(57)【要約】      （修正有）【課題】使用時に放電容量が大きく、充電されやすい即用式鉛蓄電池の製造方法を提供する。【解決手段】未化成のクラッド式正極板と、未化成の袋セパレータ入り負極板とを積層した後に耳部を溶接して極板群を製造し、極板群を電槽に挿入し、蓋を溶着して鉛蓄電池を組み立て、電槽内に電解液を注入して電槽化成をする。電槽化成後に電解液注入口１１から鉛蓄電池の内部に、圧縮された新しい空気１６をアタッチメント１の送出口１２から供給し、すでに内部に充満していた空気と電解液との混合物を押し出すことによって置換する。空気と希硫酸電解液１７との混合物は、アタッチメントの排出口から排出されて、排気チューブ４を通り、希硫酸電解液１７は気−液分離槽１９で回収される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未化成のクラッド式正極板と、未化成の負極板とを積層した後に耳部を溶接して極板群を製造し、該極板群を電槽に挿入して鉛蓄電池を組み立て、電解液を注入して電槽化成をし、その後に電解液を抜き取って製造をする即用式鉛蓄電池の製造方法であって、
前記即用式鉛蓄電池は、前記電槽化成後に電解液注入口に送出口と排出口とを備えたアタッチメントを取り付けて倒立させた状態とし、前記送出口から圧縮された空気を前記即用式鉛蓄電池の内部に供給し、前記即用式鉛蓄電池の内部に、すでに充満している空気と前記電解液との混合物とを置換し、前記排出口から前記混合物を回収することによって、前記即用式鉛蓄電池の内部の前記電解液を抜き取ることを特徴とする即用式鉛蓄電池の製造方法。
【請求項２】
前記排出口の位置を、前記送出口の位置よりも低い位置にして、前記電解液を抜き取ることを特徴とする請求項１記載の即用式鉛蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、即用式鉛蓄電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動車や電動式フォークリフトには、図２に示されるような鉛蓄電池18が多数個、直列に接続されて使用をされている。すなわち、クラッド式正極板21と、ペースト式で周囲を袋セパレータで覆われている袋セパレータ入り負極板22とを積層し、それぞれの耳部9を溶接して極板群29とし、樹脂製の電槽30に挿入して蓋27をつけ、電槽化成をして鉛蓄電池18を製造している。
【０００３】
これらの鉛蓄電池18には、運搬や保管を容易にするために電槽化成をした後に、内部の希硫酸電解液を抜き取る作業をしている。そして、電解液が抜き取られた状態で市場に流通させ、後日、使用時に希硫酸電解液を電解液注入口11から電槽30内に注液し、電解液栓10をねじ込み、必要に応じて補充電をすることによって、その使用を可能とする即用式鉛蓄電池が販売されている。なお、電解液栓10は、使用中に電解液中の水分が蒸発等によって失われた場合に、随時、取り外しができ、電解液注入口11から水を補給できる構造になっている。
そして、多数個の直列に接続されて使用されている鉛蓄電池のいずれかが寿命となった場合には、その鉛蓄電池の代替・交換が容易であり、交換品は即用性を備えていることが望ましい。したがって、これらの用途に用いられている即用式の鉛蓄電池には、電解液を電解液注入口11から電槽内に注液することによって、短時間にその使用が可能とできることが強く要求されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０４２８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した方式で製造をしていた従来の即用式の鉛蓄電池は、使用直後の充電が入りにくく、放電がされにくいという問題点があった。そして、この傾向は、電解液が十分に抜き取られなかったり、即用式鉛蓄電池を製造してから使用をするまでの間に、長期間にわたって放置されたり、高温な雰囲気中に放置されたような場合に著しいことも知られている。
【０００６】
この原因としては、主に内部に残留した希硫酸電解液と負極活物質とが反応をして、不活性な硫酸鉛などの鉛化合物の層が生成されるためであると考えられている。なお、前記した不活性な鉛化合物は、即用式鉛蓄電池内部の電解液量や水分量を減らすことによって、その生成量を押さえられることも知られている。
【０００７】
そこで、特開平９−１９０８３４号公報では、即用式鉛蓄電池の内部に吸湿性の塩をあらかじめ添加しておく手法が開示されている。しかしながら、この方法を用いると即用式鉛蓄電池の製造工程が複雑になることや、製造コストが高くなるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、一定期間の放置をした後に、電解液の注入した場合においても、使用直後の充電特性や放電特性が良好であり、且つ、製造時の作業性に優れた即用式鉛蓄電池の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明では鉛蓄電池の電槽化成をした後に、電解液注入口に送出口と排出口とを備えたアタッチメントを取り付けて倒立させた状態とする。電解液注入口から即用式鉛蓄電池の内部に、圧縮された空気をアタッチメントの送出口から供給し、その内部にすでに充満していた空気と電解液との混合物を押し出す。そして、アタッチメントの排出口から前記混合物を回収するようにした。
