JP2019200970A

JP2019200970A - 鉛蓄電池

Info

Publication number: JP2019200970A
Application number: JP2018096423A
Authority: JP
Inventors: 一郎向谷; Ichiro Mukaitani; 敏松林; Satoshi Matsubayashi
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-11-21

Abstract

【課題】トリクル寿命を向上することができる鉛蓄電池を提供する。【解決手段】鉛蓄電池１は、極板群４と配列ずれ抑制部材３１とを備える。極板群４は、正極板９と負極板１０と正極板９及び負極板１０の間に配置されたリテーナ１１とを有する極板ユニット２０が、複数配列されて成る。配列ずれ抑制部材３１は、極板群４に取り付けられ、極板群４の配列ずれを抑制する。【選択図】図２

Description

本発明は、鉛蓄電池に関する。

正極板と負極板とがリテーナを介して交互に積層された構造を有する極板群を備える鉛蓄電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような鉛蓄電池では、同極性の極板の耳部同士が、ストラップで接続されている。極板群は、極板の積層方向に加圧された状態で電槽へ収容されている。

特開２０１６−１６２６１１号公報

上述したような鉛蓄電池では、例えば腐食等の理由で極板が変形する場合がある。この場合、内部抵抗が増加し、トリクル寿命が低下してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、トリクル寿命を向上することができる鉛蓄電池を提供することを目的とする。

本発明に係る鉛蓄電池は、正極板と負極板と正極板及び負極板の間に配置されたリテーナとを有する極板ユニットが複数配列されて成る極板群と、極板群に取り付けられ、極板群の配列ずれを抑制する配列ずれ抑制部材と、を備える。

この鉛蓄電池では、配列ずれ抑制部材によって正極板及び負極板の変形を抑制することができる。これにより、内部抵抗の増加を抑制し、トリクル寿命を向上することが可能となる。さらに、耐振動性を向上することが可能となる。

本発明に係る鉛蓄電池において、配列ずれ抑制部材は、極板群を緊束する部材であってもよい。この構成では、配列ずれ抑制部材により、極板群を加圧しつつ一つにまとめることができる。

本発明に係る鉛蓄電池において、配列ずれ抑制部材は、耐酸性のフィルム又はクリップであってもよい。この構成によれば、耐酸性のフィルム又はクリップを用いて、極板群の配列ずれを効果的に抑制することができる。

本発明に係る鉛蓄電池は、自動二輪車に用いられてもよい。この場合、自動二輪車では振動が大きくなることが多いところ、耐振動性を向上できる上記効果が効果的に発揮される。

本発明によれば、トリクル寿命を向上することができる鉛蓄電池を提供することが可能となる。さらに、鉛蓄電池の耐振動性を向上することが可能となる。

図１は、一実施形態に係る鉛蓄電池を示す分解斜視図である。図２は、一実施形態に係る極板群を示す側面図である。図３は、寿命試験の結果を示すグラフである。図４（ａ）は、変形例に係る極板群の側面図である。図４（ｂ）は、他の変形例に係る極板群の側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面において、同一又は同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

＜鉛蓄電池＞
図１に示されるように、鉛蓄電池１は、上面が開口している電槽２と、電槽２の開口を塞ぐ蓋３と、極板群４と、を備える。鉛蓄電池１は、内部に流動するフリーの電解液が存在しない制御弁式鉛蓄電池である。鉛蓄電池１は、例えば自動二輪車に用いられる。なお、以下の説明において、蓋３が位置する方向を便宜上、「上」としている。

電槽２及び蓋３は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ、及びポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）で形成されている。蓋３には、正極端子５と、負極端子６と、過剰なガスを電槽２外に排出するための制御弁７と、が設けられている。電槽２の内部には、極板群４が収容されている。

図１及び図２に示されるように、極板群４は、極板ユニット２０が複数配列されて成る。極板ユニット２０は、正極板９と、負極板１０と、正極板９と負極板１０との間に配置されたリテーナ１１と、を有する。複数の極板ユニット２０は、その厚さ方向に重なるように積層されている。すなわち、極板群４では、正極板９と負極板１０とがリテーナ１１を介して交互に積層された構造を有している。

正極板９及び負極板１０は、それらの主面が電槽２の開口面と垂直になるように配置されている。極板群４において、複数の正極板９における各正極格子体１２が有する耳部２３同士は、正極ストラップ１６で一体的に溶接されている。同様に、複数の負極板１０における各負極格子体１４が有する耳部２３同士は、負極ストラップ１７で一体的に溶接されている。正極ストラップ１６は、正極柱１８を介して正極端子５に接続されている。負極ストラップ１７は、負極柱１９を介して負極端子６に接続されている。

