JPH0831390A - 密閉形蓄電池とその製造法 - Google Patents
密閉形蓄電池とその製造法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】電槽と蓋の接続部の強度や気密性が十分に得ら
れ、単位電池を構成した場合、冷却媒体の通過により電
池内部で発生した熱を効率よく放散できる密閉形蓄電池
を提供する。 【構成】セパレータを介して正極板と負極板とを交互に
配置した電極群と電解液とを合成樹脂製電槽に収容し、
安全弁を備えた合成樹脂製の蓋で封口した密閉形蓄電池
において、電槽と蓋との接続部は、内壁側にのみ溶けし
ろ部を有する構成とする。
れ、単位電池を構成した場合、冷却媒体の通過により電
池内部で発生した熱を効率よく放散できる密閉形蓄電池
を提供する。 【構成】セパレータを介して正極板と負極板とを交互に
配置した電極群と電解液とを合成樹脂製電槽に収容し、
安全弁を備えた合成樹脂製の蓋で封口した密閉形蓄電池
において、電槽と蓋との接続部は、内壁側にのみ溶けし
ろ部を有する構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂製の電槽を用
いた比較的大容量の角形密閉形蓄電池に関する。
いた比較的大容量の角形密閉形蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】密閉形蓄電池は、鉛蓄電池、ニッケル・
カドミウム蓄電池およびニッケル・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
らポータブル機器、例えばビデオカメラ、ラップトップ
コンピュータ、携帯電話等の電源として数多く使用され
ている。
カドミウム蓄電池およびニッケル・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
らポータブル機器、例えばビデオカメラ、ラップトップ
コンピュータ、携帯電話等の電源として数多く使用され
ている。
【０００３】これらの用途に用いられる単電池は、ケー
スが合成樹脂製や金属製であり、その形状は円筒または
角形で、容量は０．５〜３Ａｈ程度の主に小形の蓄電池
である。実際の使用においては、数個から十数個の単電
池を合成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。
スが合成樹脂製や金属製であり、その形状は円筒または
角形で、容量は０．５〜３Ａｈ程度の主に小形の蓄電池
である。実際の使用においては、数個から十数個の単電
池を合成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。
【０００４】これらの小形の密閉形蓄電池は、電池容量
が０．５〜３Ａｈ程度であるため、充放電時における単
電池当たりの発熱量は少ない。したがって、合成樹脂ケ
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保たれるため、電池の温度上昇に
関する顕著な課題はなく、ケース等に特別な工夫は必要
とされなかった。
が０．５〜３Ａｈ程度であるため、充放電時における単
電池当たりの発熱量は少ない。したがって、合成樹脂ケ
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保たれるため、電池の温度上昇に
関する顕著な課題はなく、ケース等に特別な工夫は必要
とされなかった。
【０００５】しかし、最近になって、家電製品から電気
自動車に至る移動用電源にエネルギー密度が高く高信頼
性の中・大形の電池（ここでの中形電池は容量１０〜１
００Ａｈ、大形電池は容量１００Ａｈ以上と定義し、使
用個数はいずれも数個から数百個とする。）が強く要望
されている。
自動車に至る移動用電源にエネルギー密度が高く高信頼
性の中・大形の電池（ここでの中形電池は容量１０〜１
００Ａｈ、大形電池は容量１００Ａｈ以上と定義し、使
用個数はいずれも数個から数百個とする。）が強く要望
されている。
【０００６】家電製品から電気自動車に至る移動用電源
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。電池は、充放電にともなって電極反応
による反応熱やジュール熱が発生する。単電池の電気容
量の増大および密閉化により発生する熱量は増加し、電
池外部への放熱が遅れ、発生した熱が電池内部に蓄積さ
れる結果、小形電池よりも電池内部の温度が上昇し易
い。また、このような大容量の単電池を直列に複数個接
続した単位電池や、この単位電池を直列に接続した組電
池は、数十から数百の単電池が隣接するように配置され
るため、著しく電池内部の温度が上昇する。
