JPH09219187A

JPH09219187A - 密閉形蓄電池

Info

Publication number: JPH09219187A
Application number: JP8022650A
Authority: JP
Inventors: Muneyoshi Noda; 宗良野田; Yasuhiko Uchida; 安彦内田; Yukihiro Onoda; 幸弘小野田; Hiroshi Sugiyama; 寛杉山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】セル毎の特性のバラツキが少なく、かついず
れのセルの正極端子と負極端子を選択してもすべてのセ
ルを放電することが可能な密閉形蓄電池を提供すること
を目的とする。【解決手段】複数のセルが一方向に連なった少なくと
も２つのセル列を隣接して、かつ平行に設けたモノブロ
ック電槽、前記電槽の開口部を封口した電槽蓋、前記各
々のセル列における隣接するセル同士を並列に接続した
セル列内接続部材、異なるセル列における隣接するセル
同士を並列に接続したセル列間接続部材、並びに、各々
のセルに対応して電槽蓋上に設けられた正極端子および
負極端子を具備する密閉形蓄電池。セル列における隣接
するセルは、それらの気相部分を連通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉形蓄電池に関
するものである。さらに詳しくは、本発明は、多数の電
池を組み合わせて長期間用いられる据置蓄電池、殊に鉛
蓄電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電話交換機やコンピュータなどの
バックアップ電源、ビル非常照明用電源あるいは受配電
設備、変電所電源などには、密閉形の据置鉛蓄電池が用
いられている。これらの電源には、高電圧、大容量が要
求されるところから、個々の蓄電池についても高電圧、
大容量であることが望ましい。しかし、極板の大きさを
大きくすると、集電効率が悪くなるとともに、使用中の
極板のたわみも大きくなる。また長期間使用される蓄電
池においては、極板群を構成する極板の積層数を増やす
と、電池寿命、および性能に大きく影響する極板群圧を
一定に維持できるような機械的強度を有する電槽を製作
することが難しい。

【０００３】そこで、従来のこの種の用途には、図８に
示すような鉛蓄電池が実用されている。この鉛蓄電池
は、２つのセルを連ねたセル列を２列平行に配列したモ
ノブロック電槽を用いたものである。すなわち、モノブ
ロック電槽６０は、セル６１ａ、６１ｂを有するセル列
６１と、セル６２ａ、６２ｂを有するセル列６２とを平
行に配列した構成を有している。そして、このモノブロ
ック電槽は、１枚の電槽蓋により封口されている。各セ
ルは、電槽および電槽蓋に設けた隔壁により仕切られて
いるとともに、電槽蓋上面には各々正極端子と負極端子
を有する。また、一方のセル列６１におけるセル６１ａ
と６１ｂとは、電槽蓋上面に設けた凹部の充填剤中に埋
設された接続バー６３により負極端子が相互に接続され
ている。この電池を電源装置として使用するには、各々
の電池においては、異なるセル列の隣接するセル同士を
並列に接続するとともに、これらの電池同士は相互に直
列に接続する。こうして複数の電池を直列接続して組電
池を構成し、この組電池の複数を直列および／または並
列に接続することにより、高電圧、大容量の電源装置を
構成するのである。

【０００４】上記のような電池においては、各セル６１
ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂは独立しているから、使用
中にセル間の特性、特に容量のバラツキが発生すると、
容量の小さい特定セルに過剰な負荷がかかる。そのた
め、その特定セルの寿命がさらに短くなるという不都合
があった。また、１つの電池の４セルをすべて放電に関
与させるためには特定の端子を選ばなければならず、電
池を多数接続する場合、端子選択を誤らないよう注意が
必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に鑑
み、セル毎の特性のバラツキが少なく、かついずれのセ
ルの正極端子と負極端子を選択してもすべてのセルを放
電することが可能な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】本発明の密閉形蓄電池
は、複数のセルが一方向に連なった少なくとも２つのセ
ル列を隣接して、かつ平行に設けたモノブロック電槽、
前記電槽の開口部を封口した電槽蓋、前記各々のセル列
における隣接するセル同士を並列に接続したセル列内接
続部材、異なるセル列における隣接するセル同士を並列
に接続したセル列間接続部材、並びに、各々のセルに対
応して電槽蓋上に設けられた正極端子および負極端子を
具備する。

