JP4239303B2

JP4239303B2 - 鉛蓄電池

Info

Publication number: JP4239303B2
Application number: JP17499899A
Authority: JP
Inventors: 洋一菊地; 正人石渡; 善博村田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: JP2001006687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛蓄電池、特にロータリー方式により製造された格子体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、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格子体の製造方法として広く用いられるようになってきた。このエキスパンド工法には、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。レシプロ方式の場合は、生産速度の向上及び格子目の微細化を両立することが困難であり、生産性向上と格子目の微細化の両立を図るためにロータリー方式が採用されることが増加してきた。但し、前記したようなロータリーエキスパンド格子体を正極格子として用いた場合、エキスパンド加工時に格子網目部と上部および下部の枠骨との結節部において切断したり、また、その結節部におけるクラック発生や応力腐食により、鉛蓄電池の寿命低下の原因となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特に前記したように鉛合金シートにスリット形成して鉛合金シート面に上下方向に交互に展開伸長した後、さらに鉛合金シート幅方向に展開伸長して形成するロータリーエキスパンド方式による格子体は鉛合金シートをその幅方向に展開伸長する際に格子網目の結節部にクラックが入る場合が多い。本発明はこのような格子網目の結節部でのクラック発生を抑制して長寿命の鉛蓄電池を得ることを目的とする。
【０００４】
【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、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と、前記網目部の一辺に接して設けた格子耳部を形成した上枠骨と、前記網目部の他の一辺に接して設けた下枠骨とからなる、ロータリーエキスパンド方式による格子体を備えた鉛蓄電池において、前記鉛合金シートはＳｎを０．６〜２．０ｗｔ％含有するＰｂ−Ｓｎ−Ｃａ系合金の圧延体からなり、前記上枠骨と前記網目部との結節部の幅寸法（Ａ）および前記下枠骨と前記網目部との結節部の幅寸法（Ｃ）よりも網目部を形成する格子結節部の幅寸法（Ｂ）を小さくした構成とすることにより、格子網目の結節部でのクラック発生を抑制して長寿命の鉛蓄電池を得ることができる。
【０００５】
本発明の請求項２記載の発明は請求項１記載の構成において前記下枠骨と前記網目部との結節部の幅寸法（Ｃ）を前記上枠骨と前記網目部との結節部の幅寸法（Ａ）と同等かそれ以下としたことを特徴とするものである。これらの構成により、より一層長寿命の鉛蓄電池を得ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。まず、ロータリーエキスパンド格子網目部の作成は図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に示すように鉛合金シート４の中央の非展開部７を除いて格子骨（５）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により展開伸長される。
【０００７】
つぎに鉛合金シート４を幅方向に展開伸長することにより図３に示したような格子体８が形成される。図４に示したように本発明はこの格子体において格子耳部９ｂを設けた上枠骨９と格子骨５との結節部９ａの幅寸法をＡ、格子骨５同士の結節部６の幅寸法をＢ、格子骨５と下枠骨１０との結節部１０ａの幅寸法をＣとした場合にこれら各結節部の幅寸法の関係をＡ＞ＢかつＣ＞Ｂとするものである。なお、下枠骨１０と格子骨５との結節部１０ａの幅寸法（Ｃ）は少なくとも上枠骨９と格子骨５との結節部９ａの幅寸法（Ａ）と同等か、それ以下とするものである。また、鉛合金シート４の組成としては０．６〜２．０ｗｔ％のＳｎを含有するＰｂ−Ｓｎ−Ｃａ合金シートを用いる。以上の様にして得られたロータリーエキスパンド格子体には常法により作成された鉛蓄電池用活物質ペーストが充填された後、熟成乾燥を経て未化成の極板となる。本発明の鉛蓄電池はこの極板を少なくとも正極に用いるものである。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）
前記したロータリーエキスパンド方式にて７種類の鉛蓄電池用正極格子体（格子体Ａ〜Ｇ）を格子骨と上枠骨との結節部の幅寸法（Ａ）、格子骨同士の結節部の幅寸法（Ｂ）および格子骨と下枠骨との結節部の幅寸法（Ｃ）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Ｐｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−２．０ｗｔ％Ｓｎ合金からなる鋳造板（１５ｍｍ厚み）を冷間圧延し、厚さ１．０ｍｍの鉛合金シートとして使用した。格子骨の幅寸法は１．５ｍｍ、厚みは１．０ｍｍである。なお、格子の幅方向の生産スピードは３０ｍ／分である。
【０００９】
【表１】

