JPH0324025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は鉛蓄電池、特に小型で且つ薄型の鉛蓄
電池に係り、その集電体の構造に関するものであ
る。

(ロ) 従来技術 従来の薄型鉛蓄電池では、鉛又は鉛合金よりな
る平板状集電体を電槽と一体に取付け、合成樹脂
製網状体に活物質に担持させた極板を集電体に密
着させることにより電池縦断面に於いて、電槽−
集電体−陽極層−セパレータ−陰極層−集電体−
電槽の組合わせより成る層状の薄型電池構造を具
備している（実開昭58−157969号公報参照）。こ
の構造を有する電池の製造に於いては一般の鉛蓄
電池の製造方法と同じく活物質である鉛又は鉛化
合物粉末を水或いは硫酸水溶液と練り合わせ、所
謂ペーストと呼ばれる練合体を形成し、コーテイ
ング等の技術を利用して前記網状体の如き支持体
と共にシート状電極を形成し、所定寸法に切断し
て組立てに供するという方法であり、電極寸法と
して電極周辺部でのシヨート等の危険を避ける為
に前記電槽の内寸よりも若干小さめに形成するも
のである。ところで前記ペーストの作成には多大
のエネルギーを要すると共に複雑な或いは高価な
設備を要する。又電極形成に於いては、切断・移
送等の作業時に人体に悪影響を及ぼす粉末をまき
散らす危険がある。更に電槽内寸より小さくした
電極体を電槽中央部に配置する事は特に電池が小
型化する程難かしい。又上述の工程は煩雑で多く
の工数を要し、低価格化への障害となつている。
一方樹脂電槽よりなる密閉型電池に於いて電解液
中の水分が電槽壁を通して通過飛散し、液濃度が
上昇する事は電池性能を維持する為にはでき得る
限り減少せしめる事が重要である。

(ハ) 発明の目的 本発明は前述した従来技術の問題点に鑑みて成
されたものであり、その第一の目的は液体と粉末
との練合体の製造を簡略化し、合わせて鉛蓄電池
製造装置自体を小型単純化する事にある。又第二
の目的は鉛蓄電池製造工程中の粉体の飛散の危険
を無くする事にある。更に第三の目的は電池内に
充填すべき活物質の量の定量精度を上げる事にあ
り、併せて電槽内での電極の位置制御を正確に行
う事にある。そして第四の目的は電槽のそりに対
する強度の向上にある。

(ニ) 発明の構成 本発明は、電槽と、集電体と、極板と、セパレ
ータとを有する鉛蓄電池であつて、前記電槽は、
矩形状であつて、合成樹脂からなり、その周辺部
に、立上壁を有しており、前記集電体は、平板状
であつて、鉛又は鉛合金からなり、前記電槽は、
その内部に、前記集電体と、前記極板と、前記セ
パレータとを収納しており、前記集電体は、その
表面に、前記極板を配置しており、前記集電体の
周縁端部は、前記極板側へ、折曲され、且つ前記
立上壁の内部に、モールドされていることを特徴
とするものである。

(ホ) 実施例 本発明の第１の特徴は従来極板製造時に作成し
ていた活物質粉末と水等の練合体を所謂ペースト
状として作成せず、ニユートン流体の物性の強い
スラリー状として作成する事にある。ペースト状
態からスラリー状態に変える為には混合時におけ
る液体の量を増加する事で容易な達成される。ペ
ースト状態からスラリー状態に変える事の利点の
一つは混合に用する時間及びエネルギーの効率が
良くなる事であり、設備的にも材料を入れる容器
と単なる撹拌機だけで済み安価なものとなる。更
にもう一つの利点はペースト状態にある練合体の
密度は内部に空気を含む為、ペースト作成毎に調
整を行なう必要がある。一方スラリー状態では基
本的に空気を含まない事と粉体は見掛密度が変化
しても真密度は一定である事から密度は一定で計
量精度が高い。練合体（スラリーの場合は液体に
近い）の他の物性、例えば粘着性、圧力による体
積の変化等取り扱い作業性に影響を与える因子に
ついても同様の事が言える。

次に本発明の第２の特徴は従来製法とは異なり
集電体上で単位極板に相当するだけの前記活物質
練合液を定量注液し一気に単位極板分の集電体一
活物質層の二層構造を形成する事にある。この方
法は予め電槽と集電体を一体化しておけば、活物
質層を電槽内に一気に形成せしめる事ともなる。
この利点は、従来法の如く危い単位極板の形成或
いは移送・組立という人体に有害な粉末の発生を
伴なう作業から全く解放され設備面で環境上の配
慮を全く必要としなくなることである。更に大型
極板から単位極板の切出し等に附随する材料ロス
等は殆んど生じず経済的効果も大きい。またその
計量精度に於いては、従来法の如く厚み寸法、幅
寸法、長さ寸法及び練合体密度を制御要素として
その体積を制御する手法に比して、定量ポンプ等
にて練合液量を制御する方が特に小型の蓄電池ほ
ど工業的に優れている。この方法によれば電池内
の活物質量を極めて精度良く制御できる為、例え
ば密閉型鉛蓄電池に於いて一般的にガスの内部吸
収の為に陽・陰極の絶対容量に差を設けた設計が
採られているが、本発明を適用すれば設計上の余
裕は必要なくなる。又、当然の事ながら品質向上
に寄与する点も大なるものである。

