JP5151608B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、極板の耳部を接続するストラップとセル間接続部または極柱とがキャストオンストラップ法により鋳造される鉛蓄電池に関するものである。

鉛蓄電池を製造する際には、例えば特許文献１に示されているように、正極板と負極板とをセパレータを介して交互に積層して極板群を構成した後、正極板及び負極板をそれぞれの耳部を下に向けた状態にして、正極板の耳部及び負極板の耳部をそれぞれストラップ鋳造用鋳型の型穴内に挿入し、鋳型の各型穴に対して設けられた湯口を通して各型穴内に鉛の溶湯を流し込むことにより、正極板の耳部を相互に接続する正極ストラップとセル間接続部または極柱とを一体化した状態で鋳造するとともに、負極板の耳部を相互に接続する負極ストラップとセル間接続部または極柱とを一体化した状態で鋳造する。このようにして正極板用及び負極板用のストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造する方法は、キャストオンストラップ法と呼ばれている。

上記のようにしてストラップ及びセル間接続部を鋳造するに際して、最終的に湯口の内部が鉛で充填される状態になるまで型穴内に鉛の溶湯を供給するようにした場合には、鋳型の湯口の内部で固まることにより形成された湯口形状の突起が、ストラップに一体化された状態で残る。

従来の鉛蓄電池では、特許文献１に示されているように、湯口が鉛で充填されるまで給湯しなくても所定の厚さのストラップを形成できるように、型穴の深さを十分に深くしておいて、型穴内の湯の上面レベルが湯口内に達する状態になる前に給湯を停止することにより、湯口形状の突起が形成されないようにするか、または、特許文献２に記載されているように、型穴内の湯の上面レベルが湯口内に達する状態になる前に給湯してストラップ及びセル間接続部を鋳造した後、湯口形状の突起を除去するようにしていた。
実願平５−４５０８８号（実開平７−１１７５９号）の全文明細書 特開昭６１−１４２６６４号公報

特許文献１に示されているように、型穴の深さを深くしておいて、型穴内の湯の上面レベルが湯口内に達する状態になる前に給湯を停止する方法をとる場合には、型穴内への給湯量を厳密に管理する必要があるため、面倒であった。また特許文献１に示されている方法によった場合には、湯口内が鉛で充填されるまで給湯するようにした場合に比べて、湯口の深さ分だけ、極板の上端とストラップとの間の距離が大きくなるのを避けられないため、極板群の下端とセル間接続部の上端との間の距離（極板群の高さ）が高くなり、電池が大形化するという問題も生じる。

また特許文献２に示されているように、ストラップ及びセル間接続部を鋳造した後、湯口形状の突起を除去するようにした場合には、ストラップ及びセル間接続部を鋳造した後の仕上げの工程の工数が多くなるため、製造コストが高くなるのを避けられなかった。

更に、従来の鉛蓄電池では、大電流放電を行わせた際にストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部分が溶断し易いという問題があった。また自動車用の鉛蓄電池のように、激しい振動が加わる鉛蓄電池においては、振動が加わった際にストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部分が折れ易いという問題があった。

本発明の目的は、極板群の高さが必要以上に高くなったり、電池の製造コストが高くなったりするのを防ぐとともに、大電流放電時にストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部分が溶断したり、振動が加わった際にストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部分が折損したりするのを防いで電池性能の向上を図るとともに、信頼性を向上させる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。

本発明は、複数の正極板の耳部及び複数の負極板の耳部がそれぞれ正極ストラップ及び負極ストラップにより接続され、正極ストラップ及び負極ストラップにはセル間接続部が一体成形されている鉛蓄電池に適用される。本発明においては、各ストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造する際に鋳型の湯口の部分に形成された湯口形状の突起が、各ストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部の側面に残存させられている。

即ち、キャストオンストラップ法により正極用及び負極用のそれぞれのストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造するに際して、ストラップ鋳造用鋳型の湯口を、ストラップ鋳造用の型穴とセル間接続部鋳造用の型穴とに跨る位置に形成しておいて、最終的に湯口内が鉛で充填された状態になるまで、型穴内に鉛の溶湯を供給することにより各ストラップとセル間接続部または極柱とを形成し、各ストラップとセル間接続部との間の境界部分に形成された湯口形状の突起はそのまま残存させておく。

上記のように、キャストオンストラップ法により各ストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造する際に形成される湯口形状の突起をストラップとセル間接続部または極柱との境界部に位置させて残存させておくようにすると、湯口形状の突起を除去する工程を行う必要がないため、製造コストの低減を図ることができる。またストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造するための型穴を必要以上に深くしておく必要がないため、極板群の高さが必要以上に高くなって電池が大形化するのを防ぐことができる。

