JP2007258014A

JP2007258014A - 鉛蓄電池

Info

Publication number: JP2007258014A
Application number: JP2006081363A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 博之鈴木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: JP5041460B2

Abstract

【課題】極板を接合する鋳造ストラップを廃し、信頼性の高い接合部を得ると共に、接合部の重量および生産時の作業工数を低減できる鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】隔壁７によって電装の内部に形成された複数のセルに、正極板３０と負極板４０とからなる電極群を収納する鉛蓄電池１において、極板群の上方かつ蓋部材３の下方に中蓋８を配設し、正極板３０の上部に形成される正極板延出部３１と、隣接するセルに収納された負極板４０の上部に形成される負極板延出部４１とを、中蓋８に形成された貫通孔を通して上方に突出させると共に、隔壁７の上方に形成された延長部９の上部に重ね合わせるように屈曲させ、抵抗溶接によって直接接合する。これにより、極板同士を接合する大型の鋳造ストラップを廃することができ、鉛蓄電池１の重量低減を図ると共に、鋳造バリの点検・除去作業が不要となる。電解液は、中蓋８の下方において保持されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、鉛蓄電池に係り、特に、極板同士を接合する鋳造ストラップを廃して、信頼性の高い接合部を得ると共に、接合部の重量および生産時の作業工数を低減できる鉛蓄電池に関する。

従来から、鉛合金からなる複数の正極板および負極板を重ね合わせた電極群を複数形成し、これらの電極群を、電槽内に形成された複数のセルにそれぞれ収納した鉛蓄電池が知られている。このような鉛蓄電池は、ひとつのセルに収納される電極群において正極板同士および負極板同士を連結し、この連結部と、前記ひとつのセルに隣接するセルに収容された電極群の連結部とを接合することで、複数のセル全体で所定の電圧が得られるように構成されている。

特許文献１には、前記したような正極板同士および負極板同士の連結部を厚板状のストラップで構成した鉛蓄電池が開示されている。ストラップは鉛合金の金型鋳造で形成され、金型内の鉛合金が溶融状態の時に正極板および負極板の耳部を挿入してその一部を溶解させることで、冷却凝固時に正極板および負極板と一体的な部品となるように製造される。
特開２００２−１９８０３１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、鋳造部品であるストラップが大型化しやすいので、接合部の重量が増加すると共に、製造に要する鉛合金の量が増すという課題があった。また、ストラップを製造するために専用の鋳造設備が必要になるほか、金型から取り出した際にバリが生ずることがあるため、これを点検および除去するために生産時の作業工数が増大するという課題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、極板同士を接合する鋳造ストラップを廃して、信頼性の高い接合部を得ると共に、接合部の重量および生産時の作業工数を低減できる鉛蓄電池を提供することにある。

前記した目的を達成するために、本発明は、複数のセルからなる電槽内に極板を収納する鉛蓄電池において、前記電槽の蓋部材の下方に、貫通孔が形成された中蓋を具備し、前記セル内の少なくとも１つの極板の上部に、前記貫通孔を通って上方に突出する延出部が形成され、該延出部において、前記極板と極性の異なる他のセル中の極板の延出部とが互いに直接接合されている点に第１の特徴がある。

また、前記延出部は、その上部が屈曲され、前記セルを形成する隔壁の上部で接合されている点に第２の特徴がある。

さらに、前記延出部と前記貫通孔との間には、ガス抜き用の隙間が設けられている点に第３の特徴がある。

第１の発明によれば、前記電槽の蓋部材の下方に、貫通孔が形成された中蓋を具備し、セル内の少なくとも１つの極板の上部に、貫通孔を通って上方に突出する延出部が形成され、該延出部において、極板と極性の異なる他のセル中の極板の延出部とが互いに直接接合されるので、鋳造製のストラップを廃することが可能となり、鉛蓄電池の重量を低減することができる。また、ストラップに発生するバリの点検や除去作業が不要となり、生産時の作業工数を低減することができる。また、極板が確実に位置決めされた状態で接合作業を行うことが可能となる。さらに、蓋部材の下方に中蓋が設けられるので、極板同士の接合部が常時気体中に置かれることになり、電解液への出没が繰り返されることで接合部が劣化することを低減することが可能となる。

