(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周上に凸状刃と平坦部とを交互に配置し、前記平坦部は厚み方向のいずれか一方の面の交互に薄肉部を配置した円盤状カッターを複数枚重ね合わせてロールを形成し、このロールの一対を対向させて噛み合わせることにより、前記ロール対間を通過する鉛合金シートに断続スリットの複数条を平行に形成し、かつ平行に隣接するスリット間の線条部を前記鉛合金シート面に対して略垂直な方向で互いに逆向きの湾曲状に張り出すように変形させるとともに前記平坦部の噛み合わせにより前記断続スリットの断続部を交互に切断して前記断続スリットを千鳥状に形成する蓄電池用格子体の製造方法であって、前記鉛合金シートは０．０３質量％〜０．１０質量％の範囲のＣａを含有する厚み０．５ｍｍ〜１．５ｍｍのＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金からなり、前記鉛合金シートのＳｎの含有量が１．０質量％未満の場合は、前記平坦部での噛み合わせ量を０．０５ｍｍ〜０．９０ｍｍとし、前記鉛合金シートのＳｎの含有量が１．０質量％以上の場合は、前記平坦部での噛み合わせ量を０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍとすることを特徴とする蓄電池用格子体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電池用格子体の製造方法により製造した蓄電池用格子体に活物質ペーストを充填して形成した極板を正極もしくは負極の少なくとも一方に用いて極板群を形成することを特徴とする鉛蓄電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１のうち前記鉛合金シートのＳｎの含有量が１．０質量％以上の蓄電池用格子体の製造方法により製造した蓄電池用格子体に活物質ペーストを充填して形成した極板を正極に用いて極板群を形成することを特徴とする鉛蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリーエキスパンド法を用いる蓄電池用格子体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉛蓄電池の格子体は生産性を向上させるため、鋳造工法による生産から、鉛あるいは鉛合金を圧延により薄いシート状にした材料にエキスパンド加工を施し連続的に格子体が生産できるエキスパンド工法が主流となってきている。このエキスパンド工法には、レシプロ方式と特開平３−２０４１２６号公報に記載されているようなロータリー方式に大別される。
【０００３】
そのうち、一般的なロータリー方式は以下に示すような３つの工程に区分することができる。すなわち、第１工程としては鉛合金シートにシート長手方向に複数条の断続スリットを型成すると同時に、格子骨となる線条部がシート面に対して略垂直な方向で互いに逆向きの湾曲状に張り出して成型される。
【０００４】
このとき、図７の（ａ）および（ｂ）に示すような円周上に凸状刃１が平坦部２を介して所定のピッチで配置された形状の円盤状のカッター３を所定の間隔で複数枚重ね合わせて図８に示すようなカッターロール４，４’を構成し、このカッターロール４，４’の一対を噛み合わせてロール対を構成し、図９に示すようにこのカッタロール対間に鉛合金シート５を通過させる前記した第１工程が行われる。
【０００５】
次の第２工程は前記した特開平３−２０４１２６号公報に記載された方法によれば第１工程とほぼ同時に進行する。この第２工程は断続スリットの断続部を交互に切断することにより、複数条の断続スリットを千鳥状とする工程である。この第２工程はカッターロール４，４’の円盤状カッター３に設けられた平坦部２にカッター厚み方向の薄肉部６を交互に形成させるとともに、対向するカッターロール４，４’の同じく平坦部２同士が噛み合うせん断部７と薄肉部６同士が対向し合う無せん断部８を構成することによる。すなわち、せん断部７によりスリットの断続部が切断されるとともに、この切断された断続部に隣接する断続部は無せん断部８に対応することにより、断続部が交互に切断され、シート上に形成された互いに平行な複数条の断続スリットは千鳥状に形成される。
【０００６】
