(57)【要約】【課題】電池グリッドが提供される。【解決手段】電池グリッドはパターン状のグリッドワイヤを含む。パターンは、第１の耐食性を有する第１のセグメントと、第１の耐食性よりも低い第２の耐食性を有する第２のセグメントを含む。第２のセグメントは第１のセグメントよりも大きな腐食速度で腐食し、内部応力を動的に解放して、使用寿命期間中の電池グリッドのグリッド成長を制御する。そのようなグリッドを含む電池及びそのグリッドの形成方法もまた開示される。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッドワイヤのパターンを有する打抜き又はパンチ電池グリッドを備える電池であって、前記パターンは１つ又は２つ以上の変形セグメントを有するグリッドワイヤを含み、前記変形セグメントは前記グリッドワイヤと第１の交点及び第２の交点において交差し、前記第１の交点及び前記第２の交点の断面は、前記変形セグメントの異なる部分の断面よりも狭くなっている、電池。
【請求項２】
前記グリッドワイヤは、前記第１の交点又は前記第２の交点の断面厚さよりも大きな断面厚さを有している、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記変形セグメントは、前記電池内の環境条件に置かれた場合に壊れやすい、請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記環境条件は、前記電池グリッドの腐食性を含む、請求項３に記載の電池。
【請求項５】
前記環境条件は、電池筐体内における前記電池グリッドの成長に起因する内部応力を含む、請求項３に記載の電池。
【請求項６】
前記変形セグメントは、前記電池グリッドの残りの部分よりも小さな耐食性を有することにより、前記電池グリッドの残りの部分に比べて壊れやすい、請求項１に記載の電池。
【請求項７】
前記変形セグメントは、前記電池グリッドの残りの部分との物理的性質の違いにより、前記電池グリッドの残りの部分に比べて壊れやすい、請求項１に記載の電池。
【請求項８】
前記変形セグメントと前記グリッドワイヤとは、耐食性の違いを生じるように、物理的性質の違いを有する、請求項６に記載の電池。
【請求項９】
前記物理的性質の違いは、金属の微視的成分の形状及び配列の違い、厚さの違い、形状の違い、密度の違い、及び熱変形、から成る群から選択される、請求項７に記載の電池。
【請求項１０】
前記電池グリッドは、上部と第１側部と第２側部と底部とを有するフレームを備え、前記上部はラグを有し、前記グリッドワイヤは１つの放射点から発するパターンを形成している、請求項１に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年１１月３日出願の「強化された正極電池グリッド（ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＰＯＳＩＴＩＶＥ  ＢＡＴＴＥＲＹ  ＧＲＩＤ）」と題する米国仮特許出願第６１／５５５，２７６号、及び２０１２年１０月３０日出願の「耐食性を変化させた電池グリッド（ＢＡＴＴＥＲＹ  ＧＲＩＤ  ＷＩＴＨ  ＶＡＲＩＥＤ  ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ）」と題する米国特許出願第１３／６６３，８７２号の優先権を主張する。参照によりこれらの全体が本明細書に援用されるものとする。
【０００２】
本発明は、電池（例えば、車両の始動、点灯、及び点火用の電池、舶用電池、民生用電池、産業用電池、ハイブリッド電気車両やマイクロハイブリッド車両に使用する電池などの鉛蓄電池）の分野に関する。本発明はより具体的には、電池グリッドと電池グリッドの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
二次電池、すなわち充電式電池、蓄電池又はアキュムレータは、一つ又は複数の電気化学セルの群であり、そこでは電気化学反応が電気的に可逆となっている。
【０００４】
周知のように鉛蓄電池は鉛の電極板と二酸化鉛のセパレータ板とから成り、これらが電解質溶液中に浸漬されている。鉛と二酸化鉛と電解液が化学反応を起こし、電子を放出して導体中を流れさせて電気を生成する。
【０００５】
鉛蓄電池は一般的に寿命すなわちライフサイクルが長く、多数の放電／充電サイクルをもたらす。電池が放電するとき、電解液の酸が極板の材料と反応して表面を硫酸鉛に変える。電池が充電されるときは、逆の化学反応が起きる。つまり、鉛蓄電池が充電されるときは、正極の活物質が硫酸鉛／酸化鉛から二酸化鉛へ変換される。電池グリッド、特に正極電池グリッドは、ライフサイクルを通して経時的に成長することが知られている。
【０００６】
鉛蓄電池のよく知られる故障モードの一つは、この正極グリッドの成長を通じて必然的に起きる。さらに、過度の電池サイクル、過度の温度及び過充電は、正極グリッドの腐食を加速し、従ってグリッドの成長速度を加速する。
【０００７】
従来の電池グリッドの製造においては、電池グリッドワイヤ構造に大きな損傷を与えないように特別の配慮が取られることが多い。プレンガマン（Ｐｒｅｎｇａｍａｎ，Ｐｂ−８０  Ｓｅｖｅｎｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｅａｄ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｍａｄｒｉｄ，  Ｌｅａｄ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，  Ｌｏｎｄｏｎ，  １９８３，  ｐ．３４）が報告しているように、エージングさせた後に鉛合金を変形すると、その後の機械的性質、結晶粒構造、並びに耐食性が大幅に低減する。腐食は、今でも鉛蓄電池の最も一般的な故障モードのひとつである。従って電池グリッドは伝統的に過度の
腐食及び／又は酸化を避けるようにして製造される。
【０００８】
電池の製造者の多くは、電池寿命の経過中のグリッドの成長を許容するエリアのゆとりを持たせた電池筐体を設計することによって、グリッドの成長を補償する。別の電池製造者は、その特定のグリッド製造プロセス用の耐食性鉛合金の開発に注力して腐食の影響を軽減しようとしている。別の代替法として、グリッドの成長を抑えるためにグリッドに鉛を添加する場合もある。ただしこれは材料とコストの上昇を招く。
【０００９】
製造上の制約のため、及び／又は湿ったペーストがグリッド構造内に確実に保持されるようにするために、これまでのグリッド設計ではグリッド内の開口部の寸法に制限があることが多い。また、車両製造者が許容する電池スペースは限られているために、多くの用途において、電池寸法を大きくすることは望ましくないし可能でもない。その他に、個々の極板を既存の電池ケースの中で小さくすることは、グリッドの膨張に対して所望の余地を提供することにはなるが、そうすることは容量と高速性能とを犠牲とする可能性がある。このように従来の鉛蓄電池においては、容器内により多くの空間を備えてグリッドの成長を吸収しようとする自由度には限界がある。
【発明の概要】
【００１０】
従って、パターン状のグリッドワイヤを有する電池グリッドが提供される。このパターンは、第１の耐食性を有する第１のセグメントと、第１の耐食性よりも低い第２の耐食性を有する第２のセグメントとを有するグリッドワイヤを含む。第２のセグメントは第１のセグメントよりも大きな腐食速度で腐食し、電池グリッドの使用寿命期間中に内部応力を動的に解放する。
【００１１】
パターン状のグリッドワイヤを有する更なる電池グリッドが提供される。このパターンは所定の第１の腐食速度を有する。パターン内のあるグリッドワイヤセグメントが、第１の腐食速度とは異なる所定の第２の腐食速度を持っており、使用寿命期間中に電池グリッドの内部応力を動的に解放するようになっている。
【００１２】
パターン状のグリッドワイヤを有する更なる電池グリッドが提供される。このパターンには一次変形と二次変形とを持ったグリッドワイヤが含まれる。二次変形はこのグリッドワイヤの腐食速度よりも大きな腐食速度を持ち、使用寿命期間内の電池グリッドの内部応力を動的に解放するようになっている。
【００１３】
電池グリッドの形成方法もまた提供される。この方法は、パターン状のグリッドワイヤを有する電池グリッドを形成することを含む。パターン状のグリッドワイヤの、グリッドワイヤの断面角部が修正される。また、パターン状グリッドワイヤ内のグリッドワイヤセグメントが、そのセグメントがパターン内の他のグリッドワイヤセグメントとは異なる耐食性を有するように修正される。そうして、１つのグリッドワイヤセグメントがパターン状グリッドワイヤの中の他のグリッドワイヤセグメントの腐食速度よりも大きい速度で腐食するようにさせる。
【００１４】
一つ又は複数の例示的実施形態によれば、本明細書に記載のグリッドと方法は、電池及びグリッドの使用寿命中に内部応力を動的に解放するのに必要な、余分の空間をグリッド内に生成することを可能とする。本方法の一つ又は複数の実施例は、慎重に目標を定めたグリッドワイヤセグメントの微細構造を制御して、それが選択的に腐食を受けて応力を伝達できないようにし、及び／又は電池の故障を招く応力の集中を低減するようにする。
【００１５】
本発明による装置、システム、方法のこれら及びその他の特徴と利点は、以下における様々な例示的実施形態の詳細な説明で記述されるか又はそれらから明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明によるシステム、装置及び方法のさまざまな例示的実施形態を、以下の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
【図１】正極電池グリッドを示す、電池グリッドの一つ又は複数の実施例の立面図である。
【図２】図１に示す電池グリッドを含む正極板の立面図であり、ペースト材料を切除して電池グリッドが見えるようにした図である。
【図３】図３Ａは、負極板の斜視図であり、ペースト材料を切除して負極電池グリッドが見えるようにした図である。図３Ｂは、一つ又は複数の例示的実施形態において、図３Ａの負極板のような電池極板と共に使用されるセパレータの斜視図である。
【図４】図１の線４−４で切断した打抜き電池グリッドの一部を切り出したグリッドワイヤ断面図であり、一次変形を含むグリッドワイヤの一つ又は複数の代替例を示す。
【図５】図１の線４−４で切断した打抜き電池グリッドの一部を切り出したグリッドワイヤ断面図であり、一次変形を含むグリッドワイヤの一つ又は複数の代替例を示す。
【図６】図１の線４−４で切断した打抜き電池グリッドの一部を切り出したグリッドワイヤ断面図であり、一次変形を含むグリッドワイヤの一つ又は複数の代替例を示す。
【図７】図１の線４−４で切断した打抜き電池グリッドの一部を切り出したグリッドワイヤ断面図であり、一次変形を含むグリッドワイヤの一つ又は複数の代替例を示す。
