(57)【要約】【課題】大電流放電時における出力特性に優れたモノブロック式鉛蓄電池を提供する。【解決手段】セル間接続部品１６を用い、それを極板群３の正極ストラップ９又は負極ストラップ６の少なくとも一方に溶接してセル間の接続をしてモノブロック式鉛蓄電池を製造する。ここで、セル間接続部品１６は、セル間接続金属１８と樹脂部品１７とで構成されており、セル間接続金属１８を樹脂部品１７にインサート成形して作製したものである。そして、セル間接続金属１８は、内部の銅棒１の表面の周囲を鉛合金で覆ったものである。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の極板群を直列に接続して構成されるモノブロック式鉛蓄電池において、前記極板群はセル間接続部品を用いて直列に接続されており、該セル間接続部品にはセル間接続金属と樹脂部品を有しており、該セル間接続金属は、棒状の金属の周囲が鉛又は鉛合金で覆われたものであることを特徴とするモノブロック式鉛蓄電池。
【請求項２】
前記セル間接続金属は、前記極板群の正極ストラップ又は負極ストラップの少なくとも一方に、溶接されていることを特徴とする請求項１記載のモノブロック式鉛蓄電池。
【請求項３】
前記セル間接続部品は、前記セル間接続金属が前記樹脂部品にインサート成形されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモノブロック式鉛蓄電池。
【請求項４】
複数個の極板群を直列に接続して構成されるモノブロック式鉛蓄電池の製造方法において、棒状の金属の周囲が鉛又は鉛合金で覆われているセル間接続金属を樹脂部品にインサート成形したセル間接続部品を用い、前記セル間接続金属を前記極板群の正極ストラップ又は負極ストラップの少なくとも一方に溶接して製造することを特徴とするモノブロック式鉛蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モノブロック式鉛蓄電池に係わり、より詳細にはセル間の接続方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モノブロック式鉛蓄電池は安価で信頼性が高いという特徴を有するために、自動車用バッテリなどにおいて主に使用されている。そして最近では、自動車用バッテリなどに使用されているモノブロック式鉛蓄電池の大電流放電特性の向上が強く要求されている。
【０００３】
従来から使用されているモノブロック式鉛蓄電池は、図４又は図５に示されるように、主に２種類の方式で極板群が溶接されて、セル間の接続がされて製造されていた。すなわち、ペースト式の正極板及び負極板を用い、セパレータを介して積層した後、正極耳部８や負極耳部５を溶接して正極ストラップ９、負極ストラップ６、正極端子用極柱１２又は負極端子用極柱１１などを形成した極板群３を作製する。そして、前記極板群３を電槽１３に挿入した後に、セル間の溶接をし、図示されていない蓋を取り付け、電解液を注液して作製するものである（図４、５）。
【０００４】
ここで、図４には、６個の極板群３を樹脂製の電槽１３に挿入した後に、電槽隔壁４の上部で正極極柱１０と負極極柱７とを溶接するオーバーブリッジ方式の例が示されている。すなわち、オーバーブリッジ方式は、電槽隔壁の上方でセル間の接続がされて直列接続されている。
【０００５】
これに対して、図５に示される貫通溶接方式は、電槽隔壁４の上部の一部にあらかじめ貫通孔をあけておき、該貫通孔を挟んで正極極柱１０と負極極柱７とを抵抗溶接してセル間を接続する方法である。したがって、貫通溶接方式を用いると、オーバーブリッジ方式に比べて短時間に溶接が可能であり、製造タクトを短くできるという利点がある。
【０００６】
また、貫通溶接方式を用いると、オーバーブリッジ方式に比べて正極極柱１０と負極極柱７の長さを短くすることができる。したがって、貫通溶接方式を用いると、鉛蓄電池の内部抵抗もオーバーブリッジ方式に比べて小さくすることができ、大電流放電特性に優れるといった面がある。そこで、図５に示される貫通溶接方式は、自動車用バッテリをはじめ、電気自動車用や無停電電源装置用のモノブロック式鉛蓄電池として幅広く採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、電気自動車や無停電電源装置といった用途においては、大電流放電時においてより高い出力性能が望まれている。そして、大電流放電時のＩＲ損失を低減するための要望がますます強くなっている。
【０００８】
上記した課題を解決するためには、貫通溶接方式を用い、且つ、セル間接続部の溶接断面積を大きくする手法が有効と考えられる。しかしながら、貫通溶接方式に一般的に用いられている抵抗溶接方式では、セル間接続部の溶接断面積は抵抗溶接機の能力によって制限される。したがって、抵抗溶接機のコストなどの点からも、セル間接続部の溶接断面積を大きくするのは困難な状況にある。
【０００９】
そこで、特開平１０−１１６６０１号公報で開示されているように、セル間接続部の構造の改良が提案されている。しかしながら、この構造を用いても、十分に満足できるような大電流放電特性が得られていないのが現状である。
