鉛蓄電池用極板およびこれを用いた鉛蓄電池
【課題】エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池に振動が加わった際の、極板のダメージを抑制した鉛蓄電池を提供すること。
【解決手段】ロータリ式により得た、すなわち、シートにスリット形成すると同時に、スリットに挟まれた線状部をシート面に対して上下方向に交互に突出するよう加工した後、シートを幅方向に展開して得たエキスパンド網目のシート側部の無地部を切断除去する。但し、エキスパンド網目部を形成する線状部の、上枠骨から最も離間した線状部は、エキスパンド網目部の結節部を介して幅方向にわたって連続するよう、無地部を切断除去する。このような構成により、振動時の極板のダメージが極板最下部のマス目に限定され、極板全体のダメージを抑制できる。
【解決手段】ロータリ式により得た、すなわち、シートにスリット形成すると同時に、スリットに挟まれた線状部をシート面に対して上下方向に交互に突出するよう加工した後、シートを幅方向に展開して得たエキスパンド網目のシート側部の無地部を切断除去する。但し、エキスパンド網目部を形成する線状部の、上枠骨から最も離間した線状部は、エキスパンド網目部の結節部を介して幅方向にわたって連続するよう、無地部を切断除去する。このような構成により、振動時の極板のダメージが極板最下部のマス目に限定され、極板全体のダメージを抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池用極板およびこの極板を用いた鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池用極板に用いる格子としてエキスパンド格子が広く用いられている。エキスパンド格子は、鉛合金をスラブ状に鋳造し、このスラブを圧延して所定厚み、所定幅寸法のシートを作成し、その後、シートに千鳥状のスリットを形成して伸展する手法によって製造される。
【０００３】
エキスパンド格子の製造方法として、形成するスリットに対応したダイス刃を往復運動させることによって、シートにスリットを形成するとともに、スリット部を伸展し、エキスパンド網目を形成する、いわゆるレシプロ方式によるもの（例えば特許文献１参照）と、回転運動する円板状カッターでシートにスリットを形成しエキスパンド網目を形成する、いわゆる、ロータリ方式（例えば特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
レシプロ方式によるものは、エキスパンド網目の生産速度は、ダイス刃の数（一格子におけるスリットの数）と、ダイス刃の往復速度によって決定付けられる。近年では、エキスパンド格子の集電効率の向上を目的とし、エキスパンド網目のマス目をより細かくする傾向にある。マス目を細かくすることは、スリットの長さを短くすることに対応するため、レシプロ方式におけるダイス刃の一往復運動毎に行なわれるシートの送り長さ（送りピッチ）が短くなり、結果として、時間当たりのエキスパンド網目の生産長さが短くなり、生産性が低下する。
【０００５】
このようなレシプロ方式におけるエキスパンド網目の細目化による生産速度の低下を防止するには、送りピッチが短くなった分、ダイス刃の時間当たりの往復回数を増加させればよいが、ダイス刃の質量とダイス刃を駆動するプレス機の能力の関係上、この往復回数は１５００回／分程度が実質的な上限であった。
【０００６】
一方、ロータリ方式によるエキスパンド網目の生産速度は、円板状カッターの回転速度にのみ依存し、マス目のサイズの影響を受けることがないため、マス目を細目化に伴ってロータリ方式によるものが、レシプロ方式によるものに替わって、より活用されるようになってきた。
【０００７】
ロータリ方式によるエキスパンド網目の形成は、特許文献３１に示されたような円板状カッターで、シートにスリット形成するとともに、スリットによって形成された線状部をシート面に対して上下方向に突出するよう変形させた後、シートを幅方向に展開してエキスパンド網目を得る。
【０００８】
ロータリ方式におけるシートの幅方向の展開は、特許文献４３に示されたように、シートの中央部（エキスパンド格子における上枠骨に相当）を、シート幅方向への移動を制限しつつシート長手方向に送りだす間に、側部（エキスパンド格子における下枠骨に相当）を把持して、シート側部をシート長手方向に送りだすとともに、シート側部をシート幅方向に拡張することにより、エキスパンド網目を形成する。
【０００９】
したがって、図１に示すように、従来のロータリ式によるエキスパンド格子１０１は、集電タブ１０２を備えた上枠骨１０３にエキスパンド網目１０４が連結し、エキスパンド網目１０４の上枠骨１０３に相対する部分には下枠骨１０５が位置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３３８２８７号公報
【特許文献２】特開平３−２０４１２６号公報
【特許文献３】特開平１１−１０２７１２号公報
【特許文献４】特開昭５５−６１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のように、図１に示したような、従来のロータリ式のエキスパンド格子１０１においては、上枠骨１０３と下枠骨１０５が存在し、左右の枠骨が存在しない。このような、上下２辺に枠骨が存在し、左右の２辺に枠骨が存在しない格子をもちいた鉛蓄電池では、振動が加わった場合に、電槽底部から鉛蓄電池極板に加わる応力が、極板面に波及し、特に極板の下部を中心として極板全体で、活物質と格子との密着性が低下し、鉛蓄電池の放電容量が低下するという課題があった。
【００１２】
本発明は、このような、ロータリ式のエキスパンド極板を用いた場合に特有に生じる振動による容量低下を抑制した鉛蓄電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、凸状加工刃を円周上に配置した円板状カッターの複数枚を互いに間隔を介して積層してなるカッターロールの一対を組み合わせ、回転するこれらカッターロール対間に長尺状のシートを送り込むことにより、シートの長手方向に平行であり、かつ断続する複数のスリットで形成されるスリット条の複数を平行に形成し、互いに平行するスリット間に位置する線状部を前記シート表面に対して上下方向に交互に突出させるとともに、前記スリット条の断続部を交互に切断することにより、前記スリットを千鳥状とした後、前記シートを幅方向に展開して得たロータリ方式によるエキスパンド網目部を備えた鉛蓄電池用極板であって、前記エキスパンド網目部のシート幅方向の両側に形成された無地部の一方を切断加工して得た上枠骨およびこの上枠骨に連設された集電タブと、他方の無地部を分離除去してなる前記エキスパンド網目部と、前記エキスパンド網目部に充填された活物質とからなり、前記上枠骨の長さ方向を、前記鉛蓄電池用極板の幅方向としたときに、前記エキスパンド網目部を形成する線状部の、前記上枠骨から最も離間した線状部は、前記エキスパンド網目部の結節部を介して前記幅方向にわたって連続していることを特徴とする鉛蓄電池用極板を示すものである。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池用極板において、前記上枠骨から最も離間した線状部であり、前記エキスパンド網目部の最下部のマス目の下部の２辺となる一対の線状部において、一方の線状部は、前記マス目の外側方向に向かって曲線状に形成され、他方の線状部は直線状に形成されることを特徴とするものである。
