JP2002110114A

JP2002110114A - 鉛蓄電池

Info

Publication number: JP2002110114A
Application number: JP2000296270A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Abe; 泰也阿部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】鉛ブッシングに鉛極柱が挿通されて両者が溶
接された端子部を有する鉛蓄電池において、鉛極柱と鉛
ブッシングとの接合部の深さを確保するとともに溶接時
の垂れ鉛を抑制する。また特に負極吸収式の鉛蓄電池で
顕著である鉛極柱の腐食によって発生する鉛極柱と鉛ブ
ッシングとの接合部の亀裂の発生を抑制することを目的
とする。【解決手段】鉛極柱３の外周に突起部４を設けて、突
起部４と鉛ブッシング２の内壁とを溶接するとともに、
これら鉛ブッシング２と鉛極柱３とが挿通された状態に
おいて鉛ブッシング２の内壁の突起部４に対応する部分
の内径をＲ、突起部４に対応する部分より上方での鉛ブ
ッシング内径をＲ_U、突起部４に対応する部分より下方
での前記鉛ブッシング内径をＲ_Lとした場合にＲ＞Ｒ_L，
Ｒ＞Ｒ_Uとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池の端子部の
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉛蓄電池、特に非常用電源等に用いる大
型の産業用鉛蓄電池の端子封口部の構造は従来図２に示
すようになっていた。すなわち電槽蓋１０にインサート
成型等で埋め込まれた鉛ブッシング２０に電池極板群と
接続された鉛極柱３０を挿通し、鉛ブッシング２０と鉛
極柱３０とを溶接することが行われていた。

【０００３】通常、鉛ブッシング２０は下方、すなわち
電槽内側方向に向けてその内径が大きくなるようにテー
パー２０ａが設けられているが、鉛極柱３０については
その外径は極柱長さ方向にわたってほぼ同一である。鉛
ブッシング２０と鉛極柱３０との溶接時には鉛極柱３０
の一部５０をバーナー火炎等の熱源で溶融させて、溶融
鉛を鉛極柱３０と鉛ブッシング２０との間に流入させて
冷却凝固させることにより、鉛ブッシング２０と鉛極柱
３０との接合部６０を形成させていた。

【０００４】このような従来の構造では、鉛極柱３０の
外径が鉛ブッシング２０の内径に対して小さすぎると鉛
極柱３０と鉛ブッシング２０との溶接時に発生する溶融
鉛が垂れて電槽内に流れ込んでしまう。このような垂れ
鉛は極板群を構成する正極−負極間を短絡させる。ま
た、溶接にバーナー炎を用いる場合、鉛極柱３０の一部
５０によって、溶接部までバーナー炎が到達し難くな
り、接合部６０の深さＬが浅く溶接不良が発生し易くな
る。

【０００５】また、接合部６０からの溶融鉛の落下を防
止するために接合部６０から下方、すなわち電槽内部方
向では鉛極柱３０と鉛ブッシング２０との隙間を極力少
なくする必要がある。ところが、特に負極の鉛極柱３０
は蓄電池の使用中に表面が腐食し、腐食生成物として硫
酸鉛が生成される。この腐食生成物により鉛極柱３０の
外周部が体積膨張し、鉛ブッシング２０の内壁に鉛ブッ
シング２０の外周方向への応力を発生させる。この応力
は鉛極柱３０と鉛ブッシング２０との接合部６０を引き
剥がすように作用する結果、接合部６０に亀裂が生じ、
この亀裂を通しての電解液の漏れや蓄電池内の気密が損
なわれることによる容量低下という課題が発生する。特
に前記した接合部６０の深さＬが充分に確保されていな
い場合には比較的短期間で接合部６０に亀裂が発生す
る。また、このような腐食発生は鉛ブッシング２０と鉛
極柱３０間の隙間量に大きく影響されることがわかって
きた。具体的にはこの隙間量が１ｍｍ以下の場所で腐食
が顕著に進行し、１ｍｍを超える場所では殆ど進行しな
い。これは隙間の電解液保持度合いにより腐食速度が影
響されるものである。また、この隙間に保持された電解
液中の硫酸濃度によっても影響される。