【００１０】
本発明の目的は、上記した課題を解決するものであり、大電流放電時の出力特性の優れたモノブロック式鉛蓄電池を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明に係わるモノブロック式鉛蓄電池は、セル間の接続方式として、今回開発したセル間接続部品を用いることを特徴とするものである。ここで、セル間接続部品は、セル間接続金属が絶縁性の樹脂部品にインサート成形されたものである。そして、セル間接続部品のセル間接続金属と、正極ストラップや負極ストラップとを直接溶接してセル間の接続をして、この部分の抵抗を低減することを特徴とするものである。
【００１２】
すなわち請求項１の発明は、複数個の極板群を直列に接続して構成されるモノブロック式鉛蓄電池において、前記極板群はセル間接続部品を用いて直列接続されており、該セル間接続部品にはセル間接続金属と樹脂部品を有しており、該セル間接続金属は、棒状の金属の周囲が鉛又は鉛合金で覆われたものであることを特徴としている。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、セル間接続金属は、極板群の正極ストラップ又は負極ストラップの少なくとも一方に、溶接されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、セル間接続部品は、セル間接続金属が樹脂部品にインサート成形されたものであることを特徴としている。
【００１５】
請求項４の発明は、複数個の極板群を直列に接続して構成されるモノブロック式鉛蓄電池の製造方法において、棒状の金属の周囲が鉛又は鉛合金で覆われているセル間接続金属を樹脂部品にインサート成形したセル間接続部品を用い、前記セル間接続金属を前記極板群の正極ストラップ又は負極ストラップの少なくとも一方に溶接して製造することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここで本発明に係わる特徴部分であるセル間接続部品１６と極板群３の概略図を図１、３に、本発明に係わるモノブロック式鉛蓄電池の概略図を図２に示す。
【００１７】
ここで、図１、３に示されるセル間接続部品１６は、絶縁性の樹脂部品１７とセル間接続金属１８とで構成されており、セル間接続金属１８が樹脂部品１７にインサート成形されたものである。ここで、樹脂部品１７の材料として、例えば電槽１３などに使用されているポリプロピレン樹脂を使用することができる。
【００１８】
ここで、セル間接続金属１８の内側は、鉛よりも電気抵抗の小さい金属、例えば銅棒１などで構成されており、その周囲は鉛または鉛合金で覆われているようにした（図３）。このように、セル間接続金属１８の内側を、鉛よりも電気抵抗の小さい銅などの金属を用いることによって低抵抗化が達成できる。すなわち、銅：１．６９４×１０−８Ωｍ，鉛：２０．６×１０−８Ωｍであるため、セル間接続金属１８の内側に銅を用いることによって、鉛を使用した場合に比べて２０℃で約１／１２の低抵抗化が可能となる。また、セル間接続金属１８は、その周囲が鉛や鉛合金で覆われているために、電解液として使用されている希硫酸によって内部の銅の部分が腐食することもない。
【００１９】
本発明に係わるセル間接続方式を用いたモノブロック式鉛蓄電池の概略構造を図２に示す。すなわち、あらかじめポリプロピレンなどの樹脂製の電槽１３の電槽隔壁４の一部を、樹脂部品１７の形状に対応するようにパンチングで打ち抜いておく。次に、セル間接続部品１６が溶接されている極板群３を、電槽１３に挿入した後、電槽隔壁４と樹脂部品１７とを熱溶着にて接合した。ここで、樹脂部品１７と電槽隔壁４の材質として、ともにポリプロピレンを使用するとこの部分の熱溶着が容易にでき、セル間の気密性を良好にすることができる。
【００２０】
そして、図１、３に示ように、セル間接続部品１６のセル間接続金属１８の表面部分を、極板群３に形成されている正極ストラップ９及び負極ストラップ６と溶接してセル間接続をした。ここで、溶接方法としては、例えば図示しているようにバーナ１９による溶接や、図示されていないＴＩＧによる溶接をすることができる。
【００２１】
ここで、図２に示すように極板群３に形成されている正極ストラップ９や負極ストラップ６は、セル間接続金属１８を用いてほぼ直線状に溶接されているためにこの部分の抵抗を少なくすることができる。すなわち、従来から使用されている図４や図５の正極ストラップ９及び負極ストラップ６に正極極柱１０や負極極柱７を形成しておき、それぞれを溶接する方式に比べて電池の内部抵抗を小さくできる。
したがって、大電流放電時における出力特性を向上させることができる。
【００２２】
【実施例】
以下において、本発明の実施例について詳細に説明する。
【００２３】
（実施例１）
