JPH08250151A - 密閉形アルカリ蓄電池の単位電池 - Google Patents

密閉形アルカリ蓄電池の単位電池

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JPH08250151A
JPH08250151A JP7054801A JP5480195A JPH08250151A JP H08250151 A JPH08250151 A JP H08250151A JP 7054801 A JP7054801 A JP 7054801A JP 5480195 A JP5480195 A JP 5480195A JP H08250151 A JPH08250151 A JP H08250151A
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unit
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storage battery
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Shinichi Shimakawa
伸一 島川
Shinji Hamada
真治 浜田
Hiromu Matsuda
宏夢 松田
Manabu Kakino
学 垣野
Munehisa Ikoma
宗久 生駒
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電容量の低下を抑制し、サイクル寿命を改
善したアルカリ蓄電池の単位電池を提供する。 【構成】 本発明のアルカリ蓄電池の単位電池は、単電
池群の左右両端に平板部と矩形の枠体部よりなるエンド
プレートを配置し、帯板状の架橋体とエンドプレートを
金属製の鋲で固定して単電池群を拘束することによっ
て、拘束部材による重量増加および体積増加を最小限に
押さえつつ、充放電サイクルによる内圧上昇及び電池群
の膨張による単位電池の寸法変化を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、比較的大容量の密閉形
アルカリ蓄電池の単位電池の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】密閉形アルカリ蓄電池は、ニッケル・カ
ドミウム蓄電池及びニッケル・水素蓄電池で代表され、
エネルギー密度が高く、信頼性に優れていることから、
ビデオ、ラップトップコンピュータ、携帯電話等のポー
タブル機器の電源として数多く使用されている。これら
の単電池は、ケースが金属製であって、その形状は円筒
または角型であり、電池容量は０．５〜３Ａｈ程度の小
型の密閉形アルカリ蓄電池である。実使用においては、
数個から十数個の単電池を樹脂ケースやチューブの中に
収納して使用するのが一般的である。これらの小型の密
閉形アルカリ蓄電池は、電池容量が０．５〜３Ａｈ程度
であるため、充放電時における単電池あたりの発熱量は
小さい。従って、樹脂ケースやチューブの中に収納して
使用した場合、発熱と放熱のバランスが適切に行われる
ため、電池の温度上昇に起因する顕著な課題は生じなか
った。また、アルカリ蓄電池の電極群は充放電の繰り返
しにより膨張するが、ケースは金属製で耐久強度がある
ため、ケースの変形等の顕著な課題は無かった。
【０００３】しかし、最近になって、家電製品から電気
自動車に至る移動体用電源にエネルギー密度が高い高信
頼性の中・大型電池（中型電池は電池容量１０〜１００
Ａｈ、大型電池は同容量１００Ａｈ以上と定義する。単
電池の使用個数はいずれも数個から数百個と定義す
る。）が強く要望されている。現在、中・大型電池とし
ては、開放型のニッケル・カドミウム電池や鉛蓄電池が
エネルギー貯蔵用や無停電電源装置用に用いられている
が、使用期間中に注液を要するなどのメンテナンスの煩
雑さがある。従って、家電製品から電気自動車に至る移
動体用電源としては、電池のメンテナンスフリー化、す
なわち密閉化が必要である。
【０００４】以上のように、家電製品から電気自動車に
