制御弁式鉛蓄電池
【課題】 高温雰囲気下で使用される制御弁式鉛蓄電池の信頼性の向上を図る。
【解決手段】 電槽１のセルに収納された極群３に電解液が保持され、実質的に流動する電解液を持たない制御弁式鉛蓄電池において、前記電槽１の開口部を覆う蓋２が、その内面に突起２０を有しており、かつ前記突起２０の頂点が、極群のストラップ３１、３２とセル間接続部の上方の対向しない位置に設けられてなる。
【解決手段】 電槽１のセルに収納された極群３に電解液が保持され、実質的に流動する電解液を持たない制御弁式鉛蓄電池において、前記電槽１の開口部を覆う蓋２が、その内面に突起２０を有しており、かつ前記突起２０の頂点が、極群のストラップ３１、３２とセル間接続部の上方の対向しない位置に設けられてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御弁式鉛蓄電池に関するもので、さらに詳しく言えば、高温雰囲気下で使用される制御弁式鉛蓄電池における、極群のストラップとセル間接続部の腐食防止に寄与できる構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御弁式鉛蓄電池は、電槽に収納された極群に電解液が保持されていて、実質的に流動する電解液を有していないため、従来の液式電池のように、極群のストラップとセル間接続部が電解液中に没していない。そのため、近年の使用される許容温度範囲の拡大傾向に対し、新たな問題が生起してきている。すなわち、充電時の極群温度に対して使用環境温度が低いと、電池内で発生した水蒸気によって蓋の内面で結露を生じることによる問題である。
【０００３】
たとえば、制御弁式鉛蓄電池では、極群に大部分の電解液が保持されていて遊離電解液の量が制限されていることから、極群に保持された電解液が減少すると、直ちに放電性能の低下に至ることから、このような電解液の減少を抑制するのに種々の手段が講じられてきた（特許文献１）。
【特許文献１】実願昭５８−１１８２０２号（実開昭６０−２６７６１号）のマイクロフィルム
【０００４】
上記特許文献１には、極群に保持された電解液の一部が蓋体の下面に水滴として付着することによる電解液の減少を抑えること、すなわち、蓋体の下面に水平面に対して傾斜した内面を有する凹部を形成し、該凹部に付着した水滴を傾斜に沿って流落させて電槽内に戻すことが開示されているが、単に、蓋体の下面に付着した水滴を電槽内に戻して放電性能の低下を抑制することが開示されているに過ぎない。
【０００５】
腐食防止に関しては、陽極柱と蓋体との接合部で蓋体内面及び電槽壁内面に付着した電解液（希硫酸）を介して陽極酸化電流が流れることに起因することを開示したものがある（特許文献２）。
【特許文献２】実公昭５６−３４７０２号公報
【０００６】
上記特許文献２には、陽極柱と蓋体との接合部において電解液（希硫酸）を介して流れる陽極酸化電流が該接合部を腐食させないようにすることが開示されているが、電解液中に没していないストラップあるいはセル間接続部の露出部の腐食に言及したものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記各特許文献に開示あるいは示唆のない腐食、すなわち、制御弁式鉛蓄電池において、結露によって生成した水がストラップあるいはセル間接続部の露出部に滴下すると、該部位の腐食が進行することに着目してなされたもので、その腐食のメカニズムを解明して、このような腐食防止に寄与できる構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記した課題に鑑み、電槽のセルに収納された極群に電解液が保持され、実質的に流動する電解液を持たない制御弁式鉛蓄電池において、前記電槽の開口部を覆う蓋が、その内面に突起を有しており、かつ前記突起の頂点が、極群のストラップとセル間接続部の上方の対向しない位置に設けられていることを特徴（請求項１）とし、また、前記制御弁式鉛蓄電池において、蓋の内面にテーパ部が形成され、該テーパ部に前記突起を有しており、該テーパ部は前記突起の付け根部分が極群に近接している形状であることを特徴とする（請求項２）。
【発明の効果】
【０００９】
