電池用負極グリッド
電池用の負極グリッドの製造方法であって、この方法が、電池のグリッド材料のストリップを準備するステップと、この電池グリッド材料に打ち抜き操作を行ってグリッドから材料を除去するステップとを含む。この打ち抜き操作は、フレームで囲まれた複数のグリッドワイヤを有する電池負極グリッドを製造する。電池グリッドは頂部フレーム部材を備える。第１の側部フレーム部材が第１の端で頂部フレーム部材と連結する。第２の側部フレーム部材が第２の端で頂部フレーム部材と連結する。底部フレーム部材が、頂部フレーム部材とは離間し、かつ第１の側部フレーム部材および第２の側部フレーム部材と連結する。負極グリッドは、高分子セパレータの中に設けられた場合に、高分子セパレータに穴をあける可能性のあるむき出しになったワイヤ端を含まない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年３月２日に出願された米国仮特許出願第６０／９０４，４０４号の優先権および利益を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書中に取り込まれる。本発明は一般に電池（例えば自動車などの車両用の始動、照明、点火用鉛蓄電池）の分野に関する。特に、本発明はそのような電池に使用される負極グリッドおよびその負極グリッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は通常多数のセル要素を含み、このセル要素は硫酸電解液を含む容器中の隔室内に設けられる。各セル要素は、少なくとも１つの正極プレートとしてのグリッド、少なくとも１つの負極プレートとしてのグリッド、および各正極プレートと負極プレートの間に配置された多孔性セパレータ（例えば、高分子セパレータ）、を備えている。正極プレートおよび負極プレートはそれぞれ電気化学的な活物質（バッテリペーストと称する）を支持する鉛あるいは鉛合金のグリッドからなっている。この活物質は鉛ベースの材料（すなわち、電池の充電／放電の異なる段階での、ＰｂＯ、ＰｂＯ2、Ｐｂ、またはＰｂＳＯ4）であり、グリッド上に張り付けられる。グリッドは、電流伝導に寄与する正極活物質と負極活物質との間の電気的接触を与える。
【０００３】
通常、正極グリッドと負極グリッドは異なる工程を用いて製造される。例えば、正極グリッドは多くの異なる方法を用いて作られる。１つの方法としては、従来法であるグラビティ鋳造ブックモールド法の利用がある。別の、少し新しい方法としては、グリッドの構造を形成するための（例えば、連続打ち抜き型を利用した）打ち抜き操作を用いてそこから材料を取り除くための打ち抜き型に入れられる事前に鋳込まれた金属（例えば鉛合金）の連続したストリップを用いて連続的な工程でグリッドを作る方法がある。
【０００４】
グリッドの個々のワイヤは、特別仕様の打ち抜き型を利用して、バッテリペーストの接着性を改善させるために変形させられるか、あるいは“コイニング”される。このプロセスは以下の米国特許に詳細に記述されている。その開示全体が参照により本明細書中に取り込まれる。
【０００５】
その一方で、負極グリッドは通常エキスパンドメタル工程を用いて形成される。鉛合金のストリップが、鋳造（この場合は、鋳造ストリップと呼ぶ）もしくは鋳造後の圧延（この場合は、加工ストリップと呼ぶ）によって製造され、相互に接続された電池グリッドのストリップに所望のグリッドパターンを生成するために、その後、このストリップが入れられ引き伸ばされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，５８２，９３６号
【特許文献２】米国特許第５，９８９，７４９号
【特許文献３】米国特許第６，２０３，９４８号
【特許文献４】米国特許第６，２７４，２７４号
【特許文献５】米国特許第６，９５３，６４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鉛蓄電池に使用する負極グリッドの製法としては改良方法が提供されることが望ましい。また、生産性および性能を改良する特徴を有する負極グリッドが提供されることも望まれている。本開示を読む者にとって明らかなような、上記あるいはその他の有利な特徴の１つ以上を含むグリッドおよび／またはグリッドの製造方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の例示的な実施形態は、電池用の負極グリッドの製造方法に関し、この方法が電池のグリッド材料のストリップを準備するステップと、この電池グリッド材料に打ち抜き操作を行ってグリッドから材料を除去してグリッドを形成するステップと、を含む。この打ち抜き操作は、フレームで囲まれた複数のグリッドワイヤを有する電池負極グリッドを製造する。電池のグリッドが頂部フレーム部材を含む。第１の側部フレーム部材が第１の端で頂部フレーム部材と連結している。第２の側部フレーム部材が第２の端で頂部フレーム部材と連結している。底部フレーム部材が、頂部フレーム部材とは離間し、かつ第１の側部フレーム部材および第２の側部フレーム部材と連結している。負極グリッドは、高分子セパレータの中に設けられた場合に、高分子セパレータに穴をあける可能性のあるむき出しになったワイヤ端を含まない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的実施形態による、外部の一部を切り取った電池の透視図である。
【図２】エキスパンドメタル工程を用いて製造した、従来技術による鉛蓄電池用負極グリッドの平面図である。
【図３】例示的実施形態による、電池負極グリッドの平面図である。
【図４】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図５】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図６】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図７】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図８】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図９】別の例示的実施形態による、電池用負極グリッドの平面図である。
【図１０】図９に示したグリッドの部分詳細図である。
【図１１】図９に示したグリッドの部分詳細図である。
【図１２】別の例示的実施形態による、負極グリッドの平面図である。
【図１３】別の例示的実施形態による、負極グリッドの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１はハウジングとしての容器１２と、そのハウジング１２に連結したカバーとしての蓋１４とを有する電池１０の、外部の一部を切り取った透視図である。端子としての電極１６、１８がカバー１４の上面から突き出ている。例示的な実施形態によると、端子１６が正極であり、端子１８が負極である。別の例示的な実施形態によれば、端子は他の場所に設けられていてもよい。（例えば、側面端子蓄電池の場合のように容器の正面に配置されてもよい）。
【００１１】
ハウジング１２はその内部が、壁としての仕切２２によって分離されたスペース２０に分割されている。それぞれのスペース２０の内部には、交互に配置された正極プレート３２（例えば電極、グリッド）と負極プレート３４（例えば電極、グリッド）とからなるセル要素３０が設けられている。正極プレートと負極プレートとは多孔性の高分子セパレータ３６で分離されている。（例えば負極プレートは、米国特許第６，００１，５０３号明細書に示され、説明されているように、隣接する正極プレートから分離するためにセパレータ収容体内に設けられる。）正極プレート３２から延在する薄板状端子３３が吊り下げ用電極４０に連結され、負極プレート３４から延在する薄板状端子３５が吊り下げ用電極４２に連結されている。正極側吊り下げ用電極はそれから正極端子１６に連結され、負極側吊り下げ用電極は負極端子１８に電気的に連結される。
