方形密封式蓄电池及其制造方法 本发明涉及中～大容量的方形密封式蓄电池，尤其是实现高体积容量密度及高输出密度的方形密封式蓄电池。
以往，在对二次电池的需求中，用作与摄象机一体化的VTR等携带式仪器的电源的小型电池占了大半部分，以实现小型高容量为主体进行着开发。然而，最近以来，在计算机等系统内设置的不间断电源等应急电源中使用的备用二次电池、或作为在针对环境和能源而开发的电动汽车(以下，简写为EV)等电动车辆中使用的移动用电源的二次电池等从几十到几百Ah的中～大容量的高性能二次电池，已成为需求的热点。
对上述的例如EV等移动用二次电池，为获得与汽油发动机等内燃机车辆匹敌的加速性、持续行驶距离、可靠性，要求具有耐受100A(安培)以上大电流地高输出、高能量密度、高可靠性。其中，作为在性能上能超过以往为EV用而研制的改良铅蓄电池的镍·镉蓄电池、镍·氢蓄电池等碱性蓄电池、及未来的锂二次蓄电池，正作为能满足上述各种要求的前景看好的电池系列开始进行开发研究。
在这类前景看好的电池系列的中～大容量的方形密封式蓄电池中，作为迄今为止的集电结构，采用着如图3(A)所示的将从极板组8引出的引出片9连接在仅从凸缘2d伸出一个的集电部2f上并将极板组8所蓄存的电力(能量)输出到电池外部的集电结构，即使是想要缩短从极板组的上端部到盖体内部顶壁的距离F，但在将引出片9与集电部2f连接时，特别是极板组8的最外侧的引出片9将会发生过大的变形，因而使引出片9与正极板组8a或负极板组8b的焊接脱开或因引出片9扭转而造成短路，因此，不能缩短从极板组8到端子极柱2的距离(实开昭55-22971号公报)。另外，当为在电池单元和电池单元间进行电气连接而使用端子极柱2的螺钉部2a将连接板拧紧固定时，端子极柱2的止转结构，只是如图3(B)、(C)所示的在端子极柱2的周围用盖体1的固定加强箱1c在2个到4个部位加以保持。
另外，在如图4所示的端子极柱2中，采用的是将从极板组8引出的引出片9连接在与端子极柱2的螺钉部2a、电极部2b、密封槽2c成偏心位置的集电部2f上并将极板组8所蓄存的电力(能量)输出到电池外部的集电结构，在这种结构中，可以将引出片适当地集束并能缩短从极板组8到端子极柱2的距离，因而使电池单元内的极板占有体积增加，并提高了体积容量密度。但是，却增加了从极板组8到端子极柱2的通电距离(美国专利5158842号公报)。
为实现如上所述的对高性能蓄电池所要求的体积容量密度(每单位电池体积的能量)、输出密度(每单位电池重量的可输出电力)，除了提高正、负极板的特性和对采用这种极板的极板组的最佳构成条件进行研究等之外，还必须减小从极板组到端子极柱的电阻并以最低限度的损耗将所蓄存的电力(能量)输出到电池的外部。另外，还必须获得用于实现高输出功率的高电压，并必须获得用于将大约10～250个电池单元串联连接的可靠性。
在上述的迄今为止的中～大容量方形密封式蓄电池的集电结构中，没有考虑需经常处理100A以上的放电并以与其相当的再生能量进行充电的大电流以及为获得高电压而将大约10～250个电池单元串联连接时的可靠性。因此，在如图3(A)所示的现有的集电结构中，由于从极板组8到端子极柱2的通电距离长，所以从端子极柱2到引出片9的电阻值大，因而在这一部分的焦耳热值非常大。
另外，当利用端子极柱2的螺钉部2a将电池单元和电池单元连接时，在将几百个电池单元串联连接的作业中，因作业机械化造成的拧紧转矩偏差(转矩过大)，有时在70至200kgfcm的通常拧紧转矩上要增加250至300kgfcm的转矩，端子极柱2在该转矩的作用下发生转动因而会使端子极柱2与引出片9脱开，或因螺钉拧紧的轴向力增大作为被拧紧物的连接板变形造成螺钉松动，因而也会使电阻值增大。另外，在如图4所示的端子极柱2中，将从极板组8引出的引出片9连接在与端子极柱2的螺钉部2a、电极部2b、密封槽2c成偏心位置的集电部2f上，在具有这种集电结构的蓄电池中，还存在着密封环3不能均匀压紧而引起的耐漏液性问题，由于是在EV等的狭小空间内以高电压状态使用，所以，哪怕是只有一部分电池单元从端子极柱等泄漏出电解液，也存在着因漏泄电流而可能发生放电、短路、发热、打火或触电等的危险。
这种结构对需经常处理100A以上的放电并以与其相当的再生能量进行充电的大电流的EV用电池等，就更谈不上所要求的高体积容量密度、高输出密度、长寿命、高可靠性了。
