JPH1154126A - 鉛蓄電池用格子 - Google Patents
鉛蓄電池用格子Info
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- JPH1154126A JPH1154126A JP9221967A JP22196797A JPH1154126A JP H1154126 A JPH1154126 A JP H1154126A JP 9221967 A JP9221967 A JP 9221967A JP 22196797 A JP22196797 A JP 22196797A JP H1154126 A JPH1154126 A JP H1154126A
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- Japan
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- rolled sheet
- lead
- sheet
- tensile strength
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- 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】 （修正有）
【課題】圧延された鉛合金シートを打ち抜いて作製され
る格子を用いた極板の、ペースト充填厚さのばらつきを
小さくし、電池使用中の格子腐食の発生を防止する。 【解決手段】鉛合金シートの引張強さが、鉛合金シート
の最大引張強さの２／３以下の時に機械加工を実施す
る。
る格子を用いた極板の、ペースト充填厚さのばらつきを
小さくし、電池使用中の格子腐食の発生を防止する。 【解決手段】鉛合金シートの引張強さが、鉛合金シート
の最大引張強さの２／３以下の時に機械加工を実施す
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
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉛蓄電池用格子の製造法としては、鋳造
法、エキスパンド法、打ち抜き法が用いられている。
法、エキスパンド法、打ち抜き法が用いられている。
【０００３】鋳造法は自由な格子形状が作製できるとい
う特徴があるものの、バッチ式であるため生産性が劣
り、また結晶組織内に結晶粒界や鋳造欠陥が生じ電池使
用中に異常腐食が起こりやすいという短所を有してい
る。
う特徴があるものの、バッチ式であるため生産性が劣
り、また結晶組織内に結晶粒界や鋳造欠陥が生じ電池使
用中に異常腐食が起こりやすいという短所を有してい
る。
【０００４】一方のエキスパンド法は、連続した鉛合金
シートなどを展開して格子を形成するもので、連続的な
生産が可能なため生産性には非常に優れるが、格子形状
に制約がある、しかし格子が展開により作られているた
め変形しやすいといった短所を有している。
シートなどを展開して格子を形成するもので、連続的な
生産が可能なため生産性には非常に優れるが、格子形状
に制約がある、しかし格子が展開により作られているた
め変形しやすいといった短所を有している。
【０００５】もう一方の打ち抜き法は、鉛合金圧延シー
トなどをパンチングにより打ち抜き格子とするもので、
連続生産が可能で生産性が高く、格子形状を自由にデザ
インでき、圧延シートを用いれば鋳造格子で見られるよ
うな結晶粒界や鋳造欠陥のない格子が得られる特徴を有
している。しかし、ペースト充填厚みのばらつきが大き
く、また異常腐食が起きることがあるなどの短所を有し
ている。
トなどをパンチングにより打ち抜き格子とするもので、
連続生産が可能で生産性が高く、格子形状を自由にデザ
インでき、圧延シートを用いれば鋳造格子で見られるよ
うな結晶粒界や鋳造欠陥のない格子が得られる特徴を有
している。しかし、ペースト充填厚みのばらつきが大き
く、また異常腐食が起きることがあるなどの短所を有し
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、打
ち抜き法によって作製される格子のペースト充填厚みの
均一化と、異常腐食を防止することが課題である。
ち抜き法によって作製される格子のペースト充填厚みの
均一化と、異常腐食を防止することが課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧延シートを
打ち抜き叉は／及び突起を付与する加工は、圧延シート
の引張強さがその圧延シートが示す最大引張強さの２／
