BRPI0808481B1 - método para produzir uma grade negativa para uma bateria - Google Patents

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W Andersen Glenn
L Troxel Jeffrey
E Lacroix Michael
Kao Wen-Hong
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Johnson Controls Tech Co
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Abstract

grade negativa para bateria um método para produzir uma grade negativa para uma bateria que inclui prover uma tira de material de grade de bateria e realizar uma operação de perfuração no material de grade de bateria para remover o material e formar uma grade. a operação de perfuração produz uma grade de bateria negativa tendo uma pluralidade de arames de grade limitados por uma armação. a grade de bateria inclui um membro de armação superior. um primeiro membro de armação lateral é acoplado ao membro de armação superior em uma sua primeira extremidade. um segundo membro de armação é acoplado ao membro de armação superior em uma sua segunda extremidade. um membro de armação inferior é separado do membro de armação superior e acoplado ao primeiro membro de armação lateral e ao segundo membro de armação lateral. a grade negativa não inclui extremidades expostas de arame que possam perfurar um separador polimérico quando a grade negativa é provida dentro do separador.

Description

MÉTODO PARA PRODUZIR UMA GRADE NEGATIVA PARA UMA BATERIA REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS [001] Esse pedido reivindica prioridade para o Pedido Provisório dos Estados Unidos 60/904.404, depositado em 2 de março de 2007, e o benefício do mesmo, o qual é aqui incorporado integralmente mediante referência.
ANTECEDENTES [002] O presente pedido se refere geralmente ao campo de baterias (por exemplo, bateria de partida de chumbo-ácido, bateria de iluminação, e baterias de ignição para veículos tais como automóveis). Mais particularmente, o presente pedido se refere às grades negativas para uso em tais baterias e aos métodos para fazer tais grades negativas.
[003] As baterias de chumbo-ácido incluem tipicamente alguns elementos de célula que são providos em compartimentos separados de um recipiente contendo eletrólito de ácido sulfúrico. Cada elemento de célula inclui ao menos uma chapa ou grade positiva, ao menos uma chapa ou grade negativa, e um separador poroso (por exemplo, um separador polimérico) posicionado entre cada chapa positiva e negativa. Cada uma das chapas positivas e negativas compreende uma grade de chumbo ou de liga de chumbo que suporta um material eletroquimicamente ativo (referido como uma pasta de bateria) . O material ativo é um material à base de chumbo (isto é, PbO, PbO2, Pb ou PbSO4 em diferentes estágios de carga/descarga da bateria) que é aplicado como cobertura na grade. A grade provê um contato elétrico entre os materiais ativos, positivo e negativo, que servem para conduzir corrente.
[004] Convencionalmente, as grades positivas e
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2/17 negativas são fabricadas utilizando-se diferentes processos. Por exemplo, as grades positivas podem ser feitas utilizandose alguns métodos diferentes. Um método envolve o uso de operações de molde de bloco fundido com ação da gravidade, convencionais. Outro método mais recente envolve produzir as grades em um processo contínuo no qual uma tira contínua de metal (por exemplo, uma liga de chumbo) que foi previamente fundida, é introduzida em uma matriz para remover material a partir da mesma em uma operação de perfuração (por exemplo, utilizando uma matriz progressiva) para formar a estrutura das grades. Arames individuais das grades podem ser deformados ou cunhados para melhorar a adesão da pasta de bateria utilizando uma matriz especialmente adaptada. Tal processo é descrito em mais detalhe nas Patentes dos Estados Unidos, a seguir, as quais são aqui incorporadas integralmente mediante referência: Patente dos Estados Unidos 5.582.936; Patente dos Estados Unidos 5.989.749; Patente dos Estados Unidos 6.203.948; Patente dos Estados Unidos 6.274.274; e Patente dos Estados Unidos 6.953.641.
[005] Em comparação, as grades negativas são formadas tipicamente utilizando-se um processo de metal expandido. Uma tira de liga de chumbo é fabricada, seja mediante fundição (isto é, tira fundida) ou mediante fundição e laminação (isto é, tira forjada), e a tira é subsequentemente fendida e expandida para gerar o padrão de grade desejado em uma tira de grades interconectadas de bateria.
[006] Seria desejável prover um método aperfeiçoado para produzir grades negativas para uso em baterias de chumbo-ácido. Seria desejável também prover grades negativas que têm características que aperfeiçoam a capacidade de
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3/17 fabricação e performance das mesmas. Seria desejável prover uma grade e/ou um método de produzir uma grade que incluísse qualquer uma ou mais dessas ou de outras características vantajosas, como será evidente para aqueles analisando a presente revelação.
SUMÁRIO [007] Uma modalidade exemplar da invenção se refere a um método para produzir uma grade negativa para uma batería que inclui prover uma tira de material de grade de batería e realizar uma operação de perfuração no material de grade de batería para remover material e formar uma grade. A operação de perfuração produz uma grade de batería negativa tendo uma pluralidade de arames de grade limitados por uma armação. A grade de bateria inclui um membro de armação superior. Um primeiro membro de armação lateral é acoplado ao membro de armação superior em uma sua primeira extremidade. Um segundo membro de armação lateral é acoplado ao membro de armação superior em uma sua segunda extremidade. Um membro de armação inferior é separado do membro de armação superior e acoplado ao primeiro membro de armação lateral e ao segundo membro de armação lateral. A grade negativa não inclui extremidades expostas de arame que possam perfurar um separador polimérico quando a grade negativa é provida dentro do separador.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [008] A Figura 1 é uma vista em perspectiva destacada de uma bateria de acordo com uma modalidade exemplar.
