JPH0629016A - 新規な耳および末端カバー組立体を有する新規な密封鉛電池 - Google Patents

新規な耳および末端カバー組立体を有する新規な密封鉛電池

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JPH0629016A
JPH0629016A JP4325772A JP32577292A JPH0629016A JP H0629016 A JPH0629016 A JP H0629016A JP 4325772 A JP4325772 A JP 4325772A JP 32577292 A JP32577292 A JP 32577292A JP H0629016 A JPH0629016 A JP H0629016A
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lead
ears
electrode plate
battery
positive
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JP4325772A
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David M Shaffer
デイビッド、エム、シャファー
Joseph J Jergl
ジョセフ、ジェー、ジャーグル
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GNB Industrial Battery Co
Original Assignee
GNB Industrial Battery Co
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/34—Gastight accumulators
    • H01M10/342—Gastight lead accumulators
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06—Lead-acid accumulators
    • H01M10/12—Construction or manufacture
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 迅速な再充電応用で使用するのに好適な密封
されたメンテナンスフリー鉛電池の提供。 【構成】 容器１２と、互いに交互に配置され且つ容器
１２の対向末端に配置された複数の正極板および負極板
と、等極性板の耳を電気的にカップリングするための導
電性装置を包含し且つ末端ポストと電気伝達状態である
容器１２とシール係合状態の一次末端カバー２６，２８
とを包含する密封鉛電池１０。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛電池乃至鉛−酸電池
（lead-acid cell）に関し、より詳細には、迅速な再充
電応用で使用するのに好適な密封されたメンテナンスフ
リー鉛電池に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】密封
鉛据置バッテリー（sealed lead-acid stationary batt
ery)は、今日、商業で広く使用されている。据置バッテ
リーは、詳細には、浮動応用に設計されており、即ち、
停電の場合の予備パワーとして設計されている。据置バ
ッテリーは、典型的には一定の事前設定の電圧で浮動す
ることによって、フル充電状態に且つ即用状態に維持さ
れている。据置バッテリーは、各種の応用で、例えば、
例示として電気通信、利用設備で、商業的なビル内での
非常時用照明のために、ケーブルテレビシステム用予備
パワーとして、そして無停電電源装置中で予備または動
作パワーに使用されている。
【０００３】パワー要件が高く且つ全く苛酷である産業
応用に使用されているシール鉛据置バッテリーは、典型
的には、互いに接続された数個から大多数の個々の密封
鉛電池からなっていて、所望の容量およびパワー要件を
有するバッテリーを形成している。個々の鉛電池は、所
望の容量およびパワー要件を有するバッテリーを形成す
るために直列、並列または直列と並列との好適な組み合
わせで接続してもよい。外部接続は、典型的には、それ
ぞれの電池の負極端子ポストと正極端子ポストとの間で
行っている。
【０００４】現在入手できる密封鉛電池においては、正
極端子と負極端子との両方とも、電池の同じ末端に配置
されている。従って、複数の電池を外部的に接続してバ
ッテリーを形成するためには、電池を直列、並列、また
は直列と並列との若干の組み合わせで接続しようとも、
各種の長さの電池間接続が必要とされる。電池間コネク
タの異なる長さのため、コネクタを横切っての抵抗は、
変化するであろう。電池を配置し且つ組み立ててバッテ
リーにする際の便宜、効率および経済性のために、そし
て電池間接続とバッテリーとの両方の抵抗を最小限にす
るために、複数の密封鉛電池を均一サイズの電池間コネ
クタと接続することができることが有益であろう。
【０００５】大きい産業応用で使用されている据置バッ
テリーを構成する密封鉛電池は、典型的には、全く大き
く且つバッテリーを単に収容するために実質的な空間を
必要とする。かかるバッテリーの巨大な大きさは、大い
に、バッテリーを構成する個々の電池の大きい物理的な
大きさおよび所要の容量およびパワー要件を有するバッ
テリーを作るために典型的に必要とされる電池の大きい
数のためである。必要なパワーを供給するために必要と
される電池の数を減少し且つバッテリーの全空間要件を
減少するために、現在入手できる密封鉛電池よりも大き
いエネルギー密度および大きい容量／単位体積を有する
密封鉛電池を提供することが望ましいであろう。
【０００６】据置バッテリーを使用する時には、例え
ば、電力遮断がある時には、バッテリーは、しばしば、
重い負荷に付され、かくて迅速に放電する。バッテリー
を放電状態に置く時には、バッテリーの電圧は、最初、
