JPH07142084A - 鉛蓄電池の組立て方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性及び経済性があり、ヒートシールや接
着剤を用いてフレームを互に連続的に接合するよりも早
いモジュール式鉛蓄電池の組立て方法の提供。 【構成】 モジュール式の組み換え型の鉛蓄電池を組み
立てる方法。この方法は、電気化学的に活性な極板を支
持する少なくとも２つのフレームを、これら極板が相互
に所定の間隔をおくように積み重ね溶接するが、それら
の間に隔離体を置く。隔離体が隣接する極板の間に圧縮
された状態で配置されるように、これらフレーム及び隔
離体を積層する。隔離体が圧縮された状態にある間に、
これらフレームを相互に連続的に震動溶接する。震動溶
接の間に極板によって隔離体の磨耗を減らすに有効な状
態に圧縮された所定の厚さを、この隔離体は有する。こ
の隔離体は、電解質の存在下に圧縮されていない状態を
呈し、完成された電池中で極板に接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池の組立て方
法、特に、それに含まれる熱可塑性フレームを振動溶接
して接合する方法を用いるモジュール式鉛蓄電池の組立
て方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】モジュール式の多セル電池はＳＬＩ自動
車用鉛蓄電池用の旧式の設計から完全に異なったものと
なっている。旧式の設計は個々のセル小室に分割された
予備成形されたコンテナーを組み入れる。電池の極板及
び隔離体は別々に形成され、組み立てられ、次いで電池
の組立ての間にセル小室中に挿入される。

【０００３】しかしながら、モジュール式の電池設計、
例えば米国特許出願Ｎo.７６２，８１４（１９９１年９
月１７日出願、１９９３年１０月２６日に米国特許Ｎo.
５，２５６，５０２として発行される予定）、Ｔ．Ｃｌ
ｏｕｇｈ等の米国特許Ｎo.５，０６８，１６０、Ｗ．Ｍ
ｃＤｏｗｅｌｌの米国特許Ｎo.４，２３９，８３９及び
４，２０９，５７９並びにＷ．ＭｃＤｏｗｅｌｌの米国
特許Ｎo.４，０２２，９５１及び３，９４１，６１５
は、予備成形されたコンテナーを持っていない。その代
わり、このコンテナーは熱可塑性プラスチックのフレー
ムの集合体を相互に接合することにより形成される。

【０００４】より詳しくは、モジュール式の鉛蓄電池
は、複数の比較的薄い、一般に長方形のプレハブの熱可
塑性プラスチックフレームから予備組み立てされる。幾
つかのフレームは電気化学的に活性なバッテリー極板を
支持し、幾つかの設計においては、他のフレームは隔離
体材料を支持する。電池の組立ての間に、フレームは相
互に積み重ねられ接合されて、交互の極板フレーム及び
隔離体フレームを２つの末端フレームでサンドイッチし
た組立て品を作りだす。それらの接合された状態におい
て、フレームの集合体は電解質の漏れ出しのないコンテ
ナーを形成する。

【０００５】幾つかの設計において、フレームは、フレ
ームの周辺部材を横切って伸びる多数の仕切りリブを有
する。電池がフレームから組み立てられるときは、フレ
ームの周辺部材は相互に接合されて電池コンテナーを形
成する。仕切りリブは相互に接合されて隣接する極板支
持フレームの間に複数のセルを画定するデバイダーを形
成する。

【０００６】フレームの全体の積み立て体を、同時に単
一の誘導又は電導ヒートシール操作によって接合するこ
とは可能である。しかしながら、そのような方法は、フ
レームのシーリング領域の近くに金属の導電体又は誘導
子を含むことが必要となり、フレームをより高価なもの
とする。従って、実際問題として、仕上げられた電池に
おけるセルデバイダーを形成する仕切りリブを有するモ
ジュール式のフレームは、相互に連続的に接合されねば
ならない。即ち、２つのフレームを相互にシールし、第
３のものを最初の２つにシールし、第４のものを最初の
３つにシールし、云々ということになる。

【０００７】例えば、ホットプレート又は集中された赤
外線でヒートシールするようなモジュール式のバッテリ
ーフレームを連続的に接合する一般的な方法が多数存在
する。しかしながら、ヒートシール法では比較的多量の
プラスチックが融解する。従って、部品が固まらなけれ
ばならない比較的長い冷却期間があり、モジュール式の
電池フレームを連続的にヒートシールするのは比較的遅
い。

【０００８】このフレームは、エポキシ、ホットメルト
及び他の電解質に鈍感な溶媒並びに電池を製造するのに
従来用いられてきた接着剤のような溶媒又は接着剤で接
合できる。しかしながら、モジュール式電池は多数のシ
ールを必要とする。例えば、モジュール式の電池は約１
０〜７０又はそれ以上のフレームを含む。溶媒又は接着
剤のビード（ｂｅａｄ）を配置して全ての必要なシール
を形成するのは比較的遅く、接着剤又は溶媒それ自体は
通常比較的高価であり、環境に有害である。

