JP5109211B2

JP5109211B2 - 制御弁式鉛蓄電池

Info

Publication number: JP5109211B2
Application number: JP2001130827A
Authority: JP
Inventors: 英次北條; さわ子高橋
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002324522A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のセルを一体化したモノブロック式の制御弁式鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サイクルユースに用いられている鉛蓄電池は、通常、複数のセル（単電池）が集合して一体化したモノブロック式の電池（以下、モノブロック電池という）である。このモノブロック電池は、一般に、直方体の樹脂製の電槽と、この電槽内を樹脂製の隔壁を用いて区画形成した複数のセル室と、該セル室のそれぞれに配置された極群とを備えている。前記極群は、電解液を保持したセパレータを挟んで正極板と負極板が交互に積層されたものであり、複数の正極板の耳部が正極用ストラップによって一体に連結され、複数の負極板の耳部が負極用ストラップによって一体に連結されている。ここで、各セル室に配置されたストラップは、それぞれ接続部を有しており、この接続部は、隣接するセル室の極柱と互いに直列にセル間接続され電槽上部の電槽蓋に配置された一対の正極端子及び負極端子に接続されている。
【０００３】
このようなモノブロック電池は、近年、メンテナンス性能向上のため、制御弁式鉛蓄電池が広く用いられてきている。
【０００４】
また、上記のような鉛蓄電池は、図２に示すように、一般に端子１，２が端のセル室１０a、１０fに設けられており、電池の体積効率や安全性を考慮して端子１，２が電槽蓋３の上面よりも突出しないよう電槽蓋３の上面に切り欠き１１を形成して、この部分１１で端子が外部に突出する構造になっている。このため、端セル室１０a,１０fの極群上部空間容積が他のセル室１０b,１０c,１０d,１０eの前記容積より少なくなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような制御弁式鉛蓄電池は、充電中の極板からのガス発生により、内圧が一定以上に上昇すると弁６が開放され、ガスを電池外に放出する機構を備えている。この為端セル室１０a,１０ｆは、上部空間の体積が小さいので弁６が開放されるまでの時間が短くなり、その結果ガスがより頻繁に放出され、ガス中に含まれる水蒸気も他のセルより多く放出されることになる。この為、端セル室の減液量が、他のセル室よりも多くなり各セル間の性能劣化にバラツキが生じる。この結果、性能劣化の大きいセルが電池全体の性能劣化を促進するという問題があった。特に、性能劣化が大きく、ばらつきの少ないセルからなる電池より速く劣化することが問題であった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決する為になされたものであって、その目的とするところは、電槽蓋の端子突出部に切り欠きが形成されたモノブロック式の制御弁式鉛蓄電池において、各セル間の性能劣化のバラツキを抑制し、寿命性能を向上させることにある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決する為、複数のセルが集合して一体化し、蓋の極柱（端子）突出部に切り欠きが形成されたモノブロック式各セル排気の制御弁式鉛蓄電池において、各セル室は、隔壁により互いに独立して区画されており、各セル室に挿入された極群上部に、充電中の極板からのガス発生による内圧上昇を均一化させる空間を形成し、前記電槽蓋は下方に開口し、該空間の一部を画定しており、それぞれのセル室の該空間の空間容積の差が１０％以下であることを特徴とする。
【０００８】
そして、前記切り欠きと略同一の切り欠きは、極柱が突出していない各セルと対応する電槽蓋の上面に形成されたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態を示す斜視図である。本発明の制御弁式鉛蓄電池１０は、電槽４と電槽蓋３と極群（図示せず）とからなる。電槽４は、上面が開口し、内部が隔壁により複数のセル室１０a〜１０fに区画形成されている。前記セル室１０a〜１０fには前記極群が挿入されており、前記極群は、電解液を保持したセパレータを挟んで正極板と負極板が交互に積層されたものであり、複数の正極板の耳部が正極用ストラップによって一体に連結され、複数の負極板の耳部が負極用ストラップによって一体に連結されている。ここで、各セル室１０a〜１０fに配置されたストラップは、それぞれ接続部を有しており、この接続部が隣接するセル室の極柱と互いに直列にセル間接続され電槽上部の電槽蓋に配置された一対の正極端子１及び負極端子２と接続されている。
【００１１】
前記電槽４は、開口部に電槽蓋３を溶着又は接着して塞がれる。前記電槽蓋３は、上面の一片に沿って切り欠かれた切り欠き５を有し、この切り欠き５の両端に正極用極柱および負極用極柱を挿通するための孔部を有する。また、電槽蓋３の上面には、前記セル室１０a〜１０fに対応して設けられた注液口を兼ねる排気口６を有する。前記孔部に正極用極柱および負極用極柱をそれぞれ挿通して、上部の正負極端子１，２に溶接接続される。この両端子１，２は、高さが切り欠き５の高さ以下になるよう制限され、先端が電槽蓋３の最上面から突出しないようになっている。また、前記注液口を兼ねる排気口６には、極群から発生したガスを外部に排出する排気弁が取り付けられている。
【００１２】
本発明は、上記の如き構造からなる制御弁式鉛蓄電池の電槽蓋において、図１に示すように端子が設けられていない各セル室１０b〜１０ｅ上部にも切り欠き５を設けることにより、全セル室１０a〜１０fの極群上部空間の容積をほぼ同一にしている。
【００１３】
本発明は、電槽蓋の金型の形状を変更するだけで効果が得られるものであり、新たな部品や工程を必要とせず、時間的にも費用的にも負担が少なく、かつ電池の寿命性能を向上させるものである。
【００１４】
すなわち、全セル室１０a〜１０fの空間容積がほぼ同一になるので、全セル室での充電中のガス放出量が均一化され、各セル間の寿命性能のバラツキを抑制できる。従って、電池全体の寿命性能が性能の劣るセルにより悪くなるのを防ぐことができる。これにより、電池の寿命性能を向上させることができる。本実施形態では、極群のサイズが同じ場合について記載したが、電槽セル室や極群のサイズまたは極柱、接続部の形状が異なり、各セルの空間容積に差が生じる場合は、蓋に形成する各セルに対応する切り欠き５のサイズ（奥行きや深さ）を変更することで各セル室の空間容積を同一にできる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例についてさらに詳細に説明する。
【００１６】
従来の電槽蓋の金型を改良し、図１に示すように端子が設けられていない各セル１０b〜１０e上部に端子と同一の高さと奥行きの切り欠き５を設け、各セル室の空間容積が同一となる電槽蓋3を作製した。
【００１７】
上記蓋３と、従来の構成からなる極群および電槽４を用い、従来の組み立て方法にて12Ｖ、定格容量60Ａｈ（３時間率容量）の制御弁式鉛蓄電池Ａを作製した。又、これとは別に、図２に示す従来の電槽蓋３を用い、12Ｖ、定格容量60Ａｈ（３時間率容量）の制御弁式鉛蓄電池Ｂを作製した。これら2種類の電池Ａ、Ｂは電槽蓋の形状が異なる以外は従来と同様の方法で作製した。
【００１８】
上記２種類の電池Ａ、Ｂを用いて寿命性能評価試験を行った。寿命試験方法は、ＳＢＡ12503-1993の7.3.1の（10）に則って行った。
図３に示すように、比較電池Ｂは486サイクルで寿命となった。一方、本発明電池Ａは652サイクルで寿命となった。電池Ａは、従来形状の電槽蓋（切り欠きによる上部空間の差約20％）を用いた電池Ｂに比べて、寿命性能が向上していることがわかる。
【００１９】
これらとは別に、486サイクル時点で電池Ａ、Ｂを解体調査した。図４に、これらの電池、Ａ、Ｂの486サイクル時点での端子セル１０a、１０fの平均減液量と、中央部セル１０b〜１０eの平均減液量の差を示す。電池Ａは端セルと中央部セルの減液量の差が２％であり、電池Ｂは端セルと中央部セルの減液量の差が２０％であった。これにより、電槽蓋の形状変更により、同一電池内セルの上部空間の容積を同一にすることが、電池の減液量のアンバランスを抑制し寿命性能を向上させることが分かる。
【００２０】
一方、空間容積の許容差を求めるため、電池の上部空間の体積を次のように変更して電池を作製した。すなわち、電池Ｂの蓋を用いて、前記蓋の裏側のセル１０ｂ〜1０ｅに対応する位置に容積の異なる樹脂製ブロックを貼り付け、空間容積に占める割合が異なる以外は、従来と同様の方法で電池Ｃ〜電池Ｆを作製した。
【００２１】
これら電池を、前記実施例と同様の寿命試験に供し、表1の結果を得た。
【００２２】
【表１】

