JPH10302803A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寿命に達した後に使用し続けた場合にも、電
槽の変形や破壊を抑制することのできる安全性および信
頼性の高い密閉形鉛蓄電池を提供する。 【解決手段】 セパレータを挟んで交互に配された正極
板および負極板により構成される極板群と、前記極板群
を収容する蓄電池電槽を具備する密閉形鉛蓄電池の正極
格子に、交差した複数の骨により構成される格子部と格
子部の上辺および下辺に枠体部を有し、格子部の側辺の
骨の端部が蓄電池電槽の内側壁に対して１０〜７０度の
角度をなして突出した鋳造格子体を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に通信機器、無
停電電源装置等の非常時バックアップ電源に用いられる
密閉形鉛蓄電池に関するものであり、特にその正極格子
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】密閉形鉛蓄電池は、その用途から、放電
容量が所定の値まで低下して寿命に達した後も連続使用
される場合がある。その場合、正極板が膨脹して電槽を
圧迫して、電槽の合成樹脂部分が破壊され、電解液が滲
み出して機器を腐食することがあった。また、ときには
発煙や発火を引き起こすこともあった。これまで、この
ような電槽の破壊を防止する対策として、例えば正極板
の合金組成について様々な検討がなされている。しかし
ながら、この検討においてはいまだ画期的に耐食性を向
上させることができる合金は開発されていない。

【０００３】正極板には、一般に、図４に示すような鉛
合金製の鋳造格子体が用いられていた。この格子体は、
縦骨３１ａおよび横骨３１ｂからなる格子部と、格子部
を取り囲む縦枠骨３２ａおよび横枠骨３２ｂからなる枠
骨３２を有する。格子部の骨３１ａおよび３１ｂは、枠
骨３２よりやや細いことから、上記のように寿命終了後
に長期間充電した場合、横方向に伸びて電槽側壁と接触
し、電槽の膨張を引き起こす。さらに電槽側壁が加圧さ
れると、電槽の破壊をも引き起こすことがある。

【０００４】このような問題点に対して、例えば特開平
５−２３４５９５号公報には、上下の横骨の太さを変え
る方法が提案されている。しかしながら、この方法によ
っても、上記の問題点は完全には解決されない。

【０００５】また、極板の幅を小さくすることにより、
電槽内壁との間の間隔を大きくして、電槽に接触するま
での時間を延ばしたり、電槽内壁に加わる力を小さくす
ることも考えられるが、この方法によると、電池の放電
容量の低下は避けられない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点を解決し、電池特性を低下させることなく、寿
命終了後まで使用されて正極板が伸びた場合にも、電槽
の膨脹を抑制し、破壊に至ることのない安全性および信
頼性の優れた密閉形鉛蓄電池を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記のような蓄電池電槽
の膨張や破壊は、特に正極板の格子の横骨の横方向への
膨脹力が縦枠骨に加わって縦枠骨が変形し、この縦枠骨
が直接電槽壁を圧迫することに起因する。そこで、本発
明は、正極板、負極板、セパレータ、電解液および電槽
を備えた密閉形鉛蓄電池において、正極板に縦枠骨を有
さない鋳造格子を用い、この格子の両側の骨を電槽壁面
に露出させ、その長さ方向と電槽の壁面のなす角度を１
０度〜７０度とする。この構造によると、横骨が延び
て、電槽側壁を圧迫しても、その力を分散させ、電槽壁
に直接加わらないようにすることができ、電槽を破壊し
にくくすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の密閉形鉛蓄電池は、セパ
レータを挟んで交互に配された正極板および負極板によ
り構成される極板群と、極板群を収容する蓄電池電槽を
具備し、正極板が、交差した複数の骨により構成される
格子部と格子部の上辺および下辺に枠骨を有する鋳造格
子体を備え、格子部の側辺の骨の端部を蓄電池電槽の内
側壁に対して１０〜７０度の角度をなして突出させたも
のである。これにより、電池を寿命終了後まで使用した
場合、正極格子が伸び、電槽内壁に到達しても、露出し
た格子の骨の端部を電槽内壁に沿って上方向または下方
向に移動させて、電槽内壁を圧迫する力を分散させるこ
とができ、電槽破壊を防ぐことができる。

