JP7291678B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は鉛蓄電池に関する。

鉛蓄電池は車両のエンジン始動用及びバックアップ電源用といった様々な用途に用いられている。特に車両のエンジン始動用鉛蓄電池は、エンジン始動用セルモータへの電力供給と共に、車両に搭載された各種電気及び電子機器へ電力を供給する。近年、環境保護及び燃費改善の取り組みとして、例えば、エンジンの動作時間を少なくするアイドリングストップ車（以下、「ＩＳＳ車」という）、エンジンの動力によるオルタネータの発電を低減する発電制御車等のマイクロハイブリッド車への鉛蓄電池の応用が検討されている。

ところで、鉛蓄電池を車両に搭載して用いる場合、車両の振動に伴い、鉛蓄電池に強い振動が加わることがある。この場合、鉛蓄電池の構成物品の一つである極柱に直接応力が加わり、極柱が破損するおそれがある。これに対し、特許文献１は、鉛合金よりなる極柱の内部に、極柱母材よりも電気抵抗の低い筒状体を存在させることで、上記振動に伴う極柱の破損の発生を抑制することを提案している。

特開２００９－２５２６２５号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、極柱の材料の変更を必要とするものであり、製造コストの上昇につながるため、極柱の材料を変更することなく、極柱の破損の発生を抑制し得る新たな技術の開発が求められる。また、本発明者らの検討の結果明らかになったことであるが、鉛蓄電池に対して電極板の積層方向に振動が加わった場合、極柱の破損が発生しやすくなり、特許文献１の技術では極柱の破損の発生を充分に抑制し得ない。

そこで、本発明は、鉛蓄電池に対して振動が加わることによる極柱の破損の発生を抑制することを目的とする。

本発明の一側面の鉛蓄電池は、セル室を有し、上面が開口している電槽と、開口を閉じる蓋と、複数の電極板を有し、セル室に収容された極板群と、極柱と、を備える。この鉛蓄電池において、極柱の最小径に対する極板群の質量の比は２２０ｇ／ｍｍ以下である。

上記鉛蓄電池によれば、鉛蓄電池に対して振動が加わることによる極柱の破損の発生を抑制することができる。

極柱の最小径に対する極板群の質量の比は、２００ｇ／ｍｍ以上であってよい。この場合、極柱の破損の発生が抑制されると共に放電容量（放電持続時間）が増加する傾向がある。

極柱の根本径は、１０．０ｍｍ以上であってよい。鉛蓄電池では、大電流放電時等に極柱でジュール熱が発生する場合がある。極柱の根本径が１０．０ｍｍ以上である場合、ジュール熱が発生したとしても、極柱の溶断が起こりがたい。

極柱の体積は、５７２３ｍｍ^３以上であってよい。この場合、極柱の抵抗を充分に小さくすることができ、極柱におけるジュール熱の発生を抑制することができる。その結果として、ジュール熱による極柱の溶断を防止しやすくなる。

極柱の高さは、８５ｍｍ以下であってよい。この場合、ジュール熱による極柱の溶断を防止しやすくなる。

極柱の電槽側の先端面の面積は、１００ｍｍ^２以上であってよい。この場合、ジュール熱による極柱の溶断を防止しやすくなる。

本発明によれば、鉛蓄電池に対して振動が加わることによる極柱の破損の発生を抑制することができる。

図１は、一実施形態に係る鉛蓄電池の全体構成及び内部構造を示す斜視図である。 図２は、図１の鉛蓄電池に用いられる電槽を示す斜視図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、図１の鉛蓄電池が備える極板群を説明するための分解斜視図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、集電体（正極集電体又は負極集電体）の一例を示す正面図である。 図６は、図１のＶ－Ｖ線に沿った部分断面図である。

＜鉛蓄電池＞
図１は、一実施形態の鉛蓄電池の全体構成及び内部構造を示す斜視図である。図１に示すように、一実施形態に係る鉛蓄電池１は、上面が開口している電槽２と、電槽２の開口を閉じる蓋３と、電槽２に収容された極板群４及び希硫酸等の電解液（図示せず）と、正極柱（図示せず）及び負極柱５（以下、これらをまとめて「極柱６」ともいう）と、を備える液式鉛蓄電池である。一実施形態の鉛蓄電池は、電解液が注液される前の状態であってもよい。すなわち、鉛蓄電池は、電解液を備えていなくてもよい。

蓋３は、正極端子７及び負極端子８（以下、これらをまとめて「電極端子９」ともいう）と、蓋３に設けられた複数の注液口をそれぞれ閉塞する複数の液口栓１０とを備えている。蓋３は、例えば、ポリプロピレンで形成されている。正極端子７は、正極柱の一端に接続されている。同様に、負極端子８は、負極柱５の一端に接続されている。

