(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕切壁部によって仕切られた少なくとも２つの電槽セルを有する電槽本体と、それぞれ極柱を備えて前記少なくとも２つの電槽セルに収納された少なくとも２つの極板群と、前記２つの極板群の２つの極柱どうしが前記仕切壁部の自由端部の外側で溶接されて形成された接続部とを備えている二次電池であって、
前記仕切壁部の前記自由端部から前記接続部に向かう方向をＺ方向と定義し、前記Ｚ方向と直交し且つ前記仕切壁部の前記自由端部が延びる方向をＸ方向と定義し、前記Ｚ方向及び前記Ｘ方向と直交する方向をＹ方向と定義したときに、
前記２つの極板群の前記２つの極柱は、溶接前に前記２つの極柱が組み合わされた状態において、前記仕切壁部の前記自由端部よりも外側の位置において直接対向する対向面をそれぞれ有しており、
２つの前記対向面の形状は、前記２つの対向面間に形成される隙間を前記Ｙ方向及びＺ方向に延びる切断面に沿って切断したときの断面形状が、前記仕切壁部側から前記Ｚ方向に延びる第１の部分と、該第１の部分と連続し且つ前記Ｙ方向に延びる第２の部分と、該第２の部分と連続し且つ前記Ｚ方向に延びる第３の部分とからなるクランク形状になるように定められており、
前記第３の部分が含まれる前記隙間の領域の一部が溶接用の開先部を構成していることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記第３の部分が含まれる前記隙間の領域の前記Ｘ方向の両端には前記開先部が形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記第２の部分が含まれる前記隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている請求項１または２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記第１の部分が含まれる前記隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記開先部は、前記Ｚ方向と逆方向に向かうに従って幅が狭まるＶ字形の開先形状である請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
仕切壁部によって仕切られた少なくとも２つの電槽セルを有する電槽本体と、それぞれ極柱を備えて前記少なくとも２つの電槽セルに収納された少なくとも２つの極板群と、前記２つの極板群の２つの極柱どうしを前記仕切壁部の自由端部の外側で溶接して接続部を形成する二次電池の製造方法であって、
前記仕切壁部の前記自由端部から前記接続部に向かう方向をＺ方向と定義し、前記Ｚ方向と直交し且つ前記仕切壁部の前記自由端部が延びる方向をＸ方向と定義し、前記Ｚ方向及び前記Ｘ方向と直交する方向をＹ方向と定義したときに、
前記２つの極板群の前記２つの極柱は、溶接前に前記２つの極柱が組み合わされた状態において、前記仕切壁部の前記自由端部よりも外側の位置において直接対向する対向面をそれぞれ有しており、
２つの前記対向面の形状は、前記２つの対向面間に形成される隙間を前記Ｙ方向及びＺ方向に延びる切断面により沿って切断したときの断面形状が、前記仕切壁部側から前記Ｚ方向に延びる第１の部分と、該第１の部分と連続し且つ前記Ｙ方向に延びる第２の部分と、該第２の部分と連続し且つ前記Ｚ方向に延びる第３の部分とからなるクランク形状になるように定められており、
前記第３の部分が含まれる前記隙間の領域の一部に溶接用の開先部を構成し、前記開先部に沿って前記溶接をすることを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項７】
前記第３の部分が含まれる前記隙間の領域の前記Ｘ方向の両端には前記開先部が形成されていないことを特徴とする請求項６に記載の二次電池の製造方法。
【請求項８】
前記第２の部分が含まれる前記隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている請求項６または７に記載の二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記第１の部分が含まれる前記隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている請求項８に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１０】
前記開先部は、前記Ｚ方向と逆方向に向かうに従って幅が狭まるＶ字形の開先形状である請求項６に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの極板群の２つの極柱どうしが仕切壁部の自由端部の外側で溶接されて形成された接続部を備えている二次電池及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池等の二次電池は、自動車用バッテリ、フォークリフト等の電動車、及び、無停電電源装置等、様々な用途に用いられている。
