JP4929526B2 - 電池 - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極板群を収納する電槽と蓋とが熱溶着、または超音波溶着等の溶着により接合された電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池やニッケル−水素蓄電池等の電池において極板群を収納する電槽と蓋とを熱可塑性樹脂で構成し、これらを超音波溶着あるいは熱溶着等の手段により接合することが行われてきている。例えば従来のシール形鉛蓄電池に使用される直方体形状の電槽と蓋との開口部は、電池外周に位置する全辺の肉厚がほぼ均一で、溶着しろが一重に構成されている。そしてこの溶着しろを熱板で溶かしたのち、電槽と蓋とを押圧して冷却することにより両者を接合している。
【０００３】
このようなシール形鉛蓄電池は安全に充電するために、充電時の電圧や電流値が電池毎に定められている。また、万一の誤充電、充電器の故障、異常等によって電池が過度の過充電状態となって電池内で多量の酸素や水素ガスが発生した場合を想定し安全弁が電池に設けられている。この安全弁は電池内の圧力が一定の範囲に保たれるように開弁し、電池内部の圧力を開放する。通常使用の場合は安全弁は閉じており、空気中の酸素と負極活物質が反応しないように、電池内に空気が侵入することを防いでいる。
【０００４】
今日では、このようなシール形鉛蓄電池に求められる寿命は１０年を超える長期間になってきている。このような状況下においては、安全弁の開弁圧力値以前の低圧力状態であっても、１０年を超えるような長期間にわたって電池を使用した場合、電池内圧力による応力によって図５（ａ），（ｂ）に示したように電槽側壁２０が膨らんで変形側壁２０ａとなり、結果として電槽２１と蓋２２との溶着部２３が疲労破損することがある。特に湾曲して変形が最大となる部分に対応する溶着部２３の長さ方向の中心部２３ａが疲労破損することが他の部分に比較して多い。この部分の破損を防止するために溶着しろの厚みを厚くすることが考えられる。通常、溶着しろは溶着時に圧縮されるので、溶着部の厚みが溶着しろ以外の電槽外壁の厚み以上にならないよう、また、溶着しろだけを溶かし、他の部分を溶かさないように、溶着しろの厚みを電槽外壁の厚みの３０〜６０％に設定することが必要であり、溶着しろの厚みを確保することは困難であり、結果としてこの溶着部での破損を抑制することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記した問題を解決することを課題とし、安全弁の開弁圧力値以前の低圧力状態で長期間電池を使用した場合でも、電槽が疲労破損しない電池を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために本発明の請求項１の発明は、セル室を備えた電槽と、この電槽に溶着されて前記セル室の開口部を閉塞する蓋とを備えた電池であって、前記セル室の開口部の前記電槽の外周に位置し、かつ前記電槽の厚みの３０％から６０％の厚みで形成した開口辺の少なくとも前記セル室の長辺側の開口辺から前記セル室外側に向けてリブを設けたことを特徴とする電池を示すものである。
【０００７】
本発明の請求項２の発明は、請求項１の構成を有する電池において、前記セル室の高さ寸法は少なくとも前記開口辺における前記セル室の長辺寸法よりも長い電池を示すものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【０００９】
図１は、本発明によるシール形鉛蓄電池（以下、単に電池と云う）の外観を示す図である。極板群（図示せず）を収納する電槽１と蓋２は溶着により接合されている。電槽１および蓋２はポリプロピレン樹脂等の熱可塑性の合成樹脂で構成されている。電槽１は必要に応じて図２に示すように隔壁３により複数のセル室４に区画され、それぞれのセル室４に対応して安全弁（図示せず）が設けられている。安全弁には例えば筒体にキャップ状ゴム弁を装着されたものが使用されており、このゴム弁を保持するための上蓋５は蓋２に取り付けられている。
【００１０】
本発明において電槽１には図２に示したように開口部周囲に熱溶着時の溶着しろとなる開口辺６，７が設けられている。この開口辺６，７は電槽壁の厚みの３０〜６０％の厚みで形成されている。本発明においては電池８の外周に位置する開口辺６および開口辺７の少なくとも長辺側の開口辺、例えば開口辺６の寸法ａ＜開口辺７の寸法ｂの場合には開口辺７にリブ９を設ける。リブ９を設ける方向は電槽１の成形や極板群のセル室４への収納を考慮して電槽１の外側方向に突出するように設けられる。このようなリブ９を設けることにより溶着封口強度を高めることができる。また、リブ９は開口辺７に対して突出するので熱溶着部は図４に示したように開口辺７による溶着部７ａとリブ９による溶着部９ａが形成されることになる。電池内圧が高まり、電池が図５に示したような変形を受ける場合、図４に示す溶着部７ａを折り曲げ線として電槽と蓋とを引き剥がす応力が発生する。リブ９による溶着部９ａは溶着部７ａに交差する方向に設けられるのでこの応力に対して有効に作用し、電槽と蓋との変形を抑制することができる。
【００１１】
