(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な複数条のスリットを鉛合金シートの長手方向に沿って断続的に形成し、平行に隣接しあうスリットにより形成される線条部を前記鉛合金シートの面から上下方向に突出させるとともに、前記鉛合金シートを幅方向へ展伸伸長して形成した網目部を有する正極格子体を備え、前記網目部の結節部の前記スリット形成方向の寸法をＡ、前記網目部の線条部の前記スリット形成方向の投影長をＢ、結節部の前記鉛合金シートの幅方向への投影長をＣとした時の比率Ａ／Ｂを０．２≦Ａ／Ｂ≦０．７、比率Ａ／Ｃを１．５≦Ａ／Ｃ≦４．５としたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
比率Ａ／Ｂを０．３≦Ａ／Ｂ≦０．５５としたことを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
鉛合金シートの厚みが０．４ｍｍ〜１．２ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
鉛合金シートはカルシウム含量が０．０４〜０．０９質量％、錫含量が０．１〜２．０質量％の鉛−カルシウム−錫合金とし、引張り強度が７８Ｎ／ｍｍ2以下としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛蓄電池、特に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、鋳造方式による生産から、鉛あるいは鉛合金を圧延などで薄いシート状にした材料にエキスパンド加工を施すエキスパンド工法が連続的に格子体を生産できることから広く用いられている。
【０００３】
このエキスパンド工法にはダイス刃を往復運動させてシートに複数条の断続した平行スリットを千鳥状に形成するとともに、平行に隣合うスリットで囲まれる線条部をシート厚み方向に展開伸長して網目部を形成するレシプロエキスパンド工法と特開平３−２０４１２６号公報に記載されているようなロータリーエキスパンド工法とに大別される。
【０００４】
レシプロエキスパンド工法では重量がかさむダイス刃を往復運動させる必要からダイス刃の慣性により往復運動の速度を高めることは困難であった。一方、前記したロータリーエキスパンド工法はレシプロエキスパンド工法と異なり、回転する加工刃でスリット形成を行うので加工刃の慣性をそれ程考慮する必要が少なく、レシプロエキスパンド工法に比較して加工刃の回転速度を増加させることにより容易に生産速度を向上できるという利点がある。
【０００５】
このように生産性に優れたロータリーエキスパンド方式ではあるが例えば前記した特開平３−２０４１２６号公報に記載されたような方法によれば格子骨は形成される過程で一旦シート面から上下方向に伸ばされた後にシート幅方向に引き伸ばされるために異なる２方向に伸長される。このような場合、格子骨は捩れを受ける。このような捩れは格子体の強度や正極に用いた場合での耐酸化性を著しく低下させることになる。
【０００６】
特に、近年の鉛蓄電池は軽量化を目的として鉛合金シートは薄肉化する必要があり、前記した格子体の強度や耐酸化性の低下度合いが寿命低下に及ぼす影響が大きく、電池の寿命がさらに著しく低下するという課題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記したようなロータリーエキスパンド工法による格子体を備えた鉛蓄電池において電池寿命を改善することを目的とする。
【０００８】
【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記載に係る発明は互いに平行な複数条のスリットを鉛合金シートの長手方向に沿って断続的に形成し、互いに間隔をもって平行に隣接しあうスリットにより形成される線条部を前記鉛合金シートの面から上下方向に突出させるとともに、前記鉛合金シートを幅方向へ展伸伸長して形成した網目部を有する正極格子体を備えた鉛蓄電池において、前記網目部の結節部の前記スリット形成方向の寸法をＡ、前記網目部の線条部の前記スリット形成方向の投影長をＢ、結節部の前記鉛合金シートの幅方向への投影長をＣとした時の比率Ａ／Ｂを０．２≦Ａ／Ｂ≦０．７、比率Ａ／Ｃを１．５≦Ａ／Ｃ≦４．５とした。
