DE112015004119T5 - Blei-Säure-Batterie - Google Patents

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Yu Kojima
Mikihito Hasegawa
Shinsuke Oki
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Abstract

Eine Blei-Säure-Batterie enthält eine Elektrodenplattenanordnung, einen Batteriebehälter, eine Positivelektroden-Brücke, eine Negativelektroden-Brücke, einen Positivelektroden-Pol, einen Negativelektroden-Pol, einen Deckel und eine Elektrolytlösung. Eine Negativelektroden-Buchse, die in dem Deckel vorgesehen ist, und der Negativelektroden-Pol bilden zusammen einen Negativelektroden-Anschluss. Ein maximaler Wert eines Spaltes zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols und einer inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse in dem Negativelektroden-Anschluss beträgt 0,5 mm oder mehr und 2,5 mm oder weniger. Eine Rippe ist in einem unteren Teil der Negativelektroden-Buchse vorgesehen und ein minimaler Wert einer Vorsprungshöhe der Rippe beträgt 1,5 mm oder mehr und 4,0 mm oder weniger. Ein Abstand zwischen einer Oberfläche der Elektrolytlösung und einem untersten Abschnitt der Negativelektroden-Buchse beträgt 15 mm oder weniger.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft in erster Linie eine Blei-Säure-Batterie zum Anlassen einer Kraftmaschine.
  • [Hintergrund der Erfindung]
  • Eine Blei-Säure-Batterie zum Anlassen einer Kraftmaschine enthält eine Vielzahl von Elektrodenplattenanordnungen, einen Batteriebehälter, Positivelektroden-Bänder bzw. Positivelektroden-Brücken, Negativelektroden-Brücken, einen Positivelektroden-Pol, einen Negativelektroden-Pol, einen Deckel und eine Elektrolytlösung. Jede Elektrodenplattenanordnung enthält eine Vielzahl von positiven Elektroden, eine Vielzahl von negativen Elektroden und eine Vielzahl von Separatoren, die zwischen denselben angeordnet sind. Jede Positivelektroden-Brücke ist mit der Vielzahl von positiven Elektroden verbunden und jede Negativelektroden-Brücke ist mit der Vielzahl von negativen Elektroden verbunden. Der Batteriebehälter enthält eine Vielzahl von Zellenkammern, die die Einführung der Elektrodenplattenanordnungen empfangen. Der Positivelektroden-Pol ist mit der Positivelektroden-Brücke in einer Zellenkammer der Zellenkammern verbunden, die sich an einem Ende befindet, und der Negativelektroden-Pol ist mit der Negativelektroden-Brücke in einer Zellenkammer der Zellenkammern verbunden, die sich an dem anderen Ende befindet. Der Deckel verschließt die Öffnung des Batteriebehälters und enthält eine Positivelektroden-Buchse, die die Einführung des Positivelektroden-Pols empfängt, und eine Negativelektroden-Buchse, die die Einführung des Negativelektroden-Pols empfängt. Die Vielzahl von Elektrodenplattenanordnungen werden in den Elektrolyt getaucht. Ein Positivelektroden-Anschluss wird durch Einführen des Positivelektroden-Pols in die Positivelektroden-Buchse zum Bilden einer unitären Struktur gebildet und ein Negativelektroden-Anschluss wird durch Einführen des Negativelektroden-Pols in die Negativelektroden-Buchse zum Bilden einer unitären Struktur gebildet.
  • Ein Spalt ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols (oder Positivelektroden-Pols) und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse (oder Positivelektroden-Buchse) in dem Negativelektroden-Anschluss (oder Positivelektroden-Anschluss) vorgesehen, um eine problemlose Einführung des Negativelektroden-Pols (oder Positivelektroden-Pols) in die Negativelektroden-Buchse (oder Positivelektroden-Buchse) zu ermöglichen. Wenn der Spalt nachlässig vorgesehen wird, korrodiert der negative Elektrodenanschluss aufgrund eines Niederschlags bzw. einer Abscheidung der Elektrolytlösung leicht.
  • Patentliteratur 1 offenbart eine Konfiguration, bei der der Spalt zwischen der Außenfläche des Negativelektroden-Pols (oder Positivelektroden-Pols) und der Innenfläche der Negativelektroden-Buchse (oder Positivelektroden-Buchse) in dem Negativelektroden-Anschluss (oder Positivelektroden-Anschluss) auf 1 mm oder mehr beschränkt ist. Infolge des Beschränkens des Spaltes, wie oben beschrieben wurde, wird sich die Elektrolytlösung nicht leicht auf den Spalt abscheiden und eine Korrosion kann verhindert werden.
  • [Entgegenhaltungsliste]
  • [Patentliteratur]
    • [PTL 1] Offengelegte Gebrauchsmusteranmeldung mit der Veröffentlichungsnummer S60-168264
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Blei-Säure-Batterie, bei der der Abstand zwischen der Oberfläche der Elektrolytlösung und der Negativelektroden-Buchse relativ kurz ist und die entwickelt ist, um eine lange Batterielebensdauer zu erzielen, ein Problem des Austritts der Elektrolytlösung aus der Peripherie des Negativelektroden-Anschlusses am Ende der Batterielebensdauer zu vermeiden.
  • Eine Blei-Säure-Batterie nach der vorliegenden Erfindung enthält eine Elektrodenplattenanordnung, einen Batteriebehälter, eine Positivelektroden-Brücke, eine Negativelektroden-Brücke, einen Positivelektroden-Pol, einen Negativelektroden-Pol, einen Deckel und eine Elektrolytlösung. Die Elektrodenplattenanordnung enthält eine Vielzahl von positiven Elektroden, eine Vielzahl von negativen Elektroden und eine Vielzahl von Separatoren, die zwischen jeder Elektrode der Vielzahl von positiven Elektroden und jeder Elektrode der Vielzahl von negativen Elektroden angeordnet sind. Der Batteriebehälter weist eine Öffnung auf und enthält eine Zellenkammer, die die Elektrodenplattenanordnung unterbringt. Die Positivelektroden-Brücke ist mit der Vielzahl von positiven Elektroden verbunden und die Negativelektroden-Brücke ist mit der Vielzahl von negativen Elektroden verbunden. Der Positivelektroden-Pol ist mit der Positivelektroden-Brücke verbunden und der Negativelektroden-Pol ist mit der Negativelektroden-Brücke verbunden. Der Deckel verschließt die Öffnung des Batteriebehälters und enthält eine Positivelektroden-Buchse, die die Einführung des Positivelektroden-Pols empfängt, und eine Negativelektroden-Buchse, die die Einführung des Negativelektroden-Pols empfängt. Die Elektrodenplattenanordnung wird in die Elektrolytlösung getaucht. Der Positivelektroden-Pol und die Positivelektroden-Buchse bilden zusammen einen Positivelektroden-Anschluss und der Negativelektroden-Pol und die Negativelektroden-Buchse bilden zusammen einen Negativelektroden-Anschluss.
