JPH0719589B2 - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポータブル機器の電源等に使用される密閉形鉛
蓄電池に関する。

〔従来の技術〕

密閉形鉛蓄電池は、セパレータであるガラスマツト等が
電解液を保持して流動させないため、電解液が電そう外
に溢れず、携帯に便利な小型電源として広く普及してい
る。

従来の密閉形鉛蓄電池は、正極板、負極板およびセパレ
ータからなる極板群がABS樹脂等で成形された箱形の電
そうに挿入され、ふたを接着あるいは溶着して密閉した
構造を有している。

しかし、このような構造であるため電池電圧や容量に応
じて電そう形状や寸法が変わるため、多種多様になり低
コストで量産することが困難である。また、製造工程に
おいても極板群の挿入やふた等の接着、あるいは安全弁
のはめ込み等機械化が困難である工程が多いため、量産
性が悪く製造コストの上昇につながつている。

この対策として、特願昭58-83108号に示されたように、
電そう材料にポリエチレン等のフイルム状あるいはシー
ト状の合成樹脂体を使用して極板群を包み込み、熱溶着
によつて密封するとともに、安全弁も同時に成形するよ
うな方法が提案されている。しかしこのようなフイルム
あるいはシート材では電そう材料として必要な特性、す
なわち透湿度、酸素透過度および耐酸性等について満足
することが困難である。特に透明プラスチツクフイルム
で透湿度や酸素透過度を零に近ずけることは無理であ
る。

又、近年、ポータブル機器の小型化が一層強く求められ
ており、それにつれて、電源の蓄電池の大きさを更に小
型化することが望まれるようになつてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明が解決しようとする問題点は従来の密閉形
鉛蓄電池よりも更に小型化されており、携帯に極めて便
利であり、且つ正極板、負極板およびセパレータからな
る極板群を包む電そうが必要な特性、すなわち透湿度、
酸素透過度および耐酸性、引張強度、破裂強度等を充分
にそなえた量産性にすぐれた密閉形鉛蓄電池を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は上記の問題点を解決すべく研究の結果、電
そうの片側もしくは両側壁の電そう材料として、ポリオ
レフイン系樹脂層よりなる内側層の外側に金属層を積層
し、更にその外側にポリブチレンテレフタレート、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチ
レン、ポリ塩化ビニル、ナイロン等の熱可塑性合成樹脂
の１層以上が積層されてなる複合フイルムを用いること
により小型化をはかることができることを見いだし、か
かる知見にもとづいて本発明を完成したものである。

即ち、本発明の要旨は、熱溶着性樹脂で被覆された極柱
を有する正極板と、熱溶着性樹脂で被覆された極柱を有
する負極板と、セパレータとからなる極板群をフィルム
状の電そう材料で包み込むとともに、安全弁を形成する
ように前記フィルム状の電そう材料の周囲を溶着してな
る密閉形鉛蓄電池であって、電そうの片側壁もしくは両
側壁が、ポリオレフィン系樹脂層よりなる内側層の外側
に金属層を積層し、更にその外側にポリブチレンテレフ
タレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネ
ート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、ナイロン等の熱可塑性合成樹脂の１層以上が積層さ
れてなる電そう材料により構成され、該電そう材料の厚
さが150μｍ以下であることを特徴とする密閉形鉛蓄電
池である。

而して本発明において前記金属層を含む電そう材料を構
成するポリオレフイン系樹脂としては、低密度ポリエチ
レン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、リニ
ア低密度ポリエチレン、ポリプロピレンやそれらの共重
合体であるエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンアク
リル酸共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、エチ
レンアクリル酸エステル共重合体、エチレンメタクリル
酸エステル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体や
三元共重合体を用いることができる。

また上記の酸変性体として、アクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、無水マレイン酸、シトラコン酸、無水
シトラコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸等の不飽和
カルボン酸あるいはその無水物でグラフト重合変性して
もよい。

カルボン酸基を有するものは、ナトリウムNa⁺、亜鉛ZN
⁺⁺等の金属イオンで架橋したアイオノマーなども適用で
きる。

金属層としてはアルミニウム、銅、スズ、鉛等の圧延に
よる箔や蒸着層などを適用することができる。

上記電そう材料の作製にあたつてのフイルムまたはシー
トのラミネートは、接着剤としてウレタン系、ポリエス
テル系、エチレン酢酸ビニル共重合体系樹脂を用いたド
ライラミネーシヨンや、エクストル−ジヨンラミネート
などが公知の方法を用いることができるが、最内層のポ
リオレフイン系フイルムは、耐内容物性、接着力の点よ
りドライラミネーシヨンが望ましい。

