(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極ストラップの少なくとも上面及び両側面に密着せしめた硫酸保持層の上面及び両側面に該負極ストラップに被覆した横断面コ字状の合成樹脂製カバーを密着せしめて成る極板群を具備したことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
裏面に横断面コ字状硫酸保持層を設けた箱型のカバーを、該負極ストラップに被冠し、該硫酸保持層を該負極ストラップの上面並びに両側面に密着せしめると共にその横断面コ字状硫酸保持層の上面と両側面に密着した該箱型のカバーで被覆して成る極板群を具備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３】
請求項１又は２に記載の該硫酸保持層は、ゲル状硫酸層であることを特徴とする鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉛蓄電池には、電解液を規定液面まで注入する液式、即ち開放形と極板群に所定量を含浸せしめる枯渇式、即ち密閉形とがある。前者のものでは、長期間使用されたり、また高温化、過充電、深放電などによって電解液面が規定液面より下降し、極板群が上部空間に曝された状態で使用を続けると、負極ストラップは陽極から発生する酸素により酸化、腐食し、電池寿命が短くなる不都合があった。また、後者の形式のものでは、極板群は、常に上部空間に曝されており、従って、負極ストラップは、酸化腐食を生じ、寿命を短縮する不都合があった。
かゝる不都合を解消するために、特開平４−２０４９号公報に開示のように、負極ストラップの上面に設けた凹部に吸液性の材質から成る電解液保持体を位置させること、更には、特開平４−２４９０６４号公報や特開平５−１３０６６号公報に開示のように、負極板耳の周辺に耐酸性を有するガラスマットや発泡樹脂などの電解液保持多孔体を負極耳表面と負極ストラップの下面とに密着して配置したり、更に負極ストラップ全周面を電解液保持多孔体で被覆したりすることが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら、上記提案の従来の技術は、いずれも、負極ストラップが裸のまゝであるものよりは、電池寿命が長くなるが、単に硫酸電解液を保持した多孔体を負極ストラップに被着せしめたものであるため、多孔体中の電解液中の水分が蒸発し、その跡に酸素が侵入し、負極ストラップの酸化が不可避である。一方、酸化した鉛が電解液と反応し、硫酸鉛と水を生成するため、硫酸電解液が希釈されるなどの不都合を生ずる。この点に鑑み、更に長寿命の鉛蓄電池の開発が望まれる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の課題を解決し、要望を満足した鉛蓄電池を提供するもので、負極ストラップの少なくとも上面及び両側面に密着せしめた硫酸保持層の上面及び両側面に該負極ストラップに被覆した横断面コ字状の合成樹脂製カバーを密着せしめて成る極板群を具備したことを特徴とする。
この場合、更に好ましい鉛蓄電池を提供するもので、裏面に横断面コ字状硫酸保持層を設けた箱型のカバーを、該負極ストラップに被冠し、該硫酸保持層を該負極ストラップの上面並びに両側面に密着せしめると共にその横断面コ字状硫酸保持層の上面と両側面に密着した該箱型のカバーで被覆して成る極板群を具備したことを特徴とする。
更に本発明は、上記の本発明において、更に長寿命の安定良好な鉛蓄電池を提供するもので、硫酸保持層は、ゲル状硫酸層であることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態につき詳述する。
図面で１は、極板群を示し、該極板群１は、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃａ系などの鉛合金から成る格子基板に負極活物質を充填塗布し、乾燥、加圧して成る負極板Ｎを３枚と、同じ鉛合金から成る正極活物質を充填塗布し、乾燥、加圧して成る正極板Ｐを２枚とを、各正極板Ｐを底面から前後面にかけてＵ字状に折り曲げて囲んだリテーナーマットセパレータＳを介して積層し、その積層体の上面から上方に突出してその１側において並んだ３枚の負極耳ＮＹ，ＮＹと、その他側において並んだ正極耳ＰＹ，ＰＹ，ＰＹとを夫々キャストオン方式などで相互に接続したＰｂ−Ｓｎ系などの鉛合金から成る負極ストラップＮＳ及び同じ鉛合金から成る正極ストラップＰＳとから成る。図示の例では、負極ストラップＮＳ及び正極ストラップＰＳから側方に一体に水平突出させた基板ＮＢ，ＮＢの上面に夫々負極柱ＮＰ及び正極柱ＰＰを植設させて成る単セル用極板群に構成した。かゝる極板群１の構成は、従来と変わりがない。