もちろん、開口辺７に加えて短辺側の開口辺（図２においては開口辺６）にリブを設けることもできるが、短辺側にのみリブを設けることは好ましくない。長辺側は短辺側に比較して内圧によるたわみが大きくなるため、同一内圧の場合には電槽破壊が起こる可能性は短辺側よりも長辺側で大きくなるからである。
【００１２】
また、長辺の長さを一定とした場合、電槽の高さ寸法（図２中におけるｃ寸法）が長辺の長さよりも長い構成、すなわち、ｂ＜ｃであって、セルが縦長形状を有する場合に本発明の構成を用いることが好ましい。ｂ＞ｃであるような場合には電槽破壊は電槽側壁同士が接合される稜部１０で優先して発生する可能性が大きくなり、結果として本発明の課題の発生頻度が低くなるからである。
【００１３】
図３は本発明の他の実施の形態による電槽１１を示す図であり、長方形状をしたセル室４の配列が図２に示したものと異なる他は図２に示した構成を有している。
【００１４】
また、熱溶着にかえて超音波溶着等、他の溶着方法を用いた電池にも本発明を適用することができる。
【００１５】
【実施例】
次に本発明の効果について、以下に試験例を挙げて説明する。
【００１６】
図２に示した３セルからなる電槽１についてａ寸法／ｂ寸法の比率を０．７５と一定とし、ｃ寸法／ｂ寸法の比率を変化させた電槽を作製し、これらの電槽に極板群を収納した上で蓋２と各電槽とを熱溶着したのち、極柱部を封口し、その後は定法にしたがってシール形鉛蓄電池を作製した。ここで開口辺７および開口辺６の肉厚およびリブ９の肉厚は電槽側壁の厚みの４０％とした。
【００１７】
なお、リブ９については長辺側である開口辺７のみに設けたもの、短辺側である開口辺６のみに設けたもの、両方に設けたもの、そして従来例として両方にリブを設けなかったものを作製した。これらの電池についてそれぞれその２０個を定電流過充電試験を行い、試験後の電槽破損の頻度（電槽破損率＝（電槽破損した電池の個数）×１００／２０）を確認した。なお、充電電流については電槽内圧が大気圧に対して１．３３ｋＰａ加圧された状態で一定加圧状態になるよう制御し、試験雰囲気温度は６０℃、過充電期間は６ヵ月とした。
【００１８】
表１に試験電池の構成と試験結果を示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
表１に示したように本発明の構成によれば電槽内圧による電槽破損の発生を抑制できることがわかる。特にｃ／ｂが１．０を超えて１．５以上の場合には従来の電池において電槽破損率が急激に上昇するため、本発明はこのような構成において適用することが好ましい。また、電槽破損はセル開口部の長辺側で優先的に発生するという結果となったことから、少なくともこの長辺側にリブを設けることが必要である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によれば、長方形状をしたセル室の開口部の長辺側で、電池の外周に位置する開口辺に、リブを配置した電槽を用いることで電槽と蓋との溶着強度を確保し安全弁の開弁圧力値以前の低圧力状態で長期間電池を使用した場合でも疲労破損しない信頼性に優れた電池を得ることができることから工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池の外観を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態による電槽を示す斜視図
【図３】本発明の他の実施の形態による電槽を示す斜視図
【図４】本発明の電池の電槽と蓋の溶着部を示す拡大説明図
【図５】（ａ）電池が内圧により変形した状態を示す上面図
（ｂ）同側面図
【符号の説明】
１，１１，２１ 電槽
２，２２ 蓋
３ 隔壁
４ セル室
５ 上蓋
６，７ 開口辺
７ａ，９ａ，２３ 溶着部
８ 電池
９ リブ
１０ 稜部
２０ 電槽側壁
２０ａ 変形側壁
２３ａ 中心部
【発明の属する技術分野】
本発明は、極板群を収納する電槽と蓋とが熱溶着、または超音波溶着等の溶着により接合された電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池やニッケル−水素蓄電池等の電池において極板群を収納する電槽と蓋とを熱可塑性樹脂で構成し、これらを超音波溶着あるいは熱溶着等の手段により接合することが行われてきている。例えば従来のシール形鉛蓄電池に使用される直方体形状の電槽と蓋との開口部は、電池外周に位置する全辺の肉厚がほぼ均一で、溶着しろが一重に構成されている。そしてこの溶着しろを熱板で溶かしたのち、電槽と蓋とを押圧して冷却することにより両者を接合している。
【０００３】
このようなシール形鉛蓄電池は安全に充電するために、充電時の電圧や電流値が電池毎に定められている。また、万一の誤充電、充電器の故障、異常等によって電池が過度の過充電状態となって電池内で多量の酸素や水素ガスが発生した場合を想定し安全弁が電池に設けられている。この安全弁は電池内の圧力が一定の範囲に保たれるように開弁し、電池内部の圧力を開放する。通常使用の場合は安全弁は閉じており、空気中の酸素と負極活物質が反応しないように、電池内に空気が侵入することを防いでいる。
【０００４】
