JPH11111329A - Lead-acid battery and manufacture thereof - Google Patents
Lead-acid battery and manufacture thereofInfo
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- JPH11111329A JPH11111329A JP9269446A JP26944697A JPH11111329A JP H11111329 A JPH11111329 A JP H11111329A JP 9269446 A JP9269446 A JP 9269446A JP 26944697 A JP26944697 A JP 26944697A JP H11111329 A JPH11111329 A JP H11111329A
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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池とその製
造法に関し、特に極板群のストラップ溶接に関するもの
である。この鉛蓄電池とその製造法は、陽極板の集電体
にPb−Sb系合金格子体を使用し、陰極板の集電体に
Pb−Ca系合金格子体を使用した自動車用のハイブリ
ッド形電池(以下「HB電池」と略記する)に適したも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lead-acid battery and a method of manufacturing the same, and more particularly to strap welding of an electrode group. This lead-acid battery and a method of manufacturing the same are based on a hybrid battery for automobiles using a Pb-Sb-based alloy grid as a current collector for an anode plate and a Pb-Ca-based alloy grid as a current collector for a cathode plate. (Hereinafter abbreviated as “HB battery”).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、自動車用鉛蓄電池として、陽、陰
両極板ともPb−Sb系合金格子体(具体的にはPb−
Sb−As合金あるいはPb−Sb合金等の格子体)を
使用したコンベンショナルタイプの電池(以下「CV電
池」と略記する)が一般的であった。20年程前から、
陽、陰極板ともPb−Ca系合金格子体(具体的にはP
b−Ca合金あるいはPb−Ca−Sn合金等の格子
体)を使用した、いわゆるカルシウム電池(以下「Ca
電池」と略記する)が実用に供されるようになった。C
a電池は、Pb−Sb系合金に比べて水素過電圧が高い
Pb−Ca系合金を格子体に使用するため、陰極での水
素ガスの発生が少なく電解液の減少がわずかで、いわゆ
るメンテナンスフリー(以下「MF」と略記する)電池
と称されるものである。しかし、Ca電池にも欠点があ
った。それは、陽極板格子体の変形(「伸び」と称され
る)が、活物質の脱落や短絡(ショート)を引起して電
池寿命を短くするという問題である。陽極板格子体の
「伸び」の原因は、充放電過程でPbO2とPbSO4が
交互に生成するときの応力とPb−Ca系合金の粒界腐
食(結晶粒界で優先的に生じる腐食)である。陽極板格
子体の「伸び」は高温で特に顕著になるので、自動車の
エンジンルームの温度が高くなり電池温度が90℃程度
まで達するという最近の状況は、Ca電池にとって好ま
しくない。2. Description of the Related Art Conventionally, as lead-acid batteries for automobiles, both positive and negative electrode plates are made of Pb-Sb-based alloy lattices (specifically, Pb-
Conventional type batteries (hereinafter abbreviated as “CV batteries”) using an Sb—As alloy or a lattice body such as a Pb—Sb alloy were common. Since about 20 years ago,
Both the positive and negative plates are Pb-Ca based alloy lattices (specifically, P
A so-called calcium battery using a b-Ca alloy or a lattice body such as a Pb-Ca-Sn alloy (hereinafter referred to as "Ca
(Abbreviated as "battery") has come into practical use. C
The battery a uses a Pb-Ca-based alloy having a higher hydrogen overpotential than the Pb-Sb-based alloy for the lattice, so that the generation of hydrogen gas at the cathode is small and the electrolyte is slightly reduced, so-called maintenance-free ( (Hereinafter abbreviated as “MF”). However, Ca batteries also had disadvantages. The problem is that the deformation (referred to as “elongation”) of the grid of the anode plate causes the active material to fall off or a short circuit (short circuit), thereby shortening the battery life. Cause "growth" of the anode plate grid is intergranular corrosion stress and Pb-Ca system alloy when PbO 2 and PbSO 4 is alternately generated in the charge-discharge process (preferentially occurring corrosion at grain boundaries) It is. Since the “elongation” of the grid of the anode plate becomes particularly remarkable at high temperatures, the recent situation in which the temperature of the engine room of an automobile increases and the battery temperature reaches about 90 ° C. is not preferable for the Ca battery.
【0003】このような状況下で実用化が進展した鉛蓄
電池が、陽極板にPb−Sb系合金格子体を使用し、陰
極板にPb−Ca系合金格子体を使用した、いわゆるハ
イブリッド電池(以下「HB電池」と略記する)であ
る。HB電池は、Ca電池の陽極板格子体合金をPb−
Ca系合金からPb−Sb系合金に変更することによ
り、Ca電池で顕著であった陽極板格子体の「伸び」の
問題を解決している。Pb−Sb系合金格子体は、Pb
−Ca系合金格子体に比べて高温でのクリープ強度が大
きく上述した応力下でも変形しにくいこと、ならびに、
Pb−Sb系合金の腐食は粒界腐食ではなく全面腐食
(結晶粒そのものが均一に腐食する)であることが、上
記Ca電池が有する問題を解決することに寄与してい
る。ところが、陽極板格子体合金をPb−Ca系合金か
らPb−Sb系合金に変更したことにより、HB電池
は、MF性がCa電池より劣ることになる。Pb−Sb
系合金の陽極板格子体から電解液中に溶出したSbが、
陰極板表面に析出して水素過電圧を低下させ、その結
果、電解液の減少がCa電池より多くなるからである。
しかし、HB電池は、陰極板格子体に水素過電圧の高い
Pb−Ca系合金を使用しているので、陽、陰極板とも
格子体にPb−Sb系合金を使用したCV電池よりは電
解液の減少が十分に少ない。Under such circumstances, a lead-acid battery that has been put into practical use has been developed as a so-called hybrid battery using a Pb-Sb-based alloy lattice for an anode plate and a Pb-Ca-based alloy lattice for a cathode plate ( Hereinafter, abbreviated as “HB battery”). The HB battery uses a Pb-
By changing from a Ca-based alloy to a Pb-Sb-based alloy, the problem of "elongation" of the anode plate lattice, which was remarkable in Ca batteries, has been solved. The Pb-Sb based alloy lattice is made of Pb
-The creep strength at high temperatures is larger than that of the Ca-based alloy lattice, and it is difficult to deform even under the above-mentioned stress, and
The fact that the corrosion of the Pb-Sb-based alloy is not intergranular corrosion but overall corrosion (the crystal grains themselves are uniformly corroded) contributes to solving the problem of the Ca battery. However, by changing the anode plate lattice alloy from a Pb-Ca-based alloy to a Pb-Sb-based alloy, the MF property of the HB battery is inferior to that of the Ca battery. Pb-Sb
Sb eluted into the electrolyte from the anode plate lattice of the base alloy
This is because they are deposited on the surface of the cathode plate to lower the hydrogen overvoltage, and as a result, the amount of the electrolyte solution decreases more than in the Ca battery.
However, since the HB battery uses a Pb-Ca-based alloy having a high hydrogen overvoltage for the cathode plate lattice, the positive and negative plates both use a more electrolytic solution than the CV battery that uses a Pb-Sb-based alloy for the lattice. The decrease is small enough.
【0004】さて、このようにHB電池は、MF性をあ
る程度犠牲にしつつも、Ca電池の弱点である高温下で
の耐久性を改善して広く実用に供されるようになった
が、新たな問題点が認識されるようになった。それは、
HB電池を90℃程度の高温下で使用すると、陰極板の
格子体耳部が、ストラップへの付け根(耳部にストラッ
プを溶接したときに形成されたフィレット近傍)で、腐
食により切損するという問題である。[0004] As described above, the HB battery has been widely used for practical purposes by improving the durability at a high temperature, which is a weak point of the Ca battery, while sacrificing the MF property to some extent. Problems have come to be recognized. that is,
When the HB battery is used at a high temperature of about 90 ° C., the grid ears of the cathode plate are cut off due to corrosion at the base of the strap (near the fillet formed when the strap is welded to the ear). It is.
