JPH04137357A - 鉛蓄電池用極板群の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は鉛蓄電池の製造方法に関するもので、いわゆる
キャスト・オン・ストラップ法といわれる極板群溶接方
法の改良に関するものである。

従来の技術とその課題 一般的に鉛蓄電池は第２図に示すように、正極板１、セ
パレータ２、負極板３を交互に重ねて形成した極板群、
正極板耳４および負極板耳４′をそれぞれ接続するため
のストラップ５．５′並びに電流を取り出すための極柱
６，６′よりなっている。同じ極性の耳同士を接続しス
トラップを形成する方法として現在、バーナー溶接によ
るもの、キャスト・オン・ストラップによるものの２種
類が主に採用されている。

バーナー溶接の一例としては手溶接による方法がある。

これは作業員が手作業によりストラップを形成するため
に、確実ではあるが大量生産には適しておらず、主とし
て比較的生産量の少ない電動車用や据置用などの大型鉛
蓄電池や密閉式鉛蓄電池の製造工程で用いられている。

　　。

一方、キャスト・オン・ストラップ法は機械による自動
化が可能になるストラップ形成方法で、ストラップと極
板耳相互の溶接およびストラップ、極柱の形成を同時に
行うものである。キャスト・オン・ストラップの手順の
一例を次に示す。

■ブラッシング（極板表面の汚れの除去）■還元性溶液
（フラックス）による洗浄（極板耳表面の酸化物の除去
） ■ブレヒート（フラックスの除去および極板耳の予熱） ■鋳型（７）彫込部への溶融鉛の注入 ■倒立させた極板耳部を溶融鉛中に浸漬、凝固また、手
順中■の浸漬前の模式図を第３図に示した。

キャスト・オン・ストラップ法は、溶融鉛の熱により耳
部を溶融させるという方法をとっているために、大型の
極板耳を溶融させるには熱容量が不足になりがちなため
比較的小さな電池、例えば自動車用鉛蓄電池などにしか
用いられていなかった。一方、密閉式鉛蓄電池では電池
性能上、格子やストラップに鈴−アンチモン合金を使え
ないために鉛−カルシウム系合金やスズ含有量の低い鉛
−スズ系合金を用いている。これらの合金は溶融温度が
高く、キャスト・オン・ストラップ法では熱容量が不足
し、溶接が困難であった。

近年になって無公害化、省エネルギー化の要求の高まり
と共に電動車の需要が増大し、大型の鉛蓄電池を大量生
産する必要が生じてきている。また、非常用電源、家庭
用電気機器等での電池の無保守化への要求も高く、密閉
式鉛蓄電池の需要も急増している。従来の手溶接法では
大量生産という要求に応えられないために大型鉛蓄電池
用や密閉式鉛蓄電池用のキャスト・オン・ストラップ法
の開発が不可欠になっていた。

前述したようにキャスト・オン・ストラップ法は、溶融
鉛の熱のみで極板耳を溶融させるために極板耳が大形化
するほど、また極板耳の溶融温度が高くなるほど溶接が
困難になってくる。第４図に従来のキャスト・オン・ス
トラップ法による電動車用！９蓄電池のストラップ断面
図を示すが、ブローホール８や負のメニスカス９が形成
されている。ブローホールの形成原因は、極板浸漬時に
巻き込んだ空気や、極板耳を洗浄する際に用いた還元性
溶液（フラックス）の分解により発生した気体などが除
去されないうちに溶融鉛が凝固してしまうためであると
考えられる。一方、負のメニスカスは溶融船中に浸漬さ
れた極板耳が溶融鉛と充分融合しないうちに凝固したこ
とが原因である。

こういうストラップは、電池運用中に電解液である硫酸
かブローホールや耳−ストラップ接合部に侵入し易くな
るために、腐食か発生しストラップが破損してしまうこ
とがある。

溶接状態を改善するために、耳を溶融鉛に浸漬する前に
極板耳表面に予め低融点合金の被覆層を施す方法が稈案
されている。これは接合部分を極板耳と被覆層、被覆層
とストラップ、という２つの部分に分けて考えるもので
、それぞれの部分を確実に接合させることで極板耳とス
トラップとを接続するものである。

