JPH08213023A - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池

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JPH08213023A
JPH08213023A JP7020404A JP2040495A JPH08213023A JP H08213023 A JPH08213023 A JP H08213023A JP 7020404 A JP7020404 A JP 7020404A JP 2040495 A JP2040495 A JP 2040495A JP H08213023 A JPH08213023 A JP H08213023A
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JP
Japan
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frame bone
lattice
sectional area
vertical
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JP7020404A
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English (en)
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Hiroshi Matsuyama
浩 松山
Masayoshi Yuki
正義 結城
Hiroshi Yasuda
博 安田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉛蓄電池は、使用中に極板が湾曲し、セパレ
ータが破れ、内部短絡が発生することがある。そこで、
使用中に極板が湾曲するのを抑制することができる鉛蓄
電池を提供する。 【構成】 鉛蓄電池の正極に使用する鋳造格子体の形状
を、周囲枠骨3の横断面積が枠骨1あるいは2と同方向
に設けられた格子骨4あるいは5の最大横断面積より大
きい部分と格子骨4あるいは5の最小横断面積より小さ
い部分とを有する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池に関し、とく
に鉛蓄電池の正極板に使用する格子体の周囲枠骨と格子
骨の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉛蓄電池には、鉛合金からなる鋳造格子
体に鉛粉、希硫酸、水などを練合した活物質ペーストを
充填した極板が用いられている。
【0003】かかる鋳造格子体は、図9に示したよう
に、縦枠骨1と横枠骨2とからなる周囲枠骨3と、この
周囲枠骨内で縦方向に延びる複数本の縦格子骨4と、横
方向に延びる複数本の横格子骨5とから一体的に構成さ
れ、格子体上部の横枠骨には耳部6が備えられている。
一例として、図9におけるC−C′線に沿った断面を図
10に示したように、格子体の縦枠骨1の横断面積は縦
格子骨4の最大横断面積より大きく形成されている。こ
れは、横枠骨2と横格子骨5との関係においても同様で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の格子体を用いた正極板では、電池使用時に次のよう
な問題が生じていた。
【0005】すなわち、電池の使用にともなって正極格
子体の腐食から生じる格子骨の体積膨張が極板の表面積
を膨張させ、極板表面の上下左右方向への伸びは、周囲
枠骨内に設けられている格子骨の最大横断面積より横断
面積の大きい枠骨によって規制されていた。したがっ
て、周囲枠骨内の上下左右方向への伸びと周囲枠骨の伸
びとのアンバランスによって正極坂はその中央部が突出
するようにおわん状に湾曲するようになる。そしてこの
湾曲した正極坂のコーナーがポリエチレン製セパレータ
に化学的あるいは物理的ストレスを与え、そのために場
合によっては、セパレータを突き破り、正極板が負極板
と接触して内部短絡を起こしてしまうことがあった。
【0006】本発明の目的は、この課題を解決するもの
であり、蓄電池使用時に格子体の腐食から生じる格子体
の体積膨張によって極板の中央部が突出するようにおわ
ん状に湾曲することを抑制して、極板の湾曲に起因した
正、負極板の内部短絡を防止することがでさる鉛蓄電池
を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の鉛蓄電池は、上
記の課題を解決するために、縦枠骨と横枠骨とからなる
周囲枠骨と、前記周囲枠骨内で縦方向に設けられた複数
本の縦格子骨および横方向に設けられた複数本の横格子
骨とから一体的に構成される格子体に活物質を充填した
極板を備え、正極格子体の周囲枠骨は、その横断面積が
枠骨と同方向に設けられた格子骨の最大横断面積より大
きい部分と、枠骨と同方向に設けられた格子骨の最小横
断面積より小さい部分とを有することを特徴とする。
【0008】また、縦枠骨と横枠骨とからなる周囲枠骨
と、前記周囲枠骨内で縦方向に設けられた複数本の縦格
子骨および横方向に設けられた複数本の横格子骨とから
一体的に構成される格子体に活物質を充填した極板を備
え、正極格子体の周囲枠骨は、その横断面積が枠骨に対
し平行に位置する格子骨の最大横断面積より大きい部分
と、枠骨に対し平行に位置する格子骨の最小横断面積よ
り小さい部分とを有することを特徴とする。
【0009】上記した極板の周囲枠骨は、その横断面積
が枠骨と同方向に設けられた格子骨の最小横断面積の5
0%以上90%以下である部分を枠骨の中央付近に有
