JP5343514B2 - Paste type lead acid battery - Google Patents
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Description
本発明はエキスパンド格子を用いたペースト式鉛蓄電池に関するものである。 The present invention relates to a paste type lead-acid battery using an expanded lattice.
ペースト式鉛蓄電池は、鉛−カルシウム系合金等からなる格子に酸化鉛、硫酸、精製水を含むペーストを充填した正極と、鉛−カルシウム系合金等からなる格子に酸化鉛、硫酸、精製水を含むペーストを充填した負極を、ポリオレフィンを代表とする樹脂からなるセパレータを介して対峙させて複数個の極板群を構成し、これらの極板群を複数のセル室からなる電槽に各々挿入して直列に接続し、希硫酸からなる電解液を注入して蓋を電槽に装着して構成される。 Paste-type lead-acid batteries have a positive electrode filled with a paste containing lead oxide, sulfuric acid, and purified water in a lattice made of lead-calcium alloy, etc., and lead oxide, sulfuric acid, and purified water in a lattice made of lead-calcium alloy, etc. A plurality of electrode plate groups are configured by facing a negative electrode filled with a paste through a separator made of a resin typified by polyolefin, and each of these electrode plate groups is inserted into a battery case consisting of a plurality of cell chambers. Then, they are connected in series, and an electrolytic solution made of dilute sulfuric acid is injected and a lid is attached to the battery case.
正極用のエキスパンド格子は、鉛−カルシウム系合金をスラブ状に鋳造し、圧延することでシートを製作し、その後レシプロ方式の切断刃で千鳥状に切れ目を入れながら伸展させ、所望の寸法に切断することで、切り目に応じたパターンの格子骨を有する形状を持って作製できる。このエキスパンド格子は、正極端子やストラップなどの集電部材と接続するための耳部を最上部に有し、ペーストを充填するための網目部(格子骨と空隙とからなる)を下部に有する。なお網目部の最下部には、原材料である平板状の反物の長尺方向に沿った下枠骨が当接している。 The expanded grid for the positive electrode is made by casting a lead-calcium alloy into a slab shape and rolling it, and then extending it while cutting it in a zigzag pattern with a reciprocating cutting blade and cutting it to the desired dimensions. By doing so, it can be produced with a shape having a lattice bone of a pattern corresponding to the cut line. This expanded lattice has an ear portion for connecting to a current collecting member such as a positive electrode terminal and a strap at the uppermost portion, and a mesh portion (consisting of lattice bone and voids) for filling the paste at the lower portion. In addition, the lower frame bone | frame along the elongate direction of the flat fabric thing which is a raw material is contact | abutting to the lowest part of a mesh part.
しかし、アンチモンを含まない鉛−カルシウム系合金は、格子と活物質の密着性やサイクル使用中の格子の伸びに問題があるため、メンテナンスフリー性を保ちつつ、高温雰囲気中でのサイクル寿命特性の向上を図る目的で格子表面にアンチモンを含む層を付与する技術が提案された(例えば、特許文献1)。 However, lead-calcium alloys that do not contain antimony have problems with the adhesion between the lattice and the active material and the elongation of the lattice during cycle use. For the purpose of improving, a technique for providing a layer containing antimony on the lattice surface has been proposed (for example, Patent Document 1).
また、格子の網目部の高さ方向において格子耳部に近い網目部に付与された活物質量に対するアンチモン量を、耳部から離れた網目部に付与された活物質量に対するアンチモン量よりも相対的に多くすることにより、深い放電でのサイクル寿命の向上を図る技術が提案された(例えば、特許文献2)。
エキスパンド格子は通常、極板強度を強くする目的で、下枠骨をこれに接続する格子骨に比べて太くなるように設計する。しかしこのような設計の下、上述した方法でエキスパンド格子を作製する際、エキスパンド加工時に、下枠骨の変形が少ないため、これに接続する格子骨に応力が集中してしまい、その結果として格子骨の切断が発生するという不具合が発生していた。 The expanded lattice is usually designed to be thicker than the lattice bone connected to the lower frame bone for the purpose of increasing the electrode plate strength. However, under such a design, when the expanded lattice is manufactured by the above-described method, the deformation of the lower frame bone is small during the expansion process, so that stress is concentrated on the lattice bone connected thereto, and as a result, the lattice There was a problem that bone was cut.