【０００９】他の選択肢として超音波溶接がある。しか
しながら、一般的なモジュールフレームの大きさが与え
られたとき、そのような操作を行う為に用いられる超音
波ホーン（ｈｏｒｎ）は、比較的大きくなければなら
ず、比較的高いエネルギーを持たなければならず、充分
な大きさのホーン及びエネルギーは、電池の大量組立て
に用いるに充分耐えられない。

【００１０】更に他の方法は、フレームを相互に振動溶
接することを含む。例えば、そのような方法において
は、２つのフレームを相互に相隣るように配置し、相互
に軽く押しつける。フレームの１つを固定し、他を、こ
れらフレームが相互に接触する平面内で線状に又は環状
に機械的に振動させる。この振動はプラスチックをフレ
ームの間の境界で融解させ、冷却するとフレーム間に溶
接を形成する。その後、溶接されたフレームの積み重ね
に、追加のフレームを振動溶接して、フレーム組立て体
の完成に至る。

【００１１】一般に、振動溶接は信頼性が高く、そして
有効にフレームを接合して多数のデバイダーを有する漏
れのないコンテナーにすることができる。冷却期間は非
常に短く、従って、振動溶接は連続的ヒートシール法よ
りも早い。振動溶接は、また、接着剤を用いるよりも早
く、安価である。従って、震動溶接は満液型（ｆｌｏｏ
ｄｅｄ）モジュール式電池の製造に使用されて成功して
きた。

【００１２】しかしながら、本発明者らは、震動溶接法
によって組み立てられた組み換え型の（ｒｅｃｏｍｂｉ
ｎａｎｔ）モジュール式電池は短絡を示すことを見いだ
した。この短絡は、震動溶接の間に起こる隔離体の損傷
によるものと考えられる。従って、酸素−組み換え型
の、バルブで調節された電池の電気化学では、満液型電
池における隔離体に較べて隔離体の何らかの修正が必要
である。満液型電池において、隔離体は比較的薄く、理
想的には活性極板の表面と接触しない。

【００１３】しかしながら、組み換え型の電池において
は、隔離体と電極板の表面との間にしっかりした接触が
なければならない。というのは、この接触は酸素を再結
合の為に正極から負極へ移送することを助け、極板と電
解質の間の効率的な電気化学的な連絡を確保するからで
ある。

【００１４】旧式のデザインを有する組み換え型電池に
おいて、完成した電池において極板を分離する距離に関
して隔離体を幾分オーバーサイズにすることによって密
接な接触が得られる。組立ての間、オーバーサイズの隔
離体を一連の極板の間に置き、極板を相互に圧縮し、ス
トラップに溶接し、バッテリーコンテナー中に入れ、完
成された電池において隔離体を圧縮された状態とする。
この圧縮された、オーバーサイズの隔離体は隔離体を極
板の表面と密に接触させるある量の圧力を提供する。

【００１５】しかしながら、組み換え型モジュール式電
池を組み立てる震動溶接法を用いようとすると、発明者
らは、オーバーサイズの隔離体材料及び極板間の接触が
隔離体材料にひどい損傷を与え、電気化学的に活性なペ
ーストを隔離体中に埋め込む事を見いだした。このこと
は、セルの短絡をもたらす。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、信頼性があって経済性があり、ヒートシールや接着
剤を用いてフレームを相互に連続的に接合するよりも早
いモジュール式鉛蓄電池の組立て方法を提供することで
ある。これに関連し、より具体的な目的は、隔離体を損
傷することなくフレームを相互に震動溶接することによ
り、セルデバイダーを有する組み換え型モジュール式電
池を組み立てる方法を提供することである。

【００１７】本発明のこれらの及び他の目的は、以下の
詳細な説明を読み、図面を参照すれば、当業者に明らか
となろう。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明
は、モジュール式の組み換え型の鉛蓄電池を組み立てる
方法を提供する。この方法は、電気化学的に活性な極板
を支持する少なくとも２つのフレームを含む複数の熱可
塑性プラスチックフレームを提供することを含む。これ
らフレームは、これら極板が相互に所定の間隔をおくよ
うに積み重ねられ溶接される様に適合されている。１又
はそれ以上の隔離体も提供される。この隔離体は、それ
らの厚さが所定の距離に等しいか又はそれより大きい、
圧縮されていない状態、及び圧縮された状態を有する。

【００１９】隔離体が隣接する極板の間に圧縮された状
態で配置されるように、これらフレーム及び隔離体は積
層される。次いで、隔離体が圧縮された状態にある間
に、これらフレームは相互に連続的に震動溶接される。

【００２０】震動溶接の間に極板によって隔離体の磨耗
を減らすに有効な状態に圧縮された所定の厚さを、この
隔離体は有する。この隔離体は、電解質の存在下に圧縮
されていない状態を呈し、完成された電池中で極板に接
触する傾向も有する。

