JP4682517B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

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Description

本発明は、それぞれ複数の耳部が突設された正極板と負極板とがセパレータを介して捲回された捲回型の極板群を備え、極性毎の複数の耳部の先端に対応する正極ストラップ、負極ストラップが設けられている鉛蓄電池に関するものである。
従来の円筒形の鉛蓄電池は、図５及び図６に示すように、帯状の正極板１と負極板態２が帯状のセパレータ３（図７参照）を介して捲回された捲回型の極板群４を備えている。
正極板１と負極板２には、それぞれ捲回方向に対して直角方向に複数の耳部１ａ，２ａが突出され、これら耳部１ａ，２ａは捲回型の極板群４の端面で極性別にそれぞれ直線状に配列されている。
また、耳部１ａ，２ａは、その根元から先端に亘り、その部分の極板の曲率に応じて捲回中心側が凹になるように湾曲した曲面に形成されている。
このような極板群４には、正極板１の各耳部１ａと負極板２の各耳部２ａの先端が対応する極性の正極ストラップ５、負極ストラップ６（図７参照）で連結されている（例えば、特許文献１参照。）。
これら正極ストラップ５と負極ストラップ６とは、図７に示すように、ＣＯＳ（Cast on Strap ）方式により、金型７の型溝８，９内に正負の各耳部１ａ，２ａの先端を差し込み、且つ各型溝８，９内に溶融した鉛合金を鋳込んで、各耳部１ａ，２ａの先端を極性毎にそれぞれ連結することにより形成されている。
特開２００２−１５７９９１号公報
しかしながら、従来の構造では、ＣＯＳ方式により正極ストラップ５と負極ストラップ６とを鋳込んで形成する際に、各耳部１ａ，２ａの先端と各ストラップ５、６との間に溶接不良を発生し易いという問題点があった。
本発明の目的は、各耳部の先端と各ストラップとの間に溶接不良を発生し難い鉛蓄電池を提供することにある。
本発明は、それぞれ複数の耳部が突設された正極板と負極板がセパレータを介して捲回された捲回型の極板群を備え、極性毎の前記複数の耳部の先端が対応する極性の正極ストラップ、負極ストラップで連結されている鉛蓄電池を対象とする。
本発明に係る鉛蓄電池では、前記各耳部の先端の曲率が該耳部の根元の曲率より小さくなっていることを特徴とする。
この場合、前記各耳部の根元の曲率が該耳部を突出させている極板部分の曲率となっていることが好ましい。
本発明に係る鉛蓄電池ではまた、前記耳部の先端が湾曲していないことを特徴としている。
本発明に係わる鉛蓄電池ではまた、耳部の根元の幅が該耳部の先端の幅より大きくなっていることを特徴としている。
上記複数の耳部は、捲回の外周側ほど広い間隔で突設され、該複数の耳部の幅が捲回の外周側のものほど大きく形成されていることが好ましい。
本発明の鉛蓄電池では、各耳部の先端の曲率を該耳部の根元の曲率より小さくしたので、各耳部の先端に対するストラップ形成時に、金型の型溝に鋳込む溶融した鉛合金が各耳部の先端の間に入り易くなり、しかも、溶融した鉛合金が各耳部の両面に入る速度差が小さくなって、耳部の先端回りの鉛合金の溶接条件を改善でき、耳部先端とストラップとの間の溶接不良を低減することができる。
この場合、各耳部の根元の曲率を、該耳部を突出させている極板部分の曲率とすると、各耳部の根元の曲率が該耳部を突出させている極板部分の曲率と等しくなって、各耳部の根元の曲率を極板群の捲回と同時に容易に規定することができる。
また、耳部の先端が湾曲していないようにすると、耳部の先端でのストラップ形成時に、金型の型溝に鋳込む溶融した鉛合金が各耳部の先端間に最も入り易く、しかも、各耳部の両面に入る速度が等しくなるため、耳部の先端回りの鉛合金の溶接条件を均一にして、耳部先端とストラップとの間の溶接不良を低減することができる。
また、耳部の根元の幅が該耳部の先端の幅より大きくなっていると、耳部の先端の曲率を耳部の根元の曲率より小さくしたときに、耳部の根元に発生する捻れとストレスを耳部の幅広の根元で吸収して、耳部の姿勢を揃えることができ、このため耳部先端とストラップとの間の溶接不良を低減することができる。
さらに、複数の耳部が捲回の外周側ほど広い間隔で突設され、複数の耳部の幅が捲回の外周側のものほど大きく形成されていると、単位長当たりの電気抵抗が内周側と外周側とで比較的均一となり、このため捲回の外周側ほど広い間隔で形成された耳部から極板全体に流れる電流が内外周で不均一になるのを防止することができる。
本発明の最良の実施形態では、それぞれ複数の耳部が突設された正極板と負極板がセパレータを介して捲回された捲回型の極板群を備え、極性毎の複数の耳部の先端が対応する極性の正極ストラップ、負極ストラップで連結されている鉛蓄電池において、各耳部の先端の曲率が該耳部の根元の曲率より小さくなっており、且つ各耳部の根元の曲率が該耳部を突出させている極板部分の曲率となっており、且つ耳部の先端が湾曲しておらず、且つ耳部の根元の幅が該耳部の先端の幅より大きくなっており、且つ複数の耳部が捲回の外周側ほど広い間隔で突設され、複数の耳部の幅が捲回の外周側のものほど大きく形成されている。
