(57)【要約】【課題】  鉛蓄電池において、抵抗溶接法によりセル間接続を行う場合、セル間隔壁に設ける透孔は、正面視の形状が真円より水平方向に配された長円の方が高さを低くでき、エネルギー密度の改善に有効である反面、長円は真円に比べて鉛の溶融起点から円弧部周辺までの距離が長く、溶融鉛が透孔内全体に行き渡らず、溶着不良が発生する問題を抱えているのに対して、長円の透孔でも優れた溶着状態が得られる製造方法を提供することにある。【解決手段】  セル間接続用電極を用いて抵抗溶接法によりセル間接続を行うに際して、前記セル間接続用電極の水平方向に配された長円形状の先端部に、少なくとも一つの不導体部を設けたことを特徴とする発明である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電槽のセル間隔壁に設けた正面視の形状が水平方向に配された長円の透孔に対峙させた両極板群の接続部をセル間接続用電極を用いて抵抗溶接法によりセル間接続を行う鉛蓄電池の製造方法において、
前記セル間接続用電極の水平方向に配された長円形状の先端部に、少なくとも一つの不導体部を設けたことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
鉛蓄電池のセル間接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は、単電池での電圧は２Ｖであり、機器等の作動電圧が高い場合には、単電池（セルともいう、以降セルと記載）を直列に複数個接続して高電圧にして使用されることが多い。各セルを接続する方法には、セルの外部で接続線を用いて行う方法と、セルの内部で接続部により接続する方法とがある。鉛蓄電池では、通常、複数のセルが電槽内で接続され、６Ｖあるいは１２Ｖとして広く製造・販売されている。このような鉛蓄電池をモノブロックタイプと称している。これらの蓄電池は、発電要素である極板群（エレメントともいう）を複数セルからなる樹脂製電槽に挿入した後、前記各極板群の接続部同士がセル間隔壁を介して電気的に内部接続されている。該接続方法にはいくつかがあるが、抵抗溶接法は、最も信頼性が高く、量産性が優れていることから広く採用されている。これは、電槽のセル間隔壁に設けた透孔に両セルに挿入された極板群に設けた接続部を対峙させ、水冷銅電極等で前記接続部をクランプすると共に加圧し、この加圧による変形で形成される通電路に大電流を短時間通電し、発熱させ、そのジュール熱で接続部同士を溶融し、前記溶融鉛が前記透孔内に満たされた後、それが凝固し、接続部同士が溶着・接続される方式である。
【０００３】
図１３は、上記抵抗溶接法によりセル間が接続された自動車用鉛蓄電池の一例を示す一部欠栽の要部模式図で、８はセル間隔壁、９は接続部、１０は鉛蓄電池本体、１１は電槽、１２は蓋、１３は端子、１４は極板群をそれぞれ示す。
図１４は、図１３の接続部を拡大した要部模式断面図で、３はセル間隔壁に設けた透孔で、図１４では溶着された鉛４で満たされた状態である。他の構成部材は図１３と同じ番号を付記する。
【０００４】
両極板群の接続部９がセル間接続用電極（図１４では図示せず）でクランプされると共に加圧されることにより、前記接続部９が変形し通電路が形成され、その部分に大電流を流すと接続部９の鉛が互いに溶融され、透孔３の中が溶融された鉛で満たされた後、凝固し、図１４に示すようにセル間隔壁８を介して両極板群１４が溶着・接続される。
電槽のセル間隔壁に設けた透孔を通して両セルの接続部を抵抗溶接法により接続する方法が特許文献１で提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１６８４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１４に示すセル間隔壁８に設けられる透孔３の正面視の形状は、真円と水平方向に配された長円とが考えられる。ここでの「透孔の正面視の形状」とは、図１４において、透孔３を、矢印の方向、すなわち、セル間隔壁８の垂直方向から見た形状を意味する。
透孔３の形状が正面視で真円の場合、接続部９の鉛は、透孔の中心を起点として同心円に沿って溶融され、透孔３が溶融鉛で均一に満たされるので安定した接続部９の溶着が行える。しかし、透孔３の面積が同じ場合には、真円の直径は長円の短径より大きくなる。
【０００６】
