WO2022074707A1

WO2022074707A1 - 集電体及び鉛蓄電池

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Publication number: WO2022074707A1
Application number: PCT/JP2020/037703
Authority: WO
Inventors: 格瀬和; 素子原田; 秀隆関戸
Original assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2022-04-14
Anticipated expiration: 2023-04-05

Abstract

集電体は、複数の開口が形成された格子部と、格子部の一端に設けられて第一方向に延びる第一支持部と、第一方向における格子部の両側に位置して第一支持部から延びる第二支持部及び第三支持部と、を備え、第一方向における開口の長さをＡ、第一方向と直交する第二方向における開口の長さをＢとした場合、複数の開口のうち、Ａ＋Ｂが最も大きい開口のＡ／Ｂが、０．５以上２．５以下である。

Description

集電体及び鉛蓄電池

　本発明は、集電体及び鉛蓄電池に関する。

　一般に、鉛蓄電池は、集電体に活物質が充填された複数の電極板を備える極板群が電槽に収容されて構成されている。極板群は、電極板である正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層され、正極板及び負極板の耳部が極性毎にストラップに集合溶接され、ストラップにセル間接続部又は極柱が接続されて、構成されている。特許文献１には、鉛合金シートをエキスパンド加工して展開することで、上枠骨と下枠骨との間に網目状の格子部が形成されたエキスパンド集電体が記載されている。

特開２００７－２０７６３５号公報

　ところで、鉛蓄電池では、電圧特性を向上させるとともに、集電体の鉛量を減らして軽量化するために、特許文献１に記載されたエキスパンド集電体ではなく、パンチング加工、鋳造等により格子部を形成した集電体を用いることがある。このような集電体では、特許文献１に記載されたエキスパンド集電体とは異なり、格子部の両側に一対の横枠骨が設けられている。このような一対の横枠骨は、電槽の上下方向における集電体の伸びを阻害するものとなる。

　鉛蓄電池では、充放電の繰り返しにより電槽の上下方向に集電体が伸びる。また、時間の経過によっても、集電体が電槽の上下方向に伸びる。このため、一対の横枠骨により電槽の上下方向における集電体の伸びが阻害されると、集電体が不規則に撓んで集電体から活物質が脱落し易くなる。その結果、鉛蓄電池の寿命が短くなる。

　そこで、本発明の一側面は、集電体の不規則な撓みを抑制して集電体からの活物質の脱落を抑制することができる集電体及び鉛蓄電池を提供することを課題とする。

　本発明者は、上記課題について鋭意研究した結果、格子部に形成された開口の形状を所定の条件にすることで、集電体の不規則な撓みを抑制して集電体からの活物質の脱落を抑制することができるとの知見を得た。本発明の一側面は、当該知見に基づいてなされたものである。

　本発明の一側面に係る集電体は、複数の開口が形成された格子部と、格子部の一端に設けられて第一方向に延びる第一支持部と、第一方向における格子部の両側に位置して第一支持部から延びる第二支持部及び第三支持部と、を備え、第一方向における開口の長さをＡ、第一方向と直交する第二方向における開口の長さをＢとした場合、複数の開口のうち、Ａ＋Ｂが最も大きい開口のＡ／Ｂが、０．５以上２．５以下である。

　この集電体では、第一支持部の両側に位置する第二支持部及び第三支持部を備える。しかしながら、長さＡと長さＢの和が最も大きい開口のＡ／Ｂが２．５以下であるため、集電体の不規則な撓みが抑制される。これにより、集電体からの活物質の脱落を抑制することができる。また、長さＡと長さＢの和が最も大きい開口のＡ／Ｂが０．５以上であるため、開口が小さくなり過ぎるのを抑制することができる。これにより、集電体の軽量化を図ることができるとともに、活物質の付着量の増加を図ることができる。

　複数の開口は、ハニカム状に形成されていてもよい。この集電体では、複数の開口がハニカム状に形成されていることで、格子部の剛性が高くなる。これにより、集電体の撓みを抑制することができる。

　開口は、第一方向に延びる一対の第一辺と、第二方向に延びて一対の第一辺に接続される一対の第二辺と、を有する矩形状に形成されていてもよい。この集電体では、開口が矩形状に形成されていることで、集電体を容易に製造することができる。

