JP4812174B2

JP4812174B2 - 鉛蓄電池用極板群体の製造方法および鉛蓄電池

Info

Publication number: JP4812174B2
Application number: JP2001031751A
Authority: JP
Inventors: 力男宮城; 雅一山田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: JP2002237288A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正，負の両極板をこれらの間にセパレータを介在して交互に積層した極板群上に、正，負の各極板の各々の極板リードを個々に接続するストラップを形成すると同時に極柱電極をストラップに接合してなる鉛蓄電池用極板群体を製造する方法およびその極板群体を用いて構成した鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池の分解斜視図を示す図４のように、鉛蓄電池の極板群体１３は、それぞれ複数枚の正極板１および負極板２をこれらの間にセパレータ３を介在して交互に積層することにより、極板群４を構成し、正，負の各極板１，２にそれぞれ突出形成された正，負の極板リード７，８上に正極板側ストラップ９および負極側ストラップ１０を形成して、各正極板リード７を正極板側ストラップ９によって相互に接続するとともに、各負極板リード８を負極板側ストラップ１０によって相互に接続し、さらに、正，負の極板側ストラップ９，１０に正極板側および負極板側の極柱電極１１，１２を接合して製造される。ここで、以下の説明を明確にするために、各複数枚の正，負極板１，２をこれらの間にセパレータ３を介在して交互に積層した状態を極板群４とし、この極板群４にストラップ９，１０および極柱電極１１，１２を設けた状態を極板群体１３として呼称を統一するものとする。
【０００３】
上記極板群４にストラップ９，１０および極柱電極１１，１２をそれぞれ形成して極板群体１３を製造するに際しては、図６に示すように、当て金部１７および櫛部１８からなる溶接治具１４を用いて手作業で溶接または自動的に溶接する製造方法が一般に採用されている。同図では、正極板リード７に正極板側ストラップ９および正極板側極柱電極１１をそれぞれ形成する場合を例示してあるが、負極板リード８に負極板側ストラップ１０および負極板側極柱電極１２をそれぞれ形成する場合も同様に行われる。
【０００４】
先ず、同図（ａ）に示すように、当て金部１７と櫛部１８とは、列設された各正極板リード７の間に櫛部１８の櫛歯１８ａをそれぞれ挿入させた状態で互いに突き合わされることにより、正極板１は、これの各極板部と各正極板リード７との間が遮蔽されるとともに、当て金部１７の凹所１７ａと櫛部１８の上面とによって形成すべき正極板１側の外形形状に相当する凹部２８が形成される。つぎに、（ｂ）に示すように、当て金部１７の凹所１７ａにおける所定箇所には正極板側極柱電極１１が位置決めして載置される。
【０００５】
続いて、（ｃ）に示す溶接工程では、上述の当て金部１７の凹所１７ａと櫛部１８の上面とによって形成された凹部２８内に溶融鉛１９が充填される。この溶融鉛１９が凝固したのちに、（ｄ）に示すように、溶接治具１４が取り外されると、上記溶融鉛１９が凝固して所定形状の正極板側ストラップ９が形成されるとともに、正極板側極柱電極１１の基部が正極板側ストラップ９に接合される。上述した作業は負極板２についても同様に実施されて、極板群体１３が形成される。
【０００６】
上記（ｃ）の溶接工程は、上述したように手作業で実施する場合と自動溶接による場合とがある。手作業で実施するときには、極板群４の極板リード７，８の部分に溶接治具１４をセットするとともに極柱電極１１，１２を所定位置に載置して、作業者がバーナーで鉛棒と極板リード７，８とをを溶解させながら、溶解した鉛１９を凹部２８内に充填する。この手作業による溶接工程では、作業者の熟練度によって仕上がりに差が生じ、良好な仕上がり状態は作業者の勘やコツに頼らざるを得ず、一定の品質を得ることが困難であり、しかも、ガスや蒸気が発生する作業環境の悪いことにも問題がある。
【０００７】