図２は、図１の鉛蓄電池１が備える電槽２を示す斜視図である。図２に示すように、電槽２は、中空の略直方体状を呈しており、長方形の平面形状を有する底壁と、底壁の短辺部に立設された一対の側壁（第１の側壁）２１と、底壁の長辺部に立設された一対の側壁（第２の側壁）２２とから構成されている。電槽２は、例えばポリプロピレンで形成されている。

電槽２の内部は、第１の側壁２１と略平行に設けられた５枚の隔壁２３を備えている。５枚の隔壁２３が所定の間隔で配置されていることによって、電槽２の内部には、第１～第６の６個のセル室２４ａ～２４ｆ（以下、これらをまとめて「セル室２４」ともいう）がこの順で第２の側壁２２に沿って形成されている。セル室２４のそれぞれには、極板群４が収容されている。極板群４は、単電池とも呼ばれており、例えば２Ｖの起電力を有する。

第１の側壁２１の内面２１ａ及び隔壁２３の両面２３ａには、底壁（電槽２の開口面）に垂直な方向に延びる複数のリブ２５が設けられている。リブ２５は、各セル室２４に収容された極板群４を適切に加圧（圧縮）する機能を有する。他の一実施形態では、第１の側壁２１の内面２１ａ及び隔壁２３の両面２３ａには、リブが設けられていなくてもよい。

図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。セル室２４の幅Ｘ（電極板の積層方向における長さ）は、特に限定されず、リブ２５の高さ等によって調整することができる。各セル室の幅は同一でも異なっていてもよい。なお、本明細書において、セル室２４の幅Ｘは、第１の側壁２１及び隔壁２３がリブ２５を有しない場合、第１の側壁２１と隔壁２３との間の最短距離、又は、対向する隔壁２３間の最短距離（以下、「壁間距離Ｘａ」という。）と定義される。第１の側壁２１及び／又は隔壁２３がリブを有する場合、セル室の幅Ｘは、壁間距離Ｘａから、最も高いリブの高さＨａを引いた値と定義される（図３参照。）。例えば、対向する２つの隔壁２３のリブの高さＨａが同一である場合、セル室の幅Ｘは、［壁間距離Ｘａ］－（２×［リブの高さＨａ］）となる。

図４は、図１の鉛蓄電池が備える極板群を説明するための分解斜視図である。図４に示すように、極板群４は、複数の正極板１１、負極板１２及びセパレータ１３が、電槽２の第１の側壁２１と略垂直な方向に積層されてなる。

正極板１１は、正極集電体１４と、正極集電体１４に保持された正極活物質１５とを備えている。負極板１２は、負極集電体１６と、負極集電体１６に保持された負極活物質１７とを備えている。本明細書では、「正極活物質」は正極板から正極集電体を除いたものを意味し、「負極活物質」は負極板から負極集電体を除いたものを意味する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、集電体（正極集電体１４又は負極集電体１６）を示す正面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）において、カッコ書きした符号は負極集電体の構成を示している。図５（ａ）に示すように、正極集電体１４は、正極活物質が充填される正極活物質支持部１４ａと、正極活物質支持部１４ａの上側に帯状に形成された上側フレーム部（上部周縁部）１４ｂと、上側フレーム部１４ｂから部分的に上方に突出するように設けられた正極耳部１４ｃと、を有している。正極耳部１４ｃは、正極板１１の積層方向から視て正極板１１の中央寄りに位置している。正極活物質支持部１４ａの外形は例えば矩形（長方形又は正方形）であり、格子状に形成されている。正極活物質支持部１４ａは、図５（ｂ）に示すように、下方の隅部が切り落とされた形状であってもよい。同様に、負極集電体１６は、負極活物質が充填される負極活物質支持部１６ａと、負極活物質支持部１６ａの上側に帯状に形成された上側フレーム部（上部周縁部）１６ｂと、上側フレーム部１６ｂから部分的に上方に突出するように設けられた負極耳部１６ｃとを有している。負極耳部１６ｃは、負極板１２の積層方向から視て負極板１２の中央寄りに位置している。負極活物質支持部１６ａの外形は例えば矩形（長方形又は正方形）であり、格子状に形成されている。負極活物質支持部１６ａは、図５（ｂ）に示すように、下方の隅部が切り落とされた形状であってもよい。

