JP2002008624A - 鉛蓄電池用ストラップ - Google Patents

鉛蓄電池用ストラップ

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JP2002008624A
JP2002008624A JP2000188056A JP2000188056A JP2002008624A JP 2002008624 A JP2002008624 A JP 2002008624A JP 2000188056 A JP2000188056 A JP 2000188056A JP 2000188056 A JP2000188056 A JP 2000188056A JP 2002008624 A JP2002008624 A JP 2002008624A
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electrode
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Takao Omae
孝夫 大前
Hiroyuki Ishiguro
博之 石黒
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Japan Storage Battery Co Ltd
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Japan Storage Battery Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明が解決しようとする課題は、Pb−C
a系合金の極板耳部をSeを含む足鉛合金でストラップ
を形成した場合において耐食性に優れたストラップを提
供することである。 【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明によ
る鉛蓄電池用ストラップは、Pb−Ca系合金からなる
極板耳部をSeを含有する鉛合金からなる足鉛を用いて
溶融、凝固して形成されてなる鉛蓄電池用ストラップに
おいて、凝固後に、ストラップに埋設された未溶融の極
板耳部の体積は、溶融前の極板耳部の先端からストラッ
プ下面までの極板耳部の体積に対し、0.3以上0.9
以下であることを特徴とする。すなわち、Pb−Ca系
合金からなる極板耳部の溶融量を少なくしたため、Ca
とSeの金属間化合物の生成量が低減し、全体が均一に
微細化されたストラップ組織を得ることができることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池用ストラ
ップの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、鉛蓄電池では、同極性の極板
同士を並列に接続するために、極板耳部同士を溶接、一
体化するという手法が用いられている。耳部が溶融、凝
固して一体化された部分はストラップと呼ばれている。
ストラップの溶接方法には大きく分けて次の2種類があ
る。ひとつは、バーナー溶接である。極板群の極板耳部
を櫛状治具に挿入し、ガスバーナーやプラズマなどの炎
で、極板耳部や足鉛を溶融、凝固させることで一体化
し、ストラップを形成するものである。もうひとつは、
キャスト・オン・ストラップと呼ばれる方法である。鋳
型内に置かれた溶融鉛に、極板耳部を浸せきし、その後
凝固させることで一体化しストラップとするものであ
る。
【0003】鉛蓄電池用極板格子の合金には、Pb−C
a系合金、Pb−Sb系合金が広く用いられている。こ
れらの耳部をストラップ溶接するための足鉛としては、
Pb−Sn系合金、Pb−Sb系合金などが用いられて
いる。足鉛用合金にPb−Ca系合金が用いられないの
は、溶接時に酸化しやすい、溶融温度が高いといった問
題があるためである。流動液を有しない負極ガス吸収式
鉛蓄電池においては、格子、足鉛いずれにもPb−Sb
系合金を用いない。これは、Sbが負極の水素過電圧を
低下させるので、電池使用中に電解液が減少してしまう
からである。そのため、これらの電池では格子合金にP
b−Ca系合金、足鉛合金にPb−Sn系合金といった
組み合わせが用いられることが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Pb−Sn系
合金の足鉛から作られたストラップにおいて、次の問題
が生じることがある。電池使用中に、正極側ストラップ
においては二酸化鉛化腐食が進行し、負極側ストラップ
においては硫酸鉛化腐食が進行する。これらの腐食生成
物は金属鉛に比べて容積が2〜3倍程度大きいために、
隙間内部などに発生すると“くさび効果”により隙間を
拡大し、新たな隙間が腐食するという悪循環が進行し易
くなってしまう。Pb−Sn系合金では、結晶粒が非常
に大きいために結晶粒界に沿った腐食が進行しやすく、
最悪の場合にはストラップが破断してしまう場合があ
る。図1にPb−Sn系合金ストラップの断面図を示
す。ストラップの上面から下面につながるような結晶粒
界3がみられる。なお、ストラップの下面とは、極板耳
部を埋設した方の面であり、上面とは、下面の反対側の
面をいう。
