JP2009026463A

JP2009026463A - モノブロック式鉛蓄電池用の極板群の製造方法

Info

Publication number: JP2009026463A
Application number: JP2007185181A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Takeuchi; 久喜竹内; Yuichiro Mishiro; 祐一朗三代; Yoichi Nomura; 洋一野村; Nobunaga Tsujii; 伸長辻井
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】大電流で放電がされても、抵抗発熱によって、渡り部極柱1の抵抗溶接部6の温度上昇が起こりにくいモノブロック式鉛蓄電池用の極板群11の製造方法を提供する。
【解決手段】抵抗溶接部6と底面部8と側面部9とを有している渡り部極柱1を用いる。この渡り部極柱1と、櫛歯16に挟みこまれている電極板の耳部5の周囲に、バーナ17を用いて足し鉛18を溶解、落下させ、耳部5と渡り部極柱1の底面部8とを交互に加熱しながら移動させて溶接する。バーナ17を用いて足し鉛18を溶解する際には、金属性の遮蔽板19を用いて、バーナ17からの熱を遮るようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、モノブロック式鉛蓄電池用の極板群の製造方法に関するものである。

モノブロック式鉛蓄電池は、複数個の極板群が直列に接続されている構造をしており、通常、１２Ｖ又は２４Ｖの高い電圧を得ることができるという特徴を有するために、自動車用バッテリをはじめとして、電気自動車用、直流電源装置用、ポータブル機器用などにおいて幅広く採用されている。

これらのモノブロック式鉛蓄電池には、直流電源装置やポータブル機器などの用途として、略直方体形状をした電槽13を用い、上面の蓋12の一方の端部に正極端子14と負極端子15とを有する構造のものがある（例えば、図２（ａ）においては、正極端子14と負極端子15とが、上面の蓋12の右側部分に配置されている。）。すなわち、電槽13内において、Ｕ字形状に戻るように極板群11が配置され、それぞれが電気的に直列に接続されている（図２（ｃ））。

このように正極端子14と負極端子15とを、蓋12の一方の端部に配置することによって、それぞれの端子を近接させて配置することができる。したがって、直流電源装置などのように、キュービクルの中に、多数個のモノブロック式鉛蓄電池を設置して使用をする場合には、手前側に正極端子14と負極端子15が来るように設置して、配線や保守・点検などの作業を容易化することができる。

これらの構造のモノブロック式鉛蓄電池は、以下の手段で製造されている（図２）。電槽13として、例えば、内部が隔壁4で仕切られた６個の空間を有するものを用い、それぞれの隔壁4には、図２（ｂ）において図示されているように、あらかじめパンチングによって５個の貫通孔10を形成しておく。

次に、渡り部極柱１、中間部極柱2、ストラップ3などが溶接されている極板群11を、隔壁4で仕切られた６個の空間に挿入する。そして、複数個の極板群11の渡り部極柱１や中間部極柱2を、抵抗溶接によって電気的に直列接続をし、蓋12を付けて密封して製造をするものである。なお、図２に示す構造のモノブロック式鉛蓄電池の極板群11は、直線的な方向に抵抗溶接をする中間部極柱2と、Ｕ字形状に方向転換をして接続をする渡り部極柱1の部分で抵抗溶接がされている（図２（ｃ））。

ここで、従来の渡り部極柱1を有する極板群11は、図３に示されるようにして製造されていた。すなわち、正極板と負極板とをセパレータを介して積層し、それらの電極板の耳部5を一対の櫛歯16に挟みこみ、置鉛として抵抗溶接部6と底面部8とを有する渡り部極柱1を設置する。この状態で、溶接装置として、バーナ17を用いて足し鉛18を溶解させ、溶解させた鉛を耳部5や渡り部極柱1周辺の溶接部分に落下させて凝固させた後、離型して、ストラップ3を有する極板群11を製造するものである。

なお、鉛蓄電池の極板群11の製造方法としては、上述したように、溶接装置としてバーナ17で足し鉛18を溶解させて溶接する方法以外にも、特殊な形状をした鉛部品を置鉛として使用して溶接をする方法や、プラズマ溶接装置等を用いて加熱して溶接をする方法などの検討がされている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−３４７１８３号公報

