(57)【要約】【課題】極板の耳部の基端側部分のデンドライトショートの発生を抑制することができる密閉型鉛蓄電池を提供する。【解決手段】電槽２と、一側に耳部５が形成されている正及び負の極板４がセパレータ７を挟んで交互に積層され同一極性の各極板４の耳部５がストラップ８に接続されて構成され、電槽２内に圧縮状態で収容される極板群３とを備えた密閉型鉛蓄電池１である。セパレータ７は、各極板４，４間に挟まれる部分において耳部５が形成されている極板４の側と同じ側の部分のうち少なくとも極板４の耳部５の基端側部分と対向する部分に、セパレータ７の密度がそのセパレータ７の他の部分７ｂよりも高密度に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電槽と、一側に耳部が形成されている正及び負の極板がセパレータを挟んで交互に積層され同一極性の各極板の耳部がストラップに接続されて構成され、前記電槽内に圧縮状態で収容される極板群と、を備え、
前記セパレータは、各極板間に挟まれる部分において前記耳部が形成されている前記極板の側と同じ側の部分のうち少なくとも前記極板の前記耳部の基端側部分と対向する部分に、セパレータの密度がそのセパレータの他の部分よりも高密度に形成されていることを特徴とする密閉型鉛蓄電池。
【請求項２】
前記セパレータはガラス繊維マットをセパレータ形成部材とし、前記ガラス繊維マットは、一様な厚みのベース部とこのベース部よりも厚みのある増厚部とを有して構成され、前記増厚部が前記ベース部よりも高圧縮に各極板間に挟まれて前記セパレータが高密度に形成されることを特徴とする請求項１に記載の密閉型鉛蓄電池。
【請求項３】
前記ガラス繊維マットの増厚部は、一様な厚みのガラス繊維マットが折り重ねられて形成されることを特徴とする請求項２に記載の密閉型鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型鉛蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電槽と、一側に耳部が形成されている正及び負の極板がセパレータを挟んで交互に積層され同一極性の各極板の耳部がストラップに接続されて構成され、前記電槽内に圧縮状態で収容される極板群と、を備えた密閉型鉛蓄電池において、電池性能の向上が試みられている。例えば、特許文献１には、リテーナ（セパレータ）を負極ストラップに接触させる程に延ばして耳部を被覆する被覆部をリテーナと一体的に設けて、充電の際に正極側から発生する酸素ガスによる負極板の耳部の異常腐食を抑制することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６２１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の密閉型鉛蓄電池は主に長寿命化の観点からの電池性能の向上であり、さらに充電受け入れ性能の観点からの電池性能の向上も望まれている。かかる電池性能の向上のために、極板を薄くして枚数を多くしさらに活物質を極限まで詰め込むなどの手法が一般的であるが、鉛蓄電池は正・負極板間の距離が狭く高温での使用や放電放置によってデンドライトショートが発生し易くなるのでその対策が必要である。密閉型鉛蓄電池は液式のものよりも電解液量が少ないため、硫酸分も少なくなり、デンドライトショートの危険性が高い。また、密閉型鉛蓄電池は極板群の各極板の耳部がＣＯＳ（キャスト・オン・ストラップ）により一体に溶接されると同時にストラップ、又はストラップ及び極柱が形成されているが、群挿入とＣＯＳによって耳部の先端側から基端側にかけて正・負極板間の距離がさらに縮まる。なお、耳部の基端側部分は極板を構成する格子基板の上格子部分である。格子基板は、太い格子から形成される外格子と、細い格子から形成される中格子から構成されるが、この上格子部分は外格子の上部を示し、この上格子部分は電気の集電部分であり鉛の溶解析出反応が活発であるため、極板の耳部の基端側部分ではデンドライトショートが発生し易いという問題点があった。
