JPH07245101A - 鉛蓄電池極板群の製造法 - Google Patents
鉛蓄電池極板群の製造法Info
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- JPH07245101A JPH07245101A JP6036664A JP3666494A JPH07245101A JP H07245101 A JPH07245101 A JP H07245101A JP 6036664 A JP6036664 A JP 6036664A JP 3666494 A JP3666494 A JP 3666494A JP H07245101 A JPH07245101 A JP H07245101A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】キャストオン法において、溶湯が極板の耳部を
十分に濡らし、ストラップ下面の耳部の付け根にフィレ
ットを形成させる。 【構成】Ｐｂ−Ｓｂ合金のストラップを形成する場合
に、Ｐｂをベースとし少量のＳｂを含む固溶体とＳｂを
ベースとし少量のＰｂを含む固溶体の両者で構成される
共晶部をストラップの凝固組織中に３０％以上形成する
ようにする。その際、ストラップを形成するＰｂ−Ｓｂ
合金のＳｂ含有量を１１ｗｔ％以下の量で選択し、か
つ、ストラップを形成するＰｂ−Ｓｂ合金溶湯の冷却速
度を前記共晶部が形成されるよう制御する。Ｐｂ−Ｓｎ
合金のストラップを形成する場合には、共晶部をストラ
ップの凝固組織中に１０％以上形成するようにする。そ
の際、Ｓｎ含有量を６２ｗｔ％以下の量で選択し、か
つ、Ｐｂ−Ｓｎ合金溶湯の冷却速度を前記共晶部が形成
されるよう制御する。
十分に濡らし、ストラップ下面の耳部の付け根にフィレ
ットを形成させる。 【構成】Ｐｂ−Ｓｂ合金のストラップを形成する場合
に、Ｐｂをベースとし少量のＳｂを含む固溶体とＳｂを
ベースとし少量のＰｂを含む固溶体の両者で構成される
共晶部をストラップの凝固組織中に３０％以上形成する
ようにする。その際、ストラップを形成するＰｂ−Ｓｂ
合金のＳｂ含有量を１１ｗｔ％以下の量で選択し、か
つ、ストラップを形成するＰｂ−Ｓｂ合金溶湯の冷却速
度を前記共晶部が形成されるよう制御する。Ｐｂ−Ｓｎ
合金のストラップを形成する場合には、共晶部をストラ
ップの凝固組織中に１０％以上形成するようにする。そ
の際、Ｓｎ含有量を６２ｗｔ％以下の量で選択し、か
つ、Ｐｂ−Ｓｎ合金溶湯の冷却速度を前記共晶部が形成
されるよう制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池、特に自動車
用鉛蓄電池を組み立てるのに適した極板群の製造法に関
する。さらに詳しくは、極板耳部にキャストオン法によ
りストラップを形成する極板群の製造法に関する。
用鉛蓄電池を組み立てるのに適した極板群の製造法に関
する。さらに詳しくは、極板耳部にキャストオン法によ
りストラップを形成する極板群の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、極板耳部とストラップの溶接部
分を示したものである。複数枚（この場合４枚）の陰極
板１の耳部１ａに、ストラップ２が溶接により一体化さ
れている。尚、陰極板と陰極板の間には陽極板が存在
し、さらに陰極板と陽極板の間にはセパレータが介在し
て極板群が構成されているが、図ではこれらを省略して
ある。また、陽極板の耳部にもストラップが溶接により
一体化されているが、図では省略してある。このよう
に、同極の複数枚の極板の耳部をストラップで相互に接
続する操作を群溶接とよぶ。そして、群溶接には、キャ
ストオン法が広く用いられている。図２は、キャストオ
ン法の説明図である。まず、ストラップ２およびセル間
接続導体３を形成するための鋳型４を、これに注ぐ鉛合
金溶湯の融点以下の適当な温度に加熱しておく。そし
て、杓８によって、鋳型４の凹部５に溶湯６を注ぐ。溶
湯は、鋳型に注ぐと同時に急激に温度が低下する。次
に、極板群７を、耳部１ａを下にして鋳型４に向かって
降下させる。鋳型に注いだ溶湯が凝固する前の適当な温
度になったときに、耳部１ａを溶湯中に浸漬する。溶湯
６が凝固すると、ストラップ２、セル間接続導体３およ
び耳部１ａが一体化されたものが出来上がる。上述のキ
ャストオン法は一種の「鋳ぐるみ」であるが、非常にレ
ベルの高い制御技術が要求される。キャストオン法の技
術的な難しさは、「溶接開始から終了するまでの全プロ
セスが境界のない過渡的な状態の中で進行する」という
点にある。このことは、キャストオン法が本質的に不安
定要素を有しており、安定した溶接を行ないにくいこと
を意味している。例えば、耳部を溶湯中に浸漬するタイ
