JP2001273918A - 円筒型密閉鉛蓄電池の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池寿命の向上した円筒型密閉鉛蓄電池を確
実に製造する方法を提供する。 【解決手段】 連続鋳造装置により連続鋳造される多数
枚の格子基板１の夫々に、正極活物質８を充填して製造
した正極板Ｐの多数枚を製造し、その各正極板Ｐを、リ
テーナーマットセパレータＳを介して負極板Ｎと積層捲
回するに当たり、その格子基板１の外枠２の傾斜面２ａ
と縦横格子桟３，４の傾斜面３ａ，３ａ，４ａ，４ａを
内側に向けて積層捲回して成る捲回極板群Ｗを組み立
て、その各捲回極板群Ｗを円筒容器に収容し、蓋を気密
に施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のエンジン
始動用及び加速時に電池からアシストする放電と減速時
に高率電流で回生充電を行うＨＥＶ用などに用いる円筒
型密閉鉛蓄電池の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の円筒型密閉鉛蓄電池を製造するに
は、先ず、周知の連続鋳造装置を用いて連続鋳造して多
数の格子基板を鋳造する。例えば、図４に示す回転ドラ
ム鋳型Ａ１を具備した連続鋳造装置Ａにより連続的に鋳
造された多数枚の格子基板を用い、その夫々に、正極活
物質を順次充填して正極板を多数枚製造した後、その各
正極板をリテーナーマットセパレータを介して負極板と
積層捲回して成る捲回極板群を多数組み立て、次でその
各捲回極板群を円筒容器内に収容し、所定量の希硫酸電
解液を注入し、通常安全弁を具備した蓋を該円筒容器に
気密に施して製造される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記の連
続鋳造方式により連続的に鋳造された格子基板を用いて
製造した多数の円筒型密閉鉛蓄電池のうち、ある電池は
電池寿命が比較的長いが、ある電池は電池寿命が比較的
短く、電池全体として、電池寿命に大きいバラツキを生
ずる不都合を伴った。本発明者は、このように、ある電
池は電池寿命が短く、また、全体として電池寿命に大き
いバラツキを生ずる原因を追求するべく試験、研究を重
ねた結果、連続鋳造方式により鋳造される格子基板は、
その格子囲枠及び縦，横格子桟の断面形状が台形であ
り、その夫々の側面は、回転ドラム鋳型の成形溝に形成
した抜き勾配に対応する傾斜面に形成されている。かゝ
る格子基板を用いて製造した極板を積層捲回するとき、
その格子基板のかゝる断面形状の向きを考慮しないで、
積層捲回して組み立てた捲回極板群を円筒容器に組み込
んで多数の電池を製造しているから上記の不都合を生ず
ることが判った。本発明は、この知見に基づき、連続鋳
造方式で連続的に鋳造される格子基板を用いて製造した
極板を製造し、これを用いて捲回極板群を組み立て、そ
の捲回極板群を用いて円筒型密閉鉛蓄電池を多数製造し
た場合、上記従来の技術の課題が解消され、その製造さ
れた各電池の電池寿命は長く、而も多数製造された電池
は全て長寿命であり、而もその製造された全ての電池の
電池寿命のバラツキは減少せしめることができる製造法
を開発することができた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】回転ドラム鋳型を具備し
た連続鋳造装置により連続的に鋳造された格子基板を用
いて正極板を多数枚製造した後、その各正極板をリテー
ナーマットセパレータを介し負極板と積層捲回し捲回極
板群の多数個を組み立てるに当たり、各正極板を、その
格子基板の断面台形の格子囲枠及び格子桟に夫々形成さ
れている回転ドラム鋳型の成形溝に形成した抜き勾配に
対応する傾斜面を内側に向けて積層捲回して成る捲回極
板群のみを組み立て、その各捲回極板群を円筒容器内に
収容し、注液、施蓋密閉して成る円筒型密閉鉛蓄電池の
製造法。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態につき詳述す
る。図４に例示する連続鋳造装置Ａは、周知のように、
回転ドラム鋳型Ａ１とその周面に円弧状の内周面で当接
する冷却シューＡ２と全周面に多数の基板格子の成形用
凹溝を連続的に刻成して成る回転ドラム鋳型Ａ１の外周
面の該成形用溝に注入する幅方向に並んだノズル列Ａ３
とから成り、該回転ドラム鋳型Ａ１を矢示方向に回転す
る一方、ノズル列より格子成形用溝に鉛溶湯を注入し、
シューＡ２を通過せしめることにより、多数枚の格子基
板が連続的に帯状に得られ、ガイドレールＡ４を介して
矢示方向に牽引され、次で各相隣る格子基板の連接部で
切断され多数の格子基板を製造する。このように製造し
た多数枚を用い、活物質を充填し、正極板又は負極板を
多数枚製造する。例えば、正極板を製造する場合は、各
格子基板に正極活物質を充填し、次で加圧して厚さの一
定にした正極板を多数枚製造する。

