蓄電池用板柵、蓄電池用板柵的製造方法以及使用蓄電池用板柵的蓄電池的製作方法

2023-06-28 00:59:11 1

蓄電池用板柵、蓄電池用板柵的製造方法以及使用蓄電池用板柵的蓄電池的製作方法
【專利摘要】實現使板柵的電位分布均勻、防止局部腐蝕、以及產品的長壽命化。具有：呈矩形狀的框骨2；從框骨2的上邊部2a向上方形成的耳部21；在框骨2向耳部21的下方延伸的一根或者多根主縱骨3X；以及至少從主縱骨3X分支而朝向以主縱骨3X為軸的兩側、並且從上邊部2a向下邊部2b斜著延伸的多根傾斜骨4，多根傾斜骨4在主縱骨3X的延伸方向上隔開間隔地配置，將主縱骨3X作為一部分邊而劃分成的多個空間部中，至少一部分空間部的形狀為大致四邊形。
【專利說明】蓄電池用板柵、蓄電池用板柵的製造方法以及使用蓄電池用板柵的蓄電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及蓄電池用板柵、蓄電池用板柵的製造方法以及使用蓄電池用板柵的蓄電池。
【背景技術】
[0002]現有，作為蓄電池所使用的板柵，使用如專利文獻I所示在鉛合金片材例如交錯狀地形成狹縫並拉伸而得的拉網(二3f卞O F)板柵(網眼狀板柵)。該拉網板柵包括:形成有耳部的上部框架；與該上部框架對置的下部框架；形成於上述上部框架與下部框架之間的網眼狀肋條。而且，通過在由上部框架、下部框架以及網眼狀肋條形成的方眼內填充活性物質來構成極板。
[0003]然而，該拉網板柵因為在左右兩側不存在連接上部框架和下部框架的框骨，所以在高度方向容易伸長，並且，因為在平面方向容易彎曲變形，所以有活性物質容易脫落的問題。另外，因為拉網板柵的網眼狀肋條是從下部框架朝上部框架以鋸齒刀具狀呈之字形，所以到耳部的電流路徑增長，電阻增大。由此，有極板整體的電位分布產生不均衡，產生局部腐蝕，極板的壽命變短的問題。
[0004]另外，作為蓄電池所使用的板柵，如專利文獻2所示，考慮在方形的框骨內具有多根平行的橫向肋條、和以設置於框骨的上邊部的耳部為中心放射狀地延伸的多根放射狀肋條的鑄造板柵。這裡，在放射狀肋條設有分支肋條。該分支肋條部構成為具有:相對於上述放射狀肋條的基肋部以大角度暫時向側方延伸的分支始端肋部、和與該分支始端肋部連續且沿放射方向改變角度的彎曲始端肋部。
[0005]然而，該鑄造板柵在沿分支肋條的從下方向上方的路徑中，具有不朝向耳部側的部分(特別是分支始端肋部)，因此到耳部的電流路徑增長，電阻增大。由此，有在極板整體的電位分布產生不均衡，產生局部腐蝕，極板的壽命變短的問題。
[0006]專利文獻1:日本特開平7 - 320743號公報
[0007]專利文獻2:日本實公平8 - 2921號公報

【發明內容】

[0008]因此，本發明主要預期的課題在於:使板柵的機械強度提高，並且使板柵的電阻減小，使板柵的電位分布均勻化。
[0009]S卩，本發明的蓄電池用板柵其特徵在於具有:框骨，其形成為矩形狀；耳部，其與上述框骨的第一邊部連接並向框外突出；主骨，其從上述第一邊部的與上述耳部連接的連接部延伸至與上述第一邊部對置的第二邊部；副骨，其從上述第一邊部延伸至上述第二邊部；以及多根傾斜骨，上述多根傾斜骨至少從上述主骨向兩側分支，並且向上述第二邊部側傾斜延伸，上述多根傾斜骨在上述主骨的延伸方向隔開間隔地配置，將上述主骨以及上述副骨作為一部分邊而劃分成的多個空間部中，至少一部空間部的形狀為大致四邊形。[0010]另外，本發明的蓄電池用板柵的製造方法其特徵在於，形成呈矩形狀的框骨，形成與上述框骨的第一邊部連接並向框外突出的耳部，形成從上述第一邊部的與上述耳部連接的連接部延伸至與上述第一邊部對置的第二邊部的主骨，形成從上述第一邊部延伸至上述第二邊部的副骨，形成至少從上述主骨向兩側分支並且向上述第二邊部側斜延伸的多根傾斜骨，在上述主骨的延伸方向上隔開間隔地配置上述多根傾斜骨，使得以上述主骨以及上述副骨為一部分邊而劃分成的多個空間部中的至少一部分空間部的形狀形成為大致四邊形。
