JPH09289025A - 鉛蓄電池用格子体 - Google Patents
鉛蓄電池用格子体Info
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- JPH09289025A JPH09289025A JP8127762A JP12776296A JPH09289025A JP H09289025 A JPH09289025 A JP H09289025A JP 8127762 A JP8127762 A JP 8127762A JP 12776296 A JP12776296 A JP 12776296A JP H09289025 A JPH09289025 A JP H09289025A
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- Japan
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的強度がすぐれた変形のしにくい鉛蓄電
池用エキスパンド格子を得る。 【解決手段】 鉛合金シートを展開して作製する鉛蓄電
池用エキスパンド格子の展開によって形成される棧で囲
まれる部分の形状を三角形状とする。
池用エキスパンド格子を得る。 【解決手段】 鉛合金シートを展開して作製する鉛蓄電
池用エキスパンド格子の展開によって形成される棧で囲
まれる部分の形状を三角形状とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池の改良に関
するもので、エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池の寿命
性能を改善するものである。
するもので、エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池の寿命
性能を改善するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、鉛蓄電池用格子の製法としては、
鋳造方式またはエキスパンド方式が主流となっている。
鋳造方式またはエキスパンド方式が主流となっている。
【０００３】鋳造方式の長所は、電気抵抗が小さくなる
形状などをはじめとして任意の形状の格子が形成でき
る、格子の周囲をとり囲む枠（以後、額縁と呼ぶ）が形
成可能なため、機械的に変形しにくい格子を作ることが
できる、といったことなどがあげられる。短所として
は、バッチ式であるために生産性に劣る、ペースト充填
などの後工程に連結した一貫ラインとすることが困難で
ある、鉛−カルシウム系合金など強度の劣る合金の場合
には鋳造が困難であることなどである。
形状などをはじめとして任意の形状の格子が形成でき
る、格子の周囲をとり囲む枠（以後、額縁と呼ぶ）が形
成可能なため、機械的に変形しにくい格子を作ることが
できる、といったことなどがあげられる。短所として
は、バッチ式であるために生産性に劣る、ペースト充填
などの後工程に連結した一貫ラインとすることが困難で
ある、鉛−カルシウム系合金など強度の劣る合金の場合
には鋳造が困難であることなどである。
【０００４】一方、エキスパンド方式は、圧延などによ
り作製した鉛合金シートを展開して網目状格子とするも
のである。展開方式には、シートに回転する刃物で切れ
目を入れた後引き伸ばして網目を形成するロータリー方
式と、上下に運動するＶ字状の刃物でシートを切断する
と同時に網目を形成するレシプロ方式の２つが主流であ
る。いずれも連続的に生産が可能であり、ペースト充填
・乾燥工程まで一貫したラインを設置できることから、
鋳造方式に比べて極めて生産性が高いという特徴を持っ
ている。さらに、鉛−カルシウム系合金や鉛−カルシウ
ム−錫系合金等であっても、容易に鉛合金シートを作製
できる。短所としては、展開により形成できる格子形状
がある程度限定される、格子に縦方向の額縁が形成不可
能なため機械的強度が劣り変形しやすいといった点であ
る。特に鉛蓄電池の正極格子に用いた際には、格子表面
のＰｂが体積の大きなＰｂＯ２へと変化するため、格子
に引っ張り力がかかり、格子の伸び・変形がおこりやす
い。
り作製した鉛合金シートを展開して網目状格子とするも
のである。展開方式には、シートに回転する刃物で切れ
目を入れた後引き伸ばして網目を形成するロータリー方
式と、上下に運動するＶ字状の刃物でシートを切断する
と同時に網目を形成するレシプロ方式の２つが主流であ
る。いずれも連続的に生産が可能であり、ペースト充填
・乾燥工程まで一貫したラインを設置できることから、
鋳造方式に比べて極めて生産性が高いという特徴を持っ
ている。さらに、鉛−カルシウム系合金や鉛−カルシウ
ム−錫系合金等であっても、容易に鉛合金シートを作製
