(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加工刃を列状に配置したダイスカッターを鉛合金シートの片面から他方の面へ繰返し押し入れてこの鉛合金シート上に千鳥状のスリットを形成するとともに、前記スリットで囲まれた線条部を前記加工刃の先端によって展開伸張するいわゆるレシプロエキスパンドによる鉛蓄電池用格子体の製造法であって、前記ダイスカッターは前記鉛合金シートの両側端に位置するスリットを形成するための第１刃と、前記両側端に位置するスリットから順次鉛合金シートの内側方向にスリットを形成するために配置された第２刃ないし第Ｎ刃（但しＮは３以上の自然数とする）を備え、前記第１刃を除く任意のｋ番目の第ｋ刃（但し２≦ｋ≦Ｎ−１とする）の刃先角度αｋと任意のｋ番目より１番多い（ｋ＋１）番目の刃先角度αｋ＋１においてαｋ＜αｋ＋１としたことを特徴とする鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造法。
【請求項２】
前記鉛合金シートは少なくとも１．０質量％以上の錫を含む鉛−カルシウム−錫合金で構成したものであることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛蓄電池用エキスパンド格子体の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池の格子体は生産性を向上させるため、溶融鉛合金を鋳型に流し込んで格子体とする鋳造方式から鉛あるいは鉛合金を圧延などで薄型シートに加工し、このシートにエキスパンド加工を施すエキスパンド加工方式が広く用いられるようになってきている。
【０００３】
このエキスパンド加工としてレシプロ運動するダイスカッターを用いて鉛合金シートの幅方向の中央部に非展開部９を残し両側端にスリットを形成すると同時に、スリットで囲まれた線条部を展開伸張することにより格子網目を形成するいわゆるレシプロエキスパンド方法がある。
【０００４】
このダイスカッター１は図４に示すように、その先端が略Ｖ字形状の加工刃Ａ1〜Ａn（但しｎは自然数とする）が列状に配置されている。加工刃Ａ1〜Ａnの各側面２は隣接する側面２ａ，側面２ｂ，側面２ｃ…から順次階段状に形成しており、この段差寸法が線条部の幅寸法に相当する。
【０００５】
ここでダイスカッター１の鉛合金シート入材側の両側端に配置された加工刃Ａ１（以降、第１刃という）は図４に示したように鉛合金シート３の両側端に形成されるスリット４に対応する。このスリット４より外側の線条部５は図５に示すようにスリットを展開伸張した時に格子の辺に対応するため、台形状に形成される。そして第２刃以降は菱形の網目６を形成するために網目６の辺７，７ａに対応して先端をＶ字形に形成する。
【０００６】
従来は第２刃以降のダイス刃の刃先角度（α）についてはいずれも同一とし、第２刃以降のダイス刃形状を同一とすることが常識とされていた。ところが、このようなダイスカッターでエキスパンド加工を行った場合、エキスパンド網目の一部が変形して部分的に変形部８ができることによってエキスパンド網目の展開寸法がばらつき、結果として極板寸法がばらついて極板群組立工程での不具合を発生させる原因となっていた。特に、極板高さがばらついて規定値よりも低くなった場合には、極板耳部を集合溶接するストラップ製造過程において、ストラップ中に包含される耳長さが規定値よりも少なくなり、結果として耳部の溶接強度が低下するといった問題がある。
【０００７】
さらに近年、蓄電池の軽量化を目的として鉛合金シートを薄肉化する傾向にある。さらに耐食性向上を目的に鉛合金中の錫濃度を１．０質量％以上とする場合がある。このような１．０質量％以上の錫を含む圧延鉛シートはシート素材自体の耐食性には優れるものの、伸び量が低下することによって変形部８にクラックが発生しやすくなる。錫量が１．０質量％未満の場合には前記したような変形によってはクラックは発生しないものの、錫量が１．０質量％を越えて高くなると変形によってクラックが発生する。このようなクラックが発生したエキスパンド格子体を正極として用いた場合に、この変形した部分から腐食が進行し、蓄電池寿命を低下させてしまうという課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記したレシプロエキスパンド方式による蓄電池用格子体の製造法において、エキスパンド網目の部分的な変形による格子寸法のばらつきを抑制するとともに、部分的な変形とこれによってもたらされる格子体のクラックの発生を抑制することによって、寿命特性に優れたエキスパンド格子体を得ることを目的とする。
