JPH1027616A - 浸食抵抗電極構造を有する鉛−酸電池及びその作製方法 - Google Patents
浸食抵抗電極構造を有する鉛−酸電池及びその作製方法Info
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- JPH1027616A JPH1027616A JP9056770A JP5677097A JPH1027616A JP H1027616 A JPH1027616 A JP H1027616A JP 9056770 A JP9056770 A JP 9056770A JP 5677097 A JP5677097 A JP 5677097A JP H1027616 A JPH1027616 A JP H1027616A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、侵食抵抗電極構造を有する鉛−酸
電池及びその作製方法を提供する。 【解決手段】 明らかにされている製品（典型的な場
合、鉛−酸電池）は、鉛含有部材（２０）（典型的な場
合、電極格子構造）を含む。その部材はコア部材に接着
された鉛被覆（１１）により囲まれた鉛含有コア部材
（１０）を含む。コア部材は典型的な場合、比較的高い
強度の鉛含有材料、たとえば析出硬化Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ
又は分散質含有鉛といった鉛合金から成る。鉛被覆はコ
ア部材の平均粒径の少くとも４倍の平均粒径を有する。
上述の部材（たとえば鉛酸電池に用いる電極格子構造）
は比較的高い侵食抵抗と比較的低い重量をもつ。
電池及びその作製方法を提供する。 【解決手段】 明らかにされている製品（典型的な場
合、鉛−酸電池）は、鉛含有部材（２０）（典型的な場
合、電極格子構造）を含む。その部材はコア部材に接着
された鉛被覆（１１）により囲まれた鉛含有コア部材
（１０）を含む。コア部材は典型的な場合、比較的高い
強度の鉛含有材料、たとえば析出硬化Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ
又は分散質含有鉛といった鉛合金から成る。鉛被覆はコ
ア部材の平均粒径の少くとも４倍の平均粒径を有する。
上述の部材（たとえば鉛酸電池に用いる電極格子構造）
は比較的高い侵食抵抗と比較的低い重量をもつ。
Description
【０００１】本発明の分野 本発明は鉛−酸電池、より具体的には、そのような電池
の電極格子構造と、その構造の作製方法に係る。
の電極格子構造と、その構造の作製方法に係る。
【０００２】本発明の背景 鉛−酸蓄電池の技術は、現在非常に成熟している。しか
し、そのような電池を改善するために、非常に多くの仕
事がなされたにもかかわらず、なお問題が存在する。た
とえば、純粋なＰｂは電池内に存在する条件下で、比較
的侵食されにくく、従って純粋なＰｂ格子電極構造が広
く使われていることが、知られている。しかし、純粋な
Ｐｂは柔かく、機械的に弱く、比較的大きな電極格子構
造を用いる必要がある。その結果、純粋なＰｂ電極格子
構造を有する鉛−酸電池は、典型的な場合、単位重量当
りに貯えられるエネルギーの値は、比較的低い。
し、そのような電池を改善するために、非常に多くの仕
事がなされたにもかかわらず、なお問題が存在する。た
とえば、純粋なＰｂは電池内に存在する条件下で、比較
的侵食されにくく、従って純粋なＰｂ格子電極構造が広
く使われていることが、知られている。しかし、純粋な
Ｐｂは柔かく、機械的に弱く、比較的大きな電極格子構
造を用いる必要がある。その結果、純粋なＰｂ電極格子
構造を有する鉛−酸電池は、典型的な場合、単位重量当
りに貯えられるエネルギーの値は、比較的低い。
【０００３】他の例として、鉛合金は純粋な鉛より、本
質的に大きな強度を持ち、鉛合金（たとえば析出強化Ｐ
ｂ−Ｃａ−Ｓｎ）電極格子構造を有する鉛−酸電池も広
く用いられていることが知られている。これらの電池は
上で述べた型の電池に比べ、単位重量当り貯えられるエ
ネルギーの値は、典型的な場合、高い。しかし、鉛合金
電極構造は典型的な場合、侵食抵抗が比較的低く、鉛合
金電極構造を含む電池は、その結果、典型的な場合、寿
命が比較的短い。
質的に大きな強度を持ち、鉛合金（たとえば析出強化Ｐ
ｂ−Ｃａ−Ｓｎ）電極格子構造を有する鉛−酸電池も広
く用いられていることが知られている。これらの電池は
上で述べた型の電池に比べ、単位重量当り貯えられるエ
ネルギーの値は、典型的な場合、高い。しかし、鉛合金
電極構造は典型的な場合、侵食抵抗が比較的低く、鉛合
金電極構造を含む電池は、その結果、典型的な場合、寿
命が比較的短い。
