铅蓄电池用正极板栅以及铅蓄电池制造技术

本发明专利技术的铅蓄电池用正极板栅具备：矩形框状的框骨架，具备在横向延伸的第一横框骨架和第二横框骨架、以及在纵向延伸的第一纵框骨架和第二纵框骨架；内骨架，配置于框骨架内，具备与框骨架连接且被设为格栅状的多根横筋条和纵筋条；多个开口部，由通过框骨架及多根横筋条和纵筋条围成的区域、以及通过多根横筋条和纵筋条围成的区域规定；以及正极集电极耳，与位于第二纵框骨架侧的第一横框骨架连接。对于从第一横框骨架侧朝向第二横框骨架侧至少位于第一横框骨架侧的多根所述横筋条，在从第一纵框骨架起横筋条的横向的至少开口部一格的量以上的长度的第一区域中，从第二纵框骨架侧朝向与第一纵框骨架连接的部分截面积变大。

Positive grid and lead battery for lead battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铅蓄电池用正极板栅以及铅蓄电池
本专利技术涉及一种铅蓄电池用正极板栅以及铅蓄电池。
技术介绍
为了应对近年的环境问题的深刻化和排气限制，搭载有在停车时使发动机暂时停止的怠速停止功能的汽车(以下，记为“ISS车”。)逐渐普及。ISS车能够抑制因等待红绿灯等而停车时的怠速所导致的燃料的消耗。因此，燃料效率提高，而且也能够降低排气量。已知搭载于上述那样的ISS车的铅蓄电池容易较早地达到寿命。其理由是因为，就ISS车而言，在因等待红绿灯等而发动机停止时，向空调、灯、刮水器、汽车导航等设备供给电力。其结果是，可列举出：由于铅蓄电池被使用至较深的放电深度、重复进行用于在起步时使发动机再起动的放电和交流发电机或再生制动器所导致的充电等，对铅蓄电池施加大的负载。铅蓄电池经过如下工序来制造，即，在将层叠结构的极板组收纳于电池槽内后，向该电池槽内注入作为电解液的稀硫酸。层叠结构的极板组交替地层叠有：正极板和负极板，在主要由铅或铅合金构成的板栅填充有糊状的活性物质；以及隔板。对于该板栅而言，以往已知例如具有框骨架和被该框骨架包围的内骨架的结构的板栅。框骨架具有：第一横框骨架，配置于上侧且形成有集电极耳；第二横框骨架，配置于下侧；以及第一、第二纵框骨架，将第一、第二横框骨架的端部彼此连接。内骨架具有多根纵筋条和横筋条。板栅至少在以通过框骨架和内骨架围成的区域规定的开口部填充有活性物质。这样的铅蓄电池的寿命要素之一是与正极板栅的腐蚀和膨胀相伴的整个正极板栅的膨胀、变形。正极板栅的变形被称为增长(growth)。当产生增长时，恐怕正极板栅的一部分弯曲而折损，其折损端穿破隔板而与对置的负极板接触，或者向上侧膨胀而与负极连接片(strap)等负极的一部分接触，从而引起内部短路，铅蓄电池较早地达到寿命。另外，正极板栅的变形会导致正极活性物质的剥离或脱落，成为较早的容量降低的原因。根据上述那样的事实，在设计铅蓄电池时，需要采取针对正极板栅的增长的对策。产生增长的机理被认为如下。铅蓄电池中的腐蚀由如下氧化反应引起，即，形成正极板栅的铅或铅合金因充放电而主要与电解液、活性物质中所含的硫酸根离子反应，从而转化为由PbOx(x：1～2)或PbSO4等构成的多层结构的腐蚀反应产物。该腐蚀伴随着充放电的重复进行而加剧。此时，在与电解液接触的正极板栅的表面附近，腐蚀反应产物的层生长。该腐蚀反应产物的生长伴有正极板栅的体积的增加，因此，当腐蚀加剧时，因正极板栅的表面附近的腐蚀反应产物与内部的正极板栅自身的膨胀程度的差异而产生大的应力。其结果是，该应力成为使正极板栅延伸的拉伸应力，产生与整个正极板栅的膨胀相伴的增长。铅蓄电池的极板组通过以从连接片向上侧延伸出的方式设置的极柱或单体蓄电池(cell)之间的连接构件固定于盖或电池槽的上部。因此，当产生增长时，正极板首先朝向未被固定的左右侧和下侧伸长。在初期的增长中，多数情况下，正极板的向下侧的伸长量小于向左右侧的伸长量。这是由于，为了支承该极板组，该极板组的下端与电池槽底面或设于该底面的鞍部抵接。因此，当产生增长时，正极板的向下侧的伸长转变为向上侧的伸长，因此恐怕正极板的上端与负极连接片等负极的一部分接触而产生内部短路。作为防止正极板栅的向上侧的增长所导致的内部短路的手段，申请人在日本特开2001－351671号公报和日本实开平5－45901号公报中提出了一种铅蓄电池，其由海绵或发泡性树脂形成保持极板组的电池槽的鞍部。通过由海绵或发泡性树脂形成电池槽的鞍部，在正极板栅产生了增长时，鞍部被压扁而吸收向下侧的伸长。因此，能够抑制正极板栅的向上侧的伸长而防止与负极连接片等的接触、内部短路。相对于此，提出了以与上述两个公报的构成不同的形态来抑制正极板栅与负极板栅的内部短路的各种专利技术。在日本特开2012－079609号公报中公开了一种铅蓄电池，其具有将正极板设为悬空状态、正极板的下侧不与电池槽底部接触的结构。