次に本発明において、電そうの片側壁を前記金属層を含
む電そう材料により構成し、他側壁を金属層を含まない
電そう材料、例えばポリオレフイン系樹脂層よりなる内
側層の外側にポリブチレンテレフタレート、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン等の熱可塑
性合成樹脂の１層以上とバリアー層が積層されてなるバ
リアー性を有する合成樹脂積層材を用いても良い。

さらに本発明において、電そうの片側壁を熱成形、冷間
プレス等の方法により極板群と略相似形に絞り成形して
も良い。

第１図は本発明に係る密閉形鉛蓄電池の１例を示す。

第２図示のような正極板（１）をガラス繊維主体のＵ字
状セパレータ（２）で包み込み、その両側に２枚の負極
板（３）を配し、正極板（１）および負極板（３）に
は、熱溶着用のポリエチレン系樹脂（４）で一部を被覆
した極柱（５）を一体化した極板群が第１図示の如く二
つ折りされ、折り合せられた金属層を含む電そう材料
（６）間に挿入され、三方の端部が熱溶着され、密閉さ
れ、且つ内部に電解液が注入されている。尚、図におい
て（８）は熱溶着部を示す。

次に第３図は本発明に係る密閉形鉛蓄電池の他の例を示
す。

この例においては電そうの片側壁が金属層を含む電そう
材料（6a）により構成され、他側壁が金属層を含まない
電そう材料（6b）により構成されている。電そう材料
（6a）と電そう材料（6b）は極板群を包み込むように合
せられ、四方の端部が熱溶着され、密閉されている。

〔作用〕

本発明において、ポリオレフイン系樹脂よりなる内側層
は熱溶着性、電解液の硫酸に耐える耐酸性等の機能を奏
するものである。

次に金属層は電そう材料にすぐれたバリアー性を付与
し、密閉形鉛蓄電池の機能を保持する作用をするもので
ある。

即ち、電解液の水分透過や蒸発による容量寿命劣化の防
止、大気中の酸素の透過侵入による自己放電増加の防止
の機能を果すものである。又、放置時に自己放電等によ
つて微量発生する水素ガスは安全弁より放出せしめら
れ、電池内は減圧状態に保持される。

次に金属層の外側の熱可塑性合成樹脂層は金属層を保護
し、且つ破裂強度や引張強度を高める作用をするもので
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を比較例とともに説明する。

前表における電そう材料中、（Ｉ）は前述した従来のAB
S樹脂電そうであり、（II）は中密度ポリエチレン（MDP
E）を厚さ200μとして単独で用いたものであり、これら
はいずれも比較例の電そう材料である。

電そう材料中（III）以後が本発明の実施例の電そう材
料であり、いずれの電そう材料も厚さが150μｍ以下と
なるように積層した。（III）は低密度ポリエチレン（L
DPE）80μをアルミニウム箔９μを積層し、更にその外
側にポリエチレンテレフタレート（PET）12μを積層し
たものである。（IV）は低温での熱溶着性に優れ強度の
高いエチレン−アクリル酸共重合体（EAA）80μにアル
ミニウム箔９μを積層し、更にその外側にポリエチレン
テレフタレート（PET）12μを積層したものである。
（Ｖ）は低密度ポリエチレン（LDPE）80μにアルミニウ
ム箔15μを積層し、更にその外側に延伸ナイロン（ON）
15μを積層したものである。（VI）は強靱性と低温シー
ル性及び柔軟性を有するエチレン−メチルメタアクリレ
ート共重合体（EMMA）80μにアルミニウム箔30μを積層
し、更にその外側に延伸ポリプロピレン20μを積層した
ものである。

（VII）はアイオノマー樹脂100μにアルミニウム箔15μ
を積層し、更にその外側にポリ塩化ビニル（PVC）30μ
を積層したものである。また表の各電そう材料の引張強
度はJIS Z-1702法により、破裂強度はJIS P-8112法によ
り、透湿度はJIS Z-0208法により、さらに酸素透過度は
ASTMD-1434-58法によりそれぞれ測定した。

さらに第２図示のような正極板（１）をガラス繊維主体
のＵ字状セパレータ（２）で包み込み、その両側に２枚
の負極板（３）を配し、正極板（１）および負極板
（３）には、熱溶着用のポリエチレン樹脂（４）で一部
を被覆した極柱（５）を一体化した極板群が第１図示の
如く二つ折りした電そう材料（Ｉ）〜（VIII）（６）間
に挿入し、三方の端部を安全弁（７）となる一部を除い
て熱溶着し、次いで安全弁（７）の開口内にシリコンオ
イルを滴下したのち、安全弁（７）の開口を通して電解
液を注入して2V、1Ahの密閉形鉛蓄電池（幅50mm×高さ9
0mm×厚さ5mm）を作成した。これらの電池を周囲温度60
℃、相対湿度20％中で４週間放置して水分の透過による
電池重量減少（ｇ）と酸素透過による自己放電後の残存
容量（％）についても測定した。