【０００４】鉛−酸蓄電池の重要さを考えると、比較的
軽い電極格子構造を含み、通常の動作中電池内に存在す
る条件下で、比較的侵食抵抗が高く、従って侵食抵抗が
良好であることと、単位重量当り貯えられるエネルギー
値が比較的高いことを組合わすことができる電池を実現
することが、非常に望まれる。本明細書は、そのような
電池とその作製方法を、明らかにする。
軽い電極格子構造を含み、通常の動作中電池内に存在す
る条件下で、比較的侵食抵抗が高く、従って侵食抵抗が
良好であることと、単位重量当り貯えられるエネルギー
値が比較的高いことを組合わすことができる電池を実現
することが、非常に望まれる。本明細書は、そのような
電池とその作製方法を、明らかにする。
【０００５】本発明の要約 本発明は特許請求の範囲により、規定される。それはＰ
ｂを含む部材（典型的な場合、電極格子構造）を含む製
品（典型的な場合、鉛−酸電池）で実施される。重要な
ことは、部材は比較的高い機械的強度をもつＰｂを含む
コア部材（たとえば分散硬化鉛）を含み、コア部材はそ
れに結合されたＰｂ被覆により、本質的に囲まれてい
る。Ｐｂ被覆はコア部材の平均粒径の少くとも４倍の平
均粒径をもつ。
ｂを含む部材（典型的な場合、電極格子構造）を含む製
品（典型的な場合、鉛−酸電池）で実施される。重要な
ことは、部材は比較的高い機械的強度をもつＰｂを含む
コア部材（たとえば分散硬化鉛）を含み、コア部材はそ
れに結合されたＰｂ被覆により、本質的に囲まれてい
る。Ｐｂ被覆はコア部材の平均粒径の少くとも４倍の平
均粒径をもつ。
【０００６】コア部材は機械的強度を与え、一方大きな
粒径Ｐｂ被覆は、基体に対する侵食抵抗を与える。コア
部材は従来の鉛合金（たとえばＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ）で作
ることができ、あるいは上で引用した権利者を同じくす
る明細書に明らかにされている分散質含有鉛で作ること
ができる。
粒径Ｐｂ被覆は、基体に対する侵食抵抗を与える。コア
部材は従来の鉛合金（たとえばＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ）で作
ることができ、あるいは上で引用した権利者を同じくす
る明細書に明らかにされている分散質含有鉛で作ること
ができる。
【０００７】本発明の別の実施例は、上述の製品の作製
方法である。その方法はコア部材に接着されたＰｂ被覆
により、本質的に囲まれたＰｂ含有コア部材を準備し、
Ｐｂ被覆がコア部材の平均粒径の少くとも４倍である平
均粒径に達するように、被覆されたコア部材を熱処理す
ることを含む。熱処理に続いて、製品を完成させるよう
に、１ないし複数の工程が行われる。これらの工程は従
来のものでよく、たとえば電極格子構造に活性粉末を添
加し、電池ケースを準備し、添加した電極構造をケース
中に置き、電気的接触を作成し、電池を電解液で満すこ
とを含む。
方法である。その方法はコア部材に接着されたＰｂ被覆
により、本質的に囲まれたＰｂ含有コア部材を準備し、
Ｐｂ被覆がコア部材の平均粒径の少くとも４倍である平
均粒径に達するように、被覆されたコア部材を熱処理す
ることを含む。熱処理に続いて、製品を完成させるよう
に、１ないし複数の工程が行われる。これらの工程は従
来のものでよく、たとえば電極格子構造に活性粉末を添
加し、電池ケースを準備し、添加した電極構造をケース
中に置き、電気的接触を作成し、電池を電解液で満すこ
とを含む。
【０００８】与えられた結晶の“粒径”ということで
は、ここでは与えられた微結晶と等しい面積の直径を意
味する。当業者は材料の平均粒径を決める技術を知って
いる。被覆材料の平均粒径は、ここでは被覆表面での平
均粒径である。この平均粒径は侵食性電解液に露出され
る粒界の長さを決めるから、動作上重要である。与えら
れた媒体中に“本質的に不溶”ということは、ここでは
０．５原子パーセント、好ましくは０．１原子パーセン
トより小さい固体又は液体の溶解度を意味する。
は、ここでは与えられた微結晶と等しい面積の直径を意
味する。当業者は材料の平均粒径を決める技術を知って
いる。被覆材料の平均粒径は、ここでは被覆表面での平
均粒径である。この平均粒径は侵食性電解液に露出され
る粒界の長さを決めるから、動作上重要である。与えら
れた媒体中に“本質的に不溶”ということは、ここでは
０．５原子パーセント、好ましくは０．１原子パーセン
トより小さい固体又は液体の溶解度を意味する。
【０００９】いくつかの好ましい実施例の詳細な記述 任意の適切なプロセスにより、（比較的機械的に強い）
コア部材材料が、生成できる。たとえば、材料は鉛酸電
池電極格子構造に、従来用いられてきた型の鉛合金でよ