【0005】自動車用鉛蓄電池においては、HB電池、
Ca電池、CV電池のいずれにおいても、ストラップに
Pb−Sb系合金(Sb含有量2〜3重量%)を使用し
ており、これまで、格子体耳部の腐食による切損は陽極
側の問題として認識されていた。陽極側では、充放電に
伴って格子体あるいはストラップのPbがPbO2ある
いはPbSO4に変化し、再びPbに戻ることがないか
らである。しかし、これとて、極板自体の寿命が先に尽
きてしまうため実質的に問題となることはなかった。一
方、陰極側では、放電時に格子体あるいはストラップに
おいて生成したPbSO4は充電時にPbに戻るため、
実質的に腐食を問題視する必要がないと考えられていた
のである。ところが、実際には、HB電池を90℃程度
の高温下で使用すると、陽極側では腐食がほとんど問題
とならないような短期間の内に、陰極側で腐食が生じ、
フィレット近傍で耳部が切損する心配があることが分か
った。[0005] Lead-acid batteries for automobiles include HB batteries,
In both the Ca battery and the CV battery, a Pb-Sb alloy (Sb content: 2 to 3% by weight) is used for the strap. Was recognized as. This is because, on the anode side, Pb of the lattice or the strap changes to PbO 2 or PbSO 4 with charging and discharging, and does not return to Pb again. However, there has been no substantial problem since the life of the electrode plate expires earlier. On the other hand, on the cathode side, PbSO 4 generated in the lattice or strap during discharging returns to Pb during charging.
It was thought that there was virtually no need to consider corrosion as a problem. However, in practice, when the HB battery is used at a high temperature of about 90 ° C., corrosion occurs on the cathode side within a short period in which corrosion on the anode side hardly causes a problem,
It was found that there was a concern that the ear would be cut near the fillet.
【0006】ここで本発明が対象としている鉛蓄電池に
ついて説明する。鉛蓄電池は、セルに納められている複
数枚の極板を、陽極板は陽極板同士、陰極板は陰極板同
士で、ひとまとめにして電気的に接続するために、極板
格子体の耳部にストラップと称するPb合金のブロック
を溶接している。図2はこの様子を示したものであり、
(a)は正面図、(b)は側面図である。格子体の耳部
1(図では5枚)にストラップ2を溶接し、このストラ
ップ2で複数枚の耳部1を電気的に接続する。ストラッ
プの溶接にはいくつかの方式がある。その中で、櫛歯と
称する冷し金兼鋳型の櫛歯部分に耳部を挟み、ガスバー
ナでPb合金の溶加棒を溶かして鋳型に注ぎ込みストラ
ップを形成するとともに耳部を溶接するバーナ方式と、
ストラップの形状をした金型にPb合金溶湯を注ぎ込
み、これに耳部を浸漬して前記合金溶湯を凝固させ溶接
をするキャストオンストラップ方式(以下「COS方
式」と略記する)が代表的な方式であり、実用化されて
いる。特に、COS方式は自動化が容易で生産性が高い
ことから、バーナ方式にとって代る形で導入が進められ
ている。Here, a lead storage battery to which the present invention is applied will be described. The lead storage battery is composed of a plurality of electrode plates contained in a cell, the anode plate is a pair of anode plates, and the cathode plate is a pair of cathode plates. Is welded with a Pb alloy block called a strap. FIG. 2 illustrates this situation.
(A) is a front view, (b) is a side view. The straps 2 are welded to the ears 1 (five in the figure) of the lattice body, and the plurality of ears 1 are electrically connected by the straps 2. There are several ways to weld the strap. Among them, a burner method in which a lug is sandwiched between comb teeth of a chiller and a mold called a comb tooth, a Pb alloy filler rod is melted with a gas burner and poured into a mold to form a strap and a lug is welded. ,
A typical method is a cast-on-strap method (hereinafter abbreviated as "COS method") in which a molten Pb alloy is poured into a mold in the form of a strap, and the ears are immersed in the molten metal to solidify the molten alloy and perform welding. And has been put to practical use. In particular, since the COS method is easy to automate and has high productivity, its introduction has been promoted in place of the burner method.
【0007】図3に、COS方式によるストラップ溶接
部断面(図2(b)のX−X断面)を示した。また、図
4には、図3に示した溶接状態に至る過程を、極板群の
中の1枚の耳部について示した。図4(a)は、金型3
(図にはその底部のみを示している)に注ぎ込んだPb
−Sb系合金の溶湯4の中に、Pb−Ca系合金の格子
体耳部1を浸漬した直後の状態を示している。この段階
では、耳部1は、自身の温度が低いために、溶湯4にほ
とんどぬれていない状態にあり、溶湯の耳部に対する接
触角θは十分大きい。図4(b)は、同図(a)より多
少時間が経過した段階であり、同図(c)は(b)より
さらに時間が経過した段階を示している。耳部1は、時
間の経過と共に溶湯4から熱を吸収して自身の温度が上
昇するため、その先端は溶融する。また、耳部に対する
溶湯のぬれが進行し、(c)では接触角θが90度以下
となって「ぬれた状態」に至り、その証拠であるフィレ
ット(メニスカス)5が形成され始めている。同図
(d)は、溶接が完了する直前を示している。耳部に対
する溶湯のぬれが十分に進行し、フィレット5は大きく
成長し、接触角θは十分小さなものになっている。この
ような状態で溶接が完了し、耳部1のストラップへの付
け根にフィレット5が形成される。FIG. 3 shows a cross section of the strap welding portion by the COS method (a cross section taken along line XX of FIG. 2B). FIG. 4 shows the process of reaching the welding state shown in FIG. 3 for one ear in the electrode plate group. FIG. 4 (a) shows the mold 3
(Only the bottom is shown in the figure)
This shows a state immediately after the lattice member ears 1 of the Pb-Ca alloy are immersed in the molten metal 4 of the -Sb alloy. At this stage, since the ear 1 has a low temperature, the ear 1 is hardly wet by the molten metal 4 and the contact angle θ of the molten metal with respect to the ear is sufficiently large. FIG. 4B shows a stage after a certain time has passed from FIG. 4A, and FIG. 4C shows a stage after a certain time has passed from FIG. The ear 1 absorbs heat from the molten metal 4 with the elapse of time and the temperature of the ear 1 itself rises. In addition, as the molten metal wets to the ears, the contact angle θ becomes 90 degrees or less in (c), which leads to a “wet state”, and a fillet (meniscus) 5 as evidence thereof is beginning to be formed. FIG. 4D shows a state immediately before the welding is completed. The wetting of the molten metal with respect to the ears proceeds sufficiently, the fillet 5 grows large, and the contact angle θ is sufficiently small. In such a state, welding is completed, and a fillet 5 is formed at the base of the ear 1 to the strap.
【0008】図4(d)に示したフィレットの成長状態
は好ましい姿であるが、これを金属組織学的な見地から
示したのが図5である。図5(a)は、鋳造による格子
体(鋳造格子体)にストラップ2を溶接した場合を示
し、同図(b)は、エキスパンドによる格子体(Ex格
子体)にストラップ2を溶接した場合を示している。両
者とも、ストラップ下面6の耳部1の付け根にフィレッ
ト5が形成されている。フィレット5は、ストラップ2
を構成するPb−Sb系合金が最後に凝固した部分であ
り、金属組織学的には共晶7と呼ばれる組織である。共
晶7は、その全体的な組成をみれば、Pb89重量%、
Sb11重量%であるが、極めてわずかのSbを含むP
b(実質的に純Pbとみなしてよい)の結晶と、極めて
わずかのPbを含むSb(実質的に純Sbとみなしてよ
い)の結晶が同時に晶出してできた組織であり、極めて
微細なそれぞれの結晶が層状に重なった構造を呈してい
る。The growth state of the fillet shown in FIG. 4 (d) is a preferable state, and FIG. 5 shows this state from a metallographic point of view. FIG. 5 (a) shows a case where the strap 2 is welded to a cast lattice (cast lattice), and FIG. 5 (b) shows a case where the strap 2 is welded to an expanded lattice (Ex lattice). Is shown. In both cases, a fillet 5 is formed at the base of the ear 1 on the strap lower surface 6. Fillet 5 is strap 2
Is a portion of the Pb-Sb-based alloy that has finally solidified, and is a structure called eutectic 7 in terms of metallography. Eutectic 7 has a composition of 89% by weight of Pb,
Pb containing 11% by weight of Sb but containing very little Sb
b (which may be regarded as substantially pure Pb) and Sb (which may be regarded as substantially pure Sb) containing a very small amount of Pb are crystallized at the same time. Each crystal has a layered structure.