至る移動体用電源としてアルカリ蓄電池を用いる場合、
電池の密閉化と中・大型化を同時に行う必要がある。す
なわち、単電池の密閉化を図りつつ、単電池の電気容量
の増大と電池電圧の増加のために多数の単電池を直列に
接続することが必要である。
【０００５】電池は、充放電に伴って電極反応による反
応熱やジュール熱が発生する。このような大容量の単位
電池を直列に接続した単位電池や単位電池を直列に接続
した組電池は、数十セルから数百セルを隣接するように
配置される。また、単電池の電気容量の増大及び密閉化
により、発生する熱量が増大し、電池外部への放熱が遅
れることにより、発生した熱が電池内部に蓄熱される。
その結果、中、大型電池は小型電池と比較して電池内部
の温度が上昇する。このような課題を解決するために、
特開平３ー２９１８６７号公報では、正極と負極と電解
液とによって構成され、充電時に発熱を伴う単電池を多
数個配列したシステムにおいて、各単電池間に空気が流
通する空間を設け、その（空間幅）／（単電池幅）を
０．１から１．０とした蓄電池システムの放熱装置が提
案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
移動体用の密閉形アルカリ蓄電池は以下のような課題を
有する。 （１）鉛蓄電池の場合、密閉形でも充電に伴う電池内圧
の上昇は０．０５ＭＰａ程度であるのに対して、密閉形
アルカリ蓄電池では充電の際の電池内圧上昇は０．２〜
０．４ＭＰａに達する。移動体用電源として、屋外の高
温環境下で長期間使用される際、特に充電状態で使用も
しくは放置する際には、電池ケースは０．２〜０．４Ｍ
Ｐａ程度の内圧を受け続け、低剛性、低強度の電池ケー
スではクリープ変形に伴う破損の可能性がある。また、
屋外の高温環境下で１０００回以上の充放電サイクルが
行われる場合には、内圧変化による力学的疲労によって
電池ケースが破損する可能性があり、長期信頼性及び安
全性の観点から電池ケースの変形による破損を防止する
単位電池構造が必要である。 （２）電池内圧の上昇により電池ケースが膨張変形した
場合、発電要素群と電池ケースの間に空間が生じる。発
電要素群と電池ケースの間に空間が存在すると、発電要
素群で発生した熱が電池ケースに伝わる速度は極端に低
下する。従って、電池ケースの変形を抑えて、発電要素
群を常に接触させる単位電池構造が必要である。
【０００７】（３）移動体用電源として用いられる場合
には、単電池を５〜４０個程度積層した単位電池や、単
位電池を２個以上、単電池数に換算すると約１０〜３０
０個集合した状態で使用されるため、数個〜数百個の各
単電池の電池容量等の電池性能のバラツキの低減や、エ
ネルギー密度等の電池性能の向上、さらには振動による
ズレ防止や充放電サイクルに伴う寸法変化を一定に抑え
るための機械的強度の向上等の工夫を施す必要がある。
また、電池を緊縛しているプレートと架橋体は長時間屋
外で使用されるため、腐食による劣化を防止する必要が
ある。本発明の主たる目的は、単電池の電池ケースの変
形を抑えて、単位電池や組電池での体積エネルギー密度
及び重量エネルギー密度を高め、しかも充放電時に発生
した電池内の熱を電池系外へ効率よく放出でき、電池性
能のバラツキのない優れた蓄電池システムを提供するこ
とである。本発明はまた、屋外の高温環境下での長時間
の使用や充放電の繰り返しにおいての電池ケースの変形
もしくは疲労による破損を防止し、移動体用電源として
用いても充放電サイクルによる寸法変化が少なく、単位
電池や組電池としても振動に対する機械的強度及び耐食
性を向上し、長期信頼性を高めることを目的とするもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の密閉形アルカリ
蓄電池の単位電池は、合成樹脂製の角形電池ケース内に
発電要素群を収容し、安全弁を備えた蓋により封口され
た単電池の複数個をそれらの極板の積層方向と同じ方向
に積層された単電池群と、前記単電池群の単電池積層方
向の両面に配されたエンドプレートと、前記エンドプレ
ート間を連結し、且つ前記単電池群を積層方向に拘束す
る帯板状の架橋体により構成されるものである。但し、