い。それらの中には、Ｐｂ−Ｃａ、Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ、
Ｐｂ−Ｓｂ、Ｐｂ−Ｓｂ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ及びＰｂ−
Ｓｂ−Ｃｕがある。たとえば、エヌ・イー・バグショー
（Ｎ．Ｅ．Ｂａｇｓｈａｗ）ジャーナル・オブ・パワー
・ソーシズ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏ
ｕｒｃｅｓ）第５３巻、２５−３０頁（１９９５）を参
照のこと。
コア部材材料が、生成できる。たとえば、材料は鉛酸電
池電極格子構造に、従来用いられてきた型の鉛合金でよ
い。それらの中には、Ｐｂ−Ｃａ、Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ、
Ｐｂ−Ｓｂ、Ｐｂ−Ｓｂ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ及びＰｂ−
Ｓｂ−Ｃｕがある。たとえば、エヌ・イー・バグショー
（Ｎ．Ｅ．Ｂａｇｓｈａｗ）ジャーナル・オブ・パワー
・ソーシズ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏ
ｕｒｃｅｓ）第５３巻、２５−３０頁（１９９５）を参
照のこと。
【００１０】あるいは、それは上で引用した本件と権利
者を同じくする分散剤含有鉛でよい。広義に言うと、こ
れらの分散質は、鉛−酸電池の通常の動作温度範囲内の
温度（たとえば−２０ないし７０℃）で、Ｐｂ及び硫酸
に本質的に溶解せず、鉛−酸電池の通常の動作の濃度範
囲における濃度（たとえば１５ないし４５重量パーセン
ト）の硫酸に溶解しない無機材料から、選択される。た
とえば、分散質は７０℃でＰｂ中に本質的に溶解せず、
７０℃において４５重量パーセントの硫酸には溶解しな
い。より具体的には、分散質は典型的な場合、上て述べ
た特性を有する酸化物、窒化物及び炭化物から、選択さ
れる。たとえば、分散質は、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＰｂＳｎＯ3 、ＰｂＴｉＯ3 、ＢａＰｂＯ3 、
ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ及び
希土類酸化物、窒化物及び炭化物から成る類から、選択
される。分散質含有Ｐｂの形成技術については、上で引
用した同時に出願済の明細書中に、詳細に述べられてお
り、以下で更に述べる必要はない。
者を同じくする分散剤含有鉛でよい。広義に言うと、こ
れらの分散質は、鉛−酸電池の通常の動作温度範囲内の
温度（たとえば−２０ないし７０℃）で、Ｐｂ及び硫酸
に本質的に溶解せず、鉛−酸電池の通常の動作の濃度範
囲における濃度（たとえば１５ないし４５重量パーセン
ト）の硫酸に溶解しない無機材料から、選択される。た
とえば、分散質は７０℃でＰｂ中に本質的に溶解せず、
７０℃において４５重量パーセントの硫酸には溶解しな
い。より具体的には、分散質は典型的な場合、上て述べ
た特性を有する酸化物、窒化物及び炭化物から、選択さ
れる。たとえば、分散質は、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＰｂＳｎＯ3 、ＰｂＴｉＯ3 、ＢａＰｂＯ3 、
ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ及び
希土類酸化物、窒化物及び炭化物から成る類から、選択
される。分散質含有Ｐｂの形成技術については、上で引
用した同時に出願済の明細書中に、詳細に述べられてお
り、以下で更に述べる必要はない。
【００１１】事実、コア部材材料は少くとも原理的に
は、Ｐｂ含有材料である必要は全くなく、たとえば、Ｔ
ｉ、鉄、鋼、Ａｌ又は適当な合金といった十分な機械的
強度をもつ任意の導電体でよい。しかし、そのようなＰ
ｂを含まないコア部材材料を用いることは、それにＰｂ
被覆を固着させるのが難しいため、好ましくない。固着
が困難であることは、たとえばコア元素とＰｂの両方を
含む合金又は化合物のような中間の固着促進層を用いる
ことにより、軽減される。しかし、この方式は現在は好
ましくない。以下の記述では、Ｐｂを基礎とするコア部
材を含む製品に、限定する。
は、Ｐｂ含有材料である必要は全くなく、たとえば、Ｔ
ｉ、鉄、鋼、Ａｌ又は適当な合金といった十分な機械的
強度をもつ任意の導電体でよい。しかし、そのようなＰ
ｂを含まないコア部材材料を用いることは、それにＰｂ
被覆を固着させるのが難しいため、好ましくない。固着
が困難であることは、たとえばコア元素とＰｂの両方を