  • Ein maximaler Wert eines Spaltes zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols und einer inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse in dem Negativelektroden-Anschluss beträgt 0,5 mm oder mehr und 2,5 mm oder weniger. Eine Rippe ist in einem unteren Teil der Negativelektroden-Buchse vorgesehen und ein minimaler Wert einer Vorsprungshöhe der Rippe beträgt 1,5 mm oder mehr und 4,0 mm oder weniger. Ein Abstand zwischen einer Oberfläche der Elektrolytlösung und einem untersten Abschnitt der Negativelektroden-Buchse beträgt 15 mm oder weniger.
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist es bei einer Blei-Säure-Batterie, bei der der Abstand zwischen der Oberfläche der Elektrolytlösung und der Negativelektroden-Buchse relativ kurz ist und die entwickelt ist, um eine lange Batterielebensdauer zu erzielen, möglich, das Problem des Austritts der Elektrolytlösung aus der Peripherie des Negativelektroden-Anschlusses des Deckels am Ende der Batterielebensdauer zu vermeiden.
  • [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
  • 1A ist eine perspektivische Teilansicht, die eine Blei-Säure-Batterie nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
  • 1B ist eine schematische Querschnittsansicht eines Deckels der in 1A gezeigten Blei-Säure-Batterie.
  • 2 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Hauptteils in der in 1A gezeigten Blei-Säure-Batterie zeigt.
  • 3 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine Konfiguration einer Elektrodenplattenanordnung zeigt, die in der in 1A gezeigten Blei-Säure-Batterie enthalten ist.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • Vor der Beschreibung der Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung wird eine kurze Beschreibung der Probleme aufgeführt werden, auf die mit einer herkömmlichen Blei-Säure-Batterie zum Anlassen einer Kraftmaschine gestoßen wird. Vorwiegend in europäischen Ländern wird eine Blei-Säure-Batterie mit einem Deckel, der größtenteils erhöht ist, um den Positivelektroden-Anschluss und den Negativelektroden-Anschluss zu bedecken, als Batterie zum Anlassen einer Kraftmaschine vielfach verwendet. Innerhalb des erhöhten Abschnitts fließt der Dampf oder Dunst der Elektrolytlösung in die Zellenkammern zurück. Andererseits wird vorwiegend in Japan eine Blei-Säure-Batterie mit einem hervorstehenden Positivelektroden-Anschluss und einem hervorstehenden Negativelektroden-Anschluss als eine Batterie zum Anlassen einer Kraftmaschine vielfach verwendet. Damit die Blei-Säure-Batterie vom europäischen Typ das gleiche Niveau des volumetrischen Wirkungsgrads wie das der Blei-Säure-Batterie vom japanischen Typ aufweist, ist es erforderlich, den ungenutzten Raum zu reduzieren, der zwischen der Oberseite der Elektrodenplattenanordnung und der Innenfläche des Deckels gebildet ist. Bei dieser Konfiguration nähert sich die Oberfläche der Elektrolytlösung, in die die Elektrodenplattenanordnungen getaucht sind, normalerweise der Negativelektroden-Buchse (oder Positivelektroden-Buchse). Wie hierin verwendet, bezieht sich der volumetrische Wirkungsgrad auf einen Wert, der durch Dividieren der elektrischen Kapazität der Blei-Säure-Batterie durch das Volumen des Gehäuses derselben erhalten wird, das aus einem Deckel und einem Batteriebehälter besteht, und die elektrische Kapazität der Blei-Säure-Batterie kann durch das Volumen der Elektrodenplattenanordnung ersetzt werden.
  • Die oben beschriebene Konfiguration ist darin problematisch, dass die Elektrolytlösung aus der Peripherie des Negativelektroden-Anschlusses des Deckels austritt. Dieses Problem tritt am ausgeprägtesten in der Endphase der Verwendung einer Batterie auf, die eine Konfiguration aufweist, bei der eine negative Elektrode in einem beutelähnlichen Separator enthalten ist, um eine lange Batterielebensdauer zu erzielen. Selbst wenn der Negativelektroden-Anschluss in einer Weise entwickelt ist, wie in der Patentliteratur 1 offenbart, kann dieses Problem nicht gelöst werden.
  • Die Patentliteratur 1 lehrt, dass sich die Elektrolytlösung durch Einstellen des Spaltes zwischen der äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse in dem Negativelektroden-Anschluss auf 1 mm oder mehr nicht leicht auf den Spalt abscheiden wird und eine Korrosion verhindert werden kann. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, wenn zumindest ein bestimmter Abstand zwischen der Oberfläche der Elektrolytlösung und dem untersten Abschnitt der Negativelektroden-Buchse besteht, zu verhindern, dass die Elektrolytlösung nach oben kriecht (wobei angenommen wird, dass dies durch Kapillarwirkung auftritt), und daher den Effekt des Verhinderns einer Korrosion zu erwarten. Jedoch beträgt bei der Konfiguration zum Verbessern des volumetrischen Wirkungsgrads, wie oben beschrieben wurde, der Abstand zwischen der Oberfläche der Elektrolytlösung und dem untersten Abschnitt der Negativelektroden-Buchse 15 mm oder weniger. Wenn eine Blei-Säure-Batterie mit dieser Konfiguration an einem Fahrzeug montiert wird, gerät der unterste Abschnitt der Negativelektroden-Buchse aufgrund von Erschütterungen bzw. Ruckeln des Fahrzeugs oder dergleichen häufig mit der Elektrolytlösung in Kontakt. Schließlich bleibt die Elektrolytlösung in dem Spalt zwischen der Negativelektroden-Buchse und dem Negativelektroden-Pol.
  • Andererseits wird Blei (Pb), das auf der Oberfläche des Negativelektroden-Pols vorliegt, durch Sauerstoff in der Atmosphäre zu Bleioxid (PbO) oxidiert. Eine Reaktion zwischen PbO und der Elektrolytlösung (verdünnte Schwefelsäure) erzeugt Bleisulfat (PbSO4) und Wasser.
  • Je geringer die Menge der Elektrolytlösung ist, die in dem Spalt zwischen der Negativelektroden-Buchse und dem Negativelektroden-Pol bleibt, desto erheblicher erhöht sich der pH-Wert nach der oben beschriebenen Reaktion, was dem auf dem Negativelektroden-Pol und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse abgeschiedenen PbSO4 erleichtert, heraus zu eluieren. Blei (Pb) in dem Negativelektroden-Pol und dem Innenumfang der Negativelektroden-Buchse, das der Elektrolytlösung aufgrund der Elution von PbSO4 weiter ausgesetzt ist, wird zur Reaktion gebracht und in PbSO4 umgewandelt. Auf diese Weise wird PbSO4 wiederholt abgeschieden und gelöst. Letztendlich scheidet sich eine erhebliche Menge an PbSO4 auf den Negativelektroden-Pol und die innere Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse ab. Da das Molvolumen von PbSO4 um einen Faktor von ca. 2,6 größer als das von Pb (um einen Faktor von ca. 1,3 größer als das von PbO) ist, dehnen sich somit der Negativelektroden-Pol und der Innenumfang der Negativelektroden-Buchse erheblich aus. Dies wird nicht nur den Spalt zwischen dem Negativelektroden-Pol und der Negativelektroden-Buchse schließen, sondern auch eine erhebliche Menge an Beanspruchung an die Negativelektroden-Buchse anlegen. Die Beanspruchung verursacht einen Riss in dem Verbindungsabschnitt zwischen der Negativelektroden-Buchse und dem Deckel und die Elektrolytlösung schlüpft durch den Riss und tritt aus. Wie oben beschrieben wurde, ist es bei der Konfiguration, bei der der Abstand zwischen der Oberfläche der Elektrolytlösung und dem untersten Abschnitt der Negativelektroden-Buchse kurz ist, nicht möglich, den in der Patentliteratur 1 offenbarten Effekt zu erwarten.