在该铅蓄电池中，在产生了增长时，正极板优先向下侧伸长，因此向上侧的伸长和与之相伴的正极板与负极板的接触所导致的内部短路被抑制。在日本专利第5103385号公报和日本特开2013－16499号公报中公开了一种铅蓄电池，其中，作为抑制增长所导致的正极板与负极板的接触的方法，在正极板栅的规定的部分设有切口或缩颈部分等机械强度低的部位。通过在正极板栅的一部分形成机械强度低的部位，在产生了增长时，机械强度低的部位优先折损或变形，整个正极板栅的膨胀被抑制。另外，除了抑制腐蚀所导致的正极板栅的增长的技术之外，也对防止充放电循环中的活性物质的膨胀、收缩所导致的变形来延长铅蓄电池的寿命进行了研究。在日本特开平2－281563号公报中公开了一种铅蓄电池，其在正极板栅中使构成内骨架的纵筋条和横筋条的排列间隔从中心部朝向周边部变小。通过这样使纵筋条和横筋条的排列间隔从中心部朝向周边部变小，越是正极板栅的周边部，纵筋条和横筋条被配置得越密。因此，正极板栅的机械强度提高。因此，正极活性物质因充电而在面方向膨胀时的正极板栅的特别是向横向的变形被抑制，铅蓄电池的循环特性提高。
技术实现思路
然而，日本特开2001－351671号公报、日本实开平5－45901号公报以及日本特开2012－079609号公报所记载的铅蓄电池假定的是在静置的状态下使用的固定电源用的铅蓄电池。因此，作为假定有剧烈的振动的用途，例如车载用的起动用电源而言，在耐久性方面存在应该改良之处。在上述三个公报所记载的铅蓄电池中，重量大的极板组几乎为仅由与上侧的连接片连接的集电极耳支承/保持的状态。因此，当施加剧烈的振动时，恐怕极板组在集电极耳的部分断裂。另一方面，日本专利第5103385号公报和日本特开2013－16499号公报所记载的铅蓄电池在正极板栅的一部分设置切口或缩颈，因此，恐怕在该部分中电阻局部地变大，充放电时的电位分布不均化而集电效率降低，导致输出特性等的降低。另外，当设置切口或缩颈部分时，恐怕正极板栅的制造所使用的模具的形状复杂化，导致制造成本的增加或成品率的降低等。特别是，在通过铸造实现的正极板栅的制造中，在模具内熔融的铅或铅合金会产生充型性不良，从而也担心穿孔等铸造缺陷。如日本特开平2－281563号公报所记载的正极板栅那样，当使构成内骨架的纵筋条和横筋条的排列间隔从中心部朝向周边部变小时，位于正极板栅的周边部的开口部与位于正极板栅的中心部的开口部相比面积变小。因此，位于正极板栅的中心部的开口部的面积变大。一般而言，越位于上侧的正极集电极耳附近，正极板栅的充放电时的电流密度越大，越位于下侧，正极板栅的充放电时的电流密度越小。另外，正极活性物质的膨胀、收缩伴随着充放电反应而产生，该充放电反应与电流密度成比例。因此，正极活性物质的膨胀、收缩在正极板栅的上侧变大，在下侧变小。其结果是，如日本特开平2－281563号公报那样，当将开口部的面积的分布以正极板栅的中心部为基点设为点对称时，在考虑到电流密度的分布的情况下，未必可以称为最高效地防止正极活性物质的膨胀、收缩的方法，存在改良的余地。另外，如日本特开平2－2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅蓄电池用正极板栅，具备：/n矩形框状的框骨架，具备在横向延伸的第一横框骨架和第二横框骨架、以及在纵向延伸的第一纵框骨架和第二纵框骨架；/n内骨架，配置于所述框骨架内，具备与所述框骨架连接且被设为格栅状的多根横筋条和纵筋条；/n多个开口部，由通过所述框骨架及多根所述横筋条和所述纵筋条围成的区域、以及通过多根所述横筋条和所述纵筋条围成的区域规定；以及/n正极集电极耳，与位于所述第二纵框骨架侧的所述第一横框骨架连接，/n对于至少位于所述第一横框骨架侧的多根所述横筋条，在从所述第一纵框骨架起该横筋条的横向的至少开口部一格的量以上的长度的区域中，从所述第二纵框骨架侧朝向与所述第一纵框骨架连接的部分截面积变大。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180228 JP 2018-0356071.一种铅蓄电池用正极板栅，具备：
矩形框状的框骨架，具备在横向延伸的第一横框骨架和第二横框骨架、以及在纵向延伸的第一纵框骨架和第二纵框骨架；
内骨架，配置于所述框骨架内，具备与所述框骨架连接且被设为格栅状的多根横筋条和纵筋条；
多个开口部，由通过所述框骨架及多根所述横筋条和所述纵筋条围成的区域、以及通过多根所述横筋条和所述纵筋条围成的区域规定；以及
正极集电极耳，与位于所述第二纵框骨架侧的所述第一横框骨架连接，
对于至少位于所述第一横框骨架侧的多根所述横筋条，在从所述第一纵框骨架起该横筋条的横向的至少开口部一格的量以上的长度的区域中，从所述第二纵框骨架侧朝向与所述第一纵框骨架连接的部分截面积变大。


