(57)【要約】【課題】モノブロック式鉛蓄電池の隔壁貫通式セル間接続方法において、セル間を接続する端子部同士を隔壁の貫通孔内部で電気溶接する際、溶接部分に生ずる「ひけ」と称する欠陥を機械的、電気的条件で排除しようとしているが，充分な効果がなかった。【解決手段】端子部を、それを構成する鉛合金の融解温度直下の温度で加熱した後放冷し、隔壁の貫通孔を介して電気溶接することを特徴とする。加熱温度は２００〜３００℃、時間は３０分〜２時間が望ましい。端子部が鉛−カルシウム−錫系鉛合金である場合に特に有効である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノブロック式鉛蓄電池の隔壁の貫通孔を介して隣接するセルの端子部間を電気溶接するセル間接続方法であって、該端子部を、それを構成する鉛合金の融解温度直下の温度で加熱した後放冷し、隔壁の貫通孔を介して相互に電気溶接することを特徴とする鉛蓄電池のセル間接続方法。
【請求項２】
加熱する温度が２００〜３００℃である、請求項１記載の鉛蓄電池のセル間接続方法。
【請求項３】
加熱する時間が３０分〜２時間である、請求項１記載の鉛蓄電池のセル間接続方法。
【請求項４】
セル間接続する端子部が鉛−カルシウム−錫系合金よりなる、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の鉛蓄電池のセル間接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノブロック式鉛蓄電池の隔壁を貫通する（隔壁貫通式）セル間接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のセル間接続方法においては、セル間を接続する端子部同士を隔壁の貫通孔内部で電気溶接する際、溶接部分に生ずる惧れのある欠陥を機械的圧縮により排除しようとしている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、セル間接続用の極柱を特殊な合金としているものもあるが（例えば特許文献２参照）、鉛の収縮による「ひけ」などの不具合を改善するものではなく、隔壁の構成材料である合成樹脂が溶融して、溶接部分に巻き込まれることがあった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１３３１０公報（第２−４頁）
【特許文献２】特公平７−６６７９４号公報（第２−３欄）
【０００５】
１個の電槽の内部に隔壁によって区画された複数個のセルを有する、いわゆるモノブロック式蓄電池において、隔壁を貫通して相隣り合うセルを電気的に溶接して接続する方法は既に長い間行われ、各種の改善が提案されているが、なお貫通部分の信頼性に問題が残っている。通電により熔融した合金の飛散や、合金が隔壁の貫通孔内で凝固して生ずるナゲットを貫通孔内に完全に満たし、「ひけ」やクラックと呼ばれる欠陥が残らないように、孔の両側からナゲット部を圧迫する必要がある。近年の提案は通電の条件とともに、ナゲット部の圧迫方法に関するものが殆どであり、特許文献１はその一例である。
【０００６】
隔壁貫通式の接続方法が開発されて以来、鉛蓄電池に使用される、セル間を接続する極柱を含む鉛合金は鉛（Ｐｂ）−アンチモン（Ｓｂ）系合金が殆どであったが、低保守、ないし無保守型鉛蓄電池の出現により、この極柱にもアンチモンの含有量を極度に下げたいわゆる低アンチモン合金や鉛−カルシウム（Ｃａ）−錫（Ｓｎ）系合金が使用されるようになった。この系統の合金は、凝固時の収縮率が鉛（Ｐｂ）−アンチモン（Ｓｂ）系合金より大きいため、隔壁貫通式の電気溶接の溶接性が劣る欠点があった。特許文献２はその対策の１つであり、機械的強度は向上するが、「ひけ」などの不具合の防止にはなお改善が求められていた。
【０００７】