【0005】結晶粒界に沿った腐食を低減させるために
は、結晶を微細化させるのが効果的である。鉛合金の場
合には、Seなどの核化剤添加による結晶の微細化が一
般的に行われている。前述の問題を解決するために、P
b−Sn系合金ストラップに対してもSeの添加による
微細化が検討されているが、新たな問題があることがわ
かってきた。図2は、Pb−Sn−Se系合金ストラッ
プ(従来例)の断面である。微細化部分4はみられる
が、ストラップ下部には大きな結晶粒界3が、ストラッ
プ上部には組成CaxSeyからなる金属間化合物5とみ
られる物質が観察される。このような状態のストラップ
を電池で使用した場合、ストラップ下部では従来通りの
粒界腐食が発生し、ストラップ上部では金属間化合物部
分の腐食がみられることがある。
【0006】このようなストラップ断面となってしまう
原因として次のことが考えられる。まず、溶接時にPb
−Ca系合金の極板耳部が溶かされる。これとPb−S
n−Se系合金溶融物が接触すると、CaとSeが金属
間化合物を形成する。金属間化合物の生成によりストラ
ップ下部ではSeがなくなりPb−Sn系合金特有の大
きな結晶粒界が出現する。金属間化合物は、鉛合金より
も比重が低いのでストラップ上部に移動し、その後スト
ラップが凝固する。
【0007】本発明が解決しようとする課題は、Pb−
Ca系合金の極板耳部をSeを含む合金からなる足鉛で
ストラップを形成した場合において発生する上述した問
題点を解決し、耐食性に優れたストラップを提供するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明の鉛蓄電池用ストラップは、P
b−Ca系合金からなる極板耳部をSeを含有する鉛合
金からなる足鉛を用いて溶融、凝固して形成されてなる
鉛蓄電池用ストラップにおいて、凝固後に、ストラップ
に埋設された未溶融の極板耳部の体積は、溶融前の極板
耳部の先端からストラップ下面までの極板耳部の体積に
対し、0.3以上0.9以下であることを特徴とする。
【0009】また、請求項2に記載の発明の鉛蓄電池用
ストラップは、請求項1に記載の発明において、 Se
を含有する鉛合金からなる足鉛は、Pb−Sn系合金で
あることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施の
形態を説明するが、本発明は以下の説明に限定されるも
のではない。本発明による鉛蓄電池用ストラップは、P
b−Ca系合金からなる極板耳部をSeを含有する鉛合
金からなる足鉛を用いて溶融、凝固して形成されてなる
鉛蓄電池用ストラップにおいて、凝固後に、ストラップ
に埋設された未溶融の極板耳部の体積は、溶融前の極板
耳部の先端からストラップ下面までの極板耳部の体積に
対し、0.3以上0.9以下であることを特徴とする。
より好ましくは、 Seを含有する足鉛用合金は、Pb
−Sn系合金であることが望ましい。
【0011】以上により、Pb−Ca系合金からなる極
板耳部の溶融量を少なくしたため、CaとSeの金属間
化合物の生成量が低減し、全体が均一に微細化されたス
トラップ組織を得ることができる。
【0012】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【0013】(実施例1)従来のバーナー溶接によるス
トラップ形成方法は次の通りである。まず極板群8の同
極性の極板耳部1にくし治具9をはめこみ、当て金10
と呼ばれる治具を所定の位置に置く。次に鉛部品である
ポール11を治具内の所定位置に設置する(図5の
(A)参照)。ストラップ形成用棒状の足鉛12をバー
ナーより発生させた溶接炎13により溶融させながら、
極板耳部の溶融、ストラップとの一体化、ポールとスト
ラップとの接続を行う(図5の(B)参照)。このと
き、足鉛や炎は適当に動かし、溶接を確実なものにして
いる。その後、ストラップ部分を凝固させることで耳部
とストラップとポールとが一体化される(図5の(C)
参照)。
【0014】通常は、溶接後の機械的強度を上げるため
に極板耳部を十分に溶融させる。ストラップの断面を図
2に示す。極板耳部は、元の極板耳部7からストラップ
下面と同じ高さにまで溶融している。Pb−Ca合金極
板とSeを含む足鉛合金とをこの方法で溶接した際に
は、極板耳部が大量に溶融してしまい、Caが足鉛合金
中のSeと金属間化合物を形成する。そして前述したよ
うに、ストラップ内に微細化部分はみられるがストラッ
プ下部には大きな結晶粒界が、ストラップ上部には金属
間化合物が生成した非常に状態の悪いストラップとなっ
てしまう。
【0015】主原因は、CaとSeが混ざり金属間化合
物が生成することであるので、溶接時になるべく混ざら
ないような溶接方法を行うことが考えられる。そこで、
溶接条件に関わる各種因子の検討を行った。極板耳部の
合金組成はPb−0.08wt%Ca−1.5wt%S
n、足鉛の合金組成はPb−2wt%Sn−0.01w
t%Seのものを用いた。そして、溶接炎の強さ、溶接
時のかき混ぜ具合、溶接炎をあてる順序、極板耳部表面
の研磨、極板耳部表面へのフラックス塗布、冷却条件等
を変化させてストラップを作製し、ストラップ断面を観
