JP7015098B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、鉛蓄電池に関する。

鉛蓄電池には液式のものと制御弁式のものがあり、液式鉛蓄電池では、負極板および正極板がセパレータを介して交互に配置された極板群が、電解液の入った電槽のセル室内に収納されている。
従来のエンジン車に使用する液式鉛蓄電池で要求される性能は、主に、始動性能や容量などに関するものであった。しかし、近年、充電制御車やアイドリングストップ車両が主流になったことで、液式鉛蓄電池に要求される性能は変化し、充電制御車およびアイドリングストップ車両の制御に適した電池設計が求められるようになった。

充電制御車およびアイドリングストップ車両を長期放置した後に運転すると、アイドリングストップが行われない場合がある。このような現象が生じる理由は、長期放置中の自己放電で鉛蓄電池の内部抵抗が上昇し、内部抵抗が高い状態になっているためである。アイドリングストップ車両では、鉛蓄電池の内部抵抗値に基づいてアイドリングストップの制御が行われているため、アイドリングストップ車両用液式鉛蓄電池は、内部抵抗が低い状態に保持される必要がある。

一方、鉛蓄電池の極板の製造方法は、極板を積み重ねた状態で熟成乾燥を行う工程を有するが、その際に、格子状基板から活物質が格子の升目ごとに脱落することなどを防止するために、紙状体を極板上に貼ることが行われている。特許文献１には、この紙状体が極板から剥がれることを抑制するための方法が記載されている。
特許文献１に記載された方法では、先ず、エキスパンド格子のエキスパンド網目部に活物質ペーストを充填した後、エキスパンド網目部に、パルプ繊維を主体とする紙状体を貼り合わせる。次に、この貼り合わせ体を、少なくとも一方のローラの表面に複数の突起を設けた一対のローラ間に通す。その際に、ローラの突起が紙状体に貫通穴を開けながら活物質ペーストを押し込むことで、極板のエキスパンド網目部に凹部が形成される。紙状体は、凹部の壁面に存在するが、凹部の底面には存在しない状態となる。

特許文献１には、この方法により、紙状体が活物質から剥がれることが抑制されて、生産性の低下が少なくなり、高率放電特性の低下が抑制されると記載されている。このように、特許文献１に記載された鉛蓄電池の極板は、表面に複数の凹部を有している。
鉛蓄電池の極板群を構成するセパレータに関しては、セパレータが酸化力の強い正極活物質で破損されないように、セパレータと正極板との接触を防止する必要がある。そのため、セパレータの正極板との対向面に、セル室の上下方向に延びる筋状の突起（リブ）を形成することが行われている（例えば、特許文献２および３を参照）。

特開平１１－３３９７８７号公報 特許第４６９１９６２号公報 特開２０１８－９８１９７号公報

しかし、特許文献１～３に記載された鉛蓄電池には、長期放置中の自己放電による内部抵抗上昇の抑制という点で改善の余地がある。また、特許文献１～３には、正極表面の凹部とセパレータのリブとの寸法関係を特定する記載もない。
本発明の課題は、長期放置中の自己放電による内部抵抗上昇が抑制された、新規な鉛蓄電池を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の第一態様の鉛蓄電池は、下記の構成(a)および(b)を有することを特徴とする。
(a)電解液が入ったセル室と、前記セル室に収納された極板群と、を備える。前記極板群は、交互に配置された負極板および正極板と、前記負極板と前記正極板との間に配置されたセパレータと、を有する。前記正極板の前記セパレータと対向する面に、複数の凹部が形成されている。前記セパレータの前記正極板と対向する面に、前記セル室の上下方向に延びる筋状の突起が、前記正極板の幅方向に間隔を開けて複数形成されている。
(b)前記突起により前記凹部の開口面が部分的に閉塞されている。前記突起の高さ（Ｔ）が前記凹部の深さ（Ｄ）以上である。
本発明の第二態様の鉛蓄電池は、上記構成(a)と下記の構成(c)を有することを特徴とする。
(c)前記突起は、前記正極板に対しては、前記凹部以外の部分のみと対向している。つまり、前記突起と前記凹部とが対向しない配置になっている。