通过减小上述电阻值而减低电池温度的上升，对于在高温环境下充电效率恶化的碱性二次电池来说，有助于充电效率的改善，同时，还有助于抑制极板活性物质的老化并改善电池的寿命特性。其原因是，在经常伴随有100A以上的放电并以与其相当的再生能量(在EV中，为有效利用能量，在制动时使发动机变成发电机。用所发出的电能对蓄电池充电。指的是这种系统。)进行充电的大电流的EV用电池中，焦耳热值(＝电流值的平方×电阻值。电阻值与导电材料的长度成正比，与截面积成反比。)引起的温度上升非常显著。在EV中，大多是在行驶后立即进行充电。这就意味着使电池在因行驶而升温后在高温状态下充电。另外，如极板的去极化合剂经常保持在高温下，将加速去极化合剂的老化进程，因而使蓄电池的寿命缩短。因此，通过减低焦耳热值而抑制电池温度的上升，对改善充电效率和提高电池寿命有着非常重要的意义。
本发明的目的在于，解决上述现有技术的课题并提供一种具有高体积容量密度、高输出密度、高可靠性、且温升小的中～大容量方形密封式蓄电池。
为达到上述目的，本发明的方形密封式蓄电池，具有在内部装有将正极板和负极板隔着隔离片交错排列而构成的极板组和电解液并以备有安全阀和极柱的盖体封口的电池槽，该方形密封式蓄电池，具有其螺钉部、电极部、密封槽、集电部的中心轴大致位于同一轴线上并从凸缘部伸出多个集电部的蓄电池用端子极柱，用于分别连接从各正极板引出的引出片和从各负极板引出的引出片，正极板侧和负极板侧两侧的引出片与上述端子极柱的电阻值之和设定为上述方形密封式蓄电池的上述正极侧端子极柱与上述负极侧端子极柱之间的电阻值的0.04倍至0.30倍。
另外，由下述各项构成最佳形态。第1，电极部的直径A设定为12～20mm；第2，凸缘部的厚度B设定为2～10mm；第3，止转部长度C设定为25～45mm；第4，集电部宽度D为1至5mm，集电部伸出高度E设定为2～10mm；第5，从极板组上端部到盖体内部顶壁的距离F设定为4mm～20mm；第6，从极板引出的引出片宽度G设定为极板宽度H的0.15倍～0.30倍；第7，从极板引出的引出片厚度设定为极板厚度的0.175倍～0.50倍；第8，设置在极板上端部的引出片的横向辅助高度I设定为极板去极化剂的充填或涂敷部高度J的0.0175倍～0.060倍；第9，端子极柱2与引出片9的接合面19的总面积设定为所接合的引出片9的总截面积的0.1倍～0.7倍；第10，端子极柱2与引出片9的连接，用焊接、螺钉拧紧、铆钉铆接等压接的至少一种以上的方式进行。
图1是本发明一实施例的方形密封式蓄电池的局部剖视斜视图。
图2(A)是本发明一实施例的方形密封式蓄电池从短边侧看去的局部剖视图。
图2(B)是在本发明一实施例的方形密封式蓄电池中使用的盖体和极柱的底视图。
图2(c)是在本发明一实施例的方形密封式蓄电池中使用的极柱的斜视图。
图3(A)是现有例的方形密封式蓄电池从短边侧看去的局部剖视图。
图3(B)是在现有例的方形密封式蓄电池中使用的盖体和极柱的底视图。
图3(C)是在另一现有例的方形密封式蓄电池中使用的盖体和极柱的底视图。
图4是在现有例的方形密封式蓄电池中使用的极柱的斜视图。
图5是极板和引出片的正视图。
图6是表示实施例2及比较例2和放电深度为80％时的输出密度的关系的图。
图7(A)是表示引出片和端子极柱的电阻值之和与蓄电池总电阻值之比和放电深
度为80％时的输出密度的关系的图。
图7(B)是表示引出片和端子极柱的电阻值之和与蓄电池总电阻值之比和100A连续放电时电池最高温度的关系的图。
图8是表示从极板上端部到盖体内部顶壁的距离与体积容量密度的关系的图。
图9是表示从极板上端部到盖体内部顶壁的距离与放电深度为80％时的输出密度的关系的图。
图10是表示引出片宽度与极板宽度之比和放电深度为80％时的输出密度的关系的图。
图11是表示引出片厚度与极板厚度之比和放电深度为80％时的输出密度的关系的图。
图12是表示引出片的横向辅助部高度与极板去极化剂的充填或涂敷部高度之比和放电深度为80％时的输出密度的关系的图。
图13是接合部总面积与引出片总截面积之比和放电深度为80％时的输出密度的关系的图。
