JP4945960B2

JP4945960B2 - 鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法

Info

Publication number: JP4945960B2
Application number: JP2005242097A
Authority: JP
Inventors: 明俊平松; 恒典吉村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: JP2007059172A

Description

本発明は、鉛蓄電池に用いるエキスパンド格子体の製造方法に関するものである。

鉛蓄電池用極板の格子体として広く用いられているエキスパンド格子体は、鉛鋳造により形状を形成する鋳造格子体と比べると量産性が非常に優れ、現在では大量に生産されている自動車用鉛蓄電池などに適用されている。そして、鉛蓄電池の高性能化への要望から、エキスパンド網目の集電効率・耐食性を向上する検討が行われてきた。

エキスパンド加工は塑性変形で行われるが、局所的な応力歪みが発生したり、エキスパンド加工刃をシートから抜く際に展開されたエキスパンド網目が収縮する、いわゆるスプリングバックが発生し、網目部にしわが発生する。このような場合、網目部の展開寸法のばらつきが生じて、極板寸法精度が不安定となる。極板寸法が規定寸法より大きくなった場合には、正極と負極とが内部短絡しやすくなる。また、極板寸法が規定寸法より小さくなった場合には、極板耳を集合溶接するストラップ部において、極板耳の溶接深さが浅くなり、未溶接不良が発生したり、あるいは十分な溶接強度が確保できない場合がある。

エキスパンド網目の幅寸法を安定化させるために、例えば特許文献１では、エキスパンド網目の中央部の未加工部（無地部）を除き、中央付近から外側の幅方向端部に向かって段階的あるいは順次直径を小さくしたローラーでフォーミング（整形）することが示されている。

また、特許文献２には、エキスパンド加工を行わない無地部を下方に折り曲げることにより、エキスパンド網目の幅方向中央部と最外部で軌道距離を同一にし、エキスパンド網目のしわの発生を抑制することが示されている。

上記のような手法はエキスパンド網目上のしわを抑制し、展開幅寸法を安定化させる上で有効であるが、電池の高出力化を目的として、エキスパンド網目のマス目を小さくしてゆくと、しわの発生頻度が高くなり、展開幅寸法のばらつきが大きくなる傾向にあった。特に、ひし形形状のマス目の幅寸法が１０ｍｍ未満になるとこの傾向は顕著であった。
特開平８−３１５８２７号公報特開平１１−７３９７２号公報

本発明は、鉛蓄電池用エキスパンド格子体において発生するしわやこれによるエキスパンド網目展開寸法ばらつきを抑制し、寸法精度に優れたエキスパンド格子体を提供するものである。

前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、往復運動する複数のダイス刃により連続する帯状の金属シートにスリット形成し、このスリット形成部を展開伸張してエキスパンド網目を形成する鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造法であって、網目状展開部を形成する最終ダイス刃と連続し、かつ往復運動するエキスパンド加工型と一体化され、前記金属シートが間欠的に送り込まれる所定量以上の長さを有するプレス型が配置されており、前記金属シートにおいて、エキスパンド加工後に、前記エキスパンド網目に連接し、かつスリット形成しない無地部の厚みを減ずるよう、前記プレス型によって前記無地部を厚み方向にプレスすることを特徴とする鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法を示すものである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法において、前記プレス型により厚み方向にプレスされる範囲が、前記無地部とエキスパンド網目部の前記無地部に近接した部分から１／３以内としたことを特徴とするものである。

さらに本発明の請求項３に係る発明は、請求項１および２の鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法において、金属板は１．４質量％以上のＳｎを含むＰｂ−Ｓｎ−Ｃａ合金シートであることを特徴とするものである。

さらに本発明の請求項４に係る発明は、請求項１もしくは２の鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法において、前記無地部に近接した部分の前記スリットの切り幅を、前記無地部からより離間した部部分の切り幅よりも大きく設定したことを特徴とするものである。

