(57)【要約】【課題】安全で信頼性が高く、かつ、長寿命な鉛蓄電池を提供する。【解決手段】セパレータを挟んで交互に積層された負極板及び正極板を有する極板群と、ジャバラ状に折り畳まれた吸液性マットからなり、基部から突出する歯部を有する櫛形状の吸液性部材と、を備え、前記負極板は耳部を有するものであって、複数枚の負極板が前記耳部においてストラップに連結され一体化されており、前記吸液性部材は、その歯部が前記負極板の耳部及びストラップ並びにセパレータと密着するように前記負極板の耳部間に挿入されている。【選択図】図２
2014072155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを挟んで交互に積層された負極板及び正極板を有する極板群と、
ジャバラ状に折り畳まれた吸液性マットからなり、基部から突出する歯部を有する櫛形状の吸液性部材と、を備え、
前記負極板は耳部を有するものであって、複数枚の負極板が前記耳部においてストラップに連結され一体化されており、
前記吸液性部材は、その歯部が前記負極板の耳部及びストラップ並びにセパレータと密着するように前記負極板の耳部間に挿入されていることを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記吸液性マットが、ガラス繊維を主材料とするものである請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
前記吸液性部材が、ジャバラ状に折り畳まれた吸液性マットを所定形状に切り抜くことにより形成されたものであるか、又は、所定形状に切り抜かれた吸液性マットをジャバラ状に折り畳むことにより形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
前記吸液性部材の歯部の凸部の幅寸法が、前記負極板の耳部間の間隙の幅寸法の１．０〜１．３倍である請求項１、２又は３記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池では、充電時に正極から酸素ガスが発生するが、制御弁式鉛蓄電池では、正極で発生した酸素ガスの大部分は、負極板で吸収される。しかし、負極板の耳部及びストラップが気相中に露出しているので、酸素ガスの一部は、負極板の耳部やストラップの表面において鉛を硫酸鉛へと酸化させ、時にはストラップや耳部が断線、破断に至ることがあり、電池の寿命に影響することがある。
【０００３】
このような腐食を防止する方法として、負極板の耳部やストラップを常に湿った状態にすることが検討されてきた。特許文献１には、櫛形の吸液性成形マットを耳部及びストラップと密着するように極板群に装着させることが記載されている。しかし、当該櫛形吸液性成形マットは、硫酸カルシウムを原料として焼成により形成されたものであるので柔軟性に乏しく、この櫛形吸液性成形マットを耳部及びストラップと密着するように極板群に装着させるためには高い寸法精度が要求される。
【０００４】
一方、当該櫛形吸液性成形マットの柔軟性を高め、吸液性や負極板の耳部及びストラップへの密着性を増大させるためには、多種類の充填剤を添加する必要がある。このような充填剤を添加すると、鉄や銅等の金属が吸液性成形マットに混入する危険性が高くなるが、これらの金属が吸液性成形マットに混入すると、水素過電圧が低下するので電解液の分解や負極板の耳部やストラップの腐食が早まり、制御弁式鉛蓄電池の寿命が短くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４３９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記現状に鑑み、負極板の耳部やストラップの腐食を抑制して、長寿命な鉛蓄電池を提供すべく図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る鉛蓄電池は、セパレータを挟んで交互に積層された負極板及び正極板を有する極板群と、ジャバラ状に折り畳まれた吸液性マットからなり、基部から突出する歯部を有する櫛形状の吸液性部材と、を備え、前記負極板は耳部を有するものであって、複数枚の負極板が前記耳部においてストラップに連結され一体化されており、前記吸液性部材は、その歯部が前記負極板の耳部及びストラップ並びにセパレータと密着するように前記負極板の耳部間に挿入されていることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、吸液性部材は柔軟性を有する吸液性マットを折り畳むことにより形成されているので、その歯部を負極板の耳部及びストラップと密着させるのに高い寸法精度は要求されない。