【０００７】また、本発明の密閉形鉛蓄電池は、（イ）
隔壁によって仕切られた複数のセル室が一方向に連なっ
た少なくとも２つのセル列を隣接して、かつ平行に設け
たモノブロック電槽、（ロ）前記電槽の各セル室を仕切
る隔壁に対応した隔壁を有するとともに、同じセル列内
のセルを仕切る隔壁には開口を設け、電槽の開口部を封
口した電槽蓋、（ハ）前記セル列におけるセルの連なる
方向に複数の正極板および負極板がセパレータを介して
積層され、各セル室に収容された極板群、（ニ）各極板
群の上部に電槽の開口部より上方に突出して設けられ、
それぞれ正極板同士および負極板同士を接続した正極お
よび負極の棚部、（ホ）前記各々のセル列における隣接
するセルの同極性の棚部同士を前記隔壁の開口を通して
接続したセル列内接続部材、（ヘ）各々のセルに対応し
てそれぞれ前記正極の棚部および負極の棚部に接続さ
れ、電槽蓋上に突出して設けられた正極端子および負極
端子、並びに、（ト）異なるセル列における隣接するセ
ル同士を電槽蓋上において並列に接続したセル列間接続
部材、を具備する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を説明する。図１に示す密閉形蓄電池は、２個のセル
１ａ、１ｂが一方向に連なったセル列１と、同じくセル
２ａ、２ｂが連なったセル列２とを互いに隣接して、か
つ平行に設けたモノブロック電槽８を有する。この電槽
８の開口部は電槽蓋により封口されているが、図には電
槽蓋は示していない。各々のセル列における隣接するセ
ル同士はセル列内接続部材４ａ、４ｂ、および５ａ、５
ｂによって並列に接続されている。また、異なるセル列
における隣接するセル同士は、セル列間接続部材７ａお
よび７ｂによって並列に接続されている。そして、各々
のセルに対応して電槽蓋上には、正極端子および負極端
子を具備する。

【０００９】このように構成された蓄電池は、どのセル
の正極端子と負極端子をとっても、セル１ａと１ｂを並
列接続したセル列１と、セル２ａと２ｂを並列接続した
セル列２とを並列に接続した電池として機能する。すな
わち、鉛蓄電池では、電圧２Ｖで、１セルの４倍の容量
を有する。このように、正極端子と負極端子は、いずれ
のセルにおいても同等であるから、多数の電池を並列お
よび／または直列に接続して、高電圧、大容量の電源装
置を構成する際、接続の自由度が大きくなり便利であ
る。また、この構成によると、どのセルをも均等に放電
に関与させることができる。

【００１０】上記の例では、２セルのセル列を２つ並列
に配列した構成を示した。図２には、２セルのセル列を
３つ並列に配列した構成の電池を示す。この電池は、セ
ル列１、２に、セル３ａおよび３ｂを有するセル列３を
並列に配列したものである。セル列３のセル３ａと３ｂ
とは、セル列内接続部材６ａおよび６ｂにより並列に接
続されている。また、異なるセル列における隣接するセ
ル同士は並列に接続されている。すなわち、セル１ａ、
２ａおよび３ａは、セル列間接続部材７ａによって並列
に接続され、セル１ｂ、２ｂおよび３ｂは、セル列間接
続部材７ｂによって並列に接続されている。

