JPH09115524A - 鉛蓄電池の極板格子及びその製造方法 - Google Patents

鉛蓄電池の極板格子及びその製造方法

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JPH09115524A
JPH09115524A JP7271296A JP27129695A JPH09115524A JP H09115524 A JPH09115524 A JP H09115524A JP 7271296 A JP7271296 A JP 7271296A JP 27129695 A JP27129695 A JP 27129695A JP H09115524 A JPH09115524 A JP H09115524A
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JP
Japan
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lead
base material
electrode plate
surface layer
corrosion
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JP7271296A
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English (en)
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Kenji Ezaki
研司 江崎
Yasushi Yamazawa
靖 山沢
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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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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Abstract

(57)【要約】 【課題】極板格子の耐食性を向上させることにより鉛蓄
電池の寿命を向上させる。 【解決手段】結晶質の鉛系金属よりなる板状の母材50
と、母材50の少なくとも一表面に一体的に積層されアモ
ルファス構造もしくは微細結晶構造の鉛系金属よりなる
表面層51,52 と、からなることを特徴とする。表面層5
1,52 は母材50に比べて化学的に均一であり、局部的な
腐食の発生に対して高い抵抗力をもつ。また表面層51,5
2 は粒界や介在物、あるいは第2相をもたないか、もっ
ても極めて微細であるので、応力腐食割れの核となりに
くく応力腐食割れが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池の極板格子
とその製造方法に関する。本発明の極板格子を用いた鉛
蓄電池は、極板格子の耐食性に優れているので寿命が向
上する。
【0002】
【従来の技術】鉛蓄電池はPbO2 |H2 SO4 水溶液
|Pbの構成をもち、多数回の充放電を繰り返すことが
できるため、自動車や自動二輪車のバッテリーなどに広
く利用されている。この鉛蓄電池の電極としては、母材
として陽極、陰極ともに鉛合金からなる極板格子が用い
られている。陽極には主成分として活物質であるPbO
2 を鉛粉とともに配合したペーストが塗布され、陰極に
は主成分として活物質であるPbOを鉛粉とともに配合
したペーストが塗布される。そして両極の間にガラスマ
ットなどから形成されたセパレータを挟んで極板群を構
成し、極板群全体を、もしくはセパレータを希硫酸を主
成分とする電解液に浸して蓄電池が構成される。
【0003】この鉛蓄電池では、陽極活物質(Pb
O2 )も陰極活物質(Pb)も放電によって硫酸鉛(P
bSO4 )となり、充電によってほとんど全く元の状態
に戻って、多数回の充放電を繰り返すことができる。放
電しすぎたり、あまり長く充電せずに放置すると両極活
物質がほとんど全て硫酸鉛となり、硫酸鉛は電気伝導性
がないので、充電不能となって寿命となる。また長期間
使用を続けると徐々に性能が低下し、最後には充電して
も所望の電力が得られなくなって寿命となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】鉛蓄電池は、上記した
ように長期間使用を続けると徐々に性能が低下する。こ
の理由の一つには極板格子の腐食が挙げられる。これ
は、陰極よりも陽極に顕著な現象であるが、両極ともに
観察される現象である。この腐食現象は、極板格子表面
の鉛が電解液の硫酸と反応して硫酸鉛を生成するととも
に、その反応が充放電における電気化学的な反応やpH
の変化により促進されるものと考えられている。
【0005】一般に、鉛合金の腐食の原因には次の二つ