【００１２】
図２は従来技術による負極グリッドとしてのプレート１００の平面図を示す。グリッド１００は、頂部フレーム部材としての要素１１０を含み、要素１１０は、そこから延在する集電薄板状端子形状の部材１２０を有する。グリッド１００は、また底部フレーム部材としての要素１１２も含む。頂部フレーム部材１１０と底部フレーム部材１１２の間には、ダイヤモンドパターン状に配置された複数の相互接続されたワイヤ１３０がある。ノード１３２はワイヤの交点に設けられる。
【００１３】
通常、図２に示されたような負極グリッドは、金属シートにナイフの刃を用いてさまざまな点に切れ目を入れた後に、シートの両端を反対方向に引っ張ってシートの切れ目部分を複数のグリッドワイヤに発展させるというエキスパンドメタル工程によって製造される。図２に示すように、頂部フレーム要素と底部フレーム要素がエキスパンド工程で反対方向へ引っ張られ、相互接続したワイヤが形成される。エキスパンド工程が終了すると、シートが切断されてグリッドとなるが、ここで、グリッドの両側面に沿って露出したワイヤ端（例えば図２のワイヤ端１３４）が残される。このような配置での１つの問題点は、負極グリッドの両側面におけるグリッドワイヤ端がセパレータ収容体に穴をあけて、隣接する正極プレートの一部との接触をもたらす可能性があることである。そうなると電池の内部短絡が生じ、電池寿命の大幅な低下を招きやすい。
【００１４】
例示的な実施形態によると、エキスパンドメタル工程でグリッドを形成する代わりに、この方法では、金属（例えば鉛合金）のシートが連続打ち抜き(punching)型を通過し、連続打ち抜き型が図３に示すグリッド形状を形成するように材料を取り除くという連続的な打ち抜き操作でグリッドが形成される。一実施形態によれば、通常の鉛または鉛合金の電池グリッド材料（鉛−カルシウム−錫合金などの）が溶融され、連続鋳造されて、グリッド材料の連続ストリップが形成される。次に、この連続ストリップが圧延あるいは鍛造されて、ストリップの厚さまたは結晶粒構造が調整される。次に、この連続ストリップからグリッド材料を打ち抜くことによって、一連の相互接続された電池グリッドが形成される。
【００１５】
打ち抜き(punching)操作の間、ストリップは連続ストリップとして維持され、連続的な打ち抜き操作によって相互接続されたグリッド形状が形成される（すなわち、数段階の打ち抜き操作が終了すると電池グリッドに対して特徴が与えられる）。相互接続された電池グリッドのそれぞれは、図３に示す前述したフレームで囲まれたグリッド網を有する。
【００１６】
打ち抜き操作としての工程によって相互接続されたグリッドを有するストリップが形成された後、ストリップの電池グリッドワイヤ部分に打ち抜き(stamping)またはコイニング（coining）の操作としての工程が行われてもよい。図４〜図７に示すように、打ち抜き操作としての工程は、グリッドワイヤがノード間に修正された断面を有するように、グリッドワイヤを変形またはコイニングするために用いられる。例えば、打ち抜き操作としての工程は、図４に示すように打ち抜かれたグリッドワイヤの四角形断面を八角形断面に変形する型を含んでいてもよい。或いは、打ち抜き型は、図５に示されるように、グリッドワイヤとノードとが交わるグリッドワイヤの両端における断面に対して、グリッドワイヤの中間部分を約２０度〜約７０度回転させて使用してもよい。その他にも、図６〜図７に示されるように、修正が行われてもよい。
【００１７】
打ち抜き工程により製造された四角形断面よりもすぐれた改良ペースト接着特性を負極グリッドに与えるように、任意の数の修正グリッドワイヤ形状が選択されてもよいことを理解されたい。種々の例示的実施形態によれば、修正グリッドワイヤは、実質的に、ダイヤモンド形、菱形、六角形、八角形、もしくは楕円形を有する。打ち抜き位置でグリッドワイヤを変形させる場合に、個々のグリッドワイヤ部分の端から端までのグリッドワイヤ長沿いの変形領域は異なっていてもよい。例えば一実施形態によれば、グリッドワイヤ部の両端間のグリッドワイヤ長の約９０％が打ち抜き位置で変形される（例えば、グリッドワイヤ部の一方の端に近い部分のグリッドワイヤ長の約５％が四角形断面を有し、グリッドワイヤ長の中央の約９０％が実質的に八角形断面を有し、グリッドワイヤ部の他方の端に近い部分のグリッドワイヤ長の約５％が四角形断面を有する）。他の例示的実施形態によれば、違う割合でワイヤが変形されてもよい。
【００１８】
別の例示的実施形態によれば、グリッドワイヤは打ち抜きまたはコイニングをされなくてもよく、図８に示される断面形状を有する（例えば、修正を行わない四角形断面）。
【００１９】
ノードは変形されないままであることが好ましいが、場合によっては打ち抜き場でノードを変形またはコイニングすることが有利になることもある。ノード並びにグリッドワイヤのコイニングはグリッドストリップを非平面とし易いので、プレートの一方に他方よりもより厚くペーストを塗布する傾向のある塗布操作にはこの作用が有益となる。次に、グリッドストリップは、面に薄く塗布されるペーストがより容易に流れるように、すなわち、通常は底面方向に面する凹面が、ペーストが薄く塗布される別の方向に面するようにペースト装置に配設される。
【００２０】
たとえば、電池ペーストの接着性向上などを含む種々の利点を得るために、グリッドのすべてもしくは一部を金属合金（例えば鉛合金）で被覆してもよいことにも留意されたい。そのような被覆の例は、米国特許第６，９５３，６４１号明細書に記載されており、その開示全体が参照により本明細書中に取り込まれる。
【００２１】
次に、相互接続されたグリッドは、電池ペーストの塗布処理が施され、ストリップが切断されて複数の電池プレートが形成される。あるいは、相互接続されたグリッドは、塗布する前に複数のグリッドに切断され、後の使用に備えて貯蔵される。エキスパンドメタルグリッドに代えて、ここで説明したようなグリッドを利用する利点の１つは、エキスパンドメタルグリッドでは固定オリフィス塗布機でペーストを塗布できない（面外に捩れたワイヤによる干渉のため）のに対し、打ち抜かれたグリッドではその制約がないことである。
【００２２】
例示的な実施形態によれば、負極グリッド２００はペースト塗布前の厚さが約０．０１０インチ〜０．０５０インチの間である。エキスパンドメタル工程で作られた従来の負極グリッドは、ストリップの厚さが、約０．０２２インチ〜０．０３５インチの間であり、引き伸ばされたメッシュの厚さは、約０．０３０インチ〜０．０４５インチの間である。薄い負極グリッドを用いた電池を提供することの１つの利点は、個々の負極グリッドによって占められる空間が小さい（例えば、同じ電池に追加してグリッドを入れることができるか、もしくは電池をより小さくできる）ために、そのような薄いグリッドを用いた電池のエネルギ密度が高くなることである。
【００２３】
図３を参照すると、例示的な実施形態による改良された負極グリッド２００が示されている。グリッド２００は、（そこから延在する集電薄板状端子２２０を有する）頂部フレーム部材としての要素２１０と、底部フレーム部材としての要素２１２と、第１の側部フレーム部材としての要素２１４と、第２の側部フレーム部材としての要素２１６とを備えている。側部フレーム部材２１４、２１６は、頂部フレーム部材２１０と底部フレーム部材２１２のそれぞれ反対側の端に連結して、ほぼ四角形形状の囲われた領域を形成する。複数のグリッドワイヤ２３０は、ノード２３２で交差するダイヤモンドパターン状に配列されている。