一方、自動溶接による場合は、所定加工位置に搬入された極板群４に溶接治具１４および極柱電極１１，１２がセットされ、溶接治具１４の凹部２８内に供給された固形の鉛棒と極板リード７，８とをバーナーで溶解させながら各極リード７，８と極柱電極１１，１２とを接合したストラップ９，１０を形成する。この自動溶接による場合には、鉛棒の供給位置のずれによって極板リード７，８が局部的に加熱されて溶け落ち、極板リード７，８の幅が縮小が生じたりする欠点がある。
【０００８】
また、従来では、固形の鉛棒をバーナーで溶解させる溶接工法に代えて、予め溶融させた鉛によってストラップを形成して電極群体を製造する方法（特開昭53-36645号公報参照）も開発されている。この製造方法における溶接工程では、極板群４を各極板リード７，８が横向きとなる配置に横倒し状態に設置して、極板リード７，８部分にセットした金型内に溶融鉛を注入し、その溶融鉛の凝固によってストラップ９，１０を形成している。ここで、極板群４を横倒し状態に設置しているのは、極板リード７，８を上方を向いた配置とすると，溶融鉛が溶接治具１４の櫛部１８の櫛歯１８ａと各極板リード７，８との隙間から極板１，２の板面部分まで侵入して極板部を電気的に短絡してしまうからである。ところが、この製造方法では、溶接工程において、比較的重量の大きい極板群４を倒したり起こしたりする面倒な作業が必要となり、作業効率が低下するだけでなく、極板１，２の積層状態に変化を与えるおそれがある。
【０００９】
そこで、本件出願人は、上記溶融鉛を用いながらも、上述の課題を解消することのできる鉛蓄電池用電極群体の製造方法を既に提案している（特開平11-86835号公報参照）。この製造方法を図６を参照しながら説明すると、極板群４は、（ａ），（ｂ）に示したように、極板リード７，８が上方を向いた配置に設置し、この極板群４には、櫛歯１８ａを極板リード７，８の隙間に挿入させた状態で溶接治具１４を装着し、且つ極柱電極１１，１２を所定位置に載置する。つぎに、溶融鉛１９は、これが極板リード７，８と櫛歯１８ａとの隙間内に侵入しない温度と圧力に調整した上で溶接治具１４の凹部２８内に注入することにより、この注入した溶融鉛１９の速やかな凝固により各極板リード７，８および極柱電極１１，１２を一体的に仮固着させる。そののち、各極板リード７，８および極柱電極１１，１２の基部の形状に沿って加熱手段で加熱することにより、凝固鉛層を再溶解させるとともに各極板リード７，８および極柱電極１１，１２の基部を溶解させて、これらを互いに接合している。
【００１０】
ところで、近年では大電流を取り出すことのできる鉛蓄電池が要望されている。例えば、携帯電話機の基地局では、停電時のバックアップ用として、1500Ａｈ程度の大電流を取り出すことのできる鉛蓄電池が要望されている。このような大電流を取り出すことのできる鉛蓄電池を得るには、ストラップ９，１０を大きな厚みに形成することが必要となるが、そのような大きな厚みを有するストラップ９，１０は、上記した本件出願人による鉛蓄電池用電極群体の製造方法を採用して形成することができない。
【００１１】
その理由は、所要の大きな厚みを有するストラップを形成するのに必要な大量の溶融鉛を溶接治具の凹部内に注入して、この溶融鉛の凝固により各極板リードおよび極柱電極を一体的に仮固着させたのち、バーナーまたは溶接トーチなどの加熱手段による加熱によって凝固鉛層を再溶解させるとともに各極板リードおよび極柱電極の基部を溶解させて、これらを互いに接合して一体化する際に、加熱手段による凝固鉛層に対する溶解深さが、凝固鉛層における各極板リードおよび極柱電極の基部の埋設深さまで到達しない。そのため、極板リードおよび極柱電極の基部は溶解しない状態で凝固鉛層に固定されることから、極板リードおよび極柱電極の基部と凝固鉛層とは、これらの間に酸化界面が形成されて互いに不十分な接合状態で一体化されてしまうことになるからである。
【００１２】
そのため、現在では、比較的大きな厚みを有するストラップを形成するに際して、図７に示すように、作業者の手作業による溶接工程を２回繰り返す製造方法が極めて一般的に採用されている。すなわち、（ａ）に示す１回目の溶接工程では、極板群４の極板リード７または８に溶接治具１４をセットするとともに、極柱電極（図示せず）を所定位置に載置して、作業者による手作業によって鉛棒２０をバーナー２１で溶解させながら、鉛棒２０による溶融鉛２２を溶接治具１４の凹部２８に対しこれの深さの半分程度まで注入すると同時に、バーナー２１で各極板リード７または８における溶接治具１４の凹部２８内への突出部分を溶解している。この１回目の溶接工程では、（ｂ）に示すように、各極板リード７または８と極柱電極１１または１２とが凝固鉛層２３によって接合されて一体化される。
