(57)【要約】【課題】変形した正極板から外部応力を受けてもセパレータが破れにくく長寿命な鉛蓄電池を提供する。【解決手段】正極板１０の上縁部には、集電耳１１と、突出高さが集電耳１１よりも低い突出部１２とが形成されている。セパレータ３０は、ベース部３１と、ベース部３１の正極板１０に対向する表面から突出し正極板１０に接する複数の主リブ３２と、ベース部３１の正極板１０に対向する表面から突出し主リブ３２よりも突出高さが低い複数の小リブ３３と、を有する。主リブ３２は、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうち横幅方向中央部３０ａに形成されており、小リブ３３は、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうち横幅方向端部３０ｂに形成されている。主リブ３２のうち、最も横幅方向の端部側に配された主リブ３２が、ベース部３１のうち突出部１２に対向する部分の上に位置する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板がセパレータを介して複数枚交互に積層された極板群を備える鉛蓄電池であって、
前記正極板の上縁部には、前記正極板の上方に向かって突出する集電耳と、前記正極板の上方に向かって突出し且つ突出高さが前記集電耳よりも低い突出部とが、前記セパレータの横幅方向に間隔を空けて形成されており、
前記セパレータは、フィルム状のベース部と、前記ベース部の前記正極板に対向する表面から突出し前記正極板に接する複数の主リブと、前記ベース部の前記正極板に対向する表面から突出し前記主リブよりも突出高さが低い複数の小リブと、を有し、
前記主リブは、前記セパレータの上下方向に沿って連続する線状をなして、前記ベース部の前記正極板に対向する表面のうち前記セパレータの横幅方向中央部に形成されており、
前記小リブは、前記セパレータの上下方向に沿って連続する線状をなして、前記ベース部の前記正極板に対向する表面のうち前記セパレータの横幅方向端部に形成されており、前記小リブが形成されている前記横幅方向端部は、前記集電耳との距離よりも前記突出部との距離の方が小さい方の横幅方向端部であり、
前記主リブのうち、最も前記横幅方向の端部側に配された前記主リブが、前記ベース部のうち前記突出部に対向する部分の上に位置する鉛蓄電池。
【請求項２】
前記小リブの突出先端が角部を有していない請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
前記横幅方向端部に形成された前記小リブのうち、前記横幅方向の中央側に配された前記小リブと、前記横幅方向の外縁側に配された前記小リブとでは、隣接する前記小リブ同士の間の前記横幅方向の距離が異なり、前記横幅方向の中央側の前記小リブの前記距離よりも前記横幅方向の外縁側の前記小リブの前記距離の方が小さい請求項１又は請求項２に記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
前記小リブのうち、前記集電耳と対角をなす位置の前記ベース部の隅部に形成されている部分は、前記セパレータの上下方向に対して交差し且つ前記隅部に向かう方向に沿って連続する線状をなしている請求項１〜３のいずれか一項に記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉛蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は、セパレータが破れることにより短絡が生じ短寿命となるという問題を有していた。セパレータが破れる主な原因としては、酸化劣化と外部応力がある。
まず、酸化劣化について説明する。セパレータは、正極板との接触により酸化劣化が生じ破れる場合がある。そのため、セパレータの表面と正極板との直接的な接触を抑制するために、セパレータの表面にリブを設ける技術が広く採用されている。
【０００３】
次に、外部応力について説明する。セパレータは、変形した正極板から受ける外部応力によって破れる場合がある。正極板は酸化によって伸びるが、正極板の端部がセパレータに向かって反り曲がるように伸びると、正極板の端部がセパレータの表面を強く圧迫することとなる。詳述すると、セパレータの表面にはリブが設けられているので、正極板の端部はセパレータの表面のリブを強く圧迫する。そのような状態で正極板の反りや伸びがさらに進行すると、セパレータの表面がリブごと引っ張られるため、強度が比較的弱いセパレータは引張りによる伸びに追従できず、裂けるように破れることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１４９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、変形した正極板から外部応力を受けてもセパレータが破れにくく長寿命な鉛蓄電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る鉛蓄電池は、正極板と負極板がセパレータを介して複数枚交互に積層された極板群を備える鉛蓄電池であって、正極板の上縁部には、正極板の上方に向かって突出する集電耳と、正極板の上方に向かって突出し且つ突出高さが集電耳よりも低い突出部とが、セパレータの横幅方向に間隔を空けて形成されており、セパレータは、フィルム状のベース部と、ベース部の正極板に対向する表面から突出し正極板に接する複数の主リブと、ベース部の正極板に対向する表面から突出し主リブよりも突出高さが低い複数の小リブと、を有し、主リブは、セパレータの上下方向に沿って連続する線状をなして、ベース部の正極板に対向する表面のうちセパレータの横幅方向中央部に形成されており、小リブは、セパレータの上下方向に沿って連続する線状をなして、ベース部の正極板に対向する表面のうちセパレータの横幅方向端部に形成されており、小リブが形成されている横幅方向端部は、集電耳との距離よりも突出部との距離の方が小さい方の横幅方向端部であり、主リブのうち、最も横幅方向の端部側に配された主リブが、ベース部のうち突出部に対向する部分の上に位置することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る鉛蓄電池は、変形した正極板から外部応力を受けてもセパレータが破れにくく長寿命である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る鉛蓄電池の構造を説明する部分断面図である。