【００２４】
図３をさらに参照すると、グリッドワイヤ２３０が複数の交点（例えば、グリッドワイヤ２３０が頂部フレーム部材２１０と交差する点）で頂部フレーム部材２１０と連結している。これらの交点は、グリッドワイヤ２３０と頂部フレーム部材２１０との間の合わせ目の導電性を支援するための特徴２５０を有している。導電性を増強する特徴によって、比較的薄いグリッドワイヤ２３０が頂部フレーム部材２１０と材料的に効率のよい方法（例えば、可能な限り少ない材料の使用）で連結し、更に、グリッドワイヤ２３０と頂部フレーム部材２１０との間の強力な接合をもたらす。図３でわかるように、グリッドワイヤ２３０が頂部フレーム部材２１０に近づくにつれてグリッドワイヤが次第に幅広になっている。グリッドワイヤ２３０が頂部フレーム部材２１０に近づくにつれて次第に幅広になっていることに加えて、交点はその両側において曲線状となっている。この曲線すなわち曲率を持つことは打ち抜き操作によってのみ可能であって、エキスパンドメタル工程では得ることができない。側部および底部フレーム部材２１２、２１４、２１６も、グリッドワイヤ２３０が側部および底部フレーム部材２１２、２１４、２１６と連結する交点において同様の特徴を持つ。
【００２５】
図３をさらに参照すると、側部、頂部、および／または底部フレーム部材２１０、２１２、２１４、２１６が、１つまたは複数の特徴２６０（例えば切り口、切れ込み、窪み、など）を含み、電池のグリッドを使用している間にグリッドが成長することを制御および／または補償するように支援する（例えば、図３の側部フレーム部材２１４、２１６に形成された切り口を参照）。この特徴２６０により局所的に弱い領域が設けられ、グリッド２００が使用中に成長した場合にはこの特徴部分２６０が壊れて、グリッドの成長を制限および／または制御する。他の例示的な実施形態によると、米国特許出願第１１／９８４，６６６号明細書（この開示全体が参照により本明細書中に取り込まれる）に表示され記述されているようなグリッドの成長を制限あるいは制御する特徴が、ここに記述しているグリッドに取り込まれてもよい。
【００２６】
図３に示した例示の実施形態の１つの有利な点は、フレーム部材２１０、２１２、２１４、および２１６がグリッド２００の全外周に亘って縁としてのフレームを形成するので、電池のセパレータに穴を開けて電池内部での短絡を起こす可能性のあるワイヤ端の露出がないことである。この結果として、電池の寿命を延ばすことに繋がる（例えば短絡を防ぐ）。
【００２７】
図３は例示的な実施形態による１つの負極グリッド２００を示しているが、他の構成も可能であることに留意されたい。図９〜図１３に、他の例示的実施形態によるその他の可能な構成を示している。（図９〜図１３中の符号は図３に使用されたものと同じである。）上述したさまざまな特徴（例えば、導通を支援する特徴、グリッドの成長の制御および／または補償を支援する切り口あるいは切れ込み、ワイヤ断面を変形するための打ち抜き、鉛合金などの合金でのグリッド全体あるいは一部の被覆、など）もまた、適宜に図９〜図１３の実施形態と共に用いてもよい。
【００２８】
例えば、図９〜図１１においては、グリッドワイヤのダイヤモンドパターンが図３に示したものよりも引き伸ばされたグリッド３００が示されている。（例えば、ダイヤモンドパターンが交差するワイヤの間で実質的に正方形の開口とはなっていない。）このタイプの引き伸ばされたダイヤモンドパターンはエキスパンドメタル工程では作ることができない。頂部、側部、および／または底部のフレーム要素としての部材は、グリッドワイヤとフレーム部材との間の合わせ目の導電性を支援するための（例えば、グリッドワイヤの幅をフレーム部材との交点の近くで段階的に拡げる、などの）特徴を含んでいる（例えば、グリッドワイヤ３３０と頂部フレーム部材３１０との間に形成された特徴３５０を示す図９を参照）。特徴３５０は、グリッドワイヤとフレーム部材とのすべての交点でそのようになっていてもよいし（例えば、特徴３５０を示す図９を参照）、あるいは、ある交点のみであってもよい（例えば、集電薄板状端子３２０の左側の交点の左側だけとか、集電薄板状端子３２０の右側の交点の右側だけとか）。更に、側部、頂部、および／または底部のフレーム要素としての部材も、使用中のグリッドの成長を制御および／または補償を支援するための特徴（例えば、切り口や成長制限装置、などの）を含んでもよい（例えば、側部フレーム要素３１４、３１６に形成された特徴３６０を示す図９を参照）。
【００２９】
図１２はグリッド４００の例示的実施形態を示し、グリッド４００はワイヤ間にほぼ六角形の開口部が配列されている（たとえば、“ハニカム”構造ができている）。頂部、側部、および／または底部のフレーム要素としての部材は、グリッドワイヤとフレーム部材との間の合わせ目の導電性を支援するための（例えば、グリッドワイヤの幅をフレーム部材との交点の近くで段階的に拡げる、などの）特徴を含んでいる（例えば、グリッドワイヤ４３０と頂部フレーム部材４１０との間に形成された特徴４５０を示す図１２を参照）。特徴４５０はグリッドワイヤとフレーム部材とのすべての交点においてそうであってもよいし、あるいは、ある交点のみであってもよい。更に、側部、頂部、および／または底部のフレーム要素としての部材も、使用中のグリッドの成長を制御および／または補償を支援するための特徴（例えば、切り口や成長制限装置、など）を含んでもよい（例えば、フレーム要素４１４、４１６に形成された特徴４６０を示す図１２を参照）。図１２に示された設計の長所の１つは、例えば、図９に示された設計でそれぞれのノード３３２に４つのワイヤが集まっているのに対比して、それぞれのノード４３２には３つのワイヤが集まっていることである。このような構成の利点の１つは、ノードで使用される材料が少ないということである。
【００３０】
図１３はグリッド５００の例示的実施形態を示し、グリッド５００はワイヤ間にほぼ四角形の開口部が配列されている。垂直ワイヤは、頂部としての上部フレーム要素５１０と底部としての下部フレーム要素５１２との間に連続的に張り架けられているのに対し、側部フレーム要素５１４と５１６との間のグリッド全体に亘って左から右へ連続的に繋がらないように、水平ワイヤが隣接する垂直ワイヤ間に張り架けられている。図１３に示された例示的実施形態によれば、それぞれの完成された四角形の開口部は実質的に同一サイズとなっている（部分的な四角形開口部はグリッドの中のどこにあるかによってサイズが異なっている）。別の例示的実施形態によれば、完成された四角形の開口部が異なるサイズを有してもよい。頂部、側部、および／または底部のフレーム要素としての部材は、グリッドワイヤとフレーム部材との間の合わせ目の導電性を支援するための（例えば、グリッドワイヤの幅をフレーム部材との交点の近くで段階的に拡げる、などの）特徴を含んでいる（例えば、グリッドワイヤ５３０と頂部フレーム部材５１０との間の特徴５５０を示す図１３を参照）。特徴５５０は、グリッドワイヤ５３０とフレーム部材とのすべての交点においてそうであってもよいし、あるいは、ある交点のみであってもよい。側部、頂部および／または底部のフレーム要素は、グリッドを使用している間のグリッドの成長の制御および／または補償を支援するための特徴（図示せず）を含んでいてもよい。
【００３１】
例示的実施形態によれば、電池は、打ち抜きおよび／またはコイニング工程で形成される正極および負極の両方のプレートとしてのグリッドを用いて製造される。