【0009】耳部の組織は、図5(a)の鋳造格子体の
場合と同図(b)のEx格子体の場合とでは異なってい
る。鋳造格子体の場合には、ストラップ内にある部分と
ストラップ外にある部分とで耳部の組織に違いはなく、
格子体が鋳造された時の結晶8、すなわち凝固組織がそ
のまま維持されている。Ex格子体の場合には、ストラ
ップ内にある部分とストラップ外にある部分とで耳部の
組織が全く異なっており、ストラップ内にある部分は粒
状結晶9、ストラップ外にある部分は細長い繊維状結晶
10となっている。Ex格子体の場合に、ストラップ内
外で耳部の組織に違いができるのは、ストラップの溶接
時に耳部が受ける熱影響に違いがあるためである。Ex
格子体は、その素材であるPb−Ca系合金シートを圧
延しエキスパンド加工した際に結晶が繊維状に伸ばされ
ており、繊維状結晶10内に「加工歪」を蓄積してい
る。この「加工歪」が駆動力となって、ストラップ内に
ある部分では、溶湯4から受けた熱で繊維状結晶10が
再結晶する。その結果生成したのが粒状結晶9である。
これに対して、ストラップ外にある部分では、ストラッ
プの溶接時に再結晶温度(再結晶のために必要な温度)
に達しなかったので、繊維状結晶10からなる組織がそ
のまま維持されているわけである。尚、鋳造格子体の場
合に、ストラップの溶接前後で耳部の組織に変化がな
い、すなわち、ストラップ溶接時にEx格子体の場合と
同じ熱影響を受けていながら再結晶を生じないのは、次
の理由による。鋳造格子体の場合には、Ex格子体の場
合にあった圧延やエキスパンド加工といった強度の加工
履歴がなく、鋳造格子体が、再結晶に必要な「加工歪」
を内部に蓄積していないからである。The structure of the ear is different between the case of the cast lattice of FIG. 5A and the case of the Ex lattice of FIG. 5B. In the case of a cast lattice, there is no difference in the structure of the ear between the part inside the strap and the part outside the strap,
The crystal 8 when the lattice body was cast, that is, the solidified structure is maintained as it is. In the case of the Ex lattice, the structure of the ear part is completely different between the part inside the strap and the part outside the strap. The part inside the strap is granular crystal 9, and the part outside the strap is elongated fibrous. Crystal 10 is formed. In the case of the Ex lattice body, the difference in the structure of the ears inside and outside the strap is caused by the difference in the thermal effect on the ears when the strap is welded. Ex
In the lattice body, when a Pb—Ca alloy sheet, which is a raw material thereof, is rolled and expanded, the crystals are elongated in a fibrous form, and “working strain” is accumulated in the fibrous crystal 10. This “working strain” becomes a driving force, and the fibrous crystal 10 is recrystallized by the heat received from the molten metal 4 in the portion inside the strap. The result is a granular crystal 9.
On the other hand, in the part outside the strap, the recrystallization temperature (the temperature required for recrystallization) when welding the strap
Therefore, the structure composed of the fibrous crystals 10 is maintained as it is. In addition, in the case of the cast lattice, the structure of the ear portion does not change before and after welding of the strap, that is, recrystallization does not occur while being affected by the same heat as in the case of the Ex lattice during welding of the strap. For reasons. In the case of the cast lattice, there is no processing history of strength such as rolling and expanding, which was the case with the Ex lattice, and the cast lattice has the "work strain" required for recrystallization.
Is not stored inside.
【0010】このような金属組織学的な特徴が、陰極側
のストラップ溶接部の腐食にどのように係わっているか
について、以下に述べる。まず、Ex格子体の耳部の結
晶に関してである。種々の検討結果から、Ex格子体の
耳部に再結晶により新たに生じた結晶粒界11は、Pb
−Ca系合金格子体の耳部切損の原因となる腐食に極め
て敏感であることが明らかになっている。Ex格子体を
使用した場合は、鋳造格子体を使用した場合より耳部切
損の心配が大きい。一方、Ex格子体の再結晶していな
い部分の耐食性を鋳造格子体と比較すると、Ex格子体
の方が優れている。Ex格子体の再結晶していない部分
の組織は、結晶粒界が圧延によって伸ばされかつ複雑に
入り組んだ状態を呈しているので、Pb−Ca系合金に
顕著な粒界腐食が進みにくくなっている。次に、フィレ
ット5に関してである。前述したように、ストラップを
構成するPb−Sb系合金は2〜3重量%のSbを含
み、この合金が凝固してできたフィレットの部分は全体
として11重量%のSbを含む共晶組織からなる。共晶
組織は、実質的にPbである微細な結晶と実質的にSb
である微細な結晶が層状に重なった構造であり、Sbは
実質的に純Sbの状態で存在しているとみなすことがで
きる。周知のとおりSbはPbより電気化学的に貴な金
属であり、前記共晶組織のフィレット部分は、これと接
するPb−Ca合金の耳部より電気化学的に貴な状態に
あると考えてよい(通常使用されるPb−Ca合金は少
量のCaとSnを含むが、その量はわずかであり電気化
学的には純Pbとして扱える)。それ故、フィレット5
とこれに隣接する耳部1との間には局部電池が形成さ
れ、これによって耳部の腐食が加速されることになる。
ストラップ溶接部、特に耳部切損の心配があるフィレッ
ト周辺の金属組織学的な特徴と腐食との関係は以上のと
おりである。The following is a description of how such metallographic features contribute to the corrosion of the strap weld on the cathode side. First, the crystal at the ear of the Ex lattice body will be described. From various examination results, the crystal grain boundary 11 newly formed by recrystallization at the edge of the Ex lattice body is Pb
-It has been found that the Ca-based alloy lattice is extremely susceptible to corrosion which causes the ear to be cut. When an Ex lattice is used, there is a greater concern about ear cuts than when a cast lattice is used. On the other hand, when the corrosion resistance of the non-recrystallized portion of the Ex lattice is compared with that of the cast lattice, the Ex lattice is superior. The structure of the non-recrystallized portion of the Ex lattice body has a state in which the crystal grain boundaries are elongated by rolling and are intricately complicated, so that remarkable intergranular corrosion hardly proceeds in the Pb-Ca alloy. I have. Next, regarding the fillet 5. As described above, the Pb-Sb-based alloy constituting the strap contains 2 to 3% by weight of Sb, and the fillet portion formed by solidifying this alloy has a eutectic structure containing 11% by weight of Sb as a whole. Become. The eutectic structure is composed of fine crystals that are substantially Pb and substantially Sb.
Is a structure in which fine crystals are layered, and it can be considered that Sb exists in a state of substantially pure Sb. As is well known, Sb is a metal that is electrochemically more noble than Pb, and the fillet portion of the eutectic structure may be considered to be more electrochemically noble than the ears of the Pb-Ca alloy in contact therewith. (A commonly used Pb-Ca alloy contains small amounts of Ca and Sn, but their amounts are small and can be electrochemically treated as pure Pb.) Therefore, fillet 5
A local cell is formed between and the ear 1 adjacent thereto, which accelerates the corrosion of the ear.
The relationship between the metallographic features around the welded portion of the strap, particularly around the fillet where there is concern about the cut of the ear, and the corrosion are as described above.
