(57)【要約】    【課題】  薄形で長尺のシート状電極板8を、活物質充填量のバラツキが少なく、穴あきのない状態で製造することができる製造方法を提供する。    【解決手段】  パンチングシート15の底面部分に、あらかじめ湿らせた裏面リテーナ3を敷設させた状態でスラリ塗着機13に搬送する。そして、スラリ状活物質5を、パンチングシート15の上面からパンチングシートの搬送方向を横切るように供給して塗着する。その後、その上面に表面リテーナ4を貼付け、トムソン刃19を有する裁断機7を用い、裏面リテーナ3及び表面リテーナ4の貼付部分をプレスし、裁断をしてシート状電極板8を製造する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無地部を有するパンチングシートを用いた鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法において、
前記鉛蓄電池用シート状電極板は、
前記パンチングシートの底面部分に裏面リテーナを敷設させた状態でスラリ塗着機に搬送し、
該スラリ塗着機でスラリ状活物質を前記パンチングシートの上方向から供給して塗着し、
前記パンチングシートの上面部分に表面リテーナを貼付けて長尺電極板とし、
該長尺電極板を裁断機で裁断をして製造することを特徴とする鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法。
【請求項２】
前記スラリ状活物質は、
前記パンチングシートの開口部の一方の端から他方の端に向けて、
搬送方向を横切るように供給して塗着することを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法。
【請求項３】
前記裏面リテーナは、あらかじめ湿らせておくことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法。
【請求項４】
前記裁断には、トムソン刃を有する裁断機を用いることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法。
【請求項５】
前記トムソン刃による裁断は、前記長尺電極板のうちで、前記裏面リテーナ又は前記表面リテーナの少なくとも一方が存在する部分で裁断することを特徴とする請求項４記載の鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法。
【請求項６】
前記トムソン刃の刃先が最初に当たる前記長尺電極板の部分には、前記裏面リテーナ又は前記表面リテーナが存在することを特徴とする請求項５記載の鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法。
【請求項７】
前記トムソン刃による裁断は、耳部の部分を除き、前記長尺電極板のうちで、前記裏面リテーナ又は前記表面リテーナの少なくとも一方が存在する部分で裁断することを特徴とする請求項４記載の鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法。
【請求項８】
前記トムソン刃の刃先が最初に当たる前記長尺電極板の部分には、前記裏面リテーナ又は前記表面リテーナが存在することを特徴とする請求項７記載の鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車用鉛蓄電池などの電極板は、低コスト化を目的として、エキスパンド式の電極板が主に用いられていた。すなわち、図５に示すように、厚みが約１ｍｍ程度の帯状をした鉛−カルシウム−錫合金製の鉛合金シート101を、レシプロ式又はロータリ式のエキスパンド加工機102でエキスパンド加工をしてエキスパンド格子を製造する。すなわち、帯状をした鉛合金シート101を右側方向に搬送をさせながら、エキスパンド加工機102で切込みを入れていく。そして、切込みを入れたシートを、順次展開をしていくエキスパンド加工をして、エキスパンド格子を製造して使用していた。
【０００３】
製造したエキスパンド格子は、その底面に、裏面ペースト紙103を敷設した状態で、比較的に硬めのペースト状活物質110を充填し、その上面に表面ペースト紙104を貼り付け、プレスローラ106で圧接をしてそれぞれを密着させ、ロータリカッタ107で切り離して、エキスパンド式の電極板108を製造していた（例えば、特許文献１参照。）。なお、ロータリカッタ107を用いた場合には、その直径から、長さが１５０ｍｍ程度の電極板108を製造するのが一般的である。
