(57)【要約】【課題】電池反応を阻害することなく、補水点検に必要な電槽の透視性を確保できる鉛蓄電池を提供することを目的とする。【解決手段】透視可能な樹脂製の電槽を用いた、補水点検を必要とする鉛蓄電池であって、電槽に電解液面の上限を示す最高液面線と電解液面の下限を示す最低液面線とを設け、電槽を複数のセル室に分割する中仕切りにおける最高液面線と最低液面線との間に相当する位置に、ポリオレフィン製の吸着素材を備えるようにしたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透視可能な樹脂製の電槽を用いた、補水点検を必要とする鉛蓄電池であって、
前記電槽に、電解液面の上限を示す最高液面線と電解液面の下限を示す最低液面線とを設け、
前記電槽を複数のセル室に分割する中仕切りにおける前記最高液面線と前記最低液面線との間に相当する位置に、ポリオレフィン製の吸着素材を備えるようにしたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記電槽の素材としてポリプロピレンを用いたことを特徴とする、請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
前記吸着素材の形態として、不織布および／あるいは連続気泡の発泡体を選択したことを特徴とする、請求項１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ものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車始動用の液式鉛蓄電池の電解液である希硫酸は、充電時の水の電気分解に伴って徐々に減少する。電解液が減少し続けることで鉛蓄電池の極板が空気中に長期間露出するようになり、この状態で充電し続けることで格子耳及びストラップ部が腐食破断して、電池の内部に溜まった水素ガスや酸素ガスに引火して電池が破裂する虞がある。よって自動車始動用の液式鉛蓄電池は、電解液面を管理して補水点検することが不可欠となっている。
【０００３】
この液式鉛蓄電池のセパレータにはポリエチレンを主成分とするフィルム状微孔セパレータが広く用いられている。この種のセパレータは孔径が小さく耐酸性にも優れている。フィルム状セパレータは、まずポリエチレンとシリカの粉体とオイルとを混合し、溶融状態にしたものを押出成型して、有機溶媒を通過させることでオイルを一部抽出することで製造される。ここで混合されたオイルはポリエチレンを保護しセパレータの耐酸性を向上させるが、このオイルが電池の使用によって徐々に電解液中に溶出し、電解液面を浮遊して、近傍の電槽の内壁面に付着することになる。
【０００４】
一方、鉛蓄電池の放電生成物は正極、負極とも硫酸鉛であって、これを充電によって二酸化鉛（正極）および海綿状鉛（負極）に戻すのだが、硫酸鉛は導電性が低く、放置によって再結晶反応を起こして不活性化するという課題を持っている。この課題を解決するために、負極活物質に導電性を有するカーボンを多量に添加することが効果的である。とりわけ近年は環境保全の観点からアイドリングストップによる燃費向上を目的とした車両が実用化されているが、この車両の特質として、鉛蓄電池への充電量が削減される一方で、車両搭載機器への電力供給のために深い放電が入ることになる。よって、少ない充電量でも鉛蓄電池が充電不足に陥ることがないよう（鉛蓄電池の充電受入性を向上させるよう）、負極により多くのカーボンを添加する傾向がある。しかし鉛蓄電池を充放電する間に、このカーボンは電解液中に流出し、電槽の内壁面に付着することになる。
【０００５】
液式鉛蓄電池の電解液面は電槽を透視して確認するのだが、電槽の内壁面（特に電解液面の近傍）に付着したオイルやカーボンは、電槽の透視性を極度に低下させるため、精確な液面位置の管理を極めて困難なものにさせているという課題があった。
【０００６】
これを防止するために、ポリエチレンを主成分とするセパレータにイオン系界面活性剤と非イオン系界面活性剤を共存させ、セパレータからのオイルの溶出を抑えることが提案されている（例えば特許文献１参照）。また負極の活物質内にポリプロピレン、ポリエチレンもしくはこれらの共重合体を添加することで、負極からのカーボンの流出を低減することが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２４２８７６号公報
【特許文献２】特開２００７−３２８９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１の技術を用いた場合、正極と負極との反応面に位置するセパレータの中に界面活性剤が存在することで、電池反応（特に充電反応）が阻害されて、いわゆる「バッテリー上がり」などの不具合を起こすという懸念がある。
【０００８】
また特許文献２の技術を用いた場合、負極の内部に疎水性の高い樹脂が存在することで、電池反応（特に放電反応）が阻害されて、セルスタータとしての始動不良などの不具合を起こすという懸念がある。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するものであり、電池反応を阻害することなく、補水点検に必要な電槽の透視性を確保でき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】