できる。短所としては、展開により形成できる格子形状
がある程度限定される、格子に縦方向の額縁が形成不可
能なため機械的強度が劣り変形しやすいといった点であ
る。特に鉛蓄電池の正極格子に用いた際には、格子表面
のＰｂが体積の大きなＰｂＯ２へと変化するため、格子
に引っ張り力がかかり、格子の伸び・変形がおこりやす
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のエキスパンド格
子では展開により形成される棧で囲まれた部分の形状が
菱形であるために、応力がかかった際には縦方向や横方
向に容易に変形し、早期に電池が寿命となってしまうと
いう問題点がある。
子では展開により形成される棧で囲まれた部分の形状が
菱形であるために、応力がかかった際には縦方向や横方
向に容易に変形し、早期に電池が寿命となってしまうと
いう問題点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、鉛蓄電池に用
いた際でも格子の変形を抑制でき、寿命性能を改善する
エキスパンド格子を提供するものである。その要旨は、
鉛合金シートを展開して作製する鉛蓄電池用エキスパン
ド格子体において、展開により形成される棧で囲まれた
部分の形状が三角形となる領域の面積Ａが格子展開部の
面積Ｓに対して ０．１＜Ａ／Ｓ≦１．０ となることを特徴とするものである。
いた際でも格子の変形を抑制でき、寿命性能を改善する
エキスパンド格子を提供するものである。その要旨は、
鉛合金シートを展開して作製する鉛蓄電池用エキスパン
ド格子体において、展開により形成される棧で囲まれた
部分の形状が三角形となる領域の面積Ａが格子展開部の
面積Ｓに対して ０．１＜Ａ／Ｓ≦１．０ となることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに本発明を実施例にもとずい
て説明する。エキスパンド格子を用いた電池の寿命原因
は、そのほとんどが正極格子の変形によるものであるた
め、これを防止するための格子体構造を種々検討した。
て説明する。エキスパンド格子を用いた電池の寿命原因
は、そのほとんどが正極格子の変形によるものであるた
め、これを防止するための格子体構造を種々検討した。
【０００８】本発明および通常のエキスパンド格子は、
図１ａおよび図６に示したように上部額縁４の下方に、
鉛シートの展開により作られた格子展開部（網状部）５
がある構造となっている。通常のエキスパンド格子は展
開により形成される棧で囲まれた部分の形状が菱形であ
るために、応力がかかった際には縦方向や横方向に容易
に変形してしまう。図３は菱形形状の格子に横方向の応
力がかかった際の変形を示したものである。この形状が
三角形であれば縦方向や横方向への変形は構造上抑制可
能である。図４は三角形状の格子に横方向の応力がかか
った際の変形を示したものであるが、変形は菱形形状に
比べて非常に少ない。つまり各種建築物や橋脚等ではそ
の構造部材を三角形に組み合わせて使用しているのは、
変形を少なくするためであり、この考え方をエキスパン
ド格子に応用したものである。
図１ａおよび図６に示したように上部額縁４の下方に、
鉛シートの展開により作られた格子展開部（網状部）５
がある構造となっている。通常のエキスパンド格子は展
開により形成される棧で囲まれた部分の形状が菱形であ
るために、応力がかかった際には縦方向や横方向に容易
に変形してしまう。図３は菱形形状の格子に横方向の応
力がかかった際の変形を示したものである。この形状が
三角形であれば縦方向や横方向への変形は構造上抑制可
能である。図４は三角形状の格子に横方向の応力がかか
った際の変形を示したものであるが、変形は菱形形状に
比べて非常に少ない。つまり各種建築物や橋脚等ではそ
の構造部材を三角形に組み合わせて使用しているのは、
変形を少なくするためであり、この考え方をエキスパン
ド格子に応用したものである。
【０００９】エキスパンド格子の変形抑制効果を確認す
るために、三角形部分の面積Ａが格子展開部の面積Ｓに
占める割合を変化させて試験を行った。展開により形成
される棧で囲まれる部分の三角形は二等辺三角形であ
り、等しい二辺のなす角度θについても検討した（図
５）。
るために、三角形部分の面積Ａが格子展開部の面積Ｓに
占める割合を変化させて試験を行った。展開により形成
される棧で囲まれる部分の三角形は二等辺三角形であ
り、等しい二辺のなす角度θについても検討した（図
５）。
【００１０】これらの格子の性能を調べるために、正極
に表１に示すような内容の格子を用いて自動車用電池
（図２、３６Ｂ２０，１２Ｖ，２８Ａｈ／５ｈＲ）を作
製し、試験を行った。以下、格子および電池の作製方法
について述べる。
に表１に示すような内容の格子を用いて自動車用電池
