JP5120531B2 - Lead acid battery - Google Patents
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Description
本発明は、エキスパンド格子からなる正極用集電体及び負極用集電体にそれぞれ正極活物質及び負極活物質を充填することにより構成した正極板及び負極板を用いた鉛蓄電池に関するものである。 The present invention relates to a lead-acid battery using a positive electrode plate and a negative electrode plate that are configured by filling a positive electrode current collector and a negative electrode current collector each composed of an expanded lattice with a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
エキスパンド格子を集電体とした極板は、長尺な鉛合金のシートに無数の切れ目を入れて、該シートを幅方向にエキスパンド加工し、エキスパンド加工された部分に活物質を充填した後、エキスパンド加工され、活物質が充填されたシートを所定の寸法に裁断することにより製作される。 The electrode plate with the expanded grid as a current collector is cut into a long lead alloy sheet with countless cuts, the sheet is expanded in the width direction, and the expanded material is filled with an active material, It is manufactured by cutting an expanded sheet filled with an active material into a predetermined size.
特許文献1に示されているように、エキスパンド格子は、エキスパンド加工により多数の網目が形成された展開部と、展開部のエキスパンド方向の一端側に形成された非展開部からなる耳部形成用横骨部と、該横骨部に突設された集電用耳部とを一体に有している。正極用集電体及び負極用集電体をそれぞれ構成するエキスパンド格子は、全体がほぼ矩形状を呈するが、その左右の両端部(長手方向の両端部)には縦骨部が設けられておらず、その四つの隅部は角張った形状を有している。 As shown in Patent Document 1, an expanded lattice is used for forming an ear part composed of a developed part in which a large number of meshes are formed by an expanding process and a non-deployed part formed on one end side in the expanding direction of the developed part. The lateral bone portion and the current collecting ear portion projecting from the lateral bone portion are integrally provided. The expanded lattice constituting each of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector has a substantially rectangular shape as a whole, but the left and right ends (both ends in the longitudinal direction) are not provided with vertical bone portions. The four corners have an angular shape.
上記のエキスパンド格子を正極用集電体及び負極用集電体として用いて、これらの集電体にそれぞれ正極活物質及び負極括物質を充填することにより構成した正極板及び負極板も、4つの隅部が角張った形状を有している。従来の鉛蓄電池では、このような正極板及び負極板をセパレータを介して所定枚数積層することにより極板群を構成し、該極板群を積層方向に加圧した状態で電解液とともに電槽内に収容していた。
上記のように、エキスパンド格子は、左右の両端部に縦骨部を持たない上に、耳部形成用横骨部と反対側にある横骨部が細いため、耳部形成用横骨部と反対側にある2つの隅部が変形しやすいという問題を有している。このようなエキスパンド格子を集電体として用いた正極板及び負極板は、集電用耳部と反対側にある角張った隅部が変形しやすい状態にある。特に、正極板及び負極板を極板積層装置(スタッカー)に装填して極板を積層する工程で、極板の角部が装置と干渉して(接触して)、極板の集電用耳部と反対側にある隅部が変形することがあり、極板群を加圧した際に極板の変形部分がセパレータを破って隣接の極板に接触して、初期電池短絡(極板間短絡)が生じることがあった。 As described above, the expanded lattice does not have a longitudinal bone portion at both left and right end portions, and the lateral bone portion on the opposite side to the lateral bone portion for forming the ear portion is thin. There is a problem that the two corners on the opposite side are easily deformed. A positive electrode plate and a negative electrode plate using such an expanded lattice as a current collector are in a state in which an angular corner on the side opposite to the current collecting ear is easily deformed. In particular, in the process of loading the positive electrode plate and the negative electrode plate into the electrode plate laminating device (stacker) and laminating the electrode plates, the corners of the electrode plate interfere with (contact with) the device and are used for current collection of the electrode plate. The corner on the opposite side of the ear may be deformed. When the electrode plate group is pressurized, the deformed part of the electrode plate breaks the separator and comes into contact with the adjacent electrode plate. Short circuit) may occur.
本発明の目的は、正極板及び負極板の集電用耳部と反対側にある隅部の変形により初期電池短絡が生じるのを防ぐことができるようにした鉛蓄電池を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a lead-acid battery capable of preventing an initial battery short circuit from being caused by deformation of a corner portion on the opposite side of a current collecting ear of a positive electrode plate and a negative electrode plate.
本発明は、エキスパンド加工された展開部と、該展開部のエキスパンド方向の一端側に形成された非展開部からなる耳部形成用横骨部と、該横骨部に形成された集電用耳部とを有するエキスパンド格子が正極用集電体及び負極用集電体として用いられて、該正極用集電体及び負極用集電体にそれぞれ正極活物質及び負極活物質が充填されてなる正極板及び負極板を備えた鉛蓄電池を対象とする。 The present invention relates to an expanded portion that is expanded, a lateral bone portion for forming an ear portion that is formed on one end side of the expanded portion in the expanding direction, and a current collector formed on the lateral bone portion. An expanded grid having ears is used as a positive electrode current collector and a negative electrode current collector, and the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are filled with a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively. A lead storage battery including a positive electrode plate and a negative electrode plate is a target.
本発明においては、正極板及び負極板の少なくとも一方の極板の4つの隅部のうち、集電用耳部が設けられた側と反対側に存在する2つの隅部が耳部形成用横骨部の長手方向に対して傾斜した直線に沿う方向にカットされて2つの隅部にそれぞれカット部が形成されている。 In the present invention, of the four corners of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, the two corners on the side opposite to the side on which the current collecting ears are provided are the ear part forming lateral parts. It is cut in a direction along a straight line inclined with respect to the longitudinal direction of the bone part, and a cut part is formed at each of two corners.
