(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電槽の側壁と平行な隔壁により複数に区画した単電槽に、同一枚数の正極板と袋状に形成したセパレータに収納した負極板の複数を交互に並列したセルを収納し、両側端に位置する単電槽に収納したセルは、袋状のセパレータに収納した負極板を電槽側壁と対向させ、正極板を隔壁と対向させた鉛蓄電池。
【請求項２】
収納したセルが透視可能な材質により電槽を形成した請求項１に記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池、特に自動車用鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車用鉛蓄電池におけるセルの構成としては、正極板／負極板の構成枚数をｎ枚／ｎ＋１枚（ｎは自然数）として負極板を１枚多くした構成が一般的に行われているが、活物質の利用率を向上させる取り組みによって、セルを構成する極板枚数を合理化する中で負極板を１枚削減したｎ枚／ｎ枚の構成、あるいは２枚削減したｎ枚／ｎ−１枚の構成のものが用いられるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の鉛蓄電池にあっては、正極板／負極板の構成枚数をｎ枚／ｎ枚とした場合、セルを電槽へ収納するのに、その収納方向に特別な配慮が必要であることがわかってきた。
【０００４】
特に、高温雰囲気下で使用される自動車用鉛蓄電池の場合、電槽の両側端に収納されたセルは、他の部分に収納されたセルよりも自動車のエンジン等から発生する熱の影響を受け易いという問題点があった。特に、電槽の側部に収納するセルの極板において、電槽側壁に対向する極板が、比較的熱の影響を受け易い正極板である場合に、この影響が顕著になる。しかも、鉛蓄電池とエンジン、あるいは他の発熱体との位置関係により、これら両側端に収納されているセルの間でも熱の影響が異なるために、各セルの特性のばらつきが大となり、比較的早期に短寿命となることがあるという問題点もあった。
【０００５】
また、通常、自動車用鉛蓄電池は使用中に電解液量が減少し、性能に悪影響を及ぼすために、電解液面のレベルをチェックする手段が必要である。一般的には、電解液面が透視可能な材質により電槽を形成し、それに液面線を表示し、電解液面と電槽に表示された液面線との相対位置関係によってチェックすることが広く行われてきている。
【０００６】
このような場合に、電槽側壁に対向する極板が正極板であると、負極板およびセパレータの色調が灰色から灰白色の同系色であり、正極板の色調が濃褐色であるために、極板面と平行な電槽側壁と平行でない側壁との色調が著しく異なり、鉛蓄電池の商品としての意匠的外観を著しく損うとともに、正極板の色調に紛らされることにより、電解液面を透視することが困難になるという問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明にあっては、電槽の側壁と平行な隔壁により複数に区画した単電槽に、同一枚数の正極板と袋状に形成したセパレータに収納した負極板の複数を交互に並列したセルを収納し、両側端に位置する単電槽に収納したセルは、袋状のセパレータに収納した負極板を電槽側壁と対向させ、正極板を隔壁と対向させた鉛蓄電池とし、好ましくは収納したセルが透視可能な材質により電槽を形成する。これにより、熱の影響を受け易い正極板を、外部の熱を多く吸収する電槽の側壁部から隔離し、熱の影響を受け難い負極板を電槽の側壁と対向させることとしている。
【０００８】
そして、正極板の性能が熱により劣化されることを防止できるので、複数のセルにおける正極板および負極板の性能のばらつきが抑制され、高温の雰囲気でも複数のセルの寿命特性の異なりがなくなって寿命を向上させることができ、また、電槽側壁に近く位置する負極板の色調と電槽の色調とは同じ系統にし易く、意匠的にも電極液面の透視の上からも効果的となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、電槽の側壁と平行な隔壁により複数に区画した単電槽に、同一枚数の正極板および負極板をセパレータを介して交互に並列したセルを、隔壁と平行にして収納し、両側端に位置する単電槽に収納したセルは、負極板を電槽側壁と対向させ、正極板を隔壁と対向させたものである。