前記エンドプレートは方形の平板部とその４辺から立ち
上がり相互に連なっている矩形の枠体部からなり、前記
架橋体は前記エンドプレートの枠体部に連結されてい
る。また、前記エンドプレ−トが鋼もしくはステンレス
鋼製であり、その平板部の厚さが０．５〜３ｍｍ、矩形
の枠体部の高さが５〜１５ｍｍであることが好ましい。
また、前記エンドプレ−トがアルミニウムもしくはアル
ミニウム合金製であり、その平板部の厚さが１〜５ｍ
ｍ、矩形の枠体部の高さが５〜１５ｍｍであることが好
ましい。また、前記エンドプレートが、その平板部に電
池の垂直方向に沿って２本以下、または水平方向に沿っ
て５本以下の補強リブを有することが望ましい。さら
に、前記架橋体は、その厚みが０．５〜２ｍｍ、幅が２
０〜４０ｍｍであることが望ましい。また、前記架橋体
が、金属鋲またはビスによってその両端を前記エンドプ
レートの枠体部に固定されていることが望ましい。さら
に、前記エンドプレートおよび前記架橋体が、それぞれ
アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、ステンレス鋼か
ら成る群選択される材料により構成され、かつ引張強さ
が２５０ＭＰａ以上であることが望ましい。また、前記
エンドプレートおよび前記架橋体が、その表面を耐アル
カリ性および電気絶縁性を有する樹脂製塗膜により被覆
されていることが望ましい。さらに、前記蓋に設けた安
全弁の弁作動圧が、０．２〜０．８ＭＰａであることが
望ましい。また、前記電池ケースの外側面に、前記架橋
体の一部もしくは全部を収納する凹部を形成することが
望ましい。
【０００９】
【作用】本発明の密閉形アルカリ蓄電池の単位電池は、
合成樹脂製の角形電池ケース内に発電要素群を収容し、
安全弁を備えた蓋により封口された単電池の複数個をそ
れらの極板の積層方向と同じ方向に積層された単電池群
と、前記単電池群の単電池積層方向の両面に配された、
方形の平板部とその４辺から立ち上がり相互に連なって
いる矩形の枠体部からなるエンドプレートと、前記エン
ドプレートの枠体部に固定され、互いに連結された前記
単電池群を積層方向に拘束する帯板状の架橋体により構
成されることによって、機械的強度が向上し、充電時の
内圧上昇や電極の膨張に対する電池ケースの膨張を抑え
ることにより、電極群の電池ケースを介して放熱を効率
的に行わせることができる。また、前記エンドプレ−ト
が鋼もしくはステンレス鋼製であり、その平板部の厚さ
を０．５〜３ｍｍ、矩形の枠体部の高さを５〜１５ｍｍ
とすることによって、内圧上昇やそれに伴う電池ケース
の変形等に対して、プレートが十分な強度を持ち、電池
ケースの変形を抑える。同じく、前記エンドプレ−トが
アルミニウムもしくはアルミニウム合金製であり、その
平板部の厚さを１〜５ｍｍ、矩形の枠体部の高さを５〜
１５ｍｍとすることによって、同様に、電池ケースの変
形を抑える。また、前記エンドプレートに、その平板部
に電池の垂直方向に沿って２本以下、または水平方向に
沿って５本以下の補強リブを形成することにより、機械
強度が向上する。さらに、前記架橋体の、その厚みを
０．５〜２ｍｍ、幅を２０〜４０ｍｍとした、実用的な
密閉形アルカリ蓄電池を構成することによって、単位重
量当たりのエネルギー密度を大きくできる。また、本発
明の密閉形アルカリ蓄電池の単位電池は、前記架橋体の
両端を金属鋲またはビスにより前記エンドプレートの枠
体部に固定することによって、強度及び長期信頼性が増
す。
【００１０】さらに、前記エンドプレートおよび前記架
橋体が、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、もしく
はステンレス鋼からなる群から選択される材料により構
成され、かつ引張強さが２５０ＭＰａ以上であることに
よって、さらに強度が増し、屋外の高温環境下において
充放電の繰り返しによる内圧変化を受けても、同様に膨
張変形を抑え、力学的疲労による破損防止や寸法変化を
抑えることができ、移動体用電源としての長期信頼性を
高めることができる。さらに、前記エンドプレートおよ