ミングがわずかでも早過ぎると、耳部が過剰溶融して溶
断する。逆に、耳部の浸漬タイミングが遅いと、溶湯温
度が低くなり過ぎて耳部の表面が十分に溶湯で濡れな
い。耳部の濡れ不良により良好な溶接がされず、耳部と
ストラップの間に隙間９ができる（図３（ａ））等の溶
接欠陥が発生する。
分を示したものである。複数枚（この場合４枚）の陰極
板１の耳部１ａに、ストラップ２が溶接により一体化さ
れている。尚、陰極板と陰極板の間には陽極板が存在
し、さらに陰極板と陽極板の間にはセパレータが介在し
て極板群が構成されているが、図ではこれらを省略して
ある。また、陽極板の耳部にもストラップが溶接により
一体化されているが、図では省略してある。このよう
に、同極の複数枚の極板の耳部をストラップで相互に接
続する操作を群溶接とよぶ。そして、群溶接には、キャ
ストオン法が広く用いられている。図２は、キャストオ
ン法の説明図である。まず、ストラップ２およびセル間
接続導体３を形成するための鋳型４を、これに注ぐ鉛合
金溶湯の融点以下の適当な温度に加熱しておく。そし
て、杓８によって、鋳型４の凹部５に溶湯６を注ぐ。溶
湯は、鋳型に注ぐと同時に急激に温度が低下する。次
に、極板群７を、耳部１ａを下にして鋳型４に向かって
降下させる。鋳型に注いだ溶湯が凝固する前の適当な温
度になったときに、耳部１ａを溶湯中に浸漬する。溶湯
６が凝固すると、ストラップ２、セル間接続導体３およ
び耳部１ａが一体化されたものが出来上がる。上述のキ
ャストオン法は一種の「鋳ぐるみ」であるが、非常にレ
ベルの高い制御技術が要求される。キャストオン法の技
術的な難しさは、「溶接開始から終了するまでの全プロ
セスが境界のない過渡的な状態の中で進行する」という
点にある。このことは、キャストオン法が本質的に不安
定要素を有しており、安定した溶接を行ないにくいこと
を意味している。例えば、耳部を溶湯中に浸漬するタイ
ミングがわずかでも早過ぎると、耳部が過剰溶融して溶
断する。逆に、耳部の浸漬タイミングが遅いと、溶湯温
度が低くなり過ぎて耳部の表面が十分に溶湯で濡れな
い。耳部の濡れ不良により良好な溶接がされず、耳部と
ストラップの間に隙間９ができる（図３（ａ））等の溶
接欠陥が発生する。
【０００３】ところで、最近の自動車は、エンジンの高
出力化、排ガス清浄化のための機器の増加と共にエンジ
ンルームの高温化が著しい。高温のエンジンルームに搭
載されている鉛蓄電池の温度は９０℃以上に達すること
も珍しくない。このような環境下で使用される鉛蓄電池
は、ストラップが電解液面から露出して腐食切損し、最
悪の場合には電池が爆発するという心配がある。これま
でには見られなかった新たな問題の発生である。上述し
たように、溶湯の濡れ不良により耳部とストラップの間
に隙間ができる溶接欠陥があると、その隙間に硫酸が滲
み込んで硫酸鉛となる。さらに、充放電を繰り返す過程
で、鉛または硫酸鉛が溶解析出反応を繰り返し、ストラ
ップ内部にまで腐食が進行する。高温の雰囲気で使用さ
れる鉛蓄電池は、このような腐食の進行が著しい。耳部
がストラップから脱落したりストラップ自体が切損する
おそれが極めて高くなるわけである。このような腐食を
防止するには、キャストオン溶接時のヒートバランスの
最適化を図り、耳部に対する溶湯の濡れを促進する必要
がある。そして、ストラップ下面の耳部の付け根にフィ
レット１０を形成するような溶接形態をとらなければな
らない（図３（ｂ））。
出力化、排ガス清浄化のための機器の増加と共にエンジ
ンルームの高温化が著しい。高温のエンジンルームに搭
載されている鉛蓄電池の温度は９０℃以上に達すること
も珍しくない。このような環境下で使用される鉛蓄電池
は、ストラップが電解液面から露出して腐食切損し、最
悪の場合には電池が爆発するという心配がある。これま
でには見られなかった新たな問題の発生である。上述し
たように、溶湯の濡れ不良により耳部とストラップの間
に隙間ができる溶接欠陥があると、その隙間に硫酸が滲
み込んで硫酸鉛となる。さらに、充放電を繰り返す過程
で、鉛または硫酸鉛が溶解析出反応を繰り返し、ストラ
ップ内部にまで腐食が進行する。高温の雰囲気で使用さ
れる鉛蓄電池は、このような腐食の進行が著しい。耳部
がストラップから脱落したりストラップ自体が切損する
おそれが極めて高くなるわけである。このような腐食を
防止するには、キャストオン溶接時のヒートバランスの
最適化を図り、耳部に対する溶湯の濡れを促進する必要
がある。そして、ストラップ下面の耳部の付け根にフィ
レット１０を形成するような溶接形態をとらなければな
らない（図３（ｂ））。
【０００４】キャストオン法は、「溶接開始から終了す
るまでの全プロセスが境界のない過渡的な状態の中で進
