JPS63202864A - 蓄電池 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蓄電池に関し、特に、蓄電池内の圧力変化を補
償することができる蓄電池に関する。

〔従来の技術］ 従来、蓄電池としては例えば密閉型の鉛蓄電池がよく知
られているが、これ以外の型のニッケルーカドミウム構
成の蓄電池のようなものも可能である。蓄電池を考える
上で、例えば鉛蓄電池を例にとると、鉛蓄電池には蓄電
池に共通のある典型的な特徴がある。共通のガスマニホ
ルドシステムが全てのセルを相互に連絡しており、電池
内に蓄積されるガスの圧力が過剰になるのを防ぐために
ガス抜き装置が一般に設けられている。電池の構成要素
は直方体状の容器の中に収納されており、この容器内は
隔壁によって仕切られて連続するセルが形成されている
。そして、各セルの中には２つの電極部が近接して差し
込まれている。これら２つの電極部はそれぞれ複数枚の
陽極板と陰極板を備えており、これら陽極板と陰極板と
は交互に重なっていてその間に隔離板が挿入されている
。

鉛蓄電池におけるセルの中には、実質的に自由な非吸収
蓄電池液は存在しない。蓄電池液の大部分は、陽極板と
陰極板との間にある高い吸収性のある目の細かいガラス
繊維製の隔離板と、両電極板の陽性と陰性の活物質の細
孔の範囲で拘束される。

蓄電池液は動けなくなり、特別な隔離板に吸収されるが
、この隔離板は完全に飽和状態にならないので充電中や
その他の時期に放出されるガスは、一方の電極から他方
の電極に向かって急速に拡散される。このようにして、
「酸化サイクル」と呼ばれるサイクルで酸素が陽極に発
生し、陰極に向かって放出され、この陰極では酸素はや
、速に活物質である鉛と結合反応を起こす。実際に、こ
の反応により陰極に部分的な放電が起き、陰極は完全な
充電状態になるのが防止され、この結果、水素の発生を
最小限に止めることができる。陰極における酸素の反応
が陽極において酸素が発生する割合以上である時は、蓄
電池液の水損失、及びさらに重要な圧力蓄積が最小限に
抑えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、酸化サイクルは次のような状態の時にのみ発
生してしまう。第１は、陽極と陰極の両極が隔離板の材
料に密着しており、その結果、両電極の全表面がその電
気化学的要求に対して充分な蓄電池液と接触している時
である。このように、両電極と隔離板との間の必要な接
近を保証するために、セルに圧縮力が加わる状態にセル
が維持されることは非常に重要なことである。また、陽
極に最初に発生する酸素は、陰極と反応してこれに酸化
サイクルを生じさせるように、セルの中でおおよそ０．
５から８．０ｐｓｉｂの圧力になるように止められねば
ならない。

残念ながら、酸化サイクルに必要な高められた内部圧力
によって、従来の蓄電池容器は膨張してしまうので、両
端のセルにおいては圧縮力を低減させている。それゆえ
、両端のセルにおける隔壁板と陽極板、陰極板との間の
表面の密着度は減らされ、この結果蓄電池の効率が顕著
に減少する。

鉛蓄電池は、現在では膨張しないような固い材料を使用
して膨張しないように製造されており、蓄電池容器の末
端の壁の設計には強化用のリブが組み込まれているか、
または末端の壁が厚い構造になっている。このような試
みによりある程度の改善はなされるが、このような技術
のひとつとして完全なものはない。前述のような構造は
、固い材料の価格の高さや従来の材料の使用量の増大に
起因して鉛蓄電池の製造コストを増大させるばかりでな
く、鉛蓄電池の設計においてもう一つの重要な課題であ
る鉛蓄電池の重量をも増大させていた。

本発明の目的は蓄電池容器の膨張が実質的に蓄電池の効
率に影響を与えることがない蓄電池を提供することにあ
る。

即ち、本発明の目的は、蓄電池の内部圧力によって蓄電
池容器が膨張しても、末端のセルにおける両電極板と隔
離板との密着を保証することができる手段を含む密閉型
鉛蓄電池を提供することにある。

