JPH06283193A - 再充電可能なフラットパック蓄電池用の支持延長体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解質流のための共通通路を保持しながら厚
いセル内で構造上の一体性を確保するための装置を含む
再充電可能蓄電池を提供する。 【構成】 本発明のフラットパック再充電可能蓄電池
は、内部支持部材（２９、４７）を含んでいる。本発明
の最も好ましい形態においては、中間支持延長体（４
０）プレートが設けられている。該プレートは電解質用
の共通通路を支持するための穴（４３）をさらに含んで
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再充電可能な蓄電池技
術、具体的にはセルのケーシング内の蓄電池素子の支持
に関する。さらに具体的にいえば、本発明は電解質流の
ための共通通路を保持すると共に厚いセルの構造上の一
体性を確保するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】無停電電源システム（ＵＰＳ）のような
ポータブル電子機器の発展に伴い、再充電可能な小型蓄
電池はますます重要になってきている。そのようなデバ
イスと共に使用される蓄電池は、しばしばフラットパッ
クバッテリ（flat pack battery）と称されている。こ
のようなバッテリは、コンパクト且つ軽量であり、しか
も高蓄電容量を有していることが強く望まれている。

【０００３】従来の鉛蓄電池技術を使用してはいるもの
の、当該の技術には最近の数年間に進歩が見られた。通
常、鉛蓄電池は、プレート材料（鉛プレートおよび鉛含
有活性材）の重量とプレートおよび電解質を保持するの
に必要とされる容器の重量とのために重くなるという欠
点がある。しかし鉛蓄電池は、非常に良好な電力供給特
性を有していると共に、セルに殆ど損傷を与えることな
く繰り返し再充電することが可能であり且つ過充電する
ことも可能である。その上、鉛蓄電池の出力曲線は比較
的予期し易い。このような特性は、ニッケルカドミウム
蓄電池のような他の蓄電池では容易に達成し得えない。

【０００４】鉛蓄電池の一つのタイプは再結合蓄電池
（recombinant battery）であり、該蓄電池は、システ
ム中に流れ電解質が無いという点で従来の鉛蓄電池（例
えば、自動車のバッテリ）とは異なっている。ほとんど
全ての電解質は、プレート間に置かれた一般にグラスフ
ァイバマット製の隔離板材料内に保持されている。鉛蓄
電池内で起こる電気化学的反応の間に発生するガスは、
通常のケースでは排気されるよりも蓄電池内で吸収且つ
再結合される。そのようなシステムによって、蓄電池が
密閉可能になると共にメンテナンスの必要がなくなる。
他の再結合システムは未だにバルブを使用して蓄電池の
セル内に不必要な圧力が発生するのを防いでいる。

【０００５】再結合鉛蓄電池の分野において最近開発さ
れたものが、１９９１年１２月２６日、Ａｌｄｅｃｏａ
およびＭｉｌｌｅｒに対して交付された「再充電可能蓄
電池」（以後、「１２８特許」と称す）という名称の米
国特許第４９９６１２８号に記載されている。該特許に
記載されている蓄電池は、ほぼ矩形の頂部と底部とを有
する薄型プラスチックケーシングを含んでおり、該ケー
シングは、陽極および陰極用の鉛フォイルシートを含ん
でいる。各フォイルには適当な活性材料が塗布されてい
る。隔離板層が活性材料間に置かれている記載されてい
る他の実施例においては、単一の陽極板がケーシングの
中央に置かれ、二つの陰極板が両側面上に配置され、陰
極板は隔離板材料層によって陽極板と分離されている。
さらに、バイポーラの種々の例として多層蓄電池を含む
他の実施例が記載されている。