【０００５】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、極板の耳部の基端側部分のデンドライトショートの発生を抑制することができる密閉型鉛蓄電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の密閉型鉛蓄電池は、電槽と、一側に耳部が形成されている正及び負の極板がセパレータを挟んで交互に積層され同一極性の各極板の耳部がストラップに接続されて構成され、前記電槽内に圧縮状態で収容される極板群と、を備え、前記セパレータは、各極板間に挟まれる部分において前記耳部が形成されている前記極板の側と同じ側の部分のうち少なくとも前記極板の前記耳部の基端側部分と対向する部分に、セパレータの密度がそのセパレータの他の部分よりも高密度に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、極板の耳部の基端側部分のデンドライトショートの発生を抑制することができる。
この密閉型鉛蓄電池においては、前記セパレータはガラス繊維マットをセパレータ形成部材とし、前記ガラス繊維マットは、一様な厚みのベース部とこのベース部よりも厚みのある増厚部とを有して構成され、前記増厚部が前記ベース部よりも高圧縮に各極板間に挟まれて前記セパレータが高密度に形成されることが好ましい。
この構成によれば、前記セパレータの高密度部分を簡単に形成することができる。
また、この密閉型鉛蓄電池においては、前記ガラス繊維マットの増厚部は、一様な厚みのガラス繊維マットが折り重ねられて形成されることが好ましい。
この構成によれば、セパレータ形成部材として従来から使用されているガラス繊維マットをそのまま利用することができ、低コストで増厚部を形成することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、極板の耳部の基端側部分のデンドライトショートの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の密閉型鉛蓄電池の、蓋が施される前の状態の一実施形態を示した断面図である。
【図２】図１の密閉型鉛蓄電池の極板群の構成の概要を示した側面図である。
【図３】図１の密閉型鉛蓄電池の極板群のセパレータに使用されるセパレータ形成部材の斜視図である。
【図４】セパレータ形成部材の別の実施形態を示した斜視図である。
【図５】図１の密閉型鉛蓄電池の極板群の一構成部材の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の密閉型鉛蓄電池の、蓋が施される前の状態の一実施形態を示した断面図である。図２は、図１の密閉型鉛蓄電池の極板群の構成の概要を示した側面図である。
【００１０】
図１に示すように、密閉型鉛蓄電池１は、合成樹脂製の電槽２と、電槽２内に圧縮（圧迫）状態で収容される極板群３と、を備える。
【００１１】
極板群３は、一側に耳部５が形成されている正及び負の極板４とセパレータ７とストラップ８とを有し、正及び負の極板４がセパレータ７を挟んで交互に積層され同一極性の各極板４の耳部５が一体に接続されて成るストラップ８とで構成されている。
【００１２】
より詳細には、図１において、正極板４ａは、上側の左寄りの部分に、上方に突出する耳部５ａを有しており、各正極板４ａの耳部５ａが互いに対向するように紙面貫通方向に複数枚配置されている。負極板は４ｂ、上側の右寄りの部分に、上方に突出する耳部５ｂを有しており、各負極板４ｂの耳部５ｂが互いに対向するように紙面貫通方向に複数枚配置されている。正極板４ａ及び負極板４ｂはそれぞれ、鉛を主成分とする格子基板にそれぞれ正・負極活物質ペーストが充填されて形成される。図２に示すように、格子基板の上格子６に、上方に突出する突出部が形成され、この突出部が極板４の耳部５を構成する。
【００１３】
極板群３の同一極性の各極板４の耳部５がＣＯＳ（キャスト・オン・ストラップ）により一体に溶接されると同時にストラップ８を形成している。ストラップ８は正極ストラップ８ａと負極ストラップ８ｂとを有し、各ストラップ８は極板４の積層方向（図１では紙面貫通方向）に延び、各正極板４ａの耳部５ａが正極ストラップ８ａに接続され、各負極板４ｂの耳部５ｂが負極ストラップ８ｂに接続されている。正極ストラップ８ａには正極柱９ａが設けられており、負極ストラップ８ｂには負極柱９ｂが設けられている。なお、密閉型鉛蓄電池１は単セル構造とされ極柱が接続されているが、複数のセルを有した構造とすることもできる。単セル構造でなければ必ずしも極柱は接続されない。
【００１４】
