WO2021049037A1 - 鉛蓄電池 - Google Patents

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WO2021049037A1
WO2021049037A1 PCT/JP2019/036236 JP2019036236W WO2021049037A1 WO 2021049037 A1 WO2021049037 A1 WO 2021049037A1 JP 2019036236 W JP2019036236 W JP 2019036236W WO 2021049037 A1 WO2021049037 A1 WO 2021049037A1
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WO
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electrode
lead
negative electrode
acid battery
outermost
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/036236
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English (en)
French (fr)
Inventor
康平 島田
裕司 荒城
Original Assignee
昭和電工マテリアルズ株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2019/036236 priority Critical patent/WO2021049037A1/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • H01M10/12Construction or manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • H01M10/12Construction or manufacture
    • H01M10/16Suspending or supporting electrodes or groups of electrodes in the case
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14Electrodes for lead-acid accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a lead storage battery.
  • Lead-acid batteries are one of the secondary batteries that have been used conventionally, and are widely used as secondary batteries for industrial or consumer use because of their reliability and low price.
  • lead-acid batteries for automobiles so-called batteries
  • lead-acid batteries for backup UPS (Uninterruptible Power Supply)
  • disaster prevention emergency
  • telephones etc.
  • power sources for electric vehicles such as electric forklifts (lead-acid batteries for electric vehicles), etc.
  • Lead-acid batteries are charged by the end user at any frequency.
  • stratification of an electrolytic solution (sulfuric acid) may occur if it is not charged for a long period of time.
  • Stratification is greater sulfate ion density (SO 4 2-) is caused by a property of easily settle in the lower part.
  • SO 4 2- sulfate ion density
  • Sulfation is a phenomenon in which lead sulfate, which is a discharge product, does not easily return to a charged state.
  • the battery capacity decreases, crystals adhere to the surface of the negative electrode, the contact area between the electrode and the electrolytic solution decreases, and the charging speed can be slowed down. Therefore, the characteristics (life) of the lead-acid battery may be deteriorated.
  • Patent Document 1 describes a technique relating to a separator for a lead storage battery, which comprises laminating an acid-resistant microporous resin film sheet and an acid-resistant non-woven fabric sheet. ..
  • a lead-acid battery for example, a liquid lead-acid battery for a forklift
  • it is effective to generate (gassing) electrolysis of water, which is a component of the electrolytic solution, by charging more than the consumed discharge capacity. ..
  • gassing By this gassing, the sulfate ion settled in the lower part of the electric tank rises to the upper part to become an electrolytic solution having a uniform concentration, and stratification can be suppressed.
  • lead-acid batteries are required to be provided with means for suppressing short circuits.
  • One aspect of the present invention is to provide a lead storage battery capable of suppressing a short circuit.
  • the present inventor came up with the present invention by finding the following findings. That is, with respect to a lead storage battery including an electrode group having a positive electrode and a negative electrode and an electric tank accommodating the electrode group, the positive electrode group and the negative electrode group are arranged in a direction intersecting in the height direction of the electric tank.
  • the electric tank has a pair of inner walls facing the arrangement direction of the positive electrode and the negative electrode and ribs extending in the height direction of the electric tank, when the electrolytic solution is stirred, the positive electrode active material floating in the electrolytic solution becomes. After soaring in the electric tank, the positive electrode active material may be deposited on the upper end of the rib in the height direction of the electric tank.
  • the positive electrode active material When the positive electrode active material is deposited on the upper end portion of the rib or the like, the positive electrode active material tends to come into contact with the ear portion of the negative electrode in the electrode group. As a result, the selvage portion of the negative electrode conducts to a member having a different polarity (positive electrode or the like) via the positive electrode active material, resulting in a short circuit.
  • the lead storage battery includes an electrode group having a positive electrode and a negative electrode, and an electric tank for accommodating the electrode group.
  • the positive electrode and the negative electrode have the height of the electric tank.
  • the electric tank Arranged in a direction intersecting the directions, the electric tank has a pair of inner walls facing the arrangement direction of the positive electrode and the negative electrode, and ribs extending in the height direction, and the ribs are the ribs. In the arrangement direction, it is not arranged at a position between the inner wall of one of the pair of inner walls and the ear portion of the negative electrode closest to the one inner wall in the electrode group.
  • the battery case has ribs extending in the height direction of the battery tank, but the ribs are one of the inner walls of the pair of inner walls and the one in the electrode group in the arrangement direction of the positive electrode and the negative electrode.
  • the negative electrode closest to the inner wall of the (hereinafter, sometimes referred to as the "outermost negative electrode”) is not arranged at a position between the ear portion.
  • the ribs and the ears are separated from each other as compared with the case where the ribs are arranged at the positions between the ears of the outermost negative electrode and the inner wall of the battery case, so that the positive electrode active material soars in the battery tub.
  • Lead-acid batteries include lead-acid batteries for automobiles, lead-acid batteries for backup (UPS, lead-acid batteries for disaster prevention (emergency) radio, telephones, etc.), lead-acid batteries for electric vehicles (lead-acid batteries for electric forklifts, etc.), etc. Can be used as.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a lead storage battery.
  • FIG. 2 is an end view taken along the line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is an end view taken along the line III-III of FIG.
  • FIG. 4 is an end view taken along line IV-IV of FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of the current collector.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the positional relationship between the constituent members of the electrode group and the ribs.
  • FIG. 7 is an end view showing another example of the lead storage battery.
  • FIG. 8 is an end view showing another example of the lead storage battery.
  • FIG. 9 is an end view showing another example of the lead storage battery.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining various aspects of the rib.
  • the drawings may show a Cartesian coordinate system defined by the X, Y and Z axes that are orthogonal to each other.
  • the numerical range indicated by using “-” indicates a range including the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of one step can be arbitrarily combined with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of another step.
  • "A or B” may include either A or B, or both.
  • the materials exemplified in the present specification may be used alone or in combination of two or more.
  • the expression that the ribs extend in the height direction of the battery case is intended to extend from the bottom (bottom) of the battery case to the top, and the ribs are perpendicular to the bottom surface of the battery case.
  • the “negative electrode closest to the inner wall” means the negative electrode having the shortest shortest distance to the inner wall of the target.
  • the lead-acid battery 100 will be described as an example of the lead-acid battery with reference to FIGS. 1 to 6.
  • the lead-acid battery 100 includes an electrode group 110, a positive electrode terminal 120, a negative electrode terminal 130, an electric tank 140, and a liquid port plug 150.
  • the lead storage battery 100 includes one electrode group.
  • the battery case 140 houses the electrode group 110 and the electrolytic solution E. The entire electrode group 110 is immersed in the electrolytic solution E.
  • the electrode group 110 has a plurality of positive electrodes 112 and a plurality of negative electrodes 114 as a plurality of electrodes.
  • the electrodes (positive electrode 112 and negative electrode 114) intersect (for example, orthogonally) in the height direction (Z-axis direction, for example, vertical direction; hereinafter referred to as “height direction Z”) of the battery case 140 (positive electrode 112).
  • the negative electrode 114 are arranged in the arrangement direction (stacking direction).
  • X-axis direction hereinafter, in some cases, "arrangement direction X" or “electrode arrangement direction”).
  • the electrode group 110 further includes a separator 116.
  • the separator 116 has a bag shape and houses a negative electrode 114.
  • the positive electrode 112 and the negative electrode 114 are alternately arranged via the separator 116.
  • the outermost electrodes at both ends of the electrode group 110 in the arrangement direction X are negative electrodes 114. That is, the electrode group 110 has a negative electrode 114 as a plurality of electrodes having the same electrode including the outermost electrode.
  • the electrode group 110 has a negative electrode 114 (first electrode) which is the outermost electrode, and a positive electrode 112 (second electrode) which is adjacent to the outermost electrode in the arrangement direction X.
  • the positive electrode 112 is, for example, a clad type electrode.
  • the positive electrode 112 has a plurality of tubular electrodes 160.
  • the plurality of tubular electrodes 160 are arranged in a row in a direction orthogonal to the arrangement direction X and the height direction Z (Y-axis direction, hereinafter referred to as “direction Y”).
  • Each of the plurality of tubular electrodes 160 has a tube 160a, a core metal 160b inserted into the tube 160a, and a positive electrode material 160c filled between the tube 160a and the core metal 160b.
  • the positive electrode 112 has an ear portion 112a electrically connected to the core metal 160b of each tubular electrode 160 (see FIG. 1).
  • the selvage portion 112a protrudes in the height direction Z, and is located at one end side in the width direction (Y direction) of the positive electrode 112 at the upper end portion of the positive electrode 112 (a portion located above the height direction Z in the positive electrode 112). Have been placed.
  • the tube 160a is a tube for holding the active material (a tube for holding the active material).
  • the tube 160a is a tubular porous tube. Examples of the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the tube 160a include a circular shape and an elliptical shape.
  • the tube 160a may be formed by winding a base material.
  • the tube 160a may be formed by spirally winding the base material clockwise or counterclockwise from one end to the other end of the tube 160a.
  • Examples of the constituent material of the tube 160a include glass, a resin material, and the like.
  • Examples of the resin material include polyester (for example, polyalkylene terephthalate such as polyethylene terephthalate), polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polycarbonate and the like.
  • the tube 160a may contain, for example, a resin material held on a base material. Examples of such a resin material include styrene resin, acrylic resin, and epoxy resin.
  • the tube 160a may contain, for example, a fibrous constituent material (glass fiber or the like).
  • the tube 160a may include a fiber bundle (glass fiber bundle or the like).
  • the fiber bundle may contain a sizing agent, and can be obtained, for example, by squeezing the fibers with a sizing agent.
  • a glass tube (a tube containing glass (glass fiber bundle or the like)) may be used from the viewpoint of excellent acid resistance.
  • the glass tube may be in the form of C glass.
  • the core metal 160b extends in the axial direction of the tube 160a at the center of the tube 160a.
  • the constituent material of the core metal 160b may be any conductive material, and examples thereof include lead alloys such as lead-calcium-tin alloys and lead-antimony-arsenic alloys.
  • Examples of the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction (longitudinal direction) of the core metal 160b include a circular shape and an elliptical shape.
  • the length of the core metal 160b is, for example, 160 to 650 mm.
  • the diameter of the core metal 160b is, for example, 2.0 to 4.0 mm.
  • the positive electrode material 160c contains a positive electrode active material after chemical conversion.
  • the chemicalized positive electrode material can be obtained, for example, by chemicalizing an unchemicald positive electrode material containing a raw material for the positive electrode active material.
  • the raw material for the positive electrode active material include lead powder and lead tan.
  • Examples of the positive electrode active material in the positive electrode material after chemical conversion include lead dioxide and the like.
