JPH04328268A - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は密閉形鉛蓄電池の改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】電池の充電中に発生する酸素
ガスを負極で吸収させるタイプの密閉形鉛蓄電池にはリ
テーナ式とゲル式の２種類がある。リテーナ式は正極板
と負極板との間に微細ガラス繊維を主体とするマット状
のセパレータ（ガラスセパレータ）を挿入し、これによ
って放電に必要な硫酸電解液の保持と両極の隔離をおこ
なっており、無保守、無漏液、ポジションフリー等の特
徴を生かして、近年、ポータブル機器やコンピューター
のバックアップ電源として広く用いられている。

【０００３】しかし、ガラスセパレータは特殊な方法で
製造される直径１ミクロン前後の微細ガラス繊維を抄造
してマット状としたもので、一般的に用いられる鉛蓄電
池用のセパレータに比べかなり高価なことや、安定した
電池性能を得るためには極板群を強く圧迫して組み込ま
なければならないので電池の組立が困難となり、必然的
に電池の製造コストが高くなるという欠点があった。

【０００４】また、硫酸電解液を保持させることができ
るのは正、負極板間に挿入したガラスセパレータだけで
あって、開放形の液式鉛蓄電池のように極板群の周囲に
電解液を配置できないので、電池反応が電解液量で制限
され、液式電池よりも電池性能が劣るという欠点があっ
た。

【０００５】一方、ゲル式はリテーナ式よりも安価であ
るが、電池性能がリテーナ式密閉形鉛蓄電池より劣り、
使用中に硫酸ゲルから電解液が離しょうするために寿命
性能が良くないという欠点があった。

【０００６】そこでこれらの欠点を解消するために、微
細ガラス繊維を用いるリテーナ式でもなく、ゲル状の電
解液を用いるゲル式でもない密閉形鉛蓄電池が提案され
ている。すなわち、電解液保持材として高い多孔度と大
きい比表面積を有する粉体、たとえばシリカ粉体を使用
するもので、正極板と負極板との間隙および極板群の周
囲に上記粉体を充填した構成の密閉形鉛蓄電池である。

【０００７】シリカ粉体は大量に生産、販売されている
安価な材料であり、耐酸性や電解液の保持力も優れてい
るので、このタイプの密閉形鉛蓄電池の電解液保持材に
用いる粉体として優れた素材であるといえる。しかし、
この粉体を電解液保持体として用いる密閉形鉛蓄電池で
は、充電中に極板から吐き出された電解液や発生ガスと
ともにこの粉体が電池上部に移動し、正極板と負極板と
の間に空隙が生じ、電池性能を低下させることがあるこ
とがわかった。

【０００８】そこで、粉体の移動を抑えるために、粉体
の上部に多孔性の薄いシートを載置し、さらにその上に
複数個の孔を有する穿孔樹脂板を電槽内に強挿したり、
あるいは、粉体の上部でフェノール樹脂を発泡させて、
シリカ粉体を固定していた。しかし、薄い多孔性シート
と穿孔樹脂板とを併用する方法は煩雑で、電槽内に強挿
させるので穿孔樹脂板に高い寸法精度が要求されるとい
った欠点があった。

【０００９】一方、発泡フェノール樹脂の内部は連続気
泡で、気孔率も高く耐酸性にも優れているが、発泡フェ
ノール樹脂の表面にスキン層と呼ばれる膜が形成されガ
スや液の透過を阻害するので、このスキン層を破る工夫
が必要であった。

【００１０】そこで、電槽上面よりも大きく、かつ連続
気泡を有する発泡樹脂板を電槽上面から押圧し、電槽内
に挿入して上記粉体を固定する方法を見いだした。この
方法は構成が簡単で、作業性も良く、上記の２つの方法
の欠点を解決することができた。しかし、新たな問題点
が明らかになった。

【００１１】すなわち、発泡樹脂板を電槽上面から押圧
して電槽内に挿入する際に電流取り出し用ポールの周囲
に隙間が生じることがあり、電池の充電中にこの隙間か
ら粉体が吹き上がり、正極板と負極板との間に空隙が生
じ、充分な性能が得られないことがあることがわかった
。これは極板群を電槽内に挿入する際のわずかな位置ず
れやポールの鉛直方向のわずかなずれによって生じ、ま
た、発泡樹脂板を電槽内に挿入する際のずれなどによっ
ても起こる。製造工程の中でこのずれを矯正するのは非
常に難しい。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は正極板と負極板
の間隙および極板群の周囲に高い多孔度および大きい比
表面積を有する粉体を充填し、電槽上面よりも大きく、
かつ連続気泡を有する発泡樹脂板を電槽上面から押圧し
、電槽内に挿入して上記粉体を固定し、電池の充放電に
必要、充分な量の硫酸電解液を実質的に上記粉体に含浸
保持させた密閉形鉛蓄電池の問題点、特に上述したポー
ルの周囲に生じる隙間からの粉体の移動を防止するもの
で、電流取り出し用ポールの上記発泡樹脂板に埋設する
部分をその上部よりも太くしたことを特徴とするもので
ある。

