JP5153220B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、鉛蓄電池に関し、特に電槽蓋の封口結着部に内リブを備える鉛蓄電池に関するものである。

鉛蓄電池は、電槽内に複数の正極板と負極板をセパレータを介して交互に積層した極板群が収納され、前記電槽には電槽蓋が被せられて形成される。前記電槽蓋には鉛ブッシングが一体に形成されており、前記鉛ブッシングには前記極板群に形成された極柱が挿通され、溶接されて端子部が形成されている。そして、前記端子部を包囲する電槽蓋には封口結着部が形成され、前記封口結着部には接着剤（熱硬化性合成樹脂製の接着剤、例えばポリエステル系、エポキシ系、ウレタン系）が供給されて封口結着されるものである。

前記鉛蓄電池の電槽蓋が、ポリプロピレンなどの非極性樹脂（難接着性樹脂）からなる場合は、そのままでは前記端子部を包囲する電槽蓋の封口結着部と、これに施される接着剤との親和性に乏しく、前記封口結着部の信頼性が十分に確保できない、即ち気密性や接着強度が十分に確保できないため、前記電槽蓋の封口結着部に火炎処理（フレーム処理とも呼ばれる）を施して極性官能基（ＯＨ基）を導入し、電槽蓋と接着剤との濡れ性を改善している。

しかしながら、電槽蓋の封口結着部に火炎処理を施し気密性や接着強度の向上を行っていたが、火炎処理時のバーナの火炎を照射し得るのは電槽蓋の封口結着部の底面と側面の一部（該バーナの火炎の跳ね返りによる）であり、前記する極性官能基（ＯＨ基）の導入が不十分であった。その為、電槽蓋の気密性や接着強度が乏しく、端子部と端子部を包囲する電槽蓋の封口結着部から電解液が染み出ることがあった。

そこで、電槽蓋の気密性や接着強度を向上させる方法として、端子部を包囲する電槽蓋の封口結着部に内リブを設けること（特許文献１）や、蓋の上面に端子貫通部を囲む堰を設けると共に、該堰と端子との間の蓋面に多孔性物質を熱溶着し、前記堰内に接着剤を充填すること（特許文献２）などが提案されている。

特願２００７−０７３７９１号公報（図２参照） 実開昭６３−１７８０５９号公報（図１参照）

前記特許文献１では、端子部を包囲する電槽蓋の封口結着部に内リブを設け、火炎処理時のバーナの火炎の照射面積を増やす（内リブの上底および両側面の一部）ことで極性官能基（ＯＨ基）の導入を増加させ、電槽蓋と接着剤との濡れ性を改善することが可能であり、電槽蓋の封口結着部と接着剤の接触面積を増加させ接着強度に優れる鉛蓄電池を得ることが可能である。

しかし、厳しい環境で使用される場合には、封口結着部に内リブを設けた場合においても電槽蓋と接着剤との接着強度が不十分となり、気密性、接着強度の低下による該封口結着部からの電解液が染み出しを完全に解決するまでに至らなかった。

また、特許文献２では、蓋上面の端子貫通部を囲むように堰を設け、該堰内に多孔性物質を熱溶着し、該堰内に接着剤を有することで優れた機密性を有するが、多孔性物質を熱溶着する手間がかかる等の不具合が生じていた。

このような状況に鑑み、本発明者等は内リブの形状について種々検討した結果、特許文献１に記載される様な従来の内リブはその断面が方形に成形されている為、内リブの垂直面において接着剤の内リブとの接合が十分でない場合があること分かった。

そこで、本発明は、垂直面に傾斜を付けて火炎が垂直面にも良く当たるようにして、より確実に結着性を高めたものであり、接着強度に優れ、電解液の液漏れ防止する封口結着部を有する高品質の鉛蓄電池の製造を目的とする。

本発明は、非極性樹脂から成る電槽蓋に内リブを備える封口結着部を有し、該封口結着部は火炎処理を行った後、結着剤を用いて封口結着される鉛蓄電池において、該内リブは直立し、その断面形状を両面が傾斜するテーパー状とし、その傾斜角θを３０°≦θ≦６０°としたことを特徴とする鉛蓄電池である。

ここで、内リブの断面形状をテーパー状とするのは、垂直面を無くし、火炎処理時のバーナの火炎の照射面積を増加させる為である。バーナの火炎の照射面積を増加させることで、極性官能基（ＯＨ基）をより多く導入することができ、電槽蓋と接着剤との濡れ性を向上させることが可能である。しかし、内リブの断面形状が方形の場合は垂直面が形成され、バーナの火炎が照射される部分が内リブの上面と、火炎の跳ね返りによる、側面である垂直面の一部であり、電槽蓋と接着剤との接着強度の更なる向上が図れない。