【００１１】同様に、図３には、３セルのセル列を２つ
並列に配列した構成を示す。この電池は、セル１ａ、１
ｂおよび１ｃを有するセル列１と、セル２ａ、２ｂおよ
び２ｃを有するセル列２を並列に配列したものである。
そして、同じセル列の隣接するセルは、セル列内接続部
材４ａと４ｂまたは５ａと５ｂにより並列に接続され、
異なるセル列における隣接するセル同士は、セル列間接
続部材７ａ、７ｂ、または７ｃにより並列に接続されて
いる。この他３セルのセル列を３つ並列に配列する構成
など、複数セルのセル列を複数並列に配列することがで
きる。しかしながら、セル数が増加すると、いくつかの
セルにかこまれた中央のセルなどは、他のセルと放熱の
条件が異なるため、充放電を重ねるに従い温度差が生じ
る。このためセル毎の性能に差が生じることになる。最
も好ましいのは、図１のような４セルの構成である。

【００１２】図４は、図１に示すような４セル構成の電
池を３個直列に接続した例の電気的結線図を示す。それ
ぞれ電槽８を有する電池において、異なるセル列の隣接
するセル同士は、先に説明したとおり、負極端子同士ま
たは正極端子同士がセル列間接続部材７ａまたは７ｂで
接続することにより並列に接続されている。この例で
は、さらにそれらの部分をも外部接続部材により接続す
るとともに、負極端子同士がセル列間接続部材７ａで接
続されている場合はさらに正極端子同士を、また正極端
子同士がセル列間接続部材７ｂで接続されている場合は
さらに負極端子同士をそれぞれ外部接続部材で接続して
いる。こうすることにより、接続部のＩＲドロップを抑
えている。この電池３個を直列接続した電池装置は、負
極端子９ａおよび正極端子９ｂから電力を供給する。

【００１３】本発明によると、セル列内接続部材とセル
列間接続部材とを用いるので、両者が交錯しないよう
に、一方の接続部材、好ましくはセル列内接続部材を電
槽蓋の内側に配し、他方の接続部材、すなわちセル列間
接続部材を電槽蓋上に配する構成をとるのがよい。この
場合、電槽蓋上に凹部を設け、この凹部内にセル列間接
続部材を配し、その上に絶縁性の充填剤を充填すること
により、セル列間接続部材が電槽表面に露出しないよう
にするのが好ましい。

【００１４】また、各セル列内における隣接するセル
は、それらの気相部分が連通していることが好ましい。
通常の電池におけるように、各セルの気相部分が独立し
ていると、充電時に発生する酸素ガスの吸収反応はセル
毎に異なることがあり、これによってセル毎の性能に差
が生じ、電池の性能に表れる。各セルの気相部分が連通
していると、酸素ガスの発生および吸収があたかも１つ
のセルにおけるように行われるから、酸素ガスの発生お
よび吸収がセル毎に異なることが電池性能に表れない。
すなわち、セル列内における各セルは均等に働くと同じ
こととなる。各セル列内における隣接するセル同士を仕
切る隔壁は、その底部にセル同士を連通する孔を有する
ことが好ましい。前記のように隣接するセルの気相部分
が連通している構成と相まって、注液時の液面を揃える
ことにより、各セルの電解液量を一定に規制できるの
で、セルの性能を均一にするのに役立つのである。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明を鉛蓄電池に適用した実施例
を説明する。本発明は、鉛蓄電池のみでなく、ニッケル
ーカドミウム蓄電池、ニッケルー水素蓄電池などの密閉
形アルカリ蓄電池にも適用できることはいうまでもな
い。図５は本発明による鉛蓄電池の全体構成を示す斜視
図であり、図６は各セル室に極板群を収容したモノブロ
ック電槽の一部を切り欠いた斜視図である。図７は図６
のVIIーVII’線断面図である。ここに示す電池は、先に
説明した図１の電池の具体構成例を示すものである。