【０００６】該特許に記載されている蓄電池の共通の特
徴は、プレートを介して伸張する複数の支持部材であ
る。図示されている実施例における支持部材は、どちら
か一方のケーシング部から伸張するプラスチックピンで
あり、該ピンはプレートを通過して対向するケーシング
部に取り付けられる｛例えば、振動溶接（vibration we
lding）により｝。あるいは、各ケーシングコンポーネ
ントからのピンセグメントは、部分的にセルを通過し、
振動溶接のような適当な方法によってその先端で結合さ
れる。支持部材は、支持も確実に行うと共にケーシング
部の周縁が密閉されている場合には蓄電池素子の圧縮を
も可能にするような形で設けられている。他の再結合鉛
蓄電池が上記「１２８特許」の発明の背景の章に記載さ
れている。該特許は上の記載により本明細書中に組み込
まれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】「１２８特許」に記載
されている蓄電池システムは従来技術のシステムに対し
利点を有してはいるが、特定のセル内での厚い多層プレ
ート素子のスタックの形成に関連した欠点がある。セル
の厚さが増すにつれ、ピンまたは他の同様な支持部材の
支持能力は減少する。この欠点を解決すれば、この技術
分野において重要な進歩が得られる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、フラットパッ
ク再充電可能蓄電池用の支持延長体を提供するものであ
る。本発明はさらに、異なる形状を有するさまざまな支
持部材や、セル内に小数または多数のプレートを含むさ
まざまな蓄電池の構成を用いて使用可能な延長体を提供
する。本発明はさらに電解質流のための共通通路を保持
する延長体を提供する。

【０００９】本発明の実施例を図面を参照しながら以下
に詳細に記載する。しかし概括すれば、本発明は、セル
の延長体を提供することを目的とし、最も好ましい形態
においては、フラットプレートを含んでおり、該プレー
トは垂直に伸張する複数の支持部材を有している。支持
部材は、セルの外側ケーシングコンポーネントのどちら
か一方に取付られている部材と同一の形状であるのが好
ましい。電解質用の共通流れ通路が保持されるように、
プレートには複数の穴が設けられている。好ましくは、
延長体は、ケーシングコンポーネントから、またはセル
内のもう一つのセル延長体から伸張する支持部材を受容
するように配置されている、支持部材が伸張する側面に
対向する側面上に受け口を含んでいる。

【００１０】

【実施例】図面についての詳細な説明に移る前に、本発
明の範囲および実施可能性に関していくつかの概括的な
見解を述べる。第１に、蓄電池セル用に単一の延長体の
みが示されているが、特定のセル構成に多数の陽極板お
よび陰極板を用いる場合には、複数の延長体を使用する
ことも可能である。延長体の数が増すにつれ、所与の高
さのために必要とされる支持部材の高さは低くなり、要
求される構造的剛性が増大する。さらに、支持部材用に
受け口が示されているが、受け口は不可欠なものではな
く、支持部材の端部を蓄電池の表面に直接固定してもよ
い。

【００１１】第２に、プレート材料（好ましくは鉛フォ
イル）、活性材料、隔離板材料および電解質については
詳細には記載しないが、「１２８特許」に記載且つ図示
されているものを含む当業者には周知のものから容易に
選択することが可能である。

【００１２】第３に、本発明の主体である個々のセル
は、それ自体他のセルと組み合わせて高電圧の積層蓄電
池を形成することが可能である。最後に、図１のコンポ
ーネントの好ましい樹脂材料はＡＢＳ（アクリロニトリ
ル・ブタジエン・スチレン）であるが、他の成型可能な
熱可塑性樹脂（例えば、ポリカーボネートまたは高密度
ポリエチレン）に取り替えることも可能であるのは勿論
である。

【００１３】図１は、蓄電池の上部ケーシング１０と、
蓄電池の下部ケーシング２０と、中間支持延長体４０と
の三つの主要コンポーネントを含む本発明の好ましい実
施例を示す分解図である。上部ケーシング１０は、ほぼ
矩形のケーシングの半分をなす、開放底部を規定する垂
下壁１２を有する全体的に平面状の頂部１１を含んでい
る。頂部１１と壁１２との一部は１３で示されている領
域で拡張されて蓄電池の端子および排気孔を収容するよ
うにされており、該端子および排気孔は基本的にそれ自
体で本発明の部分を形成するものではない。ケーシング
１０の領域１３に対向する端部には、完全に組み立てら
れてから蓄電池に電解質を加えるために使用される充填
孔の半分を示す半円形の開口１４がある。

【００１４】頂部１１の内部表面は複数の環状受け口１
５を含んでおり、該受け口の数および位置は、下記の説
明により明らかになるであろう。受け口１１は、後に説
明されるいくつかの支持部材の端部を受容するように配
置されている。

