JPH06349518A - バイポーラ鉛蓄電池の組立方法と得られたバイポーラ電池 - Google Patents

バイポーラ鉛蓄電池の組立方法と得られたバイポーラ電池

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JPH06349518A
JPH06349518A JP6024031A JP2403194A JPH06349518A JP H06349518 A JPH06349518 A JP H06349518A JP 6024031 A JP6024031 A JP 6024031A JP 2403194 A JP2403194 A JP 2403194A JP H06349518 A JPH06349518 A JP H06349518A
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William H Kump
エイチ．カンプ ウィリアム
Donald W Groff
ダブリュ．グロフ ドナルド
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 工業的に適切に速い生産速度で自動化した組
み立て操作によって製造することができるバイポーラ鉛
蓄電池の組み立て方法を提供し、及び設計に信頼性があ
り漏れを抑制したバイポーラ鉛蓄電池を提供する。 【構成】 所望の電圧と容量を有するバイポーラ鉛蓄電
池の製造方法として、エンドフレームの組を提供し、各
々のエンドフレームは固体の外面，上面、底面、側面、
導電性金属基材を受け入れる寸法の中央開口領域を画定
する内面、導電性金属基材、及び該導電性金属基材に付
着した正極又は負極の活物質の層を含み、正極又は負極
のいずれかの活物質の層を有する他のフレームを提供
し、電気化学部品ユニットの上面と底面にセパレーター
と通じる電解質の充填／抜き孔を提供し、該電気化学部
品ユニットの側面をパネルでシールし、電解質の充填／
抜き孔を有する電解質の充填／抜きボックスを提供し、
外部をシールする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鉛蓄電池、より詳しく
は、バイポーラ鉛蓄電池の組み立て方法及び得られた鉛
蓄電池に関係する。
【０００２】
【従来の技術】鉛蓄電池と電槽はかなりの長い間知られ
ており、各種の多様な用途に商業的に使用されている。
このような用途は自動車、トラック、その他の車両の始
動、照明、点火の用途（しばしば「ＳＬＩ電池」と称さ
れる）から、船舶やゴルフカート、さらに種々の定置式
の起動力源の用途（ときどき「産業用電池」と称され
る）まである。
【０００３】鉛と酸の電気化学系は信頼性のあるエネル
ギー源を提供しており、得られる電池は充分な品質を有
しながら自動化生産により製造することができる。しか
しながら、液入(flooded) 又はシール型の、電解質吸収
鉛蓄電池のいずれもその設備によって提供されるエネル
ギーと電力の密度（即ち、それぞれＫＷ／設備重量、Ｗ
ｈ／設備重量）が低いといった大きな欠点がある。液入
り又はシール型の鉛蓄電池装置において、信頼性があ
り、同時に高いエネルギーと電力の密度を達成するエネ
ルギー源を提供することが長い間求められている。
【０００４】このため、少なくとも過去２０年間にわた
りバイポーラの設計において鉛−酸と他の電気化学系を
使用することにかなりの努力が注がれてきた。定義によ
ればこのような設計において、正極プレートと負極プレ
ートは或る仕方で導電性格子又は基材を共有する。Poe
らの米国特許第3728158 号は１つのタイプのバイポーラ
電池を開示している。Poe らは、垂直に積み重ねたバイ
ポーラ電極電槽のガス抜きでは通常の鉛−酸ＳＬＩ電池
におけるような連続的に配列した電槽のガス抜きで生じ
ない問題が現れると述べている。通常の鉛蓄電池におい
て、電槽の中で発生したガスはプレートの上の空間に上
昇し、各々の電槽の上から直接ガス抜きされる。ガス中
の電解質の飛沫同伴はわずかである。垂直に積み重ねた
バイポーラ電極電極において、ガスは各々の電槽の上部
を通って簡単にガス抜きできないと記載されている。し
たがって、Poe らは、積み重ねのいくつかの電槽を、電
池の側面の上のガス抜きマニホールドに電槽間の電解質
の連絡を防ぐ仕方で個々にガス抜きした低シルエットの
バイポーラ電極電池の積み重ねを開示している。全ての
１／２電槽エレメントの正極プレートと負極プレートの
間の直接の連絡を防ぐ電槽間の仕切りは、好ましくはプ
ラスチック材料を含むフレーム状の縁取り材を有する。
いくつかの１／２電槽エレメントは、お互いを熱、溶
媒、又は接着剤で適切にシールした接触するフレームと
共に積み重ねる。
【０００５】Shropshireらの米国特許第4125680 号は、
電極の部品としてのプラスチックの使用を含む各種の電
極構造を議論している。Gelardinの米国特許第2496709
号はShropshireらの議論のように、種々のタイプの炭素
プラスチックコーティングをその上に有し、その周りに
プラスチックフレームを射出成形した基材プレートで形
成した二重の電極を記載している。これらの複合材料二
重電極の積み重ねは固定用の相互固定具で一緒に留め
る。Warszawskiらの米国特許第3910731 号とその中の引
用特許は予備成形した電極の周りにプラスチックフレー
ムを成形することを述べている。言及した他の特許はFr
anz らの米国特許第2416576 号、Bernotの米国特許第29
66538 号、Jaggard の米国特許第3775189 号、McDowall
の米国特許第3941615 号を含む。電気化学装置の設計と
製作に関する従来技術においての開発にもかかわらず、
Shropshireらは製作が容易で、軽量で、多重電槽の電気
化学装置と高度な製作技術への要求が依然として存在す
ると述べている。このように、Shropshireらの発明は、
最初に特定の炭素とプラスチックの加熱した混合物から
薄い導電性炭素−プラスチックのシートを成形し、次に
シートの周りに誘電体プラスチック材料のフレームを形
成し、得られる構造体を液密性にするようにフレームを
シートに対してシールすることにより形成した複数のバ
イポーラ炭素−プラスチック電極構造体を開示してい
る。種々の態様が例示されている。図５と図６はお互い
に接合する前後のフレームのスタックの１つの態様を示
す。各々のフレームは、端のフレームを除き、突起部を
含む。図５はその部材を互いる熱シールする前のスタッ
クを示す。熱シールの後、スタックの端に適用した圧力
により突起はフレーム表面の幅を横切って平らになり、
得られるシールした電気化学デバイスは図６に示すよう
に液体を保持することができる。
【０００６】Morrisの米国特許第4964878 号は、１つの
スタックの特定の位置の正極プレートを正極プレートと
負極プレートの共通基材によって隣接したスタックの同
じ相対位置で負極プレートに接続するといった仕方でプ
レートのスタックを組み立てることを含む組み換え式鉛
蓄電池の製造方法を開示している。高度に多孔質の、極
微小のガラス繊維セパレーターを正極プレートと負極プ
レートの間に配置し、電池カバーをコンテナーの上に固
定してプレートのスタックに圧縮力を適用する。
【０００７】バイポーラ鉛蓄電池の議論において、Glou
