【手続補正書】
【提出日】平成19年10月2日(2007.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  鉛蓄電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】 格子の上額または下額から出ている１ヶ所目のノード部の体積が、２ヶ所目のノード部の体積の０．５倍より大きくなっているエキスパンド格子を、正極格子または負極格子として備えたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】 桟の太さがエキスパンド展開中央部に向かうに連れて段階的または連続的に変化し、エキスパンド展開中央部に向かうに連れて段階的または連続的に格子密度が小さくなっているエキスパンド格子を、正極格子または負極格子として備えたことを特徴とする鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、エキスパンド格子を備えた鉛蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のエキスパンド展開した正・負極格子では、ロータリー、レシプロといった製造方法の違いはあっても、ノード部の幅及び桟の刻み幅は格子全体に亘ってそれぞれ同じ値で揃えられており、ノード部の体積は、上額、下額から出ている1ヶ所目のノード部を除く全てのノード部において同一であり、上額、下額から出ている1ヶ所目のノード部は半分しかない為、その体積は他のノード部の半分となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】エキスパンド格子のノード幅や桟の刻み幅を小さくすると、エキスパンド格子の質量密度が小さくなり、電池全体の質量を小さくすることができる。
【０００４】しかしながら、従来のエキスパンド格子では、エキスパンド展開時にかかる応力、振動等に対する機械的強度が弱くなり、製造工程中に桟切れを起こしたり、電池使用に伴う腐蝕によって桟切れを起こしたりすることがあった。
【０００５】本願発明は、このようなエキスパンド格子の強度上の問題を解決し、電池の軽量化を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】本願第1の発明は、格子の上額または下額から出ている１ヶ所目のノード部の体積が、２ヶ所目のノード部の体積の０．５倍より大きくなっているエキスパンド格子を、正極格子または負極格子として備えたことを特徴とする鉛蓄電池である。
【０００７】１ヶ所目のノード部の体積を、２ヶ所目のノード部の体積の０．５倍より大きくすることで、一個所目のノード部の機械的強度および耐腐蝕性が高まり、製造工程中の桟切れや電池使用に伴う桟切れを防止できるようになり、エキスパンド格子の他の部分のノード幅や桟の刻み幅を小さくしても、エキスパンド格子の実質的な強度が維持でき、エキスパンド格子の軽量化による鉛蓄電池の軽量化が実現できる。なお、好ましくは、１ヶ所目のノード部の体積は、２ヶ所目のノード部の体積の０．７倍から１倍となっているのが良い。
【０００８】本願第２の発明は、桟の太さがエキスパンド展開中央部に向かうに連れて段階的または連続的に変化し、エキスパンド展開中央部に向かうに連れて段階的または連続的に格子密度が小さくなっているエキスパンド格子を、正極格子または負極格子として備えたことを特徴とする鉛蓄電池である。
【０００９】本構造によれば、実質的な機械的強度を低下させることなく、エキスパンド格子の軽量化が可能となり、鉛蓄電池の軽量化が実現できる。これは、桟やノード部に及ぼされる振動に伴う応力はエキスパンド展開中央部に向かうに連れ小さくなる為、この方向に向かうに連れて格子密度が小さくなるようにしても、全体として機械的強度を維持できるからである。
【００１０】また、異なる太さの桟が交互に形成されているエキスパンド格子を、正極格子または負極格子として備えてもよい（第１の構造）。
【００１１】本構造によれば、格子全体に亘って機械的強度の低下を抑制しつつ、エキスパンド格子の軽量化が可能となり、鉛蓄電池の軽量化が実現できる。これは、細い部分の強度の低下を太い部分で補うことができるからである。
【００１２】また、上記第２の発明または第１の構造においてさらに、上記エキスパンド格子の上額または下額から出ている１ヶ所目のノード部の体積が、２ヶ所目のノード部の体積の０．５倍より大きくなっているようにすれば、軽量でより機械的強度に優れ、さらに耐腐蝕性にも優れた電池を提供できる（第２の構造）。
【００１３】また、上記本願第１、２の発明、第1、または第２の構造において、桟のノード部からの派生角が桟の太さにより異なり、細い桟の派生角が太い桟の派生角より小さくすれば、上記に加えさらに、細い桟の派生角を太い桟の派生角より小さくすることで、エキスパンド展開時の歪を小さくすることができる（第３の構造）。
【００１４】また、上記本願第１、２の発明、第１、２、または３の構造において、桟の派生角が３０〜４５°となっているようにすれば、上記に加えさらに、エキスパンド展開時等の桟にかかる引張り応力が抑えられることで、特に鉛、または鉛合金からなるエキスパンド格子の場合にその破損を抑制できる（第４の構造）。
【００１５】さらに上記本願第１、２の発明、第１、２、３、または４の構造において、上記エキスパンド格子において、格子の上額または下額から出ている1ヶ所目のノード部を除く全てのノード部において、ノード部の幅（ａ）の値とノード部から上下に派生する２本の桟の刻み幅（ｂ１１、ｂ２２）を足した値との比が一定に保たれているようにすれば、上記に加えさらに、派生角を小さくすることが容易となり、格子強度の向上と生産性の向上を図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下実施形態により、本願発明についてさらに詳細に説明する。
