JP5460307B2 - 蓄電池端子封口部の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池の気密性を確保するための端子封口部の処理方法に関するものである。

蓄電池、特に鉛蓄電池は、その汎用性、経済性とともに安定した性能と信頼性の高さから、自動車用途に加えて産業用の各種電源、コンピュータ等の非常用電源に広く用いられている。最近は、使用時の充放電条件や環境条件が厳しくなり、メンテナンスの容易さ、排ガスが非常に少ないなどの利点が強く求められるため、さらに密閉性の高い制御弁式鉛蓄電池の使用が増加している。

蓄電池は内部の極板群と電解液、これを収納する電槽と蓋からなっており、蓋を貫通して外部に２本の極柱端子が出ている。産業用の鉛蓄電池では通常、その充放電に際して発生する水素ガス、酸ミストなどの外部放出を防止するよう貫通した極柱端子の周囲は接着剤により封口されている。蓋と接着剤の接着性が良いほど気密性が高く内部ガスや電解液の外部へのロスが低減でき、また極柱端子周辺の腐食による劣化も回避できるため蓄電池の長寿命化を図ることができる。

蓄電池の電槽と蓋にはポリプレン樹脂（以下ＰＰ樹脂とする）などの無極性ポリマーが多く使用されている。従来は蓋の材質としてアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（以下ＡＢＳ樹脂とする）などの接着性の優れた材料を用いて封口を行っていたが、最近はＡＢＳ樹脂より安価で、熱融着の容易なＰＰ樹脂が用いられる場合が多くなっている。しかし、このＰＰ樹脂は封口に用いられるエポキシ樹脂等の接着剤との接着性が低いため、その表面を改質して接着性を向上させる必要がある。

その改質方法としては火炎を照射するフレーム処理（特許文献１）や薬品処理するプライマー処理（特許文献２）が知られている。また樹脂の改質には上記以外にコロナ処理、プラズマ処理、ＵＶ処理などが知られているが、蓄電池の端子封口部は構造が複雑であること、処理が比較的簡単であることの理由により、フレーム処理やプライマー処理が行われる。

特開平9-92325号公報 特開昭61-168862号公報

近年、これまで以上に蓄電池が長時間使用される、使用環境の温度のばらつきが大きい、充放電条件が厳しくなるなどの市場変化が起きている。これに対応して極板の性能も大幅に向上しており、制御弁式鉛蓄電池では排気弁の作動圧を高めて電池内部の圧力を上げることにより、負極によるガス吸収能を向上させて電池寿命の改善を図ることが行われ、蓄電池封口部のより高い気密性を確保すべくさらなる接着性の向上が要望されている。

従来の表面処理法の１つである薬品処理では、プライマーによる接着部分の表面改質には、樹脂の全表面に均一にコーティング処理することが望ましく、処理面を溶剤に全面的に浸漬することが必要である。その場合は、溶剤乾燥などを十分にする必要があり加工時間がかかる。そして、処理や乾燥条件のばらつきにより期待する効果が得られない場合がある。

一方、火炎を照射するフレーム処理の場合は、構造が複雑な端子封口部に用いた場合には、火炎が照射しきれない部分が生じることや、処理時間の経過と共に、表面を改質した効果が低下することから、やはり接着性が十分に得られない場合がある。

本発明は、上記の課題を解決し密着性の優れた方法を提供するもので、蓄電池の端子封口部に接着剤を施す前に、フレーム処理とプライマー処理の両方を実施することとし、その順序をプライマー処理を先に行いその後にフレーム処理をし、その後に接着剤を施すことを特徴とする処理方法で密着性改善への相乗効果を狙ったものである。

これにより、フレーム処理の欠点即ち、火炎照射が十分でない部分をプライマー処理により補い、プライマー処理の欠点即ち、処理や乾燥条件によるバラツキをフレーム処理により補うことで、互いに補完し合いながら端子封口部に位置する樹脂の表面改質をばらつきなく実施し、接着性を向上させたものである。

本発明によれば、蓄電池封口部のＰＰ樹脂とエポキシ系接着剤との接着強度の向上と、処理のばらつきの低減が図れるために、接着性と気密性が安定し、蓄電池を長期間使用しても液漏れや酸ミストの漏れが低減でき、性能および寿命の優れた蓄電池を提供することができる。

本発明の蓄電池封口部周辺の断面を示す。

本発明の実施形態を図１により説明する。図１は蓄電池の封口部周辺の断面図である。蓋１の上面に端子封口部２が設けられており、該封口部２はその底面に貫通口を形成された凹部２１と該凹部２１内に鋳込まれたブッシング２２からなっている。３は一方の極柱端子であり、凹部２１の底面貫通口とブッシング２２の中空部を貫通している。安全弁装置４は同様に蓋上面に設けられており、５は他方の極柱端子である。

蓋１はＰＰ樹脂製で射出成形されるが、この際にブッシング２２が同時に埋め込まれる。この状態で、端子封口部２の内部に、プライマー、例えば塩素化ポリプロピレンを溶剤で溶かした溶液をスプレーにより十分に散布して内壁の樹脂部をプライマー処理し、その後乾燥炉などを用いて乾燥した。

