JPH0757768A - 二極バッテリー、その組立て方法及びハウジング形成方法 - Google Patents
二極バッテリー、その組立て方法及びハウジング形成方法Info
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- JPH0757768A JPH0757768A JP6138915A JP13891594A JPH0757768A JP H0757768 A JPH0757768 A JP H0757768A JP 6138915 A JP6138915 A JP 6138915A JP 13891594 A JP13891594 A JP 13891594A JP H0757768 A JPH0757768 A JP H0757768A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 新規な面対面型式の二極バッテリーを提供す
る。 【構成】 二極バッテリーの二極電極はスタックされて
おり、該電極の周辺部に設けられたフレーム（６）は、
スタックされた状態で、それらのまわりにポリマー材が
モールドされ、固定される。このモールドされたポリマ
ー材は当該バッテリーのハウジング（６０）を構成す
る。好ましくは、ハウジングはポリマーフォーム材料で
作られる。
る。 【構成】 二極バッテリーの二極電極はスタックされて
おり、該電極の周辺部に設けられたフレーム（６）は、
スタックされた状態で、それらのまわりにポリマー材が
モールドされ、固定される。このモールドされたポリマ
ー材は当該バッテリーのハウジング（６０）を構成す
る。好ましくは、ハウジングはポリマーフォーム材料で
作られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一面に陽極活性材料を
備え他面に陰極活性材料を備え、周辺部で非導電性フレ
ームに係合した導電性で電解液不透過性の隔壁をそれぞ
れ有する複数個の実質上平坦な二極電極を重ねたスタッ
クと、スタックの両端部に位置した単極電極と、スタッ
ク内で電極を相互に離間させる手段と、二極バッテリー
を外部の電気回路に電気的に接続するため単極電極に係
合する端子手段とを有するような「面対面」電極型式の
二極電気バッテリーに関し、特に、そのユニークな構造
及びバッテリーの組立て方法に関する。
備え他面に陰極活性材料を備え、周辺部で非導電性フレ
ームに係合した導電性で電解液不透過性の隔壁をそれぞ
れ有する複数個の実質上平坦な二極電極を重ねたスタッ
クと、スタックの両端部に位置した単極電極と、スタッ
ク内で電極を相互に離間させる手段と、二極バッテリー
を外部の電気回路に電気的に接続するため単極電極に係
合する端子手段とを有するような「面対面」電極型式の
二極電気バッテリーに関し、特に、そのユニークな構造
及びバッテリーの組立て方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】二極バッテリーは２つの型式（即ち、
「面対面」型式及び「並置」形式）の二極電極のうちの
一方を利用している。「面対面」型式の二極電極は、電
解液に対して抵抗力があり電解液不透過性で実質上平坦
な導電性隔壁を使用し、この隔壁の一面に第１極の活性
材料を備え、隔壁の反対面に第２極（反対極）の活性材
料を備えている。二極電極の異極の活性材料を互いに隔
離する導電性隔壁を、（１）薄い金属板（例えば、鉛酸
バッテリーの場合は鉛板）、（２）導電性ポリマー、又
は（３）隔壁の両面を電気的に接続する複数個のリベッ
ト状コネクタを埋設した非導電性ポリマーのいずれかで
構成することは知られている。多くの理由により、長寿
命の高電力二極バッテリーに対しては中実の金属板を使
用するのが好ましい。鉛酸バッテリーにとって特に有用
な金属板隔壁は米国特許出願第０８／０７９，０３０号
明細書に記載されている。当業者にとって周知のよう
に、他の金属又は導電性隔壁は他の型式のバッテリー
（例えば、アルカリバッテリー）にとって有用である。
「面対面」型式及び「並置」形式）の二極電極のうちの
一方を利用している。「面対面」型式の二極電極は、電
解液に対して抵抗力があり電解液不透過性で実質上平坦
な導電性隔壁を使用し、この隔壁の一面に第１極の活性
材料を備え、隔壁の反対面に第２極（反対極）の活性材
料を備えている。二極電極の異極の活性材料を互いに隔
離する導電性隔壁を、（１）薄い金属板（例えば、鉛酸
バッテリーの場合は鉛板）、（２）導電性ポリマー、又
は（３）隔壁の両面を電気的に接続する複数個のリベッ
ト状コネクタを埋設した非導電性ポリマーのいずれかで
構成することは知られている。多くの理由により、長寿
命の高電力二極バッテリーに対しては中実の金属板を使
用するのが好ましい。鉛酸バッテリーにとって特に有用
な金属板隔壁は米国特許出願第０８／０７９，０３０号
明細書に記載されている。当業者にとって周知のよう
に、他の金属又は導電性隔壁は他の型式のバッテリー
（例えば、アルカリバッテリー）にとって有用である。
【０００３】複数のこのような二極電極は、隣接する電