また、上述した格子骨の切断が発生しやすい部分に特許文献1および2の技術におけるアンチモンを含む層が存在することで、より格子骨切断が発生しやすくなるという課題を本発明者らは初めて見出した。
Further, the present inventors have for the first time the problem that lattice bone cutting is more likely to occur due to the presence of the antimony-containing layer in the techniques of
本発明は上述した課題を解決するものであって、活物質との密着性を確保しつつ、エキスパンド加工時において格子骨の切断が生じにくいエキスパンド格子を有するペースト式鉛蓄電池を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a paste-type lead storage battery having an expanded lattice that is less likely to cause lattice bone cutting during expansion processing while ensuring adhesion with an active material. And
上述した課題を解決するために、本発明のペースト式鉛蓄電池は、鉛−カルシウム系合金からなり、格子骨からなる略菱目状の網目部の下部に下枠骨を設けたエキスパンド格子を正極に用い、下枠骨に当接する略菱目の下部2辺を除いて、格子骨の表面の少なくとも1面にアンチモン、スズ、銀の少なくとも一つの元素を含ませたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a paste-type lead storage battery according to the present invention is made of a lead-calcium alloy, and an expanded lattice having a lower frame bone provided at a lower portion of a substantially rhombic mesh portion made of a lattice bone is a positive electrode. And at least one element of antimony, tin, and silver is included in at least one surface of the lattice bone except for the lower two sides of the substantially rhombus that abuts the lower frame bone.
格子骨のほとんどの箇所の表面に、活物質との密着性が高い金属(アンチモン、スズ、銀の少なくとも一つ)を含ませるとともに、エキスパンド加工時の応力が集中しやすい箇所の格子骨の表面には上記金属を含ませないことで、活物質との密着性を確保しつつ、エキスパンド加工時の格子骨の切断を回避できる。なおエキスパンド加工時の格子骨の切断を回避することで、格子骨が有する集電機能が確保できるので、鉛蓄電池の出力特性や寿命特性が著しく改善すると推測できる。 The surface of most of the lattice bone contains a metal (at least one of antimony, tin, and silver) with high adhesion to the active material, and the surface of the lattice bone where stress during expansion is likely to concentrate By not containing the above metal, it is possible to avoid the cutting of the lattice bone at the time of the expanding process while ensuring the adhesion with the active material. In addition, since the current collecting function of the lattice bone can be ensured by avoiding the cutting of the lattice bone during the expanding process, it can be estimated that the output characteristics and the life characteristics of the lead storage battery are remarkably improved.
本発明によれば、活物質との密着性を確保しつつ、エキスパンド加工時において格子骨の切断が生じにくいエキスパンド格子を有するペースト式鉛蓄電池を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the paste-type lead acid battery which has an expanded lattice which cannot produce the cutting | disconnection of a lattice bone easily at the time of an expand process can be provided, ensuring the adhesiveness with an active material.
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図を用いて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明のペースト式鉛蓄電池は、鉛−カルシウム系合金からなり、格子骨からなる略菱目状の網目部の下部に下枠骨を設けたエキスパンド格子を正極に用い、下枠骨に当接する略菱目の下部2辺を除いて、格子骨の表面の少なくとも1面にアンチモン、スズ、銀の少なくとも一つの元素を含ませたことを特徴とする。 The paste-type lead-acid battery of the present invention is made of a lead-calcium alloy, and uses an expanded lattice in which a lower frame bone is provided at a lower portion of a substantially rhombic mesh portion made of a lattice bone as a positive electrode, and comes into contact with the lower frame bone. At least one element of antimony, tin, or silver is included in at least one surface of the lattice bone except for the lower two sides of the substantially rhombus.
図1は本発明のペースト式鉛蓄電池におけるエキスパンド格子の概略を示す図であり、図2はその細部を示す図である。正極に用いるエキスパンド格子1は、正極端子やストラップなどの集電部材と接続するための耳部2を最上部に有し、ペーストを充填するための略菱目状の格子ます目8a、8bおよび8cからなる網目部4を下部に有する。なお網目部4の最上部には上枠骨3が当接しており、最下部には下枠骨5cが当接している。格子骨5aは下枠骨5cに当接しておらず、略菱目の下部2辺を構成する格子骨5bは下枠骨5cに当接している。なお上枠骨3を一辺とする最上部の格子ます目8aおよび下枠骨5cを一辺とする最下部の格子ます目8bは、略菱目形状を有していない例を示している。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an expanded lattice in a paste type lead-acid battery of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the details thereof. The expanded