ghらの米国特許第5068160 号は種々の問題を明らかにし
ている。Gloughらが主張する１つの問題は、組み立てた
電池への電解質の添加である。バイポーラ電槽の厚さは
しばしば通常のモノポーラ電槽の厚さよりかなり小さ
く、特に工業的生産スケジールを満足し及び／又は工業
的に入手できる装置を使用した充填速度においては、隣
接した電槽から孤立した流体の流れであるべき各々のバ
イポーラ電槽を調節した量の電解質で満たすことを極め
て困難にする。Gloughらが主張する２番目の問題は、１
つのバイポーラ電槽からの液体及び／又はガス成分が他
のバイポーラ電槽の機能を妨害することを制限すること
である。このような電槽と電槽との干渉はバイポーラ電
池の全体の効率を低下させ、電池の損傷につながること
もあることに注意すべきである。Gloughらが主張するバ
イポーラ電池のさらにもう１つの問題は、正極電極と負
極電極の間の間隔を保つことである。このような間隔は
シール型メンテナンスフリーの酸素組み換え型電池にお
いて特に重要であることに注意すべきである。しかしな
がら、正極電極と負極電極に関係するバイポーラプレー
ト表面の寸法が大きくなると、適切な電極間の間隔を保
つことがより難しくなる。Gloughらの米国特許第506816
0 号は、プレート、スペーサー部材、及び好ましくは互
いに接合できる熱可塑ポリマー製のフレーム部品のアセ
ンブリーを開示している。図４に示すように、組み立て
た電極はバイポーラプレートがフレーム部品に接合して
図示してある。図２に示すように、エンドプレートは一
連の開口部を含む。各々のフレーム部品は６つの貫通孔
を含み、個々に取り扱うフレーム部品の他の隣接した貫
通孔から孤立している。電池を組み立てたとき、これら
の貫通孔は整列して６つの導管を形成する。開口部を開
けたとき、これらの導管の各々は、開口部の異なる１つ
及び１つだけの電槽と流体の連通の中にある。
【０００８】ここで、バイポーラ電池と電槽を用いてか
なりの長所が達成でき、また少なくとも過去２０年にわ
たってこのタイプの電池にかなりな量の研究と関心が注
がれたにもかかわらず、バイポーラ鉛蓄電池は主に将来
有望な実験室的興味に留まっているように思われる。し
たがって、従来技術で明らかにされた組み立てと設計に
おける種々の問題に充分対処しながら、バイポーラ電池
のみが提供することができる高いエネルギーと電力の密
度を達成することができる優れた設計のバイポーラ電池
への要求が依然として存在する。より具体的には、原価
効率の高い方法で充分な電池の機能を達成しながら、自
動化した信頼性のある仕方で組み立てが可能な部品から
なるバイポーラ電池の設計への大きなニーズが存在す
る。
【０００９】したがって、本発明の基本的な目的は、工
業的に容認できる生産速度において自動化した生産を行
うことができるバイポーラ鉛蓄電池の組み立て方法の提
供、及び得られるバイポーラ電池の提供である。本発明
のもう１つの目的は、自動化した生産技術に供すること
ができる基準寸法のバイポーラ鉛蓄電池部品の提供であ
る。
【００１０】本発明のもう１つの目的は、スクラップ等
の損失を最小限にするために、部品の取扱いを最小限に
する仕方で組み立てることができるバイポーラ電池の設
計の提供である。さらにもう１つの目的は、特定の使用
目的に必要な各種の電圧と容量の規格を受け入れるに必
要な融通性を呈するバイポーラ鉛蓄電池の組み立て方法
とバイポーラ鉛蓄電池の設計の提供である。
【００１１】さらにもう１つの目的は、設計に信頼性が
あり、充分に漏れがない気密シールを提供する鉛蓄電池
の提供である。さらにもう１つの目的は、工業的に許容
できる電解質の充填速度を可能にする特徴のある電解質
の充填／抜き設計を有するバイポーラ鉛蓄電池の提供で
ある。本発明のもう１つのより固有の目的は、自動化し
た工業的な生産を行うことができる設計のバイポーラ組
み換え式鉛蓄電池の提供である。
【００１２】本発明のこれら及びこの他の目的と長所は
次の説明と図面より明らかになるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】一般に、本発明は特徴の
ある仕方で組み立ててバイポーラ電池を提供し、必要な
電圧と容量の要請を満足するように構成した基準寸法の
電気化学部品の使用に基づく。次いで電気化学部品の所
望の構成を、必要な気密性と電解質の液密性を提供する
ために組み立て部品を用いてユニットとしてシールし、
それによって個々の部品を隣の部品に対してシールした
ときに生じる実際の問題を予防し、それにより必要な電
気化学部品を連続的に組み立てる。組み立て部品の設計
は、工業的に行う電解質の充填操作を組み立て時に行う
ことを可能にし、得られた電池の充分なガス抜きを使用
中に行うことを可能にする。電気化学的及び組み立て用
の部品は、品質と性能の見地から信頼性のある電池を提
供しながら、バイポーラ電池を自動化した様式で生産す
ることを可能にする。基準寸法の構成によりかなりの融
通性が達成される。
【００１４】
【実施例及び作用効果】図１は本発明のシール型バイポ
ーラ鉛蓄電池の好ましい態様の種々の部品を示す。この
ように、バイポーラ電池は10とまとめて示した、所望の
電池の電圧と容量を提供する寸法と構成の基準寸法の電
気化学部品を含んでなる。組み立て部品はサイドパネル
12、充填／抜きボックス14、充填／抜きボックスカバー
16、真空ボックス18、真空ボックスカバー20、抜きバル
ブ22、活性マニホールドカバー24、ブランクマニホール
ドカバー26を含む。組み立て部品を用いて所望の電気化
学部品を組み立て、以降でより詳細に説明する本発明の
バイポーラ電池を得る。
【００１５】正極端子28と負極端子30を、必要により示
した電気ジャンパー／ブスバーを用いて電気接続するこ
とができ、所望の電気接続を提供する。一般に、ガス抜
きバルブとマニホールドの充填、形成、設置が終わるま
でその接続の取り付けは停止することが好ましい。使用
する電気コネクターの個々のタイプは知られる多くのタ
イプの任意のものでよい。
【００１６】本発明のバイポーラ電池の組み立てにおい
て、所望の電圧と容量特性を得るために構成する必要な
基準寸法の電気化学部品を最初に組み立てる。図２Ａと
図２Ｂに示す例示の態様において、基準寸法の電気化学
部品はエンドフレーム32、活性フレーム34、センターフ
レーム36を含む。図２Ａと図２Ｂに示す態様は並列の２
つの４ボルト電池を例示する。これは本発明で引用した
Rao らの係属中の明細書に記載の独特のバイポーラ設計
を用いて得られる。
【００１７】より詳しくは、エンドフレーム32は、その
中にはめ込んだ導電性部材40を有する熱可塑性周辺フレ
ーム38を含む。バイポーラ電池に適切な任意の導電性部
材40を使用することができる。１つの例示の態様とし
て、導電性部材40は鉛、鉛合金−クラッド銅、銅合金シ
ートを含むことができる。銅シートは剛性、低抵抗、電
流導通能力を提供し、銅シートは電池の端子として望ま
しく機能することができる。鉛合金は、使用する硫酸へ
の耐蝕性を提供する役割をする。
【００１８】エンドフレーム32はユニポーラであり、両
方のエンドフレームを所望により負極又は正極のペース
トを付着させることができる。図２Ａと図２Ｂに例示の
態様において、両方のエンドフレーム32は導電性部材40
に付着した正極ペースト層を有する。センターフレーム
36はエンドフレーム32と同様にして作成することができ
