JP3658834B2 - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉形鉛蓄電池に関するものである。さらに詳しくは、その極板に用いられるエキスパンド加工により形成される格子体の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池の格子体は生産性向上とメンテナンスフリー化を目的として、アンチモンフリーの鉛または鉛合金製のシートを網状に展開し格子体とするエキスパンド加工品が広く使用され、近年これが密閉形鉛蓄電池にも使用されるようになってきた。従来のエキスパンド加工における格子骨を形成するシートの切り幅の設定は、上部から下部にいたるまで均一にするか、あるいは、特開昭５６−１５９０６５号公報に示される様に、電池性能や生産能率を損なうことなく軽量化や安価を目的として、シートの切り幅を変化させ、上部親骨に接する部分をシート厚さに対してほぼ等しく、漸次下部親骨に至るに従って狭くする等のシート切り幅に関した例は存在していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エキスパンド方式を用いた格子体にペースト状の活物質を充填する工程では、過剰量のペーストを網状展開部に塗着後スクレーパにより規定量に調整するため、加工時にシート切り幅を変化させる従来構成のエキスパンド式極板においてはスクレーパ開度を調整する基準が無く、ペースト充填時の極板厚さを規制することが難しいため、極板厚さやペースト充填量のばらつきが大きくなるという問題があった。さらに格子体に対しペースト充填後の極板厚さが厚い、いわゆるオーバーペーストにする極板においては、充填時の極板に対するスクレーパの調整が同様に難しく、極板厚さおよびペースト充填量にばらつきを生じたりしていた。一方、密閉形鉛蓄電池においてはセパレータ中と極板内に電解液を含有しているため、前記極板厚さのばらつき等が存在すると、極板群をセル隔壁により加圧する力がばらつき、セパレータと極板間の相互間に均一な密着性が得られず、特に高率放電時の容量やトリクル寿命に悪影響を及ぼすという問題が発生したりしていた。
【０００４】
本発明はこれらの問題点を解決するもので、エキスパンド格子体を用いる密閉型鉛蓄電池において、前記格子体の活物質充填量のばらつきを抑制し、さらにはそれを用いる前記蓄電池の高率放電容量やトリクル寿命を改善することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、鉛または鉛合金からなるシート材料をエキスパンド加工した格子体において、結節部を構成する連続した２ヶ所の切り幅の合計が最大で、しかも活物質充填後の極板厚さとほぼ同じく設定した部分を前記格子体の縦断面方向に少なくとも２ヶ所存在させる。そして好ましくは、格子体に活物質を充填して得られた極板の厚さを隣接する２ヶ所の切り幅の和の最大値に対し１.０３〜１.０８の範囲に設定する。これによりペースト充填時、スクレーパを格子体の最大厚さとなっている結節部にて規制できるので、充填量を一定にすることができ、極板厚さのばらつきを小さくすることができる。さらに、このことはセパレータと極板間の均一な密着を保ち、高率放電時の容量やトリクル寿命を高位平準化するのに有効である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の密閉形鉛蓄電池では、鉛または鉛合金からなるシート材料をエキスパンド加工し、格子体として用いている。前記エキスパンド加工の際の切り幅を前記シート材料の幅方向で変化させ、隣接する２ヶ所の切り幅の和が最大値の箇所を前記幅方向にみて少なくとも１箇所設けている。
【０００７】
図１にその実施形態の一例を示す。１は下枠骨、２〜１１はそれぞれの格子の結節部である。図２（ａ）は図１の格子体のａ−ａ’断面を示す。図１および図２（ａ）から分かるように、それぞれの結節部は隣合う切り幅が接合しているため、その部分における断面の厚さは隣合う切り幅の和にほぼ等しく、隣合う切り幅の大きい結節部４および１０の厚さが格子体の最大厚さを決定している。もっと厳密には図５に示すように、結節部におけるシート材表面が格子体の断面方向となす角θを考慮すれば、通常のエキスパンド加工では、切り幅の和の１．０３倍程度となる。本発明では前記格子体に対し、ペースト充填時にはスクレーパを切り幅の和が最大となる結節部にて規制するため、ペースト充填量のばらつきが小さく、結果として出来上がった極板の厚さのばらつきも小さい。