【００１３】
つぎに、（ｃ）に示す２回目の溶接工程では、やはり作業者による手作業によって鉛棒２０をバーナー２１で溶解させながら、鉛棒２０による溶融鉛２２を溶接治具１４の凹部２８内の凝固鉛層２３の上面に所要の厚みになるよう重ね溶接する。この２回目の溶接工程が終了したのちに溶接治具１４を取り外せば、凝固鉛層２３による所定厚みを有するストラップ９または１０を有する極板群体１３が得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の２回の溶接工程を繰り返して形成されたストラップ９または１０には、１回目の溶接工程と２回目の溶接工程とでそれぞれ形成した凝固鉛層２３による鉛層の接合境界面箇所に、未溶接による酸化被膜層２４が部分的に残存してしまうという課題がある。すなわち、１回目の溶接工程の終了時には、図７（ｂ）に示すように、凝固鉛層２３による鉛層の表面全体に酸化被膜層２４が形成され、２回目の溶接工程では、バーナー２１の炎で鉛棒２０を溶解させると同時に１回目の溶接工程の凝固鉛層２３による１層目鉛層の上層部分をも溶解させて酸化被膜層２４を除去するように図っているが、同図（ｃ），（ｄ）に示すように、どうしてもバーナー２１の炎が当たらない未溶接箇所が生じて酸化被膜層２４が部分的に残存してしまう。
【００１５】
そのため、上記極板群体を用いて構成した鉛蓄電池では、残存している酸化被膜層２４が放電時に比較的大きな電気抵抗となるから、大電流の取り出しを目的として厚みの大きなストラップ９または１０を形成しているにも拘わらず、酸化被膜層２４の存在によって所望の大電流を取り出せないという結果を招いている。また、酸化被膜層２４の残存量が多い場合には、鉛蓄電池が急放電したときに酸化被膜層２４が大きな電気抵抗となってストラップ９または１０が１層目と２層目との各鉛層の接合境界面に沿って溶断してしまうトラブルが発生するおそれもある。
【００１６】
さらに、（ｃ），（ｄ）に示すように、ストラップ９，１０の側面において外部に露呈された状態で酸化被膜層２４Ａが残存した場合には、この酸化被膜層２４Ａから１層目と２層目の接合境界面に沿って腐食が進行してしまい、電池として機能しなくなるという問題もある。さらにまた、鉛棒２０をバーナー２１の炎で溶解させる溶接手段では、２回目の溶接終了後の凝固鉛層２３が均一な厚みにならないので、その凝固鉛層２３の表面部分を再びバーナー２１の炎で溶解させて均一な厚みに仕上げなければならない。
【００１７】
また、上述した従来の極板群体１３の製造方法では、一層厚みの大きなストラップが必要となった場合、鉛棒２０をバーナー２１の炎で溶解させる溶接工程を２回以上繰り返すことになるが、その各溶接工程でそれぞれ形成される鉛層の複数の接合境界面に何れも酸化被膜層が部分的に残存することになり、上述した不具合の度合いが一層大きくなってしまう。そのため、従来の製造方法では、厚みの一層大きなストラップを有する極板群体を製造することが事実上不可能である。
【００１８】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、酸化被膜層の残存を確実に防止しながら厚みの大きなストラップを高精度に形成することのできる鉛蓄電池用極板群体の製造方法およびその極板群体を用いて構成した鉛蓄電池を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、正負両極の複数の各極板をこれらの間にセパレータを介在しながら交互に積層して極板群を形成し、前記各極板に突出形成された極板リードの正極列および負極列のそれぞれに、前記各極板リードを連結接合するとともに極柱電極を接合するストラップを設けることによって極板群体を製造する鉛蓄電池用極板群体の製造方法において、前記極板リードの正極列および負極列のそれぞれについて、前記ストラップの外形形状に相当する凹部が形成された溶接治具を装着するとともに、前記凹部内の所定位置に前記極柱電極を載置し、前記凹部内に溶融鉛を注入して前記極板リードの先端近傍まで充填し、前記溶融鉛が凝固した凝固鉛層、前記極板リードおよび前記極柱電極の基部をそれぞれ加熱手段による加熱により溶解させて相互に接合し、所定量の溶融鉛を前記凹部内にさらに注入したのち、この溶融鉛が凝固した凝固鉛層および前工程により形成した凝固鉛層の上層部をそれぞれ加熱手段による加熱により再溶解させて相互