が考えられる。 (1)化学的腐食 極板格子は一般にPbにSbやSnなどの元素が添加さ
れた結晶質となっている。結晶質においては粒界や欠
陥、偏析などの化学的不均一部が存在し、この不均一部
から局部的な腐食が発生しやすい。 (2)応力腐食割れ 鉛蓄電池の極板格子では、充放電時にPbO2 が生成さ
れるが、このPbO2は鉛より比容積が大きい。そのた
め生成したPbO2 により極板格子には引張応力が作用
し、この引張応力によって鉛合金の共晶部分や粒界に腐
食が生じ割れが発生する。
【0006】そこで従来より腐食を防止するために、極
板格子の鉛合金の組成や製造条件の最適化などにより極
板格子の結晶組織を制御することが行われている。しか
し結晶粒界や欠陥、偏析などを完全に制御することは困
難であり、鉛蓄電池のさらなる寿命向上の壁となってい
た。本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
り、極板格子の耐食性を向上させることにより鉛蓄電池
の寿命を一層向上させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の鉛蓄電池の極板格子の特徴は、結晶質の鉛系金属よ
りなる板状の母材と、母材の少なくとも一表面に一体的
に積層されアモルファス構造もしくは微細結晶構造の鉛
系金属よりなる表面層と、から構成されたことにある。
【0008】また、この極板格子を製造するのに最適な
本発明の極板格子の製造方法の特徴は、結晶質の鉛系金
属よりなる板状の母材の少なくとも一表面にアモルファ
ス構造もしくは微細結晶構造の鉛系金属よりなる箔状帯
を積層し母材と箔状帯を共に圧延して一体化することに
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の鉛蓄電池の極板格子で
は、母材表面にアモルファス構造又は微細結晶構造の表
面層を有している。この表面層は母材に比べて化学的に
均一であり、局部的な腐食の発生に対して高い抵抗力を
もっている。また表面層は粒界や介在物、あるいは第2
相をもたないか、もっても極めて微細であるので、応力
腐食割れの核となりにくく応力腐食割れが防止される。
これらの作用により、本発明の極板格子は高い耐食性を
示し、鉛蓄電池の寿命が向上する。
【0010】さらに表面層は母材表面のみに形成されて
いる。したがって母材の電気化学的特性は損なわれず、
高い電池性能が維持されている。この意味において、表
面層の厚さは5〜50μmとするのが望ましい。表面層
が50μmより厚くなると母材の電気化学的特性が損な
われる場合があり、5μmより薄くなると耐食性の向上
が困難となる。なお、表面層は母材の両表面に形成する
ことが望ましい。
【0011】母材と表面層とを一体化するには、一般の
クラッド技術である爆着法やろう付け法などでも行うこ
とができるが、以下のように圧延法を用いることが望ま
しい。すなわち本発明の極板格子の製造方法では、箔状
帯と母材とがともに圧延されて一体化される。つまり圧
延により白状帯と母材とが合せ材(クラッド)となり、
母材と表面層とからなる本発明の極板格子を容易に形成
することができる。このように一体化するには、圧延時
の圧下率を1〜20%とすることが好ましい。なお圧下
率とは、(加工後の厚さ/加工前の厚さ)をいう。また
冷間圧延で行うことが望ましい。
【0012】母材及び表面層を構成する鉛系金属として
は、鉛又は鉛合金が用いられる。鉛合金としては、Pb
−Sb、Pb−Sn、Pb−Ca−Sn、Pb−Auな
ど従来の極板格子に用いられているものと同様の鉛合金
を用いることができる。母材と表面層の材質は同一でも
よいし異なっていてもよい。さらに、表面層はアモルフ
ァス化または微細結晶化されているので、極板格子表面
の電気抵抗が低減され鉛蓄電池の内部抵抗の低減により
電池出力性能が向上する。なお表面層には、PtやPd
などの触媒活性の高い金属を添加することも好ましい。
表面層にこのような鉛合金を用いれば、極板格子表面の
活性が向上し、電極反応抵抗が低減されるため電池出力
性能が一層向上する。
【0013】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明をさら
に具体的に説明する。 (実施例1)PbにAuを25原子%添加した金属粉末
を高周波加熱で溶解し、約600℃の溶湯を形成した。
この溶湯を単ロール式の急冷凝固装置に供給し、リボン
を作製した。冷却速度は10-5〜10-6℃/分であり、
リボンの厚さは数10μmである。このリボンの構造を
X線回折により調査したところ、アモルファスであるこ
とが確認された。
【0014】図1に本実施例で用いた圧延装置を示す。
この圧延装置はシート成形ロール1と、圧延ロール2と
から構成されている。そして従来の極板格子の材質であ
るPb−1.7重量%Sb合金の溶湯3をシート成形ロ
ール1に供給して、厚さ100μmのシート30を形成