行する」という特徴がある。従って、鋳型の温度、鋳型
に注ぐときの溶湯の温度および耳部を溶湯に浸漬するタ
イミングなど溶接因子を制御するだけでは、フィレット
を形成する溶接形態を得ることはなかなか難しい。そこ
で、次のような技術が提案されている。耳部表面に低融
点の金属あるいは合金を被覆しておく技術（特公昭６３
−５８６３号公報，特開昭６３−２６４８６４号公
報）。耳部表面を浸漬方向に研磨しておく技術（特開昭
６３−２９９０５２公報）。耳部上端から所定の距離だ
け離れた位置に熱容量を増大させる突起を設けておく技
術（特開平２−５６８５３号公報）。
るまでの全プロセスが境界のない過渡的な状態の中で進
行する」という特徴がある。従って、鋳型の温度、鋳型
に注ぐときの溶湯の温度および耳部を溶湯に浸漬するタ
イミングなど溶接因子を制御するだけでは、フィレット
を形成する溶接形態を得ることはなかなか難しい。そこ
で、次のような技術が提案されている。耳部表面に低融
点の金属あるいは合金を被覆しておく技術（特公昭６３
−５８６３号公報，特開昭６３−２６４８６４号公
報）。耳部表面を浸漬方向に研磨しておく技術（特開昭
６３−２９９０５２公報）。耳部上端から所定の距離だ
け離れた位置に熱容量を増大させる突起を設けておく技
術（特開平２−５６８５３号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような技術は、そ
れなりに効果が認められるが未だ不十分である。上述し
たように、ストラップの腐食切損事故の心配がある。本
発明が解決しようとする課題は、キャストオン法におい
て、溶湯が極板の耳部を十分に濡らし、ストラップ下面
の耳部の付け根にフィレットを形成させることである。
れなりに効果が認められるが未だ不十分である。上述し
たように、ストラップの腐食切損事故の心配がある。本
発明が解決しようとする課題は、キャストオン法におい
て、溶湯が極板の耳部を十分に濡らし、ストラップ下面
の耳部の付け根にフィレットを形成させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明に係る方法は、Ｐｂ−Ｓｂ系合金またはＰｂ
−Ｃａ系合金の極板耳部にキャストオンオン法によりＰ
ｂ−Ｓｂ合金のストラップを形成する場合に、Ｐｂをベ
ースとし少量のＳｂを含む固溶体とＳｂをベースとし少
量のＰｂを含む固溶体の両者で構成される共晶部をスト
ラップの凝固組織中に３０％以上形成するようにする。
その際、ストラップを形成するＰｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含
有量を１１ｗｔ％以下の量で選択し、かつ、ストラップ
を形成するＰｂ−Ｓｂ合金溶湯の冷却速度を前記共晶部
が形成されるよう制御することを特徴とするものであ
る。Ｐｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含有量とＰｂ−Ｓｂ合金溶湯
の冷却速度は下記式を満足するように決定すればよい。
但し、冷却速度は、１〜１０００℃／秒である。
めに本発明に係る方法は、Ｐｂ−Ｓｂ系合金またはＰｂ
−Ｃａ系合金の極板耳部にキャストオンオン法によりＰ
ｂ−Ｓｂ合金のストラップを形成する場合に、Ｐｂをベ
ースとし少量のＳｂを含む固溶体とＳｂをベースとし少
量のＰｂを含む固溶体の両者で構成される共晶部をスト
ラップの凝固組織中に３０％以上形成するようにする。
その際、ストラップを形成するＰｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含
有量を１１ｗｔ％以下の量で選択し、かつ、ストラップ
を形成するＰｂ−Ｓｂ合金溶湯の冷却速度を前記共晶部
が形成されるよう制御することを特徴とするものであ
る。Ｐｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含有量とＰｂ−Ｓｂ合金溶湯
の冷却速度は下記式を満足するように決定すればよい。
但し、冷却速度は、１〜１０００℃／秒である。
【０００７】
【数３】Ｓｂ含有量≧６．５−ｌｏｇ（冷却速度） また、Ｐｂ−Ｓｂ系合金またはＰｂ−Ｃａ系合金の極板
耳部にキャストオンオン法によりＰｂ−Ｓｎ合金のスト
ラップを形成する場合には、Ｐｂをベースとし少量のＳ
ｎを含む固溶体とＳｎをベースとし少量のＰｂを含む固
溶体の両者で構成される共晶部をストラップの凝固組織
中に１０％以上形成するようにする。その際、ストラッ
プを形成するＰｂ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量を６２ｗｔ％
以下の量で選択し、かつ、ストラップを形成するＰｂ−
Ｓｎ合金溶湯の冷却速度を前記共晶部が形成されるよう