上記のように正極板及び負極板の少なくとも一方の極板の4つの隅部のうち、集電用耳部が設けられた側と反対側に存在する2つの隅部を耳部形成用横骨部の長手方向に対して傾斜した方向にカットして2つの隅部にそれぞれカット部を形成しておくと、カット部が形成された極板は、正極板及び負極板を積層装置に装填して極板を積層する際に、積層装置と干渉する部分(角張った隅部)を有しないため、隅部が変形させられることがなくなる。正極板及び負極板の一方のみにカット部を設ける場合、カット部が設けられない方の極板の角張った隅部は積層装置と干渉して変形することがあるが、カット部が設けられない方の極板の隅部が変形したとしても、隣接する極板の隅部にはカット部が設けられていて、変形した隅部どうしが積層方向に隣合う状態が生じることはないため、正極板及び負極板の変形した隅部が互いに接触して、初期電池短絡が生じるおそれをなくすことができる。 Of the four corners of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate as described above, the two corners on the side opposite to the side where the current collecting ears are provided are the lateral bones for forming the ear parts. If the cut part is formed in two corners by cutting in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the part, the electrode plate on which the cut part is formed is loaded with the positive electrode plate and the negative electrode plate in the laminating apparatus. When the electrode plates are stacked, the corners are not deformed because there are no portions (angular corners) that interfere with the stacking apparatus. When the cut part is provided on only one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, the angular corner of the electrode plate on which the cut part is not provided may be deformed by interference with the laminating apparatus, but the cut part is not provided. Even if the corners of the other electrode plate are deformed, the corners of the adjacent electrode plates are provided with cut portions, and the deformed corners are not adjacent to each other in the stacking direction. The deformed corners of the plate and the negative electrode plate can come into contact with each other, eliminating the risk of an initial battery short circuit.
また上記のように極板の隅部を斜めにカットしてカット部を形成すると、カットした部分の格子材料を回収して再利用することにより、集電体を構成する材料を節約することができるため、コストの低減を図ることができる。 In addition, when the cut portion is formed by obliquely cutting the corner of the electrode plate as described above, the material constituting the current collector can be saved by collecting and reusing the cut lattice material. Therefore, the cost can be reduced.
鉛蓄電池においては、極板の集電用耳部から遠い側の隅部付近で活物質の利用率が低下するため、極板の集電用耳部から遠い側の隅部をカットしても、電池性能の低下は僅かであるが、集電用耳部に近い側の隅部を大きくカットすると、電池性能に大きな影響を与える。 In lead-acid batteries, the utilization factor of the active material decreases near the corner of the electrode plate far from the current collecting ear, so even if the corner of the electrode plate far from the current collecting ear is cut Although the deterioration of the battery performance is slight, if the corner near the current collecting ear is largely cut, the battery performance is greatly affected.
従って、本発明においては、エキスパンド格子の集電用耳部が、横骨部の長手方向の中央部より該横骨部の長手方向の一端寄りに寄った位置に設けられている場合に、正極板及び負極板の少なくとも一方の極板の集電用耳部と反対側にある2つの隅部にそれぞれ形成された2つのカット部のうち、集電用耳部に近い側の隅部に形成されたカット部及び集電用耳部から遠い側の隅部に形成されたカット部をそれぞれ形成するためにカットされた部分が極板の一つの主面に沿う平面上で占める面積をそれぞれカット面積SA及びSBしたときにSB≧SAの関係が成立するように、2つのカット部を形成する。なお極板の「一つの主面」とは、極板の最も面積が大きい一対の主たる面の一方であり、極板の厚み方向に相対している一対の面の一方である。 Therefore, in the present invention, when the current collecting ear portion of the expanded lattice is provided at a position closer to one end in the longitudinal direction of the transverse bone portion than the central portion in the longitudinal direction of the transverse bone portion, the positive electrode Of the two cut parts respectively formed at the two corners on the opposite side of the current collecting ear part of at least one of the plate and the negative electrode plate, formed at the corner near the current collecting ear part Cut area and cut area formed to form the cut part formed at the corner on the side far from the current collecting ear part respectively cut the area occupied on the plane along one main surface of the electrode plate Two cut portions are formed so that the relationship of SB ≧ SA is established when the areas SA and SB are obtained. The “one main surface” of the electrode plate is one of a pair of main surfaces having the largest area of the electrode plate, and one of a pair of surfaces opposed to the thickness direction of the electrode plate.
上記のように極板の集電用耳部から遠い側の隅部のカット面積SBを大きくし、集電用耳部に近い側の隅部のカット面積SAを小さくすると、蓄電池の容量低下を最低限に抑えて、初期電池短絡が生じるのを防ぐとともに集電体材料の節約を図ってコストの低減を図ることができる。 As described above, when the cut area SB at the corner of the electrode plate far from the current collecting ear is increased and the cut area SA at the corner near the current collecting ear is decreased, the capacity of the storage battery is reduced. The cost can be reduced by minimizing the initial battery shortage and preventing the current collector material from being saved.
