(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池用格子体において、集電耳部付近にある上部マス目の単位面積当たりの質量に比較して、前記上部マス目に続く中央部マス目の単位面積当たりの質量を、同じ重さにし、かつ、前記中央部マス目の単位面積当たりの質量に比べて、下部マス目の単位面積当たりの質量を軽くして構成した格子体を備えていることを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
鉛蓄電池用格子体において、集電耳部付近にある上部格子骨の太さに比較して、前記上部格子骨に続く中央部格子骨の太さを、同じ太さにし、かつ、前記中央部格子骨の太さに比べて下部格子骨の太さを細くして構成した格子体を備えていることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
鉛蓄電池用格子体において、集電耳部付近にある上部格子骨によるマス目面積に比較して、前記上部格子骨によるマス目に続く中央部格子骨によるマス目面積を、同じ大きさのマス目面積にし、かつ、前記中央部格子骨によるマス目面積に比べて下部格子骨によるマス目面積を大きくして構成した格子体を備えていることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
鉛または鉛合金製の帯状シート材料から加工されたエキスパンド格子体を格子体としたことを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項５】
密閉式電池としたことを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池、特に環境温度に関係なく安定した電池寿命を要求される鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池は充放電を繰り返すサイクル用途、および過充電が主であるトリクル用途や自動車用途などに用いられているが、そのいずれの用途においても正極格子体の腐食が劣化主要因の一つとしてあげられる。
【０００３】
格子体は集電耳部と比較的太い肩骨、ならびに大部分を占めるマス目部から成り立っており、前記マス目部は格子骨と交点部によって形成されている。腐食が進行すると鉛合金が導電性の低い酸化鉛に変化するために格子体の導電性は低下し、また、各部分で伸びが発生するため、格子体−活物質間結合力の低下、活物質保持機能の低下を引き起こし、電池性能を低下させるという問題があった。
【０００４】
これを防ぐために格子体合金組成の改善により耐食性の向上を図るとともに、腐食をしても伸びを抑制するような格子体形状や、電流密度が大きく腐食しやすいと考えられる集電耳部付近の格子骨を他の部分の格子骨より太くして、効率放電時の電圧特性の低下を改善するとともに腐食が進行した場合でも格子骨断面積を確保するなどの格子体形状の改善によって電池性能の低下を抑制することが提案されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では極板に温度分布が発生し、局部的な腐食が発生していた。この局部的な腐食は、環境温度が高い場合に顕著であり、従来、電流密度が大きく腐食が大きいと考えられていた極板上部よりも、放熱されにくく温度が上昇しやすい極板中央部での腐食が大きくなっていた。そのため、極板中央部で電流経路が切断され、他部の劣化が小さいにもかかわらず、電池特性の早期低下が起こり、それが電池の使用寿命になっていた。
【０００６】
また、使用機器の高性能化にともない電池へはコンパクト化と負荷の増大が要求されており、特に近年開発の進められている電気自動車用途では限られた空間内に電池が数多く設置され、これに加えて高率の放電や充電が行われるので高温になりやすく、電池の冷却方法とともに電池の高温耐久性の向上が重要な課題である。
【０００７】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、環境温度にかかわらず寿命特性に優れる鉛蓄電池を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、鉛蓄電池用格子体において、集電耳部付近にある上部マス目の単位面積当たりの質量に比較して、前記上部マス目に続く中央部マス目の単位面積当たりの質量を同じ重さにし、かつ、前記中央部マス目の単位面積当たりの質量に比べて、下部マス目の単位面積当たりの質量を軽くして構成した格子体を備える鉛蓄電池としたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１を参照しながら説明する。
【００１０】