在图2中示出的方形密封式蓄电池，具有在内部装有将正极板8a和负极板8b隔着隔离片8c交错排列而构成的极板组8和电解液并以备有安全阀11的盖体1封口的电池槽10，该方形密封式蓄电池，具有其螺钉部2a、电极部2b、密封槽2c、集电部2f大致位于同一轴线上并从凸缘部2d伸出多个集电部2f的蓄电池用端子极柱，用于分别连接从各正极板8a引出的引出片9和从各负极板8b引出的引出片，通过将正极板侧和负极板侧两侧的引出片9与上述端子极柱的电阻值之和设定为上述方形密封式蓄电池的上述正极侧端子极柱与上述负极侧端子极柱之间的电阻值的0.04倍至0.30倍，减低从引出片9和端子极柱2产生的焦耳热值。由于焦耳热是电力损耗，所以，如果使其减低，则输出密度提高。同时，还可以抑制电池温度上升，并能改善充电效率和寿命特性。另外，还可以提高耐漏液性，并提高蓄电池的可靠性。
以下，进一步说明附加的各项。
①通过将电极部直径A设定为12～20mm，可以抑制将电池单元和电池单元连接时的连接板的变形，因而能防止螺钉松动，并能防止电阻值增大，从而减少焦耳热值。
②通过将凸缘部厚度B设定为2～10mm，能牢固地将从极板组8引出的引出片9连接于集电部2f，进而通过缩短电流路径减少焦耳热值。同时使电池单元内的极板占有体积增加，并提高体积容量密度。
③通过将止转部长度C设定为25～45mm，能防止因拧紧转矩偏差(转矩过大)造成端子极柱2和引出片9脱开，防止电阻值增大，从而减少焦耳热值。
④通过将集电部宽度D为1～5mm，集电部伸出高度E设定为2～10mm，能牢固地将从极板组8引出的引出片9连接于集电部2f，因而缩短电流路径并减少焦耳热值。同时使电池单元内的极板占有体积增加，并提高体积容量密度。
⑤通过将从极板组上端部到盖体内部顶壁的距离F设定为4mm～20mm，可以缩短电流路径并减少焦耳热值。同时使电池单元内的极板占有体积增加，并提高体积容量密度。
⑥通过将从极板引出的引出片的宽度G设定为极板宽度H的0.15倍～0.30倍，可以减小引出片9的电阻，从而减少焦耳热值。
⑦通过将从极板引出的引出片的厚度设定为极板厚度的0.175倍～0.50倍，可以减小引出片9的电阻，从而减少焦耳热值。
⑧通过将设置在极板上端部的引出片的横向辅助部高度I设定为极板去极化剂的充填或涂敷部高度J的0.0175倍～0,060倍，可以减小极板和引出片之间的电阻值，并减少焦耳热值。
⑨通过将端子极柱2与引出片9的接合面19的总面积设定为引出片9的总截面积的0.1倍～0.7倍，并用焊接、螺钉拧紧、铆钉铆接等压接的至少一种以上的方法进行端子极柱2与引出片9的连接，可以减小接触电阻值，并减少焦耳热值。
通过以上各项，可以实现高体积容量密度、高输出密度、高可靠性及高充电效率、长寿命。
(实施例1)
这里，以电动车辆用电源为主进行讨论，根据附图说明以大约30～100Ah电气容量的方形密封式碱性蓄电池为主体的实施例。
图1示出本发明的采用断面为长方型的电池槽10和盖体1封闭的100Ah方形密封式碱性二次电池制成品将电池槽10和盖体1局部剖去后的主要部分。图2(A)是从该电池短边侧看去的剖视图。图2(B)是从该电池的端子极住的集电部侧看去的图。图2(C)是本发明的蓄电池用端子极柱的斜视图。图5是极板和引出片的外观图。
图中，8是极板组，由充填有氢氧化镍等镍活性物质的正极板8a和涂敷了蓄氢合金等的负极板8b隔着非纺织物的隔离片8c多层重叠并含浸规定量碱性电解液构成，10是安放上述极板组8的合成树脂制电池槽。镍制端子极柱2备有构成正负极的外部输出端子的一对的螺钉部2a、电板部2b、密封槽2c、凸缘部2d、集电部2f，从凸缘部2d向极板组侧伸出设置着多个上述集电部。并且，将螺钉部2a、电极部2b、密封槽2c、集电部2f设计成使各部的中心轴大致位于同一轴线上。将上述电极部2b穿过密封环3和端子孔1a，并用环形压紧弹簧6将端子极柱2固定在合成树脂制盖体1上，并以设置在盖体1上的固定肋加以保持。11是当电池内压异常升高时动作的合成树脂制安全阀。将上述正极板8a、负极板8b各自的引出片9用焊接方法连接在上述各正极板8a、负极板8b的上端部，然后再通过焊接连接在如图2(A)所示的2个最外侧的集电部2f上。将固定了端子极柱2的盖体1放置在装有极板组8的电池槽10的开口部上，用粘结或加热熔接等方法与密封部1b固结成一体，将电池密封。
另外，图中的A是电极部2b的直径，B是凸缘部2d的厚度，C是止转部2e的长度，D是集电部2f的宽度，E是集电部2f的伸出高度，F是从极板组8的上端部到盖体1内部顶壁的距离，G是引出片9的宽度，H是构成极板组8的正极板8a、负极板8b的宽度，I是引出片9的横向辅助部高度，J是构成极板组8的正极板8a、负极板8b的去极化剂的充填或涂敷部高度。