上記2つのカット部を形成するためにカットした部分の面積を余り大きくすると、電池の容量が低下したり、寿命が短くなったりするため好ましくない。電池の性能の低下を許容範囲内に抑えるためには、上記カット面積SA及びSBの合計値を、カット部が形成された極板の一つの主面の集電用耳部を除いた部分の面積の5.0%以下とすることが好ましいことが実験により確かめられている。 If the area of the cut portions for forming the two cut portions is too large, the battery capacity is lowered and the life is shortened, which is not preferable. In order to suppress the degradation of the battery performance within an allowable range, the total value of the cut areas SA and SB is set to a portion of the electrode plate on which the cut portion is formed, excluding the current collecting ear portion. Experiments have confirmed that the area is preferably 5.0% or less.
また電池性能の低下を抑えるためには、カット面積SA及びSBの合計値を、カット部が形成された極板の一つの主面の集電用耳部を除いた部分の面積の5.0%以下とするとともに、カット面積SBとSAの比率SB/SAを1.6以下とするのが好ましいことが実験により確かめられている。 Further, in order to suppress the deterioration of the battery performance, the total value of the cut areas SA and SB is set to 5.0 of the area of the portion excluding the current collecting ear on one main surface of the electrode plate on which the cut portion is formed. Experiments have confirmed that the ratio SB / SA of the cut area SB and SA is preferably 1.6 or less.
上記のように、極板の集電用耳部と反対側にある2つの隅部にそれぞれカット部を形成する場合、カット部は、正極板または負極板のいずれか一方のみに設ければよいが、正極板または負極板の双方の集電用耳部と反対側にある2つの隅部にそれぞれカット部を形成するようにしてもよい。正極板または負極板のいずれか一方の集電用耳部と反対側にある2つの隅部にのみカット部を設けた場合、他方の極板の集電用耳部と反対側にある2つの隅部(カット部が設けられていない隅部)は隣接する極板と直接対向しないため、その部分での活物質の利用率は低い。従って、正極板及び負極板の双方の集電用耳部と反対側にある2つの隅部にそれぞれカット部を形成した場合の電池性能の低下は、正極板及び負極板のいずれか一方のみにカット部を設けた場合の電池性能の低下と大差ない。正極板及び負極板の双方の集電用耳部と反対側にある2つの隅部にそれぞれカット部を形成すると、集電体材料の節約をよりいっそう図ることができる。 As described above, when the cut portions are formed at the two corners on the opposite side of the current collecting ear portion of the electrode plate, the cut portions may be provided only on either the positive electrode plate or the negative electrode plate. However, a cut portion may be formed at each of the two corners on both sides of the positive electrode plate or the negative electrode plate opposite to the current collecting ears. When cut portions are provided only at the two corners on the opposite side of the current collecting ear of either the positive electrode plate or the negative electrode plate, the two electrodes on the opposite side of the current collecting ear of the other electrode plate Since the corner (the corner where the cut portion is not provided) does not directly face the adjacent electrode plate, the utilization factor of the active material at that portion is low. Therefore, when the cut portions are formed at the two corners on the opposite side of the current collecting ears of both the positive electrode plate and the negative electrode plate, the battery performance decreases only in either the positive electrode plate or the negative electrode plate. It is not much different from the decrease in battery performance when the cut part is provided. If the cut portions are formed at the two corners on both sides of the positive electrode plate and the negative electrode plate on the side opposite to the current collecting ears, the current collector material can be further saved.
鉛蓄電池において、エキスパンド格子の集電用耳部が横骨部の長手方向の中央部より一端側に寄った位置に設けられていて、1セル当り正極板及び負極板が複数枚ずつ設けられる場合、各セルを構成する正極板及び負極板は、正極用集電体の集電用耳部及び負極用集電体の集電用耳部を積層方向に隣接させないように、交互に向きを異ならせて、セパレータを介して積層される。 In lead-acid batteries, the current collecting ear of the expanded grid is provided at a position closer to one end side than the longitudinal central portion of the transverse bone, and a plurality of positive plates and negative plates are provided per cell. The positive electrode plate and the negative electrode plate constituting each cell are alternately oriented so that the current collecting ear part of the positive electrode current collector and the current collecting ear part of the negative electrode current collector are not adjacent to each other in the stacking direction. And stacked via a separator.
このような鉛蓄電池に本発明を適用する場合には、正極板及び負極板のそれぞれの集電用耳部と反対側にある二つの隅部のうち、集電用耳部からの距離が近い側の隅部または集電用耳部からの距離が遠い側の隅部のみを耳部形成用横骨部の長手方向に対して傾斜した直線に沿う方向にカットしてカット部を形成するようにしてもよい。 When the present invention is applied to such a lead storage battery, the distance from the current collecting ear is short among the two corners on the opposite side of the current collecting ear of the positive electrode plate and the negative electrode plate. Only the corner on the side or the corner far from the current collecting ear is cut in a direction along a straight line inclined with respect to the longitudinal direction of the ear forming lateral bone to form a cut portion. It may be.
上記のように、正極板及び負極板の集電用耳部からの距離が近い側の隅部または集電用耳部からの距離が遠い側の隅部のみをカットするようにした場合にも、正極板及び負極板の変形した隅部どうしが積層方向に隣合うことがなくなるため、正極板及び負極板の変形した隅部が接触して、初期電池短絡が生じるおそれをなくすことができる。 As described above, even when the corners on the side closer to the current collecting ears of the positive electrode plate and the negative electrode plate or only the corners on the side farther from the current collecting ears are cut. Since the deformed corners of the positive electrode plate and the negative electrode plate are not adjacent to each other in the stacking direction, the deformed corners of the positive electrode plate and the negative electrode plate are in contact with each other, thereby eliminating the possibility of an initial battery short circuit.