【００１０】
すなわち、請求項１の発明では、未化成のクラッド式正極板と、未化成の負極板とを積層した後に耳部を溶接して極板群を製造し、該極板群を電槽に挿入して鉛蓄電池を組み立て、電解液を注入して電槽化成をし、その後に電解液を抜き取って製造をする即用式鉛蓄電池の製造方法であって、前記即用式鉛蓄電池は、前記電槽化成後に電解液注入口に送出口と排出口とを備えたアタッチメントを取り付けて倒立させた状態とし、前記送出口から圧縮された空気を前記即用式鉛蓄電池の内部に供給し、前記即用式鉛蓄電池の内部に、すでに充満している空気と前記電解液との混合物とを置換し、前記排出口から前記混合物を回収することによって、前記即用式鉛蓄電池の内部の前記電解液を抜き取ることを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記排出口の位置を、前記送出口の位置よりも低い位置にして、前記電解液を抜き取ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を用いると、高温の雰囲気中で長期間の放置をされたような場合でも、使用時において放電容量が大きく、且つ、充電がされやすい即用式鉛蓄電池を提供することができる。
【実施例】
【００１３】
以下に本発明の実施例について、図１〜４を用いて詳細に説明をする。すなわち、電動式フォークリフト等に用いられている、公称容量が２Ｖ−２５０Ａｈのクラッド式鉛蓄電池を、後述する本発明に係わる方式で製造をして、従来の方式で製造をした電池との比較実験をした。
１．即用式鉛蓄電池の製造
（実施例）
図２、３に示されるように、未化成のクラッド式正極板21と、周囲をポリエチレン製の袋セパレータで覆われているペースト式で未化成の袋セパレータ入り負極板22とを積層し、耳部9の部分をバーナ溶接をして一体化して極板群29を製造する。なお、前記したクラッド式正極板21、袋セパレータ入り負極板22等は、従来から使用をしているものである。
【００１４】
製造した前記極板群をポリプロピレン製の電槽30に挿入し、該電槽30に蓋27を熱溶着法により溶着して鉛蓄電池18を組み立てた後、蓋27の電解液注入口11から比重が１．２８（２０℃）の希硫酸電解液を注液し、荷電量として公称容量の２５０％で、２４時間の充電をして電槽化成をした。
【００１５】
本発明に係わる即用式鉛蓄電池の製造方法では、電槽化成をした後に、図１及び図４に示すような装置を用いることによって、短時間で鉛蓄電池18内部の希硫酸電解液17を、十分に抜き取ることができることを特徴としている。
【００１６】
すなわち、電槽化成をした鉛蓄電池18は、図４に示すように、蓋27に形成された電解液注入口11に、送出口12と排出口13とを備えたアタッチメント1をねじ込んで取り付けた後に、倒立をさせた状態にする。なお、アタッチメント1上部の電解液注入口11との接触部分には、ゴムパッキン14を取付けることによって、鉛蓄電池18の内部の希硫酸電解液17が外部に漏れないようにした。
【００１７】
次に、アタッチメント1の送出口12から鉛蓄電池18の内部に圧縮された空気16を送出する。そして、圧縮された新しい空気16と、すでに鉛蓄電池18の内部に充満している空気16と希硫酸電解液17の混合物とを置換した後に、アタッチメント1の排出口13から、空気16と希硫酸電解液17の混合物を排出して希硫酸電解液17を抜き取るようにした。なお、鉛蓄電池18を固定し、倒立させるのに必要な冶具等は、従来から使用されていた冶具をそのまま使用をすることができる。
【００１８】
ここで、図４に示すように、使用時において、アタッチメント1の排出口13の位置を、送出口12の位置よりも低い位置にするようにした。排出口13の高さと、送出口12の高さとを、このような位置関係にすることによって、倒立させた鉛蓄電池18の蓋27の底部に位置する電解液をより完全に、外部に排出をすることができる。
【００１９】
図１に示すように、大気中の空気16は、コンプレッサ20を用いて加圧・圧縮され、送風チューブ3を通り、アタッチメント1の送出口12から鉛蓄電池18の内部に供給される。そして、鉛蓄電池18の内部に新たに供給された空気は、すでに充満している鉛蓄電池18の内部の空気16と希硫酸電解液17との混合物とを置換して外部に押し出すようにした。押し出された空気16と希硫酸電解液17との混合物は、再びアタッチメント1の排出口13を介して排出されて、排気チューブ4、気−液分離槽19で希硫酸電解液17と空気16とに分離されて、空気16のみが大気中に放出される。
【００２０】
本発明を用いると、鉛蓄電池18の内部の希硫酸電解液17は、気−液分離槽19で回収がされるために、後述する自然落下をさせて回収する従来の手法に比べて、希硫酸電解液17が周囲に飛び散ることもない。そして、気−液分離槽19で回収された希硫酸電解液17は、再び、電槽化成等に使用をすることができる。
【００２１】