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。電池は、充放電にともなって電極反応
による反応熱やジュール熱が発生する。単電池の電気容
量の増大および密閉化により発生する熱量は増加し、電
池外部への放熱が遅れ、発生した熱が電池内部に蓄積さ
れる結果、小形電池よりも電池内部の温度が上昇し易
い。また、このような大容量の単電池を直列に複数個接
続した単位電池や、この単位電池を直列に接続した組電
池は、数十から数百の単電池が隣接するように配置され
るため、著しく電池内部の温度が上昇する。
【０００７】このような課題を解決するために、特開平
３−２９１８６７号公報では、正極と負極と電解液とに
よって構成され、充放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
る空間を設けるとともに、その空間幅／単電池幅が、
０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とした蓄電池シ
ステムの放熱装置が提案されている。
３−２９１８６７号公報では、正極と負極と電解液とに
よって構成され、充放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
る空間を設けるとともに、その空間幅／単電池幅が、
０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とした蓄電池シ
ステムの放熱装置が提案されている。
【０００８】また、特開平５−３４３１０５号公報で
は、温度調節用媒体を通過させるために垂直方向に多数
の貫通孔を有するスペーサを介在した複数個の単電池か
らなるモジュールが提案されている。
は、温度調節用媒体を通過させるために垂直方向に多数
の貫通孔を有するスペーサを介在した複数個の単電池か
らなるモジュールが提案されている。
【０００９】また、ケースと蓋の接続は、蓄電池の密閉
性や信頼性を保つために非常に重要である。現在使用さ
れている円筒形蓄電池は、金属製の電槽と安全弁を有し
た蓋とをかしめることにより封口している。小形の角形
蓄電池の場合は、金属性の電槽と安全弁を有する蓋とを
レーザー溶接により封口する方法と、円筒形と同様にか
しめにより封口する方法が用いられている。また自動車
始動用等に用いる鉛蓄電池では、合成樹脂製の電槽と蓋
を熱溶着により接続する方法を採用している。
性や信頼性を保つために非常に重要である。現在使用さ
れている円筒形蓄電池は、金属製の電槽と安全弁を有し
た蓋とをかしめることにより封口している。小形の角形
蓄電池の場合は、金属性の電槽と安全弁を有する蓋とを
レーザー溶接により封口する方法と、円筒形と同様にか
しめにより封口する方法が用いられている。また自動車
始動用等に用いる鉛蓄電池では、合成樹脂製の電槽と蓋
を熱溶着により接続する方法を採用している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】合成樹脂製の電槽と蓋
を用いた密閉形蓄電池を、家電製品から電気自動車にい
たる移動用電源として使用する場合は、単電池間や単電
池を複数個組み合わせた単位電池間を空気等の冷却媒体
を通過させることにより、電池内部で発生した熱を放散
することが必要である。しかし、従来の自動車始動用等
に用いる鉛蓄電池と同様な方法で合成樹脂製の電槽と蓋
を熱溶着により接続した場合、次のような課題を有す
る。
を用いた密閉形蓄電池を、家電製品から電気自動車にい
たる移動用電源として使用する場合は、単電池間や単電
池を複数個組み合わせた単位電池間を空気等の冷却媒体
を通過させることにより、電池内部で発生した熱を放散
することが必要である。しかし、従来の自動車始動用等
に用いる鉛蓄電池と同様な方法で合成樹脂製の電槽と蓋
を熱溶着により接続した場合、次のような課題を有す
る。
【００１１】すなわち、合成樹脂製の電槽と蓋を熱溶着
により接続した場合、その接続部に溶けしろが発生す
る。電槽の外壁側に突出した溶けしろ部は、外壁面から
約１〜３mm程度の高さで突出する。単電池間に空気等の
冷却媒体を電池の上部や下部から通過させる場合には、
上記の溶けしろ部の突出高さに加えて冷却媒体が通過で
きるスペースを確保する必要がある。しかし通気スペー
スを確保した結果、電池の体積当たりのエネルギー密度
が著しく減少する。
により接続した場合、その接続部に溶けしろが発生す
る。電槽の外壁側に突出した溶けしろ部は、外壁面から
約１〜３mm程度の高さで突出する。単電池間に空気等の
冷却媒体を電池の上部や下部から通過させる場合には、
上記の溶けしろ部の突出高さに加えて冷却媒体が通過で