３以下の時点で実施することであり、突起の形状は半径
がシート厚みの２倍以下の半球状とし、圧延シートが、
Ｃａ量０．０３から０．１２重量％、Ｓｎ量０．５から
２．０重量％、Ａｌ量０．０３重量％以下、残部鉛から
なる鉛−カルシウム−スズ系合金であることを特徴とす
ることである。
打ち抜き叉は／及び突起を付与する加工は、圧延シート
の引張強さがその圧延シートが示す最大引張強さの２／
３以下の時点で実施することであり、突起の形状は半径
がシート厚みの２倍以下の半球状とし、圧延シートが、
Ｃａ量０．０３から０．１２重量％、Ｓｎ量０．５から
２．０重量％、Ａｌ量０．０３重量％以下、残部鉛から
なる鉛−カルシウム−スズ系合金であることを特徴とす
ることである。
【０００８】
【作用】発明者らは、種々の試作実験を実施し、ペース
ト充填厚さの安定化と異常腐食防止対策を発明するに至
った。すなわち、ペースト充填厚さの安定化対策とし
て、打ち抜かれた格子がフラットであるために、ペース
ト充填時に格子の下面へペーストが回り込みにくいこと
に起因するもので、格子の表裏面に特定形状の突起を設
けることによって、厚さの安定が達成され、また異常腐
食防止に関しては、打ち抜きや突起付与の機械加工時に
圧延シートに残留応力が生じ、このことによって合金組
織の再結晶化がひきおこされ、この部分から腐食が進行
しやすくなることを明らかにし、機械加工時の圧延シー
トの引張強さが所定値以下であれば、その後の腐食防止
に有効となる。
ト充填厚さの安定化と異常腐食防止対策を発明するに至
った。すなわち、ペースト充填厚さの安定化対策とし
て、打ち抜かれた格子がフラットであるために、ペース
ト充填時に格子の下面へペーストが回り込みにくいこと
に起因するもので、格子の表裏面に特定形状の突起を設
けることによって、厚さの安定が達成され、また異常腐
食防止に関しては、打ち抜きや突起付与の機械加工時に
圧延シートに残留応力が生じ、このことによって合金組
織の再結晶化がひきおこされ、この部分から腐食が進行
しやすくなることを明らかにし、機械加工時の圧延シー
トの引張強さが所定値以下であれば、その後の腐食防止
に有効となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１０】［実施例１］まず、Ｐｂ−０．０７％Ｃａ
−１．５％Ｓｎ合金シートを次の方法により作製した。
厚さ２０ｍｍの鉛合金スラブをドラム式連続鋳造機で作
製し、これを８段の圧延ローラーで順次圧下し、最終的
には２ｍｍ厚の圧延シートを得た。鋳造時、合金中にＡ
ｌを０．０１％添加した。合金中へのＡｌの添加は、鋳
造時のＣａの酸化防止のためであり、０．０３％を越え
て添加してもその効果に差は見られない。Ａｌは合金特
性にも影響を及ぼさないことから添加量は０．０３％以
下とするのがよい。
−１．５％Ｓｎ合金シートを次の方法により作製した。
厚さ２０ｍｍの鉛合金スラブをドラム式連続鋳造機で作
製し、これを８段の圧延ローラーで順次圧下し、最終的
には２ｍｍ厚の圧延シートを得た。鋳造時、合金中にＡ
ｌを０．０１％添加した。合金中へのＡｌの添加は、鋳
造時のＣａの酸化防止のためであり、０．０３％を越え
て添加してもその効果に差は見られない。Ａｌは合金特
性にも影響を及ぼさないことから添加量は０．０３％以
下とするのがよい。
【００１１】次にこれらの圧延シートを図１に示すよう
に加工し、連続的にペースト充填を行い、充填厚みのば
らつきを調査した。図１（ａ）は、シートを打ち抜いた
だけのもので突起は形成していない。図１（ｂ）は、交
点部分に半球状（半径０．５ｍｍ）の突起を形成したも
のである。突起の形状として、円柱状、三角柱状、四角
柱状のものなども検討したが、いずれも角の部分に亀裂
が入ること、ペースト充填時に機械に引っかかりやすい
といった問題があった。半球状ではこれらの問題は見ら
れなかったので、以後半球状の突起について検討を行っ
た。突起の大きさは、その半径がシート厚みの２倍を越
えると先端部分にクラックが発生しやすくなるので２倍
以下とするのが望ましい。
に加工し、連続的にペースト充填を行い、充填厚みのば
らつきを調査した。図１（ａ）は、シートを打ち抜いた
だけのもので突起は形成していない。図１（ｂ）は、交
点部分に半球状（半径０．５ｍｍ）の突起を形成したも
のである。突起の形状として、円柱状、三角柱状、四角
柱状のものなども検討したが、いずれも角の部分に亀裂
が入ること、ペースト充填時に機械に引っかかりやすい
といった問題があった。半球状ではこれらの問題は見ら
れなかったので、以後半球状の突起について検討を行っ