【００１３】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する。 図１は本発明による密閉形鉛蓄電池の要部断面図で、電
槽１には、正極板、負極板および極板間隔を一定に保つ
ためのリブ付きセパレータからなる極板群２が粉体３の
中に埋設されている。この極板群はその正、負極ストラ
ップ４および５がちょうど隠れる程度に粉体３に埋設さ
れ、粉体３は正、負極板間および極板群の周囲を密に満
たしている。

【００１４】ここで用いる粉体としては高い多孔度と大
きい比表面積を有する粉体であればよく、例えばホワイ
トカーボン（含水二酸化珪素の微粉体）、珪藻土、フロ
ーライト（シリカリッチな珪酸カルシウム粉体）等があ
り、いずれも多孔度８０〜９０％、比表面積１０〜３０
０ｍ２　／ｇ　　の範囲にあり、ガラスセパレータの１
〜２ｍ２　／ｇ　　に比べてかなり大きな比表面積を有
している。

【００１５】粉体３に埋設した極板群の正、負極ストラ
ップ４および５の上部に電流取り出し用ポール６および
７が形成されており、この電流取り出し用ポール６およ
び７は図２（Ａ）に示すようにその上部と下部とが異な
るテーパーを有した形状になっている。すなわち、電流
取り出し用ポール６および７の上部のテーパー８は電槽
蓋１２に設けた筒状端子部１３に挿通しやすくするため
に電流取り出し用ポール６および７の上端が細くなるよ
うに設けられている。電流取り出し用ポール６および７
にはその下部にもテーパー９が設けてある。このテーパ
ー９は電流取り出し用ポール６および７の下部が太くな
るように設けられている。

【００１６】１０は電槽１内に密に充填した粉体３を固
定するための連続気泡を有する発泡樹脂板で、充電時に
極板から吐き出された電解液や発生ガスによる粉体３の
移動を防ぐ役割を有している。

【００１７】この発泡樹脂板１０は、耐酸性を有してい
ることはもちろんであるが、電解液やガスは通すが粉体
３は通さない連続気泡を有し、一定の圧力以上で押圧す
ると変形し、ほとんど元に戻らない特性を有している。 本実施例では発泡フェノール樹脂を用いた。

【００１８】図３に電流取り出し用ポール６（７）が鉛
直に形成されていないような場合について示すように、
この発泡樹脂板１０は電槽１の上面よりも大きく、電槽
１の上方から押圧して電流取り出し用ポール６および７
を挿通しながら電槽１内に電槽１の内壁との間に隙間な
く挿入され、電流取り出し用ポール６および７の下部の
テーパー９に押しつけられて密接する位置まで挿入され
る。

【００１９】この時、電槽１の内壁と発泡樹脂板１０と
は電槽１の上面よりも大きな発泡樹脂板１０を押圧、挿
入しているので、発泡樹脂板１０が変形して密接してお
り、電流取り出し用ポール６および７と発泡樹脂板１０
とも電流取り出し用ポール６および７に押しつけられる
位置にまで挿入されているので密接している。

【００２０】ここで、図４に示したような従来の電流取
り出し用ポール６′を用いると例えば電流取り出し用ポ
ール６′が鉛直に形成されていないような場合、発泡樹
脂板１０と電流取り出し用ポール６′との間に隙間１５
が生じる。このように発泡樹脂板１０と電流取り出し用
ポール６′との間に隙間１５が生じると充電中に吐き出
された電解液や発生ガスによって粉体３が発泡樹脂板１
０と電流取り出し用ポール６′との間の隙間から吹き上
がり、正極板と負極板との間に空隙ができ、充分な性能
が得られないことになる。

【００２１】しかし、本実施例では図２（Ａ）に示した
ような電流取り出し用ポールを用いており、従来であれ
ば図４に示した発泡樹脂板１０と電流取り出し用ポール
６′との間に隙間１５が生じるような場合でも電流取り
出し用ポール６および７の下部のテーパー９によって電
流取り出し用ポール６および７と発泡樹脂板１０とが密
接して充電中の粉体３の吹き上がりを防止することがで
きる。