【０００９】
また、請求項２記載に係る発明は比率Ａ／Ｂを０．３≦Ａ／Ｂ≦０．５５とするものである。
【００１１】
また、請求項３記載に係る発明は、鉛合金シートの厚みが０．４ｍｍ〜１．２ｍｍとしたものである。
【００１２】
また、請求項４記載に係る発明は、鉛合金シートをカルシウム含量が０．０４〜０．０９質量％、錫含量が０．１〜２．０質量％の鉛−カルシウム−錫合金とし、引張り強度が７８Ｎ／ｍｍ2以下としたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１および図２に示したように圧延鉛合金シート１を加工刃２−１を円周上に形成した円盤状カッター２を厚み方向に積層した１対のカッターロール２−２の間を通過させて断続スリットを形成し、断続スリットで囲まれる線条部３を圧延合金シート１の面から上下方向に凸状または弧状に突出させるとともに結節部４を一つおきに切断して非結節部５を形成する。この時、非結節部５と結節部４とは交互に形成されている。
【００１４】
円盤状カッター２は図１に示したように積層されてカッターロール２−２が形成されている。円盤状カッター２の円周上には加工刃２−１と平坦部２−３が形成されている。加工刃２−１は圧延鉛合金シート１に断続スリットを形成するとともに、線条部３を圧延鉛合金シート１の面に対して上下方向に凸状または弧状に突出させる。また、平坦部２−３に対応して図３に示すように逃げ部２−４が形成されている。この逃げ部２−４は円盤状カッター２の厚み方向へ交互に薄肉部として形成したものである。逃げ部２−４は円盤状カッター２の厚み方向へ交互に形成されているため、円盤状カッター２を図１に示したように対とした場合には逃げ部２−４同士が向き合う部分と向き合わない部分とが形成される。逃げ部２−４同士が向き合う部分は逃げ部２−４間に空間が形成されてこの部分に対応する鉛圧延シート１は切断されず、結果として結節部４を形成する。逃げ部２−４同士が向き合わない部分は平坦部２−３によって鉛圧延シート１は切断されて非結節部５が形成される。
【００１５】
次に鉛圧延シート１を幅方向（図２および図４のＷ方向）に伸長して図４に示すエキスパンド網目部６が形成される。
【００１６】
図５はエキスパンド網目部６と円盤状カッター２との対応を示す説明図である。
【００１７】
本発明の鉛蓄電池に用いる格子体は図５に示したようなエキスパンド網目部６を格子目として備えている。ここで本発明においては結節部４のスリット形成方向の長さ寸法をＡ、線条部３のスリット形成方向の投影長をＢ、結節部４の鉛圧延シート幅方向への投影長をＣとした時に０．２≦Ａ／Ｂ≦０．７でかつ１．５≦Ａ／Ｃ≦４．５、好ましくは０．３≦Ａ／Ｂ≦０．５５とするものである。このような寸法関係のエキスパンド網目部６を得るためには図５に示したように寸法ａの平坦部２−３および寸法ｂの加工刃２−１の円周長および逃げ部２−４の厚み寸法ｃ’の２倍がそれぞれＡ寸法、Ｂ寸法およびＣ寸法に対応するので前記した寸法関係を満足する円盤状カッター２を用いることにより本発明の鉛蓄電池に用いる格子体用のエキスパンド網目部を構成することができる。
【００１８】
このような構成とすることにより、線条部３の捩れを最小限度に抑制することができる。本発明以外の数値範囲の構成では線条部３や結節部４の捩れは大きく、線条部３の断面積が３／４以下となり、歪を受けるとともに電気抵抗も増大するので好ましくはない。
【００１９】
ここで得たエキスパンド網目部６は以降は定法に従って活物質ペーストが充填された後に単一極板に切断され、熟成乾燥を経て未化成の極板となる。この極板を正極板として、従来のセパレータ、負極板を組み合わせて従来の組立方法，化成充電方法により本発明の鉛蓄電池を得ることができる。
【００２０】
ここで圧延鉛合金シート１の引張り強度としては７８Ｎ／ｍｍ2 以下のものを用いることにより線条部３が捩れる際に発生する微小な亀裂を防止することができる。