【０００４】
最近、自動車用鉛蓄電池において、エンジンの起動性能を向上させるために、高出力化が強く求められている。ここで、高出力化を達成するためには、正極板、負極板などの電極板を薄形化して、それぞれの枚数を増やしたり、長尺のシート状電極板を使用する捲回式の構造を用いる手法が有効であることが一般的に知られている。すなわち、電極板を薄形化すると、電解液中の硫酸イオンの活物質への拡散性が良好となることや、鉛蓄電池の内部抵抗が下がるためである。そこで、最近では、長尺のシート状をした正極板と負極板とを用い、それらを捲回して製造する捲回式の構造を採用することによって、高出力化をする手法が検討されている。
【０００５】
しかしながら、上述したエキスパンド式の電極板は、約１ｍｍ程度の鉛合金シート101をエキスパンド加工し、その後、ペースト状活物質110を充填しているために、約１ｍｍ程度厚みの電極板しか製造ができないという問題点があった。加えて、ロータリカッタ107で切り離して電極板を製造しているために、１０００ｍｍを超えるような長尺のシート状をした電極板を得ることができないという問題点もあった。
【０００６】
そこで、薄いパンチングシート65を搬送しながら、７００ｋｃｐｓ程度の軟らかめのスラリ状活物質55を塗着して、薄形のシート状電極板を製造する手法が検討されている（例えば、特許文献２参照。、図６）。すなわち、図示されていない帯状をした厚みが約０．５ｍｍ程度の鉛合金シートに、両端の無地部を除いて、プレス式の加工機等を用いてパンチング加工をし、中央部分に多数の開孔部を有するパンチングシート65を製造する。そして、搬送中のパンチングシート65の開孔部の略中央部分に、スラリ状活物質55を上方から下方に向けて供給し、擦り切って活物質を塗着する手法である（図６）。この手法を用いると、厚みが約０．５ｍｍ以下の薄形のシート状をした電極板を製造することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−７５４３３号公報
【特許文献２】特公昭６１−３７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した特許文献２の手法では、活物質の充填量にバラツキが生じやすく、充填量の制御が困難であるという問題点や、さらにはパンチングシート65の開孔部に活物質が塗着されていない部分、すなわち、穴あきが生じやすいという問題点が認められている。
【０００９】
本発明の目的は、薄形で長尺のシート状電極板を、活物質充填量のバラツキが少ない状態で、穴あきもなく、精度よく製造をすることができる鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決するために、本発明に係わる鉛蓄電池用電極板の製造方法では、パンチングシートの底面部分に、リテーナを敷設した状態で、その上面にスラリ状活物質を供給して活物質を塗着するようにした。その後、その上面部分にリテーナを貼り付けた状態で、トムソン刃を有する裁断機で裁断し、薄形の鉛蓄電池用シート状電極板を製造することを特徴としている。
【００１１】
すなわち、請求項１記載の発明は、無地部を有するパンチングシートを用いた鉛蓄電池用シート状電極板の製造方法において、
前記鉛蓄電池用シート状電極板は、前記パンチングシートの底面部分に裏面リテーナを敷設させた状態でスラリ塗着機に搬送し、該スラリ塗着機でスラリ状活物質を前記パンチングシートの上方向から供給して塗着し、前記パンチングシートの上面部分に表面リテーナを貼付けた後、裁断機で裁断をして製造することを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スラリ状活物質は、