【００１０】
複数のセルを並列している鉛蓄電池を、高温の雰囲気で使用した場合、電槽側壁から熱を吸収するので、高温の熱の影響を受けるセルは、電槽側壁に近いセル、すなわち両側端に位置するセルである。また、正極板は熱の影響を受けて性能を劣化し易いので、正極板が劣化することによりそのセル寿命が劣化し、その結果、電池寿命も劣化して短縮される。
【００１１】
しかし、両側端に位置する単電槽に収納したセルは、負極板を電槽側壁と対向させ、正極板を隔壁と対向させることにより、両側端に位置するセルにおいては、熱に影響され易い正極板は電槽側壁より離れている隔壁側に位置されるので、正極板の熱による性能劣化を防止することができ、それぞれのセルの性能も同等となって電池寿命を向上させることができる。
【００１２】
また、セパレータを袋状に形成し、これに負極板を収納したものである。
【００１３】
そして、正極板と負極板との電気的隔離を確実にすることができ、正極板を袋状のセパレータに収納した場合は、濃褐色と色調が目立つ正極板を、負極板および電解液と色調が同系統のセパレータにより被覆するので、電解液面が透視し易くなり、意匠的にも効果的となる。また、負極板を袋状のセパレータに収納した場合は、負極板の色調が電解液のそれにより類似するようになり、電解液面の透視確認が確実にできるようになる。
【００１４】
さらに、電槽をポリプロピレン−ポリエチレン共重合体，ポリプロピレン樹脂のような内部が透視し易い材質により形成することにより、収納したセルを可視し易くなり、電解液面の確認を確実に行うことができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図１ないし図７を参照して説明する。
【００１６】
鉛−カルシウム−錫系合金を圧延した鉛シートの長手方向に複数のスリットを入れた後、この圧延した鉛シートのスリット部を展開伸長してエキスパンド網目部を形成し、エキスパンド格子とした。このエキスパンド格子の網目部にペースト状の活物質を塗着して充填し、ついで単一の大きさの極板に切断加工して後、熟成乾燥の処理工程を経て鉛蓄電池用極板を作成した。
【００１７】
ここで、正極板に用いた鉛シートは、耐酸化性を考慮して１．３重量％の錫を含有する鉛−錫−カルシウム系合金により形成し、負極板に用いた鉛シートは、耐酸化性をそれほど要求されないことから、エキスパンド加工を容易にするために０．３重量％の錫を含有する鉛−錫−カルシウム系合金により形成した。また、特に、正極板については、耐過放電性能を考慮して鉛シートのエキスパンド網目部を形成する部分に、鉛−アンチモン系合金の薄膜を圧着したものを用いた。また、微孔性ポリエチレンからなるシート状のセパレータはＵ字状に折り曲げ、重ね合わせた左右両端を溶着することにより袋状セパレータとした。
【００１８】
次に、セルの構成について、図１を参照して説明する。袋状セパレータ１には正極板２を１枚収納することにより袋詰め正極板３を形成し、この袋詰め正極板３を５枚、負極板４を５枚用い、それぞれを順次並列して極板群とし、同極性の極板同士の極板耳５，５′をそれぞれ集合溶接して正極ストラップ６，負極ストラップ６′を形成することによりセル７を作成した。この正極ストラップ６には、極板耳５の集合溶接時に鉛−アンチモン合金からなる鉛合金製の接続体部品８を、また負極ストラップ６’には、極板耳５’の集合溶接時に鉛−アンチモン合金からなる鉛合金製の極柱部品９を、それぞれ一体に溶接している。なお、正極板２と負極板４との枚数が、いずれも同枚数の５枚であるために、セル７を構成する両端部の極板の一方は正極板２、他方は負極板４の構成となっている。
【００１９】
次に図２に示すような、セル１０を作成した。セル７においては、正極板２を袋状セパレータ１に収納して袋詰め正極板３としているが、セル１０の場合は、負極板４を袋状セパレータ１に収納して袋詰め負極板１１としていて、その点以外は同一の構成となっている。図２において、１２，１２’は極板耳、１３は正極ストラップ、１３’は負極ストラップ、１４は接続体部品、１５は極柱部品である。
【００２０】
これらのセル７、あるいはセル１０を用いて図３，図４，図５および図６に示した構成の５５Ｄ２３形の自動車用鉛蓄電池を作成した。