【図２】正極板に用いる基板を説明する図である。
【図３】図２の基板を製造するための連結体シートを説明する図である。
【図４】図１の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図５】実施例２の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図６】実施例３の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図７】実施例４の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図８】実施例５の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図９】従来例の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図１０】比較例１の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図１１】比較例２の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図１２】比較例３の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図１３】比較例４の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図１４】比較例５の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図１５】比較例６の鉛蓄電池が有する極板群の要部の構造を示す図である。
【図１６】各鉛蓄電池の寿命試験の結果を示すグラフである。
【図１７】本発明の第二実施形態に係る鉛蓄電池が有するセパレータの構造を説明する図である。
【図１８】本発明の第三実施形態に係る鉛蓄電池が有するセパレータの構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
【００１０】
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態に係る鉛蓄電池の構造について、図１を参照しながら詳細に説明する。第一実施形態に係る鉛蓄電池は、正極板１０と負極板２０とがセパレータ３０を介して複数枚交互に積層された極板群１を備えている。この極板群１は、その積層方向が水平方向に沿うように（すなわち、正極板１０及び負極板２０の板面が鉛直方向に沿うように）、図示しない電解液とともに電槽４１内に収容され、電槽４１内で電解液に浸漬されている。
【００１１】
正極板１０は、例えば、鉛合金からなる板状格子体の開口部に、二酸化鉛を含有する正極活物質を充填しつつ、鉛合金からなる板状格子体の両板面に、二酸化鉛を含有する正極活物質からなる活物質層（図４において符号１０ａで示すもの）を形成したものである。負極板２０は、例えば、鉛合金からなる板状格子体の開口部に、金属鉛を含有する負極活物質を充填しつつ、鉛合金からなる板状格子体の両板面に、金属鉛を含有する負極活物質からなる活物質層（図４において符号２０ａで示すもの）を形成したものである。正極板１０、負極板２０の基板である板状格子体は、鋳造法、打ち抜き法（パンチング法）、エキスパンド方式で製造することができる。セパレータ３０は、例えば、樹脂、ガラス等からなる多孔質の膜状体である。正極板１０、負極板２０、及びセパレータ３０の平面形状は、例えば、矩形状とすることができる。
【００１２】
正極板１０（基板）の上縁部（すなわち、正極板１０の縁部のうち上側に位置する縁部）には、正極板１０の上方（図１においては上方）に向かって突出する集電耳１１が形成されており、負極板２０の上縁部には、負極板２０の上方（図１においては上方）に向かって突出する集電耳２１が形成されている。そして、各正極板１０の集電耳１１は正極ストラップ１３で連結され、各負極板２０の集電耳２１は負極ストラップ２３で連結されている。さらに、正極ストラップ１３は正極端子１５の一端に接続され、負極ストラップ２３は負極端子２５の一端に接続されており、正極端子１５の他端及び負極端子２５の他端が、電槽４１の開口部を閉塞する蓋４３を貫通して、電槽４１と蓋４３からなる鉛蓄電池のケース体の外部に露出している。
【００１３】
また、正極板１０（基板）の上縁部には、図２に示すように、正極板１０の上方に向かって突出し且つ突出高さが集電耳１１よりも低い突出部１２が、正極板１０の集電耳１１に対して、セパレータ３０の横幅方向（図１及び図２の（ｂ）においては紙面に対して前後方向、また、図２の（ａ）においては左右方向である。以下、単に「横幅方向」と記すこともある）に間隔を空けて形成されている。負極板２０の上縁部にも、正極板１０と同様に突出部１２が形成されていてもよいが、形成されていなくてもよい。
【００１４】
突出部１２の例としては、正極板１０の基板である板状格子体を製造する際に生じる切り残し部が挙げられる。板状格子体の製造方法と切り残し部について、図２、３を参照しながら詳細に説明する。板状格子体を打ち抜き法で製造する場合には、まず鉛合金の圧延板を打ち抜いて、複数枚の板状格子体が連結した連結体シート１００を製造し、次に連結体シート１００を切断して板状格子体を得る。
【００１５】
連結体シート１００の一例を図３に示す。図３は、６枚の板状格子体が連結した連結体シート１００の平面図である。図３の連結体シート１００は、以下のような構成をなしている。すなわち、２枚の板状格子体の上縁部同士が、集電耳１１となる部分である２つの連結部１１ａによって連結し、さらに、この連結物が３つ並んで各側縁部同士が連結して、図３の連結体シート１００をなしている。