前記パンチングシートの開口部の一方の端から他方の端に向けて、搬送方向を横切るように供給して塗着することを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記裏面リテーナは、あらかじめ湿らせておくことを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１、請求項２又は請求項３記載の発明において、前記裁断には、トムソン刃を有する裁断機を用いることを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項４の発明において、前記トムソン刃による裁断は、前記長尺電極板のうちで、前記裏面リテーナ又は前記表面リテーナの少なくとも一方が存在する部分で裁断することを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記トムソン刃の刃先が最初に当たる前記長尺電極板の部分には、前記裏面リテーナ又は前記表面リテーナが存在することを特徴としている。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項４の発明において、前記トムソン刃による裁断は、耳部の部分を除き、前記長尺電極板のうちで、前記裏面リテーナ又は前記表面リテーナの少なくとも一方が存在する部分で裁断することを特徴としている。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記トムソン刃の刃先が最初に当たる前記長尺電極板の部分には、前記裏面リテーナ又は前記表面リテーナが存在することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明を用いると、薄形の鉛蓄電池用シート状電極板を、活物質充填量のバラツキが少ない状態で、穴あきもなく、精度よく製造をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下において、本発明に係わる一実施例として、負極用のシート状電極板を製造するための最良の形態について、図１〜４を用いて詳細に説明をする。
【００２１】
１．スラリ状活物質の製造
一酸化鉛を約８０質量％、金属鉛を約２０質量％含有する鉛粉を３０ｋｇに、リグニンを６０ｇ、硫酸バリウムを３００ｇ添加し、５．１ｋｇの水を加えて、混練機、例えば、プラネタリ・ミキサで３５分間の混練をする。その後、比重が１．２６の希硫酸を３０ｇ加え、さらに１０分間の混練をして、粘度が約６５０ｋｃｐｓで、軟らかめの負極用のスラリ状活物質を製造した。
【００２２】
２．パンチングシートの製造
厚みが０．５ｍｍで、コイル状に巻かれている鉛−錫製の薄形鉛合金シート１を用いた（図１）。そして、薄形鉛合金シート１を、プレス式のパンチング加工機2を用いてパンチング加工をし、中央部分に略長方形状をした多数の開孔部20を有しており、その両端部分に無地部（上側無地部16及び下側無地部17）を有する、長尺のパンチングシート15を製造し、集電体として用いた（図１、図２（ａ）、図４（ａ））。
【００２３】
以下の実施例に使用したパンチングシート15は、幅が１８５ｍｍであり、上側無地部16として２０ｍｍ、下側無地部17として１２ｍｍをそれぞれ有しており、中央の開孔部20として１０ｍｍ×６ｍｍの略長方形状に多数の打抜口があり、その開口率が約６０％のものである。なお、後述するように上側無地部16には耳部9を形成するために、下側無地部17よりも幅を大きくしている。
【００２４】
３．スラリ状活物質の塗着
本発明に係わるスラリ状活物質5の充填は、パンチングシート15の底面部分に、あらかじめ裏面リテーナ3を敷設しておき、それら２枚を重ね合わせた状態で、同時にスラリ塗着機13に搬送をしながら、パンチングシート15の上方向から、上述したスラリ状活物質5を流しながら活物質を塗着するようにした（図１、図２）。なお、これらの２枚は、重ね合わせた状態のままで、ゴム製の送りローラ18を用いて、引張って搬送をするようにした。
【００２５】
すなわち、コイル状に巻かれており、厚みが約０．４ｍｍのガラス繊維製の裏面リテーナ3は、パンチングシート15の底面部分に当てられ、敷設された状態でスラリ塗着機13に搬送される。ここで、裏面リテーナ3には、例えば、噴霧器10を用いてイオン交換水を霧状にして吹付けて、あらかじめ湿らせておくようにした（図１）。
【００２６】
なお、裏面リテーナ3をあらかじめ湿らせておくことによって、塗着時におけるスラリ状活物質5の粘度変化を少なく抑えることができる。すなわち、スラリ状活物質5中の固形物よりも、水分の方が裏面リテーナ3に染み込み易く、その結果、長時間にわたり塗着作業をすると、スラリ状活物質5の粘度増加が生じて、塗着量にバラツキが生ずるためである。
【００２７】
