铅蓄电池的制作方法

专利名称：铅蓄电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及铅蓄电池。
背景技术：
作为在便携式电话等中常使用的二次电池，锂离子电池、镍氢电池等高性能的电池的开发不断进展。但是，锂离子电池和镍氢电池的价格方面处于不利地位，尤其是锂离子电池在安全性方面需要充分注意，因此，作为在防备停电的设置于办公大楼或医院等的备用电源中使用的电池、用于应对瞬间电压下降的工业用电池、或汽车用电池等，多使用铅蓄电池。此外，最近像使用太阳能电池的发电设备或使用风力发电机的发电设备这样，使用自然能源的发电设备被积极地建设，但在这样的发电设备中，为了达到电力的平均化，研究在发电设备中附加使用二次电池的蓄电设备。在这样的蓄电设备中，需要使用大量的电池，因 此作为电池，使用铅蓄电池是有利的。一般的铅蓄电池具有将通过隔着分离器叠层正极板和负极板而构成的极板组与电解液一同收纳于电解槽内的构造。作为铅蓄电池的极板，已知包层式(clad)、膏式、脱特式等具有各种构造的极板，但在工业用、汽车用的铅蓄电池中，多使用能够进行大电流放电的膏式的极板。此外，作为工业用、汽车用的铅蓄电池，为了容易维护，多使用不需要补水的密闭型铅蓄电池。最近，谋求铅蓄电池的长寿命化的必要性提高。特别是在利用自然能源的发电设备中作为附带设备设置的蓄电设备中，希望使铅蓄电池的寿命为与风力发电机、太阳能电池等发电装置的耐用年数同等的长度(例如17年以上)。膏式的正极板和负极板具有在构成集电体的正极用栅格板和负极用栅格板分别填充膏状的正极活性物质和负极活性物质并保持的构造。作为正极用栅格板和负极用栅格板，使用通过铸造而制作出的栅格板，和通过对铅或铅合金的板施加膨胀加工而制作出的栅格板，但在重视谋求电池的长寿命化的情况下，如后所述，需要使栅格骨架的截面积较大，因此，作为正极用栅格板和负极用栅格板，使用通过铸造而制作出的栅格板是有利的。通过铸造而制作出的栅格板，例如像专利文献I所示的那样，包括框部，其具有大致四边形(长方形或正方形)的轮廓形状，并且具有沿横方向延伸并在纵方向上相对的一对横框骨、和沿纵方向延伸并在横方向上相对的一对纵框骨；在该框部的内侧形成栅格的多个横栅格骨和多个纵栅格骨；以及与框部的一方的横框骨一体形成的集电用耳部。另外，在本说明书中，为了容易指定栅格板和极板的各部分，将栅格板的设置有集电用耳部的部分作为栅格板的上部，将纵框骨延伸的方向(纵框骨的长度方向)作为栅格板的纵方向。此外，将横框骨延伸的方向作为栅格板的横方向，将与栅格板的纵方向和横方向这两者成直角的方向作为栅格板的厚度方向。使极板的纵方向、横方向和厚度方向分别为沿着栅格板的纵方向、横方向和厚度方向的方向。此外，对于各框骨和各栅格骨，将沿着栅格板的厚度方向的方向作为厚度方向，将与各自的长度方向和厚度方向这两者成直角的方向作为宽度方向。进一步，在使栅格板成为平放在水平面上的姿势并向栅格板填充活性物质时，将栅格板朝向上方的面和朝向下方的面分别作为栅格板的正面和背面。在对正极用栅格板和负极用栅格板填充活性物质制作正极板和负极板时，将栅格板在平放状态下(使其厚度方向朝向上下方向的状态下)送入膏填充机内，从上方向栅格板的表面供给膏状的活性物质，使供给的活性物质从栅格板的正面(栅格板的朝向上方的面)侧通过栅格向背面(栅格板的朝向下方的面)侧流动，由此向栅格整体填充活性物质。为了均匀地向栅格整体填充活性物质，需要从栅格板的正面侧通过栅格向栅格板的背面侧供给足够量的活性物质，并且使栅格板的背面侧的活性物质的流动平滑地进行。为了使铅蓄电池的寿命变长，理想的是形成为将栅格板(特别是正极用栅格板)的横栅格骨和纵栅格骨的整体埋设在活性物质中的状态。如果成为正极用栅格板的栅格骨的一部分从活性物质露出的状态，则栅格骨的从活性物质露出的部分(称为栅格骨的露出部分)直接与作为电解液的硫酸接触，因此，放电时在栅格骨的露出部分的表面产生放电反应，在栅格骨的露出部分的表面生成为钝化(passive state)的硫酸铅(PbSO4)的膜。特别是栅格骨由含钙的铅合金形成的情况下，栅格骨的表面具有活性，因此如果栅格骨的表面与电解液直接接触，则容易在栅格骨的表面发生放电反应并生成硫酸铅的膜。形成在栅格骨的表面的钝化的膜不具有导电性，即使充电也不会恢复。如果正极用栅格板的栅格骨的一部分从活性物质露出，则电解液从该露出部分向栅格骨与活性物质之间的界面浸入，因此向栅格骨表面的钝化膜的生成不断发展，最终成为钝化膜在该栅格骨的整个表面生成的状态。如果成为钝化膜在栅格骨的整个表面生成的状态，则该栅格骨与活性物质之间的导通被阻碍，因此变得不能够进行充电，导致电池的早期电容下降(PCL Premature Capacity Loss),不能够响应谋求电池的长寿命化的要求。此外，当随着铅蓄电池的使用而其各部分不断劣化时最终会到达耐用期限。作为铅蓄电池到达耐用期限的主要原因，能够举出充电时在正极板产生的栅格板的腐蚀(由氧化引起的PbO2的生成)。向正极用栅格板的PbO2的生成从栅格板的表面向其内部逐渐发展。PbO2虽然具有导电性但很脆弱，因此如果栅格骨的腐蚀不断发展，栅格骨断裂，或栅格骨的形状破坏而失去保持活性物质的功能，最终电池到达耐用期限。由此，为了延长铅蓄电池的寿命，为了使直至栅格板的腐蚀遍及其整体的时间更长，需要使栅格板的框部和栅格骨的截面积充分大。根据上述内容，为了延长使用膏式的极板的铅蓄电池的寿命，需要使栅格板(特别是正极的栅格板)的栅格骨的截面积充分大，此外需要使栅格骨的从活性物质中露出的部分尽量少。但是，如果为了延长极板的寿命而使所有的栅格骨的截面积变大，则栅格骨相互之间的间隙变窄，因而不能够将为了得到规定的电池容量所需要的量的活性物质填充到栅格板。此外，如果栅格骨的截面积变大，则栅格的间隙变小，在向栅格板填充活性物质时难以使活性物质从栅格板的正面侧向背面侧平滑地流动，因此，产生在填充活性物质时不能 够将活性物质充分供给至栅格板的背面侧，或在栅格板的背面侧容易产生栅格骨的露出部分的问题。在专利文献2中提出了利用粗骨架和细骨架构成栅格骨，而使得在粗骨架的部分具有机械强度的栅格板。在该栅格板中，通过使栅格骨的一部分为细骨架，能够扩大栅格的间隙，因此，能够使从栅格板的正面侧向背面侧的活性物质的流动变得容易。
但是，在该栅格板中，将所有的粗骨架的厚度和细骨架的厚度设定得与框部的厚度相等，因此存在在向栅格板填充活性物质时，难以以活性物质覆盖粗骨架和细骨架的厚度方向的端面的问题。在利用膏填充机向栅格板填充活性物质时，在活性物质从膏填充机直接被供给的栅格板的正面侧，容易以完全覆盖栅格骨的方式涂敷活性物质。但是，在栅格板的背面侧，完全依靠通过栅格的间隙的活性物质的流动来填充活性物质，因此难以覆盖栅格骨的露出部分。在制作铅蓄电池用的极板时，使输送辊从上方与载置在输送带上的栅格板摩擦接触，将各栅格板以夹在输送带与输送辊之间的状态送入膏填充机，利用膏填充机进行向栅格板填充活性物质的活性物质填充工序。在进行活性物质填充工序之后，使填充有活性物质的栅格板(极板)通过上下相对的加压辊与输送辊之间，进行沿极板的厚度方向压缩填充于栅格板的活性物质的活性物质压缩工序。在该活性物质压缩工序中，虽然很少量，但是在极板的正面侧和背面侧能够产生活性物质的流动。由此，即使在利用膏填充机向栅格板填充活性物质的阶段中，在极板的背面侧存在栅格骨的露出部分，只要该露出部分的面积足够小，在活性物质压缩工序中，就能够以活性物质覆盖该露出部分。但是，在极板的背面侧存在的栅格骨的露出部分的面积大的情况下，不能够通过在活性物质压缩工序中产生的活性物质的流动，由活性物质完全覆盖栅格骨的露出部分。