【図８】図１の線４−４で切断した打抜き電池グリッドの一部を切り出したグリッドワイヤ断面図であり、一次変形を含むグリッドワイヤの一つ又は複数の代替例を示す。
【図９】電池グリッドの一部を切り出した立面図であり、パターン状グリッドワイヤのグリッドワイヤ又はグリッドワイヤセグメント上の二次変形セグメントを示す。
【図１０】図９の線１０−１０から見た、図９に示す二次変形セグメントを含むグリッドワイヤの斜視図である。
【図１１】図９の電池グリッドの一部を切り出した立面図であり、図９に示す二次変形セグメントの腐食により形成されたグリッドの空隙を示す。
【図１２】図１１の線１２−１２から見た、図１１に示す空隙のあるグリッドワイヤの斜視図である。
【図１３】電池グリッド上のグリッドワイヤパターンから一部を切り出したグリッドワイヤの斜視図であり、二次変形セグメントの一つ又は複数の代替例を示す。
【図１４】電池グリッド上のグリッドワイヤパターンから一部を切り出したグリッドワイヤの斜視図であり、二次変形セグメントの一つ又は複数の代替例を示す。
【図１５】電池グリッド上のグリッドワイヤパターンから一部を切り出したグリッドワイヤの斜視図であり、二次変形セグメントの一つ又は複数の代替例を示す。
【図１６】電池グリッド上のグリッドワイヤパターンから一部を切り出したグリッドワイヤの斜視図であり、二次変形セグメントの一つ又は複数の代替例を示す。
【図１７】電池グリッド上のグリッドワイヤパターンから一部を切り出したグリッドワイヤの斜視図であり、ある程度の変形をした二次変形セグメントの一つ又は複数の代替例を示す。
【図１８】電池グリッド上のグリッドワイヤパターンから一部を切り出したグリッドワイヤの斜視図であり、図１７の変形度合いよりも小さな変形をした二次変形セグメントの一つ又は複数の代替例を示す。
【図１９】電池グリッド上のグリッドワイヤパターンから一部を切り出したグリッドワイヤの斜視図であり、図１７、１８の変形度合いよりも大きな変形をした二次変形セグメントの一つ又は複数の代替例を示す。
【図２０】図１に示す電池グリッドと共に使用される一つ又は複数の電池の例の分解斜視図である。
【００１８】
図面は必ずしも寸法通りとなっていないことを理解されたい。場合によっては、本発明を理解するのに不要な、又は他の詳細の読み取りを難しくする細部は省略した。本発明はここに図示した特定の実施形態に必ずしも限定されるものではないことは勿論であることを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
電池、特に例えば鉛蓄電池などのような充電式電池のグリッド又は電流コレクタが開示される。
【００２０】
詳細を以下で述べるように、鉛蓄電池のグリッド作製の周知の技術としては、ブックモールド方式重力鋳造などのバッチプロセスと、ストリップエクスパンション、ストリップ打抜き、連続鋳造、連続鋳造後の圧延などの連続プロセス、とがある。これらのプロセスで作製されるグリッドは、それぞれのプロセスに固有な特徴的な性質を持ち、鉛蓄電池における挙動が、特にペースト処理プロセスにおいて異なる。グリッドとしては、任意の従来の又は最近開発されたグリッド製造プロセスにより製造されたものが、本明細書で説明する装置、特徴、及びプロセスと共に利用できることを理解されたい。そして本発明は説明のためにここに開示した特定のグリッドの設計に限定されるものではない。
【００２１】
電池グリッド１０２を図１〜３に示す。一つ又は複数の例示駅実施形態において、グリッド１０２は打抜きグリッドである。図１〜２に示すように、打抜きグリッド１０２は正極板１０４に関連して使用される正極グリッドである。特定の実施例では、正極電池グリッドは平板すなわち平坦な板である。
【００２２】
グリッド１０２はフレーム１０６を含む。フレーム１０６は上部フレーム要素１０８と第１、第２側部フレーム要素１１０、１１２と底部フレーム要素１１４とを持っている。集電ラグ１１６は上部フレーム要素１０８と一体となっている。ラグ１１６は上部フレーム要素１０８の中心から外れていてもよいし、又は中心にあってもよいし、第１又は第２の側部フレーム要素１１０、１１２のいずれかの近くにあってもよい。従って、電池グリッドのフレームは上部と第１側部と第２側部と底部とを有し、上部はラグを有する。
【００２３】
上部フレーム要素１０８は、少なくともラグ１１６の直下部分が拡大された導電部分１１８を持っていて、ラグへ向かう電気の伝導を最適化するようになっていてもよい。底部フレーム要素１１４には１つ又は複数の下に延びる脚（図示せず）が任意選択で形成されていて、グリッドの他の部分を電池容器の底から離すようになっていてもよい。
【００２４】
電池グリッド１０２はまたグリッドワイヤ１２０も含んでいる。グリッドワイヤ１２０は、複数のグリッドワイヤがパターン１２２状に配置されて形成されたグリッド網の中にあってもよい。グリッド網は上部フレーム要素１０８に結合した一つ又は複数のグリッドワイヤ１２０を含んでもよい。グリッド網は第１の側部フレーム要素１１０に結合した一つ又は複数のグリッドワイヤ１２０を含んでもよい。グリッド網は第２の側部フレーム要素１１２に結合した一つ又は複数のグリッドワイヤ１２０を含んでもよい。グリッド網は底部フレーム要素１１４に結合した一つ又は複数のグリッドワイヤ１２０を含んでもよい。グリッド網は上記の組合せを含んでいてもよい。例えば、一つ又は複数のグリッドワイヤ１２０が上部フレーム要素１０８と底部フレーム要素１１４とに結合し、一つ又は複数のグリッドワイヤ１２０が上部フレーム要素１０８と側部フレーム要素１１０又は１１２とに結合し、一つ又は複数のグリッドワイヤ１２０が底部フレーム要素１１４と側部フレーム要素１１０又は１１２とに結合し、及び／又は一つ又は複数のグリッドワイヤ１２０が第１の側部フレーム要素１１０と第２の側部フレーム要素１１２とに結合する、などである。
【００２５】
複数のグリッドワイヤ１２０が、フレーム１０６内部にグリッド網内の開口領域１２４も含むパターン１２２を画定する。すなわち、複数のグリッドワイヤは各フレーム内で相互に接続されて隙間を形成する。開口領域１２４は、活物質すなわちペースト１２６の保持を支援する（図２参照）。図示した例に示すように、一つ又は複数のグリッドワイヤ１２０は底部から上部への長さに沿って断面積が増大してもよいし、あるいは、テーパの付いた形状をしていてワイヤの電流の輸送容量を最適化し、グリッド１０２上のラグ１１６から最も遠い距離からラグに最も近い距離へ向かって増加する、生成された電流の搬送を支援するようになっていてもよい。側部要素間のワイヤの幅と間隔は、グリッド１０２の幅を横断して実質的に等電位点が存在するように予め決定されてもよい。
【００２６】
図１に示す実施例では、グリッドワイヤ１２０のパターン１２２は放射状に延伸するグリッドワイヤ１２８を含んでいる。具体的には、複数の放射状に延伸するグリッドワイヤ１２８が上部フレーム要素１０８から延びている。ワイヤのパターンは１つの放射点から発している。放射点はフレーム境界の外にある。複数の放射状に延伸するグリッドワイヤ１２８の１つ以上はまた、底部フレーム要素１１４及び／又は側部フレーム要素１１０、１１２のいずれか又は両方に結合されていてもよい。図示した実施例ではまた、放射状に延伸するグリッドワイヤの１つ１３０が側部フレーム要素１１０、１１２に対して平行になっている。残りの放射状に延伸するグリッドワイヤ１２８は、側部フレーム要素１１０、１１２に平行に配置された放射方向に拡がるグリッド線１３０を通る半径線上にある仮想的な交点すなわち放射点から放射状に拡がっている。上記の例では、放射状に延伸するグリッドワイヤ１２８は、底部フレーム要素１１４付近の位置から上部フレーム要素１０８付近の位置方向へ移動すると互いに近づき、また側部フレーム要素に平行な配置となっている放射状に延伸するグリッドワイヤ１３０から第１の側部フレーム要素１１０又は第２の側部フレーム要素１１２に向かって移動すると間隔が大きくなる。
【００２７】
一つ又は複数の例示的実施形態では、グリッド１０２はグリッド横断ワイヤ１３２も含んでいる。図４に示す実施例では、例えば水平グリッドワイヤを含む横断ワイヤ１３２はたがいに離間していて、上部、及び／又は底部フレーム要素１０８、１１４と平行であってもよい。ただし本明細書で述べる目的に対しては、その変形も許容される。例えば、一つ又は複数の横断ワイヤは、図からわかるように、等間隔になっていなくてもよいし、また上部及び／又は底部フレーム要素と平行になっていなくてもよい。グリッド横断ワイヤは様々な異なる目的で与えられてもよい。その一例は、製造時にグリッド１０２を支持すること、及び／又は電気化学ペースト１２６を支持すること、及び／又はペーストペレットの形成を可能とすることを支援するためである。
【００２８】
放射状に延伸するグリッドワイヤ１２８とグリッド横断ワイヤ１３２の交差すなわち結合は、ノード１３４で生じる。複数のそのような交点すなわち連結したグリッドワイヤ１２８とグリッド横断ワイヤ１３２は、複数のノード１３４を形成する。放射状に延伸するグリッドワイヤ１２８とグリッド横断ワイヤ１３２とノード１３４との組み合わせにより、フレーム１０６が支持するグリッドワイヤ網に一つ又は複数の開放空間１２４が形成される。
【００２９】
例示の目的で特定のグリッドパターン１２２を示して説明しているが、それに限らないが例えばグリッドワイヤの厚さや配向などの変形は、本発明の全体としての範囲から逸脱するものではない。同様に先に議論したように、すでに周知のものであれこれから開発されるものであれ他のタイプのグリッド、それに限らないが例えばハニカム型グリッドパターンや直線構成のグリッドパターンも、本明細書に記載のグリッドとして許容され得る。
【００３０】
本目的を達成するための任意の好適な材料をグリッド材料として使用することができる。一つ又は複数の例示的実施形態として、グリッド材料は鉛又は鉛合金で形成される。一つ又は複数の例示的実施形態として、グリッド材料として使用される材料は、グリッド１０２に均一な腐食特性を与えてもよい。その結果、グリッド１０２の材料全てをより有効に使用する方法が達成される。例えば、電池の使用寿命期間中に時間の経過とともにグリッド１０２を均一に薄くする（つまり腐食する）ように材料が反応してもよい。好適な鉛の一つ又は複数の例としては、鍛造された鉛、又は例えば一つ又は複数の高度に結晶粒を微細化した合金がある。
【００３１】
図４〜８を参照すると、グリッドワイヤ１２０及び／又はノード１３４の断面は、グリッドの作製プロセスにより変わり得る。様々な実施形態において、グリッドワイヤ１２０及び／又はノード１３４は再成形、再仕上げ又は変形されてもよく、グリッドワイヤの一次変形が行われる。例えば、グリッドワイヤ１２０及び／又はノード１３４の断面は、実質的な楕円形、実質的な四角形、実質的なダイアモンド形、実質的な菱形、実質的な六角形、及び／又は実質的な八角形を含む任意の断面形状であってよい。ここで形状に関するこれらの用語は大体の断面形状を大雑把に特定するために使用されており、実際のグリッドワイヤ又はノード１３４の断面形状は、例えば製造プロセスの精度水準によって記述した形状から変化することもある。
