JP4449279B2 - 円筒型蓄電池 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
円筒型蓄電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
正・負極板をセパレータを介して巻回した円筒型蓄電池、例えば、円筒型鉛蓄電池において、該蓄電池に使用される長尺正・負極板は通常、極板耳部が複数個設けられ、巻回した時に正・負極板のそれぞれの耳部が想定位置に揃うように配置されている。図1および図2にその具体例を示す。
【0003】
図1は、長尺正極格子の要部上面図で、1a、1b、1c、1dは長尺正極格子の4箇所に設けた耳部、3はマス目、4aは縦桟、4bは横桟、5は正極格子をそれぞれ示す。
【0004】
図2は正・負極板をセパレータを介して巻回した円筒状極板群(エレメントという)を示す上面図で、1a、1b、1c、1dは想定位置に揃った正極板耳部、2a、2b、2c、2dは想定位置に揃った負極板耳部をそれぞれ示す。
【0005】
図1および図2に示すように正極板耳部、1a、1b、1c、1dおよび負極板耳部、2a、2b、2c、2dは、外周部に向かって順次耳幅が広くなる形状が採用されていることが多い。その理由は、長尺極板を巻回した際に複数個の耳部の位置が揃うようにした場合、一つの耳部に対する極板の面積は、外周にいくほど大きくなるので極板耳部の幅をいずれも同じにすると前記極板耳部に充・放電電流を流した場合、円筒の中心部分の極板面積は小さいので、集電耳部での電圧降下が比較的小さくてすむが、外周にいくほど極板面積が大きくなるので集電耳部での電圧降下が大きくなる。すなわち、極板内で電流密度の不均一が生じ、充・放電反応が均一に起こらず、本来蓄電池が有している性能を十分に取り出せないことが起こる。それに対して、長尺極板に設けた耳部の幅を外周にいくほど広くすれば、外周部分の面積が大きい部分の極板に対して耳部の幅が広くなるので集電耳部での電圧降下が緩和され、極板全体としては電流密度を均一に保つことができ、蓄電池の性能を十分に引き出すことができる。以上の理由から、円筒型蓄電池においては、耳部の幅を中心から外周部分に向かって広くした設計がなされている。
【0006】
上記、複数個からなる正・負極板の耳部はそれぞれ一体に溶接される。この溶接されたものを通常ストラップと呼んでいる。ストラップを形成する方法の一つに正・負極のストラップ形状を形成した鋳型に溶融鉛を満たした後、倒立した円筒状エレメントを挿入し、溶融・固化させてストラップを形成するキャスト・オン・ストラップ法(COS法という)と呼ばれる方式がある。
【0007】
図3(a)、(b)は、その具体例を示す模式要部断面図で、1は正極板の耳部、2は負極板の耳部、6は円筒状エレメント、7はCOS法によりストラップを形成するための鋳型、8は溶湯鉛、9は正極ストラップ、10は負極ストラップをそれぞれ示す。
【0008】
(a)は、倒立した円筒状エレメント6を溶湯鉛8が満たされた鋳型7に挿入する直前の状態を示し、(b)は、COS法により正極ストラップ9および負極ストラップ10が形成された状態をそれぞれ示す。
【0009】
なお、図3、(c)は、各耳部の間隔T(mm)を示す。
【0010】
前記複数個の耳部を有する円筒状エレメントを図3に示すCOS法でストラップを形成した場合、鋳型内で外周部付近の溶融鉛は冷却されやすいので耳部の中心まで溶融鉛が回り難く、溶接不良が発生し易い。特に、上述したように電圧特性を改善するために外周部に行くほど耳幅を広くした場合、その傾向が顕著である。また、COSにおいて、耳部を鋳型に挿入する際に耳部間の溶接をし易いように耳部を互いに寄せる工程があるが、その場合も外周に位置する耳部程寄せ難く、耳幅が広いほどその傾向が強くなる問題も存在する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