接続部９は鉛蓄電池の反応に関与しないので、この部分が大きくなると無駄な空間が増え、鉛蓄電池のエネルギー密度（容積効率、Ｗｈ／Ｌ）が低下する。その対策として、「背景技術」の項に記載した特許文献１に提案されている正面視の形状が水平方向に配された長円の透孔を採用することが有効である。しかしながら、長円では、透孔３の中心部に形成された鉛の溶融起点から円弧部周辺までの距離が真円に比べて長いので、円弧部周辺に溶融鉛が到達するまでに凝固してしまい、その部分で不良溶着部が発生する問題を抱えている。
図１１および図１２は、その状況を模式的に示すものである。
【０００７】
図１１は従来のセル間接続用の電極の一例を示す要部模式図で、図１１（ａ）は要部正面図、図１１（ｂ）は要部側面図で、図において、１Ｂはその電極、２Ｂは前記電極１Ｂの先端部で、水平方向に配された長円形状を備えている。
【０００８】
図１２は、セル間隔壁に正面視の形状が水平方向に配された長円の透孔を設けたモノブロックタイプの電槽に極板群を挿入し、図１１に示す電極１Ｂを用いてセル間接続を行い、接続部をねじ切ってセル間接続部を破断した後、その破断面の溶着状態を観察・調査した結果を示す模式図で、３は正面視の形状が水平方向に配された長円の透孔、４は溶着された鉛（斜線部分）、５は鉛の溶融起点（●印）、６は不良溶着部、８はセル間隔壁をそれぞれ示す。
【０００９】
図１２に示すように、電極１Ｂでセル間接続を行った場合、溶融鉛は、その表面張力の作用で湯流れが抑制される傾向にあるので、鉛の溶融起点５から円弧部周辺までの距離が長いと、円弧部周辺まで到達しないうちに凝固し、透孔３全体に溶融鉛が行き渡らず、不良溶着部６が発生する。
【００１０】
透孔３の上部に比べて下部の不良溶着部６が小さいのは、下部では、溶融鉛の重力が有効に作用し、湯流れが上部よりよかったためと考えられる。
ここでの溶着された鉛４とは、通電時の発熱により接続部の鉛が互いに溶融された後、凝固した部分の鉛のことで、前記ねじ切りを行い、接続部を破断した場合、その部分にねじ切り面が発生する。これを溶着された鉛４と称している。これに対して、鉛が互いに溶融していない部分では、ねじ切りを行ってもねじ切り面が発生しない。これを不良溶着部６といっている。
【００１１】
前記不良溶着部６が生成されると、その部分には隙間が生じ、電解液が浸透し、接続部９の腐食の原因になったり、気密不良の原因になったりして、鉛蓄電池が短寿命になることがある。
【００１２】
したがって、本願発明の目的は、鉛蓄電池のセル間隔壁に設けた正面視の形状が水平方向に配された長円の透孔に対峙させた両極板群の接続部をセル間接続用電極を用いて抵抗溶接法によりセル間接続を行う場合に、セル間接続部での溶着不良が大幅に抑制される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】
【００１３】
本願発明が課題を解決するための手段として、請求項１による発明は、電槽のセル間隔壁に設けた正面視の形状が水平方向に配された長円の透孔に対峙させた両極板群の接続部をセル間接続用電極を用いて抵抗溶接法によりセル間接続を行う鉛蓄電池の製造方法において、前記セル間接続用電極の水平方向に配された長円形状の先端部に少なくとも一つの不導体部を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上、説明したように、正面視の形状が水平方向に配された長円の透孔がセル間隔壁に設けられたモノブロックタイプの電槽に極板群を挿入してセル間接続用電極を用いて抵抗溶接法によりセル間接続を行う際に、前記セル間接続用電極の水平方向に配された長円形状の先端部に少なくとも一つの不導体部を設けた構造にすることにより、接続部の溶着状態が大幅に改善される。そのことにより、接続部での腐食や気密不良が抑制され、寿命性能の安定した鉛蓄電池が得られ、しかも、水平方向に配された長円の透孔の特徴である優れたエネルギー密度が確保でき、その工業的効果が極めて大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本願発明を実施するための最良の形態は、電槽のセル間隔壁に設けた正面視の形状が水平方向に配された長円の透孔に対峙させた両極板群の接続部をセル間接続用電極を用いて抵抗溶接法によりセル間接続を行う際に、前記セル間接続用電極の水平方向に配された長円形状の先端部に少なくとも一つの不導体部を設けた構造にすることである。
【００１６】
本願発明者は、セル間隔壁に正面視の形状が長円の透孔を設けた電槽を用いて、抵抗溶接法によりセル間接続を行った場合に不良溶着部が発生するのは、透孔中心部に形成される鉛の溶融起点から円弧部周辺までの距離が長いことに起因していることに着目し、セル間接続用電極の先端部に不導体部を少なくとも一つ設けることにより、接続部に流れる電流が分散され、鉛の溶融起点がそれぞれの電流の中心部に複数形成され、鉛の溶融起点から円弧部周辺までの距離が短縮され、溶着状態が大幅に改善されることを見出した。