　開口は、第一方向及び第二方向に傾斜する方向に延びる一対の第一辺と、一対の第一辺と交差する方向に延びて一対の第一辺に接続される一対の第二辺と、を有する菱形状に形成されていてもよい。この集電体では、開口が菱形状に形成されていることで、集電体を容易に製造することができる。

　格子部の第一支持部とは反対側の他端に設けられて第一方向に延びる第四支持部を更に備えてもよい。この集電体では、第四支持部を備えることで、格子部の剛性が高くなる。これにより、集電体の撓みを抑制することができる。

　第一支持部から格子部とは反対側に突出して設けられた耳部を更に備え、格子部の耳部の近傍の部分は、格子部のそれ以外の部分よりも太く形成されていてもよい。この集電体では、格子部の耳部の近傍の部分が、格子部のそれ以外の部分よりも太く形成されていることで、集電体の集電効率を高めることができる。

　本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、上記の何れかの集電体を備える。この鉛蓄電池では、上記の何れかの集電体を備えるため、集電体の不規則な撓みが抑制されて、集電体からの活物質の脱落を抑制することができる。これにより、鉛蓄電池の長寿命化を図ることができる。

　上記の集電体と、集電体に付着した活物質と、を有する正極板を備えてもよい。正極板の集電体は、負極板の集電体よりも、充放電の繰り返し及び時間の経過により電槽の上下方向に伸び易いため、少なくとも正極板が上記の集電体を有することで、鉛蓄電池全体としての集電体からの活物質の脱落を効果的に抑制することができる。

　不規則な撓みを抑制して集電体からの活物質の脱落を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る鉛蓄電池の全体構造及び内部構造を示す斜視図である。図２は、図１の鉛蓄電池が備える極板群を示す斜視図である。図３は、図２の極板群が備える電極板を示す正面図である。図４は、一例の集電体を示す正面図である。図５は、図４に示す集電体の一部拡大図である。図６は、他の例の集電体を示す正面図である。図７は、図６に示す集電体の一部拡大図である。図８は、他の例の集電体を示す正面図である。図９は、図８に示す集電体の一部拡大図である。図１０は、他の例の集電体を示す正面図である。図１１は、比較例１の集電体を示す正面図である。図１２は、図１１に示す集電体の一部拡大図である。図１３は、実施例１の集電体のシミュレーション結果を示す正面図である。図１４は、実施例２の集電体のシミュレーション結果を示す正面図である。図１５は、実施例３の集電体のシミュレーション結果を示す正面図である。図１６は、実施例４の集電体のシミュレーション結果を示す正面図である。図１７は、比較例１の集電体のシミュレーション結果を示す正面図である。図１８は、実施例１～４及び比較例１の平均電圧降下の計測結果を示すグラフである。図１９は、他の例の集電体を示す正面図である。

　以下、図面を参照して、本発明の一側面に係る集電体及び鉛蓄電池の実施形態について説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。また、上下の方向は、鉛蓄電池における上下の方向をいう。また、「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。

＜鉛蓄電池＞
　図１に示すように、鉛蓄電池１は、上面が開口している電槽２と、電槽２の開口を閉じる蓋３とを備えている。電槽２及び蓋３は、例えばポリプロピレンで形成されている。蓋３には、正極端子４と、負極端子５と、蓋３に設けられた注液口を閉塞する液口栓６と、が設けられている。

　電槽２の内部には、極板群７と、極板群７を正極端子４に接続する正極柱（図示せず）と、極板群７を負極端子５に接続する負極柱８と、希硫酸等の電解液（図示せず）とが収容されている。

　図２に示すように、極板群７は、複数の正極板９と複数の負極板１０とがセパレータ１１を介して積層されて構成されている。

　正極板９は、正極側の電極板２０であり、負極板１０は、負極側の電極板２０である。正極板９と負極板１０とは、正極側の電極板と負極板の電極板との違いはあるものの、基本的に同じ構成をしているため、特に分けて説明する場合を除き、これらを電極板２０として纏めて説明する。