（図２、３６Ｂ２０，１２Ｖ，２８Ａｈ／５ｈＲ）を作
製し、試験を行った。以下、格子および電池の作製方法
について述べる。
【００１１】
【表１】 電池Ｎｏ．１〜４は、三角形部分の面積Ａが格子展開部
の面積Ｓに占める割合を比較するためのもの、Ｎｏ．４
〜６は角度を比較するためのものである。
の面積Ｓに占める割合を比較するためのもの、Ｎｏ．４
〜６は角度を比較するためのものである。
【００１２】正極のエキスパンド格子に用いる鉛シート
の合金組成は、Ｐｂ−０．０６ｗｔ％Ｃａ−１．５ｗｔ
％Ｓｎ、負極用の鉛シートの合金組成はＰｂ−０．０６
ｗｔ％Ｃａ−０．５ｗｔ％Ｓｎである。いずれも冷間圧
延法により作製し、その厚みは正極用で１．１ｍｍ、負
極用で０．７ｍｍとした。鉛シート中のＣａ量が０．１
ｗｔ％以下の場合、Ｓｎ量が約２ｗｔ％まではＳｎ量が
多いほど引張強度が増加することが一般的に知られてい
る。正極用鉛シートのＳｎ量を多くし、厚みも大きくし
たのはシートの強度および耐食性を上げるためである。
の合金組成は、Ｐｂ−０．０６ｗｔ％Ｃａ−１．５ｗｔ
％Ｓｎ、負極用の鉛シートの合金組成はＰｂ−０．０６
ｗｔ％Ｃａ−０．５ｗｔ％Ｓｎである。いずれも冷間圧
延法により作製し、その厚みは正極用で１．１ｍｍ、負
極用で０．７ｍｍとした。鉛シート中のＣａ量が０．１
ｗｔ％以下の場合、Ｓｎ量が約２ｗｔ％まではＳｎ量が
多いほど引張強度が増加することが一般的に知られてい
る。正極用鉛シートのＳｎ量を多くし、厚みも大きくし
たのはシートの強度および耐食性を上げるためである。
【００１３】これらの鉛シートは、レシプロ方式による
エキスパンド機により展開・切断を行い格子を作製し
た。シートは、常温で放置した際には製造後数日から数
十日間で時効硬化によりその強度が増大する。一般に時
効硬化が完了してから加工するよりも、完了前に加工を
終了した方が強度や耐食性が優れていることがわかって
いるが、これは強度の増大したものを加工するとひずみ
が生じやすいためである。そのため、今回はシート作製
後５日以内に展開を終了した。
エキスパンド機により展開・切断を行い格子を作製し
た。シートは、常温で放置した際には製造後数日から数
十日間で時効硬化によりその強度が増大する。一般に時
効硬化が完了してから加工するよりも、完了前に加工を
終了した方が強度や耐食性が優れていることがわかって
いるが、これは強度の増大したものを加工するとひずみ
が生じやすいためである。そのため、今回はシート作製
後５日以内に展開を終了した。
【００１４】三角形にするには、Ｖ字型の刃物と水平の
刃物とで交互に刻むことで行った。そして三角形部分の
展開部分の面積に占める割合を変化させた格子を作製し
た。実際の格子では交点部分や刃物を入れたりするため
に正確な三角形とはならないが、これらは実質上三角形
とみなしている。従来から用いられている通常のエキス
パンド格子でも最上部、最下部の網状部は三角形であ
り、その割合Ａ／Ｓは０．０６であった（図６）。角度
θが８０゜の格子(No.6)は、展開時に引き延ばされる割
合が大きいために棧の破断が起こり展開不能であったた
め、電池を作製できなかった。また、角度θはあまり大
きすぎると活物質充填部分のほとんどない格子となって
しまうために、最大でも１６０゜程度が上限である。従
ってθの範囲は、９０゜＜θ＜１６０゜とするのが好ま
しいことがわかった。
刃物とで交互に刻むことで行った。そして三角形部分の
展開部分の面積に占める割合を変化させた格子を作製し
た。実際の格子では交点部分や刃物を入れたりするため
に正確な三角形とはならないが、これらは実質上三角形
とみなしている。従来から用いられている通常のエキス
パンド格子でも最上部、最下部の網状部は三角形であ
り、その割合Ａ／Ｓは０．０６であった（図６）。角度
θが８０゜の格子(No.6)は、展開時に引き延ばされる割
合が大きいために棧の破断が起こり展開不能であったた
め、電池を作製できなかった。また、角度θはあまり大
きすぎると活物質充填部分のほとんどない格子となって
しまうために、最大でも１６０゜程度が上限である。従
ってθの範囲は、９０゜＜θ＜１６０゜とするのが好ま
しいことがわかった。
【００１５】鉛シートの両面は、展開前にブラッシング
により粗面化処理されている。一般に圧延シートの表面
は、平滑であるために極板としたときに格子と活物質の
密着性が悪くなる。粗面化処理することでこの密着性が
向上し、活物質が脱落しにくいエキスパンド格子とする
ことができる。
により粗面化処理されている。一般に圧延シートの表面
は、平滑であるために極板としたときに格子と活物質の
密着性が悪くなる。粗面化処理することでこの密着性が
向上し、活物質が脱落しにくいエキスパンド格子とする
ことができる。
【００１６】このエキスパンド格子に自動車用鉛蓄電池
