JP4062817B2

JP4062817B2 - Lead acid battery and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4062817B2
Application number: JP15907299A
Authority: JP
Inventors: 正人石渡; 傑 ▲高▼松; 善博村田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP2000348734A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛蓄電池及びその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉛蓄電池の生産性向上を目的として、その格子体の製造法として、鉛合金シートをエキスパンド加工し、連続的にスリットを形成させるエキスパンド加工が広く用いられるようになってきた。このエキスパンド加工法には、そのスリット形成方法によってレシプロ方式と、ロータリー方式に大別される。生産速度の向上及び格子目の微細化を両立するためには、レシプロ方式よりロータリー方式が有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ロータリー方式によるエキスパンド加工法を用いて格子体を製造した場合、鉛シートはまず互いに平行な複数条のスリットを千鳥状に形成されると同時に、このスリットにより形成される線状部が、鉛シートの表裏両方向に交互に凸状に塑性変形される。このスリットが形成された鉛シートを展開することにより網目部を形成する。しかし、スリットにより形成される線状部が、鉛シートの表裏両方向に交互に凸状に塑性変形され、これを展開して網目部とするため、格子の骨部がねじれてしまい、結節部におけるクラックの発生や応力腐食がおこりやすく、鉛蓄電池の寿命低下の原因となっていた。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するものであり、ロータリー方式で製造されたエキスパンド格子を用いることにより、生産性が向上し、かつ寿命特性が低下しない鉛蓄電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、錫を０．６〜２．０重量％含有する鉛合金からなり、四辺形の網目部が形成され、この少なくとも１辺に集電部が備えられた格子体を用いた鉛蓄電池であって、前記網目部は骨部とこの骨部と骨部とを結ぶ結節部とからなり、前記骨部はねじれており、前記骨部の幅（Ａ）と前記結節部の幅（Ｂ）とが、１．０Ａ≦Ｂ≦３．０Ａとなっていることを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【０００６】
さらに、本発明は、互いに平行な複数条のスリットを断続的に鉛合金シートの長手方向に沿って千鳥状になるよう形成するとともに、互いに平行に隣接しあうスリットにより形成される線条部を鉛合金シート面から表裏両方向に交互に凸状に突出するよう塑性変形させた後、この鉛合金シートを幅方向へ展開伸張することにより形成した網目部を格子体として用いる鉛蓄電池の製造法において、前記鉛合金は錫を０．６〜２．０重量％含有し、かつ前記線条部の幅（Ａ）と前記スリットとスリットとの間の幅（Ｂ）との関係が１．０Ａ≦Ｂ≦３．０Ａとしたことを特徴とする鉛蓄電池の製造法を示すものである。また、上記の製造法によって製造された鉛蓄電池では、骨部はねじれている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態では、互いに平行な複数条のスリットを断続的に鉛シートの長手方向に沿って千鳥状になるよう形成するとともに、互いに平行に隣接しあうスリットにより形成される線条部を鉛合金シート面から表裏両方向に交互に凸状に突出するよう塑性変形させた後、この鉛合金シートを幅方向へ展開伸張することにより形成した網目部を格子体として用いる鉛蓄電池の製造法において、格子骨の幅寸法（Ａ）を、結節部の幅寸法（Ｂ）に対し、１．０Ａ≦Ｂ≦３．０Ａとすることを特徴とし、かつ鉛シート合金が錫を０．６〜２．０重量％含有する構成により、格子体結節部の腐食進行による、鉛蓄電池の容量低下及び寿命低下を抑制する作用を有する。
【０００８】
【実施例】
ここでロータリーエキスパンド方式について簡単に説明する。図１に示すように、円周部に凸状加工刃１を所定のピッチで配置した円盤状カッター２（２’）を、所定の間隔で複数枚重ね合わせたロール３（３’）の対に鉛合金シート４を通過させ、シートに凸状加工刃１が押し付けられることにより、図２に示すような格子骨となる線条部５が鉛合金シート４の面に対して上下方向に互いに逆向きの湾曲状に塑性変形される。このような構成により鉛合金シート４は回転するロール対３（３’）間を通過する際に円盤状カッター２（２’）によりせん断を受け、スリットが千鳥状に形成される。線条部５が形成された鉛合金シート４を幅方向に展開伸張して図３に示したような格子体が形成される。図３に９で示される幅が格子骨の幅寸法（Ａ）であり、１０で示される幅が結節部の幅寸法（Ｂ）である。通常、これ以降の段階で活物質となるペーストが充填された後に、所定の寸法に切断されて極板が形成される。
【０００９】
前記したロータリーエキスパンド方式にて１０種類の鉛蓄電池用正極格子体（格子体Ａ〜Ｊ）を格子骨の幅寸法（Ａ）と、結節部の幅寸法（Ｂ）を表１に示した通り変化させて作成した。鉛合金シートは合金Ｐｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−２．０ｗｔ％Ｓｎからなる鋳造板（１５ｍｍ厚み）をそれぞれ冷間圧延し、厚さ１．０ｍｍの鉛合金シートとして使用した。
【００１０】
【表１】