極の異極面が電解液透過性で樹枝状結晶を抑制する（例
えば、微孔性ポリエチレン、ガラスマット又は微孔性Ｐ
ＶＣで作った）セパレータを収容した電解液充填ギャッ
プを横切って互いに向き合うような状態で、非導電性材
料のフレーム内に装着され、スタックとして重ねられ
る。このようなバッテリーの一例は米国特許第３，７２
８，１５８号明細書に開示されている。
極の異極面が電解液透過性で樹枝状結晶を抑制する（例
えば、微孔性ポリエチレン、ガラスマット又は微孔性Ｐ
ＶＣで作った）セパレータを収容した電解液充填ギャッ
プを横切って互いに向き合うような状態で、非導電性材
料のフレーム内に装着され、スタックとして重ねられ
る。このようなバッテリーの一例は米国特許第３，７２
８，１５８号明細書に開示されている。
【０００４】二極電極を装着するために使用するフレー
ムは一緒にクランプされるか、一緒に接着固定されて、
最終的なバッテリーを形成する。
ムは一緒にクランプされるか、一緒に接着固定されて、
最終的なバッテリーを形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらいずれ
の方法もこのようなバッテリーを製造するための実践的
な解決法とはならない。これに関し、フレームをクラン
プする方法では、バッテリーの重量が余分に増え、ま
た、多くの当接するフレーム間の多くの継ぎ目を通して
電解液が漏洩する危険性がある。一方、接着剤でフレー
ムを一緒に固定する方法は極めて面倒であり、最終的な
バッテリーを形成するために多数の個々の部品の取り扱
い、整合（アライメント）及び組立てが必要な場合には
特にそうである。
の方法もこのようなバッテリーを製造するための実践的
な解決法とはならない。これに関し、フレームをクラン
プする方法では、バッテリーの重量が余分に増え、ま
た、多くの当接するフレーム間の多くの継ぎ目を通して
電解液が漏洩する危険性がある。一方、接着剤でフレー
ムを一緒に固定する方法は極めて面倒であり、最終的な
バッテリーを形成するために多数の個々の部品の取り扱
い、整合（アライメント）及び組立てが必要な場合には
特にそうである。
【０００６】本発明の目的は、周辺部に非導電性のフレ
ームが取り付けられた複数の二極電極を有し、フレーム
が一緒にスタックされ、数個の継ぎ目をシールしバッテ
リーのハウジングを形成するためにフレームのまわりで
適所にモールド成形されたポリマー材料内に埋設されて
いる面対面型式の二極バッテリーのための新規な二極バ
ッテリー構造を提供することである。
ームが取り付けられた複数の二極電極を有し、フレーム
が一緒にスタックされ、数個の継ぎ目をシールしバッテ
リーのハウジングを形成するためにフレームのまわりで
適所にモールド成形されたポリマー材料内に埋設されて
いる面対面型式の二極バッテリーのための新規な二極バ
ッテリー構造を提供することである。
【０００７】本発明の別の目的は、独立気泡性プラスチ
ックフォーム材料でハウジングを形成した二極バッテリ
ーを提供することである。
ックフォーム材料でハウジングを形成した二極バッテリ
ーを提供することである。
【０００８】本発明の更に別の目的は、米国特許第３，
８６２，８６１号明細書に開示された型式の圧縮された
ガラス繊維マットセパレータを有するガス再結合型の二
極バッテリーを組立てる新規な方法を提供することであ
る。
８６２，８６１号明細書に開示された型式の圧縮された
ガラス繊維マットセパレータを有するガス再結合型の二
極バッテリーを組立てる新規な方法を提供することであ
る。
【０００９】
【発明を解決するための手段並びに作用効果】本発明の
二極バッテリーの特徴とするところは、フレームを一緒
に固定的に埋設保持し、フレーム間からの電解液の漏洩
を阻止し、かつ、二極バッテリーの外表面を形成するよ
うに、スタックのまわりで適所にモールド成形されたポ
リマーハウジングを有することである。
二極バッテリーの特徴とするところは、フレームを一緒
に固定的に埋設保持し、フレーム間からの電解液の漏洩
を阻止し、かつ、二極バッテリーの外表面を形成するよ
うに、スタックのまわりで適所にモールド成形されたポ
リマーハウジングを有することである。
【００１０】本発明は鉛酸バッテリーに適用すると好ま
しく、このようなバッテリーについて説明するが、これ
に限定されるものではない。鉛酸バッテリーにおいて
は、二極電極は鉛板隔壁を有し、この隔壁は鉛含有活性
材料をこの隔壁に強固に固定させる接着性で多孔性のコ
ーティングを少なくともその一面（好ましくは、両面）
に具備する。コーティングは互いに融着され隔壁の面に
も融着されアーク散布で形成された鉛粒子の多層ででき
ており、これら層間に、鉛含有活性材料（即ち、鉛（Ｐ
ｂ）、酸化鉛（ＰｂＯ）又は二酸化鉛（ＰｂＯ2））を
隔壁に固定するための複数個の相互接続用すきま孔が形
成される（上記米国特許出願第０８／０７９，０３０号
明細書を参照されたい）。二極電極は非導電性フレーム
内に装着され、その面に重なった非導電性格子を有し、
スペーサフレーム及び単極電極と一緒にスタックとして
積載され（ただし、単極電極はスタックの端部に位置す
る）、完全な二極バッテリーを形成する（詳細には、米