用の一般的なペーストを充填し、通常の方法で熟成を行
ない正極板を作製した。負極板についても一般的なもの
を用いた。
用の一般的なペーストを充填し、通常の方法で熟成を行
ない正極板を作製した。負極板についても一般的なもの
を用いた。
【００１７】次に正極板を、袋状の微孔性ポリエチレン
セパレータに入れた。正極板に当接する面である内側に
はリブが形成されている。セパレータはポリエチレンシ
ートを２つ折りにし、両サイドを一対の歯車により圧着
することにより作製した。今回は正極板を袋状セパレー
タに入れたが、負極板を入れてもよくその際にはリブが
外側にくるようにする。
セパレータに入れた。正極板に当接する面である内側に
はリブが形成されている。セパレータはポリエチレンシ
ートを２つ折りにし、両サイドを一対の歯車により圧着
することにより作製した。今回は正極板を袋状セパレー
タに入れたが、負極板を入れてもよくその際にはリブが
外側にくるようにする。
【００１８】セパレータに入れた正極板５枚、負極板６
枚を交互に重ね合わせエレメントを作製し、６個のエレ
メントを電槽に挿入後セル間接続を行い、ふたを溶着し
て電池とした。この電池に電解液として硫酸を注入し、
通常の方法で電槽化成を行った。化成終了後の電解液比
重は１．２８０とした。
枚を交互に重ね合わせエレメントを作製し、６個のエレ
メントを電槽に挿入後セル間接続を行い、ふたを溶着し
て電池とした。この電池に電解液として硫酸を注入し、
通常の方法で電槽化成を行った。化成終了後の電解液比
重は１．２８０とした。
【００１９】次にこれらの電池を高温過充電寿命試験に
供した。電池は７５℃の水槽に入れ、電流４．５Ａで３
０日間の連続通電を行った。通電終了後の５時間率容量
と初期５時間率容量との比較（初期容量を１００とす
る）および正極板の変形量の測定を行った。結果を表２
に示した。
供した。電池は７５℃の水槽に入れ、電流４．５Ａで３
０日間の連続通電を行った。通電終了後の５時間率容量
と初期５時間率容量との比較（初期容量を１００とす
る）および正極板の変形量の測定を行った。結果を表２
に示した。
【００２０】
【表２】 Ａ／Ｓが０．０６の電池Ｎｏ．１は、正極板が著しく変
形して短絡していた。電池Ｎｏ．２、３、４では多少変
形がみられたものの、短絡はみられなかった。角度θが
９０゜の電池Ｎｏ．５についても変形は少なかった。
形して短絡していた。電池Ｎｏ．２、３、４では多少変
形がみられたものの、短絡はみられなかった。角度θが
９０゜の電池Ｎｏ．５についても変形は少なかった。
【００２１】通常のエキスパンド格子は展開により形成
される棧で囲まれた部分の形状が菱形であるために、応
力がかかった際には縦方向や横方向に容易に変形したの
に対し、本発明品はこの形状が三角形であったので縦方
向や横方向への変形が構造上抑制されたものである。三
角形の部分の割合が多くなるほど変形の度合いが少なく
なる傾向がみられたことからも、この変形抑制効果は明
らかである。
される棧で囲まれた部分の形状が菱形であるために、応
力がかかった際には縦方向や横方向に容易に変形したの
に対し、本発明品はこの形状が三角形であったので縦方
向や横方向への変形が構造上抑制されたものである。三
角形の部分の割合が多くなるほど変形の度合いが少なく
なる傾向がみられたことからも、この変形抑制効果は明
らかである。
【００２２】これらの結果から、展開により形成される
棧で囲まれた部分の形状が三角形となる領域の面積Ａが
格子展開部全体の面積Ｓに対して０．１＜Ａ／Ｓ≦１と
すれば極板の変形を抑えることができ、そのため電池性
能も向上することがわかった。
棧で囲まれた部分の形状が三角形となる領域の面積Ａが
格子展開部全体の面積Ｓに対して０．１＜Ａ／Ｓ≦１と
すれば極板の変形を抑えることができ、そのため電池性
能も向上することがわかった。
【００２３】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれば
エキスパンド格子を用いた場合でも優れた寿命性能の電
池が得られ、その工業的価値は甚だ大なるものである。
エキスパンド格子を用いた場合でも優れた寿命性能の電
池が得られ、その工業的価値は甚だ大なるものである。
【図１ａ，ｂ】本発明によるエキスパンド格子の模式図
である。
である。
【図２】電池の模式図である。
【図３】菱形形状の格子に横方向への応力を加えた際の
変形を示す図である。
変形を示す図である。
【図４】三角形形状の格子に横方向への応力を加えた際
の変形を示す図である。
の変形を示す図である。
【図５】二等辺三角形の角度θの説明図である。
【図６】従来のエキスパンド格子を示す図である。
１．集電耳 ２．ストラップ ３．セル間接続部 ４．上部額縁 ５．格子展開部（網状部） ６．三角形部分 ７．菱形部分
