(57)【要約】      （修正有）【課題】鉛蓄電池内部での静電気放電火花の発生を抑制することにより、安全性に優れた鉛蓄電池を提供する。【解決手段】電槽２と蓋３が熱溶着により接合され、この蓋に設けた注液口３ａに液口栓５が装着された鉛蓄電池１の、注液口に近接した位置に、表面抵抗が少なくとも１０8Ω／ｓｑ．程度以下の導電性を有した層６を形成し、この層を蓋から電槽側面を経由し、電池の下端までは位置する。蓋に帯電した静電気は、この層を介して電池下端に導かれ、使用機器側に放出される。その結果、蓋の静電気帯電が抑制され、水素ガスへの引火を引き起こす放電火花の発生が抑制される。また、蓋にカーボン等の導電性物質を添加することがないため、蓋と電槽との接合強度を低下させることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板、負極板およびセパレータで構成した極板群を収納したポリオレフィン樹脂からなる電槽にポリオレフィン樹脂からなる蓋が熱溶着により接合されており、前記蓋には電解液を注液するための注液口が列状に配置され、前記注液口に液口栓が装着されて外装をなす鉛蓄電池において、前記注液口の列と平行であり、かつ近接した位置から前記電槽側面を経由して、前記電槽下端まで導電性物質層を形成した鉛蓄電池。
【請求項２】
前記導電性物質層は、導電性を有したテープを前記蓋及び前記電槽に貼り付けてな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】
前記導電性物質層は、エマルジョン系粘着剤により前記蓋及び前記電槽に貼り付けてなることを特徴とする請求項２に記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
前記導電性物質層上に、文字及び記号等を表示したことを特徴とする請求項２もしくは３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、鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池の外装構造材料として、ポリオレフィン系の樹脂であるポリプロピレン樹脂、あるいはポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂の共重合体が古くから用いられてきた。これは電解液に希硫酸を使用する必要があるため、耐酸性を有する安価で汎用的な樹脂が求められていたためである。
【０００３】
このようなポリプロピレン樹脂は、熱可塑性樹脂であることから、電槽と蓋とを熱溶着により接合することにより、比較的安価に鉛蓄電池の外装を得ることができる。しかしながら、樹脂組成として極性基を有さないため、疎水性であり、結果として乾燥した布や空気との摩擦によって、電池外装表面に静電気が帯電しやすい。
【０００４】
一方、鉛蓄電池の電解液には水系である希硫酸を使用していることから、鉛蓄電池を充電すると、希硫酸中の水が電気分解により水素ガスと酸素ガスに分解する特性がある。制御弁式鉛蓄電池のような、いわゆる負極吸収式の鉛蓄電池であれば、正極で発生した酸素ガスで負極を酸化させることによって、負極での水素ガス発生を抑制することができる。
【０００５】
しかしながら、通常の開放液式の鉛蓄電池では、極板から酸素ガスと水素ガスが発生し、これらのガスは、電槽内の空間に充満するとともに、その一部は、液口栓に配置した排気口から電池外に放出されることになる。
【０００６】
これらのガスが存在する雰囲気で、静電気等の放電火花や、煙草の火といった着火源が発生すると、電池外部に放出されたガスに引火し、この引火炎が排気口から電池内に伝播し、電池内に滞留したガスに引火し、電池外装を破損させることがあった。
【０００７】
また、特に、静電気が蓋に帯電した場合、電荷が排気口の壁面を伝って電池内に移動した後、電池内で放電火花を発生させることによって、この放電火花が電池内に滞留した水素ガスに引火し、電池外装を破損させることがあった。
【０００８】
電池外部で発生したスパーク等の着火源によって生じた水素ガスの燃焼が、液口栓を通して電池内部に伝播することを抑制するため、特許文献１には、液口栓に多孔質体を配置することが示されている。
【０００９】
また、電池外装への静電気の帯電を抑制するために、特許文献２には、蓋表面に導電性を有した被覆体を配置すること、また特許文献３には、蓋に導電性を有した合成樹脂を用いることが示されている。
【特許文献１】特開２００１−２０２９４３号公報
【特許文献２】特開平４−２６４３５５号公報
