JPS58181269A - 蓄電池極板用格子及びその製法及びこのような格子を含む蓄電池極板及び蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蓄電池極板用格子に係る。

より詳細には本発明は、鉛蓄電池の負極板に於いて活物
質の支持体として使用される格子に係る。

　３− 鉛蓄電池の格子が２つの主力機能を有すること、即ち電
流の導通と活物質の支持とを行なうものであることは公
知である。これらの格子は更に、蓄電池の長い耐用寿命
を確保すべく倣酸媒体中ですぐれた耐食性を有していな
ければならない。また、格子構成材料が高い水素過電圧
を有する場合には蓄電池の保守が極めて簡単に外るか又
は不要になる。

化学的及び電気化学的見地から見れば負極格子の材料と
して軟鉛が榛めてすぐれた材料である。

１〜かし乍ら、軟鉛は機械的性質が極めて悪いので寿命
が短い。

このため、従来の格子の殆んどが、機械的見地から見て
純粋鉛よシも遥かにすぐれた鉛合金から製造されている
。しかし乍らこれらの合金を使用すると格子が比較的重
くなり、しかもこのような格子に於いて軟鉛の化学的及
び電気化学的特性が完全には維持されない。特に水素過
電圧又は自己　４− 放電に関する特性が維持されない。このことは、特に起
動バッテリ又は牽引バッテリに於いて欠点を生じる。

プラスチック支持体を導電材で被接して格子を製造する
ことも提案されたが、この場合には格子の突端部と電流
コレクタとの溶接の問題が生じる。

更に、不活性フェルトに導電糸を縫合して格子を製造す
る方法、又Ｆｉ特別処理し鉛を含浸させたアルミナ繊維
を使用して格子を製造する方法も提案された。しかし乍
らこれらの方法はいずれも比較的複雑な処理を使用する
ので、連続方法による量産が難しい。

最後に、特に米国特許第４，１３４，１９２号よシ、絶
縁性の糸を製織し経糸及び／又は緯糸に導電性の糸を編
み込んで得られた織布から格子を製造する方法も公知で
ある。Ｉ〜がし乍らこのように構成された格子は十分な
機械的強度、特に十分な剛性を有していない。

本発明により、特に前記の如き欠点が除去され得る。

特に本発明の目的は、すぐれた機械的性質を有しており
極めて軽量化された格子を提供することである。

本発明は、直交する２組の導電バーと電流コレクタとを
含む蓄電池極板用格子を対象とする。本発明の格子の特
徴は、バーと電流コレクタとの骨格を形成する導電性の
糸又は導電性を付与された糸を束ねたストランド即ち織
糸と、特に導電性の糸の互いの位置の調整及び維持を確
保する不導性の糸を束ねたストランドとから構成された
密度の粗い織布を含んでおり、導電性の糸又は導電性を
伺与された糸を束ねた前記ストランドが鉛、銅、カドミ
ウム及びニッケルから成るグループから選択された少く
とも１８Ｘの金属から成る母材に被覆されている仁とで
ある。

本発明Ｆｉ更に、前記の如き格子の製法にも関する。本
発明方法の特徴は、先ず前記織布の製織を実施し、次に
、導電性の糸又は導−電性を付与さねた糸を束ねたスト
ランドに金ＰＡｔ着層を形成し、織布を任意に圧延ｉ−
だ後に格子の裁断を行なうことである。

本発明の格子に於いてストランドを形成する導電性の糸
又は導電性を付与された糸が個々に母材で被覆されても
よい。このようにストランドの内部まで母材が十分に浸
透するので格子の極めて十分な機械的強度が得られる。

ストランドが外面の金属被膜しか有していないときけ前
記の如き十分な機械的強度を得ることができない。

本発明はまた、前記の如き格子を含む蓄電池極板、及び
前記の如き極板を含む蓄電池にも係る。

本発明の１つの実施態様によれば、織布に於いて不導性
の糸を束ねたストランドは主として織布の緯糸に沿って
紅菌される。

織布の強化を確保するために織布の緯糸に不導７− 性の糸を織り合せ導電性を有するか又は導電性を付与さ
れたストランドを不導性の糸で包囲するのが有利である
。まだはこのために導電性の糸を使用してもよい。

