JP4581168B2

JP4581168B2 - 蓄電池

Info

Publication number: JP4581168B2
Application number: JP2000011431A
Authority: JP
Inventors: 誠二安齋; 圭石牧
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: JP2001202943A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特に自動車用蓄電池の防爆機能構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用蓄電池に使用されている防爆構成としては、多くの技術が紹介されている。その中で多孔性を有するフィルタ材を防爆フィルタとして液口栓本体内部に装着する方法が主に採用されており、特開昭５４−５０８４１号公報等に開示されている。液口栓本体へのフィルタ装着方法や形状等に関しては種々の方法が考案、実用化されているが、いずれもフィルタの材質はアルミナ粒子体を焼結したセラミック製であった。このようなアルミナを焼結したセラミックを用いて多孔体を製造する場合には１０００℃を越える極めて高い温度下で長時間の焼結を必要とすることや、後工程にてセラミック焼結体の表面に撥水性オイルをコーティングする等の撥水処理を施すことが重要不可欠である等の理由により製造コスト面で極めて不利であった。このような製造コスト面での不利に加えて、特に電解液に希硫酸を使用している鉛畜電池においては使用期間に経過とともに撥水剤の機能が低下する欠点があった。特に自動車用鉛畜電池においては、例えば７５℃程度の比較的高温で数年間にわたって使用されるため、蓄電池の使用期間にわたってフィルタの撥水性を良好な状態に維持することは極めて困難であり、ある程度使用期間が過ぎると撥水性は極度に低下してフィルタに目詰まりが発生する等の不具合が見られることがあった。このような不具合を解決するために撥水性を有する合成樹脂で多孔体を作製することが行われてきている。しかしながら合成樹脂で作製した多孔体は安定した通気度を得ることが困難であり、防爆性能も非常にばらつきの大きいものであった。このため、特定範囲の粒子径を有する合成樹脂粉体を分離して用いることが考えられるが、このような分離により原料の歩留まりが低下して結果としてコストは低下しないと言う問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記したように蓄電池寿命末期まで撥水機能を有する合成樹脂材で構成されるとともに、安定した防爆性能を有する防爆フィルタを備えた蓄電池を安価に提供することを目的とする。
【０００４】
【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記載に係る発明は防爆用の多孔性フィルタをガス排気経路途中に備えた蓄電池において、前記多孔性フィルタはポリプロピレン樹脂粉体の焼結体からなり、前記ポリプロピレン樹脂粉体は３００μｍ以下の径を有する粒子を２０質量％以下含み、さらに６００μｍ以上の粒子径を有する粒子の割合を５質量％を上限として含有し、残部は３００μｍ以上６００μｍ以下の径を有する粒子である。
【０００５】
また、本発明の請求項２記載に係る発明は請求項１に記載の蓄電池において、多孔性フィルタに単位通過面積当たり０．１７７リットル／分・ｍｍ ² （開口径φ６ｍｍ、すなわち２８．２７ｍｍ ² の場合で５リットル／分）で気体を通過させた時の圧力損失を１．９ｋＰａ以上とした。
【０００８】
【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。
【０００９】
熱可塑性合成樹脂よりなるフィルタ部品の生産過程は、従来主に使用されてきたアルミナよりなるフィルタ部品と殆ど同等であるが、原材料調達や焼結温度、焼結時間等に効率的な改善を図っている。まず原材料については従来原石を粉砕しアルミナ成分を分離、一定サイズの粒子体を選定し、さらにいくつかの結合材を混合させるものであった。本発明での蓄電池に用いるフィルタは主に工業成型用品としての汎用のポリプロピレンホモポリマー（以下ＰＰ樹脂と云う）を分級して６００μｍ以上と３００μｍ以下の粒子径を有するＰＰ樹脂粉体を分離する。残った３００μｍから６００μｍの粒子径を有するＰＰ樹脂粉体に少なくとも６００μｍ以上の粒子径のＰＰ樹脂粉体を５質量％以下の割り合いで混合する。その後、粒子径３００μｍ以下のＰＰ樹脂粉体を粉体全重量の２０質量％以下になるように配合する。また、６００μｍ以上の粒子径の樹脂粉体質量百分率ｘと３００μｍ以下の粒子径の樹脂粉体質量百分率ｙとの比率（ｙ／ｘ）を１．５以上に確保するように混合して原料粉体を得る。ここまでの製造工程で２段階の分級操作を行っているが、例えばｙの値があらかじめ確認されていればこのｙ値に応じたｘ値を確保するだけの６００μｍ以上の粒子径を有するＰＰ樹脂を混合すればよい。次にこのＰＰ樹脂原料粉体を本発明例ではおおよそ２００℃程度の低温、かつ３０分以下の短時間で焼結工程を行う。この焼結工程において従来のアルミナを用いた工程では１０００℃を超える高温炉にて１０時間以上焼結させるため、バッチ式生産を行っていたものに対して本発明によるものでは低温、短時間で焼結工程が完了できるので容易に連続生産することができる。このようにして得たフィルタの通気性のばらつきは非常に少なく、安定した防爆性能を有している。また、従来は鉛蓄電池室内側からの電解液である硫酸成分の這い上がり等に伴う硫酸の付着での各種不具合を防止する目的で、焼結後撥水性オイルを防爆フィルタにコーティングしていたが、樹脂自身の撥水特性により撥水性オイルによる後処理が不要となる。また、広範囲の粒子径のＰＰ樹脂粉体を利用することができるので、原料の歩留まりの低下をより一層抑制することができる。この防爆フィルタを電池セルから外部への排気経路途中に設けることにより本発明の蓄電池を構成することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。まず、汎用のポリプロピレン樹脂粉体Ａを用意した。このポリプロピレン樹脂粉体Ａを粒子径３００μｍと６００μｍで分級操作した。その結果、ポリプロピレン樹脂粉体Ａに含まれる粒子径３００μｍ以下の粉体（以下粉体αと云う）はポリプロピレン樹脂粉体Ａ質量の２０質量％であった。同じく粒子径３００μｍから６００μｍの粉体（以下粉体βと云う）は７０質量％、粒子径６００μｍ以上の粉体（以下粉体γと云う）は１０質量％であった。これらの各粒子径を有する粉体α、β、γを様々の比率で混合し、原料粉体を作製した。これらの原料粉体を成形型に充填し２００℃中で２０分間加熱して焼結させて表１に示す蓄電池用の防爆フィルタを作製した。
【００１１】
【表１】