本発明によれば、長期放置中の自己放電による内部抵抗上昇が抑制された、新規な鉛蓄電池が提供される。

実施形態の極板群を構成する袋状セパレータの外面（突起が形成されている面、正極板と対向する面）を示す平面図である。 袋状セパレータを示す部分断面図であって、図１のＡ－Ａ断面図に対応する。 第一実施形態の鉛蓄電池を構成する正極板の凹部とセパレータの筋状突起との関係を示す平面図である。 正極板の凹部の寸法Ｗ２を説明する図である。 正極板の凹部の開口面がセパレータの筋状突起で閉塞されていない部分における、凹部と筋状突起との関係を示す断面図であって、図３のＡ－Ａ断面の一部を示している。 正極板の凹部の開口面がセパレータの筋状突起で閉塞されている部分における、凹部と筋状突起との関係を示す断面図であって、図３のＢ－Ｂ断面の一部を示している。 第一実施形態の作用を説明する図である。 第二実施形態の鉛蓄電池を構成する正極板の凹部とセパレータの筋状突起との関係を示す平面図である。 第三実施形態の鉛蓄電池を構成する正極板の凹部とセパレータの筋状突起との関係を示す平面図である。 正極板の凹部とセパレータの筋状突起との関係を説明する平面図であって、寸法が一定であるが配置の異なる様々な例が示されている。 正極板の凹部とセパレータの筋状突起との関係を説明する平面図であって、寸法および配置の異なる様々な例が示されている。 正極板の凹部とセパレータの筋状突起との関係を説明する平面図であって、正極板の凹部の開口形状が異なる様々な例が示されている。 正極板の凹部の断面図であって、断面形状の様々な例が示されている。

＜考察＞
本発明者等の調査により、前記構成(a)を有する鉛蓄電池は、正極板のセパレータと対向する面に複数の凹部が形成されているため、セパレータの突起により凹部の開口面が部分的に閉塞されていると、この凹部に、自己放電中に発生したガスが溜まることにより、内部抵抗が上昇することが分かった。よって、自己放電中に発生したガスが前記凹部に溜まりにくい構造にすれば、長期放置中の自己放電による内部抵抗上昇が抑制されると考えた。

前記構成(c)のように、前記突起と前記凹部とが対向しない配置になっていれば、突起により凹部の開口部が閉塞されていないため、自己放電中の反応により生成されたガスが凹部から直接、セパレータと正極板との隙間に入る。よって、この隙間からガスを極板群の外部に効率よく逃がすことができる。
突起により凹部の開口部が部分的に閉塞されている場合には、凹部の深さ（Ｄ）が突起の高さ（Ｔ）よりも大きい（Ｄ＞Ｔ）と、自己放電中の反応により生成されたガスが凹部に溜まり易い状況になる。これに対して、前記構成(b)のように、突起の高さ（Ｔ）を凹部の深さ（Ｄ）以上にする（Ｄ≦Ｔ）ことで、自己放電中の反応により生成されたガスが、セパレータと正極板の隙間に沿って移動し、極板群の外部に逃げ易くなる。

また、突起の高さ（Ｔ）が凹部の深さ（Ｄ）以上であることを満たした上で、突起の高さ（Ｔ）は０．２ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であることが好ましく、凹部の深さ（Ｄ）は０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であることが好ましい。
前記構成(b)を有する場合であって、一つの前記突起の幅方向一端の外側に、前記凹部の前記開口面が閉塞されていない第一露出面が存在し、前記一つの突起の幅方向他端の外側に、前記凹部の前記開口面が閉塞されていない第二露出面が存在する場合は、前記突起の幅Ｗ１と、前記凹部の最左端と最右端との間の前記幅方向での距離（幅Ｗ１に沿う方向の寸法）Ｗ２と、の比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．１０以上０．４０以下であることが好ましい。

Ｗ１／Ｗ２が０．４０を超えると、Ｗ１／Ｗ２が０．４０以下の場合と比較して、セパレータと極板の隙間が少なくなるため、ガスが極板群の外部に逃げにくくなる。Ｗ１／Ｗ２が０．１０未満で凹部の寸法Ｗ２も小さい場合、突起の幅Ｗ１が狭すぎて、突起に折れ曲がりや潰れが発生し、凹部内に入り込む可能性がある。
なお、Ｗ１／Ｗ２が０．１０以上０．４０以下を満たしていても、突起の幅Ｗ１が狭すぎると、突起に折れ曲がりや潰れが発生し、凹部内に入り込む可能性がある。また、凹部の体積が大き過ぎると、凹部に電解液が溜りやすくなって凹部内に濃硫酸が存在する状態となり、液抵抗が増加することで鉛蓄電池の内部抵抗が上昇し易くなる。
これらのことから、突起の幅Ｗ１は０．２８ｍｍ以上１．１２ｍｍ以下であることが好ましく、凹部の体積は０．１ｍｍ³以上１．０ｍｍ³以下であることが好ましい。なお、凹部は、通常、深さが最も小さくなるように形成される。

＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定は本発明の必須要件ではない。

［第一実施形態］
〔全体構成の説明〕
本発明の第一実施形態の鉛蓄電池は、従来公知のモノブロックタイプの電槽と、蓋と、六個の極板群とを有する。電槽は、隔壁により六個のセル室に区画されている。六個のセル室は電槽の長手方向に沿って配列されている。各セル室に一つの極板群が配置されている。各極板群は、複数枚の負極板および正極板と、セパレータと、負極ストラップと、正極ストラップと、負極ストラップから立ち上がる負極中間極柱と、正極ストラップから立ち上がる正極中間極柱とを有する。
負極板は、負極活物質を含む合剤が格子状基板に保持されている負極基板と、負極基板から上側に突出する耳とを有する。正極板は、正極活物質を含む合剤が格子状基板に保持されている正極基板と、正極基板から上側に突出する耳とを有する。複数枚の負極板および正極板は、セパレータを介して交互に配置されている。極板群を構成する負極板の枚数Ｍ_ｎは正極板の枚数Ｍ_ｐよりも一枚多い。
負極板は袋状セパレータ内に収納されている。そして、負極板が入った袋状セパレータと正極板とを交互に重ねることで、負極板と正極板との間にセパレータが配置された状態となっている。なお、正極板を袋状セパレータ内に収納して、負極板と交互に重ねてもよい。

〔セパレータについて〕
図１に示すように、袋状セパレータ３３０は、板状の基部３３１と基部３３１の板面から突出する複数の筋状突起３３２とで構成されている。複数の筋状突起３３２は、互いに平行に配置され、長方形の袋状セパレータ３３０の一辺に沿ったＺ３３方向に延びている。Ｚ３３方向は、セル室の上下方向に対応する方向である。Ｚ３３方向に垂直な方向であって、セル室の配列方向（図２に記載のＸ３３方向）にも垂直な方向をＹ３３方向とする。基部３３１のＹ３３方向の両端部がシール部３３１ａである。

図１に示すように、袋状セパレータ３３０は、複数の筋状突起３３２として、Ｙ３３方向の中央部に形成された１１本の第一の筋状突起３３２ａと、第一の筋状突起３３２ａよりもＹ３３方向外側に配置された２本の第二の筋状突起３３２ｂを有する。
袋状セパレータ３３０は、ポリエチレン製などの市販の板状セパレータを用いて作製することができる。図２に示すように、第一の筋状突起３３２ａおよび第二の筋状突起３３２ｂの断面形状は、基部３３１側の辺が大きい台形である。つまり、筋状突起３３２の幅（Ｙ３３方向に沿う寸法）は、基部３３１の幅Ｗ１０の方が先端面の幅Ｗ１より大きい。このように、筋状突起３３２の幅が突出高さ方向で均一でない場合、先端面の幅Ｗ１を比（Ｗ１／Ｗ２）の算出に使用する。なお、筋状突起３３２の幅は長手方向においては均一である。

最も第二の筋状突起３３２ｂに近い第一の筋状突起３３２ａと第二の筋状突起３３２ｂとのＹ３３方向に沿った間隔Δ１１は、隣り合う第一の筋状突起３３２ａ同士のＹ３３方向に沿った間隔Δ１２より長い。シール部３３１ａには、複数の小突起３３３がＹ３３方向に対して斜めに形成されている。小突起３３３の高さは、第一の筋状突起３３２ａおよび第二の筋状突起３３２ｂよりも十分に低い。
筋状突起３３２の高さ（Ｘ３３方向の寸法）Ｔは、基部３３１の厚さ（Ｘ３３方向の寸法）ｔより大きい。

板状セパレータの状態でのＺ３３方向の寸法は、負極基板３１１の二倍程度である。板状セパレータを、基部３３１の突起が形成されていない面を内側にして、Ｚ３３方向の半分の位置で折り曲げて基部３３１同士を重ね、基部３３１のＹ３３方向の両端をギヤシールすることで、袋状セパレータ３３０が得られる。このギヤシールの際に、シール部３３１ａに小突起３３３が形成される。
なお、正極板を収納する場合は、基部３３１の突起が形成されている面を内側にして、Ｚ３３方向の位置で折り曲げて基部３３１同士を重ね、基部３３１のＹ３３方向の両端をギヤシールすることで、袋状セパレータ３３０が得られる。

〔正極板のセパレータ対向面とセパレータの筋状突起との関係について〕
図３に示すように、正極板３２のセパレータ３３と対向する面に複数の凹部３２３が形成されている。全ての凹部３２３の形状は、開口面が菱形の四角錐である。また、セパレータ３３の筋状突起３３２により、複数の凹部３２３の一部は、凹部３２３の開口面が部分的に閉塞されている。そして、筋状突起３３２の幅（Ｙ３３方向に沿う寸法）Ｗ１と、開口面が部分的に閉塞されている凹部３２３のＹ３２方向（Ｙ３３方向と同じ方向）に沿う寸法（幅Ｗ１に沿う方向の寸法）Ｗ２との比（Ｗ１／Ｗ２）が０．１０以上０．４０以下になっている。