【００２２】ついで、本発明による公称容量約３０Ａｈ
の密閉式鉛蓄電池を組み立て、粉体の吹き上がりを防止
する効果を調べた。比較のために電槽上面よりも大きな
発泡フェノール樹脂板を押圧して粉体を固定しただけ従
来電池も試験に供した。試験はまず粉体の吹き上がりを
防止する効果を見るために１０Ａの電流で充電を行ない
、そののち５時間率放電および低温高率放電に供した。 従来電地には２Ａの小さな電流で充電した電池も加えた
。

【００２３】なお、電池の組立に際しては、同一ロット
の部品を用いて電池内に粉体を充填する工程までおこな
い、そののち無作為に各３０個の電池を選び、上記３種
類に電池を組み立てた。結果を表１に示す。表１におい
て（　　）内の数値は粉体が吹き上がった電池の試験結
果である。

【００２４】

【表１】

【００２５】２Ａで充電を行なった従来電池Ａでは粉体
が吹き上がった電池が５個あり、１０Ａで充電を行なっ
た電池Ｂでは１８個の電池で粉体が吹き上がった。これ
の粉体の吹き上がりは電流取り出し用ポールと発泡樹脂
板との間から起こっており、充電中ガス発生が盛んにな
った直後から吹き上がり始めた。２Ａで充電をおこなっ
た従来電池Ａではガス発生の程度が緩やかであったため
に、５個の電池で粉体が吹き上がっただけで、吹き上が
った粉体の量もわずかであったが、１０Ａで充電をおこ
なった従来電池Ｂでは１８個もの電池で粉体が吹き上が
り、吹き上がった粉体が排気弁に詰まってしまうほど多
いものも見られた。

【００２６】表１には粉体が吹き上がった電池と吹き上
がらなかった電池の容量を別々に示したが、粉体が吹き
上がった電池の容量は吹き上がらなかった電池のそれよ
りも著しく少なく、吹き出した粉体の量が多いものほど
容量の減少程度が大きい傾向がみられた。一方、本発明
電池Ｃでは粉体が吹き上がった電池はなく、いずれも優
れた放電性能を有していた。

【００２７】本発明の密閉形鉛蓄電池に用いる電流取り
出し用ポールの下部のテーパー形状はその製造ラインに
おける製造のバラツキの程度によって異なり、電槽内に
挿入した発泡樹脂板と電流取り出し用ポールとが密接す
る部分が形成されるように設計しなければならない。

【００２８】また本実施例では、電流取り出し用ポール
の発泡樹脂板の埋設する部分に電流取り出し用ポールの
下端が太くなるようにテーパーを設けた場合について述
べたが、図２（Ｂ）に示すような発泡樹脂板に埋設する
部分の下部のみを太くした形状の電流取り出し用ポール
を用いても実施例と同様の効果が認められた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による密閉
式鉛蓄電池は電流取り出し用ポールの下部のその下端が
太くなる形状とするだけで、粉体を正、負極板および極
板群の周囲に密に充填して該粉体に実質的に充電に必要
かつ充分な量の電解液を保持させた構造の密閉式鉛蓄電
池の充電中の粉体の吹き上がりを防止することができ、
かつ優れた放電容量を有する電池を提供することができ
、工業的価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による密閉式鉛蓄電池の要部断面図

【図
２】本発明に用いる電流取り出し用ポールの形状を示す
図

【図３】本発明による電流取り出し用ポールを用いた電
池の作用の説明図

【図４】従来電池の問題点を示す説明図

【符号の説明】

１　　電槽 ２　　極板群 ３　　粉体 ６　　ポール ７　　ポール ９　　テーパー １０　　発泡樹脂板 １２　　蓋 １５　　隙間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　正極板と負極板の間隙および極板群の
   周囲に高い多孔度および大きい比表面積を有する粉体を
   充填し、電槽上面よりも大きく、かつ連続気泡を有する
   発泡樹脂板を電槽上面から押圧し、電槽内に挿入して上
   記粉体を固定し、電池の充放電に必要、充分な量の硫酸
   電解液を実質的に上記粉体に含浸保持させた密閉形鉛蓄
   電池であって、電流取り出し用ポールの上記発泡樹脂板
   に埋設する部分をその上部よりも太くしたことを特徴と
   する密閉形鉛蓄電池。