セパレータ７は、多孔質部材をセパレータ形成部材とし、電解液を吸収し保持すると共に正極板４ａと負極板４ｂとの短絡を防止する。本実施形態では、高密度に形成されている部分７ａを一部に有した構成とされている。すなわち、セパレータ７は、各極板４，４間に挟まれる部分において耳部５が形成されている極板４の側と同じ側の部分のうち少なくとも極板４の耳部５の基端側部分と対向する部分に、セパレータ７の密度がそのセパレータ７の他の部分７ｂよりも高密度に形成されている。ここで、「密度」とは、かさ密度をいう。「他の部分７ｂ」とは、高密度に形成されている部分７ａ以外のセパレータ７の部分を指す。セパレータ７は高密度に形成されている部分７ａも他の部分７ｂも同一素材の多孔質部材で形成されている。したがって、「高密度に形成されている」とは、かさ密度が高くなって緻密度が高く空隙率が小さくなっていることを意図する。
【００１５】
セパレータ形成部材である多孔質部材としては、従来、密閉型鉛蓄電池のセパレータとして用いられているものを採用することができる。例えば、ガラス繊維を主体とする繊維がマット状に形成されているガラス繊維マットを挙げることができる。このようなガラス繊維マットを用いたセパレータはＡＧＭ（Absorbed Glass Mat：吸収性ガラスマット）セパレータとも呼ばれている。ガラス繊維マット以外の素材としては、多孔質の合成樹脂等を挙げることができる。
【００１６】
セパレータ７において高密度に形成されている部分７ａは、極板４の耳部５の基端側部分と対向する部分である。耳部５の基端側部分は、格子基板の上格子６において突出部が形成されている部分（耳部５と上格子６との境界部）又はさらにその周辺を含んだ部分である。したがって、セパレータ７において高密度に形成されている部分７ａは、格子基板の上格子６において突出部が形成されている部分又はさらにその周辺を含んだ部分に対向する部分である。図１では、極板４の耳部５の基端側部分と対向する部分が符号Ａで示されている。
【００１７】
高密度に形成されている部分７ａは、各極板間４，４に挟まれる部分において耳部５が形成されている極板４の側と同じ側の部分全体にわたっていてもよい。図１では、符号Ａと符号Ｂで示された部分が高密度に形成されている部分７ａであり、各極板４，４間に挟まれるセパレータ７の上側の部分が幅方向（紙面左右方向）全長にわたって高密度に形成されている。このような高密度に形成されている部分７ａは、セパレータ７の上端から高さ方向（図１では紙面上下方向）中程の位置まで形成されていてもよい。
【００１８】
セパレータ７の他の部分７ｂの密度は、従来の密閉型鉛蓄電池のセパレータと同程度の密度とされる。したがって、セパレータ７において高密度に形成されている部分７ａの密度は、従来の密閉型鉛蓄電池のセパレータよりも高い密度とされる。高密度に形成されている部分７ａの密度の上限値は、製造上及び電解液の保持量の観点から、他の部分７ｂの密度の２倍と設定することができる。なお、従来から密閉型鉛蓄電池においてセパレータ形成部材として使用されているガラス繊維マットは、繊維密度０．１２〜０．１９ｇ／ｃｍ３である。
【００１９】
高密度に形成されている部分７ａは、同一素材で形成されている他の部分７ｂに比べて緻密度が高く孔隙率が小さいため、極板４の耳部５の基端側部分のデンドライトショートの発生を抑制することができる。セパレータ７の他の部分７ｂは、従来の鉛蓄電池のセパレータと同程度の密度とされているので、電解液を十分に保持することができ放電容量やサイクル寿命等の電池性能を確保することができる。
【００２０】
本実施形態の密閉型鉛蓄電池１は、例えば次のようにして得ることができる。以下にガラス繊維マットをセパレータ形成部材とした密閉型鉛蓄電池について説明する。
【００２１】
まず、図３に示すように、セパレータ形成部材１０として、一様な厚みのベース部１２とこのベース部１２よりも厚みのある増厚部１１とを有して構成されるガラス繊維マット１０ａを準備する。このガラス繊維マット１０ａは、長尺であり、長手方向両側の端部が厚肉とされている。厚肉の部分が増厚部１１であり、それ以外の薄肉の部分がベース部１２である。ベース部１２は、密閉型鉛蓄電池においてセパレータ形成部材として従来から使用されているガラス繊維マットと同程度の目付量（繊維密度）とされている。なお、増厚部１１は、ベース部１２よりも大きな繊維密度とすることで形成することができる。この増厚部１１に対して、極板群３の形成前に、ベース部１２と同程度の厚みとなるように加圧圧着を行うこともできる。
なお、増厚部１１の厚みは、極板群の電槽への挿入性が低下するため、ベース部１２の厚みの１．５〜２倍程度とすることが好ましい。
