(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛あるいは鉛合金からなる金属シートに複数条の断続スリットを千鳥状に形成し、平行に隣接し合うスリットにより形成される線条部を前記金属シート面に対して上下方向に交互に凸状に突出させる上下方向展開伸長を行った後、前記金属シートを幅方向へ展開伸長する横幅方向展開伸長を行って形成した網目を有する格子体を備えた鉛蓄電池であって、前記金属シートは錫含有量が０．１質量％〜２．０質量％の鉛−カルシウム−錫合金からなり、前記上下方向展開伸長後の線条部の長さをＡ、前記横幅方向展開伸長後の線条部の長さをＢとした時に比率（Ｂ／Ａ）を１．００以上、１．５０以下にしたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記比率（Ｂ／Ａ）を１．０３以上、１．３５以下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】
錫含有量が０．１質量％〜０．５質量％の格子体を負極に用いたことを特徴とする請求項１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】
本発明はエキスパンド格子体を備えた鉛蓄電池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して構成した薄型シートにエキスパンド加工を施すエキスパンド加工工法が広く用いられ、このエキスパンド加工工法により連続的に格子体を生産して生産性を向上するようにしている。
【０００３】
このエキスパンド加工工法にはレシプロ方式とロータリー方式があるが、前者のレシプロ方式は、ダイス刃をプレス機によりレシプロ運動すなわち往復運動させておき、このダイス刃に間欠的に薄型の鉛シートを送り込んで加工を施す手段である。後者のロータリー方式は、間隔をあけて積層された円盤状のカッターで構成されたカッターロールの対に連続的に薄型の鉛シートを送り込んで加工するものであり、ロータリー方式の方が加工速度を容易に高めることができ、生産性がレシプロ方式に比較して有利であるとされている。
【０００４】
このロータリー方式によるエキスパンド加工は、特開平３−２０４１２６号公報に示すような製造方法が例として挙げられている。一般的なロータリー方式エキスパンド加工の例を図３および図４に示す。
【０００５】
図３および図４に示したように、鉛または鉛合金を圧延した金属シート１は凸状刃２ａと平坦部２ｂを円周上に交互に形成した円盤状カッター２の複数を間隔をあけて積層したカッターロール２１，２１’の対を一方のカッターロール２１の円盤状カッター２が他方のカッターロール２１’の円盤状カッター２間の間隔に噛み合うように組み合わされている。
【０００６】
カッターロール２１，２１’の対の間に金属シート１を通過させることにより、対向する凸状刃２ａによって、金属シート１は剪断を受けてスリットが断続的に形成される。同時に並行に隣接し合うスリット間は凸状刃２ａの凸状の形状に応じて塑性変形を受けて金属シート１の面に対して上下方向に円弧状等の凸状に突出した線条部３を構成する（以降、この展開伸長を上下方向展開伸長と云うことにする）。
【０００７】
平坦部２ｂは片面に交互に肉抜き部２ｃが形成されるとともに、肉抜き部２ｃの反対側は平坦部２ｂ同士が重なり合って剪断部を形成するので、図５に示したように肉抜き部２ｃ同士が対向する部分の金属シート１は剪断を受けずに結節部４を構成し、剪断部に対応した部分は剪断されて非結節部５が形成される。
【０００８】
結果として結節部４と非結節部５とは交互に形成されて、結果的にスリットは千鳥状に形成される。その後、金属シート１の両側部１ａを支持し幅方向すなわち図のＷ方向に展開（以降、この展開伸長を横幅方向展開伸長と云うことにする）して線条部３が直線状になる状態まで展開伸長して、図６に示すようなエキスパンド網目６を形成する。
【０００９】
このエキスパンド網目６に鉛粉を水，硫酸等で練合した活物質ペーストを充填し、極板形状に切断加工した後、熟成乾燥して鉛蓄電池用極板を得ることとしている。