本発明によれば、エキスパンド網目部に発生するしわや、これによる展開寸法のばらつきが抑制され、寸法精度に優れた鉛蓄電池用エキスパンド格子体を得ることができる。

本発明の鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法を図面を用いて説明する。

鉛蓄電池用エキスパンド格子体の材料となる金属シート１００は複数のダイス刃１０５を有したエキスパンド加工型１０６ａ，１０６ｂに間欠的に送り込まれ、往復運動するダイス刃１０５により、図６に示すように、金属シート１００に千鳥状にスリット６０１が形成され、順次エキスパンド加工されてエキスパンド網目１０３が形成される。なお、この工程までは、従来のエキスパンド製造方法となんら変わるところはない。

金属シート１００としては、ＰｂもしくはＰｂ合金が用いられる。Ｐｂ合金中の合金成分としては、格子体に適切な機械的強度や耐腐食性を持たせるために、ＳｎやＣａ、Ｂａ等が添加されたものを用いることができる。

本発明では、エキスパンド加工終了後にプレス型１０７ａおよび１０７ｂにより、図２に示したエキスパンド網目１０３に連接し、かつスリット形成しなかった無地部１０２の厚みを減ずるよう、無地部１０２を厚み方向にプレスする。なお、図２ではプレスしたプレス部１０４を斜線で示している。

なお、無地部１０２は後工程で切断加工を行い、所望形状を有したエキスパンド格子体の上部枠骨と耳部を形成する。

プレス型１０７ａ，１０７ｂをそれぞれエキスパンド加工型１０６ａ，１０６ｂに一体に設けることにより、プレス型１０７ａ，１０７ｂでのプレス加工をエキスパンド加工型１０６ａ，１０６ｂと同期して行うことができる。

無地部１０２をプレスすることにより、エキスパンド網目１０３でのしわの発生が抑制される。このメカニズムは明確ではないが、無地部１０２をプレスすることよって、プレス部１０４が厚み方向に圧縮され前後左右方向に膨張変形し、その際にエキスパンド網目１０３に残存する応力が緩和することに関連すると推測される。

なお、プレス型１０７ａ，１０７ｂによる、無地部の厚みの減少量の設定は、金属シート１００の厚みや組成、あるいはエキスパンド加工時の切幅（平行な関係にあるスリット間の距離）の設定によって異なるため、事前試験によって確認しておくべきである。

例えば、Ｐｂ−１．６質量％Ｓｎ−０．０６質量％Ｃａの組成を有した厚み０．９ｍｍの金属シートの場合、０．０２〜０．０８ｍｍ程度のプレス量とすることができる。

また、特に金属シート１００として用いる鉛合金シート中のＳｎ量が１．４質量％以上とする場合は、鉛合金シートの伸び量と強度の関係より、エキスパンド網目のしわの発生頻度が高くなる。さらにエキスパンド網目の集電性改善のため、エキスパンド網目１０３の枠骨を形成する無地部１０２に近接した部分のスリットの切幅をその他の部分の切幅よりも大きくする場合があり、金属シート１００の厚みも影響するが切り幅は細ければ伸びやすく、切り幅が太ければ伸びにくくなるため、切り幅を大きくした部分で集中的にしわが発生する。なお、ここで切り幅とは、図６に示したように、金属シート１００に千鳥状に形成したスリット６０１間の距離ｄを示す。

これらの場合は、無地部１０２のプレスに加えて、図４および図５に示したように、エキスパンド網目１０３の少なくとも無地部１０２に近接した部分を厚み方向にプレスすることにより、エキスパンド網目１０３のしわを抑制し、エキスパンド網目シート１０１の展開幅寸法精度を向上することができる。

本発明例および比較例による鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法により、エキスパンド格子体を作成し、エキスパンド網目展開幅のばらつき量をその標準偏差として評価した。

（１）本発明例
本発明例として、厚さ１．０ｍｍのＣａ含有量が０．０５質量％と一定でＳｎ含有量が１．２質量％、１．４質量％および１．６質量％と変化させたＰｂ−Ｓｎ−Ｃａ合金からなるシートを作成し、前記した本発明の実施形態に従い、図２および図３に示したように、無地部のみをプレスしたもの、および図４および図５に示すように、無地部とともに、エキスパンド網目部の無地部に近接した部分をプレスしたものを作成した。なお、エキスパンド網目をプレスする場合は、無地部との境界部からエキスパンド網目展開寸法の１／３に相当する部分をプレスした。