【００１１】
表１に示した格子体についてエキスパンド網目部の結節部におけるクラックの発生率を顕微鏡観察した。この結果を表２に示す。
【００１２】
【表２】

【００１３】
表２に示した結果から、本発明による結節部の幅寸法（Ｂ）を格子骨の幅寸法（Ａ）の１．０倍以上にすることによりクラックの発生を抑制することが確認された。また、格子ＥおよびＪについては結節部のクラックは発生しないが、結節部の強度が強すぎて格子骨部で骨切れを起こしてしまうことが確認された。結節部におけるクラックの発生を抑制する効果は、結節部の幅寸法（Ｂ）を格子骨の幅寸法（Ａ）の１．０倍以上にすることにより得られるが３．０倍を超えると副作用として骨切れを生じることが確認された。
【００１４】
次に、表３に示した鉛合金シートを作成し、引張り強度および伸び率を測定した。
【００１５】
鉛合金シートは合金Ａ（Ｐｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−０．４ｗｔ％Ｓｎ）、合金Ｂ（Ｐｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−０．６ｗｔ％Ｓｎ）、合金Ｃ（Ｐｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−２．０ｗｔ％Ｓｎ）、および合金Ｄ（Ｐｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−２．５ｗｔ％Ｓｎ）からなる鋳造板（１５ｍｍ厚み）をそれぞれ冷間圧延し、厚さ１．０ｍｍの鉛合金シートＡ、Ｂ、ＣおよびＤとした。これらのシートのエージング後の引張り強度および伸び率は表３に示した通りであった。
【００１６】
【表３】

【００１７】
前記した合金シートを使用し、表４に示した８種類の格子体を作成し、これに鉛粉を水および希硫酸で混練したペーストを充填し、熟成乾燥して正極板とした。
【００１８】
【表４】

【００１９】
この正極板を負極板およびセパレータと組み合わせて自動車用の鉛蓄電池（５５Ｄ２３形）を作成した。これらの電池についてＪＩＳ規格（Ｄ５３０１）で規定される軽負荷寿命試験を雰囲気温度７５℃の気相中で実施した。表５に電池の構成と前記した試験の結果を示す。なお、寿命試験結果は、電池Ａの寿命を１００とした時の指数で表記した。
【００２０】
【表５】