【００２１】本発明は、隔離体を剥離性のバインダー、
好ましくは電解質感応性バインダーによって圧縮された
状態に維持する方法も提供する。

【００２２】従って、本発明はモジュール式の組み換え
型鉛蓄電池を組立てるための経済的な方法を提供するこ
とが理解されよう。重要なことは、隔離体の圧縮されて
いない及び圧縮された厚さが上述のように選ばれるので
隔離体と電極の間の接触は完成された電池で達成され、
さもなければ震動溶接の間に生じたであろう損傷が避け
られる。更に、モジュール式のフレームが、セルデバイ
ダーを形成する為に溶接しなければならない仕切りリブ
を持っているときでも、この新規な方法を用いうる。

【００２３】図１は、本発明方法によって製造しうるモ
ジュール式多セル電池を示す。ここに見られるように、
電池１０は一般的にしっかりした長方形のコンテナー１
１とカバー１２を有する。１対の上部端子１３及び１対
の側部端子１４がカバー１２を通して突き出しており、
適当な母線及び結線により電池１０の内部セルに接続さ
れている。この電池にはハンドル１５も備えられてい
る。

【００２４】ここに示された電池１０の幾つかの態様を
以下に更に論じよう。しかしながら、本発明の組立て方
法から引き出される充分な利益を説明する為に、電池１
０が組み換え型の鉛−酸電気化学を利用するように適合
されていることを除いて、電池１０のデザインは上述の
引用例’８１３出願に開示されたのと同じである。従っ
て、電池１０は適当な圧力開放システム（図示していな
い）を含む。そのような種々のシステムは当業者に公知
であり、ここに開示された方法により製造される電池の
中に組み込むことができる。組み換え型で満液型の鉛−
酸化学に共通なデザインの他の詳細及びその変形は、’
８１３出願に開示されており、その開示内容をここに引
用して記載に含める。

【００２５】電池１０は、’８１３出願に開示されてい
るように、他のモジュール式の電池のデザインに対して
種々の利点を有しており、そのような理由でそれは好ま
しい。しかしながら、本発明は広範な種類のモジュール
式電池を製造するのに適していることが理解されよう。
例えば、本発明は組み換え型双極性モジュール式電池を
組み立てるのに用いうる。

【００２６】フレームを相互に置いたとき望ましい溶接
表面を提供するように設計された複数のモジュール式フ
レームから電池を組み立てる方法を提供する。これに従
えば、図２に示すように、電池１０はフレーム組立て品
１６を含む。このフレーム組立て品１６は、１対の末端
フレーム２０、７個の端子極板フレーム３０、１３個の
隔離体フレーム４０、及び７個のフローター（ｆｌｏａ
ｔｅｒ）極板フレーム５０（それらの全てを示してはい
ない）を含む。フレーム２０、３０、４０、５０は次の
順序で配列されている：（１）末端フレーム２０；
（２）端子極板フレーム３０、隔離体フレーム４０、フ
ローター極板フレーム５０及び隔離体フレーム４０の６
回繰り返したもの；並びに（３）他の端子極板フレーム
３０、他の隔離体フレーム４０、他のフローター極板フ
レーム５０及び他の他の末端フレーム２０。これでフレ
ーム組立て品１６は全体で２９フレームから構成されて
いる。フレーム２０、３０、４０、５０は相互に震動溶
接されてフレーム組立て品１６はコンテナー１１及び複
数の内部セルを画定する。それらの全てを以下により詳
細に説明する。

【００２７】これらに調和して、フレーム２０、３０、
４０、５０は熱可塑性材料から作られており、電池に用
いるために適しているそのような材料は知られており、
本発明に用いうる。その様な材料は、充填されていない
又はガラスで充填されたポリプロピレンホモポリマー及
びコポリマー、ポリエチレン、ポリフェニレンエーテ
ル、ポリフェニレンサルファイド、アクリロニトリル−
ブタジエン−スチレンコポリマー、ポリ塩化ビニル、ア
クリル樹脂を含む。実際、充分な強度、剛性、酸及び酸
化に対する抵抗性、及び鉛−酸環境への適合性を持ち、
震動溶接に感応性である（震動溶接ができる）どんな熱
可塑性材料も用いうる。

【００２８】末端フレーム２０は、コンテナー１１の末
端壁を提供するように適合されている。従って、図２及
び３に示されているように、末端フレーム２０は一般に
長方形の板である。フレーム２０の周辺領域２１は、図
３に示されているように幾分大きくしてある。鉛直周辺
領域２１は溝を画定している。末端フレーム２０は、ま
た、５つの仕切りリブ２２を持ち、末端フレーム２０の
内表面に沿って鉛直に伸び、鉛直の溝を画定している。
更に以下に詳述するように隣接する凸縁と共同して、こ
れら溝はフレーム組立て品１６の組立て及び溶接の助け
となる。