従って、本発明によれば、セパレータから電解液を吸収した吸液性部材を負極板の耳部及びストラップに確実に密着させることができるので、負極板の耳部及びストラップの腐食を良好に防止することができる。このような本発明は、とりわけ制御弁式鉛蓄電池に有効である。
【０００９】
前記吸液性マットとしては、鉄や銅等の電池寿命に影響を及ぼす金属が混入しにくく、また、セパレータとの電解液の吸収度合いのバランスを採りやすい点から、ガラス繊維を主材料とするものが好ましい。
【００１０】
前記吸液性部材の作製方法としては特に限定されないが、例えば、前記吸液性マットをジャバラ状に折り畳んだ後、これを所定形状に切り抜くか、又は、前記吸液性マットを所定形状に切り抜いた後、これをジャバラ状に折り畳むことにより形成することができる。
【００１１】
前記吸液性部材を負極板の耳部及びストラップに密着した状態で装着して、負極板の耳部及びストラップを充分に湿らせるためには、前記吸液性部材の歯部の凸部の幅寸法が、前記負極板の耳部間の間隙の幅寸法の１．０〜１．３倍であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上述した構成よりなるので、負極用ストラップ及び負極板の耳部を常時湿らせて、これらの腐食を良好に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る鉛蓄電池の全体構成を示す部分切欠き斜視図である。
【図２】同実施形態における極板群と吸液性部材とを示す斜視図（装着前）である。
【図３】同実施形態における極板群と吸液性部材とを示す斜視図（装着後）である。
【図４】図３に示す吸液性部材が装着された極板群の領域Ｅの拡大部分縦断面図である。
【図５】同実施形態における吸液性部材の作製方法を示す模式図である。
【図６】他の実施形態における折り畳む前の吸液性マットを示す模式図である。
【図７】他の実施形態における折り畳む前の吸液性マットを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る鉛蓄電池の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態に係る制御弁式の鉛蓄電池１は、図１に示すように、概略直方体形状をなす電槽４と、電槽４の上部開口を塞ぐ概略矩形板状をなす電槽蓋５と、電槽蓋５に設けられた排気弁６及び端子７とを備えているものであり、電槽４内部には、極板群２と、極板群２の上部に装着された櫛形状の吸液性部材３とが収容されている。
【００１６】
なお、図１に示す鉛蓄電池１は、電槽内部に隔壁がない単セル構造のものであるが、本発明に係る鉛蓄電池はこれに限定されず、電槽の内部空間が隔壁によって複数のセル室に区画されたモノブロック型のものであってもよい。
【００１７】
以下に各部を詳述する。
極板群２は、図２〜４に示すように、セパレータＳを挟んで交互に積層された負極板２１及び正極板２２を有するものである。セパレータＳは不織布からなるものであり、希硫酸からなる電解液をその空隙内に保持している。負極板２１には集電用の耳部２１ａが設けられており、当該耳部２１ａ同士は負極ストラップ２１ｂにより連結され一体化されている。なお、正極板２２にも集電用の耳部２２ａが設けられており、当該耳部２２ａ同士は正極ストラップ２２ｂにより連結され一体化されている。また、負極ストラップ２１ｂ及び正極ストラップ２２ｂからは極柱２１ｃ、２２ｃが電槽４の開口方向に突出するように設けられており、各極柱２１ｃ、２２ｃは、それぞれ端子７に溶接されている。
【００１８】