【００１６】
カッター等を用いて図３の連結体シート１００を切断する際には、連結部１１ａの端部と板状格子体の側縁部を切り離して６枚の板状格子体とする。このとき、連結部１１ａを切断する際には、切り離されて得られる板状格子体のそれぞれに集電耳１１が形成されるように、２枚の板状格子体を連結している２つの連結部１１ａについては、異なる側の端部を切断する。
【００１７】
連結部１１ａを切断する際には、切り残し部が生じないように、連結部１１ａと板状格子体の上縁部との境界に沿って切断することが理想的であるが、切断時に板状格子体の上縁部に傷が付くことを確実に避けるためには、切り代を設けて連結部１１ａを切断することが好ましい。その結果、板状格子体の上縁部に切り残し部が残存する。切り残し部の上縁部からの突出高さは、特に限定されるものではないが、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。
【００１８】
また、連結部１１ａの切断の際に使用する切断器具の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、ロータリーカッター等のカッターを使用することができる。切り残し部（突出部１２）の突出先端の形状は、カッターの刃の形状や切断方法によっても左右される。例えば、ロータリーカッターを用いて切断する場合であれば、連結部１１ａの一方の表面に刃を接触させて切断を開始し、連結部１１ａの他方の表面に向かって刃を食い込ませていくが、切り残し部の上縁部からの突出高さは、刃の根元まで食い込む前記一方の表面側と、刃先までしか届かない前記他方の表面側とで異なることとなる。すなわち、切り残し部（突出部１２）の突出先端の形状は、図２の（ｂ）に示すように、前記一方の表面側（図２の（ｂ）においては左側）よりも前記他方の表面側（図２の（ｂ）においては右側）の方が、切り残し部の上縁部からの突出高さが高い形状となる。
【００１９】
セパレータ３０は、図４に示すように、フィルム状のベース部３１と、ベース部３１の正極板１０に対向する表面から突出し正極板１０に接する複数の主リブ３２と、ベース部３１の正極板１０に対向する表面から突出し主リブ３２よりも突出高さが低い複数の小リブ３３と、を有する。小リブ３３は、正極板１０が変形していない状態又は正極板１０の変形が小さい状態では、正極板１０に接触していない。
【００２０】
主リブ３２は、セパレータ３０の上下方向に沿って連続する線状をなして、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうちセパレータ３０の横幅方向中央部３０ａに形成されている。
小リブ３３は、セパレータ３０の上下方向に沿って連続する線状をなして、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうちセパレータ３０の横幅方向端部３０ｂに形成されている。この小リブ３３が形成されている横幅方向端部３０ｂは、横幅方向中央部３０ａを挟んで位置する２つの横幅方向端部３０ｂ、３０ｂのうち、集電耳１１との距離よりも突出部１２との距離の方が小さい方の横幅方向端部３０ｂである。
【００２１】
突出部１２との距離よりも集電耳１１との距離の方が小さい方の横幅方向端部３０ｂには、主リブ３２が形成されているが、主リブ３２の代わりに小リブ３３が形成されていてもよい。すなわち、セパレータ３０は、主リブ３２が形成されている横幅方向中央部３０ａが、小リブ３３が形成されている横幅方向両端部３０ｂ、３０ｂに挟まれた形態を有していてもよい。
【００２２】
なお、セパレータ３０のベース部３１には横幅方向端部３０ｂが２つ存在するが、これ以降においては、集電耳１１との距離よりも突出部１２との距離の方が小さい方の横幅方向端部３０ｂ（図４においては右側の端部３０ｂ）を「突出部寄り端部」と記すこともあり、突出部１２との距離よりも集電耳１１との距離の方が小さい方の横幅方向端部３０ｂ（図４においては左側の端部３０ｂ）を「集電耳寄り端部」と記すこともある。また、同様に、横幅方向において、集電耳１１との距離よりも突出部１２との距離の方が小さい側（図４においては右側）を「突出部寄り端部側」、突出部１２との距離よりも集電耳１１との距離の方が小さい側（図４においては左側）を「集電耳寄り端部側」と記すこともある。
【００２３】
上記のような第一実施形態に係る鉛蓄電池においては、主リブ３２のうち、最も横幅方向の端部側に配された主リブ３２が、ベース部３１のうち突出部１２に対向する部分の上に位置する（図４を参照）。換言すると、主リブ３２が形成されている横幅方向中央部３０ａと、小リブ３３が形成されている横幅方向端部３０ｂとの境界線Ｂが、ベース部３１のうち突出部１２に対向する部分の上に位置する。なお、上記の「横幅方向の端部側」とは、集電耳１１との距離よりも突出部１２との距離の方が小さい方の横幅方向端部側であり、すなわち突出部寄り端部側である。
【００２４】
このような構成であれば、第一実施形態に係る鉛蓄電池は、変形した正極板１０から外部応力を受けてもセパレータ３０が破れにくく長寿命である。よって、第一実施形態に係る鉛蓄電池は、例えば、車両に搭載され且つ車両の内燃機関を起動する電源として好適である。また、第一実施形態に係る鉛蓄電池は、高温環境下での使用に好適である。さらに、第一実施形態に係る鉛蓄電池は、車両の内燃機関を起動する電源としての用途のみならず、電動自動車、電動フォークリフト、電動バス、電動バイク、電動スクータ、小型電動モペッド、ゴルフ用カート、電気機関車等の動力電源としても使用可能である。さらに、本実施形態に係る鉛蓄電池は、照明用電源、予備電源としても使用可能である。あるいは、太陽光発電、風力発電等により発電された電気エネルギーの蓄電装置としても使用可能である。
【００２５】