(实施例2)
在实施例1的蓄电池用端子极柱2及采用该极柱的方形密封式蓄电池中，制做100个单元将上述各尺寸分别设定如下的蓄电池：电极部直径A为16mm，凸缘部厚度B为3mm，止转部长度C为32mm，集电部宽度D为2mm，引出片连接部伸出高度E为5mm，从极板组上端部到盖体内部顶壁的距离F为11mm，引出片宽度G为25mm，引出片横向辅助高度I为4mm，构成极板组的正极板、负极板的去极化剂的充填或涂敷部高度J为134mm，端子极柱与引出片的接合用焊接方法其接合部总面积为24mm2。
(比较例1)
使上述实施例2的如图2(A)所示的连接部结构采用现有结构、即如图3(A)所示的将从极板组8引出的引出片9连接在仅从凸缘2d伸出一个的集电部2f上并将极板组所蓄存的电力(能量)输出到电池外部的集电结构的蓄电池用端子极柱2，并制作100个采用这种蓄电池用端子极柱2的方形密封式蓄电池。
比较例1的蓄电池，在电池制作过程的将从极板组8引出的引出片9与端子极柱2焊接连接的工序中，特别是极板组8最外侧的引出片9产生过大的变形，在100个单元中全部发生了使引出片9与正极板组8a或负极板组8b的焊接脱开或因引出片9扭转而造成的短路，因此，甚至无法完成电池的制作。在实施例1的蓄电池中，能够缩短从极板组8到端子极柱2的距离，而引出片9不会产生过大的变形，在所有100个单元中都没有发生使引出片9与正极板组8a或负极板组8b的焊接脱开或因引出片9扭转而造成的短路。在引出片不产生过大变形的情况下，如集电部宽度D不到1mm，则端子极柱2与引出片9的连接将因集电部2f的强度不够造成的变形而不牢固，从而使连接部的电阻值变大。如超过5mm，虽则集电部2f的固有电阻值将变得十分小，因此与实施例2中使集电部宽度D为6mm的端子极柱2的重量进行比较，除了每个端子极柱的重量增加约9g外，没有什么优点。
集电部高度E如不到2mm，则不可能用焊接、螺钉拧紧、铆钉铆接等连接方法进行连接，如超过10mm，则不能提供为使引出片9产生不过大的变形所必需的空间，因而将发生使引出片9与正极板组8a或负极板组8b的焊接脱开或因引出片9扭转而造成的短路。另外，凸缘部厚度B如不到2mm，则不能形成安装考虑到耐碱性液泄漏性的密封环3的密封槽2c，如超过10mm，则不能提供为使引出片9产生不过大的变形所必需的空间，因而将发生使引出片9与正极板组8a或负极板组8b的焊接脱开或因引出片9扭转而造成的短路，还因通电距离增大而使凸缘部的固有电阻值在端子极柱固有电阻值中所占的部分增大，使端子极柱2固有电阻值大幅度增大，另外，与实施例2中使凸缘部厚度B为11mm的端子极柱2的重量进行比较，则每个端子极柱的重量大幅度增加约57g。
如上所述，在从凸缘部2d伸出多个集电部2f的蓄电池用端子极柱2中，在使凸缘部厚度B为2～10mm、集电部宽度D为1～5mm、集电部伸出高度E为2～10mm的情况下，能缩短从极板组8到端子极柱2的距离，而不影响其他功能，电池单元内的极板占有体积增加，从而提高了体积容量密度，另外，还能缩短从极板组8到端子极柱2的通电距离，使从极板组8到端子极柱2的电阻值减小，因而能减小焦耳热值。
(比较例2)
使上述实施例2的如图2(A)所示的集电结构采用现有结构、即在如图4(A)所示的端子极柱2中将从极板组8引出的引出片宽度G为14mm的引出片9连接在与端子极柱2的螺钉部2a、电极部2b、密封槽2c成偏心位置的集电部伸出高度E为15mm的集电部2f上的结构，并制作采用这种蓄电池用端子极柱2的方形密封式蓄电池。
在比较例2的蓄电池中，以端子极柱2确保引出片9的变形距离，能够缩短从极板组8到端子极柱2的距离，而不使引出片9产生过大的变形，所以电池单元内的极板占有体积增加，从而提高了体积容量密度。但是，在将极板组8所蓄存的电力(能量)输出到电池外部时，因所形成的电流路径是经过引出片9、集电部2f、凸缘部2d的长度方向到电极部2b、螺钉部2a，因而使从极板组8到端子极柱2的通电距离加长，因而不能减小从极板组8到端子极柱2的电阻值。实施例1、比较例2每种分别制作6个单元，并通过基于初始环境温度25℃时的SBA12503的试验，调查了放电深度为80％时的输出密度(以下，输出密度的求出方法均基于上述试验条件)，其比较结果示于图6。从图6可以清楚看出，输出密度随端子极柱2的形状的不同。如上所述，当采用螺钉部2a、电极部2b、集电部2f的中心轴在同一轴线上的蓄电池用端子2时，可以缩短从极板组8到端子极柱2的通电距离并能减小从极板组8到端子极柱2的电阻值，从而减小焦耳热值。