【００１７】
電極の先端部に設ける不導体部は１個でも２個でもよく、抵抗溶接時に接続部に流れる電流を分散させ、鉛の溶融起点を複数形成すればよい。
【００１８】
図３、図４および図５は、不導体部が２個設けられた例１、例２ならびに例３を示す模式図で、１Ａは本願発明の電極、２Ａは電極１Ａの先端部、７は本願発明の不導体部をそれぞれ示す。
図３に示す例１では、２個の不導体部７が電極の先端部２Ａの水平方向の中心線に沿って均等に割り振られている。しかし、図４に示す例２のように不均等な配置であっても効果は得られる。
【００１９】
また、例１および例２は、不導体部７の高さと電極の先端部２Ａの高さが同じ寸法の例であるが、図５に示す例３ように不導体部７の高さが電極先端部２Ａより低い寸法でも効果が得られる。この場合、前記不導体部７を少なくとも電極の先端部２Ａの水平方向の中心線（図５でのＡ−Ａ線）を含む位置に配することが好ましい。
【００２０】
図６および図７は、不導体部７が１個の場合の例４ならびに例５を示す模式図で、構成部材は図３と同じ番号を付記する。
不導体部が１個の場合、図６に示す例４のように前記不導体部７を少なくとも電極の先端部の水平方向の中心線（Ａ‐Ａ線）と垂直方向の中心線（Ｂ−Ｂ線）との交点を含む位置に配すれば効果が得られる。さらに、図７に示す例５のように前記Ａ−Ａ線とＢ−Ｂ線の交点に不導体部７の垂直方向の中心線と水平方向の中心線との交点を配するのが最も好ましいのはいうまでもない。
【００２１】
また、例５および例６では不導体部７の高さ寸法が、電極の先端部２Ａの高さ寸法より小さい例であるが、不導体部７の高さが電極の先端部２Ａの高さと同じ寸法にした方が効果がより大きいといえる。
【００２２】
例１から例５では、不導体部７には矩形形状が適用されているが、他の形状の不導体部７でも同様の効果が得られる。
図８、図９および図１０は種々の形状の不導体部７の例を示す模式図で、構成部材は図３と同じ番号を付記する。
【００２３】
図８は、例６を示す模式図で、不導体部７が円形状からなり、円の中心が、電極の先端部２Ａの中心部（Ａ−Ａ線とＢ−Ｂ線の交点）に配されている。
図９は、例７を示す模式図で、不導体部７が垂直方向に配された楕円形状からなっている。この場合も例６と同様、楕円の中心が電極の先端部２Ａの中心部（Ａ−Ａ線とＢ−Ｂ線の交点）に配されている。
図１０は、例８を示す模式図で、不導体部７が菱形形状からなっている。この場合も例６と同様、菱形の中心が電極の先端部２Ａの中心部（Ａ−Ａ線とＢ−Ｂ線の交点）に配されている。
【００２４】
例６〜例８の円、楕円あるいは菱形形状の不導体部７は、いずれもその中心部が電極の先端部２ＡのＡ−Ａ線とＢ−Ｂ線の交点に配された例であるが、前記不導体部７がＡ−Ａ線とＢ−Ｂ線の交点を含むように配されておれば、本願発明の効果は得られる。
【００２５】
不導体部７の形状については、矩形、円形、楕円および菱形形状を例として挙げたが、これらに限定されるものでなく、セル間接続時に流れる電流を分散する機能を有しておればよく、特に形状にはこだわらない。
【００２６】
また、不導体部７を電極の先端部２Ａに取り付ける方法は、前記先端部２Ａに貼り付けてもよく、埋め込む方式でも良く、特に取り付け方法は限定されない。
【実施例】
【００２７】
本願発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例）
【００２８】
本願発明に基づく実施例では、Ｎｏ．１とＮｏ．２の２種類のセル間接続用電極を準備した。
【００２９】
図１は、Ｎｏ．１の電極を示す要部模式図で、図１（ａ）は要部正面図、図１（ｂ）は要部側面図で、構成部材は図３と同じ番号を付記する。
図１に示すように、Ｎｏ．１の電極１Ａは銅からなり、先端部２Ａの上面寸法は、垂直方向の最大高さを３ｍｍ、水平方向の最大長さを１０ｍｍとし、不導体部７には、高さが前記先端部２Ａと同じ寸法の３ｍｍ、幅（図１でのＷ）が２ｍｍのセラミックが用いられている。また、不導体部７の水平方向の中心線と垂直方向の中心線との交点が、図１に示す電極の先端部２ＡのＡ−Ａ線とＢ‐Ｂ線との交点に配された状態で埋め込まれている。
【００３０】
Ｎｏ．２の電極は、図３に示す例１の電極を用いた。電極の先端部２Ａの寸法は、Ｎｏ．１と同じ、高さ３ｍｍ、長さ１０ｍｍとし、不導体部７には、Ｎｏ．１と同じくセラミックを用い、高さ３ｍｍ、幅（Ｗ）１．５ｍｍのものを２個、図３に示すように高さ方向の中心線を基準にして先端部２Ａの水平方向の長さ１０ｍｍに均等に割り振られた状態で埋め込まれている。