また、本発明の二次的な目的は、蓄電池容器を形成する
強化材料の実質的な増加の必要性がなく、蓄電池の末端
のセルの隔離板と両電極板との密着を維持することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕　　　　゛前記目的を達
成する本発明の蓄電池は、内部の隔離壁によって複数個
の動作セルに分割された密閉型容器と、個々の動作セル
に含まれる複数個の陽極板と陰極板からなる電極部と、
これら陽極板と陰極板とに密着してこれらを分離する複
数個の実質的に浸透性のある隔離板と、前記両電極と隔
離板とに実質的に完全に吸収される蓄電池液と、前記両
電極と隔離板とを動作セル内で互いに接触状態で保持す
る容積を持つ動作セルと、前記動作セルを実質的に変形
させることなく、蓄電池内で変化するガスの圧力を調節
するための膨張補償用補助セルとを組み合わせて構成さ
れる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の蓄電池の実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す鉛蓄電池の斜視
図であり、この実施例の鉛蓄電池では、蓄電池容器の膨
張に関係なく、大気圧程度の圧力のもとての蓄電池動作
において、両電極板と隔離板との密着が維持できるよう
になっている。密閉型鉛蓄電池１０は直方体形状の容器
１２を備えている。

容器１２は内部隔壁１６によって独立した中間動作セル
１４と末端動作セル１４ａに仕切られている。各中間動
作セル１４と末端動作セル１４ａは、複数枚の吸収隔離
板２４によって分離された陽極板２０と陰極板２２から
なる符号１５で示される電極部を備えている。

内部隔壁１６は符号２５で示される孔を有しており、こ
の孔２５は電極部１５において発生されるガスを鉛蓄電
池１０内を通じて拡散させる。

陽極板２０および陰極板２２は従来からある技術によっ
て結合されれば良く、本発明の蓄電池には特別な技術は
必要とされない０図に示すように、中間動作セル１４及
び末端動作セル１４ａの各個においては、それぞれのセ
ルの中で、複数の陽極板２０と陰極板２２とはそれぞれ
導電性の陽極帯２６と陰極帯２８によって平行に結合さ
れている。中間動作セル１４並びに末端動作セル１４ａ
は順番に、少なくとも１本のセル間結合体３０によって
陽極帯２６と陰極帯２８がそれぞれ直列に結合されてい
る。これら陽極帯２６と陰極帯２８の各個はそれぞれの
末端動作セル１４ａにおいて、端子接続帯によって電気
的に陽極端子３２および陰極端子３４にそれぞれ接続さ
れている。

一般的な鉛蓄電池では、中間動作セル１４及び末端動作
セル１４ａには実質的に自由な非吸収蓄電池液は存在し
ない。蓄電池液は両電極の活物質の孔の中に収容される
と共に、陽極板２０と陰極板２２との間に位置する高吸
収度を持つ目の細かいガラス繊維製の隔離板２４の中に
含まれる。充電中とその他の時期に発生するガスは急速
に一方の電極から他方の電極に拡散するので、吸収隔離
板２４は完全に飽和することはない。このようにして、
陽極板２０において発生する酸素は急速に陰極板２２に
向かって拡散され、活物質である鉛と反応する。吸収隔
離板２４が飽和する程度は変化可能であり、その飽和の
程度は鉛蓄電池１０の容量に依存し、この容量は蓄電池
の性能を発揮させるために各セルの中に含まれる蓄電池
液の量に依存する。

酸素が活性状態の鉛と反応する酸化サイクルでは、陰極
板２２の部分的な放電が起こり、この結果陰極板２２が
完全に充電される状態に達するのが防止される。この酸
化サイクルは、実際には、陰極板２２における水素の発
生及び蓄電池液の水損失を最小限に抑え、このようにし
て圧力の発生が最小限に抑えられる。

しかしながら、密閉型鉛蓄電池における適性な酸化サイ
クルの動作は、以下の２つの状態の時にのみ起こる。そ
の第１は、陽極板２ｏと陰極板２２の両電極が隔離板２
４とが密着状態にあり、陽極板２゜と陰極板２２の表面
全体が電気化学的に要求される充分な蓄電池液に接する
ことが保証される状態の時である。このような理由で、
圧縮力が中間動作セル１４及び末端動作セル１４ａの電
極部１５に加えられ、隔離板２４と陽極板２ｏ及び陰極
板２２との必要な接触が維持されることが保証されるこ
とは非常に重要なことである。

その第２は、密閉側鉛蓄電池が容器１２内の圧力が上昇
した状態（一般には０．５から８．Ｏｐｓｉｇ）で動作
する時であり、この時には、最初に陽極板２ｏで発生し
た酸素は、隔離板２４及び内部隔壁１６の中にある孔２
５を通じて拡散するので、陰極板２２に接触する。