正極板９は、正極格子体１２と、正極格子体１２に充填された正極材１３と、を備える。正極格子体１２は、鉛蓄電池１の正極板９に用いられる格子体である。正極格子体１２は、例えば鉛を主成分として含む鉛合金から構成されている。鉛合金は、鉛以外の成分として、アンチモン、錫、カルシウム、及びアルミニウムのうちの一種以上の元素を含んでもよい。鉛合金は、例えばビスマス及び銀の少なくとも何れかをさらに含有してもよい。正極材１３は、正極活物質、及び添加剤等を含む。正極活物質としては、二酸化鉛等が挙げられる。添加剤としては、炭素材料、及び補強用短繊維等が挙げられる。

負極板１０は、負極格子体１４と、負極格子体１４に充填された負極材１５と、を有している。負極格子体１４は、鉛蓄電池１の負極板１０に用いられる格子体である。負極格子体１４は、例えば鉛を主成分として含む鉛合金から構成されている。鉛合金は、鉛以外の成分として、アンチモン、錫、カルシウム、及びアルミニウムのうちの一種以上の元素を含んでもよい。鉛合金は、例えばビスマス及び銀の少なくとも何れかをさらに含有してもよい。負極材１５は、負極活物質、及び添加剤等を含む。負極活物質としては、海綿状鉛（Spongylead）等が挙げられる。添加剤としては、硫酸バリウム、炭素材料、及び補強用短繊維等が挙げられる。

リテーナ１１は、電解液を保持する電解液保持体である。リテーナ１１は、正極板９と負極板１０との間の電気的な接触を阻止しつつ、電解液を保持して硫酸イオン及び水素イオン（プロトン）を透過させる。リテーナ１１は、例えば、微細ガラス繊維（綿）を抄造したＡＧＭ（Absorbed Glass Mat）である。リテーナ１１は、板状であるが、例えば正極板９を包むことが可能な袋状であってもよい。電解液は、例えば希硫酸である。電解液は、アルミニウムイオンを含んでいてもよい。電解液は、リテーナ１１のみならず、正極板９及び負極板１０に含まれていてもよい。

本実施形態において、鉛蓄電池１は、配列ずれ抑制部材３１を備える。配列ずれ抑制部材３１は、極板群４の配列ずれを抑制する。配列ずれ抑制部材３１は、耐酸性（耐酸化性）のフィルムである。ここでの配列ずれ抑制部材３１は、耐酸性の優れたポリオレフィンを主体とした熱収縮フィルムである。

配列ずれ抑制部材３１は、極板群４に取り付けられている。具体的には、配列ずれ抑制部材３１は、帯状ないしひも状を呈し、極板群４を囲うように当該極板群４に巻き付けられている。配列ずれ抑制部材３１は、極板群４を緊束する部材である。配列ずれ抑制部材３１は、極板群４における上下方向の中央部に装着されている。配列ずれ抑制部材３１は、例えば幅２５０ｍｍで厚みが１５μのバンドである。配列ずれ抑制部材３１は、極板群４に対して所定の緊圧力を加える。

＜鉛蓄電池の製造方法＞
次に、鉛蓄電池１の製造方法について説明する。

まず、ペースト状の正極材１３及び負極材１５を正極格子体１２及び負極格子体１４にそれぞれ練塗し、未化成の正極板９及び負極板１０を得る。未化成の正極板９及び負極板１０をリテーナ１１を介して積層し、極板ユニット２０を作製する。複数の極板ユニット２０を配列し、極板群４を得る。

続いて、配列ずれ抑制部材３１を極板群４に巻き付け、極板群４を緊束する。正極格子体１２の耳部２３同士を正極ストラップ１６で連結すると共に、負極格子体１４の耳部２３同士を負極ストラップ１７で連結する。極板群４を電槽２内に収容し、電槽２に熱融着又は接着剤を用いた接着で蓋３を取り付ける。電解液を上方の制御弁７から電槽２内に注入し、直流電流を印加して電槽化成を行う。以上により、鉛蓄電池１が得られる。

以上、鉛蓄電池１では、配列ずれ抑制部材３１が極板群４に取り付けられている。これにより、腐食で正極板９及び負極板１０が変形すること（例えば、正極格子体１２及び負極格子体１４が伸びること）を抑制することができる。内部抵抗の増加を抑制することができ、内部抵抗の安定性を高めることができる。トリクル寿命を向上することが可能となる。なお、トリクル寿命とは、微弱な電流を継続的に与えることで満充電を維持する充電方法であるトリクル充電下での寿命である。トリクル寿命としては、例えば、ＪＩＳＣ８７０２−１を参照できる。