第一実施形態に係る鉛蓄電池の上記作用効果について、以下に詳述する。正極板１０が酸化すると、正極板１０の端部がセパレータ３０に向かって反り曲がるように伸びて、正極板１０の端部がセパレータ３０の表面を強く圧迫する場合がある。このとき、セパレータ３０の表面のうち正極板１０の端部が対向する部分に、突出高さが高い主リブ３２が形成されていると、正極板１０の端部はセパレータ３０の表面の主リブ３２を強く圧迫する。そのような状態で正極板１０の反りや伸びがさらに進行すると、セパレータ３０の表面が主リブ３２ごと引っ張られるため、強度が比較的弱いセパレータ３０は引張りによる伸びに追従できず、裂けるように破れることとなる。
【００２６】
しかしながら、第一実施形態に係る鉛蓄電池においては、セパレータ３０の表面のうち正極板１０の端部が対向する部分に、突出高さが低い小リブ３３が形成されているので、変形した正極板１０の端部が小リブ３３に接触したとしても、正極板１０の端部によるセパレータ３０の圧迫が抑制される。そのため、第一実施形態に係る鉛蓄電池は、セパレータ３０が破れにくく長寿命となる。
【００２７】
正極板１０の端部の反り曲がりや伸びは、切り残し部を起点として大きくなり、切り残し部よりも横幅方向の端部側に位置する部分の反り曲がりや伸びが大きい。切り残し部が存在しない場合は、存在する場合と比較して、正極板１０の端部の反り曲がりや伸びは小さくなる。また、集電耳１１が存在しても、正極板１０の端部の反り曲がりや伸びは大きくならない。
【００２８】
これは、本発明者らの検討によれば、上記の切り残し部（突出部１２）の突出先端の形状に起因することが判明した。すなわち、切り残し部（突出部１２）の突出先端の形状が、図２の（ｂ）に示すように、一方の表面側よりも他方の表面側の方が、切り残し部の上縁部からの突出高さが高い形状であると、両表面側で腐食量や応力分布（例えば、伸びによる応力の分布）に差が生じる。そのため、突出高さが高い他方の表面側に向かって正極板１０の端部が反り曲がり、切り残し部よりも横幅方向の端部側の部分の反り曲がりや伸びが大きくなると考えられる。
【００２９】
よって、主リブ３２が形成されている横幅方向中央部３０ａと、小リブ３３が形成されている横幅方向端部３０ｂとの境界線Ｂの横幅方向位置を、切り残し部を基準として設定すれば、適切な位置に小リブ３３を形成することができるので、セパレータ３０が破れにくく長寿命な鉛蓄電池を、容易に且つ確実に設計することができる。
小リブ３３の突出高さは、主リブ３２よりも突出高さが低ければ特に限定されるものではないが、主リブ３２の突出高さの２５％以上７５％以下の突出高さであることが好ましく、４５％以上６５％以下の突出高さであることがより好ましい。
【００３０】
また、小リブ３３の突出先端の形状は特に限定されるものではなく、セパレータ３０の上下方向に直交する平面で小リブ３３を切断した場合の突出先端の断面形状は、例えば、三角形、矩形、台形、五角形等の多角形でもよいが、突出先端が角部を有していないことが好ましい。すなわち、小リブ３３の突出先端は、丸みを有する滑らかな形状であることが好ましく、セパレータ３０の上下方向に直交する平面で小リブ３３を切断した場合の突出先端の断面形状は、例えば半円形、半楕円形が好ましい。
【００３１】
なお、セパレータ３０の形状は特に限定されるものではなく、正極板１０又は負極板２０を収容可能な袋状であってもよいし、フィルム状物をＵ字状に折り曲げて正極板１０又は負極板２０を挟むことが可能な状態としたものでもよいし、複数により正極板１０又は負極板２０を挟むことが可能なフィルム状であってもよい。袋状のセパレータ３０の内側に収容する極板は、正極板１０、負極板２０のいずれでもよいが、負極板２０を収容する形態の方が、セパレータ３０の破れを抑制する効果がより高い。
【００３２】
また、電解液の組成は特に限定されるものではなく、鉛蓄電池に使用される一般的な電解液を問題なく適用することができる。そして、鉛蓄電池の充電受入性を優れたものとするためには、電解液にはアルミニウムイオンが含有されていることが好ましく、電解液中のアルミニウムイオンの含有量は０．０１モル／Ｌ以上とすることが好ましい。ただし、電解液中のアルミニウムイオンの含有量が高いと、ガスが極板群１から外部に排出されにくくなるため、電解液中のアルミニウムイオンの含有量は０．３モル／Ｌ以下とすることが好ましい。
また、電解液はナトリウムイオンを含有していてもよい。電解液中のナトリウムイオンの含有量は、０．００２モル／Ｌ以上０．０５モル／Ｌ以下とすることができる。
【００３３】
〔第一実施形態の実施例〕
以下に実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
実施例１の鉛蓄電池は、図１及び図４に示す鉛蓄電池と同一の構成を有する。実施例１の鉛蓄電池の製造方法を、以下に説明する。
【００３４】
まず、鉛粉、水、希硫酸、及び短繊維を混合して、正極用ペーストを製造した。次に、カルシウム系鉛合金の圧延板を打ち抜いて、図３に示すような６枚の板状格子体が連結した連結体シート１００を製造した。そして、連結体シート１００の板状格子体の開口部に正極用ペーストを充填した後に、連結体シートをロータリーカッターにて切断し、６枚の正極充填板を得た。
【００３５】
板状格子体の寸法は、縦１１０ｍｍ、横幅１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの矩形板状である。板状格子体の上縁部には、幅１０ｍｍの集電耳１１が形成されている。板状格子体の上縁部において集電耳１１が形成されている横幅方向位置は、板状格子体の両側縁部（縦枠）のうち集電耳１１に近い方の側縁部と集電耳１１の中心との間の横幅方向距離が３３ｍｍとなる位置である。集電耳１１の上縁部からの突出高さは、設計中央値を１７ｍｍとし、切断時の許容差を±１ｍｍとした。
【００３６】
また、板状格子体の上縁部には、幅１０ｍｍの切り残し部１２が形成されている。板状格子体の上縁部において切り残し部１２が形成されている横幅方向位置は、板状格子体の両側縁部（縦枠）のうち集電耳１１から遠い方の側縁部と切り残し部１２の中心との間の横幅方向距離が３３ｍｍとなる位置である。切り残し部１２の上縁部からの突出高さは、連結体シート１００の切断時に板状格子体の上縁部に傷を付けないようにするために、１ｍｍ以上３ｍｍ以下とした。