本発明では、格子骨5aの表面には図2のように少なくとも1面にアンチモン、スズ、銀の少なくとも一つの元素を含ませて表面層7を形成させ、下枠骨5cに当接する最下部の略菱目状の格子ます目8cの下部2辺を構成する格子骨5bおよび下枠骨5cの表面にはこの表面層7を設けないようにしたことを特徴とする。
In the present invention, at least one element of antimony, tin, and silver is formed on the surface of the
本発明者らは、格子骨5bの表面の一部にアンチモン、スズ、銀の少なくとも1元素以上を含む表面層7が付与されていると、これらの金属が付与されていない場合と比べて、格子骨5bの強度が低下して切断されやすくなるという課題を見出した。そこで格子骨5aの表面に、活物質との密着性が高い金属(アンチモン、スズ、銀の少なくとも一つ)を含ませるとともに、下枠骨5cとエキスパンド加工時の応力が集中しやすい格子骨5bの表面には上記金属を含ませないことで、活物質との密着性を確保しつつ、エキスパンド加工時の格子骨5bの切断を回避できるようにした。
When the
本発明の構成によれば、格子の切断が回避できるため、ペースト充填時にエキスパンド格子1がペースト充填ホッパーの中で詰まってラインが停止することを防止できる。またエキスパンド加工時の格子骨5bの切断を回避することで、格子骨5bが有する集電機能
が確保できるので、鉛蓄電池の出力特性や寿命特性が著しく改善すると推測される。さらには切断された格子骨5bが折れ曲がって先端がセパレータを破損させることがないので、電池の短絡を抑制できるものと推測される。
According to the configuration of the present invention, cutting of the grid can be avoided, so that it is possible to prevent the expanded
なお本発明において、格子骨5bとそれに接続する格子骨5aとで構成される接続部6は5bに含まれるものとする。また表面層7の幅は特に制限されないが、特性向上を目的に付与しているため、格子骨5bにかからないことを前提に広くするのが好ましい。さらに表面層7の厚みは、基板となる鉛シートの厚みの0.5%以上とすることで、表面層7の剥離を顕著に抑制できる。
In the present invention, it is assumed that the connecting
表面層7の成分は、求める性能に応じて適宜選択できるが、例としてアンチモン濃度が0.2〜5.0質量%である鉛合金等が挙げられる。この表面層7は、箔圧延、溶射、溶湯浸漬等の手法によって、格子骨5aの表面に設けることができる。
Although the component of the
このエキスパンド格子1にペースト練合機で作製した正極ペーストを充填して正極とし、極板群を構成後、電槽に収納し、この電槽に蓋を装着する等、公知の構成によって本発明のペースト式鉛蓄電池を組み立てることができる。
The expanded
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施例1)
鉛−カルシウム系合金をスラブ状に鋳造し、圧延することでシートを製作し、その後レシプロ方式の切断刃で千鳥状に切れ目を入れながら伸展させた。なお圧延の際に箔圧延にて格子骨5aのみアンチモン、スズ、銀を含む表面層7を付与し、エキスパンド格子1の連続体を作製した。
Example 1
A lead-calcium alloy was cast into a slab shape and rolled to produce a sheet, and then stretched with a reciprocating type cutting blade while making staggered cuts. In addition, the
(比較例1)
圧延の際に箔圧延にて網目部4全体(格子骨5aおよび5b)に表面層7を付与したこと以外は、実施例1と同様にしてエキスパンド格子1の連続体を作製した。
(Comparative Example 1)
A continuous body of the expanded
(比較例2)
圧延の際に箔圧延にて格子骨5aおよび5bの上半分(下枠骨5cに当接しない側)に表面層7を付与したこと以外は、実施例1と同様にしてエキスパンド格子1の連続体を作製した。
(Comparative Example 2)
In the same manner as in Example 1 except that the
以上のようにして作製したエキスパンド格子の連続体について、格子切断箇所数測定を行なった。10m当たりの切断箇所数としての結果を(表1)に示す。 With respect to the expanded lattice continuum produced as described above, the number of lattice cuts was measured. The results as the number of cut points per 10 m are shown in (Table 1).
(表1)に示すように、網目部4全体に表面層7を付与した比較例1のみならず、格子骨5bの上半分に表面層7を付与した比較例2も、多数の切断が発生した。これは、元々応力が集中しやすい格子骨5bに部分的にでも表面層7を付与することにより強度が顕著に低下したためと推測される。これらと比較して、格子骨5aのみに表面層7を付与した実施例1は切断が発生しなかった。これは、応力が集中しやすい格子骨5bに表面層7を付与しないことにより、強度低下を防ぐことができたためと推測される。
As shown in (Table 1), not only Comparative Example 1 in which the
本発明の構成によれば、エキスパンド格子の切断による不具合を防止できるため、始動用鉛蓄電池をはじめとする、様々な用途のペースト式鉛蓄電池において極めて有用である。 According to the configuration of the present invention, it is possible to prevent problems due to the cutting of the expanded lattice, and thus it is extremely useful in paste-type lead storage batteries for various applications including lead batteries for starting.
1 エキスパンド格子
2 耳部
3 上枠骨
4 網目部
5a 格子骨
5b 格子骨
5c 下枠骨
6 接続部
7 表面層
8a 格子ます目
8b 格子ます目
8c 格子ます目
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記下枠骨に当接する略菱目の下部2辺を除いて、前記格子骨の表面の少なくとも1面にアンチモン、スズ、銀の少なくとも一つの元素を含ませたことを特徴とするペースト式鉛蓄電池。 A paste type lead-acid battery using an expanded lattice made of a lead-calcium alloy and having a lower frame bone at the lower part of a substantially rhombic mesh portion made of a lattice bone,
A paste-type lead-acid battery characterized in that at least one element of antimony, tin, and silver is included in at least one surface of the lattice bone except for the lower two lower sides of the substantially rhombus contacting the lower frame bone .
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