【０００９】
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、複数の加工刃を列状に配置したダイスカッターを鉛合金シートの片面から他方の面へ繰返し押し入れてこの鉛合金シート上に千鳥状のスリットを形成するとともに、前記スリットで囲まれた線条部を前記加工刃の先端によって展開伸張するいわゆるレシプロエキスパンドによる鉛蓄電池用格子体の製造法であって、前記ダイスカッターは前記鉛蓄電池合金シートの両側端に位置するスリットを形成するための第１刃と前記両側端に位置するスリットから順次鉛合金シートの内側方向にスリットを形成するために配置された第２刃ないし第Ｎ刃（但しＮは３以上の自然数とする）を備え、前記第１刃を除く任意のｋ番目の第ｋ刃（但し２≦ｋ≦Ｎ−１とする）の刃先角度αｋと任意のｋ番目より１番多い（ｋ＋１）番目の刃先角度αｋ＋１においてαｋ＜αｋ＋１としたことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに本発明の請求項２記載に係る発明は、請求項１で用いる鉛合金シートを少なくとも１．０質量％以上の錫を含む鉛−カルシウム−錫合金で構成することを示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることによって達成できるのであるが、以下には実施の形態を図を用いて具体的かつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明に用いるレシプロエキスパンド加工に用いるダイスカッター１０を示す正面図である。ダイスカッター１０は直列に配置された加工刃Ｂ1ないしＢ18で構成される。図１はダイスカッター１０が１８個の加工刃Ｂで構成された例を示しているが、加工刃の数は所望する格子寸法と網目寸法に応じて適宜決定するものである。
【００１３】
鉛合金シートの入材側の第１刃であるＢ1は台形状を有している点で、従来構成と変わるものではない。本発明においては第２刃であるＢ2以降の加工刃の刃先角度を入材側から出材側にいくにしたがって順次大きく構成する。すなわち、第１刃を除く任意のｋ番目の第ｋ刃（但し２≦ｋ≦Ｎ−１とする）の刃先角度αkと任意のｋ番目より１番多い（ｋ＋１）番目の刃先角度αk+1において、αk＜αk+1とすることを特徴条件とするものである。
【００１４】
このような構成のダイスカッター１０を用いて鉛合金シートをレシプロエキスパンド加工することにより、図５に示したように従来発生していたエキスパンド網目の局部的な変形部８を発生させることなく、展開状態を図２に示したような均一な状態とすることによって、網目展開寸法のばらつきを抑制し、極板の寸法精度を向上することができる。
【００１５】
ここで鉛合金シートとして耐食性向上を目的として錫含有量を１．０質量％以上に設定した鉛−カルシウム−錫合金シートを用いることができる。錫含有量が１．０質量％以上とした鉛−カルシウム−錫合金を用い、従来のダイスカッターによってレシプロエキスパンド加工を行った場合に、変形部８にクラックが発生し、このようなクラックが発生したエキスパンド格子体を正極に用いた場合、クラックが優先的に腐食を受けて、電池寿命が極端に短くなるという課題があった。本発明においてはクラックの発生要因となるエキスパンド網目の変形自体を抑制することができるので、蓄電池の短寿命を抑制することができる。但し、錫含有量が２．２質量％以上では鉛合金シートの伸び量は低下し、エキスパンド加工には適切ではない。
【００１６】
【実施例】
本発明と比較例による鉛蓄電池用エキスパンド格子体製造法によって正極用のエキスパンド格子体と、これを用いた正極板および鉛蓄電池を作製した。
【００１７】
（実施例１）
前記の本発明の実施の形態にしたがって正極用のエキスパンド格子体と、従来例によってエキスパンド格子体を製造した。なお鉛合金シートとして組成がＰｂ−０．０６質量％Ｃａ−１．４０％質量Ｓｎで、厚み０．９ｍｍ、エキスパンド加工直前の引張強度は７０Ｎ／ｍｍ2のもの、さらに組成がＰｂ−０．０６質量％Ｃａ−０．６０％質量Ｓｎで厚み０．９ｍｍ、エキスパンド加工直前の引張強度が３７Ｎ／ｍｍ2のものを用いた。