第２の発明によれば、延出部が鉛合金で形成されているために変形させやすいので、極板同士の接合作業を容易に行うことが可能となる。

第３の発明によれば、極板の延出部と中蓋の貫通孔との間にガス抜き用の隙間が設けられているので、セル内に発生したガス抜きが容易となる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の一部断面正面図および一部断面左側面図である。制御弁式の鉛蓄電池１は、充電時に発生するガスが再び極板に吸収されるように構成することで電解液の補充を不要としたメンテナンスフリーの密閉型バッテリである。鉛蓄電池１は、５枚の隔壁７によって内部が６つのセルに分けられた電槽２を有しており、各セルには、３枚の負極板４０と２枚の正極板３０とが交互に重ねられた電極群がそれぞれ収納されている。図１の断面部には、第２セル２２および第３セル２３の内部を示している。

略同一形状とされる正極板３０および負極板４０は、正極板３０が、鉛−カルシウム合金からなる格子状の枠体に多孔性の二酸化鉛を活物質として保持させた構成であるのに対し、負極板４０は、鉛−カルシウム合金からなる格子状の枠体に海綿状鉛を活物質として保持させた構成とされている。また、正極板３０と負極板４０との間には、ガラス繊維等で形成され、電解液としての希硫酸を染み込ませて保持すると共に、両極板の短絡を防止するセパレータ１０がそれぞれ配設されている。また、電槽２の上部には、鉛合金からなる正極端子４および負極端子５を有する蓋部材３が取り付けられており、その内部には、鉛蓄電池１の内圧を所定の範囲内に保つための制御弁６が埋設されている。なお、蓋部材３や隔壁７を含む電槽２は、耐薬品性や耐熱性に優れるポリプロピレン樹脂等の合成樹脂で形成されている。

正極板３０および負極板４０には、平板状の極板部３２，４２の上部に、正極板延出部３１および負極板延出部４１がそれぞれ設けられている。本発明においては、前記極板部３２，４２の上方に、蓋部材３と略平行に配設される中蓋８が設けられており、正極板３０の正極板延出部３１および負極板４０の負極板延出部４１が、中蓋８に設けられた貫通孔を通って上方に突出するように構成されている。そして、図１では、第２セル２２に収納された正極板３０の正極板延出部３１と、第３セル２３に収納された負極板４０の負極板延出部４１とが、隔壁７の上部に形成された延長部９の上方で接合された状態を示している。なお、電解液は、上記構成によって中蓋８の下方にのみ存在することとなるので、鉛蓄電池１を倒立させたりしない限り、正極板延出部３１と負極板延出部４１との接合部の周辺が電解液に触れることはない。したがって、通常使用時に極板同士の接合部を電解液に浸けた状態で使用される方式に比して、万一、電解液が大幅に減少した場合でも、極板同士の接合部が電解液への浸積状態から露出状態へと変化するようなことがないので、安定した環境下で使用することが可能となる。

図３は、正極板３０の斜視図である。正極板３０は、極板部３２の上部に長尺の正極板延出部３１を一体的に形成した鋳造部品として形成されている。また、正極板３０は、打ち抜き加工によって一体的に形成したり、極板部３２に正極板延出部３１となる長尺部材を溶接等で接合する構成とすることもできる。なお、負極板４０も同様の構成とされている。

図４は、本発明の一実施形態に係る極板の接合構造を示す模式図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。この図は、図１に示した第２セル２２および第３セル２３の拡大模式図であり、説明の簡略化のためセパレータ１０は不図示としている。本実施形態では、第２セル２２に収納された正極板３０の正極板延出部３１と、第３セル２３に収納された負極板４０の負極板延出部４１とが、中蓋８に形成された貫通孔（図８参照）を通って上方に突出した後、隔壁７の方向にそれぞれ屈曲して交互に重ね合わせた構成とされている。この状態において、２本の正極板延出部３１と３本の負極板延出部４１とがすべて導通状態となれば、両極板群の電気的な接続が実現されることとなる。