上記のように、正極板及び負極板の集電用耳部と反対側にある二つの隅部のうちの一方のみにカット部を設ける場合、該カット部は、正極板及び負極板のそれぞれの集電用耳部と反対側にある二つの隅部のうち、集電用耳部からの距離が遠い側の隅部に設けるのが好ましい。 As described above, when the cut portion is provided only in one of the two corners on the side opposite to the current collecting ear portion of the positive electrode plate and the negative electrode plate, the cut portion corresponds to each of the positive electrode plate and the negative electrode plate. Of the two corners on the side opposite to the current collecting ear, it is preferable to provide the corner on the side far from the current collecting ear.
このようにカット部を設けるようにすると、極板の活物質利用率が低い側にのみカット部が存在することになるため、電池性能の低下を極力抑えて初期電池短絡の発生の防止と、集電体材料の節約とを図ることができる。 If the cut portion is provided in this way, the cut portion will exist only on the side where the active material utilization rate of the electrode plate is low, so that the deterioration of the battery performance is suppressed as much as possible to prevent the occurrence of an initial battery short circuit, It is possible to save current collector material.
本発明によれば、正極板及び負極板の少なくとも一方の極板の4つの隅部のうち、集電用耳部が設けられた側と反対側に存在する2つの隅部を耳部形成用横骨部の長手方向に対して傾斜した方向にカットして2つの隅部にそれぞれカット部を形成したので、正極板と負極板とを積層して、極板群を構成する工程で極板の変形した隅部どうしが積層方向に隣合う状態が生じるのを防ぐことができ、正極板及び負極板の変形した隅部が接触して、初期電池短絡が生じるおそれをなくすことができる。 According to the present invention, of the four corners of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, two corners existing on the side opposite to the side where the current collecting ears are provided are used for forming the ear parts. Since the cut portion is formed at each of the two corners by cutting in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the transverse bone portion, the electrode plate is formed in the step of stacking the positive electrode plate and the negative electrode plate to form the electrode plate group. It is possible to prevent the deformed corners from being adjacent to each other in the stacking direction, and the possibility that the deformed corners of the positive electrode plate and the negative electrode plate are in contact with each other to cause an initial battery short circuit can be eliminated.
また本発明によれば、極板の隅部を斜めにカットしてカット部を形成することにより集電体を構成する材料を節約することができるため、コストの低減を図ることができる。 In addition, according to the present invention, the material constituting the current collector can be saved by forming the cut portion by obliquely cutting the corner portion of the electrode plate, so that the cost can be reduced.
本発明においてはまた、活物質の利用率が低い極板の集電用耳部から遠い側の隅部のカット面積SBを大きくし、活物質の利用率が高い集電用耳部に近い側の隅部のカット面積SAを小さくするので、蓄電池の容量の低下を抑えて初期短絡を防ぐとともに、集電体の材料の節約を図ることができる。 In the present invention, the cut area SB at the corner far from the current collecting ear portion of the electrode plate having a low active material utilization rate is increased, and the side near the current collecting ear portion having a high active material utilization rate. Since the cut area SA at the corner of the battery is reduced, it is possible to prevent the initial short circuit by suppressing the decrease in the capacity of the storage battery and to save the material of the current collector.
更に請求項2及び3に記載された発明によれば、電池性能が大きく低下することがない範囲にカット面積SA,SBの合計値及びカット面積SB,SAの比SB/SAを設定したので、鉛蓄電池の性能を大きく低下させることなく初期電池短絡の防止と、コストの低減とを図ることができる。
Further, according to the invention described in
以下図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態で用いる正極板または負極板のカット部が形成される前の状態(半加工状態)を示した正面図であり、図2は本実施形態で用いる正極板または負極板のカット部が形成された後の正面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing a state (half-processed state) before a cut portion of a positive electrode plate or a negative electrode plate used in an embodiment of the present invention is formed, and FIG. 2 is a positive electrode plate used in the present embodiment. Or it is a front view after the cut part of the negative electrode plate was formed.
