JPS6028647B2 - 複合電池格子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉛−酸蓄電池に用いられる複合電池格子の製造
方法に関する。

本発明はまた電池以外の用途にも適用しうる。従来の鉛
−酸蓄電池は多数の陽極板と陰極板とを含み、これらは
陽極板と陰極板との間に非導電性隔板を挿入させて交互
に積み重ねられて電池ェレメントを形成する。

形成された複数の電池ヱレメントは１つの蓄電池槽の１
個またはそれ以上の各個のセル内に配置されそして当技
術分野で公知の方法により電気的に相互に連結される。
慣用的には各陽極板および陰極板は１つの導電性支持格
子構造体を包含し、これは通常鉛または鉛合金でつくら
れそして電気化学的に活性なべースト材料を支持するも
のである。この鉛格子はペースト材料の支持および電流
導体としての二重の役割を持く）。多年にわたって、蓄
電池産業分野では蓄電池に使用される鉛の量を減少させ
る努力がなされてきた。

鎖の使用量の節減は蓄電池の重量を減らすのみならず材
料コストの節減にも寄与する。電池格子はこの材料節減
を達成するきわめて有望な領域である。なぜならば従来
の鉛格子は集電および導電の機能に必要とされる以上の
多量の材料を含んでいるからである。格子材料の量の低
減はしかしながらこれまで限られた限度でのみ可能であ
った。その理由は格子がペースト材料の物理的支持材と
しての役割も持ち、電池ェレメントに組み込みそして蓄
電池内に配設する前のそのペースト負荷された板の取扱
いに種々の制限が生じ、これが使用される鉛の量ないし
は格子の厚さを減少させようとする努力を妨げてきたか
らである。蓄電池格子内の鉛の量を減らす特に望ましい
方法の１つは鉛と組合わせてプラスチック等のごとき安
価軽量な材料を使用することである。特に好ましい種類
の材料はプラスチック類である。なぜならば比較的酸に
不容性の多くのタイプのものが入手可能であり、支持格
子構造体として十分な強度を有し、軽量であって鉛に比
較してコスト低減が可能であるからである。したがって
これまでの開発の試みはほとんどプラスチック−鉛複合
電池格子の製造に向けられている。この方面での従来技
術による試みは２つの基本方式に大別される。第１の方
式は支持格子構造体をプラスチックのみで形成しようと
するものである。たとえば、島（ＳｈｕｎｉｉＳｈｉｍ
ａ）等に付与された１９７仏壬５月２８日付米国特許第
３８１３３０び号明細書には活性ペースト材料が別個に
形成されそして付加された導電性集電体に電気を導くよ
う構成されたプラスチック格子が開示されている。同様
に共に１９７ぴ王６月２３日付を以つてウイルマン（Ｗ
ｉｌｌｍａｎｎ）に与えられた米国特許第３５１６８６
３号および第３５１６８６４号明細書ならびに１９７１
年６月２３日付英国特許第１２４０６７２号明細書には
機械的に付加された耳（ラグ）を有するプラスチック格
子が開示されている。これらの格子は導電性材料で塗被
されうる。さらに、１９７５年８月２６日および１９７
１年９月２１日に共にハローウェィ（Ｈｏｌｌｏｗｙ）
に与えられた米国特許第３９０１９６び号および第３６
０７４１２号各明細書には別個に形成された導電性耳を
成形型内に層きそしてその耳の上にプラスチック樹脂の
格子と成形することによって製造された格子が開示され
ている。これら従来技術はいくつかの重大な欠点を有す
る。すなわち上記すべての従来法は導電性耳とプラスチ
ック格子とを別々に処理することを要する。上記した島
等の提案では、その活性物質は電流導体および集電体と
しての効率が低くそして耳のまわりの活性物質のロスに
より極板が無効となってしまうことがある。いずれの場
合についても基本的に言えることであるが、材料コスト
の節減と重量の軽減が従来の鉛格子形成法に比較して増
大される製造コストによって相殺されてしまう。第２の
方式は支持格子構造体を形成するために鉛とプラスチッ
クとを組合わせて用いて複合格子を製造しようとするも
のである。ウィードン（Ｗｈｅａｄｏｎ）に対し１９７
２王９月１２日に与えられた米国特許第３６９０９５び
言明細書には多数の鉛線が加熱されそしてプラスチック
格子と融合させた複合格子が開示されている。１９６ｇ
牢３月１０日発行のオーストラリア特許第２６９２４５
時明細書には予め成形された鉛線を型内に置いてそれら
の線のまわりにプラスチック成形を行なつ方法が開示さ
れており、また１９６５年１０月１３日発行の英国特許
第１００７４９７号明細書には鉛部分とプラスチック部
分とを機械的に組合わせて１つの電池格子を形成する方
法が開示されている。