本発明におけるテーパー状とは、例えば、台形状、三角形状等先細りになる形状で、台形状や三角形状が一般的で好ましいが、前記形状に限定されるものではない。

更に、テーパー状内リブの傾斜角θは、３０°≦θ≦６０°とすることが必要である。傾斜角が３０°未満の場合、内リブを形成しない水平状態のものに比し接着距離があまり伸びず、傾斜角が６０°超過の場合、垂直面に近くなり、内リブの周側面に火炎が当りづらく、バーナの火炎の照射面積を増加させ接着強度を向上させることが困難となる。

本発明によれば、封口結着部にテーパー状の内リブを設けることで端子接着面の接着強度を向上させ、液漏れ発生の防止の信頼性を向上させることが可能となり、気密性および接着強度に優れる封口結着部を有する高品質の鉛蓄電池を得ることが可能である。

本発明において、電槽蓋の端子部を取り囲む部分に凹部を形成して封口結着部とし、この封口結着部内に端子部を取り囲んで内リブを設けることは従来と同一であり、該内リブの断面形状を傾斜角が３０°〜６０°であるテーパー状とすることが従来と相違する。

以下、本発明の実施の形態を、図１を参照しながら説明する。

図１は電槽蓋の縦断面説明図である。１は電槽蓋、２は鉛ブッシング、２１は極柱挿通口、３は極柱、４は端子部、５は内リブ、５１は内リブ５の側面に形成された傾斜面で、電槽蓋１の上面の水平面に対し斜めに傾斜している。６は外周、７は外周６で囲まれて電槽蓋１に形成された凹所からなる封口結着部、８は電槽蓋の封口結着部７内に充填された接着剤、９は安全弁、θは傾斜角である。

本発明の鉛蓄電池は、公知の方法により鉛ブッシング２を鋳込んで一体に成形した電槽蓋１を、予め極板群が収納された電槽の開口する上部に、鉛ブッシング２に形成されている極柱挿通口２１に極板群に接続された極柱３を挿入して施し、電槽と電槽蓋１を互いに融着すると共に、鉛ブッシング２と極柱３とを溶接して端子部４を形成する。次いで、電槽蓋１の封口結着部７内に接着剤８を充填し、電槽蓋１に設けられた液口（図示せず）より希硫酸電解液を注液した後に電槽化成をし、前記液口に安全弁９を取り付けて密閉とし、鉛蓄電池を作製するものである。

ここで、封口結着部７は電槽蓋１上面に突出して一体に形成された外周６により端子部４の周囲に区画形成された凹所により形成されたもので、該外周６は端子部４を囲繞する円形状に形成され、その断面形状は方形である。該封口結着部７内には内リブ５が電槽蓋１と一体に立直し突出して形成されている。この内リブ５も端子部４を囲繞して形成され、その高さは封口結着部７の凹所内からは突出しない高さに形成される。該内リブ５の断面形状は台形状や三角形状など、傾斜面５１を有する先細りのテーパー状に形成される。そして封口結着部７が火炎処理された後、熱硬化性合成樹脂製の接着剤、例えばポリエステル系、エポキシ系、ウレタン系等の接着剤８が外周６の高さと略同じ高さまで充填され、封口結着される。

なお、本発明において上記するように封口結着部７は電槽蓋１上面に外周６を設けて凹所を形成しても良いし、凹所を電槽蓋１上面より下方に形成しても良い。

公知の方法で作製した複数の未化成の正極板と未化成の負極板とをセパレータを介して交互に積層し極板群（図示せず）とし、各正極板に形成された各耳部と正極極柱とを足し鉛を用いてバーナで溶接して正極ストラップ（図示せず）を形成すると共に正極極柱を連結し、同様に、各負極板に形成された各耳部と負極極柱とを足し鉛を用いてバーナで溶接して負極ストラップ（図示せず）を形成すると共に負極極柱を連結し、極板群を、正極ストラップおよび負極ストラップが上側になるようにポリプロピレン樹脂製の電槽（図示せず）内に収容した。

そして、該極板群を収納した電槽の上端にポリプロピレン樹脂製の電槽蓋１を熱融着した。図１に示すように該電槽蓋１には鉛ブッシング２が一体に形成されており、該鉛ブッシング２に形成された極柱挿通口２１に極板群の正極極柱３または負極極柱３を挿入し溶接することで正極端子部４または負極端子部４を形成した。

ここで、封口結着部７は電槽蓋１上面に外周６を設けて凹所を形成し端子部４を囲繞するように円周上に形成されており、該封口結着部７には内リブ５が形成されている。そして、該内リブ５は鉛ブッシング２と外周６の中間に端子部４を囲繞するように形成し、その高さは外周６より低く、その断面形状は先端が先細りとなる台形状に形成し、底辺長さが４ｍｍ、上辺長さは１ｍｍとし、その傾斜角を両側面とも電槽蓋１の上面に平行な面に対し内角３０°とした。なお、底辺長さは短くとも効果があるが、４ｍｍ以上が好ましい。

