JPH0654679B2

JPH0654679B2 - 電気化学的電池

Info

Publication number: JPH0654679B2
Application number: JP57146047A
Authority: JP
Inventors: トシオ・ウバ
Original assignee: ザ・ゲーツ・ラバー・カンパニー
Priority date: 1981-08-24
Filing date: 1982-08-23
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: EP0073625A1; CA1190964A; EP0073625B1; DE3271254D1; US4421832A; JPS5893175A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、極板及び隔離板から成るセル・パツクが電解
液に完全には浸らないで、セル・パツクの一部がセル又
はバツテリ容器と隣接接触する電気化学的セル及びバツ
テリに関し、更に詳細には、セル・パツク全体にわたつ
て電解液の均一な分布を促進する手段に関する。

鉛蓄電池及びセルは、電解液が多孔板及び隔離板に完全
に吸収され、セル内の他の場所には電解液が殆んど無い
として知られている。内部に発生したガスを再結合し得
る「制限された」又は「節限した」電解液セルは、極板
の細孔部そして通常隔離板の細孔部にも空所を残してお
くことが必要になる。正及び負多孔板間に圧縮されて配
置される吸収性の微細ガラス隔離板を使用し、内部ガス
再結合を大気圧以上の圧力で密封したセルによつて可能
にする型のセルは、米国特許第3,862,861号に開示され
ている。この再結合式の制限された電解液セルでは、吸
収性隔離板材は、極板を越えセル・パツクの端部に沿つ
て伸び、一時的に自由になつた電解液を再吸収すると共
に、セルの耐震及び短絡に対する保護に役立つている。

この種のセル及びバツテリは、ロールカステラ状にうず
巻きにし、柱状に平らに積み重ね、アコーデイオンのよ
うな差し込んだセル・パツクを有する。このらせん増構
造では、電解液はらせん状セル・パツクの中央空間に入
れられ、そして、 (1) 中央から隔離板を通つてロールの外部に向つて移
動し、 (2) 延在する隔離板を通り極板の上部及び底部に沿つ
て極板間に差し込まれた隔離板材を上昇及び下降して、
極板の細孔部に充満し、 (3) 隔離板、ペースト板、隔離板、ペースト板‐‐‐
‐‐という具合に放射状に移動し、完全に浸透する迄直
接的に透過していく、経路をとる。第１の経路は隔離板材の長さによつて抑制
され、従つてセルが大きくなるに従つて電解液の吸収に
要する時間が長くなる。第３の経路は極板の密度が隔離
板に比較して高いので遅いものとなる。主要な電解液の
移動は上面及び底面に沿つて圧縮された延長隔離板を通
過し、隔離板のウエブの中間で出合う迄電解液が上昇及
び下降する。これと非常に類似した経路で柱状バツテリ
に電解液が充満されるが、中央空間から移動するのでは
なくセル・パツクの底部に到達する。

前述の電解液の充満法には非常に遅いものがあり、大き
なセルの場合にはセル・パツクの中央部分に浸らない部
分（いわゆる「乾燥帯」）が残る結果となり、この現象
はセルの容量を低下させるばかりでなく、樹枝状短絡に
よる故障が早まり、また、乾燥帯付近が不活性となつて
しまう。

本発明による電気化学的セルは、正及び負極板間に圧縮
され差し込まれる吸収性隔離板と、隔離板及び極板に吸
収される制限された量の電解液とから成るセル・パツ
ク、そしてセル・パツクを収納し該セル・パツクの端部
と隣接接触する位置に壁部を有する容器を含む。本発明
による改良は、セル・パツクと容器の隣接壁部との境に
形成されたチヤンネル手段であり、該手段によつて少な
くともセルに電解液を満す間に、セル・パツク内に電解
液がほぼ均一に分布するのを促進する少なくとも１つの
通路が設けられる。更に、バツテリの過充電等の異常状
態時にセル・パツクから一時的に放出される電解液は、
チヤンネルの通路に導かれ正常な充電等が開始されたと
き再び均一に分布される。

本発明を以下実施例に従つて詳細に説明する。

最初に、第１乃至第５図を参照すると、円筒状鉛蓄電池
セル１０が示され、該セルはジヤー１４とその開口を蓋
１６で密封した耐酸性容器にほぼぴつたり入れられたら
せん状に巻かれた（ロールカステラ状の）セル・パツク
１２を有する。正及び負端子は図示するように夫々蓋か
ら突き出している。