在专利文献2所示的栅格板中，在栅格板的背面侧，粗骨架和细骨架两者的厚度方向的端面与框部的端面配置在同一平面上，因此在完成了活性物质填充工序的阶段，在栅格板的背面侧，粗骨架和细骨架两者的厚度方向的端面成为露出的状态，无法避免栅格骨的露出部分的面积的扩大。如果像这样在结束活性物质填充工序的时刻，在栅格板的背面侧栅格骨的露出部分具有大面积，则在之后进行的活性物质压缩工序中，难以以活性物质完全覆盖栅格骨的露出部分，栅格骨的露出部分保持原露出的状态的可能性高。如果在正极板存在栅格骨的露出部分，则如前所述，在栅格骨产生钝化膜，该钝化膜的生成是导致电池的早期容量下降的原因。于是，如专利文献3所示，本发明者提案了一种栅格板，其中，栅格骨由粗骨架和细骨架构成，能够防止填充于栅格板的活性物质的量变少，并且使填充活性物质时的活性物质的流动变得容易，能够抑制在极板的背面侧成为栅格骨的端面从活性物质露出的状态。本发明先前提出的栅格板，以下述方式构成。a.纵栅格骨和横栅格骨中的至少一方由粗骨架和细骨架构成，以与各粗骨架邻接的栅格骨为细骨架的方式排列粗骨架和细骨架。b.粗骨架的厚度设定得小于框部的厚度，粗骨架的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面配置在框部的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面的厚度方向的内侧。c.细骨架的宽度和厚度分别设定得小于粗骨架的宽度和厚度，各细骨架设置为下述状态使其厚度方向的一端侧的端面位于偏向粗骨架的厚度方向的一端侧的端面被配置的平面的位置。如上所述，如果将纵栅格骨和横栅格骨中的至少一方由粗骨架和细骨架构成，SP使在细骨架的部分的腐蚀发展，其机械强度下降的情况下，也能够使能够耐受更长时间的腐蚀的粗骨架的部分具有机构强度，以维持栅格的形状，因此，与由细骨架构成所有的栅格骨的情况相比，能够在更长的期间维持栅格的活性物质保持功能。此外，如上所述，如果以与各粗骨架邻接的栅格骨为细骨架的方式排列粗骨架和细骨架，则能够在粗骨架的侧面确保用于使膏状活性物质流动的大的空间，因此在从栅格板的正面侧填充活性物质时，能够使活性物质向栅格板的背面侧平滑地流动，良好地进行向栅格板的背面侧的活性物质的填充。进一步，如果以上述方式构成，则在栅格板的背面侧，细骨架和粗骨架的端面配置在框部的端面的内侧，因此能够抑制在栅格板的背面侧成为细骨架和粗骨架的端面从活性物质露出的状态。现有技术文献专利文献I :日本特开2001-332268号公报专利文献2 :日本特开平4-171666号公报专利文献3 W0(国际公开)2010/73588号公报

发明内容
本发明者使用先前提出的栅格板时，能够使能够耐受长时间腐蚀的粗骨架的部分具有机械强度，长时间维持栅格的形状，因此能够延长电池寿命。此外，能够抑制在栅格骨产生露出部分，因此能够抑制在栅格骨生成硫酸铅的钝化膜，能够延长电池寿命。但是，根据之后的验证发现，在使用本发明者先前提出的栅格板的情况下，在将一系列的栅格板连续向膏填充机供给以量产极板时，不能够将栅格板以正确的姿势送入膏填充机，使生产线停止的故障以不能够忽略的频率不断发生。在使用矩形的栅格板来量产极板的生产线中，在向栅格板填充膏状的活性物质时，利用输送带将一系列的栅格板以各自的横方向(短边方向)朝向输送方向的平躺状态向骨填充机输送，在栅格板接近骨填充机时，使输送棍从上方与输送来的栅格板摩擦接触，将栅格板以夹在输送辊与输送带之间的状态送入膏填充机。在先前提出的栅格板中，粗骨架的厚度方向的两端配置在比框部的厚度方向的两端靠内侧，而且，细骨架的厚度方向的两端也配置在比框部的厚度方向的两端靠内侧，因此成为栅格部整体的厚度方向的两端与框部的厚度方向的两端相比向内侧缩进的状态。因此，在将栅格板送入膏填充机时，输送带和输送辊仅与栅格板的框部摩擦接触。当输送带和输送辊仅与栅格板的框部接触时，栅格板与输送辊之间以及栅格板与输送带之间的摩擦阻力不足，因此不能够将栅格板以正确的姿势送入膏填充机。如果不能够将栅格板以正确的姿势送入膏填充机，则栅格板变形，不能够正常进行活性物质向栅格板的填充。通过向没有以正确姿势送入膏填充机的栅格板填充活性物质而得到的极板是不良品，因此不允许将该极板供给至铅蓄电池的组装工序。由此，在发生了不能够以正确姿势将栅格板向膏填充机供给的问题的情况下，必须暂时停止生产线，将该栅格板从生产线去除。 如上所述，在使用先前提出的栅格板的情况下，需要停止生产线的故障以不能够忽略的频率不断发生，因此，担心其导致制造效率的下降。为了提高铅蓄电池的成品率，提高生产率，并且得到高品质的极板，以将栅格板的姿势保持为正确状态的方式可靠地进行栅格板向膏填充机的供给是很重要的。
本发明的目的是提供一种量产性优异且寿命长的铅蓄电池。本发明涉及铅蓄电池，其具有向正极用的栅格板填充正极活性物质而成的正极板和向负极用的栅格板填充负极活性物质而成的负极板。在本发明中，至少正极用的栅格板以下述方式构成。(I. I)上述正极用的栅格板包括框部，其具有沿横方向延伸且在纵方向上相对的一对横框骨和沿纵方向延伸且在横方向上相对的一对纵框骨,在与上述横方向和纵方向这两者成直角的厚度方向上具有一定的厚度尺寸；以与上述横框骨和纵框骨分别平行延伸的方式设置的、在上述框部的内侧形成栅格的多个横栅格骨和多个纵栅格骨；和与上述框部的一方的横框骨一体形成的集电用耳部。(I. 2)上述纵栅格骨和横栅格骨分别具有多个细纵骨和细横骨，和截面积大于上述细纵骨和细横骨的多个粗纵骨和粗横骨，以在各粗纵骨的侧方至少排列有一个细纵骨，在各粗横骨的侧方排列有多个细横骨的方式，排列上述粗纵骨和细纵骨与粗横骨和细横骨。(1.3)多个上述粗纵骨具有比上述框部的厚度小的厚度，以各自的厚度方向的一端侧的端面与上述框部的厚度方向的一端侧的端面位于同一平面上，并且各自的厚度方向的另一端侧的端面位于比上述框部的厚度方向的另一端侧的端面靠上述框部的厚度方向的内侧的状态配置。(1.4)多个上述细纵骨具有比上述粗纵骨的厚度小的厚度，以各自的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面分别位于比上述粗纵骨的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面靠上述框部的厚度方向的内侧的状态配置。(1.5)多个上述粗横骨具有与上述框部的厚度相等的厚度，以各自的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面分别与上述框部的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面位于同一平面上的状态配置，(1.6)各粗横骨，在将与其厚度方向和长度方向这两者成直角的方向作为宽度方向时，其厚度方向的另一端侧的端面的宽度尺寸设定得小于其厚度方向的一端侧的端面的宽度尺寸，(1.7)多个上述细横骨具有比上述粗横骨的厚度小的厚度，以各自的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面分别位于比上述粗横骨的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面靠上述框部的厚度方向的内侧的状态配置。如果将栅格板以上述方式构成，则能够使粗横骨的厚度方向的一端和粗纵骨的厚度方向的一端与框部的厚度方向的一端侧的端面位于同一平面上，因此，在利用输送棍将栅格板向膏填充机内送入时，能够充分确保输送辊与栅格板的接触面积，能够使输送辊与栅格板之间的摩擦阻力变大。