きるスペースを確保する必要がある。しかし通気スペー
スを確保した結果、電池の体積当たりのエネルギー密度
が著しく減少する。
【００１２】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、合成樹脂製の電槽と蓋との接続部の機械的強度や
気密性および電池の体積エネルギー密度を低下させず
に、冷却媒体の通過を可能にし、充放電時に発生した熱
を効率よく放散でき、電池性能のバラツキが少なく信頼
性に優れた密閉形蓄電池を提供するものである。
あり、合成樹脂製の電槽と蓋との接続部の機械的強度や
気密性および電池の体積エネルギー密度を低下させず
に、冷却媒体の通過を可能にし、充放電時に発生した熱
を効率よく放散でき、電池性能のバラツキが少なく信頼
性に優れた密閉形蓄電池を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、セパレータを介して正極板と負極板とを交互に配
置した電極群と電解液とを合成樹脂製の電槽に収容し、
安全弁を備えた合成樹脂製の蓋で封口した密閉形蓄電池
において、電槽と蓋との接続部は、内壁側にのみ溶けし
ろ部を有し、外壁側の溶けしろ部がない構成としたもの
である。
めに、セパレータを介して正極板と負極板とを交互に配
置した電極群と電解液とを合成樹脂製の電槽に収容し、
安全弁を備えた合成樹脂製の蓋で封口した密閉形蓄電池
において、電槽と蓋との接続部は、内壁側にのみ溶けし
ろ部を有し、外壁側の溶けしろ部がない構成としたもの
である。
【００１４】また、セパレータを介して正極板と負極板
とを交互に配置した電極群とアルカリ電解液とを合成樹
脂製の電槽に収容し、安全弁を備えた合成樹脂製の蓋で
封口した密閉形蓄電池は、合成樹脂製の電槽と蓋とを溶
着する工程と、外壁側の溶着部の溶けしろ部を除去する
工程とを有する製造方法によって製造するものである。
とを交互に配置した電極群とアルカリ電解液とを合成樹
脂製の電槽に収容し、安全弁を備えた合成樹脂製の蓋で
封口した密閉形蓄電池は、合成樹脂製の電槽と蓋とを溶
着する工程と、外壁側の溶着部の溶けしろ部を除去する
工程とを有する製造方法によって製造するものである。
【００１５】
【作用】このような構成と製造法により、合成樹脂製の
電槽と蓋との接続部は、内壁側にのみ溶けしろ部を有
し、外壁側には溶けしろ部が存在しないため、単電池間
に冷却媒体の通過空間を設ける場合に、従来のように溶
けしろ部の突出高さの相当する隙間を設ける必要がな
く、少ないスペースで熱を効率よく放散させることが可
能となる。
電槽と蓋との接続部は、内壁側にのみ溶けしろ部を有
し、外壁側には溶けしろ部が存在しないため、単電池間
に冷却媒体の通過空間を設ける場合に、従来のように溶
けしろ部の突出高さの相当する隙間を設ける必要がな
く、少ないスペースで熱を効率よく放散させることが可
能となる。
【００１６】また、電槽の内壁側のみに溶けしろ部を存
在させ、電槽と蓋の接続面積を大きく保ち、強固に接続
されていることから、充放電の繰り返しによる電池の内
部圧力の増減や温度変化による合成樹脂の膨脹収縮によ
り電槽と蓋の接続部の剥がれは発生しない。
在させ、電槽と蓋の接続面積を大きく保ち、強固に接続
されていることから、充放電の繰り返しによる電池の内
部圧力の増減や温度変化による合成樹脂の膨脹収縮によ
り電槽と蓋の接続部の剥がれは発生しない。
【００１７】以上のことから体積当たりのエネルギー密
度が高まり、充放電時に発生した熱を効率よく放散で
き、電池性能のバラツキがなく、信頼性に優れた密閉形
蓄電池を提供することができる。
度が高まり、充放電時に発生した熱を効率よく放散で
き、電池性能のバラツキがなく、信頼性に優れた密閉形
蓄電池を提供することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
【００１９】（実施例１）図１（Ａ）、（Ｂ）と図２に
本発明に用いた密閉形蓄電池の単電池および単位電池の
構造を示す。
本発明に用いた密閉形蓄電池の単電池および単位電池の
構造を示す。
【００２０】電極群７は主として水酸化ニッケルを含有
する正極板と水素吸蔵合金を含有する負極板とセパレー
タを用い、次のように作成した。正極板は活物質である
水酸化ニッケル粉末と金属コバルト粉末とを９２：８の
割合で混合後、発泡ニッケル多孔体に充填し、所定の寸
法に圧延・切断し、極板１枚当たりの容量が１０Ａｈの
ニッケル正極を作成した。負極板は電気化学的に水素の
吸蔵放出が可能なＭｍＮｉ3.6Ｃｏ0.7Ｍｎ0.4Ａｌ0.3の
組成を有する水素吸蔵合金粉末を結着剤とともに鉄にニ
ッケルめっきを施したパンチングメタルに塗着し、所定
の寸法に圧延・切断し、極板１枚当たりの理論容量が１
