(57)【要約】　　　（修正有）【課題】ポリオレフィンを主体とした合成樹脂シート製セパレータを用いた鉛蓄電池において正極板の伸びに起因するセパレータ破損とこれによる正負極板の短絡を抑制し、長寿命の鉛蓄電池を提供すること。【解決手段】ポリオレフィンを主体とする合成樹脂シートを袋状とした袋状セパレータ２に正極板１を収納した鉛蓄電池において、正極板はエキスパンド格子体を有し、袋状セパレータ２のエキスパンド格子体の展開方向の伸び率を３０％以上とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィンを主体とする合成樹脂シートを袋状とした袋状セパレータに正極板を収納した鉛蓄電池であって、前記正極板はエキスパンド格子体を有し、前記袋状セパレータのベースの前記エキスパンド格子体の展開方向の伸び率を３０％以上としたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
ポリオレフィンを主体とする合成樹脂シートを袋状とした袋状セパレータに負極板を収納した袋詰負極板と正極板と積層した鉛蓄電池であって、前記正極板はエキスパンド格子体を有し、前記袋状セパレータの前記正極板に対向する面に前記セパレータ面から突出するリブを有し、前記リブは前記エキスパンド格子体の展開方向に概略平行である前記正極板の辺に交差して設けるとともに、前記袋状セパレータのベースの前記エキスパンド格子体の展開方向の伸び率を２５％以上としたことを特徴とする鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特に液式の自動車用鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から液式の自動車用鉛蓄電池において、正極板もしくは負極板の一方を微孔性ポリエチレン等の合成樹脂のシートを袋状に構成したセパレータに収納した構成が広く採用されている。この中で、正極板を袋状セパレータに収納した構成の鉛蓄電池では、使用と共に正極板が伸び、袋状セパレータの底部を破り、底部で負極と短絡するという問題がある。また、このような正極板の伸びはエキスパンド格子体のように、格子側部に枠骨が存在しない格子体を用いる場合により顕著である。このような問題を防止するために、袋状セパレータに負極板を収納することが行われる。鉛蓄電池の通常の使用においては負極板の伸びは殆ど無い為、袋状セパレータの底部の破れによる短絡を防止出来る（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、負極板を袋状セパレータに収納した電池でも、上記した特許文献１に示されたように正極板の側部での活物質の脱落を抑制することを目的として、袋状セパレータの正極板に対向する面に、正極板側部に交差するリブが設けられた電池では、正極板の伸びにより、セパレータも引き伸ばされて、セパレータの側部が破損し、正負極板が短絡するという課題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１７３５７５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記したようなポリオレフィンを主体とする樹脂シートで構成された袋状セパレータを用いた鉛蓄電池において、正極板の伸びに起因するセパレータの破損と正負極板の短絡という課題を解決し、信頼性に優れた鉛蓄電池を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、ポリオレフィンを主体とする合成樹脂シートを袋状とした袋状セパレータに正極板を収納した鉛蓄電池であって、前記正極板はエキスパンド格子体を有し、前記袋状セパレータのベースの前記エキスパンド格子体の展開方向の伸び率を３０％以上としたことを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る発明は、ポリオレフィンを主体とする合成樹脂シートを袋状とした袋状セパレータに負極板を収納した袋詰負極板と正極板と積層した鉛蓄電池であって、前記正極板はエキスパンド格子体を有し、前記袋状セパレータの前記正極板に対向する面に前記セパレータ面から突出するリブを有し、前記リブは前記エキスパンド格子体の展開方向に概略平行である前記正極板の辺に交差して設けるとともに、前記袋状セパレータのベースの前記エキスパンド格子体の展開方向の伸び率を２５％以上としたことを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
《第１の発明の実施形態》