国特許出願第０８／０７９，０２９号明細書に対応する
特願平６− 号明細書を参照されたい）。好
ましくは、バッテリーの端部セル内の単極電極はそれぞ
れ、二極電極とは異なり、隔壁の一面にのみ活性材料を
施すことにより形成される。好ましくは、バッテリーの
端子はバッテリーの端壁内にモールド成形され、単極電
極の活性材料を施していない面に接触するように端壁か
ら突出する舌片を有する。好ましくは、舌片は、バッテ
リーを組立てた後に、単極電極の隔壁に誘導溶接され
る。
しく、このようなバッテリーについて説明するが、これ
に限定されるものではない。鉛酸バッテリーにおいて
は、二極電極は鉛板隔壁を有し、この隔壁は鉛含有活性
材料をこの隔壁に強固に固定させる接着性で多孔性のコ
ーティングを少なくともその一面（好ましくは、両面）
に具備する。コーティングは互いに融着され隔壁の面に
も融着されアーク散布で形成された鉛粒子の多層ででき
ており、これら層間に、鉛含有活性材料（即ち、鉛（Ｐ
ｂ）、酸化鉛（ＰｂＯ）又は二酸化鉛（ＰｂＯ2））を
隔壁に固定するための複数個の相互接続用すきま孔が形
成される（上記米国特許出願第０８／０７９，０３０号
明細書を参照されたい）。二極電極は非導電性フレーム
内に装着され、その面に重なった非導電性格子を有し、
スペーサフレーム及び単極電極と一緒にスタックとして
積載され（ただし、単極電極はスタックの端部に位置す
る）、完全な二極バッテリーを形成する（詳細には、米
国特許出願第０８／０７９，０２９号明細書に対応する
特願平６− 号明細書を参照されたい）。好
ましくは、バッテリーの端部セル内の単極電極はそれぞ
れ、二極電極とは異なり、隔壁の一面にのみ活性材料を
施すことにより形成される。好ましくは、バッテリーの
端子はバッテリーの端壁内にモールド成形され、単極電
極の活性材料を施していない面に接触するように端壁か
ら突出する舌片を有する。好ましくは、舌片は、バッテ
リーを組立てた後に、単極電極の隔壁に誘導溶接され
る。
【００１１】本発明によれば、フレームはそのまわりで
適所にモールド成形されたポリマー（例えば、熱可塑性
又は熱硬化性ポリマー）のハウジング内に埋設され、こ
れによりスタックを埋設しハウジングの外表面を形作
る。これに関し、電極スタックはバッテリーの端板と一
緒にモールドキャビティ内でクランプされ、流体ポリマ
ー材料をスタックのまわりに流して、キャビティを満た
し、バッテリーのハウジングを形成する。好ましくは、
ハウジングはスタックを埋設するようにモールドキャビ
ティ内へ高温熱可塑性材料（例えば、ポリエチレンやポ
リプロピレンの如きポリオレフィン系）を射出成形する
ことにより形成される。熱硬化性ポリマーを使用するこ
ともできる。最も好ましいのは、ポリマーが、加熱時に
ガスを発生させポリマーを発泡させる発泡剤を含んでい
ることである。発泡剤を使用すると、電極スタックが極
端に高い射出成形圧力（例えば、ｃａ８７７３７ｋＰａ
ないし１１０３１６ｋＰａ（１２０００ないし１６００
０ｐｓｉ））を受けることなく、ポリマーの低圧膨張で
モールドキャビティを迅速に満たすことができる。発泡
剤を用いない場合は、モールドキャビティを完全に満た
しコーティングによる縮みを減少させるのに上記高圧が
必要となる。ポリマーに発泡剤を使用すると、使用する
発泡剤の量にもよるが、射出成形圧力を上記必要な高圧
の約１／４ないし約１／３に減少させることができる。
スタックのまわりへハウジングを直接モールド成形する
と、ハウジング形成工程とバッテリー組立て工程とを容
易にし、これらの工程を一回の操作として組み合わせる
ことができるばかりか、スタックの継ぎ目間からの漏洩
を防止できる。電極間で圧縮されたガラスマットセパレ
ータを有するガス再結合型の鉛酸バッテリーの場合、ス
タックの端部に力を加え、圧縮状態でスタックをモール
ド内に配置し、スタックを圧縮状態に保持するようにス
タックのまわりでハウジングをモールド成形することに
より、マットセパレータが圧縮される。好ましい実施例
においては、モールド半部分がスタックを圧縮するのに
役立つ。
適所にモールド成形されたポリマー（例えば、熱可塑性
又は熱硬化性ポリマー）のハウジング内に埋設され、こ
れによりスタックを埋設しハウジングの外表面を形作
る。これに関し、電極スタックはバッテリーの端板と一
緒にモールドキャビティ内でクランプされ、流体ポリマ
ー材料をスタックのまわりに流して、キャビティを満た
し、バッテリーのハウジングを形成する。好ましくは、
ハウジングはスタックを埋設するようにモールドキャビ
ティ内へ高温熱可塑性材料（例えば、ポリエチレンやポ
リプロピレンの如きポリオレフィン系）を射出成形する
ことにより形成される。熱硬化性ポリマーを使用するこ
ともできる。最も好ましいのは、ポリマーが、加熱時に
ガスを発生させポリマーを発泡させる発泡剤を含んでい
ることである。発泡剤を使用すると、電極スタックが極
端に高い射出成形圧力（例えば、ｃａ８７７３７ｋＰａ
ないし１１０３１６ｋＰａ（１２０００ないし１６００
０ｐｓｉ））を受けることなく、ポリマーの低圧膨張で
モールドキャビティを迅速に満たすことができる。発泡