[0011]若這樣的話，因為具有從框骨的第一邊部的與耳部連接的連接部延伸到第二邊部的主骨，所以能夠使耳部與框骨的第二邊部的距離變短。另外，因為具有至少從主骨斜著延伸的多根傾斜骨以及副骨，所以能夠使框骨的第二邊部的與主骨連接的連接部離開的部分產生的電流到耳部的路徑變短。並且，因為被主骨、副骨和傾斜骨劃分成的空間部的形狀為大致四邊形，所以與大致三角形的情況相比，能夠減少離開耳部的迂迴路徑。因此，在板柵整體，能夠使電阻減小，能夠使板柵中的電位分布均勻。另外，因為具有呈矩形狀的框骨，所以能夠提高機械強度。
[0012]另外，優選上述多根傾斜骨的一部分從上述框骨的上述第一邊部分支。這樣的話，在以主骨為軸的兩側產生的電流的路徑由傾斜骨以及第一邊部構成而成為直線，能夠使電流路徑變短，能夠使板柵的電阻減小。
[0013]另外，優選上述多根傾斜骨的一部分從上述框骨的上述第一邊部的與上述耳部連接的連接部分支。這樣的話，能夠使在傾斜骨流動的電流不經由主骨而以短距離流向耳部，能夠使板柵的電阻更小。
[0014]優選上述副骨在上述框骨的上述第一邊部的延伸方向上隔開間隔地配置有多根，上述多根副骨的間隔隨著離開上述主骨而增大。這樣的話，能夠根據集電的電量設為最佳的副骨的間隔。由此，能夠進一步使板柵的電位分布均勻。
[0015]此時，優選將上述框骨的上述第二邊部、上述副骨以及上述傾斜骨作為一部分邊而劃分成的多個空間部的形狀為大致四邊形。這樣的話，能夠不增加板柵的電阻而增加空間部的開口面積，能夠使活性物質膏的填充性提高。
[0016]另外，優選上述主骨與上述框骨的上述第一邊部以及上述第二邊部正交配置。這樣的話，能夠以最短距離連結耳部和框骨的第二邊部，能夠使板柵的電阻進一步減小。
[0017]優選不具有與上述框骨的上述第一邊部大致平行的橫骨。這樣的話，因為在以主骨為軸的兩側產生的電流的路徑僅為包含從第二邊部向第一邊部的方向成分的路徑，所以能夠使到主骨或者耳部的路徑變短，能夠使板柵的電阻減小。
[0018]另外，優選上述多根傾斜骨中的從上述主骨分支的多根傾斜骨的間隔隨著離開上述框骨的上述第一邊部而增大。這樣的話，能夠根據集電的電量設為最佳的傾斜骨的間隔。由此，能夠使板柵的電位分布更均勻。
[0019]另外，優選上述多根傾斜骨中的從上述主骨分支的多根傾斜骨相對於上述主骨的傾斜角度隨著離開上述框骨的上述第一邊部而增大。這樣的話，能夠根據集電的電量設為最佳的傾斜骨的傾斜角度。由此，能夠進一步使板柵的電位分布均勻。
[0020]優選上述傾斜骨的傾斜角度為5度?60度。這樣的話，能夠使到主骨的路徑變短。特別優選傾斜骨的傾斜角度為45度。[0021]優選上述主骨在俯視情況下為寬度尺寸隨著離開上述耳部而減小的形狀。這樣的話，能夠根據集電的電量而成為最佳的主骨形狀。即，能夠使離開耳部的部分、亦即流動的電量小的部分的寬度尺寸減小。因此，能夠使板柵材料變少，能夠減少成本。
[0022]優選，上述框骨的上述第一邊部在俯視情況下為寬度尺寸隨著朝向上述耳部而增大的形狀。這樣的話，不僅能夠提高板柵的機械強度，還能夠使板柵的電位分布更均勻。