大部分バッテリーの抵抗のため、急に降下する。放電が
進行すると、電圧が減少する速度は、バッテリー中の反
応性物質、即ち、板中の活物質および硫酸が反応性であ
るという事実のため、より遅い。放電の終わりに向け
て、電圧は、電解液の硫酸および／または板上の活物質
が枯渇するようになるにつれて、より急に降下し、それ
ゆえ放電速度をもはや支持できない。バッテリーおよび
かくて電池を高い放電速度状態に置く時には、例えば、
大きい電流がパワー事故の場合に必要とされ且つバッテ
リーを係合して必要なパワーを供給する時には、抵抗
は、バッテリーの全性能に重要である。
【０００７】オームの法則によれば、放電時の全電圧降
下は、電力供給すべき電気器具の端子を横切っての電圧
降下とバッテリーの内部抵抗との両方を包含する。複数
の電池からなる据置バッテリーの場合には、バッテリー
の内部抵抗は、個々の電池の内部抵抗および電池間コネ
クタを横切っての抵抗に起因する合成抵抗である。電池
のパワー損失（およびかくてバッテリーのパワー損失）
は、電流の二乗で増大する。抵抗は、電池およびバッテ
リーを加熱する際に消費され、失われる。特に、次い
で、高い放電速度で、バッテリーのワット効率は、減少
され、バッテリーが与えることができる有効パワーは、
限定される。
【０００８】それゆえ、深い放電および迅速な再充電に
耐えることができ且つ長いサイクル寿命、増大された容
量および減少された合成抵抗を有する据置バッテリーで
使用するのに好適な密封鉛電池を提供することが望まし
いであろう。また、電池間接続中の抵抗を最小限にする
ために最小の均一な大きさの電池間コネクタを有するバ
ッテリーを形成するために一緒に接続できるかかる電池
を提供することが望ましいであろう。
【０００９】従って、本発明の主目的は、深い放電およ
び迅速な再充電に耐えることができ、長いサイクル寿命
を有し且つ据置バッテリーで使用するのに好適であるシ
ール鉛電池を提供することにある。
【００１０】本発明の更に他の目的は、密封鉛電池のエ
ネルギー密度を改良することにある。関連目的は、かか
る電池の内部抵抗を減少することにある。本発明の更に
他の目的は、ヘッド空間が減少され且つより背の高い板
が所定の大きさの電池に使用できる電池を提供すること
にある。
【００１１】本発明のなお別の目的は、バッテリーに組
み立てた時に、減少された空間要件を有する密封鉛電池
を提供することにある。本発明のより特定の目的は、比
較可能な容量の現在既知の密封鉛電池よりも物理的に小
さい密封鉛電池を提供することにある。
【００１２】別の目的は、電池からの電流の除去用の比
較的直流経路を与える密封鉛電池を提供することにあ
る。関連目的は、板耳(plate lug) からポストへの電流
経路が正極板と負極板との両方に比較的短い電池を提供
することにある。本発明の別のより特定の目的は、耳(l
ug) から端子ポストへの直流経路を提供し且つストラッ
プ、ポストおよびポストバーン（post burn)を排除する
ことにある。
【００１３】本発明の別の目的は、正極端子および負極
端子が電池の対向末端に配置されている密封鉛電池を提
供することにある。本発明の関連目的は、正極板および
負極板の電極活物質の利用を改良することにある。より
特定の目的は、板の全面積にわたっての電極活物質の利
用を改良することにある。
【００１４】また、本発明の目的は、均一な大きさの電
池間コネクタと直列、または並列、または直列と並列と
の組み合わせのいずれかで接続することができる密封鉛
電池を提供することにある。関連目的は、電池間コネク
タの長さが最小限にされる複数の密封鉛電池からなるバ
ッテリー（battery)を提供することにある。
【００１５】本発明の更に他の目的は、板耳を電気的に
カップリングする前に板耳を予備整列するための装置を
包含する密封鉛電池を提供することにある。関連目的
は、板内への鉛ランダウンを防止することができる予備
整列板耳装置を提供することにある。
【００１６】本発明のより特定の目的は、高パワー密度
密封鉛組換え（recombinant)電池を提供することにあ
る。
【００１７】本発明のこれらの目的および他の目的およ
び利点は、下記説明および図面から明らかであろう。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、深い放電およ
び迅速な再充電に耐えることができ、長いサイクル寿命
を有し且つ減少された内部抵抗、および増大された容量
を有する、据置バッテリーに好適な密封鉛電池；複数の
かかる密封鉛電池から作られるマルチセル蓄電池を提供
する。
【００１９】１アスペクトにおいては、本発明は、２つ
の対向末端を有する容器および容器内に互いに交互に配
置された複数の正極板および負極板を具備する密封鉛電
池を提供する。正極板および負極板の各々は、等極性
（like polarity)の板を電気的にカップリングするため
の装置への電気接続用の少なくとも１個の耳をその上に
包含するグリッドを具備する。正極板の耳および負極板
の耳は、ハウジングの対向末端に対して面するように配
置されている。電池は、両端において、一次末端カバー
および場合によって二次末端カバーを具備するカバー組
立体でシールする。容器の各末端の用一次末端カバー
は、容器とシール係合状態である。一次末端カバーの各
々は、等極性板の耳を電気的にカップリングするための
導電性装置を包含する。導電性装置も、それぞれの極板
用端子ポストと電気伝達状態である。二次末端カバー
は、一次末端カバーと係合状態であってもよい。二次末
端カバーは、導電性装置をカバーし且つ開口をその中に
有し、この開口を通して端子ポストが外部電気接続のた
めに延出する。
【００２０】本発明に係る密封鉛電池においては、板耳
から端子ポストへの電流経路は、直接、一次カバー中の
導電性装置を通してであり且つ正極板と負極板との両方
に比較的短い。電池内の内部抵抗は、かくて減少され且
つ電池の容量は、増大される。導電性装置の一次末端カ
バーへの組み込みは、板耳を導電性装置に直接電気的に
カップリングさせ、かくて電池内に必要とされるヘッド