図５（ａ）〜（ｅ）は、極板同士の接合手順を示す模式図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。該図では、説明のため、一つのセルに１枚の極板が収納された状態を示す。図５（ａ）は、中蓋８に形成されている貫通孔に正極板延出部３１および負極板延出部４１を貫通させ、隣接する２つのセルに正極板３０および負極板４０をそれぞれ収納した状態を示している。続いて、図５（ｂ）に示すように、負極板４０の負極板延出部４１を延長部９に当接するように折り曲げ、次に、図５（ｃ）に示すように、負極板延出部４１の上面に接合面２７が形成されるように正極板３０の正極板延出部３１を折り曲げる。前記したように、両延出部３１，４１は鉛合金で形成されているので、このような変形加工の実施は容易である。そして、図５（ｄ）に示すように、抵抗溶接機１００の両電極１０１，１０２を、正極板延出部３１および負極板延出部４１にそれぞれ当接し、電極１０１によって接合面２７を加圧しながら通電すると、接合面２７の近傍の鉛合金が溶融して一体的な接合部２７ａが形成されて、正極板延出部３１と負極板延出部４１とが物理的かつ電気的に接続されることとなる。

なお、隔壁７の上部に形成された延長部９は、電極９１で接合面２７を押圧する際の受け台として機能することで、容易かつ確実な溶接作業に貢献することとなる。また、この延長部９は、両極板の天地方向の位置決めを行い、電解液がセル間を移動しないようにする遮蔽板としても機能する。最後に、図５（ｅ）では、両極板の接合後に電槽２を蓋部材３で密閉して、鉛蓄電池１の組み立てを完了する。なお、上記した抵抗溶接の工程は、正極板延出部３１および負極板延出部４１の厚さや枚数等の諸条件に合わせて、１度で実行したり、複数回に分けて実行することが可能である。

上記したように、本実施形態に係る鉛蓄電池１によれば、大型化しやすい鋳造製のストラップを廃することができるので、鉛蓄電池を軽量化を図ることが可能となる。また、ストラップに発生するバリの点検や除去作業が不要となり、生産時の作業工数を低減することができる。また、極板に形成された延出部に曲げ加工および溶接加工を行うことで極板同士を接合できるので、精密かつ信頼性の高い接合部が得られるようになる。さらに、極板群の上方に中蓋を設けるので、極板同士の接合部が常時気体中に置かれることになり、電解液への出没が繰り返されることで発生する劣化を防止することが可能となる。なお、中蓋８は、本実施形態のように隔壁７および電槽２と一体的に形成するほか、別体部品として取り付ける構成とすることもできる。

図６は、正極板延出部３１および負極板延出部４１の一部拡大図である。それぞれの当接面には、抵抗溶接時の電流および圧力を集中させるための突起状物であるプロジェクション３３，４３を形成することができる。プロジェクション３３，４３は、正極板延出部３１および負極板延出部４１と一体的に形成されることが好ましく、その形状および配置は、例えば、三角錐形状のものを両延出部３１，４１の端部に設ける等、任意に設定することができる。

図７は、本発明の一実施形態の変形例に係る極板の接合構造を示す模式図である。本変形例においては、正極板５０の正極板延出部５１と、負極板６０の負極板延出部６１とを、隔壁７の上方で図示左右方向に重ね合わせて接合する点に特徴がある。該構成によれば、左右方向から挟むようにして加圧通電できる抵抗溶接機を用いて両極板を接合することが可能となる。また、正極板延出部５１と負極板延出部６１とは、隔壁７の上方で左右方向から突き合わせるように屈曲させて接合してもよい。

図８は、蓋部材３（図１参照）を取り外した状態の鉛蓄電池１の上面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。６つのセルの上方を覆う中蓋８には、各セル毎に、２つの正極側貫通孔８ａと、３つの負極側貫通孔８ｂとが形成されている。そして、二点鎖線部２４で示す組み合わせによって、正極側貫通孔８ａから突出する正極板延出部３１と、負極側貫通孔８ｂから突出する負極板延出部４１とが、隣接するセルを跨ぐようにして接続されることになる。なお、正極端子４は、二点鎖線部２５ａにおいて正極側端子アーム２６によって正極板延出部３１と接続されており、一方の負極端子５は、二点鎖線部２５ｂにおいて負極側端子アーム７０によって負極板延出部４１と接続されている。なお、中蓋８の上部において正極板延出部３１と負極板延出部４１とが接合されているので、万一、接合部に不具合等が発生した場合でも、鉛蓄電池１の蓋部材３を取り外すのみで、その発生箇所や状態を目視することが可能である。

