JP4540053B2 - 電池極板用格子体の製造法および電池の製造法 - Google Patents

Description

本発明は、電池極板用格子体の製造法および電池の製造法に関する。この出願は、日本における、出願番号２００２−２３２５５６の特許出願にもとづいている。この記述によって、出願番号２００２−２３２５５６の特許出願の内容のすべてが引用文献としてこの明細書に挿入される。

鉛蓄電池の極板は、鉛又は鉛合金からなる格子体のマス目に活物質が充填されたものである。この格子体は、鉛又は鉛合金の鋳造等によって直接格子状に作製される他に、鉛又は鉛合金からなる鉛シートにエキスパンダによってマス目が形成されて作製される場合がある。そして、このエキスパンダには、ダイスカッタの上下動作によって鉛シートの両端部から順に各マス目が形成されるレシプロ方式と、円板カッタの回転によって鉛シートに千鳥状のスリットが形成され、この鉛シートが幅方向の両側に引き広げられることによりスリットがマス目に展開されるロータリ方式とがある。ロータリ方式によって製造された格子体を、ロータリ式エキスパンド格子という。ロータリ方式の格子体製造装置を、ロータリ式エキスパンダという。

ロータリ式エキスパンダに用いられる円板カッタの中間円板カッタ１は、図７に示されるように、金属製の円板の周縁部に、周方向の長さが比較的長い山部１ａと比較的短い谷部１ｂとをこの周方向に沿って交互に多数配置したものである。各山部１ａには、中間円板カッタ１の軸心を中心として所定半径の基準円周面からさらに外周方向に向けて山形に突出した周側面が形成されている。なお、図７の楕円形の拡大図の中では、この基準円周面が平面に展開されて示されている。各谷部１ｂには、この基準円周面からなる周側面が形成されている。また、これらの各谷部１ｂには、当該谷部１ｂの周側面に開口する凹溝１ｃが形成されている。この凹溝１ｃは、山部１ａを介して隣り合う隣の凹溝１ｃとは表裏逆の円板面に設けられている。即ち、中間円板カッタ１の表裏双方の円板面には、それぞれ１つおきの谷部１ｂに凹溝１ｃが形成されている。さらに、一方の円板面に凹溝１ｃが形成された谷部１ｂと他方の円板面に凹溝１ｃが形成された谷部１ｂとが円周上に交互に並んで配置されている。これらの凹溝１ｃは、一般に谷部１ｂの周長とほぼ同じ周方向の幅を有すると共に、中間円板カッタ１の板厚のほぼ半分の深さを板圧方向に有する、中間円板カッタ１の円板面に形成された溝である。凹溝１ｃの周側面側は谷部１ｂで開口すると共に、中間円板カッタ１の径方向における凹溝１ｃの幅は、周側面部から軸心に向かってある一定の長さとなっている。

多数枚の上記中間円板カッタ１は、図示しないスペーサ等により、それぞれ中間円板カッタ１の厚さとほぼ同じ間隔ずつ離されて共通の回転軸上に並べて固定されることにより円板カッタロール２を形成する。そして、図８に示されるように、このような円板カッタロール２が２本上下（あるいは左右）に対向配置される。金属シート搬送ガイド５に沿って、これらの間に鉛シート３が通されることにより千鳥状のスリット３ａが多数形成される（なお円板カッタロール２は２本に限定されず、３本以上使用される場合もある）。この際、図９（ａ）および（ｃ）に示されるように、上下の中間円板カッタ１は、谷部１ｂ同士がわずかに重なり合うような高さ位置に配置されると共に、下方の各中間円板カッタ１の間に上方の各中間円板カッタ１が挟まるように、軸方向に半ピッチだけずれて配置される。また、図９（ａ）に示されるように、下方の中間円板カッタ１において、一方の側（図では右側）の円板面に凹溝１ｃが形成された谷部１ｂが上端に達したときに、上方の中間円板カッタ１において、他方の側（図では左側）の円板面に凹溝１ｃが形成された谷部１ｂが下端に達するように、回転方向の位相が調整される。従って、図９（ｂ）に示されるように、下方の中間円板カッタ１の山部１ａが上端に達したときには、上方の中間円板カッタ１の山部１ａが下端に達するようになる。さらに、図９（ｃ）に示されるように、下方の中間円板カッタ１において、他方の側（図では左側）の円板面に凹溝１ｃが形成された谷部１ｂが上端に達したときに、上方の中間円板カッタ１において、一方の側（図では右側）の円板面に凹溝１ｃが形成された谷部１ｂが下端に達するようになる。

上記のように、２つの円板カッタロール２を組み合わせて対向させたものを、円板カッタ群という。円板カッタ群の両端には、最端円板カッタ４がそれぞれ配置されている（図９では下側の円板カッタロール２の両側にそれぞれ１つの最端円板カッタ４が配置されている）。この最端円板カッタ４には、図１０及び図１１に示されるように、周縁部に山部４ａと谷部４ｂとが交互に配置されている。そして、谷部４ｂとこの谷部４ｂに形成される凹溝４ｃの構成は、中間円板カッタ１の谷部１ｂや凹溝１ｃと同じであるが、山部４ａには、基準円周面からなる周側面が形成されている。即ち、この最端円板カッタ４においては、山部４ａが外周方向に向けて山形に突出するようなことはなく、谷部４ｂも、この山部４ａに比べて相対的に窪んだ形状とはならない。このような最端円板カッタ４は、上方の円板カッタロール２の両端にある中間円板カッタ１よりもさらに外側に隣接するように、下方の円板カッタロール２の両端に並べて配置される。