【0011】次に、ストラップ溶接部の高温下での腐食
を防止又は抑制するために提案されている手段について
述べる。第1の手段は、ストラップに使用する合金の種
類を変えることである。例えば、ストラップ2の合金を
Pb−Sb系合金からPb−Sn系合金に変更する。こ
れにより、耳部の腐食切損という問題をほぼ完全に解決
可能である。第2の手段は、ストラップ溶接部、すなわ
ち耳部のストラップ下面に位置する部分をPb−Sn系
合金で被覆することである。その具体例が、特開平8−
236101号公報に開示されている。耳部表面が高濃
度Sn含有Pb−Sn合金層で被覆されており、ストラ
ップ下面の耳部近傍には耳部表面のSn含有Pb−Sn
合金層と連なった形でPb−Sn合金層が形成された構
成である。この構成の実現は、表面をPb−50%Sn
合金で被覆した耳部にバーナ方式でストラップを溶接す
ることにより初めて可能であると、同公報には記載され
ている。Next, means which have been proposed for preventing or suppressing corrosion of the strap weld at high temperatures will be described. The first measure is to change the type of alloy used for the strap. For example, the alloy of the strap 2 is changed from a Pb-Sb-based alloy to a Pb-Sn-based alloy. This makes it possible to almost completely solve the problem of corrosion cutting of the ear. The second means is to cover the strap welding portion, that is, the portion located on the lower surface of the strap at the ear portion, with a Pb-Sn alloy. A specific example is disclosed in
No. 236101. The ear surface is covered with a high-concentration Sn-containing Pb-Sn alloy layer, and the Sn-containing Pb-Sn on the ear surface is located near the ear on the lower surface of the strap.
In this configuration, a Pb—Sn alloy layer is formed so as to be continuous with the alloy layer. To realize this configuration, the surface is made of Pb-50% Sn.
The gazette states that this is only possible by welding the straps to the ears coated with the alloy in a burner manner.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】以上、HB電池の陰極
側ストラップ溶接部の高温下での腐食の問題と腐食の防
止手段について述べたが、上記第1の手段、第2の手段
とも、未だ不十分であり必ずしも有効であるとは言えな
い。上記第1の手段では、その合金組成に起因して、ス
トラップ2およびこれにつながった極柱12の機械的強
度が低下する。車載時に電池に作用する力(加速度)を
考慮すると、強度低下は大きな問題である。強度低下を
補うためには、ストラップと極柱の肉厚や幅をPb−S
b系合金を使用する場合に比べて数10%ほど大きく設
計しなければならない。このようなことは、自動車の燃
費を向上させるために全てにおいて軽量化が求められて
いる現状に逆行する。上記第2の手段は、ストラップ溶
接をバーナ方式で行なうことにより初めて実現可能なも
のであり、ストラップの溶接方法として広く採用されて
いるCOS方式に適用できないということでは、解決手
段として未だ十分でない。さらに、上記第2の手段を検
証したところ、同公報に記載されているような「耳部表
面のSnが溶融して、隣接する耳部の間のストラップ下
面を覆う」といった構成を再現性よく認めることができ
ず、第2の手段はバーナ方式による場合にも実現性に疑
問がある。Although the problem of corrosion of the cathode-side strap weld of the HB battery at high temperatures and the means of preventing corrosion have been described above, both the first means and the second means have not been described. Insufficient and not always effective. In the first means, the mechanical strength of the strap 2 and the poles 12 connected to the strap 2 is reduced due to the alloy composition. Considering the force (acceleration) acting on the battery when mounted on a vehicle, the reduction in strength is a major problem. To compensate for the decrease in strength, the thickness and width of the strap and pole must be Pb-S
It must be designed to be several tens of percent larger than when using a b-based alloy. Such a situation goes against the current situation in which all vehicles are required to be reduced in weight in order to improve the fuel efficiency of automobiles. The above-mentioned second means can be realized only by performing strap welding by a burner method, and it cannot be applied to a COS method widely used as a method for welding a strap. Furthermore, when the above-mentioned second means was verified, it was found that the configuration described in the same publication as “Sn on the ear surface melts and covers the lower surface of the strap between adjacent ear portions” with good reproducibility. It cannot be admitted, and the feasibility is questionable even when the second means is a burner method.
【0013】本発明が解決しようとする課題は、HB電
池の陰極側ストラップ溶接部が高温下で腐食するのを防
止するために、従来の手段では不十分であった点、なら
びに従来の手段に付随して発生していた不具合点を排除
し、高温下での使用においても陰極側のストラップ溶接
部で耳部が切損することがない信頼性の高いHB電池を
得ることである。また、このようなストラップ溶接部を
COS方式で得ることである。The problem to be solved by the present invention is that the conventional means is insufficient to prevent the cathode-side strap weld of the HB battery from corroding at high temperatures. An object of the present invention is to provide a highly reliable HB battery that eliminates the accompanying problems and prevents the ear from being cut off at the cathode-side strap weld even in use at high temperatures. Another object of the present invention is to obtain such a strap welding portion by the COS method.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】HB電池において耳部の
切損を起こしやすい箇所(陰極ストラップへの付け根)
の溶接状態を種々検討した結果、フィレット近傍の金属
組織学的な構造を図1に示したようにすることにより、
耳部の切損を防止できることが判明した。すなわち、陰
極板格子体の耳部1の表面とストラップ溶接によって耳
部1のストラップ2への付け根に形成されたフィレット
5とを、第三金属13からなるものとする。そして、ス
トラップを構成するPb−Sb系合金が凝固する際に晶
出した共晶7を耳部1の付け根から隔絶するようにフィ
レット5を位置させ、フィレット5が耳部の表面の第三
金属13に連なった構成とする。ここで、第三金属と
は、陰極ストラップ2を構成するPb−Sb系合金の共
晶温度未満の凝固温度をもち且つSbを含まない金属で
ある。金属は合金であってもよい。第三金属13からな
るフィレット5は、耳部1と腐食の加速要因である共晶
7との間に位置し、共晶7中のSbが耳部付け根をアタ
ックするのを阻止する役目を果している。この解決手段
は、鋳造格子体とEx格子体のいずれにもに共通して適
用できる。Means for Solving the Problems Locations in the HB battery where ears are likely to be cut (base to the cathode strap)
As a result of various examinations of the welding condition of the metal, by forming the metallographic structure near the fillet as shown in FIG.
It has been found that cutting of the ear can be prevented. That is, the surface of the ear 1 of the cathode plate lattice and the fillet 5 formed at the base of the ear 1 to the strap 2 by strap welding are made of the third metal 13. Then, the fillet 5 is positioned so as to isolate the eutectic 7 crystallized when the Pb-Sb-based alloy constituting the strap is solidified from the base of the ear 1, and the fillet 5 is formed of the third metal on the surface of the ear. 13. Here, the third metal is a metal having a solidification temperature lower than the eutectic temperature of the Pb-Sb-based alloy constituting the cathode strap 2 and containing no Sb. The metal may be an alloy. The fillet 5 made of the third metal 13 is located between the ear 1 and the eutectic 7 which is a factor of accelerating corrosion, and serves to prevent Sb in the eutectic 7 from attacking the base of the ear. I have. This solution can be applied to both the cast lattice and the Ex lattice.
