(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄形長尺の正極板と薄形長尺の負極板のいずれか一方または両方の極板表面に結着剤であるポリフッ化ビニリデンをＮ−メチルピロリドンに溶解したものと絶縁性粉末との混合物からなる結着性合剤を塗布し、この結着性合剤の硬化が不完全な状態において、対極板を重ねて渦巻状に一体化する工程を備えることを特徴とする鉛蓄電池の製造法。
【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】
鉛蓄電池は、その信頼性と低廉性により、過去より最も広く用いられている二次電池である。しかし、一面ではその利用率は低く、特に急放電特性に弱点がある。この弱点は極板の厚さに起因するところが多く、この弱点を改善するために、近年薄型極板が開発されて使用される傾向にある。この薄型極板の製造法は、鉛合金の箔やこれに開孔した薄型の集電体を用い、これに鉛粉を水や希硫酸あるいは結着性樹脂と練り合わせたペースト状やスラリー状の活物質を薄く充填して薄型極板とするものであった。そしてこれを平板状セルに挿入したり、渦巻状にして円筒型セルに用いる。このように極板技術には進展が見られたが、一方、セパレータについては、このような薄型極板技術に追従できる状態にはない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
極板の薄型に伴ってセパレータにも相応の薄型が要求されるのであるが、薄いセパレータは薄くなるほど扱いにくく、極板の間に正確に装填することが困難となる。特に薄型平板状のセルに挿入する場合には、セパレータがずれを起こす危険性が高い。また極板とセパレータを重ねて渦巻状の極板群を構成する場合には、わずかな力のバランスのずれによってセパレータが極板の間からはみ出し、極板間にセパレータの無い部分が発生する。このようなセパレータのずれは、電池内短絡という欠陥となり、折角の薄型極板の特性を活かすことができない。
【０００４】
上記のごとく薄型極板の特徴を活かすためには、装着ずれによる短絡の危険が無い隔離体の構成が重要である。すなわち、本発明の目的は、薄型極板の構成に適合した構成ミスによる短絡の危険の無い、薄型極板に適した新しい極板群の構成を実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、上記隔離体の構成を実現するために、結着剤と絶縁性粉末との混合物からなる結着性合剤を極板の表面に塗布し、この結着性合剤を介して正負両極を重ねる構成をとることとしたものである。この発明によれば極板間に任意の厚さの隔離層を形成すると同時に、正極板と負極板を接合一体化することが可能となる。
【０００６】
前記の発明によって、極板間の任意の厚さの結着性合剤の充填層は、樹脂の硬化によって確実に隔離層になり、また構成された極板群は固定されているので、取扱によるずれの心配がなく、電池作製後の内部短絡による初期不良を回避できる。さらに好ましい作用は結着性合剤中の結着剤が極板活物質の多孔体層に若干しみこむことによって極板表面層が不活性化されるので、結果的に一層短絡の危険を回避できるという点が、従来のセパレータでは得られない特徴的な作用である。このことは極板間の距離が小さい薄型極板の構成では重要なことであって、数ミクロンの結着剤の侵入はかえって好ましい。以上によって位置ずれの危険を無くし、短絡による初期不良を防止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに実施の形態について述べる。
【０００８】
図１は本発明の参考となる一実施の形態の薄型電池の断面図、図２は他の実施の形態の断面図である。図１，図２において、１は電槽で、蓋２により密閉し、内部には正極板３、負極板４を収容するものである。５は正極端子、６は負極端子を示す。７は正極板３の両表面に形成された絶縁性多孔体層、８は負極板４の両表面に形成された絶縁性多孔体層である。９は正極板３、負極板４および絶縁性多孔体層７によって構成される極板群の外側に配設したマット体である。１０は電槽１の上部に設けた排気口、１１は同じく電槽１に設けた安全弁である。
【０００９】
図１に示すように、正極板３と負極板４の両面に絶縁性多孔体層７、８をそれぞれ形成して極板間および極板群と電槽１の空間を同時に埋める方法や、図２に示すように正負いずれかの極板３，４の片側にのみ絶縁性多孔体層７を形成し、極板間のみに絶縁性多孔体層７を形成して、極板群の周囲の空間はマット体９で埋める手段としている。
【００１０】
図３は本発明を適用した円筒型電池の渦巻き状極板群の構成を説明する斜視図である。１２は薄型で長尺の正極板、１３は薄型で長尺の負極板であり、１４は少なくとも正極板，負極板のいずれかの表面に充填された結着性合剤の層である。この極板群を作製する段階は結着剤が硬化した後の状態でも良いが、構成された結着性合剤の層が湾曲によって破壊され、絶縁機能が損なわれる危険があるので、完全に硬化していない段階で渦巻き状とするのが良い。この時、電極側の乾燥状態は問わない。
