特開 2023-96377 鉛蓄電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023096377

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】鉛蓄電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/14 20060101AFI20230630BHJP

   H01M 10/12 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

H01M4/14 R

H01M10/12 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021212088

(22)【出願日】2021-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】322013937

【氏名又は名称】エナジーウィズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100169454

【弁理士】

【氏名又は名称】平野 裕之

(74)【代理人】

【識別番号】100180851

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼口 誠

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓太

(72)【発明者】

【氏名】南山 美音

【テーマコード（参考）】

5H028

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H028AA05

5H028BB07

5H028CC07

5H028CC08

5H028HH01

5H028HH05

5H050AA07

5H050AA15

5H050BA09

5H050CA06

5H050CB15

5H050DA02

5H050DA19

5H050FA07

5H050FA12

5H050FA15

5H050GA07

5H050GA09

5H050GA25

5H050HA04

5H050HA08

5H050HA12

(57)【要約】

【課題】活物質保持部材からなる正極とセパレータとの間の耐短絡性を向上させることができる、鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】鉛蓄電池１００は、複数の筒状部材１２からなる活物質保持部材１１と筒状部材１２に充填される正極材１６とを含んで構成される正極１０と負極２０とがセパレータ３０を介して積層される電極群１１０を備える。活物質保持部材１１を構成する筒状部材１２の中には、帯状の基材１３を螺旋状に巻き回したときに基材１３の長手方向端部１３ｃが溶着されることによって形成されている第一筒状部材１２Ａが含まれている。第一筒状部材１２Ａにおいて溶着された溶着部分７０の少なくとも一部は、基材１３の外表面よりも外側に突出すると共に、基材１３の密度よりも密度が高い突出部７１が形成されている。筒状部材１２の突出部７１は、セパレータ３０が配置されている方向に突出している。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一端部と第二端部との間で第一方向に延在する筒状部材が前記第一方向に直交する第二方向に配列されている活物質保持部材と、前記筒状部材に充填される活物質と、を含んで構成される正極と負極とがセパレータを介して積層される電極群を備える、鉛蓄電池であって、
前記活物質保持部材を構成する前記筒状部材の中には、帯状の基材を前記第一端部から前記第二端部に向かって螺旋状に巻き回したときに前記基材の長手方向端部が溶着されることによって形成されている第一筒状部材、及び、前記基材を一周巻き回したときに前記基材における巻き終わり側端部が溶着されることによって形成されている第二筒状部材、の少なくとも一方が含まれており、
前記第一筒状部材及び前記第二筒状部材において前記溶着された溶着部分の少なくとも一部は、前記基材の外表面よりも外側に突出すると共に、前記基材の密度よりも密度が高い突出部が形成されており、
前記正極を構成する前記活物質保持部材の前記筒状部材の少なくとも一つは、前記第一筒状部材又は前記第二筒状部材であって、前記筒状部材の前記突出部は、前記セパレータが配置されている方向に突出している、鉛蓄電池。

【請求項2】

前記正極を構成する前記筒状部材と前記セパレータとは、前記突出部を介して互いに接触している、請求項１記載の鉛蓄電池。

【請求項3】

前記突出部は、前記基材の外表面からの突出高さが前記基材の厚みの１．０２倍～２．０倍となるように形成されている、請求項１又は２記載の鉛蓄電池。

【請求項4】

前記突出部は、その密度が前記基材の密度の１．４倍～５．０倍となるように形成されている、請求項１～３の何れか一項記載の鉛蓄電池。

【請求項5】

前記第一筒状部材は、前記第一端部から前記第二端部まで螺旋状に延在する前記溶着部分の全てが前記突出部となるように形成されている、請求項１～４の何れか一項記載の鉛蓄電池。

【請求項6】

前記活物質保持部材を構成する複数の前記筒状部材は、全て前記第一筒状部材である、請求項１～５の何れか一項記載の鉛蓄電池。

【請求項7】

前記活物質保持部材の前記第二方向における中心位置から前記第二方向における一端側と他端側とにそれぞれ、少なくとも一つの前記第一筒状部材又は前記第二筒状部材が配置されている、請求項１～６の何れか一項記載の鉛蓄電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一側面は、鉛蓄電池に関する。

【背景技術】

【0002】

鉛蓄電池は、産業用又は民生用の二次電池として広く用いられており、特に、電動車用鉛蓄電池（例えば自動車用鉛蓄電池。いわゆるバッテリ）、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）、防災（非常）無線用電源、電話用電源等のバックアップ用鉛蓄電池の需要が多い。