このような鉛蓄電池では、各耳部の先端の曲率を該耳部の根元の曲率より小さくしたので、各耳部の先端に対するストラップ形成時に、金型の型溝に鋳込む溶融した鉛合金が各耳部の先端の間に入り易くなり、しかも、各耳部の両面に入る速度差が小さくなって、耳部の先端回りの鉛合金の溶接条件を改善でき、このるため耳部先端とストラップとの間の溶接不良を低減することができる。
また、各耳部の根元の曲率が、該耳部を突出させている極板部分の曲率となっているので、各耳部の根元の曲率が該耳部を突出させている極板部分の曲率と等しくなって、各耳部の根元の曲率を極板群の捲回と同時に容易に規定することができる。
また、耳部の先端が湾曲していないようになっているので、耳部の先端でのストラップ形成時に、金型の型溝に鋳込む溶融した鉛合金が各耳部の先端間に最も入り易く、しかも、各耳部の両面に入る速度が等しくなって、耳部の先端回りの鉛合金の溶接条件を均一にでき、このため耳部先端とストラップとの間の溶接不良を低減することができる。
また、耳部の根元の幅が該耳部の先端の幅より大きくなっているので、耳部の先端の曲率を耳部の根元の曲率より小さくしたときに、耳部の根元に発生する捻れとストレスを耳部の幅広の根元で吸収して、耳部の姿勢を揃えることができ、このため耳部先端とストラップとの間の溶接不良を低減することができる。
さらに、複数の耳部が捲回の外周側ほど広い間隔で突設され、複数の耳部の幅が捲回の外周側のものほど大きく形成されているので、単位長当たりの電気抵抗が内周側と外周側とで比較的均一となり、このため捲回の外周側ほど広い間隔で形成された耳部から極板全体に流れる電流が内外周で不均一になるのを防止することができる。
図１〜図４は本発明に係る円筒形の鉛蓄電池の一実施例を示すものであって、図１は本例の円筒形の鉛蓄電池の極板群を示す斜視図、図２は本例の極板群の端面に突出する複数の耳部の状態を示す平面図、図３は本例の極板群の端面に突出する複数の耳部の先端にＣＯＳ方式でストラップを形成する状態を示す断面図、図４は本例の極板群に用いる極板の模式展開図である。なお、図５〜図７に示した従来例と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
この円筒形の鉛蓄電池は、図１及び図２に示すように、帯状の正極板１と負極板２を帯状のセパレータ３を介して捲回した捲回型の極板群４を備えている。
正極板１と負極板２には、複数の耳部１ａ，２ａがそれぞれ捲回方向に対して直角方向に突出し、捲回された極板群４の端面で正極、負極別にそれぞれ直線状に配列するように設けられている。
また、各耳部１ａ，２ａの根元は、各極板１，２の曲率に対応していて、捲回中心側が凹になるように湾曲した曲面に形成されている。また、各耳部１ａ，２ａの先端は、湾曲した曲面の曲率より小さい曲面か、若しくは湾曲していない平面に形成されている。更に、各耳部１ａ，２ａの根元の幅は、先端の幅より大きく形成されている。
このように形成された極板群４には、正極板１の各耳部１ａと負極板２の各耳部２ａの各先端に、極性に応じて正極ストラップ５、負極ストラップ（図示せず）が設けられている。
図３に示すように、正極ストラップ５、負極ストラップ６は、ＣＯＳ（Cast on Strap ）方式により、金型７の型溝８，９内に正負の各耳部１ａ，２ａの先端を差し込み、且つ各型溝８，９内に溶融した鉛合金を鋳込んで、各耳部１ａ，２ａの先端を極性毎にそれぞれ連結することにより形成されている。
上記正極板１と負極板２は、長尺の帯状であるが、図４では長手方向を圧縮して模式的に示している。
耳部１ａ，２ａは、正極板１や負極板２の長手方向に対して直角方向に複数突設され、正極板１や負極板２が捲回されたときにその極板群４の端面で各耳部１ａ，２ａが正極、負極別にそれぞれ直線状に配列するように、各耳部の間隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を捲回の外周側ほど広くなるように（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４）としている。
また、これらの耳部１ａ，２ａの先端の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５は、捲回の外周側ほど広くなるように（Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ４＜Ｗ５）としている。
本実施例と従来例の極板群をそれぞれ１００個作製し、耳部の先端とストラップとの間の溶接性について確認をしたところ、溶接不良が従来例の極板群で１８個（不良率１８％）、本実施例の極板群で０個（不良率０％）であった。
上記実施例では、正極板１や負極板２の捲回の１周回毎に耳部１ａ，２ａを突出させる場合について記したが、複数の周回毎に耳部１ａ，２ａを突出させることもできる。