制御するものである。Ｐｂ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量とＰ
ｂ−Ｓｎ合金溶湯の冷却速度は下記式を満足するように
決定すればよい。但し、冷却速度は、１〜１０００℃／
秒である。
耳部にキャストオンオン法によりＰｂ−Ｓｎ合金のスト
ラップを形成する場合には、Ｐｂをベースとし少量のＳ
ｎを含む固溶体とＳｎをベースとし少量のＰｂを含む固
溶体の両者で構成される共晶部をストラップの凝固組織
中に１０％以上形成するようにする。その際、ストラッ
プを形成するＰｂ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量を６２ｗｔ％
以下の量で選択し、かつ、ストラップを形成するＰｂ−
Ｓｎ合金溶湯の冷却速度を前記共晶部が形成されるよう
制御するものである。Ｐｂ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量とＰ
ｂ−Ｓｎ合金溶湯の冷却速度は下記式を満足するように
決定すればよい。但し、冷却速度は、１〜１０００℃／
秒である。
【０００８】
【数４】 Ｓｎ含有量≧３１．５−６．２×ｌｏｇ（冷却速度）
【０００９】
【作用】図４は、キャストオン法で群溶接するときの溶
湯の温度を測定してその変化を示したものである。この
際、極板耳部に対する溶湯の濡れを同時に観察する。図
には、観察した濡れの状況を併記してある。図から明ら
かなように、溶湯による極板耳部の濡れは、液相温度以
下で始まり固相温度で終了する。すなわち、鋳型に注い
だ溶湯の流動性がある程度低下した固液共存領域で、極
板耳部の濡れが進行している。Ｐｂ−Ｓｂ合金またはＰ
ｂ−Ｓｎ合金は、共晶形の合金である。共晶を晶出する
領域（図４においてＴで示した範囲）ではほぼ溶湯の温
度が一定であり、異なる２つの固相（Ｐｂ−Ｓｂ合金で
はＰｂをベースとし少量のＳｂを含む固溶体とＳｂをベ
ースとし少量のＰｂを含む固溶体，Ｐｂ−Ｓｎ合金では
Ｐｂをベースとし少量のＳｎを含む固溶体とＳｎをベー
スとし少量のＰｂを含む固溶体）を同時に晶出する共晶
反応を伴いながら凝固が進んでいる。Ｔを極板耳部の十
分な濡れに必要なだけ確保できればよいわけである。す
なわち、共晶の晶出量（共晶部の形成量）を制御するこ
とにより、極板耳部の濡れに必要な溶湯の流動性を確保
して、フィレットを良好に形成させることができる。
湯の温度を測定してその変化を示したものである。この
際、極板耳部に対する溶湯の濡れを同時に観察する。図
には、観察した濡れの状況を併記してある。図から明ら
かなように、溶湯による極板耳部の濡れは、液相温度以
下で始まり固相温度で終了する。すなわち、鋳型に注い
だ溶湯の流動性がある程度低下した固液共存領域で、極
板耳部の濡れが進行している。Ｐｂ−Ｓｂ合金またはＰ
ｂ−Ｓｎ合金は、共晶形の合金である。共晶を晶出する
領域（図４においてＴで示した範囲）ではほぼ溶湯の温
度が一定であり、異なる２つの固相（Ｐｂ−Ｓｂ合金で
はＰｂをベースとし少量のＳｂを含む固溶体とＳｂをベ
ースとし少量のＰｂを含む固溶体，Ｐｂ−Ｓｎ合金では
Ｐｂをベースとし少量のＳｎを含む固溶体とＳｎをベー
スとし少量のＰｂを含む固溶体）を同時に晶出する共晶
反応を伴いながら凝固が進んでいる。Ｔを極板耳部の十
分な濡れに必要なだけ確保できればよいわけである。す
なわち、共晶の晶出量（共晶部の形成量）を制御するこ
とにより、極板耳部の濡れに必要な溶湯の流動性を確保
して、フィレットを良好に形成させることができる。
【００１０】
【実施例】Ｐｂ−Ｓｂ合金中の共晶量を多くする方法と
して、合金中のＳｂ含有量を多くすることが考えられ
る。その際、Ｓｂ含有量が電池性能上どのような影響を
もつか確認するために、以下の予備実験を行なった。ス
トラップを構成するＰｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含有量を、
０，５，１１，２０，４０，６０，８０，１００ｗｔ％
と変えて、Ｐｂ−Ｃａ系合金の極板をキャストオン法に
より群溶接した。この極板群を２Ｖ電池に組み立て、寿
命試験を行なった。試験は、４０℃水槽中で、３Ａ−５
日間充電，その後２日間放置というサイクルで過充電を
行なうものである。２日間放置後に充電をする前に３０
０Ａの放電を行ない、３０秒目電池電圧が１Ｖ以下にな
ったサイクルを電池寿命と判断する。図５から、合金中
のＳｂ含有量が１１ｗｔ％を越えると寿命になるまでの
充放電サイクル数（過充電寿命回数）が急激に減る。ス
トラップを構成するＰｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含有量は、１