【００２９】端子極板フレーム３０は、最終的には電池
の端子に接続される１又はそれ以上の電気化学的に活性
な極板を支持するように適合されている。図示の電池１
０は、図２及び４に最も良く見られるように、端子極板
フレーム３０は、４つの周辺部材３１を有する一般に開
かれた長方形のフレーム構造体を含む。この端子極板フ
レーム３０は、２つの水平な周辺部材３１の間に垂直に
伸びる５つの仕切りリブ３２を持っている。鉛直な周辺
部材３１及び仕切りリブ３２には凸縁が設けられてお
り、これは隣接するフレーム中の溝と共同してフレーム
組立て品１６の組立てを便ならしめている。

【００３０】図示の電池１０中の各端子極板３０は、６
つの電気化学的に活性な極板３３、３つの正極及び３つ
の負極を支持している。前記極板３３は鉛合金網３４を
含み、これは集電装置として働き、フレーム３０中に支
持されている。前記網３４は仕切りリブ３２ｂ及び３２
ｄを通して伸びているが、仕切りリブ３２ａ、３２ｃ及
び３２ｅを通して伸びていない。この網は１対の端子タ
ブ３５に接続されている（図示していない）。この端子
タブ３５は、網３４及び母線（図示していない）の間
の、最終的には端子１３、１４への電気的接続を提供す
る。前記網３４は適当な電気化学的に活性なペーストで
被覆されて極板３３を完成している。

【００３１】しかしながら、極板の正確な構造は好みの
問題であることが理解されよう。広範な種々の極板の形
状、集電装置及び電気化学的に活性なペーストは、当業
者に公知であり、本発明において有利に使用できる。例
えば、上に論じたような疑似双極性の構成の６つより多
くの又は少ない極板を支持するように、極板フレームは
設計されてもよい。前記極板フレームは１又はそれ以上
の双極性極板を支持するものであってもよく、この場
合、網の集電装置は連続的な集電装置に置き換えられる
であろう。

【００３２】隔離体フレーム４０は、隣接する極板間の
隔離体材料のシートを支持するように適合される。従っ
て、図示の電池１０において、図２及び５に最もよく見
られるように、隔離体フレーム４０は一般に４つの周辺
部材４１を有する開かれた、長方形のフレーム構造体を
含む。この隔離体フレーム４０は、２つの水平な部材４
１の間に鉛直に伸びる５つの仕切りリブ４２も持ってい
る。鉛直な周辺部材４１及び仕切りリブ４２は溝を画定
し、これは隣接するフレームの凸縁と共同してフレーム
組立て品１６の組立てを便ならしめている。

【００３３】各隔離体フレーム４０は、隔離体４３を支
持し、これは、一般に、極板間の電気化学的連絡を提供
するが極板が相互に直接に接触するのを防ぐように適合
されている。この隔離体は、本発明の重要な態様に従え
ば、圧縮された状態と圧縮されていない状態とがあるよ
うに選択され、加工される。結局、以下に詳細に述べる
ように、隔離体への損傷無しにフレームは震動溶接され
うる。

【００３４】前記フローター極板フレーム５０は、１又
はそれ以上の電気化学的に活性な極板を支持するように
適合されている。図示の電池１０におけるフローター極
板フレーム５０は、フローター極板フレーム５０が端子
極板フレーム３０の端子タブ３５のような端子タブを持
っていない他は、端子極板フレーム３０と実質的に同じ
様にして構築される。より詳しくは、図２及び６に最も
良く見られるように、各フローター極板フレーム５０
は、４つの周辺部材５１を有する一般に開かれた長方形
のフレーム構造体を含む。このフローター極板フレーム
５０は、２つの水平な周辺部材５１の間に垂直に伸びる
５つの仕切りリブ５２を持っている。鉛直な周辺部材５
１及び仕切りリブ５２には凸縁が設けられており、これ
は隣接するフレーム中の溝と共同してフレーム組立て品
１６の組立てを便ならしめている。

【００３５】各フローター極板フレーム５０は、６つの
電気化学的に活性な極板５３を支持し、この極板は電気
化学的に活性なペーストで被覆された網状集電装置５４
を有している。この網５４は仕切りリブ５２ａ、５２ｃ
及び５２ｅを通って伸びている。しかしながら、端子極
板３０と同様に、フローター極板フレーム５０の具体的
な極板の形状、集電装置、及び活性ペースト材料は設計
上の選択の問題である。

【００３６】一般に、組み換え型のモジュール式電池
は、所定の順序にある所定の配列のフレーム２０、３
０、４０、５０を連続的に震動溶接することにより組み
立てうる。しかしながら、フレームの具体的な数、形
状、及び順序は、モジュール式電池の設計基準に依存し
て変化させうる。例えば、電池はより多数の又はより少
数のフレームを含んでいてもよいし、フレームはより多
数の又はより少数の仕切りリブを有していてもよい。本
発明は、種々のデザインのモジュール式電池を組み立て
るのに用いうる。