[0023]另外，本發明的蓄電池的特徵在於使用上述任一項記載的蓄電池用板柵。
[0024]若是這樣的話，能夠使板柵的電位分布均勻，能夠提高高倍率放電性能。另外，能夠提高機械強度，能夠使周期壽命性能提高。
[0025]優選，上述蓄電池用板柵由鉛合金形成。這樣的話，能夠將本發明用於鉛蓄電池的板柵。
[0026]優選，上述蓄電池用板柵通過衝裁加工而形成。這樣的話，與通過鑄造加工形成的板柵相比，能夠使板柵的厚度變薄(板柵的質量變輕)。因此，能夠減少板柵材料，減少成本。
[0027]根據這樣構成的本發明，因為是在矩形狀的框骨設置主骨以及傾斜骨的結構，所以能夠使板柵的機械強度提高。另外，根據本發明，因為具有框骨的第一邊部以及從主骨斜著分支的多根傾斜骨，該主骨從第一邊部中與耳部連接的連接部延伸，所以能夠使板柵的電阻減小，能夠使板柵中的電位分布均勻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本實施方式的鉛蓄電池用板柵的立體圖。
[0029]圖2是本實施方式的鉛蓄電池用板柵的俯視圖。
[0030]圖3是本實施方式的鉛蓄電池用板柵的局部放大圖。
[0031]圖4是表示鉛蓄電池用板柵的第I變形例的俯視圖。
[0032]圖5是表示鉛蓄電池用板柵的第2變形例的俯視圖。
[0033]圖6是表示鉛蓄電池用板柵的第3變形例的俯視圖。
[0034]圖7是表示鉛蓄電池用板柵的第4變形例的俯視圖。
[0035]圖8是表示鉛蓄電池用板柵的第5變形例的俯視圖。
[0036]圖9是表示鉛蓄電池用板柵的第6變形例的俯視圖。
[0037]圖10是表示鉛蓄電池用板柵的第7變形例的俯視圖。
【具體實施方式】
[0038]下面，參照附圖對本發明的蓄電池用板柵的一實施方式進行說明。此外，在本實施方式中，以鉛蓄電池所使用的板柵為例進行說明。另外，將圖1以及圖2中的紙面上下左右方向保持原樣不變規定為上下左右方向而進行說明。
[0039]本實施方式的板柵I作為鉛蓄電池的發電元件即電極群中的正極板或者負極板的一個部件被使用。此外，在將該板柵I用於正極板的情況下，在板柵I填充有正極活性物質(二氧化鉛)。另一方面，在將該板柵I用於負極板的情況下，在板柵I填充有負極活性物質(海綿狀鉛)。
[0040]具體地說，板柵I是通過利用衝壓機對鉛合金構成的壓延片材進行衝壓加工而得到的部件，如圖1以及圖2所示，具有:形成為大致矩形狀的框骨2 ;從該框骨2的上邊部2a(第一邊部)向框外亦即上方突出形成的耳部21 ;在上述框骨2內沿上下方向直線狀延伸設置的多根縱骨3 ;在上述框骨2內傾斜地形成的多根傾斜骨4。另外，本實施方式的板柵I構成為不具有與框骨2的上邊部2a大致平行的橫骨。
[0041]具體地說，板柵I具有主縱骨3X (主骨)，該主縱骨3X由多根縱骨3中的、從上邊部2a的與耳部21連接的連接部5的正下方朝下方延伸一根或者多根(在本實施方式中為3根)縱骨3構成。該主縱骨3X與框骨2的上邊部2a以及同該上邊部2a對置的下邊部2b(第二邊部)大致正交，俯視情況下，是隨著從上方到下方寬度尺寸減小的前端變細的形狀。由此，能夠根據集電的電量形成為最佳的縱骨形狀。另外，通過在下方使寬度尺寸減小，能夠減少極板材料。
[0042]另外，處於主縱骨3X的左右兩側的多根縱骨3 (副骨)在上邊部2a的左右方向(延伸方向)隔開間隔配置，構成為隨著從主縱骨3X向左右兩側離開其間隔增大。另外，處於主縱骨3X的左右兩側的多根縱骨3構成為隨著離開主縱骨3X，縱骨3的寬度尺寸減小。由此，能夠根據集電的電量設為最佳的縱骨3的間隔。另外，多根縱骨3也可以構成為隨著離開主縱骨3X寬度尺寸減小。