【０００６】
本発明によれば、該極板群１を電槽に収容する前又は後に、図１乃至図３に明示のように、該負極ストラップＮＳの少なくとも上面ＮＳ１に密着した硫酸保持層２を形成し、且つ該硫酸保持層２の外面を横断面コ字状のカバー３で被覆して成る極板群に構成する。かゝる本発明の被覆装置を具備した極板群を組み込んだ電槽内に、従来と同様に、所定量の規定の硫酸電解液を注入し、安全弁を具備した蓋に気密に施し、液式又は枯渇式の本発明の鉛蓄電池を構成する。
硫酸保持層２としては、従来のものと同様の耐酸性ガラス繊維又は耐酸性合成樹脂繊維又はこれらの混合繊維に硫酸電解液を含浸させたものを適当な肉厚の層状としたもの、適当な厚さの発泡樹脂成形体に硫酸電解液を含浸させたもの、所望の濃度の硫酸水溶液にシリカ粉末を混合し架橋反応によりゲル化した適当な厚さのゲル状硫酸層としたものなどで形成される。特に、ゲル状硫酸は、ゲルにより硫酸保持層が固定され安定であると共に、硫酸を徐々に長期に亘り放出することができ有利である。
カバー３は、ポリプロピレンなどの合成樹脂を材料とし、横断面コ字状のチャンネル状の成形体、更には、その両端を閉じた箱型の成形体に作製したものが使用される。このような成形体は、容易且つ安価に作製でき、而も酸素遮断性及び液状硫酸の蒸発防止に優れている。
【０００７】
図示の好ましい実施例では、該負極ストラップＮＳの上面ＮＳ１ばかりでなく、その両側面ＮＳ２，ＮＳ２にも所望厚さの横断面コ字状硫酸保持層２を密着せしめた。カバー３としては、その硫酸保持層２の上面及び両側面に密着して被覆し且つ該負極ストラップＮＳの両端面ＮＳ３，ＮＳ３をも被覆すると共にその下端面を充分超えて下方に延びる深さを有する長方形箱型のポリプロピレン製のカバー３を施して成る該負極ストラップに対し箱型の二重被覆に構成したものである。該カバー３の肉厚は１ｍｍ程度の肉薄で軽量なものとすることが好ましい。この構成は、例えば、次のようにして得られる。即ち、極板群１を電槽に収容する前の段階では、該箱型のカバー３をその長方形の開放面上向きにして置き、これに所望濃度の硫酸水溶液にシリカ粉を適量添加混合した混合液を適当な深さまで注入した後、該極板群１を倒立状態として、その負極ストラップＮＳを該混合液に挿入保持すれば、この混合液中の硫酸はゲル化し、該負極ストラップＮＳの上面ＮＳ１及び両側面ＮＳ２に密着した横断面コ字状のゲル状硫酸から成る硫酸保持層２が形成されると同時に、その外面全面は該カバー３の内面が密着状態で被覆された図示の構成が得られる。尚、この場合、該負極ストラップＮＳの両端面ＮＳ３，ＮＳ３にも密着した箱型の硫酸保持層２とすることが一般である。極板群１を電槽に収容した後の段階では、上記のように該カバー３に該混合液を適当な深さまで注入した後、硫酸がゲル化した後、これを該極板群１の負極ストラップＮＳに冠せることにより、図示の構成が得られる。
【０００８】
次に比較試験例につき説明する。
実施例１
負極ストラップＮＳの上面、両側面及び両端面を、１０％のシリカを添加した４０％硫酸水溶液２０ｃｃをゲル化して成るゲル状硫酸から成る箱型の硫酸保持層２を密着させ、該硫酸保持層の上面、両側面及び両端面に、ポリプロピレン製の成形体から成る箱型のカバー３の内面を密着させた状態で被冠した本発明の被覆構成を具備した図１〜図３に示す極板群１を電槽内に組み込み、比重１．３００の希硫酸電解液２０００ｃｃを注入し、該極板群１に含浸させ、該電槽に安全弁を具備した蓋を気密に施して本発明の密閉形鉛蓄電池を製造した。
比較例１
図１に示す極板群１の負極ストラップＮＳの上面、両側面及び下面の全周を、４０％硫酸水溶液２０ｃｃをガラス細繊維層に含浸させて成る硫酸保持層２を密着被包して成るものを、実施例１と同じ電槽内に組み込んだ後は、実施例１と同じようにして比較用密閉形鉛蓄電池を製造した。
比較例２
図１に示す極板群１の負極ストラップＮＳに何等硫酸保護層を設けることなく、裸のまゝ、実施例１と同じ電槽内に組み込んだ後は、実施例１と同じようにして比較用密閉形鉛蓄電池を製造した。
【０００９】
これらの各電池につき、負極と該負極ストラップの上面との電位差を測定したところ、実施例１及び比較例１では、０ｍＶで電位差がなかったが、比較例２では、１０１ｍＶの電位差を生じた。これにより、実施例１及び比較例１では、その負極ストラップに密着する硫酸保持層により負極ストラップ２の上面は還元領域に入っていることが確認された。これに対し、比較例２では、上記の大きな電位差が生じたものは、負極ストラップが裸であるため、酸素に接触し酸化状態になるためと思われる。
