(57)【要約】　　　（修正有）【課題】円筒型蓄電池の単電池（セル）内で発生する中心部と外周部との温度差ならびにこれら蓄電池で構成される組電池での蓄電池間で発生する温度差を低減し、安定した寿命性能を有するセルあるいは組電池を提供する。【解決手段】正・負極板をセパレータを介して巻回した極板群を備えた円筒型蓄電池１において、該蓄電池は極板群の巻回軸方向の貫通孔５を有し、該蓄電池の外径をＲ、該貫通孔５の直径をｒとした時、０．０５Ｒ≦ｒ≦０．２Ｒである。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正・負極板をセパレータを介して巻回した極板群を備えた円筒型蓄電池において、該蓄電池は極板群の巻回軸方向の貫通孔を有し、該蓄電池の外径をＲ、該貫通孔の直径をｒとした時、０．０５Ｒ≦ｒ≦０．２Ｒを特徴とする円筒型蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
円筒型蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
正・負極板をセパレータを介して巻回した極板群（エレメント）を備えた円筒型蓄電池は、その構造上、蓄電池内で発生した熱は電槽側面に面している部分では放熱され易いが、蓄電池の中心部では放熱され難い特性を有している。そのため蓄電池内の中心部と外周部とに温度差が生じ、蓄電池の中心部の高温により劣化が促進され短寿命になる問題を抱えている。
【０００３】
また、円筒型蓄電池は角型蓄電池のように複数の単電池（以降、セルという）を一体化した、いわゆる、モノブロックタイプの蓄電池はその構造上、製造し難く、通常、セルの状態で製造され使用時に必要な電圧になるよう複数個接続される。このような蓄電池群を組電池と称している。組電池において、各セルを密接して設置した場合、内部に位置するセル程放熱が悪くなり、セル間での温度差が発生する。温度差が発生すると、特に充電時の充電受入特性に差が生じて充電状態のアンバランスが発生する。温度の高いセルは過充電を受け、寿命劣化が促進され特定のセルにより寿命が制限される問題も抱えている。その対策として組電池を形成する場合には各セル間の温度差を低減するためセル間に隙間を設け、蓄電池側面からの放熱をし易くしている。さらに、冷却用の風を送って冷却効果を高めたりしている。このことによって蓄電池間の温度差は低減されるがセル内での中心部と外周部との温度差は依然、解消されない。さらに、このような方式では組電池内に無駄な空間を設けなければならず、組電池の容積効率、すなわちエネルギー密度（Ｗｈ／ｌ）が低くなる欠点をも有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発明が解決しようとする課題は、円筒型蓄電池の単電池（セル）内で発生する中心部と外周部との温度差ならびにこれらセルで構成される組電池でのセル間の温度差を低減し、安定した寿命性能を有するセルあるいは組電池を提供するものである。
【０００５】
【発明が解決するための手段】
上記問題を解決する手段として、請求項１によれば、正・負極板をセパレータを介して巻回した極板群を備えた円筒型蓄電池において、該蓄電池は極板群の巻回軸方向の貫通孔を有し、該蓄電池の外径をＲ、該貫通孔の直径をｒとした時、０．０５Ｒ≦ｒ≦０．２Ｒを特徴とするものである。
【０００６】
円筒型蓄電池の中心部に極板群の巻回軸方向に貫通孔を設けると、貫通孔内の空気の冷却作用により該蓄電池中心部の熱が放散され易く、従来のような蓄電池内での温度差が低減され、安定した寿命性能が得られる。また、このセルを複数個用いて組電池を構成した場合、各セルが貫通孔による冷却効果を有しているので従来のように各セル間に隙間を設ける必要がなく、密接して設置しても、内部に位置するセルと端のセルとの温度差が大幅に低減される。したがって、寿命性能の安定した組電池が得られる。