【００１５】
そして、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１もしくは２のいずれかに記載の鉛蓄電池用極板を、少なくとも正極板あるいは負極板として備えた鉛蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、鉛蓄電池の振動による容量低下を抑制できるという、顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のロータリ式によるエキスパンド格子を示す図
【図２】（ａ）鉛合金シートをロータリ式によりエキスパンド網目を形成する過程の一部を示す図（ｂ）カッターロールの対間を通過させた後の鉛合金シートを示す図
【図３】（ａ）エキスパンド網目部を形成する過程の一部を示す図（ｂ）長尺状のエキスパンド網目から鉛蓄電池用極板を形成する過程を示す図
【図４】本発明の鉛蓄電池用極板を示す図
【図５】（ａ）本発明の好ましい実施形態による鉛蓄電池用極板を示す図（ｂ）その要部を示す拡大図
【図６】比較例の格子を示す図
【図７】他の比較例の格子を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態による鉛蓄電池用極板の構成を図面を用いて説明する。図２（ａ）は、極板の格子の材料となる鉛合金シート２０１をロータリ式によりエキスパンド網目を形成する過程の一部を示す図である。凸状加工刃２０２ａを円周上に配置した円板状カッター２０２の複数枚を互いに間隔を介して積層してなるカッターロール３０１の一対を組み合わせ、回転するこれらカッターロール３０１の対間に長尺状の鉛合金シート２０１を送り込む。
【００１９】
図２（ｂ）および図３（ａ）は、カッターロール３０１の対間を通過させた後の鉛合金シート２０１を示す図である。鉛合金シート２０１の長手方向に概略平行であり、かつ断続する複数のスリット２０１ａで形成されるスリット条２０１ｂの複数を平行に形成し、互いに平行なスリット間に位置する線状部２０１ｄ，２０１ｈを鉛合金シート２０１の表面に対して上下方向に交互に突出させるとともに、スリット条２０１ｂの断続部２０１ｃを交互に切断することにより、スリット２０１ａを千鳥状とする。
【００２０】
なお、本実施形態例では、特許文献２に示された手法により、スリット２０１ａの形成工程と、断続部２０１ｃを交互に切断してスリット２０１ａを千鳥状とする工程がカッターロール３０１の一対で行なわれる例を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献４に示されたような、スリット２０１ａを構成するカッターロールの対と、断続部２０１ｃを交互に切断してスリット２０１ａを千鳥状とするカッターロール対の４個のカッターロールを用いたものであってもよく、あるいは、これら２対のカッターロールが、一つのカッターロールを共有した、３つのカッターロールで構成されるものであってもよい。
【００２１】
図３（ａ）は、前記で得た、スリット２０１ａを千鳥状に形成した鉛合金シート２０１を、その幅方向に展開してエキスパンド網目部２０１ｅを形成する過程を示す。一般的な鉛蓄電池用極板におけるエキスパンド網目製造では、鉛合金シート２０１の幅方向中央部に、スリット２０１ａを形成しない、帯状の無地部２０１ｆが形成される。また、鉛合金シート２０１を幅方向に展開すべく、鉛合金シート２０１の幅方向の両側部を挟持可能とするための、幅狭の無地部２０１ｇを鉛合金シート２０１の幅方向の両側部に配置する。
【００２２】
本発明では、無地部２０１ｇを幅方向外側に、特許文献３で示したような公知の手法により所定寸法まで展開してエキスパンド網目部を形成した後、図３（ａ）に示したように、無地部２０１ｇを、プレス切断加工や、スリッタで切断することにより、エキスパンド網目部２０１ｅより除去する。
【００２３】
その後、図３（ｂ）に示したように、エキスパンド網目部２０１ｅに鉛蓄電池用の活物質３０２ａを充填し、図３（ｂ）に示したように、所定寸法形状に切断して本発明の鉛蓄電池用極板３０２を得る。
【００２４】
上記の構成では、無地部２０１ｇの切断除去を活物質３０２ａのエキスパンド網目部２０１ｅへの充填前に行なった例を記載したが、これに限定されることなく、エキスパンド網目部２０１ｅへの活物質３０２ａの充填後、無地部２０１ｇを除去してもよい。なお、鉛合金シート２０１に一対のエキスパンド網目部２０１ｅを形成した例を示したが、これに限定されるものではない。
【００２５】
図４は、本発明の鉛蓄電池用極板３０２を示す図であり、説明の便宜上、エキスパンド網目部２０１ｅから一部の活物質３０２ａを除去した状態を示している。
【００２６】
本発明の鉛蓄電池用極板３０２は、前記したエキスパンド網目部２０１ｅのシート幅方向の両側に形成された無地部の一方、すなわち、本実施形態例では、中央部に形成した無地部２０１ｆを切断加工して得た上枠骨３０２ｂおよびこの上枠骨３０２ｂに連設された集電タブ３０２ｃと、他方の無地部２０１ｇを分離除去したエキスパンド網目部２０１ｅと、エキスパンド網目部２０１ｅに充填された活物質３０２ａを有する。
【００２７】
そして、上枠骨３０２ｂの長さ方向（図４におけるＡ方向）を、鉛蓄電池用極板３０２の幅方向としたときに、エキスパンド網目部２０１ｅを形成する、展開された線状部２０１ｄ，２０１ｈであり、かつ上枠骨３０２ｂから最も離間した線状部２０１ｈは、エキスパンド網目部２０１ｅの結節部２０１ｊ（エキスパンド網目部２０１ｅを形成する前段階における断続部２０１ｃに相当）を介して幅方向にわたって連続していることを特徴とする。以上の構成から、本発明の鉛蓄電池用極板は、枠骨として上枠骨３０２ｂしか有さず、下部枠骨、左右両側部の枠骨は存在しない。なお、極板からの活物質脱落を抑制する上で最も離間した線状部２０１ｈは、断続せず、極板幅方向にわたって連続するよう、無地部２０１ｇを除去する。
【００２８】
本発明では、ロータリ式の上下に枠骨が存在し、左右に枠骨が存在しないエキスパンド格子を用いた鉛蓄電池において発生していた、鉛蓄電池に、振動を加えた後に生じる容量低下が抑制できる。
【００２９】
これは、本発明においては、無地部２０１ｇを除去したことにより、極板最下部のマス目３０２ｄに応力が集中し、他の部分への応力の影響が抑えられることによると考えられる。
【００３０】
さらに、本発明は、ロータリ式によるエキスパンド網目部に活物質を充填した、鉛蓄電池用極板において、極板下部の無地部２０１ｇを切断除去しても、鉛蓄電池の電圧特性に有意な低下が認められず、極板下部の無地部２０１ｇは、極板の集電特性に殆んど悪影響を及ぼさないことがわかった。また、無地部２０１ｇを切断除去することにより、極板が軽量化でき、鉛蓄電池全体の質量も大幅に低下することができる。
【００３１】
さらに、従来の無地部２０１ｇ、すなわち下枠骨１０５を有した極板に比較して、下枠骨１０５の幅寸法分、極板面の高さ寸法が少なくなるため、同一極板面高さで、従来例の極板と、本発明による極板を比較すると、活物質３０２ａを充填可能な、エキスパンド網目部２０１ｅの面積をより大きくできるため、電圧特性を同一か、それ以上としつつ、軽量化された極板を得ることができる。なお、本発明において、電圧特性とは、所定条件での放電時の電圧特性のことであって、放電電力に言い換えられる値である。