　図２及び図３に示すように、電極板２０は、集電体（格子体）２１と、集電体２１に付着した活物質（電極材）２２と、を有する。つまり、正極板９は、正極集電体（正極格子体）１２と、正極集電体１２に付着した正極活物質（正極材）１３と、を有する。負極板１０は、負極集電体（負極格子体）１４と、負極集電体１４に付着した負極活物質（負極材）１５と、を有する。集電体２１は、鉛合金で形成されている。鉛合金は、鉛に加えて、スズ、カルシウム、アンチモン、セレン、銀、ビスマス等を含有する合金であってよく、具体的には、例えば、鉛、スズ及びカルシウムを含有する合金（Ｐｂ－Ｓｎ－Ｃａ系合金）である。

　極板群７は、複数の正極板９と複数の負極板１０とが、セパレータ１１を介して、電槽２の開口面と略平行方向に交互に積層された構造を有している。すなわち、正極板９及び負極板１０は、それらの主面が電槽２の開口面と垂直方向に広がるように配置されている。極板群７において、複数の正極板９における各正極集電体１２が有する耳部２８同士は、正極側ストラップ１６で集合溶接されている。同様に、複数の負極板１０における各負極集電体１４が有する耳部２８同士は、負極側ストラップ１７で集合溶接されている。正極側ストラップ１６及び負極側ストラップ１７は、それぞれ、正極柱及び負極柱８を介して正極端子４及び負極端子５に接続されている。

　セパレータ１１は、正極板９と負極板１０とを分離する機能を有する。セパレータ１１は、電解液（希硫酸）が通過できるように微多孔性を有する。セパレータ１１は、微多孔性の樹脂製シートにより作製される。セパレータ１１に用いられる樹脂としては、例えば、ポリオレフィンが挙げられる。

　図１に示すように、電槽２は、極板群７を収容する容器である。電槽２の内部は、複数の隔壁（不図示）によって複数の区画に分割されて、複数のセル室（不図示）が形成されている。セル室は、極板群７が挿入される空間である。極板群７は、単電池とも呼ばれており、起電力は２Ｖである。自動車用の電装品は、直流電圧１２Ｖを昇圧又は降圧して駆動するため、６個の極板群７を直列に接続して、２Ｖ×６＝１２Ｖとしている。そのため、鉛蓄電池１を自動車用の電装品として用いる場合、セル室は６個必要となる。なお、鉛蓄電池１を他の用途で用いる場合は、セル室は６個に限定されるものではない。また、電槽２の底面には、複数のセル室が配列される方向に沿って延びる複数の鞍（不図示）が形成されていてもよい。この場合。極板群７は、鞍に載置され、又は鞍の上方に離間して配置されている。

（集電体）
　図４～図１０に示すように、集電体２１は、格子部２３と、第一支持部２４と、第二支持部２５と、第三支持部２６と、第四支持部２７と、耳部２８と、を有している。

　格子部２３は、活物質２２を保持する部分である。格子部２３は、活物質２２を保持するために格子状（網状）に形成されている。格子部２３には、複数の開口２９が形成されている。

　第一支持部２４は、第一方向Ｄ１に延びている。第一支持部２４は、第一方向Ｄ１と直交する第二方向Ｄ２における格子部２３の一端に設けられている。第一支持部２４は、第二方向Ｄ２における一端側から格子部２３を支持する。第一支持部２４の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、第一方向Ｄ１に細長い平板状である。

　第二支持部２５は、第一方向Ｄ１における格子部２３の一端に設けられている。第二支持部２５は、第一方向Ｄ１における格子部２３の一端側において、第一支持部２４から延びている。第二支持部２５は、第一方向Ｄ１における一端側から格子部２３を支持する。第二支持部２５の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、第二方向Ｄ２に細長い平板状又は棒状である。

　第三支持部２６は、第一方向Ｄ１における格子部２３の他端（第二支持部２５とは反対側）に設けられている。第三支持部２６は、第一方向Ｄ１における格子部２３の他端側において、第一支持部２４から延びている。第三支持部２６は、第一方向Ｄ１における他端側から格子部２３を支持する。第三支持部２６の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、第二方向Ｄ２に細長い平板状又は棒状である。

