捲回形密閉式鉛蓄電池の製造方法
【課題】捲回形密閉式鉛蓄電池において、薄型の極板を加圧状態で捲回するために、正極と負極間のセパレータ（又はリテーナーマット）で活物質の充放電反応による短絡が生じやすかった。
【解決手段】電極幅とペースト紙幅について規定し、ペースト紙の捲回軸方向の幅をwとし、極板の捲回軸方向の幅aとし、極板の捲回軸方向のペースト充填幅をdとしたときに、d≦w≦aの関係にする
【解決手段】電極幅とペースト紙幅について規定し、ペースト紙の捲回軸方向の幅をwとし、極板の捲回軸方向の幅aとし、極板の捲回軸方向のペースト充填幅をdとしたときに、d≦w≦aの関係にする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の始動用に用いる捲回形密閉式鉛蓄電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車用鉛蓄電池は、カーナビゲーション等の電装品の増加により高出力化が求められている。そのため極板を薄くし、反応面積を増加させる目的で捲回形の電池が提唱されている。また、メンテナスフリーから補水不要の密閉式を採用しユーザーの利便性にアピールしている。
【０００３】
このような捲回形密閉式鉛蓄電池の極板群は、長尺の正負極板をセパレータ（又はリテーナーマット）を介して圧力をかけて捲回された構造をもっている。しかし、極板が薄くなり圧力をかけて捲回されるため、正負極活物質は活物質の充放電反応に伴う体積変化により生じる集電体からの剥離や、充放電反応に伴う結晶成長に伴い、正負極活物質がセパレータ（又はリテーナーマット）を貫通する微小な短絡を生じやすくなる。このような状態を解決するために特許文献１に示されるような極板とセパレータの位置ずれを修正する手法が提唱されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６０７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、より薄型の極板を作製するために長尺化を進めるためには、位置ずれ許容量を狭めねばならず、極板とセパレータの送り制御が複雑になる問題点がある。また、特許文献１では巻きずれ解消の具体的手法が記述されておらず、再現が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前述の課題を鑑みてなされたものであり、より簡便な手法で捲回形密閉式鉛蓄電池の短絡を防止する製造方法を提供する。
【０００７】
捲回形密閉式鉛蓄電池の長尺の正負極板には、極板を構成する集電体からのペースト状活物質の脱落防止、及び電池製造工程における取り扱いを容易にするために、一般にペースト紙と呼ばれるシートが、ペースト状活物質が充填される部分に貼り付けられている。ペースト紙は耐酸性紙または樹脂からなる。
【０００８】
本発明では、極板幅とペースト紙幅について規定して、上述の問題に対処する。具体的には、ペースト紙の捲回軸方向の幅をwとし、極板の捲回軸方向の幅aとし、極板の捲回軸方向のペースト充填幅をdとしたときに、d≦w≦aの関係にすることで、前述の短絡を生じにくくする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、製造設備に高度な制御をかけることなく、さらに極板の長さや厚みに応じての柔軟に対応できる製造方法で捲回形密閉式鉛蓄電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。
【実施例】
【００１１】
本発明の実施例を以下に説明する。
【００１２】
厚さ０．７ｍｍ、幅１６０ｍｍの鉛‐カルシウム系合金シート１ａのコイルを図1に示す一次リコイラー２ａにセットする。これを図示しないモーター駆動のアンコイラー３で巻き出し、途中で一時停止して格子形状を彫りこんだ金型４でプレスする。所定の送り速度でこの操作を繰り返すことにより、合金シート１ａに所定の格子パターンを穿孔した合金シート１ｂを作製する。
【００１３】
続いて、アンコイラー３で巻き取った合金シート１ｂを二次リコイラー２ｂにセットし、図２に示すペースト充填工程にのせる。ペーストは所定量の鉛粉、水、希硫酸及び添加剤を混練して作製する。正極と負極は、希硫酸及び添加剤の種類や配合が異なるが、次の工程は基本的に同じである。このペーストを充填ホッパ５に投入し、充填機６で合金シート１ｂに充填する。このとき、ペースト紙７（厚み０．３８５ｍｍ）を合金シート１ｂ下にロール８ａによって圧着し下部へのペースト脱落を防止し、充填後にロール８ｂによってペースト紙７を圧着する。次にペーストを充填した合金シート１ｂを裁断機９によって長さ１５００ｍｍに裁断し、このとき集電タブ１０を形成し、同時に余剰のシート部を切除して長尺の極板１１を得る。