含む合金又は化合物のような中間の固着促進層を用いる
ことにより、軽減される。しかし、この方式は現在は好
ましくない。以下の記述では、Ｐｂを基礎とするコア部
材を含む製品に、限定する。
【００１２】コア部材材料は連続したシート又は平板の
型が好ましく、産業的なプロセスが容易であるように、
巻かれたコイルの形態が、最も好ましい。材料は典型的
な場合、０．０１〜１インチ、好ましくは０．０２〜
０．２インチの範囲の厚さを有する。しかし、コア部材
材料はまた、以下で述べるように、融体から鋳造するこ
とによっても、形成できる。
型が好ましく、産業的なプロセスが容易であるように、
巻かれたコイルの形態が、最も好ましい。材料は典型的
な場合、０．０１〜１インチ、好ましくは０．０２〜
０．２インチの範囲の厚さを有する。しかし、コア部材
材料はまた、以下で述べるように、融体から鋳造するこ
とによっても、形成できる。
【００１３】コア部材材料は図１に概略的に示されるよ
うに、たとえばコア部材材料の周囲をＰｂシートで覆う
ことにより、Ｐｂ（好ましくは高純度、たとえば少くと
も９８％、好ましくは９９．５％かそれ以上）により、
本質的に包まれる。図において、数字１０及び１１はそ
れぞれコア部材材料及びＰｂシートをさす。高純度Ｐｂ
は電解液の汚染を避け、あるいは粒塊の成長を容易にす
るため、用いるのが好ましい。
うに、たとえばコア部材材料の周囲をＰｂシートで覆う
ことにより、Ｐｂ（好ましくは高純度、たとえば少くと
も９８％、好ましくは９９．５％かそれ以上）により、
本質的に包まれる。図において、数字１０及び１１はそ
れぞれコア部材材料及びＰｂシートをさす。高純度Ｐｂ
は電解液の汚染を避け、あるいは粒塊の成長を容易にす
るため、用いるのが好ましい。
【００１４】次に、図２に概略的に示されるように、Ｐ
ｂシートをコア部材材料に固着させる。図において、数
字２０はＰｂ−被覆／コア部材／Ｐｂ被覆合成体をさ
す。典型的な場合、固着はたとえばプレス及びロール又
はプレスといった塑性変形により、実現できる。当業者
は適当な変形技術を良く知っている。清浄な表面によ
り、固着が容易になることも、認識している。
ｂシートをコア部材材料に固着させる。図において、数
字２０はＰｂ−被覆／コア部材／Ｐｂ被覆合成体をさ
す。典型的な場合、固着はたとえばプレス及びロール又
はプレスといった塑性変形により、実現できる。当業者
は適当な変形技術を良く知っている。清浄な表面によ
り、固着が容易になることも、認識している。
【００１５】コア部材中では所望の比較的小さな粒径
と、Ｐｂ被覆内の比較的大きな粒径を得るため、塑性変
形は断面積が少くとも２０％、好ましくは５０ないし７
５％減少することを、含む必要がある。
と、Ｐｂ被覆内の比較的大きな粒径を得るため、塑性変
形は断面積が少くとも２０％、好ましくは５０ないし７
５％減少することを、含む必要がある。
【００１６】図３ａ）は所望の合成構造作製の別の実施
例を、概略的に示す。数字３１はコア部材材料のコイル
をさし、３０はコイルを囲む筒状Ｐｂ基体をさす。図３
ｂ）は塑性変形後の図３（ａ）の合成体を概略的に示
し、３０′及び３１′はそれぞれＰｂ被覆及びコア部材
をさす。
例を、概略的に示す。数字３１はコア部材材料のコイル
をさし、３０はコイルを囲む筒状Ｐｂ基体をさす。図３
ｂ）は塑性変形後の図３（ａ）の合成体を概略的に示
し、３０′及び３１′はそれぞれＰｂ被覆及びコア部材
をさす。
【００１７】図４は合成体構造を作製する更に別の技術
例を、概略的に示す。コア部材材料４１の多層構造が上
部及び下部Ｐｂシート４０の間に配置され、固着された
合成体４３が生じるように、回転粉砕機４２を通して送
られる。
例を、概略的に示す。コア部材材料４１の多層構造が上
部及び下部Ｐｂシート４０の間に配置され、固着された
合成体４３が生じるように、回転粉砕機４２を通して送
られる。
【００１８】Ｐｂ被覆及びコア部材の相対的な厚さは、
典型的な場合、所望の侵食抵抗の程度に依存する。たと
えば、Ｐｂ−酸電池電極格子構造の場合、各被覆層の厚
さは、コア部材の厚さの少くとも２％、好ましくは５な
いしあるいは１０％が望ましい。
典型的な場合、所望の侵食抵抗の程度に依存する。たと
えば、Ｐｂ−酸電池電極格子構造の場合、各被覆層の厚
さは、コア部材の厚さの少くとも２％、好ましくは５な
いしあるいは１０％が望ましい。
【００１９】Ｐｂ／コア部材／Ｐｂ合成体の形成に続い
て、合成体から格子電極構造が形成される。これはたと
えば、従来の機械的粉砕操作又は任意の他の適当な技術
により、行える。図５は電極構造の一部の断面を、概略
的に示し、数字５０はコア材料を、５１はＰｂ表面層を
さす。
て、合成体から格子電極構造が形成される。これはたと