剤を用いない場合は、モールドキャビティを完全に満た
しコーティングによる縮みを減少させるのに上記高圧が
必要となる。ポリマーに発泡剤を使用すると、使用する
発泡剤の量にもよるが、射出成形圧力を上記必要な高圧
の約１／４ないし約１／３に減少させることができる。
スタックのまわりへハウジングを直接モールド成形する
と、ハウジング形成工程とバッテリー組立て工程とを容
易にし、これらの工程を一回の操作として組み合わせる
ことができるばかりか、スタックの継ぎ目間からの漏洩
を防止できる。電極間で圧縮されたガラスマットセパレ
ータを有するガス再結合型の鉛酸バッテリーの場合、ス
タックの端部に力を加え、圧縮状態でスタックをモール
ド内に配置し、スタックを圧縮状態に保持するようにス
タックのまわりでハウジングをモールド成形することに
より、マットセパレータが圧縮される。好ましい実施例
においては、モールド半部分がスタックを圧縮するのに
役立つ。
【００１２】
【実施例】図１ないし図５は鉛隔壁板２を有する二極電
極を示し、隔壁板２はその周辺部に係合する内側リム４
を有する非導電性のプラスチックフレーム６により囲ま
れている。好ましくは、フレーム６は、隔壁板をモール
ド内に位置決めしそのまわりにフレームをモールド成形
することにより隔壁板のまわりにインサートモールド成
形される。複数個の十字状に交差した格子ワイヤ８ａ、
８ｂを有する非導電性（例えば、ポリオレフィン製の）
格子８は隔壁板２の両面に複数個のポケット１０を形成
する。図２に示すように、格子８は、格子８の周辺部５
が板２の縁１２のまわりでフレーム６と一緒にモールド
成形されるように、フレーム６と一体的にモールド成形
することができる。代わりに、図３ａ、３ｂ、３ｃに示
すように、一方又は両方の格子８をフレーム６とは別個
にモールド成形し、次いで接着（例えば、熱シール、超
音波溶接、接着剤による接着等）によりフレームと一体
的にしてもよい。図３ａに示すように、板２の縁１２は
格子８の周辺部５の縁７と共面状態で延び、格子８の縁
７に接着しこれと一体となるようにフレーム６がそのま
わりにモールド成形されている。図３ｂ、３ｃは格子の
周辺部５とフレーム６との間の他の自明の種々の接続方
法を示す。
極を示し、隔壁板２はその周辺部に係合する内側リム４
を有する非導電性のプラスチックフレーム６により囲ま
れている。好ましくは、フレーム６は、隔壁板をモール
ド内に位置決めしそのまわりにフレームをモールド成形
することにより隔壁板のまわりにインサートモールド成
形される。複数個の十字状に交差した格子ワイヤ８ａ、
８ｂを有する非導電性（例えば、ポリオレフィン製の）
格子８は隔壁板２の両面に複数個のポケット１０を形成
する。図２に示すように、格子８は、格子８の周辺部５
が板２の縁１２のまわりでフレーム６と一緒にモールド
成形されるように、フレーム６と一体的にモールド成形
することができる。代わりに、図３ａ、３ｂ、３ｃに示
すように、一方又は両方の格子８をフレーム６とは別個
にモールド成形し、次いで接着（例えば、熱シール、超
音波溶接、接着剤による接着等）によりフレームと一体
的にしてもよい。図３ａに示すように、板２の縁１２は
格子８の周辺部５の縁７と共面状態で延び、格子８の縁
７に接着しこれと一体となるようにフレーム６がそのま
わりにモールド成形されている。図３ｂ、３ｃは格子の
周辺部５とフレーム６との間の他の自明の種々の接続方
法を示す。
【００１３】格子８の周辺部５とフレーム６との間に肩
部１４ａ、１４ｂが形成され、これらの肩部は格子８の
周囲全体にわたって延びている。メーサ(mesa)のよう
に、格子８はフレーム６の面９ａ、９ｂから隆起し、ス
ペーサフレーム（後述）に形成された対応する形状のく
ぼみ内に収納されるような形状を有する。これにより、
フレームを一緒に整合させ相互係止し、フレームの相対
横移動を阻止し、良好な電解液シールを達成するように
当接したフレーム間に十分大きな接面面積を提供する。
部１４ａ、１４ｂが形成され、これらの肩部は格子８の
周囲全体にわたって延びている。メーサ(mesa)のよう
に、格子８はフレーム６の面９ａ、９ｂから隆起し、ス
ペーサフレーム（後述）に形成された対応する形状のく
ぼみ内に収納されるような形状を有する。これにより、
フレームを一緒に整合させ相互係止し、フレームの相対
横移動を阻止し、良好な電解液シールを達成するように
当接したフレーム間に十分大きな接面面積を提供する。
【００１４】鉛板でできた隔壁を有する鉛酸二極バッテ
リーの場合は、隔壁板２の少なくとも一面１８上に多孔
性コーティング１６が設けられ、このコーティングは互
いに融着され一面１８にも融着されて固定用すきま孔２
２を形成する多層の鉛粒子２０でできている。好ましく
は、このコーティングは、上記米国特許出願第０８／０
７９，０３０号明細書に対応する特願平６−
号明細書に記載されているように、板２の面１８上に
複数の溶融鉛液滴をアーク散布することにより形成され
る。
リーの場合は、隔壁板２の少なくとも一面１８上に多孔
性コーティング１６が設けられ、このコーティングは互
いに融着され一面１８にも融着されて固定用すきま孔２