【0015】第三金属からなるフィレットを上記のよう
に配置するためには、ストラップ溶接においてフィレッ
トを形成する第三金属を適切に供給することが重要であ
る。そこで、フィレットを形成するための第三金属の供
給を、COS方式によるストラップの溶接過程で行な
う。すなわち、ストラップの溶接に先立ち、陰極板格子
体(Pb−Ca系合金からなる)の耳部に第三金属から
なる被覆層を形成しておき、この耳部に、COS方式に
よりPb−Sb系合金のストラップを溶接するのであ
る。Pb−Sb合金の共晶温度より低い凝固点を有しS
bを含まない前記第三金属は、例えば、Sn含有量20
重量%以上のSn−Pb合金や純Snである。特に、ス
トラップ合金として通常使われるPb−(2〜3)%S
b合金の融点(約250℃)より70℃ほど融点が低い
Sn−40%Pb合金は最適である。上記のような第三
金属は、ストラップを構成するPb−Sb合金より比重
が小さい。従って、COS方式によるストラップ溶接で
は、金型に注ぎ込んだPb−Sb合金溶湯に耳部を浸漬
すると、耳部表面の第三金属がPb−Sb合金溶湯の熱
で溶融しPb−Sb合金溶湯上に浮いた状態で耳部周囲
に存在し耳部をぬらすことになる。溶融した第三金属
は、Pb−Sb合金溶湯が凝固するまでその上に浮いた
状態にあり、周囲のPb−Sb合金溶湯と殆ど混じり合
うことがない。その結果、耳部付け根に形成されるフィ
レットは、ストラップがPb−Sb合金で構成されるに
も拘わらず、Sbの存在を実質的に無視できる第三金属
を主体としたものになる。また、Pb−Sb合金溶湯の
凝固に伴って生じるPbとSbの共晶は、共晶温度が約
250℃であり、第三金属の凝固温度より高い。そのた
めに、共晶が凝固し、その後に第三金属(フィレット)
が凝固する。これによって、耳部からみてフィレットの
外側にPbとSbの共晶を位置させることが可能となっ
ている。このような金属組織学的な構造の生成には、凝
固が短時間に終了することも重要であり、バーナ方式よ
りも溶接時間の短いCOS方式が適することになる。フ
ィレット近傍においては、耳部と共晶の直接的な接触を
妨げることができるので、ストラップと耳部の間に局部
電池が形成されず、耳部の腐食が加速されるのを防止で
きる。ストラップにPb−Sb系合金を使用したHB電
池の陰極側のストラップ溶接部が、高温下で電解液から
露出しても、腐食によって該群溶接部の耳部が切損し、
これが原因で電池が爆発するといった事故は完全に防止
できる。In order to arrange the fillet made of the third metal as described above, it is important to appropriately supply the third metal forming the fillet in strap welding. Therefore, the supply of the third metal for forming the fillet is performed in the process of welding the strap by the COS method. That is, prior to welding of the strap, a coating layer made of a third metal is formed on the ear of the cathode plate lattice (made of Pb-Ca alloy), and the Pb-Sb-based alloy is formed on the ear by the COS method. Weld the alloy strap. It has a freezing point lower than the eutectic temperature of the Pb-Sb alloy and
The third metal not containing b has, for example, an Sn content of 20.
It is a Sn-Pb alloy or pure Sn of not less than% by weight. In particular, Pb- (2-3)% S usually used as a strap alloy
An Sn-40% Pb alloy whose melting point is about 70 ° C. lower than the melting point of the b alloy (about 250 ° C.) is optimal. The third metal as described above has a lower specific gravity than the Pb-Sb alloy constituting the strap. Therefore, in the strap welding by the COS method, when the ears are immersed in the molten Pb-Sb alloy poured into the mold, the third metal on the surface of the ears is melted by the heat of the molten Pb-Sb alloy and melted on the molten Pb-Sb alloy. It is present around the ears while floating on the ears and wets the ears. The molten third metal floats on the Pb-Sb alloy melt until it solidifies, and hardly mixes with the surrounding Pb-Sb alloy melt. As a result, the fillet formed at the base of the ear is mainly made of the third metal that can substantially ignore the presence of Sb, despite the fact that the strap is made of a Pb-Sb alloy. In addition, the eutectic temperature of Pb and Sb generated by the solidification of the molten Pb-Sb alloy is about 250 ° C., which is higher than the solidification temperature of the third metal. Therefore, the eutectic solidifies, and then the third metal (fillet)
Solidifies. This makes it possible to locate the eutectic of Pb and Sb outside the fillet as viewed from the ears. It is also important for solidification to be completed in a short time to generate such a metallographic structure, and a COS method having a shorter welding time than the burner method is suitable. In the vicinity of the fillet, direct contact between the ear portion and the eutectic can be prevented, so that a local battery is not formed between the strap and the ear portion, which can prevent accelerated corrosion of the ear portion. Even if the strap weld on the cathode side of the HB battery using a Pb-Sb alloy for the strap is exposed from the electrolytic solution at high temperatures, the ears of the group weld are cut off due to corrosion,
Accidents such as battery explosion due to this can be completely prevented.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明においては、フィレットを
形成するための第三金属を供給する方法が重要であり、
ストラップ溶接に先立ち、耳部表面に当該第三金属の被
覆層を形成しておく。被覆層を形成する方法は、(a)
電気めっき、(b)無電解めっき、(c)溶湯への浸漬
によるめっき、(d)ペースト状金属(例えばクリーム
はんだ)の塗布・加熱、など多々ある。どの方法を選択
するかは、被覆する金属(合金)とPb−Ca系合金格
子体との接合性は勿論のこと、量産性、経済性等を考慮
せねばならない。最も好ましいと考えられる方法は
(c)である。ただし、この方法は鋳造格子体に適した
方法であり、Ex格子体には適用しにくい。何故なら
ば、Ex格子体は耳部が薄い(通常0.7〜0.8mm程
度)ために、第三金属溶湯への浸漬時に耳部が溶解する
心配があるからである。Ex格子体には上記(d)の方
法を採用するのがよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a method for supplying a third metal for forming a fillet is important.
Prior to the strap welding, a coating layer of the third metal is formed on the ear surface. The method of forming the coating layer includes the steps of (a)
There are various methods such as electroplating, (b) electroless plating, (c) plating by immersion in molten metal, and (d) application and heating of paste-like metal (for example, cream solder). Which method should be selected must consider not only the bonding property between the metal (alloy) to be coated and the Pb-Ca-based alloy lattice, but also the mass productivity, economy, and the like. The most preferred method is (c). However, this method is suitable for a cast lattice, and is not easily applied to an Ex lattice. This is because the ear portion of the Ex lattice body is thin (usually about 0.7 to 0.8 mm), so that the ear portion may be melted when immersed in the third molten metal. It is preferable to employ the above method (d) for the Ex lattice.
【0017】上記(c)の方法は、形成した被覆層をス
トラップ溶接まで適度な清浄度に保つために、ストラッ
プ溶接工程(COS方式)間近に実施することが好まし
い。実際には、極板の熟成乾燥工程が終了した段階で実
施するのが適当である。生産性を考慮すると、極板とセ
パレータのスタッキングを終了し極板群とした後で実施
することにより複数枚の耳部に一挙に被覆層を形成でき
るのでよいとの考え方もある。しかし、この段階での実
施は、耳部を溶湯から引上げる際に隣接する耳部との間
に第三金属のブリッジが形成されやすく、これがストラ
ップ溶接工程で障害となるため好ましくない。尚、良好
な被覆層を形成するためには、耳部表面を清浄にしてお
くことが好ましい。事前に耳部表面をワイヤブラシなど
で研磨しておくこと、さらに耳部表面にフラックスを塗
布して溶湯へ浸漬することが有効である。また、上記
(d)の方法は、Ex格子体に対して、図6に示したよ
うに適用する。すなわち、図6(a)に示すようにエキ
スパンド加工前のPb−Ca系合金シート14(以下、
「シート14」と記す)の耳部相当箇所に、第三金属の
粉末とフラックスなどを練り合わせて調製した第三金属
ペースト15をロールコータ16で塗布した後、同図
(b)に示すように他の部分をマスク17で覆い、ペー
スト15を塗布した部分だけにランプ18から赤外線を
照射し、第三金属を溶かして被覆層19を形成する。エ
ネルギ効率の良いこの方法によれば、シート本体を加熱
しすぎずにペースト中の第三金属を溶融させることがで
きる。The above method (c) is preferably carried out immediately before the strap welding step (COS method) in order to keep the formed coating layer at an appropriate cleanliness until the strap welding. In practice, it is appropriate to carry out the process after the aging and drying process of the electrode plate is completed. From the viewpoint of productivity, there is an idea that the coating layer may be formed on a plurality of ears at once by performing after stacking the electrode plate and the separator and forming the electrode plate group. However, the practice at this stage is not preferable because a bridge of the third metal is easily formed between the ear portion and the adjacent ear portion when the ear portion is pulled up from the molten metal, which becomes an obstacle in the strap welding process. In order to form a good covering layer, it is preferable to clean the ear surface. It is effective to polish the surface of the ear portion with a wire brush or the like in advance, and to apply a flux to the surface of the ear portion and immerse it in the molten metal. The method (d) is applied to the Ex lattice body as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6A, the Pb—Ca-based alloy sheet 14 (hereinafter, referred to as “expanded”) before the expanding process is performed.