【００１０】
次に比較として従来のレシプロ方式により鉛蓄電池用正極格子体（Ｈ〜Ｎ）を作成した。鉛合金シートとしては前述したものと同様のＰｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−２．０ｗｔ％Ｓｎ合金からなる鋳造板（１５ｍｍ厚み）を冷間圧延して厚さ１．０ｍｍとしたものを用いた。この鉛合金シートに上下運動するダイス刃により千鳥状にスリット形成すると同時に鉛合金シート幅方向へ展開伸長して格子網目を形成した。これらの正極格子体はそれぞれ表２に示したように格子骨と上枠骨との結節部の幅寸法（Ａ）、格子骨同士の結節部の幅寸法（Ｂ）および格子骨と下枠骨との結節部の幅寸法（Ｃ）を変化させて作成した。
【００１１】
なお、格子骨の幅寸法は１．５ｍｍ、厚みは１．０ｍｍである。また、格子の幅方向の生産スピードは１０ｍ／分である。レシプロエキスパンド方式においてはダイス刃を上下運動させる必要上、ダイス刃の慣性により、生産スピードは前述したロータリーエキスパンド方式に比較して著しく低く制限される。
【００１２】
【表２】

【００１３】
表１および表２に示した格子体について、エキスパンド加工工程での格子骨と上下枠骨との結節部（図４における結節部９ａと結節部１０ａ）における切断の有無、および顕微鏡によりその結節部を観察しクラックの発生率を調査した。その結果を表３に示す。
【００１４】
【表３】

【００１５】
表３に示した結果から、本発明によればロータリーエキスパンド方式を用いた格子体においても格子骨と上枠骨および下枠骨との結節部が切断するのを抑制し、かつ前記結節部のクラックの発生も抑制されることが確認された。本発明によればこのような結節部の切断・クラック発生の抑制効果とロータリーエキスパンド方式による優れた生産性とを両立することができる。
【００１６】
従来のレシプロエキスパンド方式による格子体（Ｈ〜Ｎ）についてはいずれも結節部での切断やクラックの発生は認められなかったが生産性がロータリーエキスパンド方式に比較して著しく低い。レシプロエキスパンド方式は格子骨を順次展開して行くので結節部の幅寸法の位置による大小関係が展開時の結節部の切断やクラックの発生に直接影響することはない。しかしながら、前述したロータリーエキスパンド方式における鉛合金シート幅方向の展開はすべての結節部を形成した時点で一括して行われるので結節部の幅寸法の関係によりクラックや切断が発生する。
【００１７】
（実施例２）
次に、表４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。鉛合金シートはＰｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−０．４ｗｔ％Ｓｎ合金、Ｐｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−０．６ｗｔ％Ｓｎ合金、Ｐｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−２．０ｗｔ％Ｓｎ合金、およびＰｂ―０．０６ｗｔ％Ｃａ−２．５ｗｔ％Ｓｎ合金からなる鋳造板（１５ｍｍ厚み）をそれぞれ冷間圧延し、厚さ１．０ｍｍの鉛合金シートを作成した。これらの鉛合金シートのエージング後における引張り強度および伸び率は表４に示した通りであった。
【００１８】
【表４】