上記した腐食のメカニズムは、解明の結果、ストラップあるいはセル間接続部の露出部に結露による水がストラップあるいはセル間接続部の露出部に滴下すると、その部分で鉛の溶解析出反応が起こって水酸化鉛が生成し、この水酸化鉛によってアルカリ性に変化し、さらに生成した水酸化鉛が正極電位によって酸化されてα−ＰｂＯ2に変化（腐食）するという過程を経ることが明らかになり、このようにストラップあるいはセル間接続部の露出部の腐食が徐々に進行すると、該部位の強度の低下を招いて、これらを破断に至らせることになるので、上記のような構成にすることにより、結露による水がストラップあるいはセル間接続部の露出部に滴下しないようにでき、腐食防止が図れるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を、その実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る制御弁式鉛蓄電池の模式図である。１は電槽、２は前記電槽１の開口部を覆う蓋、３は前記電槽１内の一つのセルに収納された極群を示しており、該極群３の上方に極群３中の正極板の耳を集合させた正極ストラップ３１と負極板の耳を集合させた負極ストラップ３２が設けられ（なお、該セルが端セルの場合は、正極ストラップ３１または負極ストラップ３２は外部端子に接続され、負極ストラップ３２または正極ストラップ３１は紙面と垂直の片方向に隣接する他のセルの異極性のストラップにセル間接続部を介して接続されており、該セルが中間セルの場合は、正極ストラップ３１、負極ストラップ３２はいずれも紙面と垂直の両方向に隣接する他のセルの異極性のストラップにセル間接続部を介して接続されている）、前記蓋２は、その内面に突起２０が設けられており、かつ前記突起２０の頂点が、前記正極ストラップ３１、負極ストラップ３２あるいは紙面と垂直の方向に正極ストラップ３１、負極ストラップ３２と重なって位置するセル間接続部の上方の対向しない位置に設けられるようにしている。
【００１２】
上記実施形態１では、突起２０は、正極ストラップ３１と電槽内壁との間、正極ストラップ３１と負極ストラップ３２との間および負極ストラップ３２と電槽内壁との間の３か所に設けているが、いずれか１か所または２か所に設けてもよい。なお、突起２０としては、蓋２の内面に、紙面と垂直の方向にセル幅とほぼ等しい長さの三角柱状に設けたり、円錐状または角錐状のものを断続的に設けたり、といった形状にすることができるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２に係る制御弁式鉛蓄電池の模式図で、図１と同じ部位には同じ符号を付してある。この実施形態２では、蓋２の内面にテーパ部２１が形成され、該テーパ部２１に突起２０を有しており、該テーパ部２１は前記突起２０の付け根部分が極群に近接するようにしている。
【００１４】
上記実施形態２では、突起２０は、正極ストラップ３１と負極ストラップ３２との間の１か所とテーパ部２１を設けているが、正極ストラップ３１と電槽内壁との間あるいは負極ストラップ３２と電槽内壁との間に、実施形態１と同様の突起を設けるようにしてもよく、これらの突起についても、蓋２の内面にテーパ部を設け、該テーパ部を突起の付け根部分が極群３に近接するようにしてもよい。なお、突起の形状についても、実施形態１と同様に考えることができる。
【００１５】
次に、上記した実施形態１に係る６ＡＨの鉛蓄電池（本発明品）と、突起２０が設けられていない６ＡＨの鉛蓄電池（従来品）とを、まず６０℃の雰囲気下（恒温槽内）に置いて、放電を１Ｃ電流で６０秒間、充電を最大電流１Ｃ、最大電圧１４．０Ｖで１５０秒間とする充放電サイクル試験に供し、この試験を継続させながら、３日（７２時間）後に、６０℃から２５℃の雰囲気下（恒温槽内）にし、さらに３日（７２時間）後に、再び６０℃の雰囲気下（恒温槽内）に戻すという温度サイクル試験を並行させながら、充放電サイクルが１００００サイクルになるまで継続させた。
【００１６】