此外，如果以上述方式构成，则能够使粗横骨的厚度方向的另一端与框部的厚度方向的另一端侧的端面位于同一平面上，因此，能够使栅格板与输送带的接触面积变大，能够使两者间的摩擦阻力变大。由此，在将栅格板夹在输送带与输送辊之间向膏填充机供给时，能够使栅格板与输送辊之间和栅格板与输送带之间的摩擦阻力足够大，能够将栅格板以保持其横方向朝向输送方向的正规的姿势的状态可靠地送入膏填充机内，能够平滑地进行活性物质的填充操作。在本发明的铅蓄电池中使用的栅格板中，在其正面(填充活性物质时朝向上方的、面)侧，将粗横骨和粗纵骨两者的厚度方向的端面与框部的厚度方向的端面配置在同一平面上，因此，通过框骨、粗横骨和粗纵骨，在栅格板的正面开口的多个矩形的分隔框以纵横排列的状态构成，栅格板的正面成为被这些分隔框纵横分隔的状态。如果像这样栅格板的正面被多个分隔框分隔，则活性物质的填充压力不会分散，能够通过限制在各分隔框内的区域从栅格板的正面侧向背面侧均匀且可靠地传递，因此能够均匀且平滑地进行从栅格板的正面侧向背面侧的活性物质的流动，能够良好地进行活性物质向栅格板的背面侧的填充。在向栅格板填充活性物质之后，通过使栅格板通过加压辊与输送辊之间，进行压紧所填充的活性物质的活性物质压缩工序。此时由框骨、粗横骨和粗纵骨构成的分隔框，发挥将从加压辊施加于栅格板的加压力向各部分均匀传递的作用，因此，能够容易地得到活性物质被均匀地填充于整体并被压紧的高品质的极板。在本发明的铅蓄电池中使用的栅格板中，在其正面(填充活性物质时被从膏填充机供给活性物质的面，朝向上方的面)侧，粗横骨和粗纵骨两者的厚度方向的端面与框部 的厚度方向的端面配置在同一平面上。但是，在栅格板的正面侧，容易以填充活性物质时覆盖粗横骨和粗纵骨的方式，超过框部的厚度地涂敷活性物质，因此，即使粗横骨和粗纵骨的厚度方向的端面和框部的厚度方向的端面配置在同一平面上，也能够容易地以不露出粗横骨和粗纵骨的方式填充活性物质。在栅格板的背面侧，仅粗横骨的厚度方向的端面与框部的厚度方向的端面所配置的平面配置在同一平面上。仅利用活性物质从栅格板的正面侧向背面侧的流动难以完全覆盖在栅格板的背面侧露出的骨架的端面。但是，在本发明中，栅格板的背面侧的各粗横骨的厚度方向的端面的宽度尺寸设定得小于栅格板的正面侧的各粗横骨的厚度方向的端面的宽度尺寸，因此，即使在活性物质填充工序结束时在极板的背面侧粗横骨的厚度方向的端面露出，也能够使该露出部分的面积足够窄。因此，即使在活性物质填充工序结束时，在极板的背面侧粗横骨的端面露出，也能够通过在之后进行的活性物质压缩工序中产生的活性物质的流动，利用活性物质可靠地覆盖粗横骨的露出部分，能够容易地得到在栅格板的正面背面两面不具有栅格骨的露出部分的极板。进一步，在使本发明的栅格板和专利文献3所示的栅格板的粗纵骨的粗度(厚度)相同而进行对比时，专利文献3所示的栅格板中，在栅格板的正面侧，以粗纵骨的厚度方向的端面位于比框部的端面靠框部的厚度方向的内侧的状态配置，与此相对，在本发明中，在栅格板的正面侧，粗纵骨的厚度方向的端面与框部的端面配置在同一平面上，因此，在本发明的栅格板的背面侧，以粗纵骨的厚度方向的端面与专利文献3所示的栅格板相比更位于框部的厚度方向的内侧的状态配置。由此，在栅格板的背面侧，能够充分确保活性物质的流动空间，这也对提高活性物质的填充性有帮助。在本发明的优选方式中，构成为，多个细纵骨和细横骨的各个具有以能够耐受铅蓄电池的期望的寿命期间内的腐蚀的方式设定的截面积。如果如上所述设定细纵骨和细横骨的截面积，则能够可靠地维持寿命期间内的栅格板的形状，能够使栅格板具有集电功能，因此能够将寿命期间内的电池的性能保持为高状态。根据本发明，在栅格板的正面侧，粗横骨的厚度方向的一端和粗纵骨的厚度方向的一端与框部的厚度方向的一端侧的端面配置在同一平面上，在栅格板的背面侧，粗横骨的厚度方向的另一端与框部的厚度方向的另一端侧的端面配置在同一平面上，因此，在将栅格板夹在输送棍与输送带之间向骨填充机输送时，能够充分地确保输送棍与栅格板的接触面积和输送带与栅格板的接触面积，能够使输送辊与栅格板之间的摩擦阻力和输送带与栅格板之间的摩擦阻力充分大。因此，能够将栅格板以保持为正确姿势的状态可靠地送入膏填充机内，能够正确且平滑地进行活性物质的填充操作。由此，不仅能够防止制作出活性物质的填充不好的极板，提高产品的成品率，而且能够防止在向栅格板填充活性物质的工序中生产线停止，提高铅蓄电池的生产率。
此外，在本发明中，将粗横骨和粗纵骨两者的厚度方向的端面与框部的厚度方向的端面配置在同一平面上，利用框骨、粗横骨和粗纵骨在栅格板的正面侧构成纵横排列的多个分隔框，因此，能够使活性物质的填充压力不会分散，而通过各分隔框内从栅格板的正面侧向背面侧均匀且可靠地传递。由此，能够均匀且平滑地进行从栅格板的正面侧向背面侦_活性物质的流动，能够良好地进行活性物质向栅格板的背面侧的填充。此外，在向栅格板填充活性物质之后进行的活性物质压缩工序中，也能够通过由框骨、粗横骨和粗纵骨构成的分隔框，使从加压辊向栅格板施加的加压力均匀地向各部分传递，因此，能够容易地得到活性物质被均匀地填充于整体并且被压紧的高品质的极板。在本发明中，与栅格板的正面侧的各粗横骨的厚度方向的端面(厚度方向的一端侧的端面)的宽度尺寸相比，栅格板的背面侧的各粗横骨的厚度方向的端面(厚度方向的另一端侧的端面)的宽度尺寸设定得较小，因此，能够使活性物质填充工序结束时在极板的背面侧产生的粗横骨的露出部分的面积变窄。因此，即使活性物质填充工序结束时在极板的背面侧存在粗横骨的露出部分，也能够利用之后进行的活性物质压缩工序中产生的活性物质的流动，以活性物质可靠地覆盖在极板的背面侧产生的粗横骨的露出部分。由此，能够容易地得到在栅格板的正面背面两面不具有栅格骨的露出部分的极板，能够容易地得到在正极板不具有栅格骨的露出部分的长寿命的铅蓄电池。


图I是表示在本发明的铅蓄电池中使用的栅格板的结构例的正面图。图2是将图I的栅格板沿图I的II - II线截断表示的放大截面图。图3是将图I的栅格板沿图I的III - III线截断表示的放大截面图。图4是放大表示图I的栅格板的一部分的正面图。图5是表示在铸造图I的栅格板时使用的模具的结构的一个例子的截面图。图6是表示在本发明的铅蓄电池中使用的栅格板的另一例子的正面图。图7是表示在本发明的铅蓄电池中使用的栅格板的又一例子的正面图。图8是表示在向栅格板填充活性物质时使用的装置的结构的立体图。图9是表示铅蓄电池的结构的一个例子的分解立体图。附图标记20栅格板21 框部21a横框骨21b纵框骨
22 栅格23横栅格骨23a细横骨 23al细横骨的厚度方向的一端侧的端面23a2细横骨的厚度方向的另一端侧的端面23b粗横骨23bI粗横骨的厚度方向的一端侧的端面23b2粗横骨的厚度方向的另一端侧的端面24纵栅格骨24a细纵骨24al细纵骨的厚度方向的一端侧的端面24a2细纵骨的厚度方向的另一端侧的端面24b粗纵骨24bI粗纵骨的厚度方向的一端侧的端面24b2粗纵骨的厚度方向的另一端侧的端面25集电用耳部26栅格板保持用耳部27 足部