る。即ち、センターフレーム36は熱可塑性材料から成形
することができ、例えば鉛合金−クラッド銅シートのよ
うな導電性部材42を使用することができる。センターフ
レーム36の鉛合金−クラッドの面は通常の鉛蓄電池ペー
ストで被覆する。Raoらの係属中の明細書に記載の独特
のバイポーラ設計によると、センターフレーム36の両面
を正極又は負極のいずれかでペースト塗布する。センタ
ーフレームを正極と負極のどちらでペースト塗布するか
は所望の端子の配置に依存するであろう。センターフレ
ーム36を中央バイプレートであるようにペースト塗布し
て負極中央端子を提供すると（図１〜図３Ｂに示すよう
に）、エンドフレーム32は正極プレートであるようにペ
ースト塗布され、中央負極バイプレートを使用した場合
は逆になるであろう。したがって、図２Ａと図２Ｂの例
示の態様において、センターフレーム36は両面を負極活
ペースト層44でペースト塗布する。エンドフレーム32は
正極端子28を提供する。センターフレーム36は負極端子
30を提供する。
【００１９】バイポーラ活フレーム34は熱可塑性材料か
ら成形することができ、その中に導電性部材46をはめ込
む。適切な導電性部材の１つの例示として、箔のような
薄い鉛合金シートを使用することができる。鉛合金シー
トの両面は通常の鉛蓄電池ペーストで被覆することがで
き、１つの面は負極ペースト層48で、他の面は正極ペー
スト層50で被覆する。
【００２０】活フレーム34の導電性部材46のシートの全
体は、通常の鉛蓄電池における電槽間のコネクターと同
じ目的の役割をする。電槽間の接続面積に対するペース
ト塗布した面積の大きい比、非常に短い電槽間の電流経
路が、通常の鉛蓄電池の設計に比較してバイポーラ電池
設計に大きな性能の長所を与える。組み換え式又はバル
ブ調節式バイポーラ電池を形成するため、極微細な繊維
から作成した高い吸収性のガラスセパレーターを使用す
る。このようなガラス繊維セパレーターは知られてお
り、極微細な合成繊維のみ又はガラス繊維と合成繊維の
組み合わせによって作成した吸収剤セパレーターと同様
に使用することができる。厚さは、所望の容量を提供す
るために充分な電解質を保持することができるように、
電池に適切な吸収性を提供する厚さにすべきである。
【００２１】知られているように、所望の圧縮と間隔を
提供するためには、未圧縮のセパレーター厚さの約１５
〜３０％を圧縮することが必要である。この目的のた
め、図２Ｂに示すように、エンドフレーム32、活フレー
ム34、センターフレーム36のそれぞれの端部52、54、56
は一緒に圧縮したときに所望の圧縮を提供するように構
成する。セパレーター58はそれぞれのフレーム部材の間
に圧縮する。適切には、各々のフレーム部材32、34、36
はセパレーターを適切な位置に保持するためのくびれ(s
houlder)60を含む。
【００２２】組電池(recombinant batteries) の製造に
おいて、一般に、正極活ペーストよりも負極活ペースト
を多く存在させることが望ましいと知られている。この
ため本発明の１つの面にしたがうと、エンドフレーム32
と活フレーム34の各々は、それぞれのペーストの相対量
の提供を保証することによりペースト塗布操作を簡単に
するペースト位置の拘束部を有する。このように、エン
ドフレーム32中の導電性部材36は、正極活物質層64の位
置を調節するための収納と位置拘束の役割をするクリン
プ62を含む。同様に、活フレーム34の導電性部材中のク
リンプ66は、活フレーム34に付着して正極ペースト層50
と負極ペースト層48の両者の所望の相対位置を提供する
ために役立つ。
【００２３】電気化学部品の適切な積み重ねは図２Ａと
図２Ｂに見ることができる。各々のバイポーラ活フレー
ム34は、負極ペースト層48がエンドフレーム32の正極ペ
ースト層64に向くように配置している。同様に、各々の
バイポーラ活フレーム34の正極ペースト層50は中央フレ
ーム36の負極ペースト層44に向いている。追加の電圧と
容量を欲する場合、追加の活フレーム34を使用し、ここ
に記載のようにフレームスタックに配置する。
【００２４】鉛蓄電池業界で知られているように、電池
の中に空気等を導入して漏れ又は圧力試験を行うことが
望ましい。このため本発明の好ましい態様の１つの面に
したがうと、電気化学部品は最終組み立ての前にその試
験を可能にするような構成であることができる。この目
的のため、最終アセンブリーに必要なような圧縮下で電
気化学部品のスタックを所望の試験に供することができ
るシール手段を組み込むことができ、ここで試験は、最
終アセンブリーで欠陥が見つかった場合に電池そのもの
をスクラップにすることとは違い、欠陥のある部品の交
換のみを必要とする。
【００２５】図３Ａと図３Ｂは、このような最終組み立
て前の試験を行うに適するシール手段の１つの態様を示
す。図示するように、エンドフレーム32、活フレーム3
4、中央フレーム36のそれぞれの隣接した面は、Ｏリン
グ70を入れるための適切な寸法を有するクレードル68を
それぞれ含む。このような構成のスタックを図３Ｂに示
すような圧縮下に置いたときに必要な試験を行うことが
できる。漏れの結果となった場合、圧縮をゆるめた後、
欠陥のある部品を特定して除くことができる。
【００２６】Rao らの係属中の明細書に記載のような電
気化学部品の構成と設計を使用することが好ましい。中
央の正極バイフレーム又は負極バイフレームの使用は、
プレートのサイズの増加又は２以上の別な電池の電気接
続を必要とせずに容量の効率的な増加を達成する。ここ
で、本発明のバイポーラ電池は、通常のバイポーラ構成
を用いて他の基準寸法電気化学部品より組み立てること
ができる（即ち、１つはユニポーラの正極で他はユニポ
ーラの負極であるエンドプレート以外は全てバイポーラ
のプレート）。
【００２７】基準寸法のプラスチックフレームタイプの
電気化学部品を使用してバイポーラ電池を組み立てるに
おいての主な問題は、その部品を組み立てて一緒にシー
ルする方法である。従来の検討はいろいろな方法を含
み、１つのフレームを隣のフレームにシールし、次いで
もう１つのフレームを前にシールしたフレームにシール
し、それによって所望の電気化学部品のスタックを１つ
の部品は１時期に構築する方法がある。しかしながら、
このような組み立て方法は大きな問題を生じることがあ
り、特にセパレーターの熱的及び／又は機械的劣化、フ
レームの導電性金属基材への活物質の接着性の低下、バ
イポーラプレート自身の機械的又はその他の損傷があ
る。このような方法は繰り返しの仕方で圧縮下での部品
のスタックの取り付けを必要とし、このため適切な圧縮
の制御の低下の可能性が高い。
【００２８】このため本発明の重要な面にしたがうと、
電気化学部品のスタックはユニットとしての次のアセン
ブリーに供し、必要な気密性の電解質のしっかりしたシ
ールはユニット自身のシールによって提供され（即ち、
スタックを全体としてシールする）、１つのフレームを
もう１つのフレームにシールし、次いで先にシールした
フレームにもう１つのフレームをシールする操作を所望
の電気化学部品のスタックを組み立てるまで行うことか
ら生じる本質的に可能性のある問題を防ぐ。
【００２９】図に示した好ましい態様にしたがうと、４
つの開いた電気化学部品のスタックの外面をシールする
ことにより必要なシールを提供する（２つのエンドフレ
ームは当然その２つの表面をシールする必要がない）。