吸液性部材３は、基部３１と当該基部から突出する歯部３２とを有するものである。吸液性部材３の歯部３２は、図２〜４に示すように、負極板２１の耳部２１ａの間に挿入されて、負極ストラップ２１ｂの下面、負極板２１の耳部２１ａの側面及びセパレータＳの上面と密着している。当該吸液性部材３は、セパレータＳから電解液を吸収して、当該電解液を保持している。
【００１９】
吸液性部材３は、図５に示すように、吸液性マット３’をジャバラ状に折り畳んだ後、櫛形状になるよう切り抜くことにより形成されたものである。より詳細には、吸液性マット３’をジャバラ状に折り畳んで略直方体状の肉厚のマット積層体３”を形成し、当該マット積層体３”を櫛歯状に切り抜くことにより、吸液性部材３を形成することができる。
【００２０】
吸液性部材３を構成する吸液性マット３’としては、吸液性、絶縁性、柔軟性、弾性、耐酸性を備えたものであれば特に限定されず、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン；ガラス等を主原料とするものが挙げられる。このような吸液性マット３’のなかでも、ＡＧＭ（Ａｂｓｏｒｐｔｉｖｅ  Ｇｌａｓｓ  Ｍａｔ）セパレータ等のガラス繊維を主材料とするものが好適に用いられる。このようなガラス繊維を主材料とする吸液性マット３’は、鉄や銅等の電池寿命に影響を及ぼす金属が混入しにくい。なお、ＡＧＭセパレータは、平均繊維径が１μｍ以下のガラス繊維を主材料とする厚さが０．４〜３ｍｍ程度の湿式不織布である。
【００２１】
ＡＧＭセパレータ等のガラス繊維を主材料として、３ｍｍ／枚以上の厚さを有する吸液性マット３’を得ることは難しい。従って、ＡＧＭセパレータ等のガラス繊維を主材料とする吸液性マット３’を用いて３ｍｍ以上の厚さを出すためには、吸液性マット３’を積層して用いることが必要である。しかし、短冊状にカットした吸液性マット３’を重ねて用いると散けやすくなるため取り扱いが難しい。これに対して、本実施形態においては、一枚の吸液性マット３’をジャバラ状に折り畳み、これを櫛形状になるよう切り抜くことにより吸液性部材３を作製しているので、吸液性マット３’としてＡＧＭセパレータ等のガラス繊維を主材料とするものを用いても散けにくく、かつ充分な厚さを有する肉厚な吸液性部材３を作製することができる。
【００２２】
ＡＧＭセパレータのなかでもとりわけ、平均繊維径が０．１〜１μｍで、平均孔径が１〜１０μｍであるものが好適に用いられる。吸液性マット３’としてＡＧＭセパレータを用いた場合、切り抜いた残部は回収して溶融することにより再利用することができる。
【００２３】
吸液性部材３を構成する吸液性マット３’とセパレータＳとは略同じ平均孔径を有することが好ましい。平均孔径が略同じであれば、保水率も略同程度であるが、吸液性部材３の平均孔径がセパレータＳの平均孔径より大きいと、セパレータＳに電解液を吸われてしまい、負極ストラップ２１ｂ及び負極板２１の耳部２１ａを充分に湿らすことができない。一方、吸液性部材３の平均孔径がセパレータＳの平均孔径より小さいと、セパレータＳから過剰に電解液を吸ってしまい、電池１の性能低下をもたらすことがある。吸液性部材３を構成する吸液性マット３’とセパレータＳとして、同じＡＧＭセパレータを用いることにより、容易に平均孔径を揃えることができる。
【００２４】
吸液性部材３の歯部３２の凸部の幅寸法Ａは負極板２１の耳部２１ａ間の間隙の幅寸法Ｂと同じ大きさであってもよいが、ＡＧＭセパレータはその空隙の８０％まで吸液すると表面張力により一旦縮むという性質を有する。このため、吸液性マット３’としてＡＧＭセパレータを用いて吸液性部材３を構成した場合に、吸液途中で吸液性部材３が一旦縮んでも、吸液性部材３と負極板２１の耳部２１ａとの密着を担保するためには、吸液性部材３の歯部３２の凸部の幅寸法Ａは、負極板２１の耳部２１ａ間の間隙の幅寸法Ｂの１．０〜１．３倍であることが好ましい。なお、同様のことが、吸液性部材３の歯部３２の凸部の高さ寸法Ｃと、負極板２１の耳部２１ａの高さ（長さ）寸法Ｄとの関係にも言え、吸液性部材３と負極ストラップ２１ｂとの密着を担保するためには、吸液性部材３の歯部３２の凸部の高さ寸法Ｃは、負極板２１の耳部２１ａの高さ（長さ）寸法Ｄの１．０〜１．３倍であることが好ましい。
【００２５】
