(57)【要約】【課題】機能の異なる異極性のストラップの識別性を高めつつ、耐久性を高めた鉛蓄電池を提供する。【解決手段】複数のセル室を備え、同じ極性の極板同士はストラップで接続されており、隣り合うセル室の極板群同士はストラップに接続されている接続体によって直列に接続されており、端に位置するセル室に収容された極板群に接続され接続体に未接続であるストラップは外部端子と接続する極柱に接続されており、接続体および極柱は、隣り合う接続体あるいは外部端子と接続する第１の部位と、ストラップにおける極板の積層方向と垂直な端面の一方と接続する第２の部位とを備え、正極板と接続するストラップはアンチモンを含み、負極板と接続するストラップはアンチモンを含まず錫を含み、負極板と接続するストラップの厚さは、第２の部位と接続する端面よりも幅方向の中心部の方が大きい、鉛蓄電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の正極板及び負極板がセパレータを介して積層された極板群を複数と、
各前記極板群を電解液と共に収容するセル室を複数と
を備えた鉛蓄電池であって、
前記極板群における同じ極性の極板同士はそれぞれストラップにより接続されており、
複数の前記セル室は隣接して並んでおり、
隣り合う前記セル室間に収容された前記極板群同士は、前記ストラップに接続されている接続体によって直列に接続されており、
端に位置する前記セル室に収容された前記極板群に接続された前記ストラップのうち、前記接続体に未接続であるストラップは外部端子と接続する極柱に接続されており、
前記接続体および前記極柱は、隣り合う前記接続体あるいは前記外部端子と接続する第１の部位と、前記ストラップにおける前記極板の積層方向と垂直な端面の一方と接続する第２の部位とを備え、
前記正極板と接続する前記ストラップは、アンチモンを含有する鉛合金からなっており、
前記負極板と接続する前記ストラップは、アンチモンを含有せず、錫を含有した鉛合金からなっており、
前記負極板と接続する前記ストラップの厚さは、前記第２の部位と接続する端面よりも幅方向の中心部の方が大きい、鉛蓄電池。
【請求項２】
前記負極板と接続する前記ストラップにおける、前記極板の積層方向に沿った断面が、幅が広い矩形の下辺と幅が狭い矩形の上辺とが接する形状である、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。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池の一般的な構造を、図１に示す。鉛蓄電池１は、複数の正極板２及び負極板３がセパレータ４を介して積層された極板群５が、電解液と共にセル室６に収容されている。複数の正極板２は、耳部９同士が正極ストラップ７によって互いに並列接続されており、複数の負極板３は、耳部１０同士が負極ストラップ８によって互いに並列接続されている。さらに、各セル室６内に収容された複数の極板群５同士は、接続体１１によって直列接続されている。接続体１１は正極ストラップ７あるいは負極ストラップ８に電気的に接続している。両端のセル室６における正極ストラップ７及び負極ストラップ８の一つずつは隣のセル室６の極板群５とは接続されず、外部端子（極柱）が溶接されており、各極柱は、蓋１４に配設された正極端子１２及び負極端子１３に、それぞれ溶接されている。
【０００３】
ここで正極ストラップ７および負極ストラップ８にアンチモン（Ｓｂ）が含まれていると、電解液に対する腐食性が劣る。この傾向は特に、負極ストラップ８にＳｂが含まれた場合に顕著である。そこで負極ストラップ８にＳｂを含まずに錫（Ｓｎ）を含む鉛合金を用いることが考えられる。このような形態は、過酷な使用条件に晒されるアイドリングストップ車用途などで好んで用いられている。
【０００４】