更に上記のように構成すると、各ストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部の断面積を大きくしてこの部分の通電容量を増大させることがすることができるため、大電流放電時にストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部分が溶断するのを防ぐことができる。

また上記のように構成すると、各ストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部に残存させた湯口形状の突起により、この部分の補強を図ることができるため、振動が加わった際にストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部分が折損するのを防ぐことができる。

以上のように、本発明によれば、各ストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造する際に形成される湯口形状の突起をストラップとセル間接続部または極柱との境界部の側面に位置させて残存させておくようにしたので、湯口形状の突起を除去する工程を省略して製造コストの低減を図ることができる。またストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造するための型穴を必要以上に深くしておく必要がないため、極板群の高さが必要以上に高くなって電池が大形化するのを防ぐことができる。

更に本発明によれば、各ストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部に湯口形状の突起を残存させたことにより、この部分の断面積を大きくしてその通電容量を増大させることがすることができるため、大電流放電時にストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部分が溶断するのを防ぐことができる。

また本発明によれば、各ストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部の側面に残存させた湯口形状の突起により、当該境界部分の補強を図ることができるため、振動が加わった際にストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部分が折損するのを防ぐことができる。

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において用いる極板群の一部と、該極板群に形成されたストラップとセル間接続部とを示したものである。同図において１は、負極板２と正極板３とをセパレータ４を介して積層して構成した極板群、５は負極板２の上部に形成された耳部２ａを相互に接続する負極ストラップ、６は負極ストラップ５の長手方向（極板の並設方向）の一方の端部に一体化された状態で形成されたセル間接続部、７はストラップ５とセル間接続部６との間の境界部の側面に形成された湯口形状の突起であり、湯口形状の突起７は除去されることなく残されている。

図１には、負極板の耳部に取り付けられるストラップとセル間接続部しか示されていないが、同様に正極板３の耳部にも正極ストラップが取り付けられて該正極ストラップの端部にセル間接続部が一体に形成されており、正極ストラップとセル間接続部との境界部の側面に鋳型の湯口の形状をした突起が形成されている。

図１に示しされた極板群１は、鉛蓄電池の電槽内に形成られた複数のセル室の一つに挿入されて、ストラップ５に一体に形成されたセル間接続部６が、隣接するセル室内に挿入された極板群の正極ストラップに一体に形成されたセル間接続部に、セル室間を仕切る隔壁を通して溶接される。なお電槽内の複数のセル室内にそれぞれ挿入される複数の極板群の内、正極端子及び負極端子がそれぞれ導出されるセル室内の極板群の正極ストラップ及び負極ストラップにはそれぞれ、セル間接続部に代えて、正極用及び負極用の極柱が一体に形成される。

図示の例では、突起７が、セル間接続部６全体と、ストラップ５のセル間接続部寄りの部分とに跨って存在するように形成されていて、突起７のストラップ５に沿う部分の幅寸法ｗは、セル間接続部６の厚み寸法ｔに等しいかまたは、セル間接続部の厚み寸法ｔより僅かに大きい程度に設定されている。また突起７は、極板群の積層方向と直角な面に沿う断面の形状が直角三角形を呈するように形成されている。この突起の断面形状は、キャストオンストラップ法によりストラップとセル間接続部（または極柱）とを鋳造する際に用いる鋳型の湯口の断面形状である。

図２は、キャストオンストラップ法によりストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造する際に用いる鋳型１０の一例を模式的に示したものである。図２において、１１は図１に示した負極ストラップ５を鋳造する負極ストラップ鋳造用の型穴、１２はセル間接続部６を鋳造するセル間接続部鋳造用の型穴であり、１３は型穴１１内及び１２内に鉛の溶湯を供給する湯口である。図２には負極ストラップ５及びセル間接続部６を形成する型穴のみが示されているが、一連の正極板の耳部に相応する位置に、正極ストラップ及びセル間接続部を鋳造するための型穴と湯口（図示せず。）とが形成されている。また図２に示した例では、ストラップにセル間接続部を一体に鋳造する場合を想定しているが、ストラップに極柱を一体に鋳造する場合には、セル間接続部鋳造用の型穴１２に代えて、極柱を鋳造するための型穴が設けられる。