従来の密閉型鉛蓄電池では、内部隔壁１６間の距離は電
極部１５の厚さのでかかりとなっており、そのために、
隔離板２４と陽極板２ｏ及び陰極板２２の各個との間の
望ましい圧縮接触を実現するように、電極部１５は中間
動作セル１４と末端動作セル１４ａとの間に近接して取
り付けられている。しかしながら、酸化サイクルに起因
して蓄積された付加的な圧力と共に上昇した内部圧力は
、しばしば蓄電池容器１２の末端壁３６の膨張となって
現れる。容器１２のこのような膨張により、鉛蓄電池１
０の両端に位置する末端動作セル１４ａ内の電極部１５
に加わる圧縮力がなくなり、これにより隔離板２４から
の陽極板２０と陰極板２２の間隔が広がり、鉛蓄電池１
０の効率が顕著に低下していた。

膨張しにくく固い材料の使用、蓄電池容器１２の末端壁
への強化リブの採用、あるいはより容器１２の壁をより
厚くすることによっても、前述のような容器１２の末端
壁の膨張の防止に完全に効果があるわけではなく、これ
らの対策を行っても、末端壁の膨張に起因する性能の損
失を排除することなく、電極部１５に加わる圧縮力の損
失、鉛蓄電池１０の製造コストの増大、及び鉛蓄電池１
０の重量の増大を招いていた。

本発明の蓄電池によれば、新規な蓄電池容器の構造が提
供され、この構造では末端壁の膨張を調節するための手
段が提供される一方、末端動作セル１４ａにおける隔離
板２４と陽極板２０と陰極板２２の両極板との間に必要
な圧縮接触を維持することができる。前述の手段は第１
図に補助セル４０として図示されており、この補助セル
４０により容器１２の膨張の補償が行われると共に、末
端動作セル１４ａにおける電極部１５の密着を維持する
ことができる。

図示された補助セル４０には前述の目的を達成するため
に２つの機構が使用されている。

その１つは、電極部１５は存在しないが、中間動作セル
１４及び末端動作セル１４ａとは通気性があって同じ圧
力になることができる容量を鉛蓄電池ｌ。

内に設けることである。この補助セル４０の中のガスの
容量により鉛蓄電池１０内で変化する圧力をある程度ま
で調節することができる。補助セル４０は中間動作セル
１４及び末端動作セル１４ａと同じ圧力であるので、圧
力の変化は中間動作セル１４と末端動作セル１４ａとを
形成する内部隔壁１６を圧迫することがないが、その代
わりに、この構成では従来末端動作セル１４ａにおいて
電極部１５を圧縮する機能のなかった蓄電池の末端壁３
６に膨張力が加わことになる。

第２には、補助セル４０に、蓄電池容器１２の一部分に
保持され、実質的に膨張しないような圧縮手段３８を設
けることであり、そして、補助セル４ｏを末端動作セル
１４ａの中の電極部１５に与える圧縮力を維持するよう
に調節することである。この結果、蓄電池内の圧力が蓄
電池の末端壁３６を膨張させる程度になったとしても、
圧力の増大は実質的には末端動作セル１４ａの中の圧縮
力をなくすことには何の影響もなく、更に、圧縮手段３
８は前述の末端動作セル１４ａの中の電極部１５が必要
な接触状態に維持されることを二重に保証する。

膨張補償用の補助セル４０は中間動作セル１４と末端動
作セル１４ａの陽極板２０及び陰極板２２において発生
するガスに対する入口を持っているが、これは圧縮手段
３８が第１図及び第２図に示す容器１２の全高よりも小
さいからである。一方、この圧縮手段３８はその手段の
中に内部隔壁１６にある孔２５と同様の穴（図示せず）
が、ガスの圧力を容器１２の両側にある圧縮手段３８同
士で同じにするために、配置されていても良いものであ
る。このように、補助セル４０は両端の末端動作セル１
４ａにおける圧力が常に同じになるように設計され、配
置されている。その結果として、もし内部圧力により膨
張が起こるならば、その膨張は蓄電池の末端壁３６にの
み起こることになる。中間動作セル１４及び末端動作セ
ル１４ａを仕切る内部隔壁１６は決して膨張しないが、
これは前述のセル１４．１４ａは鉛蓄電池ｌＯ内に維持
される一様な内部圧力になっているからである。このよ
うに、ガスの膨張は蓄電池の末端壁３６のみに作用する
だけであり、圧縮手段３８や中間動作セル１４や末端動
作セル１４ａに印加される圧縮力としては影響がない。