１ｗｔ％以下にすべきである。ストラップを構成する合
金としてＰｂ−Ｓｎ合金を用いる場合にも、Ｓｎ含有量
を、０，１０，２０，４０，６２，８０，１００ｗｔ％
と変えて、Ｓｎ含有量が電池性能上どのような影響をも
つか同様に確認した。図５から、ストラップを構成する
Ｐｂ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量は、６２ｗｔ％以下にすべ
きであることがわかる。
して、合金中のＳｂ含有量を多くすることが考えられ
る。その際、Ｓｂ含有量が電池性能上どのような影響を
もつか確認するために、以下の予備実験を行なった。ス
トラップを構成するＰｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含有量を、
０，５，１１，２０，４０，６０，８０，１００ｗｔ％
と変えて、Ｐｂ−Ｃａ系合金の極板をキャストオン法に
より群溶接した。この極板群を２Ｖ電池に組み立て、寿
命試験を行なった。試験は、４０℃水槽中で、３Ａ−５
日間充電，その後２日間放置というサイクルで過充電を
行なうものである。２日間放置後に充電をする前に３０
０Ａの放電を行ない、３０秒目電池電圧が１Ｖ以下にな
ったサイクルを電池寿命と判断する。図５から、合金中
のＳｂ含有量が１１ｗｔ％を越えると寿命になるまでの
充放電サイクル数（過充電寿命回数）が急激に減る。ス
トラップを構成するＰｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含有量は、１
１ｗｔ％以下にすべきである。ストラップを構成する合
金としてＰｂ−Ｓｎ合金を用いる場合にも、Ｓｎ含有量
を、０，１０，２０，４０，６２，８０，１００ｗｔ％
と変えて、Ｓｎ含有量が電池性能上どのような影響をも
つか同様に確認した。図５から、ストラップを構成する
Ｐｂ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量は、６２ｗｔ％以下にすべ
きであることがわかる。
【００１１】実施例１ まず、ストラップを構成する合金としてＰｂ−Ｓｂ合金
を用いる場合について本発明に係る実施例を説明する。
Ｐｂ−０．０７Ｃａ−０．５Ｓｎ合金の極板耳部に、各
種Ｓｂ含有量（１，３，４，５，６，８，１１ｗｔ％）
のＰｂ−Ｓｂ合金を使用して、キャストオン法によりス
トラップを形成する群溶接を行なった。群溶接サンプル
は各種類５０個ずつ作製した。それらの全てについて、
フィレット形成状態と共晶部の形成量を調査した。フィ
レット形成状態は、ストラップ下面の外観観察とストラ
ップの長手方向中心線を通る縦断面の観察により行なっ
た。極板群の５枚の耳部のうち１枚でもフィレットが形
成されていないものは溶接不良と判断した。また、共晶
部の形成量は、前記断面全体の顕微鏡組織写真を画像処
理することにより測定した。図６に、共晶部の形成量
（共晶量）とフィレットの形成率の関係を示した。共晶
量が増加するとフィレットの形成率は増加し、共晶量が
３０％以上でフィレットの形成率が１００％になってい
ることがわかる。図７には、各種Ｓｂ含有量のＰｂ−Ｓ
ｂ合金溶湯の冷却速度と共晶量との関係を示した。冷却
速度が１０００℃／秒以下の範囲では、冷却速度が速く
なると共晶量は増加することがわかる。また、Ｓｂ含有
量が増加するに従って共晶量も増加することがわかる。
Ｐｂ−Ｓｂ合金溶湯の冷却速度が１０００℃／秒を越え
ると、共晶量は急激に減少する。これは、溶湯が凝固す
る際の核生成が起こらずに非結晶となり、純Ｓｂが均一
に分散した状態で凝固するためと推測される。図６およ
び７の結果に基づき、共晶量を３０％以上にするために
必要なＰｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含有量と溶湯の冷却速度と
の関係を図８に示した。図中斜線で示した範囲が、合金
中のＳｂ含有量が１１ｗｔ％以下で、かつ、共晶量が３
０％以上になる部分（すなわち、フィレットの形成率が
１００％の部分）である。この部分は、溶湯の冷却速度
１０００℃／秒以下で、 Ｓｂ含有量≧６．５−ｌｏｇ（冷却速度） の条件を満足している。
を用いる場合について本発明に係る実施例を説明する。
Ｐｂ−０．０７Ｃａ−０．５Ｓｎ合金の極板耳部に、各
種Ｓｂ含有量（１，３，４，５，６，８，１１ｗｔ％）
のＰｂ−Ｓｂ合金を使用して、キャストオン法によりス
トラップを形成する群溶接を行なった。群溶接サンプル
は各種類５０個ずつ作製した。それらの全てについて、
フィレット形成状態と共晶部の形成量を調査した。フィ
レット形成状態は、ストラップ下面の外観観察とストラ
ップの長手方向中心線を通る縦断面の観察により行なっ
た。極板群の５枚の耳部のうち１枚でもフィレットが形