に接合する工程とを少なくとも２回行い、１回目に注入した溶解鉛による凝固鉛層を再溶解させる工程では、前記加熱手段を極板リードおよび極柱電極の基部をトレースする軌跡で移動させ、２回目以降に注入した溶解鉛による凝固鉛層を再溶解させる工程では、前記加熱手段を、極板リードの配列方向に対し直交方向に向けた移動をＵターンしながら繰り返して前記極板リードの全てを順次トレースするような軌跡で移動し終えたのちに、前記極柱電極の基部を通過しながら前記凝固鉛層の外周に沿って１周する軌跡で移動させ、複数回に分けて注入した前記溶解鉛による前記各凝固鉛層の接合によって前記ストラップを形成するようにしたことを特徴としている。
【００２０】
この鉛蓄電池用極板群体の製造方法では、１回目に注入した溶融鉛の凝固鉛層によって極板リードと極柱電極の基部とを仮固着でき、つぎに、加熱手段で加熱することにより、凝固鉛層を再溶融させると同時に、各極板リードにおける凹部への突出部分および極柱電極の基部を溶解させて、これらを相互に融合させて完全に接合することができ、続いて、所定量の溶融鉛を少なくとも１回注入することにより、形成すべきストラップの外形形状とすることができ、さらに、溶融鉛が凝固した凝固鉛層および前工程による凝固鉛層の上層部分を、加熱手段で加熱して再溶融させることによって相互に融合して完全に接合させることができるとともに、前工程による凝固鉛層の上層部分に残存していた酸化被膜層を完全に除去できる。したがって、２回目以降の所定量に分けた溶融鉛の注入および凝固鉛層の再溶融の工程を所要回数行うことにより、大きな厚みを有しながらも酸化被膜層の残存が全く無く、且つ極板リードと極柱電極とを電気的に完全に接合できる高精度なストラップを容易、且つ確実に形成することができる。
【００２１】
上記発明における加熱手段として、ＴＩＧ溶接装置のプラズマトーチを用いることが好ましい。これにより、プラズマトーチによるプラズマ溶接は、プラズマトーチの先端周囲から不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスを吹き付けながら中心部のアークプラズマにより加熱するので、鉛酸化物の生成が少なく、且つ加熱が集中的になされることから歪みの発生が少なく、各極板リードおよび極柱電極の基部とその周囲を集中的に加熱溶融させることができる。
【００２３】
これにより、１回目の工程では、各極板リードおよび極柱電極の基部とその周辺の凝固鉛層とが重点的に溶解され、各極板リードおよび極板電極を一体的に融合させて接合したストラップの下方の一部を高精度に形成することができる。また、２回目以降の工程では、各極板リードおよび極柱電極とその周辺を含む凝固鉛層全体および全工程の凝固鉛層の表面全体を未溶接部分が生じないように確実に溶解することができるから、各極板リードおよび極板電極が一体的に融合して接合され、且つ所要の大きな厚みを有するとともに内部に酸化被膜層が全く残存しないストラップを得ることができる。
【００２４】
本発明に係る鉛蓄電池は、本発明の何れかの製造方法で製造された極板群体が電槽内に収容され、且つ前記電槽内に電解液が注入され、前記極柱群体の正負両側のストラップが蓋体の正負両側の端子に接続され、前記電槽の開口部が前記蓋体で閉塞されてなることを特徴としている。
【００２５】
この鉛蓄電池では、本発明の製造方法によって製造される正，負の両極板側ストラップを、所要の大きな厚みを有するとともに、酸化被膜層の全てを完全に除去した状態に形成できるから、所定の大きな電流を確実に取り出すことができるとともに、長期間にわたりストラップに溶断や腐食などが生じるおそれがないので、十分な電池寿命を確保できる高い信頼性を有するものとなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）〜（ｈ）は、本発明の一実施の形態に係る鉛蓄電池用極板群体の製造方法を具現化した製造過程を工程順に示した概略縦断面図である。なお、この製造方法に係る製造工程は、例えば、本件出願人による上述した特開平11-86835号公報に開示の鉛蓄電池用極板群体の製造装置（以下、先行技術の製造装置と称する）を採用して具現化できるが、この製造装置自体は本発明の要旨ではないので、その図示を敢えて省略する。
【００２７】