【００３２】
例示的実施形態によれば、前述の任意の例示的実施形態による負極グリッドは、表１に示す組成を含む鉛合金から作られる。
【００３３】
【表１】
【００３４】
別の例示的実施形態によれば、前述の任意の例示的実施形態による負極グリッドが、表２に示す組成を含む鉛合金から作られる。
【００３５】
【表２】
【００３６】
上記の方法で負極グリッドを形成することの１つの有利な特徴は、エキスパンドメタル工程で製造されたグリッドに比べてこのグリッドでは必要とする材料の量が少ないことである。その結果として、上述したようなグリッドを用いることにより、重量および材料コストの削減を実現することが可能である。
【００３７】
種々の例示的実施形態に示した電池グリッドの構成および配置は、説明のためだけであることに留意することが重要である。本開示においては本発明のいくつかの実施形態を詳細に記述したに過ぎないが、この開示を精査する当業者であれば、ここに開示した主題の新規の教示および利点から著しく乖離することなしに、多くの修正（例えば、サイズのバリエーション、寸法、構造、種々の要素の形状および大きさ、パラメータ値、取付方法、材料や色や向きの使用方法、などの変更）が可能であることは容易に理解されるであろう。従って、そのような変更のすべては、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲内に含まれることが意図されている。代わりの実施形態によって、任意の工程または方法のステップの順序もしくは順番を変更あるいは再構築してもよい。本発明の範囲から乖離することなしに、種々の実施形態の設計、動作条件、および配置に関して、その他の代替、修正、変更、省略を行ってもよい。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年３月２日に出願された米国仮特許出願第６０／９０４，４０４号の優先権および利益を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書中に取り込まれる。本発明は一般に電池（例えば自動車などの車両用の始動、照明、点火用鉛蓄電池）の分野に関する。特に、本発明はそのような電池に使用される負極グリッドおよびその負極グリッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は通常多数のセル要素を含み、このセル要素は硫酸電解液を含む容器中の隔室内に設けられる。各セル要素は、少なくとも１つの正極プレートとしてのグリッド、少なくとも１つの負極プレートとしてのグリッド、および各正極プレートと負極プレートの間に配置された多孔性セパレータ（例えば、高分子セパレータ）、を備えている。正極プレートおよび負極プレートはそれぞれ電気化学的な活物質（バッテリペーストと称する）を支持する鉛あるいは鉛合金のグリッドからなっている。この活物質は鉛ベースの材料（すなわち、電池の充電／放電の異なる段階での、ＰｂＯ、ＰｂＯ2、Ｐｂ、またはＰｂＳＯ4）であり、グリッド上に張り付けられる。グリッドは、電流伝導に寄与する正極活物質と負極活物質との間の電気的接触を与える。
【０００３】
通常、正極グリッドと負極グリッドは異なる工程を用いて製造される。例えば、正極グリッドは多くの異なる方法を用いて作られる。１つの方法としては、従来法であるグラビティ鋳造ブックモールド法の利用がある。別の、少し新しい方法としては、グリッドの構造を形成するための（例えば、連続打ち抜き型を利用した）打ち抜き操作を用いてそこから材料を取り除くための打ち抜き型に入れられる事前に鋳込まれた金属（例えば鉛合金）の連続したストリップを用いて連続的な工程でグリッドを作る方法がある。
【０００４】
グリッドの個々のワイヤは、特別仕様の打ち抜き型を利用して、バッテリペーストの接着性を改善させるために変形させられるか、あるいは“コイニング”される。このプロセスは以下の米国特許に詳細に記述されている。その開示全体が参照により本明細書中に取り込まれる。
【０００５】
その一方で、負極グリッドは通常エキスパンドメタル工程を用いて形成される。鉛合金のストリップが、鋳造（この場合は、鋳造ストリップと呼ぶ）もしくは鋳造後の圧延（この場合は、加工ストリップと呼ぶ）によって製造され、相互に接続された電池グリッドのストリップに所望のグリッドパターンを生成するために、その後、このストリップが入れられ引き伸ばされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，５８２，９３６号
【特許文献２】米国特許第５，９８９，７４９号
【特許文献３】米国特許第６，２０３，９４８号
【特許文献４】米国特許第６，２７４，２７４号
【特許文献５】米国特許第６，９５３，６４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鉛蓄電池に使用する負極グリッドの製法としては改良方法が提供されることが望ましい。また、生産性および性能を改良する特徴を有する負極グリッドが提供されることも望まれている。本開示を読む者にとって明らかなような、上記あるいはその他の有利な特徴の１つ以上を含むグリッドおよび／またはグリッドの製造方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の例示的な実施形態は、電池用の負極グリッドの製造方法に関し、この方法が電池のグリッド材料のストリップを準備するステップと、この電池グリッド材料に打ち抜き操作を行ってグリッドから材料を除去してグリッドを形成するステップと、を含む。この打ち抜き操作は、フレームで囲まれた複数のグリッドワイヤを有する電池負極グリッドを製造する。電池のグリッドが頂部フレーム部材を含む。第１の側部フレーム部材が第１の端で頂部フレーム部材と連結している。第２の側部フレーム部材が第２の端で頂部フレーム部材と連結している。底部フレーム部材が、頂部フレーム部材とは離間し、かつ第１の側部フレーム部材および第２の側部フレーム部材と連結している。負極グリッドは、高分子セパレータの中に設けられた場合に、高分子セパレータに穴をあける可能性のあるむき出しになったワイヤ端を含まない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的実施形態による、外部の一部を切り取った電池の透視図である。
【図２】エキスパンドメタル工程を用いて製造した、従来技術による鉛蓄電池用負極グリッドの平面図である。
【図３】例示的実施形態による、電池負極グリッドの平面図である。
【図４】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図５】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図６】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図７】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図８】いくつかの実施形態によるグリッドワイヤの断面図である。
【図９】別の例示的実施形態による、電池用負極グリッドの平面図である。
【図１０】図９に示したグリッドの部分詳細図である。
【図１１】図９に示したグリッドの部分詳細図である。
【図１２】別の例示的実施形態による、負極グリッドの平面図である。
