JPH0586629B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はポータブルカセツトレコーダ、ポータ
ブルビデオコーダ等の携帯用電源として用いる密
閉形鉛蓄電池に関するものであり、特に小形、薄
形で且つ軽量の密閉形鉛蓄電池に係わるものであ
る。

従来技術とその問題点 密閉形鉛蓄電池を小形、薄形で軽量にするべ
く、従来例えば発電要素である正極板、負極板及
びセパレータを重ね合わせ、これを合成樹脂のフ
イルム袋に包装したものがある。しかしこれは充
放電、特に充電時に電槽（袋）が膨れるため、発
電要素間の締付力が無くなる。これを防止するた
めに別の金属等で作られた剛性の箱（保護容器）
に収納する必要があり、全体としての厚さは５mm
位になつている。それ故に薄いフイルムで発電要
素を含んでいるにも拘らず、得られる出力効率
（重量当り及び容積当り）は余り優れたものでは
なかつた。

また一方、極板を収納できる収納室を合成樹脂
で作り、これに正極板、あるいは負極板を収納し
た正極室あるいは負極室を設け、これをセパレー
タを介して重ね合わせて接合した密閉形鉛蓄電池
も提案されている。しかしながらこの方式では、
電槽として合成樹脂を使用しているので、内圧上
昇時の電槽膨れを防止するべく、収納室の広い面
積部分の肉厚を厚くする必要があつた。このため
に電池全体としての長さは６mmにもなり、出力効
率（重量当り及び容積当り）を高くできないとい
う欠点があつた。

このように従来の密閉形鉛蓄電池は、重量及び
容積当りの出力効率が最も要求される携帯用電源
として、必ずしも満足できるものではなかつた。

発明の目的 本発明は上記を鑑み、重量及び容積当りの出力
効率の優れた、小形、薄形で且つ軽量の密閉形鉛
蓄電池を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するために、極板収納
室に正極板を収納した正極室と同じく負極板を収
納した負極室とをセパレータを介して重ね合わせ
接合してなる密閉形鉛蓄電池において、少なくと
も一方の極板収納室は、内のりの巾及び長さに比
べてその深さが極めて浅い構成の密閉形鉛蓄電池
である。その極板収納室の内底に極板集電体の空
隙部に位置し、極板高さよりも高い少なくとも１
個の補強突起を有し、他方の極板収納室は対応す
る位置に補強突起を有し、且つ双方の極板収納室
はヒンジ部を介して一体に成形し、これを折り曲
げて接合し該突起間の接合により極板収納室の内
底間を互いに一体化したものである。

補強突起の少なくとも一方がセパレータを貫通
して互いに接合されてなるものである。

さらに、一方の補強突起は上面が平らな上部平
面突起であり、対応する突起は針状の針状突起で
ある。

こゝで針状突起の高さは、少なくとも極板収納
室の深さよりも高い構成である。

極板収納室に各々正・負両極端子が一体にイン
サート成形されているものである。

極板収納室の何れか一方に排気口及び安全弁を
配したものである。

正極板を収納する正極収納室と負極板を収納す
る負極収納室とがヒンジ部を介して一体に成形さ
れており、且つ該収納室は対応する位置に補強突
起を有し、収納室に極板を収納した後セパレータ
を介してヒンジ部で折り曲げた後、超音波溶接に
より収納室外縁及び補強突起を互いに接合するこ
とを特徴とする密閉形鉛蓄電池の製造法である。

実施例 以下に本発明の一実施例について図により説明
する。

第１図は本発明による密閉形鉛蓄電池の内部構
造の一例を示した断面図であり、第２図は本発明
の密閉形鉛蓄電池に用いる正極板収納室の構造の
一例を示した斜視図であり、第３図は本発明の極
板収納室の他の実施例を示した図である。

１は正極収納室、２は正極格子、３は正極端
子、４は上面突起、５は針状突起、６は排気口、
７は区画壁、８は正極活物質、９は接合部、１０
は排気弁、１１は弁押さえ、１２はセパレータ、
１３は負極格子、１４は負極端子、１５は負極活
物質、１６は負極収納室、１７はヒンジ部であ
る。

第２図に示した如き正極収納室に正極格子及び
正極端子を収納した正極極板室を用いる。この正
極室には、格子の空隙部に位置する部分に突起
４，５を一体に成形している。そしてこの突起
４，５の少なくとも１個の高さは極板厚さよりも
高い。従つて格子に活物質を充填した時、突起
４，５の少くとも１個は露出している。

負極室は図示しないが、突起４，５に対応する
位置に、その相手となる突起を有することを含
め、実質的には構造上は正極室と同じである。
正・負極室の内どちらか一方に排気弁に通じる排
気口を有している。