After applying a third metal paste 15 prepared by kneading a powder of the third metal and a flux or the like with a roll coater 16 to a portion corresponding to the ear portion of the “sheet 14”), as shown in FIG. The other portion is covered with a mask 17 and only the portion where the paste 15 has been applied is irradiated with infrared light from a lamp 18 to dissolve the third metal and form a coating layer 19. According to this energy efficient method, the third metal in the paste can be melted without excessively heating the sheet body.
【0018】COS方式で耳部にストラップを溶接する
には、極板群の複数枚の耳部の先端位置が十分に揃うよ
うに配慮する。ストラップ溶接に備えて、耳部にはフラ
ックスを塗布する。陽極板格子体耳部に対してはその側
面までフラックスを塗布するようにするが、陰極板格子
体耳部に対してはフラックッス塗布を先端のみに限定す
る方が好ましい溶接状態を得やすい場合がある。例え
ば、陰極板格子体がEx格子体の場合には、耳部が薄
く、COS方式によるストラップ溶接時に必要以上に温
度が上がりやすい。このような場合には、低融点の第三
金属の被覆層はストラップ合金溶湯中に拡散してしま
い、フィレット形成に十分寄与しないおそれがある。そ
こで、フラックスの塗布を耳部先端に限定し側面にはフ
ラックスを塗布しないでおくと、ストラップ合金溶湯の
耳部に対するぬれが抑制され、被覆層を構成している第
三金属が適度に溶融して耳部表面を上方(活物質が充填
されている側)へはい上がるために第三金属による良好
なフィレットが形成される。また、フラックス塗布を耳
部先端に限定するもう一つのメリットは、ストラップ溶
接後にストラップ内部にボイドが残存しないということ
である。耳部に塗布したフラックスはストラップ溶接の
際に高温の溶湯と接触して分解・気化し、このためにボ
イド(気泡)が発生する。ボイドは溶湯より軽いために
浮上して外部に抜けようとするが、溶接方法がCOS方
式の場合には溶湯が急速に凝固するため、ストラップ内
に残存してしまうことがある。残存するボイドは塗布す
るフラックスの量が多いほど多くなるため、塗布量が少
なくて済む方法を選択することは重要なことであり、上
述の塗布を耳部先端のみに限定する方法によれば、残存
するボイドを実質的に皆無にすることができる。陰極板
格子体の耳部へのフラックス塗布を、先端のみにとどめ
るか側面にまで及ぼすかは、溶接状態(耳部の溶融量、
フィレットの形成状態、残存するボイドの数や大きさな
ど)を考慮して適宜決定する。In order to weld the strap to the ear by the COS method, care must be taken that the tip positions of the plurality of ears of the electrode plate group are sufficiently aligned. Apply flux to the ears in preparation for strap welding. Flux is applied to the side of the anode plate lattice, but it is sometimes easier to obtain a favorable welding condition by limiting the flux application to the tip only to the cathode plate lattice. is there. For example, when the cathode plate lattice is an Ex lattice, the ears are thin and the temperature is likely to rise more than necessary during strap welding by the COS method. In such a case, the coating layer of the third metal having a low melting point may diffuse into the strap alloy melt and may not sufficiently contribute to fillet formation. Therefore, if the application of the flux is limited to the tip of the ear and the flux is not applied to the side, the wetting of the molten metal of the strap alloy to the ear is suppressed, and the third metal constituting the coating layer is appropriately melted. A good fillet of the third metal is formed because the ear surface rises upward (on the side where the active material is filled). Another advantage of limiting flux application to the ear tips is that no voids remain inside the strap after strap welding. The flux applied to the ears comes into contact with the high-temperature molten metal during strap welding and is decomposed and vaporized, thereby generating voids (bubbles). Since the voids are lighter than the molten metal, they float up and try to escape to the outside. However, when the welding method is the COS method, the molten metal solidifies rapidly and may remain in the strap. The remaining voids increase as the amount of applied flux increases, so it is important to select a method that requires a small amount of application.According to the method of limiting the application to only the ear tip, Substantially no voids can remain. Whether the application of the flux to the ears of the cathode plate grid body is limited to the tip or to the side only depends on the welding condition (the amount of melting of the ears,
It is determined appropriately in consideration of the state of fillet formation, the number and size of remaining voids, and the like.
【0019】COS方式によるストラップ溶接において
は、良好な溶接状態を得るための因子が数多くあり、か
つそれらが複雑に絡み合って溶接結果を左右するため、
溶接条件の選定が難しい。凝固シミュレーションを活用
するなどして条件の最適化を図る。In the strap welding by the COS method, there are many factors for obtaining a good welding condition, and these factors are complicatedly entangled with each other to influence the welding result.
It is difficult to select welding conditions. Use solidification simulation to optimize conditions.
【0020】[0020]
【実施例】本発明に係る実施例を、95D31形の自動
車用鉛蓄電池(HB電池)について説明する。以下に
は、陰極板格子体がEx格子体である実施例と鋳造格子
体である実施例を説明するが、いずれの陰極板格子体
も、合金組成をPb−0.07Ca−0.5Snとし、
その耳部の寸法を幅13mm,長さ17mmとした。極板群
は、陽極板8枚,陰極板9枚の構成とし、陰極ストラッ
プは、合金組成をPb−2.7Sb−0.2Asとし、
その寸法を幅17mm,長さ44mm,厚み8mmとした。陽
極ストラップの合金組成も同様である。ストラップの溶
接方法はCOS方式である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described for a 95D31 type automotive lead storage battery (HB battery). In the following, an example in which the cathode plate lattice is an Ex lattice and an example in which the cathode plate lattice is a cast lattice will be described. For each cathode plate lattice, the alloy composition is Pb-0.07Ca-0.5Sn. ,
The size of the ear part was 13 mm in width and 17 mm in length. The electrode group has a configuration of eight anode plates and nine cathode plates, and the cathode strap has an alloy composition of Pb-2.7Sb-0.2As.
The dimensions were 17 mm in width, 44 mm in length, and 8 mm in thickness. The same applies to the alloy composition of the anode strap. The strap welding method is a COS method.
【0021】実施例1 厚み0.7mmの鉛合金シートの耳部相当箇所に、第三金
属としてSn−40Pb合金の粉末とフラックスなどか
らなるペーストを塗布し、これに赤外線を照射して溶か
し厚み約0.03mmのSn−40Pb合金の被覆層を形
成した。上記鉛合金シートをエキスパンド加工して、耳
部に第三金属からなる被覆層を有するEx格子体を製造
し、格子部分に活物質を充填、乾燥して陰極板とした。
この陰極板とセパレータと陽極板を交互に重ね合わせて
極板群を構成し、陰極板格子体耳部にはその先端のみに
フラックスを塗布し、陽極板格子体耳部にはその側面ま
でフラックスを塗布して、COS方式によるストラップ
溶接に供し、図1に示した金属組織学的な構造を有する
溶接部を得た。ストラップ溶接条件は、金型彫込部温度
180℃、注湯時のストラップ合金溶湯温度480℃、
耳部浸漬速度30mm/分である。ストラップを溶接した
極板群を電槽に収納し、貫通溶接によるセル間の接続、
蓋の電槽への熱溶着、端子溶接を行なって電池を完成し
た。Example 1 A paste made of Sn-40Pb alloy powder and a flux as a third metal was applied to a portion corresponding to a lug portion of a 0.7 mm thick lead alloy sheet, and the paste was irradiated with infrared rays and melted. A coating layer of about 0.03 mm of a Sn-40Pb alloy was formed. The lead alloy sheet was expanded to produce an Ex lattice having a coating layer made of a third metal on the lugs, and the lattice was filled with an active material and dried to form a cathode plate.
The cathode plate, the separator and the anode plate are alternately superposed to form an electrode plate group.Flux is applied only to the tip of the cathode plate lattice member, and flux is applied to the side of the anode plate lattice member. Was applied and subjected to strap welding by the COS method to obtain a weld having a metallographic structure shown in FIG. The strap welding conditions were as follows: die engraving part temperature 180 ° C, strap alloy melt temperature 480 ° C during pouring,
The ear immersion speed is 30 mm / min. The electrode group with the straps welded is housed in a battery case, and connections between cells by penetration welding,
The battery was completed by heat welding of the lid to the battery case and terminal welding.