【００２１】
このような引張り強度を有する圧延鉛合金シートとしてはカルシウム含量が０．０４質量％〜０．０９質量％、錫含量が０．１質量％〜２．０質量％の鉛−カルシウム−錫合金であり、厚みを少なくとも１．２ｍｍ以下とすることが好ましい。また、この厚みに関しては後のペースト充填工程における線条部３の変形を抑制するために０．４ｍｍ以上にすることが必要である。
【００２２】
【実施例】
前記した発明の実施の形態に従って、正極用のエキスパンド格子体を作製し、この格子体を用いて１２Ｖ５５Ａｈの本発明例による自動車用鉛蓄電池を作製した。ただし、エキスパンド格子体に関しては発明の実施の形態による寸法関係を有するものとこの寸法関係以外の寸法を有する比較例のエキスパンド格子体を作製し、この格子体を正極格子体に用いて１２Ｖ５５Ａｈの比較例による自動車用鉛蓄電池を作製した。
【００２３】
なお、圧延鉛合金シートとしては組成がＰｂ−０．０６質量％Ｃａ−１．４質量％Ｓｎであり、厚み０．８ｍｍのものを使用した。また、格子体の網目ピッチを同一とするためにＡ＋Ｂ＝２．３４ｍｍと一定とした上で比率Ａ／ＢとＡ／Ｃを変化させた。
【００２４】
これらの本発明例および比較例による鉛蓄電池について寿命試験を行った。寿命試験としてはＪＩＳ−Ｄ５３０１で規定される軽負荷寿命試験を７５℃気相雰囲気下で行った。その結果を図６に示す。
【００２５】
図６に示した結果から、比率Ａ／Ｂを０．２以上で０．７以下とすることにより、寿命サイクル数を増大できることがわかる。また、この比率Ａ／Ｂを０．３以上０．５５以下とすれば寿命サイクル数を安定して増大させることができることがわかる。また、このような構成はＡ／Ｃが１．５以上で４．５以下とすれば効果を得ることがわかる。
【００２６】
これらの寿命試験終了後の電池について分解調査し、特に正極格子体の状態について観察を行った。その結果、Ａ／Ｂ＜０．２では結節部の腐食が激しく、線条部と線条部とが結節部の位置で切断していた。Ａ／Ｂ＞０．７では線条部での腐食が結節部に比較して顕著に進行し、線条部の途中で切断していた。特にＡ／Ｂが０．３以上で０．５５以下の範囲では腐食は進行するものの、線条部の腐食と結節部との腐食は比較的少なく、かつ均等に進行しており、その結果として寿命を増大できたと考えられる。
【００２７】
このように特に比率Ａ／Ｂをある数値範囲に限定することにより、線条部と結節部で発生する腐食を抑制するとともに両者の腐食をバランスよく進行させて格子網目の一部が腐食切断することによる急激な寿命低下を抑制することができる。
【００２８】
また、圧延鉛合金シートとして鉛シート表面上に鉛−アンチモン系合金、鉛−スズ系合金の表面層を圧着や塗布により形成したものを用いても効果を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によればロータリーエキスパンド格子体を用いた鉛蓄電池において従来発生していた正極格子体の腐食による寿命を抑制し、すぐれた寿命特性を有する鉛蓄電池を生産性を損なうことなく提供することができ、従って本発明は工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】円盤状カッターロールを示す説明図
【図２】本発明の鉛蓄電池に用いる格子体を示す要部説明図
【図３】本発明の鉛蓄電池に用いる格子体の製造過程を示す説明図
【図４】エキスパンド網目部を示す平面図
【図５】エキスパンド網目部と加工刃との関係を示す説明図
【図６】本発明例と比較例の鉛蓄電池の寿命特性を示す図
【符号の説明】
１  圧延鉛合金シート
２  円盤状カッター
２−１  加工刃
２−２  カッターロール
２−３  平坦部
２−４  逃げ部
３  線条部
４  結節部
５  非結節部
６  エキスパンド網目部
【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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