導電性の糸又は導電性を付与された糸を束ねた平行な隣
り合う２つのストランド間の間隔は好甘しくけ１．５乃
至４．５１：ｔｎ、より好ましくは２乃至３釧である。

前記の如き平行な隣り合う２つのストランド間に織布の
緯糸に沿って配置される不導電糸ストランドの数は好１
しくは１ｃｒｎ当り３乃至６本である。

本発明の格子は、従来の鉛合金格子に比較して極度に軽
量化されておりしかも純粋鉛のすぐれた化学的及び電気
化学的挙動を維持し得る。即ち本発明の格子に於いて、
活物質の支持に必要な主たる機械的性質は筒い機械的比
特性を有する繊維によって与えられておυ鉛は夾質的に
電子伝導の機能のみを確保する。負極格子の場合には活
物質が＝８− 導電性なので鉛の使用量が少なくて済む。更に鉛の一部
又は全部を電子伝導度の遥かに高い銅に替えることも可
能であり、この場合には切に軽量化し得る。これらの複
合格子は、主たる特性特にその軽量性により、電気車両
の牽引パラブリたる用途に特に適している。

本発明の格子に於いて特に適した導電性繊維は、模様的
性能値が高く耐砧酸性にすぐれた炭素繊維である。また
、公知の機械的、物理的又は化学的処理により表面に甫
１気伝導性を与λ−た不導性繊維の使用も可能である。

このような処理として例えば導線による外装、真空金属
蒸着、プラズマ溶射又は化学メッキ叫が使用される。こ
の場合、不導性繊維が硝酸媒体中で耐食性であること及
び後の導電化処理によって製織後の繊維に対（７て鉛、
銅又は別の金属の均一カ接着性連続電着鳩が有効に形成
され得ることといり条件が満たされることが必要である
。例として銅又は鉛で金属核種されたガラス繊維又は炭
化ケイ素繊維が挙けられる。

使用し得る好ましい不導性繊維として、ガラス繊維、ア
ルミナ繊維、窒化ホウ素繊維があり、壕だ、硫酸媒体中
での化学的耐性にすぐれた同種の繊維がある。これらの
不導性繊維は織布中で２つの機能を確保する。１つの機
能は電解による金属付着処理中に織布が破損しないよう
に十分な結合性を織布に寿えることであり、もう１つの
機能は活物質ペーストの浸漬を容易にし更にペースト浸
漬後の格子の活物質に対する機械的強化材の役割を果す
ことである。

金属の電着は従来方法により連続的に行なわれる。従っ
て、電着層は織布の導電性繊維に対して選択的に形成さ
れ、不導性繊維は影響を受けない。

しかし乍ら不導性繊維は導電性繊維との交点で導電性繊
維に結合している。電着層はストランドの外表面のみで
なく前記ストランドを構成する糸にも形成される。

前記の如く得られた格子のプレフォームはすぐれた電気
伝導度を有しており、更に、後の処理中に損傷され々い
よつな十分な機械的剛性を有する。

後の処理とは、プレフォームの厚みを所望の標準値にす
るための任意の冷間又は熱間圧延、格子突端部を備えた
個々の格子を得るための裁断、格子に完全な平面性を与
えるための任意のカレンダリング等を含む。この方法に
より得られる格子の厚みは鉛合金格子の厚みと同じオー
ダの値であり０６乃至１．８１１１＋である。しかし乍
ら糸を束ねたストランドが使用されたため活物質の機械
的強度が増しておシ、これＫより水平方向バー間及び垂
直方向バー間のスペースを大きくすることができるので
鉛合金格子よりかなり軽量化されている。

本発明の格子のいくつかの具体例を示す添付図面に基い
て本発明をより詳細に以下に説明する。

第１図及び第２図に於いて、本発明の格子の構造に含ま
れる織布１は、バーと電流コネクタとの１１− 骨格を形成する導！件の糸又は導電性を付与された糸を
束ねたストランドと不導性の糸を束ねたストランドとか
ら構成されている。