する。シート30は続いて圧延ロール2に供給され、圧
延ロール2には上記のアモルファスリボン4が同時にシ
ート30の両表面に沿うようにそれぞれ供給されてい
る。したがって圧延ロール2から排出されたシート30
の両表面にはそれぞれアモルファスリボン4が一体化さ
れ、クラッドシート5が形成された。クラッドシート5
の厚さは5〜10μmである。
【0015】図2に得られたクラッドシート5の断面図
を示す。このクラッドシート5は、板状の母材50と、
母材50の両表面に一体的に積層された表面層51,5
2とから構成されている。クラッドシート5は、この後
エキスパンド工程が行われ、所定形状の極板格子が成形
される。したがって極板格子とクラッドシート5とは、
その材料組成は同一である。
【0016】このクラッドシート5から成形された極板
格子6は、図3に示すように一対の極板格子6がガラス
マットなどからなるセパレータ7を挟んだサンドイッチ
状の電極とされ、この電極が複数個並べられ図示しない
容器内で希硫酸を主成分とする電解液に浸漬されて鉛蓄
電池として用いられる。 (従来例)アモルファスリボン4を供給しなかったこと
以外は実施例1と同様にして、Pb−1.7重量%Sb
合金の溶湯3をシート成形ロール1に供給して厚さ10
0μmのシート30を形成し、続いて圧延ロール2に供
給して、アモルファスリボンが積層されていない従来例
のシートを製造した。 (試験・評価)実施例1のクラッドシートと従来例のシ
ートを、それぞれ比重1.06、1.26、1.46の
3水準の硫酸水溶液中に浸漬し、75℃に加温して負の
電位を印加した。そして各浸漬時間ごとにそれぞれの断
面を顕微鏡で観察し、腐食層の厚さを測定した。結果を
図4に示す。
【0017】図4より、従来例では4週間の浸漬で腐食
厚さが11〜13μmにまで達しているのに対し、実施
例1では3μm未満と極めて少ない。つまり実施例1の
方が従来例に比べて全水準において腐食層の厚さが小さ
く、アモルファスの表面層51,52を形成することに
より耐食性が格段に向上していることが明らかである。 (実施例2)リボン組成がPb−1.7重量%Sbとな
るように調製された金属粉末を高周波加熱で溶解し、実
施例1と同様の条件で母材と同一組成のリボンを作製し
た。このリボンの構造をX線回折により調査したとこ
ろ、完全にはアモルファス化していない微細結晶構造で
あった。
【0018】このリボンを用いて実施例1と同じ条件で
クラッドシートを製造した。そして比重1.26の硫酸
水溶液を用いて、従来例のシートとともに実施例1と同
様の試験を行って腐食層の厚さを測定し、結果を図5に
示す。図5より、実施例2のクラッドシートは、実施例
1に比べれば若干劣るものの、従来例に比べて耐食性が
向上していることがわかる。これは、リボンが結晶質で
あっても、急冷凝固により従来の鋳造/圧延シートの結
晶構造より微細化され、化学的均一性が向上したことに
よるものと考えられる。 (実施例3)リボン組成がPb−0.1重量%Ca−
1.0重量%Snとなるように調製された金属粉末を用
いて実施例1と同様にリボンを作製した。このリボン
は、実施例2と同様に完全にはアモルファス化していな
い微細結晶構造であった。
【0019】このリボンを用いて実施例1と同じ条件で
クラッドシートを製造し、同様の試験を行って腐食層の
厚さを従来例と比較した。その結果はほとんど図5と同
様であり、実施例2と同様に実施例1に比べれば若干劣
るものの、従来例に比べて耐食性が向上していた。
【0020】
【発明の効果】すなわち本発明の鉛蓄電池の極板格子に
よれば、耐食性が格段に向上している。したがってこの
極板格子を用いた鉛蓄電池は、寿命が著しく向上する。
また極板格子表面の電気抵抗が低いので、鉛蓄電池の内
部抵抗が低減され出力も向上する。
【0021】そして本発明の極板格子の製造方法によれ
ば、アモルファス構造もしくは微細結晶構造の箔状帯を
母材に容易に一体化でき、表面層を容易に形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例で用いた圧延装置の概略構成
を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施例で製造されたクラッドシート
の断面図である。
【図3】本発明の一実施例で製造されたクラッドシート
から形成された鉛蓄電池の電極構造を示す説明図であ
る。
【図4】本発明の一実施例で製造されたクラッドシート
と従来例のシートの硫酸水溶液への浸漬時間と腐食層厚
さの関係を示すグラフである。
【図5】本発明の第2の実施例で製造されたクラッドシ
ートと従来例のシートの硫酸水溶液への浸漬時間と腐食
層厚さの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1:シート成形ロール 2:圧延ロール
3:溶湯 4:アモルファスリボン 5:クラッドシート 5
