(57)【要約】【課題】上下運動するダイス刃を用いたエキスパンド網目の製造方法において、網目の展開幅ばらつきを抑制することによって寸法精度の高い集電体を得ること、さらに結節部での腐食を抑制することによって、安定した蓄電池寿命特性を提供できる電池用集電体を得ること。【解決手段】複数のダイス型が配列されてなるダイス刃を用いてシート材に行うプレス加工と、その後シート材を長尺方向へ所定ピッチ移動させる送り動作とを繰返して行うことによってスリットを千鳥状に形成するとともに展開してストランドとこの結節部で構成される網目を形成するエキスパンド網目の製造方法において、ダイス型は切断刃とこれに隣接した設けた整形刃で構成され、切断刃でシート材をプレス加工してスリットを形成するとともにこのスリット部を展開してストランドを形成し、シート材を所定ピッチ移動させ、ストランドに整形刃を圧接してストランドを所定形状に整形する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のダイス型が配列されてなるダイス刃を用いてシート材に行うプレス加工と、その後前記シート材を長尺方向へ所定ピッチ移動させる送り動作とを繰返して行うことによってスリットを千鳥状に形成するとともに展開してストランドと結節部で構成される網目を形成するエキスパンド網目の製造方法であって、
前記ダイス型の少なくとも一つは切断刃とこれに隣接して設けた整形刃を有し、前記切断刃で前記シート材をプレス加工して前記スリットを形成するとともにこのスリット部を展開してストランドを形成し、
前記シート材を前記所定ピッチ移動させ、
前記ストランドに前記整形刃を圧接してストランドを所定形状に整形することを特徴とする電池集電体用エキスパンド網目の製造方法。
【請求項２】
請求項１のシート材を鉛もしくは鉛合金で構成し、請求項１によるエキスパンド網目を鉛蓄電池用集電体として用いることを特徴とする電池集電体用エキスパンド網目の製造方法。
【請求項３】
前記ダイス刃の前記所定ピッチ移動時の移動方向に対するシート出材側に近接した前記切断刃に隣接して前記整形刃を設けることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電池集電体用エキスパンド網目の製造方法。
【請求項４】
前記シート材としてＣａを０．０３質量％〜０．０９質量％、Ｓｎを１．２質量％から２．０質量％含むＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金を用いることを特徴とする請求項２もしくは３に記載の電池集電体用エキスパンド網目の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシート材から得るエキスパンド網目であって、特に鉛蓄電池等の電池の集電体に好適なエキスパンド網目の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一部の電池の集電体としてシート材をエキスパンド加工して得たエキスパンド網目が用いられている。特に鉛蓄電池では鋳造法に比較して高速で生産性良く製造できるためにこのエキスパンド網目を集電体に用いることが広く行われている。
【０００３】
一般的にエキスパンド網目の製造法として、レシプロ運動するダイス型を用いてシート材にスリットを千鳥状に形成し、このスリット部を展開することによって網目を形成する方法が知られている。ここでのダイス型は特開昭５３−７９７６０号公報の第２図に示されているように、概Ｖ字型の先端を有したダイス型の複数で構成され、同公報第２図および同公報第８図に示されたカッターと組合わされる。スリットを千鳥状に形成するために、図１（ａ）に示したように、列状に配置されたダイス型１１は図１（ｂ）に示したように、そのダイス型面１１ａが階段状になるよう配列されている。一方、ダイス型１１と組合わされるカッター（図示せず）の刃面もこれに対応して階段状に形成されている。
【０００４】
このダイス型１１をカッターに対して上下方向に往復運動を行うとともに、ダイス型１１とカッター間にシート材を所定ピッチで間欠的に送り込むことによって、シ−ト材の幅方向外側から内側に向って前記した階段状の段差幅に相当する幅で切り込みを入れ網目を形成する。