凹部３２３の寸法Ｗ２は例えば２．０ｍｍ以上２．８ｍｍ以下、凹部３２３のＺ３２方向に沿う寸法Ｌ１は寸法Ｗ２と同程度、凹部３２３の隣り合う二辺の寸法Ｌ２，Ｌ３は例えば１．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。また、Ｙ３２方向で隣り合う凹部３２３の間隔Δ２１は例えば２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、Ｚ３２方向で隣り合う凹部３２３の間隔Δ２２は例えば２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。また、Ｙ３２方向で隣り合う凹部３２３の中心間距離Δ２３は例えば４．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、Ｚ３２方向で隣り合う凹部３２３の中心間距離Δ２４は例えば４．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。

図３の配置においては、筋状突起３３２と凹部３２３の開口との関係が図４（ａ）や図４（ｂ）に示す状態になっている。つまり、筋状突起３３２の幅方向一端の外側に、凹部３２３の開口面が閉塞されていない第一露出面３２３ａが存在し、筋状突起３３２の幅方向他端の外側に、凹部３２３の開口面が閉塞されていない第二露出面３２３ｂが存在している。
凹部３２３の寸法Ｗ２は、第一露出面３２３ａの筋状突起３３２の幅方向一端側から最も離れた点Ｐ１および第二露出面３２３ｂの筋状突起３３２の幅方向他端側から最も離れた点Ｐ２を、筋状突起３３２の幅方向に沿う一直線（図４の基準線Ｌｋに平行な一つの直線）に垂直投影した二点間の距離である。つまり、凹部３２３の寸法Ｗ２は、凹部３２３の最左端と最右端との間の幅方向での距離である。

図４（ａ）のように、菱形の互いに反対側の二つの頂点が筋状突起３３２の幅方向中心線Ｌ３３２を通る場合には、菱形の他の二つの頂点は一つの基準線（幅方向中心線Ｌ３３２に垂直な線）Ｌｋ上に存在し、凹部３２３の寸法Ｗ２は一つの基準線Ｌｋ上の二つの頂点（点Ｐ１および点Ｐ２）間寸法に等しくなる。これに対して、図４（ｂ）のように、菱形の一つの頂点のみが筋状突起３３２の幅方向中心線Ｌ３３２を通る場合には、菱形の他の二つの頂点（点Ｐ１および点Ｐ２）は別々の基準線Ｌｋ上に存在し、凹部３２３の寸法Ｗ２は図４（ａ）の場合よりも小さくなる。

図５および図６に示すように、正極板３２は、正極活物質を含む合剤を押さえる紙状体３２４を備え、紙状体３２４がセパレータ３３と対向している。紙状体３２４は、セパレータ３３との対向面だけではなく、凹部３２３の開口側の壁面にも存在する。このように、凹部３２３は、紙状体３２４から正極活物質を含む合剤に至る凹部である。
図５および図６に示すように、筋状突起３３２の高さ（Ｔ）は凹部３２３の深さ（Ｄ）以上になっている（Ｔ≧Ｄ）。また、図５に示すように、正極板３２の凹部３２３の開口面がセパレータ３３の筋状突起３３２で閉塞されていない部分では、正極板３２とセパレータ３３の基部３３１との間に筋状突起３３２の高さ（Ｔ）分の隙間Ｓが存在する。隙間Ｓの向こう側に筋状突起３３２が見える。図６に示すように、正極板３２の凹部３２３の開口面がセパレータ３３の筋状突起３３２で閉塞されている部分では、正極板３２とセパレータ３３の基部３３１との間に筋状突起３３２が存在するため、隙間が存在しない。

〔製造方法〕
実施形態の鉛蓄電池は、従来公知の方法によって、例えば以下の方法で製造することができる。
先ず、極板群を構成する化成前の負極板と正極板３２とを作製する。
化成前の負極板の作製は、以下の方法で行う。先ず、負極基板となる前の格子状基板に耳が一体化された形状の集電体を鉛合金で形成し、この集電体の格子状基板に負極合剤形成用ペーストを充填する。次に、負極基板の両面に紙状体を貼り合わせ、その貼り合わせ体を一対のローラ間に通す。このローラとしては、表面に突起が形成されていないものを使用する。次に、ローラを通した後の化成前の負極板を複数枚重ねて、乾燥および熟成を行う。