低融点合金として例えばＳｎ　−４０％円合金では極板
耳との接合性が非常に良く、また溶融する温度が約１８
０℃と溶！！！鉛に比べ非常に低い（Ｐｂ−４％９合金
の溶融する温度は約３００℃）ために溶融鉛が凝固し、
ストラップが形成される際にもシー丙合金被覆層を施し
た極板耳表面付近は最後まで溶融状態にある。こうして
気体の除去や、極板耳を溶融させたりするのに充分な時
間だけ溶融状態におかれるため、出来上がったストラッ
プ中には第５図に示すように極板耳とストラップとの接
合状態が非常に良好になり、さらにブローホールがなく
なり、正のメニスカス１０が見られるようになる。

しかし、新たな問題としてり一円合金の耐食性について
の問題が生じてきた。第６図は、５ｎ−４０％）合金を
極板耳の被覆層に用い、キャスト・オン・ストラップ法
により作製した電池の過充電試験終了後のストラップの
断面図である。５ｎ−Ｐｂ合金は硫酸中で次の反応が進
行するものと考えられている。

５ｎ（Ｓ）　−５ｎ２＋＋２ｅ　　−０，１４１Ｖ（ｖ
ｓ、Ｈ２）　　（１）Ｓｎ＋Ｈ，Ｏ→ ＳｎＯ＋２Ｈ”　＋２８　−０．１０４Ｖ　　（２）Ｓ
ｒ＋　２４’　＋　２　Ｈ２０→ ＳｎＯ２＋４Ｈ”　＋２ｅ　　−０，０９４Ｖ　　（３
）ＰｂＳＯ，＋２Ｈ２０→ Ｐｂ０ｔ　＋４Ｈ”　＋ＳＯ４”−＋２ｅ　　１．６９
０Ｖ　　（４）ｐｂｏ２が生成する電位（（４）式）に
比べＳｎ”、　ＳｎＯ、Ｓｎ　Ｏ２生成電位は（１）　
、Ｔ２）　、（３）式に示すように非常に卑なため、５
ｎ−Ｐｂ合金が鉛電池の正ｉ＃ｌ電位であるＰｂ　Ｏ２
生成電位に置かれた場合（１）、（２）　、　＋３）の
反応が進行し易くいわゆる腐食となる。第６図ではＳｎ
　−Ｐｂ合金層１１に沿って腐食１２か進行しており、
極板耳かストラップからはすれているものもみられ、鉛
蓄電池が早期に寿命になる原因となる。

課組を解決するための手段 本発明は上述した問題点を解決し、耐食性の優れた高信
頼性のストラップを提供するものである。

その要旨は、キャスト・オン・ストラップ法による鉛蓄
電池の極板群溶接方法において、各極板の耳部表面に鉛
−ビスマス系合金の被覆層を形成し、該被覆層を形成し
た各極板の耳部を溶融船中に浸漬、凝固させることでス
トラップと極板相互の溶接および極柱、ストラップ等の
形成を行うことである。

実施例 以下本発明溶接方法を実施例に基づいて説明する。

実施例１ 前述した理由から、あらかじめ極板耳に施す被覆層につ
いては次の条件を満たすことか要求される。

条ｆ＋１ニストラップ、極板耳等に用いられる鉛合金よ
りも溶融する温度が低いこと。

条件２：鉛蓄電池内で正［！電位に置かれた場合、腐食
量か小さいこと。

そこでこれら２つの条件を満たす合金を種々検討した結
果、鉛−ビスマス系合金が有効であることがわかった。

鉛−ビスマス系合金では、ビスマス量か約５５重量％以
下ではビスマス量が多くなるほど溶融する温度は低くな
る。例えば鉛−３２％とスマス合金では、ｐｂ−ｓｏ％
シ合金と同じ約１８０℃の溶融温度となる。

そこでＰｂ　−３０％Ｂ１、Ｐｂ−５０％ＢｉおよびＰ
ｂ−７０％Ｂｉの合金Ａ、ＢおよびＣを選び、これらの
合金の耐食性を調査するため次の試験を行った。各合金
を７５℃、比重１．２８の硫酸中で連続通電（７０ｍＡ
　／ｃｔｇ２×１０日ｒＳｆｌ＞　　および充放電の繰
り返し［１０００〜１５００１′１Ｖ（ＶＳ、）１９／
　Ｈ９２Ｓｏ、　）　Ｘ８００　％：］を行い試験後の
腐食量を調査した。比較用としてシー４０％）台金Ｅお
よび格子用Ｐｂ−４％９合金りも同時に試験しな。５ｎ
−４０％門合金の腐食量を１００として各合金を比較し
た結果を第１表に示す。

