(57)【要約】【課題】充放電による活物質の軟化脱落を抑制し、極板群の底部での内部短絡を防止し、電解液の成層化を防止できる鉛蓄電池を得る。【解決手段】正極板１と負極板２と袋状セパレータ５とガラスマット付き平板状セパレータ３を用いて極板群４Ａを構成する。袋状セパレータ５は、正極板１の下部を覆うように配置する。ガラスマット付き平板状セパレータ３は、正極板１と負極板２の間に配置する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板と袋状セパレータとガラスマット付き平板状セパレータを用いた極板群を有する鉛蓄電池であって、
前記袋状セパレータは、前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方の下部を覆うように配置されており、
前記ガラスマット付き平板状セパレータは、前記正極板と前記負極板の間に配置されていることを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記ガラスマット付き平板状セパレータは、少なくとも前記袋状セパレータが存在しない部分に配置されてい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】
前記ガラスマット付き平板状セパレータは、そのガラスマット側の面が前記正極板に向かって配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
前記袋状セパレータは前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方の高さの５％〜５０％の下部を覆っていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉛蓄電池。
【請求項５】
前記袋状セパレ一タが前記正極板の下部に配置され、前記ガラスマット付き平板状セパレータが前記正極板の全面に亘って配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉛蓄電池。
【請求項６】
前記袋状セパレータが前記負極板の下部に配置され、前記ガラスマット付き平板状セパレータが前記正極板の全面に亘って配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉛蓄電池は、図５（Ａ）に示すように正極板１と負極板２をガラスマット付き平板上セパレータ３を介して複数枚重ね合わせた極板群４Ｂを用いた鉛蓄電池Ｂ、図５（Ｂ）に示すように正極板１と負極板２のいずれか、この例では負極板２を袋状セパレータ５で全面を覆い複数枚重ね合わせた極板群４Ｃを用いた鉛蓄電池Ｃ、図５（Ｂ）に示すように正極板１と、袋状セパレータ５で全面を覆った負極板２をガラスマット付き平板上セパレータ３と複数枚重ね合わせた極板群４Ｄを用いた鉛蓄電池Ｄであった。
【０００３】
このような鉛蓄電池Ｂ，Ｃ，Ｄの効果と課題とを説明すると、次の通りである。
【０００４】
図５（Ａ）に示す構成の極板群４Ｂをもつ鉛蓄電池Ｂは、充放電による活物質の軟化脱落を抑制する効果はあるが、極板群４Ｂの底部での内部短絡は十分防止できないという課題を残している。
【０００５】
図５（Ｂ）に示す構成の極板群４Ｃをもつ鉛蓄電池Ｃは、極板群４Ｃの底部での内部短絡は防止できるが、充放電による活物質の軟化脱落は抑制できないという課題を残している。
【０００６】
図５（Ｃ）に示す構成の極板群４Ｄをもつ鉛蓄電池Ｄは、充放電による活物質の軟化脱落を抑制する効果及び極板群４Ｄの底部での内部短絡を防止する効果を兼ね備えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５（Ｃ）に示す極板群４Ｄの構成では、袋状セパレータ５の構造により正極板１と負極板２の間に存在する電解液の拡散が阻害され、使用中に電解液濃度が極板下部で高く、極板上部で低くなる電解液濃度の成層化が発生してしまう問題点がある。電解液濃度の成層化が発生すると、特に正極板１に悪影響が及ぶ。正極板１は電解液濃度の高い状態で充放電すると、活物質の軟化が進みやく、泥状化に至り、容量が低下する。また、過充電時には、格子体の腐食が進みやすく、容量低下につながる。これらの要因により、図５（Ｃ）に示す極板群４Ｄの構成では、短寿命となる問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は、充放電による活物質の軟化脱落を抑制し、極板群の底部での内部短絡を防止し、電解液の成層化を防止できる鉛蓄電池を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の各構成を説明すると、下記の通りである。
【００１０】
本発明は、正極板と負極板と袋状セパレータとガラスマット付き平板状セパレータを用いた極板群を有する鉛蓄電池を対象とする。
【００１１】
本発明に係る鉛蓄電池では、袋状セパレータは、正極板及び負極板の少なくとも一方の下部を覆うように配置されており、
ガラスマット付き平板状セパレータは、正極板と負極板の間に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構造の極板群を有していると、正極板及び負極板の少なくとも一方の下部を覆う袋状セパレータの存在により極板群の底部での内部短絡を防止でき、また正極板と負極板の間に配置されたガラスマット付き平板状セパレータにより充放電による活物質の軟化脱落を抑制できると共に電解液濃度の成層化を防止することができる。