隔壁貫通式において、「ひけ」などの不具合が存在すれば、甚だしい場合は大電流放電により接続部の溶断が起こる可能性があり、小さい場合でも長期間の使用により、接続部に電解液が浸透して腐食が進行し、自己放電の増大、機械的な破損などを起こす原因になる。このような接続部の欠陥は電池の機能停止の原因にもなる。溶接方法、特に通電パターン、圧迫のタイミングとその程度の組み合わせによる改善は必ずしも完全でなく、また、製造装置の機械的、電気的な複雑化を招き、機種変更の迅速な対応も困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような従来の欠点に鑑みてなされたもので、モノブロック式鉛蓄電池の隔壁貫通式セル間接続方法において、低Ｓｂ合金およびＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金をセル間を接続する極柱に使用した場合にも容易に「ひけ」やクラック等の欠陥を生じない製造方法を提供し、それによって、高能率で歩留まりよく生産された、信頼性の高い低保守もしくは無保守の鉛蓄電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１では、モノブロック式鉛蓄電池の隔壁の貫通孔を介して隣接するセルの端子部間を電気溶接するセル間接続方法であって、該端子部を、それを構成する鉛合金の融解温度直下の温度で加熱した後放冷し、隔壁の貫通孔を介して相互に電気溶接することを特徴とする鉛蓄電池のセル間接続方法である。
【００１０】
請求項２では、加熱する温度が２００〜３００℃である、請求項１記載の鉛蓄電池のセル間接続方法である。
【００１１】
請求項３では、加熱する時間が３０分〜２時間である、請求項１記載の鉛蓄電池のセル間接続方法である。
【００１２】
請求項４では、セル間を接続する端子部が鉛−カルシウム−錫系合金よりなる、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の鉛蓄電池のセル間接続方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項各項によれば、セル間を接続する端子部の合金材質やその経歴の如何を問わず、安定した隔壁貫通式のセル間接続を行うことができる。特に前記端子部の材質がＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金の場合の溶接不良を解消することができる。これは、Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金の場合、凝固時の収縮率が鉛（Ｐｂ）−アンチモン（Ｓｂ）系合金より大きいため、「ひけ」やクラック等の欠陥が生じやすいことが原因であると考えられている。また、これまでの製造装置に要求された、高い機械的加圧力を必要としないので、設備コストの低廉化も可能となる。本発明は、加熱することによって端子部を過時効状態あるいは焼きなまし状態にすることができるので、溶接時の圧力が端子部を介して貫通孔周囲の合成樹脂に加わっても、樹脂が圧縮されて薄くなり、溶融しやすくなることはなく、セル間接続時に端子部に巻き込まれる樹脂が増加する、といった問題の発生が少なくできたためであると考えられる。
【００１４】
さらに、本発明によるセル間接続部は気密、液密性に富み、機械的強度も大となるので、これによって製作された鉛蓄電池は信頼性が向上し、長寿命が期待できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
よく知られているように、モノブロック式の鉛蓄電池では、各セル間の隔壁に貫通孔があけられた合成樹脂、例えばポリプロピレン製の電槽の中に、正極板と負極板を、セパレータを介して所要の枚数だけ重ね合わせて複数の同極性の極板の耳を鉛合金のストラップで溶接接続して成る極群を挿入する。ストラップの一端または一部に、別に鋳造法などで作成されたセル間接続用の端子部を溶接する。この極群がいわゆるキャスト・オン・ストラップ法にて倒立状態で作成されたものであれば、ストラップの一端または一部にストラップから立ち上がった端子部を同時に形成することもできる。なお、モノブロック式電池では、電気的に両端に位置するセルからは、一方には電池の正極、他方には負極となる極柱をそれぞれ接続する。
【００１６】
本発明においては、上述の別途に作成されたセル間接続用の端子部を、溶接前に、それを構成する鉛合金の融解温度直下の温度で加熱し、ついで室温程度まで自然冷却（放冷）したのち、ストラップにガスバーナーなどで溶接する。前記加熱は、ストラップと一体に形成された端子部の場合には、突出している端子部のみを正確に温度制御された熱ガス流などで行い、単体の端子部の場合には、端子部を恒温槽内に入れて行うのがよい。熱ガス流などで加熱する場合には、端子部に近接するセパレータや極板に熱損傷を与えないように保護する必要がある。
【００１７】