【図１３】別の例示的実施形態による、負極グリッドの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１はハウジングとしての容器１２と、そのハウジング１２に連結したカバーとしての蓋１４とを有する電池１０の、外部の一部を切り取った透視図である。端子としての電極１６、１８がカバー１４の上面から突き出ている。例示的な実施形態によると、端子１６が正極であり、端子１８が負極である。別の例示的な実施形態によれば、端子は他の場所に設けられていてもよい。（例えば、側面端子蓄電池の場合のように容器の正面に配置されてもよい）。
【００１１】
ハウジング１２はその内部が、壁としての仕切２２によって分離されたスペース２０に分割されている。それぞれのスペース２０の内部には、交互に配置された正極プレート３２（例えば電極、グリッド）と負極プレート３４（例えば電極、グリッド）とからなるセル要素３０が設けられている。正極プレートと負極プレートとは多孔性の高分子セパレータ３６で分離されている。（例えば負極プレートは、米国特許第６，００１，５０３号明細書に示され、説明されているように、隣接する正極プレートから分離するためにセパレータ収容体内に設けられる。）正極プレート３２から延在する薄板状端子３３が吊り下げ用電極４０に連結され、負極プレート３４から延在する薄板状端子３５が吊り下げ用電極４２に連結されている。正極側吊り下げ用電極はそれから正極端子１６に連結され、負極側吊り下げ用電極は負極端子１８に電気的に連結される。
【００１２】
図２は従来技術による負極グリッドとしてのプレート１００の平面図を示す。グリッド１００は、頂部フレーム部材としての要素１１０を含み、要素１１０は、そこから延在する集電薄板状端子形状の部材１２０を有する。グリッド１００は、また底部フレーム部材としての要素１１２も含む。頂部フレーム部材１１０と底部フレーム部材１１２の間には、ダイヤモンドパターン状に配置された複数の相互接続されたワイヤ１３０がある。ノード１３２はワイヤの交点に設けられる。
【００１３】
通常、図２に示されたような負極グリッドは、金属シートにナイフの刃を用いてさまざまな点に切れ目を入れた後に、シートの両端を反対方向に引っ張ってシートの切れ目部分を複数のグリッドワイヤに発展させるというエキスパンドメタル工程によって製造される。図２に示すように、頂部フレーム要素と底部フレーム要素がエキスパンド工程で反対方向へ引っ張られ、相互接続したワイヤが形成される。エキスパンド工程が終了すると、シートが切断されてグリッドとなるが、ここで、グリッドの両側面に沿って露出したワイヤ端（例えば図２のワイヤ端１３４）が残される。このような配置での１つの問題点は、負極グリッドの両側面におけるグリッドワイヤ端がセパレータ収容体に穴をあけて、隣接する正極プレートの一部との接触をもたらす可能性があることである。そうなると電池の内部短絡が生じ、電池寿命の大幅な低下を招きやすい。
【００１４】
例示的な実施形態によると、エキスパンドメタル工程でグリッドを形成する代わりに、この方法では、金属（例えば鉛合金）のシートが連続打ち抜き(punching)型を通過し、連続打ち抜き型が図３に示すグリッド形状を形成するように材料を取り除くという連続的な打ち抜き操作でグリッドが形成される。一実施形態によれば、通常の鉛または鉛合金の電池グリッド材料（鉛−カルシウム−錫合金などの）が溶融され、連続鋳造されて、グリッド材料の連続ストリップが形成される。次に、この連続ストリップが圧延あるいは鍛造されて、ストリップの厚さまたは結晶粒構造が調整される。次に、この連続ストリップからグリッド材料を打ち抜くことによって、一連の相互接続された電池グリッドが形成される。
【００１５】
打ち抜き(punching)操作の間、ストリップは連続ストリップとして維持され、連続的な打ち抜き操作によって相互接続されたグリッド形状が形成される（すなわち、数段階の打ち抜き操作が終了すると電池グリッドに対して特徴が与えられる）。相互接続された電池グリッドのそれぞれは、図３に示す前述したフレームで囲まれたグリッド網を有する。
【００１６】
打ち抜き操作としての工程によって相互接続されたグリッドを有するストリップが形成された後、ストリップの電池グリッドワイヤ部分に打ち抜き(stamping)またはコイニング（coining）の操作としての工程が行われてもよい。図４〜図７に示すように、打ち抜き操作としての工程は、グリッドワイヤがノード間に修正された断面を有するように、グリッドワイヤを変形またはコイニングするために用いられる。例えば、打ち抜き操作としての工程は、図４に示すように打ち抜かれたグリッドワイヤの四角形断面を八角形断面に変形する型を含んでいてもよい。或いは、打ち抜き型は、図５に示されるように、グリッドワイヤとノードとが交わるグリッドワイヤの両端における断面に対して、グリッドワイヤの中間部分を約２０度〜約７０度回転させて使用してもよい。その他にも、図６〜図７に示されるように、修正が行われてもよい。
【００１７】
打ち抜き工程により製造された四角形断面よりもすぐれた改良ペースト接着特性を負極グリッドに与えるように、任意の数の修正グリッドワイヤ形状が選択されてもよいことを理解されたい。種々の例示的実施形態によれば、修正グリッドワイヤは、実質的に、ダイヤモンド形、菱形、六角形、八角形、もしくは楕円形を有する。打ち抜き位置でグリッドワイヤを変形させる場合に、個々のグリッドワイヤ部分の端から端までのグリッドワイヤ長沿いの変形領域は異なっていてもよい。例えば一実施形態によれば、グリッドワイヤ部の両端間のグリッドワイヤ長の約９０％が打ち抜き位置で変形される（例えば、グリッドワイヤ部の一方の端に近い部分のグリッドワイヤ長の約５％が四角形断面を有し、グリッドワイヤ長の中央の約９０％が実質的に八角形断面を有し、グリッドワイヤ部の他方の端に近い部分のグリッドワイヤ長の約５％が四角形断面を有する）。他の例示的実施形態によれば、違う割合でワイヤが変形されてもよい。
【００１８】
別の例示的実施形態によれば、グリッドワイヤは打ち抜きまたはコイニングをされなくてもよく、図８に示される断面形状を有する（例えば、修正を行わない四角形断面）。
【００１９】
ノードは変形されないままであることが好ましいが、場合によっては打ち抜き場でノードを変形またはコイニングすることが有利になることもある。ノード並びにグリッドワイヤのコイニングはグリッドストリップを非平面とし易いので、プレートの一方に他方よりもより厚くペーストを塗布する傾向のある塗布操作にはこの作用が有益となる。次に、グリッドストリップは、面に薄く塗布されるペーストがより容易に流れるように、すなわち、通常は底面方向に面する凹面が、ペーストが薄く塗布される別の方向に面するようにペースト装置に配設される。
【００２０】
たとえば、電池ペーストの接着性向上などを含む種々の利点を得るために、グリッドのすべてもしくは一部を金属合金（例えば鉛合金）で被覆してもよいことにも留意されたい。そのような被覆の例は、米国特許第６，９５３，６４１号明細書に記載されており、その開示全体が参照により本明細書中に取り込まれる。
【００２１】
次に、相互接続されたグリッドは、電池ペーストの塗布処理が施され、ストリップが切断されて複数の電池プレートが形成される。あるいは、相互接続されたグリッドは、塗布する前に複数のグリッドに切断され、後の使用に備えて貯蔵される。エキスパンドメタルグリッドに代えて、ここで説明したようなグリッドを利用する利点の１つは、エキスパンドメタルグリッドでは固定オリフィス塗布機でペーストを塗布できない（面外に捩れたワイヤによる干渉のため）のに対し、打ち抜かれたグリッドではその制約がないことである。
【００２２】