【００１６】ＡＢＳ樹脂からなるモノブロック電槽１０
は、セル室１１ａとセル室１１ｂを一方向に連ねたセル
列１１と、セル室１２ａとセル室１２ｂを一方向に連ね
たセル列１２とを平行に配列している。同じセル列のセ
ル室１１ａとセル室１１ｂ、およびセル室１２ａとセル
室１２ｂとは、隔壁１３によって仕切られている。ま
た、異なるセル列の隣接するセル室１１ａと１２ａ、お
よびセル室１１ｂと１２ｂとは、隔壁１４によって仕切
られている。４個のセル室１１ａ、１１ｂ、１２ａ、お
よび１２ｂには、それぞれ極板群１５ａ、１５ｂ、１６
ａ、および１６ｂが収容されている。

【００１７】これらの極板群は、それぞれのセル列にお
けるセル室の連なる方向と同じ方向に正極板２１と負極
板２２をセパレータ２３を介して積層して構成したもの
で、セル室内においてそれらの積層方向に２０ｋｇ／ｄ
ｍ²の群圧がかかるようにセル室内に挿入されている。
そして、各極板群は、正極板２１の耳部２４と負極板２
２の耳部２５がそれぞれ電槽の開口部より上位に突出
し、それぞれの耳部は棚に接続され、棚には鉛錫合金か
らなる正極端子および負極端子が接続されている。すな
わち、極板群１５ａおよび１５ｂは、それぞれ正極側の
棚１７ａおよび１７ｂ、負極側の棚１８ａおよび１８ｂ
を有する。また、極板群１６ａおよび１６ｂは、それぞ
れ正極側の棚１９ａおよび１９ｂ、負極側の棚２０ａお
よび２０ｂを有する。ここに用いた正極板および負極板
は、鉛ーカルシウムー錫合金からなる鋳造格子に、鉛粉
を主とするペーストを充填し、熟成、乾燥の後、化成処
理を施したものである。また、セパレータにはガラス繊
維製のマットを用いた。

【００１８】そして、それぞれのセル列においては、極
板群同士が並列に接続されている。すなわち、セル室１
１ａ内の極板群１５ａとセル室１１ｂ内の極板群１５ｂ
とは、正極側の棚１７ａと１７ｂがセル列内接続部材３
７により、また負極側の棚１８ａと１８ｂとがセル列内
接続部材３８により、それぞれ隔壁１３の上方において
接続されている。また、セル室１２ａ内の極板群１６ａ
とセル室１２ｂ内の極板群１６ｂとは、正極側の棚１９
ａと１９ｂが鉛または鉛合金からなるセル列内接続部材
３９により、また負極側の棚２０ａと２０ｂとがセル列
内接続部材４０により、それぞれ隔壁１３の上方におい
て接続されている。さらに、それぞれの極板群１５ａ、
１５ｂ、１６ａ、１６ｂは、棚１７ａ、１７ｂ、１９
ａ、１９ｂに正極端子４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ
を有し、棚１８ａ、１８ｂ、２０ａ、２０ｂに負極端子
４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂを有する。

【００１９】正極板２１および負極板２２は、それぞれ
下部に一対の足２６、２６および２７、２７を有する。
また、各セル室の電槽底部には、４組の鞍２８、２９、
３０、および３１を有する。そして、正極板２１の足２
６のうち正極板の耳部２４から遠い方の足は鞍２９上に
のっているが、他方の足は鞍にのっていない。負極板２
２の足２７、２７は鞍２９、３１上にそれぞれのってい
る。また、極板群の上部には、耳部２４と２５の内側
に、合成樹脂の繊維を主体として形成した防沫紙３２が
のせられている。この防沫紙３２は、初充電時に電解液
が飛散するのを防止するものである。

【００２０】一方、電槽の開口部を封じる電槽蓋３３
は、電槽の隔壁１３および１４にそれぞれ対応した隔壁
３４および３５を有する。そして、隔壁３４はセル列内
接続部材を通すために切り欠いた開口３６、３６を有す
る。これらの開口は、同じセル列における隣接するセル
同士の気相部を連通させる役割を併せ持っている。ま
た、電槽蓋は、それぞれのセル室に対応して正極端子お
よび負極端子にそれぞれ接続するためのブッシング、な
らびに安全弁４５を有する。安全弁４５は、ガス発生に
よりセル内部の圧力が上昇した際ガスを大気中に放出す
るとともに、大気中の特に酸素がセル内に流入するのを
防止するためのキャップ状ゴム弁を内部に有する。ま
た、電槽１０の隔壁１３には、同じセル列の隣接するセ
ル室を連通する透孔４６を有する。