【特許文献３】特開昭５５−１３９７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電池外装、特に、液口栓が装着された蓋は、排気口、液口栓と蓋との境界面を通って、電荷が電池内部に移動しやすい、特許文献２のような蓋表面への導電性の被覆体の配置は、電荷が蓋表面で分散されるため、火花放電がある程度まで抑制されるものの、その効果を十分に得るためには、導電性シートの一部を電池端子に接触させ、導電シートの電荷を放出させることが必要であった。
【００１１】
始動用鉛蓄電池においては、電池端子は、蓋を貫通する端子ブッシングが電池内部に収納された極板群と極柱を介して接続されているが、この蓋から突出する端子と導電性シートとを接触させるためには、端子基部に導電性シートを接触するよう蓋と導電性シートとを貼り合わせる必要がある。蓋の導電性シートの貼り付け位置に極めて近接した位置から端子が突出した構造となるため、導電性シートの貼り付け工程の全自動化は極めて困難であった。
【００１２】
また、特許文献３のように、蓋や電槽を導電性樹脂製のものとした場合、蓋と電槽との熱溶着部の接合強度が低下し、鉛蓄電池に衝撃などが加わった際に接合部分が破断しやすくなるという課題があった。
【００１３】
本発明は、これらの従来構成で見られたような、課題を生じることなく、鉛蓄電池内部での静電気放電火花の発生を抑制することにより、安全性に優れた鉛蓄電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記した課題を解決するために、本発明は、正極板、負極板およびセパレータで構成した極板群を収納したポリオレフィン樹脂からなる電槽にポリオレフィン樹脂からなる蓋が熱溶着により接合されており、前記蓋には電解液を注液するための注液口が列状に配置され、前記注液口に液口栓が装着されて外装をなす鉛蓄電池において、前記注液口の列と平行であり、かつ近接した位置から前記電槽側面を経由して、前記電槽下端まで導電性物質層を形成した鉛蓄電池を示すものである。
【００１５】
これにより、蓋表面に帯電した静電気は、電池側面を経由して電槽下端まで誘導され、車両等の電池搭載機器側に放出される。特に、導電性物質層は、注液口に近接して配置されるため、液口栓との境界部や液口栓に配置された排気口周囲等、蓋表面から電池内部への静電気への移動経路をなりやすい部位の帯電を抑制することができ、結果として電池内部での放電火花の発生を抑制することができる。
【００１６】
なお、導電性物質層の形成は、導電性を有したテープの端部を注液口の列に平行に貼り付け、このテープを電槽側壁を経由し、電槽下端まで貼り付ければよい。
【００１７】
この導電性を有したテープは、テープを誤って剥離した際の静電気発生が、溶剤系の粘着剤に比較して顕著に抑制されることから、エマルジョン系粘着剤により蓋及び電槽に貼り付けることが好ましい。
【００１８】
また、前記導電性物質層上に、電池機種名、取り扱い説明文等の、各種文字及び記号等を表示することにより、導電性物質層と表示ラベルを兼用できる。また、導電性物質層の蓋に貼り付けた部分の面積をより広く確保できるため、より静電気帯電抑制効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
前記した本発明の構成によれば、鉛蓄電池の清掃時や乾燥した空気の摩擦による静電気帯電を抑制することができ、電池内部での放電火花の発生や、これによる電池外装の破損を抑制するという、顕著な効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態による鉛蓄電池の構成を説明する。図１は本発明の鉛蓄電池１を示す図である。本発明の鉛蓄電池１は、正極板、負極板及びセパレータで構成した極板群（図示せず）を収納するポリプロピレン樹脂製の電槽２と、同じくポリプロピレン樹脂製の蓋３とを熱溶着により接合している。電池端子４は、内部の極板群から極柱等の内部接続リードを用いて、蓋３の表面に形成している。
【００２１】
なお、本発明では、電槽２及び蓋３に用いられるポリプロピレン樹脂の表面抵抗は、１０13〜１０16Ω／ｓｑ．である。このポリプロピレン樹脂は、熱溶着時の接合強度確保の観点から、このような表面抵抗を上記の範囲よりも低下させるような導電性物質を含まないものを用いる。
【００２２】
本発明の鉛蓄電池１では、蓋３に電解液注液のための注液口３ａが設けられ、この注液口３ａには、電池内部で生じた酸素ガス及び水素ガスを電池外部に放出するための排気口５ａを有した液口栓５が装着されている。
