JPH06223806A - 鉛蓄電池キャスト・オン・ストラップ用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性に優れ、負極板耳やストラップ部が腐
食されにくい信頼性の高い鉛蓄電池を得るためのキャス
ト・オン・ストラップ用鋳型を提供する。 【構成】 彫込部表面を粗面化したことを特徴とする鉛
蓄電池キャスト・オン・ストラップ用鋳型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、信頼性の高い鉛蓄電池
を製造するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉛蓄電池は、安価、高信頼性などによっ
て、自動車用、据置用、電気車用など多くの分野で使用
されている。

【０００３】一方、鉛蓄電池が使用される環境は、最
近、特に厳しくなってきている。たとえば、自動車用鉛
蓄電池が使用されている自動車においては、クーラー装
着率の増加やエンジンの高出力化などにより熱発生量が
増える一方、スラントノーズ化や各種電装品の高密度配
置による冷気流入不足によって、ボンネット内に設置さ
れている鉛蓄電池が高温にさらされやすくなっている。

【０００４】さらに、オルタネータの出力アップによる
充電電流の増加によって鉛蓄電池の一層の高温化や過充
電が引き起こされる。その上、リヤ・ワイパーやパワー
・ウインドウなどの電動装置の増加や、オーディオ機器
などのアクセサリーの増加並びにコンピュータ化による
暗電流の増加などによって、鉛蓄電池がより一層深く放
電される傾向にある。

【０００５】電気車用鉛蓄電池においても、バッテリー
・フォークリフトの稼働率の向上や充放電電流の増加に
よって、鉛蓄電池の高温化、過充電、深放電の傾向が助
長されている。

【０００６】これらの高温、過充電、深放電という要因
は、鉛蓄電池の寿命を短くするものであり、いずれもけ
っして好ましいものではないが、その中でも、特に、高
温化は重要な問題である。なぜなら、高温化によって鉛
蓄電池内の希硫酸中の水分が蒸発しやすくなるだけでな
く、充電電流が増え、水の電気分解が一層増加し、その
結果、電解液面の低下が非常に速くなる。

【０００７】通常、鉛蓄電池には、適正な電解液面の範
囲が、印刷・彫り込みなどの方法によって示されてお
り、鉛蓄電池を使用する際には、電解液面が常に示され
た範囲内にあるよう適宜補水することになっている。し
かし、あまりにも急激に電解液面が低下すると、電解液
面が適正範囲の下限よりさらに下方に位置したままで使
用されることがある。このような状態が続くと、正・負
極板が急速に劣化するだけでなく、負極板耳・ストラッ
プ近傍が異常に腐食され、鉛蓄電池の寿命が著しく短く
なることがある。

【０００８】負極板耳・ストラップ近傍の腐食は、上述
のような高温・電解液不足という厳しい条件で促進され
るが、耳と足鉛との間に隙間があると、より一層加速さ
れるため、このような隙間をなくすように努力されてい
る。

【０００９】耳と足鉛とを溶接し，ストラップを形成す
る方法にはガスバーナー、プラズマ等の火炎を使用する
方法やキャスト・オン・ストラップ（以後、ＣＯＳと言
う。）と呼ばれる方法等がある。

【００１０】ＣＯＳは、ストラップの形状を彫り込んだ
鋳型に足鉛として使用する鉛合金溶湯（４５０〜５００
℃）を流し込んだ後、倒立させた極板群の耳を鋳型に挿
入し、流し込んだ鉛合金溶湯の熱で耳を溶融させて耳と
鉛合金とを接続するとともに、その後、鉛合金溶湯を凝
固させることによって、ストラップを形成する方法であ
る。

【００１１】上述のようにＣＯＳでは、鋳型に流し込ん
だ鉛合金溶湯の熱で耳を溶融させるため、流し込む際の
鉛合金溶湯の温度・体積、耳の温度・体積、鋳型の材質
・温度等が重要になってくる。

【００１２】ＣＯＳ時の鉛合金溶湯の温度や鋳型の温度
が高すぎると、凝固に時間がかかり、生産性が低下する
だけでなく、鋳型内の耳が全部溶融してしまい、ストラ
ップと耳とが接続しなくなることがある。

【００１３】これに対し、ＣＯＳ時の鉛合金溶湯の温度
や鋳型の温度が低すぎると、耳が十分に溶融せず、流し
込まれた鉛合金溶湯（足鉛）と耳との間に隙間が生じ
る。

【００１４】隙間をなくす一つの手段としてＣＯＳ用鋳
型に通常の格子鋳造用鋳型に使用されている離型剤を塗
布する方法がある。これは、コルクと水ガラスとを主成
分とする離型剤をＣＯＳ用鋳型の彫込部表面に塗布する
ことによって、凝固後のストラップの鋳型からの離型性
を改善するとともに、流し込まれた鉛合金溶湯の温度が
急激に低下するのを防ぎ、耳の溶融を促進することによ
って耳と足鉛との密着性を改善しようとするものであ
る。

【００１５】このように、離型剤はＣＯＳ時の耳と足鉛
との密着性改善に有効であるが、その寿命が短く、数時
間ごとに離型剤を再塗布することが必要で、生産性改善
のネックになっていた。

【００１６】本発明は、鉛蓄電池が厳しい状況下で使用
された場合にでも、負極板耳・ストラップが急激に腐食
しないように耳と足鉛との密着性を向上させるととも
に、生産性をも改善する手段を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＣＯＳ用鋳型
の彫込部表面を粗面化することによって、鋳型に流し込
まれた鉛合金溶湯と鋳型表面との間にわずかではあるが
空気の層を設け、流し込まれた鉛合金溶湯の温度が急激
に低下することを防ぎ、耳の適切な溶融を促し、耳と足
鉛との間の密着性を向上させ、耳と足鉛との間の隙間の
生成を防止するものである。また、この粗面化処理は、
使用する鋳型の材質にもよるが、一度処理すると少なく
とも数カ月はその効果が持続し、生産性の向上にもきわ
めて有効である。