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
  • Ausführungsform 1
  • 1A ist eine perspektivische Teilansicht, die eine Blei-Säure-Batterie nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. 1B ist eine schematische Querschnittsansicht eines Deckels 5 der Blei-Säure-Batterie. 2 ist eine schematische Darstellung, die einen Abschnitt zwischen der Linie α und der Linie β zeigt, die in 1A gezeigt sind. 3 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine Konfiguration einer Elektrodenplattenanordnung 1 zeigt, die in der in 1A gezeigten Blei-Säure-Batterie enthalten ist.
  • Eine Blei-Säure-Batterie enthält eine Vielzahl von Elektrodenplattenanordnungen 1, einen Batteriebehälter 3, Positivelektroden-Brücken 2a, Negativelektroden-Brücken 2b, einen Positivelektroden-Pol 4a, einen Negativelektroden-Pol 4b, einen Deckel 5 und eine Elektrolytlösung (nicht gezeigt). Die Elektrodenplattenanordnungen 1 enthalten jeweils eine Vielzahl von positiven Elektroden 1a, eine Vielzahl von negativen Elektroden 1b und eine Vielzahl von beutelähnlichen Separatoren 1c, die jeweils eine negative Elektrode 1b enthalten. Jede Positivelektroden-Brücke 2a ist mit der Vielzahl von positiven Elektroden 1a verbunden, um die Vielzahl von positiven Elektroden 1a zu bündeln. Jede Negativelektroden-Brücke 2b ist mit der Vielzahl von negativen Elektroden 1b verbunden, um die Vielzahl von negativen Elektroden 1b zu bündeln. Der Batteriebehälter 3 enthält eine Vielzahl von Zellenkammern 3a, die die Einführung der Elektrodenplattenanordnungen 1 empfangen. Der Positivelektroden-Pol 4a ist mit der Positivelektroden-Brücke 2a in einer Zellenkammer der Zellenkammern verbunden, die sich an einem Ende befindet, und der Negativelektroden-Pol 4b ist mit der Negativelektroden-Brücke 2b in einer Zellenkammer der Zellenkammern 3a verbunden, die sich an dem anderen Ende befindet.
  • Das heißt, die Blei-Säure-Batterie enthält eine gleiche mehrfache Anzahl von Elektrodenplattenanordnungen 1, Positivelektroden-Brücken 2a und Negativelektroden-Brücken 2b. Die Vielzahl von Elektrodenplattenanordnungen 1 sind in Reihe geschaltet, indem jeweils zwei benachbarte Elektrodenplattenanordnungen der Vielzahl von Elektrodenplattenanordnungen 1 über die Positivelektroden-Brücken 2a und die Negativelektroden-Brücken 2b verbunden sind. Eine Positivelektroden-Brücke der Vielzahl von Positivelektroden-Brücken 2a, die mit keiner Negativelektroden-Brücke der Negativelektroden-Brücken 2b verbunden ist, ist mit dem Positivelektroden-Pol 4a verbunden und eine Negativelektroden-Brücke der Vielzahl von Negativelektroden-Brücken 2b, die mit keiner Positivelektroden-Brücke der Positivelektroden-Brücken 2a verbunden ist, ist mit dem Negativelektroden-Pol 4b verbunden.
  • Der Deckel 5 verschließt die Öffnung des Batteriebehälters 3 und enthält eine Positivelektroden-Buchse 5a, die die Einführung des Positivelektroden-Pols 4a empfängt, und eine Negativelektroden-Buchse 5b, die die Einführung des Negativelektroden-Pols 4b empfängt. Der Deckel 5 enthält einen erhöhten Abschnitt 5d. Der erhöhte Abschnitt 5d ist in einem anderen Abschnitt als dem Abschnitt vorgesehen, in dem ein Positivelektroden-Anschluss 6a und ein Negativelektroden-Anschluss 6b vorgesehen sind. Das heißt, der Deckel 5 ist größtenteils erhöht, um die Peripherie des Positivelektroden-Anschlusses 6a und des Negativelektroden-Anschlusses 6b zu umgeben. Die Elektrolytlösung ist eine Elektrolytlösung, in die die Vielzahl von Elektrodenplattenanordnungen 1 getaucht sind. Der Positivelektroden-Anschluss 6a wird durch Einführen des Positivelektroden-Pols 4a in die Positivelektroden-Buchse 5a ausgebildet, um eine unitäre Struktur zu bilden, und der Negativelektroden-Anschluss 6b wird durch Einführen des Negativelektroden-Pols 4b in die Negativelektroden-Buchse 5b ausgebildet, um eine unitäre Struktur zu bilden.
  • Wie in 2 gezeigt, beträgt bei dieser Blei-Säure-Batterie ein Abstand A zwischen einer Oberfläche 7 der Elektrolytlösung und einem untersten Abschnitt der Negativelektroden-Buchse 5b 15 mm oder weniger. Wie in 3 gezeigt, beträgt ebenso basierend auf der Annahme, dass die Blei-Säure-Batterie eine Konfiguration aufweist, bei der jeder beutelähnliche Separator 1c eine negative Elektrode 1b enthält, ein maximaler Wert B eines Spaltes zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols 4b und einer inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse 5b in dem Negativelektroden-Anschluss 6b 0,5 mm oder mehr und 2,5 mm oder weniger. Ein minimaler Wert C einer Vorsprungshöhe einer Rippe 5c, die in einem unteren Teil der Negativelektroden-Buchse 5b vorgesehen ist, beträgt 1,5 mm oder mehr und 4,0 mm oder weniger.
  • Wenn der maximale Wert B des Spaltes zwischen der äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols 4b und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse 5b in dem Negativelektroden-Anschluss 6b 0,5 mm oder mehr beträgt, ermöglicht der Spalt die Ausdehnung des Negativelektroden-Pols 4b und folglich kann die Verformung der Negativelektroden-Buchse 5b unterdrückt werden. Wenn der maximale Wert B andererseits 2,5 mm oder weniger beträgt, kann eine übermäßige Abnahme der Vibrationsbeständigkeit vermieden werden.
