(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正・負極板がセパレータを介して巻回された円筒型鉛蓄電池において、セパレータがガラス繊維あるいはガラス繊維と他の材質との抄造体で、平面形状を有する面と凹凸を有する面とが形成されたものであって、前記正極板を平面形状を有する面に当接させるとともに、前記負極板を凹凸を有する面に当接させ、かつ巻回方向がセパレータの抄造方向と同一方向であることを特徴とする円筒型鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
円筒型鉛蓄電池の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池には電解液が十分に存在する液式鉛蓄電池と電解液をセパレータに含浸・保持させただけで流動電解液の存在しないいわゆる制御弁式（シール式）鉛蓄電池とがある。後者は、無保守・無漏液の特性を有していることから近年その用途が拡大しており、それに伴って、高出力化・長寿命化の要求が強くなってきている。このタイプは流動電解液が存在せず、セパレータに含浸・保持されているだけの構造であるので放電時にセパレータ中の電解液が極板へスムーズに移動する必要があり、極板とセパレータとの密着が重要である。そのため正・負極板間に挿入されるセパレータの弾力特性を利用して、極板群（エレメントという）の厚みを電槽セルの内側の幅寸法より大きい状態に形成し、セルの内側の幅寸法まで圧迫して挿入する。そうすれば、セパレータの反発力によって、極板は絶えず圧迫を受け、セパレータと極板との密着性が維持される。
【０００３】
さらに、このタイプの鉛蓄電池では、セパレータの極板に対する圧迫が放電性能だけでなく寿命性能に対しても重要である。すなわち、鉛蓄電池の寿命劣化は正極格子の腐食あるいは正極活物質の軟化脱落であり、セパレータの反発力によってエレメント、特に正極板に強い圧迫がかかっているとそれらを抑制できる。したがって、セパレータの圧迫度が高いほど長寿命特性が得られる。
【０００４】
前記制御弁式（シール式）鉛蓄電池には、矩形の正・負極板およびセパレータを数枚から数十枚重ね、同極の極板を一体化したエレメントを角型の電槽に挿入した角型鉛蓄電池と長尺正・負極板およびセパレータを巻回したエレメントを円筒型の電槽に挿入した円筒型鉛蓄電池とがある。前者は、エレメントの両端から圧力を加えながら通常、多数個セルからなるモノブロック電槽に挿入されるので、挿入セルが増えるほど極板と平行している面がどんどん膨れることになり、エレメントに加えられる圧迫力は、５０Ｋｇｆ／ｄｍ２程度が限度である。
【０００５】
一方、円筒型鉛蓄電池では、規定寸法の長尺セパレータを長さ方向の中心で巻き芯に固定し、それを基準に両側の相対位置から規定寸法の長尺正極板と長尺負極板とを順次供給し圧迫を加えながら巻回していく。角型鉛蓄電池と異なり、正・負極板およびセパレータがそれぞれ１枚ずつで構成されているので高圧迫を直接かけることが容易で、しかも、角型鉛蓄電池のように多数個のモノブロック電槽ではなく円筒型単セル電槽に挿入されるのでセパレータの反発力によって電槽が膨れた場合も円周に沿って均等に膨れるので角型鉛蓄電池のように特定の側面のみが膨れるといった問題が発生せず、角型鉛蓄電池に比べて約２倍の１００Ｋｇｆ／ｄｍ２の圧迫力をかけることが可能である。したがって、角型鉛蓄電池に比べて、極間が小さく、高圧迫度を有する鉛蓄電池が実現可能であり、高出力で長寿命な特性が期待できる。
【０００６】
しかしながら、巻回機で極板、およびセパレータを巻回する際に高圧迫をかけるとセパレータに引張りと圧縮の複合的な力が加わって切断し易い問題がある。
【０００７】
さらに、上述したようにこのタイプの鉛蓄電池は、エレメントに高圧迫を加えることによって高出力および長寿命性能が得られるのは確かであるが、その効果のばらつく問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように円筒型鉛蓄電池では、エレメントを巻回する際に高圧迫力をかけることが容易である反面、セパレータに大きな引張りと圧縮の複合的な力が加わるためにセパレータが切断しやすい問題があり、それを解決すると共に、高圧迫を加えた場合の寿命改善効果にばらつきがなく高出力で寿命性能の安定した円筒型鉛蓄電池を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決する手段として、請求項１によれば、正・負極板がセパレータを介して巻回された円筒型鉛蓄電池において、セパレータがガラス繊維あるいはガラス繊維と他の材質との抄造体で、平面形状を有する面と凹凸を有する面とが形成されたものであって、前記正極板を平面形状を有する面に当接させるとともに、前記負極板を凹凸を有する面に当接させ、かつ巻回方向がセパレータの抄造方向と同一方向であることを特徴としている。
【００１０】
さらに、前記円筒型鉛蓄電池において、セパレータがガラス繊維あるいはガラス繊維と他の材質との抄造体であって、抄造時に抄造ネットに当接していたセパレータ面を正極板に当接することにより、より良好な効果が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
抄造方法によるセパレータの製造方法を以下に示す。
【００１２】
まず、ガラス繊維１００％あるいはこれに他の材質、例えば合成繊維等を加えたものを水に分散させる。これを連続的に進行する抄造ネット（以後、ネットと呼ぶ）に供給し、ネットの下面から水を吸引した後、乾燥する工程からなっている。このようにネットが進行すると共に分散に用いられていた水が吸引されるので、ネット上のガラス繊維は、ネットの進行方向に配向する傾向が強くなる。ガラス繊維が配向している方向に張力がかかった場合、耐張力は、ガラス繊維の材質に負うところが大きく、かなりの張力に耐えられる。一方、配向方向に対して直角に張力がかかった場合、耐張力はガラス繊維間あるいはガラス繊維と他の材質との絡み力に負うところが大きく、これらの絡みだけで強い引張強度を持たせるのは難しく、セパレータは配向方向に比べると切断し易い。