この仕方でシールを行うことは、工業的な生産に必要な
信頼性を提供しながら自動化したプロセスで本発明のバ
イポーラ電池の組み立てできることに貢献する。さら
に、このことは電池の相対的強度（即ち、電池の中のガ
スの発生による膨張によって生じる漏れや性能低下を防
ぐために部品を一緒に保持する強度）を向上できること
を提供し、及び所望のシールにおける或る冗長度を実際
に提供する。
【００３０】４つの開いた外面は、任意の所望の順序で
シールすることができる。閉じた端に適切な圧縮を与え
てスタックを保持し、次いで４つの開いた表面をシール
することが適切であろう。図４に示すような例示の態様
において、サイドパネル12を総括的に10と示した電気化
学部品スタックの側面72に最初に取り付ける。サイドパ
ネル12の１つには、好ましくは、正極端子28と負極端子
30が貫通して突き出ることができるような寸法の開口部
74を用意する。各々の電槽への出入りは電解質の充填／
抜き孔76で提供する。充填／抜き孔76は成形又は各々の
フレームに穿孔することができる。
【００３１】次いでフレームスタックの上面と底面を図
５に示すようにシールする。また、このシール操作を行
う間に望ましい圧縮を維持すべきである。この目的のた
め、図５に示すように、フレームスタックの上に電解質
の充填／抜きボックス14を溶接する。充填／抜きボック
ス14は間仕切78によって一連の区画に分割し、１つの区
画は、充填／抜きボックス14のフロントパネル82のフロ
ント開口部80と充填／抜きボックス14のベース86のベー
ス開口部84を経由して１つの電槽とガス及び電解質が連
通し、ベース開口部84はフレームスタックの充填／抜き
孔と配列する。
【００３２】電解質の充填／抜きボックス14の使用は、
電池の上面の必要なシールを達成するだけでなく、工業
的に許容できる電解質の充填の実施と使用の際の適切な
ガス抜きを可能にする。後者に関して、本発明の好まし
い態様は防爆バルブを組み込む。この目的のために、図
１と図５に示すように、中央の区画88は開口部が全くな
く、隣の区画88の活マニホールドカバー24に防爆バルブ
90が位置している（図１）。多くの防爆バルブが知られ
ており、使用が可能である。この様式において、バルブ
22を通る内部発生ガスは防爆バルブ90を通って電池から
出ることができる。
【００３３】図５に示すような例示の好ましい態様にお
いて、電解質の充填／抜きボックス14は電気化学部品の
スタックの上を丁度覆う寸法である。この寸法は組み立
ての際の適合を容易にする。シール型（即ち、バルブ調
節）バイポーラ鉛蓄電池の電気的性能はプレートとセパ
レーターの選択の間隔に基づく。内部圧力が発生するこ
とがあるため、その内部圧力に耐え、エンドフレーム32
のふくれを除く又は少なくとも最小限にするような適切
な強度を電池に与えることが望ましい。このため、間隔
を設けて強化リブ92を有するエンドフレーム32を用いる
ことが好ましい。電解質の充填／抜きボックス14もまた
同様な寸法のリブ94を含む（図５）。
【００３４】電池の開口底面をシールするためには平ら
なパネルの使用のみが必要であり、所望により溶接又は
融着する。ここで、特にバイポーラ電池が図示するよう
なバルブ調節型の場合に電解質の充填を容易にするた
め、本発明の１つの面は真空ボックス18を利用する。こ
の様式において、電解質は１方向からセパレーターの中
に強制的に入れることができ、真空は他の方向からセパ
レーターを通して電解質を吸引するために利用する。こ
のような押し込み／吸引操作は、シール型バイポーラ鉛
蓄電池のようにセパレーターとプレートの間がかなり狭
くても極めて有効であることができる。
【００３５】押し込み／吸引の充填を行うため、セパレ
ーターへの出入りを提供するフレームの底の孔を穿孔又
は形成する必要があり、真空ボックス18は、フレームの
孔、適切な真空源を接続することができる開口部に配列
した孔を同様に有する必要がある。組み立て部品の数を
最小にするため、例示の態様に示すように、真空ボック
ス18は電解質の充填／抜きボックス14と同一である。組
み立て位置として（図１に良好に示す）、真空ボックス
18はシールのための電池の底に隣接してその底96を有す
ることができる。真空孔98はフレームの底の孔と１列に
なる。真空ボックス18は電気化学部品のスタックの底部
の全体に適合する寸法のうね(ridge)100を含み、充填／
抜きボックス14の底がスタックの上部の全体に適合する
のと同じである。電解質充填操作を行うための真空源は
真空孔102(図７）に適用する。
【００３６】押し込み／吸引の電解質充填は１つの望ま
しい順序であるが、所望により他の多くの順序も同様に
使用できると認識すべきである。電解質充填（抜き）ボ
ックス14を用いて押し込み操作により充填する他に、吸
引／押し込みの順序もまた使用することができる（即
ち、真空に引き、次いで電解質を開口部80を通して押し
込む）。さらにまた、電解質が開口部102 を通して押さ
れるように真空ボックス18を電解質充填に使用すること
ができ、真空吸引は電解質の充填／抜きボックス14開口
部を通して行う。また、真空ボックス18は電解質充填の
吸引、又は吸引／押し込みのいずれでも同様に使用する
ことができる。実際は、このような吸引／押し込み、又
は吸引の電解質充填順序は電解質の充填／抜きボックス
と真空ボックスの両方で行うことができる。
【００３７】本発明の好ましい１つの面にしたがうと、
余剰のシールを行う。より具体的には、４つの開いた表
面を溶接又は融合技術を用いてシールする場合、例えば
サイドパネルのみは必要な強度とシールを提供する表面
への充分な取り付けをせず、余剰のシールを行うことが
できる。即ち、隣接フレームの内面間の融合接合を行う
ことができ、この融合接合はサイドパネルからフレーム
内部まで約０．０５〜０．１０インチ延びることができ
る。溶接又は融合の際に提供されたこのシールは或る程
度の冗長性を提供し、追加の強度と気密シールが得られ
る。
【００３８】次いで充填／抜きボックスと真空ボックス
の熱可塑性のカバー16と20をそれぞれ取り付け、図６に
示す電池が得られる。次いで電池に電解質を充填する用
意をする。本発明のバイポーラ電池の各々の電槽を充填
するため、硫酸電解質を各々の電槽の充填／抜き孔の中
にポンプで入れることができ、又は大気圧未満の圧力を
利用して電解質を電槽の充填／抜き孔に吸引することが
できる。次いで電池を通常の作成に供することができ
る。次に、過剰のフリーの酸は全て充填／抜き孔80を通
して真空により電池から除去又は取り出すことができ
る。
【００３９】次いで適切な圧力バルブ22を、充填／抜き
ボックス14の充填／抜き孔80に装着する。種々の既知の
バルブを使用することができ、例えば、内部圧力が３〜
５ｐｓｉｇ程度に上昇したときにガス抜きするように設
計されたブンゼンバルブがある。その後、図７に示すよ
うに、活マニホールドカバー24とブランクマニホールド
カバー26を充填／抜きボックス14と真空ボックス18にそ
れぞれ溶接する。活マニホールドカバー24は、内部圧力
が上昇し、バルブ22が生成したガスを放出したときに防
爆抜き90を通して外部にガス抜きすることを可能にす
る。圧力バルブ22が必要ない場合、真空ボックス18のブ
ランクマニホールドカバー26はクロージャー104(図１）
のように真空ボックス18の充填／抜き孔102 を完全にシ
