(57)【要約】      （修正有）【課題】振動や衝撃の負荷が特に加わる使用における耐振動性に優れる鉛蓄電池とその製造方法を提供する。【解決手段】正極板と負極板７およびセパレータ５から構成された極板群４上部において、正極板と負極板よりも高い部分のセパレータ上部を溶融一体化するように、三本の熱可塑性樹脂の極板群固定部材１２、１２ａ、１２ｂを極板群の積層方向へ存在させることにより、極板および極板群のセル内の確実な固定化を図られた鉛蓄電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の正極板、負極板およびセパレータを積層して構成された極板群を電槽のセル室内に収納した極板群の上部において、前記正極板および負極板よりも高い部分の前記セパレータ上部を溶融一体化した熱可塑性樹脂の三本の極板群固定部材が、正極ストラップと負極ストラップとの間、正極ストラップと電槽内壁との間および負極ストラップと電槽内壁との間の前記極板群上部に存在することを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
複数の正極板、負極板およびセパレータを積層して構成された極板群を電槽のセル室内に収納した極板群の上部に、溶融状態の前記熱可塑性樹脂を極板群上部に注入し、冷却固化することにより極板群固定部材を形成することを特徴とした請求項１記載の鉛蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の自動車に用いられる鉛蓄電池は、車の電池搭載場所の省スペース化により環境温度の高い状態で使用されるようになってきており、温度の高い状態で使用すると電池を構成する部品の鉛合金の腐食等が進行して鉛部品の断面積は小さくなる。その結果、極板群を構成する機械的強度が低下し、振動および衝撃により鉛部品が使用中に切断する可能性がある。鉛部品の切断の際にセル内で生じた火花が、セル内の酸水素ガスに引火し電池破損に至る場合もある。そのため、鉛蓄電池の中に配置される極板群は電槽内に確実に固定せねばならない。
【０００３】
そのため、特許文献１には、耐振動性を向上させるために、極板群の上部左右端部近く２ヵ所に電槽の内壁もしくは中仕切に達する流動性を有するポリオレフィン計樹脂を熱溶融して流し込み梁状に極板固定部材を形成し、複雑な振動に対して耐久性を有する内容が記載されている。しかしながら、特に農機、建設機械等の強い振動下で使用する場合では、特許文献１に記載以上の耐振動性が必要になってきた。
【特許文献１】特開平８−１０２３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、鉛蓄電池に振動や衝撃の負荷がかかる使用における耐振動性を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明は、複数の正極板、負極板およびセパレータを積層して構成された極板群を電槽のセル室内に収納した極板群の上部において、前記正極板および負極板よりも高い部分の前記セパレータ上部を溶融一体化した熱可塑性樹脂の三本の極板群固定部材が、正極ストラップと負極ストラップとの間、正極ストラップと電槽内壁との間および負極ストラップと電槽内壁との間の前記極板群上部に存在することを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【０００６】
さらに、本発明の請求項２に係る発明は、複数の正極板、負極板およびセパレータを積層して構成された極板群を電槽のセル室内に収納した極板群の上部に、溶融状態の前記熱可塑性樹脂を極板群上部に注入し、冷却固化することにより極板群固定部材を形成する鉛蓄電池の製造方法を示すものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記の本発明の構成によれば、振動や衝撃の負荷が加わる使用における耐振動性を有した鉛蓄電池を簡素化した工程により得ることが可能となるため、工業上有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図を用いて、本発明の好ましい実施形態を図により説明する。
【０００９】