し、その部分の長さが枠骨一辺の長さの20%以上であ
ることが好ましい。
【0010】また、上記した極板の周囲枠骨は、その横
断面積が枠骨と同方向に設けられた格子骨の最小横断面
積の50%未満である部分を枠骨の中央付近に有し、そ
の部分の長さが枠骨一辺の長さの80%以下であること
が好ましい。
【0011】
【作用】上記したように、本発明によれば、周囲枠骨
が、枠骨と同方向に設けられた格子骨の最小横断面積よ
り小さい横断面積である部分を有している構造を有する
鋳造格子体を正極板用格子体として使用するため、極板
表面の膨張に対して極板が上下左右方向に膨張すること
ができ、従来の構造において極板の中央部が突出するよ
うにおわん状に湾曲することを抑制することが可能とな
り、湾曲が少なく内部短絡のない高い信頼性のある鉛蓄
電池が作製されうる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0013】図lおよび図3は本発明の鉛蓄電池に適用
する鋳造格子体の平面図の一例である。図中、3は格子
体の縦枠骨l及び横枠骨2からなる周囲枠骨である。格
子体は、この周囲枠骨3と、該枠骨3内で縦方向に延び
る複数本の縦格子骨4、即ち縦方向に設けられ上部横枠
骨と下部横枠骨とをつなぐ複数本の縦格子骨4と、その
横方向に延びる複数本の横格子骨5、即ちその横方向に
設けられ左側縦枠骨と右側縦枠骨とをつなぐ複数本の横
格子骨5とから一体的に構成されている。上部横枠骨の
上部には耳部6が設けられている。この格子体は、既知
の鉛合金、たとえばPb−Sb合金を用いて鋳造するこ
とにより形成されている。
【0014】また、図lの線A1−A1′およびA2−
A2′に沿った断面図ならびに図3の線B1−B1′およ
びB2−B2′に沿った断面図をそれぞれ図2および図4
に示す。これらの図から明らかなように、本発明におい
ては、例えば、縦枠骨lは、その横断面積がこの枠骨と
同方向に延びる縦格子骨4の最小横断面積よりも小さい
部分と、同方向に延びる縦格子骨4の最大横断面積より
大きい部分とが組み合わさって構成されている。前述の
ように、従来の格子体では、極板表面の膨張が極板の周
囲を囲んだ太い枠骨で押さえられてしまうため、極板が
おわん状に湾曲していた。これに対し、本発明に適用す
る格子体においては、縦枠骨lの横断面積がこの枠骨と
同方向に延びる縦格子骨4の最小横断面積より小さい部
分を有しているため、極板表面の膨張が極板の内側で押
さえられてしまうことがないので、極板の湾曲を抑制で
きる。
【0015】本発明に適用する格子体の効果を明らかに
するために次の実験を行った。まず、本発明に適用する
鋳造格子体の一例として、図5に示すように左右の縦枠
骨の横断面積を2.5mm2 とし、縦格子骨の横断面積
を2.8m2 から3.2mm 2 までとした鋳造格子体
(A)を用意した。また、比較として図9および図10
に示したように縦枠骨の横断面積を3.4mm2 とし、
縦格子骨の横断面積を2.8mm2 から3.2mm2 ま
でとした鋳造格子体を作成し、これを従来の鋳造格子体
(B)とした。次に、本発明と従来の格子体に所定の活
物質ペーストを充填し、それぞれ本発明と従来の正極板
とした。そしてこれらの正極板を所定のポリエチレン製
袋状セパレータに包み、負極には鉛カルシウム合金系格
子の極板を組み合わせて公称仕様12V、48Ahの鉛
蓄電池を作製し、それぞれ本発明と従来の鉛蓄電池とし
た。
【0016】これらの電池を用い、過充電試験を行っ
た。この試験は、40℃において5.6Aでl10時間
充電し、ついで48時間放置した場合をlサイクルと
し、5サイクルまで行った。このときの正極板の湾曲量
を図6に示したように極板中央部の厚み方向の長さX
(mm)を測定することによって評価した。そして、正
極板の湾曲状態の測定をサイクル試験前、2サイクル
後、4サイクル後、5サイクル後にそれぞれ行い、それ
らの測定結果を図7に示した。従来の格子体(B)では
その湾曲度合いはセパレータを突き破るレベルにまで達
しており、実際に極板のコーナ一部で短絡しているもの
が確認された。これに対して、本発明の格子体(A)に
おいてはその湾曲度合いは非常に軽減されているため、
セパレータが破れるまでには至っていなかった。
【0017】この効果についてさらにくわしく調べるた
め、鋳造格子体の縦枠骨の横断面積をSl また縦方向の
格子骨の最小横断面積をS2 とした場合のSl とS2 と
の比率Sl /S2 を0.3、0.5、0.7、0.9、
1.2とし、それぞれの格子体を用いて上記と同様に電
池を作製し、同様の過充電試験を行って、4サイクル後
の正極板の湾曲量X(mm)を測定した。この結果を図
8に示す。
【0018】図8に示したように、S1 /S2 の値が
1.0以上では正極板の湾曲量が7mm以上になり、正
極板を包んだ袋状セパレータの一部が破けて正、負極板
が接触していた。一方、Sl /S2 の値が0.9以下に
なると、正極板の湾曲量は小さく、袋状セパレータが破
ける事はなかった。しかし、Sl /S2 の値が0.5よ
り小さくなると縦枠骨の太さが細くなりすぎ、格子体の
鋳造性が困難になるとともに左右両端部における活物質
の保持力が低下し、活物質が格子体から脱落していた。
そこで、細い縦枠骨部分が縦枠骨全体に対して占める割
合に着目し、Sl/S2 の値が0.9以下で、鋳造格子
体の鋳造性および活物質の保持力(生産性)を湾曲量と
共に上記と同様の過充電試験によって比較した。この結
果を表lに示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1に示したようにSl /S2 の値が0.