  • Wenn der minimale Wert C der Höhe der Rippe 5c, die in einem unteren Teil der Negativelektroden-Buchse 5b vorgesehen ist, indessen 1,5 mm oder mehr beträgt, ist es möglich, die Rippe 5c und den Körper des Deckels 5 miteinander in festen Kontakt zu bringen. Aus diesem Grund ist es selbst dann, wenn PbSO4 zwischen dem Negativelektroden-Pol 4b und der Negativelektroden-Buchse 5b erzeugt wird und sich der Negativelektroden-Pol 4b und die Negativelektroden-Buchse 5b ausdehnen, um eine Beanspruchung an die Negativelektroden-Buchse 5b anzulegen, möglich, das Auftreten eines Risses zu unterdrücken, durch den die Elektrolytlösung austritt. Wenn der minimale Wert C andererseits 4,0 mm oder weniger beträgt, kann die Produktivität der Negativelektroden-Buchse 5b auf einem hohen Niveau gehalten werden, wobei eine Produktion mit einem guten Ertrag ermöglicht wird.
  • Durch Erfüllen der oben beschriebenen zwei Bedingungen ist es bei der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform möglich, einen Schaden an dem Deckel 5 zu vermeiden, der am ausgeprägtesten in der Endphase der Verwendung auftritt.
  • Der Grund, weshalb eine lange Batterielebensdauer infolge dessen erzielt wird, dass eine negative Elektrode 1b in einem beutelähnlichen Separator 1c enthalten ist, wird detailliert beschrieben werden. Eine Korrosion und Ausdehnung eines Gitters, das als ein Stromkollektor für eine Elektrode dient, finden eher in der positiven Elektrode 1a als der negativen Elektrode 1b statt. Aus diesem Grund verursacht das Gitter der positiven Elektrode 1a, die durch Wiederholung von Ladung und Entladung korrodiert oder ausgedehnt wird, wenn eine positive Elektrode 1a in einem beutelähnlichen Separator 1c enthalten ist, einen Schaden an dem Unterseitenabschnitt des beutelähnlichen Separators 1c. Bei dem beschädigten Abschnitt, der als ein Ausgangspunkt dient, gerät ein Teil des Gitters der positiven Elektrode 1a mit der negativen Elektrode 1b in Kontakt, wobei ein interner Kurzschluss verursacht wird, wodurch die Blei-Säure-Batterie die Batterielebensdauer derselben in einer frühen Phase erreicht. Andererseits ist es unwahrscheinlich, dass das Gitter der negativen Elektrode 1b einer Korrosion und Ausdehnung ausgesetzt wird. Aus diesem Grund wird durch Aufnehmen einer negativen Elektrode 1b in einem beutelähnlichen Separator 1c ein Schaden an dem Separator 1c verhindert, wobei das Auftreten eines internen Kurzschlusses erschwert wird, wodurch die Batterielebensdauer der Blei-Säure-Batterie verlängert werden kann. Aus diesem Grund ist eine Elektrodenplattenanordnung 1 durch abwechselndes Anordnen von positiven Elektroden 1a und negativen Elektroden 1b konfiguriert, wobei jede negative Elektrode 1b in einem beutelähnlichen Separator 1c enthalten ist, wie in 3 gezeigt.
  • Der Positivelektroden-Pol 4a, der Negativelektroden-Pol 4b, die Positivelektroden-Buchse 5a und die Negativelektroden-Buchse 5b können unter Verwendung einer auf Blei basierenden Legierung, die Sb enthält, gebildet werden. Beispielsweise wird der Positivelektroden-Pol 4a in die Positivelektroden-Buchse 5a eingeführt und danach wird die Oberseite derselben mittels eines Brenners verschweißt, um den Positivelektroden-Pol 4a und die Positivelektroden-Buchse 5a in eine unitäre Struktur auszubilden. Auf diese Weise kann der Positivelektroden-Anschluss 6a gebildet werden. Das gleiche Verfahren kann zum Bilden des Negativelektroden-Anschlusses 6b durch Ausbilden des Negativelektroden-Pols 4b und der Negativelektroden-Buchse 5b in eine unitäre Struktur verwendet werden.
  • Die Effekte der vorliegenden Ausführungsform werden mittels spezifischer Beispiele als Nächstes beschrieben werden.
  • (1) Herstellung einer Blei-Säure-Batterie
  • Blei-Säure-Batterieproben, die in den folgenden Evaluationstests verwendet werden, sind Blei-Säure-Batterien der BSEN5 0342-2-2007 (Typ LN3) gemäß der EN-Norm. Detaillierte Spezifikationen sind wie in Tabelle 1 gezeigt und ein Überblick ist wie folgt.
  • Zunächst wird ein Herstellungsprozess einer Elektrodenplattenanordnung 1 beschrieben werden, der für jede Probe üblich ist.
  • Eine Paste wurde durch Verkneten eines Bleioxidpulvers mit Schwefelsäure und gereinigtem Wasser vorbereitet. Die vorbereitete Paste wurde auf Positivelektroden-Gitter aus einer Ca-haltigen Pb-Sn-Legierung aufgetragen, um positive Elektroden 1a herzustellen.
  • Indessen wurde eine Paste durch Hinzufügen eines organischen Zusatzstoffes und dergleichen zu einem Bleioxidpulver und Verkneten des Gemisches mit Schwefelsäure und gereinigtem Wasser vorbereitet. Die vorbereitete Paste wurde auf Negativelektroden-Gitter aus einer Ca-haltigen Pb-Sn-Legierung aufgetragen, um negative Elektroden 1b herzustellen.
  • Die in der oben beschriebenen Weise hergestellten positiven Elektroden 1a und negativen Elektroden 1b wurden gealtert und getrocknet und danach wurde jede negative Elektrode 1b in einem beutelähnlichen Separator aus Polyethylen aufgenommen. Die negativen Elektroden 1b und die positiven Elektroden 1a wurden abwechselnd angeordnet, um eine Elektrodenplattenanordnung 1 herzustellen, bei der acht positive Elektroden 1a und neun negative Elektroden 1b mit zwischen denselben angeordneten Separatoren 1c abwechselnd gestapelt wurden.
  • Die Stromsammelabschnitte der positiven Elektrode 1a, die in der gleichen Zellenkammer 3a untergebracht sind, wurden durch eine Positivelektroden-Brücke 2a aus Pb-Sb gebündelt und die Stromsammelabschnitte der negativen Elektroden 1b wurden durch eine Negativelektroden-Brücke 2b aus Pb-Sn gebündelt. In Bezug auf zwei Elektrodenplattenanordnungen 1, die in den nächsten benachbarten Zellenkammern 3a untergebracht sind, wurde die Positivelektroden-Brücke 2a von einer Elektrodenplattenanordnung der zwei Elektrodenplattenanordnungen 1 mit der Negativelektroden-Brücke 2b der anderen Elektrodenplattenanordnung 1 verbunden, um die zwei Elektrodenplattenanordnungen 1 in Reihe zu schalten. Die gleiche Operation wurde an allen (sechs) Elektrodenplattenanordnungen 1 durchgeführt, um alle Elektrodenplattenanordnungen der Elektrodenplattenanordnungen 1 in Reihe zu schalten. Dann wurde in Bezug auf die Vielzahl von ausgerichteten Zellenkammern 3a die Positivelektroden-Brücke 2a, die mit der Elektrodenplattenanordnung 1 verbunden ist, die in der Zellenkammer 3a untergebracht ist, die sich an einem Ende befand, mit einem Positivelektroden-Pol 4a aus Pb-Sb verbunden. Andererseits wurde die Negativelektroden-Brücke 2b, die mit der Elektrodenplattenanordnung 1 verbunden ist, die in der Zellenkammer 3a untergebracht ist, die sich an dem anderen Ende befand, mit einem Negativelektroden-Pol 4b aus Pb-Sb verbunden.