【００１１】
つぎに本発明に用いる結着性合剤について説明する。
絶縁性粉末としては、アルミナ，シリカ，ゼオライト等の無機粉末を用い、これらの表面をポリエチレンやポリエステル等の樹脂で被覆した合成粉末等を単独あるいは複数種類選択して適用することができる。これらの絶縁性粉末は、それら自体が多孔体でなくても粉末粒子径の選択や組み合わせで任意の多孔体を構成できる。しかし、微細孔を形成する上で、粉末粒子自体があらかじめ多孔体であることが望ましい。
【００１２】
結着剤にはポリエステルやメタクリル樹脂，アセチレンブタジエンスチレンゴム等の溶剤系樹脂をトルエンやキシレン，テトラヒドロフラン等の溶剤に溶解したものが適用できる。
【００１３】
この他フッ素樹脂のエマルジョンのように流動性を備える微粒子の分散液や水性シリコーンのように、それ自体は重合度が低く溶液状態であっても、溶媒の離散によって重合体が発達する材料も本発明の適用範囲に含む。
【００１４】
ポリフッ化ビニリデンをＮ−メチルピロリドンに溶解した結着剤は、硬化後、硫酸の拡散を阻害する危険が少ないので、本発明のように、正極と負極の間で硫酸イオンの移動を必要とするセパレータ層の役割には極めて有効である。
【００１５】
【実施例】
以下具体的な実施例によって本発明の特徴と効果を述べる。
（参考例１）
まずポリフッ化ビニリデン１０％をＮ−メチルピロリドンに溶解し、本発明に用いる結着剤Ａを作製した。
【００１６】
つぎに平均気孔率７０％のアルミナの粉末１００重量に対して、前記結着剤Ａを１０重量％混合して隔離層用の結着性合剤Ｂを作製した。
【００１７】
一方、鉛粉１００重量と結着剤Ａ５重量とを練り合わせて作製した活物質合剤Ｃを、表面積１００ｃｍ2 の鉛錫合金製の多孔板に片側の厚さが１００ミクロンになるように充填して正極用極板と負極用極板を作製した。
【００１８】
つぎに正極板と負極板の両面に上記結着性合剤Ｂを塗り付け、乾燥して一体化し、薄型電槽に挿入した。さらに希硫酸を注入して化成充電した上で電池を封口し、図１に示す公称容量０．５Ａｈの薄型電池を作製した。
【００１９】
（参考例２）
正極の片面に参考例１における結着性合剤Ｂを塗り付け、この結着性合剤Ｂを介して負極を重ねて一体化した以外は、参考例１と同様の手順で図２に示す電池を構成した。極板群の両端は従来のセパレータに用いるガラスのマット体９で電槽１との隙間を埋めた。
【００２０】
（実施例１）
短冊状に作製した極板を用い、極板の両面に参考例１における結着性合剤Ｂを充填し、これを半乾燥状態で図３に従って渦巻き加工し、円筒状の電槽に挿入した。これに希硫酸を注入して化成し、公称容量０．５Ａｈの電池を作製した。
【００２１】
（従来例１）
参考例１と同じ極板を用い、従来のガラスマット製のセパレータを用いて薄型電池を作製した。
【００２２】
（従来例２）
実施例１と同じ極板を用い、従来のガラスマット製のセパレータを用いて、円筒型電池を構成した。
【００２３】
つぎに本発明の効果を明らかにするために前記各電池をそれぞれ１００個ずつ作製し、この電池の化成後の電圧を調べて、短絡の発生確率を調べた。その結果を図４に示す。この結果から明らかなように、従来例ではいずれも短絡の発生確率が高く、これら不具合電池を調べた結果、セパレータのずれが原因であることが分かった。
【００２４】
これに対して、本発明の実施例の電池は短絡による初期不良の発生は皆無であって、極めて信頼性が高いことが明らかになった。
【００２５】
このような効果は極板群を構成する時、極板と遊離したセパレータを独立して扱うのではなく結着性のある合剤で極板に密着した多孔体層を形成して群加工をすることによって得られる。
【００２６】
【発明の効果】
前記のように、本発明は正極板と負極板間の距離が短い極板の群加工を高い信頼性で実現するものであって、優れた鉛蓄電池を実現できる技術である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考となる一実施の形態における鉛蓄電池の断面図
【図２】  本発明の参考となる他の実施の形態における鉛蓄電池の断面図
【図３】  本発明の実施の形態における極板群の斜視図
【図４】  本発明の実施例における電池と従来例における電池との不良発生率を比較して示す説明図
【符号の説明】
１  電槽
２  蓋
３  正極板
４  負極板
５  正極端子
６  負極端子
７、８  絶縁性多孔体層
９  マット体
１０  排気口
１１  安全弁
１２  薄型長尺の正極板
１３  薄型長尺の負極板
１４  結着性合剤の層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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