最後の第３工程では、その幅方向に拡張させてスリットを展伸させることで格子体となる網目状展開部が形成される。この場合、断続部は網目状展開部の結節部となる。
【０００７】
このロータリーエキスパンド方式で前記した第２工程が終了した時点での鉛合金シートの断続部に対応した幅方向断面を図１０に示す。このシートを第３工程において展伸させた場合、前記の上下に略垂直上に成型されている線条部９が網目状に展開されるときには、断続部１０が図１０に示したような方向に回転しながら断続部１０に連続する線条部９に対する張力を保たなければならないため、この断続部１０にねじれのモーメントと引張り応力がかかることになる。これらのねじれのモーメントや引張りによるモーメントは断続部１０（結節部）でのクラックの発生の要因となる。
【０００８】
特に、近年の鉛蓄電池の長寿命化を目的とする鉛シート合金は材料強度などの機械的物性が向上している反面、前記のように格子体を成型した場合にクラックは発生しやすくなる状況があった。特に鉛蓄電池においてこのようなクラックが発生した格子体を正極に用いた場合にはこのクラックを起点として酸化腐食が進行されてしまうため、結果として鉛蓄電池の寿命も短くなってしまっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ロータリーエキスパンド法による蓄電池用格子体の製造方法において格子体の結節部のクラックの発生を抑制して耐食性の高い格子体と寿命特性に優れた鉛蓄電池を提供することを目的とするものである。
【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に記載の発明は、円周上に凸状刃と平坦部とを交互に配置し、前記平坦部は厚み方向のいずれか一方の面の交互に薄肉部を配置した円盤状カッターを複数枚重ね合わせてロールを形成し、このロールの一対を対向させて噛み合わせることにより、前記ロール対間を通過する鉛合金シートに断続スリットの複数条を平行に形成し、かつ平行に隣接するスリット間の線条部を前記鉛合金シート面に対して略垂直な方向で互いに逆向きの湾曲状に張り出すように変形させるとともに前記平坦部の噛み合わせにより前記断続スリットの断続部を交互に切断して前記断続スリットを千鳥状に形成する蓄電池用格子体の製造方法であって、前記鉛合金シートは０．０３質量％〜０．１０質量％の範囲のＣａを含有する厚み０．５ｍｍ〜１．５ｍｍのＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金からなり、前記鉛合金シートのＳｎの含有量が１．０質量％未満の場合は、前記平坦部での噛み合わせ量を０．０５ｍｍ〜０．９０ｍｍとし、前記鉛合金シートのＳｎの含有量が１．０質量％以上の場合は、前記平坦部での噛み合わせ量を０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍとすることを特徴とする蓄電池格子体の製造方法を示すものである。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蓄電池用格子体の製造方法により製造した蓄電池用格子体に活物質ペーストを充填して形成した極板を正極もしくは負極の少なくとも一方に用いて極板群を形成する鉛蓄電池の製造方法を示すものである。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１のうち前記鉛合金シートのＳｎの含有量が１．０質量％以上の蓄電池用格子体の製造方法により製造した蓄電池用格子体に活物質ペーストを充填して形成した極板を正極に用いて極板群を形成する鉛蓄電池の製造方法を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して以下に説明する。
【００１６】
図１は本発明による蓄電池用格子体の製造方法に用いるロータリーエキスパンド用の円盤状カッター１１を示す図である。円盤状カッター１１の円周上には凸状刃１２と平坦部１３とが交互に形成されている。平坦部１３に対応した円盤状カッター１１の厚み方向の面である側面に薄肉部１４が形成されている。これらの薄肉部１４は厚み方向の２面に交互に形成されている。
【００１７】