また、後述する従来の手法を用いた場合には、約１時間かかっていた希硫酸電解液17を抜き取る作業が、本発明を用いることによって、約８分間で終了することができる。したがって、鉛蓄電池18を固定し、倒立させるのに必要な冶具等の数を少なくすることができるために、製造設備全体としてもコンパクトにすることができる。
【００２２】
加えて、本発明を用いることによって、鉛蓄電池18の内部の極板群29などに付着している希硫酸電解液17を、圧縮空気を当てることによって、従来に比べて多量に抜き取ることができる。したがって、製造工程における作業性を向上させることができるとともに、後述するように長期間の放置がされたような場合でも、内部に残留した希硫酸電解液17と負極活物質とが反応して、不活性な硫酸鉛などの鉛化合物の層が生成される現象を少なくすることができる。
【００２３】
希硫酸電解液17の抜き取った後の鉛蓄電池18は、倒立状態から正立状態にもどす。そして、正立状態で、蓋27に形成した電解液注入口11に電解液栓10をねじ込んで密封し、内部の極板群29等が外気から遮断されるようにして、２Ｖ−２５０Ａｈ（公称容量）の即用式クラッド式鉛蓄電池を製造した。
【００２４】
（比較例）
比較例として、従来からの方法を用いて即用式鉛蓄電池を製造した（図３）。
すなわち、実施例と同様の手法で鉛蓄電池18を組み立てた後に電槽化成をする。そして、電槽化成をした鉛蓄電池18は、倒立させた状態で、電解液注入口11から鉛蓄電池18の内部の希硫酸電解液17を自然落下させる手法を用いて抜き取る作業をした。この手法では、鉛蓄電池18の希硫酸電解液17を抜き取る作業時間を約１時間とした。したがって、作業時間が長くかかるため、鉛蓄電池18を固定し、倒立させるのに必要な多数の冶具等を必要とし、製造設備全体も大きなものであった。
【００２５】
希硫酸電解液17を抜き取った後の鉛蓄電池18は、倒立状態から正立状態にする。
そして、正立状態にしてから、蓋27に形成した電解液注入口11に電解液栓10をねじ込んで密封し、内部の極板群29が外気から遮断されるようにして、２Ｖ−２５０Ａｈ（公称容量）の即用式クラッド式鉛蓄電池を製造した。
２．即用式鉛蓄電池の試験
上記した手法で製造をした２種類の即用式鉛蓄電池は、加速試験として周囲温度が約５０℃で１ヶ月間の放置をする。次に、約２５℃の室温でさらに２ヶ月間の放置をして、製造をしてから計３ヶ月を経過した後に以下の試験をした。
【００２６】
すなわち、上述した製造後３ヶ月を経過した２種類の即用式クラッド式鉛蓄電池は、電解液栓10を取り外し、電解液注入口11の部分から比重が１．２８（２０℃）の希硫酸電解液を注液した。次に、室温（約２５℃）で０．０５ＣＡ（１４Ａ）の定電流で２４時間の補充電をする。そして、一部の電池は解体して、充電直後の正極活物質中及び負極活物質中に含まれる硫酸鉛量を測定した。また、残りの電池は、室温（約２５℃）で、０．２ＣＡ（５６Ａ）の定電流で放電をして放電容量（Ａｈ）を測定した。
上記した手法で実験をした結果を表１に示す。表１より、本発明に係わる即用式鉛蓄電池は比較例に比べて使用直後の放電容量が大きく、優れていることがわかる。また、充電状態の活物質を比較をしても、本発明に係わる即用式鉛蓄電池は、比較例に比べて正極活物質中の硫酸鉛量が若干少なく、負極活物質中の硫酸鉛量は大幅に少ない。すなわち、本発明に係わる実施例の鉛蓄電池は充電がされやすいことがわかる。
【００２７】
これらの結果の詳細な理由は定かではないが、本発明を用いると、電槽化成後に十分な量の希硫酸電解液17を内部から抜き取ることができるために、電解液と充電状態の正極活物質や負極活物質とが反応をして、硫酸鉛を形成する残留硫酸量を低減できているためと考えられる。
【００２８】
なお、本実施例では、１ヶ月間の加熱放置時の温度として５０℃で行っているが、４０〜６０℃の温度でもほぼ同様の良好な結果が得られた。また、上記した実施例ではクラッド式正極板を用いたフォークリフト用鉛蓄電池について示したが、ペースト式正極板を用いた即用式の自動車用鉛蓄電池などについても同様に用いることができる。
【００２９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係わる即用式鉛蓄電池の製造方法の概略図である。
【図２】フォークリフト用鉛蓄電池の概略図である。
【図３】即用式鉛蓄電池の製造工程の概略図である。
【図４】本発明に係わるアタッチメントと蓋との装着部分の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：アタッチメント、３：送風チューブ、４：排気チューブ、９：耳部、１０：電解液栓、
１１：電解液注液口、１２：送出口、１３：排出口、１４：ゴムパッキン、１５：ネジ部
１６：空気、１７：希硫酸電解液、１８：鉛蓄電池、１９：気−液分離槽、
２０：コンプレッサ、２１：クラッド式正極板、２２：袋セパレータ入り負極板、
２３：正極ストラップ、２４：負極ストラップ、２５：正極端子、２６：負極端子、
２７：蓋、２８：鉛蓄電池、２９：極板群、３０：電槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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