こうして得られた正極充填板を慣用の方法で熟成、乾燥し、正極熟成板を得た。
負極板用の板状格子体は、連続鋳造法により作製した。そして、板状格子体の開口部に負極用ペーストを充填した後に慣用の方法で熟成、乾燥し、負極熟成板を得た。
【００３７】
セパレータ３０は、多孔性合成樹脂製であり、厚さ０．２ｍｍのフィルム状のベース部３１と、ベース部３１の表面から突出し突出高さが０．５ｍｍである複数の主リブ３２と、ベース部３１の表面から突出し突出高さが０．２ｍｍである複数の小リブ３３と、を有する。また、セパレータ３０は、幅１１０ｍｍ、長さ２３１ｍｍのフィルム状物を、主リブ３２及び小リブ３３が形成されている側の表面が外側に向くように折り畳み、両側縁部をギヤシールすることにより袋状に成形したものである。
【００３８】
小リブ３３の突出先端の形状は、角部を有しておらず丸みを有する形状である。また、複数の小リブ３３が、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうちセパレータ３０の突出部寄り端部３０ｂ（集電耳１１との距離よりも切り残し部１２との距離の方が小さい方の横幅方向端部３０ｂ）の全体に、０．５ｍｍ間隔で並んで形成されている。すなわち、複数の小リブ３３が、セパレータ３０の側縁部と後述する境界線Ｂとの間の部分に、０．５ｍｍ間隔で並んで形成されている。さらに、複数の主リブ３２が、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうちセパレータ３０の横幅方向中央部３０ａ（すなわち、小リブ３３が形成されていない部分）の全体に、５ｍｍ間隔で並んで形成されている。
【００３９】
主リブ３２のうち最も横幅方向の端部側（集電耳１１との距離よりも切り残し部１２との距離の方が小さい方の横幅方向端部側であり、すなわち突出部寄り端部側）に配された主リブ３２が、ベース部３１のうち切り残し部１２に対向する部分の上に位置する。すなわち、主リブ３２が形成されている横幅方向中央部３０ａと、小リブ３３が形成されている横幅方向端部３０ｂ（突出部寄り端部３０ｂ）との境界線Ｂは、ベース部３１のうち切り残し部１２に対向する部分の上に位置する。なおかつ、主リブ３２のうち最も突出部寄り端部側に配された主リブ３２は、ベース部３１のうち切り残し部１２に対向する部分の横幅方向中央近傍に位置する。
【００４０】
このようなセパレータ３０を介して上記正極熟成板と上記負極熟成板とを複数枚交互に積層して、極板群１を製造した。本例においては、正極熟成板を６枚、負極熟成板を７枚用いた。その際、袋状のセパレータ３０の内側に１枚の負極熟成板を収容するとともに、２枚の正極熟成板でセパレータ３０を挟んで、セパレータ３０の主リブ３２及び小リブ３３が正極熟成板に対向するようにした。
そして、極板群１を電槽４１内に収容し、群圧が５〜１０ｋＰａ程度になるようにスペーサで調整して、電圧２Ｖの鉛蓄電池を組み立てた。次いで、電槽４１内に電解液を注液し、慣用の方法で化成を行うことにより実施例１の鉛蓄電池を得た。なお、化成により、正極熟成板及び負極熟成板が正極板１０及び負極板２０となる。
【００４１】
（実施例２）
実施例２の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図５に示す。主リブ３２のうち最も突出部寄り端部側に配された主リブ３２が、ベース部３１のうち切り残し部１２に対向する部分の最も突出部寄り端部側に位置する点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。
【００４２】
（実施例３）
実施例３の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図６に示す。主リブ３２のうち最も突出部寄り端部側に配された主リブ３２が、ベース部３１のうち切り残し部１２に対向する部分の最も集電耳寄り端部側に位置する点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。
【００４３】
（実施例４）
実施例４の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図７に示す。セパレータ３０の上下方向に直交する平面で小リブ３３を切断した場合の突出先端の断面形状が、半円形ではなく矩形であり、角部を有する点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。
【００４４】
（実施例５）
実施例５の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図８に示す。セパレータ３０の上下方向に直交する平面で小リブ３３を切断した場合の突出先端の断面形状が、半円形ではなく三角形であり、角部を有する点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。
【００４５】
（従来例）
従来例の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図９に示す。ベース部３１の正極板１０に対向する表面には主リブ３２のみが形成され、小リブは形成されていない点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。
【００４６】
（比較例１）
比較例１の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図１０に示す。ベース部３１の正極板１０に対向する表面には小リブ３３のみが形成され、主リブ３２は形成されていない点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。
【００４７】
（比較例２）