た。突起の大きさは、その半径がシート厚みの２倍を越
えると先端部分にクラックが発生しやすくなるので２倍
以下とするのが望ましい。
【００１２】充填は、極板厚みが３．０ｍｍとなること
を目標として所定量のペーストをペースト充填機によっ
て連続的に塗布することで行った。充填後の極板断面を
図２に示す。突起を形成していない（ａ）の極板は、ペ
ーストが極板下面に回り込んでおらず、以後の工程でペ
ーストがはがれ落ちやすく、またばらつきも３．０±
０．５ｍｍと非常に大きかった。一方、突起を形成させ
た（ｂ）の極板は、格子に設けた突起が充填ベルトから
格子を浮かせているために、ペーストが下面に十分回り
込んでおり、ペースト脱落の起こりにくい極板が得られ
た。また厚みのばらつきも３．０±０．１ｍｍと非常に
高い精度が得られた。
を目標として所定量のペーストをペースト充填機によっ
て連続的に塗布することで行った。充填後の極板断面を
図２に示す。突起を形成していない（ａ）の極板は、ペ
ーストが極板下面に回り込んでおらず、以後の工程でペ
ーストがはがれ落ちやすく、またばらつきも３．０±
０．５ｍｍと非常に大きかった。一方、突起を形成させ
た（ｂ）の極板は、格子に設けた突起が充填ベルトから
格子を浮かせているために、ペーストが下面に十分回り
込んでおり、ペースト脱落の起こりにくい極板が得られ
た。また厚みのばらつきも３．０±０．１ｍｍと非常に
高い精度が得られた。
【００１３】［実施例２］次に、圧延シート展開時の引
張強さと格子の耐食性との関係を調査した結果を述べ
る。
張強さと格子の耐食性との関係を調査した結果を述べ
る。
【００１４】図３は、Ｐｂ−０．０７Ｃａ−１．５Ｓｎ
合金圧延シートの放置時の引張強さの変化を調べたもの
である。Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金の場合、結晶内にＰｂｘ
ＣａｙＳｎｚなる金属間化合物が順次析出し、これによ
って強度が増加するといわれている。ある期間で析出は
完了し、その時に最大強度を示す。それ以降は再結晶反
応が進行し、その進行に伴って強度は次第に低下してい
く。ＰｂｘＣａｙＳｎｚの析出反応は、温度が高いほど
早く、低いほど遅くなる。本合金の場合、６０℃で約３
０時間、９０℃で約３時間で最大強度に達する。１０℃
以下では強度増加はほとんど起こらなくなる。強度低下
を引き起こす再結晶反応は、熱や応力などのエネルギー
が外部から加えられることにより加速される。従って圧
延シート加工時のシート強度が高いものほど加わる応力
が大きくなって、再結晶の進行が早くなってしまう。再
結晶化が起こると結晶組織が圧延特有の縞状組織から、
鋳造組織に類似した粒状組織へと変化し、粒界に沿った
異常な腐食が進行しやすくなる。
合金圧延シートの放置時の引張強さの変化を調べたもの
である。Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金の場合、結晶内にＰｂｘ
ＣａｙＳｎｚなる金属間化合物が順次析出し、これによ
って強度が増加するといわれている。ある期間で析出は
完了し、その時に最大強度を示す。それ以降は再結晶反
応が進行し、その進行に伴って強度は次第に低下してい
く。ＰｂｘＣａｙＳｎｚの析出反応は、温度が高いほど
早く、低いほど遅くなる。本合金の場合、６０℃で約３
０時間、９０℃で約３時間で最大強度に達する。１０℃
以下では強度増加はほとんど起こらなくなる。強度低下
を引き起こす再結晶反応は、熱や応力などのエネルギー
が外部から加えられることにより加速される。従って圧
延シート加工時のシート強度が高いものほど加わる応力
が大きくなって、再結晶の進行が早くなってしまう。再
結晶化が起こると結晶組織が圧延特有の縞状組織から、
鋳造組織に類似した粒状組織へと変化し、粒界に沿った
異常な腐食が進行しやすくなる。
【００１５】実際にこのことを確認するために、以下の
試験を行った。圧延シート作製後からの放置期間を変え
ることでシートの引張強さを変え、その強度になった時
点で打ち抜き、突起形成加工を行った。これらの格子を
用いて、常法によりリテーナ式密閉型鉛電池（１２Ｖ、
３０Ａｈ）を作製し、４０℃、２．３Ｖで１年間の定電
圧過充電試験に供した。試験結果を表１に示した。
試験を行った。圧延シート作製後からの放置期間を変え
ることでシートの引張強さを変え、その強度になった時
点で打ち抜き、突起形成加工を行った。これらの格子を
用いて、常法によりリテーナ式密閉型鉛電池（１２Ｖ、
３０Ａｈ）を作製し、４０℃、２．３Ｖで１年間の定電
圧過充電試験に供した。試験結果を表１に示した。