　第四支持部２７は、第一方向Ｄ１に延びている。第四支持部２７は、第二方向Ｄ２における格子部２３の他端（第一支持部２４とは反対側）に設けられている。第四支持部２７は、第二方向Ｄ２における他端側から格子部２３を支持する。第四支持部２７の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、第一方向Ｄ１に細長い平板状又は棒状である。第四支持部２７の両端部は、第二支持部２５及び第三支持部２６に接続されている。つまり、第二支持部２５及び第三支持部２６のそれぞれは、第一支持部２４と第四支持部２７とを接続している。

　耳部２８は、第一支持部２４から第二方向Ｄ２における格子部２３とは反対側に突出している。

　第一支持部２４は、集電部としても機能する。このため、正面視において、第一支持部２４の面積は、集電効率を向上させる観点から、第二支持部２５、第三支持部２６、及び第四支持部２７のそれぞれの面積よりも大きいことが好ましい。なお、集電体２１は、第四支持部２７を有していなくてもよく、第四支持部２７以外に他の支持部を有していてもよい。

　第二支持部２５及び第三支持部２６は、第一支持部２４から第四支持部２７まで、一直線状に延びていてもよく、屈曲して延びていてもよく、湾曲していてもよい。第二支持部２５及び第三支持部２６が一直線状に延びている場合、第二支持部２５及び第三支持部２６は、例えば、第二方向Ｄ２に延びるものとすることができる。第二支持部２５及び第三支持部２６が屈曲して延びている場合、第二支持部２５及び第三支持部２６は、例えば、第一支持部２４から第四支持部２７に向けて、互いに広がるように延び、その後、第二方向Ｄ２に延びて第四支持部２７に接続されるものとすることができる。

　集電体２１としては、格子部２３の複数の開口２９がパンチング加工により形成されたパンチング格子体、格子部２３の複数の開口２９が鋳造により形成された鋳造格子体等が挙げられる。本実施形態では、一例として、集電体２１がパンチング格子体であるものとして説明する。

　図４及び図５に示す集電体２１では、第一支持部２４と第四支持部２７とが第一方向Ｄ１に平行に延びており、第二支持部２５と第三支持部２６とが第二方向Ｄ２に平行に延びている。格子部２３には、複数の矩形状の開口２９が形成されている。つまり、開口２９は、第一方向Ｄ１に延びる一対の第一辺２９ａと、第二方向Ｄ２に延びて一対の第一辺２９ａに接続される一対の第二辺２９ｂと、を有する矩形状に形成されている。より具体的には、格子部２３は、第一方向Ｄ１に延びる複数の第一骨部２３ａと、第二方向Ｄ２に延びる複数の第二骨部２３ｂと、を有している。複数の第一骨部２３ａ及び複数の第二骨部２３ｂのそれぞれの両端部は、第一支持部２４、第二支持部２５、第三支持部２６、又は第四支持部２７に接続されている。そして、複数の第一骨部２３ａ及び複数の第二骨部２３ｂにより、一対の第一辺２９ａ及び一対の第二辺２９ｂを有する複数の矩形状の開口２９が形成されている。矩形状には、正方形状及び長方形状の双方が含まれる。なお、複数の開口２９のうち、第一支持部２４、第二支持部２５、第三支持部２６、又は第四支持部２７に隣接する開口２９は、このような矩形状になっていなくてもよい。

　図６及び図７に示す集電体２１では、第一支持部２４と第四支持部２７とが第一方向Ｄ１に平行に延びており、第二支持部２５と第三支持部２６とが第二方向Ｄ２に平行に延びている。格子部２３には、複数の菱形状の開口２９が形成されている。つまり、開口２９は、第一方向Ｄ１及び第二方向Ｄ２に傾斜する方向に延びる一対の第一辺２９ｃと、一対の第一辺２９ｃと交差する方向に延びて一対の第一辺２９ｃに接続される一対の第二辺２９ｄと、を有する菱形状に形成されている。一対の第二辺２９ｄは、第一方向Ｄ１及び第二方向Ｄ２に対して、一対の第一辺２９ｃと逆方向に延びている。より具体的には、格子部２３は、第一方向Ｄ１及び第二方向Ｄ２に傾斜する方向に延びる複数の第三骨部２３ｃと、第一方向Ｄ１及び第二方向Ｄ２に傾斜する方向に延びるとともに複数の第三骨部２３ｃと交差する方向に延びる複数の第四骨部２３ｄと、を有している。複数の第三骨部２３ｃ及び複数の第四骨部２３ｄのそれぞれの両端部は、第一支持部２４、第二支持部２５、第三支持部２６、又は第四支持部２７に接続されている。そして、複数の第三骨部２３ｃ及び複数の第四骨部２３ｄにより、一対の第一辺２９ｃ及び一対の第二辺２９ｄを有する複数の菱形状の開口２９が形成されている。この菱形状には、直角の角を有する菱形状及び直角の角を有しない菱形状の双方が含まれる。なお、複数の開口２９のうち、第一支持部２４、第二支持部２５、第三支持部２６、又は第四支持部２７に隣接する開口２９は、このような菱形状になっていなくてもよい。