  • the positive electrode material can further contain an additive if necessary.
  • the additive for the positive electrode material include short reinforcing fibers. Examples of the reinforcing short fibers include acrylic fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyethylene terephthalate fibers (PET fibers) and the like.
  • the negative electrode 114 has a plate shape (electrode plate), for example, a paste type electrode.
  • the negative electrode 114 has a current collector (negative electrode current collector) and an electrode material (negative electrode material) supported by the current collector.
  • the current collector for example, the current collector 170 shown in FIG. 5 can be used.
  • the current collector 170 includes an ear portion 172 and a support portion 174 that supports the electrode material.
  • the selvage portion 172 projects from one end of the support portion 174.
  • the current collector 170 has one ear portion 172.
  • the selvage portion 172 is arranged at a position on one end portion of the current collector 170 on the one end side in the width direction of the support portion 174 (left side in the left-right direction in FIG. 5).
  • the support portion 174 has a grid portion 174a which is a grid-like region, and an upper frame bone (first frame bone) 174b which is arranged on one side of the grid portion 174a and supports the selvage portion 172. There is.
  • the lattice portion 174a is arranged on the side opposite to the selvage portion 172 with respect to the upper frame bone 174b.
  • the lattice portion 174a is formed by a lattice bone extending in a direction intersecting the upper frame bone 174b.
  • the support portion 174 has a vertical frame bone (second frame bone) 174c arranged on at least one (for example, both) sides of the lattice portion 174a in a direction intersecting (for example, orthogonally) with the projecting direction of the selvage portion 172. Absent.
  • the current collector of any electrode (positive electrode or negative electrode) in the electrode group 110 may include a support portion 174 having no vertical frame bone 174c, and is the outermost electrode (outermost) of at least one end of the electrode group 110.
  • the current collector (such as the negative electrode) may include a support portion 174 that does not have a vertical frame bone 174c. Examples of the current collector provided with the support portion 174 having no vertical frame bone 174c include an expanding lattice body.
  • the support portion 174 may have a grid portion 174a, an upper frame bone 174b, and a vertical frame bone 174c.
  • the current collector of any electrode (positive electrode or negative electrode) in the electrode group 110 may include a support portion having a vertical frame bone, and is an outermost electrode (outermost negative electrode, etc.) at at least one end of the electrode group 110.
  • the current collector may include a support having a vertical frame bone. Examples of the current collector having a support portion having a vertical frame bone include a punching lattice body and a cast lattice body.
  • the negative electrode material contains the negative electrode active material after chemical conversion.
  • the chemical negative electrode material can be obtained, for example, by chemicalizing an unchemicald negative electrode material containing a raw material for the negative electrode active material.
  • the raw material for the negative electrode active material include lead powder and the like.
  • Examples of the negative electrode active material in the negative electrode material after chemical conversion include porous spongy lead and the like.
  • the negative electrode material can further contain an additive if necessary.
  • the additive for the negative electrode material include barium sulfate, reinforcing short fibers, a carbon material (carbon conductive material), a surfactant (lignin sulfonate, etc.) and the like.
  • the reinforcing short fiber the same reinforcing short fiber as the positive electrode material can be used.
  • Examples of the carbon material include carbon black and graphite. Examples of carbon black include furnace black (Ketjen black (registered trademark), etc.), channel black, acetylene black, thermal black, and the like.
  • the separator 116 is formed in a bag shape.
  • the separator 116 is formed in a bag shape, for example, by folding one sheet-shaped member in half and sealing the edge portion.
  • the separator 116 accommodates the negative electrode 114, and can accommodate a portion of the negative electrode 114 other than the selvage portion 172.
  • the constituent material of the separator 116 is not particularly limited as long as it is a material that prevents the electrical connection between the positive electrode 112 and the negative electrode 114 and allows the electrolytic solution E to permeate. Examples of the constituent material of the separator 116 include microporous polyethylene; a mixture of glass fiber and synthetic resin.
  • Each positive electrode 112 is electrically connected to the positive electrode terminal 120 via the pole column 122 and the positive electrode strap 124 (see FIG. 1).
  • the pole pillar 122 is, for example, a columnar shape.
  • Each positive electrode 112 and the pole column 122 are electrically connected via a positive electrode strap 124.
  • the positive electrode strap 124 has a shelf portion (conductive member) 124a extending in the arrangement direction X.
  • the positive electrode strap 124 may further have through electrodes for electrically connecting the plurality of positive electrode straps.
  • the shelf portion 124a is connected to each selvage portion 112a of the positive electrode 112 (a plurality of electrodes having the same electrode).
  • the entire shelf portion 124a is immersed in the electrolytic solution E, so that the shelf portion 124a is in contact with the electrolytic solution E.
  • the selvage portion 112a is in contact with the electrolytic solution E by immersing the entire selvage portion 112a in the electrolytic solution E.
  • Each negative electrode 114 is electrically connected to the negative electrode terminal 130 via the pole column 132 and the negative electrode strap 134.
  • the pole column 132 is, for example, a columnar shape.
  • Each negative electrode 114 and the pole column 132 are electrically connected via a negative electrode strap 134.
  • the negative electrode strap 134 has a shelf portion (conductive member) 134a extending in the arrangement direction X.
  • the negative electrode strap 134 may further have through electrodes for electrically connecting the plurality of negative electrode straps 134.
  • the shelf portion 134a is connected to each selvage portion 172 of the negative electrode 114 (a plurality of electrodes having the same electrode). By immersing the entire shelf portion 134a in the electrolytic solution E, the shelf portion 134a is in contact with the electrolytic solution E.
  • the selvage portion 172 is in contact with the electrolytic solution E by immersing the entire selvage portion 172 in the electrolytic solution E.
  • the lengths of the shelves (shelf 124a, 134a) connected to the ears of the plurality of electrodes (positive electrode or negative electrode) of the same electrode are the ears (the ears of the outermost electrodes, the outermost). It may be longer than or equal to the length of the selvage portion of the negative electrode, etc., and may exceed the length of the selvage portion (ear portion of the outermost electrode, selvage portion of the outermost negative electrode, etc.). In the direction Y, the length of the shelf 124a may be greater than or equal to the length of the selvage 112a and may exceed the length of the selvage 112a.
  • the length of the shelf 134a may be greater than or equal to the length of the selvage 172 (eg, the selvage 172 of the negative electrode 114, which is the outermost electrode), and is the selvage 172 (eg, the outermost electrode). It may exceed the length of the selvage portion 172) of the negative electrode 114.
  • the length A of the shelf portion 124a and / or the shelf portion 134a in the direction Y may be in the following range.
  • the length A may be 9 mm or more, 13 mm or more, 17 mm or more, or 18 mm or more.
  • the length A may be 23 mm or less, 21 mm or less, 17 mm or less, or 13 mm or less.
  • the length A may be 9 to 23 mm, 9 to 21 mm, 9 to 13 mm, 13 to 17 mm, 17 to 21 mm, or 18 to 23 mm.
  • the length A of the lead-acid battery for automobiles may be 9 to 13 mm, 13 to 17 mm, or 17 to 21 mm.
  • the length A of the lead-acid battery for an electric vehicle may be 18 to 23 mm.
  • the length B of the selvage portion 112a and / or the selvage portion 172 in the direction Y may be in the following range.
  • the length B may be 9 mm or more, 11.5 mm or more, 13 mm or more, or 14 mm or more.
  • the length B may be 22 mm or less, 16 mm or less, 14 mm or less, or 11.5 mm or less.
  • the length B may be 9 to 22 mm, 9 to 16 mm, 9 to 11.5 mm, 11.5 to 14 mm, 14 to 16 mm, or 13 to 22 mm.
  • the length B of the lead-acid battery for automobiles may be 9 to 11.5 mm, 11.5 to 14 mm, or 14 to 16 mm.
  • the length B of the lead-acid battery for an electric vehicle may be 13 to 22 mm.
  • the length (thickness, for example, the length in a lead-acid battery for an electric vehicle) of the shelf portion 124a and / or the shelf portion 134a in the direction Z may be 6 to 13 mm.
  • the electric tank 140 has a main body 142 and a lid 144.
  • the main body 142 and the lid 144 are made of a material such as polypropylene.
  • the main body 142 has a box shape with an open end in the height direction Z.
  • the main body 142 houses the electrode group 110 and the electrolytic solution E.
  • the lid 144 covers the opening of the main body 142.
  • the lid 144 is provided with a positive electrode terminal 120, a negative electrode terminal 130, and a liquid injection port, and the liquid injection port is closed by a liquid port plug 150.
  • the positive electrode terminal 120 and the negative electrode terminal 130 are arranged so as to face each other so as to sandwich the liquid port plug 150 in between.
  • the main body 142 has a pair of side portions 142a and 142b facing each other, a pair of side portions 142c and 142d connecting the pair of side portions 142a and 142b and facing each other, and a bottom portion 142e.
  • a space for accommodating the electrode group 110 and the electrolytic solution E is defined by a pair of side portions 142a and 142b, a pair of side portions 142c and 142d, and a bottom portion 142e.
  • the outermost electrode of the electrode group 110 faces the pair of side portions 142a and 142b.
  • the electric tank 140 has a pair of inner walls (inner walls of the side portions 142a and 142b constituting the electric tank 140) 142f and 142g facing in the arrangement direction X, and a plurality of ribs 146 extending in the height direction Z. There is.
  • the rib 146 is long.
  • the rib 146 is in contact with the inner walls 142f and 142g.
  • the battery case 140 has a plurality of ribs 146 on each of the inner wall 142f and the inner wall 142g.
  • the rib 146 of the inner wall 142f and the rib 146 of the inner wall 142g face each other via the electrode group 110 and the like.
  • the rib 146 may be integrated with the inner walls 142f and 142g, or may be separate.
  • the negative electrode 114 (hereinafter, sometimes “first”) closest to one inner wall 142g (hereinafter, sometimes referred to as “first inner wall”) of the pair of inner walls 142f, 142g. It has the "outermost negative electrode”).
  • the electrode group 110 serves as the outermost negative electrode, and is the negative electrode 114 (hereinafter, sometimes “second”) closest to the other inner wall 142f (hereinafter, sometimes referred to as “second inner wall”) of the pair of inner walls 142f, 142g. It has the "outermost negative electrode”).
  • the number of ribs 146 on one inner wall is, for example, 1 to 8 (for example, 4).
  • the length C (maximum length) of the rib 146 in the height direction Z may be in the following range.
  • the length C may be 2 cm or more, 6 cm or more, 7.5 cm or more, or 10 cm or more.
  • the length C may be 33 cm or less, 30 cm or less, 25 cm or less, 20 cm or less, 19 cm or less, or 13 cm or less.
