JP2002050361A - エキスパンド網目シートの製造方法および鉛蓄電池用格子体の製造方法およびそれを用いた鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エキスパンド網目シートを用いた鉛蓄電池格
子体の製造方法において、形成されたエキスパンド網目
を構成する骨部の一部が他の骨部よりも引き伸ばされて
発生するエキスパンド展開寸法のばらつきや、他の骨部
よりも引き伸ばされた骨部とこれに連なる結節部が優先
的に腐食を受けて電池寿命が短くなるという課題を解決
すること。 【解決手段】 エキスパンド加工に用いるダイス刃７ｃ
の凸状刃先１１の刃先面と被加工材であるシートメタル
４とのなす角度がシートメタル４の送り込み方向に対し
て入材側の刃先面１２の角度を出材側の刃先面１３の角
度よりも大きく形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエキスパンド網目シ
ート、特に鉛蓄電池用格子体に適用するエキスパンド網
目シートの製造方法ならびにその製造方法により得られ
た鉛蓄電池用格子体を備えた鉛蓄電池に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に鉛蓄電池の格子の製造方法とし
ては、鋳造方式とエキスパンド方式があるが、最近メン
テナンスフリーの要求に対応して開発されたカルシウム
電池の格子は、生産性のよいエキスパンド加工で生産さ
れている傾向にある。このエキスパンド加工としてはレ
シプロ運動するダイスカッターを用いて鉛合金シートに
スリット部を形成してスリット部分を展開することによ
りエキスパンド網目を形成する方法が用いられている。

【０００３】近年、鉛蓄電池の急放電時の電圧特性改善
を目的としてエキスパンド網目のマス目寸法を小さくす
ることが行われてきている。

【０００４】エキスパンド網目のマス目寸法を小さくす
るとシートメタルのエキスパンド加工部の面積当たりの
スリット数を増加させる必要がある。この場合、ダイス
カッターの往復速度を早くするか、ダイスカッターの一
往復で形成されるスリット数を増加させる必要がある。
前者の場合、比較的重量物であるダイスカッターを高速
で往復運動させる必要があり、大容量のプレス機が必要
であり、製造コストを高める原因となっていた。

【０００５】後者の場合にはダイスカッターの刃数を増
やすことにより対応が可能であり、図５に示すようにダ
イスカッター１を構成するダイス刃２にそれぞれ凸状刃
先３を２つ設けて、シートメタル４の送りピッチをエキ
スパンド網目のマス目ピッチの２．５倍とするものであ
る。このような方法によればダイスカッターの１ストロ
ークで形成されるスリット数を２倍とすることができる
ので、プレス機の運転速度を低くすることができる。

【０００６】しかしながら、図５に示すような方法でエ
キスパンド網目加工を行う場合、一部の骨部５が他の骨
部６よりも引き伸ばされて図６に示すようにエキスパン
ド網目の展開状態が不均一となることが確認された。