ホッパ12aに蓄えられているスラリ状活物質5は、ポンプ11a、例えばモノーポンプを用いて、スラリ塗着機13に定量供給をするようにした。そして、スラリ塗着機13の上部に形成されているスラリ供給管14から供給されたスラリ状活物質5は、パンチングシート15の上側無地部16に近い位置に設けられた開孔部20から、下側無地部17近い開孔部20に向けて、搬送方向を横切るように供給し、その上面を流れた後に、スラリ塗着機13の下方に位置するリターンホッパ12bに自然落下をさせて回収するようにした。すなわち、スラリ状活物質5は、スラリ塗着機13の内部において、パンチングシート15の上面の一方の無地部側から、他方の無地部側に向けて、パンチングシート15の搬送方向を横切るように供給し、その開孔部20に塗着・充填するようにした。
【００２８】
ここで、供給されたスラリ状活物質5は、搬送中のパンチングシート15の上面を流れる間に、開孔部20に充填されていくことになる。その後、通常の手法で、パンチングシート15の上面に付着した余分なスラリ状活物質5を擦切るようにした。本実施例では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、パンチングシート15の開孔部20の幅よりも、やや広い幅にまで、スラリ状活物質5が塗着されるようにした。
【００２９】
なお、スラリ塗着機13に供給するスラリ状活物質5の量として、実際にパンチングシート15の開孔部20に塗着する量の１０倍程度を供給すると、充填量のバラツキを少なくすることができる。また、本発明に係わるスラリ状活物質5の塗着方法を用いると、パンチングシート15の底面部分には裏面リテーナ3が敷設させた状態で塗着がされるために、パンチングシート15の開孔部20に活物質が塗着されていない部分、すなわち、穴あきが生じることもない。
【００３０】
そして、リターンホッパ12bに自然落下させたスラリ状活物質5は、ポンプ11b、例えばモノーポンプを用いて、ホッパ12aに戻されて、再びスラリ塗着機13に供給するようにした。ここで、リターンホッパ12bに落下したスラリ状活物質5の粘度を測定し、裏面リテーナ3にあらかじめ吹付ける水分量を調整することによって、スラリ状活物質5の粘度変化をさらに抑えるようにした。
【００３１】
スラリ状活物質5を充填したパンチングシート15と裏面リテーナ3とは、その後、その上面に、裏面リテーナ3と同一（同材質・同厚み）の表面リテーナ4を貼付けられ、プレスローラ6で圧接されて、それぞれを密着させて一体化するようにした。なお、スラリ状活物質5が湿った状態にあるので、三層構造をした、裏面リテーナ3、パンチングシート15及び表面リテーナ4との密着は良好にできる。そして、それぞれが容易に剥がれることはなく、一体化した長尺電極板21（図３）を製造することができる。
【００３２】
ここで、表面リテーナ4（裏面リテーナ3についても、同様である。）は、スラリ状活物質5の塗着部分の幅よりも、さらに幅広くなるようにした（図４（ｂ）、（ｃ））。したがって、その後、鉛蓄電池の電極となり、使用がされた場合でも、容易に活物質が脱落することもない。
【００３３】
上述したように、本発明に係わるシート状電極板の製造方法を用いると、厚みが０．５ｍｍと、エキスパンド式の電極板で通常使用されている厚み（約１ｍｍ）の半分程度の厚みの集電体に、スラリ状をした活物質を安定した状態で塗着・充填をすることができる。
【００３４】
４．長尺電極板の裁断
上述した三層構造をした長尺電極板21は、段ボール板などの裁断に用いられているトムソン刃19を用いて裁断をした。すなわち、長尺電極板21は、いわゆるトムソン刃19を有する裁断機7を用いて一度に裁断をし、不要な部分をトリミングして、本発明に係わる薄形のシート状電極板8を製造するようにした（図３、図４）。
【００３５】
例えば、図３に示すように、本発明に係わる裁断機7では、下側にトムソン刃19を有し、長尺電極板21の上側からステンレス製平滑板を押し当て、プレスをし、裁断をしてシート状電極板8を製造するようにした。なお、ステンレス製平滑板を下側とし、トムソン刃19を上側に設置した場合、すなわち、図３とは逆の配置にした場合でも、全く同様の裁断ができる。
【００３６】
ここで、長尺電極板21を裁断する際において、裏面リテーナ3又は表面リテーナ4のうちで、少なくとも一方が存在する部分にトムソン刃19の刃先を当たるようにして裁断をすると、刃先の劣化が少ないことがわかった。加えて、トムソン刃の刃先が最初に当たる長尺電極板21の部分には、裏面リテーナ3又は表面リテーナ4が存在するようにして切断をすると、刃先の劣化がより少ないこともわかった。すなわち、図３の場合には、図示されていない裏面リテーナ3の部分に、トムソン刃の刃先が最初に当たるようにして長尺電極板21を切断すると、反対面の表面リテーナ4の一部が存在していない部分で裁断をしたような場合でも、刃先の劣化が少ないことがわかった。