図１は、本発明のセル室内の極板群斜視図であり、ポリプロピレンからなる電槽１と、同じくポリプロピレンからなる蓋体２からなる電池容器に、電槽１を構成する各セル３内に極板群４が収納されている。極板群４は袋状でかつ微孔性であるセパレータ５に収納された正極板（図示せず）と負極板６とを交互に積層し、組合せられている。セパレータ５は、正極板を覆い、正極板の上部より高い位置に突出している。
【００１０】
極板の集電部となる正極耳部７と負極耳部７ａは、同じ極性同士が極板群４の積層方向に並び、正極耳部７は正極セル間接続体（図示していない）を有して一体に正極ストラップ９として形成されるとともに、負極耳部７ａは負極セル間接続体８を有して負極ストラップ９ａとして形成されることにより極板群４が構成される。
【００１１】
モノブロック状の電槽１を用いた場合、一般的な鉛蓄電池は６セル構成の１２Ｖであり、一セル目には正極ストラップ９の一端に電気の外部取り出し用の正極用極柱１０が接続されており、図示はしてないが六セル目には負極ストラップに負極用極柱が一体化されている。一セル目のセル３内部に挿入された極板群４は、隣接セルのセル間接続体へ電槽の中仕切１１の貫通孔を介してセル間溶接することにより接続される。
【００１２】
セル３内に収納した前記極板群４の上部両端部において、正極ストラップ９と負極ストラップ９ａとの間に約２２０℃に加熱した溶融状態のアイソタクチック重合体のポリプロピレンを用い、射出用ノズルから極板幅方向へ直線上に注入した第一の極板群固定部材１２を形成する。この際、前記第一の極板群固定部材１２は、注入したポリプロピレンがセパレータ５の上部を巻き込んで溶融一体化し、正極板および負極板６の上部で冷却固化させ一体形成する。
【００１３】
次に、セル３内に収納した前記極板群４の上部において、正極ストラップ９と電槽内壁１３との間に加熱溶融状態のポリプロピレンを用い、射出用ノズルから極板幅方向へ直線上に注入した第二の極板群固定部材１２ａを形成する。
【００１４】
同様に、セル３内に収納した前記極板群の上部に、負極ストラップ９ａと電槽内壁１３との間に加熱溶融状態のポリプロピレンにより、射出用ノズルから極板幅方向へ直線上に注入して第三の極板群固定部材１２ｂを形成する。
【００１５】
図２は、本発明のセル室内の極板群の断面図である。極板群固定部材１２ａと極板群４および電槽１との位置関係を示す部分断面図であり、電槽のセル３内部に極板群４を収納した状態で極板群固定部材１２ａを形成する場合は、溶融状態のポリプロピレン樹脂を極板幅方向へ直線上に注入し前記電槽１の中仕切１１とともに一体化する。
【００１６】
上記構成において、極板群固定部材１２に用いる材料は、耐酸性を有し耐熱性に優れたものを用いることが好ましく、注入作業を考慮すると可塑状態の流動性においてメルトフロー値の高いものが望ましい。本構成ではアイソタクチック重合体のポリプロピレンを用いたが、シンジオタクチック重合体のポリプロピレンを用いても良い。
【実施例】
【００１７】
以下実施例によって、本発明の構成と効果を説明する。
【００１８】
供試電池は、図１に示した構造の１２Ｖ４０Ａｈで、外形は高さ２００ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、幅１２０ｍｍの電池を用いた。極板群は、正極板７枚と負極板８枚および正極板と負極板の間には正極板を包み込んだ袋状セパレータを配置し、セパレータは、正極板を覆い正極板上部より約８ｍｍ高い位置まで突出している。
【００１９】
正極板および負極板の集電部となる極板耳部は、厚み正極板１．１ｍｍ、負極板０．７ｍｍ、幅は正極板および負極板とも１５ｍｍである。正極ストラップおよび負極ストラップは、厚み７ｍｍ、幅１８ｍｍで形成され、前記極板耳部を一体に接続する構成である。
【００２０】
ストラップ底部からセパレータ上部までは約５ｍｍ隙間があり、正極板上部までは約１３ｍｍ隙間が存在する。前記セル間接続用ストラップの一端には厚み６ｍｍのセル間接続体を配置し、電気の外部取出し用に直径１３ｍｍの極柱が配置されている。
【００２１】
次に、供試電池の電槽内に収納した極板群上部の極板群の積層方向へ、正極ストラップと負極ストラップとの間、正極ストラップと電槽内壁および負極ストラップと電槽内壁との間にそれぞれ一本で計三本の極板群固定部材を形成した。前記極板群固定部材は、注入したポリプロピレンがセパレータ上部を巻き込んで溶融、溶着されており、正極板および負極板の上部にて冷却固化して一体形成され、前記極板群固定部材は、それぞれ厚みが平均５ｍｍで幅が平均４ｍｍと同仕様に設定した。