察した。溶接条件を定量的に表現するのは困難である
が、概してストラップに加える熱量が少なく、かき混ぜ
も少ない条件にしたものが状態が良かった。
【0016】また、凝固後に、ストラップに埋設された
未溶融の極板耳部の体積が多いものほどストラップ上部
の金属間化合物量は少なくなり、ストラップ下部の未微
細化部の量も少なくなる、といった相関がみられた。一
例としてNo.3のストラップ断面を図3に示した。結
果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】これらの結果から、極板耳の未溶融部分を
多くするほどストラップ状態が良くなることがわかっ
た。さらには、凝固後に、ストラップに埋設された未溶
融の極板耳部の体積と、溶融前の極板耳部の先端からス
トラップ下面までの極板耳部の体積との比0.3以上
0.9以下とするのが望ましいことがわかった。
【0019】(実施例2)次にキャストオンストラップ
法により、本発明の検討を行った。キャストオンストラ
ップ法は、ストラップ形状が彫り込まれたモールド内の
溶融鉛に極板耳部を浸せきし、凝固後に取り出すもので
ある。図6に模式図を示す。16はストラップ、11は
ポール、1は極板耳部、14はモールド、15は彫り込
み部である。
【0020】まず、極板などを重ね合わせて極板群8を
作った。モールドに溶融させた足鉛を注ぎ込み、逆さま
にした極板群の耳部を浸せき・凝固させた。このとき、
極板耳部の合金組成はPb−0.08wt%Ca−1.
5wt%Sn、足鉛の合金組成はPb−2wt%Sn−
0.01wt%Seのものを用いた。こうして得られた
ストラップの断面観察結果を図4に示した。
【0021】キャストオンストラップでは、極板耳の未
溶融部の量が多く、ストラップ上部の金属間化合物はみ
られなかった。また、ストラップ下部の未微細化部も全
く見られなかった。概してキャストオンストラップ法は
バーナー溶接に比べて良好であったが、これは単に極板
耳を浸せきするのみでかき混ぜをおこなっていないため
と考えられる。
【0022】Seを含む足鉛合金組成としてPb−2w
t%Sn−0.01wt%Seの例をあげたが、もちろ
んこれに限定するものではない。Se添加によって微細
化効果の得られる合金であれば本発明の効果を得ること
ができる。例えば、合金の機械的強度を向上させるため
にAgを加えた、Pb−Sn−Ag−Se合金等につい
ても同様な効果を得ることができる。
【0023】
【発明の効果】上述したように、本発明を用いると、P
b−Ca系合金の極板耳部をSeを含む合金からなる足
鉛でストラップを形成した場合において発生する問題点
を解決し、耐食性に優れたストラップが得ることがで
き、電池の長寿命化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のPb−Sn合金ストラップの一例を示
す断面図
【図2】 従来のPb−Sn−Se合金ストラップの一
例を示す断面図
【図3】 本発明品のバーナー溶接によるPb−Sn−
Se合金ストラップの一例を示す断面図
【図4】 本発明品のキャストオンストラップ溶接によ
るPb−Sn−Se合金ストラップの一例を示す断面図
【図5】 バーナー溶接によるストラップ形成方法を示
す模式図
【図6】 キャストオンストラップ法によるストラップ
形成方法を示す模式図
【符号の説明】
1 極板耳部 2 足鉛部分 3 結晶粒界 4 微細化部分 5 金属間化合物 6 未溶融部分 7 元の極板耳部 8 極板群 9 くし治具 10 当て金 11 ポール 12 足鉛 13 溶接炎 14 モールド 15 彫り込み部 16 ストラップ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Pb−Ca系合金からなる極板耳部をSe
    を含有する鉛合金からなる足鉛を用いて溶融、凝固して
    形成されてなる鉛蓄電池用ストラップにおいて、凝固後
    に、ストラップに埋設された未溶融の極板耳部の体積
    は、溶融前の極板耳部の先端からストラップ下面までの
    極板耳部の体積に対し、0.3以上0.9以下であるこ
    とを特徴とする鉛蓄電池用ストラップ。
  2. 【請求項2】Seを含有する鉛合金からなる足鉛は、P
    b−Sn系合金であることを特徴とする請求項1に記載
    の鉛蓄電池用ストラップ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005045956A1 (ja) * 2003-11-07 2005-05-19 Gs Yuasa Corporation 鉛蓄電池およびその製造方法
JP2006210210A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 鉛蓄電池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005045956A1 (ja) * 2003-11-07 2005-05-19 Gs Yuasa Corporation 鉛蓄電池およびその製造方法
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