【００３２】
また、本発明の鉛蓄電池用極板３０２においては、ロータリ式という、工法上の特質、すなわち、シート面に対して、線状部を上下方向に交互に突出するよう展開した後、シート幅方向に展開するため、結節部２０１ｊが極板厚みの中心部に位置して活物質３０２ａにその大部分が被覆され、かつ、結節部２０１ｊの間を連結する、展開された線状部２０１ｄ，２０１ｈには捩れが生じている。したがって、エキスパンド網目部２０１ｅから無地部２０１ｇを除去したとしても、エキスパンド網目部２０１ｅにおける最下部のマス目３０２ｄに充填された活物質３０２ａの、鉛蓄電池用極板３０２からの脱落が顕著に抑制される。
【００３３】
なお、図４に示した例では、除去する前の無地部２０１ｇと、最下部に位置する線状部２０１ｈで形成されていたマス目であった部分３０２ｅに活物質３０２ａを充填していないが、この部分３０２ｅに活物質３０２ａを充填してもよい。部分３０２ｅに充填された活物質３０２ａは、部分３０２ｅに線状部２０１ｈと結節部２０１ｊを共有するマス目３０２ｄに充填された活物質と連続していることから、脱落が抑制されるためである。但し、振動が激しい、農機や建機用、大型車両用といった用途においては、部分３０２ｅからの活物質３０２ａの脱落が避け得ない場合があり、このような場合には、部分３０２ｅへの活物質３０２ａの充填は避けるべきである。
【００３４】
また、特許文献１で示されたような、レシプロ方式のエキスパンド網目に本発明を適用することはできない。レシプロ方式のエキスパンド網目は、網目の展開がレシプロ運動するダイス刃によって行なわれ、その展開方向は、シートへのダイス刃の侵入方向の一方向のみであることから、線状部に生じる捩れはロータリ式のものに比較して顕著に抑制され、また、線状部と線状部を連結する結節部は、極板厚み中心ではなく、表面付近に偏芯して存在するため、周囲を囲まれないマス目からの活物質の脱落は、ロータリ式のものに比較して顕著であるためである。
【００３５】
図５（ａ）は、本発明の好ましい実施形態による鉛蓄電池用極板４０１を示す図であり、図５（ｂ）は、その要部（図５（ａ）にて破線の楕円αで示した箇所）を示す拡大図である。図５（ａ）では、図４と同様、説明の便宜上、下部の活物質３０２ａを除去した状態のものを示している。
【００３６】
図５（ａ）および（ｂ）に示した本発明の鉛蓄電池用極板４０１は、前記した本発明の鉛蓄電池用極板３０２の構成を有し、さらに以下の構成を有する。
【００３７】
すなわち、上枠骨３０２ｂから最も離間した線状部２０１ｈであり、エキスパンド網目部２０１ｅの最下部のマス目３０２ｄの下部の２辺となる一対の線状部２０１ｈにおいて、一方の線状部２０１ｈは、マス目３０２ｄの外側方向に向かって曲線部２０１ｋで示すように曲線状に形成され、他方の線状部２０１ｈは直線部２０１ｍで示すように直線状に形成されることを特徴とする。
【００３８】
このような最下部の線状部２０１ｈの形状は、図３（ａ）に示した、鉛合金シート２０１を送出しつつ、幅方向に伸張してエキスパンド網目部２０１ｅを形成する過程において、最終的な無地部２０１ｆの送出速度と、最終的な無地部２０１ｇの送出速度との差を大きくすることにより、図５（ｂ）に詳細に示したような、曲線部２０１ｋと直線部２０１ｍとからなる線状部２０１ｈの形状を得ることができる。その後、無地部２０１ｇを切断除去すればよい。
【００３９】
上記したような、本発明の好ましい形態によれば、鉛蓄電池用極板下部が振動等により電槽下部によってダメージを受けた際、鉛蓄電池用極板の変形が最下部の線状部２０１ｈに集中するため、それ以外の部分でのダメージは抑制される。このようなダメージの程度は、振動前後の電圧特性や容量特性の差によって表れるが、本発明の好ましい構成によれば、このような振動による極板へのダメージをさらに抑制できるという、顕著な効果を奏する。
【００４０】
そして、前記した本発明の実施形態の鉛蓄電池用極板３０２を用いて鉛蓄電池を構成すれば、振動を加えた後の容量低下が抑制された鉛蓄電池を得ることができる。また、無地部２０１ｇの除去によっても電圧特性を損なうことなく、軽量化された鉛蓄電池を得ることができる。また、このような効果は、正極、負極のいずれにおいても得られるものであり、本発明を正極、負極のいずれにも適用してもよい。最も好ましくは両極に適用することである。
【００４１】
さらに、前記した好ましい本発明の実施形態の鉛蓄電池用極板４０１によれば、振動後における容量低下がさらに抑制できる。正極、負極のいずれにおいても得られるものであり、最も好ましくは、両極に適用することである。
【実施例】
【００４２】
実施例１では、本発明の鉛蓄電池用極板および比較例による鉛蓄電池用極板を用いて、ＪＩＳ Ｄ５３０１（始動用鉛蓄電池）で規定する１２Ｖ、４８Ａｈの５５Ｄ２３形鉛蓄電池（以下、電池）を作成した。各電池は、充放電サイクルを繰り返して５時間率容量が安定した状態とし、その後、各電池に加速度５Ｇの上下振動を２時間連続で加えた後、２５℃中で１４４時間放置し、再度、５時間率容量を測定した。そして、振動前の５時間率容量（Ｃ５）に対する振動後の５時間率容量（Ｃ´５）の百分率（１００×Ｃ´５／Ｃ５）を容量維持率（単位；％）として求めた。以下に各電池に使用した極板の格子の仕様を説明する。
【００４３】
（比較例１の極板Ａ１＋、Ａ１−）
比較例１による極板Ａ１＋は、図１に示したロータリ式のエキスパンド格子１０１に正極活物質ペーストを充填し、熟成乾燥した正極板である。極板Ａ１−は、エキスパンド格子１０１に負極活物質ペーストを充填し、熟成乾燥した負極板である。
【００４４】
エキスパンド格子１０１の組成は、正極用がＰｂ−１．６質量％Ｓｎ−０．０６質量％Ｃａであり、負極用がＰｂ−０．２質量％Ｓｎ−０．０７質量％Ｃａである。エキスパンド格子１０１は正極用、負極用ともに、極板面の幅寸法が１３０ｍｍ、高さ寸法が１１０ｍｍである。この高さ寸法は、上枠骨１０３の高さ寸法５．０ｍｍ、下枠骨１０５の高さ寸法３．０ｍｍを含む。エキスパンド格子１０１の厚み寸法は、正極用が１．４ｍｍ、負極用が１．２ｍｍである。なお、それぞれの格子に活物質を充填した後の極板厚みは、極板Ａ１＋で１．５ｍｍ、負極板Ａ１−で１．３ｍｍである。
【００４５】
（比較例２の極板Ａ２＋、極板Ａ２−）
比較例２による極板Ａ２＋および極板Ａ２−は、図６に示したレシプロ式のエキスパンド網目５０２を有した格子５０１を備える。格子５０１の外寸、上枠骨５０３の寸法、エキスパンド網目５０２の形状寸法は網目中、最下部に位置する最下部骨５０４を除き、比較例１による極板Ａ１＋および極板Ａ１−に用いたものと同一である。最下部骨５０４の高さ方向の太さは１．５ｍｍであった。
【００４６】
レシプロ方式による格子５０１では、最下部骨５０４を台形形状のダイス刃で形成するため、直線状とはならず、図６に示したように、台形が下方に突出したような形状を有する。格子５０１の厚み寸法は、正極用が１．４ｍｍ、負極用が１．２ｍｍである。なお、それぞれの格子に活物質を充填した後の極板厚みは、極板Ａ２＋で１．５ｍｍ、負極板Ａ２−で１．３ｍｍである。
【００４７】
（比較例３の極板Ａ３＋、極板Ａ３−）
比較例３による格子５０１´は、図７に示したように、格子５０１から最下部骨５０４を切断除去した構成であり、その他は、格子５０１と変わらない。したがって、極板高さのみ、比較例２の極板に比較して１．５ｍｍ低い。その他の形状寸法に変化はなく、比較例２のものと変わらない。また、格子５０１´の厚み、およびこの格子５０１´に活物質ペーストを充填した後の極板厚みも、比較例１および比較例２の厚みに一致させた。