図1において1′は極板の隅部がカットされる前の状態でのエキスパンド格子を示したもので、このエキスパンド格子は、エキスパンド加工されることにより多数の網目2aが形成された矩形状の展開部2と、展開部2のエキスパンド方向(図示のY方向)の一端側にエキスパンド加工されることなく残された非展開部からなる耳部形成用横骨部3と、横骨部3に突設された集電用耳部4と、展開部2のエキスパンド方向の他端側に、横骨部3と平行に形成された細骨部5とを一体に有している。集電用耳部4は、横骨部3の長手方向の中央部よりも一端3a寄りに寄った位置に、展開部2と反対側に突出した状態で設けられている。エキスパンド格子1′は、集電用耳部4が突出している点を除き、全体がほぼ矩形状を呈している。エキスパンド格子1′に正極活物質または負極活物質Pが充填されて半加工状態の正極板または負極板6′が構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 'denotes an expanded lattice in a state before the corners of the electrode plate are cut. This expanded lattice is a rectangular shape in which a large number of
本実施形態では、集電用耳部4が横骨部3の長手方向の中央部よりも一端3a寄りに寄った位置に設けられているため、図1に示されたエキスパンド格子において、横骨部3と反対側にある隅部1a,1bのうち、隅部1aの方が隅部1bよりも集電用耳部4に近い位置にある。即ち、横骨部3と反対側にある隅部1a及び1bと集電用耳部4の中心部との間の距離をそれぞれA及びBとしたときに、A<Bの関係が成立する。
In the present embodiment, the current
エキスパンド格子を集電体とした正極板及び負極板6′を製造する際には、帯状の鉛合金シートの幅方向の中央部に設定した帯状の領域(シートの長手方向に沿って伸びる帯状の領域)を非展開部として該非展開部の両側に無数の切れ目を入れた上で、該シートを幅方向にエキスパンドして非展開部の両側に無数の網目2aを形成する。次いで、シートのエキスパンド加工された部分に正極活物質Pを充填した後、エキスパンド加工され、活物質が充填されたシートを所定の寸法に打抜くことにより正極板6′を製作する。同様に、別のシートのエキスパンド加工された部分に負極活物質Pを充填し、エキスパンド加工され、負極活物質が充填されたシートを所定の寸法に打抜くことにより負極板6′を製作する。そのため、図1に示された半加工状態の極板6′は、その4つの隅部6a〜6dのすべてが角張った形状を有している。またエキスパンド格子1′の横方向の両端には縦骨部が設けられていないため、極板6′の集電用耳部4と反対側にある隅部6a,6bは変形しやすい状態にある。
When manufacturing a positive electrode plate and a
従来は、正極板及び負極板の双方を図1に示されたように構成していたため、正極板及び負極板を積層して極板群を構成する工程で、正極板及び負極板の集電用耳部4と反対側にある隅部6a,6bが変形することがあり、極板群を加圧した際に極板の変形部分がセパレータを破って隣接の極板に接触して、初期電池短絡(極板間短絡)が生じることがあった。
Conventionally, since both the positive electrode plate and the negative electrode plate are configured as shown in FIG. 1, current collection of the positive electrode plate and the negative electrode plate is performed in the step of forming the electrode plate group by stacking the positive electrode plate and the negative electrode plate. The
上記のような問題が生じるのを防ぐため、本発明においては、正極板及び負極板の少なくとも一方の極板の4つの隅部6a〜6dのうち、集電用耳部4が設けられた側と反対側に存在する2つの隅部6a、6bを耳部形成用横骨部3の長手方向に対して傾斜した方向にカットすることにより、図2に示したように、2つの隅部にそれぞれカット部7a及び7bを形成する。
In order to prevent the above problem from occurring, in the present invention, of the four
上記のように正極板及び負極板の少なくとも一方の極板の4つの隅部のうち、集電用耳部4が設けられた側と反対側に存在する2つの隅部6a、6bを耳部形成用横骨部3の長手方向に対して傾斜した方向にカットして2つの隅部にそれぞれカット部7a,7bを形成しておくと、カット部が形成された極板は、正極板及び負極板を積層装置に装填して極板を積層する際に、積層装置と干渉する部分(角張った隅部)を有しないため、隅部が変形することがなくなる。正極板及び負極板の一方のみにカット部を設ける場合、カット部が設けられていない方の極板の角張った隅部は積層装置と干渉して変形することがあるが、カット部が設けられない方の極板の隅部が変形したとしても、隣接する極板の隅部にはカット部が設けられていて、変形した隅部どうしが積層方向に隣合う状態が生じることはないため、正極板及び負極板の変形した隅部が互いに接触して、初期電池短絡が生じるおそれをなくすことができる。またカット部7a及び7bを設けると、カットした部分を再生して利用することにより、集電体を構成する材料を節約することができるため、コストの低減を図ることができる。
As described above, of the four corners of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, the two
集電体を構成する材料を節約するためには、カット部を形成するためにカットする部分の面積をできるだけ広くすることが好ましいが、カットする部分の面積をむやみに増やすと、電池の容量が低下したり、寿命が短くなったりして、電池性能が低下する。 In order to save the material constituting the current collector, it is preferable to make the area of the cut part as wide as possible in order to form the cut part. However, if the area of the cut part is increased unnecessarily, the capacity of the battery is increased. The battery performance deteriorates because the battery life is reduced or the life is shortened.
鉛蓄電池においては、極板の集電用耳部から遠い側の隅部付近で活物質の利用率が低く、集電用耳部から近い側の隅部付近では活物質の利用率が高いため、集電体の集電用耳部から近い側の極板の隅部をカットした場合よりも、集電体の集電用耳部から遠い側の極板の隅部をカットした場合の方が、電池性能への影響が少ない。そこで、本実施形態においては、カット面積を大きくして材料の節約を図る場合に、極板の集電用耳部4からの距離が遠い側の隅部でカット面積を大きくし、集電用耳部4からの距離が近い側の隅部ではカット面積を小さくする。
In lead-acid batteries, the active material utilization rate is low near the corner of the electrode plate far from the current collecting ear, and the active material utilization rate is high near the corner near the current collecting ear. When the corner of the electrode plate far from the current collecting ear is cut than when the current plate's corner near the current collecting ear is cut However, it has little effect on battery performance. Therefore, in the present embodiment, when saving the material by increasing the cut area, the cut area is increased at the corner on the far side of the electrode plate from the
即ち、カット部7a及び7bをそれぞれ形成するためにカットされた部分が、エキスパンド格子の一つの主面(図1及び図2の紙面と平行な一面)に沿う平面上で占める面積をそれぞれカット面積SA及びSBとしたときにSB≧SAの関係が成立するように、カット部7a及び7bを形成する。 That is, the area occupied on the plane along one main surface (one surface parallel to the paper surface of FIGS. 1 and 2), which is cut to form the cut portions 7a and 7b, is cut area. The cut portions 7a and 7b are formed so that the relationship of SB ≧ SA is established when SA and SB are set.