另外，还将实施例2的电池和比较例2的蓄电池各制作100个单元，并进行耐漏液性试验。试验条件为：使充电到充满状态下的各100个单元的供试验蓄电池经受2.5小时的温度变化，从25℃温度90％改变为65℃湿度90％；在65℃湿度90％下保持3小时；再经受2.5小时的温度变化，从65℃湿度90％改变为25℃湿度90％；反复进行2次，并在25℃湿度90％下保持2小时；在-15℃下保持3.5小时；在25℃湿度90％下保持2.5小时；在以上共计24小时(1天)作为一个周期反复进行的环境下，每隔7、14、30、50天用PH试纸确认端子极柱2的外部突出部的周缘部分有无碱性反应。结果示于表1。
[表1] 试验日数供试内容 漏液反应电池单元数 7日后 14日后 30日后 50日后 实施例2 0 0 0 2 比较例2 0 15 51 91
从表1可以看出，与本发明相比，现有结构的比较例2的耐漏液性很差。在将比较例2的蓄电池分解并分析其原因后，已判明漏泄的原因是：在以环形压紧弹簧6将端子极柱2固定在盖体1上时，须利用螺钉部2a将端子极柱2、连接在端子极柱2上的引出片9及该引出片9所连接的极板组8向上提起后固定，由于螺钉部2a、电极部2b、密封槽2c与集电部2f的中心轴不在同一轴线上，所以这将使端子极柱2向集电部2f侧倾斜，致使密封环3不能相对于盖体1均匀压紧。与此不同，由于本发明的结构是螺钉部2a、电极部2b、密封槽2c与集电部2f的中心轴在同一轴线上，所以在以环形压紧弹簧6将端子极柱2固定在盖体1上时，端子极柱2不会倾斜，所以密封环3能够相对于盖体1均匀压紧，从而使耐漏液性提高。
如上所述，通过采用螺钉部2a、电极部2b、密封槽2c与集电部2f的中心轴在同一轴线上蓄电池用端子2，可以实现耐漏液性的提高。
(实施例3)
将上述实施例2中的盖体1、使止转部长度C为25mm的端子极柱2、密封环3、环形压紧弹簧6分别以单件准备，并如图2(B)所示进行组装，以便用设在盖体1上的固定肋1c保持止转部2e。
(实施例4)
在上述实施例3中，使止转部长度C为35mm，进行组装。
(实施例5)
在上述实施例3中，使止转部长度C为45mm，进行组装。
(比较例3)
在上述实施例3中，使止转部长度C为24mm，进行组装。
(比较例4)
在上述实施例3中，使止转部长度C为46mm，进行组装。
(比较例5)
在上述实施例3中，使止转部长度C为24mm，并将图2(B)所示的端子极柱的保持结构按照现有结构即图3(B)所示的结构进行组装。
(比较例6)
在上述实施例3中，使止转部长度C为24mm，并将图2(B)所示的端子极柱的保持结构按照现有结构即图3(C)所示的结构进行组装。
对上述实施例3、4、5、比较例3、4、5、6的供试验品进行施加转矩试验。施加的转矩分别为200、250、300、350kgfcm，并相对于各个转矩各制作100个电池单元，在端子极柱2的螺钉部2a上套入螺母，在拧紧螺母时利用该螺母施加转矩，然后，进行了端子极柱2是否转动的确认。结果示于表2。
[表2] 转矩供试内容 端子极柱转动的供试组件数 200kgfcm 250kgfcm 300kgfcm 350kgfcm 实施例 3 0 0 0 12 4 0 0 0 5 5 0 0 0 2 比较例 3 0 0 0 38 4 0 0 0 0 5 0 24 78 100 6 0 56 100 100
从表2可以看出，在转矩达到300kgfcm时，本发明的结构中任何固定部分都没有出现异常，没有观察到端子极柱2转动。而在比较例3、5、6的情况下，在转矩达到300kgfcm时，有多个发生了转动。尤其是，作为现有结构的比较例5、6，在250kgfcm的转矩下就看到了转动。即使是在与本发明制品相同的结构中，如止转部长度C在24mm以下，则从比较例3可以清楚看出，不能耐受达到300kgfcm的转矩。而当观察其止转部长度C为46mm的比较例4时，即使转矩达到350kgfcm也仍能耐受，耐转矩性大幅度提高，但从质量来说是过高了，如将比较例4和实施例3的端子极柱2的重量进行比较，由于相当于每个端子极柱的重量也增加了大约13g，所以没有必要使止转部长度C在46mm以上。
