JPH0492363A - 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性
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ｍ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、極性の形成を同時に
行うむのである。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（ｖｆｌ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船中に浸漬、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なめに、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。

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。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大型の極板耳は
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鉛蓄電池のストラッ
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
がブローホールや耳−ストラップ接合部に侵入し易くな
るために、腐食が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提案
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５ｎ−４０％ｈ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１８０
°Ｃと溶融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５ｎ−Ｐｂ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５ｎ−Ｐｂ合金の耐食性につ
いての問題が生してきた。第６図は、５ｎ−４０％汽合
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）−３ｎ”＋２ｅ−０，１４１Ｖｆｖｓ、Ｒ２
）ｆｌ）Ｓｎ＋Ｈ２Ｏ−＋ Ｓｎ＋Ｈ２ Ｓｎ”＋２）［２Ｑ− ｓｒｌＯ，＋４Ｈ’＋２８　−０．０９４Ｖ　　（３）
ＰｂＳＯ，＋２Ｈ２０−＋ Ｒ１０２＋４８”　＋ＳＯ４”−＋２ｅ　　ｉ、θ９０
Ｖ　　（４）ゐ０２が生成する電位に比べｓｎ２＋、　
ＳｎＯ，ＳｎＯ。

生成電位は（１）　、（２）　、（３）式に示すように
非常に卑なため、５ｎ−Ｐｂ合金が鉛電池の正極電位で
あるｐｔｏ□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５ｎ−Ｐｂ合金層１１に沿って腐食１２が進行
しており、極板耳がストラップからはずれているものも
みられ、鉛蓄電池が早期に寿命になる原因となる。

課題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１〜・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、鉛−アンチモン系合
金よりなる各極板の耳部表面に、極板耳よりもアンチモ
ン含有量の多い釣−アンチモン系または釦−アンチモン
−スズ系合金の被覆層を形成し、該被覆層を形成した各
極板の耳部を鈴−アンチモン系合金の溶湯中に浸漬、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性
、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う 実施例１ 前述した理由から、あらかし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が要求される。

条件１ニストラツプ、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：鉛蓄電池内で正極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つの条件を満たず合金を種々検討した結
果、鉛−アンチモン系台金および釦、−アンチモン−ス
ス系合金が有効であることがわかっな。鉛−アンチモン
合金は、アンチモン量が約１１％以下ではアンチモン量
が多いものほど溶融する温度は低くなる。したがって、
条件１をみたす六・めにはストラップ、極板耳に用いら
れる鉛合金よりもアンチモン含有量の多い合金であれば
良いことになる。また、銘−アンチモン合金に少量のス
ズ（４％以下）を添加することでさらに約１０℃溶融す
る温度を下げることができる。

そこでＰｂ−１１％９、Ｐｂ−１１％５ｂ−３，５％Ｓ
ｎおよびＰｂ−１１％５ｂ−３，５％５ｎ−０，１％ん
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°Ｃ１
比重１゜２８の硫酸中で連続通電（７０１１Ａ　／ｃｎ
’　ｘｌＯ日間）および充放電の繰り返し［１０００〜
１５００ｎＶ（ｖｓ、Ｈｑ　／１’Ｆ９ｘ　ＳＯ−）　
ｘ８００〜］を行い試験後の腐食量を調査しな。比較用
として５ｎ−４０％ｈ合金Ｅおよび格子用Ｐｂ−４％９
合金りも同時に試験した。５ｎ−４０％ｈ合金の腐食量
を１００と１−て各合金を比較した結果を第１表に示す
。

第１表 Ａｓか合金中のＳｂやくと金属間化合物を形成し、ａや
Ｓｎの溶出が起こりにくくなったためと思われる。

また、本発明品であるＡ、Ｂ、Ｃのいずれの合金も格子
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。

第２表 台金Ａの腐食量は、５ｎ−４０％門台金Ｅと比べ連続通
電後で６０％、充放電の繰り遅し後で３０％とかなり少
なかった。台金Ａにシを３．５％添加した台金Ｂでは腐
食量はやや増加したものの合金Ｅに比べかなり少なかっ
た。合金Ｃは合金Ｂにんを０．１％添加した合金である
が本発明品である合金ＡＢ、Ｃのうちで一番腐食量が少
なかった。これはＮＯ，］、　２．３の本発明品である
鈴−アンチモン、鉛−アンチモン−スズ系合金は、溶融
する温度は５ｎ−Ｐｂ合金よりも高いものの、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、耐食性もシー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がわかった。よ
って条件２も満足する。

実施例２ 次に実施例１で試験した台金Ａ、Ｂ、Ｃ，’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％９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°Ｃ，４０Ａｘｌ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ちれる
が、第１図に示した本発明品のストラップでは極板耳被
覆層１３に沿った腐食は見られず非常に良好な状態であ
った。また、合金Ａ、Ｂを用いた電池についてもＮ０１
３と同様にストラップの状態は良好であった。

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が作製可能となり、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部の断面図、第６図は５ｎ−Ｐ
ｂ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
極性、６′・・・負極性、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・・・シーし合金層、１２・・・腐食し
た部分、１３・・・極板耳被覆層ヤ　１　閃 大　７　箇 ケ づ 回 ヤ 図 才 図 λ 乙 閃

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、鉛−アンチモン系合金よりなる
   各極板の耳部表面に、極板耳よりもアンチモン含有量の
   多い鉛−アンチモン系または鉛−アンチモン−スズ系合
   金の被覆層を形成し、該被覆層を形成した各極板の耳部
   を鉛−アンチモン系合金の溶湯中に浸漬、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性、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。