【０００８】
活物質充填後の極板厚さが切り幅の和の最大値に対して大きい、すなわちややオーバーペースト気味に充填するとしても、その比率が１．０８より大きいと充填量のばらつきは大きくなり、１．０８から１．０３（すなわち格子体の厚さ）に設定するのが良い。
【０００９】
【実施例】
次に本発明の具体例とその製造法を説明する。 本発明の実施例として、０．０８重量％Ｃａ、１．１重量％Ｓｎを含有した１．１mm厚の鉛合金シートをエキスパンド加工して切断し、図１に示すような高さ４３mm、幅２４．５mmの正極板用格子体を作製した。格子結節部４および１０で切り幅の和は最大となり、その値は２．０mmであった。
【００１０】
この格子結節部４および１０のところにスクレーパを押し当てて、正極活物質ペーストを格子体に充填し、乾燥して厚さ２．０６mmの正極板を得た。
【００１１】
比較のため、上記実施例と同じ鉛合金シートを用いて切り幅が一定の条件でエキスパンド加工して、上記実施例と同寸法で切断し、従来例による正極板用格子体を作製した。従来例格子体における切り幅の和は、いずれの格子結節部でも一定の１．９mmであった。この従来例格子体に、前記実施例におけるペースト充填時と同様のスクレーパ開度で活物質充填を行い、厚さ２．０６mmの従来例による正極板を作製した。
【００１２】
これら実施例および従来例の正極板１５０枚ずつについて、厚さｔと重量Ｗｔを測定し、そのばらつきを求めた。このとき、極板の厚さは、極板内３ヶ所をマイクロメータにより測定し、３点の平均値をその極板の厚さとした。ばらつきの尺度として、測定結果より算定される厚さの標準偏差ｔσと極板重量の標準偏差ｗσを求め（表１）にまとめた。
【００１３】
【表１】
【００１４】
（表１）から明らかなように実施例による正極板では、ｔσおよびｗσとも、従来例に比べその値が低下している。これらσ値の低下は、ペースト充填時の充填量を前記２ヶ所の結節部において規制することが可能となるためである。
【００１５】
前記実施例および従来例の２種類の正極板を各々、１セル当たり３枚使用し、従来の負極板４枚とガラスマットを介挿して交互に積層し、６セルをモノブロック電槽に入れて、それぞれ実施例および従来例による密閉形鉛蓄電池を構成した。図３に前記２０個の供試電池を３．０ＣＡ（６Ａ）放電時の放電容量における本発明と従来例電池の比較を示した。本発明によるものは平均１１．５分の持続時間で標準偏差０．２分に対し、従来例は１０．５分で標準偏差は０．５分であり、従来例に比べ容量のばらつきも低下した。これは、正極板厚さのばらつきが減少することにより、極板群を構成するガラスマットセパレータと正負極板の密着性が均一になるため、電解液の供給および濃度が安定化することに起因していると思われる。
【００１６】
図４に、上記電池のトリクル寿命における結果を示す。前記１２Ｖで構成した供試電池を、４０℃雰囲気中において、充電電圧１３．８Ｖの定電圧でトリクル充電を行い、３ヵ月ごとに３．０ＣＡ放電容量を測定した。この結果から明らかなように、本発明によるものは従来例に比べ、トリクル期間の経過に伴う容量低下のばらつきが少なくなった。これは、先にも述べたように正極板厚さのばらつきが極板群のセパレータと正負極板の密着に影響を与え、前記密着が悪い電池においては、特にトリクル試験中の電解液の水分逸散による内部インピーダンスの増加が大きく、容量低下の原因となっているものと考えられる。
【００１７】
本実施例は極板格子単体にて説明したが、鉛合金シートをエキスパンド加工して格子体を作製する場合、通常中央部に鉛合金の無地部が存在し、それを中心にその両側に網状に展開するのが一般的である。この左右の網状展開部に少なくとも１ヶ所に２ヶ所の切り幅の和が活物質充填後の極板厚さに対しほぼ等しく設定された結節部が存在すれば、連続してペーストをする場合にこの結節部を利用して均一にペーストを充填できる。さらに、本実施例においては正極板における効果について説明したが、負極板においても記載した内容と同様な効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エキスパンド加工により形成する鉛蓄電池用格子体において、切り幅を変化させ連続する２ヶ所の切り幅の和が、ほぼ極板厚さと等しい部分を設けることにより、活物質ペーストを充填しても極板厚さのばらつきの低減が可能となり、高率放電容量およびトリクル寿命のばらつきが少ない密閉形鉛蓄電池を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による格子体の平面図