この第２の方式は鉛線を使用しているので電流搬送能力
を向上させはするが、しかしこれらすべて公知技術によ
る試みはこの場合にもまた組合わせにおいて鉛とプラス
チックとの二段階の別個の処理を必要とする。

したがって上記した従来技術では完成品製品製造前に最
４・限の処理で単一のステーションにおいて複合格子の
形成を可能とするものは全くない。本発明は容易に大量
生産可能な複合電池格子の製造方法を提供することを目
的とする。

本発明の別の目的は、導電性材料とプラスチック材料と
が機械的に強固に結合された軽量な複合電池格子の製造
方法を提供することにある。

さらにいま１つの目的は、導電性材料の型内への円滑な
注入を可能にした複合電池格子の製造方法を提供するこ
とにある。本発明のその他の目的および利点は以下の好
ましい実施例の記載から明らかとなろう。

本発明は基本的には流動性プラスチック材料が導電性材
料の部分と相互に組合った結合部を形成するように成形
された複合電池格子の製造方法に関する。

この複合電池格子は、その導電性部材をかたどった型パ
ターンを備えた第１および第２の型半分によって構成さ
れる１つの型の中でまず成形される。この成形の際、導
電性部材をかたどった型パターン内の空気は、この型パ
ターンと支持格子をかたどった型パターンとの間に形成
された連絡通路を通じて排気される。また、導電性材料
の中に多数の空所を形成するため、上記第１の型半分の
キヤビテイー内に突出せしめられる引込み可能手段が第
１の型半分内に設けられる。上記導電性材料が成形され
固化された後、この導電性村料を第１の型半分内に保持
したまま除去される。そして第３の型半部分が第１の型
半部分と係合するよう移動され、流動性プラスチック材
料が導電性材料内に形成された空所内に射出流入され、
しかして多数の一体的に成形された相互に鎖錠結合した
結合部が形成される。以下図面を参照しながら本発明を
さらに詳細に説明する。

第１図および第５図において、本発明によって製造され
た電池板格子１０は成形さた支持格子１２を含み、この
格子１２には扇状の導電性部材１４が取りつけられてい
る。

成形された支持格子１２は２つの側辺部材１５および頂
部部材１６と底部部村１７とを含み、全体として矩形の
輪郭を呈している。側辺部村１５および長部部材１６と
底部部材１７との内側には互に離隔連結された多数のラ
ンナー２０が存在する。支持格子１２の上に重ね合わさ
れた扇状導電性部材１４はターミナルラグ２２を有し、
これから放射状に多数の導電性ランナー２４がのびてい
る。各導電性ランナー２４は少くとも１個のほぼ円板形
状の部分２５を有し、この部分にはそれぞれ各１個の中
央関口２６が形成されている。円板状部分２５は導電性
ランナー２４が成形ランナー２０と交差する交差点に位
置されておりそしてそれら交差点において支持格子１２
に機械的に鎖錠結合されている。この鎖錠はランナー２
０から関口２６を通ってのびほぼ円形の止めヘッド２８
を形成している成形された材料によってなされている。
好ましくは、導電性格子１４は鉛または鉛合金でつくら
れそして成形された支持格子は適当な耐酸性の成形可能
な材料たとえばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカ
ーボネート、ポリスチレンまたはこれらに添加剤を加え
た変性物質からつくられる。格子１０の製造は第２図乃
至第４図に示した３個の型半部分を用いて実施される。

