JPS5893175A - 電気化学的電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、極板及び〒離板から成るセル・パックが電解
液に完全には浸らないで、セル・パックの一部がセル又
はバッテリ容器と隣接接触する電気化学的セル及びバッ
テリに関し、更に詳細には、セル・パック全体にわたっ
て電解液の均一な分布を促進する手段に関する。

鉛蓄電池及びセルは、電解液が多孔板及び隔離板に完全
に吸収され、セル内の他の場所には電解液が殆んど無い
として知られている。内部に発生したガスを再結合し得
る「制限された」又は「節限した」電解液セルは、極板
の細孔部そして通常隔離板の細孔部にも空所を残してお
（ことが必要になる。正及び負多孔板間に圧縮されて配
置される吸収性の微細ガラス隔離板を使用し、内部ガス
再結合を大気圧以上の圧力で密封したセルによって可能
にする型のセルは、米国特許第８，８６２，８６１号に
開示されている。この再結合式の制限された電解液セル
では、吸収性隔離板材は、極板を越えセル・パックの端
部に沿って伸び、一時的に自由になった電解液を再吸収
すると共に、セルの耐震及び短絡に対する保護に役立っ
ている。

この種のセル及びバッテリは、ｑ−ルカステラ状にうす
巻きにし、柱状に平らに積み重ね、アコーディオンのよ
うに差し込んだセル・パックを有する。このらせん状構
造では、電解液はらせん状セル・パックの中央空間に入
れられ、そして、（１）　　中央から隔離板を通ってロ
ールの外部に向って移動し、 （２）延在する隔離板を通り極板の上部及び底部に沿っ
て極板間に差し込まれた隔離板材を上昇及び下降して、
極板の細孔部に充満し、（８）隔離板、ペースト板、隔
離板、ペースト板−−−一−という具合に放射状に移動
し、完全に浸透する迄直接的に透過していく、 経路をとる。第１の経路は隔離板材の長さによって抑制
され、従ってセルが大きくなるに従って電解液の吸収に
要する時間が長くなる。第８の経路は極板の密度が隔離
板に比較して高いので遅いものとなる。主要な電解液の
移動は上面及び底面に沿って圧縮された延長隔離板を通
過し、隔離板のウェブの中間で゛出合う迄電解液が上昇
及び下降する。これと非常に類似した経路で柱状バッテ
リに電解液が充満されるが、中央空間から移動するので
はなくセル・パックの底部に到達する。

前述の電解液の充満法には非常に遅いものがあり、大き
なセルの場合にはセル・パックの中央部分に浸らない部
分（いわゆる「乾燥帯」）が残る結果となり、この現象
はセルの容量を低下させるばかりでなく、樹枝状短絡に
よる故障が早まり、また、乾燥帯付近が不活性となって
しまう。

本発明による電気化学、的セルは、正及び負極板間に圧
縮され差し込まれる吸収性隔離板と、隔離板及び極板に
吸収される制限された量の電解液とから成るセル・パッ
ク、そしてセル・パックを収納し該セル・パックの端部
と隣接接触する位置に壁部な有する容器を含む。本発明
による改良は、セル・パックと容器の隣接壁部との境に
形成されたチャンネル手段であり、該手段によって少な
くともセルに電解液を満す間に、七ぶ・パック内に電解
液がほぼ均一に分布するのを促進する少なくとも１つの
通路が設けられる。、、更に、バッテリの過充電等の異
常状態時にセル・′パックから一時的に放出される電解
液は、チャンネルの通路に導かれ正常な充電等が開始さ
れた温き再び均一に分布される。

本発明を以下実施例に従って詳細に説明する。

最初に、第１乃至第５図を参照すると、円筒状鉛蓄電池
セルｌＯが示され、該セルはジャー１−４とその開口を
嘗１６で密封した耐酸性容器にほぼぴったり入れられた
らせん状に巻かれた（ロールカステラ状の）セル・パッ
ク１２を有する。正及び負端子は図示するように夫々蓋
から突き出している。

らせん状に巻かれたセル・パック１２（詳細は、例えば
米国特許第４，１１２，２０２号の第８図に示される）
は、導電グリッド２４に付着した多孔性で電気化学的に
活性のペースト材２２から形成される反対極性の極板１
８．２０を有する。このグリッドは、穴のあいた鋳造又
は精錬された高水素過電工船、あるいは複合グリッドか
ら形成するのが望ましい。反対極性！間に差し込まれる
圧縮性隔離板材２６は、極板゛の上方及び下方端部を−
えて伸びる端部延長部２８．２８’を有する。これらの
セル・パックの延長縁部は、ジャーの底壁部３０と接触
し及び／又は蓋１６の底面８２と接触している。セル・
パックは容器よりも大きい方が望ましく、これによって
上部及び底部の隔離板延長部２８及び２８′、そして望
ましくは外側の隔離板包み（容器側面に隣接）が容器内
に圧縮された状態でおかれ、耐震性に適することになる
。セル・パックには軸状空間８４が貫通している。