Claims (2)
- 【請求項１】 鉛合金シートを展開して作製する鉛蓄電
池用エキスパンド格子体において、展開により形成され
る棧で囲まれた部分の形状が三角形となる領域の面積Ａ
が格子展開部の面積Ｓに対して ０．１＜Ａ／Ｓ≦１．０ となることを特徴とする鉛蓄電池用用エキスパンド格子
体。 - 【請求項２】 展開により形成される棧で囲まれる部分
の三角形は二等辺三角形であり、等しい二辺のなす角度
θが ９０゜＜θ＜１６０゜ であることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池用用エ
キスパンド格子体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8127762A JPH09289025A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 鉛蓄電池用格子体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8127762A JPH09289025A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 鉛蓄電池用格子体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289025A true JPH09289025A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14968071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8127762A Pending JPH09289025A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 鉛蓄電池用格子体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09289025A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001084656A1 (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode plate for cell and method for manufacturing the same |
| EP1318557A1 (en) * | 2001-11-28 | 2003-06-11 | Wilson Greatbatch Technologies, Inc. | Electrochemical cell current collectors having openings of progressively larger sizes converging at a tab |
-
1996
- 1996-04-23 JP JP8127762A patent/JPH09289025A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001084656A1 (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode plate for cell and method for manufacturing the same |
| US6979517B2 (en) | 2000-04-28 | 2005-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode plate for cell and method for manufacturing the same |
| EP1318557A1 (en) * | 2001-11-28 | 2003-06-11 | Wilson Greatbatch Technologies, Inc. | Electrochemical cell current collectors having openings of progressively larger sizes converging at a tab |
| US7000297B2 (en) | 2001-11-28 | 2006-02-21 | Wilson Greatbatch Technologies, Inc. | Electrochemical cell current collector having openings of progressively larger sizes converging at a tab |
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