【００１５】次に蓄電池の下部ケーシング２０を見る
と、該ケーシングは、全体的に平面状の底部２１と周囲
壁２２とを含んでいる。壁２２は、上部ケーシングと下
部ケーシングとが組み立てられたときに開口１４と協働
するように配置且つ適合された半円形の充填孔２３を含
んでいる。壁２２は、充填孔２３に対向する端部に壁２
２に対して垂直に設置された複数の延長部２６によって
規定された一対の端子タブチャンネル２４および２５を
さらに含んでいる。排気孔２７がチャンネル２４および
２５間に設けられており、壁２２の外側には、蓄電池技
術ではブンゼンキャップ（Bunsen Cap）として公知のエ
ラストマーバープバルブ（elastomeric burp valve）を
受容するための半円形クレードル２８が設けられてい
る。

【００１６】下部ケーシング２０はさらに複数の支持ピ
ン２９を含んでおり、各ピンは全体的に円筒形の本体３
０と円錐形の先端３１とを含んでいる。ピン２９はケー
シング２０と一体構造であると共にケーシング２０と一
体成型されるのが好ましい。さらに支持部材は、先細り
の円錐形支持部材であるか、または該部材を正方形また
は矩形断面を有するような他の形状に形成することも可
能である。他の形状を選択した場合には、本明細書に記
載された受け口を該形状を受容するように再構成する。
ピン２９の数は設計上の選択の問題であるが、数が充分
であると共にセルの組立中にその上に置かれる蓄電池素
子を全体的に均一に支持するようなパターンで設置しな
ければならない。このようなアセンブリは、例えば頂部
１１の下部エッジ１７を壁２２の上部エッジ３３に振動
溶接し、それによって箱状の外枠を形成することによっ
てもたらされる。

【００１７】本発明においては、ピン２９が受け口１５
内には伸張していないことに留意すべきである。その代
わりに、中間支持延長体４０がケーシング１０および２
０間に設けられている。延長体４０は複数の貫通穴４３
を有するほぼ矩形のプレート４２である。穴の数は本発
明にとって重要ではないが、電解質をプレート４２の一
方の側から他方の側まで自由に流動させるのに充分な穴
が必要である。プレート４２の下側面は、全体的に受け
口１５と同様に成型され且つピン２９の上端部に適合す
るような数と間隔で配置された複数の受け口４５を含ん
でいる。図示されている実施例においては１２個の受け
口４５がある。延長体４０はまた複数のピン４７をさら
に含んでおり、該ピンはピン２９と同様な形状であるの
が好ましい。図示されている実施例においては、１２個
のピン４７がピン２９と同様なパターンで設けられてい
る。次に、既に説明した頂部１１の下側表面には１２個
の受け口１５が設置される。

【００１８】上記の説明から、蓄電池のケーシングは、
蓄電池素子を加えた後でピンの先端３１が受け口４５内
に受容されるようにピン２９上に素子４０を置くことに
よって組み立てられることが理解されるであろう。さら
に別の蓄電池素子を加えた後でエッジ１７および３３の
係合を可能にすべく上部ケーシング１０を下げると、今
度はピン４７が受け口１５によって受容される。次いで
振動溶接によって本発明の主要な特徴である望ましい構
造的剛性が達成される。あるいは、ケーシング１０を加
えて定位置に溶接する前に延長体４０をケーシングに振
動溶接することが可能である。

【００１９】図２は、本発明を使用する好適なセル構成
を示す断面図である。延長体４０の上下には、それぞれ
が負の活性材料（negative active material）５１を塗
布した外側鉛フォイルシート５０を含む電極群が置かれ
ている。正の活性材料（positive active material）５
５を両側に塗布したフォイルシート５４を含む陽極５３
が電極群の中心に置かれている。ガラスマット隔離板５
８のような隔離板が、陽極５３と陰極の各々との間に置
かれている。プレートの数は上記「１２８特許」におい
て言及されているように広範囲に変更することが可能で
ある。電解質は上記に説明した充填孔を介して加えら
れ、該孔は従来の手法により密閉される。

【００２０】上記の説明から、一つ以上の中間蓄電池プ
レート延長体４０を使用することによって厚みが大きく
且つ効率的に支持されたフラットパック蓄電池の提供が
可能であることが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の最も好ましい形態による蓄電池ケーシ
ングと支持延長体との斜視分解図である。