今日では、このようなシール形鉛蓄電池に求められる寿命は１０年を超える長期間になってきている。このような状況下においては、安全弁の開弁圧力値以前の低圧力状態であっても、１０年を超えるような長期間にわたって電池を使用した場合、電池内圧力による応力によって図５（ａ），（ｂ）に示したように電槽側壁２０が膨らんで変形側壁２０ａとなり、結果として電槽２１と蓋２２との溶着部２３が疲労破損することがある。特に湾曲して変形が最大となる部分に対応する溶着部２３の長さ方向の中心部２３ａが疲労破損することが他の部分に比較して多い。この部分の破損を防止するために溶着しろの厚みを厚くすることが考えられる。通常、溶着しろは溶着時に圧縮されるので、溶着部の厚みが溶着しろ以外の電槽外壁の厚み以上にならないよう、また、溶着しろだけを溶かし、他の部分を溶かさないように、溶着しろの厚みを電槽外壁の厚みの３０〜６０％に設定することが必要であり、溶着しろの厚みを確保することは困難であり、結果としてこの溶着部での破損を抑制することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記した問題を解決することを課題とし、安全弁の開弁圧力値以前の低圧力状態で長期間電池を使用した場合でも、電槽が疲労破損しない電池を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために本発明の請求項１の発明は、セル室を備えた電槽と、この電槽に溶着されて前記セル室の開口部を閉塞する蓋とを備えた電池であって、前記セル室の開口部の前記電槽の外周に位置し、かつ前記電槽の厚みの３０％から６０％の厚みで形成した開口辺の少なくとも前記セル室の長辺側の開口辺から前記セル室外側に向けてリブを設けたことを特徴とする電池を示すものである。
【０００７】
本発明の請求項２の発明は、請求項１の構成を有する電池において、前記セル室の高さ寸法は少なくとも前記開口辺における前記セル室の長辺寸法よりも長い電池を示すものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【０００９】
図１は、本発明によるシール形鉛蓄電池（以下、単に電池と云う）の外観を示す図である。極板群（図示せず）を収納する電槽１と蓋２は溶着により接合されている。電槽１および蓋２はポリプロピレン樹脂等の熱可塑性の合成樹脂で構成されている。電槽１は必要に応じて図２に示すように隔壁３により複数のセル室４に区画され、それぞれのセル室４に対応して安全弁（図示せず）が設けられている。安全弁には例えば筒体にキャップ状ゴム弁を装着されたものが使用されており、このゴム弁を保持するための上蓋５は蓋２に取り付けられている。
【００１０】
本発明において電槽１には図２に示したように開口部周囲に熱溶着時の溶着しろとなる開口辺６，７が設けられている。この開口辺６，７は電槽壁の厚みの３０〜６０％の厚みで形成されている。本発明においては電池８の外周に位置する開口辺６および開口辺７の少なくとも長辺側の開口辺、例えば開口辺６の寸法ａ＜開口辺７の寸法ｂの場合には開口辺７にリブ９を設ける。リブ９を設ける方向は電槽１の成形や極板群のセル室４への収納を考慮して電槽１の外側方向に突出するように設けられる。このようなリブ９を設けることにより溶着封口強度を高めることができる。また、リブ９は開口辺７に対して突出するので熱溶着部は図４に示したように開口辺７による溶着部７ａとリブ９による溶着部９ａが形成されることになる。電池内圧が高まり、電池が図５に示したような変形を受ける場合、図４に示す溶着部７ａを折り曲げ線として電槽と蓋とを引き剥がす応力が発生する。リブ９による溶着部９ａは溶着部７ａに交差する方向に設けられるのでこの応力に対して有効に作用し、電槽と蓋との変形を抑制することができる。
【００１１】
もちろん、開口辺７に加えて短辺側の開口辺（図２においては開口辺６）にリブを設けることもできるが、短辺側にのみリブを設けることは好ましくない。長辺側は短辺側に比較して内圧によるたわみが大きくなるため、同一内圧の場合には電槽破壊が起こる可能性は短辺側よりも長辺側で大きくなるからである。
【００１２】
また、長辺の長さを一定とした場合、電槽の高さ寸法（図２中におけるｃ寸法）が長辺の長さよりも長い構成、すなわち、ｂ＜ｃであって、セルが縦長形状を有する場合に本発明の構成を用いることが好ましい。ｂ＞ｃであるような場合には電槽破壊は電槽側壁同士が接合される稜部１０で優先して発生する可能性が大きくなり、結果として本発明の課題の発生頻度が低くなるからである。
【００１３】
図３は本発明の他の実施の形態による電槽１１を示す図であり、長方形状をしたセル室４の配列が図２に示したものと異なる他は図２に示した構成を有している。
【００１４】
また、熱溶着にかえて超音波溶着等、他の溶着方法を用いた電池にも本発明を適用することができる。
【００１５】
【実施例】
次に本発明の効果について、以下に試験例を挙げて説明する。
【００１６】
図２に示した３セルからなる電槽１についてａ寸法／ｂ寸法の比率を０．７５と一定とし、ｃ寸法／ｂ寸法の比率を変化させた電槽を作製し、これらの電槽に極板群を収納した上で蓋２と各電槽とを熱溶着したのち、極柱部を封口し、その後は定法にしたがってシール形鉛蓄電池を作製した。ここで開口辺７および開口辺６の肉厚およびリブ９の肉厚は電槽側壁の厚みの４０％とした。