【0022】実施例2 実施例1において、第三金属としてSn−40Pb合金
に替えて純Snの粉末を使用し、鉛合金シートの耳部相
当箇所に厚み約0.03mmの純Snの被覆層を形成し
た。上記鉛合金シートをエキスパンド加工して、耳部に
第三金属からなる被覆層を有するEx格子体を製造し、
格子部分に活物質を充填、乾燥して陰極板とした。この
陰極板とセパレータと陽極板を交互に重ね合わせて極板
群を構成し、陰極板格子体耳部、陽極板格子体耳部のい
ずれにもその側面までフラックスを塗布して、COS方
式によるストラップ溶接に供し、図1に示した金属組織
学的な構造を有する溶接部を得た。ストラップ溶接条件
は、金型彫込部温度200℃、注湯時のストラップ合金
溶湯温度480℃、耳部浸漬速度25mm/分である。以
下実施例1と同様の手順で電池を完成した。Example 2 In Example 1, pure Sn powder was used as the third metal in place of the Sn-40Pb alloy, and a coating layer of pure Sn having a thickness of about 0.03 mm was formed at a position corresponding to the lug of the lead alloy sheet. Was formed. Expanding the lead alloy sheet to produce an Ex lattice having a coating layer made of a third metal on the ears,
The grid portion was filled with an active material and dried to form a cathode plate. The cathode plate, the separator and the anode plate are alternately overlapped to form an electrode plate group, and flux is applied to both sides of the cathode plate lattice member and the anode plate lattice member to the side surface, and the COS method is used. It was subjected to strap welding to obtain a weld having a metallographic structure shown in FIG. The strap welding conditions were as follows: the die engraving part temperature was 200 ° C., the temperature of the strap alloy molten metal at the time of pouring was 480 ° C., and the ear immersion speed was 25 mm / min. Thereafter, a battery was completed in the same procedure as in Example 1.
【0023】実施例3 鋳造により厚み1.1mmの陰極板格子体を製造し、格子
部分に活物質を充填、乾燥して陰極板とした。その耳部
を220℃のSn−40Pb合金(第三金属)溶湯中に
10秒間浸漬して、耳部表面に厚み約0.02mmの第三
金属からなる被覆層を形成した。この陰極板とセパレー
タと陽極板を交互に重ね合わせて極板群を構成し、陰極
板格子体耳部、陽極板格子体耳部のいずれにもその側面
までフラックスを塗布して、COS方式によるストラッ
プ溶接に供し、図1に示した金属組織学的な構造を有す
る溶接部を得た。ストラップ溶接条件は、金型彫込部温
度195℃、注湯時のストラップ合金溶湯温度500
℃、耳部浸漬速度25mm/分である。以下実施例1と同
様の手順で電池を完成した。Example 3 A cathode plate lattice body having a thickness of 1.1 mm was produced by casting, the active material was filled in the lattice portion, and dried to form a cathode plate. The lug was dipped in a Sn-40Pb alloy (third metal) melt at 220 ° C. for 10 seconds to form a coating layer of a third metal having a thickness of about 0.02 mm on the lug surface. The cathode plate, the separator and the anode plate are alternately overlapped to form an electrode plate group, and flux is applied to both sides of the cathode plate lattice member and the anode plate lattice member to the side surface, and the COS method is used. It was subjected to strap welding to obtain a weld having a metallographic structure shown in FIG. Strap welding conditions were as follows: mold engraving part temperature 195 ° C, strap alloy melt temperature 500 during pouring.
° C, ear immersion speed 25 mm / min. Thereafter, a battery was completed in the same procedure as in Example 1.
【0024】従来例1 実施例1において、陰極板格子体耳部には第三金属の被
覆層を形成せず、また、陰極板格子体耳部、陽極板格子
体耳部のいずれにもその側面までフラックスを塗布し
て、COS方式によるストラップ溶接に供した。Conventional Example 1 In Example 1, the third metal coating layer was not formed on the cathode plate lattice member ears, and the cathode plate lattice member ears and anode plate lattice member ears were not formed. The flux was applied to the side surface and subjected to strap welding by the COS method.
【0025】従来例2 実施例2において、陰極板格子体耳部には第三金属の被
覆層を形成せず、また、陰極板格子体耳部、陽極板格子
体耳部のいずれにもその側面までフラックスを塗布し
て、COS方式によるストラップ溶接に供した。Conventional Example 2 In Example 2, the third metal coating layer was not formed on the cathode plate lattice member ears. The flux was applied to the side surface and subjected to strap welding by the COS method.
【0026】従来例3 実施例3において、陰極板格子体耳部には第三金属の被
覆層を形成せず、また、陰極板格子体耳部、陽極板格子
体耳部のいずれにもその側面までフラックスを塗布し
て、COS方式によるストラップ溶接に供した。Conventional Example 3 In Example 3, the third metal coating layer was not formed on the cathode plate lattice member ears, and the cathode metal plate lattice member ears and the anode plate lattice member ears were not formed on both sides. The flux was applied to the side surface and subjected to strap welding by the COS method.
【0027】上述した実施例1〜3の電池と従来例1〜
3の電池について、陰極板格子体耳部溶接部の耐食性を
評価した。評価方法は、各電池を高温下での充放電サイ
クル試験(JIS軽負荷寿命試験相当の充放電パター
ン)に供し、腐食の進行状況を評価するものである。充
放電試験中、電解液面がストラップ下面とその下15mm
の間にあるよう調整し、フィレット近傍が電解液から露
出するようにした。試験時の電池周囲温度を80℃とし
た。各例の電池3個ずつについて、寿命に至るまでの充
放電サイクル数,試験終了後の耳部欠損数(電池1個当
たりの陰極板格子体耳部欠損枚数),ボイドの数(電池
1個について6個ある陰極ストラップを採取し、その断
面観察で検出されたボイド数の平均値)を表1に示し
た。The batteries of Examples 1 to 3 described above and Conventional Examples 1 to
Regarding the battery of No. 3, the corrosion resistance of the welded portion of the cathode plate lattice body ear was evaluated. In the evaluation method, each battery is subjected to a charge / discharge cycle test at a high temperature (a charge / discharge pattern corresponding to a JIS light load life test) to evaluate the progress of corrosion. During the charge / discharge test, the electrolyte surface is under the strap and 15mm below it
And the vicinity of the fillet was exposed from the electrolyte. The battery ambient temperature during the test was set to 80 ° C. For each of the three batteries in each example, the number of charge / discharge cycles until the end of the life, the number of missing ears after the test (the number of cathode plate lattice body missing ears per battery), and the number of voids (one battery) In Table 1, six cathode straps were collected, and the average value of the number of voids detected by cross-sectional observation was shown in Table 1.
【0028】[0028]
【表1】 [Table 1]
【0029】従来例の電池は全てに陰極板格子体耳部の
切損が認められたが、実施例の電池は全てに同切損が認
められない。フィレット近傍が電解液から露出している
にも拘わらず耳部切損が皆無であることは、極めて耐食
性に優れていることを示している。また、実施例1の電
池はストラップ内に残留したボイドも皆無である。実施
例2,3の電池は、ストラップ溶接に際して陰極板格子
体耳部の側面までフラックスを塗布したために若干のボ
イドの残留が認められるが、従来例の電池に比較すると
大幅に少ない。In all of the batteries of the conventional example, the cutout of the ear portion of the cathode plate lattice was recognized, but in the batteries of the examples, the same cutout was not recognized. The fact that there is no ear cutout despite the fact that the vicinity of the fillet is exposed from the electrolytic solution indicates that it is extremely excellent in corrosion resistance. Further, the battery of Example 1 has no void remaining in the strap. In the batteries of Examples 2 and 3, some residual voids were observed because the flux was applied to the side surfaces of the ears of the cathode plate lattice at the time of strap welding. However, the voids were significantly smaller than those of the conventional batteries.