【００１４】
このときの極板１１の概観を図３に示す。実際は、ペーストが充填され表面をペースト紙７が被覆しているが、説明の便宜上、格子の穿孔パターンを明示するために透視図とした。極板の捲回軸方向（図３では上下方向）の幅をaとし、同方向のペースト充填幅をdとし、同方向のペースト紙７の幅をwとする。ペースト脱落を防止するためには、d≦w
である必要がある。理論的にはｄ＝ｗがペースト紙７を節約でき効率的である。しかし、そのためには、合金シート１ｂとペースト紙７の送り速度を正確に同期させないと、各々がずれて圧着されることがある。そのため、極板の生産性の向上には不都合である。生産性を上げるには、ｗを大きくすれば良いのだが、前述のように裁断機８によって裁断されてしまうため、実質的にはペースト紙６の幅がa以上あっても廃材となってしまい、経済的ではない。そこで、生産性と経済性の観点から、ペースト紙７の幅ｗをd≦w≦aとすることにした。
【００１５】
合金シート１ｂの幅を１５０ｍｍ、ペースト充填部の幅を１４５ｍｍと設計したときのペースト紙７の幅を１ｍｍ刻みでの試行条件を表１に示す。
【００１６】
【表１】
これらの条件で合金シート１ｂにペーストを充填し、ペースト紙７を圧着した。Ｎo.１は、
合金シート１ｂの送りをペースト充填機６と制御することでずれることなく圧着できた。前述のようにwがaに近づくほど、ペースト紙７ずれの許容差が大きくなるので、合金シート１ｂの送り速度が向上でき生産性は向上する。
【００１７】
なお、上述の試行は合金シート１ｂの進行方向の中心線とペースト紙７の中心線をあわせる形式で制御した。ただし、各々の中心線は必ずしも合致させる必要はなく、ペースト紙７は充填部を被覆していれば良い。たとえば、
（１）ペースト紙７の一端が、合金シート１ｂ‐１で示される集電タブ１０側の枠骨の下端に接し、ペースト紙７のもう一端が合金シート１ｂ‐２で示される集電タブ１０反対側の枠骨を覆う場合（図４ 格子パターンを透視図、ペースト紙７を破線で示す）。
（２）その逆にペースト紙７の一端が、合金シートの枠骨１ｂ‐２の上端に接し、合金シートの枠骨１ｂ‐１を覆うような場合（図５）
でも前述の目的が達成できる。
【００１８】
次に、これら正極板と負極板とをガラス繊維製のリテーナーマットを介して圧力０．７ＭＰａ／ｃｍ２の捲回圧力で捲回した。前述のように、ペースト紙７の変更なので捲回時の巻きずれなどは発生しなかった。これは２Ｖ単セル電池なので、電槽に６個収納し、セル間接続を施し、蓋を溶着する。続いて希硫酸を注液し、通電により電槽化成して鉛化合物ペーストを活物質化して、１２Ｖ捲回形密閉式鉛蓄電池を得た。
【００１９】
これらの電池を、ＪＩＳ Ｄ５３０１規定の５時間率容量試験法により終止電圧１０．５Ｖまで放電した後、抵抗体を接続し１．３Ａで４日間定抵抗連続放電後、１４．８Ｖ定電圧充電（６時間）を行う過放電放置サイクルを実施した。この試験は正負の極板間短絡が寿命の主要因である。各電池の寿命にいたるサイクル数を表２に示す。
【００２０】
【表２】
表２の結果から、ペースト紙７の幅を増やすことで寿命サイクル数が伸び、耐短絡性能が向上することが分かる。
【符号の説明】
【００２１】
１ａ：鉛‐カルシウム系合金シート １ｂ：合金シート ２ａ：一次リコイラー
２ｂ：二次リコイラー ３：アンコイラー ４：金型 ５：充填ホッパ ６：充填機
７：ペースト紙 ８ａ、８ｂ：ペースト紙用ロール ９：裁断機 １０：集電タブ
１１：極板 １ｂ‐１：集電タブ９側の枠骨 １ｂ‐２：集電タブ９反対側の枠骨
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】合金シートの製造工程を示す概略図である。
【図２】極板の充填工程を示す概略図である。
【図３】極板の格子パターンを明示した透視図である。
【図４】合金シートとぺースト紙の圧着法の一例である。
【図５】合金シートとぺースト紙の圧着法の一例である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の始動用に用いる捲回形密閉式鉛蓄電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車用鉛蓄電池は、カーナビゲーション等の電装品の増加により高出力化が求められている。そのため極板を薄くし、反応面積を増加させる目的で捲回形の電池が提唱されている。また、メンテナスフリーから補水不要の密閉式を採用しユーザーの利便性にアピールしている。
【０００３】