【０００６】該回転ドラム鋳型Ａ１の周面に刻成した格
子基板の外枠成形用のコ字状凹溝及び縦，横格子成形用
コ字状凹溝は、図示しないが、周知のように、連続鋳造
される格子基板が容易に離型できるように抜き勾配を有
するものに刻成されている。従って、これから離型した
各格子基板は、図１に示すように、その囲枠２の内周側
面２ａ及び縦，横格子桟３，４の各両側面３ａ，３ａ及
び４ａ，４ａは、抜き勾配に対応する傾斜面となってお
り、その囲枠２及び縦，横格子桟３，４の断面形状は台
形となっている。換言すれば、その囲枠２の内側面２ａ
及び縦格子桟３及び横格子桟４は、その各厚さ方向の一
端面から他端面にかけてその幅寸法が漸次増大し、その
一端端面の幅寸法と他端面の幅寸法が異なる台形状に得
られ、従って、その囲枠２、縦，横格子桟３，４で囲繞
形成される各活物質充填用の孔５は、その傾斜面２ａ，
３ａ，４ａで囲繞された厚さ方向に一端面から他端面に
至るに従い漸次径の異なる台形状に得られる。

【０００７】この場合、該格子基板１は、囲枠の成形用
凹溝の深さを内枠の縦横格子桟成形凹溝より僅かに深い
溝に刻成された回転ドラム鋳型により鋳造することが一
般であり、かくして、該格子基板１は、図１に示すよう
に、その一方の面は、断面台形の縦，横格子桟３，４，
…の広幅側の端面と断面台形の囲枠２の広幅側の端面と
が同一平面上に位置する平坦面６に形成され、その他方
の面は、該縦，横格子桟３，４，…より高さの高い囲枠
２によりその台形の多数の活物質充填孔５，５，…の大
径側の開口の外側に活物質充填用凹面７を有する凹面に
形成され、その凹面７側からの活物質を円滑且つ良好に
充填できるようにしたものに形成される。

【０００８】このように連続的に鋳造される多数の鋳造
格子基板に正極活物質を等しく充填、加圧して厚さを整
えた後、その各相隣る連接枠部で横断切断して所定の長
さと幅寸法の捲回用正極板を多数製造し、その各正極板
を用い、リテーナーマットと介し捲回用負極板と共に、
巻芯を用いて積層捲回して捲回極板群を多数組み立て、
その各捲回極板群を各円筒容器内に収容し、所定量の電
解液を注入し、安全弁を具備した又はしない蓋をヒート
シールやかしめなどにより気密に施して密閉鉛蓄電池を
多数製造するが、従来は、正極板を積層捲回し極板群を
組み立てる場合に、正極板製造に用いた上記の格子基板
の囲枠及び縦横格子桟の断面形状が台形状で指向性があ
ることに無関心であったため、その傾斜面２ａ，３ａ，
４ａを内側に向けて、ある場合には、その傾斜面２ａ，
３ａ，４ａを外側に向けて積層捲回し、正極板の格子基
板の配向方向がまちまちの捲回極板群を製造していた。

