JP4515644B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の鉛蓄電池は、鋳造又は/及び連続鋳造により鉛又は鉛合金から成る格子基板の多数枚を製造し、これらに、正極活物質ペースト及び負極活物質ペーストを夫々充填乾燥、圧延して正極板及び負極板の夫々多数枚を作製しておき、所要枚数の負極板と正極板とをセパレータを介し交互に積層した極板群を、少なくとも1つのセル室から成る電槽に収容し、その両端の極板を電槽の対向側壁の内面に突出して配設した垂直リブに圧接せしめて極板群を緊圧収容して成る鉛蓄電池や十字状の仕切壁により2列に複数個区劃形成された夫々のセル室内に、極板群の一方の端板を電槽の仕切壁の対向面に配設された垂直リブに圧接し、その他方の端板を電槽の対向側壁の内面に配設された垂直リブに圧接して該極板群を緊圧収容して成る鉛蓄電池などが製造されている。
【0003】
これら正極板及び負極板は、格子基板として、図5(a)及び図5(b)に典型例として示す格子基板G及びG′の夫々に正極活物質及び負極活物質を充填し、乾燥、加圧して製造し、その所望枚数の正極板と負極板をセパレータを介し交互に積層して極板群を組み立て、これを電槽のセル室内に収容するが、このとき、図6に明示するように、極板P,(N)の構成部材である格子基板の格子面を形成する互いに交叉する多数本の中格子骨が以下に詳述する指向性を有していても、その極板群の両端に位置する極板の格子面の向き、即ち、中格子骨の向きに無関心であり、特に配慮することなく電槽内に収容されることが一般である。
図6は、図5(a)又は図5(b)に示す連続鋳造で得られた格子面に指向性を有する格子基板G及びG′に活物質Aを充填して成る正極又は負極性の極板P又はNの横断面図を示す。図面でg1は枠骨、g2は格子面を形成する縦横に交叉する中格子骨、g3は活物質充填用孔、yは格子基板の耳、lは足を示す。
即ち、該極板の構成部材である該格子基板Gの縦横に交叉する多数本の中格子骨g2,g2,…は、枠骨g1より肉薄であり、且つ枠骨g1の厚さ方向の一方に偏位しており、その厚さ方向の側面g21は傾斜面に形成され、従って、その傾斜面g21と交叉する格子面の一方の面g22の幅とその他方の面g23の幅が相異する横断面形状が、三角形、台形(図示の例では三角形)などの指向性を有し、従ってまた、断面三角形の中格子骨g2,g2,…の傾斜面g21,g21,…により囲まれて形成された活物質充填用孔g3は、その口径は一端の開口端から他端の開口にかけて漸次増大した指向性を有する。
その結果、図7或いは図8に例示するような鉛蓄電池が製造される。
即ち、図7(a)に示す鉛蓄電池は、仕切壁Cにより3つのセル室に区劃形成された形式の電槽Bの各セル室内に例えば図5(a)に示す格子基板Gを用いて製造した負極板Nと図5(b)に示す格子基板G′を用いて製造した正極板Pを多数枚用意し、該負極板Nの枚数が該正極板Pの枚数より1枚多く、セパレータSを介して交互に積層され、両端板T,Tが負極板N,Nから成る極板群Kを収容し、その端板T,Tの外面をその対向する電槽Bの両側壁b,bの内面に、その端板T,Tの幅方向に配設した垂直リブb1,b1,…で圧接し、極板群Kを緊圧収容せしめて成る鉛蓄電池であるが、図7(b)に示すように、その一方の端板Tの中格子骨g2,g2,…の幅が狭い方の面g22、図示の例では、断面三角形の尖った側の頂点g22が一方の電槽Bの対向側壁bの内面に向いた状態であるに対し、その他方の端板Tの中格子骨g2,g2,…の幅の広い側の面g23、図示の例では、断面三角形の底面g23が他方の電槽の対向側壁bの内面に向いた状態となっている。
【0004】