【図２】（ａ）本発明の実施例による格子体の断面図
（ｂ）従来例による格子体の断面図
【図３】本発明の実施例による電池と従来例による電池の高率放電容量の比較を示す図
【図４】本発明の実施例による電池と従来例による電池の４０℃におけるトリクル充電期間と高率放電容量との関係を示す図
【図５】格子結節部の断面を示す図
【符号の説明】
１ 下枠骨
２〜１１ 格子結節部
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉形鉛蓄電池に関するものである。さらに詳しくは、その極板に用いられるエキスパンド加工により形成される格子体の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池の格子体は生産性向上とメンテナンスフリー化を目的として、アンチモンフリーの鉛または鉛合金製のシートを網状に展開し格子体とするエキスパンド加工品が広く使用され、近年これが密閉形鉛蓄電池にも使用されるようになってきた。従来のエキスパンド加工における格子骨を形成するシートの切り幅の設定は、上部から下部にいたるまで均一にするか、あるいは、特開昭５６−１５９０６５号公報に示される様に、電池性能や生産能率を損なうことなく軽量化や安価を目的として、シートの切り幅を変化させ、上部親骨に接する部分をシート厚さに対してほぼ等しく、漸次下部親骨に至るに従って狭くする等のシート切り幅に関した例は存在していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エキスパンド方式を用いた格子体にペースト状の活物質を充填する工程では、過剰量のペーストを網状展開部に塗着後スクレーパにより規定量に調整するため、加工時にシート切り幅を変化させる従来構成のエキスパンド式極板においてはスクレーパ開度を調整する基準が無く、ペースト充填時の極板厚さを規制することが難しいため、極板厚さやペースト充填量のばらつきが大きくなるという問題があった。さらに格子体に対しペースト充填後の極板厚さが厚い、いわゆるオーバーペーストにする極板においては、充填時の極板に対するスクレーパの調整が同様に難しく、極板厚さおよびペースト充填量にばらつきを生じたりしていた。一方、密閉形鉛蓄電池においてはセパレータ中と極板内に電解液を含有しているため、前記極板厚さのばらつき等が存在すると、極板群をセル隔壁により加圧する力がばらつき、セパレータと極板間の相互間に均一な密着性が得られず、特に高率放電時の容量やトリクル寿命に悪影響を及ぼすという問題が発生したりしていた。
【０００４】
本発明はこれらの問題点を解決するもので、エキスパンド格子体を用いる密閉型鉛蓄電池において、前記格子体の活物質充填量のばらつきを抑制し、さらにはそれを用いる前記蓄電池の高率放電容量やトリクル寿命を改善することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、鉛または鉛合金からなるシート材料をエキスパンド加工した格子体において、結節部を構成する連続した２ヶ所の切り幅の合計が最大で、しかも活物質充填後の極板厚さとほぼ同じく設定した部分を前記格子体の縦断面方向に少なくとも２ヶ所存在させる。そして好ましくは、格子体に活物質を充填して得られた極板の厚さを隣接する２ヶ所の切り幅の和の最大値に対し１.０３〜１.０８の範囲に設定する。これによりペースト充填時、スクレーパを格子体の最大厚さとなっている結節部にて規制できるので、充填量を一定にすることができ、極板厚さのばらつきを小さくすることができる。さらに、このことはセパレータと極板間の均一な密着を保ち、高率放電時の容量やトリクル寿命を高位平準化するのに有効である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の密閉形鉛蓄電池では、鉛または鉛合金からなるシート材料をエキスパンド加工し、格子体として用いている。前記エキスパンド加工の際の切り幅を前記シート材料の幅方向で変化させ、隣接する２ヶ所の切り幅の和が最大値の箇所を前記幅方向にみて少なくとも１箇所設けている。
【０００７】