【００１０】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、透視可能な樹脂製の電槽を用いた、補水点検を必要とする鉛蓄電池であって、電槽に電解液面の上限を示す最高液面線と電解液面の下限を示す最低液面線とを設け、電槽を複数のセル室に分割する中仕切りにおける最高液面線と最低液面線との間に相当する位置に、ポリオレフィン製の吸着素材を備えるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に係る鉛蓄電池において、電槽の素材としてポリプロピレンを用いたことを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明の請求項３に係る発明は、請求項１に係る鉛蓄電池において、吸着素材の形態として、不織布および／あるいは連続気泡の発泡体を選択したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成によれば、セパレータや負極活物質から溶出したオイルやカーボンが電槽内壁への付着を、電池反応を阻害することなく抑制できるので、補水点検に必要な電槽の透視性を確保できる、信頼性の高い鉛蓄電池を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図を用いて説明する。
【００１５】
本発明の請求項１に係る発明は、透視可能な樹脂製の電槽を用いた、補水点検を必要とする鉛蓄電池であって、電槽に電解液面の上限を示す最高液面線と電解液面の下限を示す最低液面線とを設け、電槽を複数のセル室に分割する中仕切りにおける最高液面線と最低液面線との間に相当する位置に、ポリオレフィン製の吸着素材を備えるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
鉛蓄電池１０１は、複数のセパレータ１０４を介して複数の正極１０２と複数の負極１０３とを対峙させた極板群１０５を、電槽１０６を中仕切り１０７で分割してなる複数のセル室に挿入して構成される。なお複数の正極１０２は正極ストラップ１０９によって互いに接続され、複数の負極１０３は負極ストラップ１１０によって互いに接続される。また正極ストラップ１０９は接続体１１１によって隣のセル室の正極ストラップ１０９と接続され、負極ストラップ１１０は接続体１１１によって隣のセル室の負極ストラップ１１０と接続される。さらに電槽１０６はポリプロピレン（ＰＰ）やポリプロピレン（ＰＥ）などの透視可能な樹脂でできており、電解液面の上限を示す最高液面線１１２と電解液面の下限を示す最低液面線１１３とが設けられている。
【００１７】
本発明では、中仕切り１０７における最高液面線１１２と最低液面線１１３との間に相当する位置に、ポリオレフィン製の吸着素材１０８を備えるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
ＰＰやＰＥに代表されるポリオレフィン製の吸着素材１０８は、電解液中にセパレータ１０４から溶出したオイルや負極１０３から流出したカーボンを吸着できるので、鉛蓄電池１０１の中に無作為に吸着素材１０８を設けても、透視性は向上できると考えられる。しかしカーボンを吸着して吸着素材１０８は導電性を帯びるので、正極１０２と負極１０３とが対峙する箇所と同等の高さに吸着素材１０８が存在すると、導電性ゆえに内部短絡が起こって正極の活物質が軟化して脱落し、電解液を汚染して結局は透視性を低下させる。
【００１９】
そこで正極１０２と負極１０３とが対峙する箇所を避けて吸着素材１０８を設ける（具体的には中仕切り１０７における最高液面線１１２と最低液面線１１３との間に相当する位置に限定する）ことにより、課題なく吸着素材１０８の効果が発揮できるようになる。
【００２０】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に係る鉛蓄電池において、電槽１０６の素材としてポリプロピレンを用いたことを特徴とする。ポリプロピレンは疎水性（親油性）が高いため、オイルやカーボンを効率良く吸着することができる。さらにポリプロピレンは耐熱温度が１１０℃付近と高いため、広範囲の電池使用温度に耐えることができる。
【００２１】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１に係る鉛蓄電池において、吸着素材１０８の形態として、不織布および／あるいは連続気泡の発泡体を選択したことを特徴とする。吸着素材１０８の形態を不織布および／あるいは連続気泡の発泡体とすることで、比表面積を増大し、オイルやカーボンの吸着能力が増大するので好ましい。なお吸着素材１０８を用いた不織布および／あるいは連続気泡の発泡体の厚さは３〜５ｍｍの範囲が好ましい。不織布および／あるいは連続気泡の発泡体の厚さが３ｍｍ未満であると吸着素材の有効面積が小さく、長期間使用した際に電槽内の汚染物質を吸着しきれなくなる可能性があり、５ｍｍを超えると正極ストラップ１０９および負極ストラップ１１０に接触して短絡する可能性がある。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
ボールミルで粉砕した鉛粉（金属鉛３０質量％と一酸化鉛７０質量％の混合物）を水及び硫酸とで混練し、活物質ペーストを得た。これに何も添加しないものを正極活物質ペーストとし、カーボン（電気化学工業（株）製のデンカブラック）、リグニンスルフォン酸、硫酸バリウム、アクリル繊維（長さ２．０ｍｍ、径１０μｍ）を所定量混合して混練したものを負極活物質ペーストとした。
【００２３】
Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金のエキスパンド格子体に正極活物質ペーストおよび負極活物質ペーストを充填して熟成乾燥することで、正極および負極を作製した。この正極５枚を、微孔性ポリエチレンの袋状セパレータに収納した負極６枚と対峙させ、正極ストラップおよび負極ストラップで正極および負極をまとめることで極板群を構成した。
【００２４】
中仕切りで６つのセル室に分割されたポリプロピレン製の透視可能な電槽（乳白色、高さ１９６．５ｍｍ）の各セル室に、上述した極板群を挿入し、各セル室の中の極板群が直列に接続されるように、正極ストラップどうしおよび負極ストラップどうしを接続体で接続した。なお電槽については、高さ１６０ｍｍの箇所に最高液面線を設け、高さ１４０ｍｍの箇所に最低液面線を設けた。
【００２５】
さらに中仕切りにおける最高液面線と最低液面線との間に相当する位置に、ポリプロピレンからなる吸着素材を用いて構成した不織布（厚さ４ｍｍ／幅）を溶着した後、蓋を溶着し、硫酸からなる電解液を注入してＪＩＳ  Ｄ５３０１（始動用鉛蓄電池）に規定する５５Ｄ２３形鉛蓄電池（１２Ｖ４８Ａｈ）に相当する鉛蓄電池を作製した。
【００２６】
（実施例２）
ポリプロピレンからなる吸着素材を用いて構成した不織布に代えて、ポリプロピレンからなる吸着素材を用いて構成した連続気泡の発泡体を、中仕切りにおける最高液面線と最低液面線との間に相当する位置に溶着したこと以外は、実施例１と同様の鉛蓄電池を作製した。
【００２７】
（比較例１）
中仕切りに吸着素材を設けなかったこと以外は、実施例１と同様の鉛蓄電池を作製した。
【００２８】
（比較例２）
中仕切りの壁面全体にポリプロピレンからなる吸着素材を用いて構成した不織布を溶着したこと以外は、実施例１と同様の鉛蓄電池を作製した。
【００２９】
（比較例３）
中仕切りに吸着素材を設けず、セパレータにイオン系界面活性剤（ドデシル硫酸ナトリウム）および非イオン系界面活性剤（ペンタオキシエチレンドデシルエーテル）を含ませたこと以外は、実施例１と同様の鉛蓄電池を作製した。
【００３０】
（比較例４）
中仕切りに吸着素材を設けず、負極中に共重合体（ポリプロピレン繊維）を含ませたこと以外は、実施例１と同様の鉛蓄電池を作製した。
【００３１】
上記した鉛蓄電池について、２５℃、４０℃、５０℃、６０℃、７５℃のそれぞれの環境下において、２５Ａで６０秒放電してから１４．８Ｖ（最大電流２５Ａ）の定電圧充電を１０分行うという充放電サイクルを８６４０サイクル行った。４８０サイクル毎に定格コールドクランキング電流の１／２の値の電流値を３０秒間流し、３０秒目の電池の端子電圧が７．２Ｖ以下となった時を電池の寿命とした。電池寿命に関わらず８６４０サイクル試験後の電池を静置し、電槽を透視して電解液面が確認できたものを「良好」、電解液面を故意に揺動させることによって電解液面が確認できたものを「不良」、電解液面を揺動させても電解液面が確認できなかったものを「不可」として（表１）に記した。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
（表１）に示した結果から、４０℃を超えると実施例と比較例との間に顕著な差が見られた。特に比較例１は５０℃以上の環境下では電解液面の透視性が失われた。
【００３４】
中仕切りの壁面全体に吸着素材を設けた比較例２は、５０℃環境下で電解液面の透視性が低下し、７５℃環境下では電解液面の透視性が失われた。これは溶出したカーボンが吸着素材に付着したことにより吸着素材に導電性が付与されて内部短絡を引き起こし、これによって活物質の軟化脱落が激しくなって電解液が汚染したためと考えられる。以上のことから、吸着素材は中仕切りにおける最高液面線と最低液面線との間に相当する位置に設ける必要があると考えられる。
【００３５】
中仕切りに吸着素材を設けずに、セパレータにイオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤を含ませた比較例３、および負極中に共重合体を含ませた比較例４は、ともに６０℃以上の環境下では電解液面の透視性が不十分であることがわかった。比較例３ではセパレータに界面活性剤が存在しているため電池の内部抵抗が上昇し、電池が充電不足となり本発明より短寿命になったと考えられる。また、比較例４では負極活物質中にポリプロピレン繊維が存在しているため電池反応を阻害し、判定放電時の出力特性を低下させ本発明よりも短寿命となったと考えられる。
【００３６】
以上、説明してきたように、本発明によれば、鉛蓄電池を長期間苛酷な環境下に放置しても、優れた透視性を発揮することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の鉛蓄電池は、電池使用による電解液面の透視性を損なうことが無いため、液式の自動車用鉛蓄電池をはじめとして、さまざまな用途の鉛蓄電池に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の鉛蓄電池の要部断面を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１０１  鉛蓄電池
１０２  正極
１０３  負極
１０４  セパレータ
１０５  極板群
１０６  電槽
１０７  中仕切り
１０８  吸着素材
１０９  正極ストラップ
１１０  負極ストラップ
１１１  接続体
１１２  最高液面線
１１３  最低液面線
【図１】
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