具体实施例方式以下参照附图详细说明本发明的实施方式。图9是表示密闭型铅蓄电池的构造的一个例子的分解立体图。在该图中，I和2分别是正极板和负极板，3是分离器，通过正极板I和负极板2隔着分离器3交替叠层而构成极板组4。在图9中，为了容易理解构造，将正极板1，1，……、负极板2，2，……和分离器3，3，……错开位置表示，但实际情况中，正极板I和负极板2匹配各自的位置并隔着分离器3交替叠层。5是使设置于多个正极板1，1，……的耳部彼此连接的正极搭接片，6是使设置于多个负极板2，2，……的耳部彼此连接的负极搭接片，在正极搭接片5和负极搭接片6分别设置有正极柱5a和负极柱6a。极板组4与电解液一同收纳于电解槽7的单元(cell)室7a内，电解槽7的上端的开口部由盖8封闭，正极柱5a和负极柱6a通过在铸造于盖8的正极端子衬套9和负极端子衬套10中分别设置的孔向外部导出。在盖8安装有排气栓11，其在电解槽内的压力超过规定值时打开，以释放电解槽内的压力。图9所示的蓄电池是单个电池，因此在电解槽7中仅设置有一个单元(cell)室。在电池的额定电压超过2V的情况下，在电解槽7中设置多个单元室，在各单元室内插入极板组，插入邻接的单元室内的极板组的规定极性的搭接片之间经由贯通单元室间的分隔壁而设置的单元间连接部相互连接，由此在多个单元室内分别构成的电池串联或并联连接，构成具有规定的额定电压和额定电容的铅蓄电池。
正极板I和负极板2分别具有在构成集电体的正极用栅格板和负极用栅格板分别填充膏状的正极活性物质和负极活性物质并保持的构造。作为构成集电体的栅格板，能够使用通过铸造而制作出的栅格板，和通过对铅或铅合金的板施加膨胀加工而制作出的栅格板，本发明使用通过铸造制作出的栅格板。在本发明的铅蓄电池中使用的栅格板，能够由主原料为铅，在其中添加锡、钙、锑、钠等合金原料而成的合金材料形成。作为添加于主原料的合金原料，特别优选使用锡和钙这两种。如果添加钙，则能够减少自放电的比例。如果在主原料(铅)中添加钙，则会产生容易发生骨架的腐蚀的问题，但能够通过锡的添加抑制骨架的腐蚀。栅格板由框部、设置于框部的内侧的栅格和设置于框部的集电用耳部构成。框部由在纵方向相对的一对横框骨和在横方向相对的一对纵框骨构成，在一方的横框骨设置有集电用耳部。设置于框部的内侧的栅格由与横框骨平行地延伸的横栅格骨和与纵框骨平行地延伸的纵栅格骨构成。图I表示在本实施方式的铅蓄电池中使用的栅格板20的一个例子。图示的栅格板20包括具有长方形的轮廓形状的框部21，和形成在框部21的内侧的栅格22。图I表示栅格板20的厚度方向的一端侧的主面的形状，但在该图中，省略主面的形状的细部的图示。如后所述，因为各骨架具有六边形的截面形状，所以实际上，如图4的放大图所示，各骨架的棱线显现于栅格板的主面。以下对栅格板的各部分进行详细说明。(框部)框部21界定栅格板的外形形状。框部21的形状为与使用的铅蓄电池的电解槽(外装箱)的内部形状适合的形状。在本实施方式中，使用立方体或长方体状的电解槽，因此框部21的轮廓形状为正方形或长方形。图不的框部21具有沿横方向延伸并在纵方向相对的一对横框骨21a、21a,和沿纵方向延伸并在横方向相对的一对纵框骨21b、21b。在框部21的一个横框骨21a，一体形成有用于连接未图示的搭接片的集电用耳部25。在框部21的另一个横框骨21a，向集电用耳部25的相反侧突出的保持用耳部26以及从在横方向上与保持用耳部26离开的位置向与保持用耳部相同的方向突出的足部27与框部一体形成。集电用耳部25和栅格板保持用耳部26对称设置，在制造极板的工序中，在将一系列的栅格板20以各自的板面(主面)向水平方向悬垂的状态进行排列输送时，将各栅格板保持于输送具。在极板的制造工序中，集电用耳部25和栅格板保持用耳部26勾挂于输送具，由此栅格板以悬垂的状态被保持。保持用耳部26在活性物质向栅格板的填充完成后被切割，从而构成与足部27形状相冋的足部。足部27和通过切割保持用耳部26形成的足部，用于在极板组插入电解槽的单元室内时在框部21的下端与单元室的底面之间形成间隙。也有省略足部27的情况，但在该情况下，在活性物质向栅格板的填充完成后，将保持用耳部26整体切除。集电用耳部25用于将连接极板组的同极性的极板之间的搭接片连接。集电用耳 部25优选配合电解槽以及其盖的形状和极板的形状形成为适宜的形状和大小。耳部25的个数优选为I个，其厚度优选与框骨的厚度为相同程度。为了使制造容易，耳部优选利用与框部和栅格部相同的材料形成。如前所述，在本说明书中，以栅格板20的设置有集电用耳部25的部分作为栅格板的上部，以纵框骨21b延伸的方向(纵框骨的长度方向)作为栅格板20的纵方向。此外，以横框骨21a延伸的方向作为栅格板的横方向，以与栅格板20的纵方向和横方向这两者成直角的方向作为栅格板的厚度方向。极板的纵方向、横方向和厚度方向分别沿着栅格板20的纵方向、横方向和厚度方向。此外，关于纵框骨、横框骨、纵栅格骨和横栅格骨，以沿着栅格板的厚度方向的方向为厚度方向，以与各自的长度方向和厚度方向这两者成直角的方向为宽度方向。并且，将在以使栅格板平躺在水平面上的姿势向栅格板填充活性物质时栅格板的朝向上方的面和朝向下方的面分别作为栅格板的正面和背面。横框骨21a和纵框骨21b的截面形状优选为与活性物质的接触面积大并且容易进行活性物质的填充的形状。在本实施方式中，如图2和图3所示，横框骨21a和纵框骨21b的横截面的轮廓呈沿框部的厚度方向细长地延伸的六边形。在本实施方式中，以下述方式决定构成横框骨21a和纵框骨21b的横截面的轮廓的六边形的朝向构成横框骨21a和纵框骨21b各自的横截面的轮廓的六边形的六边中相对的两边在框部21的厚度方向上相对， 在与该两边的相对方向成直角的方向上相对的两个顶点，位于以与框部的厚度方向成直角的方式设定的基准平面01-01上。在图示的例子中，使横框骨21a(图2)和纵框骨21b(图3)的横截面的轮廓形状为沿框部21的厚度方向细长地延伸的六边形，因此，横框骨21a和纵框骨21b各自的宽度尺寸A设定得小于厚度尺寸B。在横框骨21a和纵框骨21b各自的厚度方向的两端，形成有平坦的端面21al、21a2和21bl、21b2。在本实施方式中，设定为横框骨21a和纵框骨21b各自的端面21al、21a2和21bl、21b2的宽度尺寸C全部相等。(栅格)栅格22由多根横栅格骨23, 23,......和多根纵栅格骨24, 24,......构成。横栅格
骨和纵栅格骨的材质可以与先前所述的横框骨和纵框骨相同，也可以不同，但为了容易地将横框骨、纵框骨、横栅格骨和纵栅格骨一起一体成形，优选构成横栅格骨和纵栅格骨的材料与构成横框骨和纵框骨的材料相同。多根横栅格骨23，23，……与横框骨21a平行地设置，沿纵框骨21b的长度方向保持一定的间隔排列配置。多根纵栅格骨24，24，……与纵框骨21b平行地延伸设置，沿横框骨21a的长度方向保持一定的间隔排列配置，横栅格骨23，23，……和纵栅格骨24，24，……直角交叉，由此构成栅格22。在图示的例子中，横栅格骨23，23，……设置有26根，纵栅格骨24，24，……设置有9根。横栅格骨23由具有能够耐受铅蓄电池的寿命期间内的腐蚀的截面积的多个细骨架23a，和截面积比细骨架23a大的多个粗骨架23b构成，以与各粗骨架23b邻接的骨架为细骨架23a的方式排列粗骨架23b和细骨架23a。在图示的例子中，细骨架23a设置有21根，粗骨架23b设置有5根。同样的，纵栅格骨24由具有能够耐受铅蓄电池的寿命期间内的腐蚀的截面积的多个细骨架24a，和截面积比细骨架24a大的多个粗骨架24b构成，以与各粗骨架24b邻接的骨架为细骨架24a的方式排列粗骨架24b和细骨架24a。在图示的例子中，细骨架24a设置有5根，粗骨架24b设置有4根。在本说明书中，为了区分构成横栅格骨23的细骨架23a和粗骨架23b与构成纵栅格骨24的细骨架24a和粗骨架24b，将构成横栅格骨23的细骨架23a和粗骨架23b分别称为细横骨和粗横骨，将构成纵栅格骨24的细骨架24a和粗骨架24b分别称为细纵骨和粗纵骨。在本实施方式中，如图2所示，构成栅格22的细横骨23a和粗横骨23b以具有沿栅格板的厚度方向延伸的纵长的六边形的截面形状的方式形成。