比較例２の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図１１に示す。主リブ３２のうち最も突出部寄り端部側に配された主リブ３２が、ベース部３１のうち集電耳１１に対向する部分に位置する点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。
【００４８】
（比較例３）
比較例３の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図１２に示す。主リブ３２のうち最も突出部寄り端部側に配された主リブ３２が、ベース部３１のうち集電耳１１に対向する部分と切り残し部１２に対向する部分との間の横幅方向位置に位置する点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。
【００４９】
（比較例４）
比較例４の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図１３に示す。主リブ３２のうち最も突出部寄り端部側に配された主リブ３２が、ベース部３１のうち正極板１０に対向する部分の最も突出部寄り端部側に位置する点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。図１３に示すように、ベース部３１のうち正極板１０に対向する部分には小リブ３３は形成されておらず、ベース部３１のうち正極板１０に対向する部分よりも突出部寄り端部側のみに小リブ３３が形成されている
【００５０】
（比較例５）
比較例５の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図１４に示す。セパレータ３０の突出部寄り端部３０ｂに小リブが形成されておらず、ベース部３１には主リブ３２しか形成されていない点以外は、実施例１と全く同様であるので、その他の説明については省略する。
【００５１】
（比較例６）
比較例６の鉛蓄電池が有する極板群１の要部を、図１５に示す。主リブ３２のうち最も突出部寄り端部側に配された主リブ３２が、ベース部３１のうち集電耳１１に対向する部分と切り残し部１２に対向する部分との間の横幅方向位置に位置する点以外は、実施例１と全く同様である。また、比較例３と比べると、主リブ３２のうち最も突出部寄り端部側に配された主リブ３２が位置する横幅方向位置が、切り残し部１２に近い。これ以外には異なる点は無いので、その他の説明については省略する。
【００５２】
これらの鉛蓄電池について、ＪＩＳ  Ｄ５３０１に規定された軽負荷寿命試験に類似する方法により、寿命試験を行った。寿命試験の詳細な方法を以下に説明する。
７５℃の雰囲気下において、鉛蓄電池を２５Ａで２分間放電し、引き続き１４．８Ｖ（最大電流２５Ａ）で１０分間充電する。このような工程を１サイクルとし、このサイクルを４８０回繰り返す。そして、１サイクル終了する毎に鉛蓄電池を２５℃の雰囲気中に５６時間放置し、放置後に２８０Ａで５秒間連続放電を行い、放電５秒目の電圧を測定する。上記サイクルを４８０回繰り返す間に、放電５秒目の放電電圧が７．２Ｖに低下したら、寿命に到達したと判断し、それまでのサイクル数を寿命サイクル数とする。
【００５３】
なお、寿命試験中に電解液中の水分が減少するので、鉛蓄電池に適宜精製水を補給する。また、寿命試験は、１種の鉛蓄電池あたり２個の鉛蓄電池について実施し、１個の鉛蓄電池については寿命到達まで試験を継続した後に解体調査を行い、もう１個の鉛蓄電池については従来例の鉛蓄電池の寿命サイクル数まで試験を継続した後に解体調査を行った。従来例の鉛蓄電池よりも短寿命であった場合は、そのまま解体調査を行った。
【００５４】
寿命試験の結果を図１６のグラフに示す。図１６のグラフ中の寿命サイクル数の数値は、従来例の寿命サイクル数を１００とした場合の相対値で示してある。
図１６のグラフから、実施例１〜３の鉛蓄電池は、従来例及び比較例１〜６の鉛蓄電池に比べて長寿命であることが分かる。
【００５５】
また、実施例１〜３の鉛蓄電池について、従来例の寿命サイクル数と同サイクル数にて解体調査を行ったところ、実施例１〜３及び従来例のいずれも正極板に伸びが生じており、特に、切り残し部から正極板の突出部寄り端部までの部分（以下「正極板の端部」と記す）が大きく反り曲がっていた。従来例の鉛蓄電池では、伸びて反り曲がった正極板の端部がセパレータの主リブを圧迫し引っ張ったことにより、セパレータが破れ、短絡が生じていた。
【００５６】
これに対して、実施例１〜３の鉛蓄電池では、主リブと小リブの突出高さの差分だけ、セパレータを圧迫するまでの正極板の反り曲がり量に余裕があるため、同サイクル数における比較ではセパレータの破れは起きておらず、短絡はみられなかった。また、反り曲がった正極板の端部は小リブに接触していたが、セパレータが強く引っ張られたような形跡は無かった。
【００５７】
比較例１〜３の鉛蓄電池は、従来例の鉛蓄電池よりも短寿命となった。寿命到達時点で解体調査を行うと、比較例１の鉛蓄電池については、セパレータの酸化劣化による破れ、短絡が確認できた。これは、主リブを備えず小リブのみを備えているため、正極板とセパレータのベース部との間の距離が近く、正極板周辺の酸化雰囲気によって酸化劣化しやすかったためと考えられる。
【００５８】
比較例２、３の鉛蓄電池については、小リブが形成されている部分のセパレータが酸化劣化し、短寿命の原因となっていた。これは、比較例２、３の鉛蓄電池は主リブを備えているものの、主リブが形成されている範囲は狭く、小リブが形成されている部分のセパレータのベース部と正極板との間の距離が適正な距離に維持されにくいため、酸化劣化の抑制効果が小さいと考えられる。
【００５９】
比較例６の鉛蓄電池は、従来例の鉛蓄電池と比較してやや長寿命となった。比較例６の鉛蓄電池について、従来例の寿命サイクル数と同サイクル数にて解体調査を行ったところ、従来例の鉛蓄電池と同程度の反り曲がりが正極板に生じていたが、セパレータのベース部のうち正極板の端部に対向する部分に小リブが形成されているため、セパレータが正極板の端部に圧迫されず破れには至っていなかった。ただし、主リブが形成されている範囲は狭く、小リブが形成されている部分のセパレータのベース部と正極板との間の距離が適正な距離に維持されにくいため、比較例２、３の鉛蓄電池ほどではないものの、セパレータの表面の酸化劣化が進行していた。