発明が解決しようとする課題は、正・負極板をセパレータを介して巻回した極板群を有し、前記正・負極板に複数の耳部を備えた円筒型蓄電池をCOS法でストラップを形成する際に、耳部の寄せが容易で、鋳型内で溶融鉛が均一に回り、溶接不良がなく安定したストラップを形成できる円筒型蓄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】
本発明は、セパレータを介して正極板及び負極板を巻回した極板群を有し、前記正極板及び負極板がそれぞれ複数個の耳部を備え円筒型蓄電池において、前記耳部の少なくとも最外周部の耳部にスリットが設けられ、前記正極板及び負極板のそれぞれの複数の耳部は耳寄せがなされてあり、且つ、前記複数の耳部はCOS法により一体化してストラップが形成されていることを特徴とする円筒型蓄電池である。
また、前記円筒型蓄電池は、前記スリットは、スリット幅をX(mm)とし、耳部の間隔をT(mm)とした時に、1.5T≧X≧0.5Tであることを特徴としている。
また、前記円筒型蓄電池は、前記耳部は、外周に行くほど耳幅が広いことを特徴としている。
また、本発明は、セパレータを介して正極板及び負極板を巻回した極板群を有し、前記正極板及び負極板がそれぞれ複数個の耳部を備える円筒型蓄電池の製造方法において、前記耳部の少なくとも最外周の耳部にスリットを設け、前記正極板及び負極板のそれぞれ複数の耳部を耳寄せ工程に供し、次いでCOS法により一体化してストラップを形成することを特徴とする円筒型蓄電池の製造方法である。
【0013】
上述したように、複数個の耳部を有する円筒状エレメントをCOS法によりストラップを形成する場合に、鋳型内の外周部の耳部に溶融鉛が十分に回り難く、特に、耳部の幅を外周部に行く程広くした場合、その傾向がより強くなるのに対して、本発明では少なくとも最外周部の耳部にスリットを設けることによって耳寄せが容易になると共に耳部を鋳型に挿入した際に、該スリットの存在により、溶融鉛が外周部の耳部の中央部分まで均一に行き渡り、溶融鉛の不足による溶接不良問題が解決できる。
ここで、前記スリットは、前記スリット幅をX(mm)(図4参照)とし、耳部の間隔をT(mm)(図3、c参照)とした時に、1.5T≧X≧0.5Tであることが好ましい。
【0014】
スリット幅Xを大きくすれば、耳部をCOS法により溶接する際に鋳型内での溶融鉛の回りは良くなるが、スリット幅を大きくし過ぎると、スリットにより分割された耳部の幅が狭くなり電圧降下が大きくなる問題が発生する。発明者はスリット幅Xを耳部の間隔Tの最大1.5、最小0.5の範囲に維持すれば、鋳型内での溶融鉛の回りが十分に確保でき、しかも、耳部での電圧降下を抑制できることを実験により見出した。
【0015】
【発明の実施の形態】
【実施例1】
本発明を実施例にもとづき詳細に説明する。
【0016】
図4は本発明の実施例を示す正極格子の要部正面図で、正極格子5の最外周部の耳部1dにスリット11dを設けたものである。他の構成部材は図1と同じ番号を付記する。
【0017】
図5は図4の格子を用いて円筒状エレメント形成した要部正面図で、耳部1dにスリット11dを設けた状態を示す。他の構成部材は図3と同じ番号を付記する。
【0018】
上記実施例では、スリットを最外周部の耳部に設けた例を示したが、蓄電池の容量が大きくなれば、長尺極板の長さが長くなり、耳部の個数も多くなるので最外周部以外の耳部にもスリットを設けてもよい。スリットを設ける個数は、COS法でストラップ溶接を実施し、その溶接状態から決めればよい。
【0019】
