(57)【要約】      （修正有）【課題】注液後、すぐに充電を行うという条件下においてもデンドライトショートを抑制し、電解液を注液する工程の時間短縮が図れる鉛蓄電池を提供する。【解決手段】電解液が短時間で均等に極板１に染み込むように、幅方向中央部のみに略垂直に複数の溝２を設け、この幅方向中央部以外の部位３には実質的に溝２を設けないようにした。溝２の深さは、毛細管現象を十分に活用する観点から２〜１００μｍがより好ましい。幅方向中央部の幅を、極板１の全幅に対して２０〜６０％となるようにした。【選択図】図１
2010113932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面の幅方向中央部のみに略垂直に溝を設け、この幅方向中央部以外には実質的に溝を設けないようにしたことを特徴とする鉛蓄電池用極板。
【請求項２】
前記幅方向中央部の幅を、前記極板の全幅に対して２０〜６０％となるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の鉛蓄電池用極板。
【請求項３】
前記幅方向中央部に、前記溝を複数本設けたことを特徴とする、請求項２に記載の鉛蓄電池用極板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の極板を正極もしくは負極の少なくとも一方として用い、かつマットセパレータを備えた制御弁式鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池用極板およびこれを用いた制御弁式鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御弁式鉛蓄電池は、従来の液式鉛蓄電池と比べて正極と負極の枚数が多いため、正極と負極との間（極板間隔）を小さく設定する必要がある。この極板間隔の小ささが災いして、電解液である硫酸を注液する工程に引き続く充電の際に、鉛イオンの溶出によるデンドライトショートが発生することが知られている。
【０００３】
そこで特許文献１のように、ガラス繊維を主体とするセパレータの内部にホウ酸を存在させることで、充電によって電解液の濃度が高くなった際に固体として残存するホウ酸がデンドライトの成長を妨げ、短絡防止剤として有用に機能することが検討されている。
【特許文献１】特開２００３−３３８２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし特許文献１の技術を活用しても、注液直後、すぐに充電を行うという条件化において、その効果は十分なものであるとはいえなかった。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するものであって、注液直後、充電を行うという条件化においてもデンドライトショートを抑制し、電解液を注液する工程の時間短縮が図れる鉛蓄電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、少なくとも片面の幅方向中央部のみに略垂直に溝を設け、この幅方向中央部以外には実質的に溝を設けないようにしたことを特徴とする鉛蓄電池用極板に関する。
【０００７】
また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池用極板において、幅方向中央部の幅を、極板の全幅に対して２０〜６０％となるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また本発明の請求項３に係る発明は、請求項２の鉛蓄電池用極板において、幅方向中央部に溝を複数本設けたことを特徴とする。
【０００９】
また本発明の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の極板を正極もしくは負極の少なくとも一方として用い、かつマットセパレータを備えた制御弁式鉛蓄電池に関する。
【００１０】
発明者らは鋭意検討の結果、デンドライトショートの発生原因として、主に三塩基性硫酸鉛からなる極板の幅方向中央部から鉛イオンが電解液に溶出し、通電した際に負極から電子を受け取って金属鉛として析出し、正極に達することを見出した。また極板から鉛イオンが溶け出す原因の１つとして、極板への硫酸の染み込みのバラツキがあることを見出した。具体的には、制御弁式鉛蓄電池は極板間隔が小さいため電解液である硫酸の染み込みがばらつきやすく、極板における幅方向中央部に近づくほど比重が小さく（硫酸濃度が低く）なって、幅方向中央部において三塩基性硫酸鉛（硫酸濃度が低いほど溶けやすい）が溶け、上述したデンドライトショートが引き起こされることを突き止めた。この現象を回避するには、硫酸が完全に染み込むまでに長時間を掛けて電解液を注液する必要がある
が、生産性が低下する。
【００１１】