空間を減少する。背の高い板およびかくて多くの活物質
は、所定の大きさの電池容器に使用してもよく、それに
よってより大きい容量を有する電池を提供する。更に、
耳から導電性装置を通して端子ポストへの直流経路は、
ストラップ、ポストおよびポストバーンを排除する。追
加的に、電池内の正極板および負極板が電池容器の対向
末端に面するので、板上の活物質の全面積の利用が、改
善される。電池は、均一な大きさに作ってもよく且つ正
極端子ポストおよび負極端子ポストが電池の対向末端に
あるので、１個以上の電池は、バッテリーを形成するた
めに、均一な大きさの電池間コネクタと一緒に接続して
もよい。比較的短い均一な大きさの電池間コネクタの使
用は、電池間接続における抵抗を減少し、それによって
バッテリーの容量を改良する。
【００２１】別のアスペクトにおいては、本発明は、こ
こに記載のような少なくとも２個の密封鉛電池からなる
密封鉛バッテリーを提供する。
【００２２】
【実施例】本発明は各種の修正および変形が可能である
が、好ましい態様は、図面に図示し、詳細に説明する。
しかしながら、本発明を好ましい態様に限定しようとは
しないことを理解すべきである。これに反して、特許請
求の範囲に表現のように本発明の精神および範囲内に入
るすべての修正および変形をカバーしようとする。
【００２３】一般に、本発明は、減少された内部抵抗お
よびより大きい容量を有する電池を与える新規の耳／ポ
スト／末端カバー組立体を包含する新規の電池幾何学的
形状を具備する密封鉛電池を提供する。本発明によれ
ば、正極板および負極板は、等極性板の耳が電池容器の
対向末端に対して配置されるように電池内に包含され
る。容器の末端は、各々、電池容器の末端とのシール係
合状態で一次末端カバーでシールする。一次末端カバー
は、各々、正極板および負極板をそれぞれ電気的にカッ
プリングするための導電性装置、および導電性装置と電
気伝達状態である端子ポストを包含する。１操作におい
て、板の耳は、導電性装置との電気的カップリングを通
して端子ポストに電気的にカップリングする。ストラッ
プおよびポストは、かくて、本発明に係る導電性装置で
排除される。二次末端カバーは、導電性装置を囲むため
に一次末端カバーとの係合状態で包含してもよい。二次
末端カバーは、各々、端子ポストを受容するための開口
をその中に包含し、それによって端子ポストを外部電気
接続に利用可能にする。
【００２４】図１および図２を参照すると、本発明に従
って作られた電池１０が図示されている。図示の態様に
おいては、電池１０は、４つのサイド１４、１６、１８
および２０および２つの末端２２および２４を有する容
器１２からなる。末端２２および２４は、各々、図３お
よび図４に示すように、それぞれ容器１２の末端２２、
２４とのシール係合状態で一次末端カバー２６、２８で
カバーする。図示のように、一次末端カバー２６は正極
板用であり、一次末端カバー２８は負極板用である。一
次末端カバー２６は、電解液充填穴２７を包含してもよ
く、この電解液充填穴２７を通して電解液が電池を形成
するために添加してもよい。一次末端カバー２８は、使
用時に電池内に蓄積することがあるガスを抜くためのベ
ント放出弁２９（図４に図示のように）を包含してもよ
く、好ましくは包含する。ベント放出弁は、好ましく
は、放出するであろう前に所定の圧力に設定する。所定
のガス抜き圧力は、使用する容器の強度を含めて多数の
因子に応じて変化してもよい。ガス抜き圧力はデザイン
選択問題として変化してもよいことが認識されるであろ
うが、約２〜約５psi 程度のガス抜き圧力は、熱可塑性
材料製の容器の場合に使用してもよいことが意図され
る。
【００２５】図２および図３に図示のように、二次末端
カバー３０、３２は、一次末端カバー２６、２８と係合
する。二次末端カバーは、一次末端カバー内でスナップ
嵌めを生じてもよく、または一次末端カバーにシールし
てもよく、または同様のものであってもよい。二次カバ
ー３０、３２は、各々、端子ポスト３４、３６を受容す
るための開口３０ａ、３２ａをその中に有する。端子ポ
スト３４、３６は、外部電気接続のために開口３０ａ、
３２ａを通して延出する。
【００２６】図３でかわるように、電池１０は、複数の
負極板４０と交互配置され且つ正極板と負極板との間の
適当な隔離板４２によって分離された複数の正極板３８
を具備する。正極板および負極板の数は等しくてもよ
く、正極板の数は正極板が板スタックの両サイド上にあ
るように負極板の数を１だけ超えてもよく、または電池
内の負極板の数は負極板が板スタックの両末端上にある
ように電池内の正極板の数よりも１だけ大きくてもよ
い。板３８および４０は、導電性基板上の活物質（図示
せず）を含む。
【００２７】本発明の図示の態様においては、図４に示
すように、正極板３８は、板から延出する一対の板耳４
４、４６を包含し且つ負極板４０は、板から延出する一
対の板耳４８、５０を包含する。しかしながら、他の形
状は、使用できることが理解されるであろう。例えば、
正極板および負極板の一方または両方は、１個の耳を包
含していてもよく、または２個よりも多い耳を包含して
もよい。
【００２８】加えて、負極板および正極板は、図４に示
す正極板３８の場合に図示のような幾何学的形状を有す
ることが好ましい。正極板３８は、板のエッジ３８ｂで
最も浅く且つ耳４４、４６付近の板の中心部分３８ｃで
最も深いテーパー状上部３８ａを包含することが好まし
い。また、負極板４０は、板のエッジで最も浅く且つ耳
４８、５０付近の板の中心部分で最も深いテーパー状上
部を包含することが好ましい。板のテーパー状上部は、
板からの電流の集電を助長する。テーパー状上部の正確
な幾何学的形状は、使用する耳の数、板の容量などの多
数のデザイン因子に応じて変化してもよい。
【００２９】本発明を遵守する際に、図３および図４に
示すように、正極板３８および負極板４０は、正極板３
８の耳４４、４６が容器１２の１末端２２に面し且つ負
極板４０の耳４８、５０が別のもの、好ましくは容器１
２の対向末端２４に面するように容器１２に配置されて
いる。図示の態様においては、容器１２は、縦軸および