【００３１】
一方、従来品は、図１１に示す電極１Ｂを用い、先端部２Ｂの上面寸法を実施例と同じ、高さ３ｍｍ、長さ１０ｍｍとした。
【００３２】
次に、ＪＩＳ  Ｄ  ５３０１に記載されている自動車用鉛蓄電池５５Ｄ２３型用正・負極板を定法で作製し、前記正・負極板をポリエチレン製セパレータを介して積層し、極板群を形成した。これら極板群をセル間隔壁に水平方向に配した正面視において、長径１６ｍｍ、短径１０．５ｍｍの長円の透孔３を備えたＰＰ樹脂からなる５５Ｄ２３型用のモノブロックタイプの電槽（試験用２セルタイプ）に挿入し、実施例の電極Ｎｏ．１、Ｎｏ．２ならびに従来品の電極１Ｂそれぞれを用いて、下記に示す抵抗溶接条件で各２０個の蓄電池のセル間接続を行った。
（抵抗溶接条件）
通電電流：８．７ｋＡ
クランプ力：５５０ｋｇｆ
通電時間：０．２５秒
上記条件でセル間接続を行った後、接続部をねじ切って接続部を破断して、破断面の溶着状態を観察・調査した。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１に示すように、従来品の蓄電池の多くに、図１２に示す不良溶着部が発生した。一方、本願発明に基づく実施例のＮｏ．１の電極で抵抗溶接を行った蓄電池では不良溶着部が見られずその効果が確認できた。図２は、その溶着状態を示す模式図で、構成部材は図１２と同じ番号を付記する。
【００３５】
図２に示すように、２つの溶融起点５は、透孔３の水平方向の中心線（図２でのＣ−Ｃ線）上で、垂直方向の中心線（図２でのＤ−Ｄ線）を基準にして左右対称の位置に形成され、接続部の鉛は前記２つの溶融起点５を中心に溶融されていくので、溶融鉛が円弧部周辺まで移動する距離が短縮され、図１２に示す従来の溶融起点５が１つの場合に比べて、溶融された鉛が透孔３内に全体に行き渡り、ねじ切り後、透孔３内は溶着された鉛４で満たされている。
【００３６】
電極の先端部２Ａに２個の不導体部７を設けたＮｏ．２の電極でセル間接続を行った蓄電池も、Ｎｏ．１と同様の効果が得られた。
【００３７】
前記電極の先端部２Ａに設ける不導体部７の材質は、不導体であることは勿論であるが、鉛の溶融温度、約３２７℃に耐えなければならないので耐熱性をも有している必要がある。実施例で用いられているセラミックは好適な部材であるが、それ以外に琺瑯、石英等が挙げられる。また、近年開発された耐熱性樹脂、例えば、ポリイミド系樹脂も適用可能である。
【００３８】
実施例では、自動車用鉛蓄電池について説明したが、自動車用鉛蓄電池に限定されるものでなく、複数セルを備えた電槽に極板群を挿入し、前記極板群を抵抗溶接法によりセル間接続される鉛蓄電池であれば、本願発明を適用すれば、同様の効果が得られるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本願発明に基づく実施例のＮｏ．１のセル間接続用電極を模式的に示す要部正面図（ａ）および要部側面図（ｂ）。
【図２】Ｎｏ．１の電極を用いてセル間接続を行った後の接続部の溶着状態を示す模式図。
【図３】本願発明のセル間接続用電極の例１を示す要部正面図
【図４】本願発明のセル間接続用電極の例２を示す要部正面図
【図５】本願発明のセル間接続用電極の例３を示す要部正面図
【図６】本願発明のセル間接続用電極の例４を示す要部正面図
【図７】本願発明のセル間接続用電極の例５を示す要部正面図
【図８】本願発明のセル間接続用電極の例６を示す要部正面図
【図９】本願発明のセル間接続用電極の例７を示す要部正面図
【図１０】本願発明のセル間接続用電極の例８を示す要部正面図
【図１１】従来のセル間接続用電極の一例を模式的に示す要部正面図（ａ）および要部側面図（ｂ）。
【図１２】従来の方式でセル間接続された接続部の溶着状態を示す模式図。
【図１３】抵抗溶接法によりセル間が接続された自動車用鉛蓄電池の一例を示す一部欠栽の要部模式図。
【図１４】図１３の接続部を拡大した要部模式断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１Ａ  本願発明のセル間接続用電極
１Ｂ  従来のセル間接続用電極
２Ａ  本願発明の電極の先端部
２Ｂ  従来の電極の先端部
３  正面視の形状が水平方向に配された長円の透孔
４  溶着された鉛
５  鉛の溶融起点
６  不良溶着部
７  不導体部
８  セル間隔壁
９  接続部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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