如上所述，在采用使止转部长度C为25～45mm的蓄电池用端子极柱2的情况下，即使在将电池单元与电池单元连接时因拧紧转矩的偏差而施加了过大的转矩，端子极柱2也不会转动，因而不会使端子极柱2和引出片9脱开。因此，从极板组8到端子极柱2的电阻值不会增大，所以能使可靠性得到保证。
(实施例6)
使上述实施例2的螺钉部2a为M8，并准备：2个单个的其电极部直径A为16mm的端子极柱2；一个长56mm、宽20mm、厚2mm的铜制镀镍的连接体，在相对于长度方向中心轴对称的位置上以36mm的间距钻有直径8.6mm的孔；及M8的铁制镀锌螺母。使螺钉部2a插入上述连接体的直径8.6mm的孔，并用上述螺母以300kgfcm的转矩将上述2个单个的端子极柱2拧紧，将上述2个单个的端子极柱2电气连接。
(实施例7)
在上述实施例6中，使电极部直径A为12mm，进行连接。
(实施例8)
在上述实施例6中，使电极部直径A为20mm，进行连接。
(比较例7)
在上述实施例6中，使电极部直径A为11mm，进行连接。
(比较例8)
在上述实施例6中，使电极部直径A为21mm，进行连接。
将上述实施例6、7、8、比较例7、8的供试验品各连接100个电池单元，并对保存前后的螺钉是否松动进行确认试验。保存条件为65℃1000小时，确认方法是施加与保存前的300kgfcm拧紧转矩相等的转矩，确认螺母有无转动。结果示于表3。
从表3可以看出，在本发明的结构中，没有看到一个螺母发生转动。而在比较例7中，则观察到有的螺母发生了转动。如承托着连接板的电极部的直径A在11mm以下，则通过以300kgfcm拧紧螺母而产生的由螺母对连接板的压紧力(约为500kgf)，超过了连接板的材质即铜的拉伸应力，这样，因铜板变形而可能使螺母松动。上述内容的结果如下所述。
[表3] 保存后转动的装置数供试内容 实施例 6 0 7 0 8 0 比较例 7 34 8 0
当电极部直径A为12mm时，从电极部径向面积减去连接板上的钻孔面积后所得面积(连接板受压面积)为55cm2，用该断面积除500kgf的压紧力后所得到的值(加在连接板上的应力)为9kgf/cm2，与铜的拉伸应力9kgf/cm2相等。与此不同，当电极部直径A为11mm时，由上述计算方法求得的连接板受压面积为37cm2，加在连接板上的应力值为14kgf/cm2，超过了铜的拉伸应力。
(实施例9)
在上述实施例2中，制作了采用使电极部直径A为20mm的蓄电池端子极柱2的方形密封式蓄电池。
(比较例9)
在上述实施例2中，制作了采用使电极部直径A为21mm的蓄电池端子极柱2的方形密封式蓄电池。
实施例9、比较例9的蓄电池各制作100个单元，并进行了耐漏液性试验。试验条件为：使充电到充满状态下的各100个单元的供试验蓄电池经受2.5小时的温度变化，从25℃湿度90％改变为65℃湿度90％；在65℃湿度90％下保持3小时；再经受2.5小时的温度变化，从65℃湿度90％改变为25℃湿度90％；反复进行2次，并在25℃湿度90％下保持2小时；在-15℃下保持3.5小时；在25℃湿度90％下保持2.5小时；在以上共计24小时(1天)作为一个周期反复进行的环境下，每隔7、14、30、50天用PH试纸确认端子极柱2的外部突出部的周缘部分有无碱性反应。结果示于表4。
[表4] 试验日数供试内容 漏液反应的电池单元数 7日后 14日后 30日后 50日后 实施例9 0 0 0 5 比较例9 0 0 22 69
从表4可以看出，与本发明的实施例9相比，比较例9的耐漏液性很差。与实施例9相比，比例较9的密封环3的密封面大，由于受蓄电池尺寸的限制，电极部直径A越大，则将端子极柱2固定于盖体1的环形压紧弹簧6的压紧盖体1的平面部的面积越小，所以，在固紧环形压紧弹簧6时，环形压紧弹簧6的上述平面部将发生变形，在圆周方向出现起伏。因而，使环形压紧弹簧6隔着盖体1压紧密封环3的压紧力在圆周方向变得不均匀。因此，在增大电极部直径A的情况下，由于密封面扩大使加在密封环3上的压紧力变得不均匀，所以，耐漏液性降低，从上述结果可知，电极部直径A最好在20mm以下。
如上所述，在采用使电极部直径A为12～20mm的蓄电池端子极柱2的情况下，在将电池单元与电池单元连接时螺母不发生松动，因此，从极板组8到端子极柱2的电阻值不会增大，而耐漏液性也不会降低，所以能使可靠性得到保证。
下面，在实施例1的蓄电池中，对正极侧、负极侧两侧的引出片与端子极柱2的电阻值之和及电池的输出密度进行比较。