【００１８】

【実施例】常法にしたがって作製したペースト式正極
板、負極板並びに通常の合成樹脂を主体としたセパレー
タおよびガラスマットを用い、１セル当りの正極板が５
枚、負極板が６枚の自動車用鉛蓄電池（公称容量 ４８
Ａｈ、５時間率）の極板群を準備した。なお、極板群を
積層する前に、正および負極板の耳表面をワイヤーブラ
シで研磨し、充填時に付着したペースト等を除去した。

【００１９】次に、積層した極板群を倒立させ、耳にフ
ラックスを塗布したのち、種々な鋳型を用い、ＣＯＳ法
によってストラップを形成した。

【００２０】用いたＣＯＳ用鋳型の材質はダクタイル鋳
鉄で、その彫込部の表面処理方法は、表１の通りであ
る。

【００２１】

【表１】

【００２２】図１に、ＣＯＳ用鋳型の模式図を示す。粗
面化を施したのは、ＣＯＳ用鋳型１の彫込部表面２であ
る。

【００２３】鋳型に流し込む鉛合金にはＡｓ，Ｓｎを少
量含んだＰｂ−３％Ｓｂ合金を用い、溶湯温度は４８０
℃、鋳型温度は８０℃とした。

【００２４】ＣＯＳ完了後、負極ストラップを切り出
し、樹脂でストラップを固化した後、ストラップ断面を
研磨し、顕微鏡で耳と足鉛との接合状態を観察した。観
察結果の模式図を図２および３に示す。

【００２５】サンドブラスト処理（Ｎｏ．１）、電解研
磨処理（Ｎｏ．２）、機械研削（Ｎｏ．３）等によって
鋳型表面の粗さを３０〜５０μｍ程度にした鋳型を用い
てＣＯＳしたストラップ５では、コルク／水系離型剤を
塗布した直後の従来の鋳型（Ｎｏ．４）を用いてＣＯＳ
したストラップと同様に、図２に示すように、耳３と足
鉛４との間には隙間は見られず、良好なメニスカスが形
成されていた。

【００２６】一方、彫り込み部表面にコルク／水系離型
剤を塗布したものの、塗布後５時間経過し、離型剤がほ
とんどはがれてしまった鋳型（Ｎｏ．５）を用いてＣＯ
Ｓしたストラップ５では、図３に示すように耳３と足鉛
４との間に隙間６が形成されていた。

【００２７】次に、電池での試験を行った。試験を行う
に際して、負極ストラップ近傍での腐食を促進させるた
め、電解液量を所定液量よりも少なくし、ストラップが
常に電解液面より上方に位置するようにした。また、電
池を入れる水槽の温度も８０℃とした。試験は４．５Ａ
の一定電流で１ヶ月通電し、その後、上述の方法で負極
ストラップの断面を顕微鏡で観察した。観察結果の模式
図を図４および５に示す。

【００２８】本発明による鋳型およびコルク／水系離型
剤を塗布した直後の鋳型を用いてＣＯＳした負極ストラ
ップ４では、図４に示すように、耳３およびストラップ
５の表面がわずかに腐食され、硫酸鉛７が層状に形成さ
れていたが、耳が切損するほどの腐食はまったく見られ
なかった。

【００２９】一方、彫込部表面にコルク／水系離型剤を
塗布したものの、塗布後５時間経過し、離型剤がほとん
どはがれてしまった鋳型を用いてＣＯＳした負極ストラ
ップ５では、図５に示すように、硫酸鉛７はストラップ
表面に層状に形成されただけでなく、ストラップ下面近
傍およびストラップ内の耳並びに腐食された耳の近くの
足鉛部にも形成されており、これらの部分が激しく腐食
されたことがわかる。

【００３０】今回の実施例において、本発明による鋳型
および離型剤を塗布した鋳型を用いてＣＯＳした負極板
耳・ストラップがほとんど腐食されなかったのは、ＣＯ
Ｓ用鋳型に流し込まれた鉛合金溶湯の温度が急激に低下
するのが防止されたため、耳の表面が適度に溶解され、
耳と足鉛との密着性が改善され、隙間が形成されなかっ
たためと思われる。

【００３１】また、上記実施例ではサンドブラスト処
理、電解研磨処理、機械研削時の表面粗さを３０〜５０
μｍとしたが、表面粗さの程度は鋳型の材質、ストラッ
プの大きさ、耳の厚さ・幅・長さ等によって変わるもの
であり、実施にあたっては試験によって最適な表面粗さ
を決定すればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による鉛蓄
電池ＣＯＳ用鋳型は、電池の生産性が優れており、ま
た、この鋳型を用いてＣＯＳした負極板耳・ストラップ
は厳しい状況下で使用されても激しい腐食は起こらず、
信頼性の高い鉛蓄電池を提供するものであり、その工業
的価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明鉛蓄電池ＣＯＳ用鋳型の断面模式図

【図２】本発明鋳型の使用による負極ストラップの断面
模式図

【図３】彫込部表面が平滑な鋳型の使用による負極スト
ラップの断面模式図

【図４】本発明鋳型の使用による負極ストラップの試験
後の断面模式図

【図５】彫込部表面が平滑な鋳型の使用による負極スト
ラップの試験後の断面模式図

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 彫込部表面 ３ 負極板耳 ４ 足鉛 ５ 負極ストラップ ６ 隙間 ７ 硫酸鉛

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 彫込部表面を粗面化したことを特徴とす
   る鉛蓄電池キャスト・オン・ストラップ用鋳型。