【００１０】
このようなロータリー方式エキスパンド加工によればエキスパンド網目６を構成する線条部３は形成される過程で一旦金属シート１の面から上下方向に突出するよう塑性変形される領域まで伸ばされる。その後金属シート１の幅方向より大となるように異なる２方向すなわち横幅方向に展開拡張される。
【００１１】
上下方向展開伸長により金属シート１の面に対して上下方向に展開された円弧状の線条部３は横幅方向展開伸長で、上下方向展開伸長の方向とは異なる方向、具体的には金属シート１の横幅方向に展開されるので、この横幅方向への展開過程で線条部３に捩れが発生し、線条部３の断面面積が局部的に小さくなり機械的強度も著しく低下させるという問題があった。
【００１２】
また、近年の鉛蓄電池は軽量化を目的として鉛および鉛合金の金属シートを薄肉化する傾向にあり、このような線条部の捩れは特に正極において寿命低下に及ぼす影響が大きく、電池の寿命特性を低下させる問題があった。
【００１３】
また、ロータリー方式エキスパンド加工によるエキスパンド網目６は、線条部３の捩れの発生に関連して従来のレシプロ方式エキスパンド加工によるエキスパンド網目に比較して展開幅寸法のばらつきが大きくなったり、網目に波打ちが発生したりするといった問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来例の問題点に鑑み、ロータリー方式エキスパンド加工による格子体の展開伸長寸法のばらつきを低減し、腐食に起因する電池の寿命低下を抑制することを解決課題とする。
【００１５】
【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に係る発明は鉛あるいは鉛合金からなる金属シートに複数条の断続スリットを千鳥状に形成し、平行に隣接し合うスリットにより形成される線条部を前記金属シート面に対して上下方向に交互に凸状に突出させる上下方向展開伸長を行った後、前記金属シートを幅方向へ展開伸長する横幅方向展開伸長を行って形成した網目を有する格子体を備えた鉛蓄電池であって、前記金属シートは錫含有量が０．１質量％〜２．０質量％の鉛−カルシウム−錫合金からなり、前記上下方向展開伸長後の線条部の長さをＡ、前記横幅方向展開伸長後の線条部の長さをＢとした時に比率（Ｂ／Ａ）を１．００以上、１．５０以下にした鉛蓄電池を示すものである。
【００１６】
本発明の請求項２に係る発明は請求項１に記載の構成を備えた鉛蓄電池において、比率（Ｂ／Ａ）を１．０３以上、１．３５以下としたことを示すものである。
【００１８】
本発明の請求項３に係る発明は請求項１に記載の構成を備えた鉛蓄電池において、金属シート中の錫含有量が０．１質量％〜０．５質量％の格子体を負極に用いたことを示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
本発明においては前記従来例と同様に図３および図４に示したように鉛−カルシウム合金や鉛−錫合金等の鉛合金からなる金属シート１を凸状刃２ａと平坦部２ｂを円周上に交互に形成した円盤状カッター２の複数を間隔をあけて積層したカッターロール２１，２１’の対を一方のカッターロール２１の円盤状カッター２が他方のカッターロール２１’の円盤状カッター２間の間隔に噛み合うように組み合わされている。
【００２１】
カッターロール２１，２１’の対の間に金属シート１を通過させることにより、対向する凸状刃２ａによって、金属シート１は剪断を受けてスリットが断続的に形成される。同時に並行に隣接し合うスリット間は凸状刃２ａの凸状に応じて塑性変形を受けて金属シート１の面に対して上下方向に円弧状等の凸状に突出させる上下方向展開伸長により線条部３を構成する。
【００２２】
平坦部２ｂは片面に交互に肉抜き部が形成されるとともに、肉抜き部の反対側は平坦部同士が重なり合って剪断部を形成するので肉抜き部同士が対向する部分の金属シート１は剪断を受けずに図５に示すように結節部４を構成し、剪断部に対応した部分は剪断されて非結節部５が形成される。
【００２３】