ールすることができる。
【００４０】本発明のバイポーラ鉛蓄電池の容量は、バ
イポーラ活フレームのペースト塗布した横断面積で決ま
る。所定の製品用途の束縛のため、或る電気系列のフレ
ームスタックから不充分な電池容量が得られた場合、２
以上の電池を並列配置の電気系列で構成することができ
る。図８にはエンドフレーム（ＥＦ）32とセンターフレ
ーム（ＣＦ）36を有する１系列のみの配置が略図で示し
てある。図９はエンドフレーム（ＥＦ）32、活フレーム
（ＡＦ）34、センターフレーム（ＣＦ）36を含む並列配
置の系列を示す。
【００４１】また、種々の配置において、１系列の配置
又は同様な配置を欲する場合、端子は例示のような１つ
の側ではなくて電池の両側に位置させることができ、或
いは１つ又は両方の端子をエンドフレームから延ばすこ
とができることを認識すべきである。この後者の態様に
おいて、エンドフレームは適切な端子をその中に埋封し
て成形することができる。
【００４２】本発明は高度に多面性があり、特定の用途
で要求されることがあるような、１２ボルト以下から４
８ボルト以上までの任意の電圧を広範囲の容量を有して
提供するために利用することができる。この目的のた
め、図１０は二重の１２ボルト配置又は２４ボルト電池
用の充填／抜きボックスの１つの態様を示す。多くの用
途に望まれるプレートとフレームのサイズを備え（即
ち、約６０平方インチ程度のプレート）、充填／抜きボ
ックス108 の面106 に、適切な電解質充填速度のための
サイズの充填／抜き孔110 （例、約直径１／２インチ程
度）を適切な間隔で提供する。
【００４３】４８ボルト電池又は二重の２４ボルト電池
を提供する場合、図１０の態様のような並列位置の各々
の電槽にとって適切なサイズの充填／抜き孔を提供する
には充填／抜きボックスに不適切なスペースしか存在し
ないことがある。ここで本発明にしたがうと、図１１に
示すように、交互の真空孔112 と充填孔114 による適切
な充填／抜き手段を備えて二重の２４ボルト電池又は１
つの４８ボルト電池を提供することができる。この仕方
は工業的生産に必要な真空孔112 のサイズは電解質充填
孔114 よりも小さくてよいため採用することが可能であ
る。この態様において、充填／抜きボックス116 に真空
孔112 を有する電槽は、図１〜７の態様の真空ボックス
118 の場所を占めることがある充填／抜きボックスに適
切な配置の電解質充填／抜き孔を有するであろう。言い
換えると、電槽の半分は上から電解質を充填し、他の半
分の電槽は下から電解質を充填することができる。した
がって、この態様において、電槽は上又は底の充填／抜
きボックスのどちらかを交互に使用して電解質を充填す
る。
【００４４】図１２は本発明にしたがう二重の２４ボル
ト電池又は１つの４８ボルト電池の別な態様を示す。こ
こで、全ての電槽の電解質充填／抜き孔118 は充填／抜
きボックス120 に用意する。これは電解質充填／抜き孔
118 の位置を交互にし、各々の電槽に通じる個々の電解
質充填導管を提供する仕切り112 を使用することにより
行う。
【００４５】製作の見地から、図２Ａに示すように、エ
ンドフレーム32は一体の部品よりも２つの部品として製
造することが望ましい。この目的のため、図１３に示す
ように、活フレーム34とセンターフレーム36は前記のよ
うに構成しながら、エンドフレーム124 は活フレーム34
と同様に構成し、したがって図２Ａの態様に示すように
電池の外の端面を提供しない。第２の部品のプラスチッ
クフレーム126 は電池の外の端面を提供し、この例示の
態様において、各々のプラスチックフレーム126 は使用
中の電池のふくれの防止を助ける強化リブ128 を含む。
図１３の態様に用いる電池の組み立ては前記のようにし
て行うことができる。
【００４６】本発明の別な面は、使用中の電池の耐ふく
れ性をさらに提供する補助強化部材の利用を含む。この
目的のため、図１３に示すように、溶接又は他の手段で
各々のプラスチックフレーム126 に所望のように取り付
けることができるプラスチック安定化部材130 を提供す
る。リブ128 と部材130 は、ここで記載の組み立て方法
による本発明の電池組み立て能力を減じることなく、協
調して使用中の優れた安定性を提供すべきである。プラ
スチック安定化部材130 は、当然ながら図２Ａの態様と
共に使用することができる。それぞれのバイポーラ電池
フレームに使用する熱可塑性材料とここで記載の他の部
品は、所望による各種材料の任意のものであってよい。
一般に、適切な材料は、代表的な例として、充填材なし
又はガラス充填のポリプロピレンホモポリマーとコポリ
マー、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ＡＢＳ、ＰＶＣ、アクリルを含む。事実上、関
係の特定用途についての基準を満足する任意の他の熱可
塑材料を使用することができる。原理的基準は一般に強
度、剛性、耐酸性、耐酸化性、鉛−酸の環境への適合
性、成形性（例、射出成形）を含む。
【００４７】ここで記載の溶接又は融合操作は、広範囲
な既知の任意の技術によって行うことができる。代表的
な例として、線形振動溶接、軌道平面溶接、ホットプレ
ート溶接、焦点赤外溶接、誘導加熱融合、抵抗加熱融
合、溶媒溶接、さらに接着接合を使用することができ
る。どの技術を用いても、溶接部／継ぎ目は電池の使用
中の予想される内部圧力よりも高い圧力で本質的に漏れ
がなく、気密性及び液密性のシールであるべきである。
【００４８】このように、理解されるように、本発明は
基準寸法の電気化学部品と組み立て部品で組み立てるバ
イポーラ鉛蓄電池を提供する。これらの部品はいろいろ
な用途のための所望の電圧と容量の要求を提供するだけ
でなく、自動化した工業的生産の実施を容易にする。後
者の長所は４つの開いた露出面（即ち、上面、底面、２
つの側面）の外側面のみをシールする必要がある構成に
よって達成される。１つの部品をもう１つの部品に連続
的に溶接する必要性、及びここで記載したような付随し
た問題は回避される。同様に、本発明のバイポーラ電池
は工業的に実施可能な電解質充填操作にしたがうことが
でき、使用中の満足すべきガス抜きを達成する。
【００４９】本発明は特定の好ましい態様について例証
し、記載したが、本発明を限定するものではないことを
認識すべきである。したがって、例えば本発明はシール
型鉛蓄電池について基本的に記しているが、本発明は液
入バイポーラ鉛蓄電池にも同様に完全に適用できると認
識すべきである。また、理解できるように、４つの開い
た露出面の外面のシールは、所望の任意の他の方法によ
って実施可能である。例えば、種々の組み立て部品をス
リーブ又は端部開口ボックスの配置に製作し、その中に
シールの前に電気化学部品のスタックを挿入する。事実
として、必要なシール操作は必要な圧縮を提供する型を
利用して、電気化学部品のスタックの周囲に熱可塑材料
を射出成形することにより行うことができる。
【００５０】さらにまた、信頼性と提供されると考えら
れる組み立ての容易性のため、本明細書で記載の仕方で
シールを行うことが好ましいが、電気化学部品のスタッ
クを、隣のフレームの外面でなく内面に接合する設計の
溶接又は融合によってシールすることは本発明の範囲内
である。この内面のシールは誘導子誘導加熱（例、フレ
ームの中に金属を埋める）、抵抗体抵抗加熱（例、リー