２を形成する多層の鉛粒子２０でできている。好ましく
は、このコーティングは、上記米国特許出願第０８／０
７９，０３０号明細書に対応する特願平６−
号明細書に記載されているように、板２の面１８上に
複数の溶融鉛液滴をアーク散布することにより形成され
る。
【００１５】図２に示す好ましい実施例においては、隔
壁板２を適当なモールド内に配置し、そのまわりにプラ
スチック材料（例えば、熱可塑性材料又は熱硬化性材
料）を射出して、フレーム６と格子８とを一回の「イン
サートモールド」成形操作で同時に形成する。
壁板２を適当なモールド内に配置し、そのまわりにプラ
スチック材料（例えば、熱可塑性材料又は熱硬化性材
料）を射出して、フレーム６と格子８とを一回の「イン
サートモールド」成形操作で同時に形成する。
【００１６】フレーム／格子への隔壁板２の装着に続
き、第１極の活性材料２４及び第２極の活性材料２６を
格子８のポケット１０内へ拡げ、鉛酸バッテリーの場合
は、コーティング１６内へ押し込んでこれらの材料を孔
２２内へ十分に侵入させ、活性材料をコーティングに固
定する。
き、第１極の活性材料２４及び第２極の活性材料２６を
格子８のポケット１０内へ拡げ、鉛酸バッテリーの場合
は、コーティング１６内へ押し込んでこれらの材料を孔
２２内へ十分に侵入させ、活性材料をコーティングに固
定する。
【００１７】図６に明示するように、上述の電極の一面
のみに活性材料２６のペーストを施すことにより、この
電極を（バッテリーの端部セルにおいて使用する）単極
電極として使用できる。端部セルにおいて、ペースト２
６を施した面を隣接する二極電極の異極面に向き合わ
せ、ペーストを施していない面２７をバッテリーの端壁
４４に向き合わせる。バッテリーの一端においては、単
極電極上の活性材料ペーストは陽性活性材料であり、バ
ッテリーの他端においては、単極電極上の活性材料ペー
ストは陰性活性材料である。代わりに、適当なフレーム
内に装着された普通のペースト付き格子型の単極電極を
バッテリーの端部セルにおいて単極電極として使用して
もよい。
のみに活性材料２６のペーストを施すことにより、この
電極を（バッテリーの端部セルにおいて使用する）単極
電極として使用できる。端部セルにおいて、ペースト２
６を施した面を隣接する二極電極の異極面に向き合わ
せ、ペーストを施していない面２７をバッテリーの端壁
４４に向き合わせる。バッテリーの一端においては、単
極電極上の活性材料ペーストは陽性活性材料であり、バ
ッテリーの他端においては、単極電極上の活性材料ペー
ストは陰性活性材料である。代わりに、適当なフレーム
内に装着された普通のペースト付き格子型の単極電極を
バッテリーの端部セルにおいて単極電極として使用して
もよい。
【００１８】図７、８はスペーサフレーム３０を示し、
出来上がったバッテリーにおいて、このフレームは、ス
タック内で二極電極を隣の電極（即ち、二極電極又は単
極電極）から離間させ、バッテリーの電解液及び板間セ
パレータ（例えば、ガス再結合型のガラスマット５８
（図１４））を収納する領域３２を隣接する電極の向き
合う面間に形成する。取り扱い及び組立ての便宜を図る
ため、セパレータ（例えば、ガラスマット５８）の縁部
をフレーム３０内へ直接モールド成形／埋設するのが望
ましい。スペーサフレーム３０はその内側リム３３に隣
接してその一面に形成した環状くぼみ３４ａ、３４ｂを
備え、これらのくぼみは、メーサ状格子８を取り囲む肩
部１４ａ、１４ｂを嵌合収容するような寸法を有する。
スペーサフレームの代わりに、電極フレーム自体を電極
の主面に垂直な方向に拡張して、別個のスペーサフレー
ム３０を用いることなく、電極間電解液保持領域を形成
してもよい。各スペーサフレーム３０の上側３６は開口
３８、４０を備え、これらの開口は各領域３２内への電
解液の導入を行ったり、電極のスタックを組立てた後に
必要となるような領域からのガス抜きを行ったりするた
めのものである。２つの開口の代わりに、単一の開口を
設けることもできる。
出来上がったバッテリーにおいて、このフレームは、ス
タック内で二極電極を隣の電極（即ち、二極電極又は単
極電極）から離間させ、バッテリーの電解液及び板間セ
パレータ（例えば、ガス再結合型のガラスマット５８
（図１４））を収納する領域３２を隣接する電極の向き
合う面間に形成する。取り扱い及び組立ての便宜を図る
ため、セパレータ（例えば、ガラスマット５８）の縁部
をフレーム３０内へ直接モールド成形／埋設するのが望
ましい。スペーサフレーム３０はその内側リム３３に隣
接してその一面に形成した環状くぼみ３４ａ、３４ｂを
備え、これらのくぼみは、メーサ状格子８を取り囲む肩
部１４ａ、１４ｂを嵌合収容するような寸法を有する。
スペーサフレームの代わりに、電極フレーム自体を電極
の主面に垂直な方向に拡張して、別個のスペーサフレー
ム３０を用いることなく、電極間電解液保持領域を形成
してもよい。各スペーサフレーム３０の上側３６は開口
３８、４０を備え、これらの開口は各領域３２内への電
解液の導入を行ったり、電極のスタックを組立てた後に
必要となるような領域からのガス抜きを行ったりするた