　図８及び図９に示す集電体２１では、第一支持部２４と第四支持部２７とが第一方向Ｄ１に平行に延びており、第二支持部２５と第三支持部２６とが第二方向Ｄ２に平行に延びている。そして、格子部２３には、複数の六角形状の開口２９がハニカム状に形成されている。より具体的には、格子部２３は、ハニカム状に延びるハニカム骨部２３ｅを有している。ハニカム骨部２３ｅの端部は、第一支持部２４、第四支持部２７、第二支持部２５、又は第三支持部２６に接続されている。そして、ハニカム骨部２３ｅにより、複数の六角形状の開口２９がハニカム状に形成されている。なお、複数の開口２９のうち、第一支持部２４、第四支持部２７、第二支持部２５、又は第三支持部２６に隣接する開口２９は、このような六角形状になっていなくてもよい。

　図１０に示す集電体２１では、第一支持部２４と第四支持部２７とが第一方向Ｄ１に平行に延びており、第二支持部２５と第三支持部２６とが、第一支持部２４から第四支持部２７に向けて互いに離れる方向に延びた後、第二方向Ｄ２に平行に延びて第四支持部２７に接続されている。格子部２３には、複数の六角形状の開口２９がハニカム状に形成されている。より具体的には、格子部２３は、ハニカム状に延びるハニカム骨部２３ｆを有している。ハニカム骨部２３ｆの端部は、第一支持部２４、第二支持部２５、第三支持部２６、又は第四支持部２７に接続されている。そして、ハニカム骨部２３ｆにより、複数の六角形状の開口２９がハニカム状に形成されている。この六角形状の開口２９は、第二方向Ｄ２に互いに平行に延びる第一辺２９ｅ及び第二辺２９ｆと、第一辺２９ｅ及び第二辺２９ｆの第一支持部２４側（上側）の先端から互いに近接する方向に延びて互いに接合する第三辺２９ｇ及び第四辺２９ｈと、第一辺２９ｅ及び第二辺２９ｆの第四支持部２７側（下側）の先端から互いに近接する方向に延びて互いに接合する第五辺２９ｉ及び第六辺２９ｊと、の六辺を有する。この六角形状には、各辺の長さ及び各辺の角度が全て同じ六角形状の他、各辺の長さの少なくとも一つ又は各辺の角度の少なくとも一つが異なる六角形状も含まれる。なお、複数の開口２９のうち、第一支持部２４、第二支持部２５、第三支持部２６、又は第四支持部２７に隣接する開口２９は、このような六角形状になっていなくてもよい。

　ここで、第一方向Ｄ１における開口２９の長さをＡとし、第二方向Ｄ２における開口２９の長さをＢとする。長さＡは、第一方向Ｄ１における開口２９の最大長さであり、長さＢは、第二方向Ｄ２における開口２９の最大長さである。図４及び図５に示す集電体２１の場合、開口２９の長さＡは、第二辺２９ｂの長さであり、開口２９の長さＢは、第一辺２９ａの長さである。図６及び図７に示す集電体２１の場合、開口２９の長さＡは、第一辺２９ｃと第二辺２９ｄとの第一支持部２４側（上側）の接合点から第一辺２９ｃと第二辺２９ｄとの第四支持部２７側（下側）の接合点までの長さであり、開口２９の長さＢは、第一辺２９ｃと第二辺２９ｄとの第二支持部２５側（左側）の接合点から第一辺２９ｃと第二辺２９ｄとの第三支持部２６側（右側）の接合点までの長さである。図８及び図９に示す集電体２１の場合、開口２９の長さＡは、第三辺２９ｇと第四辺２９ｈとの接合点から第五辺２９ｉと第六辺２９ｊとの接合点までの長さであり、開口２９の長さＢは、第一辺２９ｅから第二辺２９ｆまでの長さである。