図１に示した円盤状カッター１１の複数枚を間隔を介して積層し図２に示すカッターロール１５，１５’を形成し、このカッターロール１５，１５’の一対を組み合わせて図２に示したようなロール対１６が構成される。この互いに対向するカッターロール１５，１５’において各々の円盤状カッター１１に設けた平坦部１３と凸状刃１２同士がそれぞれ対向するように組み合わされている。ここで平坦部１３に対応した薄肉部１４同士が対向し合う無せん断部１７と薄肉部１４を形成しなかった面同士が対向し合うせん断部１８が形成される。
【００１８】
図４に示すようにこのロール対１６に鉛合金のシート１９を通過させることにより、凸状刃１２により図４に示すように複数条にスリット２０を断続的に形成するとともに、スリット２０間で形成された線条部２１をシート１９面に対して上下方向に交互に湾曲するように突出させる（第１工程）。
【００１９】
このとき、前記したせん断部１８によりスリット２０間の断続部が１つおきに切断されて、スリット２０が千鳥状となる（第２工程）。
【００２０】
無せん断部１７においてはスリット２０の断続部は切断されず、図５に示すようにシートを幅方向に展開してエキスパンド網目部２２の結節部２３となる。
【００２１】
せん断部１８は平坦部１３同士が重なり合うことによって形成される。本発明においては図３に示したこの重なり部の噛み合わせ量ｄを０．０５ｍｍ〜０．９０ｍｍとするものである。噛み合わせ量ｄを前記した値に限定することにより、スリットをシート幅方向に展開したときの無せん断部１７（結節部に対応）のねじれモーメントＡを抑制するとともに、線条部２１（格子骨）による引張り応力を最小限に抑制することができる。これは無せん断部１７（結節部）において線条部２１と接続される支点２４間の距離ｈを小さくできるからである。
【００２２】
この噛み合わせ量ｄは小さいほどよいが、シート材料として鉛合金を用いる場合には少なくとも０．０５ｍｍ以上とすることが必要である。噛み合わせ量ｄを０．０５ｍｍ未満に設定した場合にはせん断部１８でのせん断が完全に行われないために、スリットを千鳥状とすることができず、エキスパンド網目を展開することができない。
【００２３】
噛み合わせ量ｄを０．９０ｍｍ以上とした場合には支点２４間の距離が長くなり、クラックの発生が急激に進行する。このようなクラックは前記したように腐食の起点となり、特に正極格子体として用いた場合には結節部が腐食を受けることにより切断され、蓄電池は短寿命となる。
【００２４】
また、特に鉛合金シートとして用いる０．０３質量％〜０．１０質量％の範囲のＣａを含有するＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金において、合金自体の強度と耐食性を改善するためにＳｎ含有量を１．０質量％以上に設定した場合には伸び率が低下するためにクラックは著しく発生しやすくなる。したがって、Ｓｎ含有量を１．０質量％以上のＳｎを含むＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金を用いる場合には噛み合わせ量ｄを０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍに設定することが必要になる。
【００２５】
前記のようにしてシートに千鳥状のスリットを形成した後に、シートの幅方向の端部を幅方向に伸長させることにより、スリット部が展開されてエキスパンド網目部２２が形成される。このエキスパンド網目部２２を所定寸法に切断加工するとともに、エキスパンド加工を施さない部分から集電耳部２５を切断加工して形成することにより、図５に示したような本発明による蓄電池用の格子体２６を得ることができる。
【００２６】
このようにして得られた蓄電池用格子体を正極もしくは負極のいずれか一方に用い、以降の工程については常法を用いることにより本発明による鉛蓄電池を得ることができる。特に鉛合金シートとしてＳｎ含有量が１．０質量％以上であるようなＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金を用いて蓄電池用格子体を得た場合には格子体自体の耐酸化腐食性も強く、また、腐食を促進する結節部でのクラックの発生を最小限に抑制することができるために、正極格子体として用いた場合に本発明の効果を最も顕著に奏することができる。
【００２７】
【実施例】