上記構成の円板カッタ群の間に金属シート搬送ガイド５に沿って鉛シート３が通されると、図９（ｂ）及び図８に示されるように、上下の中間円板カッタ１の山部１ａが重なり合うことによって鉛シート３が切断される。その結果、鉛シート３にスリット３ａが形成される。さらに、鉛シート３の幅方向に隣接する複数のスリット３ａの間に形成される細長い桟３ｂが上下の山部１ａに押されて交互に鉛シート３のシート面から上下方向に山形に突出する。図９（ａ）、（ｃ）及び図８に示されるように、上下の中間円板カッタ１の凹溝１ｃ同士が背中合わせになった谷部１ｂの隣接部分では、谷部１ｂの周側面同士がわずかに重なり合うことにより鉛シート３が切断されてスリット３ａが連続的に形成される。一方、凹溝１ｃ同士が向かい合わせになった谷部１ｂの隣接部分では、凹溝１ｃによって谷部１ｂの周側面同士が重なり合わないので、鉛シート３が切断されない。したがって、スリット３ａが途切れて結節部３ｃが形成されることになる。つまり、鉛シート３に形成されるスリット３ａは、山部１ａに押された山形の桟３ｂの２山分の長さとなり、結節部３ｃで途切れる。このスリット３ａと結節部３ｃとが、交互に、移送方向に連続的に形成される。また、鉛シート３上で幅方向に隣接するスリット３ａにおいては、この結節部３ｃが半ピッチずれた位置で形成されるので、これらのスリット３ａは、図８の円内に平面図で示されるように千鳥状となる。

図９（ｂ）に示されるように、下方の円板カッタロール２における最端円板カッタ４の山部４ａと、上方の円板カッタロール２における両端の中間円板カッタ１の山部１ａとは、重なり合っている。このことによって、これらの間の鉛シート３が切断されてスリット３ａが形成され、桟３ｂが下方に山形に突出する。また、図９（ａ）および（ｃ）に示されるように、下方の両端の最端円板カッタ４の谷部４ｂと、上方の両端の中間円板カッタ１の谷部１ｂとにおける、凹溝４ｃと凹溝１ｃとが背中合わせになった隣接部分（図９（ａ）では右端、図９（ｃ）では左端）でも、谷部４ｂと１ｂとがわずかに重なり合う。このことによって鉛シート３が切断されてスリット３ａが連続的に形成される。しかしながら、下方の両端の最端円板カッタ４の谷部４ｂと上方の両端の中間円板カッタ１の谷部１ｂとにおいて、凹溝４ｃと凹溝１ｃとが対向面側に形成されて向かい合わせになった隣接部分（図９（ａ）では左端、図９（ｃ）では右端）では、凹溝４ｃおよび１ｃによって谷部４ｂと１ｂとの周側面同士が重なり合わない。したがって、鉛シート３が切断されず、結節部３ｃと同様の最端結節部３ｄが形成される。ただし、最端結節部３ｄの外側の端にはスリット３ａが形成されないので、最端結節部３ｄは、鉛シート３の幅方向の両端部に形成される額縁部３ｅにそのまま繋がることになる。

上記のようにして多数のスリット３ａが形成された鉛シート３は、後工程において幅方向の両側に引き広げられる。その結果、図１２に示されるように、これらのスリット３ａがマス目状に展開される。つまり、各結節部３ｃや最端結節部３ｄの間が桟３ｂによって繋がった格子体が形成される。なお、実際には、展開時に桟３ｂに引っ張られて、各結節部３ｃが桟３ｂのねじれ方向に傾くことになるが、図１２は、このようなねじれが省略されて模式的に示されている。
なお、上述においては、最端円板カッタ４が下側の円板カッタロール２の両端に備えられた場合について論じられているが、最端円板カッタ４は上側の円板カッタロール２の両端に備えられてもよく、一方が下側の円板カッタロール２に、他方が上側の円板カッタロール２に備えられていてもよい。

なお、複数の円板カッタロール２が同じ回転軸に設けられ、一対の回転軸に複数の円板カッタ群が設けられる場合もある。このようにすることによって、同時に複数の列での格子体の形成が可能となる。この場合には、それぞれの円板カッタ群の両端に最端円板カッタ４が設けられることとなる。

上記鉛シート３の結節部３ｃや最端結節部３ｄは、図９（ａ）および（ｃ）に示されるように、幅（図の左右）方向の両側を、凹溝１ｃや４ｃが向かい合わせになった中間円板カッタ１の谷部１ｂや最端円板カッタ４の谷部４ｂによって上下逆方向に押圧される。したがって、結節部３ｃや最端結節部３ｄにおいては、幅方向の両側で鉛シート３の厚さ分以上の上下方向の大きな変形が生じる。さらに、結節部３ｃや最端結節部３ｄにおいては、長さ方向に並んだ二つのスリット３ａの間の部分が、その変形に伴って延ばされて薄くなる。