图7(A)中的纵轴表示放电深度为80％时的输出密度，图7(B)中的纵轴为100A连续放电时的最高电池温度，(A)、(B)中的横轴为正极侧、负极侧两侧的引出片与端子极柱的电阻值之和除以正极侧端子极柱与负极侧端子极柱间的电阻(以下，简称为电池总电阻)所得到的值。而电池总电阻的计算方法是，求出20A放电时和100A放电时的中间电压之差，并将该差值除以放电电流之差(80A)。从图7可以看出，随着正极侧、负极侧两侧的引出片与端子极柱2的电阻值之和除以电池总电阻后的值的增大，输出密度近似成线性地减小。从图中还可以看到，在引出片与端子极柱2的电阻值之和除以电池总电阻后的值超过0，30后，因电池内部的焦耳热值超过向电池外部的放热量，所以100A连续放电时的最高电池温度急剧上升。而引出片与端子极柱2的电阻值之和除以电池总电阻后的值小于0.04的结构又无法施工制作。因此，引出片与端子极柱2的电阻值之和除以电池总电阻后的值最好是0.04倍-0.30倍。进一步最好是0.04倍-0.20倍的范围，这时，电池温度几乎不升高。另外，虽然图中省略，但已经判明，与0.20倍以上时相比，0.30倍以下的结构，在试验周期中电池温度低，且在充电效率和寿命特性上也是优良的。
其次，在实施例1的蓄电池中，对从极板上端部到盖体内顶壁的距离F与电池的体积容量密度及输出密度进行比较。在该实施例1的蓄电池中，使引出片厚度为0.15mm、引出片宽度G为14mm、引出片的横向辅助部高度I为4mm、极板宽度H为103mm、极板去极化合剂的充填或涂敷部高度J为134mm，端子极柱2与引出片9用焊接连接，接合面总面积为24mm2。
图8中纵轴为体积容量密度，横轴为从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F。而图9中纵轴表示放电深度为80％时的输出密度，横轴为从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F。从图8可以看出，随着从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F的增大，体积容量密度线性地减小。另一方面，从图9可以看出，当从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F在20mm以下时，输出密度比较稳定，与此不同，如超过20mm，则急剧减小。另外，为了防止在将引出片9连接在集电部2f上时因焊接时的热量而烧坏隔离片8c，该距离F必须在4mm以上。因此，为了既具有高的体积容量密度又具有高的输出密度，最好使从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F为4mm～20mm。进一步最好是在4mm～10mm的范围内，这时，输出密度几乎不降低。
接着，在实施例1的蓄电池中，对引出片的宽度G与电池的输出密度进行比较。在该实施例1的蓄电池中，使从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F为11mm、 引出片厚度为0.15mm、引出片的横向辅助部高度I为4mm、极板宽度H为103mm、极板去极化合剂的充填或涂敷部高度J为134mm，端子极柱2与引出片9用焊接连接，接合面总面积为24mm2。
图10中纵轴表示放电深度为80％时的输出密度，横轴为引出片宽度G除以极板宽度H后的值。从图10可以看出，当引出片宽度为极板宽度的0.15倍以下时，输出密度因焦耳热引起的电力损耗而急剧减小。另外，还可以看到，在超过0.30倍后，因电池重量的增加而引起的输出密度的减小量超过了因截面积增加而引起的输出密度的增加量，所以输出密度减小。因此，引出片宽度G最好是极板宽度的0.15倍～0.30倍。进一步最好是0.20倍～0.25倍，这时，输出密度几乎不降低。
其次，在实施例1的蓄电池中，对引出片厚度与电池的输出密度进行比较。在该实施例1的蓄电池中，使从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F为11mm、极板厚度为0.6mm、引出片宽度G为14mm、引出片的横向辅助部高度I为4mm、极板宽度H为103mm、极板去极化合剂的充填或涂敷部高度J为134mm，端子极柱2与引出片9用焊接连接，接合面总面积为24mm2。