与框骨部同样地，以下述方式决定细横骨23a和粗横骨23b各自的截面形状构成细横骨23a和粗横骨23b的各自的横截面的轮廓的六边形的六边中相对的两边在框部21的厚度方向上相对，在与该两边的相对方向成直角的方向上相对的两个顶点，位于以与框部的厚度方向成直角的方式设定的基准平面01-01上。基准平面01-01是沿着铸造栅格板的模具的分割面的平面。如图2所示，粗横骨23b具有与框部21的厚度B相等的厚度D( = B)，以使各自的厚度方向的一端侧的端面23bl和另一端侧的端面23b2位于分别与框部21的厚度方向的一端侧的端面21al和另一端侧的端面21a2同一平面上的状态设置。使粗横骨23b的截面的轮廓形状为沿厚度方向延伸的六边形，因此粗横骨23b的宽度E设定得小于其厚度D。 在本发明中，各粗横骨21b的厚度方向的另一端侧的端面23b2的宽度尺寸G设定得小于其厚度方向的一端侧的端面的宽度尺寸F。在本实施方式中，将各粗横骨21b的厚度方向的另一端侧的端面23b2的宽度尺寸G设定得充分小，使得即使在活性物质的填充完成的阶段，粗横骨的厚度方向的另一端侧的端面23b2没有被活性物质覆盖而露出的情况下，也能够利用在之后进行的活性物质压缩工序中产生的活性物质的流动，以活性物质完全覆盖该端面 23b2。细横骨23a具有比粗横骨23b的厚度D( = B)小的厚度H，和比粗横骨23b的宽度E小的宽度I，以使各自的厚度方向的一端侧的端面23al和另一端侧的端面23a2分别位于比横框骨21a的厚度方向的一端侧的端面21al和另一端侧的端面21a2更靠框部的厚度方向的内侧的状态(位于框部21的厚度方向的内侧的状态)配置。使细横骨23a的截面的轮廓形状为沿框部的厚度方向延伸的六边形，因此细横骨23a的宽度I设定得小于其厚度H。细横骨23a的厚度方向的一端侧的端面23al和另一端侧的端面23a2的宽度尺寸能够适当地进行设定，但在本实施方式中，细横骨23a的厚度方向的一端侧的端面23al和另一端侧的端面23a2具有相等的宽度尺寸J。如图3所示，构成纵栅格骨24的多个粗纵骨24b具有比框部21的厚度B小的厚度K( < B),以使各自的厚度方向的一端侧的端面24bl与框部21的厚度方向的一端侧的端面位于同一平面上，使各自的厚度方向的另一端侧的端面24b2位于比框部21的厚度方向的另一端侧的端面更靠框部的厚度方向的内侧的状态配置。使粗纵骨24b的截面的轮廓为沿框部的厚度方向较长地延伸的六边形，因此粗纵骨24b的宽度L设定得小于厚度K。粗纵骨24b的厚度方向的一端侧的端面24bl和另一端侧的端面24b2的宽度尺寸能够适当地进行设定，但在本实施方式中，这些端面具有相等的宽度尺寸M。构成纵栅格骨的细纵骨24a具有比粗纵骨24b的厚度K( < B)小的厚度N，和比粗纵骨24b的宽度L小的宽度P，以各自的厚度方向的一端侧的端面24al和另一端侧的端面24a2分别位于比纵框骨21b的厚度方向的一端侧的端面21bl和另一端的端面21b2更靠框部的厚度方向的内侧的状态配置。细纵骨24a的截面的轮廓形状为沿框部的厚度方向延伸的六边形，因此，细纵骨24a的宽度P设定得小于其厚度N。细纵骨24a的厚度方向的一端侧的端面24al和另一端侧的端面24a2的宽度尺寸能够适当地设定，但在本实施方式中，细纵骨24a的厚度方向的一端侧的端面24al和另一端侧的端面24a2具有相等的宽度尺寸Q。而且在本实施方式中，细纵骨24a的厚度N设定为与细横骨的厚度H相等，细纵骨24a的宽度P设定为与细横骨23a的宽度I相等。此外，细纵骨24a的厚度方向的一端侧和另一端侧的端面的宽度Q设定得与细横骨23a的厚度方向的一端侧和另一端侧的端面的宽度J相等。在本发明中，以与各粗骨架邻接的骨架为细骨架的方式排列粗骨架和细骨架，但构成横栅格骨和纵栅格骨的细骨 架的粗度(宽度和厚度)并非必须为一种，能够设置宽度和厚度不同的多种细骨架。此外，配置在框骨与粗骨架之间和粗骨架与粗骨架之间的细骨架可以是一根也可以是多根。(细骨架的粗度与粗骨架的粗度的关系)粗横骨23b和粗纵骨24b的粗度(截面积)可以相同，也可以不同。能够考虑栅格板的铸造性，使粗横骨的粗度与粗纵骨的粗度不同。例如，如果使粗横骨的粗度大于粗纵骨的粗度，则在使铸造栅格骨的铸模的铸造横栅格骨的空腔朝向铅直方向的状态下，利用重力铸造方式铸造栅格板时，能够使大量的熔融铅通过铸造截面积大的粗横骨23b的空腔(沿铅直方向延伸的空腔)内平滑地流动，因此，能够使向铸造纵栅格骨的空腔内的熔融金属的流动平滑，容易地进行铸造。此外，粗横骨23b的粗度与细横骨23a的粗度的关系以及粗纵骨24b的粗度与细纵骨24a的粗度的关系，根据活性物质的填充的容易度、极板的寿命等进行适当的设定。(栅格骨的排列)在本实施方式中，如图I所示，以粗纵骨24b和细纵骨24a沿横框骨21a的长度方向交替排列的方式，设置构成纵栅格骨24的细纵骨24a和粗纵骨24b。栅格22中，随着远离集电用耳部25，电阻变大，随着远离耳部25，在栅格骨产生的电压下降变大。因此，在远离集电用耳部25的位置，在栅格骨与活性物质之间流动的电流被限制，在远离耳部25的位置，活性物质的充放电反应难以活跃地进行。为了防止产生这样的状态，优选以下述方式配置栅格骨相比于在与设置有集电用耳部25的一方的横框骨21a邻接的区域中在每一定的面积中设置的细横骨的数量相对于粗横骨的数量的比例，在靠远离集电用耳部25的另一方的横框骨的区域中在每一定的面积中设置的细横骨的数量相对于粗横骨的数量的比例更小。因此，在本实施方式中，在设置有耳部25的一方的横框骨21a侧和位于远离耳部的位置的另一方的横框骨21a侧，分别设置有细横骨的根数相对于粗横骨的根数的比例为第一比例的第一区域Al，和细横骨的根数相对于粗横骨的根数的比例为比第一比例小的第二比例的第二区域A2。第一区域Al和第二区域A2中的细横骨的根数相对于粗横骨的根数的比例没有特别限定，但在本实施方式中，以在第一区域Al中,在一根粗横骨的旁边排列有4根细横骨，在第二区域A2中，在一根粗横骨的旁边排列有三根细横骨的方式，设定粗横骨的根数与细横骨的根数的比例。即，第二区域A2中的粗横骨23b相互间的间隔比第一区域Al中的粗横骨23b相互间的间隔窄。如果以这样的比例设置粗横骨和细横骨，则能够抑制随着远离耳部，栅格的电阻(电压下降)变大的情况，能够容易地进行膏状活性物质的填充。(栅格板的框部的尺寸)
框部21的厚度考虑以下的方面通过实验决定。如果框部21的厚度过薄，则设定为低于框部的厚度的粗纵骨的厚度变得过薄，存在栅格骨的腐蚀到达极限的期间变短，极板的寿命变短的倾向。此外，如果框部21的厚度过薄，则细横骨和细纵骨的厚度变得过薄，因此担心活性物质的保持能力下降。如果能够将框部21的厚度设定为5mm以上，将构成栅格骨的粗横骨23b的厚度设定为与框部21的厚度相等，将细横骨23a的厚度、粗纵骨24b和细纵骨24a的厚度设定为低于5_的范围内的适当的值，则能够响应使极板的寿命变长的要求，和不使活性物质的保持能力下降地提高活性物质的填充的容易性的要求这两者。框部21优选形成为与在现用的工业用铅蓄电池中使用的栅格板的框部相同程度的大小的长方形，例如，长边的尺寸为370 390mm，短边的尺寸为130 150mm的长方形的形状。如果将栅格板的框部的尺寸设定为上述值，则能够制作比较大型的极板，通过使用多个该极板，能够制作放电容量大的电池。此外，上述栅格板的尺寸与工业用的铅蓄电池中使用的栅格板的尺寸为相同程度，因此，能够不改变现有的工业用的铅蓄电池的电解槽和盖等而保持原样地使用，得到放电容量大、寿命长的铅蓄电池。