しかしながら、上述したように、従来の形状の渡り部極柱1を有する極板群11を使用したモノブロック式鉛蓄電池は、例えば、３．５ＣＡ程度の大電流で放電がされると、その際の抵抗発熱によって、渡り部極柱1の抵抗溶接部6の温度が、１６０℃付近まで上昇する。その結果、抵抗溶接部6と接触している貫通孔10の周囲の熱可塑性樹脂製の隔壁4の部分が加熱されて、損傷を受けるという問題点があった。そして、詳細な温度計測によって、抵抗発熱による温度上昇は、直線的な方向に抵抗溶接がされている中間部極柱2の抵抗溶接部6よりも、Ｕ字形状に戻るように抵抗溶接がされている渡り部極柱1の抵抗溶接部6で特に著しいことが明らかになった。

なお、貫通孔10の周囲の樹脂製の隔壁4が加熱されて損傷を受けると、モノブロック式鉛蓄電池の内部が気密不良となったり、電解液の這い上がりによって渡り部極柱1の抵抗溶接部6で腐食が発生したり、さらには、抵抗溶接部6で破断するという問題点が認められている。

本発明の目的は、上述した課題を解決するものであり、大電流で放電がされた場合でも、その際の抵抗発熱によって、渡り部極柱1の抵抗溶接部6の温度上昇が起こりにくいモノブロック式鉛蓄電池の極板群11の製造方法を提供することである。

上記した課題を解決するために、本発明では、渡り部極柱1の形状に改良を加えるとともに、耳部との溶接方法を改良していることを特徴とするものである。

すなわち、請求項１の発明は、櫛歯16に挟みこまれている電極板の耳部5に、渡り部極柱1を溶接して製造するモノブロック式鉛蓄電池用の極板群の製造方法において、前記渡り部極柱1は、抵抗溶接部6と底面部8と側面部9とで構成されており、溶接装置を用いて足し鉛18を加熱、溶解、落下させ、前記溶接装置を移動させながら前記耳部5付近と前記渡り部極柱1の底面部8付近とを交互に加熱して溶接することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記足し鉛18を溶解する際に、遮蔽板19を用いて、前記溶接装置からの熱を遮りながら溶接することを特徴とするものである。

本発明の効果として、大電流で放電がされても、その際の抵抗発熱によって、渡り部極柱1の抵抗溶接部6の温度上昇が起こりにくいモノブロック式鉛蓄電池用の極板群11の製造方法を提供することができる。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。

１．極板群の製造方法
本発明に係わるモノブロック式鉛蓄電池では、渡り部を構成する一対の極板群11において、渡り部極柱1の形状に改良を加えたものである。すなわち、図１（ａ）に示されるように、本発明に係わる渡り部極柱1は、従来からの抵抗溶接部6と底面部8とに加えて、垂直方向を向いている側面部9とで構成されていることを特徴とするものである。

次に、従来と同様の手法で、正極板と負極板とをセパレータを介して積層し、それらの電極板の耳部5を櫛歯16に挟みこむ。そして、置鉛として、抵抗溶接部6、底面部8及び側面部9で構成されている本発明に係わる渡り部極柱1を隣接させて設置する（図１（ａ））。

この状態で、溶接装置、例えば、バーナ17を用いて、櫛歯16の部分の耳部5と渡り部極柱1をあらかじめ軽く加熱をしておく。そして、バーナ17で足し鉛18を加熱、溶解させ、溶解させた鉛を、耳部5と渡り部極柱1の周辺の溶接部分に落下させて、耳部5と渡り部極柱1とを溶接する。なお、バーナ17は、移動させながら、耳部5付近と渡り部極柱1の底面部8付近とを交互に加熱して溶接するようにした。また、溶接時にカーボン製の掻き混ぜ棒を用いて、溶解した鉛を掻き混ぜながら行うと、表面がきれいなストラップ3を製造することができる。

ここで、足し鉛18を溶解する際に、渡り部極柱1の側面部9が加熱されて溶解しないように、金属板、例えば、銅製の遮蔽板19を用いて、バーナ17からの熱を遮るようにした（図１（ｂ））。したがって、溶接時において、バーナ17による熱で、渡り部極柱1の側面部9が加熱されて溶解することもない。

その後、凝固、離型して、ストラップ3を有する渡り部を構成する極板群11を製造した（図１（ｃ））。なお、隔壁4を介して、対向する位置に配置される渡り部を構成する極板群11についても同様の手法で製造した。