また、図8(a)に示す鉛蓄電池は、縦横に交叉する仕切壁Cにより長さ方向に3つづつのセル室が幅方向に2列並んで区劃形成された6つのセル室内に前記の各極板群Kを収容し、その一方の端板Tをその対向する仕切壁Cの対向面に配設した垂直リブb1,b1,…に圧接する一方、その他方の端板Tを電槽B′の対向側壁bの内面に配設した垂直リブb1,b1,…に圧接し、各セル室内の極板群Kを緊圧収容して成るものである。換言すれば、その電槽B′の長さ方向の仕切壁Cで区劃形成されてその仕切壁Cの両側の相隣る各2つのセル室内に緊圧収容された極板群K,Kの夫々の内側の端板T,Tは、該仕切壁Cの両側の対向壁に夫々圧接し、その外側の端板T′,T′は、電槽B′の長さ方向の側壁b,bに夫々圧接された鉛蓄電池に製造されているが、この場合、図8(b)に明示のように、その一方の極板群Kの外側の端板T′の中格子骨g2は、断面三角形の頂点g22がその電槽の側壁bの内面と対向しその他方の極板群Kの外側の端板T′の中格子骨g2も、断面三角形の頂点g22がその他方の電槽の側壁bの内面と対向した状態となっている。図示の各鉛蓄電池において、PSは各極板群の正極耳群を接続する正極ストラップ、NSは負極耳群を接続する負極ストラップ、IYは中間セル間接続部、PPは正極極柱、NPは負極極柱を示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
種々の鉛蓄電池につき、極板群の両端板の指向性を有する中格子骨の電槽の対向する両側壁に対する配向関係について種々試験研究したところ、次のことが判明した。上記のように、電槽Bの対向両側壁b,bの垂直リブb1,b1,…で緊圧される極板群は、特にその両端板T,Tは、その両端板T,T間の正,負極板は、その緊圧力をセパレータの面で受ける場合と異なり垂直リブb1,b1,…で受けるが、図示の例に示すように、指向性のある中格子骨g2は、その面積が小さい側g22が電槽Bの側壁bに向いた場合は、即ち、断面三角形の尖った頂点や断面形状が台形の場合の中格子骨では、その面の幅の小さい側g22が電槽Bの対向側壁bに向いた場合には、鉛蓄電池の運搬、使用時に受ける振動や衝撃で、該端板Tからの活物質の脱落が比較的多くなり、その反面、各端板Tを、その中格子骨g2の幅の広い側g23を、換言すれば、交叉する中格子骨g2,g2,…で囲まれ、内外の開口端で口径が指向性を有する活物質充填孔g3の口径が小さい側を電槽の両側壁の内面に対向せしめた状態で圧接する場合は、活物質の脱落が著しく減少することが判明した。
また、上記の仕切壁Cを挟んで電槽Bの幅方向に併列した相隣るセル室内に緊圧収容された極板群K,Kの場合も、その一方の極板群Kの外側の端板T′の中格子骨g2の幅が広い側の底面g23がその電槽Bの一方の対向側壁bに向いている場合は、その端板T′からの活物質の脱落は小さい反面、他方の極板群Kの外側の端板T′の中格子骨g2の幅が小さい側の頂点g22がその電槽Bの他方の対向壁bに向いている場合は、その端板T′からの活物質の脱落は大きくなることが判明した。また、該仕切壁Cを挟んで並ぶ2つの極板群K,Kのその夫々の外側の端板T′,T′間の内側の正,負極板に対する対向するセパレータ面に圧着されるので、活物質の脱落は殆どないと共に該仕切壁Cの両対向面に夫々対向する各極板群K,Kの内側の端板T,Tは、その中格子骨の断面三角形の頂点側が従って、活物質充填孔g3の口径が大きい側が、該仕切壁Cに向いていても、その端板T,Tの脱落は比較的少ないことが判明した。
【0006】
上記のように、鉛蓄電池の電槽の側壁の内面の垂直リブに圧接される端板の向きによって、該端板からの活物質の脱落が著しく生ずる不都合を防止するため、該垂直リブと該端板との間に板状スペーサーを介入することが考えられるが、スペーサー分のコスト上昇をもたらすばかりでなく、その各セル室の容積の増大をもたらし、電槽の設計変更を要するなどの新たな不都合を生ずる。
そこで、従来の鉛蓄電池を設計変更することなしに、電槽の側壁により受ける極板群の端板の緊圧力を増大して、その端板からの活物質の脱落を減少せしめることが望ましい。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の鉛蓄電池の不都合を設計変更することなしに解消し、耐震性の向上した鉛蓄電池を提供するもので、少なくとも1つのセル室から成る電槽内に収容された極板群の両端板を、電槽の対向側壁の内面に配設された垂直リブに圧接し、極板群を緊圧状態で収容して成る鉛蓄電池において、その両端板を、その構成部材である格子基板の指向性を有する中格子骨で囲繞される活物質充填孔の口径の小さい側を該電槽の対向側壁の内面に向けた状態で該垂直リブに圧接し、該極板群を緊圧収容したことを特徴とする。