３Ａｈの水素吸蔵合金負極を作成した。これらの正・負
極板をそれぞれ袋状のセパレータで包み、セパレータで
包まれた正極板１０枚と負極板１１枚とを交互に配置し
て組合せ、電極群７を作成した。なお、この電極群７は
電槽３の内寸法に対して約９３〜９９％の厚みを有する
ように作成した。この電極群７に銅とニッケルで構成さ
れた正極端子９と負極端子１０を接続し、ポリプロピレ
ン製の電槽３内に挿入した。電槽３は射出成形により作
成し、電槽３の表面３ａからの高さが１．５mmのリブ４
を電槽３の上下方向に平行に６本設けた構造である。
する正極板と水素吸蔵合金を含有する負極板とセパレー
タを用い、次のように作成した。正極板は活物質である
水酸化ニッケル粉末と金属コバルト粉末とを９２：８の
割合で混合後、発泡ニッケル多孔体に充填し、所定の寸
法に圧延・切断し、極板１枚当たりの容量が１０Ａｈの
ニッケル正極を作成した。負極板は電気化学的に水素の
吸蔵放出が可能なＭｍＮｉ3.6Ｃｏ0.7Ｍｎ0.4Ａｌ0.3の
組成を有する水素吸蔵合金粉末を結着剤とともに鉄にニ
ッケルめっきを施したパンチングメタルに塗着し、所定
の寸法に圧延・切断し、極板１枚当たりの理論容量が１
３Ａｈの水素吸蔵合金負極を作成した。これらの正・負
極板をそれぞれ袋状のセパレータで包み、セパレータで
包まれた正極板１０枚と負極板１１枚とを交互に配置し
て組合せ、電極群７を作成した。なお、この電極群７は
電槽３の内寸法に対して約９３〜９９％の厚みを有する
ように作成した。この電極群７に銅とニッケルで構成さ
れた正極端子９と負極端子１０を接続し、ポリプロピレ
ン製の電槽３内に挿入した。電槽３は射出成形により作
成し、電槽３の表面３ａからの高さが１．５mmのリブ４
を電槽３の上下方向に平行に６本設けた構造である。
【００２１】次に、電極群７を挿入した電槽３の開口部
から比重１．２６の水酸化カリウム水溶液を１８０cm3
を注液した。そして、この電槽３の開口部を、作動圧力
が３〜４ｋｇ／cm2の安全弁８を備えたポリプロピレン
製の蓋２を熱溶着することにより密封した。熱溶着は、
２４０〜２６０℃の温度範囲に保持した金属板に電槽と
蓋の接続部５をそれぞれ１０〜１５秒間接触させ、溶け
込み深さが０．３〜０．８mmになるまで溶融した後、蓋
と電槽の接続部５を加圧しながら冷却して接続する方法
により行い、蓋と電槽の接続部５の外表面と内表面に溶
けしろ部１を作成した。なお、溶けしろ部１の高さは、
電槽または蓋の表面から約１．０mmである。
から比重１．２６の水酸化カリウム水溶液を１８０cm3
を注液した。そして、この電槽３の開口部を、作動圧力
が３〜４ｋｇ／cm2の安全弁８を備えたポリプロピレン
製の蓋２を熱溶着することにより密封した。熱溶着は、
２４０〜２６０℃の温度範囲に保持した金属板に電槽と
蓋の接続部５をそれぞれ１０〜１５秒間接触させ、溶け
込み深さが０．３〜０．８mmになるまで溶融した後、蓋
と電槽の接続部５を加圧しながら冷却して接続する方法
により行い、蓋と電槽の接続部５の外表面と内表面に溶
けしろ部１を作成した。なお、溶けしろ部１の高さは、
電槽または蓋の表面から約１．０mmである。
【００２２】次に、電槽と蓋の接続部５の長側面の外壁
側の溶けしろ部をフライスにより削り取り、この部分に
２４０〜２６０℃の温度に保持した金属の板を押しつけ
ることにより溶着部５の外表面を平滑にした。
側の溶けしろ部をフライスにより削り取り、この部分に
２４０〜２６０℃の温度に保持した金属の板を押しつけ
ることにより溶着部５の外表面を平滑にした。
【００２３】以上のような方法で、電槽と蓋の接続部５
には、内壁側のみに溶けしろ部１を有し、外壁側に溶け
しろ部のない図２に示す本発明の密閉形蓄電池の単電池
６を作成した。
には、内壁側のみに溶けしろ部１を有し、外壁側に溶け
しろ部のない図２に示す本発明の密閉形蓄電池の単電池
６を作成した。
【００２４】なお図２中、１６は極板リード、１７は位
置決め用の凸部、１８は同凹部を示す。
置決め用の凸部、１８は同凹部を示す。
【００２５】次に、比較例として以下の３通りの単電池
を作成した。 （比較例１）電槽と蓋の接続部５の外壁の溶けしろ部を
除去していない単電池を作成した。その他は、本発明の
単電池と同様な方法で作成した。
を作成した。 （比較例１）電槽と蓋の接続部５の外壁の溶けしろ部を
除去していない単電池を作成した。その他は、本発明の
単電池と同様な方法で作成した。
【００２６】（比較例２）電槽と蓋の接続部５の外壁側
の溶けしろ部は除去していないが、リブ４の高さを２．
５mmとした単電池を作成した。その他は、本発明の単電
池と同様な方法で作成した。
の溶けしろ部は除去していないが、リブ４の高さを２．
５mmとした単電池を作成した。その他は、本発明の単電