【００１９】
表４に示した鉛合金シートを使用して前述したロータリーエキスパンド方式により鉛蓄電池用正極格子体を作成した。この時の上枠骨９と格子骨５との結節部９ａの幅寸法Ａ、格子骨５同士の結節部６の幅寸法Ｂ、下枠骨１０と格子骨５との結節部１０ａの幅寸法Ｃは表５に示した通りである。そして格子骨の厚みは１．０ｍｍ、幅は１．５ｍｍである。
【００２０】
【表５】

【００２１】
この表５に示した鉛蓄電池用正極格子体について実施例１と同様、エキスパンド加工工程での格子骨と上下枠骨との結節部（図４における結節部９ａと結節部１０ａ）における切断の有無、および顕微鏡によりその結節部を観察しクラックの発生率を調査した。その結果を表６に示す。
【００２２】
【表６】

【００２３】
表６に示したように本発明によれば格子骨を上下枠骨との結節部で発生する切断やクラックを抑制することができる。ここで鉛合金シート中のＳｎ含有量が０．６ｗｔ％よりも低い場合には鉛合金シート自体の伸びが増加し強度が低下することにより、比較例の場合でも結節部の切断・クラックは発生しないので、本発明を適用するには鉛合金シート中のＳｎ含有量は０．６ｗｔ％以上が好ましい。また、Ｓｎ含有量が２．０ｗｔ％を超えて２．５ｗｔ％になると、本発明の構成によっても結節部にクラックが発生することからＳｎ含有量は２．０ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００２４】
（実施例３）
実施例１および実施例２で作成したエキスパンド格子体を正極格子体とし、この正極格子体に鉛および鉛酸化物（Ｐｂ、ＰｂＯ、Ｐｂ３Ｏ４）の混合粉を主体とした原料鉛粉を水と希硫酸とで混練した活物質ペーストを充填し、熟成・乾燥して正極板を得た。この正極板と常法による負極板、セパレータとを組み合わせて自動車用鉛蓄電池（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7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Ｓの寿命を１００とした時の指数で表記した。
【００２５】
【表７】

【００２６】
表７に示した結果から本発明の構成によれば良好な寿命特性を有する鉛蓄電池を得ることができる。つまり、本発明の効果は鉛合金シート中のＳｎ含有量が０．６〜２．０ｗｔ％である場合により顕著に得られることが確認できた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、生産性に優れたロータリー方式によって製造したエキスパンド格子体を用いた鉛蓄電池において、正極格子体の上下枠骨と格子骨との結節部における切断・クラックを抑制し、良好な寿命特性を得ることができることから工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なロータリー方式においてスリット形成工程を示す図
【図２】一般的なロータリー方式において鉛合金シートにスリットを形成した状態を示す図
【図３】本発明の一実施例による格子体を示す図
【図４】本発明の一実施例による格子体の格子骨結節部を示す図
【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（格子骨）
６（格子骨同士の）結節部
７非展開部
８格子体
９上枠骨
９ａ（上枠骨と格子骨の）結節部
１０下枠骨
１０ａ（下枠骨と格子骨の）結節部

Claims

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と、前記網目部の一辺に接して設けた格子耳部を形成した上枠骨と、前記網目部の他の一辺に接して設けた下枠骨とからなる、ロータリーエキスパンド方式による格子体を備えた鉛蓄電池において、鉛合金シートはＳｎを０．６〜２．０ｗｔ％含有するＰｂ−Ｓｎ−Ｃａ系合金の圧延体からなり、前記上枠骨と前記網目部との結節部の幅寸法（Ａ）および前記下枠骨と前記網目部との結節部の幅寸法（Ｃ）よりも網目部を形成する格子結節部の幅寸法（Ｂ）を小さくしたことを特徴とする鉛蓄電池。
下枠骨と網目部との結節部の幅寸法（Ｃ）を上枠骨と前記網目部との結節部の幅寸法（Ａ）以下としたことを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。