【００４８】
（従来例の極板Ｒ＋、極板Ｒ−）
従来例の極板Ｒ＋および極板Ｒ−は、それぞれ比較例１〜３に示した極板と同一外形寸法、活物質充填容積を有し、かつ、その４辺のすべてが枠骨で囲われた鋳造格子に、活物質ペーストを充填した極板であり、正極が極板Ｒ＋、負極が極板Ｒ−である。また、格子の合金組成は、前記した比較例１〜３のものと同一である。
【００４９】
（本発明例１の極板Ｂ１＋、極板Ｂ１−）
本発明例１の極板Ｂ１＋、極板Ｂ１−は、図４に示した鉛蓄電池用極板３０２に相当する。本実施例においては、比較例１の極板から下枠骨１０５を除去した構成であり、外形寸法は比較例１の極板よりも３．０ｍｍ低い。その他の形状、寸法は、比較例１の極板に変化はない。極板Ｂ１＋が正極、極板Ｂ１−が負極であり、活物質の充填量は、比較例１〜４の極板から５％低減されている。また、格子の合金組成は、前記した比較例１〜４のものと同様である。
【００５０】
（本発明例２の極板Ｂ２＋、極板Ｂ２−）
本発明例２の極板Ｂ２、Ｂ２−は、図５（ａ）および（ｂ）に示した鉛蓄電池用極板４０１である。最下部のマス目３０２ｄの最下部の交点（結節部２０１ｊ）に連結される２つの線状部２０１ｈのうち、一方の線状部２０１ｈが曲線部２０１ｋで示すようにマス目３０２ｄの外側方向に曲線状で張り出し、もう一方の線状部２０１ｈが直線部２０１ｍで示すように直線状となっている。
【００５１】
このような線状部２０１ｈの形態差は、本発明の実施の形態で記載したとおり、鉛合金シート２０１の中央部（無地部２０１ｆに相当）の送り速度と、鉛合金シート２０１の側部（無地部２０１ｇに相当）の送り速度の差を有る程度以上とすることで達成できる。但し、差が過大であると、マス目の著しい変形がもたらされ、また線状部の極端な細りや切断が発生する。したがって、格子合金組成、機械的特性に応じて、線状部２０１ｈの切断や、線状部２０１ｈと結節部２０１ｊとの離間が生じない範囲で、適宜、これら送り速度の関係を決定すべきである。
【００５２】
本発明例２の極板Ｂ２＋、極板Ｂ２−は、本発明例１の極板に比較して、最下部の線状部２０１ｈを変形させる関係上、エキスパンド網目の展開寸法を本発明例１のものに比較して１．０ｍｍ少なくした。したがって、極板面の高さも同様に、本発明例１よりも１．０ｍｍ低く、１０９．０ｍｍである。その他の寸法形状は、本発明例１のものと同様である。本発明例２の極板の格子の合金組成は、上記した極板と同様であり、活物質充填量は本発明例１と変わるところはない。極板Ｂ２＋が正極板、極板Ｂ２−が負極板である。
【００５３】
上記した各極板を表１の組み合わせで５５Ｄ２３形の電池を作成し、前記したように、各電池は、充放電サイクルを繰り返して５時間率容量が安定した状態とし、その後、各電池に加速度５Ｇの上下振動を２時間連続で加えた後、２５℃中で１４４時間放置し、再度、５時間率容量を測定した。そして、振動前の５時間率容量（Ｃ５）に対する振動後の５時間率容量（Ｃ´５）の百分率（１００×Ｃ´５／Ｃ５）を容量維持率（単位；％）として求めた。これらの結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示した結果から、本発明の電池は、比較例の電池に比較して、振動後の容量維持率の低下が顕著に抑制されていた。表１に示した各電池を放電して振動後の５時間率容量Ｃ´５を測定した後、満充電状態にして分解調査したところ、比較例の電池は、本発明例の電池と比較して、極板下部の格子と活物質、および活物質自体に亀裂の発生が進行していた。また、各電池から活物質をサンプリングして硫酸鉛の定量を行なった。その結果、本発明では、比較例のものよりも硫酸鉛量が少ない傾向にあり、また、比較例は、特に極板下部に硫酸鉛が集中して分布していた。
【００５６】
これらのことから、比較例の電池の容量維持率の低下は、電池に振動を加えた際に生じた、格子と活物質界面の亀裂あるいは活物質粒子間の亀裂に硫酸が侵入し、固定化したことにより、生じたものと推測される。
【００５７】
本発明の電池では、最下部のマス目で硫酸鉛の蓄積が進行していたが、他のマス目では、このような硫酸鉛の蓄積が抑制されていた。
【００５８】
以上のことから、本発明によれば、鉛蓄電池に振動を加えた際のダメージが最下部のマス目に限定され、結果として振動後の容量維持率に優れた鉛蓄電池を得られた。
【００５９】
なお、振動前の初期容量は、本発明例および比較例ともに有意差がなく、殆んど同一であった。また、３００Ａ放電（−１８℃）における５秒目の電圧を計測したところ、本発明例および比較例ともに有意差はなかった。一方、本発明例の鉛蓄電池では、格子が軽量化されるとともに、活物質充填量も削減されているため、５５Ｄ２３形電池を例にとれば、比較例の電池１の質量が１９．０ｋｇのところ、本発明例の電池１５では、１００ｇの軽量化が可能であった。
【００６０】
以上、本発明によれば、エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池における振動によるダメージを抑制でき、また、軽量化も可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池に利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０１ エキスパンド格子
１０２ 集電タブ
１０３ 上枠骨
１０４ エキスパンド網目
１０５ 下枠骨
２０１ 鉛合金シート
２０１ａ スリット
２０１ｂ スリット条
２０１ｃ 断続部
２０１ｄ 線状部
２０１ｅ エキスパンド網目部
２０１ｆ 無地部
２０１ｇ 無地部
２０１ｈ 線状部
２０１ｊ 結節部
２０１ｋ 曲線部
２０１ｍ 直線部
２０２ 円板状カッター
２０２ａ 凸状加工刃
３０１ カッターロール
３０２ 鉛蓄電池用極板
３０２ａ 活物質
３０２ｂ 上枠骨
３０２ｃ 集電タブ
３０２ｄ マス目
３０２ｅ 部分
４０１ 鉛蓄電池用極板
５０１，５０１´ 格子
５０２ エキスパンド網目
５０３ 上枠骨
５０４ 最下部骨
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池用極板およびこの極板を用いた鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池用極板に用いる格子としてエキスパンド格子が広く用いられている。エキスパンド格子は、鉛合金をスラブ状に鋳造し、このスラブを圧延して所定厚み、所定幅寸法のシートを作成し、その後、シートに千鳥状のスリットを形成して伸展する手法によって製造される。
【０００３】
エキスパンド格子の製造方法として、形成するスリットに対応したダイス刃を往復運動させることによって、シートにスリットを形成するとともに、スリット部を伸展し、エキスパンド網目を形成する、いわゆるレシプロ方式によるもの（例えば特許文献１参照）と、回転運動する円板状カッターでシートにスリットを形成しエキスパンド網目を形成する、いわゆる、ロータリ方式（例えば特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