図１には、（ａ）〜（ｄ）による１回目の溶接工程と、（ｅ）〜（ｈ）による２回目の溶接工程とを実施することにより、図４に示した正極板側ストラップ９を形成する場合を例示しているが、負極板側ストラップ１０についても、図１（ａ）〜（ｈ）と同様の工程を経て形成できるので、図１（ａ）〜（ｈ）には、正極側の各部材にこれに対応する負極側の各部材の符号を括弧付きで関連付けて付してある。
【００２８】
先ず、同図（ａ）に示すように、極板群４は正極板リード７を上向きにした直立状態に配置され、この極板群の正極板リード７のリード列に溶接治具１４を図６（ａ），（ｂ）に示した手順で組み合わせて装着し、その組み合わせた溶接治具１４に形成された凹部２８内に溶融鉛２７を注入する。凹部２８は形成すべきストラップの外形に相当する形状を有しており、この実施の形態では、比較的大きな厚みを有する正極板側ストラップ９を得るために、これに対応した大きな深さを有する凹部２８が形成されている。また、溶融鉛２７は、図示矢印方向に移動される注入ノズル２９の注出口２９ａから凹部２８内に注入される。
【００２９】
なお、上記注入ノズル２９は先行技術の製造装置に開示したものと同一であって、簡単に説明すると、この注入ノズル２９は、370 °Ｃ〜390 °Ｃに加熱して溶融させた溶融鉛２７の貯留槽における底部の吐出口に連通されて、サーボモータを備えた移動機構による制御を受けて所定速度で正極板リード７の列設方向に沿って移動されながら、凹部２８に溶融鉛２７を注入していく。また、溶融鉛２７は、先行技術の製造装置に開示しているように、移動に伴って凹部２８の各箇所毎に異なる容積に応じた所定量を供給するよう制御され、且つ移動方向に向け広げて放熱を促されながら注入圧を抑制した状態で注入される。これにより、凹部２８内に注入された溶融鉛２７は、速やかに凝固するので、各正極板リード７と溶接治具１４の櫛部１８の櫛歯１８ａとの隙間から侵入して正極板１を短絡するといった不具合の発生が確実に防止される。上記隙間の発生は、正極板リード７の形成厚さの誤差によって生じるものであって、溶接治具１４の装着時における正極板リード７の損傷や削り屑の発生を防止するために不可避である。
【００３０】
上記のようにして溶接治具１４の凹部２８内に溶融鉛２７の注入が終了すると、（ｂ）に示すように、溶接治具１４の凹部２８内には、これのほぼ深さの半分まで溶融鉛２７が充填されて、形成すべき正極板側ストラップ９の半分の厚みを有する形状の凝固鉛層３０が出来上がり、この凝固鉛層３０によって正極板リード７と図６の正極板側極柱電極１１の基部とが仮固着される。また、凝固鉛層３０の表面には酸化被膜層３１が形成される。
【００３１】
（ｂ）に示す状態は、正極板リード７と正極板側極柱電極１１とが、これらの表面に存在する酸化膜や汚れなとによって電気的に完全な接合状態になっていないので、これを完全な接合状態とするために、周知のＴＩＧ（タングステン・イナートガス）溶接装置を用いた凝固鉛層３０の再溶解が実施される。すなわち、（ｃ）に示すように、凝固鉛層３０の表面を上記ＴＩＧ溶接装置のプラズマトーチ３２で加熱することにより、凝固鉛層３０を再溶融させると同時に、各正極板リード７における凹部２８への突出部分および正極板側極柱電極１１の基部を溶解させて、これらを相互に融合させて完全に接合する。このプラズマトーチ３２によるプラズマ溶接は、プラズマトーチ３２の先端周囲から不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスを吹き付けながら中心部のアークプラズマにより加熱するので、鉛酸化物の生成が少なく、且つ加熱が集中的になされることから歪みの発生が少なく、各正極板リード７および正極板側極柱電極１１の基部とその周囲を集中的に加熱溶融させることができる。
【００３２】
上記のプラズマトーチ３２の加熱による凝固鉛層３０の再溶融は、凹部２８の底面付近の一定の深さで溶融が進行するようにプラズマトーチ３２の移動速度と出力電圧が制御される。この制御により、正極板リード７の正極板１側に直火が当たることがなく、正極板リード７が正極板１側で溶け落ちて欠落することによる通電発熱が生じることがない。
【００３３】
図２は、（ｃ）の工程におけるプラズマトーチ３２の移動軌跡を示す説明図である。プラズマトーチ３２は、図示矢印で示すように、各正極板リード７および正極板側極柱電極１１の基部をトレースするような軌跡で移動される。このプラズマトーチ３２の移動は、これを保持する軸ロボット（図示せず）の動作を制御することにより行われる。
【００３４】
