JP2722555B2 - 鉛蓄電池用極板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は銅を集電体に用いた鉛蓄電池用極板の製造法
の改良に関するものである。

従来の技術 従来、背の高い大形鉛蓄電池において、鉛または鉛−
錫系合金鍍金した銅格子体を用いた鉛蓄電池用極板が用
いられている。これは、銅エキスパンドメタルを鉛また
は鉛−錫合金で電気鍍金した後、集電用の鉛または鉛合
金よりなる極板耳部を鋳造する製造法によるものであ
る。

発明が解決しようとする課題 鉛蓄電池の格子体には一般に鉛合金が用いられてい
る。鉛合金は電気抵抗が約21μΩ・cmとかなり高く、ま
た比重も約11とかなり重いため、重量効率が悪く、且つ
大電流で放電すると格子の抵抗によるオーミックな抵抗
分極が大きくなって放電電圧の低下が増加するという欠
点がある。

更に極板の高さが増した場合には、この格子の電気抵
抗の電池性能に与える影響が大きくなり、背の高い極板
を充放電すると電流耳の設けられている極板上部のみが
主に充放電反応に関与し、下部は利用されないので、背
の高い大形鉛蓄電池は実用には向かなかった。

これを改善する方法の一つに例えば銅のように鉛合金
よりも電気伝導のよい金属を格子に使用する提案があ
り、銅エキスパンドメタル格子を用いた極板が用いられ
ている。格子体に銅を用いる場合は、銅は電解液の硫酸
中に過放電状態において、特に溶出が著しくなり、自己
放電の増大、容量低下、充電効率の悪化、水素ガス発生
量の増加などの悪影響を引き起こす。そのために鉛又は
鉛−錫系合金の鍍金が施される。

従来、銅エキスパンドメタルを鉛または鉛−錫合金で
電気鍍金した後、集電用の鉛または鉛合金よりなる極板
耳部を鋳造する方法が用いられている。しかしその際、
銅に被覆された鍍金層は、鋳造される鉛合金よりも融点
が低く、鋳造部界面付近で溶解し、鍍金層が薄くなった
り、極端な場合には鍍金層が剥がれ銅が露出するという
問題があった。

これを防止するために、銅と合金化し易い鉛−錫合
金、また錫で鍍金した後、鉛を鍍金して２層鍍金として
剥がれにくくするという方法も用いられているが、完全
に剥がれを防止できかなった。

また鋳造温度の制御を厳密にして、できるだけ低い温
度で鋳造する方法もあるが、これも極板耳部の成形不良
を生じ、エキスパンドメタル極板耳部の密着性が悪くな
り電気抵抗が増大するという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであ
り、生産性、品質に優れ、低コストの鉛蓄電池用極板を
提供するこを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は銅または銅合金からなるシートを打抜加工、
またはエキスパンド加工した基体の端部に鉛または鉛合
金の集電用極板耳部を予め鋳造により接合した格子体
に、鉛または鉛合金を鍍金により被覆したことを特徴と
する鉛蓄電池用極板の製造法である。

実施例 以下、本発明の一実施例を図により説明する。第１図
は本発明による鉛蓄電池用極板の一部切截平面図であ
る。

こゝで１は銅エキスパンドメタル、２は極板耳部、３
は下部連結体、４は錫または鉛−錫系の合金鍍金、５は
負極活物質である。

銅エキスパンドメタルをエキスパンド機により加工す
る。極板寸法に切断して、両端のエキスパンドのウエブ
部を平坦に加工し、極板耳部の鋳造成形及び下部連結体
の装着を容易とする。銅エキスパンドメタルの上端部に
錫または鉛−錫系の合金鍍金を行う。この鍍金は極板耳
部の鉛合金と銅エキスパンドメタルの銅との密着結合を
良好にならしめるもので、エキスパンドメタル全体に鍍
金する必要はない。通常、鉛−錫系の合金の鍍金組成は
融点の低い50〜70質量％の半田鍍金が好ましい。又、密
着強度を上げる場合は、Sb系の合金、Ag、Bi、Cdなどの
第３成分の金属を添加した鍍金とするとよい。尚、鍍金
は銅エキスパンドメタルを脱脂、酸処理した後、電気鍍
金する方法と、酸処理、フラックス処理をして、半田浴
中に浸漬して溶融鍍金する方法がある。

上端部を半田鍍金された銅エキスパンドメタル鋳型に
固定し、溶融鉛又は鉛合金を流し込み、極板耳部を成形
し、銅エキスパンドメタルと極板耳部を接合した格子体
とする。