横軸の回りに対称であるが、そのことは必要ではない。
また、正負としての末端の呼称は、純粋に任意であり且
つ本発明から逸脱せずに逆にしてもよいことが認識され
るであろう。
【００３０】図２、図３および図４に詳細に示すよう
に、一次末端カバー２６は、正極板３８の板耳４４、４
６を電気的にカップリングするための導電性装置５２を
包含する。図３および図４に示すように、一次末端カバ
ー２８は、同様に、負極板４０の板耳４８、５０を電気
的にカップリングするための導電性装置５４を包含す
る。導電性装置５２、５４は、予備鋳造してもよく、好
ましくは予備鋳造し、更に好ましくは予備的に組み立
て、それぞれ一次末端カバー２６、２８に埋設する。本
発明の好ましい態様においては、導電性装置５２、５４
のサイドは、カバーとのシール係合のためにカバー２
６、２８に埋設し且つ導電性装置の上部および底部は、
適当な電気的接続のために開口したままである。予備的
に組み立てられ且つ一次末端カバーに埋設された予備鋳
造導電性装置は、本発明の電池の効率的で経済的な組立
を与える。
【００３１】導電性装置５２、５４は、各々、電池の外
部電気的接続用端子ポスト３４、３６を包含する。端子
ポスト３４、３６は、導電性装置５２、５４の一体部分
であってもよく、好ましくは一体部分であり且つ望まし
くは単一部材として導電性装置５２、５４と予備鋳造す
る。端子ポスト３４、３６は、銅から作ってもよい。
【００３２】導電性装置５２、５４は、形状および構成
が等極性板の耳を電気的にカップリングすることができ
るならば、各種の形状および構成であることができる。
例えば、導電性装置は、板の耳が技術上既知の異なる技
術のいずれか、例えば、タングステン−不活性ガス（Ｔ
ＩＧ）溶接、誘導加熱または酸素アセチレン燃焼によっ
て融着してもよい中実体部材からなっていてもよい。
【００３３】図５〜図８に図示のような好ましい態様に
おいては、導電性装置５２、５４は、本体部分５６およ
び導電性装置の一体部品として形成された端子ポスト３
４または３６からなる。導電性装置５２、５４の各々の
本体部分５６は、上部５６ａ、底５６ｂおよびサイド５
６ｃ、５６ｄ、５６ｅおよび５６ｆを包含する。導電性
装置５２、５４の本体部分５６は、それぞれ正極板３８
および負極板４０の耳を受容するためのスロット５８を
その中に包含する。図５および図６は、正極板３８用一
次末端カバー２６用導電性装置５２を図示する一方、図
７および図８は、負極板４０用一次末端カバー２８用導
電性装置５４を図示する。図示の態様において、負極板
４０用導電性装置５４が電池スタック（負極板の数が正
極板の数よりも大きい）において追加の負極板の耳用の
追加のスロットを包含する以外は、導電性装置５２、５
４の構造は、本質上同じである。
【００３４】図６および図８に図示のように、導電性装
置５２、５４中のスロット５８は、本体部分５６の底５
６ｂから本体部分５６の上部５６ａまで延出している。
好ましくは、スロット５８は、本体５６の底５６ｂにお
ける広い部分５８ａから本体部分５６の上部５６ａ付近
の狭い部分５８ｂまでテーパー状である。テーパー状ス
ロット５８の広いベースは、板の耳上での導電性装置５
２、５４の配置並びに容器の末端上への一次末端カバー
の配置を容易にする。テーパー状スロット５８の狭い上
部５８ａは、好ましくは、一次末端カバーを容器の末端
上に据え付け且つ耳がスロットを通して延出する時に、
耳に対して滑り嵌めを生ずるような大きさにする。スロ
ット内への耳の滑り嵌めは、耳を導電性装置に融着する
時に板スナック内への鉛ランダウンを最小限にする。ま
た、本体部分５６は、耳の導電性装置への融着を容易に
するために板上の耳をスロット５８を通して延出させる
ような形状にすることが好ましい。導電性装置は、多数
の異なる方法のいずれかで耳に融着してもよい。例え
ば、タングステン−不活性ガス（ＴＩＧ）溶接、誘導加
熱、酸素アセチレン燃焼などは、使用してもよい。
【００３５】好ましくは、導電性装置の本体部分５６の
サイド５６ｃ、５６ｄ、５６ｅおよび５６ｆは、導電性
装置５２、５４とカバーとのシール係合を容易にするた
めに複数のセレーション６２、６３、６４、６５、６６
および６７で鋸歯状の切込みをつける。熱可塑性樹脂製
のカバー（好ましい）の場合には、導電性装置は、シー
ルおよび強いフィットのために樹脂を導電性装置の鋸歯
状サイドに成形することによってカバーに埋設してもよ
い。このようにして、予備鋳造導電性装置は、一次末端
カバーに埋設し、そしてカバーおよび一次末端カバー
は、電池の爾後組立のために予備的に組み立てる。
【００３６】正極板３８および負極板４０のグリッド
は、好ましくは、鉛または鉛合金からなり、そして板上
の耳は、好ましくは、グリッドと同じ金属からなる。グ
リッドは、耳を包含し、好ましくは前記のようなテーパ
ー状セクションを包含する。グリッドは、当業者に既知
の各種の方法のいずれかによって作ってもよい。例示と
して、グリッドは、本型鋳造、連続鋳造、製織または引
抜きによって作ってもよい。また、グリッドは、膨張金
属グリッドであってもよい。導電性装置５２、５４も、
好ましくは、鉛または鉛合金からなる。
【００３７】電池１０の組立時に、一次末端カバー２
６、２８は、それぞれ容器１２の末端２２、２４にシー
ルする。末端２２においては、正極板３８の耳４４、４
６は、導電性装置５２中のスロット５８によって受容さ
れ且つ一次末端カバー２６を容器１２の末端２２に据え
る時にスロット５８を通して延出する。スロット５８
は、耳４４、４６の周辺の回りに滑り嵌めを生ずる。好
ましくは、スロット５８を通して延出する耳４４、４６
の部分は、融着して耳を導電性装置５２に電気的にカッ
プリングする。導電性装置５２が端子ポスト３４を包含
するので、正極板３８の耳４４、４６は、耳の導電性装
置への電気的カップリング時に端子ポスト３４と電気伝
達状態である。末端２４は、同じ方法で組み立ててもよ
い。本発明に係る電池の組立においては、ストラップ、
ポストおよびポストバーンは、排除された。導電性装置
は、耳から端子までの直流経路を与え且つ重要なこと