鉛合金の融解温度はその合金を構成する成分のうち鉛に次いで多い金属（この場合はＳｎ）の添加量で実質的に左右される。鉛の融点は３２７℃であるが、Ｓｎの添加量が１．５重量％前後、あるいはそれ以下の、通常、保守不要または低保守の鉛蓄電池に使用される鉛合金では、合金の状態図から、液相の現れる温度は３１０〜３００℃付近である。端子部の加熱温度は、端子部の合金に液相が出現しない範囲で、充分に安全かつ可能な限り高温に保つのが効率的であるが、加熱装置の温度保持性能も考慮すれば上限は３００℃が限界であり、下限は処理の効率の点から、２００℃以上が望ましい。本発明において、「融解温度直下」とは上記の意味である。
【００１８】
加熱時間は、温度を２８０〜３００℃とする場合には１時間またはそれ以下、３０分程度までが適当であるが、温度を低くする場合には効率を考慮しながら、適宜延長し、例えば２時間程度にしてもよい。
【実施例】
【００１９】
以下に実施例について説明する。実用の電池に使用するポリプロピレン製電槽の隔壁を切り取り、直径８ｍｍの貫通孔をパンチング機であける。隔壁の厚さは２ｍｍである。この貫通孔に使用されるＰｂ−Ｃａ０．０９重量％−Ｓｎ５．０重量％合金で鋳造作製した端子部を、恒温槽内で加熱処理を行った実施例１４組と、加熱処理を行っていない比較例１５組を用意した。これらを加圧圧入式の電気抵抗溶接機にかけて溶接した。それらの条件は以下のとおりである。
【００２０】
熱処理条件
２８０℃の恒温槽内に１時間収容した後、室温（２５℃）になるまで放置して放冷（実施例、比較例とも共通）
溶接条件
一次圧力
（実施例）  ３．０ＭＰａ
（比較例）  ４．５ＭＰａ
通電電流
（実施例）  ８ｋＡ
（比較例）  ８ｋＡ
【００２１】
溶接後の端子部の接合部を機械的に破断し、接合部に認められた樹脂材料の巻き込み箇所の数を溶接欠陥数／組とし、溶接欠陥数／組ごとに、欠陥が発生した端子組数を調査し、結果を図１に示す。
【００２２】
図１から、実施例は１４組のうち１０組に欠陥が発生しなかったのに対し、比較例は１５組のうち３箇所の溶接欠陥数が認められたものが６組あったことがわかり、実施例は比較例に比べて欠陥が発生した端子組数が圧倒的に少ないことがわかる。比較例は一般に不良品発生を抑える条件である、高い一次圧力の現行条件で溶接したにも拘わらず、このような欠陥の発生を防止することができなかった。また、実施例と比較例とについて、接合部を破断した端子部の硬度を、端子組ごとに微小硬度計でビッカース強度を測定して比較したところ、比較例の硬度は平均値で約３３．０であったのに対し、実施例の硬度は前述した過時効状態あるいは焼きなまし状態になっていて、平均値で約８．３であり、実施例は比較例に対して、硬度がほぼ４分の１に低下していることがわかった。
【００２３】
上記実施例では、放冷を室温の２５℃までとしたが、空調等の設備がない室温として、一般的に考えられる−５〜３５℃の範囲内で任意に選択することができる。また、ＪＩＳ  Ｚ  ８７０３にある常温（２０±１５℃）、常湿（６５±２０％）の範囲内で任意に選択してもよい。
【００２４】
以上、本発明をモノブロック式の隣り合う単セルの異極性の端子部同士に適用する例について説明したが、同極性の端子同士に適用して単セルを並列接続する場合にも勿論適用できる。また、端子を電槽壁を通して電池の側面に取り出す場合にも当然適用できる。
【００２５】
また、実施例では、鉛−カルシウム（Ｃａ）−錫（Ｓｎ）合金について実験したが、低アンチモン合金を用いたものでも同様の効果が得られることが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の請求項各項によれば、セル間を接続する端子部の合金材質やその経歴の如何を問わず、安定した隔壁貫通式のセル間接続を行うことができる。特に安定した溶接条件が求めにくかった、端子部の材質がＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金の場合の溶接不良を解消することができる。また、これまでの製造装置の加圧条件を緩和できるので設備も安価となり、工業上有利である。
【００２７】
さらに、本発明によるセル間接続部は気密、液密性に富み、機械的強度も大となるので、これによって製作された鉛蓄電池は信頼性が向上し、長寿命が期待できるので、産業上の利点が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】「ひけ」発生を本発明品（実施例）と比較例とについて比較した図である。
【図１】
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