プラズマトーチ３２を上述の軌跡で移動させることにより、各正極板リード７および正極板側極柱電極１１とその周辺の凝固鉛層３０とが重点的に溶解され、図１（ｄ）に示すように、各正極板リード７および正極板側極柱電極１１を一体的に融合させて接合したストラップ半部３３が形成される。このストラップ半部３３の表面には酸化被膜層３４が形成される。この酸化被膜層３４は、上述のようにプラズマトーチ３２の混合ガスを吹き付けながら中心部のアークプラズマにより加熱したのちに形成されたものであるから、従来の鉛棒２０をバーナー２１の炎で溶解させる溶接工程で形成された図７の酸化被膜２４に比較して薄いものである。
【００３５】
上記ストラップ半部３３が形成が終了したならば、続いて、２回目の溶接工程が実施される。この２回目の溶接工程では、（ａ）の工程で用いたと同じ注入ノズル２９を図示矢印で示す正極板リード７の列設方向に移動させながら、その注入ノズル２９の注出口２９ａから所定量の溶融鉛２７を溶接治具１４の凹部２８内のストラップ半部３３上に注入する。この場合の溶融鉛２７は、ストラップ半部３３上に注入するので、（ａ）の工程のように温度や圧力を制御することなく、貯留槽に貯留されている溶融鉛２７をそのまま注入することができる。
【００３６】
上記のように溶接治具１４の凹部２８内に溶融鉛２７の注入が終了すると、（ｆ）に示すように、溶接治具１４の凹部２８内には、ストラップ半部３３上に凝固鉛層３７が重ね合わされて、このストラップ半部３３と凝固鉛層３７とにより、形成すべき正極板側ストラップ９の外形形状に相当する形状が出来上がる。但し、ストラップ半部３３と凝固鉛層３７とは、これらの境界面に酸化被膜層３４が残存したままであるから、電気的に完全な接合状態になっていない。
【００３７】
続いて、（ｇ）に示すように、（ｃ）の工程で用いたと同じＴＩＧ溶接装置を用いた凝固鉛層３７の再溶解が実施される。これにより、凝固鉛層３７は、ＴＩＧ溶接装置のプラズマトーチ３２のアークプラズマで加熱されることによって再溶融して、予め形成されているストラップ半部３３に対し相互に融合して完全に接合する。すなわち、プラズマトーチ３２による加熱は、ストラップ半部３３の表面付近に設定した一定の深さで溶融が進行するようにプラズマトーチ３２の移動速度と出力電圧を制御して行われるので、残存していた酸化被膜層３４が完全に除去され、また、プラズマトーチ３２によるプラズマ溶接は、上述したようにプラズマトーチ３２の先端周囲から不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスを吹き付けながら中心部のアークプラズマにより凝固鉛層３７およびストラップ半部３３の表面部分を集中的に加熱溶融するので、凝固鉛層３７とストラップ半部３３とが相互に融合して完全に接合する。
【００３８】
図３は、図１（ｇ）の工程におけるプラズマトーチ３２の移動軌跡を示す説明図である。プラズマトーチ３２は、図示矢印で示すように、正極板リード７に沿いながら凝固鉛層３７およびストラップ半部３３の幅方向つまり正極板リード７の列設方向に対し直交方向へ向けた移動をＵターンしながら繰り返して、各正極板リード７の全てを順次トレースするような軌跡で移動し終えたのちに、正極板側極柱電極１１の基部を通過しながら凝固鉛層３７およびストラップ半部３３の外周に沿って一回りするような軌跡で移動される。
【００３９】
上記プラズマトーチ３２の移動は、（ｃ）の工程と同様に、プラズマトーチ３２を保持する軸ロボットの動作を制御することにより行われる。プラズマトーチ３２を上述の軌跡で移動させることにより、各正極板リード７および正極板側極柱電極１１とその周辺を含む凝固鉛層３７全体およびストラップ半部３３の表面全体を未溶接部分が生じないように確実に溶解することができるから、（ｈ）に示すように、各正極板リード７および正極板側極柱電極１１が一体的に融合して接合され、且つ所要の大きな厚さｔを有するとともに内部に酸化被膜層が全く残存しない正極板側ストラップ９を得ることができる。なお、形成された正極板側ストラップ９の表面には酸化被膜層３８が薄く残存するが、この酸化被膜層３８は電流の取り出しに何ら影響がない。
【００４０】
上記工程では正極板側ストラップ９の形成を例示して説明したが、負極板側ストラップ１０についても、上述した図１（ａ）〜（ｈ）と同様の工程を経ることにより所要の大きな厚みｔに形成することができ、このようにして正，負の両極板側ストラップ９，１０が形成されることにより、図４に示した極板群体１３が出来上がる。
【００４１】