成されていないものは溶接不良と判断した。また、共晶
部の形成量は、前記断面全体の顕微鏡組織写真を画像処
理することにより測定した。図６に、共晶部の形成量
（共晶量）とフィレットの形成率の関係を示した。共晶
量が増加するとフィレットの形成率は増加し、共晶量が
３０％以上でフィレットの形成率が１００％になってい
ることがわかる。図７には、各種Ｓｂ含有量のＰｂ−Ｓ
ｂ合金溶湯の冷却速度と共晶量との関係を示した。冷却
速度が１０００℃／秒以下の範囲では、冷却速度が速く
なると共晶量は増加することがわかる。また、Ｓｂ含有
量が増加するに従って共晶量も増加することがわかる。
Ｐｂ−Ｓｂ合金溶湯の冷却速度が１０００℃／秒を越え
ると、共晶量は急激に減少する。これは、溶湯が凝固す
る際の核生成が起こらずに非結晶となり、純Ｓｂが均一
に分散した状態で凝固するためと推測される。図６およ
び７の結果に基づき、共晶量を３０％以上にするために
必要なＰｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含有量と溶湯の冷却速度と
の関係を図８に示した。図中斜線で示した範囲が、合金
中のＳｂ含有量が１１ｗｔ％以下で、かつ、共晶量が３
０％以上になる部分（すなわち、フィレットの形成率が
１００％の部分）である。この部分は、溶湯の冷却速度
１０００℃／秒以下で、 Ｓｂ含有量≧６．５−ｌｏｇ（冷却速度） の条件を満足している。
【００１２】実施例２ 次に、ストラップを構成する合金としてＰｂ−Ｓｎ合金
を用いる場合について本発明に係る実施例を説明する。
Ｐｂ−１．５Ｓｂ−０．２Ａｓ合金の極板耳部に、各種
Ｓｎ含有量（５，１５，２０，２５，３０，４０，６２
ｗｔ％）のＰｂ−Ｓｎ合金を使用して、キャストオン法
によりストラップを形成する群溶接を行なった。実施例
１と同様にして、図６に、共晶量とフィレットの形成率
の関係を示した。共晶量が増加するとフィレットの形成
率は増加し、共晶量が１０％以上でフィレットの形成率
が１００％になっていることがわかる。図９には、各種
Ｓｎ含有量のＰｂ−Ｓｎ合金溶湯の冷却速度と共晶量と
の関係を示した。冷却速度が１０００℃／秒以下の範囲
では、冷却速度が速くなると共晶量は増加することがわ
かる。実施例１とほぼ同様の結果である。図６および９
の結果に基づき、共晶量を１０％以上にするために必要
なＰｂ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量と溶湯の冷却速度との関
係を図１０に示した。図中斜線で示した範囲が、合金中
のＳｎ含有量が６２ｗｔ％以下で、かつ、共晶量が１０
％以上になる部分（すなわち、フィレットの形成率が１
００％の部分）である。この部分は、溶湯の冷却速度１
０００℃／秒以下で、 Ｓｎ含有量≧３１．５−６．２×ｌｏｇ（冷却速度） の条件を満足している。
を用いる場合について本発明に係る実施例を説明する。
Ｐｂ−１．５Ｓｂ−０．２Ａｓ合金の極板耳部に、各種
Ｓｎ含有量（５，１５，２０，２５，３０，４０，６２
ｗｔ％）のＰｂ−Ｓｎ合金を使用して、キャストオン法
によりストラップを形成する群溶接を行なった。実施例
１と同様にして、図６に、共晶量とフィレットの形成率
の関係を示した。共晶量が増加するとフィレットの形成
率は増加し、共晶量が１０％以上でフィレットの形成率
が１００％になっていることがわかる。図９には、各種
Ｓｎ含有量のＰｂ−Ｓｎ合金溶湯の冷却速度と共晶量と
の関係を示した。冷却速度が１０００℃／秒以下の範囲
では、冷却速度が速くなると共晶量は増加することがわ
かる。実施例１とほぼ同様の結果である。図６および９
の結果に基づき、共晶量を１０％以上にするために必要
なＰｂ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量と溶湯の冷却速度との関
係を図１０に示した。図中斜線で示した範囲が、合金中
のＳｎ含有量が６２ｗｔ％以下で、かつ、共晶量が１０
％以上になる部分（すなわち、フィレットの形成率が１
００％の部分）である。この部分は、溶湯の冷却速度１
０００℃／秒以下で、 Ｓｎ含有量≧３１．５−６．２×ｌｏｇ（冷却速度） の条件を満足している。
【００１３】上記の各鉛蓄電池について、４０℃（常温
使用における評価を想定）と７５℃（高温使用における
評価を想定）で過充電試験を行ない、その後電池を解体
してストラップの腐食または切損状況を評価した結果を
表１に示す。フィレットが１００％形成されている電池
は腐食切損がほとんどないのに対し、そうでない電池は
４０℃で約５０％、７５℃でほとんど１００％がストラ
ップの腐食または切損しているのがわかる。
使用における評価を想定）と７５℃（高温使用における