　そして、複数の開口２９のうち、長さＡと長さＢの和（Ａ＋Ｂ）が最も大きい開口２９について、長さＢに対する長さＡの割合（Ａ／Ｂ）が０．５以上２．５以下となっている。この場合、不規則な撓みを抑制し、活物質の脱落を抑制できる観点から、Ａ／Ｂは、０．６以上が好ましく、０．６５以上、０．７以上、０．７５以上、０．８以上、又は０．８５以上が好ましい。また、不規則な撓みを抑制し、活物質の脱落を抑制できる観点から、Ａ／Ｂは、２．０以下、１．５以下、１．２５以下、１．２以下、１．１５以下、１．１以下、又は１．０５以下が好ましい。また、不規則な撓みを抑制し、活物質の脱落を抑制できる観点から、Ａ／Ｂは、０．６以上２．０以下、０．６５以上１．５以下、０．７以上２．０以下、０．７５以上１．５以下、０．８以上１．２５以下、０．８５以上１．２以下、０．８５以上１．１５以下、０．８５以上１．１以下、又は０．８５以上１．０５以下が好ましい。

　ここで、図４及び図５に示す集電体２１を実施例１の集電体とし、図６及び図７に示す集電体２１を実施例２の集電体とし、図８及び図９に示す集電体２１を実施例３の集電体とし、図１０に示す集電体２１を実施例４の集電体とした。

　実施例１の集電体２１（図４及び図５参照）では、９本の第一骨部２３ａ及び９本の第二骨部２３ｂにより複数の正方形状の開口２９を形成した。また、長さＡと長さＢの和（Ａ＋Ｂ）が最も大きい開口２９の、長さＢに対する長さＡの割合（Ａ／Ｂ）を、１．０００とした。

　実施例２の集電体２１（図６及び図７参照）では、１３本の第三骨部２３ｃ及び１３本の第四骨部２３ｄにより複数の菱形状の開口２９を形成した。開口２９は、直角の角を有する菱形状とした。また、長さＡと長さＢの和（Ａ＋Ｂ）が最も大きい開口２９の、長さＢに対する長さＡの割合（Ａ／Ｂ）を、１．０００とした。

　実施例３の集電体２１（図８及び図９参照）では、ハニカム骨部２３ｅにより複数の六角形状の開口２９を形成した。各辺の長さ及び各辺の角度が全て同じ六角形状また、長さＡと長さＢの和（Ａ＋Ｂ）が最も大きい開口２９の、長さＢに対する長さＡの割合（Ａ／Ｂ）を、０．８６６とした。

　実施例３の集電体２１（図１０参照）では、ハニカム骨部２３ｆにより複数の六角形状の開口２９を形成した。各辺の長さ及び各辺の角度が全て同じ六角形状また、長さＡと長さＢの和（Ａ＋Ｂ）が最も大きい開口２９の、長さＢに対する長さＡの割合（Ａ／Ｂ）を、０．８６６とした。

　また、図１１及び図１２に示す集電体１２１を比較例１の集電体とした。図１１及び図１２に示す比較例１の集電体１２１では、実施例１の集電体２１と同様に、第一支持部１２４と第四支持部１２７とが第一方向Ｄ１に平行に延びており、第二支持部１２５と第三支持部１２６とが第二方向Ｄ２に平行に延びており、第一支持部１２４から耳部１２８が突出している。格子部１２３には、第一方向Ｄ１に延びる６本の第一骨部１２３ａと、第二方向Ｄ２に延びる１０本の第二骨部１２３ｂとにより、第一方向Ｄ１に延びる一対の第一辺１２９ａと、第二方向Ｄ２に延びる一対の第二辺１２９ｂと、を有する複数の長方形状の開口１２９が形成されている。複数の開口１２９において、第一辺１２９ａは全て同じとしたが、第二辺１２９ｂは、第一支持部１２４側から第二支持部１２５側に向かうに従い大きくした。つまり、最も第二支持部１２５側の開口１２９が、最も大きい第二辺１２９ｂを有するものとした。また、長さＡと長さＢの和（Ａ＋Ｂ）が最も大きい開口１２９の、長さＢに対する長さＡの割合（Ａ／Ｂ）を、３．０７８とした。