次いで、該封口結着部７にバーナ（図示せず）から噴射する火炎を照射して火炎処理を施した。

次いで、火炎処理後、電槽蓋１の封口結着部７内に外周６と略同じ高さまで接着剤１０（エポキシ樹脂）を供給して封口結着を行い、安全弁１１が施される液口より希硫酸電解液を注液した後に電槽化成をし、最後に安全弁１１を取り付けて電槽内を密閉とした密閉形鉛蓄電池を製造した（本発明１）。

封口結着とはエポキシ樹脂（接着剤）を供給（充填）して封口することをいう。
なお、傾斜面の角度θは両面同一である必要はなく３０°〜６０°の範囲で、両面で異
なっていても良い。

極柱挿通口２１を囲繞するように形成した内リブ５の傾斜角を両側面とも４５°、６０°とした以外は実施例１と同様に種々の密閉形鉛蓄電池を製造した（実施例２、３）。

（比較例）
端子部４を囲繞するように形成した内リブ５の傾斜角を２０°、７０°及び９０°と本発明範囲外とした以外は実施例１と同様に種々の密閉形鉛蓄電池を製造した（比較例１〜３）。

（従来例１）
端子部４を囲繞する封口結着部７内に内リブを設けなかった以外は実施例１と同様に密閉形鉛蓄電池を製造した（従来例１）。

そして、種々の密閉形鉛蓄電池（本発明１〜３、比較例１〜３、従来例１）を各々１０個ずつ製造し、その内、各５個の密閉式鉛蓄電池について接着強度を調べた。

接着強度は、封口結着部７から、内リブ５と接着剤１０（エポキシ樹脂）部の界面が含まれるように端子部４から円周方向に８箇所切り出し、切り出した試験片を用いて引張試験を実施してその強度を調べた。

また、残りの各５個の密閉式鉛蓄電池について、液漏れの有無の確認を行った。液漏れの有無は、種々の密閉式鉛電池を恒温槽に入れ過充電しながら冷熱サイクル試験を実施した。条件は、該密閉形鉛電池の環境温度を高温（６０℃）で６時間と低温（−１５℃）で６時間とを交互に変化させ、これを１００サイクル行った時の樹脂部、即ち接着剤が充填された部分の液漏れ発生の有無を目視により確認した。

表１には、内リブの傾斜角を変えた場合の各平均の接着強度［ｋｇｆ／ｃｍ^２］及び液漏れの有無を併記した。

なお、液漏れの有無は、５個の密閉式鉛蓄電池の内、全く液漏れしなかったものを○、１個でも液漏れしたものを×とした。

表１から明らかなように、内リブの傾斜角を３０°≦θ≦６０°とした本発明１〜３は比較例１〜３、従来例１に比し接着強度が向上していることが分る。これは、内リブの形状を台形状とすることで、バーナから噴射する火炎が内リブの周側面にも照射されて照射面積が増加した結果、極性官能基（ＯＨ基）の導入を増加させ、接着剤との濡れ性を改善されたことによるものと思われる。逆に、傾斜角が３０°未満の比較例１および従来例１では、接着距離があまり伸びず、また、傾斜角が６０°超過のものでは、内リブの周側面に火炎が当りづらく、バーナの火炎の照射面積を増加させ接着強度を向上させることが困難であった。

また、密閉式鉛蓄電池の液漏れの有無は、上記するように接着剤との濡れ性が改善されたことにより、本発明１〜３では液漏れは全く見られなかったが、比較例１〜３及び従来例１では、種々５個の密閉式鉛蓄電池の内、少なくとも１個は液漏れを起こし、特に、接着強度が６０［ｋｇｆ／ｃｍ^２］以下のもの（比較例２〜３、従来例１）では、冷熱サイクル試験の早期に液漏れを起こした。

以上、内リブの形状を台形の場合について説明したが、台形状と同様に三角形状等の場合においても封口結着部の接着面の接着強度を向上させ、液漏れ発生の防止の信頼性を向上させることが可能となり、気密性および接着強度に優れる封口結着部を有する高品質の鉛蓄電池を得ることが可能である。

電槽蓋の封口結着部の縦断面説明図である。

符号の説明

１ 電槽蓋
２ 鉛ブッシング
３ 極板群の極柱
４ 端子部
５ 内リブ
５１ 傾斜面
６ 外周
７ 封口結着部
８ 接着剤
θ 傾斜角

Claims (1)

1. 非極性樹脂から成る電槽蓋に内リブを備える封口結着部を有し、該封口結着部は火炎処理を行った後、結着剤を用いて封口結着される鉛蓄電池において、該内リブは直立し、その断面形状を両面が傾斜するテーパー状とし、その傾斜角θを３０°≦θ≦６０°としたことを特徴とする鉛蓄電池。