例示的な実施形態によれば、負極グリッド２００はペースト塗布前の厚さが約０．０１０インチ〜０．０５０インチの間である。エキスパンドメタル工程で作られた従来の負極グリッドは、ストリップの厚さが、約０．０２２インチ〜０．０３５インチの間であり、引き伸ばされたメッシュの厚さは、約０．０３０インチ〜０．０４５インチの間である。薄い負極グリッドを用いた電池を提供することの１つの利点は、個々の負極グリッドによって占められる空間が小さい（例えば、同じ電池に追加してグリッドを入れることができるか、もしくは電池をより小さくできる）ために、そのような薄いグリッドを用いた電池のエネルギ密度が高くなることである。
【００２３】
図３を参照すると、例示的な実施形態による改良された負極グリッド２００が示されている。グリッド２００は、（そこから延在する集電薄板状端子２２０を有する）頂部フレーム部材としての要素２１０と、底部フレーム部材としての要素２１２と、第１の側部フレーム部材としての要素２１４と、第２の側部フレーム部材としての要素２１６とを備えている。側部フレーム部材２１４、２１６は、頂部フレーム部材２１０と底部フレーム部材２１２のそれぞれ反対側の端に連結して、ほぼ四角形形状の囲われた領域を形成する。複数のグリッドワイヤ２３０は、ノード２３２で交差するダイヤモンドパターン状に配列されている。
【００２４】
図３をさらに参照すると、グリッドワイヤ２３０が複数の交点（例えば、グリッドワイヤ２３０が頂部フレーム部材２１０と交差する点）で頂部フレーム部材２１０と連結している。これらの交点は、グリッドワイヤ２３０と頂部フレーム部材２１０との間の合わせ目の導電性を支援するための特徴２５０を有している。導電性を増強する特徴によって、比較的薄いグリッドワイヤ２３０が頂部フレーム部材２１０と材料的に効率のよい方法（例えば、可能な限り少ない材料の使用）で連結し、更に、グリッドワイヤ２３０と頂部フレーム部材２１０との間の強力な接合をもたらす。図３でわかるように、グリッドワイヤ２３０が頂部フレーム部材２１０に近づくにつれてグリッドワイヤが次第に幅広になっている。グリッドワイヤ２３０が頂部フレーム部材２１０に近づくにつれて次第に幅広になっていることに加えて、交点はその両側において曲線状となっている。この曲線すなわち曲率を持つことは打ち抜き操作によってのみ可能であって、エキスパンドメタル工程では得ることができない。側部および底部フレーム部材２１２、２１４、２１６も、グリッドワイヤ２３０が側部および底部フレーム部材２１２、２１４、２１６と連結する交点において同様の特徴を持つ。
【００２５】
図３をさらに参照すると、側部、頂部、および／または底部フレーム部材２１０、２１２、２１４、２１６が、１つまたは複数の特徴２６０（例えば切り口、切れ込み、窪み、など）を含み、電池のグリッドを使用している間にグリッドが成長することを制御および／または補償するように支援する（例えば、図３の側部フレーム部材２１４、２１６に形成された切り口を参照）。この特徴２６０により局所的に弱い領域が設けられ、グリッド２００が使用中に成長した場合にはこの特徴部分２６０が壊れて、グリッドの成長を制限および／または制御する。他の例示的な実施形態によると、米国特許出願第１１／９８４，６６６号明細書（この開示全体が参照により本明細書中に取り込まれる）に表示され記述されているようなグリッドの成長を制限あるいは制御する特徴が、ここに記述しているグリッドに取り込まれてもよい。
【００２６】
図３に示した例示の実施形態の１つの有利な点は、フレーム部材２１０、２１２、２１４、および２１６がグリッド２００の全外周に亘って縁としてのフレームを形成するので、電池のセパレータに穴を開けて電池内部での短絡を起こす可能性のあるワイヤ端の露出がないことである。この結果として、電池の寿命を延ばすことに繋がる（例えば短絡を防ぐ）。
【００２７】
図３は例示的な実施形態による１つの負極グリッド２００を示しているが、他の構成も可能であることに留意されたい。図９〜図１３に、他の例示的実施形態によるその他の可能な構成を示している。（図９〜図１３中の符号は図３に使用されたものと同じである。）上述したさまざまな特徴（例えば、導通を支援する特徴、グリッドの成長の制御および／または補償を支援する切り口あるいは切れ込み、ワイヤ断面を変形するための打ち抜き、鉛合金などの合金でのグリッド全体あるいは一部の被覆、など）もまた、適宜に図９〜図１３の実施形態と共に用いてもよい。
【００２８】
例えば、図９〜図１１においては、グリッドワイヤのダイヤモンドパターンが図３に示したものよりも引き伸ばされたグリッド３００が示されている。（例えば、ダイヤモンドパターンが交差するワイヤの間で実質的に正方形の開口とはなっていない。）このタイプの引き伸ばされたダイヤモンドパターンはエキスパンドメタル工程では作ることができない。頂部、側部、および／または底部のフレーム要素としての部材は、グリッドワイヤとフレーム部材との間の合わせ目の導電性を支援するための（例えば、グリッドワイヤの幅をフレーム部材との交点の近くで段階的に拡げる、などの）特徴を含んでいる（例えば、グリッドワイヤ３３０と頂部フレーム部材３１０との間に形成された特徴３５０を示す図９を参照）。特徴３５０は、グリッドワイヤとフレーム部材とのすべての交点でそのようになっていてもよいし（例えば、特徴３５０を示す図９を参照）、あるいは、ある交点のみであってもよい（例えば、集電薄板状端子３２０の左側の交点の左側だけとか、集電薄板状端子３２０の右側の交点の右側だけとか）。更に、側部、頂部、および／または底部のフレーム要素としての部材も、使用中のグリッドの成長を制御および／または補償を支援するための特徴（例えば、切り口や成長制限装置、などの）を含んでもよい（例えば、側部フレーム要素３１４、３１６に形成された特徴３６０を示す図９を参照）。
【００２９】
図１２はグリッド４００の例示的実施形態を示し、グリッド４００はワイヤ間にほぼ六角形の開口部が配列されている（たとえば、“ハニカム”構造ができている）。頂部、側部、および／または底部のフレーム要素としての部材は、グリッドワイヤとフレーム部材との間の合わせ目の導電性を支援するための（例えば、グリッドワイヤの幅をフレーム部材との交点の近くで段階的に拡げる、などの）特徴を含んでいる（例えば、グリッドワイヤ４３０と頂部フレーム部材４１０との間に形成された特徴４５０を示す図１２を参照）。特徴４５０はグリッドワイヤとフレーム部材とのすべての交点においてそうであってもよいし、あるいは、ある交点のみであってもよい。更に、側部、頂部、および／または底部のフレーム要素としての部材も、使用中のグリッドの成長を制御および／または補償を支援するための特徴（例えば、切り口や成長制限装置、など）を含んでもよい（例えば、フレーム要素４１４、４１６に形成された特徴４６０を示す図１２を参照）。図１２に示された設計の長所の１つは、例えば、図９に示された設計でそれぞれのノード３３２に４つのワイヤが集まっているのに対比して、それぞれのノード４３２には３つのワイヤが集まっていることである。このような構成の利点の１つは、ノードで使用される材料が少ないということである。
【００３０】
図１３はグリッド５００の例示的実施形態を示し、グリッド５００はワイヤ間にほぼ四角形の開口部が配列されている。垂直ワイヤは、頂部としての上部フレーム要素５１０と底部としての下部フレーム要素５１２との間に連続的に張り架けられているのに対し、側部フレーム要素５１４と５１６との間のグリッド全体に亘って左から右へ連続的に繋がらないように、水平ワイヤが隣接する垂直ワイヤ間に張り架けられている。図１３に示された例示的実施形態によれば、それぞれの完成された四角形の開口部は実質的に同一サイズとなっている（部分的な四角形開口部はグリッドの中のどこにあるかによってサイズが異なっている）。別の例示的実施形態によれば、完成された四角形の開口部が異なるサイズを有してもよい。頂部、側部、および／または底部のフレーム要素としての部材は、グリッドワイヤとフレーム部材との間の合わせ目の導電性を支援するための（例えば、グリッドワイヤの幅をフレーム部材との交点の近くで段階的に拡げる、などの）特徴を含んでいる（例えば、グリッドワイヤ５３０と頂部フレーム部材５１０との間の特徴５５０を示す図１３を参照）。特徴５５０は、グリッドワイヤ５３０とフレーム部材とのすべての交点においてそうであってもよいし、あるいは、ある交点のみであってもよい。側部、頂部および／または底部のフレーム要素は、グリッドを使用している間のグリッドの成長の制御および／または補償を支援するための特徴（図示せず）を含んでいてもよい。