【００３２】
打抜きプロセスにより形成される断面端部つまり角部１３６は（図４の実施例に示す）、図５〜７において元々の外端１３６から変形されるか、内側にへこませられるか、あるいは他の方法で嵌め込まれていてもよい。一つ又は複数の例示的実施形態において、打抜きグリッド１０２が変形又は再成形されて（例えば符号１３８）、打抜きプロセスで形成された尖った端部又は角部１３６を“丸める”、ないしはその他の変形が行われる。成形された断面の端部１３６の他に、グリッドワイヤの表面も平滑化が行われて、バリやその他の表面欠陥が削減又は除去されてもよい。
【００３３】
電池グリッド１０２において、各グリッドワイヤ部分が異なる断面構成となっていていてもよいし、あるいは各グリッドワイヤ部分が同一ないしは類似の断面構成となっていてもよい。必要に応じて、グリッド１０２はこれらの一次変形１３８を垂直ワイヤすなわち放射状に延伸するグリッドワイヤのみに含んでもよいし、グリッド横断ワイヤすなわち水平ワイヤ要素のみ又はその両方に含んでもよいし、又は例えばノード１３４と任意選択で一つ又は複数のフレーム要素に含んでもよい。図４に一般的に示す断面となる、グリッド１０２の打抜き又はパンチを、一次変形とみなしてもよい。
【００３４】
一般的に、上記のグリッド１０２の一次変形１３８は、グリッド材料に少しの微細構造変化しか起こさせないという点で、グリッド材料又はグリッドの“マイナー”な変形である。別な言い方をすれば、グリッドワイヤ１２０の変形量はごくわずかである。これらの一次変形１３８はグリッド１０２の表面にごくわずかの修正しか生じない。断面の角部１３６を“丸める”、すなわち鋭さ又は角度を減らすことは、クラックの可能性を低減し、またペーストの接着性も改善する。特定の実施例について説明したが、製造と製品の耐久性に好適で、ペーストの接着特性にも適している、任意の数のグリッドワイヤ及び／又はノードの形状を活用してもよいことは理解されるであろう。
【００３５】
様々な例示的実施形態において、電池グリッドは、第１の耐食性を有する第１のセグメントと、第１の耐食性よりも劣る第２の耐食性を有する第２のセグメントを有するグリッドワイヤを備えて提供される。第２のセグメントは、第１のセグメントの腐食速度よりも大きい速度で腐食される。一つ又は複数の例示的実施形態では、第２のセグメントは二次変形により形成される。この目的のために、グリッド１０２に二次変形１４０（図９〜１０参照）が与えられる。１つの二次変形１４０、あるいは２つ以上の二次変形は、上記の性質が所望されるグリッドワイヤ上の領域に配置される。この後より完全に説明するように、様々な形態で与えることができる二次変形は、グリッドとグリッドワイヤと対応する構造とに対して様々な効果を持っている。二次変形は、一つ又は複数の例示的実施形態において、グリッド成長を最小化するために選択的に配置されるグリッドワイヤのセグメントである。
【００３６】
二次変形１４０は、一次変形よりも大きな鉛材料の変形である。従来のグリッド表面処理とは異なり、本明細書で記述する二次変形はグリッド材料の腐食特性を制御又は修正するものである。すなわち、選択されたワイヤ上の二次変形１４０は、グリッドワイヤの機械強度を低下させて腐食の可能性を増大させ、及び／又はグリッドワイヤの耐食性を低減させる。
【００３７】
より具体的には、二次変形１４０は、一次変形よりも大きなグリッドワイヤに対する変化量又は修正量を含み、この二次変形１４０を含むグリッド１０２の領域又はセグメントが二次変形１４０を含まないグリッド１０２の領域又はセグメントよりも早く腐食する、つまり異なる耐食性を有するようになる。言い換えれば、二次変形を有するあるいは二次変形１４０を形成する、グリッドワイヤ１２０のグリッドセグメント（単数又は複数）、領域（単数又は複数）、又は部分（単数又は複数）が、より小さな耐食性を有し、最初に腐食する。すなわち二次変形を含まないか二次変形ではないセグメント、並びに二次変形が小さいか又は耐食性がより大きなセグメントよりも先に腐食する。更なる例示的実施形態の１つでは、グリッドワイヤのセグメントが一次変形と二次変形の両方を有してもよい。
【００３８】
二次変形１４０などのような、耐食性が変えられた一つ又は複数のセグメントを、グリッド成長を内部補償するために利用してもよい。二次変形１４０は、グリッドワイヤの一つ又は複数のセグメントの耐食性と腐食速度を変化させる。より具体的には、二次変形１４０を持つグリッド１０２の選択部分又は領域は腐食が加速される。耐食性の低下及び腐食の加速は、結果的に電池の使用期間中にグリッドワイヤ内に空隙１４２（図１１〜１２）を生じ、フレーム１０６内のグリッドパターン１２２に開口部を生成する。グリッドワイヤの選択部分、例えば第１と第２の部分を有するグリッドワイヤの第２の部分が加速されて消失すると、グリッドパターンに開口部を残し、グリッドワイヤの他の部分の成長及び／又はグリッド１０２にかかる応力の解放を可能とする。こうして、選択的に耐食性を低減すること及びグリッド１０２の一つ又は複数の選択されたセグメント、特にグリッドワイヤ１２０、の腐食を加速することにより、グリッド１０２は腐食を通して、電池（及びグリッド）の実際の使用期間中に、場合によっては使用期間の早い時期において、グリッドの内部応力を動的に解放するために必要な余分の空間を動的に生成する。内部応力が動的に解放されるので、突然の短絡に至るグリッドの成長が低減もしくは排除されて、電池故障の予測性が改善される。
【００３９】
耐食性の修正すなわち二次変形１４０を行った領域又はセグメントは、様々な形態の一つ又は複数、あるいはそれらの組合せとなっていてもよい。例えば、グリッドワイヤを含む電池グリッドが第１の微細構造と、その第１の微細構造とは異なった第２の微細構造を持ったセグメントとを持っていてもよい。
【００４０】
グリッドワイヤの微細構造は一般的に結晶構造で形成されている。そこでは各結晶内の金属原子が結晶格子系に整然と配列されている。グリッドワイヤの微細構造が、強度、靭性、脆性、硬度、耐食性、高温／低温挙動、耐摩耗性などのような物理特性に影響する。一つ又は複数の例示的実施形態において、選択されたワイヤに二次変形１４０を施すことによって、微細構造を適切に制御することができる。グリッドワイヤセグメントの二次変形１４０には、結晶粒構造の変化、再結晶、及び／又は材料強度と耐食性の変化の内の１つ以上又はそれらの組合せを含むことができる。こうして、二次変形１４０のあるグリッドワイヤセグメントは、二次変形のないグリッドワイヤとは異なる微細構造（例えば、金属の微視的成分の形状や配列）を持っている。一つ又は複数の特定の例示的実施形態においては、電池グリッドは、一つ又は複数の第１セグメントが第１の耐食性を示す第１の微細構造をもち、一つ又は複数の第２セグメントが第２の耐食性を示す第２の微細構造をもつグリッドワイヤで構成されていてもよい。第１の微細構造は第１の結晶構造で形成されていてよく、各結晶の金属原子は結晶格子系の中に整然と配列されている。第２の微細構造は、結晶粒構造の変化、第１の結晶構造の再結晶、材料強度に対する変化、及び／又はそれらの組合せから成る群から選択される第２の結晶構造である。
【００４１】
上記の実施形態の一例において、一次変形１３８を有するグリッドワイヤは、第１の結晶粒密度、及び／又は結晶粒方向、及び／又は結晶粒サイズと第１の耐食性とを持つ微細構造を有し、他方、二次変形１４０を有するグリッドワイヤ又はグリッドワイヤセグメントは、第２の結晶粒密度、及び／又は結晶粒方向、及び／又は結晶粒サイズと第２の耐食性とを持つ異なる微細構造を有する。二次変形１４０の微細構造は、一次変形部１３８を持つグリッドワイヤの腐食速度よりも二次変形セグメントの腐食速度が増加するような濃度又は程度に、前述の一つ又は複数の性質を含んでいる。このようにして微細構造がそのセグメントをより腐食しやすくさせ得る。
【００４２】
微細構造の制御と、グリッド１０２及び／又はグリッドワイヤの微細構造の違いを、任意の周知又はこれから開発される手段によってグリッド１０２に付与することが可能である。例えば微細構造の変化は、図１０、１３〜１６に示すようなグリッドワイヤの形状の変化の例を含むグリッドワイヤの物理的変化によって付与されてもよい。一例として、二次変形は腐食を増大させるためのグリッドワイヤの形状変化と微細構造の修正の両方であってよい。第２の微細構造をもつセグメントは、グリッドワイヤの物理的な修正又は相違、グリッドワイヤ材料の再結晶、及び／又はグリッドワイヤ材料の熱処理により形成されてもよい。この後より詳細を議論するように、物理的な修正としては、グリッド材料の形状、寸法、厚さ、密度、体積又は量などの変化が含まれ、これらのそれぞれがグリッドワイヤセグメントに異なる性質を付与する。
【００４３】
代替的な一つ又は複数の例示的実施形態において、第２のセグメントすなわち二次変形セグメントは、グリッドの他の（残りの）部分に比べて壊れやすくなっていてもよい。特に、第２のセグメントは電池内の環境条件に置かれた時に壊れやすくなってもよい。電池内の環境条件の例としては、電池グリッドの腐食性、電池筐体内での電池グリッドの成長による内部応力、などがある。第２のセグメントは耐食性がより小さいことにより、グリッドの他の部分に比べて壊れやすくなっていてもよい。一つ又は複数の実施形態の代替例において、第２のセグメントは、物理的性質の違いによってグリッドの他の部分よりも壊れやすい。すなわち第１のセグメントと第２のセグメントが物理的性質の違いを持ち、それが耐食性の差をもたらす。物理的性質の違いは、微細構造の違い、厚さの違い、形状の違い、密度の違い、熱処理の違いなどのいずれか一つ、又はそれらの組合せであってもよい。
【００４４】
一般的に、グリッド１０２は予め決められた形状を有する二次変形１４０を与えられてもよい。それぞれの二次変形１４０は、耐食性、腐食速度や腐食領域の寸法などの所望の効果が得られるように選択的な成形及び／又は寸法を取ってもよい。変形の形状と変形された部分の長さの両方が制御され得る。グリッドワイヤの形状を変化させれば、それに応じて耐食性又は腐食速度が増加又は減少する。より具体的には、一つ又は複数の例示的実施形態において、変形されていないか又は一次変形１３８を含むかのいずれかであるグリッドワイヤ又はグリッドワイヤセグメント１２０が、第１の形状、幅、寸法及び密度の第１の断面を含んで提供される。グリッドワイヤは二次変形１４０を有するグリッドワイヤセグメントもまた含んでいる。二次変形１４０は、一次変形１３８を有するグリッドワイヤ上に配置されるか、一次変形１３８グリッドワイヤセグメント又は領域の間に配置されるかのいずれか又は両方である。図示した例では、二次変形セグメント１４０は、一次変形１３８グリッドワイヤセグメントとは異なる形状と断面幅とを持つように示されている。図１０からわかるように、図示した例では二次変形１４０はほぼ平坦な四角形となっている。二次変形１４０は、一次変形１３８を有するか変形なしのグリッドワイヤよりも、断面が狭く横幅が大きくなっている。二次変形セグメント１４０はグリッドワイヤの外部表面に平行な平面内に、そして例えば外部表面に挟まれた平面内に配置されていてもよい。任意選択により、二次変形１４０は、例えば外部表面から押し込まれるか、又は同一面とならないようにされるかして、グリッドワイヤの外部表面から離間していてもよい。
