JP4449279B2

JP4449279B2 - 円筒型蓄電池

Info

Publication number: JP4449279B2
Application number: JP2002186277A
Authority: JP
Inventors: 利通中村
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2004031144A

Description

【０００１】
【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
７ＣＯＳ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

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。