【０００７】このような展開状態の不均一さはエキスパ
ンド網目展開幅をばらつかせる結果、極板高さ寸法のば
らつきを大きくする要因となっていた。

【０００８】また、より引き伸ばされた骨部５とこの骨
部５と他の骨部６との結節部５−１は他の骨部６同士か
ら構成される結節部６−１と比較してエキスパンド加工
時のストレスをより受けて、特に正極に用いた場合にこ
の部分が優先的に腐食を受けて電池寿命が短くなるとい
う課題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記したよう
な複数の凸状刃先を有したダイス刃の複数をダイス刃の
刃面が階段状になるように段差を有して配列したダイス
カッターの往復運動によりシートメタルにスリットを形
成するレシプロ方式のエキスパンド網目シートおよびこ
れを用いた鉛蓄電池格子体の製造方法において、形成さ
れたエキスパンド網目を構成する格子の骨部の一部が他
の骨部よりも引き伸ばされて発生するエキスパンド展開
寸法のばらつきや、他の骨部よりも引き伸ばされた骨部
とこれに連なる結節部が優先的に腐食を受けて電池寿命
が短くなるという課題を解決することを目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ための手段として本発明の請求項１記載に係る発明は、
間歇的に送り込まれるシートメタルに対して垂直方向に
往復運動する複数のダイス刃を刃面が階段状になるよう
に配列したダイスカッターにより前記シートメタルに複
数条の断続スリット条を互いに平行かつ互いに平行に隣
接する断続スリット条を構成するスリットが千鳥状にな
るように形成し、前記シートメタルに形成したスリット
部を展開伸長するエキスパンド網目シートの製造方法で
あって、前記ダイス刃は同一断続スリット条上において
複数のスリットを同時に形成するように複数の凸状刃先
を複数備え、前記凸状刃先の刃先面と前記シートメタル
とのなす角度が前記シートメタルの送り込み方向に対し
て入材側の刃先面の角度を出材側の刃先面の角度よりも
大きく形成することとした。

【００１１】また、本発明の請求項２記載に係る発明
は、請求項１記載に係るエキスパンド網目シートの製造
方法を鉛蓄電池用格子体の製造方法とした。

【００１２】また、本発明の請求項３記載に係る発明
は、請求項２におけるシートメタルを鉛−カルシウム系
合金からなる圧延シートとし、得られたエキスパンド網
目シートを格子網目部とした鉛蓄電池用格子体の製造方
法とした。

【００１３】また、本発明の請求項４記載に係る発明
は、請求項３に記載する鉛−カルシウム系合金はカルシ
ウム含有量が０．０４質量％〜０．１０質量％、スズ含
有量が０．８質量％〜２．０質量％とした。

【００１４】また、本発明の請求項５記載に係る発明は
請求項２ないし４のいずれかに記載する鉛蓄電池用格子
体の製造方法により製造された鉛蓄電池用格子体を備え
た鉛蓄電池とした。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。

【００１６】図１は本発明の実施の形態によるエキスパ
ンド網目シートの製造過程を示す図である。ダイス刃７
ａ，ダイス刃７ｂ，ダイス刃７ｃ，ダイス刃７ｄがそれ
ぞれの刃面８ａ，刃面８ｂ，刃面８ｃ，刃面８ｄと階段
状の段差９を設けて配列され、ダイスカッター１０を構
成している。この段差９はエキスパンド加工時の切幅、
すなわち格子骨の幅に相当するもので必要に応じて変化
させることができる。

【００１７】入材側の第１刃目にあたるダイス刃７ａは
エキスパンド網目の最外側部となり、通常は格子の底部
に対応するために台形状をなしている。以降のダイス刃
７ｂ，ダイス刃７ｃ，ダイス刃７ｄにはそれぞれ２つの
凸状刃先１１が設けられている。この２つの凸状刃先１
１は同一刃面にあり、１ストロークでお互いに延長線上
に、すなわち、同一線条にあるスリットを２本形成する
ことができる。

【００１８】図２は凸状刃先１１を示す図である。本発
明においてはこの凸状刃先１１の入材側の刃先面１２と
出材側の刃先面１３とがシートメタル４面に対してなす
角度の関係を規定するものである。すなわち、入材側の
刃先面１２とシートメタル４面とのなす角度をｘ、出材
側の刃先面１３とシートメタル４面とのなす角度をｙと
した場合にｘ＞ｙとするものである。ここでｘ，ｙとも
に９０度を超えると刃先を形成しないので９０度未満と
することは言うまでもない。通常使用されるｘ，ｙの範
囲は３０度〜５０度であり、ｘ−ｙの値は２〜５度程度
が最も好ましい。このような角度の関係とすることによ
り、凸状刃先１１の先端は入材側に偏芯するため、図３
に示すように入材側の骨部１４の展開長が出材側の骨部
１５の展開長に比較して短く形成される。従来は刃先が
複数存在する場合、この骨部が過大、かつより下方に引
き伸ばされてマス目が通常の菱形から正方形状に変化し
ていたため、あらかじめ短く形成しておくことにより図
３に示したようにエキスパンド網目１６を展開した後の
骨の長さを均一とし、マス目形状を均一な菱形形状とす
ることができる。よって従来発生していたエキスパンド
網目の展開幅（Ｗ）のばらつきを抑制することができ
る。また、図６に示すような過大に引き伸ばされた骨部
５を発生させることができないのでこの骨部５および骨
部５に連なった結節部５−１でのストレスを低減するこ
とができる。加工時のストレスが過大となると骨部や結
節部にクラックが発生し、エキスパンド網目部の強度を
低下させるが、本発明の方法によればこのような従来発
生していた現象を抑制することができる。