【００２１】
図３において、モノブロック電槽１６には隔壁１７により６個のセル室１８，１９，２０，２１，２２，２３が形成され、隔壁１７がセルを形成する極板と平行に設けられているので、各セル室１８〜２３は、極板の重ね合わせ方向に一列状態に並列して形成されている。この一列状態に並列されたセル室１８〜２３の内、両端部に位置するセル室１８，２３には図１に示したセル７が収納されているが、一方の端部に位置する負極板４が極板面と平行な電槽側壁２４に対向し、他方の端部に位置する袋詰め正極板３が隔壁１７に対向するようにして収納されている。この自動車用鉛蓄電池を電池Ａとした。
【００２２】
なお、モノブロック電槽１６は、酸化チタンを０．０６重量％含有するポリプロピレンとポリエチレンとの共重合体からなり、電槽側壁２４の厚みが３．５ｍｍで、電槽外部から電解液面が透視できるようにしている。
【００２３】
図４において、両端部に位置するセル室１８，２３にはセル７が収納され、袋詰め正極板３が電槽側壁２４に対向し、負極板４が隔壁１７に対向するようにして収納されている。この自動車用鉛蓄電池を比較例電池Ｂとした。
【００２４】
図５において、両端部に位置するセル室は１８，２３にはセル１０が収納され、一方の端部に位置する袋詰め負極板１１が電槽側壁２４に対向し、他方の端部に位置する正極板２が隔壁１７に対向するようにして収納されている。この自動車用鉛蓄電池を実施例電池Ｃとした。
【００２５】
図６において、両端部に位置するセル室１８，２３にはセル１０が収納され、正極板２が電槽側壁２４に対向し、袋詰め負極板１１が隔壁１７に対向するようにして収納されている。この自動車用鉛蓄電池を比較例電池Ｄとした。
【００２６】
これらの電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、モノブロック電槽１６に蓋体２５を液密に熱溶着するとともに、正極側の極柱部品と負極側の極柱部品とは、蓋に設けた端子用の鉛ブッシングに挿入した状態で鉛ブッシングと溶接して正極端子２６，負極端子２７を形成した後、蓋体２５に設けた各セル室に対応する液口より希硫酸電解液を注液し、ついで、通電化成し、電解液面と比重とを調整した後に液口に液口栓２８を装着してそれぞれ完成電池として試験に供した。
【００２７】
これらの電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて、７５℃雰囲気下でＪＩＳ−Ｄ５３０１に記載された充放電条件により、ＪＩＳ軽負荷寿命試験を行った。寿命試験に当たっては、図７に示すように、電槽側壁２４の一方に５０ｍｍの間隔を設けて幅および高さが３００ｍｍ、厚さが５０ｍｍで９０℃に一定保温した熱板２９を配置し、電池が実際に車両に搭載された状態を再現して試験している。
【００２８】
なお、寿命判定は、３５６Ａの電流で試験電池を３０秒間放電し、３０秒目の放電末期電圧が７．２Ｖ以下になった時点を寿命とし、それまでの充放電サイクル数を寿命サイクル数とした。
【００２９】
前記のＪＩＳ軽負荷寿命試験による結果は、電池Ｂの寿命サイクル数を１００とした時の指数で表すと表１に示す通りであった。
【００３０】
【表１】
0003713947.tif 000002
【００３１】
表１に示した結果から、電池ＡおよびＣは、比較例電池ＢおよびＤと比較して寿命が伸長しているが、これは熱の影響を受け易い正極板２がモノブロック電槽１６の内部に位置して電池外部の熱が伝わらないようにしていることに起因すると思われる。
【００３２】
次に、これらの試験終了後の各試験電池について、各セルのセル電圧が測定できるように端子を取り出し、ＪＩＳ軽負荷寿命試験による試験をした時に容量を確認をした放電電流値の３５６Ａで放電し、放電３０秒目のセル電圧を測定した結果は表２に示す通りである。なお、セル番号は、前記の熱板２９と隣接する側のセルをＮｏ．１セルとし、セル列順に番号付けし、熱板２９より最も離れているセルをＮｏ．６とした。
【００３３】
【表２】
0003713947.tif 000003
【００３４】