  • the length C may be 2 to 33 cm, 2 to 30 cm, 2 to 25 cm, 2 to 20 cm, 6 to 13 cm, 10 to 19 cm, or 7.5 to 33 cm. In an automobile lead-acid battery, the length C may be 2 to 20 cm, 6 to 13 cm, or 10 to 19 cm.
  • the length C of the lead-acid battery for an electric vehicle may be 7.5 to 33 cm.
  • the rib may be composed of a single continuous member, or a plurality of members may be arranged intermittently. When a plurality of members are arranged intermittently to form the rib 146, the ribs 146 are arranged at the upper end of the member arranged at the highest position and at the lowest position as the length of the rib 146 in the height direction Z. The distance between the lower end of the member and the lower end of the member can be used. The length of each of the plurality of members constituting the intermittent ribs may be 2.5 to 7.5 cm.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the rib 146 is, for example, a rectangular shape (trapezoidal shape, etc.).
  • the width D (longest width, for example, the width in the direction Y) in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the rib 146 may be in the following range.
  • the width D may be 0.5 mm or more, 1 mm or more, 1.2 mm or more, or 2 mm or more.
  • the width D may be 6 mm or less, 5 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, or 2 mm or less.
  • the width D may be 0.5 to 6 mm, 0.5 to 5 mm, 0.5 to 4 mm, 1 to 3 mm, 1.2 to 2 mm, 1 to 6 mm, or 2 to 5 mm.
  • the width D of the lead-acid battery for automobiles may be 0.5 to 4 mm, 1 to 3 mm, or 1.2 to 2 mm.
  • the width D may be 1 to 6 mm or 2 to 5 mm.
  • the length (thickness, for example, the length in a lead storage battery for an electric vehicle) of the ribs 146 in the arrangement direction X may be 1.0 to 5.0 mm.
  • the width of at least one inclined portion (for example, the width of the inclined portion in the lead storage battery for an electric vehicle) in the direction perpendicular to the longitudinal direction (direction Y) is 5 to 10 mm. You can.
  • the upper end portion (for example, the upper end surface) 146a of the rib 146 in the height direction Z is, for example, a horizontal flat portion.
  • the upper end portion 146a of the rib 146 is immersed in the electrolytic solution E. That is, the upper end portion 146a of the rib 146 is located below the liquid level S of the electrolytic solution E in the height direction Z.
  • the upper end portion 146a of the rib 146 is located at or below the lower end of the ear portion 172 of the negative electrode 114, which is the outermost electrode (one end on the bottom surface side of the battery case 140; the same applies hereinafter) in the height direction Z. It may be located at a position equivalent to or above the lower end of the selvage portion 172 of the negative electrode 114, which is the outermost electrode.
  • the upper end portion 146a of the rib 146 may be located at the same position as or lower than the lower end of the shelf portion 134a of the negative electrode 114 (one end on the bottom surface side of the battery case 140; the same applies hereinafter) in the height direction Z. It may be located at a position equivalent to or above the lower end of the shelf portion 134a of the negative electrode 114.
  • the rib 146 is closest to the first inner wall, which is one of the pair of inner walls 142f, 142g, and the first inner wall in the electrode group 110 in the arrangement direction X. It is not arranged at the position A1 between the first outermost negative electrode and the selvage portion 172.
  • the position A1 is a space in which the first inner wall and the selvage portion 172 of the first outermost negative electrode face each other.
  • the lead-acid battery 100 has a mode in which all the ribs 146 in the battery case 140 are not arranged at positions between the first inner wall and the selvage portion 172 of the first outermost negative electrode in the arrangement direction X. Good.
  • FIG. 4 for convenience, the illustration of the electrolytic solution E at the position A1 and the positions A2, B1 and B2 described later is omitted.
  • the rib 146 is the ear portion of the second inner wall which is the other inner wall of the pair of inner walls 142f and 142g in the arrangement direction X and the second outermost negative electrode which is closest to the second inner wall in the electrode group 110. It is not located between 172. The position is a space where the second inner wall and the selvage portion 172 of the second outermost negative electrode face each other.
  • the lead-acid battery 100 has a mode in which all the ribs 146 in the battery case 140 are not arranged at positions between the second inner wall and the selvage portion 172 of the second outermost negative electrode in the arrangement direction X. Good.
  • the rib 146 is not arranged at the position A2 between the first inner wall and the selvage portion 172 of the first outermost negative electrode in the arrangement direction X when the electric tank 140 is viewed from the height direction Z.
  • the position A2 is a space A1 (position A1) in which the first inner wall and the ear portion 172 of the first outermost negative electrode face each other, a space A2 located on the positive side of the height direction Z with respect to the space A1, and a space A2. , Includes space A3 located on the negative side of the height direction Z with respect to space A1. That is, a gap A extending in the height direction Z is formed at the position A2.
  • all the ribs 146 in the battery case 140 have the first inner wall and the ear portion 172 of the first outermost negative electrode in the arrangement direction X when the battery case 140 is viewed from the height direction Z. It may be an embodiment that is not arranged at a position between and.
  • the rib 146 is not arranged at a position between the second inner wall and the selvage portion 172 of the second outermost negative electrode in the arrangement direction X when the electric tank 140 is viewed from the height direction Z.
  • all the ribs 146 in the battery case 140 have the second inner wall and the selvage portion 172 of the second outermost electrode in the arrangement direction X when the battery case 140 is viewed from the height direction Z. It may be an embodiment that is not arranged at a position between and.
  • the rib 146 is not arranged at the position B1 between at least one end 134b of the shelf 134a in the arrangement direction X and the inner wall of the pair of inner walls 142f, 142g that is closer to the end 134b.
  • the position B1 is a space in which the end portion 134b of the shelf portion 134a and the inner wall of the pair of inner walls 142f and 142g that are closer to the end portion 134b face each other.
  • the rib 146 is positioned between one end 134b of the shelf 134a in the arrangement direction X and the inner wall of the pair of inner walls 142f, 142g that is closer to the one end 134b, and the arrangement direction X.
  • all the ribs 146 in the battery case 140 have at least one end 134b of the shelf 134a in the arrangement direction X and the inner wall of the pair of inner walls 142f, 142g that is closer to the end 134b. It may be an embodiment that is not arranged at a position between and.
  • the rib 146 When the electric tank 140 is viewed from the height direction Z, the rib 146 is closer to at least one end 134b of the shelf 134a in the arrangement direction X and the end 134b of the pair of inner walls 142f and 142g. It is not located at position B2 between it and the inner wall of the.
  • the position B2 is the space B1 (position B1) in which the end 134b of the shelf 134a and the inner wall of the pair of inner walls 142f, 142g closer to the end 134b face each other, in the height direction with respect to the space B1. It includes a space B2 located on the positive side of Z and a space B3 located on the negative side of the height direction Z with respect to the space B1.
  • a gap B extending in the height direction Z is formed at the position B2.
  • the void B includes the void A described above.
  • the rib 146 is close to one end 134b of the shelf 134a in the arrangement direction X and the one end 134b of the pair of inner walls 142f, 142g when the electric tank 140 is viewed from the height direction Z.
  • the position between the inner wall and the other end 134b of the shelf 134a in the arrangement direction X, and the inner wall of the pair of inner walls 142f, 142g that is closer to the other end 134b. Not placed in position.
  • all the ribs 146 in the electric tank 140 have at least one end 134b of the shelf portion 134a in the arrangement direction X and a pair of inner walls 142f when the electric tank 140 is viewed from the height direction Z. , 142g may not be arranged at a position between the inner wall and the inner wall closer to the end 134b.
  • the battery case 140 has ribs 146 extending in the height direction Z, but the ribs 146 are located between the first inner wall and the selvage portion 172 of the first outermost negative electrode in the arrangement direction X. Not located at position A1.
  • the rib 146 and the selvage portion 172 are separated from each other as compared with the case where the rib 146 is arranged at the position A1, so that even when the positive electrode active material is blown up in the electric tank 140, the rib 146 It is suppressed that the positive electrode active material deposited on the upper end portion 146a or the like comes into contact with the selvage portion 172 of the first outermost negative electrode.
  • the selvage portion 172 of the first outermost negative electrode is suppressed from being conducted to a member having a different polarity (positive electrode 112 or the like) via the positive electrode active material, so that a short circuit can be suppressed.
  • the rib 146 is not arranged at a position between the second inner wall and the selvage portion 172 of the second outermost negative electrode in the arrangement direction X. Therefore, in the lead-acid battery 100, the selvage portion 172 of the outermost negative electrode is further suppressed from being electrically connected to a member having a different polarity (positive electrode 112 or the like) via the positive electrode active material, so that a short circuit can be further suppressed.
  • the rib 146 is located at the position A2 between the first inner wall and the selvage portion 172 of the first outermost negative electrode in the arrangement direction X when the battery case 140 is viewed from the height direction Z. Not placed. As a result, the rib 146 and the selvage portion 172 are separated from each other as compared with the case where the rib 146 is arranged at the position A2. Therefore, even when the positive electrode active material is blown up in the electric tank 140, the rib 146 The positive electrode active material deposited on the upper end portion 146a or the like is further suppressed from coming into contact with the selvage portion 172 of the first outermost negative electrode.
  • the selvage portion 172 of the first outermost negative electrode is further suppressed from conducting to a member having a different polarity (positive electrode 112 or the like) via the positive electrode active material, so that a short circuit can be further suppressed. ..
  • the rib 146 is arranged at a position between the second inner wall and the selvage portion 172 of the second outermost negative electrode in the arrangement direction X when the battery case 140 is viewed from the height direction Z. It has not been. Therefore, in the lead-acid battery 100, the selvage portion 172 of the outermost negative electrode is further suppressed from conducting to a member having a different polarity (positive electrode 112 or the like) via the positive electrode active material, so that a short circuit can be further suppressed.
  • the battery case 140 has ribs 146 extending in the height direction Z, but the ribs 146 are included in at least one end of the shelf portion 134a in the arrangement direction X and a pair of inner walls 142f, 142g. It is not located at position B1 between it and the inner wall closer to the end.
  • the rib 146 and the shelf portion 134a are separated from each other as compared with the case where the rib 146 is arranged at the position B1, so that even when the positive electrode active material is blown up in the electric tank 140, the rib 146
  • the positive electrode active material deposited on the upper end portion 146a or the like is suppressed from coming into contact with the shelf portion 134a.
  • the shelf portion 134a is further suppressed from being electrically connected to a member having a different polarity (positive electrode 112 or the like) via the positive electrode active material, so that a short circuit can be further suppressed.
  • the battery case 140 has a rib 146 extending in the height direction Z, but the rib 146 is the one end portion of the shelf portion 134a in the arrangement direction X and the pair of inner walls 142f, 142g.