【０００９】本発明の密閉形鉛蓄電池の好ましい態様に
おいて、格子部の側辺に位置する突出した骨が、上方向
または下方向のいずれか一方に伸びている。本発明の密
閉形鉛蓄電池の他の好ましい態様において、格子部の側
辺に位置する骨が、同一交点から二本、それぞれ上下方
向に傾斜して突出している。本発明のさらに他の密閉形
鉛蓄電池の好ましい態様において、鋳造格子体の枠骨の
長さが、格子部の幅よりも短い。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１１】《実施例１》本実施例で用いた正極格子を
図１に示す。この正極格子は、鉛−カルシウム−錫合金
製の鋳造体で、長さが６４．０ｍｍで、幅が３８．５ｍ
ｍ、厚さが３．２５ｍｍである。縦骨１ａおよび横骨１
ｂから構成される格子部とその上下にそれぞれ格子部の
骨より太い枠骨２ａおよび２ｂを有する。この正極格子
は、格子部の側辺に、図４に示す従来の鋳造正極格子の
ような縦枠骨を有さない。また、横骨の端部３は、上下
方向に二股に分かれており、いずれも電槽内壁に対して
角度αで傾斜している。図１に示す角度αを、１０度
（格子Ａとする）、２０度（格子Ｂ）、３０度（格子
Ｃ）、４０度（格子Ｄ）、５０度（格子Ｅ）、６０度
（格子Ｆ）、７０度（格子Ｇ）および８０度（格子Ｈ）
とした正極格子１をそれぞれ鋳造した。また、併せて、
比較例として図４に示すような縦枠骨を有する従来の格
子Ｉを同様に鋳造した。なお、これらの格子Ａ〜Ｈは、
縦枠骨を有する格子Ｉと重量がほぼ同一になるように、
格子骨の太さを調整した。すなわち、格子Ｉの両側の枠
骨に相当する分だけ、格子Ａ〜Ｈは格子部の骨を太くし
た。

【００１２】以上の格子Ａ〜Ｉを用いて、以下のように
してそれぞれ密閉形鉛蓄電池を作製した。一酸化鉛粉末
に硫酸を混合して調製された鉛ペーストを格子に充填
し、正極板を製作した。得られた正極板を、図４に示す
ものと同様の鋳造格子からなる従来の負極板およびセパ
レータと組み合わせて極板群を構成し、ポリプロピレン
製で側壁の厚さが２．３ｍｍの電槽に挿入した。このと
きの電槽の壁面と正極板の間隔は４．７５ｍｍであっ
た。その後、電槽開口部に蓋部を接着し、さらに、電槽
内に電解液として比重１．２４（２０℃）の希硫酸を注
入した後、化成を行って密閉形鉛蓄電池を得た。

【００１３】得られた電池について、環境温度６０℃で
電圧２．４５Ｖ／セルで３週間充電した後、電流密度３
ＣＡで完全放電させた。このサイクルを、放電容量が初
期放電容量の５０％に低下して寿命に至ったと判定され
るまでの時間の２倍の時間繰り返し、この充放電におけ
る電槽の破壊発生率および電槽の膨張率を調べた。ちな
みに、この充電条件は、実使用時に考えられる条件と比
べて非常に厳しい充電条件である。これらの測定結果を
表１に示す。ここで、膨脹率は電池製作直後の電池幅寸
法を１００にしたときの試験後の幅寸法の変化率の平均
値である。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１から、電池Ａ〜Ｇまでの電池は、正極
板が膨張してその端部が電槽側壁に達していたが、電槽
の破損は認められなかった。一方、電槽側壁に対して露
出した横骨端部３の長さ方向と電槽側壁のなす角度αを
８０度とした格子を正極板に用いた電池Ｈは、電槽の膨
張率が高く、また電槽に亀裂が生じたものも認められ
た。しかしながら、これらの値は従来の電池である電池
Ｉと比較するといずれも低く、大きく改善されたことが
わかる。

【００１６】この理由は、以下のように推測される。す
なわち、従来の正極格子を使用した電池Ｉでは、正極格
子が膨張してその端部が電槽壁面と当接すると、格子か
らの力は電槽壁に対してほぼ直角に加わることから拡散
されず、直接電槽壁面にかかる。そのため、電槽破壊が
生じやすいものと考えられる。一方、角度αを１０〜７
０度とした格子を正極板に用いた電池Ａ〜Ｈは、格子が
膨張して横骨の端部が電槽壁面と当接しても、横骨端部
は電槽壁に沿って移動することから、格子が電槽壁面を
押す力を分散させることができ、電槽の破損を防止する
ことができる。しかしながら、角度αが７０度より大き
くなると、次第にその横骨の端部の移動の自由度が小さ
くなるため、電槽の破損を引き起こすものと考えられ
る。したがって、横骨の端部の延伸方向と電槽内壁のな
す角度αを７０度以下にすることにより、格子が伸びた
際に、電槽壁面上での骨端部の移動を容易にすることが
でき、より効果的に電槽の破損を防ぐことができる。

【００１７】また、角度αが１０度と小さい場合にも、
電槽の膨脹がやや大きくなっている。これは、電槽壁面
上で、伸びてきた上下の横骨端部がぶつかることから、
力の分散が阻害されることによるものと推定される。し
たがって、電槽側壁に露出した横骨端部の長さ方向と電
槽側壁のなす角度αは、１０度から７０度が最も効果的
である。