池と同様な方法で作成した。
【００２７】（比較例３）溶けしろ部がほとんど発生し
ない条件で電槽と蓋を熱溶着した単電池を作成した。そ
の他は、本発明と同様である。
ない条件で電槽と蓋を熱溶着した単電池を作成した。そ
の他は、本発明と同様である。
【００２８】本発明の単電池と比較例１、２、３の単電
池を用いて、電槽と蓋の接続部５の引張強度および気密
性を調べた結果を（表１）に示した。気密性はヘリウム
ガスの検出器を用いて測定した。また、単電池と比較例
１、２、３の単電池をそれぞれ５個直列（単位電池の総
電圧は６Ｖ）に接続し、図３に示した単位電池１１を作
成した。これらの単位電池１１を用いて、電池の充電終
了後の内部温度、放電容量および体積当たりのエネルギ
ー密度を調べた結果を（表２）に示した。なお放電容量
は２５℃雰囲気下で、充電を１０Ａで１４時間行った
後、２０Ａで５Ｖに至るまでの放電時間を測定して求め
た。なお、充放電時はファンにより単電池間の空間１５
に空気を３ｍ／ｓの風速で通過可能なように単位電池１
１の下部から上部に向け送風を行った。電池の内部温度
は、単位電池１１の真中の単電池の内部に熱電対を挿入
することにより測定した。また体積当たりのエネルギー
密度は、放電容量を単位電池の体積で割ることにより求
めた。
池を用いて、電槽と蓋の接続部５の引張強度および気密
性を調べた結果を（表１）に示した。気密性はヘリウム
ガスの検出器を用いて測定した。また、単電池と比較例
１、２、３の単電池をそれぞれ５個直列（単位電池の総
電圧は６Ｖ）に接続し、図３に示した単位電池１１を作
成した。これらの単位電池１１を用いて、電池の充電終
了後の内部温度、放電容量および体積当たりのエネルギ
ー密度を調べた結果を（表２）に示した。なお放電容量
は２５℃雰囲気下で、充電を１０Ａで１４時間行った
後、２０Ａで５Ｖに至るまでの放電時間を測定して求め
た。なお、充放電時はファンにより単電池間の空間１５
に空気を３ｍ／ｓの風速で通過可能なように単位電池１
１の下部から上部に向け送風を行った。電池の内部温度
は、単位電池１１の真中の単電池の内部に熱電対を挿入
することにより測定した。また体積当たりのエネルギー
密度は、放電容量を単位電池の体積で割ることにより求
めた。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】表１から明らかなように、内壁側にのみ溶
けしろ部１を有する本発明の単電池の電槽３と蓋２の接
続部５の引張強度は２９０kgf／cm2であり、ポリプロピ
レンの引張強度と同等の優れた特性が得られる。溶けし
ろ部１が外壁と内壁の双方に存在する比較例１、２と比
較しても、引張強度の特性は遜色ないことが分かる。引
張強度が２５０kgf／cm2以上であれば、電池の内圧上昇
や繰返し使用した場合の膨脹収縮等の変化に十分耐える
ことが可能で、長期間の使用に耐える信頼性を有する。
一方、溶けしろ部が発生しない条件で電槽３と蓋２を熱
溶着した比較例３は、電槽３と蓋２の接続部５の引張強
度が１８０kgf／cm2である。この比較例３の単電池は、
充電終了時に電池内圧が４kg／cm2に達すると、電槽３
と蓋２の接続部５の一部に亀裂が発生し、電池内部より
酸素ガスと水素ガスが放出された。従って溶けしろ部を
発生しない条件でポリプロピレン製電槽３と蓋２を熱溶
着した場合には、安全性と信頼性に劣ることがわかる。
けしろ部１を有する本発明の単電池の電槽３と蓋２の接
続部５の引張強度は２９０kgf／cm2であり、ポリプロピ
レンの引張強度と同等の優れた特性が得られる。溶けし
ろ部１が外壁と内壁の双方に存在する比較例１、２と比
較しても、引張強度の特性は遜色ないことが分かる。引
張強度が２５０kgf／cm2以上であれば、電池の内圧上昇
や繰返し使用した場合の膨脹収縮等の変化に十分耐える
ことが可能で、長期間の使用に耐える信頼性を有する。
一方、溶けしろ部が発生しない条件で電槽３と蓋２を熱
溶着した比較例３は、電槽３と蓋２の接続部５の引張強
度が１８０kgf／cm2である。この比較例３の単電池は、
充電終了時に電池内圧が４kg／cm2に達すると、電槽３
と蓋２の接続部５の一部に亀裂が発生し、電池内部より
酸素ガスと水素ガスが放出された。従って溶けしろ部を
発生しない条件でポリプロピレン製電槽３と蓋２を熱溶
着した場合には、安全性と信頼性に劣ることがわかる。
【００３２】また、本発明の単電池の気密性は８×１０
-9Torr・l/sであり、外壁側の溶けしろ部を除去していな
い比較例１、２と比較して同等以上の特性を有している
ことがわかる。これは、外壁側の溶けしろ部を削り取っ
た後、２４０〜２６０℃（２００〜４００℃の温度範囲
で可能）の温度範囲に保持した金属板で電槽３と蓋２の