【００１９】なお、入材側の第１番目のダイス刃７ａは
エキスパンド網目の最外側に対応するため、凸状刃先を
有さず、図１に示したように台形状刃先を設ける場合が
あるが、このような場合は少なくとも第２番目のダイス
刃７ｂ以降に前記した刃先面とシートメタルとのなす角
度の関係を適用すればよい。

【００２０】シートメタルとして鉛−カルシウム系合金
を用いて形成したエキスパンド網目を鉛蓄電池の格子体
として用いた場合にはエキスパンド網目展開幅、すなわ
ち、極板高さのばらつきを少なくできる。また、特に正
極エキスパンド格子として適用した場合には骨部や結節
部での酸化腐食を抑制して、電池寿命を改善することが
できる。

【００２１】さらにはシートメタル４の組成中、カルシ
ウム含有量が０．０４質量％〜０．１０質量％の場合、
スズの含有量を増加させて、０．８質量％〜２．０質量
％の領域とした場合にはシートメタル４の伸び率が低下
する。この伸び率の低下により加工ストレスによる図６
に示す骨部５や結節部５−１でのクラックの発生率が増
加し、電池寿命に悪影響を及ぼす。よってシートメタル
４としてカルシウムを０．０４質量％〜０．１０質量％
含有する場合には０．８質量％〜２．０質量％のスズを
含有する鉛−カルシウム−スズ系合金の圧延体を用いれ
ばより本発明の効果を顕著に得ることができる。

【００２２】そしてこのようにして得たエキスパンド格
子体に鉛蓄電池の正極用活物質ペーストを充填し、熟成
乾燥して正極板を構成し、この正極板と従来のセパレー
タ、従来の負極板を用いて極板群を構成し、以降は通常
の方法に従って本発明の鉛蓄電池を構成することができ
る。

【００２３】なお、ダイス刃の刃先数を２とした例につ
いて述べたが、この数を３以上とすることも可能であ
る。この場合には生産速度をさらに向上させることがで
きる。

【００２４】

【実施例】＜実施例１＞本発明と従来例および比較例の
方法によりエキスパンド網目シートを作製し、評価を行
った。なお、本発明例、従来例および比較例ともにシー
トメタルとしては鉛−０．０６質量％カルシウム−１．
８質量％スズ合金の鋳造スラブを圧延した圧延鉛合金シ
ートを用いた。なお、圧延前の鋳造スラブの厚みは１０
ｍｍ、圧延後の圧延鉛合金シートの厚みは１．０ｍｍで
ある。

【００２５】本発明例 前記した発明の実施の形態によりエキスパンド網目を形
成した。

【００２６】ダイス刃の形状としては図１および図２に
示した凸状刃先１１の入材側の刃先面１２とシートメタ
ル４との角度ｘを４４度、出材側の刃先面１３とシート
メタル４との角度ｙを４０度に形成し、エキスパンド網
目を形成した。

【００２７】従来例 図５に示したダイスカッター１を用いてエキスパンド網
目を作製した。この時の凸状刃先３の入材側の刃先面と
シートメタル４との角度ｘと出材側の刃先面とシートメ
タル４との角度ｙはいずれも４２度と一定に構成した。