第１図は、正・負両極室をセパレータを介して
重ね合わせた後、両者を接合した密閉形鉛蓄電池
の断面図である。正極室には針状突起、上部平面
突起、排気口、活物質の充填時にはみ出しを防ぐ
区画壁が一体に成形されて、これに正極格子が配
され正極活物質を充填する。負極室も正極室と同
じく針状突起、上部平面突起、区画壁が一体に成
形されて、負極格子が配され負極活物質を充填す
る。正・負両極室とも針状突起の高さは極板厚さ
だけでなく収納室の深さよりも高く、対応する相
手極室の上部平面突起に到達してなお余る高さを
有し、上部平面突起は極板厚さとほぼ同じ高さを
有している。端子はインサート成形されたもので
ある。正極室及び負極室がヒンジ部を介して一体
に成形された収納室を用いる。第３図に示した如
きものであり、正・負両極室は第１図・第２図に
示した如き補強突起を有している。更に収納室に
は、正極端子及び負極端子がその成形時に一体に
インサートされている。これは、後工程時単に格
子を端子に溶接するだけでよいのでより好まし
い。又、排気口及び外側に排気弁（図示せず）を
設けているが、電池の実質的な厚さを薄くできる
のでよい。

ヒンジ部を介して正・負両極室が一体成形され
ているため、単に両極室を曲げて重ね合わせるだ
けで、両極室の接合時に前記補強突起がずれるこ
となく、正確に接合できる。それ故に、電池の気
密性、液密性が向上し、更に膨れに対する耐久性
や生産性も又向上する。

ヒンジ部は正・負両極室を接合した後は不要で
あるので、もし必要であればこれを除去しても良
い。

このようにして得た正・負両極室をセパレータ
を介して重ね合わせ、互いに超音波溶着により接
合する。この時、針状突起はセパレータを貫通し
対応する上部平面突起に至り、その部分で突起同
志が互いに接合される。９は接合部分のバリであ
る。

こゝにおいて、セパレータは容易に貫通し、余
分な破れ等が生じないものでなければならない。
密閉形鉛蓄電池に用いている直径が1μm以下のガ
ラス繊維を主体としてシート状にされたセパレー
タは、この必要な特性を有しており、且つ貫通部
分で短絡を生じないことが確認できた。

更にガラス繊維でなく、例えばポリプロピレ
ン、ポリエステル、合成パルブ、アクリロニトリ
ル、等の合成繊維単独あるいはガラス繊維との混
抄、混紡品をセパレータとして用いると、針状突
起と上部平面突起との接合部分でセパレータも同
時に接合されるので、短絡が生じる可能性を更に
減少せしめることができる。

電池への電解液の注液法としては、正・負両極
室の接合前に活物質あるいはセパレータに含浸し
ておいても良いし、接合後、排気口から注液して
も良い。

次に排気弁及び弁押えを付設し、（必要であれ
ば化成工程を経て）本発明の密閉形鉛蓄電池が得
られる。

上述した構成であるので、本発明によれば正・
負両極室の広さに比べてその深さ（完成電池の厚
さになる。）が極めて薄い、偏平の密閉形鉛蓄電
池を得ることができる。

従来の電池は、収納室の面積が広くなると、電
池の内圧上昇に伴つて収納室が膨れるので、収納
室の底壁厚さ（第１図のＴ）を収納室底面の面積
にもよるが通常1.0〜2.5mm程度に厚くしなければ
ならなかつたが、本発明による電池は補強突起を
有するので、収納室の膨れを著しく小さくでき
る。その結果、収納室の底壁厚さを0.1〜1.0mm程
度まで薄くすることができる。従つて、従来６mm
程度の厚さであつた偏平、小形密閉形鉛蓄電池の
総厚さを2.6〜4.5mm程度にすることができる。こ
の厚さの減少により密閉形鉛蓄電池の体質効率
は、従来の偏平、小形の電池が40〜50Wh／ｌで
あつたのに比べ、本発明によれば55〜100Wh／
ｌまで向上させることができる。

補強突起の間隔、数については、収納室の底壁
厚さ、収納室成形材料、排気弁の設定開弁圧、許
容膨れ等によつて変わり得るので、これらを考慮
して適切に設計しなければならない。

又、補強突起の形状については、上記実施例で
は各々の収納室に針状及び上部平面状の突起を設
けているが、本発明はこれに限定されるものでな
く、例えば一方の収納室には針状突起のみ、片方
の収納室には上部平面突起のみを配してもよい。

この場合には、活物質充填作業がやり易く好ま
しい。更にこの場合は、上部平面突起の高さは必
ずしも極板厚さより高い必要はなく、収納室底面
が接合時に針状突起により破られない程度の高さ
を有していればよい。上部平面突起の高さが、極
板厚さよりも低い場合には、相対する針状突起の
高さは、接合時に上部平面突起へ到達し尚溶接代
を有する高さでなければならない。

収納室間の接合は、活物質の未硬化時が突起の
侵入を容易にするのでより良い。この場合は接合
後に活物質を硬化する。収納室の成型材料として
は、通常の密閉形鉛蓄電池の電槽、蓋に用いられ
ているABS，AS、強化AS等の材料が使用でき
る。しかしこれに限定されることなく、PP，PE
等の熱可塑性合成樹脂も使用できる。