化成前の正極板３２の作製は、以下の方法で行う。先ず、正極基板となる前の格子状基板に耳が一体化された形状の集電体を鉛合金で形成し、この集電体の格子状基板に正極合剤形成用ペーストを充填する。次に、正極基板の両面に紙状体３２４を貼り合わせ、その貼り合わせ体を一対のローラ間に通す。一対のローラとして、両方のローラの表面に凹部形成用の複数の突起が形成されているものを使用する。複数の突起は四角錐状であり、図３に示す凹部３２３の配置に対応した配置で形成されている。

これにより、ローラの突起が紙状体３２４に貫通穴を開けながら、充填されたペーストを格子状基板内に押し込むことで、貼り合わせ体の両面に、紙状体３２４から正極活物質を含む合剤に至る四角錐状の凹部３２３が形成される。次に、ローラを通した後の化成前の正極板３２を複数枚重ねて、乾燥および熟成を行う。
得られた化成前の負極板を袋状セパレータ３３０内に入れ、袋状セパレータ３３０と正極板３２を交互に積層することで、負極板と正極板３２とがセパレータ３３を介して積層された積層体（ストラップ未形成の極板群）を得る。

次に、この積層体を電槽の各セル室に配置した後、ＣＯＳ（キャストオンストラップ）方式の鋳造装置を用い、正極板の耳同士を接続した正極ストラップおよび負極板の耳同士を接続した負極ストラップを形成する。
次に、極板群が電槽の各セル室に配置された状態で、抵抗溶接を行って隣接するセル間を電気的に直列に接続する。次に、電槽の上面と蓋の下面とを熱で溶かして蓋を電槽に載せ、熱溶着により電槽に蓋を固定する。なお、蓋を電槽に載せる際に、極柱を蓋の貫通穴に通す。
その後、蓋を貫通する穴として設けた注液孔からセル室内に、電解液（硫酸に硫酸アルミニウムを添加することでアルミ二ウムイオンを含んでいる）を注入した後、注液孔を塞ぐことなどの通常の工程を行うことにより、鉛蓄電池の組み立てを完成させる。その後、通常の条件で電槽化成を行うことで鉛蓄電池が得られる。

〔作用効果〕
図７は、正極板３２の凹部３２３の開口面がセパレータ３３の筋状突起３３２で閉塞されていない部分における、凹部３２３と筋状突起３３２との関係を示す断面図であり、図５に対応する図である。図７では、図５で示されている紙状体３２４が省略されている。
第一実施形態の鉛蓄電池では、図７（ａ）に示すように、筋状突起３３２の高さ（Ｔ）が凹部３２３の深さ（Ｄ）以上になっていることにより、セパレータ３３と正極板３２との間に凹部３２３の深さ（Ｄ）以上の幅の隙間Ｓが存在するため、自己放電中に生成されて凹部３２３に入ったガスＧが、隙間Ｓを通って極板群の外部に逃げることができる。極板群の外部に逃げたガスＧは蓋に設けた排気口を通って電池外部に排出される。
これに対して、図７（ｂ）に示すように、凹部３２３の深さ（Ｄ）が筋状突起３３２の高さ（Ｔ）よりも大きい（Ｄ＞Ｔ）と、凹部３２３の深さ（Ｄ）よりも隙間Ｓが小さくなるため、凹部３２３に入ったガスＧが隙間Ｓを通って極板群の外部に逃げにくい。

また、比（Ｗ１／Ｗ２）が０．１０以上０．４０以下であることで、比（Ｗ１／Ｗ２）が０．４０を超える場合と比較して、図５の状態となっている部分が多くなるため、隙間Ｓを通ってガスＧが極板群の外部に逃げる量が多くなる。また、０．１０未満である場合と比較して、突起の幅Ｗ１が狭すぎて突起に折れ曲がりや潰れが発生し凹部内に入り込む状態になる可能性が低くなる。
その結果、第一実施形態の鉛蓄電池は、長期放置中の自己放電による内部抵抗上昇が抑制されたものとなっている。

［第二実施形態］
第二実施形態の鉛蓄電池は、以下の点を除いて第一実施形態の鉛蓄電池と同じである。正極板３２の凹部３２３とセパレータ３３の筋状突起３３２との配置が、第一実施形態の鉛蓄電池では図３に示す状態になっているが、第二実施形態の鉛蓄電池では図８に示す状態になっている。
図８に示すように、第二実施形態の鉛蓄電池では、正極板３２の筋状突起３３２と対向する部分において、凹部３２３は筋状突起３３２により部分的に閉塞されているが、凹部３２３の開口面が閉塞されていない露出面は、筋状突起３３２の幅方向一端および他端のいずれか一方にのみ存在する。
また、筋状突起３３２により凹部３２３の開口面が閉塞されている面積が、第一実施形態の鉛蓄電池より少なくなっている。これにより、凹部３２３から隙間Ｓに向かうガスＧの逃げ道が広くなるため、ガスが凹部３２３に溜まりにくくなる。
よって、第二実施形態の鉛蓄電池は、第一実施形態の鉛蓄電池よりも、自己放電中に生成されて凹部３２３に入ったガスＧを隙間Ｓから極板群の外部に逃がす作用が大きいため、長期放置中の自己放電による内部抵抗上昇抑制効果が高くなる。