図1に示した構造の正極板では、極板群を構成する工程での集電用耳部4と反対側にある隅部6a,6bの変形の発生率が0.2%であった。また、図1に示した構造の負極板では、極板群を構成する工程での隅部6a,6bの変形の発生率が0.8%であり、これらの変形に起因して発生する初期電池短絡の発生率は、0.5%であった。
In the positive electrode plate having the structure shown in FIG. 1, the rate of deformation of the
これに対し、本発明によった場合には、極板群を構成する工程で正極板及び(または)負極板の隅部が変形したとしても、変形した隅部どうしが積層方向に隣合うことがなくなるため、正極板及び負極板の変形した隅部が接触して、初期電池短絡が生じるおそれをなくすことができる。 On the other hand, according to the present invention, even if the corners of the positive electrode plate and / or the negative electrode plate are deformed in the step of forming the electrode plate group, the deformed corners are adjacent to each other in the stacking direction. Therefore, it is possible to eliminate the possibility that the deformed corners of the positive electrode plate and the negative electrode plate are in contact with each other to cause an initial battery short circuit.
本発明者は、極板のカット部が電池性能に与える影響を調べるため、以下に示す実施例1ないし6のように、カット面積を種々変えた鉛蓄電池を製作して、JIS D 5301に準じた容量試験(5時間率)と、低温高率放電試験(−15℃、300A放電)と、75℃軽負荷寿命試験とを行った。 In order to investigate the influence of the cut portion of the electrode plate on the battery performance, the inventor manufactured lead storage batteries having various cut areas as in Examples 1 to 6 shown below, and conformed to JIS D 5301. Capacity test (5-hour rate), low-temperature high-rate discharge test (-15 ° C., 300 A discharge), and 75 ° C. light load life test.
各実施例では、正極板及び負極板として、集電用耳部4を除く部分の幅寸法(図1のX方向に測った寸法)が144mm、高さ寸法(図1のY方向に測った寸法)が91mmのものを用いた。
In each example, as the positive electrode plate and the negative electrode plate, the width dimension (dimension measured in the X direction in FIG. 1) of the portion excluding the collecting
各実施例においては、1セルにつき正極板7枚と、ポリエチレン製の袋状セパレータで包んだ負極板8枚とを設けて、正極板及び負極板を交互に積層して正極板の集電用耳部どうし及び負極板の集電用耳部どうしをそれぞれ鉛により一体化溶接することにより1セルの極板群を構成し、合計6セル分の極板群を電解液とともに電槽内に収容して、鉛蓄電池を構成した。 In each example, seven positive electrode plates and eight negative electrode plates wrapped with a polyethylene bag-like separator are provided per cell, and positive electrode plates and negative electrode plates are alternately stacked to collect the positive electrode plates. The electrode plate group of 1 cell is constituted by integrally welding the ear portions and the current collecting ear portions of the negative electrode plate with lead, and the electrode plate group for a total of 6 cells is accommodated in the battery case together with the electrolyte. A lead storage battery was constructed.
[実施例1]
正極板の集電用耳部4と反対側にある隅部6a,6bを、幅(図1のX方向に測った寸法)20mm、高さ(図1のY方向に測った寸法)20mmの三角形状にカットして、カット部7a、7bを形成した。この場合、カット面積SBとSAの比率SB/SAは1であり、カット面積の合計値(SA+SB)が正極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は、3.1%であった。負極板としてはカット部を設けないものを用いた。
[Example 1]
The
[実施例2]
正極板の集電用耳部4と反対側にある隅部6a,6bを、幅25mm、高さ25mmの三角形状にカットして、カット部7a、7bを形成した。この場合、カット面積SBとSAの比率SB/SAは1であり、カット面積の合計値(SA+SB)が正極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は、4.8%であった。負極板としてはカット部を設けないものを用いた。
[Example 2]
The
[実施例3]
正極板の集電用耳部4と反対側にある隅部6a,6bを、幅30mm、高さ30mmの三角形状にカットして、カット部7a、7bを形成した。この場合も、カット面積SBとSAの比率SB/SAは1であり、カット面積の合計値(SA+SB)が正極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は、6.9%であった。負極板としてはカット部を設けないものを用いた。
[Example 3]
The
[実施例4]
正極板の集電用耳部4と反対側にある隅部6a,6bのうち、集電用耳部に近い側の隅部6aを幅20mm、高さ20mmの三角形状にカットしてカット部7aを形成し、集電用耳部から遠い側の隅部6bを幅25mm、高さ25mmの三角形状にカットしてカット部7bを形成した。この場合、カット部7aを形成するためにカットした部分のカット面積SAが正極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は、1.5%であり、カット部7bを形成するためにカットした部分のカット面積SBが正極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は、2.4%であった。また、カット面積SBとSAの比率SB/SAは1.6であり、カット面積の合計値(SA+SB)が正極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は3.9%であった。この場合も、負極板としてはカット部を設けないものを用いた。
[Example 4]
Of the
[実施例5]