レシプロ方式によるものは、エキスパンド網目の生産速度は、ダイス刃の数（一格子におけるスリットの数）と、ダイス刃の往復速度によって決定付けられる。近年では、エキスパンド格子の集電効率の向上を目的とし、エキスパンド網目のマス目をより細かくする傾向にある。マス目を細かくすることは、スリットの長さを短くすることに対応するため、レシプロ方式におけるダイス刃の一往復運動毎に行なわれるシートの送り長さ（送りピッチ）が短くなり、結果として、時間当たりのエキスパンド網目の生産長さが短くなり、生産性が低下する。
【０００５】
このようなレシプロ方式におけるエキスパンド網目の細目化による生産速度の低下を防止するには、送りピッチが短くなった分、ダイス刃の時間当たりの往復回数を増加させればよいが、ダイス刃の質量とダイス刃を駆動するプレス機の能力の関係上、この往復回数は１５００回／分程度が実質的な上限であった。
【０００６】
一方、ロータリ方式によるエキスパンド網目の生産速度は、円板状カッターの回転速度にのみ依存し、マス目のサイズの影響を受けることがないため、マス目を細目化に伴ってロータリ方式によるものが、レシプロ方式によるものに替わって、より活用されるようになってきた。
【０００７】
ロータリ方式によるエキスパンド網目の形成は、特許文献３１に示されたような円板状カッターで、シートにスリット形成するとともに、スリットによって形成された線状部をシート面に対して上下方向に突出するよう変形させた後、シートを幅方向に展開してエキスパンド網目を得る。
【０００８】
ロータリ方式におけるシートの幅方向の展開は、特許文献４３に示されたように、シートの中央部（エキスパンド格子における上枠骨に相当）を、シート幅方向への移動を制限しつつシート長手方向に送りだす間に、側部（エキスパンド格子における下枠骨に相当）を把持して、シート側部をシート長手方向に送りだすとともに、シート側部をシート幅方向に拡張することにより、エキスパンド網目を形成する。
【０００９】
したがって、図１に示すように、従来のロータリ式によるエキスパンド格子１０１は、集電タブ１０２を備えた上枠骨１０３にエキスパンド網目１０４が連結し、エキスパンド網目１０４の上枠骨１０３に相対する部分には下枠骨１０５が位置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３３８２８７号公報
【特許文献２】特開平３−２０４１２６号公報
【特許文献３】特開平１１−１０２７１２号公報
【特許文献４】特開昭５５−６１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のように、図１に示したような、従来のロータリ式のエキスパンド格子１０１においては、上枠骨１０３と下枠骨１０５が存在し、左右の枠骨が存在しない。このような、上下２辺に枠骨が存在し、左右の２辺に枠骨が存在しない格子をもちいた鉛蓄電池では、振動が加わった場合に、電槽底部から鉛蓄電池極板に加わる応力が、極板面に波及し、特に極板の下部を中心として極板全体で、活物質と格子との密着性が低下し、鉛蓄電池の放電容量が低下するという課題があった。
【００１２】
本発明は、このような、ロータリ式のエキスパンド極板を用いた場合に特有に生じる振動による容量低下を抑制した鉛蓄電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、凸状加工刃を円周上に配置した円板状カッターの複数枚を互いに間隔を介して積層してなるカッターロールの一対を組み合わせ、回転するこれらカッターロール対間に長尺状のシートを送り込むことにより、シートの長手方向に平行であり、かつ断続する複数のスリットで形成されるスリット条の複数を平行に形成し、互いに平行するスリット間に位置する線状部を前記シート表面に対して上下方向に交互に突出させるとともに、前記スリット条の断続部を交互に切断することにより、前記スリットを千鳥状とした後、前記シートを幅方向に展開して得たロータリ方式によるエキスパンド網目部を備えた鉛蓄電池用極板であって、前記エキスパンド網目部のシート幅方向の両側に形成された無地部の一方を切断加工して得た上枠骨およびこの上枠骨に連設された集電タブと、他方の無地部を分離除去してなる前記エキスパンド網目部と、前記エキスパンド網目部に充填された活物質とからなり、前記上枠骨の長さ方向を、前記鉛蓄電池用極板の幅方向としたときに、前記エキスパンド網目部を形成する線状部の、前記上枠骨から最も離間した線状部は、前記エキスパンド網目部の結節部を介して前記幅方向にわたって連続していることを特徴とする鉛蓄電池用極板を示すものである。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池用極板において、前記上枠骨から最も離間した線状部であり、前記エキスパンド網目部の最下部のマス目の下部の２辺となる一対の線状部において、一方の線状部は、前記マス目の外側方向に向かって曲線状に形成され、他方の線状部は直線状に形成されることを特徴とするものである。
【００１５】
そして、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１もしくは２のいずれかに記載の鉛蓄電池用極板を、少なくとも正極板あるいは負極板として備えた鉛蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、鉛蓄電池の振動による容量低下を抑制できるという、顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のロータリ式によるエキスパンド格子を示す図
【図２】（ａ）鉛合金シートをロータリ式によりエキスパンド網目を形成する過程の一部を示す図（ｂ）カッターロールの対間を通過させた後の鉛合金シートを示す図
【図３】（ａ）エキスパンド網目部を形成する過程の一部を示す図（ｂ）長尺状のエキスパンド網目から鉛蓄電池用極板を形成する過程を示す図
【図４】本発明の鉛蓄電池用極板を示す図
【図５】（ａ）本発明の好ましい実施形態による鉛蓄電池用極板を示す図（ｂ）その要部を示す拡大図
【図６】比較例の格子を示す図
【図７】他の比較例の格子を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態による鉛蓄電池用極板の構成を図面を用いて説明する。図２（ａ）は、極板の格子の材料となる鉛合金シート２０１をロータリ式によりエキスパンド網目を形成する過程の一部を示す図である。凸状加工刃２０２ａを円周上に配置した円板状カッター２０２の複数枚を互いに間隔を介して積層してなるカッターロール３０１の一対を組み合わせ、回転するこれらカッターロール３０１の対間に長尺状の鉛合金シート２０１を送り込む。
【００１９】
図２（ｂ）および図３（ａ）は、カッターロール３０１の対間を通過させた後の鉛合金シート２０１を示す図である。鉛合金シート２０１の長手方向に概略平行であり、かつ断続する複数のスリット２０１ａで形成されるスリット条２０１ｂの複数を平行に形成し、互いに平行なスリット間に位置する線状部２０１ｄ，２０１ｈを鉛合金シート２０１の表面に対して上下方向に交互に突出させるとともに、スリット条２０１ｂの断続部２０１ｃを交互に切断することにより、スリット２０１ａを千鳥状とする。
【００２０】