【０００５】
従来、このエキスパンド網目を構成する任意の一つの網目は一つのダイス型で形成することが常識とされていた。しかしながら、シート材によってはエキスパンド加工した後に、スプリングバックにより網目部に収縮が発生し、網目部の幅寸法が短くなる。したがって、所望とする網目部の幅寸法を得るためにはシート材毎に収縮寸法を考慮する必要があった。
【０００６】
一方、鉛蓄電池用の集電体にエキスパンド網目を用いる場合、シート材として圧延鉛合金シートを用いる。この圧延鉛合金シートは鋳造スラブを圧延して得る。圧延後の放置によって、時効硬化が進行してシートの引張り強度や伸び率といった特性が変化する。また、圧延鉛合金シートは製造されてからエキスパンド加工するまで保管される。エキスパンド加工時のシート物性を一定に保つため、この保管期間を一定とすることが望ましい。しかしながら、通常の生産活動において保管期間を一定とすることは極めて困難であり、エキスパンド加工時のシート物性はある範囲内でばらつき、スプリングバック量がばらつく要因となっていた。
【０００７】
また、シート素材としての鉛合金成分の変化によってもシート物性は変化する。鉛蓄電池用集電体用としてシート素材にＣａを含んだＰｂ−Ｃａ合金あるいはＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金等のＰｂ−Ｃａ系合金が用いられる。通常の製造工程において、これら鉛合金中のＣａ濃度およびＳｎ濃度はある所定範囲内で管理されるものの、この管理範囲内で濃度ばらつきが発生するため、シートのスプリングバック量に影響を及ぼす。このようなスプリングバック量のばらつきはエキスパンド網目の展開幅のばらつきは集電体寸法ひいては極板寸法がばらつく要因となっていた。
【０００８】
さらにエキスパンド網目の任意の一つの網目を一つのダイス型で形成する場合、ダイス型の一往復でこの網目を最終的な網目寸法まで展開することになる。ところが、近年では鉛蓄電池の軽量化・長寿命化を図るために圧延鉛合金シ−トの強度と耐食性を向上させることを目的として鉛合金中のＳｎ量を従来の０．４質量％〜０．８質量％程度から増加させて１．２質量％〜２．０質量％程度とすることが行われている。鉛合金中のＳｎ量を増加させた場合、シートの伸び率が低下するため、ダイス型の一往復動作で最終展開寸法まで展開すると特にエキスパンド網目を構成するストランド（骨）の結節部に応力が残存し、この部分が優先的に腐食を受けることによって蓄電池寿命を低下させる要因となっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記したような上下運動するダイス刃を用いたエキスパンド網目の製造方法において、網目の展開幅ばらつきを抑制することによって寸法精度の高い集電体を得ること、さらに結節部での腐食を抑制することによって、安定した蓄電池寿命特性を提供できる電池用集電体を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために本発明の請求項１の発明は、複数のダイス型が配列されてなるダイス刃を用いてシート材に行うプレス加工と、その後シート材を長尺方向へ所定ピッチ移動させる送り動作とを繰返して行うことによってスリットを千鳥状に形成するとともに展開してストランドとこの結節部で構成される網目を形成するエキスパンド網目の製造方法であって、ダイス型の少なくとも一つは切断刃とこれに隣接して設けた整形刃を有し、切断刃でシート材をプレス加工してスリットを形成するとともにこのスリット部を展開してストランドを形成し、シート材を所定ピッチ移動させ、ストランドに整形刃を圧接してストランドを所定形状に整形することを特徴とする電池集電体用エキスパンド網目の製造方法を示すものである。
【００１１】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１のシート材を鉛もしくは鉛合金で構成し、請求項１によるエキスパンド網目を鉛蓄電池用集電体として用いることを特徴とする電池集電体用エキスパンド網目の製造方法を示すものである。
【００１２】