そして、１００００サイクルの試験の終了後、各電池を解体して正極ストラップ３１を目視観察したところ、本発明品は従来品に比べて腐食層の生成が軽微であった。そして、本発明品と従来品について、腐食層をＸ線分析で調査したところ、本発明品ではβ−ＰｂＯ2のみが検出されてα−ＰｂＯ2は検出されなかったのに対し、従来品ではβ−ＰｂＯ2とα−ＰｂＯ2の両方が検出された。また、蓋２の内面を目視観察したところ、従来品では本発明品に比べて結露の跡が多く認められた。これは、従来品では、結露による水が正極ストラップに滴下して水酸化鉛Ｐｂ（ＯＨ）2が生成し、正極ストラップの周辺がアルカリ性雰囲気になって腐食の進行が加速されたのに対し、本発明品では水酸化鉛Ｐｂ（ＯＨ）2が生成されず（アルカリ性雰囲気にならず）に腐食の進行が加速されなかったことによる。このことから、本発明品では、結露による水が正極ストラップあるいはセル間接続部の露出部に滴下することがないので、アルカリ性雰囲気になることはなく、該部の腐食の抑制が図れたものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
上記した如く、本発明は、高温雰囲気下で使用される制御弁式鉛蓄電池において、そのストラップあるいはセル間接続部が結露による水の滴下によって腐食するのを防止することができるから、このような用途における制御弁式鉛蓄電池の信頼性向上に寄与することができ、その産業上の利用可能性が大である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係る制御弁式鉛蓄電池の模式図。
【図２】本発明の実施形態２に係る制御弁式鉛蓄電池の模式図。
【符号の説明】
【００１９】
１ 電槽
２ 蓋
３ 極群
２０ 突起
２１ テーパ部
３１ 正極ストラップ
３２ 負極ストラップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御弁式鉛蓄電池に関するもので、さらに詳しく言えば、高温雰囲気下で使用される制御弁式鉛蓄電池における、極群のストラップとセル間接続部の腐食防止に寄与できる構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御弁式鉛蓄電池は、電槽に収納された極群に電解液が保持されていて、実質的に流動する電解液を有していないため、従来の液式電池のように、極群のストラップとセル間接続部が電解液中に没していない。そのため、近年の使用される許容温度範囲の拡大傾向に対し、新たな問題が生起してきている。すなわち、充電時の極群温度に対して使用環境温度が低いと、電池内で発生した水蒸気によって蓋の内面で結露を生じることによる問題である。
【０００３】
たとえば、制御弁式鉛蓄電池では、極群に大部分の電解液が保持されていて遊離電解液の量が制限されていることから、極群に保持された電解液が減少すると、直ちに放電性能の低下に至ることから、このような電解液の減少を抑制するのに種々の手段が講じられてきた（特許文献１）。
【特許文献１】実願昭５８−１１８２０２号（実開昭６０−２６７６１号）のマイクロフィルム
【０００４】
上記特許文献１には、極群に保持された電解液の一部が蓋体の下面に水滴として付着することによる電解液の減少を抑えること、すなわち、蓋体の下面に水平面に対して傾斜した内面を有する凹部を形成し、該凹部に付着した水滴を傾斜に沿って流落させて電槽内に戻すことが開示されているが、単に、蓋体の下面に付着した水滴を電槽内に戻して放電性能の低下を抑制することが開示されているに過ぎない。
【０００５】
腐食防止に関しては、陽極柱と蓋体との接合部で蓋体内面及び電槽壁内面に付着した電解液（希硫酸）を介して陽極酸化電流が流れることに起因することを開示したものがある（特許文献２）。
【特許文献２】実公昭５６−３４７０２号公報
【０００６】
上記特許文献２には、陽極柱と蓋体との接合部において電解液（希硫酸）を介して流れる陽極酸化電流が該接合部を腐食させないようにすることが開示されているが、電解液中に没していないストラップあるいはセル間接続部の露出部の腐食に言及したものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記各特許文献に開示あるいは示唆のない腐食、すなわち、制御弁式鉛蓄電池において、結露によって生成した水がストラップあるいはセル間接続部の露出部に滴下すると、該部位の腐食が進行することに着目してなされたもので、その腐食のメカニズムを解明して、このような腐食防止に寄与できる構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記した課題に鑑み、電槽のセルに収納された極群に電解液が保持され、実質的に流動する電解液を持たない制御弁式鉛蓄電池において、前記電槽の開口部を覆う蓋が、その内面に突起を有しており、かつ前記突起の頂点が、極群のストラップとセル間接続部の上方の対向しない位置に設けられていることを特徴（請求項１）とし、また、前記制御弁式鉛蓄電池において、蓋の内面にテーパ部が形成され、該テーパ部に前記突起を有しており、該テーパ部は前記突起の付け根部分が極群に近接している形状であることを特徴とする（請求項２）。