【０００３】
特許第２９９３０４３号公報（特許文献１）の図６及び図７には、２つの極板群の２つの極柱どうしを仕切壁部の自由端部の外側で溶接して接続部を形成することが難しいことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９９３０４３号公報  図６及び図７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示された従来の技術では、仕切壁部の外側に位置する２つの極柱部分を単純に突き合わせて開先部を形成して、開先部に沿って電気溶接を行っている。そのため溶融金属が開先部の底部から下方に落下し、落下した溶融金属が極板間短絡を生じさせる問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、２つの極板群の２つの極柱どうしが仕切壁部の自由端部の外側で溶接されて形成された接続部の下方に溶融金属が落下しない二次電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の二次電池は、仕切壁部によって仕切られた少なくとも２つの電槽セルを有する電槽本体と、それぞれ極柱を備えて少なくとも２つの電槽セルに収納された少なくとも２つの極板群と、２つの極板群の２つの極柱どうしが仕切壁部の自由端部の外側で溶接されて形成された接続部とを備えている。本願明細書においては、仕切壁部の自由端部から接続部に向かう方向をＺ方向と定義し、Ｚ方向と直交し且つ仕切壁部の自由端部が延びる方向をＸ方向と定義し、Ｚ方向及びＸ方向と直交する方向をＹ方向と定義する。２つの極板群の２つの極柱は、溶接前に２つの極柱が組み合わされた状態において、仕切壁部の自由端部よりも外側の位置において直接対向する対向面をそれぞれ有している。そして２つの対向面の形状は、２つの対向面間に形成される隙間をＹ方向及びＺ方向に延びる切断面に沿って切断したときの断面形状が、仕切壁部側からＺ方向に延びる第１の部分と、該第１の部分と連続し且つＹ方向に延びる第２の部分と、該第２の部分と連続し且つＺ方向に延びる第３の部分とからなるクランク形状になるように定められている。なお本願明細書において「隙間」とは、巨視的に見て接触する２つの対向面間に形成される隙間であって、２つの対向面が接触していない状態で形成される隙間を含まない。また後述する「隙間の領域の間隙寸法」とは、前述の「隙間」における２つの対向面間に形成される非接触部分における２つの対向面が対向する方向における間隙の寸法を意味する。そして第３の部分が含まれる隙間の領域の少なくとも一部が溶接用の開先部を構成している。本発明の製造方法では、この開先部に沿って電気溶接を実施する。
【０００８】
本発明によれば、隙間の第３の部分に形成した開先部で溶接を行うと、溶融金属は開先部の下方に移動し、その後Ｙ方向に延びる第２の部分に入り込む。第２の部分に入り込んだ溶融金属は、凝固する。仮に溶融金属が隙間の第２の部分を越えても、隙間は第１の部分を備えているので、溶融金属が接続部の下方に位置する極板群に落下することはない。したがって、本発明によれば、接続部の下方に溶融金属が落下しない二次電池及びその製造方法を提供することができる。
【０００９】
なお第３の部分が含まれる隙間の領域のＸ方向の両端には、開先部が形成されていないことが好ましい。このような開先部が形成されていない部分を残すと、溶融金属がＸ方向に沿って流れ出ることを確実に防止できる。
【００１０】
第２の部分が含まれる隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている。このようにすると溶融金属の下方への落下を確実に防止できる。
【００１１】
また第１の部分が含まれる隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定めてもよい。このようにすると第２の部分が含まれる隙間の領域の長さが短い場合でも、溶融金属が下方へ落下することを確実に防止できる。
【００１２】
開先部の形状は任意であるが、Ｚ方向と逆方向に向かうに従って幅が狭まるＶ字形の開先形状であるのが好ましい。このような開先形状であれば、溶融金属の多くが開先部に溜まることになり、第２の部分が含まれる隙間の領域に入り込む溶融金属の量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る二次電池の一つの実施の形態に含まれる２つの極柱の溶接前の平面図である。
【図２】図１の極柱の左側面図である。
