(57)【要約】  連続鋳造プロセスにおいて鉛グリッド電極アレイを製造するための電極基板を鋳造する装置であって、その表面に鋳造される鉛ストリップの形状が刻設されたキャスティングドラムと、キャスティングドラムが反時計回りに回転するとき、回転軸を通って引かれた水平軸の領域においてキャスティングドラムの外周上に載置されるキャスティングシューであって、流出する液体鉛はキャスティングドラム表面の凹型に流入し、キャスティングドラムの下側頂点において、３／４回転後に、固化した鉛ストリップとして離型可能であり、７度未満、特に３度未満の抜き勾配が提供される、キャスティングシューと、を含む、電極基板の鋳造装置が提供される。
2020520811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造プロセスにより鉛グリッド電極アレイを製造するための電極キャリアを鋳造する装置であって、
（ａ）鋳造される鉛ストリップの形状が表面に刻設されたキャスティングドラムと、
（ｂ）前記キャスティングドラムが反時計回りに回転するときの回転軸を通る水平軸の領域であって前記キャスティングドラムの外周上に配されたキャスティングシューであって、流出する液体鉛は、前記キャスティングドラム表面の凹型に流れ込み、３／４回転後に前記キャスティングドラムの下側頂点で固化した鉛ストリップとして離型可能であり、且つ抜き勾配が７度より小さい、前記キャスティングシューと、を備える、
装置。
【請求項２】
前記鉛ストリップを離型するための真空装置が設けられた、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記鉛ストリップを離型するために、グリッドベルトとドラム彫刻の間に圧縮空気を吹き付けるための吹き付け装置が設けられた、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記鉛ストリップを離型するための振動装置が設けられた、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記真空装置は、真空ベルトを備える、
請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記真空ベルトは、前記鉛ストリップのグリッド構造に適合した穴パターンを備える、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
離型ポイントの領域にハンマー装置が設けられ、所定の周期で前記キャスティングドラムにハンマー打撃を加える、
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記鉛グリッドが離型した頂点の上方に設けられて離型をサポートするガイドプレートが設けられた、
請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１８年５月２２日に出願されたＰＣＴ／ＤＥ２０１８／０００１５２の引き続くものであり、２０１７年５月１９日に出願（現在は放棄されている）された出願番号１０２０１７００４８１５．０（ＤＥ）の優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池における正極及び負極のための電極キャリアの製造には、ドロップキャスティング（ｄｒｏｐ  ｃａｓｔｉｎｇ）や射出成形法、エキスパンドメタル法、打ち抜き法、及びキャスティングドラムによる連続鋳造法が用いられる。
【０００３】
ドロップキャスティング及び射出成形法
ドロップキャスティング又は射出成形法では、２つの半金型からなる金型に液体鉛を充填し、鉛が固化した後、半金型を開くことによって離型する。２つの半金型はコルク仕上げがなされることで、金型に充填されている間に鉛が固化するのを防止し、また押し出された空気を吸収する。この方法のある利点は、グリッドのダイヤモンド型構造及び表面の粗さである。両方とも、良好な質量対グリッド接着をもたらす。さらに、この粗さは、接触表面を増加させる。欠点は、生産性が低いことと、合金の選択に関する制限である。軟質合金、したがってより耐食性のある合金は、この技術では処理することができない。さらに、取り扱い要件は、グリッドの厚さ、したがって重量に関する制限をもたらす。最小グリッド重量に関する制限は、ドロップキャスティングプロセスの非常に重大なコスト上の欠点である。全ての合金成分が、例えばＣａ合金のように腐食及びグリッドサイズに関する欠点、あるいはＳｂ合金のように水の消費量に関する欠点と結びついているため、ドロップキャスティングプロセスは、将来的に必要とされる軟質鉛合金には適していない。著しく増大した耐サイクル性及び耐用年数に対する要求は、耐食性の軟質鉛合金を必要とする。