に、電流経路は、有意に短縮された。追加的に、通常の
耳−ストラップ−ポスト電流経路を収容するために板よ
りも高いヘッド区間のニーズが排除されたので、より背
の高い板は、本発明に係る電池で使用できる。
【００３８】正極板および負極板の耳の配向は、電池容
量の改善に且つ電池化成に有益であり且つ効率を改善す
る。正極端子および負極端子を電池の対向末端に配向す
ることは、電極活物質の全面積のより高い利用を達成
し、それによって容量を改善する。
【００３９】図２、図３および図４に示すように、電池
１０の正極末端は、一次末端カバー２６と係合する二次
末端カバー３０を包含してもよく、好ましくは包含す
る。二次末端カバー３０は、一次末端カバー２６に単に
スナップ嵌めを生じてもよく、または一次末端カバー２
６にシールしてもよく、または同様のものであってもよ
い。導電性装置を板耳に融着する時に電池がシールして
もよいので、二次末端カバーを一次末端カバーにシール
することは必要ではないことがあることが認識されるで
あろう。二次末端カバー３０は、端子ポスト３４を受容
するための開口３０ａをその中に包含する。好ましく
は、二次末端カバー３０は、導電性装置５２をカバーす
るような大きさであるが、所望ならば、より大きくても
よい。図３および図４に図示のように、電池１０の負極
末端も、一次末端カバー２８と係合する二次末端カバー
３２を包含してもよい。二次末端カバー３２は、一次末
端カバー２８に単にスナップ嵌めを生じてもよく、また
は一次末端カバー２８にシールしてもよく、または同様
のものであってもよい。
【００４０】本発明に係る電池の組立を容易にするため
に、図９〜図１２に示すような耳整列装置６８は、正極
板および負極板の一方または両方のために使用してもよ
い。耳整列装置６８は、ベース部材７０を具備する。ベ
ース部材７０は、正極板および負極板の耳を受容するた
めの開口７２を包含する。耳整列装置６８は、板を導電
性装置との電気的カップリングに適当な整列状態に維持
するのを助長するために組立時に電池素子の耳上に置い
てもよい。耳整列装置６８は、耳を導電性装置中のスロ
ットに挿入すべきである時に特に有用である。耳整列装
置６８は、整列し、スロット内への挿入のために板の耳
を不動状態にさせる。好ましくは、耳整列装置６８の開
口７２は、耳と滑り締り嵌めを生ずるような大きさであ
る。耳整列装置６８は、かくて、耳の導電性装置への融
着時に電池内への鉛ランダウンを防止するのを助長する
であろう。
【００４１】図９に示すように、耳整列装置７０は、電
池のサイドで板を受容するためのサイドエッジで凹部７
４を包含してもよい。凹部７４は、特に容器が電池素子
よりもわずかにだけ大きい場合には、空間を保存するの
に望ましい。
【００４２】正極グリッドおよび負極グリッド（および
耳）は、鉛または鉛合金から形成してもよい。自立性グ
リッドを与えることができるいかなる無アンチモン鉛合
金も、負極グリッド合金に使用することができる。各種
の合金系は、既知である。例えば、カルシウム含量が約
０．０６〜０．２％であり且つスズが０．１〜０．５％
の範囲内である鉛−カルシウム−スズ合金（両方の％は
合金の全重量に対してである）を利用することが好適で
ある。或いは、鉛−スズ−セレン合金を、使用してもよ
い。
【００４３】密封鉛電池においては、正極グリッドの場
合には、過度のガス発生を生じないであろうし、適切な
サイクリング性能を示すであろうし、深い放電回復可能
であろうし且つ特に無停電電源装置応用に使用する場合
に、２０年の寿命に好適な腐食速度を示すであろう合金
を使用することが望ましい。正極グリッドは、例えば、
鉛−スズ−セレン合金、鉛、スズ、セレンおよび他の金
属、例えば、アンチモンの合金または低アンチモン鉛合
金、例えば、米国特許第４，４０１，７３０号明細書に
開示のものからなっていてもよい。
【００４４】正極グリッドは、既知の技術によってペー
ストとし、熟成することができる。正極ペースト密度約
３．６〜４．３ｇ／cm3 は、好適であることが見出され
た。ペースト密度は、所望ならば、より低いことができ
ると信じられる。事実、かかる低ペースト密度は、活物
質利用を増大する筈である。レアディー（leady)、リサ
ージおよび赤色酸化鉛は、ペーストを調製する際に使用
するのに同等に好適である。また、所望の密度を与える
ための調整以外に、通常のペースト処方物は、使用して
もよい。
【００４５】負極活物質は、既知のように、レアディ
ー、またはリサージ酸化物から形成してもよい。酸素組
換え電池においては、密度は、所望の酸素再結合反応速
度を与えるために電極の見掛け表面積を増大するのに十
分な程低くあるべきである。その目的で、密度は、好適
には、約３．６〜４．５ｇ／cm3 の範囲内である。
【００４６】隔離板に使用する材料は、使用する硫酸電
解液中で安定であり、ＰｂＯ2 による酸化に抵抗性であ
り且つ電池性能に悪影響を及ぼす物質を電解液内に放出
すべきではない。当業者に既知の隔離板材料は、本発明
の実施で使用してもよい。
【００４７】密封鉛電池の場合には、隔離板材料は高多
孔性、例えば、少なくとも７０〜７５％、望ましくは約
９０〜９８％までまたはその程度であることが好ましく
且つ組立時および使用時に電極の変化する形状と少なく
とも実質上同じ形になるのに十分な程圧縮自在であるべ
きである。更に、平均孔径は、負極板からの樹枝状結晶
の成長反応および正極板からの活物質の発散を防止する
のに十分な程小さくあるべきである。しかしながら、平
均孔径は、電解液によって容易にぬれるのに十分な程大
きく且つ不当に高い内部インピーダンスを生ずる程小さ
くない。隔離板材料も、隔離板の所望の高さを通して電
解液を灯心作用（wicking)することができなければなら
ない。
【００４８】最後に、そして重要なことに、隔離板材料
は、好ましくは、使用時に、隔離板全体にわたって実質
上均一なボイド容量を与えるべきである。隔離板は、か
くて、電池に望まれる内部圧力に必要な酸素輸送速度を
支持するのに十分なボイド容量を普通の操作時に与え