以下に本発明によって得た格子体を使用した鉛蓄電池の寿命について説明する。前記した発明の実施の形態により、噛み合わせ量ｄを種々変化させて蓄電池用格子体を作製した。
【００２８】
鉛合金シートとしてはＰｂ−０．０６質量％Ｃａ−０．４質量％Ｓｎ（合金Ａ）およびＰｂ−０．０６質量％Ｃａ−１．０質量％Ｓｎ（合金Ｂ）の圧延シートを用いて正極用の蓄電池用格子体を作製した。それぞれの蓄電池用格子体には常法により鉛粉を水，希硫酸で練合して得たペースト状の活物質を充填し、熟成乾燥させることにより正極板とした。
【００２９】
この正極板７枚と常法による負極板を微孔性ポリエチレンからなるセパレータで袋詰めしたもの８枚とを組み合わせ、希硫酸を電解液とする公称電圧１２Ｖ定格容量５５Ａｈの自動車用鉛蓄電池を作製し、これらの電池について以下に示す寿命試験を行った。
【００３０】
寿命試験方法として試験電池を１４．８Ｖ定電圧で１０分間充電を行った後に２５Ａ放電を２分間行う充電−放電サイクルを行った。充電−放電サイクルの４８０サイクル毎に３００Ａ放電を行い、電池の端子電圧が７．２Ｖまで低下した時点で寿命とした。なお、この充電−放電のサイクルは７５℃雰囲気中で、４８０サイクル毎の３００Ａ放電は電池を２５℃雰囲気中に放置して電池温度を２５℃とした状態で行った。
【００３１】
これらの試験電池の寿命試験結果を図６に示す。図６に示した結果から明らかなように本発明の製造方法によって得られた鉛蓄電池は安定した寿命特性を備えていることが確認できる。特に正極格子合金中のＳｎ含有量を１．０質量％とした電池においては噛み合わせ量ｄを０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍとすることにより優れた寿命特性が得られることがわかった。また、このＳｎ含有量が１．０質量％を越える場合に適用することが好ましい。
【００３２】
また、この噛み合わせ量ｄはシート厚みによる影響を殆ど受けない。前記した実施例においてはシート厚み０．９ｍｍの場合について記載したがシートの厚みが０．５ｍｍから１．５ｍｍの厚みにおいても噛み合わせ量ｄの値を０．０５ｍｍ〜０．９０ｍｍ、特に０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍとすることにより本発明の効果が顕著に得られることが確認できた。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明は生産性の良いロータリーエキスパンド法により生産した格子体の網目状展開部において発生していたクラックを抑制することにより、耐食性を向上したエキスパンド格子体を得ることが可能となり、寿命特性の優れた蓄電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態におけるロータリーエキスパンド加工に用いる円盤状カッターの平面図
（ｂ）同要部説明図
【図２】同カッターロールの一部を示す斜面図
【図３】本発明の一実施の形態における鉛合金シートをロータリーエキスパンド加工する状態を示す要部断面図
【図４】同ロータリーエキスパンド加工された鉛合金シートの斜視図
【図５】同格子体の平面図
【図６】本発明の一実施の形態による平坦部の噛み合わせ量ｄと同製造法により製造した格子体を用いた一実施例の蓄電池の寿命サイクル数との関係を示す図
【図７】（ａ）従来例のロータリーエキスパンド加工に用いる円盤状カッターの平面図
（ｂ）同要部説明図
【図８】同カッターロールの一部を示す斜視図
【図９】同鉛合金シートをロータリーエキスパンド加工した状態を示す説明図
【図１０】同鉛合金シートをロータリーエキスパンド加工する状態を示す説明図
【符号の説明】
１，１２  凸状刃
２，１３  平坦部
３，１１  円盤状カッター
４，４’，１５，１５’  カッターロール
６，１４  薄肉部
７，１８  せん断部
８，１７  無せん断部
９，２１  線条部
１０  断続部
１６  ロール対
１９  シート
２０  スリット
２２  エキスパンド網目部
２３  結節部
２４  支点
２５  集電耳部
２６  格子体
【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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