【0003】

鉛蓄電池では、活物質を保持（収容）可能な筒状部材として、互いに併設された複数の筒状部材を備える活物質保持部材が用いられることがある。例えば、鉛蓄電池は、筒状部材を備える活物質保持部材と、筒状部材内に挿入された芯金（集電体）と、筒状部材及び芯金の間に充填された電極材（活物質を含有する電極材）とを有する電極を備えている（例えば、下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８－２０３５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような鉛蓄電池では、活物質保持部材によって構成される正極と負極とがセパレータを介して積層される電極群が形成されている。電極群において発生する短絡については、様々な対策がほどこされているものの、活物質保持部材からなる正極とセパレータとが接触する部分において発生する短絡を低減したいという要望がある。

【0006】

そこで、本発明の一側面の目的は、活物質保持部材からなる正極とセパレータとの間の耐短絡性を向上させることができる、鉛蓄電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一側面に係る鉛蓄電池は、第一端部と第二端部との間で第一方向に延在する筒状部材が第一方向に直交する第二方向に配列されている活物質保持部材と、筒状部材に充填される活物質と、を含んで構成される正極と負極とがセパレータを介して積層される電極群を備える、鉛蓄電池であって、活物質保持部材を構成する筒状部材の中には、帯状の基材を第一端部から第二端部に向かって螺旋状に巻き回したときに基材の長手方向端部が溶着されることによって形成されている第一筒状部材、及び、基材を一周巻き回したときに基材における巻き終わり側端部が溶着されることによって形成されている第二筒状部材、の少なくとも一方が含まれており、第一筒状部材及び第二筒状部材において溶着された溶着部分の少なくとも一部は、基材の外表面よりも外側に突出すると共に、基材の密度よりも密度が高い突出部が形成されており、正極を構成する活物質保持部材の筒状部材の少なくとも一つは、第一筒状部材又は第二筒状部材であって、筒状部材の突出部は、セパレータが配置されている方向に突出している。

【0008】

この構成の鉛蓄電池では、正極を構成する活物質保持部材の筒状部材の少なくとも一つは、第一筒状部材又は第二筒状部材であって、筒状部材は、突出部を介してセパレータと接触している。これにより、活物質保持部材の筒状部材とセパレータとは、活物質保持部材の筒状部材とセパレータとが接触することがあっても、必ず突出部を介して接触することとなる。すなわち、活物質保持部材の筒状部材とセパレータとが接触することがあっても、筒状部材の外表面とセパレータとが互いに接触することなく、活物質保持部材の筒状部材とセパレータとの間には隙間が形成される。この結果、活物質保持部材からなる正極とセパレータとの間の耐短絡性を向上させることができる。

【0009】

本発明の一側面に係る鉛蓄電池では、正極を構成する筒状部材とセパレータとは、突出部を介して互いに接触していてもよい。この構成では、活物質保持部材の筒状部材は、その外表面がセパレータと接触することなく、筒状部材とセパレータとの間には隙間が形成される。この結果、活物質保持部材からなる正極とセパレータとの間の耐短絡性を向上させることができる。

【0010】

本発明の一側面に係る鉛蓄電池では、突出部は、基材の外表面からの突出高さが基材の厚みの１．０２倍～２．００倍となるように形成されてもよい。この構成では、活物質保持部材からなる正極とセパレータとの間の耐短絡性をより確実に向上させることができる。

【0011】

本発明の一側面に係る鉛蓄電池では、突出部は、その密度が基材の密度の１．４倍～５．０倍となるように形成されてもよい。この構成では、セパレータに接触する部分となる突出部の耐久性を高めることができる。

【0012】

本発明の一側面に係る鉛蓄電池では、第一筒状部材は、第一端部から第二端部まで螺旋状に延在する溶着部分の全てが突出部となるように形成されていてもよい。この構成では、筒状部材が第二方向に配列する活物質保持部材を構成する際に、突出部の形成された方向を意識することなく筒状部材を配列すればよいので生産効率を高めることができる。

【0013】

本発明の一側面に係る鉛蓄電池では、活物質保持部材を構成する複数の筒状部材は、全て第一筒状部材であってもよい。この構成では、活物質保持部材を形成する際に第一筒状部材のみを準備すればよいので、生産性を高めることができる。

【0014】

本発明の一側面に係る鉛蓄電池では、活物質保持部材の第二方向における中心位置から第二方向における一端側と他端側とにそれぞれ、少なくとも一つの第一筒状部材又は第二筒状部材が配置されていてもよい。この構成では、活物質保持部材とセパレータとを突出部を介した状態で電槽内に接触配置するにあたり、活物質保持部材とセパレータとを安定的に配置することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一側面によれば、活物質保持部材からなる正極とセパレータとの間の耐短絡性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、一実施形態に係る鉛蓄電池をＹ軸方向から見た断面図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る鉛蓄電池をＺ軸方向から見た断面図である。