なお、本実施形態例では、特許文献２に示された手法により、スリット２０１ａの形成工程と、断続部２０１ｃを交互に切断してスリット２０１ａを千鳥状とする工程がカッターロール３０１の一対で行なわれる例を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献４に示されたような、スリット２０１ａを構成するカッターロールの対と、断続部２０１ｃを交互に切断してスリット２０１ａを千鳥状とするカッターロール対の４個のカッターロールを用いたものであってもよく、あるいは、これら２対のカッターロールが、一つのカッターロールを共有した、３つのカッターロールで構成されるものであってもよい。
【００２１】
図３（ａ）は、前記で得た、スリット２０１ａを千鳥状に形成した鉛合金シート２０１を、その幅方向に展開してエキスパンド網目部２０１ｅを形成する過程を示す。一般的な鉛蓄電池用極板におけるエキスパンド網目製造では、鉛合金シート２０１の幅方向中央部に、スリット２０１ａを形成しない、帯状の無地部２０１ｆが形成される。また、鉛合金シート２０１を幅方向に展開すべく、鉛合金シート２０１の幅方向の両側部を挟持可能とするための、幅狭の無地部２０１ｇを鉛合金シート２０１の幅方向の両側部に配置する。
【００２２】
本発明では、無地部２０１ｇを幅方向外側に、特許文献３で示したような公知の手法により所定寸法まで展開してエキスパンド網目部を形成した後、図３（ａ）に示したように、無地部２０１ｇを、プレス切断加工や、スリッタで切断することにより、エキスパンド網目部２０１ｅより除去する。
【００２３】
その後、図３（ｂ）に示したように、エキスパンド網目部２０１ｅに鉛蓄電池用の活物質３０２ａを充填し、図３（ｂ）に示したように、所定寸法形状に切断して本発明の鉛蓄電池用極板３０２を得る。
【００２４】
上記の構成では、無地部２０１ｇの切断除去を活物質３０２ａのエキスパンド網目部２０１ｅへの充填前に行なった例を記載したが、これに限定されることなく、エキスパンド網目部２０１ｅへの活物質３０２ａの充填後、無地部２０１ｇを除去してもよい。なお、鉛合金シート２０１に一対のエキスパンド網目部２０１ｅを形成した例を示したが、これに限定されるものではない。
【００２５】
図４は、本発明の鉛蓄電池用極板３０２を示す図であり、説明の便宜上、エキスパンド網目部２０１ｅから一部の活物質３０２ａを除去した状態を示している。
【００２６】
本発明の鉛蓄電池用極板３０２は、前記したエキスパンド網目部２０１ｅのシート幅方向の両側に形成された無地部の一方、すなわち、本実施形態例では、中央部に形成した無地部２０１ｆを切断加工して得た上枠骨３０２ｂおよびこの上枠骨３０２ｂに連設された集電タブ３０２ｃと、他方の無地部２０１ｇを分離除去したエキスパンド網目部２０１ｅと、エキスパンド網目部２０１ｅに充填された活物質３０２ａを有する。
【００２７】
そして、上枠骨３０２ｂの長さ方向（図４におけるＡ方向）を、鉛蓄電池用極板３０２の幅方向としたときに、エキスパンド網目部２０１ｅを形成する、展開された線状部２０１ｄ，２０１ｈであり、かつ上枠骨３０２ｂから最も離間した線状部２０１ｈは、エキスパンド網目部２０１ｅの結節部２０１ｊ（エキスパンド網目部２０１ｅを形成する前段階における断続部２０１ｃに相当）を介して幅方向にわたって連続していることを特徴とする。以上の構成から、本発明の鉛蓄電池用極板は、枠骨として上枠骨３０２ｂしか有さず、下部枠骨、左右両側部の枠骨は存在しない。なお、極板からの活物質脱落を抑制する上で最も離間した線状部２０１ｈは、断続せず、極板幅方向にわたって連続するよう、無地部２０１ｇを除去する。
【００２８】
本発明では、ロータリ式の上下に枠骨が存在し、左右に枠骨が存在しないエキスパンド格子を用いた鉛蓄電池において発生していた、鉛蓄電池に、振動を加えた後に生じる容量低下が抑制できる。
【００２９】
これは、本発明においては、無地部２０１ｇを除去したことにより、極板最下部のマス目３０２ｄに応力が集中し、他の部分への応力の影響が抑えられることによると考えられる。
【００３０】
さらに、本発明は、ロータリ式によるエキスパンド網目部に活物質を充填した、鉛蓄電池用極板において、極板下部の無地部２０１ｇを切断除去しても、鉛蓄電池の電圧特性に有意な低下が認められず、極板下部の無地部２０１ｇは、極板の集電特性に殆んど悪影響を及ぼさないことがわかった。また、無地部２０１ｇを切断除去することにより、極板が軽量化でき、鉛蓄電池全体の質量も大幅に低下することができる。
【００３１】
さらに、従来の無地部２０１ｇ、すなわち下枠骨１０５を有した極板に比較して、下枠骨１０５の幅寸法分、極板面の高さ寸法が少なくなるため、同一極板面高さで、従来例の極板と、本発明による極板を比較すると、活物質３０２ａを充填可能な、エキスパンド網目部２０１ｅの面積をより大きくできるため、電圧特性を同一か、それ以上としつつ、軽量化された極板を得ることができる。なお、本発明において、電圧特性とは、所定条件での放電時の電圧特性のことであって、放電電力に言い換えられる値である。
【００３２】
また、本発明の鉛蓄電池用極板３０２においては、ロータリ式という、工法上の特質、すなわち、シート面に対して、線状部を上下方向に交互に突出するよう展開した後、シート幅方向に展開するため、結節部２０１ｊが極板厚みの中心部に位置して活物質３０２ａにその大部分が被覆され、かつ、結節部２０１ｊの間を連結する、展開された線状部２０１ｄ，２０１ｈには捩れが生じている。したがって、エキスパンド網目部２０１ｅから無地部２０１ｇを除去したとしても、エキスパンド網目部２０１ｅにおける最下部のマス目３０２ｄに充填された活物質３０２ａの、鉛蓄電池用極板３０２からの脱落が顕著に抑制される。
【００３３】
なお、図４に示した例では、除去する前の無地部２０１ｇと、最下部に位置する線状部２０１ｈで形成されていたマス目であった部分３０２ｅに活物質３０２ａを充填していないが、この部分３０２ｅに活物質３０２ａを充填してもよい。部分３０２ｅに充填された活物質３０２ａは、部分３０２ｅに線状部２０１ｈと結節部２０１ｊを共有するマス目３０２ｄに充填された活物質と連続していることから、脱落が抑制されるためである。但し、振動が激しい、農機や建機用、大型車両用といった用途においては、部分３０２ｅからの活物質３０２ａの脱落が避け得ない場合があり、このような場合には、部分３０２ｅへの活物質３０２ａの充填は避けるべきである。
【００３４】
また、特許文献１で示されたような、レシプロ方式のエキスパンド網目に本発明を適用することはできない。レシプロ方式のエキスパンド網目は、網目の展開がレシプロ運動するダイス刃によって行なわれ、その展開方向は、シートへのダイス刃の侵入方向の一方向のみであることから、線状部に生じる捩れはロータリ式のものに比較して顕著に抑制され、また、線状部と線状部を連結する結節部は、極板厚み中心ではなく、表面付近に偏芯して存在するため、周囲を囲まれないマス目からの活物質の脱落は、ロータリ式のものに比較して顕著であるためである。
【００３５】
図５（ａ）は、本発明の好ましい実施形態による鉛蓄電池用極板４０１を示す図であり、図５（ｂ）は、その要部（図５（ａ）にて破線の楕円αで示した箇所）を示す拡大図である。図５（ａ）では、図４と同様、説明の便宜上、下部の活物質３０２ａを除去した状態のものを示している。
【００３６】
図５（ａ）および（ｂ）に示した本発明の鉛蓄電池用極板４０１は、前記した本発明の鉛蓄電池用極板３０２の構成を有し、さらに以下の構成を有する。
【００３７】
すなわち、上枠骨３０２ｂから最も離間した線状部２０１ｈであり、エキスパンド網目部２０１ｅの最下部のマス目３０２ｄの下部の２辺となる一対の線状部２０１ｈにおいて、一方の線状部２０１ｈは、マス目３０２ｄの外側方向に向かって曲線部２０１ｋで示すように曲線状に形成され、他方の線状部２０１ｈは直線部２０１ｍで示すように直線状に形成されることを特徴とする。