接続部５を熱プレスすることにより、ヘリウムガスが通
過可能な空間が塞がれ、気密性が向上したことによる。
電槽３と蓋２の接続部５の気密性は１０-8Torr・l/sより
値が大きくなると、保存時に接続部５から水素や酸素ガ
スが電池内部から放出され、電池の自己放電の加速、保
存後の放電容量の回復性低下や安全性の低下を来たす。
溶けしろ部が発生しない条件で電槽３と蓋２を熱溶着し
た比較例３は、５×１０-6Torr・l/sであり、ヘリウムガ
スが本発明の単電池より非常に漏れやすいことを示して
いる。比較例３の単電池を充電状態で保存した場合、接
続部５からの水素ガスの放出が認められた。
-9Torr・l/sであり、外壁側の溶けしろ部を除去していな
い比較例１、２と比較して同等以上の特性を有している
ことがわかる。これは、外壁側の溶けしろ部を削り取っ
た後、２４０〜２６０℃（２００〜４００℃の温度範囲
で可能）の温度範囲に保持した金属板で電槽３と蓋２の
接続部５を熱プレスすることにより、ヘリウムガスが通
過可能な空間が塞がれ、気密性が向上したことによる。
電槽３と蓋２の接続部５の気密性は１０-8Torr・l/sより
値が大きくなると、保存時に接続部５から水素や酸素ガ
スが電池内部から放出され、電池の自己放電の加速、保
存後の放電容量の回復性低下や安全性の低下を来たす。
溶けしろ部が発生しない条件で電槽３と蓋２を熱溶着し
た比較例３は、５×１０-6Torr・l/sであり、ヘリウムガ
スが本発明の単電池より非常に漏れやすいことを示して
いる。比較例３の単電池を充電状態で保存した場合、接
続部５からの水素ガスの放出が認められた。
【００３３】表２に示した単位電池の特性から、本発明
の密閉形蓄電池の単電池を組合せて作成した単位電池
は、放電容量が１２４Ａｈであり、正極の理論容量の９
５％の容量が得られた。その結果、体積当たりのエネル
ギー密度も１７０Ｗｈ／ｌと優れた特性を示すことがわ
かる。また、最も温度上昇の激しい単位電池の中央の単
電池の内部温度は、充電末期で３４℃であり、周囲の雰
囲気温度に対して９℃しか上昇していない。図２に示し
たように、電槽３の表面に形成した高さ１．５mmのリブ
４を有する単電池６を積層することにより空間１５が得
られる。この際電槽３と蓋２の接続部５の外壁側の溶け
しろ部が除去されているため、この空間１５は、単位電
池１１の各単電池間およびエンドプレート１３と単電池
間の下部から上部に縦方向に形成される。この空間１５
に冷却媒体である空気が３ｍ／ｓの風速で流れ、電池内
部で発生した熱を奪い、電池内部の温度上昇を抑制して
いる。その結果、本発明の単電池を用いた単位電池は充
電末期でも電池温度が３４℃であり、優れた放電容量と
エネルギー密度を有する。
の密閉形蓄電池の単電池を組合せて作成した単位電池
は、放電容量が１２４Ａｈであり、正極の理論容量の９
５％の容量が得られた。その結果、体積当たりのエネル
ギー密度も１７０Ｗｈ／ｌと優れた特性を示すことがわ
かる。また、最も温度上昇の激しい単位電池の中央の単
電池の内部温度は、充電末期で３４℃であり、周囲の雰
囲気温度に対して９℃しか上昇していない。図２に示し
たように、電槽３の表面に形成した高さ１．５mmのリブ
４を有する単電池６を積層することにより空間１５が得
られる。この際電槽３と蓋２の接続部５の外壁側の溶け
しろ部が除去されているため、この空間１５は、単位電
池１１の各単電池間およびエンドプレート１３と単電池
間の下部から上部に縦方向に形成される。この空間１５
に冷却媒体である空気が３ｍ／ｓの風速で流れ、電池内
部で発生した熱を奪い、電池内部の温度上昇を抑制して
いる。その結果、本発明の単電池を用いた単位電池は充
電末期でも電池温度が３４℃であり、優れた放電容量と
エネルギー密度を有する。
【００３４】一方、外壁側の溶けしろ部を除去していな
い比較例１の単電池を用いて構成した単位電池の特性
は、放電容量が１０４Ａｈ、体積当たりのエネルギー密
度が１４２Ｗｈ／ｌ、電池の内部温度が５８℃であり、
本発明の電池と比較すると種々の特性に劣ることがわか
る。これは、外壁側の溶けしろ部を除去していないため
に、本発明の電池のように単電池間にリブ４に相当する
高さの空間１５が形成されないことによる。すなわち、
単位電池の下部から空気を送風しても接続部５の付近に
外壁側の溶けしろが単電池間に存在するため、空気が流
れ難いことによる。その結果、電池内で発生した熱が効
率よく放散されず、電池内の温度が上昇して正極の充電
効率が低下し、放電容量やエネルギー密度が低下する。
また、比較例２の単電池を用いて構成した単位電池は、
リブ４の高さを本発明の実施例より１mm高くしたことに
より、空間１５に単位電池の下部から上部にスムーズに
空気が流通し、電池内で発生した熱を効率よく放散する