【０００４】
エキスパンドメタル及び打ち抜き法
エキスパンドメタル及び打ち抜き法では、一方では安定性を増大させるために、他方では微細な粒状の、より耐食性のある構造を得るために、鉛テープが鋳造され、場合によっては圧延される。どちらの方法も、ドロップキャスティング技術と比較してはるかに生産性が高いことを特徴とする。両技術を用いて、一般にフラグと呼ばれる電流導体は、鉛ストリップの厚さのみを有し得る。これにより、電気抵抗が制限される。
【０００５】
延伸プロセスの間、グリッドバーはねじられ、電極の良好な接着特性をもたらす。エキスパンドメタル法の主な欠点は、閉鎖フレームがないこと、及び閉鎖フレームがないことにより硬質合金に限界があることである。硬質合金及び欠落したフレームは、必然的に極性間のセパレータへの損傷の可能性の問題をもたらす。エキスパンドメタル電極キャリアは、ＡＧＭ（Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  Ｇｌａｓｓ  Ｍａｔ）バッテリーにおいて特に問題となる。
【０００６】
打ち抜き法では、任意の閉鎖フレーム、任意のグリッドジオメトリ及び任意の合金を使用することができる。それにもかかわらず、打ち抜き法は、その高い初期投資コストに加えて、非常に重大な欠点を有する。打ち抜き工程の間に、鉛の約７５％〜８５％が打ち抜かれる。このように打ち抜かれた部品は、酸化鉛表面を有する。精密な改良がなければ、すなわち鉛製錬ボイラーに直ちに戻る間に、酸化鉛はグリッドに入り込み、腐食を増大させる。任意の鉛合金を処理することは可能であるが、軟質合金の場合、システム速度を大幅に低下させなければならない。
【０００７】
キャスティングドラムによる連続鋳造法
グリッド構造が刻設（彫刻）されていることを特徴とするキャスティングドラムと、液体鉛をグリッド構造に供給するキャスティングシューとを用いて、鉛電極を連続鋳造する場合、鋳造速度は合金の組成とは無関係であり、その結果、軟質鉛でさえ生産的に加工することができる。さらに、電流導体、フラグをグリッドよりも厚くすることができ、フレーム又はグリッドバーは、残りの内側バーよりも強くすることができる。しかしながら、現在利用可能な連続鋳造技術は、正極に関して重大な欠点を有する。
【０００８】
グリッドベルトをドラムから取り外す（離型する）ために、従来技術のシステムは、刻設されたグリッドに１０度より大きな抜き勾配（ｄｒａｆｔ  ａｎｇｌｅ）を必要とする。抜き勾配は蟻継（ｄｏｖｅｔａｉｌ）と同様に、グリッドからの滑りを回避するために、シュー側にオーバーペーストを必要とする。また、腐食は最小断面位置によって決まるため、台形の断面積は腐食の点で好ましくない。したがって、正方形の断面よりも多くの鉛が必要とされる。しかしながら、最も重大な欠点は、グリッド及びプレートの非対称性であり、これは充電／放電プロセス中に正極に湾曲をもたらし、これは充電／放電状態において体積が異なることに起因するものであり、それによって、活性物質がグリッドから分離され、大きな圧力がセパレータにかかる。このため、正極には連続鋳造グリッドは使用されない。
【発明の概要】
【０００９】
連続鋳造プロセスにおける鉛グリッド電極アレイを製造するための電極キャリアの鋳造装置として：その表面に鉛ストリップ（３）の形状が刻設されたキャスティングドラム（１）と、キャスティングドラム（１）が反時計回りに回転するときの回転軸を通る水平軸の領域で、且つキャスティングドラム（１）の外周上に置かれたキャスティングシュー（２）であって、そこから流出する液体鉛は、キャスティングドラム表面の凹型に流入し、３／４回転後にキャスティングドラム（１）の下方頂点で固化した鉛ストリップとして離型され、且つその抜き勾配が７度未満、特に３度未満である、キャスティングシュー（２）と、を備えることを特徴とするものが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、側面視で示された装置を示す図である。
【図２】図２は、鉛蓄電池電極のための鉛グリッドの連続鋳造用の典型的な商用装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
このように、連続鋳造プロセスの顕著な利点は、パンチングリターンがないことと、上述したように、腐食を促進する酸化鉛がなく、合金に関係なく、より厚いフラグ及び高い鋳造速度によって達成されるより低いオーム抵抗であることと要約することができる。対照的に、グリッドバーの抜き勾配は大きな欠点である。