0:母材 51:表面層 52:表面層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶質の鉛系金属よりなる板状の母材
    と、該母材の少なくとも一表面に一体的に積層されアモ
    ルファス構造もしくは微細結晶構造の鉛系金属よりなる
    表面層と、から構成されたことを特徴とする鉛蓄電池の
    極板格子。
  2. 【請求項2】 結晶質の鉛系金属よりなる板状の母材の
    少なくとも一表面にアモルファス構造もしくは微細結晶
    構造の鉛系金属よりなる箔状帯を積層し該母材と該箔状
    帯を共に圧延して一体化することを特徴とする極板格子
    の製造方法。
JP7271296A 1995-10-19 1995-10-19 鉛蓄電池の極板格子及びその製造方法 Pending JPH09115524A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004084331A1 (ja) * 2003-03-18 2004-09-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 鉛蓄電池用格子体の製造方法および鉛蓄電池
JP2006294296A (ja) * 2005-04-06 2006-10-26 Gs Yuasa Corporation:Kk 鉛蓄電池の極板集電体の製造方法
CN104137312A (zh) * 2011-12-21 2014-11-05 斯沃奇集团研究和开发有限公司 由非晶态金属制成的集电体
WO2014149254A3 (en) * 2013-03-15 2015-11-05 Dhar Subhash K Metallic allyos having amorphous, nano-crystallline, or microcrystalline structure
US9595360B2 (en) 2012-01-13 2017-03-14 Energy Power Systems LLC Metallic alloys having amorphous, nano-crystalline, or microcrystalline structure

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004084331A1 (ja) * 2003-03-18 2004-09-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 鉛蓄電池用格子体の製造方法および鉛蓄電池
JPWO2004084331A1 (ja) * 2003-03-18 2006-06-29 松下電器産業株式会社 鉛蓄電池用格子体の製造方法および鉛蓄電池
US7658774B2 (en) 2003-03-18 2010-02-09 Panasonic Corporation Method of producing lattice body for lead storage battery, and lead storage battery
JP4774297B2 (ja) * 2003-03-18 2011-09-14 パナソニック株式会社 鉛蓄電池用格子体の製造方法および鉛蓄電池
JP2006294296A (ja) * 2005-04-06 2006-10-26 Gs Yuasa Corporation:Kk 鉛蓄電池の極板集電体の製造方法
CN104137312A (zh) * 2011-12-21 2014-11-05 斯沃奇集团研究和开发有限公司 由非晶态金属制成的集电体
JP2015506535A (ja) * 2011-12-21 2015-03-02 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド アモルファス金属製電流コレクターを有するデバイス
JP2016213194A (ja) * 2011-12-21 2016-12-15 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド アモルファス金属製電流コレクターを有するデバイス
US9595360B2 (en) 2012-01-13 2017-03-14 Energy Power Systems LLC Metallic alloys having amorphous, nano-crystalline, or microcrystalline structure
WO2014149254A3 (en) * 2013-03-15 2015-11-05 Dhar Subhash K Metallic allyos having amorphous, nano-crystallline, or microcrystalline structure

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