[0043]多根傾斜骨4至少包括從主縱骨3X向斜下方直線狀地延伸的傾斜骨4。換句話說，多根傾斜骨4包括:從主縱骨3X分支向斜下方延伸的多根傾斜骨4(4m)、和從框骨2的上邊部2a分支並向斜下方延伸的多根傾斜骨4 (4n)。此外，傾斜骨4的一部分(在本實施方式中為兩根)從上邊部2a的與耳部21連接的連接部5分支。因此，傾斜骨4的上端部與主縱骨3X或者框骨2的上邊部2a連接，傾斜骨4的下端部與框骨2的側邊部2c、2d或者下邊部2b連接。換句話說，傾斜骨4的下端部延伸至框骨2。
[0044]而且，多根傾斜骨4在俯視情況下以主縱骨3X為中心形成為大致「 〃 」形，至少從主縱骨3X分支並朝向以主縱骨3X為軸的左右兩側延伸，並且，從上邊部2a向下邊部2b傾斜延伸。具體而言，多根傾斜骨4是在俯視情況下以隨著朝向上方而靠近主縱骨3X的方式傾斜的大致直線狀。而且，將主縱骨3X作為邊的一部分而確定的空間部的形狀為大致四邊形。這樣，因為傾斜骨4為大致直線狀，所以在主縱骨3X的左右兩側產生的電流的路徑為直線，能夠使向主縱骨3X或者上邊部2a的電流路徑變短。
[0045]詳細地說，如圖3所示，在主縱骨3X的左側形成的多根傾斜骨4在主縱骨3X的上下方向(延伸方向)隔開間隔配置，以45度的傾斜角度向主縱骨3X傾斜。另外，在主縱骨3X的右側形成的多根傾斜骨4在主縱骨3X的上下方向隔開間隔配置，以45度的傾斜角度向主縱骨3X傾斜。並且，在主縱骨3X中，形成於左側的各傾斜骨4 (4m)的上端部的連接點P1，與形成於右側的各傾斜骨4 (4m)的上端部的連接點P2在高度方向上一致。通過這樣的構成，主縱骨3X的左側的傾斜骨4與主縱骨3X的右側的傾斜骨4以主縱骨3X為中心左右對稱。
[0046]另外，形成於主縱骨3X的左側的多根傾斜骨4形成為相互大致平行，形成於主縱骨3X的右側的多根傾斜骨4形成為相互大致平行。因為這樣相互大致平行，所以能夠使電位分布更均勻化。此外，鄰接的傾斜骨4的間隔可以相同，也可以為多個間隔，也可以構成為隨著朝向下方而間隔增大。換句話說，為了使電位分布均勻，也可以使傾斜骨4的間隔不同。
[0047]如上述那樣，本實施方式中的板柵I的結構為具有:形成為矩形狀的框骨2 ;與框骨2的上邊部2a連接並向框外突出的耳部21 ;主縱骨3X，其從上邊部2a的與耳部21連接的連接部垂直延伸到與上邊部2a對置的下邊部2b，並且在俯視情況下為寬度尺寸隨著離開耳部21而減小的形狀；多根縱骨3，它們從上邊部2a延伸至下邊部2b，並且在框骨2的上邊部2a的延伸方向隔開間隔配置，該間隔隨著離開主縱骨3X而增大；以及多根傾斜骨4，它們至少從主縱骨3X向兩側分支，並且向下邊部2b側傾斜延伸，其傾斜角度為5度~60度，上述多根傾斜骨4在主縱骨3X的延伸方向隔開間隔配置，多根傾斜骨4中的一部分傾斜骨4從框骨2的上邊部2a分支，並且，還有一部分傾斜骨4從框骨2的上邊部2a的與耳部21連接的連接部分支，將主縱骨3X以及縱骨3作為一部分邊而劃分形成的多個空間部的形狀，在至少一部分為大致四邊形，將框骨2的下邊部2b、縱骨3以及傾斜骨4作為一部分邊而劃分形成的多個空間部的形狀為大致四邊形。並且，多根傾斜骨4中的從主縱骨3X分支的多根傾斜骨4的間隔隨著離開框骨2的上邊部2a而增大。