このような捲回形密閉式鉛蓄電池の極板群は、長尺の正負極板をセパレータ（又はリテーナーマット）を介して圧力をかけて捲回された構造をもっている。しかし、極板が薄くなり圧力をかけて捲回されるため、正負極活物質は活物質の充放電反応に伴う体積変化により生じる集電体からの剥離や、充放電反応に伴う結晶成長に伴い、正負極活物質がセパレータ（又はリテーナーマット）を貫通する微小な短絡を生じやすくなる。このような状態を解決するために特許文献１に示されるような極板とセパレータの位置ずれを修正する手法が提唱されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６０７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、より薄型の極板を作製するために長尺化を進めるためには、位置ずれ許容量を狭めねばならず、極板とセパレータの送り制御が複雑になる問題点がある。また、特許文献１では巻きずれ解消の具体的手法が記述されておらず、再現が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前述の課題を鑑みてなされたものであり、より簡便な手法で捲回形密閉式鉛蓄電池の短絡を防止する製造方法を提供する。
【０００７】
捲回形密閉式鉛蓄電池の長尺の正負極板には、極板を構成する集電体からのペースト状活物質の脱落防止、及び電池製造工程における取り扱いを容易にするために、一般にペースト紙と呼ばれるシートが、ペースト状活物質が充填される部分に貼り付けられている。ペースト紙は耐酸性紙または樹脂からなる。
【０００８】
本発明では、極板幅とペースト紙幅について規定して、上述の問題に対処する。具体的には、ペースト紙の捲回軸方向の幅をwとし、極板の捲回軸方向の幅aとし、極板の捲回軸方向のペースト充填幅をdとしたときに、d≦w≦aの関係にすることで、前述の短絡を生じにくくする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、製造設備に高度な制御をかけることなく、さらに極板の長さや厚みに応じての柔軟に対応できる製造方法で捲回形密閉式鉛蓄電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。
【実施例】
【００１１】
本発明の実施例を以下に説明する。
【００１２】
厚さ０．７ｍｍ、幅１６０ｍｍの鉛‐カルシウム系合金シート１ａのコイルを図1に示す一次リコイラー２ａにセットする。これを図示しないモーター駆動のアンコイラー３で巻き出し、途中で一時停止して格子形状を彫りこんだ金型４でプレスする。所定の送り速度でこの操作を繰り返すことにより、合金シート１ａに所定の格子パターンを穿孔した合金シート１ｂを作製する。
【００１３】
続いて、アンコイラー３で巻き取った合金シート１ｂを二次リコイラー２ｂにセットし、図２に示すペースト充填工程にのせる。ペーストは所定量の鉛粉、水、希硫酸及び添加剤を混練して作製する。正極と負極は、希硫酸及び添加剤の種類や配合が異なるが、次の工程は基本的に同じである。このペーストを充填ホッパ５に投入し、充填機６で合金シート１ｂに充填する。このとき、ペースト紙７（厚み０．３８５ｍｍ）を合金シート１ｂ下にロール８ａによって圧着し下部へのペースト脱落を防止し、充填後にロール８ｂによってペースト紙７を圧着する。次にペーストを充填した合金シート１ｂを裁断機９によって長さ１５００ｍｍに裁断し、このとき集電タブ１０を形成し、同時に余剰のシート部を切除して長尺の極板１１を得る。
【００１４】
このときの極板１１の概観を図３に示す。実際は、ペーストが充填され表面をペースト紙７が被覆しているが、説明の便宜上、格子の穿孔パターンを明示するために透視図とした。極板の捲回軸方向（図３では上下方向）の幅をaとし、同方向のペースト充填幅をdとし、同方向のペースト紙７の幅をwとする。ペースト脱落を防止するためには、d≦w
である必要がある。理論的にはｄ＝ｗがペースト紙７を節約でき効率的である。しかし、そのためには、合金シート１ｂとペースト紙７の送り速度を正確に同期させないと、各々がずれて圧着されることがある。そのため、極板の生産性の向上には不都合である。生産性を上げるには、ｗを大きくすれば良いのだが、前述のように裁断機８によって裁断されてしまうため、実質的にはペースト紙６の幅がa以上あっても廃材となってしまい、経済的ではない。そこで、生産性と経済性の観点から、ペースト紙７の幅ｗをd≦w≦aとすることにした。
【００１５】
合金シート１ｂの幅を１５０ｍｍ、ペースト充填部の幅を１４５ｍｍと設計したときのペースト紙７の幅を１ｍｍ刻みでの試行条件を表１に示す。
【００１６】
【表１】
これらの条件で合金シート１ｂにペーストを充填し、ペースト紙７を圧着した。Ｎo.１は、