る。換言すれば、電池に普通の操作に必要とされる量の
電解液を満たす時に、後の充電段階で正極で発生された
酸素を負極に気体状態で拡散させ且つ還元させる（再結
合）のに十分なボイド空間が、隔離板に残る。電池は、
酸素拡散速度が酸素発生速度と大体等しいように電解液
吸収隔離板中に十分なボイド空間を有する。
【００４９】隔離板材料のボイド容量は、電解液の膜で
カバーされる壁を有する細孔の若干を通して達成される
一方、細孔の中心部分は、電解液を含まないと信じられ
る。ボイド容量の適当さは、目減りによって求めること
ができる（サイクリング時に行われる水測定）。電池の
操作を損傷するであろう不当に高い水損失は、材料が好
適であるならば、生じるべきではない。
【００５０】隔離板の厚さは、一般に、電池容量および
特定の応用に期待される操作速度によって決定されるで
あろう。この点で、使用する隔離板厚さは、特定の最終
用途応用に使用されている他の種類の鉛電池に好適であ
ることが見出されたものとは実質的には異ならない。所
望ならば、スクリムなどの補強部材は、組立時の取扱問
題を減少するために使用してもよい。
【００５１】隔離板材料にガラスミクロファイバーおよ
び寸断ストランドから形成されたホウケイ酸ガラス材料
を使用することが好適であることが見出された。この種
の材料は、市販されており且つ密封鉛電池に以前から利
用されてきた。満足であることが見出された１つのかか
る材料（コネティカット州ウィンザー・ロックスのＣ．
Ｈ．デキスター・デビジョン、ザ・デキシター・コーポ
レーション、「グレードＸ４２２５」）は、下記の典型
的な性質を有する：公称厚さ４０ミル、１２．７mm水Ｐ
での通気性（ＡＳＴＭ７３７−７５）８．５ l／分／１
００cm2 （ガーレー・ペルメオメーター・モデル４３０
１）、平均孔径１２．６μおよび気孔率（水銀侵入によ
り）１．２ｍ2 ／ｇ。好適であることが見出された別の
ホウケイ酸材料は、エバンナイト・コーポレーションに
よって生産されている。この材料は、密度２００ｇ／ｍ
2 および最大孔径２６μｍを有する。複合材料も、好適
な隔離板である。隔離板の気孔率、灯心作用および他の
有用な特性が密封鉛電池に満足であるならば、例えば、
ガラスミクロファイバーと合成繊維との複合体（充填剤
有無）は、使用してもよい。
【００５２】特定の応用のための所定の電池の場合に
は、必要とされる電解液のフル・チャージ比重（full c
harge specific gravity）は、容易に計算できる。典型
的には、フル・チャージ比重１．２５０〜１．４００
は、満足であろうし且つフル・チャージ比重１．２５０
〜１．３５０が、好ましい。特定の応用は、若干より高
いか低い酸重量を使用することを望ましくさせることが
ある。
【００５３】ペースト状電極の化成は、既知の技術によ
って行うことができる。かくて、電池容器に組立てる前
に、電極は、通常のタンク化成によって化成できる。こ
の技術を使用する時には、化成された電極は、残留電解
液を除去するために乾燥すべきである。
【００５４】しかしながら、望ましくは、化成されてい
ない電極および隔離板は、電池容器に入れ、必要な電気
接続は施し、一次電池カバーはシールする。負極カバー
は、予備的に組立てる一方、正極一次カバーは、充填穴
２７を包含し、この充填穴２７を通して必要な電解液は
加える。次いで、化成は、通常の１ショット鉛−酸化成
に好適な条件を使用して行う。次いで、充填穴には蓋を
し、超音波シールし、弁２９は使用位置に配置する。し
かしながら、通常使用されている化成仕上条件よりも若
干厳しくない化成仕上条件を使用することが有用である
ことがある。
【００５５】電池容器１２は、充電／放電サイクル時に
電池内で生ずるであろう電気化学的反応と相容性であり
且つ電解液の存在下で分解しないであろういかなる材料
からなっていてもよい。好適な材料としては、ガラス、
およびポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネー
トなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。好ましくは、容器
１２は、電池の体積効率および熱管理特性を最大限にす
るであろう再循環可能な高強度難燃性材料である。好ま
しくは、容器１２は、ゼネラル・エレクトリック・コー
ポレーション製のノリル(NorylR ）などの変性ポリフェ
ニレンオキシド樹脂からなる。加えて、容器１２は、好
ましくは、電池の熱管理を助長するために図３の（ｂ）
に示すようにサイド１４および１８上にリブ７６を包含
する。リブ７６は、容器の表面積を増大して熱分布を助
長し且つ特に数個の電池を積み重ねるか互いに極めて接
近して置く時に、リブは、スペーシングを与え、このス
ペーシングを通して空気は流れて電池を冷却するのを助
長することがある。
【００５６】本発明は、かくて、電池性能を高める新規
の耳／末端カバー組立体を包含する密封鉛電池を提供す
る。耳から導電性装置を通して端子ポストまでの直流経
路は、ストラップ、ポスト、およびポストバーンを排除
する。内部抵抗は、かくて減少され且つ容量は増大され
る。ヘッド空間も、減少され、それゆえより背の高い板
は使用してもよく、このことは所定の大きさの電池の場
合に電池の容量を増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】組み立てられた状態の本発明に係る電池の透視
図。
【図２】１末端が分解透視されて末端組立体を示す本発
明に係る電池の透視図。
【図３】（ａ）は図１の線３−３に沿って取られた本発
明に係る電池の断面図、（ｂ）は図３の（ａ）の線３Ａ
−３Ａに沿って取られた電池容器におけるリブ形成の拡
大断面図。
【図４】図１に図示し且つ図１の線４−４に沿って取ら
れた電池の断面図。
【図５】正極板用導電性装置の平面図（透視）。
【図６】正極板用導電性装置の側面図（透視）。
【図７】負極板用導電性装置の平面図（透視）。
【図８】負極板用導電性装置の側面図（透視）。
【図９】負極板用耳整列装置の平面図（透視）。
【図１０】図９に図示の耳整列装置の側面図。