えば、従来の機械的粉砕操作又は任意の他の適当な技術
により、行える。図５は電極構造の一部の断面を、概略
的に示し、数字５０はコア材料を、５１はＰｂ表面層を
さす。
【００２０】あるいは、先に述べた合成体から電極格子
構造を形成する代りに、コア部材構造には、圧搾で溶接
されたＰｂクラッド材料を、コア部材構造に圧搾するた
め、Ｐｂクラッド材料を供給することができる。このプ
ロセスは図６に概略的に示されており、数字６０はクラ
ッドのないコア部材構造をさし、数字６１及び６２はＰ
ｂクラッドシート、６３及び６４はそれぞれ上部及び下
部鋳型、６５は圧搾操作後のコア部材構造を囲むＰｂク
ラッドをさす。圧搾操作の後、（たとえば従来のスタン
プ粉砕により）このように生じた構造上に、所望の開孔
が形成され、クラッド構造を個々の電極格子構造に切断
することにより、電極格子構造の形成が完了する。
構造を形成する代りに、コア部材構造には、圧搾で溶接
されたＰｂクラッド材料を、コア部材構造に圧搾するた
め、Ｐｂクラッド材料を供給することができる。このプ
ロセスは図６に概略的に示されており、数字６０はクラ
ッドのないコア部材構造をさし、数字６１及び６２はＰ
ｂクラッドシート、６３及び６４はそれぞれ上部及び下
部鋳型、６５は圧搾操作後のコア部材構造を囲むＰｂク
ラッドをさす。圧搾操作の後、（たとえば従来のスタン
プ粉砕により）このように生じた構造上に、所望の開孔
が形成され、クラッド構造を個々の電極格子構造に切断
することにより、電極格子構造の形成が完了する。
【００２１】上で述べた作製工程は例を示しただけであ
り、作製速度を増すため、工程を統合することを含め、
様々に修正できる。適切な従来の作製プロセスは、すべ
て考えられる。たとえば、（図６の形状６０に対応す
る）クラッドのないコア部材構造は、融体から一組の固
化鋳型中に連続的に鋳造することを含むプロセスによ
り、形成できる。例として、鋳造したままのＰｂ−０．
５％、Ｓｎ−０．１％、Ｃａ−ｊ０．０３％Ａｌは比較
的高い強度を示し、それは少くとも一部はその微細粒径
固化構造による。このように生成したクラッドのないコ
ア部材構造に、本質的に上述のように、図６により概略
的に示されるように、Ｐｂのクラッドが形成される。
り、作製速度を増すため、工程を統合することを含め、
様々に修正できる。適切な従来の作製プロセスは、すべ
て考えられる。たとえば、（図６の形状６０に対応す
る）クラッドのないコア部材構造は、融体から一組の固
化鋳型中に連続的に鋳造することを含むプロセスによ
り、形成できる。例として、鋳造したままのＰｂ−０．
５％、Ｓｎ−０．１％、Ｃａ−ｊ０．０３％Ａｌは比較
的高い強度を示し、それは少くとも一部はその微細粒径
固化構造による。このように生成したクラッドのないコ
ア部材構造に、本質的に上述のように、図６により概略
的に示されるように、Ｐｂのクラッドが形成される。
【００２２】図５及び６は壁を含む本質的にダイヤモン
ド状であるべきフレーム及び電極格子構造の断面を示
す。この形状は例であるが、活性な材料（たとえばＰｂ
Ｏ2 ）を保持するために、有利である。（たとえば鋭い
角を丸くするといった）小さな修正が考えられる。
ド状であるべきフレーム及び電極格子構造の断面を示
す。この形状は例であるが、活性な材料（たとえばＰｂ
Ｏ2 ）を保持するために、有利である。（たとえば鋭い
角を丸くするといった）小さな修正が考えられる。
【００２３】当業者は粒塊成長を最大にするため、Ｐｂ
クラッドの厳しい塑性変形が、望ましいことを、認識す
るであろう。図６の圧搾溶接プロセスは、典型的な場
合、Ｐｂクラッドの厳しい塑性変形を導かないから、あ
らかじめ圧延したＰｂシートを用いるか、鋳造設計を通
して、スタンプ粉砕中変形を導入することが望ましい。
クラッドの厳しい塑性変形が、望ましいことを、認識す
るであろう。図６の圧搾溶接プロセスは、典型的な場
合、Ｐｂクラッドの厳しい塑性変形を導かないから、あ
らかじめ圧延したＰｂシートを用いるか、鋳造設計を通
して、スタンプ粉砕中変形を導入することが望ましい。
【００２４】電極格子構造の形成に続いて、Ｐｂクラッ
ド中に本質的な粒塊成長を導入するため、構造を熱処理
する。粒塊成長処理は、典型的な場合、１００〜３００
℃、好ましくは１５０〜２５０℃の範囲で、０．１〜１
００時間、好ましくは０．２〜２０時間行われる。雰囲
気は不活性（たとえばＡｒ、Ｎ2 ）又は還元性（たとえ
ばＨ2 又はフォーミングガス）であるが、真空中の熱処
理も除外されない。
ド中に本質的な粒塊成長を導入するため、構造を熱処理
する。粒塊成長処理は、典型的な場合、１００〜３００
℃、好ましくは１５０〜２５０℃の範囲で、０．１〜１
００時間、好ましくは０．２〜２０時間行われる。雰囲