【００２１】
表５より、合金Ｂ、ＣおよびＤを用いた電池の寿命特性が良好な結果であることがわかる。つまり、錫を０．６％以上含む合金シートを使用することにより寿命特性を向上することができる。但し格子体を作成する際に、合金Ｄを用いた場合、錫を２．５％含有するため表３にも示したように引張り強度が強くなる反面、伸び率が低く格子体を展開する際に展開不十分が多く発生した。
【００２２】
つまり、結節部の幅寸法（Ｂ）を格子骨の幅寸法（Ａ）の１．０倍以上３．０倍以下により、結節部におけるクラックの発生を抑制する効果は有するが、使用する鉛合金シートが、錫を０．６％以上含まないと電池寿命特性に効果が得られないことが確認された。
【００２３】
本発明の構成によれば生産性に優れたロータリーエキスパンド格子体の課題を解決し、鉛蓄電池の寿命向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なロータリー式によるエキスパンド加工工程を示す図
【図２】一般的なロータリー式エキスパンド加工工程により鉛合金シートにスリット形成された状態を示す図
【図３】一般的なロータリー式によるエキスパンド格子体を示す図
【符号の説明】
１凸状加工刃
２、２’ 円盤状カッター
３、３’ ロール対
４鉛合金シート
５線条部
６結節部
７切断位置
８格子体
９結節部の幅寸法
１０格子骨の幅寸法[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lead storage battery and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for the purpose of improving the productivity of lead-acid batteries, as a method for manufacturing the lattice body, an expanding process in which a lead alloy sheet is expanded and a slit is continuously formed has been widely used. This expanding method is roughly classified into a reciprocating method and a rotary method according to the slit forming method. The rotary method is more advantageous than the reciprocating method in order to achieve both improvement in production speed and finer lattice.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When the grid is manufactured using the rotary process, the lead sheet is first formed with a plurality of parallel slits in a staggered pattern, and at the same time, the linear portion formed by the slits is a lead sheet. The plastic deformation is alternately convex in both the front and back directions. A mesh portion is formed by developing the lead sheet on which the slits are formed. However, the linear portion formed by the slit is plastically deformed in a convex shape alternately in both the front and back directions of the lead sheet, and this is expanded to form a mesh portion. Cracks and stress corrosion are likely to occur, causing a decrease in the life of the lead-acid battery.
[0004]
The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a lead storage battery in which productivity is improved and life characteristics are not deteriorated by using an expanded lattice manufactured by a rotary method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a lead alloy containing 0.6 to 2.0% by weight of tin, a quadrilateral mesh portion is formed, and a current collecting portion is provided on at least one side thereof. A lead-acid battery using a lattice body, wherein the mesh portion includes a bone portion and a nodule portion connecting the bone portion and the bone portion, the bone portion being twisted, and the width (A) of the bone portion. The lead storage battery is characterized in that the width (B) of the knot portion is 1.0A ≦ B ≦ 3.0A.
[0006]
Furthermore, the present invention forms a plurality of slits parallel to each other in a staggered manner along the longitudinal direction of the lead alloy sheet, and a linear portion formed by slits adjacent to each other in parallel. In a method of manufacturing a lead-acid battery using a mesh portion formed by expanding and stretching the lead alloy sheet in the width direction after plastic deformation so as to project alternately and convexly in both front and back directions from the lead alloy sheet surface The lead alloy contains 0.6 to 2.0% by weight of tin, and the relationship between the width (A) of the linear portion and the width (B) between the slits is 1.0A ≦ The manufacturing method of the lead acid battery characterized by having set B <= 3.0A is shown. Further, the lead-acid battery produced by the above production method, the bone portion is twisted.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In one embodiment of the present invention, a plurality of slits parallel to each other are intermittently formed so as to be staggered along the longitudinal direction of the lead sheet, and the filaments are formed by slits adjacent to each other in parallel. A lead-acid battery manufacturing method using a mesh portion formed by expanding and stretching the lead alloy sheet in the width direction after plastic deformation of the lead alloy sheet so as to protrude alternately in both front and back directions from the lead alloy sheet surface In the present invention, the width dimension (A) of the lattice bone is 1.0A ≦ B ≦ 3.0A with respect to the width dimension (B) of the nodule portion, and the lead sheet alloy has a tin content of 0.6 to 0.6A. The composition containing 2.0% by weight has the effect of suppressing the capacity reduction and the life reduction of the lead storage battery due to the progress of corrosion of the grid nodule.
[0008]
【Example】
Here, the rotary expanding system will be briefly described. As shown in FIG. 1, a pair of rolls 3 (3 ′) in which a plurality of disk-like cutters 2 (2 ′) having convex machining blades 1 arranged at a predetermined pitch on the circumferential portion are overlapped at a predetermined interval. The lead alloy sheet 4 is allowed to pass through, and the convex processing blade 1 is pressed against the sheet, so that the line portions 5 that become lattice bones as shown in FIG. It is plastically deformed in a reverse curve. With such a configuration, the lead alloy sheet 4 is sheared by the disk-like cutter 2 (2 ′) when passing between the rotating roll pairs 3 (3 ′), and slits are formed in a staggered manner. The lead alloy sheet 4 on which the linear portions 5 are formed is expanded and expanded in the width direction to form a lattice body as shown in FIG. The width indicated by 9 in FIG. 3 is the width dimension (A) of the lattice bone, and the width indicated by 10 is the width dimension (B) of the nodule portion. Usually, after being filled with a paste as an active material at a later stage, the electrode plate is formed by cutting into a predetermined size.
[0009]
10 types of lead-acid battery positive grids (lattices A to J) for the above-described rotary expand system change the grid bone width (A) and knot width (B) as shown in Table 1. I made it. As the lead alloy sheet, a cast plate (15 mm thickness) made of the alloy Pb-0.06 wt% Ca-2.0 wt% Sn was cold-rolled and used as a lead alloy sheet having a thickness of 1.0 mm.
[0010]
[Table 1]

[0011]
With respect to the lattice shown in Table 1, the occurrence rate of cracks in the nodule portion of the expanded mesh portion was observed with a microscope. The results are shown in Table 2.
[0012]
[Table 2]