極板の製作には鉛合金を圧延した帯状シート材料に切り目を入れ、展開して、マス目を形成するエキスパンド格子体１に連続的にペースト状活物質を塗着する方法を用いた。エキスパンド方式には金型カッターが上下して帯状シートに切り目を入れると同時に展開するレシプロ方式を用いた。このとき正極格子体については全体質量を同じとし、図１に示すように格子体を集電耳部２に近い上部から下部に向けてＡ，Ｂ，Ｃ各部の３部分に分割し、格子骨太さを変えることで各部分の質量を変化させた格子体を数種類作製した。ここで、従来例として各部質量が均一である電池をＮｏ．１、集電機能の向上を図るために格子上部であるＡ部の質量を他の部分であるＢ部とＣ部に比べて重くした電池をＮｏ．２、本発明の実施例として、格子体上部のＡ部から中央部のＢ部にかけて均一質量とし、下部であるＣ部の質量を小さくしＡ部からＢ部の質量増加を図った電池をＮｏ．３、格子体中央部であるＢ部をＡ部ならびにＣ部と比較して重くした電池をＮｏ．４とした。これらの格子体の各部分の質量比を表１に示す。
【００１１】
【表１】
0004977926.tif 000002
【００１２】
ペースト状活物質は鉛酸化物を主成分とする粉体に水と硫酸を加え練合して作製し、これを前記格子体に同質量の活物質を塗着、熟成乾燥して極板を作製した。これら極板を正極６枚、負極７枚用いて群を構成した後、６セルを直列接続した定格１２Ｖ３０Ａｈの電池を作製した。なお、格子骨の太さをＡ，Ｂ，Ｃの各部で変化させるのはＡ，Ｂ，Ｃ部それぞれを段階的に変化させてもよいし、また段階的変化でなく順次変化させる形態とすることも本発明の実施の形態に含まれるものである。
【００１３】
【実施例】
以上のように構成された本発明の鉛蓄電池（Ｎｏ．３，Ｎｏ．４）と従来例の鉛蓄電池（Ｎｏ．１，Ｎｏ．２）について６０℃環境温度下で３ＣＡ放電サイクル寿命試験により評価を行った。なお、従来例の鉛蓄電池でこの評価を行うと正極の格子体の腐食によって寿命になることが判っている。このサイクル寿命試験では３ＣＡの定電流で８．４Ｖまで放電した後、２段定電流充電で充電をする過程を１サイクルとした。ここでいう２段定電流充電は１段目電流（０．２ＣＡ）で１４．４Ｖまで充電し、その後、２段目充電電流（０．０５ＣＡ）で４時間充電する方法である。
【００１４】
図２に５０℃、３ＣＡ放電サイクル寿命特性と電池種類の関係を示す。図２より、集電耳部付近にある上部格子骨の太さに比較して、順次これに続く格子骨の太さが格子体中央でも同じ太さにするか、もしくは格子体中央に行くに従いさらに太くし、かつ、格子体中央部の格子骨の太さに比べて下部格子骨の太さが順次細くなっている本発明の実施例の電池Ｎｏ．３，Ｎｏ．４の方が従来例の電池Ｎｏ．１やＮｏ．２よりも放電容量が大きく寿命特性に優れていることが判る。
【００１５】
また、電池Ｎｏ．１については分解し、極板から活物質と腐食層を取り除き重量を量ることでマス目部Ａ，Ｂ，Ｃの腐食量を調べた。このとき腐食量は以下の式に従って求めた。
【００１６】
（腐食量）＝（（初期重量）−（分解後重量））／（初期重量）×１００
その結果、Ｂ（５２％腐食）＞Ａ（４５％腐食）＞Ｃ（４２％腐食）の順序で腐食が進んでおり、図３に示すように極板中央部ほど腐食が進んでいることが確認できた。
【００１７】
以上の結果から、鉛蓄電池において、正極格子体の格子骨の太さを集電耳部付近にある上部格子骨の太さＴに比較して、順次これに続く格子骨の太さが格子体中央に行くに従い、同じ太さにするか、もしくはさらに太くすることにより高温使用時に顕著である正極格子体腐食が原因となる電池性能の低下を抑制し、寿命特性を向上させることができることが理解できる。
【００１８】
なお、上記実施例においては請求項２記載に係る発明に示すように格子体の単位面積当たりの質量を変化させる手段として格子骨の太さを変化させたが、請求項３記載に係る発明に示すように格子骨によるマス目面積を変化させることで単位面積当たりの質量を変化させる手段でも同様の実施効果が得られる。
【００１９】
さらに、本実施例においては格子体をレシプロエキスパンド方式によるものとしたが、幾重にも重なった円板状カッターで形成される型で帯状シートに切り込みを入れ、別工程で所定の幅寸法まで展開するロータリエキスパンド方式を用いた格子体についても同様の効果を得ることができる。加えて、鋳造格子を用いた場合も効果は同様に得られ、本発明は格子体製造工法を限定するものではない。
【００２０】
さらに、本発明はベント式鉛蓄電池において効果的であるが、充電時の酸素吸収サイクルなどの発熱反応があったり、電解液が少なく小熱容量のために温度上昇しやすい密閉式鉛蓄電池では、より効果が顕著である。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、鉛蓄電池用格子体において、集電耳部付近にある上部格子骨の太さに比較して、これに続く格子骨の太さが中央部も同じにし、かつ、格子体中央部の格子骨の太さに比べて下部格子骨の太さを細くにすることにより高温使用時に顕著である正極格子体腐食が原因となる電池性能の低下を抑制し、寿命特性を向上させることができ、優れた鉛蓄電池を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例並びに従来例を説明する格子体の側面図
【図２】本発明の実施例の電池と従来例の電池の放電容量とサイクル数を示した寿命特性比較図
【図３】従来例電池における寿命試験後の格子体各部の腐食量を示す図
【符号の説明】
１  エキスパンド格子体
２  集電耳部
【図１】
0004977926.tif 000003
【図２】
0004977926.tif 000004
【図３】
0004977926.tif 000005