JP4884748B2 - 鉛蓄電池用格子基板 - Google Patents

Description

本発明は鉛蓄電池用格子基板に関するものである。

鉛蓄電池は、格子基板に鉛粉、希硫酸、水等を配合して練り上げたペースト状活物質を充填し、熟成・乾燥した正負極板が用いられ、これらをセパレータを介して互いに対向させ、希硫酸からなる電解液を注入し、起電力を端子から取り出しで使用されるものであるが、この鉛蓄電池用格子基板は、鉛合金を鋳造又は機械加工により四角の囲枠骨と、囲枠骨の外面に突出形成された耳と、該囲枠骨で囲まれた内部に囲枠骨間を差し渡る多数の縦の中骨と横の中骨を互いに交差して形成した格子形状からなる格子基板が用いられている。

これら格子基板は、囲枠骨は比較的太く均一に形成され、縦横の中骨は比較的細く均一に形成されている（特許文献１）。

このために、特に高率放電で使用される場合、電流の集中する耳近傍領域における格子の電流密度の上昇が電圧降下を大きくする。即ち、蓄電池の放電電圧が低下すると言う問題があった。また、蓄電池の使用により格子基板が腐食し、製造時より断面積が低下することで上記傾向はより顕著になる問題もあった。

このような現象を改善する提案として、これら格子形状の基板に耳部近傍から放射状に伸びる中骨を追加して設けることで集電性能を向上させたものがある（特許文献２）。
特許第２８０５９１０号公報 実開昭５２−４８６３１号公報

しかしながら、特許文献２に記載される方法ではまだ不十分で更なる改善が要望されている。さらに、格子基板が腐食し中骨断面積低下による電流密度が上昇する対策として中骨全体を太くする方法が考えられるが、全体を太くすると重量が過度に増大する等の問題が発生する。

そこで、本発明の目的は、格子基板重量を余り増加させることなく、製造初期のみならず寿命末期まで集電性能を向上させた鉛蓄電池用格子基板を提供することにある。

本発明は上記課題を解決し目的を達成する為に、耳が形成された囲枠骨から伸びる例えば縦の中骨間に対向する囲枠骨までには達しない補助中骨を形成したもので、

請求項１の発明は、四周を囲む囲枠骨と、その内部に、囲枠骨間を差し渡り縦横に交差する縦中骨と横中骨とで構成され、囲枠骨に突出する耳が形成されている鉛蓄電池用格子基板において、耳が形成された囲枠骨より内部に向かい、囲枠骨間に差し渡らず、且つ中骨間に位置して補助中骨を形成し、該補助中骨および耳が形成された囲枠骨より延びる中骨は、耳近傍において、囲枠骨へ近づくに従い順次その太さを太く形成すると共に、該補助中骨および中骨を耳の直下に位置するこれら中骨或いは補助中骨に比し、直下位置から離れるに従い形成した中骨或いは補助中骨の太さを順次細く形成し、耳が形成された囲枠骨の太さを耳へ近づくに従い順次太く形成したものである。

請求項1記載の構成により、電流が集中する格子基板の耳近傍において、補助中骨により1本の中骨への電流の集中が防止されると共に、補助中骨および耳が形成された囲枠骨から対向する囲枠骨間に差し渡る中骨が耳が形成された囲枠骨から遠ざかるに従い順次太さを細く形成され、更に耳が形成された囲枠骨が耳へ近づくに従い順次太くしているので電流密度の極端な上昇が防止され、結果、電気抵抗を大幅に低減することができ、集電性能を向上させ、更に補助中骨および中骨が耳の直下位置から離れるに従いその太さを細くしているので、電流密度の上昇が抑制されると共に軽量化し得る効果がある。なお、補助中骨を形成することなく中骨を太くするのみでは充分な集電特性の向上はなし得ない。

更に、蓄電池の使用により格子基板が腐食して中骨や補助中骨の断面積が減少しても順次太くしている為に、中骨の途中で切断されることがなく、長期に渡り集電性能の低下を抑制できるものである

本発明によれば、耳近傍の電気抵抗を低減でき集電性能が向上すること、腐食による断面積減少による中骨の途中切断がなく長期に渡り集電性能の低下を抑制し得る等の効果を奏するものである。

以下実施の最良の形態を説明する。
図１に示す様に、鉛合金、例えばＰｂ−Ｃａ系合金の鋳造により格子基板１を得た。この格子基板１は、四周を比較的太い囲枠骨２により囲まれた方形の形状をし、この囲枠骨２の内部に縦と横方向に多数の中骨３を互いに対向する囲枠骨間に差し渡って形成され、該縦と横方向の中骨３は互いに直交し格子状に形成されている。

囲枠骨２の上部囲枠骨２１には突出して耳４が形成されており、縦方向の中骨の内、特にこの耳近傍に形成された複数本の縦方向の中骨は、耳４が形成された上部囲枠骨２１へ至るに従い順次太く形成されている。

更に、耳近傍の複数本の縦方向の中骨の隣接する中骨間には、耳３が形成された上部囲枠骨２１から伸びる補助中骨５を、対向する囲枠骨に至らないで途中まで形成し、その補助中骨５の太さを耳４が形成された上部囲枠骨２１へ至るに従い順次太く形成した。