び前記架橋体を、その表面に耐アルカリ性および電気絶
縁性を有する樹脂製塗膜で被覆することにより、屋外で
特に移動体用電源としての長期信頼性や安全性が向上す
る。さらに、前記蓋に設けた安全弁の弁作動圧を０．２
〜０．８ＭＰａとすることにより、電池性能及び電池ケ
ースの信頼性が向上する。また、本発明の密閉形アルカ
リ蓄電池の単位電池は、前記電池ケースの外側面に前記
架橋体の一部もしくは全部を収納する凹部を形成するこ
とにより、単電池の内容積が従来よりも大きくでき、単
位電池を構成する際に空間に占める発電要素群の割合を
増加できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明による密閉形アルカリ蓄電池の
単位電池と、それを構成する単電池および拘束部材を図
面を用いて説明する。図２の１０で示す単電池は、正極
板、負極板、セパレータを積層した電極群１１、電解液
を収容した合成樹脂電池ケース１２、およびケース１２
の上部開口部に熱溶着された同じ合成樹脂製の蓋１３か
ら構成され、蓋１３にはニッケルめっきされた鉄製の正
極端子１４、負極端子１５および０．５ＭＰａの作動圧
を有する安全弁１６が固定されている。負極端子１５
は、その下端の図示しない垂下部に負極板のリード片１
７を溶接により接続されるとともに、上部を蓋１３に液
密かつ気密に取り付けられる。正極端子１４も図示しな
いが、その下端に正極板のリード片が接続される。ケー
ス１２は、積層方向に位置する幅の広い側壁１８、側壁
１８と他方の幅の狭い側壁１９、および底壁２０から構
成される。さらに、側壁１８の外表面に、単電池同士を
突き合わせるためのリブ２１が複数本、所定間隔をおい
て縦方向に平行に設けられている。側壁１９の外表面の
上下に、架橋体の位置決めおよび収納用の２組の凹部２
２が設けられている。前記リブのうち、両端のリブには
突き合わせる際の位置決め用の凸部２３と凹部２４が、
それぞれ上下を逆にして設けられている。
【００１２】蓋１３は、その幅の広い方の側壁２６の外
表面に、ケース１２のリブ２１と同様のリブ２７を有す
る。蓋１３とケース１２との接着部は２８で示され、熱
溶着の際に接着代のうちケース外方へ突出したはみ出し
部分は、研削により除去されている。図１に、上記単電
池１０を１０個直列に積層した単位電池３１を示す。隣
接する単電池は、電池ケース１２のリブ２１が互いに突
き合わされ、さらに一方の単電池のリブ２１に設けた凸
部２３を他方の単電池のリブ２１に設けた凹部２４に嵌
合することにより、相互の位置決めが行われる。また、
隣接する単電池の正極端子と負極端子は接続導体３２に
より接続される。このようにして電気的に直列に接続さ
れた１０個の単電池は、その積層体の左右両端面にアル
ミニウム製のエンドプレート３３が当接され、これらを
４本のステンレス鋼製の帯板状架橋体３４および金属製
の鋲３８を用いて連結固定して、電極群の膨張や電池内
圧の上昇によっても単電池が相互に離間しないよう強固
に拘束される。上記構成の単位電池において、リブ２１
の間に空間３６が形成される。左右両端の単電池とエン
ドプレート３３との間にもリブ２１の高さに相当する空
間３７が形成される。また、帯板状の架橋体３４は、側
壁１９の外表面の上下に設けられた２組の凹部２２に一
部が収納されて位置決めされる。
【００１３】図３は、図１に示すエンドプレート３３、
架橋体３４および鋲３８の詳細図である。エンドプレー
ト３３は、方形の平板部４０と、その４辺から立ち上が
り相互に連なっている矩形の枠体部からなり、さらに水
平方向のリブ４２を有する。そして、架橋体３４の端部
を固定するための鋲３８の穴３９は、枠体側面のリブ４
２との連結部を挟む位置に設けてある。エンドプレート
３３および架橋体３４の寸法は、電極群の膨張力、電池
内圧および単電池の積層数によって決定される。以下の
実施例においては、エンドプレートの平板部４０の厚み
を３ｍｍ、矩形の枠体部３５の突出高さを１１ｍｍと
し、架橋体３４は幅３０ｍｍ×厚さ１ｍｍとした。さら
に、図示しないが、エンドプレート３３および架橋体３
４は、表面に耐アルカリ性および電気絶縁性を有する樹