【００１７】
なお、リブ９については長辺側である開口辺７のみに設けたもの、短辺側である開口辺６のみに設けたもの、両方に設けたもの、そして従来例として両方にリブを設けなかったものを作製した。これらの電池についてそれぞれその２０個を定電流過充電試験を行い、試験後の電槽破損の頻度（電槽破損率＝（電槽破損した電池の個数）×１００／２０）を確認した。なお、充電電流については電槽内圧が大気圧に対して１．３３ｋＰａ加圧された状態で一定加圧状態になるよう制御し、試験雰囲気温度は６０℃、過充電期間は６ヵ月とした。
【００１８】
表１に試験電池の構成と試験結果を示す。
【００１９】
【表１】
表１に示したように本発明の構成によれば電槽内圧による電槽破損の発生を抑制できることがわかる。特にｃ／ｂが１．０を超えて１．５以上の場合には従来の電池において電槽破損率が急激に上昇するため、本発明はこのような構成において適用することが好ましい。また、電槽破損はセル開口部の長辺側で優先的に発生するという結果となったことから、少なくともこの長辺側にリブを設けることが必要である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によれば、長方形状をしたセル室の開口部の長辺側で、電池の外周に位置する開口辺に、リブを配置した電槽を用いることで電槽と蓋との溶着強度を確保し安全弁の開弁圧力値以前の低圧力状態で長期間電池を使用した場合でも疲労破損しない信頼性に優れた電池を得ることができることから工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池の外観を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態による電槽を示す斜視図
【図３】本発明の他の実施の形態による電槽を示す斜視図
【図４】本発明の電池の電槽と蓋の溶着部を示す拡大説明図
【図５】（ａ）電池が内圧により変形した状態を示す上面図
（ｂ）同側面図
【符号の説明】
１，１１，２１ 電槽
２，２２ 蓋
３ 隔壁
４ セル室
５ 上蓋
６，７ 開口辺
７ａ，９ａ，２３ 溶着部
８ 電池
９ リブ
１０ 稜部
２０ 電槽側壁
２０ａ 変形側壁
２３ａ 中心部
Claims (2)
- セル室を備えた電槽と、この電槽に溶着されて前記セル室の開口部を閉塞する蓋とを備えた電池であって、前記セル室の開口部の前記電槽の外周に位置し、かつ前記電槽の厚みの３０％から６０％の厚みで形成した開口辺の少なくとも前記セル室の長辺側の開口辺から前記セル室外側に向けてリブを設けたことを特徴とする電池。
- 前記セル室の高さ寸法は少なくとも前記開口辺における前記セル室の長辺寸法よりも長いことを特徴する請求項１に記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360624A JP4929526B2 (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | 電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360624A JP4929526B2 (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | 電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164024A JP2002164024A (ja) | 2002-06-07 |
| JP4929526B2 true JP4929526B2 (ja) | 2012-05-09 |
Family
ID=18832192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000360624A Expired - Fee Related JP4929526B2 (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | 電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4929526B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60124857A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-03 | Hitachi Ltd | 集積回路 |
| JPS62198048A (ja) * | 1986-02-25 | 1987-09-01 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 小形シ−ル鉛蓄電池 |
-
2000
- 2000-11-28 JP JP2000360624A patent/JP4929526B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002164024A (ja) | 2002-06-07 |
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