【００４５】
これに代わる、二次変形特性を有する形状と寸法も許容される。様々な物理的、また非物理的プロセスを用いて二次変形を生成し、それによる形状を持った二次変形セグメント１４０を生成することができる。その例としては、金属ねじり、歯車圧延、鋸歯状プレス、及びその他の好適なプロセスがあり、その例を図１０、１３〜１６に示す。図１３〜１６には、図１０の二次変形とは異なる（例えばより程度の大きい）物理的な二次変形を受けた二次変形１４０が示されている。例えば近似的な波面（図１３）や、例えば近似的な鋭い山と谷を含む近似的な鋸歯状面、（図１４）などである。図１３、１４に例示した二次変形セグメント１４０は、その両側がグリッド面から外れている。図１５は、一つ又は複数の丸くなった山が谷によって分離された二次変形セグメント１４０を示している。図１６は、二次変形による捩じれ又はその他の非一様セグメントを含む二次変形セグメント１４０が示されている。
【００４６】
二次変形はグリッドワイヤの１つの側又は面にあってもよいし、あるいは２つ以上の側にあってもよい。一例では、二次変形はグリッドワイヤの対向する両面にある。実施形態の更なる一例においては、二次変形は平坦グリッドから押し出されたグリッドワイヤのセグメントであってもよい。
【００４７】
二次変形セグメント１４０は、グリッドワイヤすなわち一次変形グリッドワイヤよりもグリッド材料の少ないグリッドワイヤセグメント１２０であってもよく、そのセグメントはグリッドワイヤの腐食速度よりも大きい速度で腐食する。グリッド材料の少ないセグメント１４０は、グリッド材料から材料を除去して形成してもよいし、あるいは一例としてグリッド材料に孔あけしたセグメントであってもよい。同じように、グリッド材料の少ないセグメントは、グリッドワイヤ１２０を形成しているグリッド材料よりもグリッド材料の密度が低い、すなわち異なる密度のセグメントであってもよい。
【００４８】
二次変形セグメント１４０はグリッドワイヤの熱処理したセグメントであってもよい。例えば、グリッドワイヤの一部が、溶解されて再凝固された表面層のような層であるか、あるいはそのような層を含んでいてもよい。熱処理が、選択されたグリッドワイヤの微細構造を変化させ得る。
【００４９】
変形の選択された形状に加えて、二次変形セグメント１４０は、例えば変形量の多少、又はグリッドワイヤ１２０の微細構造変化の多少のような、特定の変形の度合いで与えられてもよい。一般に物理変形に関しては、変形の物理形状と、元のグリッドワイヤ形状から移動するグリッド材料、具体的には鉛の量とが、変形の度合いを与える。図示した例のように、１つのグリッドワイヤ又はグリッドワイヤセグメントが、同一グリッド上の他のセグメントに比べて、より厚く、あるいはより小さい変形割合で形成されてもよい。更には、同一のグリッド１０２に複数回の二次変形１４０をすることで、厚さ、深さ、変形度合いの異なるものが提供される。
【００５０】
図１７〜１９は変形度合いの異なる、二次変形セグメント１４０の一つ又は複数の例示的実施形態を示す。図１７、１８、１９を比較すると、この例からわかるように二次変形は、二次変形セグメント１４０と元のグリッドワイヤ１２０上の一次変形１３８との物理的な違いによって特徴づけられる。個別の二次変形セグメント１４０は互いに程度が異なり、図には例示の目的で単純に厚さの変化で示されている。例えば、図１７の二次変形セグメント１４０（線Ａ−Ａで示す）は図１８の二次変形セグメント１４０（線Ｂ−Ｂで示す）よりも大きく変形されており、図１９の二次変形セグメント１４０（線Ｃ−Ｃで示す）よりも小さな程度で変形されている。同様に図１９の二次変形セグメント１４０（線Ｃ−Ｃ）は図１８の二次変形セグメント１４０（線Ｂ−Ｂ）よりも大きく変形されている。
【００５１】
従って、図１７〜１９に示すように、二次変形セグメント１４０は、ある範囲の厚さで提供されてもよい。一つ又は複数の例示的実施形態において、二次変形セグメント１４０は元のグリッドワイヤすなわち一次変形１３８とはゼロ（０）より大きな値で異なっていてもよい。ここでゼロは元のグリッドワイヤすなわち一次変形１３８からの変形がないことを示す。より具体的には、二次変形セグメント１４０は、一次変形１３８又は初期のグリッド厚さに基づく元のグリッドワイヤとは、ある範囲の変形量又は厚さの違いを持っていてもよい。
【００５２】
同様に、二次変形セグメント１４０は、二次変形の種類に拘わらずゼロ（０）より大きな変形の程度であってもよい。例えば、約３〜５％より大きい任意の量の二次変形が、グリッドワイヤの微細構造変化及び／又は機械的性質の変化などの、所望の性質を与え得る。加えられる変形には上限がなく、１００％の変形はグリッドワイヤの完全な切断となる。より好ましくは、二次変形１４０が３〜９５％の範囲のパーセンテージで表される変形の程度又は（最終のグリッドワイヤ厚さと初期のグリッドワイヤ厚さとの間の）厚さ変化の範囲であってよいし、そしてさらに好ましくは、３０％から８０％の範囲の変形の程度を持ってよい。変形のパーセンテージ（％）は一般的には、元のグリッドワイヤ又は一次変形１３８に対する変形量の差である。
【００５３】
図に示すように、二次変形１４０の領域又はセグメント、あるいは二次変形を含むグリッドワイヤの部分は一次変形グリッドワイヤセクション１３８とは異なる耐食性を持ち、一般的には、電池の通常の寿命期間中に元のすなわち一次変形グリッドワイヤセクションよりも前に第一に腐食する。さらに、変形度合いが耐食性、従って起こり得る腐食量に直接的な相関を持つ。すなわち、腐食速度の増加が二次変形１４０の量に依存する。変形が多ければ多いほど選択されたワイヤにより速い腐食を招く。このために、グリッド上に２つ以上の異なる腐食の度合いがあってもよい。
【００５４】
上記のように、二次変形１４０、又は所定の又は異なる耐食性の領域が、グリッド１０２上と選択されたグリッドワイヤ１２０上に選択的に配置されてもよい。二次変形１４０が放射状に延伸するグリッドワイヤ１２８及び／又は横断ワイヤ１３２上に与えられてもよい。グリッド１０２には、１つ又は２つ以上の二次変形セグメント１４０又は耐食性の異なる領域が設けられてもよい。例えば、複数の二次セグメントがグリッド上に設けられてもよい。二次変形又は複数の二次変形が、グリッドワイヤの１つの側にあってもよいし、グリッドワイヤの２つ以上の側にあってもよい。例えば、二次変形が、グリッドワイヤの反対の面同士の同一位置又は異なる位置にあってもよい。
【００５５】
グリッドワイヤ１２０のあるものが破断又は腐食することが望ましい一方で、特定のグリッドワイヤ１２０が破断又は腐食することは好ましくない場合がある。一つ又は複数の例示的実施形態において、二次変形は耐食性又は二次変形の効果を最適化してグリッド１０２の応力を解放するために利用されてもよい。グリッド１０２はまた、鉛の均一な腐食効率を保持して、突然の故障を回避してもよい。
【００５６】
こうして、グリッド１０２は、耐食性が異なる領域、すなわち二次変形１４０の一つ又は複数の領域を選択的に配置させることにより、それと同時に、又はその代わりに、グリッドワイヤ１２０内で耐食性又は二次変形１４０の程度を変えることにより、グリッドの成長を補償して、内部的にグリッド成長を補償するように特別に設計されていてもよい。こうすることで、グリッドワイヤの腐食する場所とタイミングに影響を与えて、開口部又は空隙１４２が、グリッドの成長又は膨張をその空隙１４２に集中させるか空隙内に起こさせるようにする。例えば、図９〜１０においてグリッドワイヤ１２０上の二次変形セグメント１４０は、一次変形１３８を含む他のグリッドワイヤよりも腐食によって早く消失する。このプロセスが、図１１、１２に示すグリッド部分で生じ、そこには、二次変形セグメント１４０に代わって空隙１４２が示されている。電池の自然な使用寿命期間中にはグリッドワイヤ１２０が成長するので、グリッドワイヤ１２０は空隙１４２により生成された空間内に成長することができる。
【００５７】
二次変形１４０の一つ又は複数の例が、グリッド材料の腐食挙動を操作することに利用可能であることが本明細書において説明される。特定の例を説明したが、腐食挙動を変化させる別の方法も本発明の全体的な範囲から逸脱することなしに利用されてもよい。それは、グリッド１０２のセグメント又は部分に電池内で異なる腐食挙動を示す別の合金や、別の化学組成やその変形物を利用して腐食挙動を変えることなどである。ただしこれに限定するものではない。
【００５８】
本明細書に記載の実施形態の様々な例が電池、特に再充電可能電池に使用され得る。そのために、本明細書に記載の電池は、これに限定するものではないが、上部と第１側部と第２側部と底部とを持つように説明された種類の打抜き正極電池グリッドを含み、その上部はラグを有する。更には複数のグリッドワイヤがフレーム内にパターンを形成して、使用寿命期間においてグリッドワイヤを選択的に腐食させてグリッド成長を最小化する手段を形成する。本明細書に記述する実施形態には他のタイプのグリッドの使用もまた許容される。
【００５９】
電池は任意の好適な目的に使用する又は備えることができる。一つ又は複数の具体的な例としては、自動車、オートバイ、バス、レクリエーション用車両、ボート、ゴルフカートなどの車両が含まれる。
【００６０】
図２０の分解図に示す電池１５０は、車両及び／又は様々な車両システムの始動や運転（例えば、始動、照明、点火システムなど）に必要な動力の少なくとも一部を提供するように構成されている。さらに、電池は車両を含まない種々の用途に利用することが可能であり、それらのすべての用途は本発明の範囲内にあることが意図されていることを理解されたい。
【００６１】
図２０に示す電池１５０は、任意の種類の二次電池（例えば、再充電可能電池）を含んでもよい。一つ又は複数の例示的実施形態によれば、電池１５０は鉛蓄電池である。鉛蓄電池の様々な実施形態は、密封型（例えばメンテナンスフリー型）か非密封型（例えば液式型）かのいずれかである。一つ又は複数の例示的実施形態によれば、鉛蓄電池１５０は非密封型の鉛蓄電池であり、定期的に電解液及び／又は水を加えて、電解液と水の片方又は両方を所望の量及び／又は濃度に維持することが必要である。実施形態の一つ又は複数の代替例によると、電池はＳＬＩ型であってよい。代替的に電池は吸収ガラスマット電池であってもよい。特定の例について図示して説明するが、本目的に対して好適な任意の二次電池が許容される。
【００６２】
鉛蓄電池１５０は、硫酸水溶液のような電解液を含む容器又は筐体１５２の分離された隔室に備えられた複数のセル要素を含んでいる。筐体１５２にはカバー１６６が備えられ、様々な実施形態では、カバーに、電解液をセルに追加し供用できるようするための端子ブッシュと注入チューブとが含まれる。注入チューブから電解液が漏れ出るような望ましくない状況を防止し、かつ電気化学反応において生成されるガスを逃がすために、電池の筐体又はカバーには１つ又は複数の注入口キャップ及び／又はベントキャップアセンブリも含まれていてもよい。