めのものである。２つの開口の代わりに、単一の開口を
設けることもできる。
【００１９】図９−１１はバッテリーの二極電極のスタ
ックの端壁４４を示す。壁４４は上述（図６）の１つの
単極電極の肩部１４ａ又は１４ｂを受け入れるようにな
った環状くぼみ４６を有する非導電性材料（例えば、熱
可塑性又は熱硬化性プラスチック）でできている。くぼ
み４６とは反対側で壁４４の外側に設けた複数個の十字
リブ４８は端壁４４を強化し、圧力による壁４４のバル
ジ現象を阻止する。バッテリーの端部セル内へ外方に突
出した複数個の舌片部５２を有する金属ブレード５０は
壁４４内にインサートモールド成形され、その周辺縁部
４２を越えて延び、バッテリーのための端子５４を形成
する。端子５４は外部の電気回路に接続するためのボル
ト等を収容するようになった適当な開口５６を有する。
ブレード５０から突出した舌片部５２は隔壁板２のペー
ストを施していない面２７に接触するように延び、スタ
ックを組立てた後に隔壁板に誘導溶接される。好ましく
は、ブレード５０は錫被覆又は鉛／錫被覆した銅ででき
ており、錫被覆又は鉛／錫被覆は壁４４を形成するプラ
スチック材料へのブレード５０の接着性を促進し、隔壁
板２へのブレード５０の誘導溶接を容易にする。銅の代
わりに、任意の導電性耐腐食性金属（例えば、チタン）
を使用することができる。
ックの端壁４４を示す。壁４４は上述（図６）の１つの
単極電極の肩部１４ａ又は１４ｂを受け入れるようにな
った環状くぼみ４６を有する非導電性材料（例えば、熱
可塑性又は熱硬化性プラスチック）でできている。くぼ
み４６とは反対側で壁４４の外側に設けた複数個の十字
リブ４８は端壁４４を強化し、圧力による壁４４のバル
ジ現象を阻止する。バッテリーの端部セル内へ外方に突
出した複数個の舌片部５２を有する金属ブレード５０は
壁４４内にインサートモールド成形され、その周辺縁部
４２を越えて延び、バッテリーのための端子５４を形成
する。端子５４は外部の電気回路に接続するためのボル
ト等を収容するようになった適当な開口５６を有する。
ブレード５０から突出した舌片部５２は隔壁板２のペー
ストを施していない面２７に接触するように延び、スタ
ックを組立てた後に隔壁板に誘導溶接される。好ましく
は、ブレード５０は錫被覆又は鉛／錫被覆した銅ででき
ており、錫被覆又は鉛／錫被覆は壁４４を形成するプラ
スチック材料へのブレード５０の接着性を促進し、隔壁
板２へのブレード５０の誘導溶接を容易にする。銅の代
わりに、任意の導電性耐腐食性金属（例えば、チタン）
を使用することができる。
【００２０】図１２−１４は別個のハウジング内に収納
する前後のバッテリーの二極電極スタックの好ましい実
施例を示す。図１２は二極電極スタックを形成するため
に端壁４４、電極及びスペーサフレームを互いに組み合
わせる方法を示す。スペーサフレーム内に完全に嵌合し
た後、電極フレーム６はスペーサフレーム３０と面対面
型式で当接触し、継ぎ目において比較的大きな接触シー
ル面積を提供すると共に、フレーム間の継ぎ目を介して
電解液保持領域３２から逃げだそうとする電解液のため
の曲がりくねった経路を提供する。図１２はスペーサフ
レーム３０内に位置決めされた微孔性ガラスマットセパ
レータ５８をも示す。好ましくは、このセパレータはガ
ス再結合型バッテリーに普通に使用される型式のもので
あり、従って、電解液保持領域３２の狭い寸法よりも当
然厚く、スタックを組立てたときには、電極間で圧縮さ
れる。
する前後のバッテリーの二極電極スタックの好ましい実
施例を示す。図１２は二極電極スタックを形成するため
に端壁４４、電極及びスペーサフレームを互いに組み合
わせる方法を示す。スペーサフレーム内に完全に嵌合し
た後、電極フレーム６はスペーサフレーム３０と面対面
型式で当接触し、継ぎ目において比較的大きな接触シー
ル面積を提供すると共に、フレーム間の継ぎ目を介して
電解液保持領域３２から逃げだそうとする電解液のため
の曲がりくねった経路を提供する。図１２はスペーサフ
レーム３０内に位置決めされた微孔性ガラスマットセパ
レータ５８をも示す。好ましくは、このセパレータはガ
ス再結合型バッテリーに普通に使用される型式のもので
あり、従って、電解液保持領域３２の狭い寸法よりも当
然厚く、スタックを組立てたときには、電極間で圧縮さ
れる。
【００２１】本発明によれば、組立てたスタックを適当
なモールド内に位置決めし、溶融ポリマー材料（例え
ば、熱可塑性又は熱硬化性材料）をそのまわりに射出し
て、外側ハウジング６０を形成する。この外側ハウジン
グはフレームを埋設し、これらフレームを一緒に漏洩防
止状態で保持する（図１３）。ハウジングをモールド成
形する前に、ハウジングを形作るモールドキャビティを
画定するために使用するモールド半部分間にスタックを
配置する。モールド半部分は端壁４４に係合し、これと
共働してガラスマットセパレータ５８を圧縮し、ポリマ
ーの射出中フレームを固定し一緒に保持する。これに関
し、各ガラスマットセパレータ５８は電極間の電解液保
持領域より約２０％ないし約５０％大きい厚さを有し、
モールド半部分によりスタックに加えられる圧力がフレ