【０００９】本発明は、各格子基板１に常法により正極
活物質８を充填塗布し、整圧して成る正極板を多数製造
し、この各正極板をリテーナーマットセパレータを介し
負極板を積層捲回するに当たり、図２に示すように、必
ずその格子基板１の囲枠２の傾斜面２ａ及び縦格子桟３
の両側の傾斜面３ａ，３ａ及び横格子桟４の両側の傾斜
面４ａ，４ａを内側に向けた配向状態でリテーナーマッ
トセパレータＳを介して負極板Ｎと積層捲回して捲回極
板群Ｗを組み立てる。このように組み立てた捲回極板群
を円筒容器に組み込んで作製した円筒型鉛蓄電池は、充
放電を繰り返し使用していると、その各活物質充填孔５
に充填された正極活物質８の膨張に対し、その各囲枠２
の内向きの傾斜面２ａ及び対向する各一対の縦，横格子
桟３，３，４，４の囲繞する内向きの傾斜面３ａ，３
ａ，４ａ，４ａにより正極活物質の膨張に対してこれを
抑制する方向に作用すると同時に各該活物質充填孔５
は、その外側に向かい細径となっているので、膨張する
正極活物質は活物質充填孔５内に良好に維持されると共
に該格子基板１のこれら四周の囲繞傾斜面に圧着されて
良好な密着性を維持されるので、電池寿命の比較的大き
い電池をもたらし、而も、このようにして製造した多数
の電池の寿命のバラツキは小さくなり、良好な電池のみ
が得られる。

【００１０】これに対し、正極板Ｐを積層捲回するに当
たり、図３に示すように、その格子基板１の囲枠２の傾
斜面２ａ及び縦格子桟３の両側の傾斜面３ａ，３ａ及び
横格子桟４の両側の傾斜面４ａ，４ａが外側に向いた配
向状態で負極板Ｎと積層捲回して捲回極板群Ｗ′を組み
立てたものを用い製造した円筒型鉛蓄電池は、充放電を
繰り返し使用していると、その各活物質充填孔５に充填
された正極活物質８の膨張に対し、その各囲枠２の傾斜
面２ａ及び対向する各一対の縦，横格子桟３，３，４，
４の囲繞する傾斜面３ａ，３ａ，４ａ，４ａは全て外側
に向いているので、膨張する活物質に対し抑制する効果
は全くないばかりでなく、各該活物質充填孔５は、その
外側に向かい拡大しているので、膨張する活物質は活物
質充填孔５内から外方へ膨出し、該格子基板１のこれら
傾斜面との密着性が低下するので、電池寿命の比較的小
さい電池をもたらし、このように製造された多数の電池
の寿命のバラツキが大きくなる。

【００１１】発明者のこのような知見より、本発明は、
正極板Ｐを積層捲回するとき、必ず図２に示すように、
その格子基板１の外枠２の傾斜面２ａ及び縦，横格子桟
３，４の傾斜面３ａ，３ａ，４ａ，４ａを内側に向けた
配向状態で、即ち、外枠２の太い端面及び縦，横格子桟
３，４の太い側の端面を外側に向けた配向状態で、積層
捲回して捲回極板群Ｗを組み立て、その各捲回極板群Ｗ
を常法に従って各円筒金属容器に収容し、所定量の各硫
酸電解液を注入し、該捲回極板群に含浸させ、該円筒金
属容器の上端周縁に安全弁を設けた金属蓋をかしめなど
でシールして夫々の円筒型密閉鉛蓄電池を製造した。こ
のようにして製造した全ての電池を充放電サイクル試験
を行ったところ、全て電池寿命が長く而も充放電サイク
ル数にバラツキが殆どなかった。これに対し、図３に示
す各捲回して捲回極板群Ｗ′を用い、以下常法に従い上
記と同様にして各円筒型密閉鉛蓄電池を製造し、その全
ての電池につき、同様に充放電サイクル試験を行ったと
ころ、全ての電池寿命は短く、而も夫々の電池の充放電
サイクル数に大きいバラツキが認められた。