【００２３】
この注液口３ａに近接した位置から、電槽２の側面を経て、鉛蓄電池１の下端にまで導電性物質層６を形成する。この導電性物質層６は、金属Ａｌや金属Ｃｕ等に匹敵するような電気伝導性を有している必要ななく、蓋３表面での静電気による電荷を鉛蓄電池１の下端にまで放出できる程度の電気伝導性を有していればよい。導電性物質層６の導電性の程度としては、表面抵抗として１０8Ω／ｓｑ．以下であればよい。なお、注液口３ａと導電性物質層６との距離はなるべく近接していることが好ましい。導電性物質層６の表面抵抗が１０8Ω／ｓｑ．の場合、注液口３ａと導電性物質層６間の距離（図１におけるｄ寸法）は５．０ｍｍ程度以下とすることができる。
【００２４】
導電性物質層６として、前記した表面抵抗を有したテープを粘着剤で貼り付けることにより、本発明の鉛蓄電池１を得ることができる。本発明の鉛蓄電池１を車両等の使用機器に搭載した際、蓋３表面に発生した静電気は、導電性物質層６の下端６ａより車両等の使用機器側に静電気が放出されるため、蓋３から、液口栓５と注液口３ａとの境界部や排気口５ａを介しての静電気の電池内部への移動と、これによる放電火花の発生を抑制することができる。
【００２５】
導電性物質層６として用いるテープは、硫酸ミストと接触しうることを考慮し、金属Ａｌや金属Ｃｕといった、硫酸と反応しやすい金属テープとすることは好ましくなく、例えば、導電性カーボンを添加したポリプロピレン樹脂等のテープを用いることができる。なお、導電性物質層６として用いるテープの下端６ａを電池底面にまで回りこませてもよい。
【００２６】
また、導電性物質層６として用いるテープは、その片面に粘着剤を塗布し、この粘着剤を塗布した面で電槽２及び蓋３に貼り付けることができる。また、粘着剤には、有機溶剤を用いた溶剤系粘着剤と、有機溶剤を用いず、アクリル酸エステル等の合成樹脂を水に分散させたエマルジョン系粘着剤がある。特に、エマルジョン系粘着剤は、溶剤系粘着剤と比較して、剥離時の静電気抑制効果がある。
【００２７】
本発明のように、導電性物質層６として電槽２及び蓋３に貼り付けるテープは、電池ユーザが誤って電池から剥離することが考えられる。このような場合、溶剤系粘着剤を用いたテープでは、テープを剥離する際に静電気が発生するとともに、この発生部位が注液口３ａに近接しているため、かえって静電気を電池内部に引き込みやすい構成となる。このような、ユーザ誤使用によるテープ剥離時の静電気の発生を抑制するため、テープに使用する粘着剤として、エマルジョン系粘着剤を用いるべきである。
【００２８】
図１に示したように、注液口３ａが列状に配置されている場合には、この注液口３ａの列に平行に導電性物質層６としてのテープを配置すればよい。このように導電性物質層６を一列に配置された注液口３ａの列と平行かつ近接するよう、蓋３の天面から電槽２の下端まで貼付することによって、帯電した静電気の散逸速度を高めることができ、電池内部での放電火花の発生が抑制され、より防爆機能を高めた鉛蓄電池を得ることができる。
【００２９】
なお、図１に示した導電性物質層６に替えて、図２に示した電池１´のように、蓋３に貼り付けられた部分にＹＡＧレーザ等を用いたレーザーマーカー印字処理等、及びその他の加飾処理によって、電池機種等の各種表示を形成した導電性物質層６´を用いることにより、導電性物質層６´にラベルとしての機能を付与することができる。
【００３０】
この場合、導電性物質層６´の蓋３に貼り付けられた部分を幅広とし、この幅広とした部分に印字等の表示６ｂを施すこともできる。蓋３に貼り付けられた部分を幅広とすることにより、導電性物質層６´の面積を増加させることができるため、静電気の帯電をより抑制することができる。
【実施例】
【００３１】
本発明例及び比較例による鉛蓄電池（以下、電池）を作成し、各電池の静電気帯電試験及び耐衝撃試験を行った。なお、各電池はいずれもＪＩＳ  Ｄ５３０１（始動用鉛蓄電池）で規定する５５Ｄ２３形電池である。
【００３２】
本発明例の電池Ａは、図１に示した鉛蓄電池１に相当するものであり、電槽２及び蓋３として、導電性添加材を含まない、通常の鉛蓄電池外装に使用されるポリプロピレン樹脂を用いたものである。電槽２及び蓋３ともに表面抵抗は１０14Ω／ｓｑ．である。電槽２と蓋３とは、熱溶着により接合される。注液口３ａと導電性物質層６間の距離ｄは５．０ｍｍである。
【００３３】
導電性物質層６としては、基材ＰＥＴの両面に導電性ポリマーの層が施してあり、その外側の片面に粘着剤層を有する、表面抵抗が６．８×１０5Ω／ｓｑ．のテープ（１０ｍｍ幅）を蓋３から電槽２を経由し、電槽２の下端まで貼り付けた。粘着剤層として有機溶剤を含まない、エマルジョン系粘着剤を用いた。