  • the shelf portion 134a is further suppressed from being electrically connected to a member having a different polarity (positive electrode 112 or the like) via the positive electrode active material, so that a short circuit can be further suppressed.
  • the rib 146 is located between the shelf 134a and the inner wall of the pair of inner walls 142f, 142g that is closer to the shelf 134a when the battery 140 is viewed from the height direction Z. Not located in B2.
  • the rib 146 and the shelf portion 134a are separated from each other as compared with the case where the rib 146 is arranged at the position B2. Therefore, even when the positive electrode active material is blown up in the electric tank 140, the rib 146 The contact of the positive electrode active material deposited on the upper end portion 146a or the like with the shelf portion 134a is further suppressed.
  • the shelf portion 134a is further suppressed from being electrically connected to a member having a different polarity (positive electrode 112 or the like) via the positive electrode active material, so that a short circuit can be further suppressed.
  • the rib 146 is one end of the shelf 134a in the arrangement direction X and the one end of the pair of inner walls 142f, 142g when the electric tank 140 is viewed from the height direction Z.
  • the shelf portion 134a is further suppressed from being electrically connected to a member having a different polarity (positive electrode 112 or the like) via the positive electrode active material, so that a short circuit can be further suppressed.
  • the electrodes tend to extend in the height direction of the battery case due to charging and discharging.
  • the positive electrode active material deposited on the electrode and the electrode are likely to come into contact with each other and cause a short circuit.
  • the negative electrode 114 is provided with a current collector having a support portion having a vertical frame bone, it is easy to suppress the electrode from extending in the height direction Z with charging and discharging. Short circuit can be further suppressed.
  • the rib 146 and the ear portion 172 of the first outermost negative electrode are formed. Since they are separated from each other, even if the first outermost negative electrode easily extends in the height direction Z due to charging and discharging, the positive electrode active material deposited on the upper end portion 146a of the rib 146 and the first outermost negative electrode are in contact with each other. It is easy to suppress a short circuit because it is suppressed. The same effect can be obtained when the second outermost negative electrode includes a current collector having a support portion having no vertical frame bone.
  • the first outermost negative electrode is provided with a current collector having a support portion having a vertical frame bone, so that the first outermost negative electrode is suppressed from extending in the height direction Z with charging and discharging. It's easy to do.
  • the short circuit can be further suppressed by the synergistic effect of the action of suppressing the contact between the positive electrode active material deposited on the upper end portion 146a of the rib 146 and the first outermost negative electrode.
  • the same effect can be obtained when the second outermost negative electrode includes a current collector having a support portion having a vertical frame bone.
  • the separator 116 has a bag shape, and the portion of the negative electrode 114 other than the ear portion 172 is housed in the separator 116. In this case, since the negative electrode 114 is covered with the separator 116, a short circuit can be further suppressed.
  • the outermost electrode at at least one end of the electrode group in the electrode arrangement direction may include a negative electrode (a mode of the lead storage battery 100) or may include a positive electrode.
  • the outermost electrode at at least one end of the electrode group in the electrode arrangement direction may include a positive electrode, and the electrode adjacent to the outermost electrode may include a negative electrode.
  • the outermost electrodes at both ends of the electrode group in the electrode arrangement direction may be a negative electrode (aspect of the lead-acid battery 100) or a positive electrode.
  • the outermost electrodes at both ends of the electrode group in the electrode arrangement direction may be a positive electrode, and the electrodes adjacent to each of the outermost electrodes may be a negative electrode.
  • the electrode at one end of the electrode group in the electrode arrangement direction may be a positive electrode, and the electrode at the other end may be a negative electrode.
  • the number of positive electrodes and negative electrodes in the electrode group may be the same or different from each other. For example, when the number of positive electrodes is n, the number of negative electrodes may be n-1, n, n + 1, or the like.
  • the upper end portion of the rib is at a position equivalent to or equal to the lower end of the ear portion of the positive electrode which is the outermost electrode (one end on the bottom surface side of the battery case; the same applies hereinafter) in the height direction Z. It may be located on the lower side, and may be located at a position equivalent to or above the lower end of the selvage portion of the positive electrode which is the outermost electrode.
  • the upper end of the rib may be located at the same position as or lower than the lower end of the positive electrode shelf (one end on the bottom surface side of the battery case; the same applies hereinafter) in the height direction Z, and may be located on the positive electrode shelf. It may be located at the same position as the lower end or above it.
  • FIG. 7 is an end view of the lead-acid battery 100a having an embodiment in which the outermost electrodes at both ends of the electrode group in the electrode arrangement direction are positive electrodes (end view corresponding to FIG. 2 in the lead-acid battery 100).
  • the lead-acid battery 100a has the same configuration as the lead-acid battery 100 except that the outermost electrodes at both ends of the electrode group are positive electrodes.
  • the electrode adjacent to each of the positive electrode 112, which is the outermost electrode is the negative electrode 114. That is, the electrode group 110 includes a first positive electrode which is the outermost electrode of one end of the electrode group 110 in the arrangement direction X, a first negative electrode adjacent to the first positive electrode, and an electrode in the arrangement direction X.
  • the electrode group 110 has a negative electrode 114 adjacent to the positive electrode 112, which is the outermost electrode, as the outermost negative electrode closest to one of the inner walls of the pair of inner walls 142f and 142g, and the ribs 146 are arranged in the arrangement direction. In X, it is not arranged at a position between the one inner wall and the ear portion of the outermost negative electrode.
  • the electrode group 110 has a negative electrode 114 adjacent to the positive electrode 112, which is the outermost electrode, as the outermost negative electrode closest to the other inner wall of the pair of inner walls 142f, 142g, and the ribs 146 are arranged in the arrangement direction. In X, it does not have to be arranged at a position between the other inner wall and the ear portion of the outermost negative electrode.
  • the same effect as that of the lead storage battery 100 can be obtained.
  • the rib 146 is not arranged at a position between the inner wall of one of the pair of inner walls 142f and 142g and the selvage portion of the outermost negative electrode in the arrangement direction X, so that the rib 146 is located at that position. Since the rib 146 and the selvage portion of the outermost negative electrode are separated from each other as compared with the case where the rib 146 is arranged, the selvage portion of the outermost negative electrode is conducted to a member having a different polarity (positive electrode 112, etc.) via the positive electrode active material. Short circuit can be suppressed because it is suppressed.
  • FIG. 8 is an end view of the lead-acid battery 100b having an embodiment in which the electrode at one end of the electrode group in the arrangement direction of the electrodes is a positive electrode and the electrode at the other end is a negative electrode (FIG. 8 in the lead-acid battery 100). 2 is an end view).
  • the lead-acid battery 100b has the same configuration as the lead-acid battery 100 except that the electrode at one end of the electrode group in the arrangement direction of the electrodes is a positive electrode and the electrode at the other end is a negative electrode. There is.
  • one outermost electrode is the negative electrode 114, and the electrode adjacent to the other outermost electrode, the positive electrode 112, is the negative electrode 114.
  • the electrode group 110 includes a first negative electrode which is the outermost electrode of one end of the electrode group 110 in the arrangement direction X, a first positive electrode adjacent to the first negative electrode, and an electrode in the arrangement direction X. It has a second positive electrode, which is the outermost electrode at the other end of the group 110, and a second negative electrode adjacent to the second positive electrode.
  • the electrode group 110 has a first negative electrode as the outermost negative electrode closest to one inner wall 142f of the pair of inner walls 142f, 142g, and is closest to the other inner wall 142g of the pair of inner walls 142f, 142g.
  • the rib 146 has a second negative electrode as the outermost negative electrode, and the rib 146 is located between the inner wall 142f and the ear portion of the first negative electrode in the arrangement direction X, and / or the inner wall 142g and the second negative electrode. It is not located between the negative electrode and the ear.
  • the rib 146 is arranged at a position between the inner wall 142f and the selvage portion of the first negative electrode and / or a position between the inner wall 142g and the selvage portion of the second negative electrode in the arrangement direction X. Since the rib 146 is separated from the selvage portion of the outermost negative electrode as compared with the case where the rib 146 is arranged at the position, the selvage portion of the outermost negative electrode is different via the positive electrode active material. Since conduction to a polar member (positive electrode 112, etc.) is suppressed, a short circuit can be suppressed.
  • the positive electrode may be a clad type electrode (aspects of lead storage batteries 100, 100a, 100b) and may be a paste type electrode.
  • the negative electrode may be a clad type electrode or a paste type electrode (aspects of lead storage batteries 100, 100a, 100b).
  • the lead-acid battery 100c shown in FIG. 9 has the same configuration as the lead-acid battery 100 except that the positive electrode 112b, which is a paste-type electrode, is provided instead of the positive electrode 112, which is a clad-type electrode.
  • the positive electrode can have the same configuration as the negative electrode 114 except for the difference in polarity.
  • the positive electrode strap and / or the shelf portion (conductive member) of the negative electrode strap may come into contact with the electrolytic solution without being immersed in the electrolytic solution as a whole.
  • the positive electrode and / or the negative electrode ear portion may come into contact with the electrolytic solution without being immersed in the electrolytic solution as a whole.
  • the electrode group may come into contact with the electrolytic solution without being immersed in the electrolytic solution as a whole.
  • the electrode group may or may not have a separator.
  • the separator may be bag-shaped and may not be bag-shaped.
  • the bag-shaped separator can accommodate at least one selected from the group consisting of a positive electrode and a negative electrode.
  • the positive electrode active material deposited on the upper end of the rib is suppressed from coming into contact with the ear of the outermost negative electrode, so that short circuit is suppressed.
  • no rib is arranged between the inner wall of one of the pair of inner walls and the ear of the outermost negative electrode closest to the one inner wall in the electrode group. It has an aspect having at least one.
  • ribs may not be arranged at all positions in the electrode arrangement direction between the pair of inner walls and the selvage portion of the outermost negative electrode closest to the inner wall in the electrode group.
  • the ribs When ribs are arranged on each of the pair of inner walls facing each other in the electrode arrangement direction, the ribs do not have to face each other. Further, the number of ribs on one inner wall and the other inner wall facing each other in the arrangement direction of the electrodes may be the same or different from each other. In the pair of inner walls facing the electrode arrangement direction, the ribs may be arranged on one inner wall and not on the other inner wall.
  • the upper end of the rib in the height direction of the battery case is not limited to a horizontal flat portion.
  • the upper end of the rib may have an inclined portion that is inclined toward the bottom surface side of the battery case.
  • the positive electrode active material deposited on the upper end of the rib tends to sink downward in the height direction of the battery case without accumulating on the upper end, so that a short circuit can be easily suppressed.
  • the inclined portion may be inclined in the direction of the electrode arrangement, or may be inclined in the direction intersecting (for example, orthogonal) with the direction of the electrode arrangement and the height direction of the battery case.