記載例では、導電性の糸を構成するために、一本の糸に
つき６０００プライ（ｂｒｉｎ　）のポリアクリロニト
リル（ＰＡＮ　）、４００　ｔｅｘタイプの炭素繊維を
使用し、不導性の糸を構成するためＫ、ガラス繊維Ｃ１
２４０ｔθＸを使用した。

織布１は経糸として炭素繊維糸を束ねたストランド２を
約３．４ｍの均一間隔で含んでおシ、このストランドが
垂直方向バーを形成する。５つのストランド毎に拡大ス
トランド３が配設されている。

４つのストランド２を集めて成るストランド３は約７　
ｍｓ＋の幅を有しており格子突端部を形成する。

更に導電糸ストランド２．３はカラス繊維糸４で包囲さ
れている。ガラス繊維糸はガーゼ織で織り込１れており
織布の結合を確保する。

織布１の緯糸は、格子の水平方向バーを形成す一１２＝ べく約２．６ｃ１ｎの均一間隔で配置されたストランド
２と同様の導電糸ストランド５と特に織布の結合を確保
するガラス繊維糸ストランド６とを含む。

記載例ではこれらの糸は平織によってストランド２と織
り合せられている。

図示の例で隣り合う２つのストランド５間に９本のスト
ランド６が配置されている。

この織布を空気巾約３００　ｔ：：で１５分間加熱して
脱脂し、次に金属の電着によって格子を構成するために
電着槽内で連続的に移動させる。檜は鉛アノードを備え
ておりゼラチン（２ｆ／ｌ　）を添加したスルファミド
酸鉛（１モル／ｌ）とスルファミド酸（１モル／１）と
の水溶液を収容している。

電解質１−１：室温で常時攪拌されている。織布ｄｉ″
当りＩＡの平均電流密度を用いるとデンドライト（樹枝
晶）のない接着性の連続的な釦付着層が導電性の糸に形
成される。このように処理された織布をイオン交換水で
洗浄して乾燥し、厚み１．５龍に圧延後、縦１８ｃｒｎ
横１７ｃｒｎの格子に裁断する。

第３図はこのような格子１０を示す。図中、符号７．８
は夫々、水平方向バー及び垂直方向バーを示しており符
号９は、導電糸ストランド２．５．３に鉛を電着した後
に得られた格子突端部を示す。

織布ｌの結合を強化すべく機能する不導性の糸４は第３
図には示されない。

これらの格子は比重的６．５ｆ／ｄｍ”である。格子は
８つの水平方向バー７と６つの垂直方向バー８とを含ん
でおり、格子突端部９は２番目の垂直方向バー８の延長
上で約２ｃｍ突出している。

鉛合金から常法で製造された同じ形状の格子は約７０ｆ
であるが、前記の本発明格子は約２０ｆでありそのうち
織布は３ｖである。これによシ軽量化が達成されたこと
が明白に証明される。

更に、純粋鉛の電解被覆により、従来の方法によるペー
スト浸漬及び形成を行なった格子を使用して鉛蓄電池の
負電極を製造するときにも水素発生が阻止される。

また、第１図及び第２図に記載の織布から異なる特性を
有する格子を製造することも可能である。

例えば、室温で濃硫酸に４時間浸漬して脱脂を行なった
後、硫酸銅（０，７５モル／ｌ）と硫酸（０，７５モル
／１））とゼラチン（０，２ｙ／ｌ　）とを入れた槽内
で銅を電着させる。得られた格子は、鉛被覆格子より大
きい機械的剛性及び電気伝導度を有する。

また、導電性の糸として例えば２００ｔθＸの炭化ケイ
素繊維を使用することも可能である。しかし乍らこの繊
維はそれ自体では十分に導電性でなく電着によって直接
に金属被覆することができ力い。

従って製織後の織布を例えばアルゴン雰囲気下で約３０
０℃で１５時間加熱して脱脂した後に、例えば銅を用い
常法で化学メッキを行なう。メッキは炭化ケイ素綾維に
のみ作用してこの繊維に導電性を付与する。ガラス繊維
は影響を受けない。

