JP4457451B2 - 自動車用鉛蓄電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄電池、特に自動車用鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液式の自動車用鉛蓄電池は充電時に酸水素ガスを電池外に放出する。そしてこのガスが周囲で発生したスパークから引火した火が電池内に導入されることを防止するために一般的に防爆フィルタが装着されている。
【０００３】
この防爆フィルタとしてはアルミナが広く使用されている。その理由としてはアルミナは耐酸性，耐熱特性等の諸物性に優れているからである。
【０００４】
しかしながらアルミナは原材料が高価であり、また製造上に１０００℃を超える高温で１０〜２０時間程度の長時間の焼結を要するため生産性が極めて悪いと云う問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような安価で生産性に優れるとともに安定した防爆性能を有する防爆フィルタを備えた自動車用鉛蓄電池を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の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、ポリプロピレンを主体とし、かつ径が３００μｍ〜６００μｍの範囲内にある熱可塑性樹脂の粒子を焼結した焼結体からなり、かつ通気する気体流量を５リットル／分とした時の圧力損失値が１．９ｋＰａ〜６．０ｋＰａの範囲にある多孔性の防爆フィルタを備えたことを特徴とする自動車用鉛蓄電池を示すものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に説明する。まず、ポリプロピレン樹脂を用いる。ポリプロピレン樹脂は安価で高い耐酸性を有している。このポリプロピレン樹脂の粉末に分級操作を行い、このポリプロピレン樹脂粉末の径を３００μｍ〜６００μｍに分級する。このポリプロピレン樹脂の粉末に潤滑剤を添加して、混合し、この混合樹脂を金型に供給し、加振させて充填を行う。その後１９０℃〜２５０℃で１５分〜２５分焼結し、金型温度がおおよそ３０℃以下になるまで冷却を施し離型する。前記粒子径の範囲のポリプロピレン樹脂粉末を用いることにより、φ６ｍｍの開口部を有する多孔性フィルタが通気する気体流量を５リットル／分とした時の圧力損失は１．９ｋＰａ〜６．０ｋＰａの範囲となり、バラツキの少ない安定した多孔性フィルタを短時間に生産することができる。上記の圧力損失値が６．０ｋＰａ以上の場合、充電時に発生するガスが迅速に電池外に放出されず、特に自動車用電池のように高温雰囲気下で使用される場合には電槽の膨れ等の異常が発生する場合がある。また、圧力損失値が１．９ｋＰａ以下の場合には電池周囲で発生したスパークが電池内の酸水素ガスに引火する可能性がある。本発明の構成によれば、このような電池の膨れや電池内への引火といった異常を安定して抑制することが可能となる。また、従来のアルミナ焼結体の焼結時間が１０〜２０時間要していたのが本発明例では１５分〜２５分に大幅に短縮することができ、また、焼結温度についても従来の１０００℃を超える温度から２００℃前後の比較的低温を選択することができ、生産性を大幅に高めて価格低下を図ることができる。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）
ポリプロピレン樹脂粉末径と通気性との関係を確認した。ポリプロピレン樹脂粉末を分級して特定の粒子径範囲を有するポリプロピレン樹脂粉末を得た。これらのポリプロピレン樹脂粉末を用いて発明の実施の形態で記載した製造法により防爆フィルタを作製した。これらの防爆フィルタと用いたポリプロピレン樹脂粉末の径との関係を表１に示した。
【０００９】
【表１】