【0030】[0030]
【発明の効果】上述のように、本発明に係る鉛蓄電池
は、Pb−Ca系合金からなる陰極板の耳部表面にSb
を含まない第三金属からなる被覆層を有し、この被覆層
がストラップ溶接で形成された同じく第三金属からなる
フィレットに連なっている。当該フィレットは、ストラ
ップを構成するPb−Sb系合金が凝固する際に晶出す
るPbとSbの共晶を耳部から隔絶するように位置する
ので、耳部と共晶の間に局部電池ができるのを抑制し、
耳部の腐食と腐食による切損を防止することができる。
また、本発明に係る方法によれば、COS方式によるス
トラップ溶接により上記のように位置するフィレットを
良好に形成することができる。As described above, the lead storage battery according to the present invention has a structure in which the surface of the ear plate of the cathode plate made of a Pb-Ca alloy is Sb-based.
And a coating layer made of a third metal, which does not contain, and this coating layer is connected to a fillet also made of the third metal formed by strap welding. The fillet is located so as to isolate the eutectic of Pb and Sb, which crystallizes when the Pb-Sb-based alloy constituting the strap is solidified, from the ear, so that the local battery is located between the ear and the eutectic. Restrain what can be done,
Corrosion of the ears and cutting due to corrosion can be prevented.
Further, according to the method of the present invention, the fillet positioned as described above can be favorably formed by strap welding using the COS method.
【図1】本発明に係る鉛蓄電池における陰極側耳部のス
トラップ溶接部を金属組織学的に示した断面図である。FIG. 1 is a metallographic cross-sectional view showing a strap welded portion of a cathode side ear portion in a lead storage battery according to the present invention.
【図2】極板群のストラップ溶接部の構造を示した説明
図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a structure of a strap welding portion of the electrode plate group.
【図3】COS方式によるストラップ溶接部の断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view of a strap welding portion by the COS method.
【図4】COS方式によるストラップ溶接の過程を示し
た説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a process of strap welding by the COS method.
【図5】従来の鉛蓄電池における陰極側耳部のストラッ
プ溶接部を金属組織学的に示した断面図である。(a)
は鋳造格子体の場合、(b)はEx格子体の場合を示
す。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a metallographic view of a strap welded portion of a cathode side ear portion in a conventional lead storage battery. (A)
Shows a case of a cast lattice, and (b) shows a case of an Ex lattice.
【図6】本発明に係る方法において、Ex格子体耳部を
第三金属で被覆するためにエキスパンド加工前のPb−
Ca系合金シートの表面に第三金属の被覆層を形成する
方法を示した説明図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method for covering a Pb—
It is explanatory drawing which showed the method of forming the coating layer of the 3rd metal on the surface of Ca system alloy sheet.
1.耳部 2.ストラップ 3.金型 4.溶湯 5.フィレット 6.ストラップ下 7.共晶 8.鋳造格子体の結晶 9.Ex格子体の粒状結晶 10.Ex格子体の繊維状結晶 11.Ex格子体の結晶粒界 12.極柱 13.第三金属 14.Pb−Ca系合金シート 15.第三金属ペースト 16.ロールコータ 17.マスク 18.ランプ 19.被覆層 1. Ear 2. Strap 3. Mold 4. Molten metal 5. Fillet 6. Under the strap 7. Eutectic 8. 8. Crystal of cast lattice body 10. Ex lattice granular crystals 10. Ex-lattice fibrous crystal 11. Ex-crystal lattice boundaries Pole 13. Third metal 14. Pb-Ca alloy sheet 15. Third metal paste 16. Roll coater 17. Mask 18. Lamp 19. Coating layer
Claims (6)
Ca系合金からなり、当該集電体の耳部に溶接されたス
トラップがPb−Sb系合金からなる鉛蓄電池におい
て、 前記耳部の表面と前記溶接によって耳部のストラップへ
の付け根に形成されたフィレットとが、陰極ストラップ
合金の共晶温度未満の凝固温度をもち且つSbを含まな
い第三金属からなっており、 前記フィレットは、ストラップを構成するPb−Sb系
合金が凝固する際に晶出する共晶を前記耳部から隔絶す
るように位置すると共に、前記耳部の表面の第三金属に
連なっていることを特徴とする鉛蓄電池。The current collector of the cathode plate constituting the electrode plate group is Pb-
In a lead-acid battery made of a Ca-based alloy and welded to the ear of the current collector, a lead storage battery made of a Pb-Sb-based alloy was formed on the surface of the ear and the base of the ear by the welding. The fillet is made of a third metal having a solidification temperature lower than the eutectic temperature of the cathode strap alloy and containing no Sb, and the fillet is crystallized when the Pb-Sb alloy forming the strap is solidified. A lead-acid battery, wherein the eutectic is located so as to be isolated from the ear portion and is connected to a third metal on the surface of the ear portion.
であることを特徴とする請求項1記載の鉛蓄電池。2. The method according to claim 1, wherein the third metal is a Pb-Sn alloy or pure Sn.
The lead-acid battery according to claim 1, wherein
Ca系合金からなり、当該集電体の耳部にキャストオン
ストラップ方式でPb−Sb系合金からなるストラップ
を溶接する鉛蓄電池の製造において、 溶接に先立ち、前記耳部に、陰極ストラップ合金の共晶
温度未満の凝固温度をもち且つSbを含まない第三金属
からなる被覆層を形成しておくことを特徴とする鉛蓄電
池の製造法。3. The current collector of the cathode plate constituting the electrode plate group is Pb-
In manufacturing a lead-acid battery made of a Ca-based alloy and welding a strap made of a Pb-Sb-based alloy to the ear of the current collector by a cast-on-strap method, prior to welding, the ear is made of a cathode strap alloy. A method for producing a lead-acid battery, comprising forming a coating layer made of a third metal having a solidification temperature lower than the crystallization temperature and containing no Sb.
ートをエキスパンド加工してなる格子体を使用し、第三
金属からなる被覆層の形成を、前記Pb−Ca系合金シ
ートの耳部相当箇所に第三金属の層を一体に形成してお
くことにより行なう請求項3記載の鉛蓄電池の製造法。4. A method for forming a coating layer made of a third metal by using a grid formed by expanding a Pb-Ca-based alloy sheet as a current collector of a cathode plate. 4. The method for producing a lead-acid battery according to claim 3, wherein the method is performed by integrally forming a layer of a third metal at a portion corresponding to the part.
第三金属の層を一体に形成する工程が、Pb−Ca系合
金シートの耳部相当箇所に第三金属とフラックスを主成
分とするペーストを塗布し、エネルギ線の照射により前
記第三金属を加熱溶融させる工程である請求項4記載の
鉛蓄電池の製造法。5. The step of integrally forming a third metal layer at a position corresponding to a lug of a Pb-Ca alloy sheet, wherein the third metal and the flux are mainly composed at a position corresponding to a lug of the Pb-Ca alloy sheet. 5. The method for producing a lead-acid battery according to claim 4, wherein the method is a step of applying a paste, and heating and melting the third metal by irradiation of energy rays.
るフラックスの塗布範囲を耳部の先端に限定することを
特徴とする請求項3記載の鉛蓄電池の製造法。6. The method for producing a lead-acid battery according to claim 3, wherein, when welding the strap, the range of application of the flux applied to the ears is limited to the tip of the ears.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9269446A JPH11111329A (en) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | Lead-acid battery and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9269446A JPH11111329A (en) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | Lead-acid battery and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11111329A true JPH11111329A (en) | 1999-04-23 |
Family
ID=17472552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9269446A Pending JPH11111329A (en) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | Lead-acid battery and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11111329A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005045956A1 (en) * | 2003-11-07 | 2005-05-19 | Gs Yuasa Corporation | Lead acid battery and method of manufacturing the same |
JP2010507902A (en) * | 2006-10-23 | 2010-03-11 | アクシオン パワー インターナショナル,インコーポレイテッド | Hybrid energy storage device and manufacturing method thereof |
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-
1997
- 1997-10-02 JP JP9269446A patent/JPH11111329A/en active Pending
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