正極板の集電用耳部4と反対側にある隅部6a,6bのうち、集電用耳部に近い側の隅部6aを幅20mm、高さ20mmの三角形状にカットしてカット部7aを形成し、集電用耳部から遠い側の隅部6bを幅30mm、高さ30mmの三角形状にカットしてカット部7bを形成した。この場合、カット部7aを形成するためにカットした部分のカット面積SAが正極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は、1.5%であり、カット部7bを形成するためにカットした部分のカット面積SBが正極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は3.4%であった。またカット面積SBとSAの比率SB/SAは2.3であり、カット面積の合計値(SA+SB)が正極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は、5.0%であった。この場合も、負極板としてはカット部を設けないものを用いた。
[Example 5]
Of the
[実施例6]
負極板の集電用耳部4と反対側にある隅部6a,6bを、幅20mm、高さ20mmの三角形状にカットして、カット部7a、7bを形成した。この場合、カット面積SBとSAの比率SB/SAは1であり、カット面積の合計値(SA+SB)が負極板の一つの主面の集電用耳部4を除く部分の面積に対して占める割合は3.1%であった。正極板としてはカット部を設けないものを用いた。
[Example 6]
The
[従来例]
正極板及び負極板を図1に示されたようにカット部が設けられていない形状とし、各実施例と同様に、正極板及び負極板の集電用耳部4を除く部分の幅寸法を144mm、高さ寸法を91mmとした。1セルにつき正極板7枚と、ポリエチレン製の袋状セパレータで包んだ負極板8枚とを設けて、正極板及び負極板を交互に積層し、正極板の集電用耳部どうし及び負極板の集電用耳部どうしをそれぞれ鉛により一体化溶接することにより1セルの極板群を構成した。合計6セル分の極板群を電解液とともに電槽内に収容して、従来例の鉛蓄電池を構成した。
[Conventional example]
As shown in FIG. 1, the positive electrode plate and the negative electrode plate are shaped so as not to have a cut portion, and the width dimensions of the portions excluding the current collecting
上記実施例1ないし6と従来例とについて、JIS D 5301に準じた容量試験(5時間率)、低温高率放電試験(−15℃、300A放電)及び75℃軽負荷寿命試験を行った結果はそれぞれ図3ないし図5の通りである。図3の縦軸には、各例の5時間率容量を従来例の5時間率容量に対する比率で示してあり、図4の縦軸には、各例の低温高率5秒目電圧を従来例の低温高率5秒目電圧に対する比率で示してある。また図5の縦軸には、各例の75℃軽負荷寿命回数を従来例の75℃軽負荷寿命回数に対する比率で示してある。
Results of performing capacity test (5-hour rate), low-temperature high-rate discharge test (−15 ° C., 300 A discharge) and 75 ° C. light load life test according to JIS D 5301 for the above Examples 1 to 6 and the conventional example. Are as shown in FIGS. The vertical axis in FIG. 3 shows the 5-hour rate capacity of each example as a ratio to the 5-hour rate capacity of the conventional example, and the vertical axis in FIG. It is shown as a ratio to the low temperature
これらの結果から、カット面積SA及びSBの合計値を極板の主面の集電用耳部を除いた部分の面積の5.0%以下とすることにより、5時間率容量及び低温高率5秒目電圧をそれぞれ従来例の95%以上及び96%以上とし、75℃軽負荷寿命回数を従来例の95%以上として、電池性能の低下を実用上支障を来さない範囲に抑えることができることが明らかになった。 From these results, by setting the total value of the cut areas SA and SB to 5.0% or less of the area of the main surface of the electrode plate excluding the current collecting ear, the 5-hour rate capacity and the low temperature high rate The 5 second voltage is set to 95% or more and 96% or more of the conventional example, and the 75 ° C. light load life is set to 95% or more of the conventional example to suppress the deterioration of the battery performance to the extent that does not cause practical problems. It became clear that we could do it.
また実施例1ないし3と、実施例4及び5とから、実施例1,2及び4のように、カット面積SA及びSBの合計値を極板の主面の集電用耳部を除いた部分の面積の5.0%以下とし、カット面積SBとSAの比率SB/SAを、1.6以下とすることにより、5時間率容量、低温高率5秒目電圧及び75℃軽負荷寿命回数をそれぞれ従来例の98%以上、99%以上及び98%以上とすることができることが明らかになった。
Further, from Examples 1 to 3 and Examples 4 and 5, as in Examples 1, 2, and 4, the total value of the cut areas SA and SB was excluded from the current collecting ears on the main surface of the electrode plate. 5 hours capacity, low temperature
更に図3ないし図5に示した結果から、正極板にカット部7a,7bを形成した場合も、負極板にカット部7a,7bを形成した場合も同様な効果を得ることができることが分る。カット部7a,7bは、正極板または負極板のいずれか一方に設ければよいが、正極板及び負極板の双方にカット部7a,7bを設けてもよい。 Further, from the results shown in FIGS. 3 to 5, it can be seen that the same effect can be obtained both when the cut portions 7a and 7b are formed on the positive electrode plate and when the cut portions 7a and 7b are formed on the negative electrode plate. . The cut portions 7a and 7b may be provided on either the positive electrode plate or the negative electrode plate, but the cut portions 7a and 7b may be provided on both the positive electrode plate and the negative electrode plate.