ームを一緒に移動させ、対応する電解液保持領域３２内
でガラスマットセパレータ５８を圧縮する。代わりに、
スタックをその上方及び下方隅部に隣接した位置で帯状
材料（例えば、テープ（図示せず））により一緒に接着
し、モールド成形後にハウジング材料内へ埋設させても
よい。フレームを互いに組み合わせる（嵌合させる）こ
とは本発明にとって特に有利である。その理由は、射出
成形圧力の影響下で、モールド内でのフレームの横移動
を阻止できるからである。
なモールド内に位置決めし、溶融ポリマー材料（例え
ば、熱可塑性又は熱硬化性材料）をそのまわりに射出し
て、外側ハウジング６０を形成する。この外側ハウジン
グはフレームを埋設し、これらフレームを一緒に漏洩防
止状態で保持する（図１３）。ハウジングをモールド成
形する前に、ハウジングを形作るモールドキャビティを
画定するために使用するモールド半部分間にスタックを
配置する。モールド半部分は端壁４４に係合し、これと
共働してガラスマットセパレータ５８を圧縮し、ポリマ
ーの射出中フレームを固定し一緒に保持する。これに関
し、各ガラスマットセパレータ５８は電極間の電解液保
持領域より約２０％ないし約５０％大きい厚さを有し、
モールド半部分によりスタックに加えられる圧力がフレ
ームを一緒に移動させ、対応する電解液保持領域３２内
でガラスマットセパレータ５８を圧縮する。代わりに、
スタックをその上方及び下方隅部に隣接した位置で帯状
材料（例えば、テープ（図示せず））により一緒に接着
し、モールド成形後にハウジング材料内へ埋設させても
よい。フレームを互いに組み合わせる（嵌合させる）こ
とは本発明にとって特に有利である。その理由は、射出
成形圧力の影響下で、モールド内でのフレームの横移動
を阻止できるからである。
【００２２】射出されるプラスチック材料は、好ましく
は、約２０重量％の発泡剤（例えば、米国のウィルソン
・ファイバヒル・インターナショナル社(Wilson Fiberh
illInternational)により販売されているＦ−ＣＬ発泡
剤）を含み、スタックのまわりに低圧で射出される。１
７７℃（３５０゜Ｆ）を越える温度で、発泡剤は一酸化
炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）及びアンモニア発
泡ガスを発生させ、プラスチック材料を膨張、発泡さ
せ、高い射出成形圧力をスタックに作用させずにモール
ドキャビティを完全に満たす。発泡剤を用いなければ、
モールドキャビティをプラスチック材料で満たすのにこ
の高圧を使用する必要がある。好ましくは、出来上がっ
たハウジングは容積比で約２５％の孔を有し、これによ
り、ハウジングを補強することなく十分なモールド充填
能力を提供することができる。更に、発泡（フォーム）
ハウジングはバッテリーの部品を周囲温度（例えば、車
両のエンジンコンパートメント内の熱）から絶縁する役
目を果たす。
は、約２０重量％の発泡剤（例えば、米国のウィルソン
・ファイバヒル・インターナショナル社(Wilson Fiberh
illInternational)により販売されているＦ−ＣＬ発泡
剤）を含み、スタックのまわりに低圧で射出される。１
７７℃（３５０゜Ｆ）を越える温度で、発泡剤は一酸化
炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）及びアンモニア発
泡ガスを発生させ、プラスチック材料を膨張、発泡さ
せ、高い射出成形圧力をスタックに作用させずにモール
ドキャビティを完全に満たす。発泡剤を用いなければ、
モールドキャビティをプラスチック材料で満たすのにこ
の高圧を使用する必要がある。好ましくは、出来上がっ
たハウジングは容積比で約２５％の孔を有し、これによ
り、ハウジングを補強することなく十分なモールド充填
能力を提供することができる。更に、発泡（フォーム）
ハウジングはバッテリーの部品を周囲温度（例えば、車
両のエンジンコンパートメント内の熱）から絶縁する役
目を果たす。
【００２３】以上、本発明を主として特定の実施例につ
き説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
き説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
【図１】本発明に係る二極電極の前立面図である。
【図２】図１の２−２線における二極電極の断面側立面
図である。
図である。
【図３】図３ａは図２に示すフレーム及び格子の別の実
施例を示す断面図、図３ｂは図２に示すフレーム及び格
子の更に別の実施例を示す断面図、図３ｃは図２に示す
フレーム及び格子の他の実施例を示す断面図である。
施例を示す断面図、図３ｂは図２に示すフレーム及び格
子の更に別の実施例を示す断面図、図３ｃは図２に示す
フレーム及び格子の他の実施例を示す断面図である。
【図４】図２の丸で囲んだ領域４の拡大図である。
【図５】図２と同様の図であるが、活性材料を電極の両
面にペースト（糊）付した状態を示す図である。
面にペースト（糊）付した状態を示す図である。
【図６】図５と同様の図であるが、単極電極を形成する