图11中纵轴表示放电深度为80％时的输出密度，横轴为引出片厚度除以极板厚度后的值。从图11可以看出，当引出片厚度为极板厚度的0.175倍以下时，输出密度因焦耳热引起的电力损耗而急剧减小。另外，还可以看到，在超过0.50倍后，因电池重量的增加而引起的输出密度的减小量超过了因截面积增加而引起的输出密度的增加量，所以输出密度减小。进而还可以看出，在超过0.50倍后，因焊接面积不规则致使输出密度值出现离散的倾向。因此，引出片厚度最好是极板厚度的0.175倍～0.50倍。进一步最好是0.175倍～0.40倍，这时，输出密度值的离散减小，且几乎不降低。
接着，在实施例1的蓄电池中，对引出片的横向辅助部高度I与电池的输出密度进行比较。在该实施例1的蓄电池中，使从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F为11mm、引出片厚度为0.15mm、引出片宽度G为14mm、极板宽度H为103mm、极板去极化合剂的充填或涂敷部高度J为134mm，端子极柱2与引出片9用焊接连接，接合面总面积为24mm2。
图12中纵轴表示放电深度为80％时的输出密度，横轴为引出片的横向辅助部高度I除以极板去极化合剂的充填或涂敷部高度J后的值。从图12可以看出，当引出片的横向辅助部高度I为极板去极化合剂的充填或涂敷部高度J的0.015倍以下时，输出密度因焦耳热引起的电力损耗而急剧减小。另外，还可以看到，在超过0.060倍后，因电池重量的增加而引起的输出密度的减小量超过了因引出片的横向辅助部高度I的增加而引起的输出密度的增加量，所以输出密度减小。此外，由于引出片的横向辅助部高度I的值越大、充填或涂敷极板去极化合剂的体积越小，所以电池的体积容量密度降低。因此，引出片的横向辅助部高度I最好是极板去极化合剂的充填或涂敷部高度J的0.0175倍～0.060倍。进一步最好是0.020倍～0.050倍，这时，输出密度几乎不降低。
其次，在实施例1的蓄电池中，对端子极柱和引出片的接合面积与电池的输出密度进行比较。在该实施例1的蓄电池中，使从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F为11mm、引出片厚度为0.15mm、引出片宽度G为14mm、引出片的横向辅助部高度I为4mm、极板宽度H为103mm、极板去极化合剂的充填或涂敷部高度J为134mm。
图13纵轴表示放电深度为80％时的输出密度，横轴为接合面积除以所接合的引出片总截面积后的值。在图13中可以看出，在焊接的情况下，当接合面积为所接合的引出片总截面积的0.1倍以下时，输出密度因焦耳热引起的电力损耗而急剧减小。另外，还可以看到，在超过0.7倍后，焊接开始不均匀并使输出密度离散。另外，在对端子极柱和引出片的连接以铆接为代表的压接方式、或以螺钉拧紧的方式进行时，也是同样的。在这种情况下，当接合面积为所接合的引出片总截面积的0.1倍以下时，与焊接时一样，输出密度因焦耳热引起的电力损耗而急剧减小。另外，还可以看到，在超过0.7倍后，因铆钉或螺钉的直径非常小，连接强度小，其结果是，输出密度急剧减小。进一步，如考虑到接合面积越大制作成本越高，则接合面积最好是所接合的引出片总截面积的0.1倍～0.7倍。进一步最好是0.2倍～0.4倍，这时，输出密度几乎不降低。
本发明的实施例1的蓄电池的最佳值是当横轴的正极侧和负极侧两侧的引出片与端子极柱的电阻值之和除以电池总电阻后的值为0.04时的260W/kg。为实现该最佳值，只须按以下尺寸制作即可，即，使从极板上端部到盖体内部顶壁的距离F为4.0mm、引出片宽度G为极板宽度H的0.25倍、引出片厚度为极板厚度的0.30倍、引出片的横向辅助部高度I为极板去极化合剂的充填或涂敷部高度的0.040倍、接合总面积为所接合的引出片总截面积的0.3倍，且端子极柱与引出片的连接采用焊接方式。
本发明以备有如上所述的中～大容量的端子极柱的方形密封式蓄电池作为主要对象，但其形态无论对一般的方形、或圆形、椭圆形都能适用。
如按照上述的本发明，则具有其螺钉部、电极部、密封槽、集电部的中心轴在同一轴线上、且从凸缘部伸出多个集电部的蓄电池用端子极柱，用于分别与从各正极板引出的引出片及从各负极板引出的引出片连接，通过将正极侧、负极侧两侧的引出片分别与该集电部接合，可减小从引出片和极柱产生的焦耳热值。其结果是，可以提供具有高输出密度、高可靠性、高充电效率、长寿命特性的中～大容量方形密封式蓄电池。