結果として結節部４と非結節部５とは交互に形成されて、結果的にスリットは千鳥状に形成される。ここでスリットが千鳥状となった時点で平行に隣接するスリット間で構成される線条部３の長さを図５に示すようにＡとする。
【００２４】
その後、図６に示すように金属シート１の両側部１ａを支持し、幅方向すなわち図６のＷ方向に展開する横幅方向展開伸長により図７に示すようなエキスパンド網目６を形成する。この時の線条部３の長さを図７に示すようにＢとする。
【００２５】
本発明においてはこの横幅方向展開伸長後の線条部３の長さＢが、上下方向展開伸長後の線条部３の長さＡに対して占める比率、すなわち（Ｂ／Ａ）を１．００〜１．５０、特に好ましくは１．０３〜１．３５とするものである。
【００２６】
ここで得たエキスパンド網目６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極板となる。その後はこの未化成極板を用い、常法によって本発明の鉛蓄電池を構成することができる。
【００２７】
本発明において前記した比率（Ｂ／Ａ）の値が前記した１．５０を越えて大きくなると横幅方向展開伸長後の線条部３の捩れは急激に進行し、部分的に線条部３の断面積が小さくなり電気抵抗も増大するので好ましくない。しかも、この比率（Ｂ／Ａ）が１．５０を越えて大きく設定するとエキスパンド網目６の展開幅寸法すなわち図６中にＣで示す寸法のばらつきが急激に増加するとともに、エキスパンド網目６に波打ち（ウェーブ）が発生して後の工程の活物質ペーストの充填が均一に行い難くなり、またエキスパンド網目の変形が起きるので好ましくない。
【００２８】
さらに金属シート１として引張り強度が７８Ｎ／ｍｍ2以下のものを用いることにより線条部が捩れる際の断面積の縮小を抑制することができる。このような引張り強度を有する圧延鉛および鉛合金の金属シートとしてはカルシウム含有が０．０４質量％〜０．０９質量％、錫含有量が１．２０質量％〜２．０質量％の鉛−カルシウム−錫合金であり、厚みが少なくとも１．２０ｍｍ以下のものが適当であるが、錫含有量が高くなると時効硬化現象により引張り強度が増加するために、圧延処理後からエキスパンド加工までの放置時間や放置温度をコントロールする必要がある。
【００２９】
また、金属シートとして錫含有量が少ない０．１質量％〜０．５質量％の引張り強度が３８Ｎ／ｍｍ2以下、伸び率１０％〜１５％のものは特に金属シート自体に延性があるためにエキスパンド加工幅のばらつきを低減することができる。
【００３０】
このような錫含有量が少ない金属シートから得たエキスパンド格子体を正極に適用した場合には格子体の酸化腐食が進行し易くなる。しかしながら、負極においては正極で発生するような酸化腐食現象は顕著でないので、このような金属シートは負極に適用することが好ましい。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
前記した本発明の実施の形態に従って正極用のエキスパンド網目を製造して格子体とした。なお金属シートは厚み０．９ｍｍのものを使用した。この金属シートの組成は鉛−０．０６質量％カルシウム−１．４質量％錫、鉛−０．０６質量％カルシウム−０．５質量％錫、鉛−０．０６質量％カルシウム−２．０質量％錫、および鉛−０．０６質量％カルシウム−２．２質量％錫を用い、これらの金属シートのエキスパンド加工前の引張り強度はそれぞれ７０Ｎ／ｍｍ2、３８Ｎ／ｍｍ2、７８Ｎ／ｍｍ2および８４Ｎ／ｍｍ2であった。
【００３２】
この金属シートを発明の実施の形態によって上下方向展開伸長後の線条部３の長さ寸法すなわち図５中における寸法Ａを１２．０ｍｍとし、金属シートの両側部を金属シートの幅方向に引っ張ることにより横幅方向展開伸長を行った。この横幅方向展開伸長を行った後の線条部３の長さ寸法Ｂを変化させることにより比率（Ｂ／Ａ）を種々に変化させたエキスパンド網目を作製し、展開幅寸法である寸法Ｃを測定した。展開幅寸法は比率（Ｂ／Ａ）を変化させる毎に１００個のデータ数で測定した後、展開幅寸法の標準偏差を求めた。この結果を図１に示す。
【００３３】
図１に示した結果から、比率（Ｂ／Ａ）を１．５０を越えて大きく設定すると展開幅寸法の標準偏差は増加し、幅寸法のばらつきが大きくなることがわかる。さらに、このばらつきを小さく、すなわち標準偏差を小さくするためには特に比率（Ｂ／Ａ）を１．０３から１．５０の間に設定することが好ましい。