なお、エキスパンド加工速度は１０００ｓｐｍ（加工型を１分あたり１０００回往復運動）させた。なお、プレスにより当初厚みから０．０５ｍｍ、無地部あるいは無地部およびエキスパンド網目部の厚みを減ずるよう設定した。また、切り幅に関しては、１．０ｍｍで一定切り幅としたもの（以降、均一という）、および無地部１０２に接する最上部で１．３ｍｍとし、以降０．１ｍｍずつ切り幅を減じたもの（以降、不均一という）を作成した。

（２）比較例
比較例は上記した本発明例によるエキスパンド格子体製造方法とは異なり、無地部１０２あるいは無地部１０２およびエキスパンド網目１０３のプレスを行わなかったものである。シートの組成や切り幅は本発明例と同様に変化させた。

上記で得た本発明例および比較例の製造方法によるエキスパンド網目部の展開寸法を連続する１００箇所測定し、標準偏差を求めた。これらの結果を表１に示す。

表１に示した結果から、比較例において、Ｓｎ濃度が高いと展開幅の標準偏差が大きく、ばらつきが拡大する傾向がわかる。一方、本発明例のように無地部およびエキスパンド網目部にプレスをすることで、展開寸法ばらつきを顕著に抑制できる。

特にＳｎ濃度が１．４質量％を越えた場合、比較例では顕著に展開寸法ばらつきが拡大するが、本発明例では、ばらつきを抑制することができる。特に、エキスパンド網目部のプレスを同時に行うことにより、ばらつきをさらに顕著に抑制できる。

また、比較例において、切り幅は不均一なもの（最上部で１．３ｍｍ、以降順次０．１ｍｍずつ切り幅を減じたもの）は展開寸法の標準偏差が大きくなるが、本発明例では、このような場合においてもばらつきを抑制することができる。特に、エキスパンド網目部のプレスを同時に行うことにより、ばらつきをさらに顕著に抑制できる。

これにより、エキスパンド格子体の特に展開方向の寸法のばらつきが抑制され、寸法精度に優れた鉛蓄電池用エキスパンド格子体を得ることができる。

本発明は、鉛蓄電池に用いるエキスパンド格子体の製造方法に極めて好適である。

本発明のエキスパンド格子体の製造方法を示す図エキスパンド網目シートを示す図本発明のエキスパンド格子体の製造方法を示す図エキスパンド網目シートを示す図本発明のエキスパンド格子体の製造方法を示す図スリットの切り幅を示す図

符号の説明

１００金属シート
１０１エキスパンド網目シート
１０２無地部
１０３エキスパンド網目
１０４プレス部
１０５ダイス刃
１０６ａ，１０６ｂエキスパンド加工型
１０７ａ，１０７ｂプレス型
６０１スリット

Claims

往復運動する複数のダイス刃により連続する帯状の金属シートにスリット形成し、このスリット形成部分を展開伸張してエキスパンド網目を形成する鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法であって、網目状展開部を形成する最終ダイス刃と連続し、かつ往復運動するエキスパンド加工型と一体化され、前記金属シートが間欠的に送り込まれる所定量以上の長さを有するプレス型が配置されており、前記金属シートにおいて、エキスパンド加工後に、前記エキスパンド網目に連接し、かつスリット形成しない無地部の厚みを減ずるよう、前記プレス型によって前記無地部を厚み方向にプレスすることを特徴とする鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法。
前記プレス型により厚み方向にプレスされる範囲が、前記無地部とエキスパンド網目部の前記無地部に近接した部分から１／３以内としたことを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法。
前記金属板は１．４質量％以上のＳｎを含むＰｂ−Ｓｎ−Ｃａ合金シートであることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法。
前記無地部に近接した部分の前記スリットの切り幅を、前記無地部からより離間した部部分の切り幅よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造方法。