上記のような、従来のロータリ式エキスパンダによって製造された従来のロータリ式エキスパンド格子をもちいた鉛蓄電池においては、充放電が繰り返される際に、格子体の最端結節部３ｄにおいて集中的に腐食が進行するという問題点があった。その結果、展開によって延ばされて元々薄くなっている最端結節部３ｄにおいて、導電性を有する部分の断面積は、腐食によってさらに小さくなり易く、したがって格子体の集電性能が低下するという問題があった。さらに、最端結節部３ｄの導電性を有する部分の断面積が小さくなると、充放電の電流密度が大きくなるために発熱が増大する。したがって、その部分での溶断が生じる可能性が高くなるという問題点があった。とくに、両側の額縁部３ｅのうち、極板の集電を行う耳部が形成される側の額縁部３ｅに繋がる最端結節部３ｄでこのような破断が発生すると、格子体の集電性能が著しく低下するという問題点があった。一方、耳部が形成されない側の額縁部３ｅに繋がる最端結節部３ｄの複数にこのような破断が発生すると、耳部が形成されない側の額縁部３ｅが、セパレータが対向しない位置まで電極から垂れ下がって、極性が異なる隣の電極との間に短絡が生じるという問題点があった。上記のような格子体の腐食は、負極よりも正極において非常に深刻な問題であった。

上記のように、格子体の最端結節部３ｄにおいて集中的に腐食が進行する理由は明らかではないが、つぎのように推察される。格子体のうち、円板カッタ群によるスリット３ａ形成工程およびその後の展開工程において、大きな歪みが生じる部分は最端結節部３ｄおよび結節部３ｃである。これらのうち、結節部３ｃは、展開時に桟３ｂに引っ張られて、桟３ｂのねじれ方向に傾く。したがって、その傾いた分だけ、展開時に結節部３ｃに形成される歪みが抑制される。それに対して、最端結節部３ｄは、額縁部３ｅに固定されているために、展開時に桟３ｂのねじれ方向にほとんど傾くことができない。その結果、展開時に、最端結節部３ｄには、最端でない結節部３ｃよりも大きな歪みと、微細な亀裂とが生じる。その結果として、電池の充放電時に、その箇所で優先的に腐食が生じるようになるものと思われる。

なお、格子体における腐食の問題とは別に、移動体などに使用される電池が振動にさらされる場合には、振動による疲労によって格子体に破断が生じるという問題があった。この場合においても、腐食の場合と同様に、大きな歪みと、微細な亀裂とが生じやすい最端結節部３ｄにおいて、破断が生じ易い。鉛蓄電池においては、通常負極が正極よりも薄く形成されるために、正極よりも負極の格子体の方が薄くて機械的強度が弱い。その結果、振動による疲労の問題は正極よりも負極においてより深刻であった。
本発明は、このような事情に対処するためになされたものである。

本発明は上記課題を解決するために、第１の発明は、最端円板カッタを備えた円板カッタ群を有するロータリ式エキスパンダによって、シートから格子体が形成される電池極板用格子体の製造法において、前記最端円板カッタの外周部に、前記最端円板カッタの厚さ方向に貫通する切り欠き部が設けられていることを特徴とする。

本発明による第２の発明は、第１の発明にかかる電池極板用格子体の製造法であって、前記最端円板カッタの山部が、前記円板カッタ群の基準面から、前記最端円板カッタを備える円板カッタロールに対向する円板カッタロール側に、前記シートの厚みに対して３０％以上突出することを特徴とする。
ここでいう突出量は、最端円板カッタの山部のうち、最端円板カッタの回転軸から最も遠い部位が、最端円板カッタの回転の際に、円板カッタ群の基準面から最も高く突出する際の突出量である。

また、本明細書に記載の、円板カッタ群の基準面とは、対になっている円板カッタロールを、金属シート搬送ガイド側と搬送されるシート側とで区別した場合に、金属シート搬送ガイド側の円板カッタロールに最端円板カッタがある場合（図１の場合）にはそのガイド面５ａによって形成される仮想基準面６を意味する。いっぽう、シート側の円板カッタロールに最端円板カッタがある場合には、ガイド面５ａによって形成される仮想基準面６からシートの厚さだけシート側に平行移動した面を意味する。したがって、円板カッタ群の両端で、異なる円板カッタロールに最端円板カッタが備えられている場合には、その両端で異なる基準面を有することとなる。

本発明による第３の発明は、第２の発明にかかる電池極板用格子体の製造法であって、前記最端円板カッタの山部が、前記円板カッタ群の基準面から、前記最端円板カッタを備える円板カッタロールに対向する円板カッタロール側に、前記シートの厚みに対して７０％以上突出することを特徴とする。
ここでいう突出量も、第２の発明の場合と同様である。

本発明による第４の発明は、第１の発明にかかる電池極板用格子体の製造法であって、前記円板カッタ群の基準面から、前記最端円板カッタを備える円板カッタロールに対向する円板カッタロール側への、前記最端円板カッタの山部の突出高さが、前記シートの厚みに対して１１０％以下であることを特徴とする。
ここでいう突出高さは、最端円板カッタの山部のうち、最端円板カッタの回転軸から最も遠い部位が、最端円板カッタの回転の際に、円板カッタ群の基準面から最も高く突出する際の突出量である。

本発明による第５の発明は、第１の発明にかかる電池極板用格子体の製造法であって、前記切り欠き部の底部が、前記円板カッタ群の基準面に対して、前記最端円板カッタを備える円板カッタロール側に位置することを特徴とする。ここでいう「前記円板カッタ群の基準面に対して、前記最端円板カッタを備える円板カッタロール側に位置する」とは、前記円板カッタ群の基準面と一致する場合を含むものとする。