【００１８】
本発明例において、鉛合金シートの入材側から第２刃の刃先角度α2を８６°とし、以降出材側に順次２°ずつ刃先角度を増加させ、最終の第１８刃の刃先角度α18を１１８°とした。
【００１９】
比較例においても本発明例と同様、１８個の加工刃で構成されるダイスカッターを用いるものの、鉛合金シートの入材側からの第２刃から最終の第１８刃までその刃先角度βを全て１０２°で一定とした。
【００２０】
これら本発明例および比較例のダイスカッターを用いてエキスパンド加工してそれぞれ１００００枚分の格子体を製造し、これら格子体のエキスパンド加工幅を１２０ｍｍに設定した時のこの加工幅の標準偏差をばらつきとして測定し、その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
0004069674.tif 000002
【００２２】
表１に示したように、本発明の構成によれば、鉛合金シートの組成によらず、エキスパンド加工幅のばらつきを抑制できることがわかる。また、本発明例によれば比較例で発生していたような変形部８も発生していなかった。このような寸法ばらつきの抑制により、寸法精度に優れた極板を得ることができ、極板群製造工程における生産性を低下させることがない。
【００２３】
（実施例２）
前記の実施例１で作製した本発明例と従来例のエキスパンド網目に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、熟成乾燥を行い、未化成の正極板とした。なお、鉛合金シート組成として実施例１のＰｂ−０．０６質量％Ｃａ−１．４０質量％ＳｎおよびＰｂ−０．０６質量％Ｃａ−０．６０％質量Ｓｎに加えて、Ｐｂ−０．０６質量％Ｃａ−０．８０質量％Ｓｎ、Ｐｂ−０．０６質量％Ｃａ−１．００質量％ＳｎおよびＰｂ−０．０６質量％Ｃａ−１．２０質量％Ｓｎのものを用い、それぞれ本発明例および比較例により正極板を作製した。
【００２４】
これらの正極板７枚と定法による負極板７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（以下、電池という）を作製し、これらの電池について寿命試験を行った。寿命試験としてはＪＩＳ−Ｄ５３０１で規定されている軽負荷試験を７５℃気相雰囲気で行った。その結果を図３に示す。
【００２５】
図３に示した結果から本発明例によれば寿命サイクルが従来例より向上していることがわかる。これらの寿命試験終了後の電池について分解して調査し、正極格子体の状態について観察した。
【００２６】
その結果、比較例の製造法によるものはエキスパンド網目部で腐食断線が顕著に発生していた。特にその傾向は鉛合金シート中の錫濃度に影響され、錫濃度が１．０質量％を越えて高くしたものに一層顕著に腐食断線が発生していた。一方、本発明例によるものは錫濃度が１．０質量％を越えた領域でも安定した寿命特性を有していた。
【００２７】
【発明の効果】
このように本発明のエキスパンド格子体の製造法によれば、エキスパンド展開寸法のばらつきを低減させて寸法精度の高い極板を供給することが可能となる。さらにエキスパンド網目部の部分的な変形と、これによる腐食を抑制することによって、この格子体を正極に用いた時の寿命特性を改善できることから、工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のエキスパンド格子体製造法に用いるダイスカッターとエキスパンド網目を示す説明図
【図２】  本発明の製造法によるエキスパンド網目の部分拡大正面図
【図３】  本発明例および比較例の製造法による格子体を用いた鉛蓄電池の寿命サイクル数を示す図
【図４】  従来のダイスカッターを用いてエキスパンド網目を形成する状態を示した説明図
【図５】  従来のエキスパンド網目の部分拡大正面図
【符号の説明】
Ａ1〜Ａn，Ｂ1〜Ｂ18  加工刃
１，１０  ダイスカッター
２，２a，２b，２c  側面
３    鉛合金シート
４    スリット
５    線条部
６    網目
７，７a   辺
８    変形部
９    非展開部
【図１】
0004069674.tif 000003
【図２】
0004069674.tif 000004
【図３】
0004069674.tif 000005
【図４】
0004069674.tif 000006
【図５】
0004069674.tif 000007