【図3】図３（Ａ）は、一実施形態に係る筒状部材の構成を示す斜視図である。図３（Ｂ）は、変形例に係る筒状部材の構成を示す斜視図である。

【図4】図４（Ａ）は、一実施形態に係る筒状部材の製造方法を説明する正面図である。図４（Ｂ）は、延在方向から見た一実施形態に係る筒状部材の断面図である。

【図5】図５は、一実施形態に係る活物質保持部材を一部拡大して示した正面図である。

【図6】一実施形態に係る積層体の一部を拡大して示した正面図である。

【図7】図７（Ａ）は、変形例２に係る筒状部材の製造方法を説明する正面図である。図７（Ｂ）は、延在方向から見た変形例２に係る筒状部材の断面図である。

【図8】図８（Ａ）は、変形例１に係る活物質保持部材を構成する筒状部材の種類を示す説明図である。図８（Ｂ）は、変形例２に係る活物質保持部材を構成する筒状部材の種類を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して一実施形態に係る鉛蓄電池について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0018】

本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。「Ａ又はＢ」とは、Ａ及びＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。

【0019】

図１～図６を用いて、本実施形態に係る鉛蓄電池１００の一例を説明する。説明の便宜のため、図面には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を付する場合がある。Ｘ軸方向（第三方向）は、正極（電極）１０を構成する筒状部材１２が配列される方向であり、Ｙ軸方向（第二方向）は、セパレータ３０を介して正極１０及び負極２０が交互に配置される方向であり、Ｚ軸方向（第一方向）は、筒状部材１２の延在方向に沿う方向であり、鉛直方向に沿う軸である。

【0020】

図１及び図２に示されるように、一実施形態に係る鉛蓄電池１００は、電極群１１０と、電極群１１０を収容する電槽１２０と、電極群１１０に接続された連結部材１３０ａ，１３０ｂと、連結部材１３０ａ，１３０ｂに接続された極柱１４０ａ，１４０ｂと、電槽１２０の注液口を閉塞する液口栓１５０と、電槽１２０に接続された支持部材１６０と、を備える。

【0021】

電極群１１０は、複数の正極１０と、複数の負極２０と、複数のセパレータ３０と、を備える。正極１０及び負極２０は、セパレータ３０を介してＹ軸方向に交互に配置されている。セパレータ３０間における正極１０の周囲の空間には、電解液４０が充填されている。セパレータ３０の材料としては、正極１０と負極２０との電気的な接続を阻止し、電解液４０を透過させる材料であれば特に限定されない。セパレータ３０の材料の例には、微多孔性ポリエチレン、ガラス繊維及び合成樹脂の混合物等が含まれる。

【0022】

正極１０は、例えば板状の電極である。正極１０は、活物質保持部材１１と、複数の芯金１４と、正極材（活物質）１６と、下部連座５１と、上部連座６１と、連結部１８ａと、耳部１８ｂと、を有する。

【0023】

活物質保持部材１１は、複数の筒状部材１２を含んで構成される。複数の筒状部材１２は、Ｘ軸方向に沿って隣接して一列に並設されている。複数の筒状部材１２は、活物質保持用チューブ（クラッドチューブ）群を構成する。筒状部材１２は、Ｚ軸方向に延びている。複数の筒状部材１２が並設した構造は、互いに別体である筒状部材１２により形成され得る。

【0024】

筒状部材１２は、第一端部１３ａと第二端部１３ｂとの間で一方向（第一方向）に延在すると共に円筒状に形成されている。なお、筒状部材１２は、楕円筒状又は角筒状（例えば、角丸四角筒状）等に形成されていてもよい。筒状部材１２の中心軸としては、筒状部材１２の断面における重心を用いてよい。筒状部材１２は、電池の活物質を保持するための部材であり、筒状部材１２の内部（内部空間）に活物質を保持（収容）することができる。「活物質」には、化成後の活物質及び化成前の活物質の原料の双方が包含される。

【0025】

基材１３は、少なくとも一周巻き回されていればよく、一周を超えて巻き回されていてよく、複数回巻き回しされていてもよい。本実施形態の筒状部材１２は、基材１３が複数回巻き回しされており、図３（Ａ）に示されるように、螺旋状に巻き回しされている。「螺旋状」とは、所定方向に延在する中心軸から所定距離の周囲を周回しながら当該中心軸の延在方向に進行することを意味する。

【0026】

図４に示されるように、筒状部材１２は、例えば、第一端部１３ａ及び第二端部１３ｂにおいて筒状部材１２の軸方向に垂直な端面を有している。当該端面は、帯状の基材１３を螺旋状に巻き回して筒状部材１２を形成した後、筒状部材１２の軸方向に垂直に筒状部材１２の両端部を切断することにより形成してもよい。帯状の基材１３の幅（短手方向のサイズ）は、５ｍｍ～３５ｍｍである。また、筒状部材１２の軸方向に垂直な端面が得られる形状の基材１３を用いることで、両端部を切断することなく上記端面を形成することもできる。