気は不活性（たとえばＡｒ、Ｎ2 ）又は還元性（たとえ
ばＨ2 又はフォーミングガス）であるが、真空中の熱処
理も除外されない。
【００２５】熱処理はＰｂクラッドの平均粒径が少くと
も１００μｍ、好ましくは２００μｍかそれ以上で、硫
酸に接触する粒界の長さが、比較的小さく、良好な侵食
抵抗を生じるように、行われる。
も１００μｍ、好ましくは２００μｍかそれ以上で、硫
酸に接触する粒界の長さが、比較的小さく、良好な侵食
抵抗を生じるように、行われる。
【００２６】電極格子構造の作製プロセスはまた、コア
部材の平均粒径が本質的にＰｂクラッドの平均粒径より
小さく、典型的な場合、後者が前者の少くとも４倍であ
るように、行われる。コア材料の粒径を比較的小さくす
ることは、コア材料の比較的高い機械的強度を保持する
ために、必要である。
部材の平均粒径が本質的にＰｂクラッドの平均粒径より
小さく、典型的な場合、後者が前者の少くとも４倍であ
るように、行われる。コア材料の粒径を比較的小さくす
ることは、コア材料の比較的高い機械的強度を保持する
ために、必要である。
【００２７】図７は本発明に従うＰｂ／鉛合金／Ｐｂ合
成体の断面の微細構造を示す光学顕微鏡写真である。領
域７０は（比較的微細な粒塊の）コア部材材料（Ｐｂ−
Ｃａ−Ｓｎ合金）で、領域７１はＰｂクラッドである。
平均粒径の違いが、明らかである。熱処理に続いて、電
池を完成させるために、１ないし複数の工程が行われ
る。そのような工程の例は、電極構造に活性材料を固着
させること、ケース中の電極あ組入れること、電気的接
続をすること及び電解液を供給することである。
成体の断面の微細構造を示す光学顕微鏡写真である。領
域７０は（比較的微細な粒塊の）コア部材材料（Ｐｂ−
Ｃａ−Ｓｎ合金）で、領域７１はＰｂクラッドである。
平均粒径の違いが、明らかである。熱処理に続いて、電
池を完成させるために、１ないし複数の工程が行われ
る。そのような工程の例は、電極構造に活性材料を固着
させること、ケース中の電極あ組入れること、電気的接
続をすること及び電解液を供給することである。
【００２８】例 高純度Ｐｂのシート（〜０．２０ｍｍ厚）で、鉛合金
（９９．３７％Ｐｂ−０．５％Ｓｎ−０．１％Ｃａ−
０．０３％Ａｌ：すべて重量％）の平板（１．８５ｍｍ
厚、２５ｍｍ幅）の周囲を覆った。次に、この合成体を
圧搾し、冷間圧延し、断面積を約７０％減し、冷間溶接
と本質的な塑性変形を、生じさせた。得られた帯を〜２
００℃において１６時間アルゴン気体雰囲気中で異なる
粒径成長熱処理し、図７に示されるような微細構造を生
成させた。図からわかるように、二重粒塊構造が生じ、
Ｐｂクラッドはコア材料（〜１８μｍ）の本質的に４倍
以上の平均粒径（約２００μｍ）を有する。Ｐｂクラッ
ドの大きな粒径は電池雰囲気中で良好な侵食抵抗を生
じ、コア材料の比較的小さな粒径は材料の比較的高い強
度を生じ、比較的軽重量の電極構造、従って比較的高い
エネルギー密度／単位重量を有する鉛−酸電池の作製を
可能にした。クラッド及びコア材料は、それぞれ５．７
及び７．９のビッカース硬さを有した。コア材料のビッ
カース硬さは、Ｐｂクラッド材料のそれより、少くとも
３０％大きいことが望ましい。
（９９．３７％Ｐｂ−０．５％Ｓｎ−０．１％Ｃａ−
０．０３％Ａｌ：すべて重量％）の平板（１．８５ｍｍ
厚、２５ｍｍ幅）の周囲を覆った。次に、この合成体を
圧搾し、冷間圧延し、断面積を約７０％減し、冷間溶接
と本質的な塑性変形を、生じさせた。得られた帯を〜２
００℃において１６時間アルゴン気体雰囲気中で異なる
粒径成長熱処理し、図７に示されるような微細構造を生
成させた。図からわかるように、二重粒塊構造が生じ、
Ｐｂクラッドはコア材料（〜１８μｍ）の本質的に４倍
以上の平均粒径（約２００μｍ）を有する。Ｐｂクラッ
ドの大きな粒径は電池雰囲気中で良好な侵食抵抗を生
じ、コア材料の比較的小さな粒径は材料の比較的高い強
度を生じ、比較的軽重量の電極構造、従って比較的高い
エネルギー密度／単位重量を有する鉛−酸電池の作製を
可能にした。クラッド及びコア材料は、それぞれ５．７
及び７．９のビッカース硬さを有した。コア材料のビッ
カース硬さは、Ｐｂクラッド材料のそれより、少くとも
３０％大きいことが望ましい。
【図１】鉛被覆分散硬化コア部材形成の技術例を、概略
的に示す図である。
的に示す図である。
【図２】鉛被覆分散硬化コア部材形成の技術例を、概略
的に示す図である。
的に示す図である。
【図３】鉛被覆分散硬化コア部材形成の技術例を、概略
的に示す図である。
的に示す図である。
【図４】鉛被覆分散硬化コア部材形成の技術例を、概略
的に示す図である。
的に示す図である。
【図５】本発明に従う電極格子構造の一部を、概略的に