収納室の内底壁を可能な限り薄くするという観
点より考えると、剛性が大きな材料が好ましく、
前記材料に各種の充填材を添加変性して強度（剛
性）を向上させた材料も使用できる。

最も適した材料は、液晶ポリマー（例えばポリ
プラスチツク株式会社から販売されている一例と
して商品名“ベクトラ”である。）である。この
材料は単に剛性が高いのみならず、溶融時の粘度
が低く、流動性に優れ0.1mmといつた極めて薄い
部分についても成形が容易で、収納室内底の厚さ
を極めて薄く成形できるものである。

収納室同志の接合には、超音波溶接が生産性に
優れている。

活物質を充填する部分を区画する区画壁は、収
納室内壁の四周にわたつて設けるのが作業性を良
くするので好ましい。尚、その高さは収納室接合
時にセパレータを破るおそれがあるので、収納室
の深さよりも低くなければならない。この区画壁
により、区画壁外周に空隙が形成される。この空
隙で過剰電解液を保有できるので、収納室間を接
合後に化成工程を経て電池を製造するのに好適で
ある。

本発明による密閉形鉛蓄電池の一実施例を示せ
ば次の如くである。

内底厚さ0.3mmで補強突起を約10mm間隔で設け
た外形寸法63mmＬ×70mmＷ×1.5mmＴ（溶接代含ま
ず）の強化AS製収納室に、55mmＬ×55mmＷ×0.8
mmＴの極板を収納して、正極室及び負極室を作つ
た。両室を0.8mmＴのガラス繊維製セパレータを
介して重ね合せて超音波溶接により接合した。

比重1.30の電解液、約4.5ccを注液し、開弁圧
が0.05気圧の排気弁を装着し密閉形鉛蓄電池を得
た。この電池は、外形寸法が63mmＷ×70mmＬ×３
mmＴ、重量が約44gであつた。電池容量は、20時
間率で525mAhあり、過充電特性は50mAの連続
過充電においても0.1mm以上膨れることがなかつ
た。充放電サイクル特性は、300回以上の寿命を
有した。この電池の体積効率は、79Wh／ｌ、重
量効率は26Wh／Kgであり、従来のものの40〜
50Wh／ｌ、15〜23Wh／Kgに比べ特に体積効率
が極めて優れている。しかも膨れの恐れがないの
で、従来のフイルム包装形の如く、別の保護容器
を要しない。

発明の効果 上述した如く、本発明によれば重量及び体積当
りの出力効率の優れた小形、薄形で且つ軽量の密
閉形鉛蓄電池を提供することができるので、その
工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による密閉形蓄電池の一実施例
を示した断面図、第２図は本発明に用いる収納室
の一実施例を示した斜視図である。第３図は本発
明の極板収納室の他の実施例を示した図である。 １……正極室、４……上面突起、５……針状突
起、１２……セパレータ、９……接合部、１６…
…負極室、１７……ヒンジ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 極板収納室に正極板を収納した正極室と同じ
   く負極板を収納した負極室とをセパレータを介し
   て重ね合わせ接合してなる密閉形鉛蓄電池におい
   て、少なくとも一方の極板収納室は、内のりの巾
   及び長さに比べてその深さが極めて浅く、且つ内
   底に極板集電体の空隙部に位置し、極板高さより
   も高い少なくとも１個の補強突起を有し、他方の
   極板収納室は対応する位置に補強突起を有し、且
   つ双方の極板収納室はヒンジ部を介して一体に成
   形し、これを折り曲げて接合し該突起間の接合に
   より極板収納室の内底間を互いに一体化したこと
   を特徴とする密閉形鉛蓄電池。 ２ 補強突起の少なくとも一方がセパレータを貫
   通して互いに接合されてなる特許請求の範囲第１
   項記載の密閉形鉛蓄電池。 ３ 補強突起は一方の上面が平らな上部平面突起
   であり、対応する補強突起は針状の針状突起であ
   る特許請求の範囲第２項記載の密閉形鉛蓄電池。 ４ 針状突起の高さは、少なくとも極板収納室の
   深さよりも高い特許請求の範囲第３項記載の密閉
   形鉛蓄電池。 ５ 極板収納室に各々正・負両極端子が一体にイ
   ンサート成形されている特許請求の範囲第１項記
   載の密閉形鉛蓄電池。 ６ 極板収納室の何れか一方に排気口及び安全弁
   を配した特許請求の範囲第１項及び第５項の密閉
   形鉛蓄電池。 ７ 正極板を収納する正極収納室と負極板を収納
   する負極収納室とがヒンジ部を介して一体に成形
   されており、且つ該収納室は対応する位置に補強
   突起を有し、収納室に極板を収納した後セパレー
   タを介してヒンジ部で折り曲げた後、超音波溶接
   により収納室外周縁及び補強突起を互いに接合す
   ることを特徴とする密閉形鉛蓄電池の製造法。 ８ 収納室間の接合後ヒンジ部を除去する特許請
   求の範囲第７項記載の密閉形鉛蓄電池の製造法。