【0027】

帯状の基材１３を螺旋状に巻き回す場合、本実施形態のように基材１３の長手方向に沿った端部１３ｃ（以後、「長手方向端部１３ｃ」と称する。）同士が重なり合うように巻き回すことも可能であるし、基材１３同士が重ならないように（基材１３同士の重なり部が形成されないように）巻き回すこともできる。本実施形態の筒状部材１２は、帯状の基材１３が第二端部１３ｂから第一端部１３ａに向かって内周側の基材１３の一部が外周側の基材１３に被覆される重なり部を有しながら螺旋状に巻き回しされることにより形成されている。重なり部は、０．５ｍｍ～５ｍｍの幅を有しており、１ｍｍ～３ｍｍの幅であることが好ましい。当該重なり部の幅は、基材１３の厚みＴ０（図４（Ｂ）参照）の４倍より小さいと基材１３部分よりも溶着部分である重なり部が破壊されやすくなり、充放電に伴う活物質の膨張収縮に耐えられなくなる可能性が高まるため、重なり部の幅は、基材１３の厚みＴ０の４倍以上であることが好ましい。

【0028】

基材１３の水平方向（筒状部材の配列方向）に対する巻き回し角度θの例は、１０°～９０°である。巻き回し角度θは、Ｙ軸方向から筒状部材１２を見たときの、筒状部材１２のＸ軸方向中心における基材１３の水平方向に対する角度である。巻き回し角度θの角度範囲は、３０°～５０°であることが好ましく、３５°～４５°であることがより好ましい。なお、図４，図５では、筒状部材１２のＸ軸方向の位置によらず基材１３の角度を一律に同じとして略して描いているが、Ｙ軸方向から見たときに、実際にはＸ軸方向における端部ほど角度がきつくなるように見える。

【0029】

筒状部材１２は、帯状の基材１３を第一端部１３ａから第二端部１３ｂに向かって螺旋状に巻き回したときに基材１３の長手方向端部１３ｃが溶着（例えば超音波溶着）されることによって形成されている。このような筒状部材１２において溶着された溶着部分７０の少なくとも一部は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、基材１３の外表面よりも外側に突出すると共に、基材１３の密度よりも密度が高い突出部７１が形成されている。言い換えれば、基材１３に形成されている空隙の量に比べて、突出部７１に形成される空隙の量が少ない。更に言い換えれば、突出部７１における単位体積あたりの樹脂量は、基材１３における単位当たりの樹脂量に比べて多い。本実施形態の筒状部材１２は、第一端部１３ａから第二端部１３ｂまで螺旋状に延在する溶着部分７０の全てが突出部７１となるように形成されている。上述したような図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるような筒状部材１２を、以後「第一筒状部材１２Ａ」と称する。本実施形態の活物質保持部材１１を構成する複数の筒状部材１２は、全てこの第一筒状部材１２Ａである。

【0030】

このように形成される筒状部材１２の突出部７１の突出高さ（突出量）Ｔ、すなわち、基材１３の外表面からの突出高さＴは、例えば、０．０１ｍｍ～０．３ｍｍである。突出部７１の突出高さＴは、基材１３の厚みＴ０の１．０２倍～２．００倍となるように形成されている。また、突出部７１は、その密度が基材１３の密度の１．４倍～５．０倍となるように形成されている。突出部７１は、隣り合う筒状部材１２が対向している方向に沿う方向に突出している。全てが第一筒状部材１２Ａによって構成される活物質保持部材１１から構成される本実施形態の正極１０では、活物質保持部材１１において互いに隣り合う筒状部材１２同士は、突出部７１を介して互いに接触している。図５に示される例では、隣り合う筒状部材１２，１２の突出部７１，７１同士が互いに重なることがなく、隣り合う筒状部材１２，１２同士の間に上述した突出部７１の突出高さＴに一致する隙間Ｇ（Ｇ＝Ｔ）が形成されている。なお、隣り合う筒状部材１２，１２の突出部７１，７１同士が互いに重なり、隣り合う筒状部材１２，１２同士の間に上述した突出部７１の突出高さＴの２倍に一致する隙間Ｇ（Ｇ＝２Ｔ）が形成されてもよい。

【0031】

図２に示されるように、活物質保持部材１１は、Ｙ軸方向においてセパレータ３０，３０に挟まれている。活物質保持部材１１を構成する複数の筒状部材１２は、セパレータ３０に接触された状態で配置されている。電極群１１０が比較的狭い空間を有する電槽１２０に収容されることによって、活物質保持部材１１がセパレータ３０により押圧された状態で挟持されている。

【0032】

図６に示されるように、正極１０を構成する筒状部材１２とセパレータ３０とは、突出部７１を介して互いに接触している。全てが第一筒状部材１２Ａによって構成される活物質保持部材１１は、筒状部材１２とセパレータ３０との間に隙間Ｇ２が形成される。隙間Ｇ２のサイズは、上述した突出部７１の突出高さＴに一致する。なお、外表面に外側に向かって突出部（リブ）が形成されている場合には、突出部７１と当該突出部（リブ）とが接触するように配置されてもよい。