正極集電体１４及び負極集電体１６は、それぞれ、例えば、鉛－カルシウム－錫合金、鉛－カルシウム合金、鉛－アンチモン合金等で形成されている。これらの鉛合金を重力鋳造法、エキスパンド法、打ち抜き法等で格子状に形成することにより、正極耳部１４ｃを有する正極集電体１４及び負極耳部１６ｃを有する負極集電体１６がそれぞれ得られる。

正極活物質１５は、Ｐｂ成分としてＰｂＯ_２を含み、必要に応じて、ＰｂＯ_２以外のＰｂ成分（例えばＰｂＳＯ_４）及び添加剤を更に含む。負極活物質１７は、Ｐｂ成分としてＰｂ単体を含み、必要に応じてＰｂ単体以外のＰｂ成分（例えばＰｂＳＯ_４）及び添加剤を更に含む。

図４では図示を省略しているが、図１に示すように、正極耳部１４ｃ同士は正極ストラップ１８で集合溶接されている。同様に、負極耳部１６ｃ同士は負極ストラップ１９で集合溶接されている。第１のセル室２４ａに収容された極板群４における負極ストラップ１９は、接続部材２０を介して、負極端子８から電槽２内に延びる負極柱５と接続されている。図示していないが、第１のセル室２４ａに収容された極板群４における負極ストラップ１９と同様に、第６のセル室２４ｆに収容された極板群４における正極ストラップ１８は、接続部材を介して、正極端子７から電槽２内に延びる正極柱と接続されている。ストラップ（正極ストラップ１８及び負極ストラップ１９）並びに接続部材２０は、それぞれ鉛、鉛合金（例えばＰｂ、Ｓｂ、Ａｓ等を含む合金）などで形成されている。他の一実施形態では、接続部材２０は設けられていなくてよい。すなわち、正極柱が直接正極ストラップ１８に接続（例えば溶接）されていてよく、負極柱５が直接負極ストラップ１９に接続（例えば溶接）されていてよい。

図４に示す極板群４における電極板（正極板１１及び負極板１２）の枚数は、正極板７枚に対して負極板８枚であるが、これに限定されない。例えば、電極板の枚数は、正極板５枚に対し負極板６枚であってもよく、正極板６枚に対し負極板７枚であってもよい。

極板群４の厚さＹは、特に限定されず、電極板の厚さ、セパレータ１３の厚さ、スペーサの厚さ等によって調整することができる。なお、本明細書において、極板群４の厚さＹとは、極板群４に対して電槽２からの圧縮力が加わっていない状態での極板群の厚さを意味し、化成後の極板群の厚さを意味する。

極板群４の厚さＹは、極板群４の最も外側にある電極板（図４においては負極板１２）の集電体における上側フレーム部の下端（電極活物質が充填されている領域と、集電体の上側フレーム部との境界）より短手方向（積層方向に垂直な方向のうち、耳部が延びる方向）に±３ｍｍの範囲において、極板群４の長手方向の中央で１点、中央より右側の任意の位置で１点、中央より左側の任意の位置で１点の計３点で測定した極板群４の厚さの平均値と定義される。ここで、図４のように、極板群４の最も外側にセパレータ１３が配置された構成の場合、該セパレータ１３のリブ１３ｂの高さは極板群４の厚さには含めない。すなわち、極板群４の最も外側にセパレータ１３が配置された構成の場合、該セパレータ１３におけるリブ１３ｂを支持する部分（ベース部）１３ａの位置で極板群４の厚さを測定する。ただし、電槽２の第１の側壁２１がリブ２５を有しない場合等、極板群の最も外側に配置されたセパレータのリブ１３ｂが電槽２の第１の側壁２１又は隔壁２３に接触する場合には、当該リブ１３ｂの高さを極板群の厚さに含めるものとする。化成後の鉛蓄電池における極板群４の厚さＹは、例えば、化成後の極板群４を取り出し１時間水洗をし、硫酸の取り除かれた極板群４を酸素の存在しない系において充分に乾燥させた後に測定することができる。

電槽２におけるセル室２４の幅Ｘ（単位：ｍｍ）と極板群４の厚さＹ（単位：ｍｍ）の差（クリアランス：Ｘ－Ｙ）は、２．０ｍｍ以下、１．８ｍｍ以下、１．７ｍｍ以下又は１．６ｍｍ以下であってよく、１．２ｍｍ以上、１．４ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上又は１．６ｍｍ以上であってよい。上述の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。すなわち、クリアランス（Ｘ－Ｙ）は、例えば、１．２～２．０ｍｍ、１．４～１．８ｍｍ又は１．５～１．７ｍｍであってよい。なお、以下の同様の記載においても、個別に記載した上限値及び下限値は任意に組み合わせ可能である。