　そして、実施例１～４及び比較例１の集電体を用いて、充放電の繰り返し及び時間の経過に伴う集電体の伸びをシミュレーションした。シミュレーションでは、電槽２の底面に４本の鞍が形成されており、これらの鞍に集電体が載置されているものとした。実施例１のシミュレーション結果を図１３に示し、実施例２のシミュレーション結果を図１４に示し、実施例３のシミュレーション結果を図１５に示し、実施例４のシミュレーション結果を図１６に示し、比較例１のシミュレーション結果を図１７に示す。図１３～図１７において、第四支持部に形成された４つの凹みは、電槽２の底面に形成された４本の鞍に対応する。

　図１７に示すように、比較例１の集電体１２１では、格子部１２３が大きく不規則に変形した。これに対し、図１３～図１６に示すように、実施例１～４の集電体２１では、比較例１の集電体１２１に比べて、変形の度合いが小さかった。

　また、実施例１～４及び比較例１の集電体を用いて、充放電を繰り返すサイクル試験を行い、サイクル試験前に対するサイクル試験後の平均電圧降下（Ｖ）を計測した。計測結果を図１８に示す。図１８に示すように、比較例１の集電体１２１では、平均電圧降下が－０．１２Ｖであった。これに対し、実施例１～４の集電体２１では、平均電圧降下が－０．０８Ｖと、比較例１の集電体１２１よりも平均電圧降下が小さかった。

　以上説明したように、本実施形態に係る集電体２１では、第一支持部２４の両側に位置する第四支持部２７及び第二支持部２５を備える。しかしながら、長さＡと長さＢの和が最も大きい開口２９のＡ／Ｂが２．５以下であるため、集電体２１の不規則な撓みが抑制される。これにより、集電体２１からの活物質２２の脱落を抑制することができる。また、長さＡと長さＢの和が最も大きい開口２９のＡ／Ｂが０．５以上であるため、開口２９が小さくなり過ぎるのを抑制することができる。これにより、集電体２１の軽量化を図ることができるとともに、活物質２２の付着量の増加を図ることができる。

　また、この集電体２１では、複数の開口２９がハニカム状に形成されていることで、格子部２３の剛性が高くなる。これにより、集電体２１の撓みを抑制することができる。また、開口２９が矩形状に形成されていることで、集電体２１を容易に製造することができる。また、開口２９が菱形状に形成されていることで、集電体２１を容易に製造することができる。

　また、この集電体２１では、第三支持部２６を備えることで、格子部２３の剛性が高くなる。これにより、集電体２１の撓みを抑制することができる。

　本実施形態に係る鉛蓄電池１では、上記の集電体２１を備えるため、集電体２１の不規則な撓みが抑制されて、集電体２１からの活物質２２の脱落を抑制することができる。これにより、鉛蓄電池１の長寿命化を図ることができる。

　ところで、正極板９の集電体２１は、負極板１０の集電体２１よりも、充放電の繰り返し及び時間の経過により電槽２の上下方向に伸び易いため、少なくとも正極板９が上記実施形態の集電体２１を有することで、鉛蓄電池１全体としての集電体２１からの活物質の脱落を効果的に抑制することができる。

　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。

　例えば、格子部の太さは、全て同じであってもよく、一部又は全部が違っていてもよい。例えば、図１９に示す集電体２１Ａのように、格子部２３Ａの耳部の近傍の部分２３ｇは、格子部２３Ａのそれ以外の部分２３ｈよりも太く形成されていてもよい。集電体２１Ａで集電された電気は、第一支持部２４から耳部２８を通って出力される。このため、格子部２３Ａの耳部の近傍の部分２３ｇが、格子部２３Ａのそれ以外の部分２３ｈよりも太く形成されていることで、集電体２１Ａの集電効率を高めることができる。この場合、格子部２３Ａのそれ以外の部分２３ｈから格子部２３Ａの耳部の近傍の部分２３ｇに向けて徐々に太くなっていてもよく、格子部２３Ａのそれ以外の部分２３ｈと格子部２３Ａの耳部の近傍の部分２３ｇとの間で段状に太さが変わってもよい。