【００１７】図１は、本願第１の発明の１実施形態の鉛蓄電池に用いられるエキスパンド格子の構造を示す概略平面図である。
【００１８】エキスパンド格子は、例えば、Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ合金の鋳造物を圧延、押出等の塑性加工をし、更に圧延加工を施しシートとし、次にこのシートにエキスパンド加工を施すことにより作製できるが、この加工には、例えば、ロータリー、レシプロ等従来の方法を用いることが出来る。また、格子作製後の電池の作製も、この格子を正・負極格子として活物質を充填し正・負極板を作製する等、従来と同様にして行うことができる。
【００１９】本願発明の特徴は、正極格子または負極格子として用いられるエキスパンド格子の構造にあり、本実施形態の格子では、格子の上額および下額から出ている１ヶ所目のノード部の刻み幅ｂ１、ｂ６が１．４ｍｍ、このノードに続くノード部の刻み幅ｂ２、ｂ５が１．４ｍｍ、刻み幅ｂ３、ｂ４が１ｍｍ、ノード部の幅が１０ｍｍとなっており、１ヶ所目のノード部の体積は、２個所目のノード部の体積の０．５８倍となっている。
【００２０】また、残りのノード部においては、ノード部から上下に派生する２本の桟の刻み幅は全て１ｍｍとなっており、エキスパンド展開中央部の桟の太さが、外側の桟の太さに比べて小さく、格子密度も小さくなっている。なお、シート厚さは１ｍｍであり、格子ノード部の厚さは１ｍｍである。また、格子密度は単位面積当たりの格子質量をいい、例えば、単位面積に含まれるノード部の数が同じであれば、桟が細い方が格子質量は小さくなり、格子密度も小さくなる。また、格子全体の格子密度を算出する場合には、格子の桟部分（上額、下額、耳を除く）の質量を格子の縦×横で算出される面積（上額、下額、耳を除く）で除すことで求められる。
【００２１】図２はノード部を拡大した概略平面図である。同図に示されるように、ａが本願でいうノード部の幅、ｂ１１、ｂ２２が刻み幅、Ｃ１、Ｃ２が桟のノード部からの派生角である。本実施形態のエキスパンド格子では、派生角はすべて３０°となるようにしている。
【００２２】上記エキスパンド格子を用いて正・負極板を作製し、さらにこれを用いて１２Ｖ、公称容量５２Ａｈの自動車用液式鉛畜電池を試作した。なお、比較の為に、従来構造のエキスパンド格子を用いて同様に試作を行った。従来構造のエキスパンド格子は２種類で、実施形態のエキスパンド格子に比べて、刻み幅のみが異なり、一つは刻み幅がすべて１ｍｍ、もう一つは刻み幅がすべて１．４ｍｍである。従って、いずれも１ヶ所目のノード部の体積は、２個所目のノード部の体積の０．５倍となっている。
【００２３】これら試作の結果、製造工程中の桟切れは本実施形態のもので最も少なく、１ｍｍの従来構造のもので最も多かった。なお、１．４ｍｍのものは１ｍｍのものより桟切れが少なかったが、格子質量が最も大きく軽量化には適していない。
【００２４】次に、これら試作電池でＪＩＳ軽負荷寿命試験を行った結果、本実施形態の電池では、１００００サイクルの寿命が得られたが、１ｍｍの格子を用いた従来電池では７０００サイクルしか得られなかった。１．４ｍｍの格子を用いたものでは本実施形態の電池とほぼ同じサイクル寿命が得られた。
【００２５】このように、エキスパンド格子の上額または下額から出ている１ヶ所目のノード部の体積が、２ヶ所目のノード部の体積の０．５倍より大きくなっている格子を用いることで、軽量でサイクル特性に優れた電池を歩止まり良く製造することが可能となるのであるが、さらに軽量化を行うには、これに加えて、桟の太さがエキスパンド展開中央部に向かうに連れて段階的または連続的に変化し、エキスパンド展開中央部に向かうに連れて段階的または連続的に格子密度が小さくなっているエキスパンド格子を用いれば良い。
【００２６】上記実施形態のエキスパンド格子では、段階的に桟の太さが小さくなっているとも言えるが、刻み幅やノード部の幅を中央部に向かうに連れてより細かく段階的に減少させることにより、より軽量化が図れる。また、この際、派生角の調整により桟切れを抑制でき、派生角は３０°〜４５°の範囲となるようにするのが良い。
【００２７】また、同様に、さらなる軽量化の方法として、異なる太さの桟が交互に形成されたエキスパンド格子を用いる方法を使用することもできる。この場合も、派生角の調整により桟切れを抑制でき、派生角は３０°〜４５°の範囲となるようにするのが良い。
【００２８】派生角を小さくして特定の範囲にするには、格子の上額または下額から出ている1ヶ所目のノード部を除く全てのノード部において、ノード部の幅（ａ）の値とノード部から上下に派生する２本の桟の刻み幅（ｂ１、ｂ２）を足した値との比が一定に保たれているようにするのが良く、さらに、これにより格子強度の向上と生産性の向上が図れる。なお、比を一定にする場合、完全に一定である必要はなく、多少のずれがあっても良い。
【００２９】
【発明の効果】本願発明によれば、エキスパンド格子の強度上の問題を解決し、電池の軽量化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
深放電後の充電受け入れ特性試験
【図２】
トリクル（フロート）寿命試験
【図３】
一体化したシートの総厚みに対する鉛―スズ合金層の厚み比率および鉛―スズ合金層のスズ含有量（質量％）と蓄電池性能との関係
【図４】
図３の試験結果を蓄電池のトリクル寿命が良好である評価基準を高くして再評価した結果を示す図。