上記の実施形態では、正極板及び負極板の少なくとも一方の極板の集電用耳部と反対側にある二つの隅部の双方にカット部を設けているが、鉛蓄電池において、隣合う正極板及び負極板のセパレータを介して隣合う隅部の一方のみに変形が生じた場合には、初期電池短絡が生じるおそれがないため、正極板及び負極板のそれぞれの集電用耳部と反対側にある二つの隅部のうち、集電用耳部からの距離が近い側の隅部または集電用耳部からの距離が遠い側の隅部を耳部形成用横骨部の長手方向に対して傾斜した方向にカットしてカット部を形成するようにしても、初期電池短絡の発生を防ぐことができる。 In the above embodiment, the cut portions are provided in both of the two corners on the opposite side of the current collecting ears of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate. If only one of the corners adjacent to each other through the separator of the plate and the negative electrode plate is deformed, there is no risk of an initial battery short circuit, so it is opposite to the current collecting ears of the positive electrode plate and the negative electrode plate. Of the two corners on the side, the corner on the side closer to the collecting ear or the corner on the side far from the collecting ear is the longitudinal direction of the lateral bone portion for forming the ear Even if the cut portion is formed by cutting in a direction inclined with respect to the first battery, the occurrence of an initial battery short circuit can be prevented.
このように、正極板及び負極板の集電用耳部と反対側にある二つの隅部のうちの一方のみにカット部を設ける場合には、正極板及び負極板の集電用耳部4と反対側にある二つの隅部のうち集電用耳部から遠い側の隅部にカット部を設けるのが好ましい。
Thus, when providing a cut part only in one of the two corners on the opposite side to the current collecting ears of the positive electrode plate and the negative electrode plate, current collecting
図6及び図7は鉛蓄電池で用いる正極板及び負極板の参考構成例を示したもので、図6及び図7はそれぞれ、集電用耳部4から遠い側の隅部にのみカット部7を設けた正極板及び負極板を示している。鉛蓄電池においては、1セル当り正極板及び負極板が複数枚ずつ設けられていて、各セルを構成する正極板及び負極板は、正極用集電体の集電用耳部及び負極用集電体の集電用耳部を積層方向に隣接させないために、図6及び図7に示すように交互に向きを異ならせて、セパレータを介して積層される。
6 and 7 show reference configuration examples of the positive electrode plate and the negative electrode plate used in the lead storage battery. FIGS. 6 and 7 show the
上記のように、正極板及び負極板の集電用耳部からの距離が近い側の隅部または集電用耳部からの距離が遠い側の隅部のみをカットするようにした場合も、正極板及び負極板の変形した隅部どうしが積層方向に隣合うことがなくなるため、正極板及び負極板の変形した隅部が接触して、初期電池短絡が生じるおそれをなくすことができる。 As described above, when only the corner on the side far from the current collecting ear or the corner on the side far from the current collecting ear of the positive electrode plate and the negative electrode plate is cut, Since the deformed corners of the positive electrode plate and the negative electrode plate are not adjacent to each other in the stacking direction, it is possible to eliminate the possibility that the deformed corners of the positive electrode plate and the negative electrode plate come into contact with each other to cause an initial battery short circuit.
図6及び図7に示したように、正極板及び負極板の集電用耳部から遠い側の隅部にのみカット部を設けるようにすると、極板の活物質利用率が低い側にのみカット部が存在することになるため、電池性能の低下を抑えて初期電池短絡の発生を防ぐことができる。 As shown in FIGS. 6 and 7, if the cut portion is provided only in the corner portion of the positive electrode plate and the negative electrode plate that is far from the current collecting ear portion, only the active material utilization rate of the electrode plate is low. Since the cut portion exists, it is possible to prevent the occurrence of the initial battery short circuit by suppressing the deterioration of the battery performance.
1 エキスパンド格子
2 展開部
3 耳部形成用横骨部
4 集電用耳部
6 極板
7a,7b カット部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記正極板及び負極板の少なくとも一方の極板の4つの隅部のうち、前記集電用耳部が設けられた側と反対側に存在する2つの隅部が前記集電用耳部形成用横骨部の長手方向に対して傾斜した直線に沿う方向にカットされて前記2つの隅部にそれぞれカット部が形成され、
前記エキスパンド格子の前記集電用耳部は、前記横骨部の長手方向の中央部より該横骨部の長手方向の一端寄りに寄った位置に設けられ、
前記正極板及び負極板の少なくとも一方の極板の前記2つの隅部にそれぞれ形成された2つのカット部のうち、前記集電用耳部に近い側の隅部に形成されたカット部及び前記集電用耳部から遠い側の隅部に形成されたカット部をそれぞれ形成するためにカットされた部分が極板の一つの主面に沿う平面上で占める面積をそれぞれカット面積SA及びSBとしたときにSB≧SAの関係が成立するように、前記2つのカット部が形成されている鉛蓄電池。 An expanded portion that has been expanded, a lateral bone portion for forming an ear portion that is formed on one end side of the expanded portion in the expanding direction, and an ear portion for current collection formed on the lateral bone portion A positive electrode plate and a negative electrode in which the expanded lattice is used as a positive electrode current collector and a negative electrode current collector, and the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are filled with a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively. In a lead-acid battery with a plate,
Of the four corners of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, two corners present on the side opposite to the side on which the current collecting ear is provided are for forming the current collecting ear. Cut in a direction along a straight line inclined with respect to the longitudinal direction of the lateral bone part, and the cut part is formed at each of the two corners ,
The current collecting ear portion of the expanded lattice is provided at a position closer to one end in the longitudinal direction of the transverse bone portion than the central portion in the longitudinal direction of the transverse bone portion,
Of the two cut portions respectively formed at the two corner portions of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate, the cut portion formed at the corner portion closer to the current collecting ear portion and the Cut areas SA and SB occupy the area occupied on the plane along one main surface of the electrode plate by the cut portions to form the cut portions formed at the corners far from the current collecting ear portions, respectively. A lead-acid battery in which the two cut portions are formed so that a relationship of SB ≧ SA is established .
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