  • Zum Zeitpunkt des Verschließens der Öffnung des Batteriebehälters 3 unter Verwendung eines Deckels 5 wurde der Positivelektroden-Pol 4a in eine Positivelektroden-Buchse 5a aus Pb-Sb eingeführt. Andererseits wurde der Negativelektroden-Pol 4b in eine Negativelektroden-Buchse 5b aus Pb-Sb eingeführt. Dann wurden der Positivelektroden-Pol 4a und die Positivelektroden-Buchse 5a in eine unitäre Struktur durch Verschweißen mittels eines Brenners ausgebildet und der Negativelektroden-Pol 4b und die Negativelektroden-Buchse 5b wurden ebenso durch Verschweißen mittels eines Brenners in eine unitäre Struktur ausgebildet. Des Weiteren wurde eine Elektrolytlösung aus verdünnter Schwefelsaure in den Batteriebehälter 3 gegossen, der dann einem Bildungsprozess ausgesetzt wurde. Dann wurden schließlich Blei-Säure-Batterieproben 1A bis 1N hergestellt, bei denen die Dichte der Elektrolytlösung 1,28 g/cm3 betrug und der Abstand A zwischen der Oberfläche 7 der Elektrolytlösung und dem untersten Abschnitt der Negativelektroden-Buchse 5b 6 mm betrug.
  • Beachten Sie, dass die Form der Negativelektroden-Buchse 5b derart variiert wurde, dass der maximale Wert B des Spaltes zwischen der äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols 4b und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse 5b in dem Negativelektroden-Anschluss 6b und der minimale Wert C der Vorsprungshöhe der Rippe 5c eine Vielzahl von Bedingungen erfüllten, die in Tabelle 1 gezeigt sind. Beachten Sie auch, dass die Evaluationstests nicht an Proben mit den Negativelektroden-Buchsen 5b durchgeführt wurden, bei denen der minimale Wert C der Vorsprungshöhe der Rippe 5c über 4,0 mm betrug, da die Rippen 5c nicht wie entworfen geformt wurden.
  • (2) Lebensdauertest (zum Prüfen des Auftretens eines Elektrolytaustritts in dem Deckel 5)
  • Bei diesem Test wurde jede Probe 8000 Zyklen der Ladung und Entladung in einer Umgebung bei 75°C unterzogen, in denen die Probe jeweils mit 25 A für eine Minute entladen und danach einer Konstantspannungs-Ladung mit 14,8 V für 10 Minuten unterzogen wurde. Danach erfolgte eine Bestätigung, dass die Spannung 5 Sekunden nach dem Beginn der Entladung mit 582 A 7,2 V oder mehr betrug (das heißt, die Probe hatte eine ausreichend lange Batterielebensdauer), und dann wurde der Zustand der Peripherie des Negativelektroden-Anschlusses 6b des Deckels 5 evaluiert. Eine Bewertung von „EX” wurde gegeben, wenn es keine Veränderung hinsichtlich des äußeren Erscheinungsbildes und der Textur gab, eine Bewertung von „GD” wurde gegeben, wenn es keine Veränderung hinsichtlich des äußeren Erscheinungsbildes gab, aber eine leichte Verformung hinsichtlich der Textur bestand, eine Bewertung von „OK” wurde gegeben, wenn es eine Veränderung hinsichtlich des äußeren Erscheinungsbildes, wie beispielsweise Blasswerden, gab, eine Bewertung von „NG” wurde gegeben, wenn ein Riss in dem Verbindungsbereich zwischen der Negativelektroden-Buchse 5b und dem Körper des Deckels 5 vorhanden war und ein Austritt der Elektrolytlösung bestand. Die Evaluationsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (3) Vibrationsbeständigkeitstest (zum Prüfen der Haltbarkeit des Negativelektroden-Pols 4b).
  • Bei diesem Test wurde jede voll geladene Probe in einer Richtung parallel zu den Oberflächen der kurzen Seite des Batteriebehälters 3 für 240 Minuten unter den folgenden Bedingungen zum Vibrieren gebracht: eine Beschleunigungsrate von 29,4 m/s2 und eine Frequenz von 33 Hz, während die Probe einer Konstantstrom-Entladung mit 11,0 A unterzogen wurde. Die Zeit unmittelbar nach dem Beginn der Entladung bis die oben beschriebene Konstantstrom-Entladung (11,0 A) nicht länger durchgeführt wurde, ist in Tabelle 1 als ein Maß der Vibrationsbeständigkeit gezeigt. In Tabelle 1 gibt „> 240” an, dass eine Entladung selbst nach dem Verstreichen von 240 Minuten noch möglich war. [Tabelle 1]
    Probe Maximaler Wert B (mm) Minimaler Wert C (mm) Ergebnisse des Lebensdauertests Ergebnisse des Vibrationsbeständigkeitstests (Min.)
    1A 0,3 2,0 NG > 240
    1B 0,5 2,0 OK > 240
    1C 1,0 2,0 GD > 240
    1D 1,5 2,0 EX > 240
    1E 2,0 2,0 EX 180
    1F 2,5 2,0 EX 135
    1G 2,8 2,0 EX 40
    1H 1,5 1,3 NG > 240
    1J 1,5 1,5 OK > 240
    1K 1,5 1,8 GD > 240
    1L 1,5 2,0 EX > 240
    1M 1,5 3,0 EX > 240
    1N 1,5 4,0 EX > 240
  • Zunächst wird der maximale Wert B des Spaltes zwischen der äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse in dem Negativelektroden-Anschluss in Betracht gezogen.
  • In Bezug auf die Probe 1A, bei der der Wert B weniger als 0,5 mm betrug, trat bei dem Lebensdauertest ein Riss in dem Verbindungsbereich zwischen der Negativelektroden-Buchse und dem Körper des Deckels auf und die Elektrolytlösung trat aus. Der Grund dafür ist, dass der Spalt nicht groß genug war, um die Ausdehnung des Negativelektroden-Pols zu ermöglichen, die durch Korrosion verursacht wird.
  • Andererseits wurde in Bezug auf die Probe 1G, bei der der Wert B über 2,5 mm betrug, ein gutes Ergebnis in dem Lebensdauertest erhalten, aber die Vibrationsbeständigkeit war gering. Der Grund dafür ist vermutlich, dass sich infolge des Vergrößerns des Spaltes B zwischen dem Negativelektroden-Pol und der Negativelektroden-Buchse der Negativelektroden-Pol erheblich hin und her bewegte, als die Probe zum Vibrieren gebracht wurde.