【図３】図１の極柱の正面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】（Ａ）乃至（Ｃ）は、第１の種類の極柱の平面図、正面図及び側面図である。
【図６】（Ａ）乃至（Ｃ）は、第１の種類の極柱と組み合わされる第２の種類の極柱の平面図、正面図及び側面図である。
【図７】図１の極柱を含む本発明に係る二次電池の実施の形態を示す斜視図であり、蓋を取り付ける前の状態が示されている。
【図８】図５の実施の形態の電槽本体の正面の側面板を切り欠いて示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る二次電池の実施の形態の一例について説明する。本実施の形態の二次電池（鉛蓄電池）は、図７及び図８に示すように、上面が開口した直方体形状の電槽本体２を備えており、電槽本体２の内部には、仕切壁４によって仕切られた６つの電槽セル６が構成されている。各電槽セル６には極板群８がそれぞれ収納されている。極板群８はそれぞれ負極板１０と正極板（図示を省略する。）をセパレータ１２を介して交互に積層して構成されている。各極板群８は、隣接する他の極板群８との接続のために、それぞれ第１の種類の極柱１４と第２の種類の極柱１６とを有している。第１の種類の極柱１４及び第２の種類の極柱１６は、それぞれ負極側極柱及び正極側極柱のいずれにも用いられる。例えば第１の種類の極柱１４または第２の種類の極柱１６が負極側極柱として用いられる場合には、複数枚の負極板１０の耳部が接続された負極集電体（ストラップ）に溶接されている。また第１の種類の極柱１４または第２の種類の極柱１６が正極側極柱として用いられる場合は、複数枚の正極板の耳部が接続された正極集電体（ストラップ）に溶接されている。
【００１５】
図４には、隣り合う２つの極板群８，８の第１の種類の極柱１４と第２の種類の極柱１６とが、仕切壁４の自由端部の外側で溶接されて形成される接続部１８を形成する前の状態の断面図が示されている。接続部１８を形成するために、第１の種類の極柱１４と第２の種類の極柱１６との上端部分には、断面形状がＶ字形の開先部２６が設けられている。各極柱１４，１６は鉛合金製である。
【００１６】
このような二次電池の製造過程において、仕切壁４によって仕切られた２つの電槽セル６にそれぞれ収納された２つの極板群８がそれぞれ有する２つの極柱１４，１６を、仕切壁４の自由端部の外側で溶接により接続して接続部１８を形成する際に、２つの極柱１４，１６が組み合わされて被溶接構造部２８が構成されている。被溶接構造部２８の開先部２６が、ＴＩＧ溶接等により供給される溶融鉛によって埋められて接続部１８が形成される。この溶接の際に、被溶接構造部２８には図示しない溶接用マスク装置が取り付けられる。なお図７及び図８の例では、極柱１４，１６は隔壁４を貫通する貫通溶接部１９によっても接続されている。貫通溶接部１９は、隔壁４に設けた貫通孔の両側に位置する極柱１４及び極柱１６の部分を貫通孔を通して抵抗溶接することにより形成される。
【００１７】
本願明細書においては、図４に矢印Ｚで示す方向であって、仕切壁４の自由端部から接続部１８に向かう方向をＺ方向と定義する。また図１に矢印Ｘで示す方向であって、Ｚ方向と直交し且つ仕切壁４の自由端部が延びる方向をＸ方向と定義する。さらに、図１及び図４に矢印Ｙで示す方向であって、Ｚ方向及びＸ方向と直交する方向をＹ方向と定義する。
【００１８】
隣り合う２つの極板群の第１の種類の極柱１４と第２の種類の極柱１６とは、溶接前に２つの第１の種類の極柱１４と第２の種類の極柱１６とが組み合わされた状態において、仕切壁４の自由端部５よりも外側の位置において直接対向する対向面１５，１７をそれぞれ有している。
【００１９】
図１〜４は、いずれもこの溶接前に極柱が組み合わされた状態を示す。２つの対向面１５，１７の形状は、２つの対向面１５，１７間に形成される隙間ＧをＹ方向及びＺ方向に延びる切断面に沿って切断したときの断面形状（すなわち図４に示す断面形状）が、仕切壁４側からＺ方向に延びる第１部分２０と、第１部分２０と連続し且つＹ方向に延びる第２部分２２と、第２部分２２と連続し且つＺ方向に延びる第３部分２４とからなるクランク形状になるように定められている。
【００２０】
このような隙間Ｇを形成するために、第１の種類の極柱１４は図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示す構造を有しており、第２の種類の極柱１６は図６（Ａ）乃至（Ｃ）に示す構造を有している。第１の種類の極柱１４の対向面１５側の側面には、上側端面から下側に向かうに従って幅が狭くなる傾斜面１５Ａが形成されており、この傾斜面１５Ａは、上側端面の中央部の領域にのみ形成されている。傾斜面１５Ａ両側には垂直方向に延びる垂直面１５Ｂが形成されている。傾斜面１５Ａと垂直面１５Ｂの下端部からは水平方向に延びる水平面１５Ｃが形成されており、この水平面の端部からは下側に延びる垂直面１５Ｄが形成されている。この垂直面１５Ｄの下方には水平方向に延びる水平面１５Ｅが形成され、この水平面１５Ｅの下方には下方に延びる垂直面１５Ｆが形成されている。第２の種類の極柱１６の対向面１７側の側面には、上側端面から下側に向かうに従って幅が狭くなる傾斜面１７Ａが形成されており、この傾斜面１７Ａは、上側端面の中央部の領域にのみ形成されている。傾斜面１７Ａ両側には垂直方向に延びる垂直面１７Ｂが形成されている。傾斜面１７Ａと垂直面１７Ｂの下端部からは水平方向に延びる水平面１７Ｃが形成されている。この水平面の端部からは下側に延びる垂直面１７Ｄが形成されている。