【００１２】
表１に示した防爆フィルタＡ〜Ｉそれぞれ１００個づつ作製し、防爆フィルタの通気性を測定した。実験的には防爆フィルタの片面に加圧チャンバーを装着し、他の片面は開放された状態とし、加圧チャンバー内の内圧を上昇させていき、加圧チャンバーからの防爆フィルタを通過する空気流量が防爆フィルタ開口面積当たり０．１７７リットル／分・ｍｍ²の流量となった時点での加圧チャンバー内の内圧を圧力損失として測定し、この圧力損失値を通気性の指標とした。この圧力損失値の測定結果を表２に示す。なお、フィルタの開口サイズはφ６（２８．２７４ｍｍ²）としたので実際の空気流量は５リットル／分・ｍｍ²である。なお、フィルタの厚みは４．０ｍｍとした。
【００１３】
【表２】

【００１４】
次に防爆性能と圧力損失値との関係を確認するために表２で示した各圧力損失値別にフィルタを選別し、このフィルタを組み込んだ液栓を用いて５５Ｄ２３型電池（１２Ｖ４８Ａｈ）を作製した。これらの電池を完全充電状態とした後、３０Ａの定電流で充電し、充電開始後３０秒目の時点で液栓近傍に電気スパークを発生させた。その結果、圧力損失値が１．８ｋＰａ以下で電気スパークが電槽内の酸素・水素ガスに引火した。よって圧力損失値は１．９以上に確保する必要があることが判り、防爆フィルタＡ、Ｂ、ＥおよびＦは防爆フィルタとして機能しないことが確認できた。次にこれらの電池を９０℃中で１３．８Ｖの定電圧過充電を４週間行った時の電槽の状態を確認した。その結果、圧力損失値が初期の状態で６．５ｋＰａ以上のものについて防爆フィルタに見詰まりが発生し、その結果電槽内圧が上昇し、電槽の膨れが発生していた。これらの結果から防爆フィルタＣ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｉについて圧力損失値の最小値が１．９ｋＰａ以上で、かつ最大値が６．５ｋＰａ未満という条件を満たすことが確認できた。
【００１５】
また、防爆フィルタＢ、ＣおよびＩの比較から粉体γを含有しない場合には粉体αの含有量を２０質量％以下とする必要があることが判る。粉体γの粒子を添加する場合には少なくともその含有量を５質量％以下に確保する必要があり、粉体αの含有量ｙを少なくとも粉体γの含有量ｘの１．５倍以上に混合することが好ましいことが判る。なぜならばｙ／ｘ＝１．０とした防爆フィルタＨについても適当な圧力損失値を示したが、最低圧力損失値が１．９ｋＰａと防爆性能を有する最低値であったため、より安全を確保するにはｙ／ｘ≧１．５の構成とすることが好ましい。特に粉体γを含有してこのような条件を満たす防爆フィルタＤおよびＧは、粒子径を３００μｍ以上６００μｍ以下に限定した防爆フィルタＨよりもはるかに圧力損失値のばらつきが少なく好ましいことが確認できた。また、防爆フィルタＤ、ＧおよびＨは従来選別して除去せざるを得なかった大きな粒子径もしくは小さな粒子径を有効に利用できるので、原材料の歩留まり向上のために特に好ましいことが判る。
【００１６】
【発明の効果】
前記したように、本発明の構成によれば防爆性能や耐目詰まり性を十分に確保した上で生産性の高い防爆フィルタを装着した蓄電池を安価に提供できることから、工業上、極めて有用である。

Claims

防爆用の多孔性フィルタをガス排気経路途中に備えた蓄電池において、前記多孔性フィルタはポリプロピレン樹脂粉体の焼結体からなり、前記ポリプロピレン樹脂粉体は３００μｍ以下の径を有する粒子を２０質量％以下含むとともに、６００μｍ以上の径を有する粒子を５質量％を上限として含有し、残部は３００μｍ以上６００μｍ以下の径を有する粒子であることを特徴とする蓄電池。
多孔性フィルタに単位開口面積当たり０．１７７リットル／分・ｍｍ ² で気体を通過させた時の圧力損失を１．９ｋＰａ以上としたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。