JP3642342B2

JP3642342B2 - 湿式二次電池

Info

Publication number: JP3642342B2
Application number: JP11678492A
Authority: JP
Inventors: 祥浩中沢; 義訓三田; 雅雄小川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-08-22
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JPH05129014A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は湿式二次電池に関するものであり、特に、高寿命化を得ることのできる湿式二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動式車両の駆動モータのエネルギ源、又は内燃機関を搭載した車両の内燃機関始動用、若しくは灯火用等の電源として、化学的作用により再充電を行い、繰り返して電源として利用することのできる湿式二次電池が用いられている。
【０００３】
このような湿式二次電池には、例えば陽極としてニッケル（Ｎｉ）を用い、陰極として亜鉛（Ｚｎ）を用いたニッケル−亜鉛電池がある。この電池の通常の反応を化１に示す。
【０００４】
【化１】

また、充電末期においては、化２のような反応となる。
【０００５】
【化２】

この充電末期にニッケル極より発生する酸素ガスは、極間電位の上昇に伴うものであり、このようにニッケル極に流れる電気量が酸素ガス発生に費やされた分だけ、充電電気量が減少する。一方、ニッケル極で発生した酸素ガスを亜鉛極が吸収しない場合には、亜鉛極は充電電気量が流れた分だけ、充電を受け入れるためにニッケル極より過充電となる。これにより亜鉛極活物質が消費され、当該湿式二次電池が短寿命となる。
【０００６】
このような不具合を解消するためには、当該湿式二次電池を密閉式として、ニッケル極で発生した酸素ガスを亜鉛極で吸収させれば良い。このような構成により、過充電によってできた充電活物質が放電活物質に変更され、そして、ニッケル、亜鉛両極での充電量が同一値にバランスし、これにより高寿命化を図ることができる。
【０００７】
しかし、このような構成でも、亜鉛極で発生する析出物が成長してニッケル極にまで達すると、セル内短絡を生じ、当該湿式二次電池がその機能を果たすことができなくなる。
【０００８】
したがって、このようなセル内短絡を防止するために、イオンは透過しながらも亜鉛析出物質の透過は防ぐような物理的強度を有し、かつガス透過性には乏しい、親水性イオン透過膜により形成されたセパレータを、ニッケル極及び亜鉛極間に配置している。このような湿式二次電池は、例えばＰＣＴに基づく国際公開ＷＯ８４／００６４２号に記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、セパレータはガス透過性に乏しいので、酸素ガスの吸収反応は、亜鉛極の、ケース内で露出している外周部分でのみ行われることになる。これにより亜鉛極の反応分布の偏りを起こし、放電活物質及び充電活物質が亜鉛極板上で偏在することになって、対向するニッケル極に対して実質的に放電面積が減少することになり、これにより放電容量が減少し、寿命が低下する。
なお、このような問題点を解決するために、特開昭５８−１６３１４２号公報では、イオンは透過しながらも亜鉛析出物質の透過は防ぐ親水性イオン透過膜と、ガス透過性を有するポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系の多孔膜とを組み合わせてセパレータを構成する技術が開示されている。しかしながら、このようなセパレータ構造では、セパレータ材を２種類用意しなければならず、またセパレータの厚みが増して電池の小型化が妨げられるという問題が新たに発生する。
【００１０】
また、極板（例えば陽極）を、電解液を含浸させた保液紙で巻回することにより、両極板に対して電解液を供給するタイプの湿式二次電池においては、充放電を繰り返すことにより、電解液が保液紙から漏出し、該保液紙とセルケースの間に移動することがある。この電解液の移動により、電極の表面に部分的に電解液の枯れが生じることがあり、これによっても寿命が低下する。
【００１１】
本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、放電容量の減少や電解液の枯れ等を防止し、これにより高寿命を得ることのできる湿式二次電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の問題点を解決するために、本発明は、親水性イオン透過膜により形成されたセパレータの複数箇所に、撥水性ガス透過膜を配置するようにした点に特徴がある。
【００１４】
【作用】
親水性イオン透過膜により形成されたセパレータの複数箇所に撥水性ガス透過膜を配置することにより、陽極で発生される酸素ガスがセパレータ自身をほぼ均一に通過して陰極に達し、陰極での酸素ガス吸着反応が平準化する。
【００１６】
【実施例】
以下に図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図３は本発明の一実施例の一部破断斜視図である。同図において、セルケース４２内には、複数の亜鉛極（陰極）１０５及びニッケル極（陽極）１０６が交互に配置されている。同図では、亜鉛極１０５及びニッケル極１０６は、それぞれ３枚及び２枚示されているが、それ以上の枚数であっても良い。
【００１７】
ニッケル極１０６には、電解液を含浸させた保液紙１０７が２層以上となるように巻回されていて、最外層の保液紙１０７の内側にはセパレータ１０１が巻回されている。前記セパレータ１０１、及び必要に応じて保液紙１０７は、それぞれニッケル極１０６の集電極１０６Ａのみが露出するように、その上下部分が溶着等により固着されている。なお、前記上下部分の溶着は省略されても良い。
【００１８】
符号１１２はセルケース４２を密封するセルカバー、５３は該セルカバー１１２に設けられ、セルケース４２内で発生したガスを排出する圧力排気弁である。また符号１０５Ａは亜鉛極１０５の集電極である。
【００１９】
図１はセパレータ１０１の平面図、図２はセパレータ１０１の要部拡大断面図である。各々の図において、セパレータ１０１は、親水性イオン透過膜１０２と、該親水性イオン透過膜１０２に部分的に形成された複数の開口部１０２Ａお塞ぐように固着された撥水性（疎水性）ガス透過膜１０３とより構成されている。
【００２０】
親水性イオン透過膜１０２は、ポリエチレン、ポリプロピレン等を発泡又は機械的な引き伸しによりスポンジ状に形成された耐アルカリ性を有する微孔性ポリオレフィン系の多孔膜であり、界面活性材が塗付又は充填されている。撥水性ガス透過膜１０３もスポンジ状の耐アルカリ性を有する多孔膜であるが、界面活性材は用いられていない。
【００２１】
前記親水性イオン透過膜１０２には小径（例えば６［ｍｍ］程度）の開口部１０２Ａが形成されていて、該開口部１０２Ａに撥水性ガス透過膜１０３が、例えば熱溶着により固着されている。符号１０４は溶着部である。
【００２２】
このように形成されたセパレータ１０１を用いれば、親水性イオン透過膜１０２の作用により電極反応上重要なイオン透過性を十分に確保でき、また過充電時にニッケル極で発生する酸素ガスが撥水性ガス透過膜１０３を通過することによりガス反応も平準化し、亜鉛極１０５の反応面積の縮小防止を図ることができる。また、撥水性ガス透過膜１０３は電解液を近付けず、亜鉛析出物も成長しないので、親水性イオン透過膜１０２と同様に、亜鉛析出物によるセル内短絡を防止できる。
【００２３】
なお、セパレータ１０１は、親水性イオン透過膜１０２と撥水性ガス透過膜１０３との複合構造であれば、それらの材料や断面の構造、あるいは親水性イオン透過膜１０２に形成される開口部１０２Ａの形状、径あるいはその個数（換言すれば撥水性ガス透過膜１０３の形状、大きさや個数）等は、前記の実施例のみに限定されない。また、このセパレータは、ニッケル−亜鉛電池以外の電池に用いられても良いことは当然である。
【００２４】
ところで、図３に示したような、セパレータを有し、保液紙を電極の周囲に巻回することにより電極群に対して電解液を供給するタイプの湿式二次電池においては、セパレータが微孔膜でＨ2 Ｏの透過が困難であるため、充放電時におけるＨ2 Ｏの生成あるいは消費は電極ごとに行われるようになる。したがって、特に充電末においては、ニッケル極側では生成されたＨ2 Ｏによって湿潤状態となり、電解液の水素イオン濃度が低下する。一方、亜鉛極側ではＨ2 Ｏが消費され、主に電極板の外周部が乾燥状態となって水素イオン濃度が高くなる。
【００２５】
このような現象が起こると、ニッケル極においては、極板周辺に溶解した亜鉛イオンが析出し易くなったり、Ｏ2 ガス、Ｈ2 ガスが多量に発生したりする。また、亜鉛極側では、ニッケル極で発生したＯ2 ガスの直接吸収反応が乾燥状態の電極外周部で起こって活物質の偏在が発生したり、電解液、活物質、Ｏ2 ガスの入ってくる三相界面が活性状態となり、他の部分と比較して電気化学的にアンバランスが生じたり、更には、電解液の水素イオン濃度が上昇するために亜鉛の溶解が加速され、電極から活物質が溶出するので電極が物理的に薄くなって電極間の構成圧力が減少し、ニッケル極、亜鉛極の集電能力の低下、活物質の脱落、内部抵抗の増加、温度上昇といった、電池容量の低下を助長する現象が複合的に発生してしまう。
【００２６】
これに対して、図４に示されるように、電極群及びセルケース４２及びセルカバー１１２の間に補液層１０９，１１０を設けることにより、電解液の移動が緩和でき、電解液の枯れを防止することができる。
【００２７】
図４は本発明の他の実施例の断面図である。同図において、図１と同一の符号は、同一又は同等部分をあらわしているので、その説明は省略する。この実施例は、図３に示された湿式二次電池の、亜鉛極１０５及びニッケル極１０６（保液紙１０７及びセパレータ１０１が巻かれたニッケル極１０６）とセルケース４２及びセルカバー１１２との間に、補液層１０９及び１１０を設けたものである。この補液層１０９及び１１０としては、例えばセルロースに電解液を充填したものを用いることができる。
【００２８】
なお、図４では、各電極とセルカバー１１２との間に空隙部４２Ｚがあるが、該空隙部４２Ｚが生じないように補液層１１０を形成しても良い。また、圧力排気弁５３による酸素ガス排出を容易にするために、該圧力排気弁５３と各電極との間に空隙部を形成するようにしても良い。
【００２９】
ここで、図４に示したような補液層を有する湿式２次電池の、さらに具体的な構成およびその優位性について詳細に説明する。図１８は本発明のセパレータの部分縦断面図、図１９は図１のＡ矢視図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００３０】
親水性イオン透過膜１０２は微孔性多孔膜であり、ここでは商品名「セルガード＃３４０１」（ダイセル化学工業株式会社製）を２枚重ねて用いている。「セルガード＃３４０１」は、ポリプロピレン製の多孔膜であり、厚さ２５μｍ、空孔率３８％、孔径０．０５〜０．１２５μｍのものである。即ち、親水性イオン透過膜１０２の厚みは５０μｍとなっている。そして、この親水性イオン透過膜１０２には界面活性剤処理が施されている。
【００３１】
親水性イオン透過膜１０２の表面全面にはイオン透過性樹脂であるセルロース２０１が塗布されている。図示していないが、セルロース２０１の塗布は、親水性イオン透過膜１０２の表面全面にビスコースを塗布し、減圧含浸、凝固させることにより行われる。
【００３２】
撥水性ガス透過膜１０３は微孔性多孔膜であり、ここでは商品名「ハイポア２１００」（旭化成工業株式会社製）を用いている。「ハイポア２１００」は、ポリエチレン製の多孔膜である。撥水性ガス透過膜１０３の厚みは１００μｍとなっている。この撥水性ガス透過膜１０３には界面活性剤処理は施されていない。即ち、撥水性ガス透過膜１０３は撥水性（疎水性）を有している。
【００３３】
撥水性ガス透過膜１０３は平面四角形状のものであり、開口部１０２Ａを塞ぐよう親水性イオン透過膜１０２表面に熱又は超音波による溶着により貼り付けられている。符号１０４ａは溶着部であり、符号１０４ｂは親水性イオン透過膜１０２の被溶着部である。
【００３４】
１個の撥水性ガス透過膜１０３の面積は２０ｍｍ²以下に設定されており、ここでは撥水性ガス透過膜１０３として１辺が４ｍｍのものを用いている。なお、開口部１０２Ａの直径は３ｍｍに設定されている。１個の撥水性ガス透過膜１０３は１個の開口部１０２Ａを塞いでおり、撥水性ガス透過膜１０３は極板面と相対する面において２０％以下の面積を占めて均一に分布するように設けられている。即ち、開口部１０２Ａは撥水性ガス透過膜１０３が上記のように分布するように予め考慮されて形成されている。
【００３５】
上記構成のセパレータ１０１の性能を次のようにして調べた。まず、上記した構成のセパレータ１０１を用いた蓄電池Ａ、単なるポリプロピレンの微孔性多孔膜からなるセパレータを用いた蓄電池Ｂ、単なるポリプロピレンの微孔性多孔膜と半透膜であるセロハンとを重ねてなるセパレータを用いた蓄電池Ｃを、それぞれ２セルずつ用意した。蓄電池を構成する電極、補液層、電解液は全て同じである。即ち、負極である亜鉛極は、多数の孔が形成された銅パンチング集電体を芯金とし、その両面に亜鉛活性物シートを圧着して作製したものである。また正極であるニッケル極は、焼結式ニッケル多孔体に水酸化ニッケルを主成分とする活物質を化学含浸法により充填してなるものである。保液層としてはポリプロピレン製不織布を用いた。電解液は、比重１．３５のＫＯＨ水溶液である。そして蓄電池の公称容量は１０Ａｈである。
【００３６】
そして上記蓄電池Ａ、Ｂ、Ｃを、次の条件で充電・放電を繰り返して、その容量変化を調べた。放電は２Ａで、セル当りの電圧が１Ｖになる時点まで行った。充電は１Ａで、充電量は放電量の１０５％とした。なお上記蓄電池Ａ、Ｂ、Ｃの閉路電圧は１．７０Ｖ、５０％放電時の電圧は１．６５Ｖである。この結果を図２０に示す。
【００３７】
図２０からわかるように、蓄電池Ａではサイクルを繰り返しても容量減少が少ない。蓄電池Ｂでは、ポリプロピレンの微孔性多孔膜からなるため、ガス吸収が良好に行われ容量低下は蓄電池Ａと略同等であるが、多孔であるため、亜鉛のデンドライトにより短絡が生じて急激に容量が低下している。蓄電池Ｃでは、セロハンを用いているため、ガス吸収が行われにくく、容量が低下している。
【００３８】
以上のように、セパレータ１０１では、親水性イオン透過膜１０２の表面全面にセルロース２０１（イオン透過性樹脂）が塗布されているので、単に界面活性剤処理を施しただけのものに比してイオン透過性の持続性に優れている。従って、撥水性ガス透過膜１０３が貼り付けられていない親水性イオン透過膜１０２の部分では、ＺｎＯの析出は抑制され、蓄電池におけるデンドライトショートが充分に防止される。
【００３９】
一方、撥水性ガス透過膜１０３は界面活性剤処理が施されていないので、撥水性を有している。このため、撥水性ガス透過膜１０３の貼り付けられた部分では、Ｏ₂ガスは開口部１０２Ａおよび撥水性ガス透過膜１０３を通って良好に透過され、電池容量の低下が抑制される。しかも撥水性ガス透過膜１０３を極板面と相対する面において均一に分布させたので、Ｏ2 ガス吸収が均一に行われ、負極の形状変化も少なくできる。
【００４０】
なお、撥水性ガス透過膜１０３の１個の面積が２０ｍｍ²より大きく、また全ての撥水性ガス透過膜１０３の占める面積が極板面と相対する面において２０％より大きいと、亜鉛極の有効面積が減少するため、不適切である。
【００４１】
なお、上記した実施例では、撥水性ガス透過膜１０３を親水性イオン透過膜１０２の片面のみに設けているが、両面に設けても良い。
【００４２】
また、上記した実施例では、１個の撥水性ガス透過膜１０３で塞がれる開口部１０２Ａを１個の断面円形状の孔としたが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、例えば図２２に示したような複数個の断面円形状の孔１０２Ｃ、図２３に示したような複数個のスリット状の孔１０２Ｃでも良い。もちろん断面円形状に限らず、断面多角形状であっても良い。
【００４３】
また、親水性イオン透過膜１０２に用いる微孔性多孔膜としては、ポリプロピレン製のものの代わりに、ポリエチレン製、ナイロン製のものを、またイオン透過性樹脂としては、セルロースの代わりにポバールを用いても良い。
【００４４】
なお、図４に示した実施例では補液層１０９が各極板に共通であったが、補液層内部での亜鉛の結晶成長による短絡を防止するためには、以下に詳述するように、補液層を各補液紙ごとに独立して設けるようにすることが望ましい。
【００４５】
図２１は、補液層を各補液紙ごとに独立して設けた実施例の内部構造を示した図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００４６】
同図において、セパレータ１０１はセルケース底部４２Ｙまで延長され、当該セルケース底部４２Ｙにおいて液密に固着されている。セパレータ１０１で仕切られた各領域内に収容された各極板１０５、１０６は、適宜の支持部材３０１によってセルケース底部４２Ｙから予定の間隙を保って支持されている。なお、各極板１０５，１０６は、集電帯３０２によって支持されるようにしても良い。
【００４７】
極板１０５が収容された領域では、セルケース底部４２Ｙと極板１０５との間隙部が補液層１０９Ａとなり、極板１０６が収容されてセパレータ１０１の一部を底とする領域では、当該セパレータ１０１と極板１０６との間隙部が補液層１０９Ｂとなっている。
【００４８】
支持部材３０１は、各極板１０５、１０６の一方の主面が露出した領域と他方の主面が露出した領域との間での電解液の移動が可能となるように、電解液の通路となる貫通孔を有している。
【００４９】
さて、以上の構成を有する湿式二次電池を、電動式自動二輪車に適用した例を説明する。図５は本発明が適用される電動式自動二輪車の一例の側面図である。同図において、当該電動式自動二輪車の車体フレームは、前部フレーム１、中央フレーム２及び後部フレーム３より構成され、その外側はレッグシールド４、ステップフロア５、後部カバー６及びアンダーカバー７より構成される樹脂製のボディによって覆われている。
【００５０】
前部フレーム１に取り付けられたヘッドパイプ１１は、その上端に操向ハンドル１２を備えると共に、その下端にフロントクッション１３を介して前輪１５を軸架したフロントフォーク１４が枢支されている。中央フレーム２の後部には、後端に後輪１６を軸架したスイング式のパワーユニット１７の前端がピボット１７Ａで上下揺動自在に枢支され、そのパワーユニット１７の後部上面と後部フレーム３とは、リヤクッション１８を介して連結されている。
【００５１】
パワーユニット１７とシート１９との間には、ヘルメット等を収容するための物入れ２０が設けられている。この物入れ２０は、当該電動式自動二輪車の駆動モータより発生される磁気の影響を受けないように、導電性樹脂等の磁気シールド材で形成されている。
【００５２】
前記ステップフロア５の下方には、パワーユニット１７内に配置された駆動モータ（図示せず）に電力を供給するバッテリ装置２１が配置されている。このバッテリ装置２１は、その内部に複数のセル（湿式二次電池）を横向きに複数備えることにより構成され、中央フレーム２に対して適宜の手法により取り付けられている。このバッテリ装置２１は、図６に関して後述するように当該電動式自動二輪車の左右両側面に開口部を有すると共に、その後側にファンモータ２５及びファン２６を有するダクト２４が接続されている。このファンモータ２５は、特に充電中に駆動され、これにより前記開口部からバッテリ装置２１内に空気が取り込まれ、前記ダクト２４の後端部より排出される。この空気の通過によりバッテリ装置２１が冷却される。
【００５３】
前記ヘッドパイプ１１の前部には、前記駆動モータを制御するコントローラ２２、及び前記バッテリ装置２１に対して充電を行うための充電器２３が取り付けられている。これらのコントローラ２２及び充電器２３は、図示された位置以外の位置（例えばシート１９の下方あるいは後方等）に取り付けることも可能である。
【００５４】
図６は図５のＡ−Ａ断面図である。まず、中央フレーム２の所定位置にはウェルディングナット２Ｂが溶着されていて、該ナット２Ｂにボルト２Ａを螺合させることにより、ステップフロア５が中央フレーム２に固定されている。バッテリ装置２１は、ステップフロア５の下方部分に固定されたバッテリケース３１と、当該電動式自動二輪車の左右に位置するように前記バッテリケース３１内に固定された２組のバッテリ群３０Ａ及び３０Ｂとより構成されている。前記ステップフロア５は、バッテリ群３０Ａ及び３０Ｂの上方を覆う蓋としても機能する。
【００５５】
前記バッテリ群３０Ａ及び３０Ｂと、バッテリケース３１及びステップフロア５との間には、支持体３５及び３６が配置されている。符号３７は、シール材として機能するスポンジである。
【００５６】
当該電動式自動二輪車の左右両側面に位置する、前記バッテリケース３１とステップフロア５との間の接合部には、所定の開口部３３が形成されていて、前記ファンモータ２５（図５）の駆動により該開口部３３から空気が流入し、バッテリ群３０Ａ及び３０Ｂが冷却される。
【００５７】
前記バッテリ群３０Ａ及び３０Ｂは、それぞれ１６個のセル４１を直列に接続することにより構成されている。次に、当該電動式自動二輪車の左側に配置されたバッテリ群３０Ａの構成を詳細に説明する。
【００５８】
図７はバッテリ群３０Ａの一部破断正面図、図８は図７の要部拡大図、図９は図７の一部破断平面図、図１０は図７の一部破断右側面図、図１１はセルケース４２の斜視図、図１２は第１連結板４３の斜視図、図１３〜図１５はそれぞれ第２連結板４４の正面図、平面図及び右側面図である。なお、カバー５０及びカバー５１又は５２は、図３及び図４に示されたセルカバー１１２に対応している。また、バッテリ群３０Ａは、その正面が当該電動式自動二輪車の左側面側に位置するように配置されている。
【００５９】
まず、図１１に示されるように、セルケース４２は、開口部４２Ｆを有する筐体であり、その外周（底面４２Ｐ及び上面４２Ｑ並びに両側面４２Ｒ）には、該開口部４２Ｆから奥に向かうように、リブ４２Ａ及びリブ４２Ｂが形成されている。また、セルケース４２の底面４２Ｐ及び上面４２Ｑには環状突起４２Ｃ、及び該環状突起４２Ｃの内径とほぼ同一径の突起４２Ｄとが形成され、またその両側面４２Ｒには、突起４２Ｅが形成されている。
【００６０】
セルケース４２の底面４２Ｐに形成される環状突起４２Ｃは、その上面４２Ｑに形成される突起４２Ｄに対応する位置に形成され、同様に、前記底面４２Ｐに形成される突起４２Ｄは、前記上面４２Ｑに形成される環状突起４２Ｃに対応する位置に形成されている。
【００６１】
このような構成を有するセルケース４２を、突起４２Ｄが環状突起４２Ｃの内径部に嵌合するように、縦方向（図１１の矢印Ｄ方向）に４つ重ね合わせる。この重ね合わせにより、図８に示されたように、隣接するセルケース４２間に空気通路９１が形成される。そして、この重ね合わされた４つのセルケース４２を４組用意し、それらの側面を３つの第２連結板４４を用いて横方向（図１１の矢印Ｌ方向）に密着させる。
【００６２】
第２連結板４４は、図１３〜図１５に示されるように、その両端にフランジ４４Ｋを有する帯状部４４Ｊと、前記フランジ４４Ｋに設けられたボルト４４Ｌとより構成されている。前記帯状部４４Ｊの板厚は、前記突起４２Ｅ（図１１）の突出高さのほぼ２倍であり、また該帯状部４４Ｊには、前記突起４２Ｅとほぼ同径の穴部４４Ｅが穿設されている。そして、この穴部４４Ｅを各セルケース４２の側面に形成された突起４２Ｅに嵌合させることにより、重ね合わされた４つのセルケース４２がその横方向に４組密着される。
【００６３】