【００２８】比較例 図４に示したダイスカッター１７を用いてエキスパンド
網目を作製した。このダイスカッター１７を構成するダ
イス刃１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８
ｆは単一の刃先を有するものであり、第２刃目以降（ダ
イス刃１８ｂ以降）の凸状刃先１９の入材側の刃先面２
０とシートメタル４との角度ｘと出材側の刃先面２１と
シートメタル４との角度ｙはいずれも４２度の一定に構
成した。

【００２９】上記の本発明例によるエキスパンド網目は
図３に示したように網目を構成する骨の長さは均一であ
り、網目を構成する菱形のマス目形状にもばらつきは認
められなかった。また、比較例によるエキスパンド網目
も図３に示した本発明例のエキスパンド網目と同様の均
一な骨長さを有し、マス目形状にもほとんどばらつきは
認められなかった。

【００３０】一方、従来例によるエキスパンド網目は図
６に示したように網目を構成する骨に長い骨と短い骨が
あり、網目を構成するマス目形状も通常の菱形のものか
らほぼ正方形のものまでばらつきが認められた。

【００３１】これらの本発明例、従来例および比較例に
よるエキスパンド網目の展開幅（図３における展開幅
（Ｗ）寸法、設計値は１２０ｍｍ）を１００ｍｍ間隔毎
にそれぞれ５００個所測定し、平均値，最大値，最小値
および標準偏差を求めた。これらの結果を表１に示す。

【００３２】表１の結果によれば従来例によるエキスパ
ンド網目の展開幅の標準偏差が１．０５８である一方で
比較例および本発明例の展開幅の標準偏差はいずれも
０．２４４であった。これらの結果から本発明例および
比較例の構成によれば従来例に比較して展開幅のばらつ
きを少なく、精度よくできることがわかる。

【００３３】

【表１】

【００３４】図５に示したように本発明例および比較例
の構成によれば従来例に比較して展開幅のばらつきを少
なくすることができることがわかる。展開幅が極板高さ
に対応する場合には極板高さのばらつきを抑制すること
ができる。比較例のエキスパンド網目は従来例のような
問題もなく、ばらつきの少ない良好なエキスパンド網目
を得ることができるが、エキスパンド加工時間は２倍と
なるために好ましくない。この加工時間が２倍になると
いう問題はダイスカッターを往復運動させるプレス機の
加工速度を倍にする必要があり、製造コスト上、いずれ
も好ましくない。

【００３５】＜実施例２＞前記した実施例１での本発明
例、従来例および比較例のエキスパンド網目に鉛蓄電池
用の活物質ペーストを充填して所定形状に切断加工した
後、熟成乾燥工程を経て鉛蓄電池用の正極板を作製し
た。

【００３６】さらに前記した実施例１の本発明例，従来
例および比較例のエキスパンド網目において、シートメ
タルのカルシウム含有量を０．０６質量％と一定とし、
スズ含有量を０．３質量％，０．８質量％および２．０
質量％と変化させたものを作製した。ここでこれらのエ
キスパンド網目についてそれぞれ鉛蓄電池用の正極活物
質ペーストを充填後、熟成乾燥して正極板を作製した。
これらの正極板と従来の微孔性ポリエチレンセパレータ
および従来の負極板とを組み合わせて１２Ｖ４８Ａｈの
自動車用鉛蓄電池を構成した。これらの電池の構成につ
いて表２に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】表２に示した電池について７５℃の気相中
で軽負荷寿命試験（ＪＩＳ Ｄ５３０１）を行った。こ
の軽負荷寿命試験結果を同じく表２に示す。なお、寿命
試験結果は従来例の電池Ｄの寿命サイクル数を１００と
した指数で表示した。