本発明による第６の発明は、第１の発明にかかる電池極板用格子体の製造法であって、前記最端円板カッタの山部のうち、少なくとも前記切り欠きと接する部位に接して、最端円板カッタの回転軸に沿って前記円板カッタ群の外側に向かう方向に進むにつれて前記回転軸に近寄っていく傾斜面が形成されていることを特徴とする。

本発明による第７の発明は、第６の発明にかかる電池極板用格子体の製造法であって、前記外周部に周側面が存在することを特徴とする。

本発明による第８の発明は、電池の製造法であって、第１の発明によって製造された電池極板用格子体を用いることを特徴とする。

第１の発明によれば、格子体の最端結節部における腐食などによる破断を抑制することができる。
第２の発明によれば、充放電試験後においても格子体の最端結節部に破断が生じ難い電池の製造を可能とする格子体を製造することができる。
第３の発明によれば、充放電試験後においても格子体の最端結節部に破断がさらに生じ難い電池の製造を可能とする格子体を製造することができる。
第４の発明によれば、円板カッタ群の寿命を長くすることができる。
第５の発明によれば、格子体の最端結節部の変形をさらに抑制することができる。ただし、第５の発明によらない第１の発明においても、従来技術と比較すれば、十分に格子体の最端結節部の変形を抑制することができる。前記切り欠き部の底部が、前記円板カッタ群の基準面から、前記最端円板カッタを備える円板カッタロールの反対側にわずかに突出する場合などがこれに相当する。
第６の発明によれば、格子体の最端結節部の変形を抑制することができる。
第７の発明によれば、最端円板カッタに欠けが生じることを抑制することができる。また、第８の発明によれば、格子体の最端結節部における、腐食などによる破断が生じ難い電池を製造することができる。

第１図は、本発明の一実施形態を示すものであって、上下の円板カッタロールの円板カッタによって鉛シートにスリットが形成される過程を示す部分拡大縦断面正面図である。第２図は、本発明の一実施形態を示すものであって、最端円板カッタの構成を示す側面図である。第３図は、本発明の一実施形態を示すものであって、最端円板カッタの構成を示す部分拡大斜視図である。第４図は、本発明の一実施形態を示すものであって、鉛シートに形成されたスリットを展開した格子体における最端結節部付近を示す部分拡大斜視図である。第５図は、本発明の一実施形態を示すものであって、谷部の周側面をガイドの上面よりも下側に配した最端円板カッタを用いて鉛シートにスリットが形成される過程を示す部分拡大縦断面正面図である。第６図は、本発明の一実施形態を示すものであって、別の形状の円板カッタを用いて鉛シートにスリットが形成される過程を示す部分拡大縦断面正面図である。第７図は、従来例を示すものであって、円板カッタとこの円板カッタの周縁部の構成を示す側面図である。第８図は、従来例を示すものであって、ロータリ方式のエキスパンダにおける円板カッタによる鉛シートへのスリットの形成工程を示す側面図である。第９図は、従来例を示すものであって、上下の円板カッタロールの円板カッタによって鉛シートにスリットが形成される過程を示す部分拡大縦断面正面図である。第１０図は、従来例を示すものであって、最端円板カッタの構成を示す側面図である。第１１図は、従来例を示すものであって、最端円板カッタの構成を示す部分拡大斜視図である。第１２図は、従来例を示すものであって、鉛シートに形成されたスリットを展開した格子体における最端結節部付近を示す部分拡大斜視図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１〜図６は本発明の一実施形態を示すものである。図１は上下の円板カッタロールの円板カッタによって鉛シートにスリットが形成される過程を示す部分拡大縦断面正面図である。図２は最端円板カッタの構成を示す側面図である。図３は最端円板カッタの構成を示す部分拡大斜視図である。図４は、鉛シートに形成されたスリットが展開されて製造された格子体における最端結節部付近を示す部分拡大斜視図である。図５は、本発明の別の実施形態を示しており、上下の円板カッタロールの円板カッタによって鉛シートにスリットが形成される過程を示す部分拡大縦断面正面図である。さらに図６も別の実施の形態であり、中間円板カッタの谷部に設けられた凹溝の形状が異なる場合の部分拡大縦断面正面図である。なお、図７〜図１２に示された従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号が付記されている。

本実施形態においては、まず、鉛蓄電池の極板に用いられる格子体の製造にもちいられるロータリ式エキスパンダについて説明する。このロータリ式エキスパンダにおいては、図８に示されるように、上下の円板カッタロール２の間に、図示されていない金属シート搬送ガイド５のガイド面５ａに沿って鉛シート３が通されることにより、鉛シート３に千鳥状のスリット３ａが形成される。上方の円板カッタロール２は、従来例と同じ構成からなる。また、下方の円板カッタロール２においても、多数の中間円板カッタ１の両端に最端円板カッタ４が並べられた構成は従来例と同じである。しかしながら、最端円板カッタ４の構成が従来例とは異なる。