更に本発明の第３の特徴は平板状集電体の活物
質層密着部の周縁に予め撥水性或いは疎水性の物
質を固着存在せしめておく事と、注液されるべき
集電体の表面を前もつて水で漏れた状態にしてお
く事と、前述の練合液の注液を前記集電体表面の
撥水性或いは疎水性の物質の存在しない部分に施
す事の組合わせ構成である。この構成により集電
体表面に供給された練合液は集電体上の水と接触
すると同時に水平に拡がり練合液としての水平な
面を形成するが、予め付着しておいた撥水性或い
は疎水性物質の部分ではじかれ、それ以上の拡が
りが阻止され、結果的に予め固着された撥水性或
いは疎水性物質で取囲まれた形状の活物質層を形
成することができる。尚上述した撥水性或いは疎
水性物質は単に電池に悪影響を及ぼさないもので
あれば良く、例えばフツ素樹脂デイスパージヨ
ン、シリコンゴム、或いはオイル或いはポリブデ
ン等の有機系疎水性物質等を塗布或いは印刷等に
よつて極めて薄く付着せしめておくだけで充分で
ある。このことにより集電体表面の任意の場所に
任意の形状の活物質層を単純な注液操作だけで形
成させることが可能となる。従つて従来あつたよ
うな電極周縁部でのシヨート等を防止する為に活
物質層の大きさを電槽内寸より小さくするか或い
は電槽壁より離れた位置に形成するという措置を
取る必要はなく、また特に薄型電池の場合に問題
となる電槽壁に通常形成されるガス抜きの為の穴
を練合液による汚れから守ることが容易とある。
更に電槽の水分透過性防止の為に予め集電体に塗
布したシリコンゴムを所望の形状に塗布しておけ
ば敢えて撥水性或いは疎水性の物質を新らしく塗
布する必要性もない。

そして本発明の第４の特徴は樹脂電槽の周辺部
に形成された立上壁内にモールドされる集電体の
周縁端部を極板としての活物質層側へ折曲するこ
とにある。

従来製品では第７図ａに示すように電槽１′に
周縁部がモールドされる平板状集電体２′の周縁
端部は折曲されていないために、成形後の樹脂の
収縮によつて第７図ｂに示すように電槽１にそり
が生じる。

ことろが本発明では周縁端部を折曲してあるた
め、集電体のそりに対する強度が向上することに
なる。

以下本発明の一実施例を第１図〜第４図に沿つ
て詳細に説明する。

陽極用として重量比で一酸化鉛75、四三酸化鉛
25、ヒドロキシプロピルセルロース0.2を水24と
共に容器に入れ撹拌機にて約５分混合するとスラ
リー状練合体１が作製される。従来法のペースト
状練合体では水が約10〜12に相当し一般のの撹拌
機では混合不能でありマラーミキサー等のパワー
の強いものが必要であるが、スラリー状練合体の
場合は一般の撹拌機で充分である。

２は鉛合金板より一単位電極分を打抜き形成さ
れた平板状集電体であり、長手方向一側に陽極端
子部３を一体形成すると共に、所定の陽極が形成
される形状及び大きさ（この場合は矩形）の部分
を残して周縁部をシリコンゴム４で塗布されてい
る。そして周縁部をコーテイングされた前記集電
体２は矩形状の樹脂電極５に射出成形によつて一
体化され樹脂電槽５−集電体２の一体成形品６と
される。

次にこの一体成形品６の中に水を注液し続いて
吸液を行なうか、或いは全体を水に浸漬して又取
出す等の操作を行ない前述の集電体２の未コーテ
イング部に薄い水の皮膜を形成する。これは使用
する集電体２の材質が充分清浄なものを用いれば
確実に未コーテイング部のみ濡れ同時に周縁部の
シリコンゴム４塗布部は水をはじくために丁度最
初にシリコンゴム４で縁取つた、つまり所望の陽
極層の形状を持つ水の皮膜が形成されることとな
る。

こうしてできた集電体２表面の水の皮膜上に前
記練合体１を注液すると皮膜上を練合体１が滑る
が如く拡がり、周縁部のシリコンゴム４に接する
部分で拡がりは停止する。この後乾燥を行なうと
前記練合体１の水分が蒸発し、陽極層が前記集電
体２の表面に密着し、電槽−集電体−陽極層の三
層構造をもつ部品が完成する。

尚、前記集電体２の周縁端部２ａは電槽５の周
辺部に形成された立上壁内にモールドされる前に
極板としての活物質練合体１側への折曲形成され
た後該電槽５と一体成形される。