【００６３】
例示の目的で本明細書に示す図は、自動車への用途に関するものであり、８〜２０枚の極板のグループが６つのスタックすなわち正極と負極の極板セット１５４のそれぞれに使用されて、標準的な自動車用１２Ｖ電池を形成している。各極板ブロック１５４が一つ又は複数の正極板１０４と一つ又は複数の負極板を含み、そのそれぞれがラグ１１６を備えていてよい。セパレータ材料１５６（図３Ｂ参照）がそれぞれの正極板１０４と負極板との間に備えられる。複数の極板ブロック又はチャプタ又はセル１５４が鉛蓄電池１５０の容量に応じて直列に接続される。他の用途では、６〜３１枚の間の任意の数の極板がスタックに使用されてもよい。スタック又はチャプタ又は極板セット１５４の数もまた変化し得る。この仕様を読めば、任意の特定のスタックにおける極板の寸法と数（個別の極板の寸法と数を含む）と電池を構成するスタックの数とは、所望の最終利用目的によって大きく変化することが、当業者には明らかであろう。
【００６４】
一つ又は複数の正極端子と一つ又は複数の負極端子１６４が備えられてもよい。これらの端子１６４は典型的に、電池のデザインに依存してカバー１６６及び／又は筐体１５２から突き出た部分を含んでいる。端子はまた、酸の漏洩を防ぐための端子シールアセンブリを通して延びている。当分野で周知の上部、側部、又はコーナ部への構成を含め、様々な端子構成が可能であることは理解されるであろう。１つの極板セット内のラグ１１６をそれぞれの極板セットに電気的に連結する一つ又は複数のキャストオンストラップ１６２もまた備えられてよい。
【００６５】
図に示すように、電池１５０は正極板１０４（図２）と負極板１５８（図３Ａ）とを含む。各極板１０４は、電気化学的活物質を支える鉛又は鉛合金のグリッド１０２を含んでいる。図示した実施形態の例では、正極と負極の極板１０４はペースト型電極である。ペースト型電極はグリッド１０２を含み、本明細書で説明したようにこのグリッドは基板を構成し、その基板上に電気化学的な活物質すなわち“ペースト”１２６が備えられる。これまでに詳細に説明した正極グリッド１０２と負極グリッド１６８を含むグリッドは、正極と負極の活物質、すなわち電流を流す役目をするペースト１２６、の間の電気的接触を与える。
【００６６】
鉛蓄電池の極板１０４は従来、鉛合金のグリッド１０２などの導電性の支持体に活物質すなわちペーストを塗布して作製される。極板とグリッドはその製造方法によって分類することができる。例えば、電池極板製造の一方法では、先ず炉中で鉛を溶融し、次にその溶融鉛合金をストリップ鋳造機に供給する。ストリップ展伸工程において、一般的には鋳造又は鍛造された鉛のストリップが穿刺され、ストリップ面の上下に拡げられて、次に引き伸ばされてダイアモンド形状のグリッドが形成される。様々な実施形態において、巻き取り機にストリップが巻き取られて、鉛合金ストリップのコイルが保管されてその後の使用に備えられる。様々な実施形態において、ストリップは圧延されてもよい。電池の電池グリッドを形成するために、様々な実施形態において、ストリップがエキスパンダに供給されて、そこでコイルストリップの裁断、溝入れ、展伸を行なってグリッドが形成される。
【００６７】
本明細書中のグリッド１０２は、他の既知又は最新開発のプロセスを利用して製造されてもよい。例えば、上述したように、基板は鋳造工程（例えば、溶融合金を鋳型に注入することによる）、打抜き工程、又は連続圧延によって形成されてもよい。一つ又は複数の例示的実施形態において、電池グリッド１０２はグリッド打抜きを含む自動電池極板製造プロセスの一部として製造されてもよい。そのために、通常の鉛又は鉛合金電池グリッド材料が溶解されて連続鋳造され、グリッド材料の連続ストリップが形成される。このグリッド材料が圧延機に供給又は圧延機で成形されてよい。例えば、グリッド材料のストリップはコイルに巻き取られる。
【００６８】
グリッド材料は未加工のストリップであってもよい。連続ストリップが圧延されて、グリッド材料の厚さ又は結晶粒構造が調整される。一連の連続圧延機を用いてグリッドストリップの厚さを小さくする。そのストリップを次に、これに限るものではないが例えば段階的パンチ加工によって打抜いて、一連の相互に接続された電池グリッドを形成する。これはパターン１２２を形成するグリッドワイヤ１２０の網を取り囲む一つ又は複数のフレーム要素から成るフレーム１０６を有している。段階的パンチ加工において、グリッドに一連のパンチが行われてグリッド材料を除去し、グリッドワイヤとノードと開口をそこに含む、完全な電池グリッドが形成される。
【００６９】
より具体的には、この方法には、打抜き又はパンチによってストリップ材料からグリッド材料を形成するステップが含まれて、相互に接続された電池グリッド１０２のストリップを形成する。相互接続された電池グリッドのそれぞれには、相対向する上部と底部のフレーム要素１０８、１１４と、相対向する第１と第２の側部フレーム要素１１０、１１２とで縁取られたパターン１２２を形成するグリッド網が含まれる。グリッド網又はパターン１２２には、グリッド網の中に複数の開放空間を画定する、複数の離間したグリッドワイヤ要素がある。グリッド材料のパンチ又は打抜きの結果、ほぼ矩形又は正方形の断面をした金属グリッドワイヤ１２０とノード１３４がグリッド１０２内にできる。
【００７０】
パンチ加工又は打抜き加工の間、又はその後に、グリッドパターン１２２すなわちグリッド網は第１つまり一次の変形ステップにおいて変形が行われて、グリッドワイヤの断面角部１３６の形状の修正又は変更が行われる。より具体的には、グリッド１０２の製造時に、グリッドワイヤ１２０は再仕上げ又は再成形されてもよい。様々な実施形態において、グリッドの打抜き、鋳造、及び／又は連続圧延の後に、一つ又は複数のグリッドワイヤの少なくとも一部分に、変形、鈍化、斜角化又は丸め込みが行われる。グリッドワイヤの変形に好適な装置としては、ダイ、歯車駆動プレス、機械プレス、油圧プレス、及びそれに類似の装置があるが、これに限定されるものではない。一つ又は複数の例示的実施形態において、グリッドワイヤは、打抜きステーションで一次変形が行われてもよい。具体的には、電池グリッド１０２、又はストリップ状の電池グリッド、又はそのグリッドの連続ストリップが、ワーク内又は金型内で精密打抜き加工を施され、そこでは、グリッド材料が十分に高い応力又は外力によって材料表面に塑性流動を起こし、またあるいはグリッドフレーム要素を塑性変形させて、表面の結晶粒サイズを低減し、表面硬化させて金型形状に従って変形又は再成形をさせる。図５〜８に示すように、一次変形過程又はステップの結果、グリッド１０２が変形された断面の角部及び／又は端部１３６を持つ。
【００７１】
二次変形ステップもまたグリッド１０２又はグリッドワイヤに対して実行され、特にグリッドワイヤ１２０の選択されたセグメントに対して行われる。一例として、二次変形ステップは一次変形ステップに引き続いて行われてもよい。あるいは、二次変形ステップと一次変形ステップは同時に行われてもよい。一つ又は複数の例示的実施形態において、二次変形はグリッドを形成する一次の打抜きの後、打抜きを繰り返して形成されてもよい。つまり、例えば段階的なパンチング作業をしている間であって、その工程のパンチングステップがグリッドワイヤに二次変形を付与するためのプロセスとなっていてもよい。
【００７２】
二次変形のステップはグリッド１０２の目標とするセクション又は部位、特にはグリッドワイヤの一部をより大きく変形させて二次変形セグメント１４０を形成してもよい。説明した例では、正極電池グリッド板のグリッドワイヤは、グリッドワイヤ上の一つ又は複数の事前選択された位置に二次変形が与えられる。一つ又は複数の例において、第２のセグメント、すなわち二次変形セグメントはグリッドの成長を最小化するように選択的に配置される。
【００７３】
一つ又は複数の例示的実施形態において、本明細書に記述の特性を与えるための任意の好適な手法を用いて、グリッドが選択的に又は制御されて劣化するように、あるいは耐食性が選択された変化をするように、グリッド１０２の選択されたワイヤを二次変形の方法又はステップにおいて修正する。二次変形ステップを実行するために、任意の既知又はこれから開発されるプロセス又は複数のプロセスの組合せが使用されてもよい。二次変形ステップは以下でより詳細を述べるように、任意の好適な装置で行われてもよい。
【００７４】
耐食性の所望のレベルの達成、あるいは二次変形ステップの実行は、一例としては機械的手段で遂行される。従って、二次変形ステップはグリッドワイヤセグメントを物理的に修正することで生じさせることができる。例えば、適切な微細構造制御は、グリッドの製造プロセスの一部分として好適な金属加工技術を利用して選択されたワイヤを二次変形させることにより得ることができる。この技術としては、平坦金型への単純プレス加工、精密打抜き加工、打抜き加工、圧印加工、捩じり加工、プレス加工、型鍛造、ギヤ圧延、スキュー圧延、ロール鍛造、ヘッディング、などが含まれる。同じように、グリッドワイヤの切断も二次変形の一形態と成り得る。これには上限としてグリッドワイヤ全体の切断（例えば１００％変形）まで含まれる。従って一つ又は複数の例示的実施形態において、二次変形ステップは、圧印加工型、硬化金型パンチ（例えば平面）を含む精密ブランクプレス、硬化ブランク金型（例えば平面）、及びブランク金型と同じ形状／寸法のガイドプレートを用いて行うことができる。二次変形ステップにはツールによる加圧が含まれ、これによってグリッドワイヤのセグメントを変形するか、セグメントの微細構造を変化させる。グリッドワイヤを二次変形させるための加工量は、厚さの所望の低減割合から算出することができる。グリッドワイヤ又はグリッドワイヤセグメントには対抗する圧力が印加される場合もあるし、対抗圧力なしに単純にプレス加工される場合もある。このプロセスによってできる変形されたワイヤは、図１０に示すように平坦面となる。
【００７５】
物理的工程の一つ又は複数の特定の例示的実施形態において、ストリップ状のグリッド材料に金型でパンチ又は打抜きを行ってグリッド１０２が形成される。打抜きやパンチ工程によって第１の変形度すなわち一次変形１３８を受けた打抜きグリッドが、金型で二次変形ステップを受ける。ここではグリッドのセグメント１０２がプレスされて、金属部分が塑性変形をして第２の変形度又は耐食性となって、二次変形セグメント１４０が形成される。
【００７６】