本発明は上述した新たな知見を基にしたものであって、電解液が短時間で均等に極板に染み込むように、極板における幅方向中央部のみに略垂直に溝を設け、この幅方向中央部以外には実質的に溝を設けないようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、注液後、充電を行うという条件下においてもデンドライトショートを抑制し、電解液を注液する工程の時間短縮が図れる鉛蓄電池を提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は本発明の鉛蓄電池用極板の概観図であり、図２は本発明の鉛蓄電池用極板の断面図である。本発明の請求項１に記載の鉛蓄電池用の極板は、少なくとも片面の幅方向中央部のみに略垂直に溝を設け、この幅方向中央部以外の部位３には実質的に溝２を設けないようにしたことを特徴とする。
【００１５】
主に三塩基性硫酸鉛からなる極板１の幅方向中央部から鉛イオンが電解液に溶出し、通電した際に負極から電子を受け取って金属鉛として析出し、正極に達することがデンドライトショート発生の主因と考えられる。このように極板１から鉛イオンが溶け出すのは、極板１への硫酸の染み込みにバラツキがあることが主因と考えられる。具体的には、特に制御弁式の鉛蓄電池は極板１どうしの間隔が小さいため電解液である硫酸の染み込みがばらつきやすく、極板１における幅方向中央部に近づくほど比重が小さく（硫酸濃度が低く）なって、幅方向中央部において三塩基性硫酸鉛（硫酸濃度が低いほど溶けやすい）が溶け、上述したデンドライトショートが引き起こされると考えられる。この不具合を回避するには、硫酸が完全に染み込むまでに長時間を掛けて電解液を注液すればよいが、生産性が低下する。そこで本発明では、電解液が短時間で均等に極板１に染み込むように、幅方向中央部のみに略垂直に溝２を設け、この幅方向中央部以外の部位３には実質的に溝２を設けないようにしたものである。
【００１６】
なお本発明における溝２の深さは、極板１の厚みにもよるが２〜２００μｍが好ましく、毛細管現象を十分に活用する観点から２〜１００μｍがより好ましい。また本発明において「幅方向中央部以外の部位３には実質的に溝２を設けない」とは、極板１を機械的に搬送する際に不意に生じた溝状の傷などが、故意に設けた溝２に比べて著しく浅い（例えば深さとして溝２の１／１０以下）場合に、この溝状の傷を溝２とは認定しないことを指している。
【００１７】
上記構成により、電解液である硫酸を注液する際に、極板１の幅方向中央部から硫酸を染み込ませることで局所的に比重の低い硫酸が存在しないようになり、デンドライトショートが解消できる。
【００１８】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池用の極板１において、幅方向中央部の幅を、極板１の全幅に対して２０〜６０％となるようにしたことを特徴とする。１本あるいは複数の溝２で構成される幅方向中央部の幅が極板１の全幅に対して２０％未満の場合は幅方向中央部の面積が不足し、６０％を超える場合は幅方向中央部のみに選択的に硫酸を導入することが困難になり、いずれの場合も当初の狙い通りにデンドライトショートを解消することがやや困難になる。
【００１９】
幅方向中央部は以下のように定義できる。まず溝２が１本の場合は溝２自体の幅を指す。また溝２が複数本の場合は最外側の溝２の各々の最外端を結ぶ幅を指し、溝２に挟まれた平坦な（溝２が設けられていない）箇所も含んで指す。
【００２０】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項２の鉛蓄電池用の極板１において、幅方向中央部に溝２を複数本設けたことを特徴とする。十分な毛細管現象を発揮できる溝２を用いて、極板１の全幅に対して２０〜６０％の幅方向中央部を構成するためには、複数の溝２を設ける方が好ましい。
【００２１】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の極板１を正極もしくは負極の少なくとも一方として用い、かつマットセパレータを備えた制御弁式鉛蓄電池に関する。請求項１〜３のいずれかに記載の極板１を正極もしくは負極の少なくとも一方として用い、マットセパレータをこの正極と負極との間に介在させるほかは公知の構成を採ることで、デンドライトショートを抑制し、かつ電解液を注液する工程の時間短縮が図れる制御弁式鉛蓄電池を提供することができる。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
鉛と添加材からなる活物質を、鉛からなるエキスパンド格子に充填し、厚みが１．１ｍｍ、幅が９７．５ｍｍの正極を作製した。一方で鉛と添加材活物質を、鉛からなるエキスパンド格子に充填し、厚みが０．９ｍｍ、幅が９７．５ｍｍの負極を作製した。これらの正極と負極の幅方向中央部にプレス機で幅１００μｍの溝（ピッチ幅１．０ｍｍ）を形成し、最外側の溝の各々の最外端を結ぶ幅が１９．５ｍｍ（幅方向中央部の幅が極板の全幅に対して１０％）となるようにした。こうして加工した正極１１枚と負極１２枚負とを、マットセパレータ（ガラスマットセパレータ、０．９５ｍｍ）を挟んで対峙させて極板群を構成した。この極板群６個を、６室に分かれた透明のポリプロピレン製の電槽に挿入して直列に接続し、硫酸からなる電解液を注入した後にポリプロピレン製の蓋を装着して、１２Ｖ６０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００２３】