キャストオンストラップ法により正極用及び負極用のそれぞれのストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造する際には、図２に示すように、ストラップ鋳造用鋳型の湯口１３を、ストラップ鋳造用の型穴１１とセル間接続部鋳造用（または極柱鋳造用）の型穴１２とに跨る位置に形成しておいて、最終的に湯口１３内が鉛で充填された状態になるまで、型穴１１及び１２内に鉛の溶湯を供給することにより、各ストラップ５とセル間接続部（または極柱）６とを形成する。この場合、各ストラップとセル間接続部（または極柱）との間の境界部分の側面に湯口形状の突起７が生成されるが、本発明においては、この突起７をそのまま残存させておく。

上記のようにしてストラップとセル間接続部または極柱とが形成された極板群１を、図示しない電槽の各セル室内に挿入して、各セル室内の極板群をセル間接続部を介して隣接のセル室内の極板群に接続する。次いで電槽に蓋を取り付けるとともに、正極用極柱及び負極用極柱にそれぞれ正極端子及び負極端子を取り付け、セル室内に電解液を注入する。未化成の極板が用いられる場合には、次いで極板の化成を行い、鉛蓄電池を完成する。

上記のように、各ストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部の側面に湯口形状の突起７を残存させておくと、この部分の断面積を大きくしてその電気抵抗を小さくすることができるため、各ストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部で生じる発熱を抑えて、大電流放電時にストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部分が溶断するのを防ぐことができる。

また各ストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部の断面積を広くすることができるため、振動に対する機械的強度を向上させることができ、振動が加わった際にストラップとセル間接続部または極柱との境界部分が折損するのを防ぐことができる。

図１に示したように、湯口形状の突起７をストラップ５とセル間接続部６との境界部の側面に形成して、その突起を残存させた極板群を用いて、１３０Ｅ４１Ｒ型鉛蓄電池を組み立て、これを本発明の実施例とした。また図３に示したように、ストラップの中間部の側面に湯口形状の突起を形成して、その突起を残存させた極板群を用いて同じく１３０Ｅ４１Ｒ型の鉛蓄電池を組み立てて、これを比較例とした。

本発明の実施例と比較例とについて、大電流放電試験を行った。この試験では、周囲温度を４０℃とし、放電電流を１０００Ａとして、放電開始後ストラップが溶断するまでの時間を計測した。この大電流放電試験を行った結果、比較例では、通電開始後ストラップが溶断するまでの通電時間が３２秒であったが、本発明の実施例では、通電開始後、ストラップが溶断するまでの通電時間が４０秒であった。これより、本発明の実施例によれば、溶断までの通電時間が，比較例に比べて、２５％長くなることが明らかになった。

また本発明の実施例に係わる鉛蓄電池と比較例の鉛蓄電池とに、加速度が３Ｇ〜７Ｇの上下振動を２時間印加して、ストラップに亀裂等の異常が生じるか否かを判定する２時間振動試験を行った。その結果は下記の表１に示した通りである。

表１において、丸印は異常が生じなかったことを示し、×印はストラップとセル間接続部との境界部付近に亀裂が発生したことを示している。即ち比較例では、加速度が７Ｇの振動を加えたときにストラップとセル間接続部との境界部付近に亀裂が生じたが、本発明の実施例（発明品）では、加速度が７Ｇの振動を加えてもストラップに亀裂が生じることはなかった。これより、本発明によれば、ストラップの耐震強度を向上させることができることが分かる。

上記の結果から、湯口形状の突起７を除去することなく、残存させておく場合には、該突起をストラップとセル間接続部（または極柱）との境界部に形成することが好ましいことが分かる。

本発明の一実施形態で用いる極板群の一部を、負極ストラップと該ストラップに一体化された状態で鋳造されたセル間接続部とともに示した斜視図である。 図１のストラップ及びセル間接続部をキャストオンストラップ法により鋳造する方法を説明するための斜視図である。 湯口形状の突起をストラップの中間部の側面に形成した比較例の一部を示した斜視図である。

符号の説明

１ 極板群
２ 負極板
３ 正極板
４ セパレータ
５ ストラップ
６ セル間接続部
７ 湯口形状の突起

Claims (1)

1. 複数の正極板の耳部及び複数の負極板の耳部がそれぞれ正極ストラップ及び負極ストラ
   ップにより接続され、前記正極ストラップ及び負極ストラップにはセル間接続部または極
   柱が一体に鋳造されている鉛蓄電池において、
   各ストラップとセル間接続部または極柱とを鋳造する際に鋳型の湯口の部分に形成された湯口形状の突起が、前記各ストラップとセル間接続部または極柱との間の境界部の側面に残存していること、
   を特徴とする鉛蓄電池。

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