【００１３】
この場合、ガラスマット付き平板状セパレータは、少なくとも袋状セパレータが存在しない部分に配置されていることが好ましい。このようになっていると、袋状セパレータとガラスマット付き平板状セパレータとが、正極板と負極板との積層方向に重ならなくなり、電解液の拡散が確実に阻害されないようになり、電解液濃度の成層化を防止できる。
【００１４】
また、ガラスマット付き平板状セパレータは、そのガラスマット側の面が正極板に向かって配置されていることが好ましい。このようになっていると、正極板からの活物質の脱落を防止することができる。
【００１５】
また、袋状セパレータは、正極板及び負極板の少なくとも一方の高さの５％〜５０％の下部を覆っていることが好ましい。極板の高さの範囲がこのようになっていると、電解液の成層化を防止するガラスマット付き平板状セパレータの存在範囲を確保でき、しかも極板群の底部での内部短絡防止効果を発揮させることができる。袋状セパレータの高さが５％より低いと、極板群の底部での内部短絡防止効果を充分に発揮させることができない。袋状セパレータの高さが５％より高いと、電解液の成層化を防止効果を充分に発揮させることができなくなる。
【００１６】
また、袋状セパレ一タが正極板の下部に配置され、ガラスマット付き平板状セパレータが正極板の全面に亘って配置されていても、或いは袋状セパレータが負極板の下部に配置され、ガラスマット付き平板状セパレータが正極板の全面に亘って配置されていてもよい。この場合は、袋状セパレ一タとガラスマット付き平板状セパレータと正極板と負極板の積層方向に一部重なるが、重なり範囲は一部であり、問題にはならない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る鉛蓄電池の極板群の実施形態の第１例を示した縦断面図である。
【００１８】
本例の鉛蓄電池の極板群４Ａは、正極板１と負極板２と袋状セパレータ５とガラスマット付き平板状セパレータ３を用いる点は、前述した図５（Ｃ）と同様である。
【００１９】
本例の鉛蓄電池で、袋状セパレータ５は、正極板１の下部を覆うように配置されている。また、ガラスマット付き平板状セパレータ３は、正極板１と負極板２との積層方向では袋状セパレータ５に重ならないようにして正極板１と負極板２の間に配置されている。換言すれば、ガラスマット付き平板状セパレータ３は、袋状セパレータ５が存在しない部分に配置されている。また、ガラスマット付き平板状セパレータ３は、そのガラスマット側の面が正極板１に向かって配置されている。この場合、袋状セパレータ５は、正極板１及び負極板２の少なくとも一方の高さの５％〜５０％の下部を覆っていることが好ましい。
【００２０】
このような構造の極板群４Ａを有していると、正極板１の下部を覆う袋状セパレータ５の存在により極板群４Ａの底部での内部短絡を防止でき、また正極板１と負極板２の間に配置されたガラスマット付き平板状セパレータ３により充放電による活物質の軟化脱落を抑制できると共に電解液濃度の成層化を防止することができる。従って、鉛蓄電池の性能を向上させることができる。
【００２１】
この例では、ガラスマット付き平板状セパレータ３は、少なくとも袋状セパレータ５が存在しない部分に配置されているので、袋状セパレータ５とガラスマット付き平板状セパレータ３とが、正極板１と負極板２との積層方向に重ならなくなり、電解液の拡散が確実に阻害されないようになり、電解液濃度の成層化を防止することができる。
【００２２】
また、ガラスマット付き平板状セパレータ３は、そのガラスマット側の面が正極板１に向かって配置されているので、正極板１からの活物質の脱落を防止することができる。少なくとも一方の高さの
また、袋状セパレータ５は、正極板１及び負極板２の少なくとも一方の高さの５％〜５０％の下部を覆っていることが好ましい。袋状セパレータ５の高さの範囲がこのようになっていると、電解液の成層化を防止するガラスマット付き平板状セパレータ３の存在範囲を確保でき、しかも極板群４Ａの底部での内部短絡防止効果を発揮させることができる。袋状セパレータ５の高さが５％より低いと、極板群４Ａの底部での内部短絡防止効果を充分に発揮させることができない。袋状セパレータ５の高さが５０％より高いと、活物質の軟化脱落の防止効果と電解液の成層化の防止効果を充分に発揮させることができなくなる。
【００２３】
図２は本発明に係る鉛蓄電池の極板群の実施形態の第２例を示した縦断面図である。なお、実施形態の第１例を示す図１と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００２４】
本例の鉛蓄電池で、袋状セパレータ５は、それぞれの負極板２の下部を覆うように配置されている。その他の構成は、実施形態の第１例を示す図１と同様である。
【００２５】
このような構成でも、実施形態の第１例と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
図３は本発明に係る鉛蓄電池の極板群の実施形態の第２例を示した縦断面図である。なお、実施形態の第１例を示す図１と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００２７】