【００２２】
増厚部１１をより簡便に形成するために、図４に示すように、従来から使用されている一様な厚みのガラス繊維マット１０ａの長手方向両側の端部を折り返しその折り返した部分を重ね合わせて増厚部１１を形成することが好ましい。従来から使用されているガラス繊維マットを細長形状に裁断したガラス繊維マット片を別途用意し、このガラス繊維マット片を従来から使用されている一様な厚みのガラス繊維マットの長手方向両側の端部に重ね合わせて増厚部を形成するようにしてもよい。これらの方法は、セパレータ形成部材として従来から使用されているガラス繊維マットを利用することができるので低コストである。ガラス繊維マット１０ａを重ね合わせた後はその重ね合わせた部分を圧着や接着などによって一体的に形成することもできる。
【００２３】
次いで、図５に示すように、上記のようにして準備されたガラス繊維マット１０ａを増厚部１１が外側に来るように二つ折りにして極板４の下端から包むようにして極板４の両側面に配設する。ガラス繊維マット１０ａの増厚部１１は耳部５の基端側部分を含む極板４の上側部分に対向する位置に配置される。こうして極板群３の一構成部材を得る。図５では、増厚部１１が外側に来るように二つ折りにしているが、この増厚部１１が内側に来るように二つ折りにすることもできる。また、この実施形態では、長手方向両側の端部が増厚部１１とされたガラス繊維マット１０ａを二つ折りにして極板４を包む形態としているが、一端部が増厚部とされたリーフ状のガラス繊維マット２枚の間に極板４を挟む形態とすることもできる。なお、二つ折りにしたガラス繊維マット１０ａの中には、正極板若しくは負極板のいずれかが収納される。
最終的には、正及び負の極板４をガラス繊維マット１０ａを介して交互に積層し、同一極性の各極板４の耳部５を一体に接続してストラップ８を形成して図２に示すような極板群３を形成する。
【００２４】
次いで、極板群を積層方向に所定の圧力で圧縮（圧迫）した状態で電槽内に収納する。図１はこの状態の密閉型鉛蓄電池を示したものである。ガラス繊維マットの増厚部はベース部よりも厚みがあることから、圧縮（圧迫）状態にある極板群において増厚部はベース部よりも高圧縮に各極板間に挟まれることになる。圧縮（圧迫）された増厚部はベース部よりも高密度に形成され、この部分が密閉型鉛蓄電池のセパレータにおいて高密度に形成されている部分を構成する。ガラス繊維マットのベース部は、密閉型鉛蓄電池のセパレータにおいて他の部分を構成する。この場合、増厚部を事前に加圧圧着する必要がないため、この工程を省くことができる。一方、極板群形成前にガラス繊維マットの増厚部に対してベース部と同程度の厚みとなるように加圧圧着を行っている場合には、極板群を電槽内に収納する際に増厚部にはベース部よりも高い圧迫が加わることはなく、極板群の電槽へ群挿入性を向上させることができる。
【００２５】
次いで、蓋を溶着又は接着により電槽に取り付ける。その後、蓋に設けられた開口部から所定の濃度の希硫酸電解液を電槽内に注液し、電槽化成を行い、前記開口部に弁を覆い被せて密閉型鉛蓄電池を得る。
【００２６】
以上のようにして得られた密閉型鉛蓄電池のセパレータは、各極板間に挟まれる部分において耳部が形成されている極板の側と同じ側の部分のうち少なくとも極板の耳部の基端側部分と対向する部分に、セパレータの密度がそのセパレータの他の部分よりも高密度に形成されているため、極板の耳部の基端側部分のデンドライトショートの発生を抑制することができる。
【００２７】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、セパレータを極板の耳部を覆うような形状及び大きさとすることができる。これによって負極板の耳部の異常腐食を抑えることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  密閉型鉛蓄電池
２  電槽
３  極板群
４  極板
５  耳部
７  セパレータ
７ａ  高密度に形成されている部分
７ｂ  他の部分（高密度に形成されている部分以外の部分）
８  ストラップ
１０  セパレータ形成部材
１０ａ  ガラス繊維マット
１１  増厚部
１２  ベース部
【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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