  • the upper end portion 146a of the rib 146 may have a flat portion 146b inclined in a direction orthogonal to the array direction of the electrodes and the height direction of the electric tank.
  • the upper end of the rib in the height direction of the battery case is not limited to a flat portion inclined with respect to the horizontal direction.
  • the upper end portion 146a of the rib 146 may have a curved portion 146c.

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Abstract

正極及び負極114を有する電極群110と、電極群110を収容する電槽140と、を備え、電極群110において正極及び負極114が、電槽140の高さ方向Zに交差する配列方向Xに配列されており、電槽140が、配列方向Xに対向する一対の内壁と、高さ方向Zに延びるリブ146と、を有し、リブ146が、配列方向Xにおいて、一対の内壁のうちの一方の内壁と、電極群110における前記一方の内壁に最も近接する負極114の耳部172との間の位置A1に配置されていない、鉛蓄電池100。

Description

鉛蓄電池
 本発明は、鉛蓄電池に関する。
 鉛蓄電池は、従来から使用されている二次電池の一つであり、信頼性、価格の安さ等から産業用又は民生用の二次電池として広く用いられている。特に、自動車用鉛蓄電池(いわゆるバッテリー)、バックアップ用鉛蓄電池(UPS(Uninterruptible Power Supply)、防災(非常)無線、電話等)、電動フォークリフト等の電動車の動力源(電動車用鉛蓄電池)などとしての需要が多い。
 鉛蓄電池では、エンドユーザーが任意の頻度で充電を行う。鉛蓄電池では、長期間充電されないと、電解液(硫酸)の成層化が発生し得る。成層化は、比重の大きい硫酸イオン(SO 2-)が下部に沈降しやすい性質が原因で発生する。成層化が発生すると、電極下部の希硫酸の濃度が高くなり、サルフェーションが発生する。サルフェーションは、放電生成物である硫酸鉛が充電状態に戻りにくい現象である。サルフェーションが進行すると、電池容量が低下し、結晶が負極表面に付着して電極と電解液との接触面積が減り、充電スピードが鈍化し得る。したがって、鉛蓄電池の特性(寿命)が低下し得る。
 成層化の課題に対して、特許文献1には、耐酸性微多孔性樹脂フィルムシートと耐酸性不織布シートとを積層状態にしたことを特徴とする、鉛蓄電池のセパレータに関する技術が記載されている。
特開2003-22389号公報
 成層化を抑制するためには、電解液を撹拌することが有効である。鉛蓄電池(例えば、フォークリフト用の液式鉛蓄電池)では、消費された放電容量以上に充電を行うことで、電解液の構成成分である水の電気分解を発生(ガッシング)させることが有効である。このガッシングにより、電槽下部に沈降した硫酸イオンが上部に舞い上がり、均一な濃度の電解液になり、成層化を抑制することができる。
 しかしながら、鉛蓄電池において電解液を撹拌すると、電極から脱落して電解液中に浮遊する正極活物質が電槽内で舞い上がり、電極間の短絡が生じるおそれがある。そのため、鉛蓄電池に対しては、短絡を抑制する手段を施すことが求められる。
 本発明の一側面は、短絡を抑制可能な鉛蓄電池を提供することを目的とする。
 本発明者は、下記の知見を見出すことにより本発明に着想した。すなわち、正極及び負極を有する電極群と、当該電極群を収容する電槽と、を備える鉛蓄電池に関して、電極群において正極及び負極が、電槽の高さ方向に交差する方向に配列されており、電槽が、正極及び負極の配列方向に対向する一対の内壁と、電槽の高さ方向に延びるリブと、を有する場合、電解液を撹拌すると、電解液中に浮遊する正極活物質が電槽内で舞い上がった後、電槽の高さ方向におけるリブの上端部等に正極活物質が堆積し得る。リブの上端部等に正極活物質が堆積すると、電極群中の負極の耳部に正極活物質が接触しやすい。これにより、負極の耳部が、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極等)に導通することで短絡が生じる。
 本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、正極及び負極を有する電極群と、当該電極群を収容する電槽と、を備え、前記電極群において前記正極及び前記負極が、前記電槽の高さ方向に交差する方向に配列されており、前記電槽が、前記正極及び前記負極の配列方向に対向する一対の内壁と、前記高さ方向に延びるリブと、を有し、前記リブが、前記配列方向において、前記一対の内壁のうちの一方の内壁と、前記電極群における前記一方の内壁に最も近接する負極の耳部との間の位置に配置されていない。
 上述の鉛蓄電池では、電槽が、電槽の高さ方向に延びるリブを有するものの、リブが、正極及び負極の配列方向において、一対の内壁のうちの一方の内壁と、電極群における前記一方の内壁に最も近接する負極(以下、場合により「最外負極」という)の耳部との間の位置に配置されていない。これにより、最外負極の耳部と電槽の内壁との間の位置にリブが配置されている場合と比較してリブと耳部とが離れることから、電槽内で正極活物質が舞い上がった場合であっても、リブの上端部等に堆積した正極活物質が最外負極の耳部に接触することが抑制される。したがって、上述の鉛蓄電池では、最外負極の耳部が、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極等)に導通することが抑制されるため短絡を抑制できる。
 本発明の一側面によれば、短絡を抑制可能な鉛蓄電池を提供することができる。本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、自動車用鉛蓄電池、バックアップ用鉛蓄電池(UPS、防災(非常)無線、電話等の鉛蓄電池)、電動車用鉛蓄電池(電動フォークリフト用鉛蓄電池等)などとして用いることができる。
図1は、鉛蓄電池の一例を示す斜視図である。 図2は、図1のII-II線に沿った端面図である。 図3は、図1のIII-III線に沿った端面図である。 図4は、図1のIV-IV線に沿った端面図である。 図5は、集電体の一例を示す平面図である。 図6は、電極群の構成部材とリブとの位置関係を説明するための図である。 図7は、鉛蓄電池の他の例を示す端面図である。 図8は、鉛蓄電池の他の例を示す端面図である。 図9は、鉛蓄電池の他の例を示す端面図である。 図10は、リブの各種態様を説明するための図である。
 以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。図面には、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸により規定される直交座標系を示す場合がある。
 本明細書において、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。リブが電槽の高さ方向に延びることに関する表現は、リブが電槽の下部(底部)から上部に向かって延びることを意図しており、電槽の底面に対して垂直な方向にリブが延びてよく、電槽の底面に対する垂線に対して傾斜する方向にリブが延びていてもよい。「内壁に最も近接する負極」とは、対象の内壁に対する最短距離が最も短い負極を示す。
 図1~6を用いて、鉛蓄電池の一例として鉛蓄電池100について説明する。鉛蓄電池100は、電極群110と、正極端子120と、負極端子130と、電槽140と、液口栓150と、を備えている。鉛蓄電池100は、一つの電極群を備えている。電槽140は、電極群110及び電解液Eを収容している。電極群110の全体は電解液Eに浸漬している。
 電極群110は、複数の電極として、複数の正極112及び複数の負極114を有している。電極群110において電極(正極112及び負極114)は、電槽140の高さ方向(Z軸方向。例えば鉛直方向。以下「高さ方向Z」という)に交差(例えば直交)する方向(正極112及び負極114の配列方向(積層方向)。X軸方向。以下、場合により「配列方向X」又は「電極の配列方向」という)に配列されている。電極群110は、セパレータ116を更に有している。セパレータ116は、袋状であり、負極114を収容している。正極112及び負極114は、セパレータ116を介して交互に配置されている。配列方向Xにおける電極群110の両端部の最外電極は負極114である。すなわち、電極群110は、最外電極を含む複数の同極の電極として負極114を有している。電極群110は、最外電極である負極114(第1の電極)と、配列方向Xにおいて当該最外電極に隣接する正極112(第2の電極)と、を有している。
 正極112は、例えばクラッド式電極である。正極112は、複数の管状電極160を有している。複数の管状電極160は、配列方向X及び高さ方向Zに直交する方向(Y軸方向。以下「方向Y」という)において一列に配列されている。複数の管状電極160のそれぞれは、チューブ160aと、チューブ160a内に挿入された芯金160bと、チューブ160a及び芯金160bの間に充填された正極材160cと、を有している。正極112は、各管状電極160の芯金160bに電気的に接続された耳部112aを有している(図1参照)。耳部112aは、高さ方向Zに突出しており、正極112の上端部(正極112における高さ方向Zの上方に位置する部分)における正極112の幅方向(Y方向)の一端側の位置に配置されている。
 チューブ160aは、活物質を保持するチューブ(活物質を保持するためのチューブ)である。チューブ160aは、筒状の多孔体チューブである。チューブ160aの長手方向に垂直な断面形状としては、円形、楕円形等が挙げられる。チューブ160aは、基材が巻き回されることにより形成されていてよい。例えば、チューブ160aは、チューブ160aの一端から他端に向けて基材が時計回り又は反時計回りに螺旋状に巻き回されることにより形成されていてよい。
 チューブ160aの構成材料(チューブ160aを構成する基材の構成材料)としては、ガラス、樹脂材料等が挙げられる。樹脂材料としては、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリアルキレンテレフタレート)、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネートなどが挙げられる。チューブ160aは、例えば、基材に保持された樹脂材料を含んでいてもよい。このような樹脂材料としては、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
 チューブ160aは、例えば、繊維状の構成材料(ガラス繊維等)を含んでいてもよい。チューブ160aは、繊維束(ガラス繊維束等)を含んでいてもよい。繊維束は、集束剤を含有していてもよく、例えば、集束剤を用いて繊維を集束させることにより得ることができる。チューブ160aとしては、耐酸性に優れる観点から、ガラスチューブ(ガラス(ガラス繊維束等)を含むチューブ)を用いてよい。ガラスチューブは、Cガラスからなる態様であってもよい。
 芯金160bは、チューブ160aの中心部においてチューブ160aの軸方向に延びている。芯金160bの構成材料としては、導電性材料であればよく、例えば、鉛-カルシウム-錫系合金、鉛-アンチモン-ヒ素系合金等の鉛合金が挙げられる。芯金160bの軸方向(長手方向)に垂直な断面形状としては、円形、楕円形等が挙げられる。芯金160bの長さは、例えば160~650mmである。芯金160bの直径は、例えば2.0~4.0mmである。
 正極材160cは、化成後において正極活物質を含有している。化成後の正極材は、例えば、正極活物質の原料を含む未化成の正極材を化成することで得ることができる。正極活物質の原料としては、鉛粉、鉛丹等が挙げられる。化成後の正極材における正極活物質としては、二酸化鉛等が挙げられる。正極材は、必要に応じて添加剤を更に含有することができる。正極材の添加剤としては、補強用短繊維等が挙げられる。補強用短繊維としては、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維(PET繊維)等が挙げられる。