第２図に示すものは第１の型半部分３０であり、これは
平らな上面３１を有している。第１の型半部分内には所
望のプラスチック支持格子１２の形状に合致するよう形
成された第１のパターン３３と導電性部村１４を画定す
る第２のパターン３５とが存在し、第２のパターンはラ
グ部分２２に合致する領域３６と、導電性ランナー２４
を画定する放射フィンガー部分３７とを含む。図に見ら
れるように部分３７は領域３６と連続しておりそしてフ
ィンガー部分３７が非導電性格子パターン３３と交差す
る点は非導性材料成形用キャビティから分離されてなる
。これは１つの交差点を拡大して図示した第６図および
第７図に最もよく示されている。フィンガー部分３７と
格子パターン３３の対応する部分との間隔「×」は約０
．０２５の（０．０１０インチ）が好ましく、しかし鉛
のパターン部分３７とプラスチックパターン部分３３と
の間に約０．００５肌（０．００２インチ）の深さの連
絡通路３８が設けられている。この通路深さによりフィ
ンガー部分３７から格子パタ−ン３３内へ鉛が流入する
のが防止され、しかも同時に後述するように鉛射出段階
において空気の排気が可能となる。第２図および第８図
に見られるように、型半部分３川ま多数のピン４０を包
含している。

これらのピン４０は平らな上面３１に対し垂直な方向に
可動である。これらのピン４０‘ま鉛ランナー２４とプ
ラスチック格子ランナー２０との間に所望される連結点
に配置されている。すなわち、鉛ランナー形成溝３７と
非導電性格子形成部分３３との間の選択された交差点に
ピン４川ま位置されている。ピン４０の端部にはほぼ円
錐台形の突起部４１が設けられており、この突起部はピ
ン４０の直径より縮小された直径をもつ。この円錐台形
突起部４１の端面はピンが前進された位置にある時には
上記上面３１と同一平面内に位置しそしてピン４０が後
退された時には第８図に想像線４２で示唆した点まで移
動されうる。第３図に示したように、第２の型半部分４
５はほぼ平らな上面４６を有し、その面内に型キャビテ
ィ４７が形成されている。

この型キャビティは導電性格子１４のラグ部分２２の半
分をほぼ画定する。同様に第４図に見られるように、第
３の型半部分５０１まほぼ平らな上面５１を有し、その
面内のプラスチック支持格子１２の形状になした型パタ
ーン５２とラグ部分２２に相応する空所城５３とが形成
されている。第８図と第９図とは本発明による格子１０
を形成するための上記３つの型半部分３０，４５および
５０の部分断面図である。