【０００６】この課題は極板群全体が電解液中に浸漬さ
れた構成の液式の鉛蓄電池では殆ど発生しない。極板群
に電解液を含浸させることにより、充電時に発生する酸
素ガスを負極で吸収する負極吸収式の鉛蓄電池に顕著に
発生する課題である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記したよう
な鉛蓄電池において鉛極柱と鉛ブッシングとの接合部の
深さを確保するとともに、特に負極吸収式の鉛蓄電池で
顕著である鉛極柱の腐食によって発生する鉛極柱と鉛ブ
ッシングとの接合部の亀裂の発生を抑制することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために本発明の請求項１記載に係る発明は、電槽蓋に設
けられた鉛ブッシングとこの鉛ブッシングに挿通した鉛
極柱とが接合された構成を有する鉛蓄電池において、鉛
極柱の外周に突起部を設け、この突起部と鉛ブッシング
の内壁とが接合されている鉛蓄電池を示したものであ
る。本発明の請求項２記載に係る発明は請求項１に記載
の構成を有する鉛蓄電池において、鉛ブッシングと鉛極
柱とが挿通された状態において鉛ブッシングの内壁の突
起部に対応する部分の鉛ブッシング内径をＲ、突起部に
対応する部分より上方での鉛ブッシング内径をＲ_U、こ
の突起部に対応する部分より下方での鉛ブッシング内径
をＲ_Lとした場合にＲ＞Ｒ_L，Ｒ＞Ｒ_Uとするものであ
る。本発明の請求項３記載に係る発明は請求項２に記載
の構成を有する鉛蓄電池において、鉛ブッシングの内壁
の突起部に対応する部分より上方に行くに従い鉛ブッシ
ング内径が大となる第１のテーパー部と、鉛ブッシング
の内壁の突起部に対応する部分より下方に行くに従い鉛
ブッシング内径が大となる第２のテーパー部を設けた鉛
蓄電池を示したものである。本発明の請求項４記載に係
る発明は請求項１，２もしくは３のいずれかに記載する
構成を有する鉛蓄電池において、極板群から遊離する電
解液を殆ど有しないで、電槽内部で発生する酸素ガスを
負極で吸収する構成としたものである。また本発明の請
求項５記載に係る発明は、請求項１，２もしくは３のい
ずれかに記載する構成を有する鉛蓄電池において、電解
液面から極板群が露出することにより、電槽内部で発生
する酸素ガスを負極で吸収する構成としたものである。
本発明の請求項６記載に係る発明は請求項４または５記
載の構成を有する鉛蓄電池において、極板群を構成する
極板の高さ寸法と幅寸法との比率が１．５を超えること
を特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００１０】図１は本発明の鉛蓄電池の端子部の溶接前
の状態を示す図面である。図１において１は電槽蓋、２
は鉛ブッシングを示す。極板群（図示せず）を構成する
極板の耳部を集合溶接したストラップ部（図示せず）に
接続された鉛極柱３が挿通されている。鉛極柱３の外周
には突起部４が設けられている。突起部４は上方、すな
わち電池外側方向に行くに従い極柱径が小さくなるテー
パー部４ａと、下方、すなわち電池内部方向に行くに従
い極柱径が小さくなるテーパー部４ｂを有している。こ
れら２つのテーパー部４ａ，４ｂの間は、ほぼ極柱径が
一定となるように突起部４が形成されている。鉛ブッシ
ング２の内径にはこの突起部４に設けられたテーパー部
４ａの下端を境にして上方に行くに従い内径が大きくな
る第１のテーパー部２ａと、下方に行くに従い内径が大
きくなる第２のテーパー部２ｂが設けられている。鉛極
柱３に突起部４と鉛ブッシング２の内径には第１のテー
パー部２ａと第２のテーパー部２ｂが設けられているこ
とから、この突起部４を境にして上に向かって広がる空
間５と下に開かれた空間６とが形成される。

【００１１】鉛極柱３と鉛ブッシング２との空間５にバ
ーナー火炎をあてることにより空間５に隣接する突起部
４や鉛ブッシング２の内壁を溶融して両者を接合するこ
とで図１（ｂ）に示したような接合部７が形成される。

【００１２】このような手段によれば溶接時のバーナー
炎で接合部７を直接加熱することができるので接合部７
の深さＬを充分に確保することができる。また、空間５
は下方に行くに従い、狭まっているので溶融した鉛の電
池内への流入を抑制できる。

【００１３】また、鉛ブッシング２の内壁に設けられた
第２のテーパー部２ｂにより下に広がった空間６が形成
される。このような空間６が形成されることにより、鉛
極柱３の外周に腐食生成物が堆積しても腐食堆積物が鉛
ブッシング２の内壁に応力を及ぼすことを抑制すること
ができる。また、電池が通常定められていない高温雰囲
気下で使用された場合は特に負極柱での腐食速度は大き
く、腐食生成物の堆積量は増大する。このような場合に
は空間６が腐食生成物で満たされて鉛ブッシング２の内
壁に応力が及ぶが、接合部深さＬが従来のものに比較し
て大きく確保できるので接合部７の亀裂を抑制すること
ができる。