上記の本発明は、仕切壁を介して相隣るセル室内に収容された極板群を具備した形式の鉛蓄電池に次のように適用する。即ち、電槽の内部を縦横に交叉する仕切壁により複数列に並ぶセル室に区劃形成された電槽の各セル室内に収容された極板群の一方の端板を電槽の仕切壁の対向面に配設された垂直リブに圧接し、その他方の端板を電槽の側壁の内面に配設された垂直リブに圧接して成る鉛蓄電池において、各極板群の他方の端板を、その構成部材である格子基板の指向性を有する中格子骨で囲繞される活物質充填孔の口径の小さい側を該電槽の側壁の内面に向けた状態で該垂直リブに圧接し、該極板群を緊圧収容したことを特徴とする。
尚、この形式の鉛蓄電池において、該極板群の一方の端板を、その構成部材である格子基板の指向性を有する中格子骨で囲繞される活物質充填孔の口径の小さい側を該仕切壁の対向面に向けた状態で該垂直リブに圧接し、該極板群を緊圧収容したことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の態様例を添付図面に基づいて説明する。
本発明は、1つのセル室から成る電槽、或いは仕切壁により区劃形成され、且つ一列に並ぶ複数個のセル室から成る電槽を用い、その各セル室内に極板群を緊圧収容して成る各種の鉛蓄電池に適用できるが、その実施の1例を図1及び図2に基づいて説明する。
図1は、前記従来の図7に示す電槽と同じ形式の電槽に本発明に従って極板群を緊圧収容して成る該鉛蓄電池の概略平面図である。Bは、内部を横断する仕切壁Cにより3つのセル室に区劃形成された式の電槽を示し、各該セル室に収容すべき極板群Kの両端板T,Tと対向する電槽Bの対向側壁b,bの内面に、該極板群の両端面の幅方向に一定の間隔を存して複数本の垂直リブb1,b1,…が配設されている。而して、この電槽Bの各セル室に極板群Kを収容し、その電槽Bの対向側壁b,bの内面の垂直リブb1,b1,…でその両端板T,Tの板面を挟圧して極板群を緊圧収容し、鉛蓄電池を製造するが、この場合、極板群Kは、電槽に収容される前に、これに適した所要枚数の負極板と正極板をセパレータを介し交互に積層して組み立てるに当たり、その両端に配置される2枚の極板は、2枚とも負極板、正極板と負極板、或いは2枚とも正極板のいずれでもよい。そのいずれの場合でも、本発明は、その極板群の組み立てに当たり、その両端板T,Tの電槽Bの対向両側壁b,bに対向する向きを次のように考慮する。即ち、その各端板Tの構成部材である例えば、図7に示す格子基板G(又はG′)を指向性を有する中格子骨g2の幅の広い側の面g23を必ず外側に向けて、例えば、その横断面形状が三角形であれば、その底面g23を外側に向けた状態に配向して組み立て、その極板群を電槽内に収容したとき、その両端板T,Tは、その外側を向いた幅の広い側の面g23側が、即ち、指向性を有する活物質充填孔g3の口径の小さい開口端側がその夫々対向する電槽Bの対向側壁b,bの内面の垂直リブb1,b1,…b1,b1,…で圧接されて極板群を緊圧収容するようにした。
更に詳細には、図1及び図2に示す実施例において、負極板Nは、図5(a)に示す格子基板Gに負極活物質を充填して成るものと、耳の位置が図5(a)に示す格子基板Gの耳yの位置が反対側に設けた以外は、格子基板Gと同じ構成の格子基板G″に負極活物質を充填して成るものとを多数用意し、正極板Pは、図5(b)に示す格子基板G′に正極活物質をを充填して成るものを多数用意し、負極板Nを正極板Pより1枚多く用い各極板群Kを組み立てるが、この場合、その両端に位置する負極板N,Nの夫々の格子基板G,G″の中格子骨g2,g2の底面g23,g23が外側に向けて組み立て、これを各セル室内に収容し、図2に示す鉛蓄電池を製造した。
かくして、端板T,Tの緊圧収容状態は、図2に明示のように、その両端板T,Tの中格子骨g2の断面三角形の底面g23側が電槽Bの側壁b,b内面の垂直リブb1,b1,…により加圧され、その頂点g22側が内側を向き、その台形の活物質充填孔g3の口径が広い格子面、即ち、活物質層がその内側のセパレータS面に圧着されるので、その両端板T,Tは、その両端板T,T間の中間の正,負極板と同様に大きい緊圧力を受けるので、鉛蓄電池が衝撃や振動を受けても両端板T,Tからの活物質Aの脱落は抑止される。
【0009】