【００３７】
裁断時に、裏面リテーナ3及び表面リテーナ4によって、刃先に付着した鉛粉等の活物質の皮膜が除去されて、刃先が常にクリーンのまま保持されることや、これらのリテーナがクッションの役割をはたしており、その結果、無理な応力が刃先にかからないためと考えられる。なお、この場合において、耳部9となる部分の裏面リテーナ3及び表面リテーナ4は、その後、カッター等で除去をして、シート状電極板8を製造するようにした。
【００３８】
なお、シート状電極板8のうちで、先端が約１０ｍｍ程度の耳部9の部分のみであれば、裏面リテーナ3や表面リテーナ4が存在しない状態で裁断をしても、刃先の劣化には、ほとんど影響されないこともわかった（図３のうちで、長尺電極板21の点線部分、及び、図４（ｃ）、（ｄ）を参照。）。
【００３９】
この詳細な理由は不明であるが、この部分には、もともと活物質が塗着されていないことや、耳部9は、シート状電極板8のごく一部であるために、トムソン刃19の刃先に、無理な応力がかかっていないためと考えられる。この場合には、後工程で、カッター等を用いて、耳部9の部分の裏面リテーナ3及び表面リテーナ4を除去する必要がない。
【００４０】
上述したように、本発明に係わる裁断方法を用いると、上述したようなロータリカッタ107（図５）を用いた場合の電極寸法（通常は、１５０ｍｍ程度である。）に対して、長さが１０００ｍｍを超えるような、長くシート状をした電極板を、安価な製造装置で製造をすることができる。なお、ロータリカッタ107を使用して、１０００ｍｍを超えるような長めのシート状電極板8を製造するには、３００ｍｍを超える直径のロータリカッタ107が必要になるために、製造装置が極めて高価になるという問題点がある。
【００４１】
また、上述した実施例では、１個のトムソン刃を用いて長さが１０００ｍｍの長尺電極板21の裁断をした。ここで、トムソン刃を２個用いて裁断をすれば、長さが２０００ｍｍと、２倍の長さのシート状電極板8を製造することができる。
【００４２】
なお、上述した実施例では、負極用のシート状電極板の製造方法について詳細な説明をした。なお、鉛粉と鉛丹とを水で混練して製造した約８００ｋｃｐｓの正極用のスラリ状活物質を用いて、正極用のシート状電極板を製造する場合にも、上述した手法と全く同様の手法で製造をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、高出力化が強く求められている自動車用鉛蓄電池のシート状電極板の製造に使用をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係わるシート状電極板の製造装置の概略図である。
【図２】本発明に係わるスラリ塗着機の概略図である。
【図３】本発明に係わる裁断機の概略図である。
【図４】各製造工程における本発明に係わる電極板の状態を示す概略図である。
【図５】従来のエキスパンド式電極板の製造装置の概略図である。
【図６】従来のスラリ塗着機の概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：薄形鉛合金シート、２：パンチング加工機、３：裏面リテーナ、４：表面リテーナ、
５：スラリ状活物質、６：プレスローラ、７：裁断機、８：シート状電極板、９：耳部、
１０：噴霧機、１１ａ，ｂ：ポンプ、１２ａ：ホッパ、１２ｂ：リターンホッパ、
１３：スラリ塗着機、１４：スラリ供給管、１５：パンチングシート、１６：上側無地部、
１７：下側無地部、１８：送りローラ、１９：トムソン刃、２０：開孔部、
２１：長尺電極板、
５２：リターンホッパ、５３：裏面リテーナ、５４：表面リテーナ、
５５：スラリ状活物質、６３：塗着機、６４：スラリ供給管、６５：パンチングシート、
６８：送りローラ、
１０１：鉛合金シート、１０２：エキスパンド加工機、１０３：裏面ペースト紙、
１０４：表面ペースト紙、１０５：充填機、１０６：プレスローラ、
１０７：ロータリカッタ、１０８：電極板、１０９：耳部、１１０：ペースト状活物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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