脂塗膜が被覆されている。図２で示す構成の単電池を１
０Ａの電流で１５時間充電し、２０Ａの電流で１．０Ｖ
まで放電する初充放電を行った。この充放電により、電
池群は膨張し、電池ケース１２の側壁１８に密接する状
態となった。この単電池は、正極によって容量が規制さ
れ、１００Ａｈの電池容量を有する。この単電池１０個
を用いて図１のような単位電池を作製した。
【００１４】［実施例１］ここではエンドプレートの構
造について検討した。図３、図４および図５に示すエン
ドプレートを用いた単位電池をそれぞれ本発明の実施例
の単位電池１、２、および３とする。図６、図７および
図８に示すエンドプレートを用いた単位電池をそれぞれ
比較例の単位電池４、５および６とする。各エンドプレ
ートはアルミニウム製である。なお、図４のエンドプレ
ートは、図３のエンドプレートからリブ４２を除いた構
造である。また、図５のエンドプレートは、リブ４２の
両端が枠体部３５と連なっていない構造であり、図６の
ものは平板部４０の４辺から立ち上がった枠体部３５
ａ、３５ｂ、３５ｃおよび３５ｄが相互に連なっていな
い構造である。図７は垂直方向に３本のリブ４２を設け
たものであり、図８は水平方向に７本のリブ４２を設け
たものである。放電容量試験は、１０Ａの電流で１２時
間充電後、１時間放置し、２０Ａの電流で単位電池電圧
が５Ｖに低下するまで放電させて行った。単位電池の放
電容量は、電池電圧が１０Ｖに低下するまでの放電時間
を用いて計算した。また、単電池の放電容量は１Ｖまで
の放電時間を用いて計算した。充電時には、単位電池の
単電池間の空間部分、側面およびエンドプレート表面の
それぞれに、電池の下部からファンにより送風を行っ
た。ファンの能力は、空間部分３６を通過する空気の風
速が平均１．０ｍ／秒となるように調整した。環境温度
は２０℃とした。サイクル寿命試験は、放電容量試験の
充放電条件と同じ条件を繰り返すことにより行った。単
位電池の積載方向の初期寸法を３９０ｍｍとした。寿命
試験の結果と、試験終了までの単位電池の積層方向の最
大変形量の結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、単位電池４は変
形が大きく、放熱性が悪い。また、サイクル寿命が短
く、放電容量およびエネルギー密度が低い。単位電池
５、６は放電容量、サイクル寿命は良好であるが、重量
が大きくなることにより、エネルギー密度が悪化した。
一方、単位電池１、２および３は変形が抑制され、放電
容量、サイクル寿命およびエネルギー密度ともに良好で
あった。以上のことから、枠体部を構成する立上り部は
相互に連なっていることが望ましい。さらに垂直方向の
リブが２本以下、または水平方向のリブが５本以下であ
ることが望ましい。
【００１７】［実施例２］エンドプレートの寸法につい
て検討した。実施例１と同様の構成で単位電池を作製し
た。ただし、エンドプレートは実施例１で優れた性能を
示した単位電池１と同様の形状の、アルミニウム製のも
のを用いた。ここで架橋体にはいずれもステンレス鋼を
用いた。矩形の枠体部３５の突出高さを１１ｍｍとし、
平板部４０の厚みを３ｍｍとしたものを単位電池７と
し、同じく平板部の厚み０．５ｍｍ、６ｍｍのエンドプ
レートを用いた単位電池をそれぞれ単位電池８、９とす
る。また、平板部の厚みを３ｍｍとしたエンドプレート
で、枠体部の突出高さを３ｍｍとしたものを単位電池１
０、同じく１７ｍｍとしたものを単位電池１１とする。
実施例１と同様の試験の評価結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】表２から明らかなように、単位電池７はい
ずれにおいても良好な性能を示すが、単位電池８および
１０は強度不足により変形が大きく、放熱性が悪い。単
位電池９および１１は放電容量、サイクル寿命および耐
変形は良好なものの、エンドプレートの重量の増大によ
りエネルギー密度が低下する。したがって、アルミニウ
ム製のエンドプレ−トの場合、その平板部の厚さは１〜
５ｍｍ、矩形の枠体部の突出高さは５〜１５ｍｍである
ことが望ましい。アルミニウム合金の場合も同様であ