なお、渡り部極柱1以外の中間部極柱2については、従来から使用されている手法で溶接して極板群11を製造した。また、上述したように、溶接装置としてバーナ17で足し鉛18を加熱・溶解させて溶接する方法以外にも、プラズマ溶接装置等を用いて加熱して溶接することもできる。

２．モノブロック式鉛蓄電池の製造・放電試験
上述した極板群を用いて、１２Ｖ−１６７Ａｈ（ただし、１０時間率放電容量。）のモノブロック式鉛蓄電池を製造した。このモノブロック式鉛蓄電池は、正極端子14と負極端子15とが、蓋12の右側部分に配置されている構造のものである（図２）。

樹脂製の電槽13として、内部が隔壁4で仕切られた６個の空間を有するものを用い、それぞれの隔壁4には、図２（ｂ）において図示されているように、あらかじめパンチングによって、抵抗溶接の際に用いられる５個の貫通孔10を形成しておく。

次に、渡り部極柱１、中間部極柱2、ストラップ3などが溶接されている６個の極板群11を、それぞれ隔壁4で仕切られたそれぞれの空間に挿入する。そして、対向する極板群11の渡り部極柱１、中間部極柱2等を、抵抗溶接によって電気的に直列接続をし、蓋12を付けて密封してモノブロック式鉛蓄電池を製造した。なお、製造したモノブロック式鉛蓄電池の内部の極板群11は、直線的な方向に抵抗溶接をする中間部極柱2と、Ｕ字形状に方向転換をして接続をする渡り部極柱1の部分とで抵抗溶接がされている（図２（ｃ））。

本発明に係わるモノブロック式鉛蓄電池を３．５ＣＡ（５８５Ａ）の大電流で放電したところ、その際の抵抗発熱によって、渡り部極柱1の抵抗溶接部6の温度が、最高温度でも約１００℃であり、隔壁4の損傷温度の設計値である１２０℃以下にすることができる（図４（ａ））。

したがって、貫通孔10の周囲の樹脂製の隔壁4の部分が損傷を受けることもなく、モノブロック式鉛蓄電池の内部が気密不良となったり、電解液の這い上がりによって抵抗溶接部6で破断するという問題もない。

一方、図３に示されているように、従来から使用されている渡り部極柱1を用いているモノブロック式鉛蓄電池では、渡り部極柱1の抵抗溶接部6の温度が、最高温度で１６０℃に達した（図４（ｂ））。

この理由として、本発明に係わる渡り部極柱1は、図５（ａ）に示されるように、底面部8に加えて、垂直方向を向く側面部9を有するために導電性に優れている。したがって、抵抗溶接部6の抵抗溶接位置21付近で電流20が集中することもなく、大電流放電時における抵抗発熱を抑えることができるためと考えられる。

一方、従来の渡り部極柱1は、図５（ｂ）に示されるように、底面部8しか有さないために、抵抗溶接部6の抵抗溶接位置21付近で電流20が集中し、大電流放電時における抵抗発熱が抑えられないためと考えられる。

本発明は、モノブロック式鉛蓄電池の極板群の製造方法に用いることができる。

本発明品に係わる極板群の製造方法の概略図である。モノブロック式鉛蓄電池の概略図である。従来の極板群の製造方法の概略図である。抵抗溶接部の温度変化の概略図である。放電時の電流の概略図である。

符号の説明

１：渡り部極柱、２：中間部極柱、３：ストラップ、４：隔壁、５：耳部、
６：抵抗溶接部、８：底面部、９：側面部、１０：貫通孔、１１：極板群、１２：蓋、
１３：電槽、１４：正極端子、１５：負極端子、１６：櫛歯、１７：バーナ、
１８：足し鉛、１９：遮蔽板、２０：電流、２１：抵抗溶接位置

Claims

櫛歯16に挟みこまれている電極板の耳部5に、渡り部極柱1を溶接して製造するモノブロック式鉛蓄電池用の極板群の製造方法において、
前記渡り部極柱1は、抵抗溶接部6と底面部8と側面部9とで構成されており、溶接装置を用いて足し鉛18を加熱、溶解、落下させ、前記溶接装置を移動させながら前記耳部5付近と前記渡り部極柱1の底面部8付近とを交互に加熱して溶接することを特徴とするモノブロック式鉛蓄電池用の極板群の製造方法。
前記足し鉛18を溶解する際に、遮蔽板19を用いて、前記溶接装置からの熱を遮りながら溶接することを特徴とする請求項１記載のモノブロック式鉛蓄電池用の極板群の製造方法。