本実施形態の最端円板カッタ４においても、図２及び図３に示されるように、周縁部に山部４ａと谷部４ｂとが交互に配置されていることは、従来例と同じである。しかしながら、中間円板カッタ１の場合とは異なり、最端円板カッタ４の山部４ａの形状は必ずしも山状とはならない。図２および図３の例では、最端円板カッタ４の山部４ａは、最端円板カッタ４の軸心を中心とした所定半径の基準円周面からなる周側面によって形成されている。そして、その山部４ａの間に、谷部４ｂが位置している。谷部４ｂ（最端結節部形成部）には、従来例のような凹溝４ｃは形成されず、両側に隣接する山部４ａよりも軸心寄りに一段窪んだ、最端円板カッタ４の厚さ方向に貫通する切り欠き部４ｄが形成されている。つまり、図２および図３の例では、最端円板カッタ４の周縁部のうち、切り欠き部４ｄ以外の部分が、山部４ａに相当する。そして、本実施形態による最端円板カッタ４の谷部４ｂの間隔は、図７に示された中間円板カッタ１の谷部１ｂや、図１０に示された従来の最端円板カッタ４の谷部４ｂの間隔の２倍となっている。つまり、本実施形態の谷部４ｂは、中間円板カッタ１の谷部１ｂや従来の最端円板カッタ４の谷部４ｂのうち、円板カッタの同一面に凹溝１ｃや４ｃが存在する半数の谷部１ｂや４ｂと同じ位置のみに存在する。

なお、切り欠き部４ｄの底部は、図示されるような基準円周面とほぼ平行な面に限定されず、最端円板カッタ４のどちらかの面に向かって軸心に向かうテーパーを備えた面であってもよいし、そのテーパーは平面や曲面でも、それらを組み合わせた形状であってもよい。
このように、切り欠き部４ｄが、最端円板カッタ４の厚さ方向に貫通していることによって、図９に示されるような従来技術とは異なり、最端結節部３ｄに生じる変形が抑制される。したがって、最端結節部３ｄにおける、長さ方向に並んだ二つのスリット３ａの間の部分が、延ばされて薄くなることが抑制される。その結果、集電性能の低下や、破断が生じることが抑制される。さらに、最端結節部３ｄに生じる変形が抑制されることにともない、展開時の微細な亀裂の発生が抑制される。したがって、最端結節部３ｄで集中的に腐食が生じることも抑制される。

なお、図３における最端円板カッタ４の手前の面（Ａ面）は、山部４ａを形成する周側面に達するまで平面となっており、山部４ａ近傍においても斜面にはなっていない。それに対して、反対側の面（Ｂ面）は、山部４ａの近傍において斜面となっている。ただし、本発明はこのような場合に限定されず、必ずしも図３の最端円板カッタのＢ面の山部４ａの近傍全体が斜面になっている必要はない。山部４ａのうち、谷部４ｂの近傍のみに斜面が存在すれば十分である。

上記の例では、山部４ａは周側面から形成されているが、本発明はこのような場合に限定されない。周側面が存在せず、図３の山部４ａ近傍の斜面が図３のＡ面まで達している場合も、本発明の効果が得られ、本発明に相当する。このような例は、図１（ｂ）に記載されている。ただし、最端円板カッタが欠けにくいことから、図３に示されるように、周側面が存在するほうが好ましい。上記構成の最端円板カッタ４は、上方の円板カッタロール２の両端にある通常の中間円板カッタ１よりもさらに外側に隣接するように、下方の円板カッタロール２の両端に並べて配置される（本発明における最端円板カッタ４の配置は、従来技術と同様に、この場合に限定されるものではない）。また、最端円板カッタ４において最端結節部形成部となる谷部４ｂと、その上端において鉛シート３を介して対向する上方の円板カッタロール２の中間円板カッタ１の谷部１ｂとが重なるように、最端円板カッタ４の回転方向の位相が調整される。鉛シート３は、金属シート搬送ガイド５のガイド面５ａに沿って搬送されて、これら上下の円板カッタロール２の間を通過する。

従来の最端結節部３ｄ（図９（ａ）では左側、図９（ｃ）では右側）の片側（図９（ａ）では右側、図９（ｃ）では左側）の切断面は、図９に示されるように、金属シート搬送ガイド５のガイド面５ａによって形成される仮想基準面６に対して下側となっている。つまり、最端結節部３ｄは、ガイド面５ａによって形成される仮想基準面６よりも下方に金属シート３の厚み相当分変形する。図１２に示されるように、最端結節部３ｄは、この後の展開によって金属シート３と同一平面を形成しない。

これに対し本実施形態では、最端円板カッタ４において最端結節部形成部となる谷部４ｂの切り欠き部４ｄの底部が、円板カッタ群の基準面に対して、当該最端円板カッタを備える円板カッタロール２側に位置する。つまり、図１では、底部が、円板カッタ群の基準面に対して、下から上に出ない。但し、最端円板カッタ４が図の上側の円板カッタロール２側に配置されている場合には、底部は、円板カッタ群の基準面に対して、上から下に出ない。このように、底部が、円板カッタ群の基準面に対して、当該最端円板カッタを備える円板カッタロール２側に位置することによって、金属シートが円板カッタ群を通過する際に形成される最端結節部３ｄが、その底部から押圧力を受けない。したがって、最端結節部３ｄに変形が生じにくくなる。

さらに、最端円板カッタ４の山部４ａである周側面（最外周部）は前述の円板カッタ群の基準面に対して、当該最端円板カッタ４を備える円板カッタロール２に対向する円板カッタロール２側に位置する。つまり、図１では、周側面が、円板カッタ群の基準面に対して、下から上に出る。但し、最端円板カッタ４が図の上側の円板カッタロール２側に配置されている場合には、周側面は、円板カッタ群の基準面に対して、上から下に出る。これによって、図１及び図４に示されるように、最端結節部３ｄの変形が抑制される。