る。同様に、鋼製およびステンレス鋼製のエンドプレー
トを使用した場合、平板部の厚さが０．５〜３ｍｍ、矩
形の枠体部の突出高さは５〜１５ｍｍのとき、良好な性
能を示した。
【００２０】［実施例３］エンドプレートの材質につい
て検討を行った。実施例１と同様の構成で単位電池を作
製した。ただし、エンドプレートには実施例１で優れた
性能を示した単位電池１と同様の形状である、平板部の
厚さが３ｍｍ、矩形の枠体部の突出高さが１１ｍｍのも
のを用いた。引張り強さ２７０ＭＰａのアルミニウム製
のエンドプレートを用いた単位電池を実施例の単位電池
１２とする。さらに引張り強度３００ＭＰａの鋼、２５
０ＭＰａのステンレス鋼製エンドプレートを用いたもの
をそれぞれ単位電池１３および１４とする。さらに引張
り強度２００ＭＰａの銅製のエンドプレートを用いたも
のを単位電池１５、引張り強度２８ＭＰａのポリエチレ
ン製エンドプレートを用いたものを単位電池１６とす
る。実施例１と同様の試験の評価結果を表３に示す。
【００２１】
【表３】
【００２２】単位電池１２〜１４は良好な性能を示す
が、単位電池１３および１４は強度は確保されるもの
の、比重がアルミニウムよりも大きいためにエネルギー
密度が若干低下する。単位電池１５は強度不足および放
熱性の悪化により寿命が若干低下し、さらに比重が大き
いため、エネルギー密度が低下する。さらにポリエチレ
ン製エンドプレートを用いた単位電池１６においては強
度が大きく不足するうえ、エンドプレートの熱伝導性お
よび放熱性が悪いため、寿命が大きく悪化する。これら
から、エンドプレートは軽量かつ限られた寸法内で電池
内圧の上昇による変形が発生しない強度を有する、具体
的には２５０ＭＰａ以上の引張り強度を有する材質のも
の、特に熱伝導性に優れたアルミニウムを主とする材料
であることが望ましい。さらに架橋体材質についても同
様の結果を得た。
【００２３】［実施例４］ここでは、架橋体の寸法につ
いて検討を行った。ここで、架橋体は引張り強度２５０
ＭＰａのステンレス鋼を用いた。幅３０ｍｍで厚さ１ｍ
ｍの架橋体を用いた、実施例の単位電池１と同じ構成の
ものを単位電池１７とする。実施例の単位電池１と同様
の構成において幅３０ｍｍで厚さを０．３ｍｍ、３ｍｍ
としたものをそれぞれ単位電池１８および１９とする。
同様に厚さ１ｍｍで幅１０ｍｍ、５０ｍｍとしたものを
単位電池２０および２１とする。実施例１と同様の試験
の評価結果を表４に示す。
【００２４】
【表４】
【００２５】表４から明らかなように、単位電池１８お
よび２０は強度不足のため、変形が大きく、放熱性が悪
い。また単位電池１９および２１は、放電容量、サイク
ル寿命、および最大変形量は優れるが、単位体重量が大
きくなるため、エネルギー密度が低下した。単位電池１
７が最も優れた性能を示した。そのため、架橋体はその
厚みが０．５〜２ｍｍ、幅が２０〜４０ｍｍの範囲であ
ることが望ましい。
【００２６】［実施例５］実施例１で優れた性能を示し
た単位電池１と同様の構成において、単電池およびケー
ス外側面に凹部が設けられておらず、架橋体が電池ケー
スに対して位置決めされていない単位電池をそれぞれ１
０個試作し、振動試験を行った。加振条件は上下方向に
最大加速度４８ｍ／ｓ2、振動数３３Ｈｚで６時間加振
し、単位電池の外観変化を観測した。その結果、本発明
による単位電池１は外観上の変化は観測されなかった
が、架橋体が電池ケースに対して位置決めされていない
単位電池においては単位電池群に対する拘束部材のズレ
が２個発生した。移動体用電源として、振動状態で使用
されることを考慮すると、架橋体は電池ケース外側面の
凹部に収納されていることが望ましい。
【００２７】［実施例６］本発明による単電池および架
橋体がエンドプレートの枠体部に抵抗溶接により固定さ
れた単位電池をそれぞれ１０個試作して、実施例５と同
様の条件で振動試験を行った。その結果、本発明による
単位電池は、外観上の変化は観察されなかったが、架橋
体をエンドプレートの枠体部に抵抗溶接したものは１０
個中１個に溶接部が破断した。これは、溶接強度が鋲に