実施形態の一つ又は複数の代替例においては、微細打抜き／圧印を利用して選択されたワイヤ１２０の変形を行うことができる。この場合、ポンチ及び／又は金型の表面は鋸歯状となっていて、（平坦面での変形プロセスに比べて）別の形態の二次変形を行い、例えばより加工度の高い二次変形１４０を行ってもよい。さらに、得られる変形されたワイヤは、図１３〜１４に示すように両側ともにグリッド面から外れるように修正されてもよい。スキュー圧延／ロール鍛造も利用されてよい。これらの工程では、選択されたワイヤが一対又は一組の形状の異なる溝付きローラを通過する間に、断面積を減少させ、グリッドワイヤセグメントの形状を変化させる。図１５にはこの二次変形工程によって形成された変形ワイヤの得られた形状の一つ又は複数の例が示されている。選択されたワイヤの二次変形ステップを完了させるために、加工度の高い塑性変形（ＳＰＤ）をさせることもあり得る。上記のように、単一の選択されたグリッドワイヤ１２０を変形するための他の物理的プロセスとしては、金属のねじり加工、ギヤ圧延、鋸歯状プレスなどがある。得られる二次変形セグメント１４０又は変形されたワイヤと形状の例が、図１０、１３〜１６に簡単に示されている。
【００７７】
前述の物理的な金属加工変形手法に加えて、二次変形ステップは、グリッドワイヤ１２０の穿孔によっても達成されて、耐食性の異なる領域を形成してもよい。一つ又は複数の例示的実施形態において、選択されたワイヤ上に一つ又は複数の穿孔領域を有するグリッド１０２を用いて選択されたワイヤの腐食速度を変えてもよい。穿孔を変化させて、選択されたセグメント又はグリッドワイヤ１２０が異なる密度又は穿孔量となるようにしてもよい。グリッドワイヤの穿孔は任意の既知又はこれから開発されるプロセスによって達成することができる。実施形態の一つ又は複数の代替例においては、穿孔は、選択されたグリッドワイヤ１２０に複数の小さい孔をパンチすることであってもよい。孔の直径とグリッドワイヤ１２０に沿う孔の密度を変えて、所望の腐食パターンを実現することができる。グリッドワイヤの穿孔は、グリッドワイヤに多数の孔をパンチする一つ又は複数の金型切断工程によって行ってもよい。穿孔について特に説明したが、その他の既知又はこれから開発される手段を用いて、グリッドワイヤから材料を取り除いて二次変形セグメントを形成してもよい。同じように、グリッドの一つ又は複数の戦略的位置においてグリッド材料が少なくなるようにしてグリッドを形成してもよい。
【００７８】
レーザのような熱処理を利用して、異なる耐食性又は二次変形１４０の領域を、グリッドワイヤ又はグリッドワイヤセグメント並びにそのようなセグメントのパターン内に適用又は生成してもよい。具体的には、レーザはグリッド１０２に熱効果を生成又は起こさせる。つまり、熱処理によってグリッド１０２の変形が発生し、これがグリッドワイヤセグメントの熱による修正となって、二次変形を形成する。一つ又は複数の例示的実施形態において、レーザは、例えば選択的レーザ溶融などのように、グリッドの表面層を溶かして再凝固させるように適用されてもよい。この手法においては、高出力レーザビーム（例えば、イッテルビウムファイバレーザ）が使用されて、選択されたグリッドワイヤの微細構造を変化させる。この処理の結果、耐食性が増加又は減少し、グリッドワイヤの再結晶の修正（例えば増加又は減少）がもたらされる。本明細書では様々な実施例を具体的に説明したが、グリッドワイヤに熱処理を与える他の方法、及び耐食性の変化した領域又は二次変形１４０を与える他の方法としては、粒子衝撃、それに限らないがウォータジェットなどのコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）工作、真空成形又は負圧・高圧空気、アーク、スパッタポンプなどがある。ただしこれに限定されるものではない。
【００７９】
上記によれば、二次変形が電池グリッドと特にグリッドワイヤに形状の違いを与える。実施形態の代替例においては、二次変形は厚さの違い、密度の違い、熱処理の違い、穿孔、などを与える。
【００８０】
前述の二次変形プロセスに加えて、二次変形ステップのタイミングを変えて、所望の微細構造変化又は耐食性の度合いを達成してもよい。グリッド１０２の選択されたワイヤ１２０の二次変形ステップは、ペースト製造ラインにおいてペースト１０４を塗る前の任意の時に、又はグリッドのパンチと同時に、及び／又はパンチ製造ラインでグリッドにパンチした後に例えば連続的に完了させることができる。従って一つ又は複数の例示的実施形態において、グリッド材料の“新鮮な”ストリップを使用することができる。それに代わる例としては、二次変形ステップが工程の後の方で“エージングされた”（しかも場合によっては硬化された）グリッド材料のストリップ上に行われてもよい。例えば、製造プロセスのペーストライン上で、そのラインに付加された二次変形を行うための機械などによって、グリッド１０２に二次変形ステップが行われてもよい。一つ又は複数の例示的実施形態において、選択された又は所望の程度の微細構造変化に適応するために、グリッド材料が選択的にエージングされるか又は二次変形ステップがグリッド成形プロセスの中で遅れて行われる。実施形態の更なる例において、最初の打抜きの後の反復打抜きにおいて、二次変形が行われる。
【００８１】
一次と二次変形ステップの後に、活物質又はペースト１２６が塗布又はその他の方法（例えば、通常のペースタによる貼り付け）でグリッド１０２上に供給される。二次変形１４０を含む選択されたワイヤのあるグリッド１０２は、連続的にペーストを貼り付けることができる。様々な実施形態において、一つ又は複数のペースト材料又はペースト紙（図示せず）が、活物質の片面又は両面に供給されてもよい。様々な実施形態において、ペースト用材料又はペースト紙が連続プロセスにより供給されてもよい。
【００８２】
グリッド１０２と活物質とペースト材料又はペースト紙が、ストリップを極板１０４に切断する分割機に供給されてもよい。従って、各グリッド１０２は切断されて複数の電池グリッドが形成される。ストリップから切断された極板１０４は、ペーストの平坦でない部分を平滑化するために平坦化されるか、別の方法で修正されてもよい。様々な実施形態において、極板１０４は、フラッシュ乾燥のために（例えば、コンベヤに載せられて）炉を通り抜ける。その後、使用するまで積み重ねられてもよい。従来、フラッシュ乾燥は開放式のガスフレーム又は炉を利用して行なわれ、極板１０４は、例えば、約２６０℃（約５００°Ｆ）の通常の送風乾燥炉で１０〜１５秒の乾燥が行なわれる。乾燥後、電池極板１０４は、当業者には周知の化学処理を受ける。ペーストを塗布した極板１０４は、次に一般的に高温高湿下で長時間硬化させて、遊離した鉛の酸化を進め、それ以外に極板１０４の結晶構造が調整される。
【００８３】
硬化の後、極板１０４は電池に組み立てられる。それぞれの電池極板１０４がグループ分けされて、複数のグリッド又は打抜きグリッド板が集められ、セパレータ材料１５６（負極１５８に関連してセパレータ材料１５６を示す、例えば図３Ａ〜３Ｂを参照）で包まれるか、差し込まれるか、他の方法で分離されるかして、全体で極板の組１５４が出来上がる。正極の電池グリッド板と負極電池グリッド板とが交互に配置され、その間にセパレータが挟まれてスタックを形成する。スタックは電池筐体内に収められる。例えば、普通の電池の設計では、電池１５０の中の１枚置きの極板（例えば、各負極板１５８）が袋状の電池セパレータ１５６の中に挿入される。袋は、電池極板セット１５４の中で、袋の中の極板と隣接する極板とのセパレータとして作用する。極板の組１５４は容器１５２の中で組み立てられて、電池１５０が構成される。正極の電池グリッド板と負極電池グリッド板とが交互に配置され、その間にセパレータが挟まれてスタックを形成する。スタックは電池筐体内に収められる。
【００８４】
組立時に、電極板１０４の正極ラグ１１６が一緒に連結され、また電極板１５８の負極ラグ１６０（図３Ａ）が一緒に連結される。これは、一般的に、組み立てられた電池のスタック１５４を持ち上げて、逆さにし、モールド中に準備された溶融鉛の中にラグを浸すことにより形成される、キャストオンストラップ１６２を用いて達成される。電流が電池全体を流れるようにするために、複数のスタックのキャストオンストラップ１６２が結合されるか連結される。さらに、カバー１６６又はケース１５２を貫通する端子電極１６４が設けられて、自動車の電気システム、あるいは電池の電力を必要とする、あるいは使用しようとする他のシステムとの電気接続が可能となる。
【００８５】
カバー１６６を含む電池筐体１５２が電池セルを収納するように提供される。一つ又は複数の例示的実施形態において、電池カバーにある注液口を通して電池筐体を電解液で満たすために、電池筐体１５２は、酸性の電解液中に浸漬される。電池筐体に電解液を満たした後、電池１５０は電解液から取出される。残留した電解液の被膜や埃やその他の塵が洗浄除去されて、電池を出荷に備える。電池筐体の外表面を洗浄する前に、注液口に栓をして、電池筐体内に洗浄液が入らないようにする。
【００８６】
最初の洗浄に続いて、電池１５０に通電して、硫酸鉛又は塩基性の硫酸鉛を二酸化鉛（正極）又は鉛（負極）に変換するための電気化学的処理が行なわれる。このプロセスを“化成”プロセスと呼ぶ。
【００８７】
電極を用意し、電池内に配置した後、電池１５０を充電する。充電により、正極の活物質が硫酸鉛／酸化鉛から二酸化鉛に変換される。
実施例
【００８８】
以下の実施例は、本発明を遂行する一つ又は複数の例示的実施形態の実例であり、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。
実施例１
【００８９】
次に、二次変形又は耐食性の程度とその効果を説明する実施例を述べる。
【００９０】
鍛造された鉛で形成された、裸の（被覆されていない）打抜き電池グリッドを準備する。その打抜き電気グリッド上に５０％の二次変形されたグリッドワイヤが与えられる。すなわち、グリッドワイヤの変形は、元の打抜き形状から５０％だけ変化するものである。変形はプレスによって行われ、グリッドワイヤセグメントの形状と厚さが修正される。５０％の二次変形は、結果として得られる第１の加速された腐食速度又は耐食性に対応する。腐食速度は二次変形を受けていないグリッドワイヤに対して加速されていることに注意されたい。３５％の二次変形も与えられ、同一の全体プロセスに従って達成される。３５％の二次変形は結果として得られる第２の耐食性、すなわち加速された腐食速度に対応し、これは二次変形を受けていないグリッドワイヤの腐食速度よりは大きいが、５０％の二次変形で加速された腐食速度よりは小さい。
【００９１】
試験と結果
電池グリッドの予備的な腐食テストを行った。選択されたグリッドワイヤを完全に除去した第１のグリッドを対照グリッドと比較した。対照グリッドは、同一プロセスで形成された第１のグリッドと同じグリッドパターンを持っている。ただしすべてのグリッドワイヤは無傷のままである。第１のグリッドと対照グリッドを、グリッド材料を腐食させる同一条件に置いた。約５０％の二次変形を含む第２のグリッドもまた対照グリッドと同一の試験で同一条件に置いた。約３５％の二次変形を含む第３のグリッドもまた対照グリッドと同一の試験で同一条件に置いた。鍛造による電池グリッドは、７５℃で試験した。電解液又は酸の比重は１．２８０であった。Ｈｇ／Ｈｇ２ＳＯ４参照電極に対して、１．３５Ｖの電位を印加した。
【００９２】
変形割合は少なくとも２つの方法で算出できる。グリッドを直線的に（まっすぐに）圧縮する場合、これは実質的にはグリッドセグメントの厚さを単純に減少させるだけであるが、変形割合は次式を使って計算できる。