【００１４】ここで鉛ブッシング２に設けた第１のテー
パー部２ａ，第２のテーパー部２ｂは空間５，６を構成
するために設けたのであって、鉛極柱３の外周に突起部
４を設けて、突起部４と鉛ブッシング２の内壁とを溶接
するとともに、これら鉛ブッシング２と鉛極柱３とが挿
通された状態において鉛ブッシングの内壁の突起部４に
対応する部分の内径をＲ、突起部４に対応する部分より
上方での鉛ブッシング２の内径をＲ_U、突起部４に対応
する部分より下方での前記鉛ブッシング２の内径をＲ_L
とした場合にＲ＞Ｒ_L，Ｒ＞Ｒ_Uとすればよい。

【００１５】例えば鉛ブッシング２の内径を段階的に大
きくしてもこの目的は達成できる。しかしながら鉛ブッ
シング２の鋳造性等を考えればテーパー部を設けた方が
より生産性に優れることは言うまでもない。

【００１６】また、上記した構成は電解液量が制限され
た密閉形の鉛蓄電池に適用することが好ましい。極柱に
付着した電解液中の硫酸は極柱を構成する鉛合金と化合
して硫酸鉛を生成する。この反応により極柱に付着した
電解液中の硫酸濃度は低下して中性領域となる。さらに
極柱表面の一部が酸化されている場合には中性領域から
塩基性領域となり、極柱の腐食がさらに加速されるから
である。密閉形鉛蓄電池は液量が制限されて、極柱表面
を這い上がってくる硫酸量しか補給されないため、極柱
表面の液性が中性から塩基性になる頻度が高く、極柱表
面の腐食速度が増大するからである。

【００１７】また、さらに極板形状が縦長形状を有して
いる場合、蓄電池の充放電により電解液は成層化して、
極板群上部の電解液中の硫酸濃度が極端に低下するの
で、前記したような負極性の腐食はより顕著に進むた
め、本発明の構成を採用することが好ましい。

【００１８】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。

【００１９】本発明の構成と比較例の構成について鉛極
柱と鉛ブッシングとを溶接し、垂れ鉛の発生率と溶接深
さＬの測定を行った。

【００２０】本発明例図１（ａ）に示したように鉛極柱３と鉛ブッシング２を
用いて鉛蓄電池の端子部を形成した。鉛極柱３の外径は
３８ｍｍ、突起部４を含む部分での外径は４３ｍｍ、鉛
ブッシング２の内径は突起部４に対応する最も小さい部
分で４３．５ｍｍとしている。突起部４の平坦な部分
（径が一定の部分）の長さは６．５ｍｍ、この平坦な部
分から上下に２０°の角度でテーパー部４ａ，４ｂを形
成している。鉛ブッシング２の第１のテーパー部２ａは
テーパー部４ａと同じ２０°の傾斜とした。また、鉛ブ
ッシング２に設けた第２のテーパー部２ｂは１０°の傾
斜とした。このような鉛ブッシング２と鉛極柱３により
形成される空間５にガスバーナー炎を供給して両者を溶
接した。

【００２１】このような構成によれば接合部直下の鉛極
柱３と鉛ブッシング２との間には２．５ｍｍ以上の隙間
が形成される。

【００２２】比較例図２（ａ）に示したように鉛極柱３０と鉛ブッシング２
０とを溶接して鉛蓄電池の端子部を作製した。鉛極柱３
０の鉛ブッシング２０に挿通された部分の外径は３８ｍ
ｍで一定とした。また鉛ブッシング２０についても図１
（ａ）に示したと同様の第１のテーパー部２０ａと第２
のテーパー部２０ｂを形成している。この鉛ブッシング
２０の最小内径は３８．５ｍｍである。このような比較
例の構成で鉛ブッシング２０と鉛極柱３０との溶接した
後の接合部の直下の間隙は０．０５〜０．５ｍｍとな
る。

【００２３】これらの本発明例と比較例での端子部の接
合深さＬの測定結果（測定個数を１００とする）および
接合部からの垂れ鉛の発生率を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１に示すように、本発明の構成は比較例
の構成に比べて接合深さを大きく、かつばらつきを少な
く構成することができる。これは鉛極柱に設けた突起部
により、ガスバーナー炎が深い接合部に直接供給できる
ので溶接深さＬを大きく形成できた。

【００２６】つぎに前記した本発明例の端子部と比較例
の端子部を負極に備えた鉛蓄電池を作製した。

【００２７】これらの鉛蓄電池は表２に示すように極板
幅を１５０ｍｍと一定とし、極板長さを変更するととも
に、極板群から遊離する電解液が殆どない状態に制限さ
れた負極吸収式と、極板がすべて電解液に浸漬された状
態の液式の鉛蓄電池をそれぞれ構成した。これらの鉛蓄
電池は公称電圧２Ｖ、１０時間率定格容量１００Ａｈで
ある。極板寸法の違い、あるいは液式，負極吸収式とい
った電池構成の違いにより活物質利用率が異なるので、
極板群構成枚数と１枚当たりの活物質充填量を調整し
て、すべての蓄電池が同容量となるように蓄電池を構成
した。