ド線等を通して電流を提供）、又は接着剤又は溶媒溶接
（例、感圧接着剤、嫌気性接着剤、又は溶媒をフレーム
の適切な領域に添加し、次いで所望の圧縮圧力を適用す
る）によって行うことが可能である。これらの態様は全
てユニットとして電気化学部品のスタックをシールする
所望の目的を達成する。しかしながら、それぞれの態様
は、本発明の好ましい態様に比較してアセンブリーの信
頼性を若干下げ、複雑にするものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシール型バイポーラ鉛蓄電池の好まし
い態様の分解透視図であり、電気化学部品と種々の組み
立て部品の１つの構成を示す。
【図２】図２Ａは、本発明のバイポーラ鉛蓄電池の製造
に使用する特定の電気化学部品の部分的横断面図であ
り、各々の部品がよく見えるように分解してある。図２
Ｂは、図２Ａと同様な部分断面図であるが、組み立て時
のように、各々の部品の間にセパレーターを配置して一
緒に圧縮した種々の部品を示すところが異なる。
【図３】図３Ａは、使用することがあるもう１つの態様
の電気化学部品のもう１つの態様の部分横断面図であ
り、部品を例証するために分解してある。図３Ｂは、図
３Ａと同様な部分断面図であるが、セパレーターを間に
配置して一緒に圧縮した種々の部品を示すところが異な
る。
【図４】図１の部分的に組み立てた態様の透視図であ
り、組み立てた位置のサイドパネルを示す。
【図５】図１の好ましい態様のアセンブリーの別な段階
の透視図であり、組み立てた位置の充填／抜きボックス
と真空ボックスを示す。
【図６】図５と同様な透視図であり、組み立てた充填／
抜きボックスと真空ボックスのカバーを示す。
【図７】図１の好ましい態様におけるバイポーラ電池の
透視図であり、マニホールドカバーを組み立てる前の電
池を示す。
【図８】本発明による１連のみのバイポーラ電池の配置
を示す略図である。
【図９】図８に類似の略図であり、１連の並列バイポー
ラ構成のための適切な電気接続を示すところが異なる。
【図１０】充填／抜きボックスの正面図であり、バイポ
ーラ複式１２ボルト電池又は２４ボルト電池のための電
解質充填孔を示す。
【図１１】図１０と同様な図であり、４８ボルト電池の
ための配置の電解質充填／抜き孔を示すところが異な
る。
【図１２】図１１と同様な図であり、本発明による４８
ボルトバイポーラ鉛蓄電池についての配置の別な充填／
抜きボックスの態様を示す。
【図１３】図２Ａと同様な横断面図であり、エンドフレ
ームと補給安定化部材の別な態様を示す。
【符号の説明】
１２…サイドパネル １８…真空ボックス ３２…エンドフレーム ３６…センターフレーム ６４…正極活物質層 ７０…Ｏリング ７４…開口部 ８２…フロントパネル
フロントページの続き (72)発明者 ドナルド ダブリュ．グロフ アメリカ合衆国，ミネソタ，イーガン，バ ーチ ポンド レーン 3660

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所望の電圧と容量を有するバイポーラ鉛
    蓄電池の製造方法であって、 エンドフレームの組を提供し、各々のエンドフレームは
    固体の外面，上面、底面、側面、導電性金属基材を受け
    入れる寸法の中央開口領域を画定する周囲の縁取材を含
    む内面、各々の該エンドフレームにはめ込まれて該中央
    開口領域に位置する導電性金属基材、及び該導電性金属
    基材に付着した正極又は負極の活物質の層を含み、 上面、底面、側面、導電性金属基材を受け入れる寸法の
    中央開口領域を画定する周囲の縁取材を有し、さらに各
    々の他の該エンドフレームにはめ込まれて該中央開口領
    域に位置する導電性金属基材、及び導電性金属基材の各
    々の表面に付着した正極又は負極のいずれかの活物質の
    層を有する他のフレームを提供し、 エンドフレームの組と必要な電圧と容量を提供するため
    に充分な数の他のフレームを組み立て、フレームは隣の
    フレームとの間にセパレーターを配置しながら負極活物
    質層の隣に正極活物質層を有するように組み立て、組み
    立てたエンドフレームと他のフレームは、電気化学部品
    ユニットの端面とその間に周囲面を形成する隣のフレー
    ムの周囲の縁取材を含むエンドフレームの外面を有する
    該フレームの上面、側面、底面にそれぞれ対応する上
    面、側面、底面を有する電気化学部品を含み、 該電気化学部品ユニットの上面と底面にセパレーターと
    通じる電解質の充填／抜き孔を提供し、 該電気化学部品ユニットの側面をパネルでシールし、 セパレーターの数に等しい数の区画に分けた底を含み、
    該ユニットの上面の孔と配列した電解質の充填／抜き孔
    を有する電解質の充填／抜きボックスを提供し、フロン
    トパネルは各々の区画と開口上部に通じる開口部を有
    し、 該電解質の充填／抜きボックスの底を該電気化学部品ユ
    ニットの上面にシールし、 ユニットの底面の孔と配列した孔を有するセパレーター
    の数に等しい数の区画に分けた底を含む真空ボックスを
    提供し、フロントパネルは各々の区画と開口上部に通じ
    る開口部を有し、 該真空ボックスの底を該電気化学部品ユニットの底面に
    シールし、 電解質の充填／抜きボックスと真空ボックスを該ボック
    スの上部を囲むためにカバーでシールし、 フロントパネルの真空ボックス孔に真空を適用しながら
    電解質の充填／抜きボックスのフロントパネルの孔に電
    解質を充填することによって、電池に所望の容量を提供
    するに必要な量の電解質を加え、 電解質の充填／抜きボックスにマニホールドカバーを提
    供し、 電解質の充填／抜きボックスにマニホールドカバーをシ
    ールし、 フロントパネルの真空ボックス開口部を塞ぐクロージャ
    ーを有する真空ボックスマニホールドカバーを提供し、 真空ボックスに真空ボックスマニホールドカバーをシー
    ルすることを含んでなるバイポーラ鉛蓄電池の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 バイポーラ鉛蓄電池はシール型電池であ
    り、該セパレーターはシール型鉛蓄電池に適した圧縮可
    能なセパレーターであり、上面、底面、側面をシールす
    る前に、組み立てた電池において所望のセパレーターの
    厚さを提供するように電気化学部品ユニットを所定の程
    度まで圧縮する請求項１に記載のバイポーラ鉛蓄電池の
    製造方法。
  3. 【請求項３】 該他のフレームは、導電性金属基材の１
    つの側に付着した正極活物質層ともう１つの側に付着し
    た負極活物質層を有する活バイポーラフレーム、及び中
    央バイプレートフレームにはめ込んだ導電性金属基材の
    両側に付着した活物質層を有する中央バイプレートフレ
    ームを含み、中央バイプレートフレームにはめ込んだ導
    電性金属基材に付着した活物質はエンドフレームにはめ
    込んだ導電性金属基材に付着した活物質と極性が反対で
    あり、２つの並列な電池を提供する請求項２に記載のバ
    イポーラ鉛蓄電池の製造方法。
  4. 【請求項４】 各々のフレームの側面に隣接した周囲の
    縁取材が、電気化学部品ユニットの組み立て後に所定の