評価を想定）で過充電試験を行ない、その後電池を解体
してストラップの腐食または切損状況を評価した結果を
表１に示す。フィレットが１００％形成されている電池
は腐食切損がほとんどないのに対し、そうでない電池は
４０℃で約５０％、７５℃でほとんど１００％がストラ
ップの腐食または切損しているのがわかる。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る方法によれ
ば、フィレットが十分に形成される群溶接を行なうこと
ができる。このような極板群を用いて組み立てた鉛蓄電
池は、高温耐食性に優れ自動車用鉛蓄電池として信頼性
の高いものである。
ば、フィレットが十分に形成される群溶接を行なうこと
ができる。このような極板群を用いて組み立てた鉛蓄電
池は、高温耐食性に優れ自動車用鉛蓄電池として信頼性
の高いものである。
【図１】極板群の極板耳部とストラップの溶接部を示し
た図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
た図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】キャストオン法による群溶接の説明図で、
（ａ）は溶湯に極板耳部を浸漬する前の状態、（ｂ）は
浸漬後の状態を示す図である。
（ａ）は溶湯に極板耳部を浸漬する前の状態、（ｂ）は
浸漬後の状態を示す図である。
【図３】キャストオン法による群溶接部の断面図であ
り、（ａ）は好ましくない溶接状態、（ｂ）は良好な溶
接状態を示す図である。
り、（ａ）は好ましくない溶接状態、（ｂ）は良好な溶
接状態を示す図である。
【図４】キャストオン法において鋳型に溶湯を注いだ後
の経過時間と溶湯温度の変化を示す曲線図である。
の経過時間と溶湯温度の変化を示す曲線図である。
【図５】ストラップを形成するＰｂ−Ｓｂ合金およびＰ
ｂ−Ｓｎ合金のＳｂ，Ｓｎ含有量と鉛蓄電池の過充電寿
命回数との関係を示す曲線図である。
ｂ−Ｓｎ合金のＳｂ，Ｓｎ含有量と鉛蓄電池の過充電寿
命回数との関係を示す曲線図である。
【図６】キャストオン法においてＰｂ−Ｓｂ合金および
Ｐｂ−Ｓｎ合金により形成されたストラップの共晶量と
フィレット形成率との関係を示す曲線図である。
Ｐｂ−Ｓｎ合金により形成されたストラップの共晶量と
フィレット形成率との関係を示す曲線図である。
【図７】キャストオン法においてＰｂ−Ｓｂ合金の冷却
速度と共晶量との関係を示す曲線図である。
速度と共晶量との関係を示す曲線図である。
【図８】キャストオン法においてフィレットが１００％
形成されるＰｂ−Ｓｂ合金の冷却速度とＳｂ含有量の領
域を示す図である。
形成されるＰｂ−Ｓｂ合金の冷却速度とＳｂ含有量の領
域を示す図である。
【図９】キャストオン法においてＰｂ−Ｓｎ合金の冷却
速度と共晶量との関係を示す曲線図である。
速度と共晶量との関係を示す曲線図である。
【図１０】キャストオン法においてフィレットが１００
％形成されるＰｂ−Ｓｎ合金の冷却速度とＳｎ含有量の
領域を示す図である。
％形成されるＰｂ−Ｓｎ合金の冷却速度とＳｎ含有量の
領域を示す図である。
１は陰極板 １ａは耳部 ２はストラップ ３はセル間接続導体 ４は鋳型 ５は鋳型の凹部 ６は溶湯 ７は極板群 ８は杓 ９は隙間 １０はフィレット
Claims (4)
- 【請求項１】Ｐｂ−Ｓｂ系合金またはＰｂ−Ｃａ系合金
の極板耳部にキャストオンオン法によりＰｂ−Ｓｂ合金
のストラップを形成する極板群の製造において、 Ｐｂをベースとし少量のＳｂを含む固溶体とＳｂをベー
スとし少量のＰｂを含む固溶体の両者で構成される共晶
部をストラップの凝固組織中に３０％以上形成するよう
に、 ストラップを形成するＰｂ−Ｓｂ合金のＳｂ含有量を１
１ｗｔ％以下の量で選択し、かつ、ストラップを形成す
るＰｂ−Ｓｂ合金溶湯の冷却速度を制御することを特徴
とする鉛蓄電池極板群の製造法。 - 【請求項２】下記式を満足するようにＰｂ−Ｓｂ合金の
Ｓｂ含有量とＰｂ−Ｓｂ合金溶湯の冷却速度を決定する
特許請求の範囲第１項記載の鉛蓄電池極板群の製造法。 【数１】Ｓｂ含有量≧６．５−ｌｏｇ（冷却速度） 但し、冷却速度は、１〜１０００℃／秒 - 【請求項３】Ｐｂ−Ｓｂ系合金またはＰｂ−Ｃａ系合金
の極板耳部にキャストオンオン法によりＰｂ−Ｓｎ合金
のストラップを形成する極板群の製造において、 Ｐｂをベースとし少量のＳｎを含む固溶体とＳｎをベー
スとし少量のＰｂを含む固溶体の両者で構成される共晶
部をストラップの凝固組織中に１０％以上形成するよう
に、 ストラップを形成するＰｂ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量を６
２ｗｔ％以下の量で選択し、かつ、ストラップを形成す
