(57)【要約】【課題】極板の伸びや活物質による短絡を確実に防止する。【解決手段】電槽１０内に、変形可能なセパレータ２１を介して正極板１７と負極板１８とを交互に積層配置した極板群１６を収納した鉛蓄電池において、電槽１０は、極板群１６の積層方向と交差する幅方向の内側寸法を狭くした絞り部１５を備え、各極板１７，１８の幅Ｈｓは、電槽１０の絞り部１５の幅方向の内側寸法Ｓｂ１より狭く、セパレータ２１の幅Ｈｓは、電槽１０の絞り部１５の内側寸法Ｓｂ１以上とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電槽内に、変形可能なセパレータを介して正極板と負極板とを交互に積層配置した極板群を収納した鉛蓄電池において、
前記電槽は、前記極板群の積層方向と交差する幅方向の内側寸法を狭くした絞り部を備え、
前記各極板の幅は、前記電槽の前記絞り部の前記幅方向の内側寸法より狭く、
前記セパレータの幅は、前記電槽の前記絞り部の内側寸法以上である
ことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記セパレータは、前記電槽の前記絞り部と隣接する部分の内面に接触する幅であることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
前記セパレータは、弾性変形可能なガラスマットであり、
前記セパレータの幅は、前記電槽の前記絞り部の内側寸法以上であり、前記電槽の前記絞り部と隣接する部分の前記幅方向の内側寸法未満であることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
前記電槽は、一方が開口した直方体形状をなし、
前記絞り部は、前記電槽の前記開口と反対側の端部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の鉛蓄電池。
【請求項５】
前記セパレータは、前記正極板および前記負極板のうち少なくとも一方をＵ字形状に挟み込むように配設され、
前記セパレータのＵ字形状の屈曲部は、前記電槽の前記開口と反対側の端部に位置することを特徴とする請求項４に記載の鉛蓄電池。
【請求項６】
前記負極板は前記正極板より１枚多く、前記セパレータは前記正極板をＵ字形状に挟み込むように配設されることを特徴とする請求項５に記載の鉛蓄電池。
【請求項７】
前記極板群は、前記電槽内に圧迫状態で収納されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１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】
自動車をはじめとする種々の分野に使用される鉛蓄電池の中には、電槽内に正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層配置されたものがある。そして、特許文献１には、正極板の伸びによる短絡を防止するために、極板の外周縁からセパレータを突出させた鉛蓄電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１１３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の鉛蓄電池は、正極板の伸びによる負極板との短絡防止対策に未だ改良の余地がある。また、極板が劣化して活物質が脱落すると、脱落した活物質により正極板と負極板とが短絡する可能性がある。具体的には、脱落した活物質がセパレータの端部と電槽の内壁との間に蓄積されて、正極板と負極板とを短絡させる。
【０００５】
本発明では、伸びや脱落した活物質による短絡を確実に抑制できる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】
前記課題を解決するため、本発明の鉛蓄電池は、電槽内に、変形可能なセパレータを介して正極板と負極板とを交互に積層配置した極板群を収納した鉛蓄電池において、前記電槽は、前記極板群の積層方向と交差する幅方向の内側寸法を狭くした絞り部を備え、前記各極板の幅は、前記電槽の前記絞り部の前記幅方向の内側寸法より狭く、前記セパレータの幅は、前記電槽の前記絞り部の内側寸法以上である。
【０００７】
このようにすれば、セパレータが絞り部内の各極板の両側にて圧縮されることで、各極板と電槽との間の隙間を埋めて、正極板と負極板とを高い保持力で電槽に対して固定できる。よって、振動等による活物質の脱落を抑制できる。しかも、極板の幅より幅が大きいセパレータが電槽内で正極板と負極板とを区画する区画壁の役割をなす。よって、正極板または負極板の伸びによる極板間の短絡を確実に抑制できるとともに、極板から脱落した活物質による極板間の短絡を抑制できる。