次に、図６を参照して極柱６の詳細を説明する。図６は、図１のＶ－Ｖ線に沿った部分断面図である。なお、図６に示す極柱６は負極柱５であるが、正極柱は負極柱と同様（例えば同一）の構造である。負極柱５（極柱６）は、蓋３から電槽２内に延びている。より詳細には、負極柱５は、蓋３に設けられた負極端子８から延びる円錐台状に形成されている。負極柱５は、上底５ａ（６ａ）及び下底５ｂ（６ｂ）を有している。負極柱５の上底５ａ側の端部は負極端子８と溶接されており、負極柱５と負極端子８との接続部分には溶接部３０が形成されている。一方、負極柱５の下底５ｂ側の端部は接続部材２０に溶接されている。以上の構成により、負極柱５は極板群４を負極端子８に電気的に接続している。他の一実施形態では、負極柱５は円柱状であってよい。また、他の一実施形態では、負極柱５の延在方向に垂直な断面の形状は円形状でなくてもよく、例えば矩形状であってもよい。また、他の一実施形態では、正極柱と負極柱の構造が互いに異なっていてもよい。

極柱６の高さ（極柱６の延在方向の長さ）ｈは、極柱の破損の発生が更に抑制される観点から、好ましくは８５ｍｍ以下であり、より好ましくは８４ｍｍ以下である。極柱６の高さｈは、電解液の液面を高くした場合であっても電解液の溢液を抑制しやすく、極板群４と電極端子９とを電気的に接続できる観点から、４６ｍｍ以上又は６３ｍｍ以上であってよい。これらの観点から、極柱６の高さｈは、４６～８５ｍｍ、６３～８５ｍｍ又は６３～８４ｍｍであってよい。なお、極柱６の高さｈとは、図６に示すように、極柱６の電槽２側の先端から、極柱６の蓋３側の先端までの最短距離である。極柱６の高さｈは、例えば、鉛蓄電池の電極端子９部分を図６のように切断して観察される、接続部材２０と極柱６との溶接部分の境界（極柱６の電槽２側の先端）から、溶接部３０と極柱６との溶接部分の境界（極柱６の蓋３側の先端）までの最短距離を測定することにより得られる。

極柱６の根本径（電槽２側の端部の径）Ｒは、９．５ｍｍ以上、９．６ｍｍ以上又は９．８ｍｍ以上であってよい。極柱６の根本径Ｒは、極柱の溶断を抑制しやすい観点から、好ましくは１０．０ｍｍ以上であり、より好ましくは１１．２ｍｍ以上であり、更に好ましくは１２．５ｍｍ以上である。根本径Ｒは、鉛蓄電池の軽量化に有利となる観点から、１３．０ｍｍ以下又は１２．５ｍｍ以下であってよい。これらの観点から、根本径Ｒは、９．５～１３．０ｍｍ、９．６～１３．０ｍｍ、９．８～１３．０ｍｍ、１０．０～１３．０ｍｍ、１０．０～１２．５ｍｍ、１１．２～１３．０ｍｍ、１１．２～１２．５ｍｍ又は１２．５～１３．０ｍｍであってよい。なお、極柱６の根本径Ｒとは、図６に示すように、極柱６の電槽２側の先端（例えば接続部材２０と極柱６との溶接の境界）における極柱６の高さ方向に垂直な方向の長さを意味する。なお、極柱６の高さ方向に垂直な断面の形状が円形である場合、極柱６の根本径Ｒとは、その円の直径を意味し、極柱６の高さ方向に垂直な断面の形状が円形以外の形状（例えば多角形）である場合、極柱６の根本径Ｒとは、その内接円の直径を意味する。

極柱６の最小径ｒは、極柱の破損の発生が更に抑制される観点から、好ましくは６．８ｍｍ以上であり、より好ましくは７．０ｍｍ以上である。最小径ｒは、鉛蓄電池の軽量化に有利となる観点から、７．２ｍｍ以下又は７．１ｍｍ以下であってよい。これらの観点から、最小径ｒは、６．８～７．２ｍｍ、６．８～７．１ｍｍ、７．０～７．２ｍｍ、又は７．０～７．１ｍｍであってよい。なお、極柱６の最小径ｒとは、極柱６の高さ方向に垂直な方向の長さの最小値である。本実施形態では、図６に示すように、極柱６の蓋３側の先端（溶接部３０と極柱６との溶接の境界）における極柱６の高さ方向に垂直な方向の長さが最小径ｒとなる。