［第三実施形態］
第三実施形態の鉛蓄電池は、以下の点を除いて第一実施形態の鉛蓄電池と同じである。正極板３２の凹部３２３とセパレータ３３の筋状突起３３２との配置が、第一実施形態の鉛蓄電池では図３に示す状態になっているが、第三実施形態の鉛蓄電池では図９に示す状態になっている。
図９に示すように、第三実施形態の鉛蓄電池では、セパレータ３３の筋状突起３３２と正極板３２の凹部３２３とが対向しない配置になっている。これにより、筋状突起３３２が、凹部３２３から隙間Ｓに向かうガスＧの逃げ道を塞がないため、ガスが凹部３２３に溜まりにくくなる。
よって、第三実施形態の鉛蓄電池は、第二実施形態の鉛蓄電池よりも、自己放電中に生成されて凹部３２３に入ったガスＧを隙間Ｓから極板群の外部に逃がす作用が大きいため、長期放置中の自己放電による内部抵抗上昇抑制効果が高くなる。

［正極板の凹部とセパレータの筋状突起との関係について］
正極板３２の凹部３２３とセパレータ３３の筋状突起３３２との関係には、様々な関係が存在する。図１０には、幅Ｗ１が同じ筋状突起３３２と、幅Ｗ１に沿った方向の寸法Ｗ２が同じ凹部３２３とによる、複数の例が表示されている。いずれの例でも、筋状突起３３２の高さ（Ｔ）は凹部３２３の深さ（Ｄ）以上となっていて、全ての例におけるＴおよびＤは同じである。
図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例では、正極板３２の幅方向において、一つの筋状突起３３２が一つの凹部３２３を部分的に閉塞していて、比（Ｗ１／Ｗ２）が０．１０以上０．４０以下になっている。
図１０（ｃ）および図１０（ｄ）の例では、正極板３２の幅方向において、二つの筋状突起３３２が一つの凹部３２３を部分的に閉塞している。図１０（ｃ）の例における二つの筋状突起３３２の間隔Δ３１は、図１０（ｄ）の例における二つの筋状突起３３２の間隔Δ３２より狭い。

図１０（ｃ）の例では、二つの筋状突起３３２により、凹部の開口面が閉塞されていない露出面が三面存在し、これらの露出面の合計面積が、図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例での各二つの露出面の合計面積よりも小さくなっている。
図１０（ｄ）の例では、二つの筋状突起３３２により、凹部の開口面が閉塞されていない露出面が一面だけ存在し、その面積が図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例での各二つの露出面の合計面積よりも大きくなっている。図１０の四つの例を比較すると、ガスＧを抜けやすくできる効果は（ｄ）＞（ｂ）＞（ａ）＞（ｃ）となる。

図１１の例では、いずれも、筋状突起３３２の高さ（Ｔ）は凹部３２３の深さ（Ｄ）以上となっていて、全ての例におけるＴおよびＤは同じである。図１１（ａ）の例は、比（Ｗ１／Ｗ２）が０．１０以上０．４０以下になっているが、凹部３２３の開口面が閉塞されていない露出面の面積が小さいため、ガスＧを抜けやすくできる効果が小さい。
図１１（ｂ）の例は、図１１（ａ）の例よりも凹部３２３の開口面が小さい。また、比（Ｗ１／Ｗ２）が０．４０を超えていて、凹部３２３の露出面の面積が小さいため、図１１（ａ）の例よりもガスＧが抜けにくい。
図１１（ｃ）の例では、凹部３２３の開口面が閉塞されていない露出面の面積が大きいため、ガスを抜けやすくできる効果は高いが、筋状突起３３２の幅Ｗ１が小さすぎる（Ｗ１／Ｗ２は０．１０未満）ため、筋状突起３３２の強度が弱くなって変形してしまう。つまり、強度保持のために、筋状突起３３２の幅Ｗ１は一定値以上にする必要がある。

［その他の実施形態］
その他の実施形態の鉛蓄電池は、以下の点を除いて第一実施形態の鉛蓄電池と同じである。正極板の凹部とセパレータの筋状突起との配置が、図３や図８、図９に示す状態が混在した状態となっている。