【００１６】
【表１】 試験後の容量は、加工時の圧延シートの引張強さが５．
５Ｋｇｆ／ｍｍ2 （最大値の約２／３）までは容量低下
は見られなかったが、６．５Ｋｇｆ／ｍｍ2 を越えると
容量低下が著しくなった。試験後の格子の腐食状態を図
４に示す。電池Ｎｏ．１では、腐食層は比較的均一に薄
く形成されていたのに対し、電池Ｎｏ．５では突起部や
切断部に内部を破壊するほど大きな腐食が発生してい
た。この腐食が容量低下の原因であり、前述した再結晶
反応に起因するものと考えられた。
５Ｋｇｆ／ｍｍ2 （最大値の約２／３）までは容量低下
は見られなかったが、６．５Ｋｇｆ／ｍｍ2 を越えると
容量低下が著しくなった。試験後の格子の腐食状態を図
４に示す。電池Ｎｏ．１では、腐食層は比較的均一に薄
く形成されていたのに対し、電池Ｎｏ．５では突起部や
切断部に内部を破壊するほど大きな腐食が発生してい
た。この腐食が容量低下の原因であり、前述した再結晶
反応に起因するものと考えられた。
【００１７】［実施例３］次に合金組成の影響について
同様の調査を行った。Ｃａ量を０から０．１５％、Ｓｎ
量を０から５％、Ａｌ量を０．０１％とした圧延シート
を種々作製し、引張強さ、加工時期および耐食性を調べ
た。
同様の調査を行った。Ｃａ量を０から０．１５％、Ｓｎ
量を０から５％、Ａｌ量を０．０１％とした圧延シート
を種々作製し、引張強さ、加工時期および耐食性を調べ
た。
【００１８】Ｃａ量が０．０３％よりも少ない場合に
は、強度が非常に小さく硬化の程度も少なかったため作
業性に問題があった。一方、０．１２％を越えると展開
時の強度やＳｎ量にかかわらず腐食量が非常に増大し
た。Ｓｎ量については、０．５％よりも少ないと強度が
小さく、２．０％を越えると金属Ｓｎが直接析出したこ
とが起因したと思われる腐食が発生した。
は、強度が非常に小さく硬化の程度も少なかったため作
業性に問題があった。一方、０．１２％を越えると展開
時の強度やＳｎ量にかかわらず腐食量が非常に増大し
た。Ｓｎ量については、０．５％よりも少ないと強度が
小さく、２．０％を越えると金属Ｓｎが直接析出したこ
とが起因したと思われる腐食が発生した。
【００１９】合金の最適範囲は、Ｃａ量０．０３から
０．１２重量％、Ｓｎ量０．５から２．０重量％が適当
であり、この範囲内の合金は同様の傾向を示すことがわ
かった。Ａｌは０．０１％添加しているが、これは前述
したように鋳造時のＣａの酸化防止のためであり、０．
０３％以下であれば合金特性に差は見られない。また、
この合金組成範囲内では、最大強度の２／３以下で加工
を行うことで、再結晶の進行を抑えることができ、耐食
性に優れた格子体を得ることができる。
０．１２重量％、Ｓｎ量０．５から２．０重量％が適当
であり、この範囲内の合金は同様の傾向を示すことがわ
かった。Ａｌは０．０１％添加しているが、これは前述
したように鋳造時のＣａの酸化防止のためであり、０．
０３％以下であれば合金特性に差は見られない。また、
この合金組成範囲内では、最大強度の２／３以下で加工
を行うことで、再結晶の進行を抑えることができ、耐食
性に優れた格子体を得ることができる。
【００２０】今回は試験のために放置期間を変えて圧延
シート強度を変化させた。工場で安定に格子の量産を行
うためには、シート強度をその最大値の２／３以下に抑
える必要があり、そのためには作製した圧延シートを１
０℃以下の冷蔵室に保管しておくことで、常に安定した
耐食性の良い打ち抜き格子を得ることが可能である。
シート強度を変化させた。工場で安定に格子の量産を行
うためには、シート強度をその最大値の２／３以下に抑
える必要があり、そのためには作製した圧延シートを１
０℃以下の冷蔵室に保管しておくことで、常に安定した
耐食性の良い打ち抜き格子を得ることが可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上、本発明によれば従来の打ち抜き格
子の問題点であった、ペースト充填厚みのばらつきや異
常腐食をなくすことができるため、工業的価値が甚だ大
なるものである。
子の問題点であった、ペースト充填厚みのばらつきや異
常腐食をなくすことができるため、工業的価値が甚だ大
なるものである。
【図１ａ】突起を形成していない、従来の打ち抜き格子
の一例を示す図てある。
の一例を示す図てある。
【図１ｂ】突起を形成した、本発明の打ち抜き格子の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２ａ】従来の打ち抜き格子にペーストを充填した後
の極板を示す図である。