示す図である。
示す図である。
【図６】本発明に従う電極格子構造形成の技術例を、概
略的に示す図である。
略的に示す図である。
【図７】Ｐｂ被覆コア部材の顕微鏡像を示す図である。
１０ コア部材材料、コア部材 １１ Ｐｂシート、Ｐｂ被覆 ２０ 合成体 ３０ Ｐｂ基体 ３０′ Ｐｂ被覆 ３１ コイル ３１′コア部材 ４０ Ｐｂシート ４１ コア部材材料 ４２ 回転粉砕機 ４３ 合成体 ５０ コア材料 ５１ Ｐｂ表面層 ６０ コア部材構造 ６１、６２ Ｐｂクラッドシート ６３ 上部鋳型 ６４ 下部鋳型 ６５ コア部材構造 ７０ コア部材材料 ７１ Ｐｂクラッド
フロントページの続き (72)発明者 ブリジェシュ ヴヤス アメリカ合衆国 07059 ニュージャーシ ィ，ウォーレン，トール オークス ドラ イヴ ４
Claims (12)
- 【請求項１】 Ｐｂ含有部材（２０）を含む製品におい
て、前記部材はコア部材に接着されたＰｂ被覆（１１）
により、本質的に囲まれたＰｂ含有コア部材（１０）を
含み、Ｐｂ被覆はコア部材の平均粒径より、少くとも４
倍の平均粒径を有すること、を特徴とする製品。 - 【請求項２】 Ｐｂ被覆の平均粒径は少くとも１００μ
ｍである請求項１記載の製品。 - 【請求項３】 Ｐｂ被覆の平均粒径は少くとも２００μ
ｍで、Ｐｂ含有コア部材の平均粒径は、せいぜい２５μ
ｍである請求項２記載の製品。 - 【請求項４】 Ｐｂ被覆の厚さは、Ｐｂ含有コア部材の
厚さの少くとも２％である請求項１記載の製品。 - 【請求項５】 Ｐｂ含有コア部材のビッカース硬さはす
べて室温で測定して、Ｐｂ被覆のビッカース硬さより少
くとも３０％大きい請求項１記載の製品。 - 【請求項６】 Ｐｂ含有コア部材は鉛合金及び分散質含
有Ｐｂから成るグループから選択され、前記分散質はと
もに７０℃におけるＰｂ及び硫酸と、４５重量％の硫酸
に本質的に溶けない無機材料から成るグループから選択
される請求項１記載の製品。 - 【請求項７】 製品は電極を含む鉛−酸電池で、前記電
極の少くとも１つは、前記Ｐｂ含有部材で、前記部材は
活性材料を保持するのに適した電極格子構造を作る請求
項１記載の製品。 - 【請求項８】 ａ） コア部材に接着されたＰｂ被覆
（１１）により、本質的に囲まれたＰｂ含有コア部材
（１０）を用意する工程； ｂ） Ｐｂ被覆がコア部材の平均粒径の少くとも４倍の
平均粒径を有するように、Ｐｂ被覆コア部材を熱処理す
る工程； ｃ） 製品を完成させるため行う１ないし複数の工程を
含むＰｂ含有部材を含む製品（２０）の作製方法。 - 【請求項９】 工程ｂ）は１５０〜２５０℃の範囲の温
度において、０．２〜２０時間の範囲の時間の加熱を含
む請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 工程ｂ）の前に、前記Ｐｂ被覆コア部
材を、機械的に変形させることを含む請求項９記載の方
法。 - 【請求項１１】 工程ａ）は前記Ｐｂ含有コア部材を、
鉛合金及び分散質含有Ｐｂから成るグループから選択す
ることを含み、前記分散質はともに７０℃におけるＰｂ
及び硫酸に本質的に溶けず、４５重量％の硫酸に溶けな
い無機材料から成るグループから選択することを含む請
求項８記載の方法。 - 【請求項１２】 製品は鉛−酸電池で、前記電極の少く
とも１つは、前記Ｐｂ含有部材を含み、前記部材は活性
材料を保持するための電極格子構造を作り、工程ｃ）は
前記活性材料を電極構造に固着させることを含む請求項
８記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US61442496A | 1996-03-12 | 1996-03-12 | |
| US08/614424 | 1996-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1027616A true JPH1027616A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=24461215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9056770A Pending JPH1027616A (ja) | 1996-03-12 | 1997-03-12 | 浸食抵抗電極構造を有する鉛−酸電池及びその作製方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0795917A2 (ja) |