【００３４】
また比率（Ｂ／Ａ）が１．５０を越えて大きくなると展開後のエキスパンド網目の面に波打ちが生じ始める。このような波打ちは後のペースト充填工程において、ペースト充填量のばらつきやエキスパンド網目の変形を引き起こすので好ましくない。
【００３５】
また、金属シートの引張り強度とエキスパンド展開幅のばらつきとが密接に関連しており、引張り強度を７８Ｎ／ｍｍ2以下とすること、さらに好ましくは引張り強度を３８Ｎ／ｍｍ2以下とすればエキスパンド展開幅のばらつきを顕著に低減することができる。
【００３６】
（実施例２）
前記の実施例１で作製した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、金属シート組成としては鉛−０．０６質量％カルシウム−１．４０質量％錫とした。この正極板７枚と定法による負極板７枚とを組み合わ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、試験電池と云う）を作製した。
【００３７】
これらの試験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２に示す。
【００３８】
図２に示した結果から比率（Ｂ／Ａ）が１．０３以上で１．３５以下の範囲であれば寿命サイクルが安定していることがわかる。またこの比率を１．３５以上にすれば寿命の低下が始まり、１．５０を越えると寿命は著しく低下する。
【００３９】
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を行った。その結果、比率（Ｂ／Ａ）が１．３５以上では線条部の捩れた位置での腐食が激しく、この部分の切断が見られた。比率（Ｂ／Ａ）が１．０３〜１．３５の範囲では腐食が進行するものの、線条部の腐食は比較的少なく、捩れた位置で部分的に腐食が進行するのではなく、均等に進行していた。その結果として本発明の鉛蓄電池は寿命が安定していると考えられる。
【００４０】
また、金属シートとして錫含有量が少ない０．１質量％〜０．５質量％の引張り強度が３７．２８Ｎ／ｍｍ2、伸び１３％のものにおいて金属シート自体に延性があるためにエキスパンド加工幅のばらつき度合いを縮小することができる。
【００４１】
またカッター構成において半円形状に加工された線条部の展開伸長率の異なる形状を組み込むことにより線条部の格子骨の捩れ位置を意図的に組み入れることができる。
【００４２】
【発明の効果】
こ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を用いた鉛蓄電池において、エキスパンド格子体の腐食による寿命低下を抑制するとともにエキスパンド加工幅のばらつきを低減することにより、工程の安定化をはかり鉛蓄電池の生産性を向上させるものであり、工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における比率（Ｂ／Ａ）とエキスパンド網目展開幅寸法の標準偏差との関係を示す図
【図２】本発明の実施例２における電池寿命試験の寿命サイクル数と比率（Ｂ／Ａ）との関係を示す図
【図３】ロータリー方式エキスパンド加工を示す説明図
【図４】ロータリー方式エキスパンド加工に使用するカッターロールを示す図
【図５】上下方向展開伸長後の金属シートの要部を示す図
【図６】横幅方向展開伸長後のエキスパンド網目の要部を示す図
【図７】横幅方向展開伸長後のエキスパンド網目の要部を示す図
【符号の説明】
１  金属シート
１ａ  両側部
２  円盤状カッター
２ａ  凸状刃
２ｂ  平坦部
２ｃ  肉抜き部
３  線条部
４  結節部
５  非結節部
６  エキスパンド網目
２１，２１’  カッターロール
【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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