【００３８】
このような最下部の線状部２０１ｈの形状は、図３（ａ）に示した、鉛合金シート２０１を送出しつつ、幅方向に伸張してエキスパンド網目部２０１ｅを形成する過程において、最終的な無地部２０１ｆの送出速度と、最終的な無地部２０１ｇの送出速度との差を大きくすることにより、図５（ｂ）に詳細に示したような、曲線部２０１ｋと直線部２０１ｍとからなる線状部２０１ｈの形状を得ることができる。その後、無地部２０１ｇを切断除去すればよい。
【００３９】
上記したような、本発明の好ましい形態によれば、鉛蓄電池用極板下部が振動等により電槽下部によってダメージを受けた際、鉛蓄電池用極板の変形が最下部の線状部２０１ｈに集中するため、それ以外の部分でのダメージは抑制される。このようなダメージの程度は、振動前後の電圧特性や容量特性の差によって表れるが、本発明の好ましい構成によれば、このような振動による極板へのダメージをさらに抑制できるという、顕著な効果を奏する。
【００４０】
そして、前記した本発明の実施形態の鉛蓄電池用極板３０２を用いて鉛蓄電池を構成すれば、振動を加えた後の容量低下が抑制された鉛蓄電池を得ることができる。また、無地部２０１ｇの除去によっても電圧特性を損なうことなく、軽量化された鉛蓄電池を得ることができる。また、このような効果は、正極、負極のいずれにおいても得られるものであり、本発明を正極、負極のいずれにも適用してもよい。最も好ましくは両極に適用することである。
【００４１】
さらに、前記した好ましい本発明の実施形態の鉛蓄電池用極板４０１によれば、振動後における容量低下がさらに抑制できる。正極、負極のいずれにおいても得られるものであり、最も好ましくは、両極に適用することである。
【実施例】
【００４２】
実施例１では、本発明の鉛蓄電池用極板および比較例による鉛蓄電池用極板を用いて、ＪＩＳ Ｄ５３０１（始動用鉛蓄電池）で規定する１２Ｖ、４８Ａｈの５５Ｄ２３形鉛蓄電池（以下、電池）を作成した。各電池は、充放電サイクルを繰り返して５時間率容量が安定した状態とし、その後、各電池に加速度５Ｇの上下振動を２時間連続で加えた後、２５℃中で１４４時間放置し、再度、５時間率容量を測定した。そして、振動前の５時間率容量（Ｃ５）に対する振動後の５時間率容量（Ｃ´５）の百分率（１００×Ｃ´５／Ｃ５）を容量維持率（単位；％）として求めた。以下に各電池に使用した極板の格子の仕様を説明する。
【００４３】
（比較例１の極板Ａ１＋、Ａ１−）
比較例１による極板Ａ１＋は、図１に示したロータリ式のエキスパンド格子１０１に正極活物質ペーストを充填し、熟成乾燥した正極板である。極板Ａ１−は、エキスパンド格子１０１に負極活物質ペーストを充填し、熟成乾燥した負極板である。
【００４４】
エキスパンド格子１０１の組成は、正極用がＰｂ−１．６質量％Ｓｎ−０．０６質量％Ｃａであり、負極用がＰｂ−０．２質量％Ｓｎ−０．０７質量％Ｃａである。エキスパンド格子１０１は正極用、負極用ともに、極板面の幅寸法が１３０ｍｍ、高さ寸法が１１０ｍｍである。この高さ寸法は、上枠骨１０３の高さ寸法５．０ｍｍ、下枠骨１０５の高さ寸法３．０ｍｍを含む。エキスパンド格子１０１の厚み寸法は、正極用が１．４ｍｍ、負極用が１．２ｍｍである。なお、それぞれの格子に活物質を充填した後の極板厚みは、極板Ａ１＋で１．５ｍｍ、負極板Ａ１−で１．３ｍｍである。
【００４５】
（比較例２の極板Ａ２＋、極板Ａ２−）
比較例２による極板Ａ２＋および極板Ａ２−は、図６に示したレシプロ式のエキスパンド網目５０２を有した格子５０１を備える。格子５０１の外寸、上枠骨５０３の寸法、エキスパンド網目５０２の形状寸法は網目中、最下部に位置する最下部骨５０４を除き、比較例１による極板Ａ１＋および極板Ａ１−に用いたものと同一である。最下部骨５０４の高さ方向の太さは１．５ｍｍであった。
【００４６】
レシプロ方式による格子５０１では、最下部骨５０４を台形形状のダイス刃で形成するため、直線状とはならず、図６に示したように、台形が下方に突出したような形状を有する。格子５０１の厚み寸法は、正極用が１．４ｍｍ、負極用が１．２ｍｍである。なお、それぞれの格子に活物質を充填した後の極板厚みは、極板Ａ２＋で１．５ｍｍ、負極板Ａ２−で１．３ｍｍである。
【００４７】
（比較例３の極板Ａ３＋、極板Ａ３−）
比較例３による格子５０１´は、図７に示したように、格子５０１から最下部骨５０４を切断除去した構成であり、その他は、格子５０１と変わらない。したがって、極板高さのみ、比較例２の極板に比較して１．５ｍｍ低い。その他の形状寸法に変化はなく、比較例２のものと変わらない。また、格子５０１´の厚み、およびこの格子５０１´に活物質ペーストを充填した後の極板厚みも、比較例１および比較例２の厚みに一致させた。
【００４８】
（従来例の極板Ｒ＋、極板Ｒ−）
従来例の極板Ｒ＋および極板Ｒ−は、それぞれ比較例１〜３に示した極板と同一外形寸法、活物質充填容積を有し、かつ、その４辺のすべてが枠骨で囲われた鋳造格子に、活物質ペーストを充填した極板であり、正極が極板Ｒ＋、負極が極板Ｒ−である。また、格子の合金組成は、前記した比較例１〜３のものと同一である。
【００４９】
（本発明例１の極板Ｂ１＋、極板Ｂ１−）
本発明例１の極板Ｂ１＋、極板Ｂ１−は、図４に示した鉛蓄電池用極板３０２に相当する。本実施例においては、比較例１の極板から下枠骨１０５を除去した構成であり、外形寸法は比較例１の極板よりも３．０ｍｍ低い。その他の形状、寸法は、比較例１の極板に変化はない。極板Ｂ１＋が正極、極板Ｂ１−が負極であり、活物質の充填量は、比較例１〜４の極板から５％低減されている。また、格子の合金組成は、前記した比較例１〜４のものと同様である。
【００５０】
（本発明例２の極板Ｂ２＋、極板Ｂ２−）
本発明例２の極板Ｂ２、Ｂ２−は、図５（ａ）および（ｂ）に示した鉛蓄電池用極板４０１である。最下部のマス目３０２ｄの最下部の交点（結節部２０１ｊ）に連結される２つの線状部２０１ｈのうち、一方の線状部２０１ｈが曲線部２０１ｋで示すようにマス目３０２ｄの外側方向に曲線状で張り出し、もう一方の線状部２０１ｈが直線部２０１ｍで示すように直線状となっている。
【００５１】
このような線状部２０１ｈの形態差は、本発明の実施の形態で記載したとおり、鉛合金シート２０１の中央部（無地部２０１ｆに相当）の送り速度と、鉛合金シート２０１の側部（無地部２０１ｇに相当）の送り速度の差を有る程度以上とすることで達成できる。但し、差が過大であると、マス目の著しい変形がもたらされ、また線状部の極端な細りや切断が発生する。したがって、格子合金組成、機械的特性に応じて、線状部２０１ｈの切断や、線状部２０１ｈと結節部２０１ｊとの離間が生じない範囲で、適宜、これら送り速度の関係を決定すべきである。
【００５２】
本発明例２の極板Ｂ２＋、極板Ｂ２−は、本発明例１の極板に比較して、最下部の線状部２０１ｈを変形させる関係上、エキスパンド網目の展開寸法を本発明例１のものに比較して１．０ｍｍ少なくした。したがって、極板面の高さも同様に、本発明例１よりも１．０ｍｍ低く、１０９．０ｍｍである。その他の寸法形状は、本発明例１のものと同様である。本発明例２の極板の格子の合金組成は、上記した極板と同様であり、活物質充填量は本発明例１と変わるところはない。極板Ｂ２＋が正極板、極板Ｂ２−が負極板である。
【００５３】