図９および図１０は、正極側貫通孔８ａを貫通する正極板延出部３１の断面図である。図９に示す正極板延出部３１の断面積は、正極側貫通孔８ａを貫通した際に隙間３５を有するように正極側貫通孔８ａの面積より小さく設定されている。この隙間３５を設けるのは、中蓋８によってセル内に発生したガスを上方へ抜くためである。また、図１０の変形例では、正極板延出部３１の一部に凹部を設けることで、正極側貫通孔８ａとの間に隙間３６が形成されている。このように、長方形断面を有する正極板延出部３１の一部に隙間３６を設ける構成では、中蓋８に対する正極板延出部３１のガタつき等を発生させることなくガスを通過させることができる。また、上記したような構成は、負極板延出部４１にも適用できるほか、貫通孔側を変形することで隙間が形成されるようにしてもよい。

図１１は、図１のＡ−Ａ線断面図である。負極端子５は、負極側端子アーム７０、連結棒７３、延出部連結プレート７４を介して負極板延出部４１と接続されている。蓋部材３の表面側に埋め込まれた負極側端子アーム７０には、その略中央に、端子間のショート等によって過大な電流が流れると溶断するヒューズ７２が設けられている。該構成によれば、鉛蓄電池１の外部に配設される導電経路にヒューズ機能が備えられているので、鉛蓄電池１の内部回路を構成する部材に耐ショート性を与えておく必要がなくなる。したがって、内部回路を構成する部材の断面積を、鉛蓄電池１が必要とする最大電流に合わせた大きさに縮小することによって、鉛蓄電池１の軽量化を図ることが可能となる。なお、負極側端子アーム７０は、蓋部材３の射出成形時に同時に埋め込まれるようにするほか、あらかじめ形成しておいた溝に後から嵌合する構成としてもよい。

図１２は、負極側端子アーム７０とその周辺部品の配置構造を示す斜視図である。ヒューズ７２は、負極側端子アーム７０の一部の断面積を小さくして電気抵抗を増大させることでヒューズ機能を持たせたものであり、負極側端子アーム７０と負極端子５とを一体的な部品として構成することもできる。また、負極側端子アーム７０と円柱状の連結棒７３、該連結棒７３と延出部連結プレート７４、該延出部連結プレート７４と負極板延出部４１においても、それぞれ、ＴＩＧ溶接や抵抗溶接等で接合できるので、蓋部材３を挟んでも組み立てが容易で、ヒューズ機能付き端子の端子を簡単な構成によって形成することが可能である。なお、上記したヒューズ機能は、正極端子４側に設ける構成としてもよい。

本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の一部断面正面図である。本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の一部断面左側面図である。本発明の一実施形態に係る正極板の斜視図である。本発明の一実施形態に係る極板同士の接合構造を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る極板同士の接合手順を示す模式図である。正極板延出部および負極板延出部の一部拡大図である。本発明の一実施形態の変形例に係る極板同士の接合構造を示す模式図である。蓋部材を取り外した状態の鉛蓄電池の上面図である。正極側貫通孔を貫通する正極板延出部の断面図である。正極側貫通孔を貫通する正極板延出部の断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。負極側端子アームとその周辺部品の配置構造を示す斜視図である。

符号の説明

１…鉛蓄電池、２…電槽、３…蓋部材、７…隔壁、８…中蓋、９…延長部、３０…正極板、３１…正極板延出部、４０…負極板、４１…負極板延出部

Claims

複数のセルからなる電槽内に極板を収納する鉛蓄電池において、
前記電槽の蓋部材の下方に、貫通孔が形成された中蓋を具備し、
前記セル内の少なくとも１つの極板の上部に、前記貫通孔を通って上方に突出する延出部が形成され、該延出部において、前記極板と極性の異なる他のセル中の極板の延出部とが互いに直接接合されていることを特徴とする鉛蓄電池。
前記延出部は、その上部が屈曲され、前記セルを形成する隔壁の上部で接合されていることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
前記延出部と前記貫通孔との間には、ガス抜き用の隙間が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉛蓄電池。