ジャー１４及び蓋１６は、必要であれば外部のより大き
な金属容器等及び外部差の中に入れてもよい。これら及
び他の部分、例えば、板とポストとの接続、ブンゼン・
パルプ通気孔４１．電解液フィルタ孔４２等は米国特許
第４，２１６，２７７号に詳細に示される。

本発明によれば、セル・パックの底端部延長部２８とジ
ャーの底面８０との間にチャンネル８６が設けられ、該
チャンネルは極板と隔離板の端部な横切る方向に伸びて
いる。円筒状セル・パックの場合、第１図に示すように
、複数のチャンネル８６が中心に位置するチャンネル即
ちマニホールド４０から放射状に伸び、連続した指状の
通路８８が設けられる。この通路は、中央空間３４とつ
ながり、従ってフィルタ孔４２とも連絡しているので電
解液がセル・パックの底端部の大部分に送られるのを妨
げられることがない。酸又は他の電解液が中央空間８４
に入れられ各チャンネルに放射状に分散するとき、電解
液はセル・パック延長部２８のすべての層と接触し隣接
する極板間に差し込まれた隔離板にほぼ均一に上方に向
って浸み込む。隔離板は底部に対し適当に圧縮されてい
るので、部分８５はチャンネル通路に突き出ることにな
る。

同様の態様で、容器の上部１６にも同様のチャンネル８
６′が設けられ、放射状通路３８′が中央の通気孔４２
と連絡しており、これによって酸又は他の電解液がセル
・パックの上部延長部２８′に送られ分散する。従って
、電解液は隔離板延長部に均一に分布し、その後極板間
に下方に向って流れ、セルの下側から上方に浸透して来
た電解液と合わさる。

チャンネル８６は、電解液を注ぐときの分布通路を与え
るだけでなく、過充電等の異常時にセル・パックから放
出された電解液の再分布にも使用される。更に、チャン
ネルは容器の下側の機械的強度を高めることができる。

この点に関し、下部の点８７でドーム又はアーチ状に傾
斜したチャンネルが望ましい。その理由は、大気圧以上
の圧力で使用されるときセル容器がふくれるのを防止す
る強度が高まるからである。

次に第６図を参照すると、角柱バッテリ４４が示され、
該バッテリは複数の直列接続されたセル４６−１１４６
−２等から成り、所望の電圧及び容量に応じて相互接続
される。セルは単一ブロック容器４８に入れられ、蓋５
２に差し込んだ（差し込まなくともよい）隔壁５０によ
って分割される。しかし、蓋５２は下側単一ブロック容
器４８の開口周辺の空気（液体）漏れを防止する。隔壁
５０がセルを封止せず共通の上部空間がある場合は、単
一の注入口５４が設けられバッテリの作動中再封止ブン
ゼン・パルプ５６によって閉止される。もし隔壁５０が
各セルを気密的に分離する場合には別々の注入口及びパ
ルプが各セルに必要となる。

各セル、例えば４６−１は、平行に置かれた反対極性の
極板５８．６０と、その間に圧縮して差し込まれた吸収
性隔離板層６２から成る。前述の実施例のように、隔離
板層が、６４．６４′より上に、そして極板端より下に
伸びることができ蓋５２の下側面６６及び容器の内側底
面の表面６８と接触する。セル・パックの側端と容器壁
との間には空間７０が設けられ、電解液注入時に各セル
の底部に電解液が下降する通路となる（第２図の中央空
間８４と同様に機能する）。

各セルの底部には、極板及び隔離板を横切る方向に伸び
る１つ又はそれ以上のチャンネル７２が設けられる。次
にこれらの横方向チャンネルにはマニホールド・チャン
ネル７４と連絡する側面空間７０から電解液が注入され
、極板及び隔離板の１！ 端部に対し長手方向に流れる。このようにして、電解液
は各セルの底部に沿って均一に分布し、隔離板層と極板
に均一に上方に向って浸透するととができる。