【００２８】

【表２】

【００２９】表２に示した電池について６０℃中での充
放電サイクルを行った。２．３Ｖ定電圧、最大電流４０
Ａで一週間連続充電を行った後、１０Ａ放電（放電終止
電圧１．７５Ｖ）の充放電サイクルを８サイクル行った
後の負極端子部の状態観察を行った。その結果を表３に
示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】表３に示したように本発明の構成によれ
ば、鉛極柱と鉛ブッシング間に腐食堆積物が発生しても
鉛極柱−鉛ブッシング間に間隙が確保されているので腐
食堆積物による接合部のクラックの発生を抑制すること
ができる。また、表３からわかるように鉛極柱と鉛ブッ
シング間の距離を確保すれば腐食の進行自体を抑制でき
るために鉛極柱と鉛ブッシング間の距離を確保したこ
と、さらには接合部の深さもより大きく確保できること
も相まって、接合部のクラックの発生を顕著に抑制する
ことができる。

【００３２】また、電解液量が制限された密閉形の構成
で特に極板の縦横比（高さ／幅比）が１．５以上となる
ような場合に腐食堆積物の量が多い（厚みが厚い）。こ
の腐食堆積物量の変化は極板群上部に付着している電解
液中の硫酸濃度に起因するものであると推測される。特
に縦長構成の場合には極板群上部に対応する電解液中の
硫酸濃度は成層化して低下することにより腐食が促進さ
れたと推測される。

【００３３】したがって前記したような極板の縦横比
（高さ／幅比）が１．５以上となるような形状を有した
密閉形鉛蓄電池に本発明の構成を適用することが最も好
ましい。

【００３４】

【発明の効果】以上、説明してきたように、本発明の構
成によれば、鉛ブッシングに鉛極柱が挿通されて両者が
溶接された端子部を有する鉛蓄電池において、鉛ブッシ
ングと鉛極柱との間での接合部深さを確保できるととも
に、溶接時の垂れ鉛を抑制することができる。また、特
に負極に本発明を適用すれば鉛極柱上で進行する腐食を
抑制するとともに、この腐食による鉛ブッシング−鉛極
柱接合部でのクラックの発生を抑制できるという顕著な
効果を有するので工業上、極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明例の端子溶接部の断面図

【図２】比較例の端子溶接部の断面図

【符号の説明】

１，１０電槽蓋２，２０鉛ブッシング２ａ，２０ａ第１のテーパー部２ｂ，２０ｂ第２のテーパー部３，３０鉛極柱４突起部４ａ，４ｂテーパー部５，６空間７，６０接合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電槽蓋に設けられた鉛ブッシングとこの
鉛ブッシングに挿通した鉛極柱とが接合された鉛蓄電池
であって、前記鉛極柱の外周に突起部を設けて、前記突
起部と前記鉛ブッシングの内壁とを接合したことを特徴
とする鉛蓄電池。
【請求項２】前記鉛ブッシングと前記鉛極柱とが挿通
された状態において前記鉛ブッシングの内壁の前記突起
部に対応する部分の前記鉛ブッシング内径をＲ、前記突
起部に対応する部分より上方での前記鉛ブッシング内径
をＲ_U、前記突起部に対応する部分より下方での前記鉛
ブッシング内径をＲ_Lとした場合にＲ＞Ｒ_L，Ｒ＞Ｒ_Uと
したことを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】前記鉛ブッシングの内壁の前記突起部に
対応する部分より上方に行くに従い前記鉛ブッシング内
径が大となる第１のテーパー部と、前記鉛ブッシングの
内壁の前記突起部に対応する部分より下方に行くに従い
前記鉛ブッシング内径が大となる第２のテーパー部を設
けたことを特徴とする請求項２に記載の鉛蓄電池。
【請求項４】極板群から遊離する電解液を殆ど有しな
いで電槽内部で発生する酸素ガスを負極で吸収する請求
項１，２もしくは３のいずれかに記載の鉛蓄電池。
【請求項５】電解液面から極板群が露出することによ
り、電槽内部で発生する酸素ガスを負極で吸収する請求
項１，２もしくは３のいずれかに記載の鉛蓄電池。
【請求項６】前記極板群を構成する極板の高さ寸法と
幅寸法との比率が１．５を超える請求項４または５に記
載の鉛蓄電池。