更に、耳が形成された上部囲枠骨２１は耳３に近づくに従い順次太くしたものである。なお、図中６は基板１の足である。

図１に示す通り、Ｐｂ−Ｃａ系合金を鋳造して得られた囲枠骨２で四周を囲まれた方形の格子基板１の上部囲枠骨２１の長さ方向の真ん中より少しずれた所へ耳４を突出形成すると共に、囲枠骨内の方形の空間に縦方向に複数の中骨３とこれよりは数の多い横方向の中骨３を互いに直交する様に形成し、更に、縦方向の互いに隣接する中骨間には上部囲枠骨２１から伸びる補助中骨５を５本形成した。この補助中骨５は、対向する囲枠骨に至らずに途中までの長さとした。

そして、耳近傍に位置する縦方向の４本の中骨３１、３２、３３、３４と４本の補助中骨５１、５２、５３、５４を耳４が形成された上部囲枠骨２１に至るに従い順次段階的に中骨の幅を大きくすることで太くした。

この際、中骨３１、３２、３３、３４の太くした部分の境界を点線示の様に湾曲或いはＶ字状にするのが好ましい。更に、段階的に太さ変えた各段階の境界や補助中骨もその様にするのが好ましい。

更に、耳近傍に位置し、その太さを耳が形成された上部囲枠骨に至るに従い段階的に太くした中骨および補助中骨において、耳の直下に位置するこれら中骨或いは補助中骨に比し、直下位置から離れるに従い形成した中骨或いは補助中骨の太さを順次細くした。

更に、上部囲枠骨２１もこれに突出形成された耳に至るに従い段階的に幅を広くすることで太くし、格子基板を鋳造により作製した。

（比較例）
実施例において、耳近傍の中骨および補助中骨を太くしなかったこと以外は実施例１と同様にして格子基板を鋳造により作製した。

（従来例）
図２に示す様に、比較的太い囲枠骨２内に縦横方向の中骨３を形成した格子基板１に耳４近傍から放射状に伸びる中骨７を追加した鉛蓄電池用格子基板を鋳造により得た。
縦横の中骨３、放射状の中骨７および囲枠骨２の太さはそれぞれ略均一である。

（参考例）
実施例において、耳近傍に位置する縦方向の４本の中骨３１、３２、３３、３４と４本の補助中骨５１、５２、５３、５４を耳４が形成された上部囲枠骨２１に至るに従い順次段階的に中骨の幅を大きくすることで太くしたのみで、耳近傍に位置し、その太さを耳が形成された上部囲枠骨に至るに従い段階的に太くした中骨および補助中骨において、耳の直下に位置するこれら中骨或いは補助中骨に比し、直下位置から離れるに従い形成した中骨或いは補助中骨の太さを順次細くすることなく格子基板を鋳造により作製した。

これら実施例、比較例、従来例および参考例の格子基板を用い、これにペースト状活物質を充填し、熟成・乾燥して正極板を作製し、セパレータを介して公知の方法で製造された負極板を積層して１２Ｖで容量５５ＡＨの遊離する電解液が多量に存在する所謂液式の鉛蓄電池をそれぞれ製造し、ＪＩＳＤ５３０１で定められている様に、−１８℃の雰囲気で放電させＣＣＡ（コールドクラッキング電流）を測定した。これは、高率放電試験の１つであり、蓄電池の放電電圧によってＣＣＡが影響を多分に受けるため、蓄電池の放電電圧、即ち、格子の集電性の評価につながる。

更に、ＪＩＳ５３０１に定められた軽負荷寿命試験に準じ、周囲温度７５℃で充放電を３０００回行い、充分に充電した後、再びＣＣＡを測定することで蓄電池の使用前後における格子体の集電性能を評価した。それぞれの結果を表１に示す。

表１から明らかな如く、比較例や従来例格子基板を用いた場合に比し、実施例の格子基板を用いた鉛蓄電池は寿命試験前のＣＣＡが大きく、更に寿命試験後においてもＣＣＡの低下が少ない。従って集電特性が向上している。

更に、耳の直下位置から離れるに従い中骨や補助中骨を細くしたので、このようにしなかった参考例に比し、重量を軽量化し得て同等の効果を奏することが出来る。

本発明実施例格子基板 従来の格子基板

１ 格子基板
２ 囲枠骨
２１ 耳４が形成された上部囲枠骨
３ 中骨
４ 耳
５ 補助中骨

Claims (1)

1. 四周を囲む囲枠骨と、その内部に、囲枠骨間を差し渡り縦横に交差する縦と横の中骨とで構成され、囲枠骨に突出する耳が形成されている鉛蓄電池用格子基板において、
   耳が形成された囲枠骨より内部に向かい、囲枠骨間に差し渡らず、且つ中骨間に位置して補助中骨を形成し、
   該補助中骨および耳が形成された囲枠骨より延びる中骨は、耳近傍において、耳が形成される囲枠骨へ近づくに従い順次その太さを太く形成すると共に、該補助中骨および中骨を耳の直下に位置するこれら中骨或いは補助中骨に比し、直下位置から離れるに従い形成した中骨或いは補助中骨の太さを順次細く形成し、
   耳が形成された囲枠骨の太さを耳へ近づくに従い順次太く形成したことを特徴とする鉛蓄電池用格子基板。