合金シート１ｂの送りをペースト充填機６と制御することでずれることなく圧着できた。前述のようにwがaに近づくほど、ペースト紙７ずれの許容差が大きくなるので、合金シート１ｂの送り速度が向上でき生産性は向上する。
【００１７】
なお、上述の試行は合金シート１ｂの進行方向の中心線とペースト紙７の中心線をあわせる形式で制御した。ただし、各々の中心線は必ずしも合致させる必要はなく、ペースト紙７は充填部を被覆していれば良い。たとえば、
（１）ペースト紙７の一端が、合金シート１ｂ‐１で示される集電タブ１０側の枠骨の下端に接し、ペースト紙７のもう一端が合金シート１ｂ‐２で示される集電タブ１０反対側の枠骨を覆う場合（図４ 格子パターンを透視図、ペースト紙７を破線で示す）。
（２）その逆にペースト紙７の一端が、合金シートの枠骨１ｂ‐２の上端に接し、合金シートの枠骨１ｂ‐１を覆うような場合（図５）
でも前述の目的が達成できる。
【００１８】
次に、これら正極板と負極板とをガラス繊維製のリテーナーマットを介して圧力０．７ＭＰａ／ｃｍ２の捲回圧力で捲回した。前述のように、ペースト紙７の変更なので捲回時の巻きずれなどは発生しなかった。これは２Ｖ単セル電池なので、電槽に６個収納し、セル間接続を施し、蓋を溶着する。続いて希硫酸を注液し、通電により電槽化成して鉛化合物ペーストを活物質化して、１２Ｖ捲回形密閉式鉛蓄電池を得た。
【００１９】
これらの電池を、ＪＩＳ Ｄ５３０１規定の５時間率容量試験法により終止電圧１０．５Ｖまで放電した後、抵抗体を接続し１．３Ａで４日間定抵抗連続放電後、１４．８Ｖ定電圧充電（６時間）を行う過放電放置サイクルを実施した。この試験は正負の極板間短絡が寿命の主要因である。各電池の寿命にいたるサイクル数を表２に示す。
【００２０】
【表２】
表２の結果から、ペースト紙７の幅を増やすことで寿命サイクル数が伸び、耐短絡性能が向上することが分かる。
【符号の説明】
【００２１】
１ａ：鉛‐カルシウム系合金シート １ｂ：合金シート ２ａ：一次リコイラー
２ｂ：二次リコイラー ３：アンコイラー ４：金型 ５：充填ホッパ ６：充填機
７：ペースト紙 ８ａ、８ｂ：ペースト紙用ロール ９：裁断機 １０：集電タブ
１１：極板 １ｂ‐１：集電タブ９側の枠骨 １ｂ‐２：集電タブ９反対側の枠骨
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】合金シートの製造工程を示す概略図である。
【図２】極板の充填工程を示す概略図である。
【図３】極板の格子パターンを明示した透視図である。
【図４】合金シートとぺースト紙の圧着法の一例である。
【図５】合金シートとぺースト紙の圧着法の一例である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とがセパレータ（又はリテーナーマット）を介して捲回された極板群を持つ捲回形密閉式鉛蓄電池の製造方法において、前記極板に密着させたペースト紙が、前記極板を打抜き加工する際に、裁断されることを特徴とする捲回形密閉式鉛蓄電池の製造方法。
【請求項２】
前記裁断されるペースト紙の捲回軸方向の幅をwとし、前記極板の捲回軸方向の幅aとし、極板の捲回軸方向のペースト充填幅をdとしたときに、d≦w≦aの関係であることを特徴とする請求項１記載の捲回形密閉式鉛蓄電池の製造方法。
【請求項１】
正極板と負極板とがセパレータ（又はリテーナーマット）を介して捲回された極板群を持つ捲回形密閉式鉛蓄電池の製造方法において、前記極板に密着させたペースト紙が、前記極板を打抜き加工する際に、裁断されることを特徴とする捲回形密閉式鉛蓄電池の製造方法。
【請求項２】
前記裁断されるペースト紙の捲回軸方向の幅をwとし、前記極板の捲回軸方向の幅aとし、極板の捲回軸方向のペースト充填幅をdとしたときに、d≦w≦aの関係であることを特徴とする請求項１記載の捲回形密閉式鉛蓄電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１８１８４０（Ｐ２００８−１８１８４０Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６１６０（Ｐ２００７−１６１６０）
【出願日】平成１９年１月２６日（２００７．１．２６）
【出願人】（０００００１２０３）新神戸電機株式会社 (518)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２６日（２００７．１．２６）
【出願人】（０００００１２０３）新神戸電機株式会社 (518)
【Ｆターム（参考）】
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