また、上記実施例では、極板群４の一方の端面から正極板１と負極板２の耳部１ａ，２ａを突出させる場合について記したが、正極板１と負極板２の耳部１ａ，２ａを正極、負極別にそれぞれ一方の端面と他方の端面から突出させることもできる。
また、上記実施例では、円筒形の鉛蓄電池に用いる円筒形の極板群４について記したが、捲回型の極板群４を用いた鉛蓄電池であれば、長円筒形、楕円形等の形状でも実施可能である。
即ち、複数の耳部が突設された正極板、負極板がセパレータを介して捲回された捲回型の極板群を備え、極性毎の前記複数の耳部の先端が対応する極性の正極ストラップ、負極ストラップで連結されている鉛蓄電池において、前記耳部の先端の曲率を耳部の根元の曲率より小さくすれば、耳部の先端のストラップ形成時に、金型の型溝に鋳込む溶融した鉛合金が各耳部の先端間に入り易く、しかも、各耳部の両面に入る速度差が小さくなって、耳部の先端回りの鉛合金の溶接条件を改善でき、このため耳部先端とストラップとの間の溶接不良を低減することができる。また、前記耳部の根元の曲率が該耳部を突出させている極板部分の曲率となっていると、耳部の根元の曲率を極板群の捲回と同時に容易に規定することができる。また、前記耳部の先端が湾曲していないようになっていると、耳部の先端のストラップ形成時に、金型の型溝に鋳込む溶融した鉛合金が各耳部の先端間に最も入り易く、しかも、各耳部の両面に入る速度が等しくなって、耳部の先端回りの鉛合金の溶接条件を均一にでき、このため耳部先端とストラップとの間の溶接不良を低減することができる。また、前記耳部の根元の幅が該耳部の先端の幅より大きくなっていると、耳部の先端の曲率を耳部の根元の曲率より小さくしたときに耳部の根元に発生する捻れとストレスを耳部の幅広の根元で吸収して、耳部の姿勢を揃えることができ、このため耳部先端とストラップとの間の溶接不良を低減することができる。更に、前記複数の耳部を捲回の外周側ほど広い間隔で突設し、前記複数の耳部の幅を捲回の外周側のものほど大きく形成すると、単位長当たりの電気抵抗が内周側と外周側とで比較的均一となり、このため捲回の外周側ほど広い間隔で形成された耳部から極板全体に流れる電流が内外周で不均一になるのを防止することができる。
本発明に係る鉛蓄電池の一実施例で用いている円筒形の鉛蓄電池の極板群を示す斜視図である。 本例の極板群の端面に突出する複数の耳部の状態を示す平面図である。 本発明の一実施例で、極板群の端面に突出する各耳部の先端に、ＣＯＳ方式でストラップを形成する状態を示す断面図である。 本発明の一実施例で、極板群に用いる極板の模式展開図である。 従来例の円筒形の鉛蓄電池の極板群を示す斜視図である。 従来例で、極板群の端面に突出する複数の耳部の状態を示す平面図である。 従来例で、極板群の端面に突出する各耳部の先端に、ＣＯＳ方式でストラップを形成する状態を示す断面図である。
１ 正極板
１ａ 正極板の耳部
２ 負極板
２ａ 負極板の耳部
３ セパレータ
４ 極板群
５ 正極ストラップ
６ 負極ストラップ
７ 金型
８，９ 型溝

Claims (5)

  1. それぞれ複数の耳部が突設された正極板と負極板がセパレータを介して捲回された捲回型の極板群を備え、極性毎の前記複数の耳部の先端が対応する極性の正極ストラップ、負極ストラップで連結されている鉛蓄電池であって、
    前記各耳部の先端の曲率が該耳部の根元の曲率より小さくなっており、
    前記耳部の先端が湾曲していないこと、
    を特徴とする鉛蓄電池。
  2. それぞれ複数の耳部が突設された正極板と負極板がセパレータを介して捲回された捲回型の極板群を備え、極性毎の前記複数の耳部の先端が対応する極性の正極ストラップ、負極ストラップで連結されている鉛蓄電池であって、
    前記各耳部の先端の曲率が該耳部の根元の曲率より小さくなっており、
    前記耳部の根元の幅が該耳部の先端の幅より大きくなっていること、
    を特徴とする鉛蓄電池。
  3. それぞれ複数の耳部が突設された正極板と負極板がセパレータを介して捲回された捲回型の極板群を備え、極性毎の前記複数の耳部の先端が対応する極性の正極ストラップ、負極ストラップで連結されている鉛蓄電池であって、
    前記各耳部の先端の曲率が該耳部の根元の曲率より小さく、前記各耳部の根元の幅が該耳部の先端の幅より大きくなっており、
    前記耳部の先端が湾曲していないこと、
    を特徴とする鉛蓄電池。
  4. 前記各耳部の根元の曲率が該耳部を突出させている極板部分の曲率となっていることを特徴とする請求項１，２または３に記載の鉛蓄電池。
  5. 前記複数の耳部が捲回の外周側ほど広い間隔で突設され、前記複数の耳部の幅が捲回の外周側のものほど大きく形成されていることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の鉛蓄電池。
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