【００１３】
また、前記方法で製作されたセパレータは、抄造時にネットに当接する面と空中に露出している面とができる。抄造時にネットに当接している面は、ガラス繊維あるいはガラス繊維と他の材質とを分散させていた水を吸引して除去していくのでその吸引力によりネットに密着し平面形状が形成される。一方、空中に露出している面は圧接しているものがないので僅かではあるが凹凸が存在する。その状態の拡大断面模式図を図１に示す。１は抄造時にネットに当接していたセパレータ面、２は抄造時に空中に露出していたセパレータ面をそれぞれ示す。
【００１４】
制御弁式（シール式）鉛蓄電池では、流動電解液が存在しないため、セパレータに含浸・保持されている電解液がスムーズに極板に移動する必要があり、極板とセパレータが密着していることが非常に重要である。
【００１５】
従来では、前記ネットに当接していた面と当接していない面とを正・負極板に無作為に当接していたので、高圧迫を加えたことによる寿命性能の改善効果は認められるもののばらつきが大きかった。それに対して、性能劣化に対して大きな要因を占めている正極板に前記抄造時にネットに当接していた平面形状を有するセパレータ面を当接することによって安定した寿命性能の得られることがわかった。
【００１６】
【実施例】
本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図２は、本発明の実施例を示す要部上面図で、３は長尺正極板、４は長尺負極板、５はガラス繊維からなる長尺セパレータ、６は巻き取り芯、７は巻き締めローラ、８は前記ガラス繊維セパレータの抄造方向、９は前記ガラス繊維の抄造時にネットに当接していたセパレータ面をそれぞれ示す。
【００１８】
図２に示すように、規定寸法の前記ガラス繊維長尺セパレータ５を長さ方向の中心で巻き取り芯６に固定し、それを基準に両側の相対位置から規定寸法の長尺正極板３と長尺負極板４とを順次供給し、巻き締めローラ７で圧迫を加えながら巻回していく。その際、セパレータを抄造方向８と同一方向に巻回すると共に、抄造時にネットに当接していた面９を正極板に当接することによって巻回時のセパレータの切断が大幅に減少すると共に、セパレータと正極板との密着性が非常に良好な状態になる。
【００１９】
次に、前記長尺セパレータの巻回方向は抄造方向とし、抄造時にネットに当接していたセパレータ面を正極板に当接させて作製した定格容量１０Ａｈの円筒型鉛蓄電池をＡとし、抄造時にネットに当接していたセパレータ面を負極板に当接して作製した同様の鉛蓄電池をＢとし、両者のサイクル寿命性能の比較を行った。試験条件を以下に示す。
【００２０】
[試験条件]
放電：０．２５ＣＡ（２．５Ａ）    放電終止電圧：１．７０Ｖ
充電：２．４０Ｖ（最大充電電流：２．５Ａ）  充電時間：６時間
温度：４０℃
上記のサイクルを繰りかえし、約１００サイクル毎に３ＣＡ（３０Ａ）の電流で性能評価を行なった。寿命判定基準は、容量が初期の５０％以下になった時点とした。
【００２１】
試験結果を図３に示す。
【００２２】
図３の結果が示すように、抄造時にネットに当接していたセパレータ面を正極板に当接させた円筒型鉛蓄電池Ａは、１０００サイクル以上の寿命を示したのに対して、抄造時にネットに当接していた面を負極板に当接させた蓄電池Ｂは、７００サイクルで寿命になった。円筒型鉛蓄電池では、正極板１枚と負極板１枚からなっているので、ガラス繊維の抄造時にネットに当接していた面は正極板に当接するか負極板に当接するかのどちらかであり、無作為に当接した場合、寿命性能にばらつきが発生したといえる。上述したように寿命劣化の主原因は正極格子の腐食と正極活物質の軟化・脱落であり、抄造時にネットに当接していた平面形状を有する面を正極板と密着させることによって上記劣化をより効果的に抑制できたといえる。
【００２３】
なお、実施例では、微細ガラス繊維を抄造したセパレータについて説明したが、セパレータには、微細ガラス繊維と太いガラス繊維、合成繊維あるいはシリカ粉体を単独又は組み合わせて混抄した抄造体が用いられている。これらも同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、正・負極板がセパレータを介して巻回された円筒型鉛蓄電池において、セパレータがガラス繊維あるいはガラス繊維と他の材質との抄造体であって、抄造方向と同一方向に長尺セパレータを巻回すると共に抄造時にネットに当接していたセパレータ面を正極板に当接することによって、巻回時のセパレータの切断が大幅に低減され、さらに高出力での寿命性能が大幅に改善されその工業的効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス繊維の抄造時に抄造ネットに当接していたセパレータ面と空中に露出していたセパレータ面の拡大断面模式図
【図２】本発明の実施例を示す模式上面図
【図３】サイクル寿命性能の比較試験結果
【符号の説明】
１  抄造時に抄造ネットに当接していたセパレータ面
２  抄造時に空中に露出していたセパレータ面
３  長尺正極板
４  長尺負極板
５  長尺ガラス繊維セパレータ
６  巻き取り芯
７  巻き締めローラ
８  ガラス繊維セパレータの抄造方向
９  抄造時にネットに当接していたガラス繊維セパレータ面
【図１】
0004419358.tif 000002
【図２】
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【図３】
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