【００２１】
ここで「隙間」とは、巨視的に見て接触する２つの対向面１５，１７間に形成される隙間に加えて、２つの対向面１５，１７が接触していない状態で形成される隙間を含まない。第３部分２４が含まれる隙間Ｇの領域の一部は溶接用の開先部２６を構成する。この開先は傾斜面１５Ａ及び１７Ａによって形成されている。
【００２２】
本実施の形態の二次電池及びその製造方法によれば、隙間Ｇの第３部分２４に形成した開先部２６で溶接を行うと、溶融金属は開先部２６の下方に移動し、その後Ｙ方向に延びる第２部分２２に入り込む。第２部分２２に入り込んだ溶融金属は、凝固する。仮に溶融金属が隙間の第２部分２２を越えても、隙間は第１部分２０を備えているので、溶融金属が接続部１８の下方に位置する極板群８に落下することはない。したがって、本実施の形態によれば、接続部１８の下方に溶融金属が落下するのを防止することができる。
【００２３】
図１によく示されているように、第３部分２４が含まれる隙間の領域のＸ方向の両端には、開先部２６は形成されていない。すなわち開先部２６は、第３部分２４のＸ方向についての中心近くにのみ形成されている。このような開先部２６が形成されていない部分を残すことにより、溶融金属がＸ方向に沿って流れ、極柱１４，１６のＸ方向についての両端から溢れ出るのを確実に防止できる。
【００２４】
本実施の形態においては、第２部分２２が含まれる隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている。これにより、溶融金属の下方への落下を確実に防止できる。
【００２５】
本実施の形態においては、第１部分２０が含まれる隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている。これにより、第２部分２２が含まれる隙間の領域の長さが短い場合でも、溶融金属の下方への落下を確実に防止できる。
【００２６】
溶融金属が表面張力によって侵入しないような間隙寸法の範囲は、溶融金属の種類及びそれぞれの部分に到達するときの溶融金属の温度により定まる。なお間隙寸法が十分に大きければ、溶融金属が表面張力によらずに流入することになるが、そのような大きさの間隙寸法が存在する場合には、それはもはや本発明における「隙間」とはいえない。
【００２７】
開先部の形状は任意であるが、本実施の形態においては、図１における開先部２６の断面形状は、Ｚ方向と逆方向に向かうに従って幅が狭まるＶ字形である。このようなＶ字形の開先形状であれば、溶融金属の多くが開先部に溜まることになり、第２部分２２が含まれる隙間の領域に入り込む溶融金属の量を少なくすることができる。
【００２８】
接続部１８の溶接方法は限定されないが、本実施の形態においてはＴＩＧ溶接により実施される。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
２つの極柱の対向面の断面形状が、仕切壁部側からＺ方向に延びる第１の部分と、Ｙ方向に延びる第２の部分と、Ｚ方向に延びる第３の部分とからなるクランク形状になる隙間の第３の部分に形成した開先部で溶接を行うと、溶融金属は開先部の下方に移動し、その後Ｙ方向に延びる第２の部分に入り込む。第２の部分に入り込んだ溶融金属は、凝固する。仮に溶融金属が隙間の第２の部分を越えても、隙間は第１の部分を備えているので、溶融金属が接続部の下方に位置する極板群に落下することはない。
【符号の説明】
【００３０】
２  電槽本体
４  仕切壁
６  電槽セル
８  極板群
１０  負極板
１２  セパレータ
１４  第１の種類の極柱
１６  第２の種類の極柱
１８  接続部
２０  第１部分
２２  第２部分
２４  第３部分
２６  開先部
【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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【図７】
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【図８】
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