本発明に係わる実施例１として、図１、２に示されるような１２Ｖ−２０Ａｈ（５ＨＲ率容量）のモノブロック式鉛蓄電池を作製して実験した。ここで、セル間接続部品１６に使用するセル間接続金属１８として、内部が銅製であり、その断面が６ｍｍ×８ｍｍの略直方体の棒状をしたもの（以下において、銅棒と略す。）を用い、前記銅棒の表面の周囲を、最も薄い部分でも約１ｍｍの厚さの純鉛で覆うようにした（実施例１）。すなわち、前記銅棒の周囲が鉛や鉛合金で覆われているために、電解液として使用されている希硫酸によって腐食することもない。
【００２４】
そして、前記セル間接続金属１８をポリプロピレン樹脂製の樹脂部品１７にインサート成形することによってセル間接続部品１６を作製した。このセル間接続部品１６とポリプロピレン樹脂製の電槽１３の電槽隔壁４との接合は熱溶着で行った。その後、図６に示すように正極ストラップ９や負極ストラップ６と、セル間接続金属１８とをバーナ１９で溶接し、図示されていない蓋を付け、希硫酸電解液を注液して１２Ｖ−２０Ａｈ（５ＨＲ率容量）のモノブロック式鉛蓄電池を作製した。
【００２５】
（実施例２）
本発明に係わる実施例２として、図３に示されるような略Ｌ形をしたセル間接続金属１８と正極ストラップ９及び負極ストラップ６を用いて、１２Ｖ−２０Ａｈ（５ＨＲ率容量）のモノブロック式鉛蓄電池を作製して実験した。
【００２６】
ここで、セル間接続部品１６に使用するセル間接続金属１８として、内部が銅製であり、その断面が６ｍｍ×８ｍｍの略直方体の棒状をしたもの（以下において、銅棒と略す。）を用い、前記銅棒の表面の周囲を、最も薄い部分でも約１ｍｍの厚さの純鉛で覆うようにした（実施例２）。すなわち、前記銅棒の周囲が鉛や鉛合金で覆われているために、電解液として使用されている希硫酸によって腐食することもない。
【００２７】
特に図３に示すように、略Ｌ形をしたセル間接続金属１８を用いることにより、銅棒の位置を溶接部分から距離を設けることができによって、バーナ溶接時において鉛合金が露出し、銅が露出する恐れが低減されて溶接部の信頼性が向上する。
【００２８】
そして、前記セル間接続金属１８をポリプロピレン樹脂製の樹脂部品１７にインサート成形することによってセル間接続部品１６を作製した。このセル間接続部品１６とポリプロピレン樹脂製の電槽１３の電槽隔壁４との接合は熱溶着で行った。その後、図６に示すように正極ストラップ９や負極ストラップ６と、セル間接続金属１８とをバーナ１９で溶接し、図示されていない蓋を付け、希硫酸電解液を注液して１２Ｖ−２０Ａｈ（５ＨＲ率容量）のモノブロック式鉛蓄電池を作製した。
【００２９】
（比較例）
比較例として、図５に示されるような従来から使用されている大電流放電時における出力特性に優れた貫通溶接方式を用いた１２Ｖ−２０Ａｈ（５ＨＲ率容量）のモノブロック式鉛蓄電池を作製して比較実験をした。
【００３０】
作製した２種類のモノブロック式鉛蓄電池を満充電状態まで充電した後に、図５に示すような各種の放電電流で放電して放電特性を測定した。すなわち、放電電流として５〜５００Ａ、周囲温度として２５℃、放電開始後１秒目における電池電圧を計測した結果を図６に示す。
【００３１】
図６より、本発明に係わるモノブロック式鉛蓄電池は、大電流放電時における出力特性が優れていることがわかる。すなわち、５００Ａの大電流放電時において、本発明に係わる実施例１では比較例に比べて、約０．７Ｖ放電電圧が高い。
すなわち、５００Ａ放電時の１秒目の出力（電圧×電流）で比較すると、本発明に係わる実施例は比較例に比べて、出力特性が約８％向上しており、さらに、実施例２では出力特性が約１０％向上している。この出力特性の差は、セル間接続部の抵抗の差に起因するものと考えられる。
【００３２】
なお、上記した実施例では、セル間接続金属と正極ストラップ及び負極ストラップをバーナで溶接しているが、これらをＴｉｇ溶接法を用いて溶接することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係わるモノブロック式鉛蓄電池は大電流放電時における出力特性に優れているために、その工業的価値は非常に大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係わるセル間接続部品及び極板群との溶接工程の概略図である。
【図２】実施例１に係わるモノブロック式鉛蓄電池の概略図である。
【図３】実施例２に係わるセル間接続部品及び極板群との溶接工程の概略図である。
【図４】オーバーブリッジ方式のモノブロック式鉛蓄電池の概略図である。
【図５】貫通溶接方式の鉛モノブロック式鉛蓄電池の概略図である。
【図６】モノブロック式鉛蓄電池の放電特性である。
【符号の説明】
１：銅棒、２：溶接部分、３：極板群、４：電槽隔壁、５：負極耳部、
６：負極ストラップ、７：負極極柱、８：正極耳部、９：正極ストラップ、
１０：正極極柱、１１：負極端子用極柱、１２：正極端子用極柱、
１３：電槽、１６：セル間接続部品、１７：樹脂部品、１８：セル間接続金属、１９：バーナ
【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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