【００１０】
尚、防爆フィルタの形状は直径６ｍｍ，厚み４ｍｍの円柱状とした。これらの防爆フィルタに５リットル／分の気体流量を流した時の防爆フィルタの上流側の圧力を圧力損失として測定した。その結果を図１に示す。図１に示した結果から樹脂粉末の径が６００μｍを超える防爆フィルタＦでは圧力損失の最大値が極端に大きくなり、最小値も低下した。また、３００μｍ以下の防爆フィルタＡ，Ｂであると最大値が若干大きくなる傾向が認められた。一方本発明例である３００μｍ〜５００μｍの防爆フィルタＣ，Ｄでは安定した圧力損失が得られた。圧力損失が６．０ｋＰａ以上の防爆フィルタを鉛蓄電池用として用いた場合、防爆フィルタの目詰まりが発生して、電池内で発生するガスを排出できず、電池の内圧が上昇し、電池の電槽が変形する場合があるので適当ではない。一方、圧力損失が１．９ｋＰａ以下になると電池外部で発生するスパークが電池内に引火して防爆性能を発揮できなくなることから、樹脂粉末の径は少なくとも６００μｍ以下の範囲にする必要がある。
【００１１】
次にこれらの表１に示した防爆フィルタを組み込んだ液口栓を装着した自動車用鉛蓄電池（５５Ｄ２３形電池１２Ｖ４８Ａｈ）を作製し、９０℃雰囲気中で連続過充電試験を行った。尚、充電条件は１３．８Ｖ定電圧を連続して４週間行い、電解液への補水は１週間毎に行った。この連続過充電試験を行った後、電池から防爆フィルタを取り出し、通気時の圧力損失を前回と同様の方法で測定した。その結果を図２に示す。図２に示した結果から樹脂粉末の径が６００μｍ以上の場合、すなわち防爆フィルタＦの場合には圧力損失値はさらに増大していた。また、樹脂粉末の径が３００μｍ以下のもの、すなわち防爆フィルタＡ，Ｂでは極端な圧力損失値の増大が認められた。これらの防爆フィルタの状態を観察したところ、いずれも防爆フィルタに電解液が付着するとともに、過充電により極板から脱落した活物質粉が同じく過充電によって発生するガスと、それに伴う電解液ミストにより吹き上げられ防爆フィルタ内面に付着していることが認められた。これらの付着物により圧力損失が６．０ｋＰａを超えて、さらに極端に増大したと考えられる。また、これらの防爆フィルタを用いた電池の電槽には膨れの発生が見られた。またこれらの防爆フィルタＡ〜Ｆを用いた連続過充電試験終了後の電池について再度充電を行い、防爆フィルタ近傍に電気スパークを発生させたところ最小圧力損失値が１．９ｋＰａ以下となる防爆フィルタＥ，Ｆについて電池内への引火が見られた。その他の防爆フィルタＡ，Ｂ，ＣおよびＤについては引火は発生しなかった。
【００１２】
（実施例２）
次に表２に示したような粒子の径範囲を有するポリプロピレン樹脂粉末を実施例１に示した条件と同様の条件で樹脂製の防爆フィルタＧ，Ｈ，Ｉを作製した。
【００１３】
【表２】

【００１４】
表２に示した防爆フィルタに関して実施例１と同様に圧力損失を測定した。圧力損失は防爆フィルタ成形後の初期状態と、実施例１と同様に９０℃中で１３．８Ｖ定電圧で４週間連続して過充電を行った状態で測定した。これらの結果を図３に示す。図３に示した結果から本発明例の防爆フィルタＨでは連続過充電試験の前後で適切な圧力損失値を安定して与えていることがわかる。この連続過充電試験後の防爆フィルタＨに通電して、防爆フィルタ近傍で電気スパークを発生させても電池内部への引火は見られなかった。比較例の防爆フィルタＩに関しては連続過充電前後で圧力損失値の最大値は極端に増加した。圧力損失値の最小値は連続過充電前後でほとんど変わらず、本発明例の最小圧力損失値に比較しても低いものであった。連続過充電後の防爆フィルタＩについて、最小圧力損失値を示した防爆フィルタに関して電池に通電し、防爆フィルタ近傍に電気スパークを発生させたところ、電池内部への引火が認められた。一方、最大圧力損失値を示した防爆フィルタが装着された電池セルは電槽外壁に膨れが認められた。比較例Ｇについては連続過充電後に圧力損失の最大値が極端に増大した。この比較例Ｇを用いた電池について電槽外壁に膨れが認められた。この比較例Ｇについて本発明例Ｈおよび比較例Ｉと同様に防爆フィルタを近傍に電気スパークを発生させたところ、電池内部への引火は認められなかった。
【００１５】
実施例１および２での結果から鉛蓄電池用の防爆フィルタとしてのポリプロピレン樹脂粒子の径は３００μｍ〜６００μｍの領域である必要があることが確認できた。このような領域にあればバラツキの少ない安定した圧力損失値が得られるとともに、鉛蓄電池を長期間使用した場合にも目詰まり等の発生を抑制し、信頼性に優れた鉛蓄電池を提供することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば安定した圧力損失を有し目詰まりすることなく防爆性能を確保した防爆フィルタを備えた信頼性の高い鉛蓄電池を、安価に生産性良く提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 防爆フィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの圧力損失を示す図
【図２】 連続過充電試験後の防爆フィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの圧力損失を示す図
【図３】 連続過充電試験前後の防爆フィルタＧ，Ｈ，Ｉの圧力損失を示す図

Claims (1)

1. ポリプロピレンを主体とし、かつ径が３００μｍ〜６００μｍの範囲内にある熱可塑性樹脂の粒子を焼結した焼結体からなり、かつ通気する気体流量を５リットル／分とした時の圧力損失値が１．９ｋＰａ〜６．０ｋＰａの範囲にある多孔性の防爆フィルタを備えたことを特徴とする自動車用鉛蓄電池。

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