(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦枠骨と横枠骨からなる四角形の周囲枠骨と、その内側の格子骨とによって構成される格子体を負極板に用いた制御弁式鉛蓄電池において、前記格子体は鋳造格子体であって、かつ前記周囲枠骨は、前記縦枠骨と前記横枠骨の交わる角の部分の厚さが周囲枠骨の縦枠骨と横枠骨の交わらない周囲部分の厚さより薄く形成されていることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【請求項２】
請求項１記載の負極板の格子体の縦枠骨と横枠骨の交わる角の部分は、縦方向または横方向の寸法を周囲枠骨の縦枠骨と横枠骨の交わらない周囲部分の縦枠骨または横枠骨より大きくしたことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御弁式鉛蓄電池の改良、特に負極板の集電体に用いる格子体の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サイクルユースに用いられている電池は、通常、複数のセル（単電池）が集合して一体化したモノブロック電池である。このモノブロック電池は、一般に、直方体の樹脂製の電槽と、この電槽内を樹脂製の隔壁を用いて区画形成した複数のセル室と、このセル室のそれぞれに配置された極群とを備えている。前記極群は、正極板と電解液を保持したセパレータと負極板とを複数積層したものであり、複数の正極板の耳部が正極用ストラップによって一体的に連結され、複数の負極板の耳部が負極用ストラップによって一体的に連結されている。そして、前記セル室の正極用ストラップからは正極用極柱が蓋の孔部の方向に突出するように設けられ、負極用ストラップからは負極用極柱が蓋の孔部の方向に突出するように設けられている。
【０００３】
このようなモノブロック電池の中、近年、メンテナンス性能向上のため、制御弁式鉛蓄電池が広く用いられてきている。その中で、保液材として微細ガラスマットからなるセパレータを用いた鉛蓄電池は、電池の諸特性を良好にする為、極群の積層方向に緊圧がかかるように作製されている。
【０００４】
又、上記のような鉛蓄電池は、放電性能、寿命性能の向上が求められている為、極群の積層方向に従来よりも高い緊圧をかける手段が必要になってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように、極群の積層方向に従来よりも高い緊圧を掛けると、極間が狭く高圧迫となり、正極板が極群の外方向にグロースした場合、その極板間の緊圧によって、負極の活物質が正極板や微細ガラスマットと共にグロース方向に引っ張られることがあった。この時、図６に示すように負極活物質１は、縦枠骨２と横枠骨３の交わる部分４よって、その移動が制限され、該部分４付近の内側に蓄積され、極板の厚さを増加させた。その結果、厚くなった負極活物質がセパレータを貫通し、ショートを引き起こすという問題点が発生した。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決する為になされたものであって、その目的とするところは、電池の使用中に正極板がグロースして負極活物質を移動させ、正極板と負極板がショートするのを防止することにより、電池の寿命性能を向上させることができる制御弁式鉛蓄電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成する為、縦枠骨５と横枠骨６からなる四角形の周囲枠骨と、その内側の格子骨７とによって構成される格子体を負極板に用いた制御弁式鉛蓄電池において、前記格子体は鋳造格子体であって、かつ前記周囲枠骨は、前記縦枠骨５と前記横枠骨６の交わる角の部分９の、四箇所ある一部または全部の厚さが周囲枠骨の縦枠骨と横枠骨の交わらない周囲部分の厚さより薄く形成され、少なくとも表面または／および裏面より凹んでいることを特徴とする。
【０００８】
そして、前記縦枠骨５と横枠骨６の交わる部分９の断面積は、前記他の部分の断面積と同じであることが好ましく、すなわち、負極板の格子体の縦枠骨と横枠骨の交わる角の部分は、縦方向または横方向の寸法を周囲枠骨の縦枠骨と横枠骨の交わらない周囲部分の縦枠骨または横枠骨より大きいことが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
本発明の実施の形態に係る制御弁式鉛蓄電池は、電槽は上面が開口し、内部にセル室を有する複数セルからなり、前記セル室には極群が、極群の積層方向に緊圧が掛かった状態で挿入されており、前記極群は電解液を保持した微細ガラスマットからなるセパレータを挟んで正極板および負極板が積層されたものが複数層からなり、複数の正極板の耳部は正極用ストラップによって一体的に連結され、複数の負極板の耳部は負極用ストラップによって一体的に連結され、隣接する異極性のストラップ同士がセル間接続されている。又、セル室の正極用ストラップからは正極用極柱が蓋の孔部の方向に突出するように設けられ、負極用ストラップからは負極用極柱が前記孔部の方向に突出するように設けられている。
【００１１】
前記正極板と負極板は、鉛、及び鉛合金からなる集電体を格子体に用い、練塗、乾燥、熟成工程を経て作製される。
【００１２】
前記電槽の開口部は、蓋体によって溶着又は接着される。前記電槽の開口部を閉鎖する蓋体は、前記正極用極柱および負極用極柱を挿通するための孔部と、前記セル室に対応して設けられた注液口を兼ねる排気口とを有する。前記蓋の孔部に正極用極柱および負極用極柱をそれぞれ挿通して、上部の正負極端子に溶接接続される。また、前記注液口を兼ねる排気口には、極群から発生したガスを外部に排出することができる排気弁が形成されている。
【００１３】