よる固定の場合の強度と比較して低いためである。溶接
強度を上げる手段として、溶接機の出力を上げ溶解面積
を拡大する方法が一般的であるが、溶接にって発熱し、
温度上昇が顕著となり、合成樹脂製の電池ケースが溶解
するという課題が発生する。また、ボルトナット等によ
るネジ締結で代用する場合は、ボルト頭部がエンドプレ
ート枠体部より外部へ突出し、結果として体積エネルギ
ー密度が低下する。よって、架橋体のエンドプレート枠
体部への固定法は金属鋲もしくはビスによることが望ま
しい。
【００２８】さらに、本発明による単位電池は、移動体
用電源として屋外で長期間使用されること、また非常使
用時にアルカリ電解液が外部へ漏出する可能性があるこ
とより、金属製のエンドプレートおよび架橋体の表面に
は腐食防止処理および外部ショート防止のため、表面に
耐アルカリ性および電気絶縁性を有した樹脂製塗膜を被
覆させることが望ましい。また、安全弁の弁作動圧は、
本実施例の単位電池の通常使用時の電池内圧の最大値で
ある０．２ＭＰａ以上、かつ電池ケースおよび拘束部材
の耐圧限界０．８ＭＰａ以下で設定することが望まし
い。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、単電池群の左右両端に
平板部と矩形状の枠体部よりなるエンドプレートを配置
して、架橋体と金属製の鋲により単電池群を拘束するこ
とにより、拘束部材による重量増加および体積増加を最
小限に抑えつつ、充放電サイクルによる内圧上昇および
電池群の膨張による単位電池の寸法変化を抑制すること
ができる。その結果、電池内で発生した熱を電池外部へ
効率よく放出することができるため、各単位電池の放電
容量の低下を抑制し、サイクル寿命を改善することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における密閉形アルカリ蓄電
池の単位電池を示す斜視図である。
【図２】同単電池の一部を切り欠いた斜視図である。
【図３】同電池のエンドプレート、鋲および架橋体の一
部を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例のエンドプレートの斜視図
である。
【図５】本発明のさらに他の実施例のエンドプレートの
斜視図である。
【図６】比較例のエンドプレートの斜視図である。
【図７】比較例のエンドプレートの斜視図である。
【図８】比較例のエンドプレートの斜視図である。
【符号の説明】
１０ 単電池 １１ 電極群 １２ 電池ケース １３ 蓋 １４ 正極端子 １５ 負極端子 １６ 安全弁 １７ リード片 １８ 積層方向の側壁 １９ 側壁 ２０ 底壁 ２１ リブ ２２ 凹部 ２３ 凸部 ２４ 凹部 ２５ 凹部 ２６ 蓋の側壁 ２７ 補強リブ ２８ 接着部 ２９ 溶着代 ３０ 補強リブ ３１ 単位電池 ３２ 接続導体 ３３ エンドプレート ３４ 架橋体 ３５ 枠体部 ３６ 空間 ３７ 空間 ３８ 鋲 ３９ 鋲用穴 ４０ 平板部 ４２ リブ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】
【実施例】以下、本発明による密閉形アルカリ蓄電池の
単位電池と、それを構成する単電池および拘束部材を図
面を用いて説明する。図２の１０で示す単電池は、正極
板、負極板、セパレータを積層した電極群１１、電解液
を収容した合成樹脂電池ケース１２、およびケース１２
の上部開口部に熱溶着された同じ合成樹脂製の蓋１３か
ら構成され、蓋１３にはニッケルめっきされた鉄製の正
極端子１４、負極端子１５および０．５ＭＰａの作動圧
を有する安全弁１６が固定されている。負極端子１５
は、その下端の図示しない垂下部に負極板のリード片１
７を溶接により接続されるとともに、上部を蓋１３に液
密かつ気密に取り付けられる。正極端子１４も図示しな
いが、その下端に正極板のリード片が接続される。ケー
ス１２は、積層方向に位置する幅の広い側壁１８、側壁
１８と他方の幅の狭い側壁１９、および底壁から構成さ
れる。さらに、側壁１８の外表面に、単電池同士を突き
合わせるためのリブ２１が複数本、所定間隔をおいて縦