第８図に示すように最初に第１の型半部分３０と第２の
型半部分４５とが重ね合わされ、ピン４０が面４６に向
って突出される。鉛が加圧注入または重力による流入に
よってこの型キャピテイ内に流し込まれてラグ部分２２
、鉛ランナー２４および中央関口２６を持つ円板状部分
２５が成形される。鉛の射出点と湯口は慣用技術により
設けることができる。鉛韓部分の流し込みと固化が終了
したのち第１の型半部分内にその鉛を保持したまま第２
の型半部分４６が取りはずされ、そして第９図に示すよ
うに第３の型半部分５０が第１の型半部分３０と接触せ
しめられそしてピン４０が引込められる。ついでプラス
チックが両型パターン内に注入されて底部材１７とラン
ナー２０とを含む格子部分が成形される。さらにプラス
チックは鉛の円板状部分２５内に形成されている関口２
６を通り、円形止めヘッド２８を形成する。この止めヘ
ッド２８により円板状鉛部分２５は支持格子１２に鎖錠
結合される。射出口と湯口はこの場合も慣用の仕方で設
けることができる。プラスチックが固化したのち型半部
分５０と３０とを分離しそして成形された格子１０を常
用方法により排出することができる。以上の説明で本発
明による複合電池格子の製造方法の一実施例が明らかと
なったが、本発明によれば、その第１の型半部分のキャ
ピティー内に突出せしめられる引込み可能手段が第１の
型半分内に設けられ、導電性材料の成形を行なった後に
引込み可能手段を後退せしめることにより、導電性材料
の中に多数の空所を形成するものであるから、続くプラ
スチック材料の成形に際してもこれら空所の中にプラス
チック材料が流入して導電性材料とプラスチック材料と
を強固に結合せしめることができる。また、第１の型半
部分におけるプラスチック製支持格子の型パターンと導
電性フィンガー部の型パターンとの間に、導電性材料の
成形に際して導電性材料の流通は阻止するが空気の流通
のみを許容する深さの浅い連絡通路が設けられているた
め、導電性材料注入時にフィンガー部の型パターン内の
空気が導電性材料に押されて上記連絡通路を通って支持
格子の型パタ−ン内に急速に排出され、これによりフィ
ンガー部の型パターン内に対する導電性材料の円滑な注
入を可能にする効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の方法によって製造された電池板格子の
一例を示す上面図、第２図は第１図の軍池板格子を成形
するための第１の型半部分の上面図、第３図は同じく第
２の型半部分の上面図、第４図は同じく第３の型半部分
の上面図、第５図は第１図の線５−５で囲んだ部分の詳
細拡大図、第６図は第１２図の線６−６で囲んだ部分の
拡大詳細図、第７図は第６図の線７一７に沿って取った
部分断面図、第８図は第１図の線８−８に沿って取った
第１と第２の型半部分の部分的断面図、第９図は第１と
第３の型半部分の第８図と同様な断面図である。 １０・・・・・・電池板格子、１２・・・・・・成形さ
れた支持格子、１４・・・・・・扇形導電性部村、２０
・・・・・・ランナー、２２・・・・・・ターミナルラ
グ、２４・・・・・・導電性ランナー、２５…・・・円
板状部分、２６…・・・中央関口、２８・・・・・・止
めヘッド、３０・・・・・・第１の型半部分、３３……
第１の型パターン、３５…・・・第２の型パターン、３
７…・・・放射フィンガー部分、３６…・・・ターミナ
ルラグ２２に対応する型領域、４０・・…・可動ピン、
４１・・・・・・円錐台形突起部、４５・・・・・・第
２の型半部分、４７…・・・型キャビティ、５０・・・
…第３の型半部分、５２・・・・・・型パターン。 ？メチＪ〆ｒ夕２ ？汐３ タノタ．４ Ｚ汐グ ２多グ 〆汝フ 〆ノタ８ 〆ンタタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラスチツク製支持格子と、導電性ターミナルラグ
   部から分岐して放射状に広がる多数の導電性フインガー
   部とが機械的に結合されて構成される複合電池格子の製
   造方法において、前記支持格子をかたどつた第１の型パ
   ターンと、前記ラグ部および前記フインガー部をかたど
   つた領域を含む導電性部材を画定する第２の型パターン
   と、前記支持格子の型パターンと前記フインガー部の型
   パターンとを連絡して形成されており、かつ導電性材料
   の型内への注入時に前記第２の型パターン内から前記第
   １の型パターン内への前記導電性材料の流入は阻止する
   が空気の流入のみを許容しうる深さとなされた連絡通路
   と、前記第２の型パターン内に突出せしめられる突出位
   置とこの突出位置から後退せしめられる後退位置との間
   で移動可能な引込み可能手段とを備えた第１の型半部分
   を用意し、前記ラグ部をかたどつた第３の型パターンを
   備えた第２の型半部分を用意し、前記第１および第２の
   型半部分を、前記引込み可能手段を前記突出位置にして
   互いに対接せしめ、前記第２の型パターンおよび前記第
   ３の型パターン内に液状の導電性材料を注入しかつこれ
   を固化せしめ、かつ前記導電性材料の注入の際に、前記
   第２の型パターン内の空気を前記連絡通路を通じて前記
   第１の型パターン内に排出せしめ、前記導電性材料を前
   記第１の型半部分内に保持せしめたまま前記第２の型半
   部分を除去し、前記第１の型パターンと前記引込み可能
   手段を突出せしめた前記第２の型パターンとの上に重な
   る部分を有する第４の型パターンを備えた第３の型半部
   分を前記第１の型半部分に対接せしめ、前記引込み可能
   手段を前記後退位置に後退せしめ、これにより前記第４
   の型パターン内に連通する空所部分を前記第２の型パタ
   ーン内に形成し、前記第１および第４の型パターン内に
   流動性プラスチツク材料を注入しかつこれを液化せしめ
   て前記プラスチツク材料を前記空所部分内に流入せしめ
   、これにより前記導電性材料と前記プラスチツク材料と
   の機械的結合部を形成し、前記プラスチツク材料を固化
   せしめ、 成形された複合電池格子を前記第１および第３の型半部
   分から取り出すことを特徴とする複合電池格子の製造方
   法。