【００２２】
上記作業後に、前記電槽の上面および前記蓋体の裏面を熱溶着し、端子と前記極柱とを溶接し、常法により作成した供試電池を電池Ａとした。
【００２３】
次に、図３は、引用文献１に記載された内容であり、本発明の図１で説明した電池と同形式で同極板群を用いた下記方法により供試電池を作成し、従来例のセル室内の極板群斜視図として示した。図３において、正極ストラップ９と電槽内壁１３の間に図１における第二の極板群固定部材１２ａと、負極ストラップ９ａと電槽内壁１３の間に同様に第三の極板群固定部材１２ｂを、極板群４の積層方向の上部にセパレータ５の上部で一体化するよう極板群固定部材を二本形成させた。極板群固定部材は同じように厚み平均５ｍｍ、幅平均４ｍｍとし、本発明の図１で説明した電池と同じ作業にて作成した供試電池であり、これを電池Ｂとした。
【００２４】
図４は、従来例のセル室内の極板群斜視図であり、本発明の図１と同じ電池サイズの同極板群を用い、特に極板群上には極板群固定部材が存在しない、一般的な従来品の形状の供試電池であり、これを電池Ｃとした。
【００２５】
上記の供試電池を各６個準備し、電池上下方向の耐振動性試験として、重力加速度×２時間とし、重力加速度は１Ｇから開始して規定時間内で電池電圧が変化せず、電池劣化が見られない場合に重力加速度を１Ｇ毎上昇させる方式により電池劣化時の平均加速度を求めた。
【００２６】
上記試験により得られた結果を表１に示した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１から明らかなように、本発明品の電池Ａは、従来品である極板群固定材のない電池Ｃの平均４．７Ｇに比べ、２倍以上の平均１１．８Ｇの結果を得ることができた。また、極板群固定部材を２ヵ所設定した電池Ｂは平均８．５Ｇで、先の電池Ｃに比較し耐振動性を有していたが、本発明の３ヵ所設定した電池Ａよりも劣る結果であった。耐振動性試験終了後に各供試電池を分解調査した結果、全ての電池劣化は電池内部のストラップと耳部や接続体の破断によるものであった。
【００２９】
通常、電槽内の極板群の固定は、ストラップと一体に形成される隣接セル間との接続体により中仕切にセル当たり２ヵ所の物理的固定があり、極板群は電槽セル内で極板群圧力とともに保持されている。よって、振動時の負荷が極板群の固定保持力を上回り共振すると各部品が動きやすくなるため、本発明の電池Ａは、極板群に三本の極板群固定部材が存在することで正極板、負極板およびセパレータが個々に動くのを確実に防止し、振動時の負荷が抑制されることで、確実に固着できるものである。
【００３０】
上記の如く、本発明は、電池への振動や衝撃の負荷が加わる電池への耐振動性を防止しすることができる。
【００３１】
なお、極板群上の極板群固定材を四本以上にしても耐振動性への効果は少なく、電池構成の大幅な設計変更が必要になり、一般的な構造を有した鉛蓄電池には適さない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のように構成すれば、鉛蓄電池への振動や衝撃の負荷が加わる使用における耐振動性を有した構成を得ることができ、その工業的価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のセル室内の極板群斜視図
【図２】本発明のセル室内の極板群の断面図
【図３】従来例のセル室内の極板群斜視図
【図４】従来例のセル室内の極板群斜視図
【符号の説明】
【００３４】
１      電槽
２      蓋体
３      セル
４      極板群
５      セパレータ
６      負極板
７      正極耳部
７ａ    負極耳部
８      負極セル間接続体
９      正極ストラップ
９ａ    負極ストラップ
１０    正極用極柱
１１    中仕切
１２    第一の極板群固定部材
１２ａ  第二の極板群固定部材
１２ｂ  第三の極板群固定部材
１３    電槽内壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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