【０００７】
円筒型蓄電池に設ける貫通孔の直径は大きい方が冷却効果を増すのは当然であるが、貫通孔によって円筒型蓄電池の内容積が減少し、貫通孔容積を含んだ円筒型蓄電池全体の容積から該蓄電池の容積効率、すなわちエネルギー密度（Ｗｈ／ｌ）を評価した場合、該貫通孔が大きくなるほどエネルギー密度が低下するマイナス面がある。発明者は、円筒型蓄電池の外径Ｒに対して貫通孔の直径ｒが種々異なる電槽を作製し、貫通孔直径ｒの冷却効果および円筒型蓄電池のエネルギー密度に及ぼす影響について試験を行い、貫通孔直径／蓄電池外径が一定の範囲内であれば冷却効果を有し、容量の低下も問題ない程度に留められることを見出した。本発明はその知見に基づくもので、貫通孔によるエネルギー密度、すなわち容量低下が貫通孔を有しない従来の円筒型鉛蓄電池の容量と比べて問題ない範囲内で、貫通孔の冷却効果を効率よく得るためには、蓄電池外径をＲ、該貫通孔直径をｒとした時、０．０５Ｒ≦ｒ≦０．２Ｒの関係を維持することが好ましいことがわかった。
【０００８】
【発明の実施の形態】
【実施例】
本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施例を示す要部透視斜視図で、１は円筒型蓄電池、２は正極端子、３は負極端子、４は安全弁、５は円筒型蓄電池の中心部に極板群の巻回軸方向に設けた貫通孔で、蓄電池外径に対して約０．１の比率の直径を有している。
【００１０】
円筒型蓄電池の中心部に極板群の巻回軸方向に貫通孔を設けた場合、蓄電池外径をＲ、該貫通孔の直径をｒとした時、０．０５Ｒ≦ｒ≦０．２Ｒ有していることが効果的であることを明らかにするために以下の試験を行った。
〔試験１〕
まず、定格容量１０Ａｈ（０．２Ｃ）（Ｃ：定格容量）の円筒型鉛蓄電池用電槽で各種直径の異なる貫通孔を有する電槽を作製した。これらの電槽に正・負極板をセパレータを介して巻回した極板群（エレメント）を挿入し、円筒型鉛蓄電池を作製した。まず、試験はセルのみで行い、貫通孔の蓄電池容量に及ぼす影響を調べるために０．２ＣＡ（Ｃ：定格容量、Ａ：電流の単位）の容量試験を行った。次に、１ＣＡ（Ｃ：蓄電池の定格容量、Ａ：電流の単位）の電流による過充電試験を行い、蓄電池内の温度を温度センサーで測定して貫通孔の放熱効果を評価した。試験はいずれも２５℃の雰囲気中で行った。試験蓄電池内容および試験結果を表１に示す。容量は、従来品の貫通孔を有していない定格容量１０Ａｈ（０．２Ｃ）の円筒型鉛蓄電池の容量を１００とした時の比率で表した
【００１１】
【表１】
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【００１２】
表１が示すように、貫通孔直径／蓄電池外径が０．０３と小さいＮｏ．２の蓄電池は貫通孔のないＮｏ１の容量と変わらなかったが、０．０３では貫通孔の直径が小さすぎて冷却効果があまり得られなかった。本発明の範囲内である貫通孔直径／蓄電池外径が０．０５であるＮｏ．３の容量は従来品と変わらず、貫通孔の冷却効果も認められた。このように、円筒型蓄電池内に蓄電池外径に対して０．０３〜０．０５の直径を有する貫通孔を設けても貫通孔を有しない蓄電池の容量と変わらなかった。その理由は、円筒型蓄電池では長尺極板を巻回するのであるが、巻き始めの中心部分には貫通孔が生成され、その部分は充・放電に関与しないので、本発明の貫通孔に沿って巻き始める方式でも、貫通孔の直径比率が０．０３〜０．０５程度であれば貫通孔のない蓄電池の中心部の形状とあまり変わらない状態であり、容量に影響を与えなかったと考えられる。貫通孔直径／蓄電池外径が０．１のＮｏ．４では容量が約４％減になるが、貫通孔の冷却効果がより大きくなってきている。貫通孔直径／蓄電池外径が０．２のＮｏ．５では容量が６％減になっており、容量低下の許容できる限界といえる。貫通孔直径／蓄電池外径が本発明の範囲外の０．３であるＮｏ．６では、冷却効果は非常によかったが、容量が１１％減になっておりその点で問題である。