 負極114は、板状(電極板)であり、例えばペースト式電極である。負極114は、集電体(負極集電体)と、集電体に支持された電極材(負極材)と、を有する。集電体としては、例えば、図5に示す集電体170を用いることができる。集電体170は、耳部172と、電極材を支持する支持部174と、を備える。耳部172は、支持部174の一端から突出している。集電体170は、耳部172を一つ有している。耳部172は、集電体170の一端部における支持部174の幅方向の一端側(図5の左右方向の左側)の位置に配置されている。
 支持部174は、格子状の領域である格子部174aと、格子部174aの一辺に配置されていると共に耳部172を支持する上枠骨(第1の枠骨)174bと、を有している。格子部174aは、上枠骨174bに対して耳部172とは反対側に配置されている。格子部174aは、上枠骨174bに対して交差する方向に延びる格子骨により形成されている。支持部174は、耳部172の突出方向に交差(例えば直交)する方向における格子部174aの少なくとも一方(例えば両方)の辺に配置された縦枠骨(第2の枠骨)174cを有さない。電極群110におけるいずれの電極(正極又は負極)の集電体も、縦枠骨174cを有さない支持部174を備えてよく、電極群110の少なくとも一方の端部の最外電極(最外負極等)の集電体が、縦枠骨174cを有さない支持部174を備えてよい。縦枠骨174cを有さない支持部174を備える集電体としては、エキスパンド格子体等が挙げられる。
 支持部174は、格子部174aと、上枠骨174bと、縦枠骨174cと、を有する態様であってもよい。電極群110におけるいずれの電極(正極又は負極)の集電体も、縦枠骨を有する支持部を備えてよく、電極群110の少なくとも一方の端部の最外電極(最外負極等)の集電体が、縦枠骨を有する支持部を備えてよい。縦枠骨を有する支持部を備える集電体としては、パンチング格子体、鋳造格子体等が挙げられる。
 負極材は、化成後において負極活物質を含有している。化成後の負極材は、例えば、負極活物質の原料を含む未化成の負極材を化成することで得ることができる。負極活物質の原料としては、鉛粉等が挙げられる。化成後の負極材における負極活物質としては、多孔質の海綿状鉛(Spongy Lead)等が挙げられる。負極材は、必要に応じて添加剤を更に含有することができる。負極材の添加剤としては、硫酸バリウム、補強用短繊維、炭素材料(炭素質導電材)、界面活性剤(リグニンスルホン酸塩等)などが挙げられる。補強用短繊維としては、正極材と同様の補強用短繊維を用いることができる。炭素材料としては、カーボンブラック、黒鉛等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック(ケッチェンブラック(登録商標)等)、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックなどが挙げられる。
 セパレータ116は、袋状に形成されている。セパレータ116は、例えば、1枚のシート状の部材が2つ折りに折りたたまれ、縁部がシールされることにより、袋状に形成されている。セパレータ116は、負極114を収容しており、負極114の耳部172以外の部分を収容できる。セパレータ116の構成材料としては、正極112と負極114との電気的な接続を阻止し、且つ、電解液Eを透過させる材料であれば特に限定されない。セパレータ116の構成材料としては、微多孔性ポリエチレン;ガラス繊維及び合成樹脂の混合物等が挙げられる。
 各正極112は、極柱122及び正極ストラップ124を介して、正極端子120と電気的に接続されている(図1参照)。極柱122は、例えば円柱状である。各正極112と極柱122とは、正極ストラップ124を介して電気的に接続されている。正極ストラップ124は、配列方向Xに延びる棚部(導電部材)124aを有している。正極ストラップ124は、複数の正極ストラップを電気的に接続するための貫通電極を更に有してよい。棚部124aは、正極112(複数の同極の電極)のそれぞれの耳部112aに接続されている。棚部124aの全体が電解液Eに浸漬することにより棚部124aは電解液Eに接触している。耳部112aの全体が電解液Eに浸漬することにより耳部112aは電解液Eに接触している。
 各負極114は、極柱132及び負極ストラップ134を介して、負極端子130と電気的に接続されている。極柱132は、例えば円柱状である。各負極114と極柱132とは、負極ストラップ134を介して電気的に接続されている。負極ストラップ134は、配列方向Xに延びる棚部(導電部材)134aを有している。負極ストラップ134は、複数の負極ストラップ134を電気的に接続するための貫通電極を更に有してよい。棚部134aは、負極114(複数の同極の電極)のそれぞれの耳部172に接続されている。棚部134aの全体が電解液Eに浸漬することにより棚部134aは電解液Eに接触している。耳部172の全体が電解液Eに浸漬することにより耳部172は電解液Eに接触している。
 方向Yにおいて、複数の同極の電極(正極又は負極)のそれぞれの耳部に接続された棚部(棚部124a,134a)の長さは、耳部(最外電極の耳部、最外負極の耳部等)の長さ以上であってよく、耳部(最外電極の耳部、最外負極の耳部等)の長さを超えてよい。方向Yにおいて、棚部124aの長さは、耳部112aの長さ以上であってよく、耳部112aの長さを超えてよい。方向Yにおいて、棚部134aの長さは、耳部172(例えば、最外電極である負極114の耳部172)の長さ以上であってよく、耳部172(例えば、最外電極である負極114の耳部172)の長さを超えてよい。
 方向Yにおける棚部124a及び/又は棚部134aの長さAは、下記の範囲であってよい。長さAは、9mm以上、13mm以上、17mm以上、又は、18mm以上であってよい。長さAは、23mm以下、21mm以下、17mm以下、又は、13mm以下であってよい。長さAは、9~23mm、9~21mm、9~13mm、13~17mm、17~21mm、又は、18~23mmであってよい。自動車用鉛蓄電池において長さAは、9~13mm、13~17mm、又は、17~21mmであってよい。電動車用鉛蓄電池において長さAは、18~23mmであってよい。
 方向Yにおける耳部112a及び/又は耳部172の長さBは、下記の範囲であってよい。長さBは、9mm以上、11.5mm以上、13mm以上、又は、14mm以上であってよい。長さBは、22mm以下、16mm以下、14mm以下、又は、11.5mm以下であってよい。長さBは、9~22mm、9~16mm、9~11.5mm、11.5~14mm、14~16mm、又は、13~22mmであってよい。自動車用鉛蓄電池において長さBは、9~11.5mm、11.5~14mm、又は、14~16mmであってよい。電動車用鉛蓄電池において長さBは、13~22mmであってよい。
 方向Zにおける棚部124a及び/又は棚部134aの長さ(厚さ。例えば電動車用鉛蓄電池における長さ)は、6~13mmであってよい。
 電槽140は、本体142と、蓋144と、を有している。本体142及び蓋144は、例えば、ポリプロピレン等の材料で形成されている。本体142は、高さ方向Zの端部が開口した箱状である。本体142は、電極群110及び電解液Eを収容する。蓋144は、本体142の開口を覆う。蓋144には、正極端子120、負極端子130及び注液口が設けられており、当該注液口は液口栓150によって閉塞されている。正極端子120と負極端子130とは、液口栓150を間に挟む位置に対向して配置されている。
 本体142は、互いに対向する一対の側部142a,142bと、一対の側部142a,142bを連結すると共に互いに対向する一対の側部142c,142dと、底部142eと、を有している。本体142は、一対の側部142a,142b、一対の側部142c,142d及び底部142eによって、電極群110及び電解液Eを収容する空間が画成されている。電極群110の最外電極は、一対の側部142a,142bと対向している。
 電槽140は、配列方向Xに対向する一対の内壁(電槽140を構成する側部142a,142bの内壁)142f,142gと、高さ方向Zに延びる複数のリブ146と、を有している。リブ146は、長尺である。リブ146は、内壁142f,142gに接している。電槽140は、内壁142f及び内壁142gのそれぞれにおいてリブ146を複数有している。内壁142fのリブ146と内壁142gのリブ146とは、電極群110等を介して互いに対向している。リブ146は、内壁142f,142gと一体であってよく、別体であってもよい。配列方向Xにおけるリブ146の一端は、側部142a,142bに接しており、配列方向Xにおけるリブ146の他端は、セパレータ116に接している。電極群110は、最外負極として、一対の内壁142f,142gのうちの一方の内壁142g(以下、場合により「第1の内壁」という)に最も近接する負極114(以下、場合により「第1の最外負極」という)を有している。電極群110は、最外負極として、一対の内壁142f,142gのうちの他方の内壁142f(以下、場合により「第2の内壁」という)に最も近接する負極114(以下、場合により「第2の最外負極」という)を有している。
 一つの内壁におけるリブ146の数は、例えば1~8本(例えば4本)である。高さ方向Zにおけるリブ146の長さC(最大長さ)は、下記の範囲であってよい。長さCは、2cm以上、6cm以上、7.5cm以上、又は、10cm以上であってよい。長さCは、33cm以下、30cm以下、25cm以下、20cm以下、19cm以下、又は、13cm以下であってよい。長さCは、2~33cm、2~30cm、2~25cm、2~20cm、6~13cm、10~19cm、又は、7.5~33cmであってよい。自動車用鉛蓄電池において長さCは、2~20cm、6~13cm、又は、10~19cmであってよい。電動車用鉛蓄電池において長さCは、7.5~33cmであってよい。リブは、単一の連続的な部材から構成されてよく、複数の部材が断続的に配置されて構成されてよい。複数の部材が断続的に配置されてリブ146が構成されている場合、高さ方向Zにおけるリブ146の長さとしては、最も高い位置に配置された部材の上端と、最も低い位置に配置された部材の下端との間の距離を用いることができる。断続的なリブを構成する複数の部材のそれぞれの長さは、2.5~7.5cmであってよい。
 リブ146の長手方向に垂直な断面形状は、例えば矩形状(台形状等)である。リブ146の長手方向に垂直な方向の幅D(最長幅。例えば、方向Yの幅)は、下記の範囲であってよい。幅Dは、0.5mm以上、1mm以上、1.2mm以上、又は、2mm以上であってよい。幅Dは、6mm以下、5mm以下、4mm以下、3mm以下、又は、2mm以下であってよい。幅Dは、0.5~6mm、0.5~5mm、0.5~4mm、1~3mm、1.2~2mm、1~6mm、又は、2~5mmであってよい。自動車用鉛蓄電池において幅Dは、0.5~4mm、1~3mm、又は、1.2~2mmであってよい。電動車用鉛蓄電池において幅Dは、1~6mm、又は、2~5mmであってよい。
 リブ146の配列方向Xの長さ(厚さ。例えば電動車用鉛蓄電池における長さ)は、1.0~5.0mmであってよい。リブ146の断面形状が台形状である場合、長手方向に垂直な方向(方向Y)における少なくとも一方の傾斜部の幅(例えば電動車用鉛蓄電池における傾斜部の幅)は、5~10mmであってよい。
 高さ方向Zにおけるリブ146の上端部(例えば上端面)146aは、例えば、水平な平坦部である。リブ146の上端部146aは、電解液Eに浸漬している。すなわち、リブ146の上端部146aは、高さ方向Zにおいて電解液Eの液面Sよりも下側に位置している。
 リブ146の上端部146aは、高さ方向Zにおいて、最外電極である負極114の耳部172の下端(電槽140の底面側の一端。以下同様)と同等の位置又はそれより下側に位置してよく、最外電極である負極114の耳部172の下端と同等の位置又はそれより上側に位置してよい。リブ146の上端部146aは、高さ方向Zにおいて、負極114の棚部134aの下端(電槽140の底面側の一端。以下同様)と同等の位置又はそれより下側に位置してよく、負極114の棚部134aの下端と同等の位置又はそれより上側に位置してよい。