【００２３】
また、図５に空間容積の差と寿命サイクル数の関係を示す。本結果から、寿命性能は上部空間の差が少ない程優れており、その差の影響が10％以下であれば問題なく、良好な寿命性能である。
【００２４】
本発明は、各セル室の空間容積が同一になればよいのであって、実施形態、実施例では電槽蓋の端子側長側面を切り欠いた形状にしているが、電槽蓋の各セル上部のセルとセルとの仕切部分を凹ませたり、電槽を凹ませる等しても同様の効果が得られる。よって、本実施形態に示すような電槽蓋の形状に限定されるものではない。
【００２５】
また、本実施形態ではセルが横に６セル連結された12Ｖ電池について説明しているが、2個以上のセルであればよく、又セルの連結方法も横のみでなく縦に繋がった電池、又は縦横両方に繋がった電池などでも同等の効果があり、本実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
さらに、本実施形態では極板が垂直方向に配置された電池について説明しているが、極板の配置方向は、垂直、横垂直、水平などどの方向でもよく、本実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
上記した如く、本発明は、複数のセルが集合して一体化した制御弁式鉛蓄電池において、各セル室の空間容積が同一であることにより、減液量に差が生じなくなり、各セルの性能劣化の差が発生するのを抑制する。その結果、電池全体の性能の劣化促進が抑制され、長寿命の制御弁式鉛蓄電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】従来の鉛蓄電池の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明の電池と、従来の電池の寿命性能を示すグラフである。
【図４】本発明の電池と従来の電池の、端セル室と中央部のセル室における減液量の差を示すグラフである。
【図５】セル間の空間容積の差に対する寿命性能を示すグラフである。
【符号の説明】
１，２端子（極柱）
３電槽蓋
５切り欠き
１０a〜１０f 各セル室

Claims

電槽蓋の極柱突出部に切り欠きが形成されたモノブロック式各セル排気の制御弁式鉛蓄電池において、
各セル室は、隔壁により互いに独立して区画されており、
各セル室に挿入された極群上部に、充電中の極板からのガス発生による内圧上昇を均一化させる空間を形成し、
前記電槽蓋は下方に開口した箱状をし、該空間の一部を画定しており、
それぞれのセル室の該空間の空間容積の差が１０％以下であることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
前記切り欠きと略同一の切り欠きが各セルと対応する電槽蓋の上面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。