同様に、蓋５２の下側表面には横方向に伸びるチャン、
ネル７２′と縦方向に伸びるマニホールド・チャンネル
７４′が設けられる。

第７図に示すように、チャンネル７４は例えば底部７５
に補強的に設けることができチャンネル部の強度を高め
ることができる。

第８図に示す実施例では、第６図と同様のバッテリが示
されるが、各セル７６−１，７６−２等は柔軟性の重合
体バッグ７８に収納される。該バッグは上部が開いてお
り、セル間の隔壁の作用をする。各セル、例えば７６−
１は、セル・パックの上側及び下側の極板端を越えて伸
びる圧縮吸収性の隔離層８４間にはさまれる反対極性板
８０．８２から成る。蓋８６と隔離層の上側延長部８４
′とは隣接接触している。隔離板の下側延長部は柔軟性
重合体バッグ７８のためにセル容器の底部と接触シてい
ない。セル・パックは、平行な平坦板、平坦に巻かれた
板又は他の構造でもよい。

第１θ図に示す実施例では、上部蓋８６には極板及び隔
離板の端部を横切って伸びるチャンネル　　−８８（通
路９０を画定する）が設けられる。隔離部８９は通路に
突き出している。これらの横方向チャンネルは次に少な
くとも１つの縦方向に伸びるマニホールド・チャンネル
９２によってさえぎられ、該チャンネル９２は次に中央
電解液フィルタ通気孔９４（好適なブンゼン・パルプ、
図示せず）と連通している。

第９図に示すように、容器の側壁８５に水平方向に伸び
るリプ８７を設けて強度を高め、内部が大気圧以上にな
ったときふくらみを最小にすることができる。

第１１図に示す他の実施例では、チャンネルにノツチ又
はスロット９６が容器壁８６ではなく隔離板延長部８４
′に設けられて通路９７を画定する。

この実施例では、前述の実施例のように、セル・パック
の延長端と容器の接触壁部との間にチャンネルが形成−
される。第１図乃至第５図及び第６．７図に示す実施例
も、容器の壁部にではなくセル・パックの延長した隔離
材のスロットをチャンネルに設けることができる。

１２．５アンペア時の鉛−酸のらせん状に巻いた円筒状
セルの真空注入にこの技術を使用すると、巻いた素子か
ら成る隔離板延長部の上部及び底部にチャンネルを設け
た本発明のセル（底部の延長部２８は「＋」の形状に６
．８５聴（４インチ）幅で３．１８ｍ（Ｘインチ）の深
さの４分割にし、上部の延長部２８′は「−」形状に同
じ大きさの２分割とする）は、平均約８０秒の充満時間
であった。

これに対し、チャンネルを有しないセルは、本発明のセ
ルと同じ量の酸を充満するのに２乃至６分かかった。ま
た、本発明のセルは、乾燥帯もなくほぼ均一に充満し、
従来よりも酸の分布がより均一であった。

ｊべての実施例において、チャンネル手段（例えば、チ
ャンネル、ノツチ又はスロット）は所望の任意の断面を
有し、極板と隔離板の端部が伸びる方向と直角ではない
方向にｈいてもよい。例えば、第６歯に示す実施例の交
差チャンネル７２．７′４は、セルの一角から対角線方
向に伸びるチャンネルと対向する角から対角線方向に交
差するチャンネルで置：き換えてもよい。この場合、各
隔離層の延長した端部は、マニホールドの作用も行うチ
ャンネルによって横切られる。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明の範囲内において、多くの変更及び修正が可能である
ことは当業者には明らかである。