極柱６の電槽２側の先端面（例えば極柱６と接続部材２０とが接する面）の面積Ｓは、７１ｍｍ^２以上、７２ｍｍ^２以上又は７５ｍｍ^２以上であってよい。面積Ｓは、極柱の溶断を抑制しやすい観点から、好ましくは１００ｍｍ^２以上であり、より好ましくは１２３ｍｍ^２以上である。面積Ｓは、鉛蓄電池の軽量化に有利となる観点から、１３３ｍｍ^２以下又は１２３ｍｍ^２以下であってよい。これらの観点から、面積Ｓは、７１～１３３ｍｍ^２、７２～１３３ｍｍ^２、７５～１３３ｍｍ^２、１００～１３３ｍｍ^２、１００～１２３ｍｍ^２又は１２３～１３３ｍｍ^２であってよい。

極柱６の体積Ｖは、鉛蓄電池の軽量化に有利となる観点から、６８５５ｍｍ^３以下又は６８３１ｍｍ^３以下であってよい。極柱６の体積Ｖは、４４００ｍｍ^３以上又は４６１０ｍｍ^３以上であってよい。極柱６の体積Ｖは、極柱の抵抗を充分に小さくすることができ、極柱でのジュール熱の発生を抑制して極柱の溶断を抑制しやすい観点から、好ましくは５７２３ｍｍ^３以上であり、より好ましくは６２７６ｍｍ^３以上であり、更に好ましくは６８３１ｍｍ^３以上である。これらの観点から、極柱６の体積Ｖは、４４００～６８５５ｍｍ^３、４６１０～６８５５ｍｍ^３、５７２３～６８５５ｍｍ^３、６２７６～６８５５ｍｍ^３、６２７６～６８３１ｍｍ^３又は６８３１～６８５５ｍｍ^３であってよい。極柱６の体積Ｖは、極柱の寸法を測定し算出することができる。

極柱６（正極柱及び負極柱５）の組成は、ストラップ（正極ストラップ１８及び負極ストラップ１９）並びに接続部材２０と同じ組成であってよい。例えば、極柱６は、Ｐｂ－Ｓｂ系合金で構成されていてよい。

セパレータ１３は、平板（シート）状のベース部１３ａ、ベース部１３ａの外側面上に形成された複数のリブ１３ｂ及び複数のミニリブ１３ｃとを備えている。セパレータ１３は、袋状に形成されており、負極板１２を収容している。具体的には、ベース部１３ａ、複数のリブ１３ｂ及び複数のミニリブ１３ｃを備える長尺状のシートが、リブ１３ｂ及びミニリブ１３ｃが外側になるように折り返され、長辺に沿って閉じられることにより袋状となっている。他の一実施形態では、セパレータ１３が正極板１１を収容していてよい。
また、セパレータ１３は袋状に形成されていなくてもよい。

セパレータ１３は、例えば、ガラス、パルプ、及び合成樹脂からなる群より選択される少なくとも１種の材料を含む。セパレータ１３は、可撓性を有するセパレータであってよく、短絡をより抑制できる観点及び可撓性を有することにより極板群４の圧縮が容易である観点から、合成樹脂で形成されたセパレータであってよい。合成樹脂の中でも特に、ポリオレフィン（例えばポリエチレン及びポリプロピレン）が好ましく用いられる。

図４では図示を省略しているが、正極板１１と負極板１２との間にはスペーサが設けられていてよい。スペーサは、正極板１１とセパレータ１３との間に設けられていてよく、負極板１２とセパレータ１３との間に設けられていてもよい。本実施形態では、極板群４がスペーサを備えるため、鉛蓄電池を振動させたときの極柱の最大加速度を低減することができ、極柱の破損の発生を更に抑制することができる。スペーサは、例えば、シート状に形成されている。スペーサは、例えば多孔性の膜（多孔膜）であり、例えば不織布である。

スペーサの構成材料は、電解液に対して耐性を有する材料であれば、特に制限されるものではない。スペーサの構成材料としては、具体的には、有機繊維、無機繊維、パルプ、無機酸化物粉末等が挙げられる。スペーサの構成材料として、無機繊維及びパルプを含む混合繊維を用いてもよく、有機繊維及び無機繊維を含む有機無機混合繊維を用いてもよい。有機繊維としては、ポリオレフィン繊維（ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等）、ポリエチレンテレフタレート繊維などが挙げられる。無機繊維としては、ガラス繊維等が挙げられる。

極柱の最大加速度を低減し、極柱の破損の発生を更に抑制する観点から、スペーサは、好ましくは、ガラス繊維をフェルト状に加工することにより形成されるガラスマットである。ガラス繊維としては、例えば、チョップドストランド、ミルドファイバー等が挙げられる。なお、ガラスマットはガラス繊維のみからなっていてよく、ガラス繊維以外の他の材料（例えば上述の有機繊維等）を含んでいてもよい。