そして、影響のない圧縮手段３８はこの結果電極部１５
を、その陽極板２０と陰極板２２との隔離板２４に対す
る密着の保持を保証する圧縮力の状態に維持する。

膨張補償用補助セル４０は中間動作セル１４や末端動作
セル１４ａのように広い必要はない。補助セル４０は出
来るだけ小さいことが理想的である。これは、鉛蓄電池
１０の外側の大きさが、大部分の出願において一定にな
っており、動作しない補助セル４０の付加により中間動
作セル１４及び末端動作セル１４ａに対して可能な容積
を減らすことができるからであり、このようにして与え
られた外形寸法に対する容積対性能比を減らすことがで
きるからである。

圧縮手段３８の機能は、両端の末端動作セル１４ａにお
ける陽極板２０、陰極板２２及び隔離板２４や電極部１
５において一定の圧力を維持するだけであるので、圧縮
手段３８の構成は色々に変更することが可能であり、蓄
電池容器１２の全高や全幅に相当する大きさを備えてい
なくても良いものである。

圧縮手段３８の変形実施例が第２図から第８図に渡って
示される。３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８ｄで示され
る斜めのハツチング部分が圧縮手段３８を表している。

これら全ての実施例において、膨張が発生すると、容器
１２の末端壁３６の形が損なわれるが、圧縮手段３８．
３８Ａ、　３８Ｂ、３８Ｃ及び３８ｄはその形状を保持
し、容器１２の両端の末端動作セル１４ａにある電極部
１５の圧縮が維持される。更に付は加えれば、圧縮手段
３８を含む膨張補償用の補助セル４０は、容器１２の中
のガスと同じ圧力に近づき易く、かつ同じ圧力を受は易
く、この結果、圧縮手段３８を通じて変更されるどのよ
うな圧力も阻まれ、蓄電池の内部圧力が一定に維持され
る。

第１図と第１図の断面図である第２図には、容器１２の
底面と側壁の必須の部分として特別に成形された圧縮手
段３８が示される。圧縮手段３日は蓄電池の末端壁３６
または膨張する蓄電池の末端壁３６の少なくとも一部分
に成形されたり、または機械的に決して接続されたりし
ないことは重要なことである。更に付は加えれば、圧縮
手段３８の高さは容器１２の高さよりも小さく、内部に
発生するガスが膨張補償用の補助セル４０に対してアク
セスするように思える。これに反して、もし、圧縮手段
３８が内部隔壁１６と同じ様式で成形されていたならば
、即ち、圧縮手段３８が容器壁から容器壁に連続するか
、あるいは容器床から容器カバーに連続するように成形
されていたならば、圧縮手段３８は末端動作セル１４ａ
と膨張補償用補助セル４０の間のガスの圧力を等しくす
るに違いなく、そのような末端の構成の１つを実現する
ために、内部隔壁１６にある孔２５と同じように圧縮手
段３８に孔が与えられるであろう。

第３図と第４図はそれぞれ平面図と側面図であり、容器
１２の床の必須な部分として成形された圧縮手段３８を
示しているが、圧縮手段３８は容器１２の側壁に対して
直接取り付けられてはいない。

ある場合には、容器１２の必須な部分として圧縮手段３
８を成形するよりも、蓄電池を製造する際に圧縮手段３
８を補助圧縮部材として別に形成し、これを組み込んだ
方が望ましいことがある。例えば、圧縮手段３８Ｂ、　
３８Ｃ，３８ｄ、　３８ｅ及び３８ｅ゛は別に成形され
るか、または組み立てられ、容器１２の中に成形された
溝やその他の保持部材に挿入するようにしても良い。こ
のようにすれば、圧縮手段３８Ｂ、　３８Ｃ。

３８ｄ、　３８ｅ及び３８ｅ′は蓄電池容器の材料とし
て通常はふされしくないような、薄く、固い材料で構成
することができる。更に、この方法によれば、成形型に
よる製造から要求される動作セルの容積を最小限に減ら
すことができる。第５図から第８図は圧縮手段３８Ｂ、
　３８Ｃ，３８ｄ、　３８ｅ及び３８ｅ′が別に製造さ
れた種々の実施例を示すものである。

第５図は弓状の圧縮手段３８Ｂを示しており、一方、第
６図はＵ字状の圧縮手段３８Ｃを示しており、中間動作
セル１４の圧縮力を維持するために、両者とも容易に容
器１２内に挿入されるものである。最後に第７図は比較
的単純で平坦な圧縮手段３８ｄを示しており、この圧縮
手段３８ｄは容器１２の中に成形によって作られた溝４
２またはその他の形式の保持部材の中に挿入されるよう
になっている。