【００３７】例えば、図示の電池１０において、末端フ
レーム２０を最初に端子極板フレーム３０に震動溶接
し、この際、末端フレーム２０中の溝及び端子極板フレ
ーム３０中の凸縁は、これらフレームの方向を合わせ、
溶接を便利にする。凸縁及び溝はこの目的に合致するど
んな形状をしていてもよく、そのような凸縁及び溝又は
それらの均等物は、好ましくは隣接するフレームに設け
られる。しかしながら、隣接するフレームの隣接する表
面は平坦であってもよく、また、震動溶接に適した他の
いずれかの形状をしていてもよい。

【００３８】次いで、先に溶接されたフレーム２０、３
０に、隔離体フレーム４０が震動溶接され；先に溶接さ
れたフレーム２０、３０、４０に、隔離体フローター極
板フレーム５０が震動溶接され；先に溶接されたフレー
ム２０、３０、４０、５０に、隔離体フレーム４０が震
動溶接され；同様にしていって最後にフレームの全体の
配列が相互に溶接されてフレーム組立て品１６を形成す
る。この溶接された状態において、コンテナー１１の２
つの末端は末端プレート２０で形成される。コンテナー
１１の２つの側面と底はフレーム２０、３０、４０、５
０の周辺部材２１、３１、４１、５１から形成される。
フレーム２０、３０、４０、５０の仕切りリブ２２、３
２、４２、５２は、コンテナー内のデバイダーを形成
し、これは極板３３、５３と共に複数のセルを画定し、
この中に反対の極性の１対の極板３３、５３が隔離体４
３によって隔離されて存在する。

【００３９】フレーム組立て品１６を作った後、各セル
に電解質充填孔が存在できるように、フレーム組立て品
１６の頂部に電解質充填孔をドリルで穴開けする。これ
に代えて、フレーム組立て品を作り終わった後に電解質
充填孔がその中に形成されるように、このフレームに適
当な切除部を設けてもよい。その後、端子の接続を行
い、電解質を各セルに加えてもよい。次いで、適当な端
子及び圧力開放システムを有するカバーを設ける。この
圧力開放システムは電解質充填孔と繋がっていてもよ
い。他の部品、例えば、ハンドルも設けられる。しかし
ながら、このフレーム組立て品を完成された電池に仕上
げる他の方法も公知であり、用いうる。

【００４０】本発明の重要な態様によれば、フレーム
は、電気化学的に活性な極板を支持し、相互に所定の間
隔をおいて配置されるように適合されている。隔離体は
その厚さが極板間の所定の距離に等しいか又はより大き
いようなサイズとされる。従って、完成した電池では、
オーバーサイズの隔離体が、組み換え型電池に要求され
るように、極板に密に接触することが理解されよう。し
かしながら、もし、隔離体をそのような条件下に震動溶
接するならば、隔離体の損傷が起こるに違いない。

【００４１】即ち、電池の隔離体材料は比較的脆いので
ある。隔離体が隣接する極板と接触しているときは、そ
れはその極板をすり減らす。このすり減らしは隔離体を
損耗して、薄い局所を作り、これは、さもなければ隔離
体が提供する物理的隔離の度合いを減らす原因となる。
活性材料もこの隔離体に埋め込まれる。この種の損傷
は、電池の端子からの放電の代わりに、隔離体を通して
セルの電圧を短絡させる恐れをより大きくさせる。

【００４２】しかしながら、本発明によれば、電池の組
立ての間、隔離体は圧縮された状態で提供され、隔離体
がその圧縮された状態を維持している間にフレームの溶
接が行われる。より具体的に言えば、隔離体の圧縮され
た厚さは、好ましくは極板の所定の間隔よりも小さいの
で、震動溶接の間の隔離体と電池極板との間の接触は、
全部ではないにしても、殆どが避けられる。勿論、隔離
体と極板との間の比較的軽い接触は隔離体に僅かな損傷
を引き起こすか又は全く引き起こさない。いずれにせ
よ、圧縮された隔離体の厚さは、さもなければ震動溶接
の間に起こるであろう隔離体の損傷が許容できる水準ま
で減じられるようなサイズにされる。

【００４３】従って、図示の電池１０において、隔離体
４３は約７０〜８０％のグラスマイクロファイバーと残
りポリプロピレン及びポリエチレンテレフタレートマイ
クロファイバーとからなる不織布から作られる。前記不
織布はＢｅｒｎａｒｄ Ｄｕｍａｓ Ｓ．Ａ．，Ｆｒａ
ｎｃｅ（種々の厚さで入手できる６０００シリーズの隔
離体材料）から商業的に得られた。この種の隔離体材料
はフランス公開明細書Ｎo.Ａ１ ２６７７６７２に、よ
り詳細に記載されている。この文献は、一般に、グラス
マイクロファイバー及び２種の合成繊維を含む隔離体材
料を開示しており、第１の合成繊維は、好ましくはポリ
エステル、例えばポリエチレンテレフタレートであり、
第２の合成繊維は非結晶性コポリマーであり、ここに、
前記２種の合成繊維は、隔離体材料の高周波溶接ができ
るように特定の軟化点を有する。