上記した各極板を表１の組み合わせで５５Ｄ２３形の電池を作成し、前記したように、各電池は、充放電サイクルを繰り返して５時間率容量が安定した状態とし、その後、各電池に加速度５Ｇの上下振動を２時間連続で加えた後、２５℃中で１４４時間放置し、再度、５時間率容量を測定した。そして、振動前の５時間率容量（Ｃ５）に対する振動後の５時間率容量（Ｃ´５）の百分率（１００×Ｃ´５／Ｃ５）を容量維持率（単位；％）として求めた。これらの結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示した結果から、本発明の電池は、比較例の電池に比較して、振動後の容量維持率の低下が顕著に抑制されていた。表１に示した各電池を放電して振動後の５時間率容量Ｃ´５を測定した後、満充電状態にして分解調査したところ、比較例の電池は、本発明例の電池と比較して、極板下部の格子と活物質、および活物質自体に亀裂の発生が進行していた。また、各電池から活物質をサンプリングして硫酸鉛の定量を行なった。その結果、本発明では、比較例のものよりも硫酸鉛量が少ない傾向にあり、また、比較例は、特に極板下部に硫酸鉛が集中して分布していた。
【００５６】
これらのことから、比較例の電池の容量維持率の低下は、電池に振動を加えた際に生じた、格子と活物質界面の亀裂あるいは活物質粒子間の亀裂に硫酸が侵入し、固定化したことにより、生じたものと推測される。
【００５７】
本発明の電池では、最下部のマス目で硫酸鉛の蓄積が進行していたが、他のマス目では、このような硫酸鉛の蓄積が抑制されていた。
【００５８】
以上のことから、本発明によれば、鉛蓄電池に振動を加えた際のダメージが最下部のマス目に限定され、結果として振動後の容量維持率に優れた鉛蓄電池を得られた。
【００５９】
なお、振動前の初期容量は、本発明例および比較例ともに有意差がなく、殆んど同一であった。また、３００Ａ放電（−１８℃）における５秒目の電圧を計測したところ、本発明例および比較例ともに有意差はなかった。一方、本発明例の鉛蓄電池では、格子が軽量化されるとともに、活物質充填量も削減されているため、５５Ｄ２３形電池を例にとれば、比較例の電池１の質量が１９．０ｋｇのところ、本発明例の電池１５では、１００ｇの軽量化が可能であった。
【００６０】
以上、本発明によれば、エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池における振動によるダメージを抑制でき、また、軽量化も可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、エキスパンド格子を用いた鉛蓄電池に利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０１ エキスパンド格子
１０２ 集電タブ
１０３ 上枠骨
１０４ エキスパンド網目
１０５ 下枠骨
２０１ 鉛合金シート
２０１ａ スリット
２０１ｂ スリット条
２０１ｃ 断続部
２０１ｄ 線状部
２０１ｅ エキスパンド網目部
２０１ｆ 無地部
２０１ｇ 無地部
２０１ｈ 線状部
２０１ｊ 結節部
２０１ｋ 曲線部
２０１ｍ 直線部
２０２ 円板状カッター
２０２ａ 凸状加工刃
３０１ カッターロール
３０２ 鉛蓄電池用極板
３０２ａ 活物質
３０２ｂ 上枠骨
３０２ｃ 集電タブ
３０２ｄ マス目
３０２ｅ 部分
４０１ 鉛蓄電池用極板
５０１，５０１´ 格子
５０２ エキスパンド網目
５０３ 上枠骨
５０４ 最下部骨
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸状加工刃を円周上に配置した円板状カッターの複数枚を互いに間隔を介して積層してなるカッターロールの一対を組み合わせ、回転するこれらカッターロール対間に長尺状のシートを送り込むことにより、シートの長手方向に平行であり、かつ断続する複数のスリットで形成されるスリット条の複数を平行に形成し、互いに平行するスリット間に位置する線状部を前記シート表面に対して上下方向に交互に突出させるとともに、前記スリット条の断続部を交互に切断することにより、前記スリットを千鳥状とした後、前記シートを幅方向に展開して得たロータリ方式によるエキスパンド網目部を備えた鉛蓄電池用極板であって、
前記エキスパンド網目部のシート幅方向の両側に形成された無地部の一方を切断加工して得た上枠骨およびこの上枠骨に連設された集電タブと、
他方の無地部を分離除去してなる前記エキスパンド網目部と、
前記エキスパンド網目部に充填された活物質とからなり、
前記上枠骨の長さ方向を、前記鉛蓄電池用極板の幅方向としたときに、
前記エキスパンド網目部を形成する線状部の、前記上枠骨から最も離間した線状部は、前記エキスパンド網目部の結節部を介して前記幅方向にわたって連続していることを特徴とする鉛蓄電池用極板。
【請求項２】
前記上枠骨から最も離間した線状部であり、前記エキスパンド網目部の最下部のマス目の下部の２辺となる一対の線状部において、一方の線状部は、前記マス目の外側方向に向かって曲線状に形成され、他方の線状部は直線状に形成される請求項１に記載の鉛蓄電池用極板。
【請求項３】
請求項１もしくは２のいずれかに記載の鉛蓄電池用極板を、少なくとも正極板あるいは負極板として備えた鉛蓄電池。
【請求項１】
凸状加工刃を円周上に配置した円板状カッターの複数枚を互いに間隔を介して積層してなるカッターロールの一対を組み合わせ、回転するこれらカッターロール対間に長尺状のシートを送り込むことにより、シートの長手方向に平行であり、かつ断続する複数のスリットで形成されるスリット条の複数を平行に形成し、互いに平行するスリット間に位置する線状部を前記シート表面に対して上下方向に交互に突出させるとともに、前記スリット条の断続部を交互に切断することにより、前記スリットを千鳥状とした後、前記シートを幅方向に展開して得たロータリ方式によるエキスパンド網目部を備えた鉛蓄電池用極板であって、
前記エキスパンド網目部のシート幅方向の両側に形成された無地部の一方を切断加工して得た上枠骨およびこの上枠骨に連設された集電タブと、
他方の無地部を分離除去してなる前記エキスパンド網目部と、
前記エキスパンド網目部に充填された活物質とからなり、
前記上枠骨の長さ方向を、前記鉛蓄電池用極板の幅方向としたときに、
前記エキスパンド網目部を形成する線状部の、前記上枠骨から最も離間した線状部は、前記エキスパンド網目部の結節部を介して前記幅方向にわたって連続していることを特徴とする鉛蓄電池用極板。
【請求項２】
前記上枠骨から最も離間した線状部であり、前記エキスパンド網目部の最下部のマス目の下部の２辺となる一対の線状部において、一方の線状部は、前記マス目の外側方向に向かって曲線状に形成され、他方の線状部は直線状に形成される請求項１に記載の鉛蓄電池用極板。
【請求項３】
請求項１もしくは２のいずれかに記載の鉛蓄電池用極板を、少なくとも正極板あるいは負極板として備えた鉛蓄電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８１４９１（Ｐ２０１１−１８１４９１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５０（Ｐ２０１１−１７５０）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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