図3及び図4は、本発明の他の実施態様を示し、電槽B′は、図8に示す電槽B′と同じものを使用した。即ち、内部を縦横に交叉する仕切壁Cにより3つのセル室が2列に並ぶ形式の電槽Bの夫々のセル室内に、極板群を次のように組み立て収容した。即ち、負極板Nは、図5(a)に示す格子基板Gを用い製造し、正極板Pは、図5(b)に示す格子基板G′を用い製造したものを多数個用意し、各極板群を組み立てるに当たり、その両端に位置する極板T,T(図示の例では負極板N,N)を、その一方の端板Tは、その中格子骨g2の底面g23は外側を向くように配向してその内側のセパレータSに積層し、その他方の端板Tは、その中格子骨g2の頂点g22、即ち、稜線がその内側のセパレータSに積層して組み立て、電槽B′の長さ方向の仕切壁Cを挟んで対向する各相隣る図示における各左右のセル室内に、夫々収容される極板群K,Kを互いに180度回転した状態で、即ち、その両極板群K,Kともその一方の端板T,Tの中格子骨g2,g2の底面g23,g23が従って、活物質充填孔g3,g3の口径が小さい側が、電槽Bの一方の側壁b,bの内壁に対向して収容され、その内面に配設した垂直リブb1,b1,…により圧接されるようにすると共に、その他方の端板T,Tの中格子骨g2,g2の頂点g22,g22が電槽B′の仕切壁Cの両側の対向面に対向させた状態で収容され、その内面に配設した垂直リブb1,b1,…により圧接されるようにして収容し、夫々の各相隣るセル室内に夫々の極板群K,Kを緊圧収容した。
換言すれば、その長さ方向の仕切壁Cの両側の相隣るセル室内に収容された2つの極板群K,Kの該仕切壁Cの両対向面に向いた内側の端板T,Tは、その中格子骨g2,g2の線状の面g22,g22側その仕切壁Cの両側面の垂直リブb1,b1,…及びb1,b1,…に圧接され、その各極板群K,Kの他方の外側の端板T′,T′は、その中格子骨g2の底面g23,g23がその対向する電槽B′の長さ方向の両側壁b,b内面の垂直リブb1,b1,…及びb1,b1,…に圧接される状態となる。この鉛蓄電池でも、その電槽B′の両側壁b,bに圧接される各極板群Kの端板Tは、その格子基板Gの中格子骨g2の底面g23が、即ち、活物質充填孔g3,g3の口径が小さい開口端側が、その両側壁b,bの内面に向いているので、その中間の正,負極板と同様に、活物質の脱落が抑制される。この場合、特に判ったことは、理由が明らかでないが、2つの極板群K,Kが仕切壁を挟んで積層方向に並ぶ相隣るセル室に収容された配置状態では、その夫々の極板群K,Kの仕切壁Cの両側の対向面に内側の端板T,Tは、その夫々の中格子骨g2,g2の幅が狭い側の頂点g22,g22が、換言すれば、該活物質充填孔g3の口径の大きい開口端側が向いていても、活物質の脱落が比較的小さいことが判った。これは、2つの極板群K,Kが同一線上に積層した場合は、その内側の端板T,Tは、振動を受けても1つの極板群の中間に位置する極板と同じような状態となるからであると考えられる。
【0010】
しかし乍ら、仕切壁Cの両側の内面に対向せしめる夫々の極板群K,Kの内側の端板T,Tをも、その中格子骨g2の底面g23を、即ち、活物質充填孔g3の口径の小さい側を外側に向けた配向状態としてその内側のセパレータSに積層せしめて組み立て、これを上記電槽の各セル室内にその仕切壁Cの両側内面の垂直リブb1,b1,…及びb1,b1,…に圧接し、緊圧収容せしめるようにしてもよいことは言うまでもない。
【0011】
上記の実施例では、負極板の枚数を正極板より1枚多く用い本発明の極板群を組み立て、上記のように夫々の電槽のセル室内に収容したものであるが、同じ枚数の負極板と正極板をセパレータを介して極板群を組み立てるに当たり、その端板T,Tとなる正極板及び負極板の夫々の中格子骨g2,g2の底面g23,g23を、従って、活物質充填孔の口径の小さい側を外側に向けた極板群を組み立て、その端板T,Tを上記の電槽B及びB′のいずれの対向側壁b,bの内面の垂直リブb1,b1,…に圧接して圧縮収容された鉛蓄電池としてもよいことは勿論である。
尚、図1及び図3において、NSは負極ストラップ、NPは負極柱、PSは正極ストラップ、PPは正極柱、IYは中間セル間接続部であることは、従来と変わりはない。
【0012】
実施例