【0033】

筒状部材１２を形成する基材１３は、不織布、織布等を含んで形成されてもよく、例えば不織布を含んで形成される。基材１３は、樹脂材料を含有することができる。樹脂材料の例には、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリアルキレンテレフタレート）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート等が含まれる。基材は、例えばポリエステルを含有することが可能であり、ポリエステルを含有する不織布を含むことができる。

【0034】

基材１３が繊維を含む場合、繊維は配向していてよい。例えば、不織布は、不織布の製造におけるＭＤ方向（機械方向）と、ＭＤ方向と直交するＣＤ方向（幅方向）と、を有してよい。繊維がＭＤ方向に配向しやすいことから、ＭＤ方向はＣＤ方向よりも機械強度が高い傾向がある。そのため、ＣＤ方向における機械強度が高い樹脂シートは、機械強度が相対的に低い方向（ＣＤ方向）においても機械強度が高いシートである。基材１３が不織布を含む場合、繊維配向に起因する機械強度の影響を抑制しやすいため活物質の漏出が抑制されやすい観点から、活物質保持部材１１における少なくとも一つの筒状部材１２において、筒状部材１２の軸方向（Ｚ軸方向）に対して不織布のＭＤ方向及びＣＤ方向が傾斜していることが好ましい。

【0035】

筒状部材１２の軸方向に対するＭＤ方向又はＣＤ方向の傾斜角度は、繊維配向に起因する機械強度の影響を抑制しやすいため活物質の漏出が抑制されやすい観点から、下記の範囲が好ましい。傾斜角度は、０°を超えることが好ましく、１０°以上がより好ましく、２０°以上が更に好ましく、３０°以上が特に好ましく、４０°以上が極めて好ましく、４３°以上が非常に好ましい。傾斜角度は、９０°未満が好ましく、８０°以下がより好ましく、７０°以下が更に好ましく、６０°以下が特に好ましく、５０°以下が極めて好ましく、４７°以下が非常に好ましい。これらの観点から、傾斜角度は、０°を超え９０°未満が好ましく、１０°～８０°がより好ましく、４３°～４７°が更に好ましい。傾斜角度が４５°である場合には、繊維配向に起因する機械強度の影響を最も抑制しやすいと推測される。

【0036】

基材１３は、細孔を有する多孔質体であってよい。基材１３は、下記範囲の平均細孔径を有する部分を備えることが好ましい。基材１３の平均細孔径は、電極材の流出を抑制しやすい観点から、６０μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、４５μｍ以下が更に好ましく、４０μｍ以下が特に好ましい。基材１３の平均細孔径は、電気抵抗が減少しやすい観点から、２μｍを超えることが好ましく、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上が更に好ましく、２０μｍ以上が特に好ましく、３０μｍ以上が極めて好ましく、３５μｍ以上が非常に好ましい。これらの観点から、基材１３の平均細孔径は、２μｍを超え６０μｍ以下が好ましい。平均細孔径は、細孔分布測定装置（例えば、株式会社島津製作所製、ＡＵＴＯ ＰＯＲＥ ＩＶ ９５２０）により測定できる。

【0037】

活物質保持部材１１における少なくとも一つの筒状部材１２は、下記範囲の厚さＴ０（肉厚又は筒状部材１２を構成する壁部の厚さとも称する。当該厚さＴ０は、基材１３の厚みである。以下も同様）を有する部分を備えてよい。筒状部材１２の厚さＴ０は、下記の範囲であってよい。筒状部材１２の厚さＴ０は、０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ以上又は０．２ｍｍ以上であってよい。筒状部材１２の厚さＴ０は、１ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下又は０．４ｍｍ以下であってよい。これらの観点から、筒状部材１２の厚さＴ０は、０．０５ｍｍ～１ｍｍであってよい。

【0038】

活物質保持部材１１における少なくとも一つの筒状部材１２の長さは、下記の範囲であってよい。筒状部材１２の長さは、５０ｍｍ以上、１００ｍｍ以上、１２０ｍｍ以上、１６０ｍｍ以上又は２００ｍｍ以上であってよい。筒状部材１２の長さは、８００ｍｍ以下、７５０ｍｍ以下、７００ｍｍ以下、６５０ｍｍ以下、６００ｍｍ以下又は５８０ｍｍ以下であってよい。これらの観点から、筒状部材１２の長さは、５０ｍｍ～８００ｍｍであってよい。

【0039】

芯金１４は、各筒状部材１２に挿入されている。芯金１４は、棒状に形成されている。芯金１４は、筒状部材１２の内部においてＺ軸方向に沿って延びている。芯金１４は、例えば、鋳造（加圧鋳造法）により得ることができる。芯金１４の構成材料は、導電性材料であればよく、その例には、例えば、鉛－カルシウム－錫系合金、鉛－アンチモン－ヒ素系合金等の鉛合金が含まれる。鉛合金は、セレン、銀、ビスマス等を含んでいてもよい。芯金１４の長さは、例えば４５ｍｍ～８０５ｍｍである。