本発明は、上記の如き構造からなる制御弁式鉛蓄電池の負極格子体に関するものである。すなわち、本発明に係る格子体は、図１のように縦枠骨５と横枠骨６とからなる四角形の周囲枠骨と、その内側の格子骨７とから構成されている。上側の横枠骨６には、上方に突出する耳部８を有する。そして、上側の横枠骨６と、その両側の縦枠骨５とが交わる部分９、９は、厚さが縦枠骨５と横枠骨６の他の部分の厚さより薄く形成されている。
【００１４】
前記格子体１０を用いることで極群中の正極格子体が、電池の使用中に腐食し、それに伴って、正極板の周囲枠骨の角がグロースして、極群の外方向に伸びた場合でも、負極の活物質は、負極格子体の周囲枠骨の角９，９付近での移動が制限されることなく、正極や微細ガラスマットと共に移動する。従って、負極活物質が前記部分９、９付近に蓄積してセパレータを貫通することがなく、正極板とのショートを防止できる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１６】
Ｐｂ-Ｃａ-Ｓｎ系合金で鋳造によって作製した図1に示す本発明に係る格子体１０と、Ｐｂ-Ｃａ-Ｓｎ系合金で鋳造によって作製した図７の従来の格子体を、それぞれ負極集電体として用い、練塗、乾燥、熟成工程を経て、負極板を作製した。
【００１７】
なお、格子体１０の寸法は、縦  １３３mm、横１０８mm、厚さ１．３mmであり、部分９の寸法が縦枠骨５と横枠骨６の交点から縦方向に２０mm、横方向に２０mmとし、厚さを０．８mmとした。
【００１８】
次に、上記本発明に係る負極板と公知の正極板を使用し、12Ｖ、定格容量60Ａｈ（３時間率容量）の制御弁式鉛蓄電池Ａを作製した。又、これとは別に、上記従来の負極板と公知の正極板を用いて、12Ｖ、定格容量60Ａｈ（３時間率容量）の制御弁式鉛蓄電池Ｂを作製した。これら2種類の電池Ａ、Ｂは負極板に用いた格子体の形状が異なる以外は従来と同様の方法で作製した。
【００１９】
上記２種類の電池Ａ、Ｂを用いて寿命性能の評価試験を行った。寿命試験方法は、ＳＢＡ12503-1993の7.3.1の（10）に則って行った。その結果を図５に示す。
【００２０】
図５に示すように、電池Ｂは500サイクルで寿命となったが、本発明の電池Ａは700サイクルで寿命となり、本発明の電池は、従来の電池に比べて、寿命性能が向上していることがわかる。
【００２１】
一方、これらの電池Ａ、Ｂの500サイクル時点での放電容量はそれぞれ、定格容量の85.8％、79.2％であった。寿命試験とは別に、この電池Ａ、Ｂを500サイクル時点で解体を行い、負極板の状態を調査した。その結果、電池Ｂは、図6に示すように負極板の上部両角周辺に、活物質が極板の厚み方向に蓄積しており、この活物質１がセパレータを貫通し、正極板とショートをしていた。これに対して、電池Ａでは、負極板の上部両角付近の活物質の一部が周囲枠骨の部分９の両面上へ移動しており、極板の厚み方向に蓄積した活物質は確認できず、ショートはしていなかった。このことにより、負極活物質が極板の厚み方向へ蓄積するのを防止すれば、電池の寿命性能を向上させることが確認できた。
【００２２】
また、本発明における負極格子体の角の部分９は、図１のように厚さのみ薄くすると、断面積が周囲枠骨の他の部分より小さくなるので、集電効率が低下する。これを防止するために、図２に示すように角の部分９の縦方向または横方向の寸法を縦枠骨５または横枠骨６より大きくして断面積を同一にする。このようにすると、図１の形状の格子体より集電効率をよくした本発明の鉛蓄電池を得ることができる。
【００２３】
なお、図３，４のように周囲枠骨の薄い部分９と厚い部分との境界面において、前記断面積が同じになるように薄い部分９を内側へ広げておくことが好ましい。
【００２４】
また、本発明は、負極格子体の周囲枠骨の角の少なくとも一箇所が他の部分よりも薄くなっていればよいのであって、実施形態、実施例に示すような上部の両方の角に限定されるものではない。ただし、正極板の最もグロースの激しい部分に対向する前記角を少なくとも薄くしておくことが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明は、負極格子体の形状に関するものであって、実施形態、実施例では極板が垂直方向に配置された電池について説明しているが、極板の配置方向は、垂直、水平などいずれの方向でもよく、実施形態、実施例に限定されるものではない。
【００２６】
【発明の効果】
上記した如く、本発明の請求項１に係る負極格子体は、周囲枠骨の角の部分の厚さ、すなわち縦枠骨と横枠骨の交わる部分の厚さが、他の部分の厚さより薄く形成され、周囲枠骨の表面または／および裏面から凹んでいるので、電池の使用中に正極格子体の腐食が進行して正極板の周囲枠骨の角がグロースして負極活物質をその周囲枠骨の交点付近に移動させても、その部分に負極活物質が蓄積して厚くすることがない。従って、従来のように負極活物質がセパレータを貫通してショートを引き起こすことがなく、長寿命の鉛蓄電池を提供することができる。
【００２７】
また、本発明の請求項２によれば、集電効率を低下することなく、請求項１の効果を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る格子体を示す平面図である。
【図２】図１の要部拡大斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す平面図である。
【図４】図２の要部拡大斜視図である。
【図５】実施例における本発明の電池Ａと従来の電池Ｂの寿命性能を示すグラフである。
【図６】従来の負極板における問題点を示す説明図である。
【図７】従来の格子体の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
５  縦枠骨
６  横枠骨
７  格子骨
９  縦枠骨と横枠骨の交わる部分（周囲枠骨の角）
【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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