さらに本発明の請求項３に係る発明は、請求項１もしくは２による電池集電体用エキスパンド網目の製造方法において、ダイス刃の所定ピッチ移動時の移動方向に対するシート出材側に近接した切断刃に隣接して整形刃を設けることを特徴とするものである。
【００１３】
そして本発明の請求項４に係る発明は、請求項２もしくは３による電池集電体用エキスパンド網目の製造方法において、シート材としてＣａを０．０３質量％〜０．０８質量％、Ｓｎを１．２質量％から２．０質量％含むＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金を用いることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１５】
なお、ここではシート材として圧延鉛合金シートを用いて鉛蓄電池用集電体を製造する実施形態について記載する。図２（ａ）はシート材１をダイス刃３でエキスパンド加工して網目５を形成する状態を示した図、また、図２（ｂ）はダイス刃３のＡ−Ａ’断面を示す図である。ダイス刃３は複数のダイス型２で構成されている。ダイス型２のダイス型面２ａは段差を有して階段状に配列されている。本発明においてはダイス型２が切断刃６と整形刃７で構成されている。ダイス型２がシート材１に対して下方に移動してダイス型２に対応したカッター（図示せず）と組合わされることにより、シート材１がダイス型２とカッターとでせん断されスリットが形成されるとともに、ダイス型２の刃先２ｂの形状に応じてシート材１が展開されてストランド（骨）４および網目５を形成する。この時、切断刃６と整形刃７にそれぞれ対応した網目５が形成される。その後、ダイス型２はシート材１に対して上方に移動する。次にシート材１は図２（ａ）に示したシート進行方向に切断刃６と整形刃７のピッチ分（図２（ａ）中のｙ寸法）移動する。その後再度ダイス刃３がシート材１に対してした上方へ移動し、切断刃６によって形成されたストランド４を整形刃７によって所定の網目形状となるよう整形する。
【００１６】
本発明では切断刃６で網目５を形成した後、再度整形刃７で整形することによって、シート材１のスプリングバックを所定形状に矯正することができる。その結果、網目５の展開寸法（図２（ａ）中のｚ寸法）のばらつきを抑制することができる。特に網目５を鉛蓄電池用の集電体として用いる場合には集電体とこれから得られる極板の寸法精度を向上させることができる。
【００１７】
また、ダイス刃３を構成するダイス型２は切断刃６と整形刃７のピッチｙの２．５倍に相当するピッチで配置するとともに、図２（ｂ）に示したようにダイス型面２ａに段差ｘを設けることによって、スリットを千鳥状に形成することができる。
【００１８】
さらに本発明の構成では網目５を整形刃７で矯正することにより切断刃６の先端部によってスリット時にストランド４の結節部に発生する応力ひずみの残存を抑制することができる。特にこの効果はシート材１としてＣａ含有量が０．０４質量％から０．０９質量％、Ｓｎ含有量が１．２質量％から２．０質量％を含む高張力な圧延鉛合金シ−トにおいて顕著である。そしてこのような網目部を鉛蓄電池の正極集電体に用いることにより、長寿命の蓄電池を得ることができる。
【００１９】
また、本発明の整形刃７はダイス刃３を構成するすべての切断刃６に対応して設けることが好ましいが、特に結節部での応力緩和効果による寿命改善効果のみを得る場合、少なくとも集電体の耳部に近接した位置の網目５を形成する切断刃６に対応した矯正刃７を設けることが必要である。例えばシート材の両側部を展開し、中央に耳部となるよう無地部を形成する場合、矯正刃７はシート材１の出材側に優先的に配置することになる。
【００２０】
耳部に近接した結節部はそうでない結節部に比較して通電量も多く、その結果、充電時の結節部の腐食がより進行するが、少なくとも集電体の耳部に近接した位置の網目５を形成する切断刃６に対応した矯正刃７を設けることにより、寿命特性に悪影響を及ぼす結節部での腐食を効果的に抑制することができる。
【００２１】
【実施例】
＜実施例１＞
前記した発明の実施の形態によるエキスパンド網目から鉛蓄電池の正極集電体（集電体Ａ）を作成した。シート材として１．４質量％のＳｎと０．０６質量％のＣａを含有する鉛合金で構成される厚み０．９ｍｍ、幅７０ｍｍの圧延シートを用いた。ここでピッチｙを１１．２５ｍｍに設定し、展開幅（図２（ａ）中ｚ寸法）を測定した。なお、網目が所定形状に展開された場合の展開幅寸法の設計値は１１０ｍｍである。