【００６０】
比較例４の鉛蓄電池は、従来例の鉛蓄電池と比較してやや長寿命となった。比較例４の鉛蓄電池について、従来例の寿命サイクル数と同サイクル数にて解体調査を行ったところ、従来例の鉛蓄電池と同様に、反り曲がった正極板がセパレータの主リブを圧迫していることが確認された。ただし、従来例の鉛蓄電池とは異なり、反り曲がり量が最も大きい正極板の端部に当接するのは小リブであるため、セパレータに作用する圧迫が比較的弱くなり、セパレータが破れるまでの時間をやや遅延できたものと考えられる。
【００６１】
実施例４及び実施例５の鉛蓄電池は、実施例１〜３の鉛蓄電池と比べると若干短寿命ではあるものの、従来例の鉛蓄電池と比べると長寿命であった。実施例４及び実施例５の鉛蓄電池について、従来例の寿命サイクル数と同サイクル数にて解体調査を行ったところ、実施例１〜３の鉛蓄電池と同様に、主リブと小リブの突出高さの差分だけ、セパレータを圧迫するまでの正極板の反り曲がり量に余裕があるため、正極板の端部が小リブを圧迫しておらず、セパレータの破れは生じていなかった。
【００６２】
ただし、反り曲がった正極板の端部の縁が小リブに引っかかり、セパレータを引っ張り始めていた。一方で、実施例１〜３の鉛蓄電池では、反り曲がった正極板の端部の縁は、小リブに接触していたが引っかかってはいなかった。これは、実施例１〜３の鉛蓄電池では、小リブの突出先端の形状が角部を有しない形状であるため、正極板の端部の縁が小リブに引っかかり難かったものと考えられ、これが実施例１〜３と実施例４、５との寿命差の要因になったと考えられる。
【００６３】
比較例５の鉛蓄電池は、従来例の鉛蓄電池と比較してやや短寿命となった。比較例５の鉛蓄電池について、その寿命サイクル数にて解体調査を行ったところ、セパレータのベース部の酸化劣化が進行し、破れが生じていた。これは、セパレータのベース部のうち正極板の端部に対向する部分に小リブが形成されていないため、セパレータのベース部と正極板の端部との接触が生じやすくなったためと考えられる。例えば、電解液の対流やガスの流動によってセパレータが揺らぐと、セパレータのベース部と正極板の端部とが接触する機会が増えるため、従来例の鉛蓄電池よりもセパレータの酸化劣化が進みやすい。
【００６４】
〔第二実施形態〕
本発明の第二実施形態に係る鉛蓄電池の構造について、図１７を参照しながら詳細に説明する。図１７の（ａ）は、第二実施形態に係る鉛蓄電池が有するセパレータの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ矢視図であり、（ｃ）は（ａ）のＹ矢視図である。第二実施形態に係る鉛蓄電池の構造は、第一実施形態に係る鉛蓄電池とほぼ同一であるので、同一の部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。
【００６５】
図１７の（ａ）に示すように、複数の小リブ３３が、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうちセパレータ３０の横幅方向両端部３０ｂ、３０ｂの全体に、並んで形成されている。また、図１７の（ａ）に示すように、複数の主リブ３２が、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうちセパレータ３０の横幅方向中央部３０ａの全体に、並んで形成されている。そして、図１７の（ａ）に示すように、隣接する小リブ３３同士の間の横幅方向の距離（以下、「小リブのピッチ」と記すこともある）よりも、隣接する主リブ３２同士の間の横幅方向の距離（以下、「主リブのピッチ」と記すこともある）の方が大きく形成されている。
【００６６】
主リブのピッチが大きい方が、電解液の上下移動が生じやすい。また、小リブのピッチが小さいほどセパレータ３０が曲がりにくいので、正極板１０とセパレータ３０のベース部３１との接触が生じにくくなる。ただし、電解液の上下移動は生じにくくなる。セパレータ３０が曲がりにくくするためには、小リブのピッチは小さいほど好ましく、正極板１０や負極板２０の厚さよりも小さい方が好ましい。
【００６７】
また、小リブのピッチ及び主リブのピッチが上記のような構成であれば、正極板１０の四隅がセパレータ３０に向かって湾曲して正極板１０がお椀状に変形する場合であっても、正極板１０の四隅が小リブ３３を圧迫してセパレータ３０のベース部３１を引き裂くことを防止することができる。
【００６８】
なお、第二実施形態に係る鉛蓄電池においては、隣接する小リブ３３同士の間の横幅方向の距離は全て同一であるが、横幅方向端部３０ｂに形成された小リブ３３のうち、横幅方向の中央側に配された小リブ３３と、横幅方向の外縁側に配された小リブ３３とで、隣接する小リブ３３同士の間の横幅方向の距離が異なるようにしてもよい。横幅方向の中央側の小リブ３３の前記距離よりも横幅方向の外縁側の小リブ３３の前記距離の方を小さくすると、正極板１０の四隅が小リブ３３を圧迫しても、セパレータ３０のベース部３１がより引き裂かれにくくなる。
【００６９】
また、主リブ３２の突出高さは、セパレータ３０の上下方向全体にわたって一定であってもよいが、一定でなくてもよい。例えば、図１７の（ｂ）に示すように、主リブ３２は、セパレータ３０の上下方向の中央部は高くセパレータ３０の上下方向の両端部は低い形状であってもよい。図１７の（ｂ）のように、Ｘ矢視図における主リブ３２の突出先端の形状を、お椀状に変形した正極板１０に沿う形状とすれば、変形した正極板１０により主リブ３２が圧迫されることを抑制することができる。
【００７０】