  • In Bezug auf die Proben 1E, 1F und 1G, die nur für eine Dauer von weniger als 240 Minuten in dem Vibrationsbeständigkeitstest entladen wurden, hat die Oberseite des Negativelektroden-Anschlusses, die der Bereich ist, in dem der Negativelektroden-Pol und die Negativelektroden-Buchse befestigt sind, einen Ermüdungsbruch erfahren und eine Trennung ist aufgetreten. Anhand der oben beschriebenen Ergebnisse kann erkannt werden, dass der maximale Wert B des Spaltes zwischen der äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols 4b und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse 5b in dem Negativelektroden-Anschluss 6b 0,5 mm oder mehr und 2,5 mm oder weniger betragen muss.
  • Als Nächstes wird der minimale Wert C der Vorsprungshöhe der Rippe in Betracht gezogen, die in einem unteren Teil der Negativelektroden-Buchse vorgesehen ist.
  • In Bezug auf die Probe 1H, bei der der Wert C weniger als 1,5 mm betrug, trat in dem Lebensdauertest ein Riss in dem Verbindungsbereich zwischen der Negativelektroden-Buchse und dem Körper des Deckels auf und die Elektrolytlösung trat aus. Der Grund dafür ist vermutlich, dass die Vorsprungshöhe der Rippe zu gering war, um einen ausreichenden Kontaktbereich sicherzustellen, um die Rippe und den Körper des Deckels miteinander in festen Kontakt zu bringen. Aus diesem Grund dehnte sich der Negativelektroden-Pol aus, um eine Beanspruchung an die Negativelektroden-Buchse anzulegen, wobei ein Riss erzeugt wurde, durch den die Elektrolytlösung austrat.
  • Wie oben beschrieben wurde, verringert sich andererseits die Produktivität der Negativelektroden-Buchse, wenn der minimale Wert C der Vorsprungshöhe der Rippe über 4,0 mm beträgt. Der Grund dafür ist vermutlich, dass infolge der Rippe mit einer übermäßig großen Höhe die Form der Negativelektroden-Buchse kompliziert wird, was einer auf Blei basierenden Legierung, die während des Gießens zum Schmelzen gebracht wird, erschwert, in eine Form zu fließen. Anhand der oben beschriebenen Ergebnisse kann erkannt werden, dass der minimale Wert C der Höhe der Rippe 5c, die in einem unteren Teil der Negativelektroden-Buchse 5b vorgesehen ist, 1,5 mm oder mehr und 4,0 mm oder weniger betragen muss.
  • In Bezug auf eine Probe mit einer Konfiguration, bei der die negative Elektrode 1b nicht in dem beutelähnlichen Separator 1c enthalten war (beispielsweise war die positive Elektrode 1a in dem beutelähnlichen Separator 1c enthalten), erreichte die Spannung in dem Lebensdauertest 5 Sekunden nach dem Beginn der Entladung mit 582 A nach einer Wiederholung des oben beschriebenen Zyklus von 8000 Mal nicht 7,2 V, was bedeutet, dass die Probe eine kurze Batterielebensdauer hatte. Aus diesem Grund wurde der anschließende Evaluationstest nicht durchgeführt.
  • Ausführungsform 2
  • Bei der Ausführungsform 1 ist die Elektrodenplattenanordnung 1 durch Aufnehmen der negativen Elektrode 1b in dem beutelähnlichen Separator 1c konfiguriert, wie in 3 gezeigt, um eine lange Batterielebensdauer der Blei-Säure-Batterie zu erzielen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Elektrodenplattenanordnung 1 hingegen unter Verwendung einer größeren Anzahl von positiven Elektroden 1a als die Anzahl von negativen Elektroden 1b konfiguriert, um eine lange Batterielebensdauer der Blei-Säure-Batterie zu erzielen. Mit Ausnahme von Obigem gleicht die Konfiguration der der Ausführungsform 1. Das heißt, das Verhältnis zwischen der Anzahl X von positiven Elektroden 1a und der Anzahl Y von negativen Elektroden 1b erfüllt X ≥ Y.
  • Eine detaillierte Beschreibung des Grundes, weshalb eine lange Batterielebensdauer der Blei-Säure-Batterie durch Konfigurieren der Elektrodenplattenanordnung 1, wie oben beschrieben wurde, erzielt werden kann, wird erfolgen. Eine Elektrodenreaktion in der Blei-Säure-Batterie findet in erster Linie in einer Oberfläche der positiven Elektrode 1a statt, die der negativen Elektrode 1b über den Separator 1c gegenüberliegt. Im Falle einer Konfiguration, bei der die Anzahl Y von negativen Elektroden 1b verändert wird, wobei die Anzahl X von positiven Elektroden 1a, die die Kapazität der Blei-Säure-Batterie reguliert, feststehend ist, können alle Oberflächen der positiven Elektroden 1a, wenn X < Y, zu der Elektrodenreaktion beitragen. Wenn X = Y, wird die Anzahl von effektiven Oberflächen jedoch 2X – 1 betragen, da die Anzahl von Oberflächen, die der negativen Elektrode 1b gegenüberliegen, um eins verringert wird. Wenn X > Y, wird die Anzahl von Oberflächen, die der negativen Elektrode 1b gegenüberliegen, um zwei verringert und die Anzahl von effektiven Oberflächen wird 2X – 2 betragen.
  • Schwefelsäure (H2SO4) wird in den effektiven Oberflächen der positiven Elektroden 1a und der negativen Elektroden 1b während der Ladung erzeugt. Wenn die Anzahl von effektiven Oberflächen jedoch gering ist, wird Schwefelsäure nicht gleichmäßig in der Elektrolytlösung dispergiert und akkumuliert somit selektiv in der Nähe der effektiven Oberflächen, an denen Schwefelsäure stark konzentriert ist. Infolgedessen erhöht sich die Erregerspannung der Elektrodenreaktion. Aus diesem Grund wird die Differenz zwischen der Spannung, die zur Konstantspannungs-Ladung festgelegt ist, und der Erregerspannung relativ gering sein, was einem Ladestrom erschwert, zu fließen. Folglich wird auch die Menge an Elektrizität, die bei einer Überladungsreaktion verbraucht wird, die eine Korrosion der positiven Elektrode 1a verursacht, relativ verringert werden. Somit wird die Korrosion der positiven Elektroden 1a unterdrückt und die Batterielebensdauer der Blei-Säure-Batterie kann verlängert werden.
  • Die Effekte der vorliegenden Ausführungsform werden als Nächstes mittels spezifischer Beispiele detailliert beschrieben werden.
  • (1) Herstellung der Blei-Säure-Batterie
  • Blei-Säure-Batterieproben, die in den folgenden Evaluationstests verwendet werden, sind auch Blei-Säure-Batterien der BSEN5 0342-2-2007 (Typ LN3) gemäß der EN-Norm. Detaillierte Spezifikationen sind wie in Tabelle 2 gezeigt und der Überblick gleicht dem der Ausführungsform 1 mit Ausnahme der Konfiguration der Elektrodenplattenanordnung.
  • Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform wurden positive Elektroden 1a und negative Elektroden 1b in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform 1 hergestellt. Dann wurden die positive Elektrode 1a und die negative Elektrode 1b gealtert und getrocknet und danach wurden die positiven Elektroden 1a und die negativen Elektroden 1b gestapelt, wobei Polyethylen-Separatoren 1c zwischen denselben angeordnet sind, um eine Elektrodenplattenanordnung 1 herzustellen. Die Anzahl X von positiven Elektroden 1a und die Anzahl Y von negativen Elektroden 1b war wie in Tabelle 2 gezeigt. Anschließend wurden Blei-Säure-Batterieproben 2A bis 2Z in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform 1 hergestellt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde ebenfalls die Form der Negativelektroden-Buchse 5b derart variiert, dass der maximale Wert B des Spaltes zwischen der äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols 4b und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse 5b in dem Negativelektroden-Anschluss 6b und der minimale Wert C der Vorsprungshöhe der Rippe 5c eine Vielzahl von Bedingungen erfüllten, die in Tabelle 1 gezeigt sind. Auch wurden die Evaluationstests nicht an Proben mit den Negativelektroden-Buchsen 5b durchgeführt, bei denen der minimale Wert C der Vorsprungshöhe der Rippe 5c über 4,0 mm betrug, da die Rippen 5c nicht wie entworfen geformt wurden.
  • (2) Lebensdauertest
  • Jede Probe wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei der Ausführungsform 1 evaluiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
  • (3) Vibrationsbeständigkeitstest
  • Jede Probe wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei der Ausführungsform 1 evaluiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]
    Probe Anzahl an positiven Elektroden Anzahl an negativen Elektroden Maximaler Wert B (mm) Minimaler Wert C (mm) Ergebnisse des Lebensdauertests Ergebnisse des Vibrationsbeständigkeits-tests (Min.)
    2A 8 8 0,3 2,0 NG > 240
    2B 8 8 0,5 2,0 OK > 240
    2C 8 8 1,0 2,0 GD > 240
    2D 8 8 1,5 2,0 EX > 240
    2E 8 8 2,0 2,0 EX 180
    2F 8 8 2,5 2,0 EX 135
    2G 8 8 2,8 2,0 EX 40
    2H 8 8 1,5 1,3 NG > 240
    2I 8 8 1,5 1,5 OK > 240
    2J 8 8 1,5 1,8 GD > 240
    2K 8 8 1,5 2,0 EX > 240
    2L 8 8 1,5 3,0 EX > 240
    2M 8 8 1,5 4,0 EX > 240
    2N 8 7 0,3 2,0 NG > 240
    2O 8 7 0,5 2,0 OK > 240
    2P 8 7 1,0 2,0 GD > 240
    2Q 8 7 1,5 2,0 EX > 240
    2R 8 7 2,0 2,0 EX 180
    2S 8 7 2,5 2,0 EX 135
    2T 8 7 2,8 2,0 EX 40
    2U 8 7 1,5 1,3 NG > 240
    2V 8 7 1,5 1,5 OK > 240
    2W 8 7 1,5 1,8 GD > 240
    2X 8 7 1,5 2,0 EX > 240
    2Y 8 7 1,5 3,0 EX > 240
    2Z 8 7 1,5 4,0 EX > 240
  • Zunächst wird der maximale Wert B des Spaltes zwischen der äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse in dem Negativelektroden-Anschluss in Betracht gezogen.
  • In Bezug auf die Probe 2A, bei der der Wert B weniger als 0,5 mm betrug, trat bei dem Lebensdauertest ein Riss in dem Verbindungsbereich zwischen der Negativelektroden-Buchse und dem Körper des Deckels auf und die Elektrolytlösung trat aus. Der Grund dafür ist, dass der Spalt nicht groß genug war, um die Ausdehnung des Negativelektroden-Pols zu ermöglichen, die durch Korrosion verursacht wird.
  • Andererseits wurde in Bezug auf die Probe 2G, bei der der Wert B über 2,5 mm betrug, ein gutes Ergebnis in dem Lebensdauertest erhalten, aber die Vibrationsbeständigkeit war gering. Der Grund dafür ist vermutlich, dass sich infolge des Vergrößerns des Spaltes B zwischen dem Negativelektroden-Pol und der Negativelektroden-Buchse der Negativelektroden-Pol erheblich hin und her bewegte, als die Probe zum Vibrieren gebracht wurde.
  • In Bezug auf die Proben 2E, 2F und 2G, die nur für eine Dauer von weniger als 240 Minuten in dem Vibrationsbeständigkeitstest entladen wurden, hat die Oberseite des Negativelektroden-Anschlusses, die der Bereich ist, in dem der Negativelektroden-Pol und die Negativelektroden-Buchse befestigt sind, einen Ermüdungsbruch erfahren und eine Trennung ist aufgetreten. Anhand der oben beschriebenen Ergebnisse kann erkannt werden, dass der maximale Wert B des Spaltes zwischen der äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols 4b und der inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse 5b in dem Negativelektroden-Anschluss 6b 0,5 mm oder mehr und 2,5 mm oder weniger betragen muss.
  • Als Nächstes wird der minimale Wert C der Vorsprungshöhe der Rippe in Betracht gezogen, die in einem unteren Teil der Negativelektroden-Buchse vorgesehen ist.
  • In Bezug auf die Probe 2H, bei der der Wert C weniger als 1,5 mm betrug, trat in dem Lebensdauertest ein Riss in dem Verbindungsbereich zwischen der Negativelektroden-Buchse und dem Körper des Deckels auf und die Elektrolytlösung trat aus. Der Grund dafür ist vermutlich, dass die Vorsprungshöhe der Rippe zu gering war, um einen ausreichenden Kontaktbereich sicherzustellen, um die Rippe und den Körper des Deckels miteinander in festen Kontakt zu bringen. Aus diesem Grund dehnte sich der Negativelektroden-Pol aus, um eine Beanspruchung an die Negativelektroden-Buchse anzulegen, wobei ein Riss erzeugt wurde, durch den die Elektrolytlösung austrat.
  • Wie oben beschrieben wurde, verringert sich andererseits die Produktivität der Negativelektroden-Buchse, wenn der minimale Wert C der Vorsprungshöhe der Rippe über 4,0 mm beträgt. Der Grund dafür ist vermutlich, dass infolge der Rippe mit einer übermäßig großen Höhe die Form der Negativelektroden-Buchse kompliziert wird, was einer auf Blei basierenden Legierung, die während des Gießens zum Schmelzen gebracht wird, erschwert, in eine Form zu fließen. Anhand der oben beschriebenen Ergebnisse kann erkannt werden, dass der minimale Wert C der Höhe der Rippe 5c, die in einem unteren Teil der Negativelektroden-Buchse 5b vorgesehen ist, 1,5 mm oder mehr und 4,0 mm oder weniger betragen muss.