第８図は更に別の実施例の平面及び側面を示すものであ
り、ここでは湾曲された形状或いはその他の適切な形状
をしている圧縮手段或いはスペーサ３８ｅと３８ｅ゛は
、蓄電池の末端壁３６と電極部工５との間に挿入され、
末端壁３６が膨張状態にある時でも、電極部１５を圧縮
状態に保つ。スペーサ３８ｅと３８ｅ”は、スペーサー
スタック接合のもとで、陰極板２２の表面へのガスの拡
散を最小限にするために、リブの設けられた接触表面を
有している。溝４２における蓄電池の末端壁３６と表面
が係わりを持つように、床とカバーとを調節し、その結
果、スペーサ３８ｅと３８ｅ゛は比較的しっかりした表
面支持が与えられるが、これは、容器１２の膨張は蓄電
池の末端壁３６の中央に起こるが、一方では他の壁との
接合は比較的固定されたままとなるからである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の蓄電池によれば、蓄電池
の動作中に発生する内部圧力の変化が調整されるので、
末端動作セルの膨張が防止され、末端動作セルにおける
陽極板及び陰極板と隔離板との密着が維持され、蓄電池
の効率が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蓄電池の一実施例の構成を示す一部切
欠斜視図、第２図は第１図の蓄電池を水平面で切断した
部分断面図、第３図は第２図に示した部分の変形実施例
を示す部分断面図、第４図は第３図の４−４線における
断面図、第５図から第７図は第２図に示した部分の変形
実施例を示す部分断面図、第８Ａ図から第８Ｃ図は更に
他の実施例を示すもので、第８Ａ図は第２図と同じ部分
の断面図、第８Ｂ図は第４図と同じ部分の断面図、第８
Ｃ図は第８Ｂ図の一部を示す図である。 １０・・・鉛蓄電池、１２・・・容器、１４・・・中間
動作セル、１４ａ・・・末端動作セル、１５・・・電極
部、１６・・・内部隔壁、２０・・・陽極板、２２・・
・陰極板、２４・・・吸収隔離板２４．２５・・・孔、
２６・・・陽極帯、２８・・・陰極帯、３２・・・陽極
端子、３４・・・陰極端子、３６・・・蓄電池の末端壁
、３８．３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ，３８ｄ、３８ｅ、３
８ｅ’　・・・圧縮手段、４０・・・補助セル。 以下４．白 ＦＩＧ、　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部の隔離壁によって複数個の動作セルに分割され
   た密閉型容器と、 個々の動作セルに含まれる複数個の陽極板と陰極板から
   なる電極部と、これら陽極板と陰極板とに密着してこれ
   らを分離する複数個の実質的に浸透性のある隔離板と、 前記両電極と隔離板とに実質的に完全に吸収される蓄電
   池液と、 前記両電極と隔離板とを動作セル内で互いに接触状態で
   保持する容積を持つ動作セルと、 前記動作セルを実質的に変形させることなく、蓄電池内
   で変化するガスの圧力を調節するための膨張補償用補助
   セルと、 を組み合わせて構成される蓄電池。 ２、前記膨張補償用補助セルが、末端の動作セルと電池
   容器の末端の壁との間に配置されたガスを収容可能なセ
   ルであり、かつ、 前記動作セルの全てにおいてガスの圧力が実質的に同じ
   に維持されるように、前記動作セルを前記補助セルに連
   絡する手段である請求項１に記載の蓄電池。 ３、前記補助セルが末端の動作セルの中の電極部を圧縮
   状態に維持するための圧縮手段を含む請求項１に記載の
   蓄電池。 ４、前記膨張補償用補助セルを規定する壁の１つが前記
   蓄電池容器の壁であり、前記膨張補償用補助セルを規定
   する他の壁が前記圧縮手段である請求項３に記載の蓄電
   池。 ５、前記圧縮手段が前記容器を構成する必須の部分とし
   て成形されている請求項４に記載の蓄電池。 ６、前記圧縮手段が前記補助セルの中に挿入された前記
   末端の動作セルの中の電極部に圧縮力を印加するための
   補助圧縮部材である請求項４に記載の蓄電池。 ７、前記補助圧縮部材が前記容器の末端の壁と前記電極
   部との間に置かれる挿入物である請求項６に記載の蓄電
   池。 ８、前記挿入物が湾曲構成である請求項７に記載の蓄電
   池。 ９、前記挿入物が前記電極部に接触するリブを表面に備
   えている請求項７に記載の蓄電池。