(粗横骨和粗纵骨的尺寸)在本发明中，使粗横骨23b和粗纵骨24b的部分具有在电池的寿命期间中将栅格的形状维持为规定的形状的功能。由此，在制作本发明的栅格板时，粗横骨23b和粗纵骨24b的根数设定为为了维持期望的寿命期间内的栅格的形状所必需的根数。为了不减少能够填充于栅格板20的活性物质的量，粗横骨23b和粗纵骨24b的根数设定为不过多。同样的，粗横骨23b和粗纵骨24b的截面积设定为，不减少能够填充于栅格板的活性物质的量，并且是为了在期望的寿命期间保持栅格体的形状所必需的最小限度的粗度(不过粗)。粗横骨和粗纵骨的根数和截面积通过实验决定。(细横骨和细纵骨的尺寸)另一方面，细横骨23a和细纵骨24a以借助粗横骨23b和粗纵骨24b的力量维持自身的形状为前提，以具有大小适于保持期望的寿命期间内的规定的形状、且维持保持活性物质的功能的截面积(比粗横骨和粗纵骨的截面积小的截面积)的方式形成。此外，细横骨23a和细纵骨24a的宽度设定为，能够确保用于使膏状活性物质在粗横骨23b与细横骨23a之间和粗纵骨24b与细纵骨24a之间容易地流动的空间的大小。如果细横骨23a和细纵骨24a的宽度过宽，则栅格的孔变窄，因此，不仅不能够得到在填充活性物质时使其流动容易从而使活性物质的填充容易，防止产生不能够以活性物质覆盖栅格体的一部分的状态这样的本发明的效果，而且能够填充于栅格板的活性物质的量减少。此外，如果细横骨和细纵骨的截面积过小，则细横骨和细纵骨的腐蚀在早期就到达深部，其机械强度下降，因此即使借助于粗横骨和粗纵骨也不能够维持细横骨和细纵骨的形状，活性物质保持功能下降。细横骨23a和细纵骨24a的截面积也通过实验决定。(栅格板的铸造)作为栅格板的制造方法，有重力铸造方式(⑶C =Gravity Die Casting)、连续铸造方式、膨胀方式、冲击方式等，但本发明的栅格板的制造优选使用重力铸造方式。重力铸造方式是使栅格板的原材料金属(合金)熔融，利用重力使该熔融金属(合金)流入由能够耐受该熔融金属的温度的材料形成的模具内并进行铸造的方法。在重力铸造方式中，能够、铸造的栅格的大小在理论上没有极限。此外，根据重力铸造方式，同时具有粗栅格骨和细栅格骨的栅格的制造容易，得到的栅格板的集电特性和耐腐蚀性优异。如图5所示，在利用重力铸造方式铸造栅格板时使用模具33，该模具33包括具有用于成形栅格体的厚度方向的一方的半部的空腔31a的第一模具31，和具有用于成形栅格体的厚度方向的另一方的半部的空腔32a的第二模具32。在第二模具32设置有用于使铸造完的栅格体脱模的推压销34。在使第一模具和第二模具对合的状态下，在模具的内部构成用于成形栅格板的各部分的空腔。在图5中，23b’是用于铸造粗横骨23b的空腔，24a’和24b’分别是用铸造细纵骨24a和粗纵骨24b的空腔，21b’是用于铸造纵框骨21b的空腔。在使用该模具成形栅格板时，使第一模具31和第二模具32对合，如图5所示，以在模具内形成的粗横骨成形用的空腔23b ’的长度方向朝向铅直方向的状态，使熔融的铅合金(熔融金属)通过沿着两模具的对合面形成的浇口 35注入模具内，利用重力使熔融金属流入模具内的各部。在使注入模具内的铅合金冷却并固化之后，使第一模具31从第二模具32离开，利用推压销34推压残留于第二模具32侧的栅格板，使其从第二模具32脱模。在图5中，表示于最上部的推压34用于将在模具的浇口 35内固化的铅合金推出。在本实施方式中，在栅格板20设置有在从模具推出铸造完的栅格板时与推压销4抵接的推压销抵接用座部28。为了在利用推压销推出铸造完的栅格板时，使从推压销施加的力集中于一点以防止栅格板发生变形，推压销抵接用座部28优选在框骨与横栅格骨或纵栅格骨的交叉部以及横栅格骨与纵栅格骨的交叉部，以具有比各个交叉部的截面积大的截面积的方式设置。在图I所示的例子中，在下述位置分别形成有推压销抵接用座部28 :—方的纵框骨21b与5根粗横骨23b的交叉部；一方的纵框骨21b与在纵方向的偏向一端和偏向另一端的位置分别设置的细横骨23a、23a的交叉部；配置在栅格板的横方向的中央的一个细纵骨24a与5根粗横骨23b的交叉部；和配置在栅格板的横方向的中央的一个细纵骨24a与两个横框骨21a、21a的交叉部。各推压销抵接用座部28以具有比纵框骨21b与粗横骨23b或细横骨23a的交叉部、横框骨21a与细纵骨24a的交叉部和粗横骨23b与细纵骨24a的交叉部的各自的截面积大的截面积的方式形成。推压销抵接用座部28的排列并不限定于图I所示的例子。例如，也可以像图6或图7所示那样排列推压销抵接用座部28。(极板的制造)在使用栅格板20制造铅蓄电池用极板时，进行活性物质填充工序和活性物质压缩工序。参照图8，表示了进行活性物质填充工序的膏填充机41的一个例子，和进行活性物质压缩工序的压缩机42的一个例子。图示的膏填充机41包括由辊41a引导而向一个方向输送的输送带41b ;从上方与供给到输送带41b上的栅格板20接触，并一边将栅格板20向输送带41b侧按压一边旋转的输送辊41c ;和将膏状的活性物质一边加压一边向输送带41b上的栅格板20供给的膏供给装置41d。输送带41b和输送辊41c由未图示的电动机驱动。 压缩机42包括使轴线朝向与输送方向成直角的方向而排列配置的多个输送辊42a ;和利用气缸或弹簧等向输送辊42a侧施力的加压辊42b，将从膏填充机41侧供给来的极板以夹在输送棍42a与加压棍42b之间的状态向一个方向输送，同时沿栅格板的厚度方向压缩填充于栅格板的活性物质以压紧。利用铸造工序铸造出的栅格板20， 被未图示的输送装置输送，供给至输送带41b的端部。栅格板20以其横方向朝向输送方向、纵方向朝向与输送方向成直角的方向、并且其厚度方向的一方的主面(正面)朝向上方的状态，被供给到输送带41b上。供给到输送带41b上的栅格板20以夹在输送辊41c与输送带41b之间的状态送入膏供给装置41d内。膏供给装置41d以规定的压力向栅格板20的正面供给膏状的活性物质。供给至栅格板20的正面的活性物质覆盖栅格板20的正面，并且通过栅格22的孔向栅格板的背面侧流动，填充至栅格22的孔的内部和栅格板的背面侧。填充于栅格板的活性物质并没有特别限定，但优选是将包含一氧化铅的铅粉、水、硫酸等混炼而进行制作。也有配合正极和负极的特性，在活性物质中添加短切纤维、碳粉末、木质素、硫酸钡、铅丹等添加物的情况。此外，活性物质的填充量只要能够完全覆盖形成在框骨的内侧的骨架(细骨架和粗骨架)即可，但优选填充至框骨的厚度以上。填充有活性物质的栅格板(极板)被输送带41b输送，供给至压缩机42。供给至压缩机42的极板被夹在输送棍42a与加压棍42b之间，一边被加压一边被输送。在该过程中，活性物质沿栅格板的厚度方向被压缩而压紧。本发明的极板通过将上述膏状活性物质利用膏填充机填充于栅格板，并进行成熟、干燥而制作得到。成熟、干燥的时间和温度没有特别限定，但优选根据栅格板的厚度和活性物质的特性调整为适宜的值。(铅蓄电池的结构)本发明的铅蓄电池的结构，除了至少对于正极板使用本发明的栅格板这一点之夕卜，并没有特别限定。如前所述，铅蓄电池由正极板、负极板、作为电解液的稀硫酸、分离器(玻璃纤维制造的保持器(retainer))、电解槽、盖等部件制作而得。例如，如图9所示，在正极板I与负极板2之间夹着分离器，并将正极板I和负极板2 —块一块地交替叠层，由搭接片5和6使同极板的耳部彼此连结，以构成极板组4。将该极板组4放入电解槽7中并盖上盖，向电解槽内注入稀硫酸，之后进行化学合成，以完成铅蓄电池。