【００２２】
次に従来例によるエキスパンド網目から鉛蓄電池の正極集電体（集電体Ｂ）を作成した。用いたシート材、ピッチｙおよび展開幅寸法の設計値は集電体Ａと同一である。但し、エキスパンド加工に用いたダイス刃は図２（ａ）に示したダイス刃３から整形刃７を除き、切断刃６を１．５ｙピッチ（１６．８７５ｍｍ間隔）で配置している。
【００２３】
これらの本発明による集電体Ａおよび従来例による集電体Ｂの展開幅方向に相当する高さ寸法をｎ数を１００として測定した。その結果、本発明による集電体Ａの展開幅の平均値は１１０．００ｍｍ、標準偏差は０．０９ｍｍであった。一方、従来例による集電体Ａの展開幅の平均値は１１０．１５ｍｍ、標準偏差は０．５８ｍｍであった。これらの結果から、本発明の構成によればエキスパンド展開寸法のばらつきを従来の構成に比較して低減できることがわかる。よって本発明によれば寸法精度に優れた集電体を製造できる。
【００２４】
＜実施例２＞
実施例１で作成した本発明例による集電体Ａおよび従来例による集電体Ｂにそれぞれ活物質ペーストを充填し、切断加工して単一極板とした後、熟成乾燥を行ない、未化成の正極板とした。なお、鉛合金シート組成としてＣａを０．０６質量％とし、Ｓｎ量を変化させて正極板を作成した。この正極入た７枚と定法による負極板８枚とを組合せて極板群を構成し、この極板群を用いて８０Ｄ２６形の自動車用鉛蓄電池を作製した。
【００２５】
これらの電池について寿命試験を行なった。寿命試験としてはＪＩＳ−Ｄ５３０１で規定されている軽負荷試験を７５℃気相雰囲気で行なった。その結果を図３に示す。図３に示した結果から本発明例によるものは寿命サイクルが向上し、従来例によるものと比較してより長寿命であることがわかる。
【００２６】
本発明例ではＳｎ濃度の増加によって寿命サイクル数の伸長が見られた。一方、従来例においてはＳｎ濃度が１．２質量％以上の領域ではＳｎ増加に従い寿命が低下する傾向があった。本発明例ではＳｎ濃度が１．２質量％〜２．０質量％の比較的高濃度の領域において極めて良好な寿命特性を示した。
【００２７】
本発明例においてＳｎ濃度を２．２質量％まで増加させると寿命伸長効果が若干低下するため、上限を２．０質量％に設定することが好ましいことがわかる。
【００２８】
次に、これらの寿命試験終了後の電池を分解し、正極集電体の状態について観察した。その結果、従来例による集電体、特にＳｎ濃度が１．２質量％以上の鉛合金シートを用いたものは結節部近傍が顕著に腐食を受け、切断しているものが見られた。一方、本発明例による集電体では従来例において見られたような結節部における優先的な腐食は見られなかった。このような本発明による効果は網目を展開する際に結節部に集中する応力が緩和されることによると推測することができる。その結果、結節部での腐食進行を抑制し、電池寿命を向上できると考えられる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば電池用集電体に用いるエキスパンド網目においてエキスパンド展開幅寸法のばらつきを抑制して寸法精度の高い極板を得ることができる。また、特に鉛蓄電池に適用した場合には、寿命特性改善効果を顕著に得ることができることから、その工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は従来例のエキスパント゛加工用ダイス刃を示す図
（ｂ）はこのダイス刃のＡ−Ａ’断面を示す図
【図２】（ａ）は本発明例によるエキスパント゛加工用ダイス刃とエキスパンド網目を示す図
（ｂ）はこのダイス刃のＡ−Ａ’断面を示す図
【図３】本発明例および従来例による製造法による集電体を用いた鉛蓄電池の寿命特性を示す図
【符号の説明】
１　　シート材
２　　ダイス型
２ａ　ダイス型面
２ｂ　刃先
３　　ダイス刃
４　　ストランド
５　　網目
６　　切断刃
７　　整形刃
１１　　ダイス型
１１ａ　ダイス型面
【図１】
2004063313.tif 000003
【図２】
2004063313.tif 000004
【図３】
2004063313.tif 000005