図１にその実施形態の一例を示す。１は下枠骨、２〜１１はそれぞれの格子の結節部である。図２（ａ）は図１の格子体のａ−ａ’断面を示す。図１および図２（ａ）から分かるように、それぞれの結節部は隣合う切り幅が接合しているため、その部分における断面の厚さは隣合う切り幅の和にほぼ等しく、隣合う切り幅の大きい結節部４および１０の厚さが格子体の最大厚さを決定している。もっと厳密には図５に示すように、結節部におけるシート材表面が格子体の断面方向となす角θを考慮すれば、通常のエキスパンド加工では、切り幅の和の１．０３倍程度となる。本発明では前記格子体に対し、ペースト充填時にはスクレーパを切り幅の和が最大となる結節部にて規制するため、ペースト充填量のばらつきが小さく、結果として出来上がった極板の厚さのばらつきも小さい。
【０００８】
活物質充填後の極板厚さが切り幅の和の最大値に対して大きい、すなわちややオーバーペースト気味に充填するとしても、その比率が１．０８より大きいと充填量のばらつきは大きくなり、１．０８から１．０３（すなわち格子体の厚さ）に設定するのが良い。
【０００９】
【実施例】
次に本発明の具体例とその製造法を説明する。 本発明の実施例として、０．０８重量％Ｃａ、１．１重量％Ｓｎを含有した１．１mm厚の鉛合金シートをエキスパンド加工して切断し、図１に示すような高さ４３mm、幅２４．５mmの正極板用格子体を作製した。格子結節部４および１０で切り幅の和は最大となり、その値は２．０mmであった。
【００１０】
この格子結節部４および１０のところにスクレーパを押し当てて、正極活物質ペーストを格子体に充填し、乾燥して厚さ２．０６mmの正極板を得た。
【００１１】
比較のため、上記実施例と同じ鉛合金シートを用いて切り幅が一定の条件でエキスパンド加工して、上記実施例と同寸法で切断し、従来例による正極板用格子体を作製した。従来例格子体における切り幅の和は、いずれの格子結節部でも一定の１．９mmであった。この従来例格子体に、前記実施例におけるペースト充填時と同様のスクレーパ開度で活物質充填を行い、厚さ２．０６mmの従来例による正極板を作製した。
【００１２】
これら実施例および従来例の正極板１５０枚ずつについて、厚さｔと重量Ｗｔを測定し、そのばらつきを求めた。このとき、極板の厚さは、極板内３ヶ所をマイクロメータにより測定し、３点の平均値をその極板の厚さとした。ばらつきの尺度として、測定結果より算定される厚さの標準偏差ｔσと極板重量の標準偏差ｗσを求め（表１）にまとめた。
【００１３】
【表１】
（表１）から明らかなように実施例による正極板では、ｔσおよびｗσとも、従来例に比べその値が低下している。これらσ値の低下は、ペースト充填時の充填量を前記２ヶ所の結節部において規制することが可能となるためである。
【００１５】
前記実施例および従来例の２種類の正極板を各々、１セル当たり３枚使用し、従来の負極板４枚とガラスマットを介挿して交互に積層し、６セルをモノブロック電槽に入れて、それぞれ実施例および従来例による密閉形鉛蓄電池を構成した。図３に前記２０個の供試電池を３．０ＣＡ（６Ａ）放電時の放電容量における本発明と従来例電池の比較を示した。本発明によるものは平均１１．５分の持続時間で標準偏差０．２分に対し、従来例は１０．５分で標準偏差は０．５分であり、従来例に比べ容量のばらつきも低下した。これは、正極板厚さのばらつきが減少することにより、極板群を構成するガラスマットセパレータと正負極板の密着性が均一になるため、電解液の供給および濃度が安定化することに起因していると思われる。
【００１６】
図４に、上記電池のトリクル寿命における結果を示す。前記１２Ｖで構成した供試電池を、４０℃雰囲気中において、充電電圧１３．８Ｖの定電圧でトリクル充電を行い、３ヵ月ごとに３．０ＣＡ放電容量を測定した。この結果から明らかなように、本発明によるものは従来例に比べ、トリクル期間の経過に伴う容量低下のばらつきが少なくなった。これは、先にも述べたように正極板厚さのばらつきが極板群のセパレータと正負極板の密着に影響を与え、前記密着が悪い電池においては、特にトリクル試験中の電解液の水分逸散による内部インピーダンスの増加が大きく、容量低下の原因となっているものと考えられる。
【００１７】