さらに、主リブ３２の突出高さは、全ての主リブ３２において同一であってもよいが、同一でなくてもよい。例えば、図１７の（ｃ）に示すように、複数の主リブ３２のうちセパレータ３０の横幅方向の中央側に配された主リブ３２は突出高さが高く、セパレータ３０の横幅方向の端部側に配された主リブ３２は突出高さが低くてもよい。図１７の（ｃ）のように、各主リブ３２の突出高さを、お椀状に変形した正極板１０に沿うように設定すれば、変形した正極板１０により主リブ３２が圧迫されることを抑制することができる。なお、Ｙ矢視図において、複数の主リブ３２の突出先端を結んだ線の形状は、図１７の（ｃ）のように台形状であってもよいが、楕円、二次曲線、双曲線等の曲線状であってもよい。
【００７１】
さらに、小リブ３３は、図１７の（ａ）、（ｃ）に示すように、セパレータ３０の横幅方向両端部３０ｂ、３０ｂに形成されていてもよいが、セパレータ３０の横幅方向両端部３０ｂ、３０ｂのうち一方のみに形成されていてもよい。一方のみに形成される場合、小リブ３３が形成される横幅方向端部３０ｂは、集電耳１１との距離よりも切り残し部１２との距離の方が小さい方の横幅方向端部３０ｂ（すなわち突出部寄り端部）である。
【００７２】
〔第三実施形態〕
本発明の第三実施形態に係る鉛蓄電池の構造について、図１８を参照しながら詳細に説明する。図１８は、第三実施形態に係る鉛蓄電池が有するセパレータの平面図である。第三実施形態に係る鉛蓄電池の構造は、第一実施形態に係る鉛蓄電池とほぼ同一であるので、同一の部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。
【００７３】
第一、第二実施形態に係る鉛蓄電池においては、小リブ３３は、セパレータ３０の上下方向に沿って連続する直線状をなしていたが、第三実施形態に係る鉛蓄電池においては、楕円、二次曲線、双曲線等の曲線状をなしている。詳述すると、図１８に示すように、小リブ３３のうち、集電耳１１と対角をなす位置のベース部３１の隅部に形成されている部分は、セパレータ３０の上下方向に対して交差し且つ前記隅部に向かう方向に沿って連続する線状をなしている。
【００７４】
このような構成であれば、正極板１０の四隅がセパレータ３０に向かって湾曲して正極板１０がお椀状に変形し小リブ３３に当接した後に、湾曲した正極板１０の四隅が元に戻る方向に変形したとしても（すなわち、平板状に近づく方向に変形したとしても）、正極板１０の隅部が変形する方向と小リブ３３が連続する方向とがほぼ同一であるため、正極板１０の隅部が小リブ３３に引っかかりにくい。そのため、正極板１０の隅部が小リブ３３を圧迫してセパレータ３０のベース部３１を引き裂くことを防止することができる。
【００７５】
正極板１０の四隅のうち集電耳１１と対角をなす位置の隅部は最も変形しやすいため、小リブ３３のうち、少なくとも集電耳１１と対角をなす位置のベース部３１の隅部に形成されている部分は、上記のような曲線状であることが好ましいが、図１８に示すように、他の３つの隅部も同様に曲線状であってもよい。
【００７６】
また、小リブ３３は、図１８に示すように曲線状をなしていてもよいが、集電耳１１と対角をなす位置のベース部３１の隅部に形成されている部分が、セパレータ３０の上下方向に対して交差し且つ前記隅部に向かう方向に沿って連続する線状をなしていれば、直線状をなしていてもよい。
さらに、小リブ３３が曲線状をなしている場合は、小リブ３３の湾曲の中心は、集電耳１１とそれに対角をなす位置のベース部３１の隅部とを結ぶ直線上に位置することが好ましい。
【００７７】
さらに、正極板１０の湾曲の中心（すなわち、お椀状に変形した正極板１０の凸面の頂点）は、セパレータ３０の中心よりも下側に位置することが好ましい。このような構成であれば、ガスの気泡の出口となるセパレータ３０の上下方向中央よりも上方側部分の湾曲度合いは小さいと言えるので、極板群１内にガスが滞留しにくい。
【００７８】
すなわち、ガスの気泡が極板群１から外部に排出される際の出口となる部分である、正極板１０の上下方向中央よりも上方側部分の湾曲度合いが小さければ、ガスは極板群１内に滞留しにくく排出されやすいので、鉛蓄電池の内部抵抗の上昇が抑制される。化成後の正極板１０のうち、上下方向中央よりも上方側部分の平面度が４．０ｍｍ以下であれば、鉛蓄電池の内部抵抗の上昇が抑制されるという効果が奏される。
【００７９】
なお、第一、第二、第三実施形態に係る鉛蓄電池においては、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうちセパレータ３０の横幅方向端部に小リブ３３を形成したが、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうちセパレータ３０の上下方向端部にも、セパレータ３０の上下方向に沿って連続する線状をなす小リブ３３を形成してもよい。正極板１０に横幅方向の反りだけでなく上下方向の反りも生じる場合（すなわち、正極板１０がお椀状に湾曲する場合）には、ベース部３１の正極板１０に対向する表面のうちセパレータ３０の上下方向端部にも小リブ３３を形成した方が、正極板１０が小リブ３３を圧迫してセパレータ３０のベース部３１を引き裂くことをより防止することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１      極板群
１０      正極板
１１      集電耳
１２      突出部
２０      負極板
３０      セパレータ
３０ａ    横幅方向中央部
３０ｂ    横幅方向端部（突出部寄り端部、集電耳寄り端部）
３１      ベース部
３２      主リブ
３３      小リブ
【図１】
2020123447.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020123447.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020123447.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020123447.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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