ことができる。しかし、この場合は単位電池の体積が大
きくなるため体積当たりのエネルギー密度が低下するの
で好ましくない。比較例３は、本発明と同等な特性を示
したが、前述したように充電終了時に電池内圧が４kg／
cm2に達すると、電槽３と蓋２との接続部５の一部に亀
裂が発生し、電池内部より酸素ガスと水素ガスが放出さ
れた。従って溶けしろ部１を発生しない条件で電槽３と
蓋２を熱溶着した場合には、安全性と信頼性に劣る。
い比較例１の単電池を用いて構成した単位電池の特性
は、放電容量が１０４Ａｈ、体積当たりのエネルギー密
度が１４２Ｗｈ／ｌ、電池の内部温度が５８℃であり、
本発明の電池と比較すると種々の特性に劣ることがわか
る。これは、外壁側の溶けしろ部を除去していないため
に、本発明の電池のように単電池間にリブ４に相当する
高さの空間１５が形成されないことによる。すなわち、
単位電池の下部から空気を送風しても接続部５の付近に
外壁側の溶けしろが単電池間に存在するため、空気が流
れ難いことによる。その結果、電池内で発生した熱が効
率よく放散されず、電池内の温度が上昇して正極の充電
効率が低下し、放電容量やエネルギー密度が低下する。
また、比較例２の単電池を用いて構成した単位電池は、
リブ４の高さを本発明の実施例より１mm高くしたことに
より、空間１５に単位電池の下部から上部にスムーズに
空気が流通し、電池内で発生した熱を効率よく放散する
ことができる。しかし、この場合は単位電池の体積が大
きくなるため体積当たりのエネルギー密度が低下するの
で好ましくない。比較例３は、本発明と同等な特性を示
したが、前述したように充電終了時に電池内圧が４kg／
cm2に達すると、電槽３と蓋２との接続部５の一部に亀
裂が発生し、電池内部より酸素ガスと水素ガスが放出さ
れた。従って溶けしろ部１を発生しない条件で電槽３と
蓋２を熱溶着した場合には、安全性と信頼性に劣る。
【００３５】本実施例では、溶けしろ部１の高さが電槽
または蓋の表面から約１．０mmの場合について示した
が、この高さは０．５〜２mmの範囲が好ましい。０．５
mm未満では接続部５の強度や気密性に劣り、信頼性や安
全性に優れた密閉形蓄電池が得られない。また、２mm超
は熱溶着が非常に困難で、蓋と電槽のズレが発生し、溶
着後の寸法精度を確保できず、工業的に好ましくない。
リブ４の高さは１〜２mmの範囲が好ましく、１mm未満で
は冷却媒体である空気の送風が困難となり電池温度が上
昇して放電容量が低下する。また、２mm超では比較例２
のように体積当たりのエネルギー密度が低下するため好
ましくない。
または蓋の表面から約１．０mmの場合について示した
が、この高さは０．５〜２mmの範囲が好ましい。０．５
mm未満では接続部５の強度や気密性に劣り、信頼性や安
全性に優れた密閉形蓄電池が得られない。また、２mm超
は熱溶着が非常に困難で、蓋と電槽のズレが発生し、溶
着後の寸法精度を確保できず、工業的に好ましくない。
リブ４の高さは１〜２mmの範囲が好ましく、１mm未満で
は冷却媒体である空気の送風が困難となり電池温度が上
昇して放電容量が低下する。また、２mm超では比較例２
のように体積当たりのエネルギー密度が低下するため好
ましくない。
【００３６】本実施例では、電槽３の外表面にリブ４を
設けた構造を有する場合について示したが、電槽表面が
平滑で、単位電池を構成する場合に単電池間に冷却媒体
が通過可能なスペーサを用いる場合も同様な結果が得ら
れる。外壁の溶けしろ部が空間１５に対応する部分を除
去した場合も同様な効果が得られる。
設けた構造を有する場合について示したが、電槽表面が
平滑で、単位電池を構成する場合に単電池間に冷却媒体
が通過可能なスペーサを用いる場合も同様な結果が得ら
れる。外壁の溶けしろ部が空間１５に対応する部分を除
去した場合も同様な効果が得られる。
【００３７】電槽３と蓋２はポリプロピレン製とした
が、これ以外の合成樹脂、例えばＡＢＳ、変性ポリフェ
ニレンエーテル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファ
イド等（アロイも含む）を用いることができる。熱溶着
時の合成樹脂の溶融温度は用いる樹脂により異なるが、
２５０〜４００℃の範囲が好ましい。
が、これ以外の合成樹脂、例えばＡＢＳ、変性ポリフェ
ニレンエーテル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファ
イド等（アロイも含む）を用いることができる。熱溶着
時の合成樹脂の溶融温度は用いる樹脂により異なるが、
２５０〜４００℃の範囲が好ましい。
【００３８】本実施例では、負極にＭｍＮｉ5系の水素
吸蔵合金を用いた場合を示したが、電気化学的に水素の