さらに、配列ずれ抑制部材３１が極板群４に取り付けられていることから、鉛蓄電池１の耐振動性を向上することも可能となる。また、正極ストラップ１６及び負極ストラップ１７の連結前において、極板群４のハンドリング性を高めることができ、正極板９及び負極板１０の回転を抑制することができる。正極ストラップ１６及び負極ストラップ１７を連結する場合に、当該連結を容易に行うことが可能となる。

鉛蓄電池１では、配列ずれ抑制部材３１は、極板群４を緊束する部材である。これにより、極板群４を加圧しつつ、揃えて一つにまとめることができる。正極板９及び負極板１０の変形を抑制する上記効果は顕著となる。

鉛蓄電池１では、配列ずれ抑制部材３１は、耐酸性のフィルムである。これにより、耐酸性のフィルムを用いて、極板群４の配列ずれを効果的に抑制することができる。

鉛蓄電池１は、自動二輪車に用いられている。この場合、自動二輪車では振動が大きくなることが多いところ、耐振動性を向上できる上記効果が効果的に発揮される。自動二輪車のサスペンションが弱いときには、耐振動性を向上できる上記効果が一層効果的に発揮される。

＜寿命試験＞
実施例１〜３及び比較例１〜３について、トリクル寿命を測定する寿命試験を実施した。寿命試験の結果を図３に示す。寿命試験では、試験温度は６５℃とし、設定電圧は２．２３Ｖとし、容量確認は４８日（２年相当）毎とした。容量確認条件は、１０時間率、終止電圧１．８Ｖとした。実施例１〜３は、鉛蓄電池１に対応する鉛蓄電池である。比較例１〜３は、配列ずれ抑制部材３１を備えない以外は鉛蓄電池１と同様な鉛蓄電池である。図３中のグラフにおいて、縦軸は容量維持率であり、横軸はトリクル寿命である。トリクル寿命は、２５℃換算年数とした。寿命判定の容量維持率としては、８０％とした。図３に示されるように、実施例１〜３は比較例１〜３よりもトリクル寿命が向上することを確認できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

上記実施形態において、配列ずれ抑制部材３１が極板群４に取り付けられる位置及び範囲は特に限定されず、あらゆる位置及び範囲としてもよい。例えば図４（ａ）に示されるように、極板群４における下部に配列ずれ抑制部材４１が取り付けられ、極板群４における上下方向の中央部に配列ずれ抑制部材４２が取り付けられ、極板群４における上部に配列ずれ抑制部材４３が取り付けられていてもよい。配列ずれ抑制部材４１〜４３は、配列ずれ抑制部材３１と同様に構成されている。この場合、正極板９及び負極板１０の変形を確実に抑制することができる。

また例えば、図４（ｂ）に示されるように、極板群４における下部のみに、配列ずれ抑制部材５１が取り付けられていてもよい。配列ずれ抑制部材５１は、配列ずれ抑制部材３１と同様に構成されている。この場合、配列ずれ抑制部材５１が下部に取り付けられていることから、電解液を上方の制御弁７から注入する上で配列ずれ抑制部材５１が邪魔になるのを回避することができる。

上記実施形態において、配列ずれ抑制部材３１の厚みは特に限定されず、種々の厚みとしてもよい。上記実施形態において、配列ずれ抑制部材３１が極板群４に対して加える緊圧力は特に限定されず、様々な緊圧力であってもよい。上記実施形態において、配列ずれ抑制部材３１は、耐酸性のクリップであってもよい。本発明に係る鉛蓄電池は、自動二輪車用に限定されず、据置用であってもよく、種々の用途に用いることができる。極板群４における複数の耳部２３の少なくとも一部は、互いに平行では無く不平行であってもよい。

１…鉛蓄電池、４…極板群、９…正極板、１０…負極板、１１…リテーナ、２０…極板ユニット、３１，４１，４２，４３，５１…配列ずれ抑制部材。

Claims

正極板と負極板と前記正極板及び前記負極板の間に配置されたリテーナとを有する極板ユニットが複数配列されて成る極板群と、
前記極板群に取り付けられ、前記極板群の配列ずれを抑制する配列ずれ抑制部材と、を備える、鉛蓄電池。
前記配列ずれ抑制部材は、前記極板群を緊束する部材である、請求項１に記載の鉛蓄電池。
前記配列ずれ抑制部材は、耐酸性のフィルム又はクリップである、請求項１又は２に記載の鉛蓄電池。
自動二輪車に用いられる、請求項１〜３の何れか一項に記載の鉛蓄電池。