【図１１】正極板用耳整列装置の平面図（透視）。
【図１２】図１１に図示の耳整列装置の側面図である。
【符号の説明】
１０ 電池 １２ 容器 ２６ 一次末端カバー ２８ 一次末端カバー ２９ ベント放出弁 ３０ 二次末端カバー ３０ａ 開口 ３２ 二次末端カバー ３２ａ 開口 ３４ 端子ポスト ３６ 端子ポスト ３８ 正極板 ４０ 負極板 ４２ 隔離板 ４４ 耳 ４６ 耳 ４８ 耳 ５０ 耳 ５２ 導電性装置 ５４ 導電性装置 ５８ スロット ６８ 耳整列装置 ７０ ベース部材 ７２ 開口 ７６ リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ、ジェー、ジャーグル アメリカ合衆国イリノイ州、ボリングブル ック、アッシュベリー、アベニュ、1030

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２つの対向末端を有する容器、互いに交互
    に配置された複数の正極板および負極板（該板の各々は
    その上に少なくとも１個の耳を有するグリッドを具備
    し、前記正極板の耳および前記負極板の耳は前記容器の
    対向末端に配置されている）、前記容器の末端とシール
    係合状態の前記容器の各末端用一次末端カバー（前記一
    次末端カバーの各々は等極性板の耳を電気的にカップリ
    ングするための導電性装置を包含し、前記導電性装置は
    端子ポストと電気伝達状態である）、および場合によっ
    て前記導電性装置をカバーし且つ前記一次末端カバーと
    係合状態の前記容器の各末端用二次末端カバーを具備す
    ることを特徴とする密封鉛電池。
  2. 【請求項２】前記正極板を電気的にカップリングするた
    めの前記導電性装置が、それぞれの一次カバーに埋設さ
    れてなる、請求項１に記載の密封鉛電池。
  3. 【請求項３】前記負極板を電気的にカップリングするた
    めの前記導電性装置が、それぞれの一次カバーに埋設さ
    れてなる、請求項１に記載の密封鉛電池。
  4. 【請求項４】前記負極板を電気的にカップリングするた
    めの前記導電性装置が、それぞれの一次カバーに埋設さ
    れてなる、請求項２に記載の密封鉛電池。
  5. 【請求項５】前記導電性装置が、一体部品として端子ポ
    ストを包含する、請求項２に記載の密封鉛電池。
  6. 【請求項６】正極板と負極板とを電気的にカップリング
    するための前記導電性装置が、それぞれ前記一次カバー
    の各々に予備的に組み立てられてなる、請求項４に記載
    の密封鉛電池。
  7. 【請求項７】前記正極板および前記負極板が、各々２個
    の耳を有する、請求項１に記載の密封鉛電池。
  8. 【請求項８】前記導電性装置が、前記正極板および前記
    負極板の耳を受容するためのスロットをその中に包含す
    る、請求項１に記載の密封鉛電池。
  9. 【請求項９】正極板用一次カバー中の前記導電性装置
    が、鉛または鉛合金からなり、正極板の耳が導電性装置
    中のスロットによって受容され、且つ耳が融着して耳と
    導電性装置とを電気的にカップリングする、請求項８に
    記載の密封鉛電池。
  10. 【請求項１０】負極板用一次カバー中の前記導電性装置
    が、鉛または鉛合金からなり、負極板の耳が導電性装置
    中のスロットによって受容され、且つ耳が融着して耳と
    導電性装置とを電気的にカップリングする、請求項８に
    記載の密封鉛電池。
  11. 【請求項１１】前記一次カバーの各々中の前記導電性装
    置が、前記正極板および前記負極板の耳を受容するため
    のスロットをその中に包含する、請求項７に記載の密封
    鉛電池。
  12. 【請求項１２】正極板用一次カバー中の前記導電性装置
    が、鉛または鉛合金からなり、正極板の耳が導電性装置
    中のスロットによって受容され、且つ耳が融着して耳と
    導電性装置とを電気的にカップリングする、請求項７に
    記載の密封鉛電池。
  13. 【請求項１３】負極板用一次カバー中の前記導電性装置
    が、鉛または鉛合金からなり、負極板の耳が導電性装置
    中のスロットによって受容され、且つ耳が融着して耳と
    導電性装置とを電気的にカップリングする、請求項１１
    に記載の密封鉛電池。
  14. 【請求項１４】正極板と負極板との両方用の前記導電性
    装置が、鉛または鉛合金からなり、正極板の耳および負
    極板の耳がそれぞれの導電性装置のスロットによって受
    容され、且つ正極板および負極板の耳がそれぞれの導電
    性装置に融着して耳と前記導電性装置とを電気的にカッ
    プリングする、請求項８に記載の密封鉛電池。
  15. 【請求項１５】正極板と負極板との両方用の前記導電性
    装置が、鉛または鉛合金からなり、正極板の耳および負
    極板の耳がそれぞれの導電性装置のスロットによって受
    容され、且つ正極板および負極板の耳がそれぞれの導電
    性装置に融着して耳と前記導電性装置とを電気的にカッ
    プリングする、請求項１１に記載の密封鉛電池。
  16. 【請求項１６】正極板用一次カバー中の前記導電性装置
    が、鉛または鉛合金からなり、正極板の耳が導電性装置
    中のスロットによって受容され、且つ耳が融着して耳と
    導電性装置とを電気的にカップリングする、請求項４に
    記載の密封鉛電池。
  17. 【請求項１７】正極板用一次カバー中の前記導電性装置
    が、鉛または鉛合金からなり、正極板の耳が導電性装置
    中のスロットによって受容され、且つ耳が融着して耳と
    導電性装置とを電気的にカップリングする、請求項５に
    記載の密封鉛電池。
  18. 【請求項１８】正極板用一次カバー中の前記導電性装置
    が、鉛または鉛合金からなり、正極板の耳が導電性装置
    中のスロットによって受容され、且つ耳が融着して耳と