鋳造格子基板に活物質を充填して成る正極板10枚と、連続鋳造格子基板に活物質を充填して成る負極板11枚を、ガラスマット付きリーフ式セパレータを介して交互に積層して組み立てた極板群を6つのセル室に緊圧収容して、図3及び図4に示す本発明の鉛蓄電池を製造し、これを振動台上に載置すると共にその電槽の長さ方向の対向側壁の外面に電池押さえ治具で挟んで抑え固定し、電槽のその幅方向に、即ち、相隣る極板群の積層方向に、第1条件として30〜35Hz2G 0.5時間左右振動を与えた後、第2条件として33Hz 4G 2時間の左右振動を与えた。その後、各セル室内の極板群を取り出し、その6個の極板群の12枚の各端板からの夫々の両端板、即ち、総計活物質の脱落率(%)を下記式により求めた。
脱落率=n÷N×100
但 N:端板の格子基板に配設された活物質充填用孔の数
n:端板に充填した活物質が脱落した活物質充填用孔の数
その結果、上記本発明の鉛蓄電池における電槽B′の6つのセル室に収容した極板群の側壁b,bの内面の垂直のリブに圧接された6枚の外側の端板T′からの脱落率は、10%〜12%の範囲であった。
比較のため、図8に示す従来の鉛蓄電池につき上記と同じ振動試験を行った。その結果、6つのセル室内の極板群の12枚の脱落率は、63〜65%と著しく大きかった。
【0013】
【発明の効果】
このように本発明の鉛蓄電池は、電槽のセル室内に、極板群を収容するに当たり、極板群の両端板を、その夫々の構成部材である格子基板の中格子骨で囲繞される活物質充填孔の口径の小さい側を電槽の両対向側壁の内面に配設した垂直リブに圧接して極板群を緊圧収容したので、鉛蓄電池が衝撃や振動を受けても両端板からの活物質の脱落が防止され、使用寿命を延長するなどの効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の1例の鉛蓄電池の平面図。
【図2】 図1の鉛蓄電池の一部を裁除した要部の拡大横断面図。
【図3】 本発明の他の実施例の鉛蓄電池の平面図。
【図4】 図3の鉛蓄電池の一部を省略した要部の拡大横断面図。
【図5】 鉛蓄電池の電極用格子基板を示し、図5(a)は、1例の格子基板の平面図であり、図5(b)は、他例の格子基板の平面図。
【図6】 図5(a)又は(b)に示す格子基板の中間を省略した拡大横断面図。
【図7】 従来の1例の鉛蓄電池を示し、図7(a)は、その平面図であり、図7(b)は、その一部を省略した要部の拡大横断面図。
【図8】 従来の他例の鉛蓄電池を示し、図8(a)は、その平面図であり、図8(b)は、その一部を省略した要部の拡大横断面図。
【符号の説明】
B 電槽
B′ 電槽
K 極板群
T 端板、内側の端板
T′ 外側の端板
G 格子基板
G′ 格子基板
G″ 格子基板
g1 枠骨
g2 中格子骨
g3 活物質充填孔
g21 傾斜面
g22 中格子骨の狭幅の面、頂点、稜線
g23 中格子骨の広幅の面

Claims (3)

  1. 少なくとも1つのセル室から成る電槽内に収容された極板群の両端板を、電槽の対向側壁の内面に配設された垂直リブに圧接し、極板群を緊圧状態で収容して成る鉛蓄電池において、その両端板を、その構成部材である格子基板の指向性を有する中格子骨で囲繞される活物質充填孔の口径の小さい側を該電槽の対向側壁の内面に向けた状態で該垂直リブに圧接し、該極板群を緊圧収容したことを特徴とする鉛蓄電池。
  2. 電槽の内部を縦横に交叉する仕切壁により複数列に並ぶセル室に区劃形成された電槽の各セル室内に収容された極板群の一方の端板を電槽の仕切壁の対向面に配設された垂直リブに圧接し、その他方の端板を電槽の側壁の内面に配設された垂直リブに圧接して成る鉛蓄電池において、各極板群の他方の端板を、その構成部材である格子基板の指向性を有する中格子骨で囲繞される活物質充填孔の口径の小さい側を該電槽の側壁の内面に向けた状態で該垂直リブに圧接し、該極板群を緊圧収容したことを特徴とする鉛蓄電池。
  3. 該極板群の一方の端板を、その構成部材である格子基板の指向性を有する中格子骨で囲繞される活物質充填孔の口径の小さい側を該仕切壁の対向面に向けた状態で該垂直リブに圧接し、該極板群を緊圧収容したことを特徴とする請求項2に記載の鉛蓄電池。
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