[0013]
From the results shown in Table 2, it was confirmed that the occurrence of cracks was suppressed by setting the width dimension (B) of the nodule portion according to the present invention to 1.0 times or more the width dimension (A) of the lattice bone. In addition, cracks in the nodule portions did not occur in the lattices E and J, but it was confirmed that the strength of the nodule portions was too strong and bone breakage occurred in the lattice bone portions. The effect of suppressing the occurrence of cracks in the nodule portion is obtained by making the width dimension (B) of the nodule part 1.0 times or more the width dimension (A) of the lattice bone. As a result, it was confirmed that bone fractures occurred.
[0014]
Next, lead alloy sheets shown in Table 3 were prepared, and tensile strength and elongation were measured.
[0015]
Lead alloy sheets are alloy A (Pb-0.06 wt% Ca-0.4 wt% Sn), alloy B (Pb-0.06 wt% Ca-0.6 wt% Sn), alloy C (Pb-0.06 wt% Ca). -2.0 wt% Sn) and a cast plate (15 mm thickness) made of alloy D (Pb-0.06 wt% Ca-2.5 wt% Sn), respectively, are cold-rolled and lead alloy sheet having a thickness of 1.0 mm A, B, C and D. The tensile strength and elongation after aging of these sheets were as shown in Table 3.
[0016]
[Table 3]

[0017]
Using the above-described alloy sheet, eight types of lattice bodies shown in Table 4 were prepared, filled with a paste obtained by kneading lead powder with water and dilute sulfuric acid, and aged and dried to obtain a positive electrode plate.
[0018]
[Table 4]

[0019]
This positive electrode plate was combined with a negative electrode plate and a separator to produce a lead acid battery (55D23 type) for automobiles. These batteries were subjected to a light load life test defined by JIS standard (D5301) in a gas phase at an ambient temperature of 75 ° C. Table 5 shows the configuration of the battery and the results of the test described above. The life test result was expressed as an index when the life of the battery A was taken as 100.
[0020]
[Table 5]

[0021]
From Table 5, it can be seen that the battery life characteristics using Alloys B, C and D are good results. In other words, the life characteristics can be improved by using an alloy sheet containing 0.6% or more of tin. However, when alloy D is used when creating the lattice, 2.5% tin is contained so that the tensile strength is increased as shown in Table 3, while the elongation is low and the lattice is expanded. Many inadequate deployments occurred.
[0022]
That is, although the width dimension (B) of the nodule portion is 1.0 to 3.0 times the width dimension (A) of the lattice bone, the lead alloy used has the effect of suppressing the occurrence of cracks in the nodule portion. It was confirmed that if the sheet does not contain 0.6% or more of tin, the effect on the battery life characteristics cannot be obtained.
[0023]
According to the configuration of the present invention, it is possible to solve the problem of the rotary expanded lattice body excellent in productivity and to improve the life of the lead storage battery.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a general rotary type expanding process. FIG. 2 is a diagram showing a state in which a lead alloy sheet is slit by a general rotary type expanding process. FIG. 3 is a general rotary type. Diagram showing the expanded lattice by [Description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Convex processing blade 2, 2 'Disk shaped cutter 3, 3' Roll pair 4 Lead alloy sheet 5 Line part 6 Knot part 7 Cutting position 8 Lattice body 9 Width dimension 10 knot part width dimension

Claims

It is a lead storage battery using a grid body made of a lead alloy containing 0.6 to 2.0% by weight of tin, having a quadrilateral mesh part, and having a current collector part on at least one side thereof, The mesh part is composed of a bone part and a nodule part connecting the bone part and the bone part, the bone part is twisted, and the width (A) of the bone part and the width (B) of the nodule part are: The lead acid battery characterized by being 1.0A <= B <= 3.0A.

A plurality of slits parallel to each other are intermittently formed in a zigzag shape along the longitudinal direction of the lead alloy sheet , and the linear portions formed by the slits adjacent to each other in parallel are front and back from the lead alloy sheet surface. In a method of manufacturing a lead storage battery using a mesh portion formed by expanding and expanding the lead alloy sheet in the width direction after plastic deformation so as to protrude alternately in both directions in a convex shape, the lead alloy is tin Of 0.6 to 2.0% by weight, and the relationship between the width (A) of the linear portion and the width (B) between the slits is 1.0A ≦ B ≦ 3.0A A method for producing a lead-acid battery, characterized by