の極板を示す図である。
【図２ｂ】本発明の打ち抜き格子にペーストを充填した
後の極板を示す図である。
後の極板を示す図である。
【図３】Ｐｂ−０．０７％Ｃａ−１．５％Ｓｎ合金圧延
シートの時効硬化特性を示す図である。
シートの時効硬化特性を示す図である。
【図４】試験後の打ち抜き格子の腐食状態を示す図であ
る。
る。
１．格子２．突起３．打ち抜き部４．耳５．ペースト
６．腐食部分
６．腐食部分
Claims (3)
- 【請求項１】鉛合金からなる圧延シートを打ち抜き加工
叉は／及び突起形成加工を行って作製される鉛蓄電池用
格子であって、該加工は圧延シートの引張強さがその圧
延シートが示す最大引張強さの２／３以下の時点で行わ
れることを特徴とする鉛蓄電池用格子。 - 【請求項２】該突起は、半球状であり、その半径はシー
ト厚みの２倍以下であることを特徴とする請求項１記載
の鉛蓄電池用格子。 - 【請求項３】該圧延シートは、カルシウム（Ｃａ）量
０．０３から０．１２重量％、スズ（Ｓｎ）量０．５か
ら２．０重量％、アルミニウム（Ａｌ）量０．０３重量
％以下、残部鉛からなる鉛−カルシウム−スズ系合金か
らなることを特徴とする請求項１または２記載の鉛蓄電
池用格子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9221967A JPH1154126A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 鉛蓄電池用格子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9221967A JPH1154126A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 鉛蓄電池用格子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154126A true JPH1154126A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16774981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9221967A Pending JPH1154126A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 鉛蓄電池用格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1154126A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001028267A (ja) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Japan Storage Battery Co Ltd | 鉛蓄電池用格子の製造方法 |
| JP2003208898A (ja) * | 2001-11-06 | 2003-07-25 | Japan Storage Battery Co Ltd | 鉛蓄電池 |
| JP2004165149A (ja) * | 2002-08-13 | 2004-06-10 | Johnson Controls Technol Co | バッテリーのグリッド用の合金 |
-
1997
- 1997-08-04 JP JP9221967A patent/JPH1154126A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001028267A (ja) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Japan Storage Battery Co Ltd | 鉛蓄電池用格子の製造方法 |
| JP2003208898A (ja) * | 2001-11-06 | 2003-07-25 | Japan Storage Battery Co Ltd | 鉛蓄電池 |
| JP4678117B2 (ja) * | 2001-11-06 | 2011-04-27 | 株式会社Ｇｓユアサ | 鉛蓄電池 |
| JP2004165149A (ja) * | 2002-08-13 | 2004-06-10 | Johnson Controls Technol Co | バッテリーのグリッド用の合金 |
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