【００１０】
次に、これら３種類の電池を５０℃の雰囲気で２．２３Ｖのフロート充電試験を３ヶ月行い、その間定期的に負極と負極ストラップの上面との電位差を測定した。その結果は、図４に示す通りであった。
図４から明らかなように、比較例１では、該電位差が経時的に徐々に増大し、３ヶ月目には２２ｍＶと増大した。換言すれば、負極ストラップは、当初の還元状態に在るが、しばらくすると酸化領域に達してしまうことが判った。これに対し、実施例１では、該電位差は、３ヶ月目を経過しても０．２ｍＶと殆ど当初の０ｍＶを維持していた。換言すれば、負極ストラップは、３ヶ月の長期間を経過しても、当初の還元領域を維持していた。
上記の試験終了後、これら電池の極板群の負極ストラップを観察したところ、実施例１の負極ストラップの表面は、何等の変化も認められなかった。これに対し、比較例の負極ストラップの表面は薄く白色綿状の結晶が生成しており、酸化腐食が進行し始めていることが認められた。また、比較例２の負極ストラップの表面から内部へ酸化腐食が進行していることが認められた。
実施例１の負極ストラップが長期に亘り良好な還元領域を保ち、酸化腐食が防止されている理由は、負極ストラップに密着する硫酸保持層２は、ゲル状であること、更には、その外面をカバー３で被覆されているので、硫酸中の水分の蒸発は未然に防止されると同時に、正極に発生する酸素との接触から護られていることなどが考えられる。これに対し、比較例２の電位差の増大は、硫酸保持層中の水分は蒸発する一方酸素が侵入し、これにより、負極ストラップの酸化が徐々に進行し、腐食が充分に防止できないからであると解される。
【００１１】
上記の実施例は、本発明を硫酸電解液を極板群に含浸せしめた枯渇式の、即ち密閉形鉛蓄電池に使用した場合について説明したが、これに代え、液式の、即ち開放形鉛蓄電池に使用し、その電解液面が規定液面以下に下がり、負極ストラップが液面上方の空間に曝された状態でフロート充電下に長期間置かれても、上記と同様の作用、効果をもたらした。
尚、横断面コ字状のゲル状硫酸保持層２を、その下垂する面側壁の下端が極板群１のリテーナーマットセパレータＳの上縁に接触するまで垂れ下がるものに形成するときは、硫酸保持量が増大し、負極ストラップＮＳ全体を一層長期に亘り安定な負極電位（卑側）に保つことができる。
【００１２】
尚また、実施例１に硫酸保持層として使用したゲル状硫酸に代え、硫酸電解液含浸多孔性ガラス繊維や多孔性合成樹脂成形体を使用した場合は、カバーにより、特に水分の蒸発が防止されるため、負極ストラップに対する酸化防止効果は、従来のものに比し、長期に亘り維持された。
【００１３】
【発明の効果】
このように本発明によるときは、鉛蓄電池内に組み込む極板群の負極ストラップの少なくとも上面及び両側面に硫酸保持層を密着させ、且つその硫酸保持層の上面及び両側面に該負極ストラップに被覆した横断面コ字状の合成樹脂製カバーを密着させ、該負極ストラップの上面及び両側面に対し二重被覆構成を設けたので、負極ストラップに、単に硫酸保持層を密着せしめた場合に比し、負極ストラップの酸化腐食に対し著しい防止効果の延長をもたらし、電池寿命を著しく延長することができる。
この場合、特に、裏面に横断面コ字状の硫酸保持層を設けた箱型のカバーを負極ストラップに被冠し、その上面及び両側面に硫酸保持層を密着させると共にその横断面コ字状の硫酸保持層の上面と両側面に密着した該箱型のカバーで被覆するようにすることにより、上記の効果を更に安定良好にもたらす。
また、該硫酸保持層をゲル状硫酸層で構成するときは、ゲルにより該硫酸保持層が固定され、また徐々に硫酸を長期に亘り放出させることができるので、上記の効果を更に安定良好にもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】  鉛蓄電池に組み込む本発明の実施の１例の被覆装置を具備した極板群の斜視図。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ線裁断面図。
【図３】  図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線裁断面図。
【図４】  電池寿命の特性の比較グラフ。
【符号の説明】
１  極板群                          ２  硫酸保持層
３  カバー、箱型のカバー            ＮＳ  負極ストラップ
【図１】
0003774104.tif 000002
【図２】
0003774104.tif 000003
【図３】
0003774104.tif 000004
【図４】
0003774104.tif 000005