【００１８】なお、本実施例では横骨の両端が二股に分
かれた構造を有する正極格子を用いた場合について説明
したが、同様の構成で、図２に示すように、突出した横
骨端部１３を二股に分けることなく横骨の両端を上下の
何れか一方に傾斜させた正極格子を用いた場合にも、同
様な効果を得ることができる。

【００１９】《実施例２》実施例１で用いたものと同様
で、横骨端部３の長さ方向と電槽側壁のなす角度αが５
０度の正極格子を用いて、実施例１と同様の密閉形鉛蓄
電池を作製した。ただし、ここで用いた正極格子は、図
３に示すように、上下の枠骨２２ａおよび２２ｂの長さ
を格子部の幅より短くしたものである。すなわち、極板
の格子部の幅に対する格子部と電槽内壁の間隔の比を８
％としたのに対して、枠骨２２ａおよび２２ｂの端部と
電槽内壁の間隔の比を１３％とした。ここで、上下の枠
骨２２ａおよび２２ｂの断面積は９ｍｍ²とした。

【００２０】この格子に実施例１で用いたものと従来の
鉛ペーストを充填し、正極板を製作した。得られた正極
板を、実施例１で用いたものと同様の従来の負極板およ
びセパレータと組み合わせて極板群を構成し、実施例１
と同様の電槽に挿入した。この時の電槽の壁面と正極板
の間隔は４．７５ｍｍであった。その後、電槽開口部に
蓋部を接着し、さらに比重１．２４（２５℃）の希硫酸
からなる電解液を注液した後、化成を行い密閉形鉛蓄電
池を得た。ここで、枠骨の長さを格子部の幅より短くし
た格子を用いた電池を電池Ｊとする。

【００２１】また、比較のため、実施例１の電池Ｅに相
当するもので、枠骨の長さと格子部の幅が等しく、とも
に電槽内壁との端部の比を８％とした格子を用いた電池
を同様に作製した。これを電池Ｋとする。

【００２２】以上のようにして得られた電池ＪおよびＫ
と、従来の格子を用いた電池Ｌについて、実施例１と同
様の条件で電槽の膨張率を評価した。その結果を表２に
示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２より、上下の枠骨の長さを格子部の幅
より短くした電池Ｊは、従来の電池Ｌはもちろんのこ
と、実施例１の電池Ｋと比べてもさらに約２/３にまで
電槽の膨張が抑制されることがわかる。

【００２５】上記実施例では格子の横骨端部の長さ方向
と電槽側壁のなす角度αが５０度の場合について説明し
たが、角度αは、実施例１で説明したように、格子の膨
張により格子側部の横骨端部が電槽壁面に当接しさらに
延びた際に、横骨端部が固定されずに電槽壁面に沿って
上下に移動できるような角度、すなわち１０〜７０度で
あれば、大きな効果が得られる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、密閉形鉛蓄電池を寿命
終了後も継続して充電した場合に、極板の伸張に起因す
る電槽の膨張を抑制することができ、電槽の破壊を防ぐ
ことができる安全性の高い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】

【図１】本発明の一実施例の密閉形鉛蓄電池に用いた正
極格子を示す正面図である。

【図２】他の実施例の密閉形鉛蓄電池に用いた正極格子
を示す正面図である。

【図３】他の実施例の密閉形鉛蓄電池に用いた正極格子
を示す正面図である。

【図４】比較例の密閉形鉛蓄電池に用いた正極格子を示
す正面図である。

【符号の説明】

１ａ 縦骨 １ｂ 横骨 ２ａ、２ｂ 枠骨 ３ 横骨端部 １３ 横骨端部 ２２ａ、２２ｂ 横骨端部 ３１ａ 縦骨 ３１ｂ 横骨 ３２ 枠骨 ３２ａ 縦枠骨 ３２ｂ 横枠骨

フロントページの続き (72)発明者 福田 貞夫 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セパレータを挟んで交互に配された正極
   板および負極板により構成される極板群と、前記極板群
   を収容する蓄電池電槽を具備し、前記正極板が、交差し
   た複数の骨により構成される格子部と前記格子部の上辺
   および下辺に枠骨を有する鋳造格子体を備え、前記格子
   部の側辺の骨の端部が前記蓄電池電槽の内側壁に対して
   １０〜７０度の角度をなして突出した密閉形鉛蓄電池。
2. 【請求項２】 前記格子部の側辺に位置する突出した骨
   が、上方向または下方向のいずれか一方に伸びている請
   求項１記載の密閉形鉛蓄電池。
3. 【請求項３】 前記格子部の側辺に位置する骨が、同一
   交点から二本、それぞれ上下方向に傾斜して突出した請
   求項１記載の密閉形鉛蓄電池。
4. 【請求項４】 前記枠骨の長さが、前記格子部の幅より
   も短い請求項１記載の密閉形鉛蓄電池。