【００３４】
比較例の電池Ｂは、本発明例の電池Ａにおける導電性物質層６をすべて除去したものである。
【００３５】
比較例の電池Ｃは、電池Ｂの蓋の素材を、導電性カーボンを添加したポリプロピレン樹脂としたものである。電槽は、電池Ａ及び電池Ｂに用いたものと同一のポリプロピレン樹脂であり、導電性カーボンを含まない。電池Ｃの蓋の表面抵抗値は１０8Ω／ｓｑ．である。
【００３６】
比較例の電池Ｄは、電池Ａの導電性物質層６として用いたテープの、電槽側面に貼り付けた部分を除去したものである。
【００３７】
上記の電池Ａ〜Ｃについて、静電気帯電試験と耐衝撃試験を行った。静電気帯電試験については、電池を車両に搭載した状態で各電池の蓋表面に−１０ｋＶのコロナ放電を１５秒間印加し、印加停止後、オシロスコープにより、蓋表面の帯電圧が半減（−５ｋＶ）するまでの時間（帯電圧半減時間）を測定した。この時間の目安としては、５秒以内を良好とし、３０秒以上は不良とした。
【００３８】
耐衝撃試験については、未注液の各電池を横倒し状態とし、電槽と蓋との接合部に、５００ｇの鋼球を高さ３０ｃｍより落下させた後、電槽と蓋との接合部の気密漏れの有無を確認した。その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１に示した結果から、本発明例による電池Ａでは蓋の帯電圧が２秒という比較的短い時間で半減している。蓋表面から電槽側面を経て、電池の下端まで配置した導電性物質層６を介して車両側に放電したと考えられる。また、耐衝撃試験においても、気密漏れは生じなかった。
【００４１】
蓋に導電性樹脂を用いず、かつ蓋表面に導電性物質層を配置しない電池Ｂでは、蓋の帯電圧半減時間が６０秒間と電池Ａに比較して非常に長く、この分、放電火花の発生確率も高まる。したがって、放電火花が電池を充電した際に生じる水素ガスに引火することによって生じる電池外装の破損が、電池Ａに比較してより発生しやすくなると考えられる。
【００４２】
一方、この電池Ｂでは、耐衝撃試験での気密漏れは見られなかった。
【００４３】
導電性カーボンを添加したポリプロピレン樹脂製の蓋を用いた電池Ｃは、本発明の電池Ａと同様、帯電圧半減時間は４秒と、電池Ｂに比較して短い。蓋中に導電性カーボンが添加されており、蓋と端子が直接接しているために、蓋に帯電した静電気が端子に移行し、電池内部の極板群に放出されたと考えられる。
【００４４】
しかしながら、電池Ｃ電槽と蓋との接合強度が電池Ａ及び電池Ｂに比較して低く、本実施例の耐衝撃試験では電槽と蓋との接合部で気密漏れが生じていた。このような気密漏れは、電解液の漏液を引き起こすため好ましくない。
【００４５】
導電性物質層を蓋にのみ配置した電池Ｄでは、全く導電性物質層を用いない電池Ｂに比較して帯電圧半減時間は短くなるものの、本発明の電池Ａに比較して大幅に長く、静電気の除去効果は十分ではない。なお、耐衝撃試験において、電池Ｄは、電池Ａ及びＢと同様、電槽と蓋との接合部の気密漏れは生じなかった。
【００４６】
本発明の電池Ａは、導電性物質としてのカーボンを蓋に添加することなく、蓋に加えられた静電気を短時間に除去できる。したがって、蓋と電槽との接合部の強度を低下させることなく、静電気による放電火花の発生が顕著に抑制された、安全性に優れた鉛蓄電池を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、鉛蓄電池の外装に導電性物質層を貼り付けすることにより、静電気による引火破裂を抑制し、かつ蓋と電槽の接合強度を維持したものであり、特に静電気の発生しやすい、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂といったポリオレフィン樹脂を用いて外装をなす鉛蓄電池に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の鉛蓄電池を示す図
【図２】本発明の他の鉛蓄電池を示す図
【符号の説明】
【００４９】
１，１´  鉛蓄電池
２    電槽
３    蓋
３ａ  注液口
４    電池端子
５    液口栓
５ａ  排気口
６，６´  導電性物質層
６ａ  下端
６ｂ  表示
【図１】
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【図２】
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