本発明の第１の実施の形態による鉛蓄電池は図１に示したように正極板１が袋状セパレータ２に収納され、負極板３と積層し、同極性の耳部同士を集合溶接してストラップを形成するとともに、このストラップに端子極柱もしくは接続体を形成した極板群４を備えている。正極板１は図２に示したようにエキスパンド格子体７を備え、極板上下方向がエキスパンド方向と一致している。したがって、エキスパンド格子体７は上枠骨８と下枠骨９を備えるが、側部に枠骨は存在しない。なお、エキスパンド格子体の組成として従来から知られているＳｎを０．２〜１．８質量％程度含み、Ｃａを０．０３〜０．１０質量％程度含むＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金を用いることができる。
【０００９】
図３および図４に示したように、セパレータ２のベース５の少なくとも正極板に対向する面にはリブ６を形成する。リブ６形成パターンとしては種々のものを採用することができるが、一般的に図３および図４に示した様にリブ６の複数本を線状に極板上下方向に沿って、互いに平行に配置する。
【００１０】
本発明においてはセパレータ２として伸び率が単位面積当たり３０％以上であるものを用いる。このセパレータ２は径が０．１〜１０μｍ程度の微孔を有したポリオレフィン樹脂シートで構成されている。ベース厚みは厚くすることにより、セパレータの強度は増し、破れは防止できるが、放電特性に悪影響を与える為、通常０．２５〜０．１２ｍｍを用いる。合成樹脂としてはポリオレフィン、特に分子量が１００万程度の高分子ポリエチレンを主体とするものを用い、シリカ等の多孔質無機粉体を添加する。セパレータの伸び率は無機粉体の添加量、ポリオレフィンの分子量およびベース厚みによって規定することができる。
【００１１】
また、本発明におけるセパレータの伸び率測定方法としては長さ９０ｍｍ、幅５ｍｍの測定片を引張り試験機のチャックに固定し、２００ｍｍ／分の引張り速度で引っ張った。測定開始時のチャック間の距離は５０．０ｍｍに設定し、セパレータ破断後の長さ寸法ｘ（ｍｍ）を測定し、（ｘ÷５０）×１００を伸び率（％）として求めた。
【００１２】
極板群４を電槽に収納し、以降は常法に従い、組立工程、注液工程と化成充電工程を経て本発明の鉛蓄電池を得ることができる。
【００１３】
このような本発明の第１の実施の形態の鉛蓄電池は正極板がエキスパンド展開方向に伸長しても、袋状セパレータもその伸長に追随して伸長するため、袋状セパレータの底部の穴開きと、これによる正極−負極間の短絡を抑制することができる。
【００１４】
なお、本実施の形態において、袋状セパレータの伸び率の上限を限定するものではないが、セパレータの巻き取り工程や切断工程時の取扱い上、伸び率を７０％以下とすることが好ましい。
【００１５】
《第２の発明の実施形態》
本発明の第２の実施形態による鉛蓄電池は、前記した第１の実施形態の鉛蓄電池の正極板を袋状セパレータに収納した構成にかえて、図５および図６に示したように、負極板３を袋状セパレータ１０に収納した構成を有している。袋状セパレータ１０の伸び率２５％以上とする。袋状セパレータ１０の外側の正極板と対向するベース１０ａにはリブ１１を備えている。リブ１１は正極のエキスパンド格子体７の展開方向と平行し、正極板の枠骨の存在しない辺１ａに交差するよう配置されている。
【００１６】
このような正極板の伸びる方向の辺１ａに交差するよう設けられたリブ１１はこの辺１ａにおける活物質の脱落を抑制する一方で正極板が伸長した場合に、袋状セパレータ１０の辺１ａに当接する部分を引き伸ばし、辺１ａに沿った亀裂を生じる可能性があった。本発明のように、袋状セパレータ１０のベース１０ａ伸び率を規定すれば、袋状セパレータ１０の辺１ａに当接する部分での亀裂とこれによる正極板−負極間の短絡を抑制することができる。
【００１７】
なお、本実施の形態において、袋状セパレータの伸び率の上限を限定するものではないが、セパレータの巻き取り工程や切断工程時の取扱い上、伸び率を７０％以下とすることが好ましい。
【００１８】
【実施例】
本発明例及び比較例の自動車用鉛蓄電池（以下、電池）を作成し、寿命試験を行った。電池は表１に示した極板群構成で、袋状セパレータの伸び率を変化させ、ＪＩＳ　Ｄ５３０１で規定された８０Ｄ２６型電池を作成した。なお、すべての電池についてセパレータのベース厚みは０．１６０ｍｍとした。また正極エキスパンド格子の合金組成はＰｂ−０．０７質量％Ｃａ−１．８質量％Ｓｎとした。なお、負極にもエキスパンド格子体を用い、その組成をＰｂ−０．０７質量％Ｃａ−０．３０質量％Ｓｎとした。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４およびＡ５は袋状セパレータのベースの伸び率を種々変化させた他は本発明の第１の実施形態と同様の構成を有している。電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４およびＢ５は袋状セパレータの伸び率を種々変化させた他は本発明の第２の実施形態と同様の構成を有している。電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５は本発明の第２の実施形態の袋状セパレータ１０に替えて図７に示した袋状セパレータ１２を用いている。袋状セパレータ１２は負極板３を内包し、正極板１と当接する袋外側にリブ１３を配置している。リブ１３は正極板１の辺１ａに平行に複数本、線状に配置されている。