ところで耳部９、１０と、正極ストラップ７および負極ストラップ８と、接続体１１あるいは極柱１７とを接続させる方法は２つある。その１つは、正極ストラップ７（負極ストラップ８）と接続体１１（あるいは極柱）とが一体となった鋳型に鉛合金の溶湯を流し込み、そこに耳部９あるいは１０を挿入して溶かしながら接続する方法（キャストオンストラップ法／ＣＯＳ）である。もう１つは、図２および図３に示すように、隣り合う接続体１１同士（外部端子）と接続する第１の部位１５と、正極ストラップ７（負極ストラップ８）と接続する第２の部位１６とを備えた接続体１１（あるいは極柱）を用意し、耳部９あるいは１０と正極ストラップ７（負極ストラップ８）と接続体１１（あるいは極柱）とを溶接して接続する方法（バーニング法）である。
【０００５】
バーニング法の利点として、電解液と接しやすいストラップ（特に負極ストラップ８）にＳｂを含まずＳｎを含む鉛合金を用い、電解液と接し難い接続体１１（あるいは極柱）にＳｂを含む鉛合金を用いることが可能になる。そうすれば、電解液と接しやすい部位の耐食性を高めつつ、電解液と接し難い部位の耐久性（耐振動性など）を高められる。
【０００６】
しかしながらストラップの形状は概して略同一であり、また色調もほぼ同じであるため、Ｓｂを含まずＳｎを含む鉛合金を用いた負極ストラップと、Ｓｂを含む鉛合金を用いた正極ストラップとがいったん混在すると、見分けて選別することは不可能である。そして上述した混在に気づかずに鉛蓄電池が作製されると、使用時に耐食性の低下（Ｓｂを含む鉛合金からなる正極ストラップ７を誤って負極ストラップとして用いてしまった場合）や耐久性の低下（Ｓｂを含まずにＳｎを含む鉛合金からなる負極ストラップ８を誤って正極ストラップとして用いてしまった場合）を引き起こすことになる。
【０００７】
そこで正極板２あるいは負極板３どちらか一方の第１の部位１５を、特許文献１のような特異な形状とすることで、混在そのものを防いだり、混在した後の選別を容易にしたりできると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５９−０９６７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ストラップの識別性だけを無作為に高めようとしただけでは、前述した耐久性は十分に高まらないことがわかってきた。本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、機能の異なる異極性のストラップの識別性を高めつつ、耐久性も高めた鉛蓄電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る鉛蓄電池は、複数の正極板及び負極板がセパレータを介して積層された極板群を複数と、各極板群を電解液と共に収容するセル室を複数とを備えた鉛蓄電池であって、極板群における同じ極性の極板同士はそれぞれストラップにより接続されており、複数のセル室は隣接して並んでおり、隣り合うセル室間に収容された極板群同士は、ストラップに接続されている接続体によって直列に接続されており、端に位置する前記セル室に収容された極板群に接続されたストラップのうち、接続体に未接続であるストラップは外部端子と接続する極柱に接続されており、接続体および極柱は、隣り合う接続体あるいは外部端子と接続する第１の部位と、ストラップにおける極板の積層方向と垂直な端面の一方と接続する第２の部位とを備え、正極板と接続するストラップはアンチモンを含有する鉛合金からなっており、負極板と接続するストラップはアンチモンを含有せず錫を含有した鉛合金からなっており、負極板と接続するストラップの厚さは、第２の部位と接続する端面よりも幅方向の中心部の方が大きいことを特徴とする。
【００１１】
ある好適な実施形態において、負極板と接続するストラップにおける極板の積層方向に沿った断面が、幅が広い矩形の下辺と幅が狭い矩形の上辺とが接する形状である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、機能の異なる異極性のストラップの識別性を高めつつ、耐久性も高めた鉛蓄電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】鉛蓄電池の構成を模式的に示した概観図
【図２】（ａ）接続体などをバーニング法により溶接する場合を示す模式的な斜視図、（ｂ）同左