    程度の圧縮を提供する構造である請求項３に記載のバイ
    ポーラ鉛蓄電池の製造方法。
  5. 【請求項５】 各々のフレームの側面に隣接した周囲の
    縁取材が、電気化学部品ユニットのアセンブリーにおい
    て、セパレーターを受け入れるための整合性のある(ali
    gned) くびれ含む請求項３に記載のバイポーラ鉛蓄電池
    の製造方法。
  6. 【請求項６】 エンドフレームとバイポーラフレームに
    はめ込んだ各々の導電性金属基材が、活物質を所望の位
    置に保つための活物質の位置拘束部を含む請求項５に記
    載のバイポーラ鉛蓄電池の製造方法。
  7. 【請求項７】 上面と底面の電解質の充填／抜き孔が、
    適当なフレーム表面に成形した適切な構成の押し込みを
    有するフレームによって提供される請求項１に記載のバ
    イポーラ鉛蓄電池の製造方法。
  8. 【請求項８】 該中央バイプレートの導電性金属基材は
    正極又は負極のいずれかの端子を提供するように電気化
    学部品ユニットの側面を通って延び、該エンドフレーム
    の導電性金属基材は中央バイプレートの極性と反対の極
    性の端子を提供するように電気化学部品ユニットの側を
    通って延び、１つのパネルは、そこを通る端子を備えた
    電気化学基準寸法ユニットの側面に隣接してパネルが位
    置することを可能にする寸法と配置の開口部を有する請
    求項３に記載のバイポーラ鉛蓄電池の製造方法。
  9. 【請求項９】 シール工程は隣接フレームの周囲面の少
    なくとも１部分を同時にシールする請求項１に記載のバ
    イポーラ鉛蓄電池の製造方法。
  10. 【請求項１０】 電解質の充填／抜きボックスはセパレ
    ーターの数より少なくとも１多い区画を含み、フロント
    パネルには開口部を含まず、電解質の充填／抜きボック
    スのマニホールドカバーは防爆ベントを含み、電解質の
    充填／抜きボックスのシールマニホールドカバーは、フ
    ロントパネルに開口部がない区画に隣接して防爆ベント
    が並置するように位置する請求項１に記載のバイポーラ
    鉛蓄電池の製造方法。
  11. 【請求項１１】 エンドフレームが、使用中の電池のふ
    くれを最小限にする寸法と位置の強化リブを有する請求
    項１に記載のバイポーラ鉛蓄電池の製造方法。
  12. 【請求項１２】 各々のエンドフレームがユニット式の
    部品である請求項１１に記載のバイポーラ鉛蓄電池の製
    造方法。
  13. 【請求項１３】 各々のエンドフレームは２つの部品を
    含み、１つの部品は中に配置した導電性金属基材を有す
    る中央開口領域を画定する周囲の縁取材を含む内面を含
    み、もう１つの部品は強化リブを有する固体外面を含む
    請求項１１に記載のバイポーラ鉛蓄電池の製造方法。
  14. 【請求項１４】 プラスチック安定化部材をエンドフレ
    ームに取り付けた請求項１１に記載のバイポーラ鉛蓄電
    池の製造方法。
  15. 【請求項１５】 電解質の充填／抜きボックスと真空ボ
    ックスが、組み立てた電池においてエンドフレームのリ
    ブと整列した強化リブを有する請求項１１に記載のバイ
    ポーラ鉛蓄電池の製造方法。
  16. 【請求項１６】 電解質の充填／抜きボックスと真空ボ
    ックスの底が、電気化学部品ユニットの上面、底面にそ
    れぞれ全体で適合するうねを提供するような寸法と構成
    である請求項１に記載のバイポーラ鉛蓄電池の製造方
    法。
  17. 【請求項１７】 所望の電圧と容量を有するシール型バ
    イポーラ鉛蓄電池の製造方法であって、 エンドフレームの組を提供し、各々のエンドフレームは
    固体の外面，上面、底面、側面、導電性金属基材を受け
    入れる寸法の中央開口領域を画定する周囲の縁取材を含
    む内面、各々の該エンドフレームにはめ込まれて該中央
    開口領域に位置する導電性金属基材、及び該導電性金属
    基材に付着した正極又は負極の活物質の層を含み、 上面、底面、側面、導電性金属基材を受け入れる寸法の
    中央開口領域を画定する周囲の縁取材を有し、さらに各
    々の他の該エンドフレームにはめ込まれて該中央開口領
    域に位置する導電性金属基材、及び導電性金属基材の各
    々の表面に付着した正極又は負極のいずれかの活物質の
    層を有する他のフレームを提供し、 エンドフレームの組と必要な電圧と容量を提供するため
    に充分な数の他のフレームを組み立て、フレームは隣の
    フレームとの間にセパレーターを配置ながら負極活物質
    層の隣に正極活物質層を有するように組み立て、組み立
    てたエンドフレームと他のフレームは、電気化学部品ユ
    ニットの端面とその間に周囲面を形成する隣のフレーム
    の周囲の縁取材を含むエンドフレームの外面を有する該
    フレームの上面、側面、底面にそれぞれ対応する上面、
    側面、底面を有する電気化学部品を含み、 該電気化学部品ユニットの上面にセパレーターと通じる
    電解質の充填／抜き孔を提供し、 組み立てた電池において所望のセパレーターの厚さを提
    供するような所定の程度まで電気化学ユニットを圧縮
    し、 該電気化学部品ユニットの側面をパネルでシールし、 セパレーターの数に等しい数の区画に分けた底を含み、
    該ユニットの上面の孔と配列した電解質の充填／抜き孔
    を有する電解質の充填／抜きボックスを提供し、フロン
    トパネルは各々の区画と開口上部に通じる開口部を有
    し、 該電解質の充填／抜きボックスの底を該電気化学ユニッ
    トの上面にシールし、 パネルを電気化学ユニットの底面にシールし、 電解質の充填／抜きボックスのフロントパネルの孔に電
    解質を導入することによって、電池に所望の容量を提供
    するに必要な量の電解質を加え、 電解質の充填／抜きボックスにマニホールドカバーを提
    供し、 電解質の充填／抜きボックスにマニホールドカバーをシ
    ールし、 電池内の内部圧力を所定のレベルに維持する設計のバル
    ブを電解質の充填／抜きボックスのフロントパネルの開
    口部に挿入することをふくんでなるシール型バイポーラ
    鉛蓄電池の製造方法。
  18. 【請求項１８】 所望の電圧と容量を有するバイポーラ
    鉛蓄電池であって、 固体の外面、上面、底面、側面、及び導電性金属基材を
    受け入れる寸法の中央開口領域を画定する周囲の縁取材
    を含む内面をそれぞれ有するエンドフレームの組、 該エンドフレームの各々にはめ込まれて、該中央開口領
    域に位置する導電性金属基材、 該導電性金属基材に付着した正極活物質又は負極活物質
    の層、 上面、底面、側面、及び導電性金属基材を受け入れる寸
    法の中央開口領域を画定する周囲の縁取材を有する一連
    の他のフレーム、 該他のフレームの各々にはめ込まれて、該中央開口領域
    に位置する導電性金属基材、 該他のフレームの中にはめ込まれた導電性金属基材の各
    々の面に付着した正極活物質又は負極活物質のいずれか
    の層、 互いに隣接して並置されて、電気化学部品ユニットの端
    面とその間で周囲面を形成する隣のフレームの周囲面を
