸収することができ、全体に影響を
及ぼすようなことがない。
【0023】以上のように構成された、すなわち極板群
5、および隔壁3側にスペーサ14を収納した電槽1
と、下記する構造の蓋15とを、例えばエポキシ系の接
着性充填材を用いて一体化させ、密閉形鉛蓄電池を構成
する。
【0024】上記蓋15には、それと一体的に、例えば
錫約3%を含有した鉛合金で形成される鉛ブッシング1
6が設けられている。上記極柱11、12は、このブッ
シング16を貫通して電池外部に突出しており、その外
端には、それぞれ正極外部端子17、負極外部端子18
が溶接等により取り付けられている。正極外部端子1
7、負極外部端子18は、強度が必要であり、そのた
め、アンチモンを約5%程度含有している。最後に、4
つの上記正極外部端子17、および4つの負極外部端子
18は、それぞれ同極同士で接続桿19、20で並列接
続されて、2ボルトで1500Ahの電池を構成する。
なお、各セルには、大気中の酸素を遮断する安全弁21
が各セルについて設けられている。
【0025】次に、スペーサ14としては同じものを用
いて、本発明に従い隔壁側に配置した場合と、従来のよ
うに電槽外壁側に配置した電池を試作して、評価試験を
実施した。なお評価電池は上記の構成で四セル並列接続
した1500Ahの容量を有したものを25℃の恒温室
において150アンペアの定電流で終止電圧1.8ボル
トまで放電し、2.28ボルトの定電圧で最大電流15
0アンペアで25時間充電する操作を繰り返し規定容量
の80%を維持できない時点まで行った。この結果、従
来例の電池でNo.8の3セルが83サイクルで規定容量
80%になり、この時点ですべての寿命試験を打ち切
り各セルの容量を測定した。その結果を表1に示した。
【0026】
【表1】
【0027】なお、表中セルNo. は図3に示した平面図
で左側+接続悍で上がNo. 1セル、下がNo. 2セル、右
側+接続悍で上がNo. 3セル、下がNo. 4セルとした。
そして容量維持率は正規の容量を100とした指数で表
示した。
【0028】これらの結果より明らかなように、本発明
によるものは従来方式に比べ各セルの容量維持率も良
く、セル間のバラツキも少ない結果が得られた。この時
点で電池を分解調査したところ、極板群の対向するセル
隔壁の厚みは試験前に2mm、長さ157mmであった
のに対し、セル隔壁の湾曲を含む厚みは従来方式のスペ
ーサ位置では5.5mmであったにもかかわらず、本発
明では2.5mmであり、試験前のセル隔壁の厚みとほ
ぼ同じで極板群圧が一定に加わっていたことを示してい
た。
【0029】このようにスペーサを隔壁側に配置させセ
ル内の極板群圧を均一化することにより、単セル間の容
量差を最小限にすることができ、モノブロック電槽を用
い複数セルを並列接続しても寿命が長く安定した大容量
電池を得ることが可能となった。
【0030】なお、図2において極板群の極板配送方向
は長方形セルの長辺方向としているのは、隔壁変形を少
なくするには、隔壁の長さが短いほうが有利であること
は言うまでもなく、本発明を長辺の隔壁に適応させても
同様な効果は得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による密閉形鉛蓄電池の一部破
截正面図である。
【図2】図1に示した密閉形鉛蓄電池の蓋を取り外して
示した平面図である。
【図3】蓋の上面を示す平面図である。
【符号の説明】 1 電槽 2 電槽外壁 3 隔壁 4 セル 5 極板群 6 正極板 7 負極板 8 セパレータ 14 スペーサ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−250974(JP,A) 特開 昭63−195955(JP,A) 実開 昭63−87773(JP,U) 実開 昭55−151075(JP,U) 実開 平4−15157(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/12 H01M 2/02 H01M 2/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 隔壁を介して接する少なくとも2つのセ
    ルを有するモノブロック電槽を備え、これらのセル内空
    間には、それぞれ複数枚の正極板および負極板が前記隔
    壁と平行になるようにしてセパレータを介して積層され
    た極板群が収納された密閉形鉛蓄電池において、前記隔
    壁の厚みを前記電槽の外壁厚みよりも薄く構成するとと
    もに、前記隔壁と極板群との間に発泡合成樹脂製のスペ
    ーサが配されていることを特徴とする密閉形鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】 1セルを長方形としたとき、極板群の配
    列方向が長辺となるようにされた請求項1の密閉形鉛蓄
    電池。
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