本例の鉛蓄電池で、袋状セパレータ５は、正極板１と負極板２の下部をそれぞれ覆うように配置されている。その他の構成は、実施形態の第１例を示す図１と同様である。なお、この例では正極板１と負極板２の間に存在する袋状セパレータ５の２枚の厚みに応じて、正極板１と負極板２の間に２枚のガラスマット付き平板状セパレータ３を介在させたが、袋状セパレータ５の２枚の厚みに応じた１枚のガラスマット付き平板状セパレータ３を介在させてもよい。
【００２８】
このような構成でも、実施形態の第１例とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００２９】
上述した図１〜図３に示す極板群４Ａでは、袋状セパレータ５とガラスマット付き平板状セパレータ３が、正極板１と負極板２の積層方向には重ならないようにしたが、これら袋状セパレータ５とガラスマット付き平板状セパレータ３は正極板１と負極板２の高さ方向の一部の範囲であれば、正極板１と負極板２の積層方向に重なっていてもかまわない。即ち、正極板１と負極板２の少なくとも一方の下部に被せられている袋状セパレータ５の箇所までガラスマット付き平板状セパレータ３が存在してもよい。換言すれば、ガラスマット付き平板状セパレータ３は、図５（Ａ）に示すように正極板１と負極板２の高さ方向の全面を覆う構造になっていて、かかる状態で正極板１と負極板２の少なくとも一方の下部に袋状セパレータ５が被せられていてもよい。
【００３０】
次に、図１に示す本発明に係る実施形態の第１例の極板群４Ａを組み込んだ鉛蓄電池Ａ（以下、電池Ａと略称する。）と、極板群４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを組み込んだ鉛蓄電池Ｂ，Ｃ，Ｄ（以下、電池Ｂ，電池Ｃ，電池Ｄと略称する。）を用いて、１２Ｖ，５時間率容量５５Ａｈ（８０Ｄ２６）の電池を作製し、ＪＩＳの重負荷寿命試験を実施した。
【００３１】
これら電池Ａ〜Ｄの重負荷寿命試験の結果を図４に示した。本発明電池Ａは従来電池Ｂ，Ｃ，Ｄに対し優れた寿命特性を示した。本発明電池Ａは電池Ｄに比べても約３００Ａ，寿命特性が向上している。即ち、本発明蓄電池Ａは、電池寿命が従来の電池Ｄに比べて約３０％向上できた。
【００３２】
寿命原因は、次のとおりである。電池Ｂは、極板群４Ｂの底部の内部短絡によるものである。電池Ａ，Ｃ，Ｄは、陽極板１の容量低下によるものである。電池Ｃは、活物質の軟化脱落が主原因である。電池Ｄは、極板の下部の泥状化が他の電池に比べ進んでいた。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係る鉛蓄電池では、正極板及び負極板の少なくとも一方の下部を覆う袋状セパレータの存在により極板群の底部での内部短絡を防止でき、また正極板と負極板の間に配置されたガラスマット付き平板状セパレータにより充放電による活物質の軟化脱落を抑制できると共に電解液濃度の成層化を防止することができる。従って、鉛蓄電池の性能を向上させることができる。
【００３４】
この場合、ガラスマット付き平板状セパレータが、少なくとも袋状セパレータの存在しない部分に配置されていると、袋状セパレータとガラスマット付き平板状セパレータとが、正極板と負極板との積層方向に重ならなくなり、電解液の拡散が確実に阻害されないようになり、電解液濃度の成層化を防止することができる。
【００３５】
また、ガラスマット付き平板状セパレータのガラスマット側の面が正極板に向かって配置されていると、正極板からの活物質の脱落を防止することができる。
【００３６】
また、袋状セパレータが、正極板及び負極板の少なくとも一方の高さの５％〜５０％の下部を覆っていると、電解液の成層化を防止するガラスマット付き平板状セパレータの存在範囲を確保でき、しかも極板群の底部での内部短絡防止効果を発揮させることができる。袋状セパレータの高さが５％より低いと、極板群の底部での内部短絡防止効果を充分に発揮させることができない。袋状セパレータの高さが５０％より高いと、電解液の成層化を防止効果を充分に発揮させることができなくなる。
【００３７】
また、袋状セパレ一タが正極板の下部に配置され、ガラスマット付き平板状セパレータが正極板の全面に亘って配置されていても、或いは袋状セパレータが負極板の下部に配置され、ガラスマット付き平板状セパレータが正極板の全面に亘って配置されていてもよい。この場合は、袋状セパレ一タとガラスマット付き平板状セパレータと正極板と負極板の積層方向に一部重なるが、重なり範囲は一部であり、問題にはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉛蓄電池の実施の形態の第１例の極板群の縦断面図である。
【図２】本発明に係る鉛蓄電池の実施の形態の第２例の極板群の縦断面図である。
【図３】本発明に係る鉛蓄電池の実施の形態の第３例の極板群の縦断面図である。
【図４】本発明に係る鉛蓄電池と従来の極板群の構造が異なる鉛蓄電池の寿命試験の結果を示す比較図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は従来の鉛蓄電池の極板群の各種構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　正極板
２　負極板
３　ガラスマット付き平板上セパレータ
４Ａ〜４Ｄ　極板群
５　袋状セパレータ
【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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