（実施例２）
正極と負極の幅方向中央部に、最外側の溝の各々の最外端を結ぶ幅が１９．５ｍｍ（幅方向中央部の幅が極板の全幅に対して２０％）となるように幅１００μｍの溝（ピッチ幅１．０ｍｍ）を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で１２Ｖ６０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００２４】
（実施例３）
正極と負極の幅方向中央部に、最外側の溝の各々の最外端を結ぶ幅が３９．０ｍｍ（幅方向中央部の幅が極板の全幅に対して４０％）となるように幅１００μｍの溝（ピッチ幅１．０ｍｍ）を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で１２Ｖ６０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００２５】
（実施例４）
正極と負極の幅方向中央部に、最外側の溝の各々の最外端を結ぶ幅が５８．５ｍｍ（幅方向中央部の幅が極板の全幅に対して６０％）となるように幅１００μｍの溝（ピッチ幅１．０ｍｍ）を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で１２Ｖ６０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００２６】
（実施例５）
正極と負極の幅方向中央部に、最外側の溝の各々の最外端を結ぶ幅が６８．３ｍｍ（幅方向中央部の幅が極板の全幅に対して７０％）となるように幅１００μｍの溝（ピッチ幅
１．０ｍｍ）を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で１２Ｖ６０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００２７】
（比較例１）
正極と負極の全面に幅１００μｍの溝（ピッチ幅１．０ｍｍ）を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で１２Ｖ６０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００２８】
（比較例２）
正極と負極に溝（ピッチ幅１．０ｍｍ）を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様の方法で１２Ｖ６０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００２９】
（比較例３）
正極と負極の一方の片側のみに、最外側の溝の各々の最外端を結ぶ幅が３９．０ｍｍ（幅方向中央部の幅が極板の全幅に対して４０％）となるように幅１００μｍの溝（ピッチ幅１．０ｍｍ）を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で１２Ｖ６０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。
【００３０】
これらの制御弁式鉛蓄電池はそれぞれ各１００個を作成した。各電池は６個のセルで構成されるため、本発明の実施例１〜５および比較例１〜３ともに、各６００セルを作成したこととなる。これらの各セルに、２０℃における換算密度１．３００の希硫酸電解液を注液し、注液後１時間で各電池を分解することにより、各セルでのデンドライトショートの発生率を確認した。これらの結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2010113932.tif 000003
【００３２】
表１に示した結果から、正極と負極の幅方向中央部のみに溝を設けた実施例１〜５の制御弁式鉛蓄電池は、比較例１〜３の制御弁式鉛蓄電池と比較して、デンドライトショートの発生率が低下していることがわかる。従って、正極あるいは負極の少なくとも一方の幅方向中央部に溝を形成させることで、本実施例のように急速に電解液を注液した場合でも、鉛イオンによるデンドライトショートは起こりにくくなることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の構成によれば、急速に電解液を注液した場合でも、鉛イオンによるデンドライトショートが起こりにくい制御弁式鉛蓄電池を提供することができるため、工業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の鉛蓄電池用極板の概観図
【図２】本発明の鉛蓄電池用極板の断面図
【符号の説明】
【００３５】
１  極板
２  溝
３  幅方向中央部以外の部位
【図１】
2010113932.tif 000004
【図２】
2010113932.tif 000005