【００１２】
驚くべきことに、いくつかの物理的プロセスを用いることによって、連続鋳造プロセスの非対称グリッドを回避する解決策が見出された。従来技術における工学的実現は、教科書に記載された抜き勾配を必要とする歯車及びタイミングベルトの巻き戻しに基づいている。
【００１３】
図１に従い既存の商用システムの走行方向を変更し、ドラム半径を増大させることによって、７度未満の小さい抜き勾配で離型を行うことができる。１ｍを超える、好ましくは１．２ｍを超える半径を有するドラムを使用することが有利であり、その結果、離型がより容易になる。図示のように下側頂点にキャスティングシューを配置すると、約２７０度の後、重力方向の１つの力成分のみが鉛グリッドベルトに作用する。したがって、下側頂点における重力に垂直な任意の重量力成分が排除され、キャスティングシューとキャスティングドラムとの間の摩擦を減少させるためにキャスティングドラムに適用されるべき潤滑剤による接着力が残っていない場合には、重力の作用によってグリッドが刻設された金型から落下する。したがって、分離剤から生じる接着力は別として、グリッドは５度未満、普通は３度という非常に低い抜き勾配でドラムから落下し、その結果、バーは、ほぼ理想的な長方形の断面積を示す。
【００１４】
この低い接着力に打ち勝つのを助けるよう、ドラムとグリッドとの間の隙間に高温の圧縮空気を吹き込んでもよく、または平行に走る真空ベルトによって鋳造鉛グリッドバンドを吸引してもよい。ノッキング装置又は振動装置も、この接着力に打ち勝つのに好適である。さらに、鋳造ドラムの彫刻に分離のためのコーティングを導入することが提案される。真空ベルトの開口部は鉛グリッドバンドの輪郭に適合され、それによって、効果的な摩擦接続が行われ、これは刻設されたグリッド形状から鉛グリッドテープを引っ張る。
【００１５】
このような小さい抜き勾配を有するグリッドは、長方形で対称なアナログパンチグリッドとみなすことができる。このようにして連続鋳造で製造されたグリッドは十分に対称的であり、活性物質がグリッドの下部及び上部に等しく適用されるならば、バッテリーの通常の動作中に湾曲する傾向はない。
【００１６】
連続鋳造機はまた、合金化プロセスにおいて酸化鉛を洗浄する必要がある打ち抜き部分がない。追加の合金化工程のコストは、鉛の調達価格の少なくとも１０％である。
【００１７】
合金化工程を省略すると、バッテリーのグリッドの耐食性が低下する。
【００１８】
この装置は、純粋な鉛−錫合金だけでなく、低合金比率の鉛電極グリッドの製造にも特に適している。これらの合金は、ＡＧＭバッテリーならびに自動車分野におけるハイブリッド用途に特に適している。グリッドを強化するための合金成分として、カルシウム又はストロンチウム合金が使用される。両合金は、腐食の増加をもたらす。従来使用されていたアンチモンは、水の消費量が多く、メンテナンスフリーのバッテリーには使用できなかった。純粋な鉛−錫合金は特に耐食性があり、水消費量が極めて少ないことが証明されている。さらに、軟鉛グリッド技術は、セパレータ、特にＡＧＭバッテリーに使用されるようなガラスフリースセパレータへの力の影響及び損傷を防止する。
【００１９】
その後のサンドブラストは、一方では鉛ストリップの表面を粗くし、他方では残存する分離剤を除去することができる。したがって、表面はサンドブラストによって増加し、より良好なマスグリッド接着性をもたらし、その結果、電流損失の改善をもたらす。
【００２０】
システムは、概略図を参照して以下により詳細に説明される。
【００２１】
図１はドラム１を示し、その表面は鋳造される鉛ストリップ３の形状が刻設されている。いわゆるキャスティングシュー２は、ドラムの回転軸を通って引かれた水平軸領域においてドラムの外周上に載っている。この場合、シュー２は、反時計回りに回転するドラムの右側に配置される。キャスティングシュー２を出た液体鉛は、ドラム表面の凹型に流入する。３／４回転した後、固化した鉛ストリップを真空ベルト４で取り外す。真空ベルトは、存在する可能性のある接着力を克服するのに役立つ。
【符号の説明】
【００２２】
１  キャスティングドラム
２  キャスティングシュー
３  鉛ストリップ
４  真空ベルト
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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