［正極板の凹部の形状について］
上記各実施形態では正極板の凹部３２３の形状が四角錐になっているが、これ以外の形状であってもよい。図１２には凹部３２３の開口面の形状の例が、図１３には断面形状の例がそれぞれ示されている。
凹部３２３が筋状突起３３２により部分的に閉塞されている場合、凹部２３２の開口面の形状は、Ｚ３２方向の上側（つまり、ガスＧが上昇して抜ける方向）が下側よりも広がっている形状であると、ガスＧが抜けやすいため好ましい。よって、図１２（ａ）の例は図１２（ｂ）の例よりも好ましい。また、図１２（ｃ）の例および図１２（ｄ）の例は図１２（ｅ）の例よりも好ましい。
凹部３２３が筋状突起３３２により部分的に閉塞されている場合、凹部２３２の断面形状は、ガスＧが抜けやすい形状となっていることが好ましい。図１３（ｃ）の例は、図１３（ａ）の例および図１３（ｂ）の例よりも、ガスＧが抜けやすい形状であるため好ましい。また、図１３（ｄ）の例は図１３（ｅ）の例よりも、ガスＧが抜けやすい形状であるため好ましい。

［試験電池の作製］
実施形態の鉛蓄電池と同じ構造の鉛蓄電池として、サンプルNo.1～No.20の鉛蓄電池を、実施形態に記載された従来公知の方法で作製した。具体的には、Ｎ－５５型（外形寸法および端子形状はＪＩＳ Ｂ２４と同じ）のアイドリングストップ用液式鉛蓄電池であって、２０時間容量が４５Ａｈ、動作電圧が１２Ｖの鉛蓄電池を作製した。
サンプルNo.1～No.20の鉛蓄電池は、表１に示すように、それぞれ、正極板の凹部の深さ（Ｄ）、セパレータの筋状突起の高さ（Ｔ）、正極板の凹部とセパレータの筋状突起との配置、および比（Ｗ１／Ｗ２）の少なくともいずれかが異なるものであり、それ以外の点は全て同じ構成を有する。

正極板の凹部の深さ（Ｄ）の変更は、正極基板の両面に紙状体を貼り付ける際に、表面の突起の高さが異なるローラを用いることで行った。セパレータの筋状突起の高さ（Ｔ）の変更は、筋状突起の高さが異なる板状セパレータを用いて袋状セパレータを作製することで行った。
正極板の凹部とセパレータの筋状突起との配置の変更は、図３の配置では正極板の複数の凹部を通常通りに均一に配置するのに対して、図９の配置では、正極板のセパレータの筋状突起と対向する部分には凹部を形成しないことで行った。比（Ｗ１／Ｗ２）の変更は、筋状突起の幅Ｗ１が異なる板状セパレータを用いて袋状セパレータを作製することで行った。

集電体はＰｂ－Ｃａ－Ｓｎ系合金を用いて製造した。具体的には、ＪＩＳ－Ｂサイズの重力鋳造基板を、正極集電体は一枚あたり約４７ｇの重さで、負極集電体は一枚あたり約４０ｇの重さで作製した。また、電流・電位解析シミュレーションにより、鋳造性や鉛量を考慮しつつ、電位分布ができるだけ均一になるように、基板の格子デザインを決定した。具体的には、耳周辺の電流が集中する部分の鉛量を増やし、耳を基点に放射状になるような格子デザインとした。
各極板群を構成する正極板の枚数は７枚、負極板の枚数は８枚にした。

［試験および評価］
得られたNo.1～20の鉛蓄電池を温度２５℃の雰囲気に４８時間静置した後、内部抵抗を測定して、その測定値を内部抵抗の初期値とした。次に、各鉛蓄電池を温度２５℃の雰囲気に３０日放置した後に、内部抵抗を測定した。この測定値を自己放電後の内部抵抗値とした。次に、これらの値を、以下に示す内部抵抗上昇率（％）の式に代入して、内部抵抗上昇率を算出した。
内部抵抗上昇率（％）＝（（自己放電後の内部抵抗値－内部抵抗の初期値）／内部抵抗の初期値））×１００

内部抵抗上昇率が１０％以下であれば、内部抵抗の上昇抑制効果が得られたと判断できる。また、内部抵抗の初期値が５．０ｍΩ以上になると、基準を満たさないため不良と判断できる。
また、No.10～No.14の鉛蓄電池については、負極板が入った袋状セパレータと正極板とを交互に積み重ねて積層体とした際に、積層体の自重により筋状突起につぶれや折れ曲りなどの不具合が発生するかどうかを調べた。
これらの試験結果を、正極の凹部とセパレータの筋状突起との関係とともに表１に示す。また、配置のみが異なるNo.4とNo.15、No.5とNo.16、No.6とNo.17を、表２にまとめて示した。