【００４４】完成されたフレーム組立て品１６における
電極板３３、５３の間の距離は約５０ミル（１．２７m
m）に指定される。従って、隔離体４３の厚さは、圧縮
されていない状態において、約６０ミル（１．５２mm）
である。それは、一般に、電極板間の距離よりも約１５
〜３０％厚いであろう。しかしながら、図７に示される
ように、隔離体４３は、その厚さが電極板の間に設定さ
れる間隔、即ち約５０ミル（１．２７mm）より小さくな
るようにフレームの震動溶接の前に圧縮される。

【００４５】より詳しくは、隔離体４３を構成する材料
は、この材料が圧縮された後比較的短期間に膨張するこ
とが観察された。しかしながら、この僅かな初期の膨張
の後、この隔離体材料は、その圧縮された状態を無限に
（ｉｎｄｅｆｉｎｉｔｅｌｙ）維持する。従って、この
隔離体４３は当初厚さ約３５ミル（０．８９mm）に圧縮
されるが、短期間の僅かな膨張の後、圧縮された厚さは
約４０ミル（１．０２mm）を呈する。

【００４６】この隔離体４３がその圧縮された状態に維
持されている間にフレーム３０、４０、５０の全ての溶
接が行われる。従って、圧縮された状態にある隔離体４
３の厚さ及び極板の間の間隔は上述のように調節されて
いるので、フレーム３０、４０、５０が相互に連続的に
溶接される間、隔離体４３及び極板３３、５３の間に殆
ど又は全く接触がないであろう。この有意の接触がない
ので、さもなければ震動溶接の間に起こったであろう隔
離体４３の損傷は排除される。

【００４７】一旦、フレーム組立て品１６が完成され、
電解質がセルに加えられるところまで電池の組立てが進
行すれば、隔離体４３は、電解質の存在下に膨張して、
非圧縮状態を呈することが観察された。隔離体の厚さ
は、その非圧縮状態において、極板間の距離に等しいか
又は大きい様に調節されているから、隔離体４３及び極
板３３、５３の間に密接な接触が確立され維持される。

【００４８】隔離体は、上述のように、不織ガラス及び
合成マイクロファイバーから構成されている。この材料
は、セルの電気化学における隔離体の機能の点及び本発
明によるモジュール式電池の製造を便利にする点の両方
から、優れた性能を与えることが見いだされた。この材
料は低い電気抵抗性、高い酸化抵抗性、比較的高い引っ
張り強度を持ち、ヒートシールできる。これはまた、セ
ルの組み換え型電気化学的充電及び放電に必要な量の電
解質を保持するに充分吸収性である。

【００４９】しかしながら、専らグラスマイクロファイ
バーから構成されている材料、及びグラスマイクロファ
イバーと他のポリエステル、ポリオレフィン、又は他の
合成マイクロファイバーとを含む材料を含む他の種類の
隔離体材料が知られていることを理解すべきであろう。
前記Ｂｅｒｎａｒｄ−Ｄｕｍａｓ隔離体材料に類似の圧
縮性能を有するものが好ましい。他の隔離体材料はフレ
ームの震動溶接を許容するに充分長い間圧縮された状態
を維持しないかも知れない。しかしながら、そのような
材料は、剥離性バインダーによって圧縮された状態に維
持でき、従って本発明に有利に使用できる。

【００５０】例えば、隔離体材料を澱粉溶液で処理し、
圧縮された状態で乾燥し、隔離体を乾燥された状態に維
持してもよい。震動溶接が終了し電池に電解質を加える
と、電解質は澱粉を解体し、この隔離体は膨張して極板
と接触するようになる。他の電解質感応性バインダー、
即ち、電解質と接触すると溶解するか又は接着性を失う
バインダーも用いうる。但し、それら又は何らかの反応
生成物が、そこに存在する量で、セルの電気化学を許容
できない程度まで阻害するものであってはならない。そ
のようなバインダーの例としては、ポリビニルアルコー
ル、蔗糖、リグニンのような水に溶解性又は分散性のバ
インダーを含む。電解質によって解体されるホットメル
ト又は溶媒ベースの接着剤も、そのような目的のために
隔離体材料に適用できよう。

【００５１】電解質によって剥離されるものに加えて、
熱、スチーム、溶剤又は薬剤と接触したとき、溶解する
か又はその接着性を失うバインダーも用いうる。剥離性
バインダー及び剥離剤はセルの電気化学を許容できない
程度に阻害するものであってはならない。しかしなが
ら、もし剥離性バインダーが使用されるのであれば、電
解質感応性バインダーが好ましい。それは電解質がいず
れにせよセルに加えられるからであろう。