第１表 合金Ａの腐食量は、５ｎ−４０％ゐ合金Ｅと比べ連続通
電後で５５％、充放電の繰り返し後で２８％とかなり少
なかった。Ｂ１量を５０％とした合金Ｂでは腐食量はや
や増加したものの合金層に比べかなり少なかった。合金
ＣはＢｉ量を７０％とした合金であるが、腐食量は連続
通電後で７５％、充放電繰り返し後で４０％と合金Ａ、
Ｂに比べ腐食量はやや多くなった。したがってＢｉ量が
多くなるほど腐食量は多くなるものと思われるために、
Ｂ１含有量は溶融温度が最低となる５５％以下とするの
が望ましい。

本発明品であるＡ、Ｂの合金では格子合金Ｅに比べ腐食
量に大差は見られない。

溶融する温度および耐食性のまとめを第２表に示す。耐
食性については○印が良好なもの、Δ印やや悪いもの、
Ｘ印が悪いものである。

第２表 ｔｌＱ、１．２の本発明品である鉛−ビスマス系合金は
、溶融する温度は５ｎ−Ｐｂ合金と同様かそれ以下であ
り、格子合金の溶融する温度に比べかなり低く、条件１
を満たしている。また、耐食性も９−門合金より優れて
おり、格子合金とほぼ同等の耐食性を有していることか
わかった。よって条件２も満足する。

実施例２ 次に実施例１で試験した合金Ａ、Ｂ、Ｅを用い実際にフ
ォークリフト用電池（ＶＣＦ−３、約２００Ａｈ　）を
作製してストラップの評価を行った。極板耳およびスト
ラップ溶融鉛にはｐｂ−４％汝合金を用いた。ストラッ
プ腐食を加速させるために、高温で過充電試験を行った
（７５℃、　４０Ａ　Ｘ　１ケ月）、第１図に合金Ｃを
用いた電池の試験終了後のストラップ断面図を示す。前
述の第６図はく一４０％門合金を極板耳に被覆し、同一
条件で組立て、試験した電池のストラップ断面図である
。第６図のストラップでは、５ｎ−Ｐｂ合金層に沿って
腐食が進行し、完全にはずれている極板耳もみられるが
、第１図に禿した本発明品のストラップでは極板耳被覆
層１３に沿っな腐食は見られず非常に良好な状態であっ
た。また、合金Ｂを用いた電池についてもＮ０１１と同
様にストラップの状態は良好であった。

実施例３ 合金Ａを用いた密閉式鉛蓄電池（１２Ｖ、４０＾ｈ）を
作製してストラップの評価を行った。極板耳には鉛−カ
ルシウム系合金、ストラップ溶融鉛には鈴−１％スズ合
金を用いた。そして高温過充電試１１１（７５°Ｃ，１
０Ａｘ１ケ月）を行った。その結果、実施例２の場合と
同じようにストラップの腐食はほとんど見られず非常に
良好な状態であった。

発明の効果 上述の実施例からも明らかなように本発明によると耐食
性の優れた高信頼性のストラップか作製可能となり、そ
の工業的価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明品の過充電試験後のストラップ部の断面
図、第２図は一般的な鉛蓄電池の断面図、第３図はキャ
スト・オン・ストラップ法説明のための模式図、第４図
は従来のキャスト・オン・ストラップ法によるブローホ
ールや負のメニスカスの見られる悪い状態のストラップ
断面図、第５図は５ｎ−Ｐｂ合金の被覆層を極板耳に施
して作製したストラップの断面図、第６図は５ｎ−Ｐｂ
合金の被覆層を極板耳に施して作製したストラップの過
充電試験後の断面図である １・・・正極板、２・・・セパレータ、３・・・負極板
、４・・・正極板耳、４′・・・負極板耳、５・・・正
極ストラップ、５′・・・負極ストラップ、６・・・正
極柱、６′川負極柱、７・・・鋳型、８・・・ブローホ
ール、９・・・負のメニスカス、１０・・・正のメニス
カス、１１・・・５ｎ−Ｐｂ合金４．１２・・・腐食し
た部分、１３・・・極板耳被覆層ヤ 匣 第 ア ケ ヲ 回 ヤ 凹 尤 ぢ 図 λ 乙 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、キャスト・オン・ストラップ法による鉛蓄電池の極
   板群溶接方法において、各極板の耳部表面に、鉛−ビス
   マス系合金の被覆層を形成し、該被覆層を形成した各極
   板の耳部を溶融鉛中に浸漬、凝固させることでストラッ
   プと極板相互の溶接および極柱、ストラップ等の形成を
   行うことを特徴とする鉛蓄電池用極板群の溶接方法。