らせん状に巻かれたセル・パツク１２（詳細は、例えば
米国特許第４，１１２，２０２号の第８図に示される）
は、導電グリツド２４に付着した多孔性で電気化学的に
活性のペースト材２２から形成される反対極性の極板１
８、２０を有する。このグリツドは、穴のあいた鋳造又
は精錬された高水素過電圧鉛、あるいは複合グリツドか
ら形成するのが望ましい。反対極性板間に差し込まれる
圧縮性隔離板材２６は、極板の上方及び下方端部を越え
て伸びる端部延長部２８、２８′を有する。これらのセ
ル・パツクの延長縁部は、ジヤーの底壁部３０と接触し
及び／又は蓋１６の底面３２と接触している。セル・パ
ツクは容器よりも大きい方が望ましく、これによつて上
部及び底部の隔離板延長部２８及び２８′、そして望ま
しくは外側の隔離板包み（容器側面に隣接）が容器内に
圧縮された状態でおかれ、耐震性に適することになる。
セル・パツクには軸状空間３４が貫通している。

ジヤー１４及び蓋１６は、必要であれば外部のより大き
な金属容器等及び外部蓋の中に入れてもよい。これら及
び他の部分、例えば、板とポストとの接続、ブンゼン・
バルブ通気孔４１、電解液フイルタ孔４２等は米国特許
第４，２１６，２７７号に詳細に示される。

本発明によれば、セル・パツクの底端部延長部２８とジ
ヤーの底面３０との間にチヤンネル３６が設けられ、該
チヤンネルは極板と隔離板の端部を横切る方向に伸びて
いる。円筒状セル・パツクの場合、第１図に示すよう
に、複数のチヤンネル３６が中心に位置するチヤンネル
即ちマニホールド４０から放射状に伸び、連続した指状
の通路３８が設けられる。この通路は、中央空間３４と
つながり、従つてフイルタ孔４２とも連絡しているので
電解液がセル・パツクの底端部の大部分に送られるのを
妨げられることがない。酸又は他の電解液が中央空間３
４に入れられ各チヤンネルに放射状に分散するとき、電
解液はセル・パツク延長部２８のすべての層と接触し隣
接する極板間に差し込まれた隔離板にほぼ均一に上方に
向つて浸み込む。隔離板は底部に対し適当に圧縮されて
いるので、部分３５はチヤンネル通路に突き出ることに
なる。

同様の態様で、容器の上部１６にも同様のチヤンネル３
６′が設けられ、放射状通路３８′が中央の通気孔４２
と連絡しており、これによつて酸又は他の電解液がセル
・パツクの上部延長部２８′に送られ分散する。従つ
て、電解液は隔離板延長部に均一に分布し、その後極板
間に下方に向つて流れ、セルの下側から上方に浸透して
来た電解液と合わさる。

チヤンネル３６は、電解液を注ぐときの分布通路を与え
るだけでなく、過充電等の異常時にセル・パツクから放
出された電解液の再分布にも使用される。更に、チヤン
ネルは容器の下側の機械的強度を高めることができる。
この点に関し、下部の点３７でドーム又はアーチ状に傾
斜したチヤンネルが望ましい。その理由は、大気圧以上
の圧力で使用されるときセル容器がふくれるのを防止す
る強度が高まるからである。

次に第６図を参照すると、角柱バツテリ４４が示され、
該バツテリは複数の直列接続されたセル４６−１、４６
−２等から成り、所望の電圧及び容量に応じて相互接続
される。セルは単一ブロツク容器４８に入れられ、蓋５
２に差し込んだ（差し込まなくともよい）隔壁５０によ
つて分割される。しかし、蓋５２は下側単一ブロツク容
器４８の開口周辺の空気（液体）漏れを防止する。隔壁
５０がセルを封止せず共通の上部空間がある場合は、単
一の注入口５４が設けられバツテリの作動中再封止ブン
ゼン・バルブ５６によつて閉止される。もし隔壁５０が
各セルを気密的に分離する場合には別々の注入口及びバ
ルブが各セルに必要となる。

各セル、例えば４６−１は、平行に置かれた反対極性の
極板５８、６０と、その間に圧縮して差し込まれた吸収
性隔離板層６２から成る。前述の実施例のように、隔離
板層が、６４、６４′より上に、そして極板端より下に
伸びることができ蓋５２の下側面６６及び容器の内側底
面の表面６８と接触する。セル・パツクの側端と容器壁
との間には空間７０が設けられ、電解液注入時に各セル
の底部に電解液が下降する通路となる（第２図の中央空
間３４と同様に機能する）。

各セルの底部には、極板及び隔離板を横切る方向に伸び
る１つ又はそれ以上のチヤンネル７２が設けられる。次
にこれらの横方向チヤンネルにはマニホールド・チヤン
ネル７４と連絡する側面空間７０から電解液が注入さ
れ、極板及び隔離板の端部に対し長手方向に流れる。こ
のようにして、電解液は各セルの底部に沿つて均一に分
布し、隔離板層と極板に均一に上方に向つて浸透するこ
とができる。