【００１２】図２及び図３の捲回極板群Ｗ，Ｗ′を組み
立てるに当たり、正極板Ｐに積層する負極板Ｎの格子基
板としては、上記の連続鋳造装置を用いて連続鋳造した
図１に示す格子基板１を用いたもので、その各格子基板
１に負極活物質９を充填して負極板Ｎを多数製造し、こ
れをリテーナーマットセパレータＳを介して正極板Ｐと
積層捲回するときは、正極活物質と異なり膨張しないの
で、その格子基板１の配向はいずれの方向でもよいが、
図２に示すように、その外枠格子２の傾斜面２ａと縦，
横格子桟３，４の各両側の傾斜面３ａ，３ａ及び４ａ，
４ａは内側に向いた配向状態で積層捲回することが好ま
しい。図３に示すものは、その反対にその格子基板１
は、外枠格子２の傾斜面２ａと縦，横格子桟３，４の各
両側の傾斜面３ａ，３ａ及び４ａ，４ａは外側に向けた
配向状態で積層捲回したものである。尚、図２及び図３
において、１０は充填紙を示す。該充填紙１０は、該格
子基板１に活物質を充填するに当たり、予め、その凹面
側７を上向きにし、下向きとなったその平坦面側６に添
着してその各活物質充填孔５，５，…の下端開口面を閉
塞した状態とし、これによりその上方の凹面側７よりそ
の円滑活良好な活物質の充填作業を行うことができる。

【００１３】次に、更に具体的な実施例を比較例と共に
詳述する。 実施例 連続鋳造装置によりＰｂ−１．０ｗｔ．％Ｓｎの鉛合金
組成から成る厚さ０．８ｍｍ、長さ１４０ｍｍ、幅１１
０ｍｍを有する図１に示す捲回用格子基板を多数枚作製
した。一方、ＰｂＯ７０％の鉛粉、鉛丹、硫酸、水及び
ＰＶＡを混練して密度３．６ｇ／ｃｃのペーストを作製
し、更に、該ペーストに有機短繊維０．０４ｗｔ．％を
添加、混練したものをペースト状正極活物質とする一
方、前記のペーストにリグニン０．４ｗｔ．％、アセチ
レンブラック０．２ｗｔ．％、硫酸バリウム２ｗｔ．
％、有機短繊維０．０４ｗｔ．％を添加、混練したもの
をペースト状負極活物質として調製し、該正極活物質を
前記の各格子基板にその凹面７側を上向きにし、下向き
となったその平坦面側６に厚さ０．２ｍｍのリテーナー
マットから成る吸液性の充填紙を添着した状態で凹面側
７から充填塗布し、次で加圧ローラーを通して厚さ約
０．９ｍｍの厚さに整厚して正極板の多数枚を製造し
た。また、前記のペースト状負極活物質を、前記の各格
子基板に、正極板の製造と同様にして、厚さ０．２ｍｍ
のリテーナーマットから成る充填紙を添着し、その凹面
側７から充填塗布し、加圧ローラーを通して厚さ約０．
９ｍｍの厚さに整厚して負極板の多数枚を製造した。次
に、上記のこれら正極板と負極板を用い、その正，負極
板間に厚さ０．８ｍｍのリテーナーマットセパレータＳ
を介在し積層捲回するに当たり、図２に示すように、正
極板Ｐと負極板Ｎの夫々の格子基板１がその傾斜面２
ａ，３ａ，４ａを内側に向けて、換言すれば、その台形
の囲枠２及び縦，横格子桟３，４の幅の広い端面を外側
に向けて配向した状態で積層捲回して本発明の捲回極板
群Ｗを多数組み立てた。