１５− 第４図は、本発明の格子を形成すべく使用される織布の
別の具体例の概略説明図である。

導電性の糸及び不導性の糸は第１図及び第２図の場合と
同様の性質を有する。

織布２１の経糸は、格子の垂直方向バーを形成すべく約
３訓の均一間隔で配置された第１図のストランド２の２
倍の幅の炭素繊維糸ストランド２２とガーゼ織で織り込
まれてストランド２２を包囲し織布の結合を確保するカ
ラス繊維糸２４とを含む。

織布２１の緯糸は、格子の水平方向バーを形成すべく約
２ｃｒｎの均一間隔で配置された第１図のス）・ランド
２と等しい幅の炭素繊維糸ストランド２５を含んでおり
、６つのストランド２５毎に、約１０本のストランドに
対応する約３．３ｃｒｎの拡大ストランド２３が配設さ
れておシ、ストランド２３は格子突端部が裁断される幅
の広い部分を形成する。

１６− また、織布２１の緯糸は、特に織布の結合を確保するガ
ラス繊維糸ストランド２６を含む。

図示の例で隣り合う２つのストランド２５の間に配置さ
れたストランド２６は７本である。

織布２１は次に織布１と同様の方法で処理され、同じ条
件１で鉛の゛電解被覆が行なわれる。織布を縦１２　ｃ
ｍ横１５ｃｒｎの格子に裁断すると格子の比重は約ｘ２
ｒ／ａ扉である。

第５図はこのような格子３０を示す。図中、符号２７．
２８は夫々水平方向バーと垂直方向バーとを示しておシ
、符号２９はストランド２２　、２５　。

２３の金属被覆後に得られた格子突端部を示す。

織布２１の結合を強化すべく使用された不導性の糸２４
は第５図には示されていない。

格子は７つの水平方向バー２７と６つの垂直方向バー２
８とを含んでおり、格子突端部２９は第２垂直バー２８
と第３垂直バー２８との延長上に約３ｃｒｎ突出して裁
断されている。

この格子に対応する織布の重量は約：ｉ４ｆであり格子
の重量は約２１４である。

導電性の糸又は導電性を付与された糸を束ねたストラン
ドが金属母材に被覆されて成る本発明の格子の特定の機
械的強度を軟鉛又は鉛合金例えば鉛アンチモニ合金から
成る格子の機械的強度と比較するには、双方の格子の種
々の構成材料の機械的特性を比較すればよい。例えばＭ
Ｐａで測定される破断抵抗ＴＲ（破断応力）は、軟鉛で
は１３．７、アンチモニ１．８％の鉛アンチモニ合金で
は１８．１２容量％のＳｉＯ繊維を含むｐｂ／ｓ１ｏ複
合材料では２００．１８容量％のＳｉＯ繊維を含むｐｂ
／５ｔａｌ１合材料では３５０．２５谷前％の炭素繊維
を含むｐｂ／ｃ複合材料では３３０である。

同時に、複合材料に於いては破断伸びがはるかに小さい
。この割合は１％である。他方、軟鉛では２７％であり
、鉛アンチモニ合金では約４０％である。

１９− 最後に、これらの複合材料は、少くとも１ｈＴＲの応力
レベルまではほぼ弾性の挙動を有することを観察し得た
。

本発明の格子は、常法によるペースト浸漬及び形成を順
次行なった後に蓄電池極板として使用される。織布が鉛
で電解被損されている場合には特に鉛蓄電池用負極板を
製造し得る。

充放電を２５０サイクル反復した後に本発明の格子が全
く変化していないことが確認された。特に、不導電糸ス
トランド４，２４０存在が活物質の良好な維持を確保し
得る。

織布のより十分な結合を得るためには、導電性の糸の長
手方向両側に２対の不導性の糸をカーゼ織で織如込む代
りに、直線状の導電糸に直接巻付くように１本の不導電
糸をガーゼ織で織９込むことも可能である。