つぎに、実施例について説明すると、正，負の両極板側ストラップ９，１０として、長さが360 ｍｍ、幅が６２ｍｍおよび厚さが１３ｍｍの形状のものを形成するに際して、１回目の溶接工程において厚さが７ｍｍのストラップ半部３３を形成したのちに、２回目の溶接工程で厚さが６ｍｍの凝固鉛層３７をストラップ半部３３上に重ねる状態に形成した。この結果、得られたストラップ９，１０は、酸化被膜層が全く存在せず、且つ正，負の両極板リード７，８と正，負の両極板側極柱電極１１，１２とを電気的に完全に接合する高精度なものであった。このとき、プラズマトーチ３２による凝固鉛層３０，３７またはストラップ半部３３に対する溶解深さが約10ｍｍであり、極板リード７，８の溶接治具１４内への突出長さは７ｍｍであった。
【００４２】
したがって、上記の良好なストラップ９，１０を得ることができたのは、１回目の溶接工程において極板リード７，８の溶接治具１４への突出部分および極柱電極１１，１２の基部をプラズマトーチ３２による加熱によって確実に溶融させることができ、２回目の溶接工程においてストラップ半部３３における上面から約４ｍｍの深さまで溶融させて酸化被膜層３１を完全に除去できたためである。この実施例の結果から、１回目の溶接工程において形成する凝固鉛層３０は、極板リード７，８の先端を基準として±５ｍｍの高さに上面が位置する厚さに設定するのが好ましく、２回目の溶接工程において形成する凝固鉛層３７は、プラズマトーチ３２による溶解深さに対し３ｍｍ程度小さい厚さに設定するのが好ましい。
【００４３】
また、本発明の製造方法では、上述の13ｍｍよりも大きな厚さを有するストラップ９，１０を容易、且つ高精度に形成することができる。その場合には、上述と同様にして１回目の溶接工程を実施したのちに、上述の２回目の溶接工程と同様の溶接工程を複数回繰り返すことにより、大きな厚みを有しながらも酸化被膜層の残存が全く無く、且つ正，負の両極板リード７，８と正，負の両極板側極柱電極１１，１２とを電気的に完全に接合できる高精度なストラップ９，１０を確実に得ることができる。
【００４４】
なお、上記製造工程では、正，負の極板側ストラップ９，１０の形成工程毎に正極板リード７のリード列および負極板リード８のリード列にそれぞれ溶接治具１４を着脱するようにしているが、各正極板リード７と各負極板リード８とを同時に囲む状態に装着できる正負両極一体形の溶接治具を用いれば、図１（ａ）〜（ｈ）の工程を１回経るだけで、正，負の両極板側ストラップ９，１０を一挙に形成できるのは勿論である。
【００４５】
つぎに、上記製造工程を経て得られた極板群体１３を用いて構成した鉛蓄電池について説明する。図４は本発明の実施の形態に係る鉛蓄電池を示す分解斜視図、図５はその鉛蓄電池の一部破断した斜視図である。この鉛蓄電池では、図４に示すように、正，負の両極板１，２にそれぞれ突出形成された複数の正，負の両極板リード７，８上に、所定の大きな厚みｔを有するストラップ９，１０が形成されている。なお、図４では、図示の便宜上、正，負の両極板１，２を離間して図示しているが、極板群４は、正，負の両極板１，２をこれらの間にセパレータ３を介在して交互に積層して構成されており、その極板群４に正，負の両極板側ストラップ９，１０が形成されることにより極板群体１３が構成されている。
【００４６】
上記鉛蓄電池は、極板群体１３を電槽３９内に収容し、且つ電解液（図示せず）を電槽３９内に注入し、正，負の両極板側ストラップ９，１０を、中央部に安全弁４３を備えた蓋体４０における正側端子４１および負側端子４２にそれぞれ接続したのちに、蓋体４０によって電槽３９の上端開口部を閉塞することによって構成されている。この鉛蓄電池は、正，負の両極板側ストラップ９，１０が、所要の大きな厚みに形成され、且つ酸化被膜層が全く存在していないことから、所定の大きな電流を確実に取り出すことができるとともに、長期間にわたりストラップ９，１０に溶断や腐食などが生じるおそれがないので、十分な電池寿命を確保できる高い信頼性を有する。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の鉛蓄電池用極板群体の製造方法によれば、１回目に注入した溶融鉛の凝固鉛層によって極板リードと極柱電極の基部とを仮固着でき、つぎに、加熱手段で加熱することにより、凝固鉛層を再溶融させると同時に、各極板リードにおける溶接治具の凹部への突出部分および極柱電極の基部を溶解させて、これらを相互に融合させて完全に接合することができ、続いて、所定量の溶融鉛を少なくとも１回注入することにより、形成すべきストラップの外形形状とすることができ、さらに、溶融鉛が凝固した凝固鉛層および前工程による凝固鉛層の上層部分を、加熱手段で加熱して再溶融させることによって相互に融合して完全に接合させることができるとともに、前工程による凝固鉛層の上層部分に残存していた酸化被膜層を完全に除去できる。