本実施形態では、極柱６の最小径ｒ（単位：ｍｍ）に対する極板群４の質量Ｍ（単位：ｇ）の比（Ｍ／ｒ）が２２０ｇ／ｍｍ以下である。比（Ｍ／ｒ）が２２０ｇ／ｍｍ以下であることにより、鉛蓄電池に対して振動が加わることによる極柱の破損の発生が抑制される。比（Ｍ／ｒ）は、２１５ｇ／ｍｍ以下又は２１２ｇ／ｍｍ以下であってもよい。比（Ｍ／ｒ）は、極柱の破損の発生が抑制されると共に放電容量（放電持続時間）が増加する観点から、２００ｇ／ｍｍ以上であってよい。これらの観点から、比（Ｍ／ｒ）は、２００～２２０ｇ／ｍｍ、２００～２１５ｇ／ｍｍ又は２００～２１２ｇ／ｍｍであってよい。なお、本実施形態では、正極柱の最小径ｒ１（単位：ｍｍ）に対する極板群４の質量Ｍ（単位：ｇ）の比（Ｍ／ｒ１）及び負極柱５の最小径ｒ２（単位：ｍｍ）に対する極板群４の質量Ｍ（単位：ｇ）の比（Ｍ／ｒ２）の少なくとも一方が上記比（Ｍ／ｒ）の範囲を満たせばよく、比（Ｍ／ｒ１）及び比（Ｍ／ｒ２）の両方が上記比（Ｍ／ｒ）の範囲を満たすことが好ましい。

極板群４の質量Ｍは、化成後の質量である。ストラップ（正極ストラップ１８又は負極ストラップ１９）及び接続部材２０の質量は、極板群４の質量Ｍには含まれない。化成後の鉛蓄電池における極板群４の質量Ｍは、例えば以下の方法により測定することができる。まず、化成後の鉛蓄電池１の、極柱が位置するセル室（例えば第１のセル室２４ａ又は第６のセル室２４ｆ）に収容された極板群４を電槽２から取り出す。次いで、極板群４とストラップとを、極板群４の電極板の耳部とストラップとの境界部分において切り離す。
得られた極板群４を１時間水洗し、洗浄後の極板群４を酸素の存在しない系において充分に乾燥させる（例えば、５０℃で２４時間乾燥させる）。次いで、極板群４の質量を測定する（水洗及び乾燥過程で極板群４から脱落した電極活物質がある場合は、それらを回収し、極板群４の質量に含めた上で極板群４の質量を測定する）。これにより極板群４の質量Ｍが得られる。

極板群４の質量Ｍは、極柱の破損の発生を更に抑制する観点から、好ましくは１５５０ｇ以下であり、より好ましくは１５３０ｇ以下であり、更に好ましくは１５１０ｇ以下である。極板群４の質量Ｍは、極柱の破損の発生が抑制されると共に放電容量（放電持続時間）が増加する観点から、１０００ｇ以上、１２００ｇ以上又は１４００ｇ以上であってよい。これらの観点から、極板群４の質量Ｍは、１０００～１５５０ｇ、１２００～１５３０ｇ又は１４００～１５１０ｇであってよい。

以上の構成を備える鉛蓄電池１によれば、振動時における極柱の破損の発生を抑制することができる。特に、従来の鉛蓄電池と比較して、電極板の積層方向に振動が加わった場合の極柱の破損の発生が抑制される傾向がある。

以上説明した鉛蓄電池の製造方法は、例えば、電槽２のセル室２４に極板群４を収容する工程（収容工程）と、極柱６（正極柱及び負極柱５）を介して極板群４のストラップ（正極ストラップ１８及び負極ストラップ１９）を電極端子９（正極端子７及び負極端子８）に電気的に接続する工程（接続工程）と、電槽２内に電解液を供給する工程（供給工程）と、電解液を供給した後の未化成電池を化成する工程（化成工程）と、を備える。

極板群４は、例えば、未化成の電極板（未化成の正極板及び未化成の負極板）を得る電極板製造工程と、電極板製造工程で得られた未化成の負極板を内部に配置した袋状のセパレータ１３、スペーサ及び未化成の正極板をこの順に積層させ、同極性の電極板の耳部をストラップ（正極ストラップ１８又は負極ストラップ１９）で連結（溶接等）させて極板群４を得る工程と、により得てよい。電極板製造工程では、例えば、電極活物質ペースト（正極活物質ペースト及び負極活物質ペースト）を集電体（例えば、鋳造格子体、エキスパンド格子体等の集電体格子）に充填した後に、熟成及び乾燥を行うことにより未化成の電極板を得る。