 図4及び図6に示すように、リブ146は、配列方向Xにおいて、一対の内壁142f,142gのうちの一方の内壁である第1の内壁と、電極群110における第1の内壁に最も近接する第1の最外負極の耳部172との間の位置A1に配置されていない。位置A1は、第1の内壁と第1の最外負極の耳部172とが正対する空間である。鉛蓄電池100は、電槽140内の全てのリブ146が、配列方向Xにおいて、第1の内壁と第1の最外負極の耳部172との間の位置に配置されていない態様であってよい。なお、図4では、便宜上、位置A1及び後述の位置A2,B1,B2における電解液Eの図示を省略している。
 リブ146は、配列方向Xにおいて、一対の内壁142f,142gのうちの他方の内壁である第2の内壁と、電極群110における第2の内壁に最も近接する第2の最外負極の耳部172との間の位置に配置されていない。当該位置は、第2の内壁と第2の最外負極の耳部172とが正対する空間である。鉛蓄電池100は、電槽140内の全てのリブ146が、配列方向Xにおいて、第2の内壁と第2の最外負極の耳部172との間の位置に配置されていない態様であってよい。
 リブ146は、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおいて、第1の内壁と第1の最外負極の耳部172との間の位置A2に配置されていない。位置A2は、第1の内壁と第1の最外負極の耳部172とが正対する空間A1(位置A1)、空間A1に対して高さ方向Zの正方向側に位置する空間A2、及び、空間A1に対して高さ方向Zの負方向側に位置する空間A3を包含する。すなわち、位置A2には、高さ方向Zに延びる空隙Aが形成されている。鉛蓄電池100は、電槽140内の全てのリブ146が、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおいて、第1の内壁と第1の最外負極の耳部172との間の位置に配置されていない態様であってよい。
 リブ146は、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおいて、第2の内壁と第2の最外負極の耳部172との間の位置に配置されていない。鉛蓄電池100は、電槽140内の全てのリブ146が、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおいて、第2の内壁と第2の最外電極の耳部172との間の位置に配置されていない態様であってよい。
 リブ146は、配列方向Xにおける棚部134aの少なくとも一方の端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記端部134bに近い方の内壁との間の位置B1に配置されていない。位置B1は、棚部134aの端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記端部134bに近い方の内壁とが正対する空間である。リブ146は、配列方向Xにおける棚部134aの一方の端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記一方の端部134bに近い方の内壁との間の位置、及び、配列方向Xにおける棚部134aの他方の端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記他方の端部134bに近い方の内壁との間の位置に配置されていない。鉛蓄電池100は、電槽140内の全てのリブ146が、配列方向Xにおける棚部134aの少なくとも一方の端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記端部134bに近い方の内壁との間の位置に配置されていない態様であってよい。
 リブ146は、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおける棚部134aの少なくとも一方の端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記端部134bに近い方の内壁との間の位置B2に配置されていない。位置B2は、棚部134aの端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記端部134bに近い方の内壁とが正対する空間B1(位置B1)、空間B1に対して高さ方向Zの正方向側に位置する空間B2、及び、空間B1に対して高さ方向Zの負方向側に位置する空間B3を包含する。すなわち、位置B2には、高さ方向Zに延びる空隙Bが形成されている。空隙Bは、上述の空隙Aを包含している。リブ146は、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおける棚部134aの一方の端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記一方の端部134bに近い方の内壁との間の位置、及び、配列方向Xにおける棚部134aの他方の端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記他方の端部134bに近い方の内壁との間の位置に配置されていない。鉛蓄電池100は、電槽140内の全てのリブ146が、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおける棚部134aの少なくとも一方の端部134bと、一対の内壁142f,142gのうちの前記端部134bに近い方の内壁との間の位置に配置されていない態様であってよい。
 続いて、鉛蓄電池100の作用効果について説明する。
 鉛蓄電池100では、電槽140が、高さ方向Zに延びるリブ146を有するものの、リブ146が、配列方向Xにおいて、第1の内壁と第1の最外負極の耳部172との間の位置A1に配置されていない。これにより、位置A1にリブ146が配置されている場合と比較してリブ146と耳部172とが離れることから、電槽140内で正極活物質が舞い上がった場合であっても、リブ146の上端部146a等に堆積した正極活物質が、第1の最外負極の耳部172に接触することが抑制される。したがって、鉛蓄電池100では、第1の最外負極の耳部172が、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することが抑制されるため短絡を抑制できる。
 鉛蓄電池100では、リブ146が、配列方向Xにおいて、第2の内壁と第2の最外負極の耳部172との間の位置に配置されていない。したがって、鉛蓄電池100では、最外負極の耳部172が、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することが更に抑制されるため短絡を更に抑制できる。
 鉛蓄電池100では、リブ146が、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおいて、第1の内壁と第1の最外負極の耳部172との間の位置A2に配置されていない。これにより、位置A2にリブ146が配置されている場合と比較してリブ146と耳部172とが離れることから、電槽140内で正極活物質が舞い上がった場合であっても、リブ146の上端部146a等に堆積した正極活物質が、第1の最外負極の耳部172に接触することが更に抑制される。したがって、鉛蓄電池100では、第1の最外負極の耳部172が、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することが更に抑制されるため短絡を更に抑制できる。
 鉛蓄電池100では、リブ146が、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおいて、第2の内壁と第2の最外負極の耳部172との間の位置に配置されていない。したがって、鉛蓄電池100では、最外負極の耳部172が、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することがより一層抑制されるため短絡をより一層抑制できる。
 鉛蓄電池100では、電槽140が、高さ方向Zに延びるリブ146を有するものの、リブ146が、配列方向Xにおける棚部134aの少なくとも一方の端部と、一対の内壁142f,142gのうちの前記端部に近い方の内壁との間の位置B1に配置されていない。これにより、位置B1にリブ146が配置されている場合と比較してリブ146と棚部134aとが離れることから、電槽140内で正極活物質が舞い上がった場合であっても、リブ146の上端部146a等に堆積した正極活物質が棚部134aに接触することが抑制される。したがって、鉛蓄電池100では、棚部134aが、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することが更に抑制されるため短絡を更に抑制できる。
 鉛蓄電池100では、電槽140が、高さ方向Zに延びるリブ146を有するものの、リブ146が、配列方向Xにおける棚部134aの一方の端部と、一対の内壁142f,142gのうちの前記一方の端部に近い方の内壁との間の位置、及び、配列方向Xにおける棚部134aの他方の端部と、一対の内壁142f,142gのうちの前記他方の端部に近い方の内壁との間の位置に配置されていない。したがって、鉛蓄電池100では、棚部134aが、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することが更に抑制されるため短絡を更に抑制できる。
 鉛蓄電池100では、リブ146が、電槽140を高さ方向Zから見たときに、棚部134aと、一対の内壁142f,142gのうちの棚部134aに近い方の内壁との間の位置B2に配置されていない。これにより、位置B2にリブ146が配置されている場合と比較してリブ146と棚部134aとが離れることから、電槽140内で正極活物質が舞い上がった場合であっても、リブ146の上端部146a等に堆積した正極活物質が棚部134aに接触することが更に抑制される。したがって、鉛蓄電池100では、棚部134aが、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することが更に抑制されるため短絡を更に抑制できる。
 鉛蓄電池100では、リブ146が、電槽140を高さ方向Zから見たときに、配列方向Xにおける棚部134aの一方の端部と、一対の内壁142f,142gのうちの前記一方の端部に近い方の内壁との間の位置、及び、配列方向Xにおける棚部134aの他方の端部と、一対の内壁142f,142gのうちの前記他方の端部に近い方の内壁との間の位置に配置されていない。したがって、鉛蓄電池100では、棚部134aが、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することがより一層抑制されるため短絡をより一層抑制できる。
 従来の鉛蓄電池では、上述の縦枠骨を有さない支持部を備える集電体を用いた場合、充放電に伴い電槽の高さ方向に電極が伸びやすいことから、リブの上端部等に堆積した正極活物質と電極とが接触して短絡しやすい。これに対し、鉛蓄電池100においては、負極114が、縦枠骨を有する支持部を備える集電体を備えることにより、充放電に伴い高さ方向Zに電極が伸びることを抑制しやすいことから短絡を更に抑制できる。
 鉛蓄電池100では、第1の最外負極が、縦枠骨を有さない支持部を備える集電体を備える場合であっても、リブ146と第1の最外負極の耳部172とが離れていることから、充放電に伴い高さ方向Zに第1の最外負極が伸びやすくても、リブ146の上端部146a等に堆積した正極活物質と第1の最外負極とが接触することが抑制されていることにより短絡を抑制しやすい。第2の最外負極が、縦枠骨を有さない支持部を備える集電体を備える場合についても同様の効果を得ることができる。
 鉛蓄電池100では、第1の最外負極が、縦枠骨を有する支持部を備える集電体を備えることにより、充放電に伴い高さ方向Zに第1の最外負極が伸びることを抑制しやすい。この場合、リブ146の上端部146a等に堆積した正極活物質と第1の最外負極とが接触することが抑制される作用との相乗効果によって短絡を更に抑制できる。第2の最外負極が、縦枠骨を有する支持部を備える集電体を備える場合についても同様の効果を得ることができる。