【００２１】この電池を組み立てるには、まず上記のよ
うに電槽１０の各セル室に極板群を挿入し、同じセル列
の極板群を並列に接続する。次に、電槽に電槽蓋を被せ
て接着する。電槽１０の開口部には凹溝が設けられ、電
槽蓋３３の開口部には前記凹溝に嵌合する凸部が設けら
れているから、前記凹溝にエポキシ系接着剤を充填した
後、電槽蓋を被せれば、両者はそれらの間に介在する接
着剤により強固に接着される。また、極板群の各端子
は、電槽蓋のブッシング部分に嵌合しているから、鉛錫
合金製端子をそれぞれブッシングに溶接する。

【００２２】次に、異なるセル列の隣接するセル同士を
セル列間接続部材により直列に接続する。すなわち、セ
ル室１１ａの負極端子４２ａとセル室１２ａの負極端子
４４ａとをセル列間接続部材４７ａで接続し、セル室１
１ｂの正極端子４１ｂとセル室１２ｂの正極端子４３ｂ
とをセル列間接続部材４７ｂで接続する。電槽蓋３３の
上面には、これらのセル列間接続部材４７ａ、４７ｂを
収容する凹部４８ａ、４８ｂが設けてあり、図示しない
が、凹部４８ａ、４８ｂにはエポキシ樹脂などの絶縁性
充填剤を充填し、セル列間接続部材が電槽蓋上に直接露
出しないようにする。また、図５に示すように、正極端
子および負極端子をかこむ凹部にもエポキシ樹脂などの
充填剤を充填し、端子部分と電槽蓋との隙間からの電解
液の漏洩を防止する構成とする。この結果、電槽蓋３３
の上面には各セルに対応した正極端子と負極端子を有
し、かつセル列内接続部材およびセル列間接続部材によ
り４セルが並列に設された電池が構成される。セル列間
接続部材４７ａおよび４７ｂとしては、例えば銅板を鉛
合金で被覆したものを使用する。

【００２３】次いで、安全弁を取り付ける電槽蓋の穴の
部分から各セル室内へ比重１．２６の希硫酸からなる電
解液を注入する。この際、ガラス繊維製のセパレータを
用いているので電解液が極板群に吸収されるのに時間を
要する。しかし、電槽の隔壁１３に透孔４６が設けてあ
り、また電槽蓋の隔壁３４に開口３６が設けてあるか
ら、同じセル列のセル室内への注液量を均等にすること
ができる。注液してから約１時間後に、安全弁を取り付
ける。そして、極板群を０．０５Ｃの電流で１０時間の
初充電をする。次いで、０．１Ｃの電流で放電した後、
０．１Ｃの定電流で１３時間充電することにより、実質
的に遊離の電解液が存在しないように調整して蓄電池が
完成する。

【００２４】以上のように本発明によれば、セル毎の特
性のバラツキが少なく、かついずれのセルの正極端子と
負極端子を選択してもすべてのセルを放電することが可
能な密閉形蓄電池を提供することができる。従って、本
発明の密閉形蓄電池は、多数の電池を並列および／また
は直列に接続して、高電圧、大容量の電源装置を構成す
る際、接続の自由度が大きくなり便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における密閉形蓄電池のセ
ルの配列および電気的接続関係を示す図である。