【0040】

正極材１６は、筒状部材１２の内部に充填されている。正極材１６は、活物質を含む。活物質には、化成後の活物質及び化成前の活物質の原料の双方が包含される。ここでの正極材１６は、化成後の活物質を含有している。化成後の正極材１６は、例えば、正極活物質の原料を含む未化成の正極材１６を化成することで得ることができる。化成後の正極材１６は、例えば、正極活物質の原料を含む正極材ペーストを熟成及び乾燥することにより未化成の正極材１６を得た後に未化成の正極材１６を化成することで得ることができる。正極活物質の原料の例には、鉛粉、鉛丹等が含まれる。化成後の正極材１６における正極活物質の例には、二酸化鉛等が含まれる。正極材１６は、必要に応じて添加剤を更に含有していてもよい。正極材１６の添加剤の例には、補強用短繊維等が含まれる。補強用短繊維の例には、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）等が含まれる。

【0041】

筒状部材１２、芯金１４及び正極材１６は、筒状電極を構成する。正極１０の筒状電極は、連結部１８ａ、耳部１８ｂ及び連結部材１３０ａを介して極柱１４０ａに電気的に接続されている。

【0042】

図１に示されるように、下部連座５１は、活物質保持部材１１を構成する複数の筒状部材１２の下端部である第一端部１３ａに取り付けられている。下部連座５１は、複数の筒状部材１２の下端部を封止する。下部連座５１は、複数の筒状部材１２の下端部に嵌合されている。なお、筒状部材１２の下端部である第一端部１３ａは、下部連座５１を形成する後段にて詳述する樹脂を溶かすことによって溶着されていてもよい。また、下部連座５１をインジェクション成形するときに筒状部材１２を一体的に形成してもよい。

【0043】

下部連座５１は、例えば耐酸性を有する材料で形成されている。下部連座５１の材料としては、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂が挙げられる。下部連座５１は、サイクル特性を向上させやすい観点から、熱可塑性樹脂を含むことが好ましく、ポリオレフィンを含むことがより好ましく、ポリプロピレンを含むことが更に好ましい。サイクル特性を向上させやすい観点から、筒状部材１２がポリオレフィンを含む場合において下部連座５１がこれらの材料を含むことが好ましい。下部連座５１は、筒状部材１２と同一の材料で形成されていてもよく、筒状部材１２と異なる材料で形成されていてもよい。下部連座５１の材料としては、特に限定されない。

【0044】

図１に示されるように、上部連座６１は、活物質保持部材１１を構成する複数の筒状部材１２の上端部である第二端部１３ｂに取り付けられている。上部連座６１は、溶着により筒状部材１２の上端部に固着されている。溶着では、上部連座６１及び筒状部材１２及び上部連座６１の境界部分は一体化していてよい。溶着は、加熱、超音波照射、レーザー照射等により実現できる。なお、熱硬化性の接着剤等により、上部連座６１が複数の筒状部材１２の上端部に固着されていてもよい。

【0045】

上部連座６１は、例えばポリスチレンを含む材料で形成されている。なお、上部連座６１の材料としては、特に限定されない。例えば上部連座６１の材料の例には、耐酸性を有する材料が含まれる。上部連座６１の材料の例には、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂等が含まれる。

【0046】

負極２０は、例えば板状の電極である。負極２０は、例えばペースト式負極板である。負極２０は、連結部材１３０ｂを介して極柱１４０ｂに電気的に接続されている。負極２０は、負極集電体と、当該負極集電体に保持された電極材である負極材と、を有する。負極集電体としては、板状の集電体を用いることができる。負極集電体と正極１０の芯金１４との組成は、互いに同一であってよく、互いに異なっていてもよい。負極材は、活物質を含む。ここでの負極材は、化成後の活物質を含有している。

【0047】

化成後の負極材は、例えば、負極活物質の原料を含む未化成の負極材を化成することで得ることができる。化成後の負極材は、例えば、負極活物質の原料を含む負極材ペーストを熟成及び乾燥することにより未化成の負極材を得た後に未化成の負極材を化成することで得ることができる。負極活物質の原料の例には、鉛粉等が含まれる。化成後の負極材における負極活物質の例には、多孔質の海綿状鉛（Ｓｐｏｎｇｙ Ｌｅａｄ）等が含まれる。負極材は、必要に応じて添加剤を更に含有することができる。負極材の添加剤の例には、硫酸バリウム、補強用短繊維、炭素材料（炭素質導電材）、スルホン基及びスルホン酸塩基からなる群より選択される少なくとも一種を有する樹脂（スルホン基及び／又はスルホン酸塩基を有する樹脂）等が含まれる。補強用短繊維としては、正極材と同様の補強用短繊維を用いることができる。