るＰｂ−Ｓｎ合金溶湯の冷却速度を制御することを特徴
とする鉛蓄電池極板群の製造法。 - 【請求項４】下記式を満足するようにＰｂ−Ｓｎ合金の
Ｓｎ含有量とＰｂ−Ｓｎ合金溶湯の冷却速度を決定する
特許請求の範囲第３項記載の鉛蓄電池極板群の製造法。 【数２】 Ｓｎ含有量≧３１．５−６．２×ｌｏｇ（冷却速度） 但し、冷却速度は、１〜１０００℃／秒
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03666494A JP3413930B2 (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 鉛蓄電池極板群の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03666494A JP3413930B2 (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 鉛蓄電池極板群の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07245101A true JPH07245101A (ja) | 1995-09-19 |
| JP3413930B2 JP3413930B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=12476133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03666494A Expired - Fee Related JP3413930B2 (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 鉛蓄電池極板群の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3413930B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011181321A (ja) * | 2010-03-01 | 2011-09-15 | Panasonic Corp | 鉛蓄電池 |
| GB2505862A (en) * | 2012-07-04 | 2014-03-19 | Tbs Eng Ltd | A mould for forming a battery post and strap |
| CN107952950A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-04-24 | 福建亚亨机械股份有限公司 | 蓄电池加铅铸焊自动化铸焊机 |
-
1994
- 1994-03-08 JP JP03666494A patent/JP3413930B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011181321A (ja) * | 2010-03-01 | 2011-09-15 | Panasonic Corp | 鉛蓄電池 |
| GB2505862A (en) * | 2012-07-04 | 2014-03-19 | Tbs Eng Ltd | A mould for forming a battery post and strap |
| GB2505862B (en) * | 2012-07-04 | 2015-02-18 | Tbs Eng Ltd | Mould |
| JP2015526292A (ja) * | 2012-07-04 | 2015-09-10 | ティービーエス エンジニアリング リミティド | 電池用キャスト・オン・ストラップ機械の鋳型におけるポストとストラップを成形するための型 |
| US9550231B2 (en) | 2012-07-04 | 2017-01-24 | Tbs Engineering Limited | Mould |
| CN107952950A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-04-24 | 福建亚亨机械股份有限公司 | 蓄电池加铅铸焊自动化铸焊机 |
| CN107952950B (zh) * | 2018-01-16 | 2023-07-21 | 福建亚亨机械股份有限公司 | 蓄电池加铅铸焊自动化铸焊机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3413930B2 (ja) | 2003-06-09 |
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