上記のような本発明によって、最端結節部３ｄの変形が抑制された様子が、図１（（ａ）では左側、（ｃ）では右側）および図４に示されている。
なお、図１の（ａ）および（ｃ）では、最端円板カッタ４の谷部４ｂの間隔は、図７に示された中間円板カッタ１の谷部１ｂや、図１０に示された従来の最端円板カッタ４の谷部４ｂの間隔と等しくなっている。このような場合でも、対向する中間円板カッタ１の刃の高さを調節することによって本発明による格子体の製造は可能である。しかしながら、最端円板カッタ４の谷部４ｂの間隔は、図７に示された中間円板カッタ１の谷部１ｂや、図１０に示された従来の最端円板カッタ４の谷部４ｂの間隔の２倍となっている方が好ましい。つまり、図１（ａ）の右側および図１（ｃ）の左側に位置する最端円板カッタ４の部位は、切り欠き部４ｄであるよりも、山部４ａである方が好ましい。

上記のような本発明による上下の円板カッタロール２の間に、鉛シート３が通されると、上下の中間円板カッタ１の谷部１ｂ同士が重なり合う場合には、図１（ａ）および（ｃ）に示されるように、隣接する上下の中間円板カッタ１において凹溝１ｃが背中合わせになる部分で鉛シート３が切断されてスリット３ａが形成される。一方、凹溝１ｃ同士が向かい合う部分では鉛シート３が切断されずに結節部３ｃが形成される。

最端円板カッタ４の谷部４ｂのうちの最端結節部形成部では、即ち、対向する円板カッタロール２の中間円板カッタ１の凹溝１ｃと向かい合わせになる部分（図１（ａ）では左端、図１（ｃ）では右端）では、鉛シート３の額縁部３ｅに繋がった最端結節部３ｄが形成される。最端結節部３ｄは、鉛シート３の幅方向の一方（図１（ａ）では左方向、図１（ｃ）では右方向）において額縁部３ｅに繋がる。さらに、最端結節部３ｄの他端は、当該最端円板カッタ４を備える円板カッタロール２に対向する円板カッタロール２における最も端の中間円板カッタ１の谷部１ｂと、当該最端円板カッタ４を備える円板カッタロール２における最端円板カッタ４を除いた最も端の中間円板カッタ１の谷部１ｂとによって切断された部分である。なお最端でない結節部３ｃにおいては、従来と同様に一方端部と他方端部が上下方向からそれぞれ押圧されて切断されるので、シート厚の１００％分以上の上下方向の変形が生じる。しかし、最端結 節部３ｄにおいては、最端円板カッタ４の谷部４ｂの切り欠き部４ｄの底面が、円板カッタ群の基準面に対して、当該最端円板カッタを備える円板カッタロール２に対向する円板カッタロール２側に位置するので、変形がなくなる。

最端円板カッタ４の谷部４ｂのうち、最端結節部形成部ではない谷部４ｂでは、即ち、対向する円板カッタロール２の中間円板カッタ１の谷部１ｂの凹溝１ｃの背中側が対向する谷部４ｂ（図１（ａ）では右端、図１（ｃ）では左端）では、谷部１ｂとの間で鉛シート３の額縁部３ｅの端が切断されてスリット３ａが形成される。

上下の中間円板カッタ１の山部１ａ同士が重なり合う場合には、図１（ｂ）に示されるように、隣接する上下の中間円板カッタ１の間で鉛シート３が切断されてスリット３ａが形成される。さらに、これらの中間円板カッタ１の山部１ａによってスリット３ａ間の桟３ｂが上下方向に押圧される。即ち、桟３ｂは、従来と同様に、鉛シート３の搬送方向に沿って上下方向の山形に押圧される。また、鉛シート３において、最端円板カッタ４の山部４ａと接する部分は、対向する円板カッタロール２の中間円板カッタ１との間で切断されて額縁部３ｅの端部になる。その際、場合によっては、この山部４ａによって、切断面がシート厚の１００％分移動する。

上記のようにして多数のスリット３ａが形成された鉛シート３は、ロータリ式エキスパンダにおける後工程において幅方向の両側に引き広げられる。その結果、図４に示されるように、これらのスリット３ａがマス目状に展開されて、各結節部３ｃや最端結節部３ｄの間が斜め方向に引き出された桟３ｂによって繋がった格子体が形成される。なお、図４も、図１２と同様に模式的に示されており、結節部３ｃや桟３ｂのねじれが省略されている。

上記構成によれば、鉛シート３における最端結節部３ｄの上下方向の変形がなくなる。このため、最端結節部３ｄへの応力の集中が緩和される。したがって、展開によって桟３ｂが斜め方向に引っ張られた後も、最端結節部３ｄで腐食や発熱が発生し難くなる。結果として、最端結節部３ｄにおいて破断が生じにくくなる。あわせて、最端結節部３ｄに変形が生じないので、従来例と異なって最端結節部３ｄが薄くならないことも、破断抑制効果をもたらす。従って、格子体の集電性能の低下による鉛蓄電池の容量の大幅な低下や、格子体の変形による短絡が抑制される。