ために活性材料を電極の片面ににのみペースト付した状
態を示す図である。
ために活性材料を電極の片面ににのみペースト付した状
態を示す図である。
【図７】電極間スペーサフレームの部分断面前立面図で
ある。
ある。
【図８】図７の８−８線における断面図である。
【図９】二極電極の端壁の前立面図である。
【図１０】図９の１０−１０線における断面図である。
【図１１】図９の１１−１１線における断面図である。
【図１２】二極バッテリースタックの分解部品斜視図で
ある。
ある。
【図１３】別個のハウジングに収納した二極バッテリー
の斜視図である。
の斜視図である。
【図１４】図１３の１４−１４線における断面側面図で
ある。
ある。
【符号の説明】 ２ 隔壁 ６ フレーム ３０ スペーサフレーム ３２ 電解液保持領域 ５０ ブレード ５２ 舌片 ５４ 端子 ５８ セパレータ ６０ ハウジング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ユージン・アダムス アメリカ合衆国インディアナ州47383，セ ルマ，アール ナンバー１，ボックス ナ ンバー530
Claims (10)
- 【請求項１】 二極バッテリーであって、一面に陽極活
性材料を備え他面に陰極活性材料を備え、周辺部に非導
電性フレーム（６）が取り付けられた導電性で電解液不
透過性の隔壁（２）をそれぞれ有する複数の実質上平坦
な二極電極を重ねたスタックと、上記スタックの両端部
に位置した単極電極と、上記スタック内で上記電極を相
互に離間させる手段（３０）と、二極バッテリーを外部
の電気回路に電気的に接続するため上記単極電極に接続
された端子手段（５０、５２、５４）とを有する二極バ
ッテリーにおいて、 上記フレーム（６）を一緒に固定的に埋設保持し、当該
フレーム間からの電解液の漏洩を阻止し、かつ、二極バ
ッテリーの外表面を形成するように、上記スタックのま
わりで適所にモールド成形されたポリマーハウジング
（６０）を有することを特徴とする二極バッテリー。 - 【請求項２】 上記ハウジング（６０）が独立気泡性フ
ォームプラスチック材料でできていることを特徴とする
請求項１の二極バッテリー。 - 【請求項３】 上記フォームプラスチック材料が体積比
で約２５％までの孔を有することを特徴とする請求項２
の二極バッテリー。 - 【請求項４】 上記ポリマーハウジング（６０）が熱可
塑性ポリマーでモールド成形されていることを特徴とす
る請求項１の二極バッテリー。 - 【請求項５】 非導電性フレーム（６）内にそれぞれ装
着され、電解液保持領域によって所定幅のギャップだけ
互いに離間せしめられた複数個の二極電極を重ねて構成
したスタックを有するガス再結合型の二極バッテリーを
組立てる方法において、 （イ）非圧縮状態の下では上記ギャップより大きな厚さ
を有するガス再結合型のガラス繊維マットセパレータ
（５８）を上記電極間で上記領域（３２）内に位置決め
する工程と； （ロ）相互に進退移動できる一対の向き合うモールド部
分間で、上記スタックのまわりに外側ハウジング（６
０）を形成するためのモールドキャビティを有するモー
ルド内に当該スタックを位置決めする工程と； （ハ）上記セパレータ（５８）を圧縮し上記モールドを
閉じるために、上記モールド部分を互いに近づく方向へ
移動させる工程と； （ニ）上記スタックのまわりで上記モールドキャビティ
内に液体プラスチック材料を射出する工程と； （ホ）上記ハウジング（６０）を形成し上記スタックを
圧縮状態に保持するために上記プラスチック材料を硬化
させる工程と；を有することを特徴とする二極バッテリ
ーの組立て方法。 - 【請求項６】 上記プラスチック材料がこのプラスチッ
ク材料を上記モールドキャビティ内で発泡させるための
発泡剤を含むことを特徴とする請求項５の組立て方法。 - 【請求項７】 上記発泡剤がプラスチック材料全体にわ
たって気泡を発生させるように熱で反応することを特徴
とする請求項６の組立て方法。 - 【請求項８】 非導電性フレーム（６）内にそれぞれ装
着され、電解液保持領域（３２）によって互いに離間せ
しめられた複数個の二極電極を重ねて構成したスタック
を有する二極バッテリーのまわりにハウジング（６０）
を形成する方法において、 （イ）上記ハウジング（６０）を形成するためのモール
ドキャビティを有するモールド内に上記スタックを位置
決めする工程と； （ロ）上記スタックのまわりで上記モールドキャビティ
内に液体プラスチック材料を射出する工程と； （ハ）上記ハウジング（６０）を形成し上記スタックを
当該ハウジングに埋設させるために当該プラスチック材
料を硬化させる工程と；を有することを特徴とするハウ
ジング形成方法。 - 【請求項９】 上記プラスチック材料がこのプラスチッ
ク材料を上記モールドキャビティ内で発泡させるための
発泡剤を含むことを特徴とする請求項８のハウジング形
成方法。 - 【請求項１０】 上記発泡剤がプラスチック材料全体に
わたって気泡を発生させるように熱で反応することを特
徴とする請求項９のハウジング形成方法。
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