【図２】図１のコンポーネント、電極および隔離板材料
を含むセルを示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 上部ケーシング １１ 頂部 １５ 受け口 ２０ 下部ケーシング ２９ ピン ３１ ピンの先端 ４０ 中間支持延長体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部および下部ケーシング（１０、２
   ０）と、該ケーシングの一方に取り付けられており、他
   方のケーシングに向かって伸張し且つ上端部（３１）を
   含む複数の支持部材（２９）とを含むタイプの再充電可
   能な鉛蓄電池であって、非導電プレート（４０）がケー
   シング（１０、２０）間に置かれており、穴（４３）が
   前記プレートに設けられており、支持部材（４７）が中
   間プレート（４０）に取り付けられており、該支持部材
   （４７）が該プレートから垂直に伸張し且つ上端部を有
   しており、前記ケーシングの支持部材（２９）がケーシ
   ング部材と前記プレート（４０）とを架橋すると共に前
   記プレートに取り付けられており、前記プレートから伸
   張するプレートの支持部材が前記プレートと他方のケー
   シング（１０）とを架橋すると共に該ケーシングに取り
   付けられており、さらに電極素子がプレートの両側の面
   に配置されていることを特徴とする再充電可能な鉛蓄電
   池。
2. 【請求項２】 鉛蓄電池が再結合タイプのものであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
3. 【請求項３】 ケーシング（１０、２０）および中間プ
   レート（４０）が熱可塑性且つ成型可能な樹脂から形成
   されており、支持部材（２９、４７）が該ケーシングお
   よび中間プレートと一体形成されることを特徴とする請
   求項１に記載の蓄電池。
4. 【請求項４】 受け口（１５）が、他方のケーシング内
   に設けられていると共にプレートから伸張する支持部材
   （４７）の上端部を受容するように配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
5. 【請求項５】 受け口（４５）が、プレート（４０）の
   支持部材が伸張する表面とは反対側の表面に設けられて
   おり、該受け口（４５）はケーシング（２０）から伸張
   する支持部材（２９）の上端部（３１）を受容するよう
   に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄
   電池。
6. 【請求項６】 複数の中間プレート（４０）が上部ケー
   シングおよび下部ケーシング間に設けられており、前記
   中間プレートは互いに並行に配置されていることを特徴
   とする請求項１に記載の蓄電池。
7. 【請求項７】 上部および下部ケーシング素子（１０、
   ２０）を含むタイプの再結合鉛蓄電池であって、前記ケ
   ーシング素子が、平面状の表面と、対面するエッジ（１
   ７、３３）が互いに合わされる際にエンクロージャを形
   成するように配置されている周囲壁（１２、２２）と、
   上部および下部ケーシング素子（１０、２０）間に配置
   されており、負の活性ペースト材料（５１）を塗布した
   導電基板（５０）と正の活性材料（５５）を塗布した導
   電基板（５３）とを含む複数の電極素子と、隣接する電
   極間に置かれている隔離板（５８）と、隔離板に吸収さ
   れている電解質とを含み、ケーシング素子の一方（２
   ０）から他方のケーシング素子（１０）に向かって垂直
   に伸張すると共にその長さが平面状の表面間の間隔より
   小さい複数の支持部材（２９）と、 ケーシング素子（１０、２０）の平面状表面間に該表面
   と並行に且つ少なくともいくつかの電極の間に置かれて
   おり、電解質用の共通の流路を形成する穴（４３）を有
   しているプレート（４０）とを含んでおり、複数の支持
   部材（４７）が、該プレートから伸張しており、支持部
   材（２９）が伸張していないケーシング素子（１０）に
   取り付けられており、 支持部材が伸張している表面とは反対側のプレート表面
   がケーシング素子から伸張する支持部材の上端部に結合
   されていることを特徴とする再結合鉛蓄電池。
8. 【請求項８】 ケーシングの支持部材の上端部を受容す
   るプレートの受け口（４５）は、支持部材（４７）が伸
   張している表面とは反対側のプレート（４０）の表面に
   形成されており、ケーシング素子（１０）の受け口（１
   ５）はプレートから伸張する支持部材（４７）の上端部
   を受容するように構成されていることを特徴とする請求
   項７に記載の蓄電池。