如果按照本实施方式构成栅格板20，则能够使粗横骨23b的厚度方向的一端侧的端面和粗纵骨24b的厚度方向的一端侧的端面与框部21的厚度方向的一端侧的端面位于同一平面上，因此在利用输送辊41c将栅格板20送入膏填充机内时，能够充分确保输送辊41c与栅格板20的接触面积，使得输送辊41c与栅格板20之间的摩擦阻力变大。此外，在本实施方式的栅格板中，粗横骨23b的厚度方向的另一端侧的端面与框部21的厚度方向的另一端侧的端面配置在同一平面上，因此能够使栅格板20与输送带的接触面积变大，使两者间的摩擦阻力变大。由此，在将栅格板夹在输送带与输送辊之间向膏填充机供给时，能够使栅格板与输送辊之间以及栅格板与输送带之间的摩擦阻力充分大，能够将栅格板以保持其横方向朝向输送方向的正规的姿势的状态可靠地送入膏填充机41内，能够平滑地进行活性物质的填充操作。在本实施方式中，在栅格板20的正面(填充活性物质时朝向上方的面)侧，将粗横骨23b和粗纵骨24b两者的厚度方向的端面与框部21的厚度方向的一端侧的端面配置在同一平面上，因此，通过框骨21a、21b和粗横骨23b以及粗纵骨24b，在栅格板的正面开口的多个矩形的分隔框以纵横排列的状态构成，栅格板20的正面成为被这些分隔框纵横分隔的状态。如果像这样栅格板的正面被多个分隔框分隔，则施加于栅格板的正面的活性物质的填充压力不会分散，能够通过各分隔框内的被限制区域向栅格板的背面侧均匀且可靠地传递，因此能够均匀且平滑地进行从栅格板的正面侧向背面侧的活性物质的流动。此夕卜，在栅格板的背面侧，粗纵骨24b的厚度方向的端面24b2和细纵骨24a的端面24a2配置在比框部的端面21a2、21b2更靠框部的厚度方向的内侧，在填充活性物质时在粗纵骨24b的厚度方向的端面24b2以及细纵骨24a的厚度方向的端面24a2与输送带41b之间形成间隙，因此能够使栅格板20的背面侧的活性物质的流动容易，能够良好地进行活性物质的填充。
在本发明的铅蓄电池中使用的栅格板20中，在其正面侧，粗横骨23b和粗纵骨24b两者的厚度方向的端面与框部21的厚度方向的端面配置在同一平面上，在栅格板的正面侦牝易于在填充活性物质时以覆盖粗横骨和粗纵骨的方式涂敷活性物质。因此，即使在栅格板的正面侧将粗横骨和粗纵骨的厚度方向的端面与框部的厚度方向的端面配置在同一平面上，也能够容易地以不露出粗横骨和粗纵骨的方式填充活性物质。在栅格板20的背面侧，粗横骨23b的厚度方向的另一端侧的端面23b2配置在与框部21的厚度方向的另一端侧的端面所配置的平面相同的平面上，因此，粗横骨23b的厚度方向的端面23b2可能不被活性物质覆盖而露出。仅利用从栅格板的正面侧向背面侧的活性物质的流动完全覆盖在栅格板的背面侧露出的粗横骨的端面是困难的。在本实施方式中，栅格板的背面侧的各粗横骨23b的厚度方向的端面的宽度尺寸G设定得小于栅格板的正面侧的各粗横骨的厚度方向的端面的宽度尺寸F，因此，即使在活性物质填充工序结束时在极板的背面侧粗横骨23b的厚度方向的端面23b2露出，该露出部分的面积也能够充分窄。因此，即使在活性物质填充工序结束时，在极板的背面侧粗横骨的端部露出，也能够利用之后进行的活性物质压缩工序中产生的活性物质的流动，由活性物质可靠地覆盖粗横骨的厚度方向的另一端侧的端面23b2的露出部分，能够容易地得到在栅格板的正面和背面这两面上不具有栅格骨的露出部分的极板。(变形例)在图I所示的例子中，以粗纵骨和细纵骨沿横框骨21a、21b的长度方向交替排列的方式设置纵栅格骨，但本发明并不限定于如图I所示那样构成纵栅格骨的情况。例如，也可以以在粗纵骨24b的旁边排列2根细纵骨24a的方式构成纵栅格骨。在上述实施方式中，在栅格板的主面设置有位于设置有耳部的一方的横框骨侧的第一区域Al，和位于远离耳部的另一方的横框骨侧的第二区域A2，将栅格板的主面在纵方向(上下)上分为两部分，在第一区域中在各粗横骨的侧方排列有4根细横骨，在第二区域中在各粗横骨的侧方排列有3根细横骨,但本发明并不限定于上述实施方式。为了防止在远离集电用耳部25的区域集电电阻变大，相比于在与设置有耳部的一方的横框骨邻接的区域中在每一定的面积中设置的细横骨的数量相对粗横骨的数量的比例，使靠在位于远离耳部的位置的另一方的横框骨的区域中在每一定的面积中设置的细横骨的数量相对粗横骨的数量的比例更小即可。栅格板的主面的各区域中的细横骨的根数相对于粗横骨的根数的比例并不限定于上述例子。例如可以是，在第一区域Al与第二区域A2之间进一步设置一个以上的区域，将栅格板的主面在纵方向上分为三个以上的区域，以随着从设置有耳部的一方的横框骨侧的区域向设置于另一方的横框骨侧的区域，在每一定的面积中设置的细横骨的数量相对粗横骨的数量的比例阶段性变少的方式(粗横栅格相互间的间隔阶段性变窄的方式)，设定各区域中的细横骨的数量和粗横骨的数量。(实施例)(栅格板的制作)使在铅中添加锡1. 0 I. 8质量％、钙0. 05 0. I质量％而制作出的铅合金熔融，使用不同的两种模具，利用重力铸造方式制作正极用的栅格板A和栅格板B。这些栅格板中栅格板A为比较例，栅格板B为本发明的实施例。(栅格板A:比较例)
栅格板A具有本发明者先前提出的构造(专利文献3所示的结构)。在栅格板A中，框部21的内侧的横栅格骨23和纵栅格骨24的排列图案与图I所示的例子相同，但在栅格板A中粗横骨23b和粗纵骨24b的厚度设定得小于框部21的厚度，粗横骨23b的厚度方向的一端侧的端面23bl和另一端侧的端面23b2配置在比框部21的厚度方向的一端侧的端面21al、21bl和另一端侧的端面21a2、21b2更靠厚度方向的内侧。此外，粗纵骨24b的厚度方向的一端侧的端面24bl和另一端侧的端面24b2配置在比框部21的厚度方向的一端侧的端面21al、21bl和另一端侧的端面21a2、21b2更靠厚度方向的内侧。细横骨23a的宽度和厚度分别设定得小于粗横骨23b的宽度和厚度，细纵骨24a的宽度和厚度分别设定得小于粗纵骨24b的宽度和厚度。各细横骨23a和细纵骨24a以使各自的厚度方向的一端侧的端面位于偏向粗横骨23b和粗纵骨24b的厚度方向的一端侧的端面所配置的平面的位置的状态设置。在栅格板A中，使框部21的纵尺寸为385mm、横尺寸为140mm、厚度为5. 8mm、宽度为4. 4mm，在框部21的内侧形成有具有粗横骨23b和细横骨23a的横栅格骨23以及具有粗纵骨24b和细纵骨24a的纵栅格骨24。粗横骨23b和粗纵骨24b的截面形状是厚度大于宽度的六边形，厚度为5. 4mm,宽度为4. 3mm。此外，细横骨24a和细纵骨24a的截面形状也是厚度大于宽度的六边形，各自的厚度为3. 6_，宽度为2. 8_。在栅格板A中，使以当填充活性物质时朝向上方的状态配置的细横骨23a和细纵骨24a的厚度方向的一端侧的端面23al和24al与粗横骨23b和粗纵骨24b的厚度方向的一端侧的端面23bI和24bI位于同一平面上。(栅格板B:实施例)在栅格板B中，框部21的内侧的横栅格骨23和纵栅格骨24的排列图案与图I所示的例子相同。在栅格板B中，如图2所示，粗横骨23b的厚度设定为与框部21的厚度相等，粗横骨23b的厚度方向的一端侧的端面23bl和另一端侧的端面23b2与框部21的厚度方向的一端侧的端面21al、21bl和另一端侧的端面21a2、21b2配置在同一平面上。此外，如图3所示，粗纵骨24b的厚度设定得小于框部21的厚度，其厚度方向的一端侧的端面24bl与框部21的厚度方向的一端侧的端面21al、21bl配置在同一平面上，粗纵骨24b的厚度方向的另一端侧的端面24b2配置在比框部21的厚度方向的另一端侧的端面21a2、21b2更靠框部的厚度方向的内侧。在栅格板B中，细横骨23a的宽度和厚度分别设定得小于粗横骨23b的宽度和厚度，细纵骨24a的宽度和厚度分别设定得小于粗纵骨24b的宽度和厚度。