【図３】（ａ）極柱などをバーニング法により溶接する場合を示す模式的な斜視図、（ｂ）同左
【図４】ある実施形態における負極ストラップの断面形状
【図５】ある実施形態における負極ストラップの形成過程を示す模式的な断面図
【図６】（ａ）他の実施形態における負極ストラップの断面形状、（ｂ）同左
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、他の実施形態との組み合わせも可能である。
【００１５】
（実施形態１）
鉛蓄電池の概要は、前述した図１、図２および図３に示すとおりである。ここでは本実施形態の特徴について記す。
【００１６】
第１の特徴は、図２および３に示すように、接続体１１及び極柱（図示せず）は、隣り合う接続体１１あるいは外部端子と接続する第１の部位１５と、ストラップにおける極板の積層方向と垂直な端面の一方と接続する第２の部位１６とを備えることである。第２の特徴は、正極ストラップ７がアンチモンを含有する鉛合金からなっており、負極ストラップ８がアンチモンを含有せず錫を含有した鉛合金からなっていることである。第３の特徴は、図４に示すように、負極ストラップ８の厚さが、第２の部位１６と接続する端面よりも幅方向の中心部の方が大きいことである。
【００１７】
本実施形態は、前述したバーニング法を前提とした構成である。このバーニング法では、他の構成要素（特に極板群５）に熱的ダメージを与えないよう、図５に示すように、接続体１１（あるいは極柱）および負極ストラップ８の上面から炎を浴びせることになるので、炎から伝わった熱は、図５に点線で示すような模式的な等温線に沿って伝わることになる。
【００１８】
負極板３の耳部１０が溶接時に溶断しないような適度な熱量を、負極ストラップ８の下面に与えようとすれば、接続体１１（あるいは極柱）の第２の部位１６と負極ストラップ８との溶接面には、十分な熱量を供給し難くなる。耐食性は高いが耐久性に劣る「Ｓｂを含まずにＳｎを含む鉛合金」からなる負極ストラップ８をこのような環境で溶接した場合、上述した溶接面に十分な熱量が伝わっていないことの影響が顕在化し、耐久性に課題が生じやすくなる。この課題は、エンジンの再起動の頻度が高いアイドリングストップ車を凹凸の激しい悪路で走らせた場合や、高温環境下で使用した場合などに顕在化することを、本発明者らは初めて知見した。
【００１９】
そこで負極ストラップ８の厚さを、第２の部位１６と接続する端面よりも幅方向の中心部の方が大きくなるようにすれば、図５に示すように、負極ストラップ８において、負極板３の耳部１０付近と第２の部位１６付近との熱量が揃うようになり、不足や過剰を生じることなくこれらの部材全てを適切に溶接できるようになる。
【００２０】
本実施形態の負極ストラップ８は、一般的な（矩形状の）正極ストラップ７との識別性が単に高いだけではなく、上述したように、用いる鉛合金の組成の弱点（耐久性）をも克服できるものである。
【００２１】
（実施形態２）
本実施形態の特徴は、実施形態１の第３の特徴をさらに改良したものである。具体的には、図６に示すように、負極ストラップ８における極板の積層方向に沿った断面を、幅が広い矩形Ａの下辺ａと、幅が狭い矩形Ｂの上辺ｂとが接する形状としたことである。具体的には（ａ）のように矩形Ａの下辺ａの両端を幅が狭い矩形Ｂの上辺ｂと接しなくしても良く、（ｂ）のように矩形Ａの下辺ａのうち第２の部位１６と接続する方だけを幅が狭い矩形Ｂの上辺ｂと接しなくしても良い。
【００２２】
例えばバーニング法による溶接の工程の前に、パーツフィーダなどを用いたストラップの識別工程（混在防止のため）を設ける場合、一方のストラップの断面を本実施形態のような形状にする方が、実施形態１の場合よりも混在を識別しやすくなる。具体的には、正極ストラップ７と負極ストラップ８の総厚さが略同一の場合、負極ストラップ８を供給する前に負極ストラップ８の断面形状に合わせた門状の識別機構を設ければ、この識別機構の形状に丸みがないため、断面積が矩形状の正極ストラップ７が、この識別機構を通過することはできなくなる。
【００２３】