[0048]接下來，示出進行這樣構成的板柵I和現有的拉網板柵的電位分布解析的結果。現有的拉網板柵的板柵尺寸[寬度(mm) X高度(mm)]為137.0X 115.0,板柵厚度(mm)為1.00，板柵質量(g)為42.0。另外，本發明的鉛蓄電池用板柵的板柵尺寸[寬度(mm) X高度(mm)]為137.0X 115.0，板柵厚度(mm)為0.80，板柵質量(g)為42.0。而且，在現有的拉網板柵以及本發明的鉛蓄電池用板柵的耳上端部流動IA的電流來進行電位分布解析。
[0049]此時，將以現有的拉網板柵的下部框架為基準(OV)的電位下降(電壓下降)量的比例設為100%，在使本發明的鉛蓄電池用板柵的傾斜骨的傾斜角度從O度變化至80度的情況下，以本發明的鉛蓄電池用板柵的下邊部為基準(OV)的電位下降量的比例以及電位分布的均勻性如表1所示。
[0050][表 I] [0051]
~Λ ^ 板柵的電位下降量的比板柵整體的電位分布 ~
板柵傾斜骨的傾斜角度，、,t ^備註
例(％)的均勻性
現有的拉網板褚—10(1X現有例
O50O比較例
548?實施例
1548◎實施例
2548◎實施例
本發明的鉛蓄電池----
3048◎實施例
用板柵----
3548◎實施例
4548◎實施例
6049◎實施例
8050ο比較例
[0052]※電位分布的均勻性…◎:優，〇:良，X:不行
[0053]※電位分布的均勻性…◎:優，〇:良，X:不行
[0054]相對於現有的拉網板柵的電位下降量的比例，本發明的鉛蓄電池用板柵的電位下降量的比例降低至48~50%。另外，本發明的鉛蓄電池用板柵的電位分布的均勻性為◎或者〇(優或者良)，比現有的拉網板柵的電位分布的均勻性的X (不行)優異。因此，清楚了根據本發明的鉛蓄電池用板柵，相對於現有的拉網板柵能夠使整體的電位分布均勻化。並且，相對於本發明的鉛蓄電池用板柵的傾斜骨的傾斜角度為O度或者80度的情況下的板柵整體的電位分布的均勻性為〇(良)，本發明的鉛蓄電池用板柵的傾斜骨的傾斜角度在5度至60度的範圍中，電位分布的均勻性為◎(優)。因此，清楚了如果本發明的鉛蓄電池用板柵的傾斜骨的傾斜角度在5度至60度的範圍，則電位分布進一步均勻化。
[0055]這樣通過將本發明的鉛蓄電池用板柵用於鉛蓄電池，如果是與現有的拉網板柵相同程度的鉛質量，則與使用現有的拉網板柵的情況相比能夠使高倍率放電性能(冷啟動電流、低溫高倍率放電性能)提高。另一方面，通過將本發明的鉛蓄電池用極板用於鉛蓄電池，能夠通過鉛質量少的極板來實現與使用現有的拉網板柵的情況相同程度的高倍率放電性能(冷啟動電流、低溫高倍率放電性能)。
[0056]另外，對上述的現有的拉網板柵以及本發明的鉛蓄電池用板柵的伸長解析的結果如表2所示。
[0057][表2]
[0058]
【權利要求】
1.一種蓄電池用板柵，其特徵在於，具有: 框骨，其形成為矩形狀； 耳部，其與所述框骨的第一邊部連接並向框外突出； 主骨，其從所述第一邊部的與所述耳部連接的連接部延伸至與所述第一邊部對置的第二邊部； 副骨，其從所述第一邊部延伸至所述第二邊部；以及 多根傾斜骨，所述多根傾斜骨至少從所述主骨向兩側分支，並且向所述第二邊部側傾斜延伸， 所述多根傾斜骨在所述主骨的延伸方向隔開間隔地配置， 在將所述主骨以及所述副骨作為一部分邊而劃分成的多個空間部中，至少一部分空間部的形狀為大致四邊形。
2.根據權利要求1所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 所述多根傾斜骨的一部分從所述框骨的所述第一邊部分支。