【００２１】
表１に示した電池についてＪＩＳ　Ｄ５３０１で規定する軽負荷寿命試験を７５℃の気相雰囲気下で行った。この試験条件は以下の通りである。
【００２２】
▲１▼２５Ａで４分間放電
▲２▼１４．８Ｖ（最大電流２５Ａ）定電圧充電
▲３▼▲１▼および▲２▼で構成されるサイクルの４８０サイクル毎に判定放電
▲４▼判定放電：５８２Ａで５秒間連続放電を放電末期電圧が７．２Ｖ以上
すなわち、▲１▼と▲２▼のサイクルを繰返し行い、４８０サイクル毎の判定放電において、放電末期電圧が７．２Ｖ以下に低下したサイクル数を寿命サイクル数とした。なお、試験中に電解液中の水分が減少するので、適宜精製水を補給した。
【００２３】
この寿命試験の結果を表１に示す。本発明の電池Ａ４、Ａ５、Ｂ３、Ｂ４およびＢ５は比較例の電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５に比較して優れた寿命特性を有していることがわかる。これらの電池について軽負荷寿命試験後に分解調査を行ったところ、正極板を袋状セパレータに収納した比較例の電池Ａ１、Ａ２およびＡ３で正極板の伸びによる袋状セパレータの底部破れでの正負極板の短絡が見られた。
【００２４】
一方、正極板を袋状に収納し、袋状セパレータの伸び率を３０％以上とした本発明例の電池Ａ４およびＡ５では他の比較例の電池と同様、正極板の伸びが見られたが、袋状セパレータもその伸びに追随して伸びることによって、袋状セパレータの底部の穴あきが抑制されていた。負極板を袋状セパレータ１０に収納した電池Ｂ１およびＢ２では正極板１の辺１ａに沿ってセパレータ上下にわたって線状の亀裂が発生しており、正極−負極間に短絡が発生していた。一方、同様の群構成を有する本発明例の電池Ｂ３、Ｂ４およびＢ５ではこのようなセパレータの線状の亀裂は発生していなかった。
【００２５】
さらに、負極板を袋状セパレータ１２に収納した比較例の電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５については電池Ｂ１およびＢ２に見られたような正極板１の辺１ａに対応したセパレータの破損はなかったものの、正極板１の変形により正極板両側部の活物質がエキスパンド網目ごと脱落しており、本発明例の電池Ｂ３、Ｂ４およびＢ５に比較して短寿命であった。これらの結果から正極板側部に交差するリブ１１を有する袋状セパレータ１０に負極板を収納する構成においては、袋状セパレータのベースの伸び率を２５％以上とすることにより、極めて優れた寿命特性が得られることがわかる。
【００２６】
【発明の効果】
以上、説明してきたように本発明の構成によれば、鉛蓄電池の使用において発生する正極板の伸びに起因するセパレータ破損とこれによる正負極板の短絡という課題を解決し、寿命特性に優れた鉛蓄電池を提供できることから、工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による鉛蓄電池極板群を示す図
【図２】エキスパンド格子体を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態の鉛蓄電池に用いるセパレータを示す図
【図４】本発明の第１の実施形態の鉛蓄電池に用いる袋状セパレータのＡ−Ａ´断面を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態の鉛蓄電池に用いる袋状セパレータを示す図
【図６】本発明の第２の実施形態の鉛蓄電池に用いる袋状セパレータのＢ−Ｂ´断面を示す図
【図７】比較例の電池Ｃに用いた袋状セパレータを示す図
【符号の説明】
１　　　正極板
１ａ　　辺
２　　　袋状セパレータ
３　　　　　負極板
４　　　　　極板群
５　　　　　ベース
６　　　リブ
７　　　エキスパンド格子体
８　　　上枠骨
９　　　下枠骨
１０　　袋状セパレータ
１０ａ　ベース
１１　　リブ
１２　　袋状セパレータ
１３　　リブ
【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】
2004127800.tif 000009
【図７】
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