なお、最端円板カッタ４と隣接する中間円板カッタ１（図１では上側のカッタロール２の両端のもの）においては、最端結節部３ｄが変形しないようにするために、中間円板カッタ１の山部１ａや谷部１ｂの形状が、他の中間円板カッタ１のそれとは異なったものであることが好ましい。
また、上記実施形態では、最端円板カッタ４の谷部４ｂに設けられた切り欠き部４ｄの底部が、円板カッタ群の基準面と一致する場合を示した。しかしながら、図５に示されるように、底部と前記基準面との間に隙間が存在していてもよい。この他、中間円板カッタ１の谷部１ｂに設けられた凹溝１ｃの形状は、図１や図５に示されているようなテーパー状ではなく、図６に示されるような階段状であってもよい。

また、上記実施形態は、最端円板カッタ４が下方の円板カッタロール２の両端に位置する場合について説明されているが、これらの最端円板カッタ４の片方又は双方が上方の円板カッタロール２の片端や両端に位置していてもよい。さらに、対となる円板カッタロール２が２本以上用いられることもある。例えば、３本の円板カッタロール２の組合せの間に鉛シート３が通される場合もある。
また、上記実施形態では、最端結節部３ｄにつながる桟３ｂと、結節部３ｃのみにつながる桟３ｂとが同じ太さに形成される場合が述べられているが、最端結節部３ｄにつながる桟３ｂが、結節部３ｃのみにつながる桟３ｂよりも太くてもよい。このような構成とすることによって、この太く形成された桟３ｂの破断が抑制される。

また、上記実施形態では、鉛シート３が加工されて鉛蓄電池の極板に用いられる格子体が製造される場合が説明されているが、極板の集電基材に同様の格子体が用いられるものであれば、鉛蓄電池に限定されず任意の電池にも本発明は適用される。この電池の種類に応じた適宜な材質の金属シートが、格子体の製造に用いられる。

＜実施例１＞
図３に示される、外周部に周側面が存在する最端円板カッタ４が使用されたこと以外は、図１に記載のものと同じであるロータリ式エキスパンダによって、厚さ１．８ｍｍの鉛シートから格子体を形成した。その結果、図４に示されるような、最端結節部３ｄに変形が生じておらず、したがって最端結節部のほぼ全体が鉛シートと同じ厚さである格子体を製造することができた。

＜実施例２＞
最端円板カッタ４の基準円周面（最端円板カッタ４の山部４ａ）の、円板カッタ群の基準面から、当該最端円板カッタを備えるカッタロールに対向するカッタロール側への突出量を、鉛シートの厚さに対して５０〜１００％の範囲で変化させたこと以外は、実施例１と同様にして本発明による格子体を製造した。さらに、上記方法によって製造された格子体に、常法による正極活物質の充填がなされたものを、熟成、乾燥して正極板とした。この正極板と、常法による負極板および微孔性ポリエチレンを主体としたセパレータとを組み合わせて、９．６Ａでの放電による容量が４８Ａｈである自動車用の鉛蓄電池（６セルが直列に接続されて１２Ｖ前後の電圧を有するもの）を作製した。この電池に所定比重、所定量の希硫酸を注入し、化成を行って電池を完成させた。

スリット後の最端結節部の断面観察を行い、最も薄い部分の厚さを測定し、金属シートの厚さに対するその最も薄い部分の厚みをシート厚比とした。最端結節部に変形がなければ、シート厚比は１００％になる。一方、電池において、５Ａでの５時間の充電と、２０Ａでの１時間の放電とを１サイクルとして、４２℃で寿命サイクル試験をおこなった。この寿命サイクル試験においては、２５サイクルおこなうごとに、９．６Ａで端子電０．２Ｖになるまでの連続放電をおこない、容量を確認した。その容量と、サイクル数との関係をグラフに示し、電池の容量が、２４Ａｈ以下となったサイクル数を寿命回数とした。それとは別に、上記の寿命サイクル試験と同じ条件で３００サイクルの充放電をおこなった電池を解体して、最端結節部３ｄの破断率を調査した。これらの試験結果を表１に示す。

表１の結果から、最端円板カッタ４の基準円周面（最端円板カッタ４の山部 ４ａ）の、円板カッタ群の基準面から、当該最端円板カッタを備えるカッタロ ールに対向するカッタロール側への突出量が７０％以上となる場合に、３００ サイクル後の最端結節部の破断率が著しく改善されることが理解される。

＜実施例３＞
最端円板カッタ４の基準円周面（最端円板カッタ４の山部４ａ）の、円板カ ッタ群の基準面から、当該最端円板カッタを備えるカッタロールに対向するカ ッタロール側への突出量を、鉛シートの厚さに対して０〜１２０％の範囲で変 化させたこと以外は、実施例１と同様にして本発明による格子体を製造した。 その製造によって、最端円板カッタに欠けが生じるまでの円板カッタ群の稼働 時間を最端円板カッタの寿命とした。その寿命試験結果を表２に示す。

表２の結果から、最端円板カッタ４の基準円周面（最端円板カッタ４の山部 ４ａ）の、円板カッタ群の基準面から、当該最端円板カッタを備えるカッタロ ールに対向するカッタロール側への突出量が１１０％以下となる場合に、最端 円板カッタの寿命時間が著しく向上することがわかる。