【0048】

炭素材料の例には、カーボンブラック、黒鉛等が含まれる。カーボンブラックの例には、ファーネスブラック（ケッチェンブラック（登録商標）等）、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等が含まれる。スルホン基及び／又はスルホン酸塩基を有する樹脂の例には、リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩、フェノール類とアミノアリールスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物等が含まれる。リグニンスルホン酸塩の例には、リグニンスルホン酸のアルカリ金属塩等が含まれる。フェノール類の例には、ビスフェノール等のビスフェノール系化合物等が含まれる。アミノアリールスルホン酸の例には、アミノベンゼンスルホン酸、アミノナフタレンスルホン酸等が含まれる。

【0049】

支持部材１６０は、電槽１２０の底面に配置され、下部連座５１を支持する。支持部材１６０は、Ｚ軸方向を突出方向とする複数の突条１６０ａを有する。突条１６０ａは、電槽１２０の底面上に設けられている。突条１６０ａは、Ｘ軸方向に延びる。突条１６０ａは、Ｙ軸方向に並ぶ。突条１６０ａは、下部連座５１に当接する。すなわち、支持部材１６０は、下部連座５１における電槽１２０の底面側の部分を各突条１６０ａによって支持している。突条１６０ａは、正極１０に接していればよく、負極２０に接していなくてよい。

【0050】

上記実施形態の活物質保持部材１１を備える鉛蓄電池１００の作用効果について説明する。上記実施形態の鉛蓄電池１００の正極１０では、正極１０を構成する活物質保持部材１１の筒状部材１２の少なくとも一つは、第一筒状部材１２Ａ又は第二筒状部材１２Ｂであって、筒状部材１２は、突出部７１を介してセパレータ３０と接触している。これにより、活物質保持部材１１の筒状部材１２は、その外表面がセパレータ３０と接触することなく、筒状部材１２とセパレータ３０との間には隙間Ｇが形成される。この結果、活物質保持部材１１からなる正極１０とセパレータ３０との間の耐短絡性を向上させることができる。

【0051】

上記実施形態の鉛蓄電池１００の正極１０では、筒状部材１２（第一筒状部材１２Ａ）は、第一端部１３ａから第二端部１３ｂまで螺旋状に延在する溶着部分７０の全てが突出部７１となるように形成されている。これにより、筒状部材１２がＸ方向（第二方向）に配列する活物質保持部材１１を構成する際に、突出部７１の形成された方向を意識することなく（すなわち、突出部７１をセパレータ３０に対向させることを意識することなく）筒状部材１２を配列すればよいので生産効率を高めることができる。

【0052】

上記実施形態の鉛蓄電池１００の正極１０では、突出部７１は、基材１３の外表面からの突出高さが基材１３の厚みＴ０の１．０２倍～２．００倍となるように形成されている。これにより、活物質保持部材１１からなる正極１０とセパレータ３０との間の耐短絡性をより確実に向上させることができる。

【0053】

上記実施形態の鉛蓄電池１００の正極１０では、突出部７１は、その密度が基材１３の密度の１．４倍～５．０倍となるように形成されている。これにより、セパレータ３０に接触する部分となる突出部７１の耐久性を高めることができる。

【0054】

上記実施形態の鉛蓄電池１００の正極１０では、活物質保持部材１１を構成する複数の筒状部材１２は、全て、帯状の基材１３を第一端部１３ａから第二端部１３ｂに向かって螺旋状に巻き回したときに基材１３の長手方向端部１３ｃが溶着されることによって形成されている第一筒状部材１２Ａである（図４参照）。これにより、活物質保持部材１１を形成する際に、上述した第一筒状部材１２Ａのみを準備すればよいので、生産性を高めることができる。

【0055】

以上、一実施形態について説明したが、本発明の一側面は、上記実施形態に限られない。本発明の一側面の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0056】

＜変形例１＞
上記実施形態では、図４に示されるような第一筒状部材１２Ａのみによって活物質保持部材１１が形成された例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、活物質保持部材１１は、上述した第一筒状部材１２Ａと、基材１３の外周面に突出部７１が設けられずフラットな形状の筒状部材１２（以後、このような筒状部材１２を「第三筒状部材１２Ｃ」と称する。）と、によって構成されてもよい。この場合であっても、複数の筒状部材１２の中に適度な数（例えば、複数の筒状部材１２によって構成される正極１０の一面の面積当たりの全ての突出部７１の面積が８％～３３％）の第一筒状部材１２Ａを組み入れることによって、筒状部材１２とセパレータ３０との間には隙間Ｇが形成される。この結果、活物質保持部材１１からなる正極１０とセパレータ３０との間の耐短絡性を向上させることができる。