【００１４】また、比較のため、上記のこれら正極板Ｐ
と負極板Ｎを用い、その正，負極板間に厚さ１．０ｍｍ
のリテーナーマットセパレータＳを介在し積層捲回する
に当たり、図３に示すように、正極板Ｐと負極板Ｎの夫
々の格子基板１がその傾斜面２ａ，３ａ，４ａを外側に
向けて、換言すれば、その台形の囲枠２及び縦，横格子
桟３，４の幅の広い端面を外側に向けて配向した状態で
積層捲回して比較用の捲回極板群Ｗ′を多数組み立て
た。次に、このように組み立てた各本発明の捲回極板群
Ｗと各比較用の各捲回極板群Ｗ′につき、夫々合成樹脂
製の円筒容器に入れ、硫酸ナトリウムを含む比重約１．
２４の希硫酸を注液し、１．４Ａで途中放電を入れ、理
論容量の１８０％で充電した。充電後、補液して比重を
１．３０に調整し、所定液量にした後、集電部と端子部
を溶接し、ゴム弁を設けた蓋を付け、端子部と蓋及び蓋
と容器をエポキシ樹脂でシールして２Ｖ、４Ａｈの本発
明の円筒型鉛蓄電池と比較用の円筒型鉛蓄電池を夫々１
０個づつ製造した。

【００１５】次に、このようにして製造した各本発明の
電池と比較用電池につき、試験は０．２５Ｃ（１Ａ）で
２．４時間放電し、２Ａ（０．５Ｃ）／２．４５Ｖ／
０．２Ａの条件で５．６時間２段定電流充電を行い、１
サイクル／８時間で充放電を行った。そして５０サイク
ル毎に容量を確認し、初期容量の８０％に低下した時を
寿命とした。その結果、本発明の寿命までの充放電サイ
クル数は、最短のものは３０１回、最長のものは３５６
回、１０個の電池の平均の充放電サイクル数は３３０回
であった。これに対し、比較用電池の充放電サイクル数
は、最短のものは２２４回、最長のものは２８５回、１
０個の電池の平均の充放電サイクル数は２５５回であっ
た。このように、本発明の捲回極板群を具備した電池は
全て、比較用電池の全てに比し、電池寿命は優れてい
た。

【００１６】

【発明の効果】このように本発明によるときは、連続鋳
造方式により鋳造された格子基板を用いて正極板の多数
枚を製造し、その各正極板をリテーナーマットセパレー
タを介して負極板と積層捲回するに当たり、その格子基
板の囲枠の傾斜面と縦，横格子の傾斜面が内側を向くよ
うにして積層捲回して捲回極板群を組み立て、このよう
に組み立てた捲回極板群のみを用いて円筒型密閉鉛蓄電
池を製造するようにしたので、常に、電池寿命が大きく
且つバラツキのない多数の電池を確実に製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 連続鋳造装置により鋳造された格子基板の横
断面図。

【図２】 本発明の捲回極板群の一部の横断面図。

【図３】 比較用の捲回極板群の一部の横断面図。

【図４】 連続鋳造装置の１例の斜視図。

【符号の説明】

１ 連続鋳造格子基板 ２ 囲枠 ２ａ 傾斜面 ３ 縦格子桟 ３ａ 傾斜面 ４ 横格子桟 ４ａ 傾斜面 ５ 活物質充填
孔 ６ 格子基板の平坦面側 ７ 格子基板の
凹面側 ８ 正極活物質 ９ 負極活物質 Ｓ リテーナーマットセパレータ Ｐ 正極板 Ｎ 負極板 Ｗ 本発明の捲
回極板群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転ドラム鋳型を具備した連続鋳造装置
   により連続的に鋳造された格子基板を用いて正極板を多
   数枚製造した後、その各正極板をリテーナーマットセパ
   レータを介し負極板と積層捲回し捲回極板群の多数個を
   組み立てるに当たり、各正極板を、その格子基板の断面
   台形の格子囲枠及び格子桟に夫々形成されている回転ド
   ラム鋳型の成形溝に形成した抜き勾配に対応する傾斜面
   を内側に向けて積層捲回して成る捲回極板群のみを組み
   立て、その各捲回極板群を円筒容器内に収容し、注液、
   施蓋密閉して成る円筒型密閉鉛蓄電池の製造法。