【発明の効果】
【０００９】
上記した腐食のメカニズムは、解明の結果、ストラップあるいはセル間接続部の露出部に結露による水がストラップあるいはセル間接続部の露出部に滴下すると、その部分で鉛の溶解析出反応が起こって水酸化鉛が生成し、この水酸化鉛によってアルカリ性に変化し、さらに生成した水酸化鉛が正極電位によって酸化されてα−ＰｂＯ2に変化（腐食）するという過程を経ることが明らかになり、このようにストラップあるいはセル間接続部の露出部の腐食が徐々に進行すると、該部位の強度の低下を招いて、これらを破断に至らせることになるので、上記のような構成にすることにより、結露による水がストラップあるいはセル間接続部の露出部に滴下しないようにでき、腐食防止が図れるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を、その実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る制御弁式鉛蓄電池の模式図である。１は電槽、２は前記電槽１の開口部を覆う蓋、３は前記電槽１内の一つのセルに収納された極群を示しており、該極群３の上方に極群３中の正極板の耳を集合させた正極ストラップ３１と負極板の耳を集合させた負極ストラップ３２が設けられ（なお、該セルが端セルの場合は、正極ストラップ３１または負極ストラップ３２は外部端子に接続され、負極ストラップ３２または正極ストラップ３１は紙面と垂直の片方向に隣接する他のセルの異極性のストラップにセル間接続部を介して接続されており、該セルが中間セルの場合は、正極ストラップ３１、負極ストラップ３２はいずれも紙面と垂直の両方向に隣接する他のセルの異極性のストラップにセル間接続部を介して接続されている）、前記蓋２は、その内面に突起２０が設けられており、かつ前記突起２０の頂点が、前記正極ストラップ３１、負極ストラップ３２あるいは紙面と垂直の方向に正極ストラップ３１、負極ストラップ３２と重なって位置するセル間接続部の上方の対向しない位置に設けられるようにしている。
【００１２】
上記実施形態１では、突起２０は、正極ストラップ３１と電槽内壁との間、正極ストラップ３１と負極ストラップ３２との間および負極ストラップ３２と電槽内壁との間の３か所に設けているが、いずれか１か所または２か所に設けてもよい。なお、突起２０としては、蓋２の内面に、紙面と垂直の方向にセル幅とほぼ等しい長さの三角柱状に設けたり、円錐状または角錐状のものを断続的に設けたり、といった形状にすることができるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２に係る制御弁式鉛蓄電池の模式図で、図１と同じ部位には同じ符号を付してある。この実施形態２では、蓋２の内面にテーパ部２１が形成され、該テーパ部２１に突起２０を有しており、該テーパ部２１は前記突起２０の付け根部分が極群に近接するようにしている。
【００１４】
上記実施形態２では、突起２０は、正極ストラップ３１と負極ストラップ３２との間の１か所とテーパ部２１を設けているが、正極ストラップ３１と電槽内壁との間あるいは負極ストラップ３２と電槽内壁との間に、実施形態１と同様の突起を設けるようにしてもよく、これらの突起についても、蓋２の内面にテーパ部を設け、該テーパ部を突起の付け根部分が極群３に近接するようにしてもよい。なお、突起の形状についても、実施形態１と同様に考えることができる。
【００１５】
次に、上記した実施形態１に係る６ＡＨの鉛蓄電池（本発明品）と、突起２０が設けられていない６ＡＨの鉛蓄電池（従来品）とを、まず６０℃の雰囲気下（恒温槽内）に置いて、放電を１Ｃ電流で６０秒間、充電を最大電流１Ｃ、最大電圧１４．０Ｖで１５０秒間とする充放電サイクル試験に供し、この試験を継続させながら、３日（７２時間）後に、６０℃から２５℃の雰囲気下（恒温槽内）にし、さらに３日（７２時間）後に、再び６０℃の雰囲気下（恒温槽内）に戻すという温度サイクル試験を並行させながら、充放電サイクルが１００００サイクルになるまで継続させた。
【００１６】