電極活物質ペーストは、例えば、電極活物質の原料（鉛粉等）を含有しており、他の添加剤を更に含有していてもよい。電極活物質ペーストは、例えば、電極活物質の原料に添加剤（補強用短繊維等）及び水を加えた後、希硫酸を加え、混練することで得られる。

接続工程では、極柱６と、該極柱６が接続される電極端子９と同極性の耳部を連結するストラップと、を接続部材２０を介して電気的に接続する。

供給工程では、上記収容工程及び接続工程を経て得られた未化成電池の電槽２の開口を蓋３で閉じた後、電槽２内に電解液を供給（注入）する。

化成工程は、例えば、電解液を供給した後、直流電流を通電して電槽化成する工程であってよい。化成後は、電解液の比重を適切な比重に調整してよい。これにより、化成された鉛蓄電池（液式鉛蓄電池）１が得られる。

化成条件及び硫酸の比重は電極活物質の性状に応じて調整することができる。また、化成処理は、未化成電池を得た後に実施されることに限られず、電極板製造工程における熟成及び乾燥後に実施されてもよい（タンク化成）。

以上、本発明の鉛蓄電池及びその製造方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

上記実施形態では、鉛蓄電池１は液式鉛蓄電池であるが、他の一実施形態では、鉛蓄電池は、例えば、制御弁式鉛蓄電池、密閉式鉛蓄電池等であってもよい。上記実施形態では、鉛蓄電池１は例えば自動車用鉛蓄電池であり、直流電圧１２Ｖを昇圧又は降圧して駆動するため、６個の極板群４を直列に接続している。すなわち、セル室の数が６個であり、２Ｖ×６＝１２Ｖとしている。鉛蓄電池１を他の用途で用いる場合は、セル室の数は６個でなくてもよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
鉛合金からなる圧延シートにエキスパンド加工を施すことによりエキスパンド格子体（集電体）を作製した。続いて、鉛粉及び鉛丹（Ｐｂ_３Ｏ_４）と、添加剤と、水とを混合して混練し、希硫酸を少量ずつ添加しながら更に混練して、正極活物質ペーストを作製した。同様に、鉛粉と、添加剤と、水とを混合して混練し、希硫酸を少量ずつ添加しながら更に混練して、負極活物質ペーストを作製した。次いで、集電体にこの正極活物質ペースト及び負極活物質ペーストをそれぞれ充填し、温度５０℃、湿度９８％の雰囲気で２４時間熟成した。その後、乾燥して未化成の正極板及び未化成の負極板を得た。

微多孔性のポリエチレンからなり、厚さ０．２５ｍｍのベース部と、高さ０．７０ｍｍのリブ部を有する袋状のセパレータを用意した。このセパレータに未化成の負極板を収容し、未化成の正極板５枚と袋状のセパレータにそれぞれ収容された未化成の負極板６枚とを交互に積層した。続いて、キャストオンストラップ（ＣＯＳ）方式で同極性の極板の耳部同士を溶接して極板群を作製した。

６個のセル室を有する電槽の各セル室に極板群を収容して、１２Ｖ電池を組み立てた。
この際、両端のセル室（第１及び第６のセル室）においては、極板群をセル室に収容すると共に、ストラップと極柱（正極柱又は負極柱）とを接続部材を介して電気的に接続した。クリアランス（セル室の幅Ｘ－極板群の厚さＹ）は、１．６ｍｍとなるように調整した。極板群をセル室に収容する際に極板群に対して電槽の開口に垂直な方向に加えた圧力Ｆは３．５Ｎであった。極柱（正極柱及び負極柱）としては、高さｈが８４ｍｍであり、最小径ｒが７．０ｍｍであり、極柱の根本径Ｒが９．６ｍｍであり、体積Ｖが４４４９．８ｍｍ^３であり、下端の面積Ｓ（接続部材と接する面の面積）が７２ｍｍ^２である、鉛合金製の極柱を用いた。鉛合金は、鉛と、アンチモン（Ｓｂ）との合金であり、鉛合金中のアンチモンの含有量は、鉛合金の全質量基準で、２．９質量％であった。

次いで、電槽に電解液（希硫酸）を注入した。その後、３５℃の水槽中、通電電流１８．６Ａで１８時間の条件で化成して液式鉛蓄電池を得た。化成後の極板群の質量Ｍは１４７６ｇであった。