陰極の方は連合体を構成する物質、添加剤及び
量等が異なるだけで成形方法は陽極と全く同じで
ある。

最後に陽極三層構造部品と陰極三層構造部品を
セパレータ（図示せず）を介して合体させ、電解
液としての硫酸を注液し、電槽同志の合わせ目を
超音波溶着すれば鉛蓄電池が完成する。

第５図に充放電サイクル数と電池容量との関係
を示す。

集電体の周縁端部が折曲されておらず且シリコ
ンを塗つていない従来の鉛蓄電池では図の曲線Ａ
と曲線Ｃとの間で大きなバラツキをもつて存在す
る。ただし殆んどの従来電池は曲線Ａに近似でき
る。これに対し本発明電池の如く集電体の周縁端
部を折曲したものでは図の曲線Ｂと曲線Ｃとの間
に存在し、また集電体の周縁端部を折曲し、この
部分にシリコンを塗布したものにおいては曲線Ｃ
に一致する。

第６図に充放電サイクル数と電池重量減少率と
の関係を示す。前記従来電池では図の折線Ａと直
線Ｃとの間に、前記周縁端部を折曲したものでは
図の折線Ｂと直線Ｃとの間に、前記周縁端部を折
曲し、この部分にシリコンを塗布したものにおい
ては図の直線Ｃに一致する。

以上のことにより従来電池では、集電体の電槽
側の表面に電解液が回り込んで寿命の劣化を招い
ていたが、周縁端部を折曲し、更にはシリコンを
その周縁端部に塗布することにより、当初予想さ
れた効果が明確に表われている。特に周縁端部を
折曲し且つシリコンを塗布したものは、略完全に
集電体の電槽側の表面への回り込みが防ぐことが
できる。第６図について補足説明すると、集電体
の電槽側の表面に電解液が回り込むと、第６図中
の点ｘ或いはx′を境にして折線Ａ，Ｂの傾きが増
加することがわかる。即ち点ｘ或いは点x′におい
てシール性が破壊されたと考えられる。また前述
したバラツキの傾向は、電池の解体調査の結果、
電解液の回り込み量の多いもの程第５，６図とも
Ａ側に近づくという相関関係が認められた。故に
本発明電池は集電体の電槽側の表面への電解液の
侵入を長期に亘つて防ぎ、作業性及び量産性に於
て工業的価値甚だ大なるものである。

(ヘ) 発明の効果 本発明は以上の説明の如く、電槽と、集電体
と、極板と、セパレータとを有する鉛蓄電池であ
つて、前記電槽は、矩形状であつて、合成樹脂か
らなり、その周辺部に、立上壁を有しており、前
記集電体は、平板状であつて、鉛又は鉛合金から
なり、前記電槽は、その内部に、前記集電体と、
前記極板と、前記セパレータとを収納しており、
前記集電体は、その表面に、前記極板を配置して
おり、前記集電体の周縁端部は、前記極板側へ、
折曲され、且つ前記立上壁の内部に、モールドさ
れていることを特徴とするものであるから、電槽
成形時のそりによる外観不良が減少し、且つその
外観不良による歩留まりが２割以上向上した。こ
れは前述したように周縁端部の折り曲げにより樹
脂収縮に対する構造的強度増加の影響が表れたと
考えられる。

更に、集電体上に活物質のスラリー状水分散物
を定量供給して極板を成形することにより、従来
の如き極板製造工程中の有害な粉体の飛散の危険
はなく、環境上の配慮或るいは特殊な設備を必要
とせず、極めて単純な装置で十分に製造できる。
しかもその工程数については、従来法を100とす
ると本発明は80となり、また時間も従来法100に
対して本発明70というように、大幅に合理化が可
能である。更に電極の電気容量のバラツキは、従
来法では±6.5％であつたものが、本発明によれ
ば±0.7％に迄向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシリコンゴムを塗
布した集電体の上面図、第２図は集電体と電槽と
の一体成形品の上面図、第３図は第２図の縦断面
図、第４図は活物質練合体注液後の集電体表面周
縁部の断面図、第５図は従来電池と本発明電池と
の充放電サイクルと電池容量との相関関係図、第
６図は同じく充放電サイクルと電池重量減少率と
の相関関係図、第７図ａは従来の硬化前の電槽断
面図、ｂは同じく硬化後の電槽断面図である。 ５……電槽、２……集電体、１……極板、２ａ
……周縁端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電槽５と、集電体２と、極板１と、セパレー
   タとを有する鉛蓄電池であつて、 前記電槽５は、矩形状であつて、合成樹脂から
   なり、その周辺部に、立上壁を有しており、 前記集電体２は、平板状であつて、鉛又は鉛合
   金からなり、 前記電槽５は、その内部に、前記集電体２と、
   前記極板１と、前記セパレータとを収納してお
   り、 前記集電体２は、その表面に、前記極板１を配
   置しており、 前記集電体２の周縁端部２ａは、前記極板１側
   へ、折曲され、且つ前記立上壁の内部に、モール
   ドされていることを特徴とする鉛蓄電池。