【００５２】このバインダーは、液体の溶液又は分散液
としてスプレーにより又は隔離体材料に浸漬することに
より適用することができる。この隔離体はバインダーを
通して含浸させることができるが、隔離体の中心部のバ
インダーは、隔離体の表面に近いバインダーと同様に容
易にその接着性を失わないであろうことを認識すべきで
ある。もし、電解質がセルに加えられたとき、残留バイ
ンダーが隔離体の膨張を阻害するのであれば、バインダ
ーを、電解質又はバインダーを剥離するのに用いられる
薬剤が容易に到達できる隔離体の表面領域にのみ加える
のが好ましい。これに代えて、それが組み立ての間隔離
体の圧縮された状態を維持し、電解質を加えてバインダ
ーを剥離したとき隔離体を膨張させるに充分なものであ
れば、キルティング様に隔離体の限定された領域にバイ
ンダーを適用することができる。

【００５３】隔離体材料は、一般に計量で柔軟なもので
あることが理解されよう。バインダーを適用すると、一
般に隔離体材料を剛性にし、組み立て工程においてその
取扱いを便利にするから、バインダーの使用はその理由
からも好ましい。

【００５４】加えられるバインダーの量は、選ばれたバ
インダー及び隔離体材料のレジリエンスに、主に依存し
て幾分変わるであろう。

【００５５】隔離体は、組み立ての種々の段階の望みの
段階でいずれかの適当な手段により機械的に圧縮されう
る。例えば、隔離体材料のシートは、一対の相対する間
隔を開けたローラーの間に通過させうる。もし、図示の
電池１０に示すように隔離体をフレーム上に支持するの
であれば、隔離体の圧縮は、それをフレーム上に乗せる
前に行うことができる。しかしながら、例えば適当に設
計した極板によって、隔離体はそれをフレーム上に乗せ
た後に圧縮することができる。もし、隔離体が、プレハ
ブのフレームに接着されるか又は固定されるのでなく、
熱可塑性プラスチックフレーム中に成形されるのであれ
ば、圧縮は成形過程の間に行いうる。即ち、金型がフレ
ームの成形の為に組み合わされたとき、隔離体を圧縮す
る相対する間隔をおいた表面を提供するようにこの金型
が設計されていてもよい。これによって別々の圧縮ステ
ップが排除されるので、隔離体材料中にバインダーを入
れる必要がないときは、この方法は好ましい。しかしな
がら、もし隔離体材料を圧縮された状態に維持するため
にバインダー材料が必要であるのなら、隔離体材料をフ
レーム上に又はその中に配置する前に処理し圧縮するこ
とが、一般により容易でありより有効であろう。

【００５６】隔離体がフレームの成形の間に圧縮される
のであれば、これは困難であり、実際的でないであろう
が、本発明者等は、隔離体４３を構成するＢｅｒｎａｒ
ｄ−Ｄｕｍａｓ隔離体材料は、機械的圧縮の間に水で湿
潤されているのが好ましいことを見いだした。水は繊維
を滑らかにし、圧縮及び震動溶接の間の繊維の破損を少
なくし、この材料を圧縮された状態に維持する助けとな
るものと考えられる。従って、セルの電気化学を阻害し
ない潤滑効果を有する他の液体も用いうる。

【００５７】圧縮過程、少なくともそのように識別でき
る又は必然的に意図された圧縮過程を経ることなく電解
質との接触により膨張する隔離体材料が得られるか又は
製造されることを理解すべきであろう。これは、この材
料の詰め込み又は輸送の間に生ずる圧縮から生ずるか、
又はこの材料を製造するのに用いる過程に固有のもので
ありうる。しかしながら、電極板との接触を確保するの
は完成された電池中の電解質の存在によって隔離体が呈
する厚さであり、震動溶接の間の損傷を最小にするのは
隔離体の厚さが減っていることであるから、本発明にと
っては、そのような材料は、隔離体材料の製造の間又は
電池の組み立ての間にそれと識別できる圧縮行為が無い
としても、「圧縮された」及び「圧縮されていない」状
態を持つと考えられる。

【００５８】本発明をその特別の具体例によって主に開
示し、論じてきたが、それに限定しようとするものでは
ない。他の修正及び具体例は当業者にとって明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法により製造しうるモジュール式の鉛
蓄電池の透視図。

【図２】図１に示したモジュール式鉛蓄電池の集合体の
部分的分解組立図で示した透視図であり、本発明方法を
用いて相互に溶接したモジュール式フレームの集合体を
示す。

