JPS6023890Y2 - 集合蓄電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、鉛電池やアルカリ電池など、多くの単電池を
直列または並列に接続して集合し一体化される蓄電池の
接続構造の改良に関するものであり、その主な目的は、
通常の電池における極板上部の端子接続構造に加えて、
大電流を取り出すのに適切な補助導通手段を、信頼性が
高く、簡易な方法でかつ効果的に実現することにある。

一般に自動車起動用、電気自動車などの移動用あるいは
据置用など、比較的大電流での仕様を求める電池では、
小型機器用に用いる小電流の電池と異なり、単に電極端
子が接触する程度の導通で出力の要望に答えられないこ
とから、極板の上部に耳と称する導体部を端子として備
え、この耳部を正負極用それぞれに単一の導体にまとめ
、これを極板より上方で相隣る電池間で溶接、スポット
溶接、あるいは圧着リングなどで導通させてきた。

この方法は、容器に極板群を挿入する過程を考えれば、
最も自然でかつ信頼性が高い方法である。

しかしながら、近年、電池への要望は小型化、軽量化の
方向とあいまって、鉛電池に限らず、より高出力、より
高容量へと指向している。

これには単に極板自体の性能向上だけで反対するのはも
はや困難となり、電池特性を支配すると考えられる広い
角度からの取り組みが必要となってきた。

端子の接続についてもその一つである。

この観点から、従来の極板の上部の単一の端子以外に、
極板の下部や横部に上部に備えたと同様の耳を配し、こ
の部分も同様に単電池間の接続を行なう方法（実公昭５
４−７２９４、同５４−７２９５）が提案され、種々の
工夫がなされている。

しかしながら、これらの方法は、従来の上部で行なうと
同程度の端子接続効果を期待している。

つまり溶接、スポット溶接、強力な圧着などの作業を前
提とすることになる。

ここで構造を考えると、極板群の下部や横部を接続する
には、接続作業に要するしかるべき部分に穴のあいた容
器、たとえば底のない容器に極板群を挿入し、接続作業
を行なったのちに、底をつけ単電池間および対外部に対
しての液密構造を完成させることになる。

近年樹脂材料や樹脂溶接技術が発達し、この構成を完成
することは十分可能ではあるが、このように液体の入る
容器の一部を極板群を挿入した後で形成するのではなく
、極板群に施すべき処置は電槽外部で行ない、一体に成
形した完全な容器の中に極板群を挿入することによって
、同様の効果に近づけることができれば、なお信頼性も
向上腰工数の低減もはかれる上でも好ましい。

ところが、先にのべたように、上部の接続と同様の導通
能力を必要とするという発想においては、この問題を克
服することはできない。

そこで本考案は、この発想から脱脚して、電槽外で極板
群を処理し、単にこれを電槽内に挿入するだけで特性向
上が期待できる構造を追求し、従来よりはるかに容易で
信頼性も高く、実質的に高出力特性を大幅に伸長するに
適した構成を可能にしたものである。

すなわち、具体的な構成としては、極板の周囲部に導通
する１個以上の突出部を従来の主端子用耳部の他に設け
、かつこの突出部は極板を重ね合わせて群を構成したと
き正負極用のそれぞれが相重ならない位置に配するとと
もに、一方電槽では相隣る単電池間に液密に一体化され
単電池内部には一部露出する導体部を備えておき、上記
極板群を電槽内に挿入したとき、相隣る電池との間の導
体部と極板群の突出導体を単に物理的に接触させるので
ある。

もちろん、極板群周囲に突出する導体部は、各々の突出
部を正極、負極別々に集めて溶接するか、一体の形状の
導体に溶接してまとめておくと、各極板周辺部の突出導
体の位置に多少のずれがあっても確実に電槽に内設した
導体に接触できるので好ましい。

このようにして構成した電池は、上下２箇所を従来の溶
接法で接続したほどにはいかないが、上部ｌ箇所の従来
の接続を助けて、上部だけの接続法に比べれば、はるか
に高出力性は増大する。

これは、上部だけの接続に比べて、接続抵抗が低減する
だけの意味ではなく、明らかに反応分布の均一化に効果
を来たしているものと思われる。

一方このような構成をとる以上、それに付随して注意を
要するのは、補助的な導体部が電解液中に存在すること
になる点である。

しかも横部や下部では脱落物やその浮遊微粒子が負極の
導体部に接触し還元されて、モール状の析出物が出やす
い。

このような環境下では、とくに、突出導体近辺の絶縁を
考慮する必要がある。

事実極板外周の厳密な意味の境界面より外側を樹脂テー
プあるいは液状の樹脂剤の塗布などで絶縁すれはよいが
、この境界を厳密に守ることはむずかしく、若干極板の
面内に入ったり、突出部の一部を余すことがありうるこ
とと、通常セパレータは１ｍから１．５＃だけ極板の外
周よりも外にまで存在することから、境界より１７７Ｉ
ｍ以内から絶縁を開始すれば、実効はある。

またどれ位の離れた距離まで絶縁するかについては、極
端な場合、突出部全てを絶縁するのが望ましいが、現実
には絶縁部の極板に一番近い部分からの距離として１Ｔ
ｒｒＩｎ以上で９０％以上、１．５１１ｒＩｆｔ以上で
９５％以上の信頼性があり、２ｒｒｒｍ以上を絶縁すれ
ば、はとんどモールによる短絡の危険はなくなる。

一方構成の点では、極板の横部に突出部を設けてもよい
が、単電池間に埋設させる導体も電槽の横部に埋設する
ことになり、その時は電池の側面に余分のスペースが突
出する構造になる。