方向に平行に設けられている。側壁１９の外表面の上下
に、架橋体の位置決めおよび収納用の２組の凹部２２が
設けられている。前記リブのうち、両端のリブには突き
合わせる際の位置決め用の凸部２３と凹部２４が、それ
ぞれ上下を逆にして設けられている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １０ 単電池 １１ 極板群 １２ 電池ケース １３ 蓋 １４ 正極端子 １５ 負極端子 １６ 安全弁 １７ リード片 １８ 積層方向の側壁 １９ 側壁 ２１ リブ ２２ 凹部 ２３ 凸部 ２４ 凹部 ２６ 蓋の側壁 ２７ 補強リブ ２８ 接着部 ３０ 補強リブ ３１ 単位電池 ３２ 接続導体 ３３ エンドプレート ３４ 架橋体 ３５ 枠体部 ３６ 空間 ３７ 空間 ３８ 鋲 ３９ 鋲用穴 ４０ 平板部 ４２ リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 垣野 学 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 生駒 宗久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合成樹脂製の角形電池ケース内に発電要
    素群を収容し、安全弁を備えた蓋により封口された単電
    池の複数個をそれらの極板の積層方向と同じ方向に積層
    された単電池群と、前記単電池群の単電池積層方向の両
    面に配されたエンドプレートと、前記エンドプレート間
    を連結し且つ前記単電池群を積層方向に拘束する帯板状
    の架橋体により構成され、前記エンドプレートが方形の
    平板部とその４辺から立ち上がり相互に連なっている矩
    形の枠体部からなり、前記架橋体が前記エンドプレート
    の枠体部に連結されている密閉形アルカリ蓄電池の単位
    電池。
  2. 【請求項２】 前記エンドプレ−トが鋼もしくはステン
    レス鋼製であり、その平板部の厚さが０．５〜３ｍｍ、
    矩形の枠体部の高さが５〜１５ｍｍである請求項１記載
    の密閉形アルカリ蓄電池の単位電池。
  3. 【請求項３】 前記エンドプレ−トがアルミニウムもし
    くはアルミニウム合金製であり、その平板部の厚さが１
    〜５ｍｍ、矩形の枠体部の高さが５〜１５ｍｍである請
    求項１記載の密閉形アルカリ蓄電池の単位電池。
  4. 【請求項４】 前記エンドプレートが、その平板部に電
    池の垂直方向に沿って２本以下、または水平方向に沿っ
    て５本以下の補強リブを具備する請求項１記載の密閉形
    アルカリ蓄電池の単位電池。
  5. 【請求項５】 前記架橋体は、その厚みが０．５〜２ｍ
    ｍ、幅が２０〜４０ｍｍである請求項１記載の密閉形ア
    ルカリ蓄電池の単位電池。
  6. 【請求項６】 前記架橋体が、金属鋲またはビスによっ
    てその両端を前記エンドプレートの枠体部に固定されて
    いる請求項１記載の密閉形アルカリ蓄電池の単位電池。
  7. 【請求項７】 前記エンドプレートおよび前記架橋体
    が、それぞれアルミニウム、アルミニウム合金、鋼、ス
    テンレス鋼から成る群から選択される材料により構成さ
    れ、かつ引張り強度が２５０ＭＰａ以上である請求項１
    記載の密閉形アルカリ蓄電池の単位電池。
  8. 【請求項８】 前記エンドプレートおよび前記架橋体
    が、その表面を耐アルカリ性および電気絶縁性を有する
    樹脂製塗膜により被覆されている請求項１記載の密閉形
    アルカリ蓄電池の単位電池。
  9. 【請求項９】 前記蓋に設けた安全弁の弁作動圧が、
    ０．２〜０．８ＭＰａである請求項１記載の密閉形アル
    カリ蓄電池の単位電池。
  10. 【請求項１０】 前記電池ケースの外側面に、前記架橋
    体の一部もしくは全部を収納する凹部を具備する請求項
    １記載の密閉形アルカリ蓄電池の単位電池。
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