【図３】図２に示した組み立て体の一部を構成する末端
フレームの透視図。

【図４】図２に示した組み立て体の一部を構成する端子
極板フレームの透視図。

【図５】図２に示した組み立て体の一部を構成する隔離
体フレームの透視図。

【図６】図２に示した組み立て体の一部を構成するフロ
ーター極板フレームの透視図。

【図７】図３〜６に示したフレームの図３〜６の７−７
断面図であり、特に、これらフレームが積み重ねられて
おり、その中の隔離体が圧縮された状態にあるものを示
す。

【符号の説明】

１０…電池 １１…コンテナー １２…カバー １３…上部端子 １４…側部端子 １６…フレーム組立て品 ２０…末端フレーム ２１…フレーム２０の周辺領域 ２２…フレーム２０の仕切りリブ ３０…端子極板フレーム ３１…端子極板フレームの周辺部材 ３２…端子極板フレームの仕切りリブ ３３…電気化学的に活性な極板 ３４…鉛合金網 ３５…タブ ４０…隔離体フレーム ４１…隔離体フレームの周辺部材 ４２…隔離体フレームの仕切りリブ ４３…隔離体 ５０…フローター極板フレーム ５１…フローター極板フレームの周辺部材 ５２…フローター極板フレームの仕切りリブ ５３…電気化学的に活性な極板 ５４…網状集電装置

フロントページの続き (72)発明者 デビッド リー ランド アメリカ合衆国，ミネソタ，ミネアポリ ス，サーティーセブンス アベニュ サウ ス 5048 (72)発明者 ジェフリー エム．ヘニング アメリカ合衆国，ミネソタ，イーガン，メ ードウラーク ロード 1741

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）電気化学的に活性な極板を支持す
   る少なくとも２つのフレームを含む複数の熱可塑性プラ
   スチックフレームを用意し、ここに前記フレームは前記
   極板が相互に所定の距離間隔をおいて配置されるように
   相互に積み重ねて溶接されるように適合されており； （ｂ）圧縮された状態と圧縮されていない状態とを持つ
   ことができ、圧縮されていない状態では極板間の所定の
   間隔に等しいか又はこれより大きい厚さを持ち、圧縮さ
   れた状態で提供された１つ又はそれ以上の隔離体を用意
   し； （ｃ）続いて、隔離体が圧縮された状態で相隣る極板の
   間に配置されるように、フレームと隔離体を積み重ね；
   そして （ｄ）続いて、隔離体が圧縮された状態にある間に前記
   フレームを振動溶接し；前記隔離体は振動溶接の間、前
   記極板による隔離体の磨耗を減らすに有効な圧縮された
   状態における所定の厚さを持ち、電解質の存在下におい
   ては前記極板と接触する様な圧縮されていない状態を呈
   するものである、 モジュール式の、組み換え型の（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎ
   ｔ）鉛蓄電池の組立て方法。
2. 【請求項２】 前記隔離体が前記極板間の所定の距離よ
   りも大きな圧縮されていない厚さを有する請求項１の方
   法。
3. 【請求項３】 前記隔離体が前記極板間の所定の距離よ
   りも小さな圧縮された厚さを有する請求項１の方法。
4. 【請求項４】 前記隔離体が前記極板間の所定の距離よ
   りも小さな圧縮された厚さを有する請求項２の方法。
5. 【請求項５】 前記圧縮された隔離体が、この隔離体を
   圧縮された状態に維持する剥離性のバインダーを含む請
   求項１、３又は４の方法。
6. 【請求項６】 前記圧縮された隔離体が、この隔離体を
   圧縮された状態に維持する電解質感応性バインダーを含
   む請求項１、３又は４の方法。
7. 【請求項７】 前記バインダーが、澱粉、ポリビニルア
   ルコール、蔗糖及びリグニンからなる群から選ばれる請
   求項６の方法。
8. 【請求項８】 前記圧縮された隔離体が、隔離体を圧縮
   することにより得られる請求項１、３又は４の方法。
9. 【請求項９】 前記圧縮された隔離体が、潤滑性液体の
   存在下に隔離体を圧縮することにより得られる請求項８
   の方法。
10. 【請求項１０】 前記圧縮された隔離体が、水の存在下
    に隔離体を圧縮することにより得られる請求項８の方
    法。
11. 【請求項１１】 前記極板を支持するフレームの間に積
    み重ねられ溶接される様に適合された熱可塑性プラスチ
    ックのフレームに隔離体を備えつけることを含む請求項
    １〜１０のいずれかの方法。
12. 【請求項１２】 隔離体支持フレームに備えつける前に
    前記隔離体を圧縮することを含む請求項１１の方法。
13. 【請求項１３】 隔離体支持フレームに備えつけた後に
    前記隔離体を圧縮することを含む請求項１１の方法。
14. 【請求項１４】 前記隔離体支持フレームを金型中で射
    出成形することにより成形し、前記金型は前記隔離体の
    周囲に隔離体支持フレームを形成し、隔離体支持フレー
    ムを成形する間に前記隔離体を圧縮するのに適合されて
    いる請求項１１の方法。
15. 【請求項１５】 前記隔離体が、ガラス、ポリエステ
    ル、ポリオレフィンの繊維及びこれらの混合物から選ば
    れた繊維からなる繊維状物質である請求項１〜１４のい
    ずれかの方法。
16. 【請求項１６】 請求項１の方法で作った電池。
17. 【請求項１７】 請求項２の方法で作った電池。
18. 【請求項１８】 請求項３の方法で作った電池。
19. 【請求項１９】 請求項６の方法で作った電池。