  • Als Nächstes wird der Fall in Betracht gezogen, in dem sich das Verhältnis zwischen der Anzahl X von positiven Elektroden 1a und die Anzahl Y von negativen Elektroden 1b unterscheidet (X = Y oder X > Y). In Bezug auf die Proben 2A bis 2M, bei denen das Verhältnis X = Y erfüllte, und die Proben 2N bis 2Z, bei denen das Verhältnis X > Y erfüllte, gibt es keine Veränderung der Tendenz der Ergebnisse des Lebensdauertests und des Vibrationsbeständigkeitstests. Anhand der oben beschriebenen Ergebnisse kann erkannt werden, dass die Proben, die eine Konfiguration aufweisen, bei der das Verhältnis zwischen der Anzahl X von positiven Elektroden 1a und der Anzahl Y von negativen Elektroden 1b X ≥ Y erfüllt, um eine lange Batterielebensdauer zu erzielen, eine ähnliche Tendenz aufweisen.
  • In Bezug auf eine Probe, die eine Konfiguration aufweist, bei der das Verhältnis zwischen der Anzahl X von positiven Elektroden 1a und der Anzahl Y von negativen Elektroden 1b X < Y erfüllte, erreichte die Spannung in dem Lebensdauertest 5 Sekunden nach dem Beginn der Entladung mit 582 A nach einer Wiederholung des oben beschriebenen Zyklus von 8000 Mal nicht 7,2 V, was bedeutet, dass die Probe eine kurze Batterielebensdauer hatte. Aus diesem Grund wurde der anschließende Evaluationstest nicht durchgeführt.
  • Zwar wurden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben, aber die obige Beschreibung bildet keine Beschränkungen und verschiedene Modifikationen sind natürlich möglich. Wenn der Abstand A zwischen der Oberfläche 7 der Elektrolytlösung und dem untersten Abschnitt der Negativelektroden-Buchse 5b beispielsweise 15 mm oder weniger beträgt, muss nicht erwähnt werden, dass Ergebnisse mit einer ähnlichen Tendenz zu denen der Ausführungsformen 1 und 2 erhalten werden. Alternativ kann der beutelähnliche Separator 1c nach der Ausführungsform 1 mit dem Verhältnis zwischen der Anzahl X von positiven Elektroden 1a und der Anzahl Y von negativen Elektroden 1b nach der Ausführungsform 2 kombiniert werden.
  • Bei der oben aufgeführten Beschreibung enthält der Batteriebehälter 3 eine Vielzahl von Elektrodenplattenanordnungen 1, aber derselbe kann nur eine Elektrodenplattenanordnung 1 enthalten.
  • [Industrielle Anwendbarkeit]
  • Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei einer Blei-Säure-Batterie zum Anlassen einer Kraftmaschine nützlich.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektrodenplattenanordnung
    1a
    Positive Elektrode
    1b
    Negative Elektrode
    1c
    Separator
    2a
    Positivelektroden-Brücke
    2b
    Negativelektroden-Brücke
    3
    Batteriebehälter
    3a
    Zellenkammer
    4a
    Positivelektroden-Pol
    4b
    Negativelektroden-Pol
    5
    Deckel
    5a
    Positivelektroden-Buchse
    5b
    Negativelektroden-Buchse
    5c
    Rippe
    5d
    Erhöhter Abschnitt
    6a
    Positivelektroden-Anschluss
    6b
    Negativelektroden-Anschluss
    7
    Oberfläche der Elektrolytlösung

Claims (5)

  1. Blei-Säure-Batterie, aufweisend: eine Elektrodenplattenanordnung, die eine Vielzahl von positiven Elektroden, eine Vielzahl von negativen Elektroden und eine Vielzahl von Separatoren enthält, die zwischen jeder Elektrode der Vielzahl von positiven Elektroden und jeder Elektrode der Vielzahl von negativen Elektroden angeordnet sind; einen Batteriebehälter, der eine Öffnung aufweist und eine Zellenkammer enthält, die die Elektrodenplattenanordnung unterbringt; eine Positivelektroden-Brücke, die mit der Vielzahl von positiven Elektroden verbunden ist; eine Negativelektroden-Brücke, die mit der Vielzahl von negativen Elektroden verbunden ist; einen Positivelektroden-Pol, der mit der Positivelektroden-Brücke verbunden ist; einen Negativelektroden-Pol, der mit der Negativelektroden-Brücke verbunden ist; einen Deckel, der die Öffnung des Batteriegehäuses verschließt und eine Positivelektroden-Buchse, die die Einführung des Positivelektroden-Pols empfängt, und eine Negativelektroden-Buchse enthält, die die Einführung des Negativelektroden-Pols empfängt; und eine Elektrolytlösung, in die die Elektrodenplattenanordnung getaucht ist, wobei der Positivelektroden-Pol und die Positivelektroden-Buchse zusammen einen Positivelektroden-Anschluss bilden und der Negativelektroden-Pol und die Negativelektroden-Buchse zusammen einen Negativelektroden-Anschluss bilden, eine Rippe in einem unteren Teil der Negativelektroden-Buchse vorgesehen ist, ein maximaler Wert eines Spaltes zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Negativelektroden-Pols und einer inneren Umfangsfläche der Negativelektroden-Buchse in dem Negativelektroden-Anschluss 0,5 mm oder mehr und 2,5 mm oder weniger beträgt, ein minimaler Wert einer Vorsprungshöhe der Rippe 1,5 mm oder mehr und 4,0 mm oder weniger beträgt, und ein Abstand zwischen einer Oberfläche der Elektrolytlösung und einem untersten Abschnitt der Negativelektroden-Buchse 15 mm oder weniger beträgt.
  2. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Separatoren jeweils eine beutelähnliche Form aufweisen bzw. die Vielzahl von negativen Elektroden enthalten.
  3. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl der positiven Elektroden größer als eine Anzahl der negativen Elektroden ist.
  4. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 1, wobei die Blei-Säure-Batterie eine gleiche mehrfache Anzahl der Elektrodenplattenanordnungen, der Positivelektroden-Brücken und der Negativelektroden-Brücken enthält, der Batteriebehälter eine mehrfache Anzahl der Zellenkammern enthält, die jeweils die mehrfache Anzahl der Elektrodenplattenanordnungen enthalten, die mehrfache Anzahl der Elektrodenplattenanordnungen in Reihe geschaltet sind, indem jeweils zwei benachbarte Elektrodenplattenanordnungen der mehrfachen Anzahl von Elektrodenplattenanordnungen über die Positivelektroden-Brücken und die Negativelektroden-Brücken in Reihe geschaltet sind, eine Positivelektroden-Brücke der mehrfachen Anzahl der Positivelektroden-Brücken, die mit keiner Negativelektroden-Brücke der Negativelektroden-Brücken verbunden ist, mit dem Positivelektroden-Pol verbunden ist, und eine Negativelektroden-Brücke der mehrfachen Anzahl der Negativelektroden-Brücken, die mit keiner Positivelektroden-Brücke der Positivelektroden-Brücken verbunden ist, mit dem Negativelektroden-Pol verbunden ist.
  5. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 1, wobei ein anderer Abschnitt des Deckels als ein Abschnitt, an dem der Positivelektroden-Anschluss und der Negativelektroden-Anschluss vorgesehen sind, erhöht ist.
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