【０００８】
前記セパレータは、前記電槽の前記絞り部と隣接する部分の内面に接触する幅である。このようにすれば、電槽内において正極板と負極板とをより確実に区画して、正極板または負極板の伸びによる極板間の短絡をより確実に抑制することができる。
【０００９】
また、前記セパレータは、弾性変形可能なガラスマットであり、前記セパレータの幅は、前記電槽の前記絞り部の内側寸法以上であり、前記電槽の前記絞り部と隣接する部分の前記幅方向の内側寸法未満である。このように、セパレータが圧縮により弾性変形可能なガラスマットであれば、例えばポリエチレンなどのセパレータに比べて弾性力が高く、正極板と負極板とをより高い保持力で電槽に対して固定できる。よって、振動等による活物質の脱落をより抑制できる。また、極板群を電槽内に収納した際にガラスマットのセパレータは、例えばポリエチレンなどのセパレータに比べて電槽と擦れて破損しやすいが、セパレータの幅は、電槽の絞り部と隣接する部分の幅方向の内側寸法未満であるため、電槽との擦れによる破損を低減できる。
【００１０】
前記電槽は、一方が開口した直方体形状をなし、前記絞り部は、前記電槽の前記開口と反対側の端部に形成されている。このようにすれば、極板群を電槽内に挿入し易く、作業性を向上できるとともに、挿入時にセパレータが電槽と擦れて破損することを抑制できる。また、各極板およびセパレータの配置状態での安定性を向上できる。
【００１１】
前記セパレータは、前記正極板および前記負極板のうち少なくとも一方をＵ字形状に挟み込むように配設され、前記セパレータのＵ字形状の屈曲部は、前記電槽の前記開口と反対側の端部に位置する。このようにすれば、極板群を電槽内へ挿入する時に、セパレータが擦れて破損することをより抑制できるとともに、作業性をより向上できる。また、脱落した活物質をＵ字形状の屈曲部で捕捉して、その脱落した活物質を捕捉した屈曲部が電槽の絞り部に位置する。そのため、脱落した活物質がＵ字形状のセパレータを迂回して電槽内を移動し難く、極板間の短絡をより一層抑制できる。
【００１２】
前記負極板は前記正極板より１枚多く、前記セパレータは前記正極板をＵ字形状に挟み込むように配設される。このようにすれば、セパレータの枚数を減らして、鉛蓄電池のコストを低減することができる。
【００１３】
前記極板群は、前記電槽内に圧迫状態で収納されている。このように極板群が圧迫されて極板間が狭い鉛蓄電池に対して、本発明を適用することが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の鉛蓄電池では、セパレータが絞り部で圧縮されて各極板と電槽との隙間を埋めることにより、正極板と負極板とを高い保持力で電槽に固定できる。そのため、振動等による活物質の脱落を抑制できる。しかも、セパレータが電槽内で正極板と負極板とを区画する区画壁の役割をなす。そのため、正極板または負極板の伸びによる極板間の短絡を抑制できるとともに、極板から脱落した活物質による極板間の短絡を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施形態の鉛蓄電池を示す横断面図。
【図２】鉛蓄電池の縦断面図。
【図３】両極板およびセパレータの構成を示す斜視図。
【図４】極板群の組付状態を示す断面図。
【図５】セパレータの変形例を示す斜視図。
【図６】セパレータの他の変形例を示す斜視図。
【図７】セパレータの他の変形例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１７】
図１から図３は、本発明の実施形態に係る鉛蓄電池を示す。この鉛蓄電池は車両に搭載される制御弁式の鉛蓄電池であり、電槽１０の内部に、正極板１７および負極板１８をセパレータ２１を介して積層配置するとともに、図示しない周知の電解液（Ｈ２ＳＯ４）を密封した構成である。
【００１８】
図１および図２に示すように、電槽１０は、上方が開口した直方体形状である。この電槽１０の上端開口１０ａは蓋体１１によって密封されている。電槽１０の内部には、極板１７，１８の積層方向（図１の紙面直交方向）に沿って等間隔で平行に配置された隔壁１２が設けられている。本実施形態では５個の隔壁１２が形成され、極板群１６をそれぞれ収容する６個のセル１３に区画されている。各セル１３には、電槽１０の下面から突出し、積層方向に延びるリブ１４が設けられている。電槽１０の下部である開口１０ａと反対側の端部（底側）には、積層方向と直交する幅方向の寸法を狭くした絞り部１５が形成されている。具体的には、絞り部１５の内側寸法Ｓｂ１は、絞り部１５の上方である上端開口１０ａ側の内側寸法Ｓｂ２よりも狭い。
【００１９】