次に格子体を極板耳部上部より吊り下げて、脱脂、酸
処理などの洗浄浴中に浸漬後、鉛鍍金浴に浸漬し、正極
に鉛を負極に格子体を接続し通電して、電気鍍金を行
う。通電時間は、用途により異なるが通常20〜300μｍ
の鉛被覆層を形成する。この鉛被覆層の厚さは、極板の
製造工程中の損傷及び電池使用中の充放電に耐えるもの
である。又、エキスパンドメタルのメッシュの間隙の鍍
金されにくい部分を均一鍍金するために、鉛−錫系の合
金鍍金をするのがよい。鉛鍍金された格子体は、洗浄後
乾燥された後合成樹脂側の下部連結体を装着する。尚、
下部連結体も極板耳部と同様に鉛または鉛合金とするこ
とができるが、集電の必要がなく、重量増となり、コス
トも高くなるために、一般に合成樹脂が適している。下
部連結体を装着された格子体は負極活物質を充填し、極
板とする。

この極板を用いて、電池を組出て試験に供した。

通常の鉛合金格子体よりなる正極板５枚と銅エキスパ
ンドメタルを用いて種々の方法で製造した急極板６枚を
組合せた電池を各５セルづつ製作した。

Ａは本発明による負極板であり、銅エキスパンドメタ
ルの上端に半田鍍金し、極板耳を鋳造した後、鉛を100
μｍ、電気鍍金したものである。

ＢはＡの製造工程の内、銅エキスパンドメタルの上端
の半田鍍金を省略した負極板である。

Ｃは従来の製造法により製造されたもので、銅エキス
パンドメタルに鉛−錫系の半田鍍金を10μｍし、さらに
鉛鍍金を90μｍして極板耳部を鋳造により接合し負極板
としたものである。

ＤはＣの製造工程の内、鉛−錫系の半田鍍金を省略し
て、鉛鍍金を100μｍした負極板である。

各電池を５時間率の電流で通常の終止電圧1.70Vまで
放電し、放電量の120％までの充電を行う。この充放電
を10サイクル繰り返した後、放電末で電解液を10cc抜き
取り、銅の溶出量を調べた。

さらに11サイクルでは、終止電圧1.70Vまでの放電
後、抵抗により短絡させ、24時間保持した後電解液を10
cc抜き取り同様に銅の溶出量を調べた。

その結果を表１及び表２に示した。

表１及び表２から明らかな如く、本発明による極板を
用いた電池は、銅溶出量が少なく、非常に優れている。
特に過放電状態においても銅溶出量が少ない。

次に、これら電池を５時間率で終止電圧1.70Vまで放
電して12∞目の充電を行い、放電持続時間を調べた。

放電持続時間を表３に示した。

短絡放置後も本発明による負極板を用いた電池の容量
は大である。

尚、各電池の充電中の電池電圧も電解液中の銅溶出量
に比例して低くなっており、水素ガス発生量も多くなっ
ている。

次に電池を解体し、銅の溶出状況を調べた。

本発明による電池Ａは、負極活物質中にも銅溶出はな
かった。電池Ｂは、極板耳部と銅エキスパンドメタルの
界面付近で銅が溶出していた。これは極板耳部の鉛合金
と銅エキスパンドの密着が悪く、隙間があり完全に鉛鍍
金されていないためである。電池Ｃは、極板耳部と銅エ
キスパンドの界面付近の鉛鍍金被覆層が溶解し、一部剥
れ銅が溶出し、負極活物質中にも銅が多量に認められ
た。また一部の極板では極板耳部の鋳造時に、鉛鍍金層
が損傷し銅が露出している箇所もあった。

電池Ｄは電池Ｃの状況がさらにひどくなった状態であ
り、銅の溶出量が多くなっていた。

上記した如く、本発明による極板は銅格子体を用い、
鉛蓄電池に有害な銅の溶出を防止したもので、非常に優
れていることは明白である。

発明の効果 上述した如く、本発明は生産性、品質に優れ、低コス
トの鉛蓄電池用極板を提供することが出来るので、その
工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による鉛蓄電池用極板の一部切截平面
図である。 １……銅エキスパンドメタル、２……極板耳部 ３……下部連絡体、４……鍍金 ５……負極活物質

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−186264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−150659（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銅または銅合金からなるシートを打抜加
   工、またはエキスパンド加工した基体の端部に鉛または
   鉛合金の集電用極板耳部を予め鋳造により接合した格子
   体に、鉛または鉛合金を鍍金により被覆したことを特徴
   とする鉛蓄電池用極板の製造法。
2. 【請求項２】銅または銅合金基体の端部を錫または鉛合
   金で鍍金し、集電部と鋳造により接合した請求項１記載
   の鉛蓄電池用極板の製造法。
3. 【請求項３】鉛合金が鉛−錫系合金である請求項１及び
   ２記載の鉛蓄電池用極板の製造法。