    含むエンドフレームの外面を有する該フレームの上面、
    側面、底面にそれぞれ対応する上面、側面、底面を有す
    る電気化学部品ユニットを構成する該エンドフレームと
    該他のフレーム、 負極活物質層の隣に正極活物質層をそれぞれ有するよう
    に組み立てられたユニットのフレーム、 隣接した正極活物質層と負極活物質層の間に配置された
    セパレーター、 該ユニットの上面と底面のセパレーターと連通する電解
    質の充填／抜き孔、 該電気化学部品ユニットの側面にシールしたパネル、 セパレーターの数と同じ数の区画に分けた底を含み、該
    電気化学部品ユニットの上面の孔に配列した電解質の充
    填／抜き孔を有する電解質の充填／抜きボックス、 一連の開口部を有し、１つの開口部が各々の区画と開口
    上部(open top)に連通するフロントパネル、 電気化学部品ユニットの上面にシールした該電解質の充
    填／抜きボックスの底、及び開口上部を閉めるためにそ
    れにシールした該電解質の充填／抜きボックスのカバ
    ー、 セパレーターの数と同じ数の区画に分けた底を含み、電
    気化学部品ユニットの底面の孔に配列した孔を有する真
    空ボックス、 一連の開口部を有し、１つの開口部が各々の区画と開口
    上部に連通するフロントパネル、 底によってユニットの底面にシールした該真空ボックス
    の底、 該電解質の充填／抜きボックスのフロントパネルにシー
    ルした電解質の充填／抜きボックスのマニホールドカバ
    ー、及び開口上部を閉めるためにそれにシールした真空
    ボックスカバー、 フロントパネルの真空ボックス開口部を塞ぐためのクロ
    ージャーを有し、該クロージャーがフロントパネルの真
    空ボックス開口部を塞ぐように真空ボックスにシールし
    た真空ボックスマニホールドカバー、及び、 正極活物質と負極活物質の隣接した層の間に配置した電
    解質を含んでなるバイポーラ鉛蓄電池。
  19. 【請求項１９】 バイポーラ鉛蓄電池がシール型電池で
    あり、該セパレーターはシール型鉛蓄電池に適する圧縮
    可能なセパレーターであり、電気化学部品を所定の程度
    まで圧縮して所望のセパレーターを厚さとした請求項１
    ８に記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  20. 【請求項２０】 該他のフレームは導電性金属基材の１
    つの面に付着した正極活物質層ともつ１つの面に付着し
    た負極活物質層を有する活バイポーラフレームを構成
    し、中央バイプレートフレームは、該バイプレートフレ
    ームにはめ込まれた導電性金属基材の各々の面に付着し
    た、エンドフレームにはめ込まれた導電性金属基材に付
    着の活物質の極性と反対の極性の活物質層を有する請求
    項１９に記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  21. 【請求項２１】 該中央バイプレートの導電性金属基材
    は、正極又は負極の端子いずれかのを提供するように電
    気化学部品を通って延び、該エンドフレームの導電性金
    属基材は、中央バイプレートの極性と逆の極性の端子を
    提供するように電気化学部品の側を通って延びる請求項
    ２０に記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  22. 【請求項２２】 各々のフレームの側面に隣接した周囲
    の縁取材が、電気化学部品ユニットの組み立て後にセパ
    レーターの所定の程度の圧縮を提供する構成である請求
    項２０に記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  23. 【請求項２３】 各々のフレームの側面に隣接した周囲
    の縁取材が、セパレーターを受けるための整合性の(ali
    gned) くびれを含む請求項２０に記載のバイポーラ鉛蓄
    電池。
  24. 【請求項２４】 エンドフレームとバイポーラフレーム
    にはめ込んだ各々の導電性金属基材が、所望の位置に活
    物質を保持する活物質の位置拘束部を含む請求項２３に
    記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  25. 【請求項２５】 上面と底面の電解質の充填／抜き孔
    が、適切なフレーム面に適切に構成した押し込み(inden
    tation) を含む請求項１８に記載のバイポーラ鉛蓄電
    池。
  26. 【請求項２６】 隣接したフレームの周囲面の少なくと
    も一部をシールした請求項１８に記載のバイポーラ鉛蓄
    電池。
  27. 【請求項２７】 該電解質の充填／抜きボックスがセパ
    レーターの数より少なくとも１多い区画を含み、該付加
    的な区画はフロントパネルに開口部がなく、電解質の充
    填／抜きボックスのマニホールドカバーは防爆ベントを
    含み、電解質の充填／抜きボックスのシールマニホール
    ドカバーは、防爆ベントがフロントパネルに開口部のな
    い区画の付近に並置するように配置された請求項１８に
    記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  28. 【請求項２８】 該エンドフレームは、使用中の電池の
    ふくれを最小限にするための寸法と位置の強化リブを有
    する請求項１８に記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  29. 【請求項２９】 各々のエンドフレームはユニット式の
    部品である請求項２８に記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  30. 【請求項３０】 各々のエンドフレームは２つの部品を
    含み、１つの部品はその中に位置する導電性金属基材を
    入れる中央開口領域を画定する周囲の縁取材を含む内面
    を含み、他の部品は強化リブを有する固体の外面を含む
    請求項２８に記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  31. 【請求項３１】 プラスチック安定化部材をエンドフレ
    ームに取り付けた請求項２８に記載のバイポーラ鉛蓄電
    池。
  32. 【請求項３２】 電解質の充填／抜きボックスと真空ボ
    ックスが該エンドフレームのリブと整列した強化リブを
    有する請求項２８に記載のバイポーラ鉛蓄電池。
  33. 【請求項３３】 電解質の充填／抜きボックスと真空ボ
    ックスの底が、電気化学部品ユニットの上面と底面をそ
    れぞれ全体として適合するうね(ridge) を提供する寸法
    と構成である請求項１８に記載のバイポーラ鉛蓄電池。
JP6024031A 1993-06-02 1994-02-22 バイポーラ鉛蓄電池の組立方法と得られたバイポーラ電池 Pending JPH06349518A (ja)

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