【００１３】
以上の試験結果から、貫通孔を設ける場合、その直径ｒを蓄電池外径Ｒに対して０．０５Ｒ≦ｒ≦０．２Ｒにすれば、貫通孔による容量低下が許容できる範囲内に収まり、大きな冷却効果が得られることがわかった。特に、冷却効果を重視した場合、容量減が約４％と貫通孔を有しない円筒型鉛蓄電池との差が小さく、冷却効果が顕著に得られる貫通孔直径／蓄電池外径＝０．１が好ましいといえる
【００１４】
。
次に、貫通孔を設けた円筒型蓄電池を組電池で使用した場合の放熱効果について試験した結果を以下に示す。
〔試験２〕
試験１と同じ定格容量１０Ａｈの円筒型鉛蓄電池で、貫通孔直径／蓄電池外径、０．１および０．２を有する貫通孔を設けた蓄電池を作製し、１列、５個を２列、合計１０個をセル間に隙間を設けず密接して並べた組電池を形成し、試験１と同じ、１ＣＡの過充電試験を行い、セル間の温度差を温度センサーを用いて測定した。試験は、２５℃の雰囲気中で行った。その試験内容および結果を表２
に示す。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
表２に示すように、従来品の貫通孔を設けない円筒型鉛蓄電池Ａは、密接してセルを並べた場合、中央のセルの放熱が悪いために温度が上昇し、端のセルとの温度差が８℃にもなった。一方、本発明の貫通孔直径／蓄電池外径が０．１の貫通孔を設けた蓄電池Ｂでは、セル間の温度差が４℃まで低下でき、貫通孔直径／蓄電池外径が０．２の貫通孔を設けたＣでは、その温度差が２℃までに抑えることができ、本発明の蓄電池内に貫通孔を設けることが組電池での蓄電池間の温度差を低減するのに有効であることが明らかになった。
【００１７】
また、環境温度が高いところで使用する場合に、組電池に対して送風による冷却を行うことがあるが、その場合も、蓄電池に貫通孔を設けると、風が該貫通孔内を通過する構造なので貫通孔のない蓄電池に比べると数段冷却効果が優れていることがわかった。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、円筒型蓄電池は、その構造上、蓄電池内で発生した熱は電槽側面に面している部分での放熱はされ易いが蓄電池の中心部では放熱され難い特性を有している。そのため蓄電池内で温度差が生じ、蓄電池の中央部の高温により劣化が促進され短寿命になる問題を抱えている。また、該単電池（セル）を複数個接続した組電池では、中央のセルと端のセルでは放熱特性が異なるため、セル間に温度差が生じ、温度の高いセルにより蓄電池寿命が制限される問題をも抱えていた。これに対して、円筒型蓄電池の中心部に極板群の巻回軸方向の貫通孔を設け、該蓄電池の外径をＲ、該貫通孔の直径をｒとした時、０．０５Ｒ≦ｒ≦０．２Ｒの関係を維持することによって蓄電池中心部が効果的に冷却され、単セル内での温度差および組電池でのセル間の温度差が低減され、貫通孔の存在による容量低下を最小限に抑えることができ、安定した寿命性能が得られ、その工業的効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す要部透視斜視図。
【符号の説明】
１　円筒型鉛蓄電池
２　正極端子
３　負極端子
４　安全弁
５　貫通孔
【図１】
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