2.根据权利要求1所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
在由沿着所述第一纵框骨架的所述内骨架的长度的区间、以及从所述第一纵框骨架起所述横筋条的长度的20％～45％的区间规定的区域中，多根所述横筋条从所述第二纵框骨架侧朝向与所述第一纵框骨架连接的部分截面积变大。


3.根据权利要求1或2所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
在由从所述第一横框骨架起朝向所述第二横框骨架侧的所述第一纵框骨架的纵向的长度的17％～25％的区间、以及从所述第一纵框骨架起所述横筋条的横向的长度的20％～45％的区间规定的第一区域中，多根所述横筋条从所述第二纵框骨架侧朝向与所述第一纵框骨架连接的部分截面积变大。


4.根据权利要求3所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
在位于所述第一区域的多根所述横筋条中，越是靠近所述第一横框骨架的横筋条，与所述第一纵框骨架连接的部分的截面积越大，并且越是靠近所述第一横框骨架的横筋条，截面积的变化区间越长，从所述第一横框骨架朝向所述第二横框骨架侧该变化区间阶段性地变短。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
在由沿着所述第二纵框骨架的所述内骨架的长度的区间、以及从所述第二纵框骨架起所述横筋条的横向的长度的10％～30％的区间规定的区域中，多根所述横筋条从所述第一纵框骨架侧朝向与所述第二纵框骨架连接的部分截面积变大。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
在由从所述第一横框骨架起朝向所述第二横框骨架侧的所述第二纵框骨架的纵向的长度的17％～25％的区间、以及从所述第二纵框骨架起所述横筋条的横向的长度的10％～30％的区间规定的第二区域中，多根所述横筋条从所述第一纵框骨架侧朝向与所述第二纵框骨架连接的部分截面积变大。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
俯视观察多个所述开口部时的面积在将所述第一横框骨架和所述第二横框骨架纵剖的同一垂线上进行比较的情况下，从所述第二横框骨架侧朝向所述第一横框骨架侧阶段性地变小，
并且，俯视观察与所述第一纵框骨架和所述第二纵框骨架邻接的多个所述开口部时的平均面积比除了多个该开口部之外的剩下的多个所述开口部的平均面积小。


8.根据权利要求7所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
俯视观察多个所述开口部时的面积从所述内骨架的中央侧朝向所述第一纵框骨架侧阶段性地变小，并且从所述内骨架的中央侧朝向所述第二纵框骨架侧阶段性地变小。


9.根据权利要求7或8所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
在从所述第二横框骨架侧朝向所述第一横框骨架侧上下连续的多个开口部中，俯视观察上侧的所述开口部时的面积与俯视观察下侧的所述开口部时的面积之比为0.85倍以上且不超过0.99倍的范围。


10.根据权利要求1～9中任一项所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
将多个所述开口部中的、与所述第二横框骨架邻接的多个所述开口部设为第一开口部组，
规定所述第一开口部组的多个所述纵筋条的至少一部分相对于规定与所述第一开口部组在纵向邻接的多个所述开口部的纵筋条在横向错开地配置。


11.根据权利要求1～10中任一项所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
配置于所述正极集电极耳的正下方的多根所述纵筋条从所述第二横框骨架侧朝向所述第一横框骨架截面积变大，在与所述第一横框骨架连接的部分截面积最大。


12.根据权利要求1～11中任一项所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
俯视观察多个所述开口部时的四个角落具有圆角R。


13.根据权利要求12所述的铅蓄电池用正极板栅，其中，
在俯视观察与所述框骨架邻接的多个所述开口部中的、至少位于该框骨架的四个角落的所述开...

【专利技术属性】
技术研发人员：川口祐太朗，荻野由涼，佐藤笃志，菅真也，温井克弥，西村章宏，竹本嵩清，田井中亮，松下雅，萩原英贵，下津谷将树，古川淳，
申请(专利权)人：古河电池株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP