JP4399917B2

JP4399917B2 - 鉛蓄電池及び該製造方法

Info

Publication number: JP4399917B2
Application number: JP26650599A
Authority: JP
Inventors: 安弘川口
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2019-09-21
Also published as: JP2001093568A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛蓄電池及び該製造方法に係り、特に極板群ストラップの長手方向一端にセル間接続部が設けられたセルを有する鉛蓄電池及び該製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池は、二次電池電源として価格及び信頼性の点で優れており大電流を得ることができるので、従来から自動車、電気自動車、据置用等の幅広い分野で使用されている。自動車用鉛蓄電池には、例えば、トラック、バス及び建設機械等に搭載される大型の自動車用鉛蓄電池もある。
【０００３】
図５は、このような大型自動車用鉛蓄電池の従来例を示したものである。この鉛蓄電池では、１２Ｖの出力電圧を得るために、樹脂製の電槽１２が隔壁１２Ａで６つのセル室に画定されており、各セル室には正極板及び負極板をセパレータを介して積層した極板群が収納されている。極板群は正極ストラップ及び負極ストラップで両端が固定され、正極ポール１４が立設された正極ストラップ及び負極ポール１６が立設された負極ストラップを除く各ストラップは極柱１８により隔壁１２Ａに保持されている。これら極柱１８は、セル間接続体により、隣接する極性の異なるストラップに隔壁１２Ａを貫通して接続されている。また、各セルを直列に接続するために、正極ポール１４を有するセルから数えて３セル目及び４セル目の極柱３２、４２は他の極柱１８とは向きが異なっている。
【０００４】
このような大型自動車用蓄電池では一般に、極板群の電槽内加圧加重を上げることにより、極板群の動きを抑制して大型自動車に搭載したときの耐振動性の向上を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の極板群の加圧加重を上げて耐振動性を向上させる方法では、極板群が未化板の状態では電槽への極板群挿入時の加圧加重は高いが、電解液を注入して鉛蓄電池を充電した後の極板群の加圧加重は極板群のへたりによって極端に下がってしまうので、悪路走行をする大型自動車、特に建設機械等に鉛蓄電池が搭載されたときには、極板群に大きな振動が加わり、ストラップに連接された極柱が振動によるストレスで切損してしまう、という問題点があった。
【０００６】
すなわち、鉛蓄電池に大きな振動が加わると、図５に示すように、正極ポール１４を有するセルから数えて３セル目の極柱３２及び４セル目の極柱４２は他の極柱１８と向きが異なっているので、両端が同一方向に極柱１８で保持された他の極板群に比べ極板群が大きく振動する。このため、図６に示すように、第３セルの負極ストラップ３４及び第４セルの正極ストラップ４４の３セル目極柱３２及び４セル目極柱４２とは反対側（電槽１２側）の端部が大きく上下方向に振動し、これらに連接された３セル目極柱３２及び４セル目極柱４４にストレスが掛かり３セル目極柱３２及び４セル目極柱４２に切損を生じさせる。鉛蓄電池は各セルが直列に接続されているので、３セル目極柱３２及び４セル目極柱４２に切損が発生すると、鉛蓄電池全体の寿命となってしまう。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、耐振動性が改善され、悪路走行をする自動車に搭載されても寿命が短縮されることのない鉛蓄電池及び該製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、極板群ストラップの長手方向一端にセル間接続部が設けられ電槽部と蓋部とで画定されたセルを有する鉛蓄電池において、前記極板群ストラップの長手方向他端を固定するストラップ固定部材を備え、該ストラップ固定部材は前記セル内面に設けられた縦リブにスライド可能に嵌合固定されており、該ストラップ固定部材が前記極板群ストラップの長手方向他端に当接したときに前記ストラップ固定部材の上部は前記電槽部の外周壁より上方にはみ出しており、該電槽部の外周壁より上方にはみ出した前記ストラップ部材の上部が前記電槽部と前記蓋部とに溶着されていることを特徴とする。本態様では、セル内面に設けられた縦リブに嵌合固定されたストラップ固定部材により極板群ストラップの長手方向他端を固定するようにしたので、極板群ストラップの両端はセル間接続部とストラップ固定部材とで固定される。このため、極板群ストラップの長手方向一端にセル間接続部が設けられたセルの極板群ストラップ長手方向他端に振動による切損が生じなくなるので、耐振動性が改善され、鉛蓄電池を悪路走行をする自動車に搭載しても寿命が短縮することがない。また、セルが電槽部と蓋部とで画定され、ストラップ固定部材を電槽部と蓋部とに溶着するようにしたので、極板群ストラップの長手方向他端を確実に固定することができる。さらに、ストラップ固定部材を縦リブにスライド可能に嵌合させ、ストラップ固定部材が極板群ストラップの長手方向他端に当接したときにストラップ固定部材の上部を電槽部の外周壁より上方にはみ出させ、該電槽部の外周壁より上方にはみ出させたストラップ部材の上部を電槽部と蓋部とに溶着するようにしたので、極板群に高さ方向のバラツキがあっても電槽部の外周壁より上方にはみ出させたストラップ部材の上部を溶かすことができ、高さ方向のバラツキを吸収して極板群ストラップの長手方向他端を容易に電槽部と蓋部とに固定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る鉛蓄電池を大型自動車用鉛蓄電池に適用した実施の形態について説明する。
【００１２】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の大型自動車用鉛蓄電池１０は、鉛蓄電池１０の容器となる角形の電槽部としての電槽１２を備えている。電槽１２は成形性、電気的絶縁性、耐腐食性及び耐久性等の点で優れる、例えば、アクリルブタジェンスチレン（ＡＢＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の高分子樹脂が材質とされている。この電槽１２は一体成形により形成されており、外周壁の内部を縦横に仕切る隔壁１２Ａによって３行２列の６セル室が画定された、いわゆる６セルモノブロック電槽である。電槽１２の外周壁内面側には、後述するようにストラップ固定部材としての固定部材３６、４６をスライド嵌合させるための縦リブ１２Ｂが一体に成形されている。
【００１３】
電槽１２内に画定された６個の各セル室には、極板群がそれぞれ１組ずつ収納されており、電槽１２には合計６組の極板群が収納されている。各極板群は、未化成正極板７枚及び未化成負極板８枚がポリエチレン（ＰＥ）製シートからなるセパレータを介して積層されており、化成（初充電）後の各極板群の群電圧は２Ｖとされる。
【００１４】
図２に示すように、電槽１２の上部は、ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＥ等の高分子樹脂を材質とした蓋部としての蓋２０に溶着され封口されている。蓋２０には、鉛蓄電池１０の外部から電解液を各セル室に注液するためのセル室相当個数（６個）の注液口２２が形成されており、これらの注液口は図示しない液口栓により封口されている。
【００１５】
図１に示すように、各極板群の未化成正極板７枚及び未化成負極板８枚の両端は、それぞれ同一極性の極板同士を接続する正極ストラップ及び負極ストラップにより固定されている。第１セル（図１の１行１列目のセル）に収容される極板群の正極ストラップ及び第６セル（図１の１行２列目のセル）に収容される極板群の負極ストラップには、それぞれ正極ポール１４及び負極ポール１６が立設されている。正極ポール１４及び負極ポール１６は、これらのポールに対応して蓋２０に形成されたポール穴に挿通され液漏れ防止用の図示しないゴムブッシュを介して蓋２０に固定されており、それらの先端部は蓋２０から上部方向へ突出して正極外部出力端子及び負極外部出力端子とされている。
【００１６】
第１セルの負極ストラップ及び第６セルの正極ストラップには、隔壁１２Ａ側中央部にこれらのストラップに溶接された極柱１８が蓋２０方向に向けて立設されている。極柱１８は、隔壁１２Ａに支持されると共に、導電性を有するセル間接続体により、隣接する第２セル（図１の２行１列目のセル）及び第５セル（図１の２行２列目のセル）のそれぞれ極性の異なるストラップに立設された極柱１８に隔壁１２Ａを貫通してそれぞれ接続されている。また、第２セル及び第３セル（図１の３行１列目のセル）、並びに、第５セル及び第４セル（図１の３行２列目）も同様に接続されている。
【００１７】
第３セルの負極ストラップ３４及び第４セルの正極ストラップ４４の隔壁１２Ａ側長手方向一端からは、これらのストラップに断面Ｌ字状に一体に形成され、極柱１８とは９０°異なる向きに、蓋２０方向へ向けて立設されたセル間接続部の一部としての３セル目極柱３２、４セル目極柱４２が隔壁１２Ａに支持されている。これら３セル目極柱３２、４セル目極柱４２は導電性を有するセル間接続部の一部としてのセル間接続体により隔壁１２Ａを貫通して接続されている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、第３セルの負極ストラップ３４及び第４セルの正極ストラップ４４の電槽１２外周壁側の長手方向他端は、電解液に対して耐食性を有するＰＰ製の固定部材３６、４６により上部側から押さえられている。図３（Ａ）に示すように、固定部材４６（３６）は、直方体状ブロックに電槽１２の外周壁内面側に第４セルの正極ストラップ４４（第３セルの負極ストラップ３４）の長手方向他端に相対するように形成された縦リブ１２Ｂと嵌合する嵌合溝部４６Ａ（３６Ａ）が形成されている。また、この嵌合溝部４６Ａ（３６Ａ）が形成された直方体ブロックの反対側には第４セルの正極ストラップ４４（第３セルの負極ストラップ３４）の長手方向他端上面を底面で押さえ込んで電槽１２及び蓋２０に固定するための略三角状の固定部４６Ｂ（３６Ｂ）が形成されている。
【００１９】
（作製方法）
本実施形態の鉛蓄電池１０を作製するには、極板群６組を電槽１２内の各セル室に収容し、セル間接続体により直列に接続した後、図３（Ａ）に示すように、固定部材４６（３６）の嵌合溝部４６Ａ（３６Ａ）を縦リブ１２Ｂの上部に嵌合させ、図３（Ｂ）に示すように、固定部材４６（３６）の固定部４６Ｂ（３６Ｂ）の底面が第４セルの正極ストラップ４４（第３セルの負極ストラップ３４）の長手方向他端上面に当接するまでスライドさせる。このとき、固定部材４６（３６）の蓋２０側上部が電槽１２の外周壁より上方にはみ出すように固定部材４６（３６）の縦方向寸法が設定されている。
【００２０】
縦リブ１２Ｂへのスライド嵌合により固定部材４６（３６）は電槽１２と一体となるが、固定部材４６（３６）はリブ１２Ｂに嵌合されているだけなので、完全に固定されているわけではない。そこで次に、正極ポール１４及び負極ポール１６を蓋２０に形成されたポール穴に挿通させてゴムブッシュで固定した後、図２に示すように、固定部材４６（３６）の電槽１２の外周壁より上方にはみ出した部分を溶かして電槽２０の外周壁及び蓋２０に溶着すると共に、電槽１２及び隔壁１２Ａと蓋２０とを溶着する。
【００２１】
次に、電槽１２に比重１．２２５（２０°Ｃ）の希硫酸を電解液として各注液口２２から注液し、未化成鉛蓄電池を作製する。この未化成鉛蓄電池を所定時間化成した後、各注液口２２を液口栓で封口することにより、鉛蓄電池１０を得ることができる。
【００２２】
（試験）
次に、上述した実施形態の鉛蓄電池を実施例として作製すると共に、実施例の鉛蓄電池の効果を確認するために、図５に示した従来例の極板群加重方式を用いた１９５Ｇ５１形鉛蓄電池を比較例として作製した。そして、これら実施例及び比較例の鉛蓄電池について、耐振動性試験を行った。この耐振動性試験では、実施例及び比較例の鉛蓄電池を２０時間率電流で放電しながら、加速度７Ｇ、周波数３３Ｈｚの振動を加え、両外部出力端子間の電圧に異常が発生するまでの時間を測定した。
【００２３】
耐振動性試験の試験結果、比較例の鉛蓄電池は２時間で異常が発生したのに対し、実施例の鉛蓄電池では４時間で異常が発生した。この耐振動性試験により、実施例の鉛蓄電池の耐振動性は比較例の鉛蓄電池に比べ２倍に向上したことが判明した。
【００２４】
（作用等）
本実施形態の鉛蓄電池１０では、第３セルの負極ストラップ３４及び第４セルの正極ストラップ４４の長手方向他端を固定部材３６、４６で固定したので、悪路走行をする建設機械等の大型自動車に搭載されても、従来例の鉛蓄電池のように長手方向他端が大きく上下方向に振動することがなく、３セル目極柱３２及び４セル目極柱４２には振動によるストレスが掛からない。従って、振動により３セル目極柱３２及び４セル目極柱が切損することがなく（耐震性に優れ）、鉛蓄電池１０の寿命が短縮されることもない。
【００２５】
また、本実施形態では、固定部材３６、４６の蓋２０側上部が電槽１２の外周壁より上方にはみ出すように固定部材３６、４６の縦方向寸法を設定し、外周壁より上方にはみ出した部分を溶かして電槽２０の外周壁及び蓋２０に溶着するようにしたので、第３セルの負極ストラップ３４及び第４セルの正極ストラップ４４に高さのバラツキがある場合にも容易にこのバラツキを吸収することができ、確実に長手方向他端を固定することができる。
【００２６】
更に、本実施形態では、固定部材４６（３６）の電槽１２の外周壁より上方にはみ出した部分を溶かして電槽２０の外周壁及び蓋２０に溶着すると同時に、電槽１２及び隔壁１２Ａと蓋２０とを溶着するようにしたので、固定部材４６（３６）の溶着を別個に行う必要がなく、鉛蓄電池１０の製造時間及び工数の削減を図ることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、縦リブ１２Ｂを電槽１２の外周壁内面側に第３セルの負極ストラップ３４及び第４セルの正極ストラップ４４の長手方向他端に相対するように形成して固定部材３６、４６に嵌合させたが、例えば、図４に示すように、縦リブ１２Ｂ’を第３セルの負極ストラップ３４及び第４セルの正極ストラップ４４の長手方向と相対するように形成して固定部材４６（３６）を嵌合させるようにしてもよい。更に、本実施形態では、固定部材３６、４６を直方体状ブロックに縦リブ１２Ｂと嵌合する嵌合溝部４６Ａ（３６Ａ）と略三角状の固定部４６Ｂ（３６Ｂ）とを形成した一例したが、本発明は、上記特許請求の範囲において種々の態様を採ることができることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の態様によれば、極板群ストラップの両端はセル間接続部とストラップ固定部材とで固定され、極板群ストラップの長手方向一端にセル間接続部が設けられたセルの極板群ストラップ長手方向他端に振動による切損が生じなくなるので、耐振動性が改善され、鉛蓄電池を悪路走行をする自動車に搭載しても寿命が短縮することがなく、また、セルが電槽部と蓋部とで画定され、ストラップ固定部材を電槽部と蓋部とに溶着するようにしたので、極板群ストラップの長手方向他端を確実に固定することができるとともに、ストラップ固定部材を縦リブにスライド可能に嵌合させ、ストラップ固定部材が極板群ストラップの長手方向他端に当接したときにストラップ固定部材の上部を電槽部の外周壁より上方にはみ出させ、該電槽部の外周壁より上方にはみ出させたストラップ部材の上部を電槽部と蓋部とに溶着するようにしたので、極板群に高さ方向のバラツキがあっても電槽部の外周壁より上方にはみ出させたストラップ部材の上部を溶かすことができ、高さ方向のバラツキを吸収して極板群ストラップの長手方向他端を容易に電槽部と蓋部とに固定することができる、という効果を得ることができる。
【００２９】
また、本発明の第２の態様によれば、電槽部と蓋部とを溶着するときにストラップ固定部材を電槽部と蓋部とに溶着するので、ストラップ固定部材を個別に電槽部と蓋部とに溶着する必要がなく、鉛蓄電池の製造時間及び工数を短縮することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される実施形態の大型自動車用鉛蓄電池の平面図である。
【図２】実施形態の大型自動車用鉛蓄電池の第４セルの側断面図である。
【図３】（Ａ）は固定部材を縦リブにスライド嵌合させる前の第４セルの正極ストラップの長手方向他端近傍を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は固定部材を縦リブにスライド嵌合させ底面を第４セルの正極ストラップの長手方向他端部に当接させたときの該長手方向他端近傍を示す概略斜視図である。
【図４】第４セルの正極ストラップの長手方向他端部を固定部材で押さえた他の実施形態の該長手方向他端部近傍の拡大平面図である。
【図５】従来の大型自動車用鉛蓄電池の平面図である。
【図６】図５の大型自動車用鉛蓄電池の６−６線断面を示す側断面図である。
【符号の説明】
１０大型自動車用鉛蓄電池（鉛蓄電池）
１２電槽（電槽部）
１２Ａ隔壁
１２Ｂ縦リブ
２０蓋（蓋部）
３０第３セル極板群
３２３セル目極柱（セル間接続部の一部）
３４第３セルのストラップ（極板群ストラップ）
３６、４６固定部材（ストラップ固定部材）
４０第４セル極板群
４２４セル目極柱（セル間接続部の一部）
４４第４セルのストラップ（極板群ストラップ）

Claims

極板群ストラップの長手方向一端にセル間接続部が設けられ電槽部と蓋部とで画定されたセルを有する鉛蓄電池において、前記極板群ストラップの長手方向他端を固定するストラップ固定部材を備え、該ストラップ固定部材は前記セル内面に設けられた縦リブにスライド可能に嵌合固定されており、該ストラップ固定部材が前記極板群ストラップの長手方向他端に当接したときに前記ストラップ固定部材の上部は前記電槽部の外周壁より上方にはみ出しており、該電槽部の外周壁より上方にはみ出した前記ストラップ部材の上部が前記電槽部と前記蓋部とに溶着されていることを特徴とする鉛蓄電池。
極板群ストラップの長手方向一端にセル間接続部が設けられたセルを有する鉛蓄電池の製造方法であって、前記極板群ストラップの長手方向他端を固定するストラップ固定部材を前記セル内面に設けられた縦リブに嵌合させ、電槽部と蓋部とを溶着するときに前記ストラップ固定部材を前記電槽部と前記蓋部とに溶着する、ステップを含むことを特徴とする鉛蓄電池の製造方法。