また、最側部（左右両側）に位置するセルケース４２には、第２連結板４４とはフランジ４４Ｋの形状が異なる第３連結板４５が密着される。
【００６４】
この後、その底面４２Ｐが露出した最底部の４つのセルケース４２、及びその上面４２Ｑが露出した最上部の４つのセルケース４２のそれぞれに、図１２の第１連結板４３を装着する。この第１連結板４３には、横方向に密着されたセルケース４２の底面４２Ｐ又は上面４２Ｑに形成されたリブ４２Ａと同様のリブ４３Ａが形成されると共に、前記各セルケース４２の環状突起４２Ｃ及び突起４２Ｄと対応する位置に、突起４３Ｄ及び環状突起４３Ｃが形成されている。
【００６５】
前記装着は、第１連結板４３の突起４３Ｄ及び環状突起４３Ｃを、セルケース４２の環状突起４２Ｃ及び突起４２Ｄに嵌合させることにより行い、またこの際、第２連結板４４のフランジ４４Ｋ、及び第３連結板４５のフランジを、第１連結板４３の開口部４３Ｇ及び凹部４３Ｈより露出させる。前記装着により、第１連結板４３とセルケース４２と間には、図８に示されるように、空気通路９２が形成される。
【００６６】
その後、上下それぞれに配置された一対の第１連結板４３に、細長形状のアングル４８を横架し、第２連結板４４のボルト４４Ｌ、及び第３連結板４５のボルトに、前記アングル４８を介してナット４９を螺合することにより、アングル４８で２枚の第１連結板４３及び１２個のセルケース４２を押さえ付け、それらを固定する。
【００６７】
さて、前記セルケース４２のそれぞれには、図３に関して説明したように、複数の亜鉛極（陰極）１０５、及び電解液を含浸させた保液紙１０７及びセパレータ１０１が巻回されたニッケル極（陽極）１０６が交互に配置され、セル４１が形成される。図１０の例では、亜鉛極１０５及びニッケル極１０６は、１セルケース４２内に、それぞれ１５枚及び１４枚配置されている。そして、１６個のセル４１を直列に接続すべく、隣接するセル４１の各集電極１０５Ａ及び１０５Ｂ（図３参照）が集電部４７により連結される（図７及び図１０参照）。
【００６８】
この後、セルケース４２の開口部４２Ｆ（図１１）には、圧力排気弁５３が取り付けられたカバー５０、及びカバー５１又は５２が取り付けられ、これにより該セルケース４２が閉塞される。なお、セルケース４２、並びにカバー５０、及びカバー５１又は５２と、亜鉛極１０５及びニッケル極１０６との間に補液層１０９（図４参照）が配置される。
【００６９】
コネクタ４６Ａは、直列に接続されたセル４１の、最終端の陽極及び陰極にリード線４６Ｒを接続するためのものであり、適宜のセル４１に取り付けられている。
【００７０】
図６に示されたバッテリ群３０Ｂも、前述の構成を有するバッテリ群３０Ａとほぼ同様の構成を有しており、そのコネクタ４６Ｂは、コネクタ４６Ａと対称型である。前記バッテリ群３０Ａ及びバッテリ群３０Ｂの出力線、すなわちコネクタ４６Ａ及び４６Ｂより引き出されたリード線は、バッテリケース３１及びステップフロア５の内部あるいは外部でさらに直列に接続されていて、その陽極側及び陰極側は、図１６に示されるように、充電器２３に接続されている。なお、符号２８は当該電動式自動二輪車のメインスイッチである。
【００７１】
図１６に示されるように、充電器２３はさらにファンモータ２５及びプラグ２７に接続されていて、プラグ２７を家庭用あるいは充電スタンド等に設置されているコンセントに接続して充電を行っているときにのみ、ファンモータ２５が駆動される。前記ファンモータ２５の駆動により、図６の開口部３３より空気がバッテリケース３１及びステップフロア５内に導入される。導入された空気は、空気通路９１及び空気通路９２を通過し、そしてバッテリ装置２１後部に配置されたダクト２４（図５）より排出される。なお、さて、バッテリ群３０Ａ及び３０Ｂは、適宜の連結用部材で連結されても良い。
【００７２】