【００３９】表２に示した結果から、本発明の電池Ａ，
Ｂ，Ｃは従来例の電池Ｄ，Ｅ，Ｆに比較してそれぞれ良
好な寿命特性を得られることがわかる。また、特に格子
中のスズ濃度を高くした０．８質量％および２．０質量
％の電池に関して、スズ濃度を増加させることによる寿
命向上効果が従来例の電池Ｅ，Ｆでは本発明例の電池
Ｂ，Ｃに比較して少ないものであった。これらの従来例
の電池を分解調査したところ、正極エキスパンド格子体
において他よりも引き伸ばされた図６に示す骨部５とこ
の骨部５に連なる結節部５−１で腐食が進行し、結節部
５−１が切断されていた。また、骨部５自体も腐食が進
行し、骨の断面積の減少が見られた。

【００４０】よって、寿命向上を目的として正極格子体
のスズ濃度を０．８質量％から２．０質量％程度に高め
た電池に本発明を適用すれば従来例の電池に比較してス
ズによる寿命向上効果をより顕著に得られることから、
このようなスズ濃度を有する電池に本発明を適用するこ
とが好ましいことがわかる。

【００４１】さらに比較例の電池においては本発明例と
同様の寿命特性を有するが、エキスパンド加工速度等の
生産性の面において劣るために好ましくない。

【００４２】

【発明の効果】前記したように本発明によれば鉛蓄電池
に用いるエキスパンド格子体において格子網目の展開寸
法を均一化によりバラツキを低減して、精度の高い極板
を生産性を高く保持して製造することができる。また、
正極格子体として用いた場合には電池の寿命を改善する
ことが容易となりその工業的価値は大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエキスパンド網目の製造工程を示
す略図

【図２】本発明による製造方法に用いるダイス刃を示す
正面図

【図３】本発明によるエキスパンド網目を示す正面図

【図４】比較例によるエキスパンド加工に用いるダイス
カッターを示す略図

【図５】従来のエキスパンド網目の製造工程を示す略図

【図６】従来方法によるエキスパンド網目を示す正面図

【符号の説明】

１，１０，１７ ダイスカッター ２，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８
ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ ダイス刃 ３，１１，１９ 凸状刃先 ４ シートメタル ５，６ 骨部 ５−１，６−１ 結節部 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 刃面 ９ 段差 １２，２０ 入材側の刃先面 １３，２１ 出材側の刃先面 １４ 入材側の骨部 １５ 出材側の骨部 １６ エキスパンド網目

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間歇的に送り込まれるシートメタルに対
   して垂直方向に往復運動する複数のダイス刃を刃面が階
   段状になるように配列したダイスカッターにより前記シ
   ートメタルに複数条の断続スリット条を互いに平行かつ
   互いに平行に隣接する断続スリット条を構成するスリッ
   トが千鳥状になるように形成し、前記シートメタルに形
   成したスリット部を展開伸長するエキスパンド網目シー
   トの製造方法であって、前記ダイス刃は同一断続スリッ
   ト条上において複数のスリットを同時に形成するように
   複数の凸状刃先を備え、前記凸状刃先の刃先面と前記シ
   ートメタルとのなす角度が前記シートメタルの送り込み
   方向に対して入材側の刃先面の角度を出材側の刃先面の
   角度よりも大きく形成したことを特徴とするエキスパン
   ド網目シートの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載に係るエキスパンド網目シ
   ートの製造方法を鉛蓄電池用格子体の製造方法としたこ
   とを特徴とする鉛蓄電池用格子体の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２におけるシートメタルを鉛−カ
   ルシウム系合金からなる圧延シートとし、得られたエキ
   スパンド網目シートを格子網目部としたことを特徴とす
   る鉛蓄電池用格子体の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載する鉛−カルシウム系合
   金はカルシウム含有量が０．０４質量％〜０．１０質量
   ％、スズ含有量が０．８質量％〜２．０質量％としたこ
   とを特徴とする請求項３に記載の鉛蓄電池用格子体の製
   造方法。
5. 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれかに記載する
   鉛蓄電池用格子体の製造方法により製造された鉛蓄電池
   用格子体を備えたことを特徴とする鉛蓄電池。