    導電性装置とを電気的にカップリングする、請求項６に
    記載の密封鉛電池。
  19. 【請求項１９】前記一次カバーの少なくとも１つは、電
    池内の圧力が所定の水準を超える前にガスを電池からガ
    ス抜きすることができる通常密閉の安全放出弁を包含す
    る、請求項１５に記載の密封鉛電池。
  20. 【請求項２０】隔離板が正極板と負極板との間に包含さ
    れ、前記隔離板材料が少なくとも７０％多孔性であり、
    容易にぬれ、且つ電解液を吸収することができる、請求
    項１５に記載の密封鉛電池。
  21. 【請求項２１】隔離板が、ホウケイ酸ガラス材料および
    ガラスと合成繊維との複合体からなる群から選ばれる一
    員である、請求項２０に記載の密封鉛電池。
  22. 【請求項２２】前記電池が、正極板および負極板の一方
    または両方用の耳整列装置を包含し、該耳整列装置は板
    耳を受容するための開口をその中に有するベース部材か
    らなり、前記開口はベース部材の底からベース部材の上
    部まで内方にテーパー状である、請求項１５に記載の密
    封鉛電池。
  23. 【請求項２３】前記耳整列装置の開口が、耳の回りに滑
    り締り嵌めを生ずるような大きさである、請求項２２に
    記載の密封鉛電池。
  24. 【請求項２４】前記容器が、変性ポリフェニレンオキシ
    ド樹脂からなる、請求項１５に記載の密封鉛電池。
  25. 【請求項２５】前記容器が、そのサイド上にリブを包含
    する、請求項２４に記載の密封鉛電池。
  26. 【請求項２６】前記リブが、前記電池の末端に対して偏
    している、請求項２５に記載の密封鉛電池。
  27. 【請求項２７】請求項１に記載の複数の密封鉛電池を具
    備する鉛バッテリーであって、前記電池は一緒に電気的
    にカップリングしてなることを特徴とする鉛バッテリ
    ー。
  28. 【請求項２８】前記電池が、均一な大きさのコネクタ装
    置と電気的にカップリングしてなる、請求項２７に記載
    の鉛バッテリー。
  29. 【請求項２９】前記電池が、直列に接続されてなる、請
    求項２８に記載の鉛バッテリー。
  30. 【請求項３０】前記電池が、並列に接続されてなる、請
    求項２８に記載の鉛バッテリー。
  31. 【請求項３１】請求項１６に記載の複数の密封鉛電池を
    具備する鉛バッテリーであって、前記電池は一緒に電気
    的にカップリングしてなることを特徴とする鉛バッテリ
    ー。
  32. 【請求項３２】請求項１７に記載の複数の密封鉛電池を
    具備する鉛バッテリーであって、前記電池は一緒に電気
    的にカップリングしてなることを特徴とする鉛バッテリ
    ー。
  33. 【請求項３３】請求項１８に記載の複数の密封鉛電池を
    具備する鉛バッテリーであって、前記電池は一緒に電気
    的にカップリングしてなることを特徴とする鉛バッテリ
    ー。
  34. 【請求項３４】使用中雰囲気から通常シールされた容器
    （該容器は２つの末端を有し、前記容器末端の各１つは
    一次末端カバーを有する）；前記容器中で互いに交互に
    配置された複数の正極板および負極板（該正極板の各々
    はグリッドから延出する少なくとも１個の耳を有するグ
    リッドを具備し、前記正極板は正極板の耳が前記容器の
    １つの末端に向けて面するように前記容器に配置され、
    前記正極板は前記グリッド上に正極活物質を包含し；前
    記負極板の各々はグリッドから延出する少なくとも１個
    の耳を有するグリッドを具備し、前記負極板は負極板の
    耳が前記容器の第二末端に向けて面するように前記容器
    に配置され、前記負極板は前記グリッド上に負極活物質
    を有する）；所望の容量を与えるのに十分な量の硫酸電
    解液；緊密に接触し且つ前記正極板および前記負極板を
    分離するための隔離板材料を具備し、そして前記電解液
    は前記板および隔離板に実質上完全に吸収されており；
    且つ正極板用および負極板用の前記一次末端カバーは等
    極性板の耳を電気的にカップリングするための導電性装
    置を包含し且つ前記板用端子ポストを包含し、前記一次
    末端カバーは容器とシール係合状態であることを特徴と
    する長いサイクル寿命で深放電および迅速な再充電に耐
    えることができるメンテナンスフリー吸収電解液鉛電
    池。
  35. 【請求項３５】前記電池が、一次末端カバーと係合状態
    であり且つ開口（それを通して端子ポストが延出する）
    をその中に有する前記容器の各末端用二次末端カバーを
    包含する、請求項３４に記載の電池。
  36. 【請求項３６】前記正極板用前記導電性装置が、前記一
    次末端カバーに埋設されてなる、請求項３４に記載の鉛
    電池。
  37. 【請求項３７】前記負極板用前記導電性装置が、前記一
    次末端カバーに埋設されてなる、請求項３４に記載の鉛
    電池。
  38. 【請求項３８】前記負極板用前記導電性装置が、前記一
    次末端カバーに埋設されてなる、請求項３６に記載の鉛
    電池。
  39. 【請求項３９】前記導電性装置が、各々一体部品として
    端子ポストを包含する、請求項３８に記載の鉛電池。
  40. 【請求項４０】正極板および負極板を電気的にカップリ
    ングするための前記導電性装置が、それぞれ前記一次末
    端カバーの各々に予備的に組み立てられてなる、請求項
    ３９に記載の鉛電池。
  41. 【請求項４１】前記容器が、それらのサイド上にリブを
    包含する、請求項３４に記載の鉛電池。
JP4325772A 1991-12-04 1992-12-04 新規な耳および末端カバー組立体を有する新規な密封鉛電池 Pending JPH0629016A (ja)

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