表２に示した結果から、各試験電池において、熱板２９と隣接するＮｏ．１セルの電圧が最も低いことから、熱による容量劣化が最も進行し、電池全体の寿命を決定付けていることがわかる。また、電池Ａおよび実施例電池Ｃにおいては、セルＮｏ．１とそれ以外のセルＮｏ．２〜６とのセル電圧差が０．１５〜０．２５Ｖの範囲であるが、比較例電池ＢおよびＤにおいては、０．７５〜１．００Ｖの範囲と偏差が大きくなっている。これは電池Ａおよび実施例電池Ｃを構成するセルにおいては、熱の影響が正極板２には及び難くしていることから、電圧のばらつきが低減され、その結果、電池全体として短寿命になることを抑制できたと考えられる。
【００３５】
また、電池Ａにおいては、負極板４が電槽側壁２４に対向し、実施例電池Ｃにおいては、袋詰め負極板１１が電槽側壁２４に対向しているので、極板面に平行な電槽側壁２４からは、灰色から灰白色の同系色の色調を有する負極板４あるいは負極板４を収納する袋状セパレータ１を透視することはできるが、電槽側壁２４から離れた隔壁１７の側に位置する一般に濃褐色の色調を有する正極板２は透視することができなく、電解液面の視認性が良好になる。また、一般的には、負極板４および袋状セパレータ１との色調は、無色透明の電解液、および自動車用鉛蓄電池に使用されている白色の電槽の色調と同系色であるので、電池の外観を損なうこともなくなる。
【００３６】
なお、この実施例においては、正極板２および負極板４のエキスパンド格子として鉛−錫−カルシウム系合金を用い、さらに、正極板２のエキスパンド格子については、その表面に鉛−アンチモン系合金の薄膜を圧着しているが、例えば正極板２のエキスパンド格子として鉛−アンチモン系合金を用い、負極板４のエキスパンド格子として鉛−カルシウム系合金を用いたり、あるいは正極板２および負極板４のエキスパンド格子ともに鉛−アンチモン系合金を用いたりしても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３７】
また、モノブロック電槽１６の材料としてはポリプロピレン−ポリエチレン共重合体を用いたが、ポリプロピレン樹脂単独でも用いることができる。また、電解液面を電槽外部から透視できるようにするには、電槽側壁２４の厚みは３．５ｍｍ以下とすることが好ましく、また、電槽材料中に、強度保持や耐候性向上の目的で、例えばチタンの酸化物等を添加する場合には、その添加量としては０．０６重量％以下とすることが透視性の面から望ましい。
【００３８】
さらに、この実施例では、遊離の電解液を潤沢に有する自動車用鉛蓄電池の場合について述べたが、遊離の電解液を殆ど有さない密閉形の鉛蓄電池の場合においても、短寿命化を抑制する効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したような形態で実施され、鉛蓄電池を高温の雰囲気で使用した時に発生する短寿命化を抑制することができ、また、電槽より内部を透視することにより電解液面の視認性を良好に保つことができ、さらに電槽から透視される極板群の色調を統一することにより電池自体の外観を良好に保つことができる効果を奏し、その工業的価値は極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における鉛蓄電池のセルの構成を示す斜視図
【図２】本発明の実施例における鉛蓄電池の別のセルの構成を示す斜視図
【図３】本発明の実施例における自動車用鉛蓄電池の要部切欠側面図
【図４】比較例における自動車用鉛蓄電池の要部切欠側面図
【図５】本発明の他の実施例における自動車用鉛蓄電池の要部切欠側面図
【図６】他の比較例における自動車用鉛蓄電池の要部切欠側面図
【図７】実施例および比較例における自動車用鉛蓄電池の寿命試験の説明図
【符号の説明】
１  袋状セパレータ
２  正極板
３  袋詰め正極板
４  負極板
７，１０  セル
１１  袋詰め負極板
１６  モノブロック電槽
１７  隔壁
１８，１９，２０，２１，２２，２３  セル室（単電槽）
２４  電槽側壁
【図１】
0003713947.tif 000004
【図２】
0003713947.tif 000005
【図３】
0003713947.tif 000006
【図４】
0003713947.tif 000007
【図５】
0003713947.tif 000008
【図６】
0003713947.tif 000009
【図７】
0003713947.tif 000010