同様に、蓋５２の下側表面には横方向に伸びるチヤンネ
ル７２′と縦方向に伸びるマニホールド・チヤンネル７
４′が設けられる。

第７図に示すように、チヤンネル７４は例えば底部７５
に補強的に設けることができチヤンネル部の強度を高め
ることができる。

第８図に示す実施例では、第６図と同様のバツテリが示
されるが、各セル７６−１、７６−２等は柔軟性の重合
体バツグ７８に収納される。該バツグは上部が開いてお
り、セル間の隔壁の作用をする。各セル、例えば７６−
１は、セル・パツクの上側及び下側の極板端を越えて伸
びる圧縮吸収性の隔離層８４間にはさまれる反対極性板
８０、８２から成る。蓋８６と隔離層の上側延長部８
４′とは隣接接触している。隔離板の下側延長部は柔軟
性重合体バツグ７８のためにセル容器の底部と接触して
いない。セル・パツクは、平行な平坦板、平坦に巻かれ
た板又は他の構造でもよい。

第１０図に示す実施例では、上部蓋８６には極板及び隔
離板の端部を横切つて伸びるチヤンネル８８（通路９０
を画定する）が設けられる。隔離部８９は通路に突き出
している。これらの横方向チヤンネルは次に少なくとも
１つの縦方向に伸びるマニホールド・チヤンネル９２に
よつてさえぎられ、該チヤンネル９２は次に中央電解液
フイルタ通気孔９４（好適なブンゼン・バルブ、図示せ
ず）と連通している。

第９図に示すように、容器の側壁８５に水平方向に伸び
るリブ８７を設けて強度を高め、内部が大気圧以上にな
つたときふくらみを最小にすることができる。

第１１図に示す他の実施例では、チヤンネルにノツチ又
はスロツト９６が容器壁８６ではなく隔離板延長部８
４′に設けられて通路９７を画定する。この実施例で
は、前述の実施例のように、セル・パツクの延長端と容
器の接触壁部との間にチヤンネルが形成される。第１図
乃至第５図及び第６、７図に示す実施例も、容器の壁部
にではなくセル・パツクの延長した隔離材のスロツトを
チヤンネルに設けることができる。

１２．５アンペア時の鉛−酸のらせん状に巻いた円筒状
セルの真空注入にこの技術を使用すると、巻いた素子か
ら成る隔離板延長部の上部及び底部にチヤンネルを設け
た本発明のセル（底部の延長部２８は「＋」の形状に
６．３５mm（1/4インチ）幅で３．１８mm（1/8インチ）
の深さの４分割にし、上部の延長部２８′は「−」形状
に同じ大きさの２分割とする）は、平均約３０秒の充満
時間であつた。これに対し、チヤンネルを有しないセル
は、本発明のセルと同じ量の酸を充満するのに２乃至６
分かかつた。また、本発明のセルは、乾燥帯もなくほぼ
均一に充満し、従来よりも酸の分布がより均一であつ
た。