　また、上記実施形態では、格子部及び開口等の具体的な形状について説明したが、格子部及び開口等の形状は、適宜変更することができる。例えば、開口は、三角形状としてもよい。

　また、上記実施形態では、正極集電体と負極集電体とは、基本的に同じ構成をしているものとして説明したが、互いに異なる構成をしていてもよい。例えば、正極集電体が、上述した集電体の構成をしており、負極集電体が、上述した集電体とは異なる構成をしていてもよい。

　１…鉛蓄電池、２…電槽、３…蓋、４…正極端子、５…負極端子、６…液口栓、７…極板群、８…負極柱、９…正極板、１０…負極板、１１…セパレータ、１２…正極集電体、１３…正極活物質、１４…負極集電体、１５…負極活物質、１６…正極側ストラップ、１７…負極側ストラップ、２０…電極板、２１…集電体、２１Ａ…集電体、２２…活物質、２３…格子部、２３Ａ…格子部、２３ａ…第一骨部、２３ｂ…第二骨部、２３ｃ…第三骨部、２３ｄ…第四骨部、２３ｅ…ハニカム骨部、２３ｆ…ハニカム骨部、２３ｇ…格子部の耳部の近傍の部分、２３ｈ…格子部のそれ以外の部分、２４…第一支持部、２５…第二支持部、２６…第三支持部、２７…第四支持部、２８…耳部、２９…開口、２９ａ…第一辺、２９ｂ…第二辺、２９ｃ…第一辺、２９ｄ…第二辺、２９ｅ…第一辺、２９ｆ…第二辺、２９ｇ…第三辺、２９ｈ…第四辺、２９ｉ…第五辺、２９ｊ…第六辺、１２１…集電体、１２３…格子部、１２３ａ…第一骨部、１２３ｂ…第二骨部、１２４…第一支持部、１２５…第二支持部、１２６…第三支持部、１２７…第四支持部、１２８…耳部、１２９…開口、１２９ａ…第一辺、１２９ｂ…第二辺、Ｄ１…第一方向、Ｄ２…第二方向。

Claims

　複数の開口が形成された格子部と、
　前記格子部の一端に設けられて第一方向に延びる第一支持部と、
　前記第一方向における前記格子部の両側に位置して前記第一支持部から延びる第二支持部及び第三支持部と、を備え、
　前記第一方向における前記開口の長さをＡ、前記第一方向と直交する第二方向における前記開口の長さをＢとした場合、複数の前記開口のうち、Ａ＋Ｂが最も大きい前記開口のＡ／Ｂが、０．５以上２．５以下である、
集電体。
　前記複数の開口は、ハニカム状に形成されている、
請求項１に記載の集電体。
　前記開口は、前記第一方向に延びる一対の第一辺と、前記第二方向に延びて前記一対の第一辺に接続される一対の第二辺と、を有する矩形状に形成されている、
請求項１に記載の集電体。
　前記開口は、前記第一方向及び前記第二方向に傾斜する方向に延びる一対の第一辺と、前記一対の第一辺と交差する方向に延びて前記一対の第一辺に接続される一対の第二辺と、を有する菱形状に形成されている、
請求項１に記載の集電体。
　前記格子部の前記第一支持部とは反対側の他端に設けられて前記第一方向に延びる第四支持部を更に備える、
請求項１～４の何れか一項に記載の集電体。
　前記第一支持部から前記格子部とは反対側に突出して設けられた耳部を更に備え、
　前記格子部の前記耳部の近傍の部分は、前記格子部のそれ以外の部分よりも太く形成されている、
請求項１～５の何れか一項に記載の集電体。
　請求項１～６の何れか一項に記載の集電体を備える鉛蓄電池。
　前記集電体と、前記集電体に付着した活物質と、を有する正極板を備える、
請求項７に記載の鉛蓄電池。