各细横骨23a和细纵骨24a以各自的厚度方向的一端侧的端面23al和24al位于比框部21的厚度方向的一端侧的端面靠框部的厚度方向的内侧，并且各自的厚度方向的另一端侧的端面23a2和24a2位于比框部21的厚度方向的另一端侧的端面靠框部的厚度方向的内侧的状态设置。在栅格板B中，使框部21的纵尺寸为385臟、横尺寸为140mm、厚度B为5. 8mm、宽度A为4. 4mm,在框部的内侧形成有具有粗横骨23b和细横骨23a的横栅格骨以及具有粗纵骨24b和细纵骨24a的纵栅格骨。粗横骨23b的截面形状为厚度D大于宽度E的六边形，厚度D为5. 8mm,宽度E为4. 3mm。此外，粗横骨23b的厚度方向的一端侧的端面23bI的宽度F和另一端侧的端面23b2的宽度G分别为I. 7mm和I. 0mm。粗纵骨24b的截面形状也是厚度K大于宽度L的六边形，厚度K为5. 6mm,宽度L为4. 3_。此外，细横骨24a和细纵骨24a的截面形状也是厚度H和N大于宽度I和P的六边形，各自的厚度H和N为3. 6mm,宽度I和P为2. 8mm。在栅格板B中，使细横骨23a和细纵骨24a的厚度方向的一端侧的端面23al和24al在比框部21的厚度方向的一端侧的端面更偏向框部的厚度方向的内侧的位置位于同一平面上，使细横骨23a和细纵骨24a的厚度方向的另一端侧的端面23a2和24a2在比框部21的厚度方向的另一端侧的端面更偏向框部的厚度方向的内侧的位置位于同一平面上。(活性物质的填充状态的确认)对栅格板A和B，利用膏填充机实施填充膏状的活性物质的活性物质填充实验，之后进行成熟、干燥，制作未化学合成的正极板。在活性物质填充实验中使用的膏状的正极用活性物质，通过相对于以一氧化铅为主要成分的铅粉的质量添加0. I质量％聚酯纤维并混合后，添加12质量％水、16质量％稀硫酸再次混炼而制作得到。该正极用活性物质的制作方法与一直以来进行的方法相同。(填充结果)在向栅格板A和B填充膏状活性物质并压缩之后，视觉确认活性物质向在填充活性物质时朝向下方的栅格板的背侧的填充状态，结果发现，栅格板A和B两者的全部的栅格骨均完全地埋没在活性物质中，活性物质向栅格板的背侧的填充状态良好。在本发明中，虽然使粗横骨23b的厚度D与框部21的厚度B相等，但在栅格板的背面侧粗横骨的端面23b2也不会露出的理由是，通过在栅格板的正面侧利用粗横骨和粗纵骨形成分隔框，使从栅格板的正面侧向背面侧的活性物质的流动平滑进行，以及使粗横骨的厚度方向的另一端侧的端面23b2的宽度G与粗横骨的厚度方向的一端侧的端面23bI相比较小。(填充活性物质时的问题)在栅格板A中，在将栅格板以其横方向朝向输送方向的状态载置在输送带上,并使输送棍与输送带上的栅格板20接触从而送入骨填充机时,栅格板的姿势从正规的姿势偏离而生产线停止的故障以全部数量的I. 2%的比例产生。这意味着在每100个正极板中产生I. 2个不良品，是从提高生产率的方面考虑不能够忽略的值。与此相对，在作为本发明的实施例的栅格板B中，产生同样的故障的比例减少至0.7%，得到了与使用已提出的栅格板的情况相比由向膏填充机送入栅格板的问题导致的故障减少48%的好结果。根据上述结果能够明确，根据本发明，不仅能够与使用先前提出的栅格板时同样地良好地进行活性物质向栅格板的填充，而且能够使将栅格板向膏填充机供给时产生故障、而生产线停止的次数与使用已提出的栅格板的情况相比大幅减少。在本发明中使用的栅格板能够使粗横骨的截面积比在已提出的铅蓄电池中使用的栅格板的粗横骨的截面积大，而且能够使粗纵骨的截面积和细横骨以及细纵骨的截面积分别与已提出的栅格板的粗纵骨的截面积和细横骨以及细纵骨的截面积相等，因此，能够明确，本发明的铅蓄电池具有等同于或长于已提出的铅蓄电池的寿命特性。工业上的可利用性根据本发明，能够将栅格板平滑地送入膏填充机，因此由于不能够将栅格板正确地送入膏填充机而引起的生产线停止的可能性变少,能够提高极板的生产率。此外,根据本发明，能够使栅格板具有耐受长 时间腐蚀的构造和易于填充活性物质的构造，因此能够延长极板尤其是正极板的寿命，得到长寿命的控制阀式铅蓄电池。
权利要求
1.一种铅蓄电池，其具有向正极用的栅格板填充正极活性物质而成的正极板和向负极用的栅格板填充负极活性物质而成的负极板，该铅蓄电池的特征在于 至少所述正极用的栅格板包括框部，其具有沿横方向延伸且在纵方向上相对的一对横框骨和沿纵方向延伸且在横方向上相对的一对纵框骨，在与所述横方向和纵方向这两者成直角的厚度方向上具有一定的厚度尺寸；以与所述横框骨和纵框骨分别平行延伸的方式设置的、在所述框部的内侧形成栅格的多个横栅格骨和多个纵栅格骨；和与所述框部的一方的横框骨一体形成的集电用耳部， 所述纵栅格骨和横栅格骨分别具有多个细纵骨和细横骨，和截面积大于所述细纵骨和细横骨的多个粗纵骨和粗横骨，以在各粗纵骨的侧方排列有至少一个细纵骨，在各粗横骨的侧方排列有多个细横骨的方式，排列所述粗纵骨和细纵骨与粗横骨和细横骨， 多个所述粗纵骨具有比所述框部的厚度小的厚度，以各自的厚度方向的一端侧的端面与所述框部的厚度方向的一端侧的端面位于同一平面上，并且各自的厚度方向的另一端侧的端面位于比所述框部的厚度方向的另一端侧的端面靠所述框部的厚度方向的内侧的状态配置， 多个所述细纵骨具有比所述粗纵骨的厚度小的厚度，以各自的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面分别位于比所述粗纵骨的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面靠所述框部的厚度方向的内侧的状态配置， 多个所述粗横骨具有与所述框部的厚度相等的厚度，以各自的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面分别与所述框部的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面位于同一平面上的状态配置，各粗横骨，在将与其厚度方向和长度方向这两者成直角的方向作为宽度方向时，其厚度方向的另一端侧的端面的宽度尺寸设定得小于其厚度方向的一端侧的端面的宽度尺寸，多个所述细横骨具有比所述粗横骨的厚度小的厚度，以各自的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面分别位于比所述粗横骨的厚度方向的一端侧的端面和另一端侧的端面靠所述框部的厚度方向的内侧的状态配置。
2.如权利要求I所述的铅蓄电池，其特征在于 多个所述细纵骨和细横骨的各个具有以能够耐受铅蓄电池的期望的寿命期间内的腐蚀的方式设定的截面积。
全文摘要
一种铅蓄电池，通过在包括具有四边形的轮廓形状的框部、和在框部的内侧形成栅格的横栅格骨与纵栅格骨的栅格板中，填充活性物质而构成极板。横栅格骨由具有与框部的厚度相等的厚度的粗横骨、和比粗横骨的宽度和厚度小的细横骨构成。纵栅格骨由具有比框部的厚度小的厚度且以厚度方向的一端与框部的厚度方向的一端位于同一平面上的方式配置的粗纵骨、和厚度与宽度比粗纵骨小的细纵骨构成。使细横骨和细纵骨的厚度方向的一端侧的端面位于比框部的厚度方向的一端侧的端面靠厚度方向的内侧，使细横骨和细纵骨的厚度方向的另一端侧的端面位于比框部的厚度方向的另一端侧的端面靠厚度方向的内侧。
文档编号H01M4/73GK102640334SQ20108000252
公开日2012年8月15日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者三谷桂, 佐野伸一, 广瀬义和, 若田部浩之 申请人:新神户电机株式会社