そして、１００００サイクルの試験の終了後、各電池を解体して正極ストラップ３１を目視観察したところ、本発明品は従来品に比べて腐食層の生成が軽微であった。そして、本発明品と従来品について、腐食層をＸ線分析で調査したところ、本発明品ではβ−ＰｂＯ2のみが検出されてα−ＰｂＯ2は検出されなかったのに対し、従来品ではβ−ＰｂＯ2とα−ＰｂＯ2の両方が検出された。また、蓋２の内面を目視観察したところ、従来品では本発明品に比べて結露の跡が多く認められた。これは、従来品では、結露による水が正極ストラップに滴下して水酸化鉛Ｐｂ（ＯＨ）2が生成し、正極ストラップの周辺がアルカリ性雰囲気になって腐食の進行が加速されたのに対し、本発明品では水酸化鉛Ｐｂ（ＯＨ）2が生成されず（アルカリ性雰囲気にならず）に腐食の進行が加速されなかったことによる。このことから、本発明品では、結露による水が正極ストラップあるいはセル間接続部の露出部に滴下することがないので、アルカリ性雰囲気になることはなく、該部の腐食の抑制が図れたものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
上記した如く、本発明は、高温雰囲気下で使用される制御弁式鉛蓄電池において、そのストラップあるいはセル間接続部が結露による水の滴下によって腐食するのを防止することができるから、このような用途における制御弁式鉛蓄電池の信頼性向上に寄与することができ、その産業上の利用可能性が大である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係る制御弁式鉛蓄電池の模式図。
【図２】本発明の実施形態２に係る制御弁式鉛蓄電池の模式図。
【符号の説明】
【００１９】
１ 電槽
２ 蓋
３ 極群
２０ 突起
２１ テーパ部
３１ 正極ストラップ
３２ 負極ストラップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電槽のセルに収納された極群に電解液が保持され、実質的に流動する電解液を持たない制御弁式鉛蓄電池において、前記電槽の開口部を覆う蓋が、その内面に突起を有しており、かつ前記突起の頂点が、極群のストラップとセル間接続部の上方の対向しない位置に設けられていることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【請求項２】
請求項１記載の制御弁式鉛蓄電池において、蓋の内面にテーパ部が形成され、該テーパ部に前記突起を有しており、該テーパ部は前記突起の付け根部分が極群に近接している形状であることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【請求項１】
電槽のセルに収納された極群に電解液が保持され、実質的に流動する電解液を持たない制御弁式鉛蓄電池において、前記電槽の開口部を覆う蓋が、その内面に突起を有しており、かつ前記突起の頂点が、極群のストラップとセル間接続部の上方の対向しない位置に設けられていることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【請求項２】
請求項１記載の制御弁式鉛蓄電池において、蓋の内面にテーパ部が形成され、該テーパ部に前記突起を有しており、該テーパ部は前記突起の付け根部分が極群に近接している形状であることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−７１６０９（Ｐ２００８−７１６０９Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４８９８３（Ｐ２００６−２４８９８３）
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（３０４０２１４４０）株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション (461)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（３０４０２１４４０）株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション (461)
【Ｆターム（参考）】
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