＜実施例４＞
最端円板カッタ４の基準円周面（最端円板カッタ４の山部４ａ）の、円板カ ッタ群の基準面から、当該最端円板カッタを備えるカッタロールに対向するカ ッタロール側への突出量を、鉛シートの厚さに対して５０％としたことと、最 端円板カッタ４の山部４ａに接して、最端円板カッタの回転軸に沿って円板カ ッタ群の外側に向かう方向に進むにつれて回転軸に近寄っていく傾斜面が形成 されている場合（図３の場合）と、傾斜面が形成されておらず、山部４ａが最 端円板カッタ４の厚さと同じ幅の周縁部から形成されている場合との両方にお いて格子体を製造したこと以外は、実施例１と同様にして本発明による格子体 を製造した。これらの格子体をもちいて、実施例２と同じ電池製作および試験 をおこなった。その試験結果を表３に示す。

表３から、最端円板カッタ４の山部４ａに接する傾斜面がある方が、鉛蓄電 池の寿命回数が向上し、最端結節部３ｄの破断が抑制されることが理解される 。

＜実施例５＞
最端円板カッタ４の基準円周面（最端円板カッタ４の山部４ａ）の、円板カ ッタ群の基準面から、当該最端円板カッタを備えるカッタロールに対向するカ ッタロール側への突出量を、鉛シートの厚さに対して０〜５０％の範囲で変化 させたことと、最端円板カッタ４の山部４ａに接して、最端円板カッタの回転 軸に沿って円板カッタ群の外側に向かう方向に進むにつれて回転軸に近寄って いく傾斜面が形成されていない最端円板カッタ４を用いたこと以外は、実施例 １と同様にして本発明による格子体を製造した。これらの格子体をもちいて、 実施例２と同じ電池製作および試験をおこなった。その試験結果を表４に示す 。

表４の結果から、最端円板カッタ４の基準円周面（最端円板カッタ４の山部 ４ａ）の、円板カッタ群の基準面から、当該最端円板カッタを備えるカッタロ ールに対向するカッタロール側への突出量が３０％以上である場合には、０％ である場合と比較して、鉛蓄電池の寿命回数および最端結節部の破断率が改善 されることを確認することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の電池極板用格子体の製造法及び電 池の製造法によれば、格子体の最端結節部の変形がなくなる、あるいは抑制さ れる。したがって、最端結節部が破断することが抑制され、電池不良の発生が 抑制されると共に、電池寿命が長くなる。

以上のように、本発明は、最端結節部における腐食や破断が抑制される、電 池極板用格子体の製造法として適している。さらに、電池の製造法として適し ている。とくに、鉛蓄電池用格子体の製造法および鉛蓄電池の製造法として適 している。

１ 中間円板カッタ
１ａ 山部
１ｂ 谷部
１ｃ 凹溝部
２ 円板カッタロール
３ 金属（鉛）シート
３ａ 千鳥状のスリット
３ｂ 桟
３ｃ 結節部
３ｄ 最短結節部
３ｅ 額縁部
４ 最端円板カッタ
４ａ 山部
４ｂ 谷部
４ｃ 溝部
４ｄ 最端円板カッタの切り欠き部（厚さ方向に貫通）
５ 金属シート搬送ガイド
５ａ ガイド面
６ 仮想基準面

Claims (8)

1. 周方向に比較的長い山部と比較的短い谷部と当該谷部の表裏逆に隣り合うよう交互に周側面に開口する凹溝とが形成されスペーサを介して配置された複数枚の中間円板カッタと、前記複数枚の中間円板カッタの両端部に配置された最端円板カッタと、を備えた円板カッタ群を有するロータリ式エキスパンダによってシートから格子体が形成される電池極板用格子体の製造法において、
   前記最端円板カッタの外周部に、前記最端円板カッタの厚さ方向に貫通する切り欠き部が設けられていることを特徴とする、電池極板用格子体の製造方法。
2. 前記最端円板カッタの山部が、前記円板カッタ群の金属シート搬送ガイド面を基準とする基準面から、前記最端円板カッタを備える円板カッタロールに対向する円板カッタロール側に、前記シートの厚みに対して３０％以上突出することを特徴とする、請求項１に記載の電池極板用格子体の製造法。
3. 前記最端円板カッタの山部が、前記円板カッタ群の金属シート搬送ガイド面を基準とする基準面から、前記最端円板カッタを備る円板カッタロールに対向する円板カッタロール側に、前記シートの厚みに対して７０％以上突出することを特徴とする、請求項２に記載の電池極板用格子体の製造法。
4. 前記円板カッタ群の金属シート搬送ガイド面を基準とする基準面から、前記最端円板カッタを備える円板カッタロールに対向する円板カッタロール側への、前記最端円板カッタの山部の突出高さが、前記シートの厚みに対して１１０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の電池極板用格子体の製造法。
5. 前記切り欠き部の底部が、前記円板カッタ群の金属シート搬送ガイド面を基準とする基準面に対して、前記最端円板カッタを備える円板カッタロール側に位置することを特徴とする、請求項１に記載の電池極板用格子体の製造法。
6. 前記最端円板カッタの山部のうち、少なくとも前記切り欠きと接する部位に接して、最端円板カッタの回転軸に沿って前記円板カッタ群の外側に向かう方向に進むにつれて前記回転軸に近寄っていく傾斜面が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池極板用格子体の製造法。
7. 前記外周部に周側面が存在することを特徴とする、請求項６に記載の電池極板用格子体の製造法。
8. 請求項１に記載の製造法によって製造された電池極板用格子体を用いることを特徴とする、電池の製造法。

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