【図２】本発明の他の実施形態における密閉形蓄電池の
セルの配列および電気的接続関係を示す図である。

【図３】本発明のさらに他の実施形態における密閉形蓄
電池のセルの配列および電気的接続関係を示す図であ
る。

【図４】図１に示す密閉形蓄電池を３個直列接続した電
池装置の電気的接続関係を示す図である。

【図５】本発明による鉛蓄電池の全体構成を示す斜視図
である。

【図６】同電池のモノブロック電槽の一部を切り欠いた
斜視図である。

【図７】図６のVIIーVII’線断面図である。

【図８】従来の密閉形蓄電池のセルの配列および電気的
接続関係を示す図である。

【符号の説明】

１、２、３セル列１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ、３ａ、３ｂセ
ル４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂセル列内接続部
材７ａ、７ｂ、７ｃセル列間接続部材８電槽９ａ、９ｂ端子１０モノブロック電槽１１、１２セル列１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂセル室１３、１４隔壁１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ極板群１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ，１９ａ、１９ｂ、２
０ａ、２０ｂ棚２１正極板２２負極板２３セパレータ２４、２５耳部２６、２７足２８、２９、３０、３１鞍３２防沫板３３電槽蓋３４、３５隔壁３６開口３７、３８、３９、４０セル列内接続部材４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ正極端子４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂ負極端子４５安全弁４６透孔４７ａ、４７ｂセル列間接続部材４８ａ、４８ｂ凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山寛大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のセルが一方向に連なった少なくと
も２つのセル列を隣接して、かつ平行に設けたモノブロ
ック電槽、前記電槽の開口部を封口した電槽蓋、前記各
々のセル列における隣接するセル同士を並列に接続した
セル列内接続部材、異なるセル列における隣接するセル
同士を並列に接続したセル列間接続部材、並びに、各々
のセルに対応して電槽蓋上に設けられた正極端子および
負極端子を具備する密閉形蓄電池。
【請求項２】前記セル列内接続部材が電槽蓋の内側に
配され、前記セル列間接続部材が電槽蓋上に配された請
求項１記載の密閉形蓄電池。
【請求項３】前記セル列間接続部材が、電槽蓋上面に
設けられた凹部内に配され、かつ絶縁性の充填剤により
被覆されている請求項２記載の密閉形蓄電池
【請求項４】前記セル列における隣接するセルは、そ
れらの気相部分が連通している請求項１記載の密閉形蓄
電池。
【請求項５】前記セル列における隣接するセル同士を
仕切る隔壁は、その底部にセル同士を連通する孔を有す
る請求項４記載の密閉形蓄電池。
【請求項６】前記セル列のセル数が２である請求項１
〜５のいずれかに記載の密閉形蓄電池。
【請求項７】隔壁によって仕切られた複数のセル室が
一方向に連なった少なくとも２つのセル列を隣接して、
かつ平行に設けたモノブロック電槽、前記電槽の各セル室を仕切る隔壁に対応した隔壁を有す
るとともに、同じセル列内のセルを仕切る隔壁には開口
を設け、電槽の開口部を封口した電槽蓋、前記セル列におけるセルの連なる方向に複数の正極板お
よび負極板がセパレータを介して積層され、各セル室に
収容された極板群、各極板群の上部に電槽の開口部より上方に突出して設け
られ、それぞれ正極板同士および負極板同士を接続した
正極および負極の棚部、前記各々のセル列における隣接するセルの同極性の棚部
同士を前記隔壁の開口を通して接続したセル列内接続部
材、各々のセルに対応してそれぞれ前記正極の棚部および負
極の棚部に接続され、電槽蓋上に突出して設けられた正
極端子および負極端子、並びに、異なるセル列における隣接するセル同士を電槽蓋上にお
いて並列に接続したセル列間接続部材を具備する密閉形
鉛蓄電池。
【請求項８】前記セル列における隣接するセル同士を
仕切る隔壁は、その底部にセル同士を連通する孔を有す
る請求項７記載の密閉形鉛蓄電池。
【請求項９】前記セル列間接続部材が、電槽蓋上面に
設けられた凹部内に配され、かつ絶縁性の充填剤により
被覆されている請求項７または８記載の密閉形蓄電池
【請求項１０】前記セル列のセル数が２で、セル列が
２列である請求項７、８または９に記載の密閉形鉛蓄電
池。