次に、耳部に設けるスリット幅をX(mm)とし、耳部の間隔をT(mm)とした時に、1.5T≧X≧0.5Tが好ましいこと明らかにするために定格容量10Ah(0.2C)(C:定格容量)の円筒型鉛蓄電池において、最外周部の耳部にスリットを設け、耳部の間隔、Tを1.0mmとし、前記スリット幅を種々変えた円筒状エレメントを作製し、COS法でストラップを形成した際の溶接性、蓄電池性能に及ぼす影響について試験を行った。その試験内容および結果を表1に示す。ストラップ形成時の溶接性は、50個の円筒状エレメントの溶接を行い、溶接不良が発生したかどうかで判断した。また、蓄電池の性能評価は、10個の蓄電池を6CA(C:定格容量、A:電流の単位)で放電した際の5秒目電圧の平均値の比較で行った。容量試験結果の比較は、従来品のNo.1の5秒電圧を100とした時の比率で表した。
【0020】
【表1】
【0021】
表1の結果が示すように、スリットのない従来品では、COSによる溶接でストラップを形成する際に、蓄電池50個の溶接を行うと、数個の溶接不良が発生したのに対して、スリットを設けたものは不良がゼロであり、その効果が認められた。スリット幅を3mm(X/T=3)としたNo.5の蓄電池は、COSでの溶接性は当然問題なかったが、スリット幅が3mmと大きくしたことによって耳部での電圧降下が大きくなり、6CA放電での5秒目電圧の低下が見られた。
【0022】
No.2〜4の蓄電池は、COSでの溶接性が改善され、しかも蓄電池性能への悪影響も認められず、その効果が明らかになった。
【0023】
以上、実施例では、円筒型鉛蓄電池について説明したが、正・負極板をセパレータを介して巻回した極板群を有し、複数個の耳部を備えた円筒型蓄電池において該複数耳部を溶融金属で溶融・固化してストラップを形成する方式であれば同様の効果が得られるのはいうまでもない。
【0024】
【発明の効果】
正・負極板をセパレータを介して巻回した極板群を有し、複数個の耳部を備えた円筒型蓄電池において、該複数個の耳部をCOS法により一体に溶接してストラップを形成する際に、耳部間の溶接を容易にするための耳寄せがやりづらく、また、溶融鉛が鋳型内の外周部に回り難く、溶接不良を起こし易い問題を抱えていた。これに対して、少なくとも最外周部の耳部にスリットを設けることによって、上記耳寄せが容易になると共に、COS法での鋳型内の溶融鉛の回りが良くなり、溶接性が大幅に改善され、その工業的効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の長尺格子および複数個の耳部を示す上面図
【図2】従来の円筒状エレメントを示す上面図
【図3】COS法によりストラップを形成する模式断面図(a)、(b)および(c)
【図4】本発明の実施例の格子形状を示す正面図
【図5】本発明の実施例の円筒状エレメントを示す正面図
【符号の説明】
1 正極板の耳部
2 負極板の耳部
3 マス目
4a 縦桟
4b 横桟
5 格子
6 円筒状エレメント
7 COS用の鋳型
8 溶融鉛
9 正極ストラップ
10 負極ストラップ
11d 耳部に設けたスリット
Claims (4)
- セパレータを介して正極板及び負極板を巻回した極板群を有し、前記正極板及び負極板がそれぞれ複数個の耳部を備えた円筒型蓄電池において、前記耳部の少なくとも最外周部の耳部にスリットが設けられ、前記正極板及び負極板のそれぞれの複数の耳部は耳寄せがなされてあり、且つ、前記複数の耳部はCOS法により一体化してストラップが形成されていることを特徴とする円筒型蓄電池。
- 前記スリットは、スリット幅をX(mm)とし、耳部の間隔をT(mm)とした時に、1.5T≧X≧0.5Tである請求項1記載の円筒型蓄電池。
- 前記耳部は、外周に行くほど耳幅が広い請求項2記載の円筒型蓄電池。
- セパレータを介して正極板及び負極板を巻回した極板群を有し、前記正極板及び負極板がそれぞれ複数個の耳部を備える円筒型蓄電池の製造方法において、前記耳部の少なくとも最外周の耳部にスリットを設け、前記正極板及び負極板のそれぞれ複数の耳部を耳寄せ工程に供し、次いでCOS法により一体化してストラップを形成することを特徴とする円筒型蓄電池の製造方法。
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