その結果より、電そう材料（III）〜（VII）は従来品で
ある電そう材料（Ｉ）（II）に比較して薄膜化されてい
るにもかかわらず電そう材料として要求される引張強
度、破裂強度を備え、従来品よりも更に薄い密閉形鉛蓄
電池を得ることができた。

また前記電そう材料（III）〜（VII）で組立た密閉形鉛
蓄電池を周囲温度60℃、相対湿度20％中で４週間放置し
た後の残存容量と電池重量の減少は、従来のポリエチレ
ンのみのフイルムに比べて残存容量は３倍も優れ、電池
重量の減少も1/8以下であり、ABS樹脂電そうに比べて
も、残存容量で２倍優れ、電池重量の減少も1/10以下で
あつた。

次に電そう材料（VIIIa）（VIIIb）は両者で１つの電そ
うを構成するものであり、各電そう材料は厚さが150μ
ｍ以下となるように積層されている。

電そうの片側壁の材料として直鎖低密度ポリエチレン60
μにアルミニウム箔15μを積層し、更にその外側にポリ
エチレンテレフタレート12μを積層してなるPET₁₂/Al₁₅
/LLDPE₆₀を用い、他側壁の、材料として、直鎖低密度ポ
リエチレン60μにポリ塩化ビニリデンコートポリエチレ
ンテレフタレート12μを積層してなるKPET₁₂/LLDPE₆₀を
用い、第２図示の極板群を第３図示の如く、金属層を含
む電そう材料（6a）と金属層を含まない電そう材料（6
b）で極板群を包み、四方の端部を安全弁（７）となる
一部を除いて熱溶着し、次いで安全弁（７）の開口内に
シリコンオイルを滴下したのち、安全弁（７）の開口を
通して電解液を注入して2V、1Ahの密閉形鉛蓄電池（幅5
0mm×高さ90mm×厚さ5mm）を形成した。

この電池を周囲温度60℃、相対湿度20％中で４週間放置
して水分の透過による電池重量減少（ｇ）と酸素透過に
よる自己放電後の残像容量（％）について測定の結果、
残存容量は従来のポリエチレンのフイルムに比べて３倍
も優れていた。又、重量減少量は従来のポリエチレンの
場合と大差なかつた。

〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば次の効果を得ることができ
る。

（１）薄い電そう材料を用いるにもかかわらず電解液の
水分透過や蒸発による容量寿命劣化の防止、大気中の酸
素の透過侵入による自己放電増加の防止の機能を果し、
又放置時に自己放電によつて微量発生する水素ガスは安
全弁により放出せしめられたのち電池内を減圧状態に保
つ機能を備えた密閉形鉛蓄電池を提供することができ
る。

（２）薄い電そう材料を用いるにもかかわらず強度的に
強く、電池内の圧力変動に耐えるに充分な破裂強度や引
張強度を備え、堅牢な密閉形鉛蓄電池を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の密閉形鉛蓄電池の１例の斜視図、第２
図は第１図示の鉛蓄電池の極板群の斜視図、第３図は本
発明の密閉形鉛蓄電池の他の例の斜視図である。 （１）……正極板 （２）……セパレータ （３）……負極板 （４）……ポリエチレン樹脂 （５）……極柱 （６）……電そう材料 （７）……安全弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 芳江 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 芳中 實 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岡部 光雄 東京都新宿区市谷加賀町１丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 牛尼 進 東京都新宿区市谷加賀町１丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−207558（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−209859（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−189948（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱溶着性樹脂で被覆された極柱を有する正
   極板と、熱溶着性樹脂で被覆された極柱を有する負極板
   と、セパレータとからなる極板群と、 この極板群を介在層を介することなく包み込むフィルム
   状の電そう材料とからなる密閉形鉛蓄電池であって、 前記電そう材料の片側壁または両側壁が、ポリオレフィ
   ン系樹脂層よりなる内側層と、この内側層の外側に積層
   される金属層と、この金属層の外側に積層される熱可塑
   性合成樹脂層とからなり、 前記電そう材料の厚さが150μｍ以下であることを特徴
   とする密閉形鉛蓄電池。