 鉛蓄電池100では、セパレータ116が袋状であり、負極114の耳部172以外の部分がセパレータ116に収容されている。この場合、負極114がセパレータ116で覆われるため短絡を更に抑制できる。
 以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
 例えば、電極の配列方向における電極群の少なくとも一方の端部の最外電極は、負極を含む態様であってよく(鉛蓄電池100の態様)、正極を含む態様であってよい。電極の配列方向における電極群の少なくとも一方の端部の最外電極が正極を含み、当該最外電極に隣接する電極が負極を含む態様であってよい。電極の配列方向における電極群の両端部の最外電極は、負極であってよく(鉛蓄電池100の態様)、正極であってもよい。電極の配列方向における電極群の両端部の最外電極が正極であり、当該最外電極のそれぞれに隣接する電極が負極である態様であってよい。電極の配列方向における電極群の一方の端部の電極が正極であり、且つ、他方の端部の電極が負極である態様であってよい。電極群において正極及び負極の数は、互いに同一であってよく、互いに異なっていてもよい。例えば、正極の数がn枚である場合において、負極の数は、n-1枚、n枚、n+1枚等であってよい。
 最外電極が正極を含む場合、リブの上端部は、高さ方向Zにおいて、最外電極である正極の耳部の下端(電槽の底面側の一端。以下同様)と同等の位置又はそれより下側に位置してよく、最外電極である正極の耳部の下端と同等の位置又はそれより上側に位置してよい。リブの上端部は、高さ方向Zにおいて、正極の棚部の下端(電槽の底面側の一端。以下同様)と同等の位置又はそれより下側に位置してよく、正極の棚部の下端と同等の位置又はそれより上側に位置してよい。
 図7は、電極の配列方向における電極群の両端部の最外電極が正極である態様を有する鉛蓄電池100aの端面図(鉛蓄電池100における図2に相当する端面図)である。鉛蓄電池100aは、電極群の両端部の最外電極が正極であること以外は鉛蓄電池100と同様の構成を有している。鉛蓄電池100aでは、最外電極である正極112のそれぞれに隣接する電極が負極114である。すなわち、電極群110は、配列方向Xにおける電極群110の一方の端部の最外電極である第1の正極と、当該第1の正極に隣接する第1の負極と、配列方向Xにおける電極群110の他方の端部の最外電極である第2の正極と、当該第2の正極に隣接する第2の負極と、を有している。電極群110は、一対の内壁142f,142gのうちの一方の内壁に最も近接する最外負極として、最外電極である正極112に隣接する負極114を有しており、リブ146は、配列方向Xにおいて、前記一方の内壁と最外負極の耳部との間の位置に配置されていない。電極群110は、一対の内壁142f,142gのうちの他方の内壁に最も近接する最外負極として、最外電極である正極112に隣接する負極114を有しており、リブ146は、配列方向Xにおいて、前記他方の内壁と最外負極の耳部との間の位置に配置されていなくてよい。
 鉛蓄電池100aによれば、鉛蓄電池100と同様の効果を得ることができる。例えば、リブ146は、配列方向Xにおいて、一対の内壁142f,142gのうちの一方の内壁と、最外負極の耳部との間の位置に配置されていないことにより、当該位置にリブ146が配置されている場合と比較してリブ146と最外負極の耳部とが離れることから、最外負極の耳部が、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することが抑制されるため短絡を抑制できる。
 図8は、電極の配列方向における電極群の一方の端部の電極が正極であり、且つ、他方の端部の電極が負極である態様を有する鉛蓄電池100bの端面図(鉛蓄電池100における図2に相当する端面図)である。鉛蓄電池100bは、電極の配列方向における電極群の一方の端部の電極が正極であり、且つ、他方の端部の電極が負極であること以外は鉛蓄電池100と同様の構成を有している。鉛蓄電池100bでは、一方の最外電極が負極114であり、他方の最外電極である正極112に隣接する電極が負極114である。すなわち、電極群110は、配列方向Xにおける電極群110の一方の端部の最外電極である第1の負極と、当該第1の負極に隣接する第1の正極と、配列方向Xにおける電極群110の他方の端部の最外電極である第2の正極と、当該第2の正極に隣接する第2の負極と、を有している。電極群110は、一対の内壁142f,142gのうちの一方の内壁142fに最も近接する最外負極として第1の負極を有すると共に、一対の内壁142f,142gのうちの他方の内壁142gに最も近接する最外負極として第2の負極を有しており、リブ146は、配列方向Xにおいて、内壁142fと第1の負極の耳部との間の位置、及び/又は、内壁142gと第2の負極の耳部との間の位置に配置されていない。
 鉛蓄電池100bによれば、鉛蓄電池100と同様の効果を得ることができる。例えば、リブ146が、配列方向Xにおいて、内壁142fと第1の負極の耳部との間の位置、及び/又は、内壁142gと第2の負極の耳部との間の位置に配置されていないことにより、当該位置にリブ146が配置されている場合と比較してリブ146と最外負極の耳部とが離れることから、最外負極の耳部が、正極活物質を介して、異なる極性の部材(正極112等)に導通することが抑制されるため短絡を抑制できる。
 正極は、クラッド式電極であってよく(鉛蓄電池100,100a,100bの態様)、ペースト式電極であってよい。負極は、クラッド式電極であってよく、ペースト式電極であってよい(鉛蓄電池100,100a,100bの態様)。例えば、図9に示す鉛蓄電池100cは、クラッド式電極である正極112に代えて、ペースト式電極である正極112bを備えること以外は鉛蓄電池100と同様の構成を有している。正極としてペースト式電極を用いる場合、当該正極は、極性の違いを除き負極114と同様の構成を有することができる。
 正極ストラップ及び/又は負極ストラップの棚部(導電部材)は、全体が電解液に浸漬することなく電解液に接触してもよい。正極及び/又は負極の耳部は、全体が電解液に浸漬することなく電解液に接触してもよい。電極群は、全体が電解液に浸漬することなく電解液に接触してもよい。
 電極群は、セパレータを有してよく、有していなくてもよい。セパレータは、袋状であってよく、袋状でなくてもよい。袋状のセパレータは、正極及び負極からなる群より選ばれる少なくとも一種を収容できる。
 鉛蓄電池は、電槽内で正極活物質が舞い上がった場合であっても、リブの上端部等に堆積した正極活物質が最外負極の耳部に接触することが抑制されるため短絡が抑制される観点から、電極の配列方向において、一対の内壁のうちの一方の内壁と、電極群における前記一方の内壁に最も近接する最外負極の耳部との間においてリブが配置されていない位置を少なくとも一つ有する態様を有している。鉛蓄電池では、電極の配列方向において、一対の内壁と、電極群における前記内壁に最も近接する最外負極の耳部との間の位置の全てにおいてリブが配置されていなくてよい。
 電極の配列方向に対向する一対の内壁のそれぞれにリブが配置されている場合、リブは互いに対向していなくてもよい。また、電極の配列方向に対向する一の内壁及び他の内壁において、リブの数は、互いに同一であってよく、異なっていてもよい。電極の配列方向に対向する一対の内壁において、リブは、一方の内壁に配置され、且つ、他方の内壁に配置されていなくてよい。
 電槽の高さ方向におけるリブの上端部は、水平な平坦部であることに限られない。例えば、リブの上端部は、電槽の底面側に向かって傾斜する傾斜部を有してよい。この場合、リブの上端部に堆積した正極活物質が、上端部に堆積することなく電槽の高さ方向における下方に沈みやすいことから、短絡を抑制しやすい。
 傾斜部は、電極の配列方向に傾斜してよく、電極の配列方向及び電槽の高さ方向に交差(例えば直交)する方向に傾斜してもよい。例えば、図10(a)に示すように、リブ146の上端部146aは、電極の配列方向及び電槽の高さ方向に直交する方向に傾斜した平坦部146bを有してよい。電槽の高さ方向におけるリブの上端部は、水平方向に対して傾斜した平坦部であることに限られない。例えば、図10(b)に示すように、リブ146の上端部146aは、湾曲部146cを有してよい。
 100,100a,100b,100c…鉛蓄電池、110…電極群、112,112b…正極、114…負極、140…電槽、142f,142g…内壁、146…リブ、146a…上端部、170…集電体、172…耳部、174…支持部、174a…格子部、174b…上枠骨(第1の枠骨)、174c…縦枠骨(第2の枠骨)、A1,A2…位置。

Claims (13)

  1.  正極及び負極を有する電極群と、当該電極群を収容する電槽と、を備え、
     前記電極群において前記正極及び前記負極が、前記電槽の高さ方向に交差する方向に配列されており、
     前記電槽が、前記正極及び前記負極の配列方向に対向する一対の内壁と、前記高さ方向に延びるリブと、を有し、
     前記リブが、前記配列方向において、前記一対の内壁のうちの一方の内壁と、前記電極群における前記一方の内壁に最も近接する負極の耳部との間の位置に配置されていない、鉛蓄電池。
  2.  前記リブが、前記配列方向において、前記一対の内壁のうちの他方の内壁と、前記電極群における前記他方の内壁に最も近接する負極の耳部との間の位置に配置されていない、請求項1に記載の鉛蓄電池。
  3.  前記リブが、前記電槽を前記高さ方向から見たときに、前記配列方向において、前記一対の内壁のうちの前記一方の内壁と、前記電極群における前記一方の内壁に最も近接する負極の耳部との間の位置に配置されていない、請求項1又は2に記載の鉛蓄電池。
  4.  前記高さ方向における前記リブの上端部が、前記電槽の底面側に向かって傾斜する傾斜部を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。
  5.  前記配列方向における前記電極群の少なくとも一方の端部の最外電極が負極を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。
  6.  前記配列方向における前記電極群の少なくとも一方の端部の最外電極が正極を含み、
     前記最外電極に隣接する電極が負極を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。
  7.  前記配列方向における前記電極群の両端部の最外電極が負極である、請求項1~4のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。
  8.  前記配列方向における前記電極群の両端部の最外電極が正極であり、
     前記最外電極のそれぞれに隣接する電極が負極である、請求項1~4のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。
  9.  前記電極群が、集電体と電極材とを備える電極を有し、
     前記集電体が、前記耳部と、前記電極材を支持する支持部と、を備え、
     前記支持部が、格子部と、当該格子部の一辺に配置されていると共に前記耳部を支持する第1の枠骨と、を有し、前記耳部の突出方向に交差する方向における前記格子部の少なくとも一方の辺に配置された第2の枠骨を有さない、請求項1~8のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。
  10.  前記集電体がエキスパンド格子体を有する、請求項9に記載の鉛蓄電池。
  11.  前記電極群が、集電体と電極材とを備える電極を有し、
     前記集電体が、前記耳部と、前記電極材を支持する支持部と、を備え、
     前記支持部が、格子部と、当該格子部の一辺に配置されていると共に前記耳部を支持する第1の枠骨と、前記耳部の突出方向に交差する方向における前記格子部の少なくとも一方の辺に配置された第2の枠骨と、を有する、請求項1~10のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。
  12.  前記集電体がパンチング格子体を有する、請求項11に記載の鉛蓄電池。
  13.  前記集電体が鋳造格子体を有する、請求項11又は12に記載の鉛蓄電池。
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