変形％＝１００×（初期厚さ−最終厚さ）／初期厚さ    式１
グリッドの真のひずみもまた変形又は耐食性を表すために利用される。この場合変形を表すのに対数形が使用されることがあり、例えば次のようになる。
ｌｎ（初期／最終）    式２
【００９３】
表１はグリッドの変形度合い又は耐食性を変化させた場合の裸のグリッドの経時的変化の結果を示す。変形割合は上の式１を用いて計算した。
【表１】
2019186231.tif 000003
【００９４】
この試験の過程において、選択されたワイヤを完全に除去したグリッドは、もともと全てのグリッドワイヤがパターンとなって含まれている対照グリッドに比べて、腐食速度が上がることが観察された。約５０％の二次変形を行ったワイヤの腐食速度は、変形をしていないグリッドワイヤに比べて腐食速度が約２倍になることが分かった。
【００９５】
同一期間で比べると、グリッドワイヤに３５％の二次変形したものは、５０％の二次変形したものよりも、グリッドワイヤの腐食量が小さい結果となった。この相関関係の一例を表１に示す。表１からわかるように、腐食量又は腐食速度の加速が、ゼロ（０）（すなわち腐食速度の加速なし）から、グリッドが完全に切除される１００％の値まで取り得る最大変形までの間で変わるように、二次変形パーセントを変化させることもできる。
【００９６】
こうして、前にグリッドの打抜きにより得られるものとして説明した、すなわちグリッド断面の変形が最小である一次変形は非常に小さく、具体的には表１に示す尺度では効果がほとんど見られない領域である。二次変形したものは、二次変形のないグリッドに比べるとグリッド腐食が増大する。ゼロ（０）より大きい二次変形は、腐食に対する効果が出るように、具体的にはグリッドワイヤの特定のセグメントの腐食を加速するように設計される。二次変形量は、ゼロより大きく、所望の腐食速度を与える度合い又はパーセンテージまで変化させ得る。
実施例２
【００９７】
次の実施例は、グリッドの厚さと変形パーセント又は耐食性との間の関係の仮説を説明する。変形パーセントと耐食性の大きさはグリッドの元の厚さに依存する。
【００９８】
一実施例において、元のグリッドワイヤ厚さが０．０５０インチ（約１．２７ｍｍ）のグリッドを、グリッドワイヤを５０％変形させて、グリッドワイヤの最終厚さを０．０２５インチ（約０．６４ｍｍ）にする。元のグリッドワイヤ厚さが０．０７５インチ（約１．９１ｍｍ）のグリッドを、グリッドワイヤを５０％変形させて、グリッドワイヤの最終厚さを０．０３８インチ（約０．９７ｍｍ）にする。同じ様に、元のグリッドワイヤ厚さが０．０５０インチ（約１．２７ｍｍ）のグリッドを、グリッドワイヤを３０％変形させて、グリッドワイヤの最終厚さを０．０３５インチ（約０．８９ｍｍ）にする。あるいはグリッドワイヤを８０％変形させて、グリッドワイヤの最終厚さを０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）にする。元のグリッドワイヤ厚さが０．０７５インチ（約１．９１ｍｍ）のグリッドを、グリッドワイヤを３０％変形させて、グリッドワイヤの最終厚さを０．０５２インチ（約１．３２ｍｍ）にする。あるいはグリッドワイヤを８０％変形させて、グリッドワイヤの最終厚さを０．０１５インチ（約０．３８ｍｍ）にする。
実施例３
【００９９】
実施形態の一実施例において、一つ又は複数の電池グリッド板がｘ個の隙間を持っている。各隙間は連続する長さのグリッドワイヤで囲まれている。この実施例においては、電池筐体内で正極グリッド板が予想される成長をした後は、隙間の数はｘより小さい。
【０１００】
本明細書の説明からわかるように、グリッド１０２の様々な要素と関連するプロセスとは独立に制御されて所望のグリッド特性を実現する。これらの各特性が、これに限らないが腐食速度を含むグリッド１０２の特性に影響する。グリッド材料ストリップの初期厚さは他の特徴や態様には依存せず、グリッドワイヤの腐食に影響し得る。グリッドワイヤの変形度合いもまた独立しており、これはグリッドワイヤの腐食特性を与える。ただし腐食特性は元のグリッドストリップ厚さにも関係する。一次変形１３８の形状及び二次変形１４０の形状もまた独立して制御可能であり、グリッド１０２に明確な特性を与える。グリッド１０２の形成方法とグリッドの変形は、グリッド特性に影響を与えうる、独立して制御されるグリッドの要素である。
【０１０１】
二次変形、又は耐食性が異なるか変化した領域から得られる結果の一つは、制御できないグリッド成長による電池故障の発生を最小化することである。その結果、本明細書で記述した二次変形の特徴と方法が、電池の使用寿命を延ばすことに役立つ。
【０１０２】
より具体的には、二次変形を受けた選択されたワイヤは、変形されていないか又はグリッド上で少ししか変形されていないワイヤに比べて電池の使用期間中に著しく早く腐食する。変形が多ければ多いほど選択されたワイヤの腐食が早くなる。この二次変形ワイヤセグメントが消失することで自由空間が生成され、これが変形されていないワイヤの腐食により生じるグリッドの成長を吸収するか、又は変形されていないワイヤの腐食起因の応力を解放するか、又はその両方が可能となる。グリッド内の戦略的位置又は選択された位置に二次変形を与えることで、使用寿命中に所定の位置にグリッド成長に対する開口が生成されて、グリッドの内部応力を戦略的に解放するようにできる。その結果、グリッド成長に係る特定のタイプの故障モードが減少ないしは排除されて、グリッド寿命及び／又は電池寿命が長くなる。これにより、交換費用を伴う突然の故障を減少させることでコストの大幅な低減にもなる。
【０１０３】
このほかの様々な利点が本明細書に記載の実施形態の一つ又は複数の実施例により与えられる。従来の電池グリッドに対する理解と開発と使用法とは逆に、本明細書に開示して記載した電池は、電池グリッドの腐食を戦略的に利用して電池グリッドの応力を解放し、それによってグリッド成長に関わる問題を回避ないしは減少させる電池グリッドが含まれる。グリッドは一つ又は複数の慎重に選択された、腐食速度の高いグリッドワイヤセグメントを備え、これがグリッドにおけるグリッド成長を低減及び／又は減速する。例えば二次変形は、電池の使用寿命期間中に亘って、応力の方向を変えて（例えば腐食により生じる）グリッド成長の方向を変化させるか又はグリッド成長の方向を制御する。選択されたワイヤへの二次変形量は制御できる。二次変形は、使用時の電池の機械的な成長と腐食特性を制御するように設計される。また、使用寿命期間中にグリッドの応力を解放する目的で、グリッドの戦略的位置に開口を持つグリッドを経済的かつ効率的に製造することは不可能であり、従来のグリッド製造は一般的に、電池グリッドへの損傷なしに適切に製造作業を完了するためには無傷のグリッド構造を必要とする。
【０１０４】
二次変形とそれに対応する方法の別の利点は、鉛の少ない材料でグリッドを形成できることである。それによって、電池の全体コストを低減し、電池の全重量を減少させ、かつ場合によっては電池の寸法を小さくすることができる。更には、二次変形セグメントは任意のロールパンチ法に依るグリッドに使用することが可能である。更に、二次変形ステップと、グリッドに二次変形を行う装置は、生産ラインに簡単に設置される。
【０１０５】
本明細書において使用されている、“ほぼ”、“約”、“実質的に”、及びこれに類似の用語は、本開示の主題に関わる当業者による一般的かつ許容された用法に調和する、広範な意味を有することが意図される。本開示を精査する当業者であれば、これらの用語は、記述されかつ特許請求されるある特徴を、与えられた正確な数値の範囲に制限することなしに記述可能とすることが意図されていることを理解できるであろう。従って、これらの用語は、記述されかつ特許請求される主題に関する僅かなあるいは重大でない修正又は変更が、添付の特許請求の範囲に述べる本発明の範囲内であるとみなされることを示すものと解釈されるべきである。
【０１０６】
本説明における相対位置に関する参照（例えば、“上”と“下”）は、種々の要素を図中における配置として識別するために用いられているに過ぎないことに留意されたい。特定の部品の方向は、それの実際の適用に大きく依存していることが認識されるべきである。
【０１０７】
本開示において、”連結された”という用語は、２つの部材を直接的又は間接的に互いに結合することを意味している。そのような結合は、本質的に静的であっても、本質的に動的であってもよい。そのような結合は、２つの部材又は２つの部材と任意の追加的な中間部材が相互に１つの結合体として形成されるか、又は２つの部材又は２つの部材と任意の追加的な中間部材が相互に接続されることによって実現される。そのような結合は、本質的に永続的なものであってもよいし、本質的に取り外し可能又は解放可能であってもよい。
【０１０８】
種々の例示的実施形態に示したシステムの構成及び配置、方法、装置は、説明のためだけであることに留意することも重要である。本開示においては本発明の僅か数例の実施形態を詳細に記述したに過ぎないが、この開示を精査する当業者であれば、ここに開示した主題の新規性のある教示及び利点から著しく乖離することなしに、多くの修正（例えば、サイズ、寸法、構造、形状及び種々の要素の割合、パラメータ値、取付け方法、材料の使用方法、色、方向などの変更）が可能であることは容易に理解できるであろう。例えば、一体的に形成されているように示されている要素が複数の部品で構成されてもよいし、複数の部品として示されている要素が一体的に形成されていてもよいし、インタフェースの操作が逆転もしくは違うものに変更されてもよいし、構造及び／又は部材の長さ又は幅、あるいはシステムのコネクタ又はその他の要素が変更されてもよいし、又は要素間に与えられる調節位置の性質又は数が（例えば、係合するスロットの数や、係合するスロットの寸法や、係合の種類などの変更により）変更されてもよい。任意の工程あるいは方法のステップの順序もしくは順番が、別の実施形態で変更あるいは再配列されてもよい。本発明の精神と範囲から外れることなしに、種々の実施形態の設計、動作条件及び配置に関して、その他の代替、修正、変更、省略を行うことが可能である。
【０１０９】
本発明は上記で概略した実施形態の実施例との関連で説明したが、既知であるか、現時点で予知されるか又は予知可能であるかに拘わらず、種々の代替、修正、変更、改善、及び／又は実質的な等価物が当業者には明らかとなるであろう。従って、本発明の実施形態の実施例は、前述したように説明のためのものであって、制限することを意図していない。本発明の精神と範囲から逸脱することなしに、様々な変更がなされてもよい。従って、本発明は、全ての既知又はこれまでに開発された代替物、修正物、変更物、改良物及び／又は実質的等価物を含むことを意図している。
付記１
第１の耐食性を持つ第１のセグメントと、
前記第１の耐食性よりも小さい第２の耐食性を持つ第２のセグメントとを有するグリッドワイヤを備える電池グリッドであって、