5以上0.9以下では、細い枠骨の部分が縦枠骨の全長
に対して占める割合で20%以上が望ましく、またSl
/S 2 の値が0.5未満では、細い枠骨の部分が縦枠骨
の全長に対して占める割合で80%以下が望ましいこと
がわかった。また、細い枠骨部分は枠骨の中央付近に配
するとより効果があった。
【0021】なお、上記実施例では、説明のため、縦枠
骨と縦格子骨との関係において示したが、横枠骨と横格
子骨との関係においてもまた縦・横両方の場合において
も同様に行い、同様な効果を示すことがわかった。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の鉛
蓄電池によれば、周囲枠骨が、枠骨と同方向に設けられ
た格子骨の最小横断面積より小さい横断面積である部分
を有している構造を有する鋳造格子体を正極板用格子体
として使用するので、格子骨の腐食による体積膨張に対
して、正極板が湾曲することを抑制することができる。
これは、極板の湾曲を軽減して内部短絡を防止し、鉛蓄
電池の信頼性を大幅に向上させるもので、その工業的価
値はきわめて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鉛蓄電池に用いる鋳造格子体を示す平
面図
【図2】図1の格子体のA1−A1′線およびA2−A2′
線に沿った断面図
【図3】本発明の鉛蓄電池に用いる別の鋳造格子体を示
す平面図
【図4】図3の格子体のB1−B1′線およびB2−B2′
線に沿った断面図
【図5】本発明の鉛蓄電池に用いる鋳造格子体を示す平
面図
【図6】湾曲した正極板の側面図
【図7】本発明と従来の鋳造格子体を用いた正極板の充
電量と湾曲量との関係を示す特性図
【図8】鋳造格子体の縦枠骨の横断面積と縦格子骨の最
小横断面積との比率と、正極板の湾曲量との関係を示す
特性図
【図9】従来の鉛蓄電池に用いる鋳造格子体を示す平面
図
【図10】図9の格子体のC−C′線に沿った断面図
【符号の説明】
1 縦枠骨 2 横枠骨 3 周囲枠骨 4 縦格子骨 5 横格子骨 6 耳部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 縦枠骨と横枠骨とからなる周囲枠骨と、
    前記周囲枠骨内で縦方向に設けられた複数本の縦格子骨
    および横方向に設けられた複数本の横格子骨とから一体
    的に構成される格子体に活物質を充填した極板を備え、
    正極格子体の周囲枠骨は、その横断面積が枠骨と同方向
    に設けられた格子骨の最大横断面積より大きい部分と、
    枠骨と同方向に設けられた格子骨の最小横断面積より小
    さい部分とを有することを特徴とする鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】 縦枠骨と横枠骨とからなる周囲枠骨と、
    前記周囲枠骨内で縦方向に設けられた複数本の縦格子骨
    および横方向に設けられた複数本の横格子骨とから一体
    的に構成される格子体に活物質を充填した極板を備え、
    正極格子体の周囲枠骨は、その横断面積が枠骨に対し平
    行に位置する格子骨の最大横断面積より大きい部分と、
    枠骨に対し平行に位置する格子骨の最小横断面積より小
    さい部分とを有することを特徴とする鉛蓄電池。
  3. 【請求項3】 極板の周囲枠骨は、その横断面積が枠骨
    と同方向に設けられた格子骨の最小横断面積の50%以
    上90%以下である部分を枠骨の中央付近に有し、その
    部分の長さが枠骨一辺の長さの20%以上である請求項
    1または2に記載の鉛蓄電池。
  4. 【請求項4】 極板の周囲枠骨は、その横断面積が枠骨
    と同方向に設けられた格子骨の最小横断面積の50%未
    満である部分を枠骨の中央付近に有し、その部分の長さ
    が枠骨一辺の長さの80%以下である請求項1または2
    に記載の鉛蓄電池。
JP7020404A 1995-02-08 1995-02-08 鉛蓄電池 Pending JPH08213023A (ja)

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