したがって、２回目以降の所定量に分けた溶融鉛の注入および凝固鉛層の再溶融の工程を所要回数行うことにより、所要の大きな厚みを有しながらも酸化被膜層の残存が全く無く、且つ極板リードと極柱電極とを電気的に完全に接合できる高精度なストラップを容易、且つ確実に形成することができる。
【００４８】
また、本発明の鉛蓄電池によれば、本発明の製造方法によって製造される正，負の両極板側ストラップを、所要の大きな厚みを有するとともに、酸化被膜層の全てを完全に除去した状態に形成できるから、所定の大きな電流を確実に取り出すことができるとともに、長期間にわたりストラップに溶断や腐食などが生じるおそれがないので、十分な電池寿命を確保できる高い信頼性を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は本発明の鉛蓄電池用極板群体の製造方法を具現化した製造過程を工程順に示した概略縦断面図。
【図２】同上の製造過程における１回目の溶接工程でのプラズマトーチの移動軌跡を示す説明図。
【図３】同上の製造過程における２回目の溶接工程でのプラズマトーチの移動軌跡を示す説明図。
【図４】本発明の製造方法により得られた鉛蓄電池を示す分解斜視図。
【図５】同上の鉛蓄電池の一部破断した斜視図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は鉛蓄電池におけるストラップの一般的な製造過程を工程順に示す斜視図。
【図７】従来の鉛蓄電池用極板群体の製造過程を工程順に示した概略縦断面図。
【符号の説明】
１正極板
２負極板
３セパレータ
４極板群
７正極板リード
８負極板リード
９正極板側ストラップ
１０負極板側ストラップ
１１正極板側極柱電極
１２負極板側極柱電極
１３極板群体
１４溶接治具
２７溶融鉛
２８凹部
３０，３７凝固鉛層
３２プラズマトーチ
３９電槽
４０蓋体
４１正側端子
４２負側端子

Claims

正負両極の複数の各極板をこれらの間にセパレータを介在しながら交互に積層して極板群を形成し、前記各極板に突出形成された極板リードの正極列および負極列のそれぞれに、前記各極板リードを連結接合するとともに極柱電極を接合するストラップを設けることによって極板群体を製造する鉛蓄電池用極板群体の製造方法において、
前記極板リードの正極列および負極列のそれぞれについて、前記ストラップの外形形状に相当する凹部が形成された溶接治具を装着するとともに、
前記凹部内の所定位置に前記極柱電極を載置し、前記凹部内に溶融鉛を注入して前記極板リードの先端近傍まで充填し、
前記溶融鉛が凝固した凝固鉛層、前記極板リードおよび前記極柱電極の基部をそれぞれ加熱手段による加熱により溶解させて相互に接合し、
所定量の溶融鉛を前記凹部内にさらに注入したのち、この溶融鉛が凝固した凝固鉛層および前工程により形成した凝固鉛層の上層部をそれぞれ加熱手段による加熱により再溶解させて相互に接合する工程とを少なくとも２回行い、
１回目に注入した溶解鉛による凝固鉛層を再溶解させる工程では、
前記加熱手段を極板リードおよび極柱電極の基部をトレースする軌跡で移動させ、
２回目以降に注入した溶解鉛による凝固鉛層を再溶解させる工程では、
前記加熱手段を、極板リードの配列方向に対し直交方向に向けた移動をＵターンしながら繰り返して前記極板リードの全てを順次トレースするような軌跡で移動し終えたのちに、
前記極柱電極の基部を通過しながら前記凝固鉛層の外周に沿って１周する軌跡で移動させ、
複数回に分けて注入した前記溶解鉛による前記各凝固鉛層の接合によって前記ストラップを形成するようにしたことを特徴とする鉛蓄電池用極板群体の製造方法。
加熱手段として、ＴＩＧ溶接装置のプラズマトーチを用いた請求項１に記載の鉛蓄電池用極板群体の製造方法。
請求項１ないし２の何れかの製造方法で製造された極板群体が電槽内に収容され、且つ前記電槽内に電解液が注入され、前記極柱群体の正負両側のストラップが蓋体の正負両側の端子に接続され、前記電槽の開口部が前記蓋体で閉塞されてなる鉛蓄電池。