【００３１】
例示的実施形態によれば、電池は、打ち抜きおよび／またはコイニング工程で形成される正極および負極の両方のプレートとしてのグリッドを用いて製造される。
【００３２】
例示的実施形態によれば、前述の任意の例示的実施形態による負極グリッドは、表１に示す組成を含む鉛合金から作られる。
【００３３】
【表１】
【００３４】
別の例示的実施形態によれば、前述の任意の例示的実施形態による負極グリッドが、表２に示す組成を含む鉛合金から作られる。
【００３５】
【表２】
【００３６】
上記の方法で負極グリッドを形成することの１つの有利な特徴は、エキスパンドメタル工程で製造されたグリッドに比べてこのグリッドでは必要とする材料の量が少ないことである。その結果として、上述したようなグリッドを用いることにより、重量および材料コストの削減を実現することが可能である。
【００３７】
種々の例示的実施形態に示した電池グリッドの構成および配置は、説明のためだけであることに留意することが重要である。本開示においては本発明のいくつかの実施形態を詳細に記述したに過ぎないが、この開示を精査する当業者であれば、ここに開示した主題の新規の教示および利点から著しく乖離することなしに、多くの修正（例えば、サイズのバリエーション、寸法、構造、種々の要素の形状および大きさ、パラメータ値、取付方法、材料や色や向きの使用方法、などの変更）が可能であることは容易に理解されるであろう。従って、そのような変更のすべては、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲内に含まれることが意図されている。代わりの実施形態によって、任意の工程または方法のステップの順序もしくは順番を変更あるいは再構築してもよい。本発明の範囲から乖離することなしに、種々の実施形態の設計、動作条件、および配置に関して、その他の代替、修正、変更、省略を行ってもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池用グリッド材料のストリップを準備するステップと、
前記電池用グリッド材料に打ち抜き(punching)操作を行って材料を除去してグリッドを形成するステップと、
を含む電池用の負極グリッドの製造方法であって、
前記打ち抜き操作は、頂部フレーム部材、前記頂部フレームとその第１の端で連結している第１の側部フレーム部材、前記頂部フレームとその第２の端で連結している第２の側部フレーム部材、及び前記頂部フレーム部材とは離間し、かつ前記第１の側部フレーム部材および前記第２の側部フレーム部材と連結している底部フレーム部材からなるフレームで囲まれた複数のグリッドワイヤを有する電池負極グリッドを製造し、
前記負極グリッドが、高分子セパレータの中に設けられた場合に、前記高分子セパレータに穴をあける可能性のあるむき出しになったワイヤ端を含まないことを特徴とする電池用の負極グリッドの製造方法。
【請求項２】
前記打ち抜き操作が連続的な打ち抜き操作であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電池グリッド材料が、厚さおよび結晶粒構造の少なくとも１つを調整するように加工される連続鋳造された鉛合金ストリップであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記電池グリッドが、約０．０１０インチから約０．０５０インチの間の範囲の厚さを有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記連続鋳造された鉛合金ストリップからグリッド材料を打ち抜くことにより一連の相互接続された電池グリッドが形成されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のワイヤが、ダイヤモンド型、ハニカム型、四角形型からなる群より選択されるパタ−ンに配列されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のワイヤが、ワイヤ同士がほぼ直角に交差するダイヤモンドパターンを形成することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のワイヤが、ワイヤ同士が直角には交差しない、細長のダイヤモンドパターンを形成することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記頂部フレーム要素、前記第１の側部フレーム要素、前記第２の側部フレーム要素、前記底部フレーム要素の少なくとも１つが、前記グリッドの使用中におけるグリッドの成長を補償するための特徴的構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のグリッドワイヤが相互に複数のノードで交差し、かつ前記複数のワイヤが、前記頂部フレーム部材と前記複数のグリッドワイヤとの間の導電性を高めるために、前記頂部フレーム部材と前記複数のグリッドワイヤとの間に曲率を有する複数の交差点で前記頂部フレーム部材と連結し、前記グリッドワイヤは前記頂部フレーム部材との交差点に近づくにつれて次第に幅が増大することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記グリッドワイヤを、八角形、ダイヤモンド形、ひし形、六角形、楕円形からなる群から選ばれる１つの形を有する断面に加工するために、前記複数のグリッドワイヤがコイニング操作によってコイニング(coining)されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記グリッドワイヤが、その両端におけるノード間の長さの約９０％に亘って変形されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電池グリッドのノードがコイニング操作によってコイニングされることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記電池グリッドが鉛合金で被覆されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記電池グリッドを活物質で被覆するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記電池グリッド材料が鉛−カルシウム−錫合金であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記電池グリッド材料が、０．０５〜０．５０％カルシウム、０．００１〜２．５％アンチモン、０．０１〜２．０％錫、０．００１〜０．１％銅、０．００１〜０．２５％砒素、０．０１〜０．０５％ビスマス、０．００３〜０．０１％銀、残りが鉛、である組成を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記材料の前記組成が、０．０５〜０．１５％カルシウム、０．００２％未満のアンチモン、０．５％より多い錫、０．００５％未満の銅、０．００２％未満の砒素、０．０２％未満のビスマス、０．００５％未満の銀、残りが鉛、であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１】