表１に示すように、図３の配置になっているNo.1～No.14の鉛蓄電池のうち、Ｄ≦Ｔを満たすNo.1、No.2、No.4、No.5、No.7、No.8、No.10～14の鉛蓄電池は、内部抵抗上昇率が１０％以下となっていたが、Ｄ≦Ｔを満たさないNo.3、No.6、No.9の鉛蓄電池は、内部抵抗上昇率が１０％を超えていた。
また、Ｗ１／Ｗ２のみが異なるNo.10～No.14の鉛蓄電池のうち、Ｗ１／Ｗ２が０．１０以上０．４０以下の範囲にあるNo.11～13の鉛蓄電池は、内部抵抗上昇率が８％以下と特に低くなっているとともに、突起の不具合も無かった。これに対して、Ｗ１／Ｗ２が０．４０を超えるNo.10の鉛蓄電池は、内部抵抗上昇率が１０％となっていた。また、Ｗ１／Ｗ２が０．１０未満であるNo.14の鉛蓄電池では、突起に不具合が生じた。
図９の配置になっているNo.15～No.20の鉛蓄電池のうち、凹部の深さＤが０．５以下であるNo.15、No.16、No.18～20の鉛蓄電池は、内部抵抗上昇率が１０％以下となっていた。

表２に示すように、配置のみが異なるNo.4とNo.15との比較、No.5とNo.16との比較、No.6とNo.17との比較では、図９の配置にすることで図３の配置の場合よりも内部抵抗上昇率が低くなっていた。特に、図９の配置で凹部の深さＤが０．４ｍｍであるNo.15の鉛蓄電池では、内部抵抗上昇率を０にすることができた。
以上の結果から次のことが分かった。図３の配置になっている場合は、Ｄ≦Ｔを満たすことで、長期放置中の自己放電による内部抵抗の上昇率が所定の基準内に抑えられ、これに加えてＷ１／Ｗ２が０．１０以上０．４０以下の範囲にあることで、内部抵抗上昇がさらに抑えられるとともに、突起の不具合が解消できる。また、図９の配置にすることで、内部抵抗上昇の抑制効果がより一層高くなる。

３２ 正極板
３２３ 正極板の凹部
３２３ａ 凹部の第一露出面
３２３ｂ 凹部の第二露出面
３２４ 合剤を押さえる紙状体
３３ セパレータ
３３０ 袋状セパレータ
３３１ セパレータの基部
３３１ａ シール部
３３２ セパレータの筋状突起
３３２ａ セパレータの第一の筋状突起
３３２ｂ セパレータの第二の筋状突起

Claims (4)

1. 電解液が入ったセル室と、前記セル室に収納された極板群と、を備え、
   前記極板群は、交互に配置された負極板および正極板と、前記負極板と前記正極板との間に配置されたセパレータと、を有し、
   前記正極板の前記セパレータと対向する面に複数の凹部が形成され、
   前記セパレータの前記正極板と対向する面に、前記セル室の上下方向に延びる筋状の突起が前記正極板の幅方向に間隔を開けて複数形成され、
   前記突起により前記凹部の開口面が部分的に閉塞され、
   前記突起の高さ（Ｔ）が前記凹部の深さ（Ｄ）以上である鉛蓄電池。
2. 一つの前記突起の幅方向一端の外側に、前記凹部の前記開口面が閉塞されていない第一露出面が存在し、
   前記一つの突起の幅方向他端の外側に、前記凹部の前記開口面が閉塞されていない第二露出面が存在し、
   前記突起の幅Ｗ１と、前記凹部の最左端と最右端との間の前記幅方向での距離Ｗ２と、の比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．１０以上０．４０以下である請求項１記載の鉛蓄電池。
3. 電解液が入ったセル室と、前記セル室に収納された極板群と、を備え、
   前記極板群は、交互に配置された負極板および正極板と、前記負極板と前記正極板との間に配置されたセパレータと、を有し、
   前記正極板の前記セパレータと対向する面に複数の凹部が形成され、
   前記凹部は、前記面における前記セル室の上下方向および前記正極板の幅方向にそれぞれ複数配置され、
   前記セパレータの前記正極板と対向する面に、前記セル室の上下方向に延びる筋状の突起が前記正極板の幅方向に間隔を開けて複数形成され、
   前記突起は、前記正極板に対しては、前記凹部以外の部分のみと対向し、
   前記凹部の深さは０．５ｍｍ以下である鉛蓄電池。
4. 前記正極板は、前記セパレータ側の面に配置されて正極活物質を含む合剤を押さえる紙状体を有し、
   前記凹部は、前記紙状体から前記合剤に至る凹部である請求項１～３のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。
   

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