極板群１６は、正極板１７と負極板１８とを備え、これらがセパレータ２１を介して交互に積層してセル１３内に配置されている。両極板１７，１８は、ほぼ同一寸法で幅Ｈｐが電槽１０の絞り部１５の内側寸法Ｓｂ１より狭い矩形状の薄板である。正極板１７は、Ｐｂ−Ｃａ系合金からなる格子にＰｂＯ２を主原料とした正極活物質を充填した構成である。負極板１８は、Ｐｂ−Ｃａ系合金からなる格子にＰｂを主原料とした負極活物質を充填した構成である。各格子は、鋳造格子、シートにスリット入れて展開して網目状を形成したエキスパンド格子、シートを打ち抜いて形成したパンチング格子が用いられる。本実施形態では、両端に負極板１８が位置するように、７枚の正極板１７と８枚の負極板１８とが積層配置される。両極板１７，１８の上端縁には、それぞれ上向きに突出するタブ状部１７ａ，１８ａが形成される。各正極板１７のタブ状部１７ａが正極ストラップ１９により連結され、各負極板１８のタブ状部１８ａが負極ストラップ２０により連結される。
【００２０】
図１および図３に示すように、正極ストラップ１９と負極ストラップ２０とは、ＣＯＳ（Cast On Strap）にて各タブ状部１７ａ，１８ａと接続されている。また、各ストラップ１９，２０の上端には、互いに隣接するセル１３，１３間を接続する接続部１９ａ，２０ａが形成されている。正極ストラップ１９の接続部１９ａは、隣接するセル１３に配置された極板群１６の負極ストラップ２０の接続部２０ａに接続される。これにより、１個２Ｖの極板群１６を６個直列接続した１２Ｖの鉛蓄電池を構成する。一端側に配置される正極ストラップ１９には、接続部１９ａの代わりに、蓋体１１を貫通して外部に露出される正極端子１９ｂが形成されている。他端側に配置される負極ストラップ２０には、接続部２０ａの代わりに、蓋体１１を貫通して外部に露出される負極端子２０ｂが形成されている。各端子１９ｂ，２０ｂには、図示しない外部端子が接続される。
【００２１】
セパレータ２１は、電解液の保持機能を持つ弾性変形が可能な繊維状マット（例えばＡＧＭ（微細ガラスマット））からなる。本実施形態のセパレータ２１は、正極板１７の両面をＵ字形状に挟み込むリーフ型であり、屈曲部２１ａが電槽１０の底側に位置するように配置される。具体的には、正極板１７の一面側から下端縁で折り返して他面側へ延びるように巻回される。セパレータ２１の上端は、極板１７，１８より上方に突出している。セパレータ２１は、電槽１０への挿入前においては全幅均一であり、その幅Ｈｓは、絞り部１５の内側寸法Ｓｂ１以上かつ絞り部１５の上方の電槽１０の外側寸法Ｓｂ３以下に形成されている。本実施形態のセパレータ２１の幅Ｈｓは、電槽１０の絞り部１５と隣接する上方の内面に接触するように、絞り部１５の上方の内側寸法Ｓｂ２よりも若干広く、かつ外側寸法Ｓｂ３よりも狭く形成されている。
【００２２】
このように構成したセパレータ２１は、幅Ｈｓが隣接する極板１７，１８の幅Ｈｐより大きく、電槽１０のセル１３内において隣接配置する極板１７，１８を区画する区画壁の役割をなす。例えば、電槽１０の絞り部１５の内側寸法Ｓｂ１が１５４ｍｍで、極板１７，１８の幅Ｈｐが１４８ｍｍである場合、セパレータ２１の幅Ｈｓを１５８ｍｍとし、極板１７，１８に対して片側で少なくとも５ｍｍ（約１０６％）は大きくすることが好ましい。言い換えれば、セパレータ２１の幅Ｈｓは、極板１７，１８の幅Ｈｐに対して１０５％以上１１０％以下にすることが好ましい。１０５％未満にすると、正極板１７または負極板１８の伸びによる短絡を防止できなくなる一方、１１０％より大きくすると、電槽１０への収納作業性が低下する。また、電槽１０へ収納される前の電極群１６の肉厚は、各セル１３の積層方向の内側寸法より大きい。
【００２３】
鉛蓄電池を組み立てる場合には、例えば、図３に示すように、Ｕ字形状のセパレータ２１に対して正極板１７を挟み込ませ、外側に負極板１８が位置するように積層させる。そして、セパレータ２１を介して交互に積層された極板１７，１８を両側から圧迫した状態で、極板１７，１８にＣＯＳによりストラップ１９，２０を接続する。その後、図４に示すように、圧迫状態の極板群１６を区画された各セル１３に挿入する。
【００２４】
全てのセル１３に極板群１６を配置した後、隣接するセル１３の正極ストラップ１９と負極とを接続した後、電槽１０内に電解液を注入してセパレータ２１に含浸させる。最後に、電槽１０の上方に蓋体１１を配設し、電槽１０内を密封する。
【００２５】
この鉛蓄電池は、セパレータ２１の幅Ｈｓが絞り部１５の内側寸法Ｓｂ１以上であるため、組立状態においてセパレータ２１が絞り部１５内の各極板１７，１８の両側にて幅方向に変形して圧縮される。その結果、各極板１７，１８と電槽１０との間の隙間を埋めて、正極板１７と負極板１８とを高い保持力でセル１３内に位置決めできる。よって、振動等による活物質の脱落を抑制できる。また、絞り部１５は、電槽１０の開口１０ａと反対側の端部に形成されているため、極板群１６を電槽１０内に挿入し易く、作業性を向上できるとともに、挿入時にセパレータ２１が擦れて破損することを抑制できる。しかも、各極板１７，１８およびセパレータ２１の配置状態での安定性を向上できる。