電池用グリッド材料のストリップを準備するステップと、
前記電池用グリッド材料に打ち抜き(punching)操作を行って材料を除去してグリッドを形成するステップと、
を含む電池用の負極グリッドの製造方法であって、
前記打ち抜き操作は、頂部フレーム部材、前記頂部フレームとその第１の端で連結している第１の側部フレーム部材、前記頂部フレームとその第２の端で連結している第２の側部フレーム部材、及び前記頂部フレーム部材とは離間し、かつ前記第１の側部フレーム部材および前記第２の側部フレーム部材と連結している底部フレーム部材からなるフレームで囲まれた複数のグリッドワイヤを有する電池負極グリッドを製造し、
前記負極グリッドが、高分子セパレータの中に設けられた場合に、前記高分子セパレータに穴をあける可能性のあるむき出しになったワイヤ端を含まないことを特徴とする電池用の負極グリッドの製造方法。
【請求項２】
前記打ち抜き操作が連続的な打ち抜き操作であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電池グリッド材料が、厚さおよび結晶粒構造の少なくとも１つを調整するように加工される連続鋳造された鉛合金ストリップであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記電池グリッドが、約０．０１０インチから約０．０５０インチの間の範囲の厚さを有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記連続鋳造された鉛合金ストリップからグリッド材料を打ち抜くことにより一連の相互接続された電池グリッドが形成されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のワイヤが、ダイヤモンド型、ハニカム型、四角形型からなる群より選択されるパタ−ンに配列されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のワイヤが、ワイヤ同士がほぼ直角に交差するダイヤモンドパターンを形成することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のワイヤが、ワイヤ同士が直角には交差しない、細長のダイヤモンドパターンを形成することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記頂部フレーム要素、前記第１の側部フレーム要素、前記第２の側部フレーム要素、前記底部フレーム要素の少なくとも１つが、前記グリッドの使用中におけるグリッドの成長を補償するための特徴的構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のグリッドワイヤが相互に複数のノードで交差し、かつ前記複数のワイヤが、前記頂部フレーム部材と前記複数のグリッドワイヤとの間の導電性を高めるために、前記頂部フレーム部材と前記複数のグリッドワイヤとの間に曲率を有する複数の交差点で前記頂部フレーム部材と連結し、前記グリッドワイヤは前記頂部フレーム部材との交差点に近づくにつれて次第に幅が増大することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記グリッドワイヤを、八角形、ダイヤモンド形、ひし形、六角形、楕円形からなる群から選ばれる１つの形を有する断面に加工するために、前記複数のグリッドワイヤがコイニング操作によってコイニング(coining)されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記グリッドワイヤが、その両端におけるノード間の長さの約９０％に亘って変形されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電池グリッドのノードがコイニング操作によってコイニングされることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記電池グリッドが鉛合金で被覆されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記電池グリッドを活物質で被覆するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記電池グリッド材料が鉛−カルシウム−錫合金であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記電池グリッド材料が、０．０５〜０．５０％カルシウム、０．００１〜２．５％アンチモン、０．０１〜２．０％錫、０．００１〜０．１％銅、０．００１〜０．２５％砒素、０．０１〜０．０５％ビスマス、０．００３〜０．０１％銀、残りが鉛、である組成を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記材料の前記組成が、０．０５〜０．１５％カルシウム、０．００２％未満のアンチモン、０．５％より多い錫、０．００５％未満の銅、０．００２％未満の砒素、０．０２％未満のビスマス、０．００５％未満の銀、残りが鉛、であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２０１０−５２０６０７（Ｐ２０１０−５２０６０７Ａ）
【公表日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５２８１０（Ｐ２００９−５５２８１０）
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５５４８１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０９４２９
【国際公開日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（５０８２０５９９２）ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー (7)
【氏名又は名称原語表記】Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ
【住所又は居所原語表記】９１２ Ｅａｓｔ ３２ｎｄ Ｓｔｒｅｅｔ Ｈｏｌｌａｎｄ， ＭＩ ４９４２３ ＵＳＡ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５５４８１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０９４２９
【国際公開日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（５０８２０５９９２）ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー (7)
【氏名又は名称原語表記】Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ
【住所又は居所原語表記】９１２ Ｅａｓｔ ３２ｎｄ Ｓｔｒｅｅｔ Ｈｏｌｌａｎｄ， ＭＩ ４９４２３ ＵＳＡ
【Ｆターム（参考）】
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