このように構成した本実施形態によれば、吸液性部材３は柔軟性を有する吸液性マット３’を折り畳むことにより形成されているので、その歯部３２を負極板２１の耳部２１ａの間に挿入して、負極ストラップ２１ｂの下面、負極板２１の耳部２１ａの側面及びセパレータＳの上面と密着させるために、高い寸法精度は要求されない。従って、本実施形態によれば、セパレータＳから電解液を吸収した吸液性部材３を負極板２１の耳部２１ａ及び負極ストラップ２１ｂに確実に密着させ、負極板２１の耳部２１ａ及び負極ストラップ２１ｂを充分に湿らせることができるので、これらの腐食を良好に防止することができる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００２７】
例えば、吸液性部材３は、図６や図７に示すように、予め歯部３２間の間隙に相当する部分を切り抜いた吸液性マット３’を作製し、これをジャバラ状に折り畳むことによって形成してもよい。
【００２８】
本発明は、その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてもよく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００３０】
下記（１）に示すような構成を有する電池について、４０セル分のエレメントを組み立てた。このうち２０セルは、ＡＧＭセパレータ（平均孔径：８μｍ、繊維径：０．８μｍ）からなる吸液性部材の歯部を負極板の耳部間に挿入した構造の電池（構成Ａという。）を完成させ、残る２０セルは前記吸液性部材なしで電池（構成Ｂという。）を完成させた。
【００３１】
（１）電池構成
１０ＨＲ容量；２００Ａｈ
正極板８枚；格子合金はＰｂ−０．０６％Ｃａ−１．０％Ｓｎ
負極板９枚；格子合金はＰｂ−０．１０％Ｃａ−１．５％Ｓｎ
ストラップ合金；Ｐｂ−３％Ｓｎ
電解液比重；１．３０ｓ．ｇ．
【００３２】
構成Ａの電池に設けた吸液性部材は、図７に示すように予め切り抜いたＡＧＭセパレータをジャバラ状に折り畳んだものである。図２を参照して試験方法を説明すると、まず、耳部間の間隙の幅寸法Ｂ（ＭＳＥ２００での実寸は８．７ｍｍ）に対する、吸液性部材の歯部の凸部の幅寸法Ａを検討するため、Ａ÷Ｂの割合を０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４に設定し、各吸液性部材を作製した。
【００３３】
作製した各吸液性部材を極板群に装着し、当該吸液性部材を比重１．３０の希硫酸で浸潤させたところ、Ａ÷Ｂの割合が０．９である吸液性部材を装着した負極板の耳部は、一部湿潤しないところが見られた。Ａ÷Ｂの割合が１．０〜１．３である吸液性部材は、問題なく負極板の耳部間に装着でき、耳部も湿っていたが、Ａ÷Ｂの割合が１．４である吸液性部材は、歯部の凸部が負極板の耳部間にうまく入らなかった。このため、歯部の凸部の幅寸法Ａが、負極板の耳部間の間隙の幅寸法Ｂの１．１倍になるように吸液性部材を作製した。同様に、寸法Ｄも寸法Ｃの１．１倍になるようにした。
【００３４】
二種類の電池を完成したのち、それぞれを直列に接続して組電池を作製し、６０℃気相中で加速寿命試験を１３ヶ月間行った後、電池を解体して負極ストラップと負極板の耳部の付け根部分（各１８０か所）が腐食し破断していないかを観察した。
【００３５】
その結果、構成Ａの電池は破断が０箇所であったのに対し、構成Ｂの電池では、６０箇所が腐食により破断していた。この結果から、負極板の耳部及びストラップにその歯部が密着するように吸液性部材を設けることは、負極板の耳部やストラップの腐食を防止するために極めて有効であることが分かった。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・鉛蓄電池
２・・・極板群
２１・・・負極板
２１ａ・・・負極板の耳部
２１ｂ・・・負極ストラップ
２２・・・正極板
３・・・吸液性部材
３’・・・吸液性マット
Ｓ・・・セパレータ
【図１】
2014072155.tif 000003
【図２】
2014072155.tif 000004
【図３】
2014072155.tif 000005
【図４】
2014072155.tif 000006
【図５】
2014072155.tif 000007
【図６】
2014072155.tif 000008
【図７】
2014072155.tif 000009