（実施例２）
極柱の構成を表１に示すように変更したこと、及び、極板群の質量Ｍが表１に示す値となるように極板群の構成を変更したこと以外は、実施例１と同様にして鉛蓄電池を作製した。なお、極板群の質量Ｍは、電極活物質の充填量を変更すると共に、未化成の正極板６枚と袋状のセパレータにそれぞれ収容された未化成の負極板７枚とを交互に積層して極板群を構成することにより調整した。

（実施例３）
極柱の構成を表１に示すように変更したこと、及び、極板群の質量Ｍが表１に示す値となるように極板群の構成を変更したこと以外は、実施例１と同様にして鉛蓄電池を作製した。なお、極板群の質量Ｍは、電極活物質の充填量を変更すると共に、未化成の正極板７枚と袋状のセパレータにそれぞれ収容された未化成の負極板８枚とを交互に積層して極板群を構成することにより調整した。

（実施例４）
極板群の質量Ｍが表１に示す値となるように極板群の構成を変更したこと以外は、実施例３と同様にして鉛蓄電池を作製した。なお、極板群の質量Ｍは、電極活物質の充填量により調整した。

（比較例１）
極板群の質量Ｍが表１に示す値となるように極板群の構成を変更したこと以外は、実施例３と同様にして鉛蓄電池を作製した。なお、極板群の質量Ｍは、電極活物質の充填量により調整した。

＜振動試験＞
実施例及び比較例の鉛蓄電池に対し、振動試験を行った。具体的には、以下の条件で鉛蓄電池を電極板の積層方向に振動させた。なお、振動試験は振動数を変更して複数回行った。
［条件］
試験装置：ランダム振動制御システム（ｉ２３０／ＳＡ２Ｍ）（商品名、ＩＭＶ株式会社製）
振動数：２４．０Ｈｚ、３７．５Ｈｚ、３９．５Ｈｚ、４５．５Ｈｚ、５１．０Ｈｚ
各振動数での振動時間：１２００分

試験後の鉛蓄電池の蓋を取り外し、目視により試験後の鉛蓄電池における極柱の破損の発生の有無を確認した。いずれの振動数でも極柱に破損が発生しなかった場合をＡとし、いずれかの振動数で極柱に亀裂が発生した場合をＢとし、いずれかの振動数で極柱が破断した場合をＣとした。結果を表１に示す。

＜溶断試験＞
実施例及び比較例の鉛蓄電池に対し、溶断試験を行った。具体的には、まず、鉛蓄電池を４０℃の水槽中に１６時間以上放置した後、完全充電状態とし、４００Ａの定電流で放電を１分間継続して行った。この際、電解液の液面高さはストラップの上部が電解液に浸かる高さ（Ｌｏｗｅｒ Ｌｅｖｅｌ）となるようにした。１分以内に電圧が６Ｖに達した場合には試験終了とした。

試験後の鉛蓄電池の蓋を取り外し、目視により試験後の鉛蓄電池における極柱の溶断の有無を確認した。極柱が溶断しなかった場合をＡとし、極柱が溶断した場合をＢとした。
結果を表１に示す。

１…鉛蓄電池、２…電槽、３…蓋、４…極板群、５…負極柱、６…極柱、７…正極端子、８…負極端子、９…電極端子、１０…液口栓、１１…正極板、１２…負極板、１３…セパレータ、１４…正極集電体、１４ｃ…正極耳部、１５…正極活物質、１６…負極集電体、１６ｃ…負極耳部、１７…負極活物質、１８…正極ストラップ、１９…負極ストラップ、２０…接続部材、２４…セル室、３０…溶接部、ｒ…最小径、Ｒ…根本径。

Claims (4)

1. セル室を有し、上面が開口している電槽と、
   前記開口を閉じる蓋と、
   複数の電極板を有し、前記セル室に収容された極板群と、
   極柱と、を備え、
   前記極柱の最小径に対する前記極板群の質量の比が２２０ｇ／ｍｍ以下であり、
   前記極柱の根本径が１０．０ｍｍ以上であり、
   前記極柱の最小径が７．２ｍｍ以下である、鉛蓄電池。
2. セル室を有し、上面が開口している電槽と、
   前記開口を閉じる蓋と、
   複数の電極板を有し、前記セル室に収容された極板群と、
   極柱と、を備え、
   前記極柱の最小径に対する前記極板群の質量の比が２２０ｇ／ｍｍ以下であり、
   前記極柱の根本径が１０．０ｍｍ以上であり、
   前記極板群の質量が１４００～１５５０ｇである、鉛蓄電池。
3. 前記極柱の体積が５７２３ｍｍ^３以上である、請求項１又は２に記載の鉛蓄電池。
4. 前記極柱の高さが８５ｍｍ以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。

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