【００２６】
また、セパレータ２１の幅Ｈｓは、各極板１７，１８の幅Ｈｐよりが大きく、本実施形態では電槽１０の絞り部１５の上方の内面に接触する寸法であるため、セパレータ２１が電槽１０内で正極板１７と負極板１８とを区画する区画壁の役割をなす。そのため、正極板１７または負極板１８の伸びによる極板１７，１８間の短絡を確実に抑制できるとともに、極板１７，１８から脱落した活物質による極板１７，１８間の短絡を抑制できる。
【００２７】
さらに、セパレータ２１は、配置枚数が少ない正極板１７をＵ字形状に挟み込むリーフ型としているため、必要枚数を削減して鉛蓄電池のコストを低減することができる。また、セパレータ２１は屈曲部２１ａが電槽１０の底側に配置されるため、極板群１６を電槽１０内へ挿入する時に、セパレータ２１が擦れて破損することをより抑制できるとともに、作業性をより向上できる。また、脱落した活物質が屈曲部２１ａで捕捉されるため、脱落した活物質がＵ字形状のセパレータ２１を迂回して電槽１０内を移動し難くなり、極板１７，１８間の短絡をより一層抑制できる。
【００２８】
なお、本発明の鉛蓄電池は、前記実施形態の構成に限定されず、種々の変更が可能である。
【００２９】
例えば、前記実施形態では、セパレータ２１の幅Ｈｓを電槽１０の絞り部１５の上方の内側寸法Ｓｂ２よりも広く形成したが、内側寸法Ｓｂ２と同一ないし狭く形成してもよい。この場合においても、セパレータ２１が弾性変形可能なガラスマットであれば、例えばポリエチレンなどのセパレータに比べて弾性力が高く、正極板１７と負極板１８とをより高い保持力で電槽１０に対して固定できる。よって、振動等による活物質の脱落をより抑制できる。また、極板群１６を電槽１０内に収納した際にガラスマットのセパレータ２１は、例えばポリエチレンなどのセパレータに比べて電槽１０と擦れて破損しやすいが、セパレータ２１の幅は、電槽１０の絞り部１５の上方の部分の幅方向の内側寸法Ｓｂ２未満であるため、電槽１０との擦れによる破損を低減できる。
【００３０】
また、セパレータ２１の電槽１０への挿入前の幅は、前記実施形態では全幅均一としたが、電槽１０への挿入後において上記した所定幅を満たしていれば均一である必要はない。例えば、前記実施形態では、セパレータ２１の全ての幅Ｈｓを１５８ｍｍとしていたが、電槽１０の絞り部１５と接触する位置の幅は絞り部１５の内側寸法Ｓｂ１と同じ１５４ｍｍで、それ以外の幅を１５８ｍｍとしてもよい。
【００３１】
また、前記実施形態では、セパレータ２１によって正極板１７を挟み込む構成としたが、負極板１８を挟み込むように構成してもよい。また、１枚の極板１７，１８をＵ字形状に挟み込むように配置するリーフ型に限られず、図５に示すように、極板１７，１８の両面にそれぞれ配置する矩形状シートにより構成してもよい。
【００３２】
さらに、セパレータ２１は、図６に示すように、全ての極板１７，１８を尺取方式に挟み込んで配置可能な波形としてもよい。この場合、下側を屈曲部２１ａとするとともに上側を折返部２１ｂとし、各極板１７，１８を折返部２１ｂ，２１ｂ間に配置して、屈曲部２１ａ内に位置させる。このようにすれば、正極板１７または負極板１８の伸びによる短絡を抑制できるとともに、脱落した活物質による短絡を更に確実に抑制できる。
【００３３】
さらにまた、セパレータ２１は、図７に示すように、下端縁および横方向の両側縁を縫製等により固着することにより、上端のみを開口した袋状としてもよい。このようにすれば、正極板１７または負極板１８の伸びによる短絡および脱落した活物質による短絡を更に確実に抑制できる。
【００３４】
そして、前記実施形態では制御弁式の鉛蓄電池を用いて説明したが、本発明は、正極板１７と負極板１８との間にセパレータ２１を配設する構成の鉛蓄電池であれば適用可能であり、同様の作用および効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０…電槽
１５…絞り部
１６…極板群
１７…正極板
１８…負極板
２１…セパレータ
２１ａ…屈曲部
Ｓｂ１…絞り部１５の内側寸法
Ｈｐ…極板１７，１８の幅
Ｈｓ…セパレータ２１の幅
【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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【図７】
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