すべての実施例において、チヤンネル手段（例えば、チ
ヤンネル、ノツチ又はスロツト）は所望の任意の断面を
有し、極板と隔離板の端部が伸びる方向と直角ではない
方向に向いてもよい。例えば、第６図に示す実施例の交
差チヤンネル７２、７４は、セルの一角から対角線方向
に伸びるチヤンネルと対向する角から対角線方向に交差
するチヤンネルで置き換えてもよい。この場合、各隔離
層の延長した端部は、マニホールドの作用も行うチヤン
ネルによつて横切られる。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明の範囲内において、多くの変更及び修正が可能である
ことは当業者には明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の円筒形セルの容器の内側底面の平面図
である。第２図は第１図の２−２方向からの部分的に断面を示す
側面図である。第３図は第２図の３−３に沿つた容器底部のチヤンネル
の部分断面図である。第４図は第２図の蓋の下側からの平面図である（接続リ
ード・ポスト及び極板接続ストラツプは図示せず）。第５図は第４図の５−５に沿つた部分断面図で蓋のチヤ
ンネル部を示す。第６図は本発明の角柱バツテリの一部切断した斜視図で
ある。第７図は第６図の７−７に沿つた底部と同様の他のチヤ
ンネルの部分断面図である。第８図は本発明によるバツテリの他の実施例の部分断面
図である。第９図は第８図の９−９に沿つた拡大断面図で他の特徴
を示す。第１０図は第８図の１０−１０に沿つた部分断面図であ
る。第１１図は第８図の１１−１１に沿つた部分断面図でチ
ヤンネル手段の他の変更例を示す。（符号説明）１０：円筒状鉛蓄電池セル、１２：セル・パツク１４：ジヤー、１８、２０：極板２６：隔離板、３６：チヤンネル４４：角柱バツテリ、５０：隔壁５８、６０：極板、６２：隔離層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正及び負極板間に圧縮して差し込まれる吸
収性隔離板と、隔離板及び極板に吸収される電解液と、
から成るセル・パックと該セル・パックを入れこの端部
と実質上隣接接触する壁部分を有する容器を備えた制限
した電解液の電気化学的セルにおいて、セル・パックの前記端部と容器の接触壁部との間に形成
され、極板と隔離板との端部が伸びる方向を横切る方向
に延長するチャンネル手段であって、少なくとも電解液
でセルを充満する間、セル・パック内の電解液の分布を
ほぼ均一にする少なくとも１つの通路を設けたチャンネ
ル手段を有し、前記隔離板が前記極板の端部を越えて伸び、前記隔離板
が電解液を浸透させる高吸収性多孔質材料からなり、電
解液がセル・パック内の極板の主面全体に接触する、電気化学セル。
【請求項２】前記チャンネル手段が容器の壁部に形成さ
れるへこんだチャンネルによって与えられ、該チャンネ
ルが極板と隔離板との端部が伸びる方向を横切る方向に
走る特許請求の範囲第１項のセル。
【請求項３】前記チャンネル手段が、（セル・パックの
端部を形成する）延長した隔離板端部に形成されるノッ
チによって与えられ、極板の端部が伸びる方向を横切る
方向に走る特許請求の範囲第１項記載のセル。
【請求項４】前記チャンネル手段がセルの一端部及び反
対側の端部に形成される特許請求の範囲第１項記載のセ
ル。
【請求項５】吸収性隔離板を差し込んでロールカステラ
状に巻いた多孔性の正及び負極板から成るほぼ円筒状セ
ル・パックと、該セル・パックの一端又は両端（頂部及
び底部）で極板の端部を越えて伸びる隔離板と、セル・
パックを収納し前記隔離板の延長部と実質上隣接接触す
る壁部を有する容器と、を有し制限した電解液のらせん
状に巻いた円筒状電気化学的セルにおいて、前記隔離板の延長した部分と容器の接触壁部との間の境
界に、極板と隔離板との端部が伸びる方向を横切る方向
に延長するチャンネル手段を形成し、隔離板に対する電
解液の分布を促進するため前記境界に少なくとも１つの
通路を設け、前記隔離板が前記極板の端部を越えて伸び、前記隔離板
が電解液を浸透させる高吸収性多孔質材料からなり、電
解液がセル・パック内の極板の主面全体に接触する、電気化学セル。
【請求項６】前記チャンネル手段が容器の壁部に形成さ
れるへこんだチャンネルによって与えられ、該チャンネ
ルが極板と隔離板との端部が伸びる方向を横切る方向に
走る特許請求の範囲第５項のセル。
【請求項７】前記チャンネル手段がセルの一端及び反対
方向の他端とに形成される特許請求の範囲第５項記載の
セル。
【請求項８】多孔性の正及び負極板とその間に差し込ま
れる圧縮性の電解液吸収多孔隔離板と、極板及び隔離板
の細孔に吸収される制限した量の電解液と、から成るセ
ル・パックを各々が有する複数の相互接続されたセル
と、普通に密封してセルを収納する単一ブロック容器ジャー
及び蓋であって、前記セル・パックの端部とほぼ隣接接
触する前記ジャー又は蓋の壁部を有するジャー及び蓋
と、前記セル・パックの端部と前記容器の接触壁部との間の
境界に形成され、極板と隔離板との端部が伸びる方向を
横切る方向に延長するチャンネル手段であって、バッテ
リの各セル全体に電解液を分布させるため前記境界に少
なくとも１つの通路を設けるチャンネル手段と、を有
し、前記隔離板が前記極板の端部を越えて伸び、前記隔離板
が電解液を浸透させる高吸収性多孔質材料からなり、電
解液がセル・パック内の極板の主面全体に接触する、角柱形バッテリ。
【請求項９】各セル・パックが上部開口の重合体バッグ
に入れられ、チャンネル手段がセル・パックの頂部と容
器の蓋との間の境界に形成される特許請求の範囲第８項
記載のバッテリ。
【請求項１０】前記チャンネル手段が容器壁に形成され
るへこんだチャンネルによって与えられ、該チャンネル
が極板と隔離板との端部が伸びる方向を横切る方向に走
る特許請求の範囲第８項記載のバッテリ。
【請求項１１】前記セルの頂部が共通のガス空間で相互
接続される特許請求の範囲第８項記載のバッテリ。