| JP (1) | JPH1027616A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6086691A (en) * | 1997-08-04 | 2000-07-11 | Lehockey; Edward M. | Metallurgical process for manufacturing electrowinning lead alloy electrodes |
| US6274274B1 (en) | 1999-07-09 | 2001-08-14 | Johnson Controls Technology Company | Modification of the shape/surface finish of battery grid wires to improve paste adhesion |
| US6953641B2 (en) | 2001-01-05 | 2005-10-11 | Johnson Controls Technology Company | Battery grid |
| CA2338168A1 (en) * | 2001-02-26 | 2002-08-26 | Kenneth Henning Runo Gustavsson | Continuous extruded lead alloy strip for battery electrodes |
| US6699620B2 (en) * | 2001-07-19 | 2004-03-02 | Delphi Technologies, Inc. | Lead alloy surface coating for positive lead-acid battery grids and methods of use |
| JP5103385B2 (ja) | 2005-05-23 | 2012-12-19 | ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー | 電池グリッド |
| UA99126C2 (ru) | 2007-03-02 | 2012-07-25 | Джонсон Кэнтролс Тэкнолоджи Компани | Способ изготовления отрицательной решетки для батареи |
| BR112012022067B1 (pt) | 2010-03-03 | 2022-01-04 | Cps Technology Holdings Llc | Grade para uma bateria e métodos para fabricação da mesma |
| US9748578B2 (en) | 2010-04-14 | 2017-08-29 | Johnson Controls Technology Company | Battery and battery plate assembly |
| US9761883B2 (en) | 2011-11-03 | 2017-09-12 | Johnson Controls Technology Company | Battery grid with varied corrosion resistance |
| DE202013012569U1 (de) | 2013-10-08 | 2017-07-17 | Johnson Controls Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa | Gitteranordnung für eine plattenförmige Batterieelektrode eines elektrochemischen Akkumulators sowie Akkumulator |
| DE102013111667A1 (de) | 2013-10-23 | 2015-04-23 | Johnson Controls Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa | Gitteranordnung für eine plattenförmige Batterieelektrode und Akkumulator |
-
1997
- 1997-03-04 EP EP97301444A patent/EP0795917A2/en not_active Withdrawn
- 1997-03-12 JP JP9056770A patent/JPH1027616A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0795917A2 (en) | 1997-09-17 |
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