吸蔵放出が可能な水素吸蔵合金は広く用いることができ
る。
吸蔵合金を用いた場合を示したが、電気化学的に水素の
吸蔵放出が可能な水素吸蔵合金は広く用いることができ
る。
【００３９】また、ニッケル・水素蓄電池の他に、ニッ
ケル・カドミウム蓄電池、二酸化マンガン二次電池、ニ
ッケル・亜鉛二次電池、鉛蓄電池等の蓄電池であれば同
様な効果が得られる。
ケル・カドミウム蓄電池、二酸化マンガン二次電池、ニ
ッケル・亜鉛二次電池、鉛蓄電池等の蓄電池であれば同
様な効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、合成樹
脂製電槽と蓋の接続部の強度や気密性が十分に得られ、
単位電池を構成した場合、冷却媒体の通過により電池内
部で発生した熱を効率よく放出することが可能であり、
電池性能、信頼性、安全性に優れた密閉形蓄電池を提供
することができる。
脂製電槽と蓋の接続部の強度や気密性が十分に得られ、
単位電池を構成した場合、冷却媒体の通過により電池内
部で発生した熱を効率よく放出することが可能であり、
電池性能、信頼性、安全性に優れた密閉形蓄電池を提供
することができる。
【図１】（Ａ） 本発明で作成した密閉形蓄電池の半断
面図 （Ｂ） 同（Ａ）のブロックＢ部分の拡大断面図
面図 （Ｂ） 同（Ａ）のブロックＢ部分の拡大断面図
【図２】本発明で作成した密閉形蓄電池の単電池の一部
破断斜視図
破断斜視図
【図３】本発明で作成した密閉形蓄電池の単位電池の斜
視図
視図
１ 内壁の溶けしろ部 ２ 蓋 ３ 電槽 ３ａ 電槽表面 ４ リブ ５ 電槽と蓋の接続部 ６ 単電池 ７ 電極群 ８ 安全弁 ９ 正極端子 １０ 負極端子 １１ 単位電池 １２ 接続導体 １３ エンドプレート １４ 架橋体 １５ 空間 １６ リード １７ 凸部 １８ 凹部
フロントページの続き (72)発明者 松田 宏夢 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 ▲高▼田 寛治 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 (6)
- 【請求項１】セパレータを介して正極板と負極板とを交
互に配置した電極群と電解液とを合成樹脂製の電槽に収
容し、安全弁を備えた合成樹脂製の蓋で封口された密閉
形蓄電池であって、 前記電槽と蓋との接続部は、内壁側にのみ溶けしろ部が
存在する密閉形蓄電池。 - 【請求項２】合成樹脂製の電槽はその外表面に凹凸を有
する請求項１記載の密閉形蓄電池。 - 【請求項３】合成樹脂製の電槽と蓋との接続部は、加熱
溶着されている請求項１記載の密閉形蓄電池。 - 【請求項４】ニッケル酸化物を主体とする正極板と、電
気化学的に水素の吸蔵放出が可能な水素吸蔵合金からな
る負極板を備えた請求項１記載の密閉形蓄電池。 - 【請求項５】セパレータを介して正極板と負極板とを交
互に配置した電極群とアルカリ電解液とを合成樹脂製の
電槽に収容し、安全弁を備えた合成樹脂製の蓋で封口し
た密閉形蓄電池の製造法であって、 前記電槽と蓋とを熱溶着する工程と、電槽または蓋の外
壁側にはみ出た溶着部の溶けしろ部を除去する工程とを
有する密閉形蓄電池の製造法。 - 【請求項６】外壁側溶着部の溶けしろ部を除去する工程
は、溶けしろ部を削り取る工程と、熱プレスにより溶着
部を平滑にする工程とからなる請求項５記載の密閉形蓄
電池の製造法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6158597A JPH0831390A (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 密閉形蓄電池とその製造法 |
| US08/491,650 US5663007A (en) | 1994-02-23 | 1995-06-19 | Sealed storage battery and method for manufacturing the same |
| DE1995628495 DE69528495T2 (de) | 1994-07-11 | 1995-07-06 | Verfahren zur Herstellung einer versiegelten Batterie |
| EP95110570A EP0692838B1 (en) | 1994-07-11 | 1995-07-06 | method for manufacturing a sealed storage battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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