前記第２のセグメントは前記第１のセグメントの腐食速度よりも大きい速度で腐食し、
前記第２のセグメントは二次的な変形によって形成されている、電池グリッド。
付記２
前記グリッドワイヤは、第１のセグメントのパターンを形成する、複数のグリッドワイヤの１つである、付記１に記載の電池グリッド。
付記３
前記パターンの中の予め選択された位置に第２のセグメントがある、付記２に記載の電池グリッド。
付記４
前記第２のセグメントには異なる度合いの耐食性がある、付記３に記載の電池グリッド。
付記５
上部、第１側部、第２側部、及び底部を有するフレームを更に含み、前記上部はラグを有する、付記２に記載の電池グリッド。
付記６
前記ワイヤのパターンは、１つの放射点から発している、付記２に記載の電池グリッド。
付記７
前記放射点は前記フレームの境界の外にある、付記６に記載の電池グリッド。
付記８
前記二次変形は形状の違いを与える、付記１に記載の電池グリッド。
付記９
前記二次変形は厚さの違いを与える、付記１に記載の電池グリッド。
付記１０
前記二次変形は密度の違いを与える、付記１に記載の電池グリッド。
付記１１
前記二次変形は熱処理の違いを与える、付記１に記載の電池グリッド。
付記１２
前記二次変形は穿孔を与える、付記１に記載の電池グリッド。
付記１３
前記二次変形は、前記グリッドワイヤ中の微細構造が前記第１のセグメントとは異なる、付記１に記載の電池グリッド。
付記１４
前記二次変形は、前記グリッドワイヤの１つの側にある、付記１に記載の電池グリッド。
付記１５
前記二次変形は、前記グリッドワイヤの２つ以上の側にある、付記１に記載の電池グリッド。
付記１６
前記第２のセグメントは、使用寿命の期間内に前記電池グリッドの内部応力を動的に解放するように選択的に配置される、付記１に記載の電池グリッド。
付記１７
付記１に記載の電池グリッドを備える電池。
付記１８
パターン状のグリッドワイヤから成る電池グリッドであって、前記パターンは
第１の耐食性を示す第１の微細構造を有する複数の第１のセグメントと、
第２の耐食性を示す第２の微細構造を有する第２のセグメントと、
を有する、電池グリッド。
付記１９
前記第１の微細構造は第１の結晶構造で形成され、各結晶内の金属原子は結晶格子系に整然と配列されている、付記１８に記載の電池グリッド。
付記２０
前記第２の微細構造は、結晶粒構造の変化、第１の結晶構造の再結晶、材料強度の変化、及びそれらの組合せから成る群から選択される第２の結晶構造である、付記１９に記載の電池グリッド。
付記２１
上部と第１側部と第２側部と底部とを有するフレームを持った、打抜きの正極電池グリッドを備える鉛蓄電池であって、
前記上部はラグを有し、さらに、
複数のグリッドワイヤが前記フレーム内に第１の耐食性を有するパターン状の第１のセグメントと、前記パターンの事前選択位置に第２の耐食性を有する第２のセグメントとを形成し、
前記第２のセグメントは前記第１のセグメントの腐食速度よりも大きい速度で腐食するようになっており、
前記第２のセグメントは二次変形によって形成されている、鉛蓄電池。
付記２２
前記正極電池グリッドは平板である、付記２１に記載の電池。
付記２３
前記二次変形は、前記グリッドを形成する第１の打抜きの後に打抜きを反復して形成される、付記２１に記載の電池。
付記２４
前記グリッドワイヤは、１つの放射点から発するパターンを形成する、付記２１に記載の電池。
付記２５
前記第２のセグメントは、グリッドの成長を最小化するように、選択的に配置される、付記２１に記載の電池。
付記２６
前記第２のセグメントは、使用寿命の期間内に、前記電池グリッドの内部応力を動的に解放するように、選択的に配置される、付記２５に記載の電池。
付記２７
前記電池はＳＬＩ型である、付記２１に記載の電池。
付記２８
前記電池は吸収ガラスマット電池である、付記２１に記載の電池。
付記２９
パターン状のグリッドワイヤを有する正極電池グリッドを備える電池であって、
前記パターンは第１のセグメントと第２のセグメントのグリッドワイヤを含み、
前記第２のセグメントは二次変形により形成されて前記パターン内に選択的に配置され、かつ前記グリッドの残りの部分に比べて壊れやすくなっている、電池。
付記３０
前記第２のセグメントは、前記電池内の環境条件に置かれた場合に壊れやすい、付記２９に記載の電池。
付記３１
前記環境条件には、前記電池グリッドの腐食性が含まれる、付記２９に記載の電池。
付記３２
前記環境条件は、電池筐体内の前記電池グリッドの成長に起因する内部応力を含む、付記２９に記載の電池。
付記３３
前記第２のセグメントは、より小さな耐食性により、前記グリッドの残りの部分に比べて壊れやすい、付記２９に記載の電池。
付記３４
前記第２のセグメントは、物理的性質の違いにより、前記グリッドの残りの部分に比べて壊れやすい、付記２９に記載の電池。
付記３５
前記第１のセグメントと前記第２のセグメントは、耐食性の違いをもたらすように、物理的性質の違いを有する、付記３４に記載の電池。
付記３６
前記物理的性質の違いは微細構造の違いである、付記３５に記載の電池。
付記３７
前記物理的性質の違いは厚さの違いである、付記３５に記載の電池。
付記３８
前記物理的性質の違いは形状の違いである、付記３５に記載の電池。
付記３９
前記物理的性質の違いは密度の違いである、付記３５に記載の電池。
付記４０
前記物理的性質の違いは熱処理の違いである、付記３５に記載の電池。
付記４１
前記電池グリッドは、上部と第１側部と第２側部と底部とを有するフレームを備え、前記上部はラグを有し、前記グリッドワイヤは１つの放射点から発するパターンを形成している、付記２９に記載の電池。
付記４２
上部と第１側部と第２側部と底部とを有するフレームを持った、打抜きの正極電池グリッドを備える鉛蓄電池であって、
前記上部はラグを有し、さらに、
複数のグリッドワイヤが、前記フレーム内にパターンと、その使用寿命の間グリッドの成長を最小化するために前記グリッドワイヤを選択的に腐食させる手段とを形成する、鉛蓄電池。
付記４３
上部と第１側部と第２側部と底部とを有するフレームをそれぞれに持った、複数の打抜き正極電池グリッドを備える鉛蓄電池であって、
前記上部はラグを有し、さらに、
複数のグリッドワイヤは各フレーム内で相互に接続されてその間に隙間を形成し、
正極電池グリッド板は負極電池グリッド板と交互に配置されてその間にセパレータを挟んでスタックを形成し、
前記スタックは電池筐体内に納まり、
前記正極電池グリッド板のグリッドワイヤは、前記グリッドワイヤ上の一つ又は複数の事前選択位置に付与された二次変形を有する、鉛蓄電池。
付記４４
前記一つ又は複数の事前選択位置にある二次変形は壊れやすくなっており、前記筐体内での前記正極電池グリッド板の予想される成長に起因する応力を解放するように配置されている、付記４３に記載の鉛蓄電池。
付記４５
電池グリッド板の各々にはｘ個の隙間があり、前記隙間の各々はグリッドワイヤの連続する長さで囲まれ、前記正極グリッド板が筐体内で予想される成長をした後には隙間の数はｘ個より少ない、付記４３に記載の鉛蓄電池。
付記４６
前記グリッドワイヤは、腐食を受けた場合、前記グリッドワイヤの他の部分よりも先に前記二次変形の位置で壊れやすくなっている、付記４３に記載の鉛蓄電池。
付記４７
前記一つ又は複数の事前選択位置は、前記グリッドワイヤの他の部分よりも腐食を受けやすい、付記４３に記載の鉛蓄電池。
付記４８
上部と第１側部と第２側部と底部とを有するフレームをそれぞれに持った、複数の打抜き正極電池グリッドを備える鉛蓄電池であって、
前記上部はラグを有し、さらに、
複数のグリッドワイヤは各フレーム内で相互に接続されてその間に隙間を形成し、
正極電池グリッド板は負極電池グリッド板と交互に配置されてその間にセパレータを挟んでスタックを形成し、
前記スタックは電池筐体内に納まり、
前記正極電池グリッド板の前記グリッドワイヤは、前記グリッドワイヤ内の事前選択位置に、より腐食を受けやすい異なる微細構造を形成された、鉛蓄電池。
付記４９
前記事前選択位置にある二次変形は壊れやすく、前記筐体内での前記正極電池グリッド板の予想される成長に起因する応力を解放するように配置されている、付記４８に記載の鉛蓄電池。
付記５０
電池グリッド板の各々にはｘ個の隙間があり、前記隙間の各々はグリッドワイヤの連続する長さで囲まれ、前記正極グリッド板が筐体内で予想される成長をした後には隙間の数はｘ個より少ない、付記４８に記載の鉛蓄電池。
付記５１
パターン状のグリッドワイヤを備える電池グリッドであって、
前記グリッドワイヤは
一次変形により形成された第１のセグメントと、
一次変形と二次変形とで形成された第２のセグメントと、
を含み、
前記第２のセグメントは前記第１のセグメントよりも高速で腐食する、電池グリッド。
付記５２
前記グリッドワイヤは複数の第１のセグメントを含む、付記５１に記載の電池グリッド。
付記５３
前記グリッドワイヤは複数の第２のセグメントを含む、付記５１に記載の電池グリッド。
付記５４
前記第２のセグメントは、前記パターンの中の事前選択位置に提供される、付記５１に記載の電池グリッド。
付記５５
前記二次変形は、前記一次変形とは異なるセグメント形状を与える、付記５１に記載の電池グリッド。
付記５６
前記二次変形は、前記一次変形とは異なるセグメント厚さを与える、付記５１に記載の電池グリッド。
付記５７
前記二次変形は、前記一次変形とは異なるセグメント密度を与える、付記５１に記載の電池グリッド。
付記５８
前記二次変形は、前記一次変形とは異なるセグメントの熱処理を与える、付記５１に記載の電池グリッド。
付記５９
電池グリッドを形成する方法であって、
パターン状のグリッドワイヤを有する電池グリッドを形成することと、
前記パターン状グリッドワイヤ内のグリッドワイヤの断面角部を修正することと、
グリッドワイヤセグメントが前記パターン内の他のグリッドワイヤセグメントとは異なる耐食性を有し、１つのグリッドワイヤセグメントが前記パターン状グリッドワイヤの他のグリッドワイヤセグメントの腐食速度よりも大きい速度で腐食するように、前記パターン状グリッドワイヤ内の前記グリッドワイヤセグメントを修正することと、
を含む、方法。
付記６０
形成するステップが、打抜き電池グリッドを形成するためのグリッド材料の打抜きを含む、付記５９に記載の方法。
付記６１
段階的なパンチング操作を更に含む、付記５９に記載の方法。
付記６２
前記グリッドワイヤの断面角部を修正するステップと前記グリッドワイヤセグメントを修正するステップとは圧印加工型で行われる、付記５９に記載の方法。
付記６３
前記グリッドワイヤの断面を修正するステップと前記グリッドワイヤセグメントを修正するステップは同時に行われる、付記５９に記載の方法。
付記６４
前記電池グリッドを形成する前に前記グリッド材料の厚さを低減する複数のローラにグリッド材料を供給することを更に含む、付記５９に記載の方法。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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