3.根據權利要求1或者2所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 所述多根傾斜骨的一部分從所述框骨的所述第一邊部的與所述耳部連接的連接部分支。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 所述副骨在所述框骨的所述第一邊部的延伸方向上隔開間隔地配置有多根， 所述多根副骨的間隔隨著離開所述主骨而增大。
5.根據權利要求4所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 將所述框骨的所述第二邊部、所述副骨以及所述傾斜骨作為一部分邊而劃分成的多個空間部的形狀為大致四邊形。
6.根據權利要求1~5中任一項所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 所述主骨與所述框骨的所述第一邊部以及所述第二邊部正交配置。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 不具有與所述框骨的所述第一邊部大致平行的橫骨。
8.根據權利要求1~7中任一項所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 所述多根傾斜骨中的從所述主骨分支的多根傾斜骨的間隔隨著離開所述框骨的所述第一邊部而增大。
9.根據權利要求1~8中任一項所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 所述多根傾斜骨中的從所述主骨分支的多根傾斜骨相對於所述主骨的傾斜角度隨著離開所述框骨的所述第一邊部而增大。
10.根據權利要求1~9中任一項所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 所述傾斜骨的傾斜角度為5度~60度。
11.根據權利要求1~10中任一項所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 所述主骨在俯視情況下為寬度尺寸隨著離開所述耳部而減小的形狀。
12.根據權利要求1~11中任一項所述的蓄電池用板柵，其特徵在於， 所述框骨的所述第一邊部在俯視情況下為寬度尺寸隨著朝向所述耳部而增大的形狀。
13.一種蓄電池，其特徵在於，使用了權利要求1~12中任一項所述的蓄電池用板柵。
14.根據權利要求13所述的蓄電池，其特徵在於， 所述蓄電池用板柵由鉛合金形成。
15.根據權利要求13或者14所述的蓄電池，其特徵在於， 所述蓄電池用板柵通過衝裁加工而形成。
16.一種蓄電池用板柵的製造方法，其特徵在於， 形成呈矩形狀的框骨， 形成與所述框骨的第一邊部連接並向框外突出的耳部， 形成從所述第一邊部的與所述耳部連接的連接部延伸至與所述第一邊部對置的第二邊部的主骨， 形成從所述第一邊部延伸至所述第二邊部的副骨， 形成多根傾斜骨，其中，所述多根傾斜骨至少從所述主骨向兩側分支並且向所述第二邊部側斜延伸， 在所述主骨的延伸方向隔開間隔地配置所述多根傾斜骨， 使得以所述主骨以及所述副骨為一部分邊而劃分成的多個空間部中的至少一部分空間部的形狀形成為大致四邊形。
【文檔編號】H01M10/06GK103959521SQ201380003588
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年7月23日 優先權日:2012年9月10日
【發明者】藤田晃平, 能塚起義, 巖崎翔太, 西澤潤一, 齋藤和馬, 石黑博之 申請人:株式會社傑士湯淺國際