本実施例は極板格子単体にて説明したが、鉛合金シートをエキスパンド加工して格子体を作製する場合、通常中央部に鉛合金の無地部が存在し、それを中心にその両側に網状に展開するのが一般的である。この左右の網状展開部に少なくとも１ヶ所に２ヶ所の切り幅の和が活物質充填後の極板厚さに対しほぼ等しく設定された結節部が存在すれば、連続してペーストをする場合にこの結節部を利用して均一にペーストを充填できる。さらに、本実施例においては正極板における効果について説明したが、負極板においても記載した内容と同様な効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エキスパンド加工により形成する鉛蓄電池用格子体において、切り幅を変化させ連続する２ヶ所の切り幅の和が、ほぼ極板厚さと等しい部分を設けることにより、活物質ペーストを充填しても極板厚さのばらつきの低減が可能となり、高率放電容量およびトリクル寿命のばらつきが少ない密閉形鉛蓄電池を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による格子体の平面図
【図２】（ａ）本発明の実施例による格子体の断面図
（ｂ）従来例による格子体の断面図
【図３】本発明の実施例による電池と従来例による電池の高率放電容量の比較を示す図
【図４】本発明の実施例による電池と従来例による電池の４０℃におけるトリクル充電期間と高率放電容量との関係を示す図
【図５】格子結節部の断面を示す図
【符号の説明】
１ 下枠骨
２〜１１ 格子結節部
Claims (2)
- 鉛または鉛合金からなるシート材料の幅方向の切り幅を変化させたエキスパンド加工により形成される格子体に活物質を充填した極板を用いる密閉型鉛蓄電池であって、前記格子体には隣接する２ヶ所の切り幅の和の最大値であり、しかも活物質充填後の極板厚さに、ほぼ等しい部分を前記格子体の縦断面方向に少なくとも２ヶ所配する密閉形鉛蓄電池。
- 格子体に活物質を充填して得られた極板の厚さを隣接する２ヶ所の切り幅の和の最大値に対し１.０３〜１.０８の範囲に設定した極板を用いた請求項１記載の密閉形鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03028496A JP3658834B2 (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | 密閉形鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03028496A JP3658834B2 (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | 密閉形鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09223502A JPH09223502A (ja) | 1997-08-26 |
| JP3658834B2 true JP3658834B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
ID=12299427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03028496A Expired - Fee Related JP3658834B2 (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | 密閉形鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3658834B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100517819C (zh) | 2001-11-21 | 2009-07-22 | 株式会社杰士汤浅 | 蓄电池及其制备方法 |
| CN102738470B (zh) * | 2011-03-31 | 2015-07-29 | 松下蓄电池(沈阳)有限公司 | 铅蓄电池用格栅、正极板、极板组、铅蓄电池及其制造方法 |
-
1996
- 1996-02-19 JP JP03028496A patent/JP3658834B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09223502A (ja) | 1997-08-26 |
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