【0057】

また、活物質保持部材１１を第一筒状部材１２Ａと第三筒状部材１２Ｃとによって構成する場合には、図８（Ａ）に示されるように、活物質保持部材１１のＸ方向（第二方向）における中心位置からＸ方向における一端側Ｒと他端側Ｌとにそれぞれ、少なくとも一つの第一筒状部材１２Ａを配置してもよい。図８（Ａ）に示される例では、Ｘ方向における両端部に第一筒状部材１２Ａ，１２Ａが配置されている。これにより、活物質保持部材１１とセパレータ３０とを筒状部材１２の突出部７１を介した状態で電槽１２０内に接触配置するにあたり、活物質保持部材１１とセパレータ３０とを安定的に配置することができる。
＜変形例２＞
上記実施形態及び変形例において活物質保持部材１１を構成している第一筒状部材１２Ａに代えて、図３（Ｂ）に示されるような、基材１３を一周巻き回したときに基材１３における巻き終わり側端部１３ｄが溶着されることによって形成されている、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるような第二筒状部材１２Ｂを適用してもよい。

【0058】

より詳細には、第二筒状部材１２Ｂを構成する基材１３は、図３（Ｂ）に示されるように、渦巻状に巻き回しされている。基材１３を渦巻状に巻き回す場合、例えば、矩形状の基材１３を基材１３の一辺に沿って巻き回すことによって第二筒状部材１２Ｂを形成できる。「渦巻状」とは、同一平面内で周回することを意味する。例えば、螺旋状の場合、基材１３が巻き回されるに伴い筒状部材１２が伸長するのに対し、渦巻状の場合、基材１３が巻き回されるに伴い筒状部材１２が厚くなるものの筒状部材１２は伸長しない。螺旋状の場合における巻き回し方向は、中心軸に対する基材１３の回転方向を意味する。渦巻状の場合における巻き回し方向は、筒状部材１２の内層から外層に向かって基材１３が巻き回される際の巻き回し方向を意味する。

【0059】

このような変形例に係る活物質保持部材１１によって構成される正極１０であっても、図８（Ｂ）に示されるように、突出部７１の突出方向をＹ方向（すなわち、セパレータ３０に対向する方向）に向けることによって、活物質保持部材１１を構成する筒状部材１２の外表面とセパレータ３０とが直接接触することなく隙間Ｇが形成されるようになる。この結果、活物質保持部材１１からなる正極１０とセパレータ３０との間の耐短絡性を向上させることができる。

【0060】

＜その他の変形例＞
上記実施形態及び変形例の鉛蓄電池１００の正極１０では、活物質保持部材１１において互いに隣り合う筒状部材１２，１２の少なくとも一方は、第一筒状部材１２Ａであって、突出部７１を介して互いに接触している例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、活物質保持部材１１において互いに隣り合う筒状部材１２，１２の少なくとも一方は、第一筒状部材１２Ａ（図４（Ａ）参照）又は第二筒状部材１２Ｂ（図７（Ｂ）参照）であって、第一筒状部材１２Ａ又は第二筒状部材１２Ｂの突出部７１は隣り合う筒状部材１２，１２が対向している方向に沿う方向に突出はしているものの、互いに隣り合う筒状部材１２，１２同士は接触していなくてもよい。この構成では、隣り合う筒状部材１２，１２同士は、筒状部材１２，１２同士が接触することがあっても必ず突出部７１を介して接触することとなる。すなわち、筒状部材１２，１２同士が接触することがあっても外表面が互いに接触することなく、筒状部材１２，１２同士の間には隙間Ｇが形成される。この結果、ガッシング時において電解液の流動性を高めることができる。

【0061】

上記実施形態及び変形例の鉛蓄電池１００では、正極１０を構成する筒状部材１２とセパレータ３０とは、突出部７１を介して互いに接触している例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、正極１０を構成する筒状部材１２の突出部７１は、セパレータ３０に接触することなく、セパレータ３０が配置されている方向に突出していてもよい。

【0062】

上記実施形態及び変形例の筒状部材１２は、延在方向から見た外形の断面が円形に形成されている例を挙げて説明したが、筒状であれば、楕円形状、矩形形状、菱形形状及び正方形形状等であってもよい。

【0063】

本発明の一態様に係る活物質保持部材１１、電極群１１０及び鉛蓄電池１００は、例えば電動車に用いることができる。電動車の例には、フォークリフト、ゴルフカート等が含まれる。

【0064】

本発明の一側面では、上記実施形態及び上記変形例の各構成を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0065】

１０…正極、１１…活物質保持部材、１２…筒状部材、１２Ａ…第一筒状部材、１２Ｂ…第二筒状部材、１２Ｃ…第三筒状部材、１３…基材、１３ａ…第一端部、１３ｂ…第二端部、１３ｃ…長手方向端部、１３ｄ…側端部、１６…正極材（活物質）、２０…負極、３０…セパレータ、４０…電解液、７０…溶着部分、７１…突出部、１００…鉛蓄電池、１１０…電極群、１２０…電槽。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】