また、この実施例では、セルケース４２の外周部にリブ４２Ａを形成すると共に、第１連結板４３にも前記リブ４２Ａと同様のリブ４３Ａを形成したので、セルケース４２同士の接合部には空気通路９１が、またセルケース４２と第１連結板４３との接合部には空気通路９２が形成される。このように、リブを形成するだけで各セルケース４２の周囲に空気通路を形成できるので、セルケース４２の金型製作が容易であるが、特にこのようなリブを形成せずとも、図１７に示したようにセルケース４２に直接、空気通路１１５を形成しても良い。
【００７３】
また本発明の電池は、車両用以外の各種用途に用いられても良いことは当然である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、つぎのような効果が達成される。
【００７５】
(1) 請求項１記載の湿式二次電池によれば、陽極で発生される酸素ガスが、セパレータをほぼ均一に通過して陰極に達するために、陰極での酸素ガス吸着反応が平準化する。この結果、陰極の、陽極と対向する放電面積があまり減少せず、これにより放電容量の減少が防止され、寿命が延びる。
【００７６】
(2) 請求項２記載の湿式二次電池によれば、極板間の電解液の保持が、極板に巻回された保液紙により行われるので、当該湿式二次電池を横向きにしても使用することができる。すなわち、当該湿式二次電池の利用範囲が拡大する。
【００７７】
(3) 請求項３記載の湿式二次電池によれば、充放電を繰り返しても、電極の表面に部分的な電解液の枯れ領域が生じるおそれが少ないので、従来の湿式二次電池に比較して、その寿命が延びる。
【００７８】
(4) 請求項４記載の湿式二次電池によれば、補液層内部での亜鉛の結晶成長による短絡が防止され、寿命が延びる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セパレータ１０１の平面図である。
【図２】セパレータ１０１の拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施例の一部破断斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例の断面図である。
【図５】本発明が適用される電動式自動二輪車の一例の側面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】バッテリ群３０Ａの一部破断正面図である。
【図８】図７の要部拡大図である。
【図９】図７の一部破断平面図である。
【図１０】図７の一部破断右側面図である。
【図１１】セルケース４２の斜視図である。
【図１２】第１連結板４３の斜視図である。
【図１３】第２連結板４４の正面図である。
【図１４】第２連結板４４の平面図である。
【図１５】第２連結板４４の右側面図である。
【図１６】バッテリ装置２１、充電器２３及びファンモータ２５の接続例を示す回路図である。
【図１７】セルケースに空気通路を直接形成した湿式二次電池を示す概略図である。
【図１８】本発明によるセパレータの平面図である。
【図１９】図１８のＡ矢視図である。
【図２０】本発明の湿式二次電池と従来の湿式二次電池とのサイクル寿命特性を示した図である。
【図２１】本発明の他の実施例である湿式二次電池の一部破断平面図である。
【図２２】セパレータに形成される開口部の例を示した平面図である。
【図２３】開口部の他の例を示した平面図である。
【符号の説明】
４２…セルケース、１０１…セパレータ、１０２…親水性イオン透過膜、１０２Ａ…開口部、１０３…撥水性ガス透過膜、１０４…溶着部、１０５…亜鉛極、１０５Ａ…集電極、１０６…ニッケル極、１０６Ａ…集電極、１０７…保液紙、１０９，１１０…補液層、１１２…セルカバー

Claims

陽極板、陰極板、並びに該陽極板及び陰極板間に介在され、極板からの析出物の生成による極板間ショートを防止するセパレータよりなる極板群と、
前記陽極板及び陰極板間で電解液を保持する電解液保持手段とを具備し、
前記セパレータが、
複数の開口部を有する多孔性の親水性イオン透過膜と、
前記親水性イオン透過膜に溶着され、前記開口部をそれぞれ覆う複数の多孔性の撥水性ガス透過膜とを含むことを特徴とする湿式二次電池。