一方、バーニング法で溶接する場合、図５で模式的に示した炎が過度に耳部９および１０に伝わらないように、櫛状のジグを用いることが多い。この櫛状のジグを矩形Ａの下辺ａのうち幅が狭い矩形Ｂの上辺ｂと接しない個所にあてがうようにすれば、負極ストラップ８は、幅が狭い矩形Ｂの厚さの分だけ、正極ストラップ７よりも最下面が下がることになる。これを利用して、溶接工程の中で正極ストラップ７（負極ストラップ８）の下面と耳部９（１０）の上端との距離を調整すれば、誤って異なる極性用のストラップが供給された際に、明確な溶接過剰不良（あるいは溶接不足不良）として、使用者に届ける手前で、検査により排出しやすくなる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例を挙げて、本発明の構成及び効果をさらに説明する。なお、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【００２５】
正極ストラップ７および負極ストラップ８を以下の条件にした以外は常法に沿って、ＪＩＳ  Ｄ８５０１にてアイドリングストップ用バッテリＱ−５５（Ｄ２３サイズ）と規定される鉛蓄電池を作製した。
【００２６】
（実施例１）
アンチモンを含有する鉛合金を用いて正極ストラップ７を作製し、アンチモンを含有せず錫を含有した鉛合金を用いて負極ストラップ８を作製した。ここで負極ストラップ８は図４に示す形状とし、正極ストラップ７は厚さが均一な形状（第２の部位１６と接続する端面よりも幅方向の中心部の方が大きいという、図４の特徴を有さない形状）とした。
【００２７】
（実施例２）
負極ストラップ８を図６（ａ）に示す形状としたこと以外は全て、実施例１と同様とした。
【００２８】
（実施例３）
負極ストラップ８を図６（ｂ）に示す形状としたこと以外は全て、実施例１と同様とした。
【００２９】
（比較例）
負極ストラップ８を正極ストラップ７と同じ形状としたこと以外は全て、実施例１と同様とした。
【００３０】
以上の各実施例及び比較例の鉛蓄電池を満充電した後、１Ａで放電を行いながら電圧を測定し、かつ鉛蓄電池の短側面と同じ方向（極板群５を横揺れさせる方向）で振幅２．３〜２．５ｍｍ、振動加速度４９ｍ／ｓ2（５Ｇ）の振動を加え続けた。そして電圧の異常を検知した（具体的には、電圧が安定して低下するのではなく、上昇と低下の激しい繰返しを示した）時点で鉛蓄電池内部の導電経路が破損したものと判断して試験を中断するようにした。この試験条件は、エンジンの再起動の頻度が高いアイドリングストップ車を凹凸の激しい悪路で走らせた場合を想定して、ＪＩＳ  Ｄ５３０１に規定された評価条件をより過酷にしたものである。
【００３１】
結果として、比較例が１８０分で試験を中断したのに対し、実施例１では４２０分、実施例２では３８０分、実施例３では３５０分まで試験を継続できた。これらの鉛蓄電池を試験後に分解したところ、全て接続体１１（あるいは極柱）の第２の部位１６と負極ストラップ８との溶接面の破損が原因であった。
【００３２】
なお実施例２と３は実施例１に対して耐久性はやや劣るものの、前述のように、工程において正極ストラップ７が混在してしまっても、自動的に排出したり製造を止めたりすることで、使用者に不良品を届けないようにできるという効果も有する。
【００３３】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、アイドリングストップ車などに使用される鉛蓄電池に有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１      鉛蓄電池
２      正極板
３      負極板
４      セパレータ
５      極板群
６      セル室
７      正極ストラップ
８      負極ストラップ
９、１０    耳部
１１    接続体
１２    正極端子
１３    負極端子
１４    蓋
１５    第１の部位
１６    第２の部位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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