また横面で接触を保つために、接触部に何らかの工夫が
必要となる。

この点では、極板下部に突出部を設けるか、横につけた
としても、電池間導体への接触は下部にする方が、挿入
時に自重で導体を接触きる利点もあり、簡単で確実性が
高い。

以下本考案をその実施例により説明する。

第１図は本考案の実施例の極板群を示すもので、ａは突
出部を下部に備えた例、ｂは突出部を横部に用いた例で
ある。

この例では、いずれも突出部を１導体にまとめた場合を
示した。

この突出部を複数個用いることは、重量など許される範
囲で任意に行なうことができる。

第２図は第１図に示した極板群を挿入することによって
補助的に単電池間を導通させる導体を備えた電槽の要部
断面図であり、ａは下部接触用、ｂは横部接触用である
。

これらの図において、１は正極、２は負極、３．４は正
、負極それぞれの主端子用耳部、５゜６はそれぞれの耳
部を接続した単電池の一体端子である。

７は正極の突出導体、８は負極の突出導体であり、これ
らは前記耳部とは離れた位置で、かつ極板群を構成した
場合に極板群に垂直な投影面で組型ならない位置に設け
である。

９は正極突出導体７を溶接した一体導体、１０は負極の
突出導体８を溶接した一体導体、１１はセパレータであ
る。

１２は電槽、１３は単電池導通用導体、１４．１５は導
体１３の電槽内部への露出部である。

第３図は、上記の極板群を電槽内に挿入した状態を示し
ている。

単電池の負極側の一体導体１゜は単電池間溝通電用導体
１３の露出部１４に接触しており、相隣る１つの単電池
の正極側の一体導体９を導体１３の露出部１５に接触す
るようにすれば、両単電池は直列に接続される。

この接続の仕方は、主端子用耳部に設けた一体端子５，
６の単電池間に設けた接続導体（図示しない）への溶接
などによる接続の仕方に応じたものとすることはいうま
でもない。

本考案は上記の構成であるから、極板群の細工、電槽の
加工は、それぞれ別に行なうことができるので能率的で
あり、挿入だけで相隣る単電池間の導通を、補助的に果
たすことができる。

しかも一体の完成した容器の中に挿入するのであるから
、後で底部をとりつけ、補修するなどの操作は不要であ
り、信頼性が高い。

次に、正極５枚、負極６枚の構成の単電池を６個直列に
した３ＱＡｈの集合鉛蓄電池において、上部の主端子部
のみを単電池間で溶接により接続した電池Ａ１上部の主
端子部のみでなく、下部の補助端子部をも溶接により単
電池間を接続した電池Ｂ、および第３図ａの構成による
本考案の電池Ｃの電圧−電流特性を比較すると第４図の
如くであった。

本考案の電池Ｃは、電池Ａに比べて補助端子部を接触さ
せるだけでの電池接続全体の抵抗減少は少なく、上下を
溶接したことによる改善度の２０％にも満たないのであ
るが、電池Ａをはるかに上回り、Ｂに近い特性を示す。

これは、全体の反応分布を均一化するのにわずかでも効
果をもたらし、大電流放電時で、分極変化への電流の変
化に大きく左右される領域の反応の分散とそれに伴なう
分極の低下をもたらしているものと考えられる。

本考案の構成でこのような大きな効果が得られることは
、従来予想されなかった結果である。

つぎに、第５図はモール状析出物による短絡を防止する
方法として、突出部を極板の境界から１朋以内に端を置
き、細いテープあるいはエポキシ樹脂で０．５ｍｍＸ１
ｍｍ、 １．５ｒｒ＋ｍ、 ２ｒｒｒｍ、２．５肋、３
朋、露出部全部の段階で絶縁し１００％深さでの充放電
を行った場合の１００サイクル以内で発生した短絡事故
率を示したものである。

この結果から、１朋以上の絶縁範囲を電極近傍に備える
ことが望ましいことがわかる。

以上述べてきたように、本考案は極めて簡単で信頼性の
高い電槽構造をとりつつ、なお従来、溶接などの手段で
上下２箇所の接続を行なってきたような効果を得ること
ができる極めて実用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における極板の要部を欠截し
た正面図、第２図は電槽の要部を欠截した斜視図、第３
図は蓄電池の要部を断面にした正面図、第４図は各種電
池の電流−電圧特性を示す図、第５図は補助端子用突出
部の絶縁距離と短絡率との関係を示す図である。 １・・・・・・正極、２・・・・・・負極、３，４・・
回生端子用耳部、７，８・・・・・・突出部、９，１ｏ
・・・・・・一体導体、１２・・・・・・電槽、１３・
・・・・・導体部、１４．１５・・・・・・露出部。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）極板の周辺部に設けた主端子用耳部を介して相隣
   る単電池間を導通させてなる集合蓄電池において、極板
   の周辺部に主端子用耳部と間隔を隔てて少なくとも１つ
   の突出部を設けるとともに、電槽には相隣る単電池間に
   液密に一体化され、かつ各単電池内に露出する導体部を
   設け、上記突出部を電槽内部に露出する導体部と物理的
   に接触させて相隣る単電池間を補助的に導通させたこと
   を特徴とする集合蓄電池。
2. （２）前記突出部が、単電池内において正、負それぞれ
   単一の導体部に連結され、この単一の導体部が単電池内
   に露出する導体部に接触している実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の集合蓄電池。
3. （３）前記突出部が、極板との境界面から１ｒｒａｎ以
   内の距離からはじまり極板から離れる方向に少なくとも
   １ｒＩｒｆＩｔの距離にわたって表面に絶縁層を有する
   実用新案登録請求の範囲第１〜２項のいずれかに記載の
   集合蓄電池。