次いで、通常の方法により電槽内に収納されている極板群から突き出ている極柱端子３を蓋１の貫通口およびブッシング２２の中空内を貫通させて蓋１を電槽に被せ、蓋１の周縁部と電槽上縁部とを熱融着した。さらにブッシング２２と極柱端子３側面の接触部は溶接により接続した。

その後、上方より封口部２内へバーナーの火炎を当て、内壁の樹脂部をフレーム処理し、さらにエポキシ樹脂からなる接着剤を流し込み、封口部２を封口した。

さらに、安全弁装置４が設けられる蓋開口部から極板群に含浸する程度の電解液を注液し、最後に、安全弁装置４を開口部に装着して制御弁式鉛蓄電池を作成した。

なお、フレーム処理は処理後の時間経過とともに、その効果が減衰する傾向があるため、プライマー処理を先に行い、フレーム処理直後に接着剤を流し込み封口することがより望ましい。また、フレーム処理の火炎により、溶剤を短時間で乾燥することもできるため、連続工程とすることでより信頼性ある封口を得ることができる。さらに、接着強度のばらつきを低減できる傾向がある。

また、ここでは制御弁式鉛蓄電池の実施例を説明したが、本発明の対象はこれに限定されず、他の形式の鉛蓄電池および他の蓄電池においても同様の効果をもたらすものである。

実施例１は上記における封口部の処理方法として、プライマーについでフレームの処理したものを実施例１とし、処理の順番をフレームについでプライマーの処理としたものを比較例１とした。この比較例１の場合は、電槽内に収納されている極板群から突き出ている極柱端子３を蓋１の貫通口およびブッシング２２の中空内を貫通させて蓋１を電槽に被せ、蓋１の周縁部と電槽上縁部とを熱融着した。さらにブッシング２２と極柱端子３側面の接触部は溶接により接続した後に端子封口部をフレーム処理し、次いでプライマー処理熱風乾燥後接着剤を施したものである。

これに対し、電槽内に収納されている極板群から突き出ている極柱端子３を蓋１の貫通口およびブッシング２２の中空内を貫通させて蓋１を電槽に被せ、蓋１の周縁部と電槽上縁部とを熱融着した。さらにブッシング２２と極柱端子３側面の接触部は溶接により接続した後に端子封口部をフレーム処理のみしたものを比較例２、端子封口部２の内部に、プライマー、例えば塩素化ポリプロピレンを溶剤で溶かした溶液をスプレーにより十分に散布して内壁の樹脂部をプライマー処理のみし、その後乾燥炉などを用いて乾燥した後、電槽内に収納されている極板群から突き出ている極柱端子３を蓋１の貫通口およびブッシング２２の中空内を貫通させて蓋１を電槽に被せ、蓋１の周縁部と電槽上縁部とを熱融着した。さらにブッシング２２と極柱端子３側面の接触部を溶接し、接着剤を施したものを比較例３とした。

上記により試作した各蓄電池の封口部の接着強度を測定するため、接着剤とＰＰ樹脂の界面が含まれるように各端子封口部の極柱端子から、その円周方向に８等分して短冊状に切り出し、その内３個をランダムに選んで測定用サンプルとした。このサンプルに対し、１０ｍｍ／分の速度で引っ張り試験を行い接着強度として評価した。

また、接着部の気密性を評価するため次のように液漏れ試験を行った。試験に供した試作蓄電池は、ブッシングと極柱端子側面の溶接をしなかった以外は上記各試作蓄電池と同様に作製し、これらを環境試験用の恒温槽に入れて過充電しながら冷熱サイクルを実施した。サイクル条件は環境温度を高温（６０℃）に６時間および低温（−２０℃）に６時間保持し、これを１サイクルとして、２００サイクル後の封口部上面の液漏れ発生の有無を各蓄電池３個の極柱端子につき目視により確認した。その結果を表１に示す。

表1において、1個でも液漏れがあれば「有」、1個も液漏れが無い場合は「無」とした。この表１からも明らかな通り、蓄電池封口部のＰＰ樹脂に対する表面処理として、プライマー処理およびフレーム処理の両方を実施することにより、液漏れは完全に防ぐことができ、接着性と気密性が改善されていることが分かるが、特に、プライマー処理を施した後にフレーム処理を施すことで、ばらつきを抑えつつ、接着強度を５０代から６０代に一段と高くすることができ、信頼性を増すことができる。

１ 蓋
２ 封口部（接着剤）
３ 極柱端子
４ 安全弁装置
５ 極柱端子
２１ 凹部
２２ ブッシング

Claims (1)

1. 蓄電池の電槽または蓋に極柱端子を貫通してなる端子封口部に接着剤を施す前に、フレーム処理とプライマー処理を施すに際し、プライマー処理を先に施しその後にフレーム処理を施し、その後に接着剤による封口処理を施すことを特徴とする蓄電池端子封口部の処理方法。

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