【図面の簡単な説明】

１セ１１ 第１図は本発明の円筒形セルの容器の内側底面の平面図
である。　　　　゛ 第２図は第１図の２−２方向からの部分的に断面を示す
側面図である。 第８図は第２図の３−８に沿った容器底部のチャンネル
の部分断面図である。 第４図は第２図の蓋の下側からの平面図である（接続リ
ード・ポスト及び極板接続ストラップは図示１ず）・　
　　　、１９．、（、・７第５図は第４図？５−５に沿
った部分断面図で蓋のチャンネル部を示す。 第６図は本発明の角柱バッテリの一部切断した斜視図で
ある。 第７図は第６図の７−７に沿った底部と同様の他のチャ
ンネルの部分断面図である。 第８図は本発明によるバッテリの他の実施例の部分断面
図である。 第９図は第８図の９−９に沿った拡大断面図で他の特徴
を示す。 第１θ図は第８図の１０−１０に沿った部分断面図であ
る。 第１１図は第８図の１１−１１に沿った部分断面図でチ
ャンネル手段の他の変更例を示す。 （符号説明） １０２円筒状鉛蓄電池セル　１２＝セル・パック１４＝
ジヤー　１８．２０：極板 ２６：隔離板　８６：チャンネル ４４二角柱バツテリ　５０：隔壁 ５８．６０：極板　６２：隔離層 ＦＩＧ、　１０　　　　　　　　ＦＩＧ、　ＩＩＦＩＧ
、８ 手続補正書 昭和、５−７年特許願第　７Ｌｌ１０１ｆ’７号２、発
明の名称 々オｔＬイ１．ｌ’ｈ’ｌｌシ屯 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 え科　ザ′、デ°−ツ・ラバ′−・ｐン／％’　ｚ−４
、代理人 ５、補正の対象 ゛１４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　正及び負極板間に圧縮して差し込まれる吸収
   性隔離板と、隔離板及び極板に吸収される電解液と、か
   ら成るセル・パラ−りと該セル・パックを入−れこの端
   部とほぼ隣接接触する壁部分を有する容器を備えた制限
   した電解液の電気化学的セルにおいて、 セル・パックの前記端部と容器の接触壁部との間に形成
   されるチャンネル手段であって、少なくとも電解液でセ
   ルを充満する間、セル・パック内の電解液の分布をほぼ
   均一にする少なくとも１つの通路を設けたチャンネル手
   段を有することを特徴とする電気化学的セル。 （２）前記チャンネル手段が容器の壁部に形成される平
   たいチャンネルによつ゛て与えられ、該チャンネルが極
   板と隔離板が伸びる方向を横切φ方向に走るところの特
   許請求の範囲第１項記載のセル。 （８）前記チャンネル手段が、延在する隔離板端部（セ
   ル・パックの端部を形成する）に形成されるノツチによ
   って与えられ、極板の端部が伸びる方向を横切って走る
   ところの特許請求の範囲第１項記載のセル。 （４）前記チャンネル手段がセルの一端部及び反対側の
   端部に形成されるところの特許請求の範囲第１項記載の
   セル。 （５）吸収性隔離板を差し込んでロールカステラ状に巻
   いた多孔性の正及び負極板から成るけぼ円筒状セル・パ
   ックと、該セル・パックの一端又は他端（頂部及び底部
   ）で極板の端部を越えて伸びる隔離板と、セル・パック
   を収納し前記隔離板の延長部とほぼ隣接接触する壁部を
   有する容器と、を有し制限した電解液のらせん状に巻い
   た円筒状電気化学的セルにおいて、 前記隔離板の延長した面分と容器の接触壁部との間の境
   界にチャンネル手段を形成し、隔離板に対する電解液の
   分布を促進するため前記境界に少なくとも１つの通路を
   設けることを特徴とする特気化学的セル。 （６）前記チャンネル手段が容器の壁部に形成される平
   らなチャンネルによって与えられ、該チャンネルが極板
   と隔離板の端部が伸びる方向を横切って走るところの特
   許請求の範囲第５項記載のセル。 （７）前記チャンネル手段がセルの一端及び反対方向の
   他端とに形成されるところの特許請求の範囲第５項記載
   のセル。 （８）多孔性の正及び負極板とその間に差し込まれる圧
   縮性の電解液吸収多孔隔離板と、極板及び隔離板の細孔
   に吸収される制限した量の電解液と、から成るセル・パ
   ックを各々が有する複数の相互接続されたセルと、 普通に密封してセルを収納する単一ブロック容器ジャー
   及び蓋であって、前記セル・パックの端部とほぼ隣接接
   触する前記ジャー又は蓋の壁部な有するものと、 前記セル・パックの端部と前記容器の接触壁部との間の
   境界に形成されるチャンネル手段であって、バッテリの
   各セル全体に電解液を分布させるため前記境界に少なく
   とも１つの通路を設けるものと、 から構成される角柱形バッテリ。 （９）各セル・パックが上部開口の重合体バッグに入れ
   られ、チャンネル手段がセル・パックの頂部と容器の蓋
   とめ間の境界に形成される特許請求の範囲第８項記載の
   バッテリ。 （ｌ　前記チャンネル手段が容器壁に形成される平らな
   チャンネルによって与えられ、該チャンネルが極板と隔
   離板の端部が伸びる方向を横切る方向に走るところの特
   許請求の範囲第８項記載のバッテリ。 ω〕　前記セルの頂部が共通のガス空間で相互接続され
   るところの特許請求の範囲第８項記載のバッテリ。