金属の均一な電解被覆を得るためには、前記の如き外装
を構成する糸が導電性を有するか又は導２０− 電性を付与されているのが好ましい。

更に、導電糸を互いに交錯させて従来の織布の如き織布
を形成することも可能であるが、導電糸が互いに交錯せ
ず単に１なυ合っており、不導電糸との製織によって結
合されるように織布を構成するのが有利であるととが判
明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の格子を形成すべく使用され得る織布の
第１具体例の概略説明図、第２図は第１図の部分■の拡
大斜視図、第３図は第１図の織布によ＃）ＩＲ造される
格子の説明図、第４図は本発明の格子に使用され得る織
布の別の具体例の概略説明図、第５図は第４図の織布で
製造される格子の説明図でらる。 １・・・織布、２・・・ストランド、３・・・拡大スト
ランド、４・・・ガラス繊維糸、５・・・ストランド、
６・・・ガラス繊維糸ストランド、７・・・水平方向バ
ー、８・・・垂直ＦＩＧ、５ 第１頁の続き ７ン゛・発　明　者　ジエラール・ダリバールフランス
国９２３１０セーヴル・リ ュ・ドウ・ヴイル・ダヴレー１０ ？１出　願　人　ジ・ブロシエ・工・フイスフランス国
６９１５０ドシーヌー・ シャルビウ・アヴニュ・フラン フラン・ルーズヴエルト３３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）直交する２組の導電パーと電流コレクタとを含む
   蓄電池の極板用の格子であり、前記格子が、バーと電流
   コレクタとの骨格を形成する導電性の糸又は導電性を付
   与された糸を束ねたストランドと、特に導電性の糸の互
   いの位置の調整及び維持を確保する不導性の糸を束ねた
   ストランドとから構成された密度の粗い織布を含んでお
   シ、導電性の糸又は導電性を付与された糸を束ねた前記
   ストランドが、鉛、銅、カドミウム及びニッケルから選
   択された少くとも１種の金属の母材で被覆されているこ
   とを特徴とする蓄電池極板用格子。 （２）母材の構成金属が電解により生じることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の格子。 （３）不導電糸ストランドが主として織布の緯糸に沿っ
   て配置されることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載の格子。 （４）導電性の糸又は導電性を付与された糸を束ねたス
   トランドが織布の経糸に沿って不導性の糸によって包囲
   されており、前記の不導性の糸はガーゼ織によって緯糸
   と製織され織布の強化を確保することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の格子。 （５）導電性の糸又は導電性を付与された糸を束ねたス
   トランドが織布の経糸に沿って導電性の糸により包囲さ
   れており、後者の糸は織布の強化を確保することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載の格子。 （６）　　織布の方向の１つに沿って配置されておシ導
   電性の糸又は導電性を付与された糸の束から成るストラ
   ンドの少くともいくつがは、別の方向に沿って配置され
   たストランドより広い幅を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の格子。 （７）導電性の糸又は導電性を伺与された糸の束から成
   る隣り合う平行ガ２つのストランド間の間隔が、１．５
   ｃｒｎ乃至４．５０であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第６項のいすわかに記載の格子。 （８）導電性の糸又は導電性を付与された糸の束から成
   る隣り合う平行な２つのストランド間で、織布の緯糸に
   沿って配置されている不導電糸ストランドの数が１ｃｔ
   ｎ描り３乃至６本であることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載の格子。 （９）不導性の糸が、硫酸耐性のガラスＲ１ミラペース
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８
   項のいずれかに記載の格子。 Ｃ１Ｏ導電性を有するか又は導電性を伺与された糸が、
   炭素繊維又は金属被覆炭化ケイ素繊維又は金属被覆ガラ
   ス繊維をベースとする糸から選択されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに記
   載の格子。 ０め　最初に、特許請求の範囲第１項乃至第１０項に記
   載の織布を製織し、次に導電性の糸又は導電性を伺与さ
   れた糸を束ねて成る織布のストランドに銅、鉛、カドミ
   ウム及びニッケルから成るグループから選択された少く
   とも１種の金属を電着させ、任意の圧延処理後に、格子
   の裁断を行なうことを特徴とする蓄電池極板用の格子の
   製法。 （６）特許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれかに
   記載の格子を含む蓄電池極板及び蓄電池。