[009] A Figura 2 é uma vista plana de uma grade de bateria negativa da técnica anterior para uso em baterias de chumbo-ácido, a qual foi produzida utilizando-se um processo
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4/17 de metal expandido.
[010] A Figura 3 é uma vista plana de uma grade de bateria negativa de acordo com uma modalidade exemplar.
[011] As Figuras 4-8 são vistas em seção transversal de arames de grade de acordo com um número de modalidades exemplares.
[012] A Figura 9 é uma vista plana de uma grade de bateria negativa de acordo com outra modalidade exemplar.
[013] As Figuras 10-11 são vistas em detalhe de porções da grade mostradas na Figura 9.
[014] A Figura 12 é uma vista plana de uma grade negativa de acordo com outra modalidade exemplar.
[015] A Figura 13 é uma vista plana de uma grade negativa de acordo com outra modalidade exemplar.
DESCRIÇÃO DETALHADA [016] A Figura 1 é uma vista em perspectiva destacada de uma bateria 10 tendo um alojamento ou recipiente 12 e uma cobertura ou tampa 14 acoplada ao alojamento 12. Terminais ou extremidades terminais 16, 18 se projetam a partir de uma superfície superior da cobertura 14. De acordo com uma modalidade exemplar, o terminal 16 é um terminal positivo e o terminal 18 é um terminal negativo. De acordo com outras modalidades exemplares, os terminais podem ser providos em outros locais (por exemplo, posicionados em uma superfície frontal do recipiente, como em uma bateria de terminal lateral).
[017] O alojamento 12 é internamente subdividido em espaços separados 20 pelas paredes ou divisórias 22. Dentro de cada espaço 20 é provido um elemento de célula 30 que é composto de chapas positivas alternadas 32 (por exemplo,
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5/17 eletrodos, grades) e chapas negativas 34 (por exemplo, eletrodos, grades). As chapas positivas e negativas são separadas por separadores poliméricos porosos 36 (por exemplo, as chapas negativas são providas em invólucros separadores para separar as mesmas das chapas positivas adjacentes, conforme mostrado e descrito na Patente dos Estados Unidos 6.001.503). Linguetas 33 se estendendo a partir das chapas positivas 32 são acopladas a uma presilha 40, e linguetas 35 se estendendo a partir das chapas negativas 34 são acopladas a uma presilha 42. As presilhas positivas são então acopladas ao terminal positivo 16 e as presilhas negativas são acopladas eletricamente ao terminal negativo 18.
[018] A Figura 2 ilustra uma vista plana de uma grade ou chapa negativa da técnica anterior 100. A grade 100 inclui um membro ou elemento de armação superior 110 tendo um membro 120 na forma de uma lingüeta de coleta de corrente se estendendo a partir do mesmo. A grade 100 inclui também um membro ou elemento de armação inferior 112. Entre o membro de armação superior 110 e o membro de armação inferior 112 há uma pluralidade de arames interconectados 130 que são dispostos em um padrão de diamante. Nós 132 são providos nas intersecções dos arames.
[019] Convencionalmente, grades negativas, como aquelas mostradas na Figura 2, são fabricadas em um processo de metal expandido no qual uma folha de metal é fendida em vários pontos utilizando lâminas de faca e as extremidades opostas da folha são separadas para expandir a porção fendida da folha em uma pluralidade de arames de grade. Conforme mostrado na Figura 2, os elementos de armação superiores e
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6/17 inferiores seriam separados no processo de expansão para formar os arames interconectados.
Após a expansão ser concluída, a folha cortada em grades, o que deixa extremidades expostas de arame (por exemplo, extremidade de arame 134 na Figura
2) ao longo dos lados laterais das grades. Uma dificuldade com tal arranjo é que as extremidades de arame de grade ao longo dos lados das grades negativas podem perfurar o invólucro de separador de tal modo que eles entram em contato com uma porção de uma chapa positiva adjacente, o que causa curto-circuito interno da bateria e redução potencial significativa na vida útil da bateria.
[020] De acordo com uma modalidade exemplar, em vez de formar uma grade em um processo de metal expandido, a grade é formada em uma operação de perfuração progressiva na qual uma folha de metal (por exemplo, uma liga de chumbo) é passada através de uma matriz de perfuração progressiva, a qual remove o material para formar o formato de grade mostrado na Figura 3. De acordo com uma modalidade exemplar, um material de grade de bateria de chumbo ou de liga de chumbo (tal como uma liga de chumbo-cálcio-estanho) é derretido e continuamente fundido para formar uma tira continua de material de grade. A tira continua pode ser então laminada ou forjada para modificar a estrutura de grãos ou a espessura da tira. Uma série de grades de bateria interconectadas é, então, formada mediante perfuração do material de grade a partir da tira continua.
[021] Durante a operação de perfuração, a tira é mantida como uma tira continua e os formatos de grades interconectadas são formados em uma operação de perfuração progressiva, (isto é, características são adicionadas à
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Ί/1Ί grade de bateria através de várias operações de perfuração).
Cada uma das grades de bateria interconectadas tem uma rede de grade limitada por uma armação conforme mostrado na Figura e conforme descrito acima.
[022] Após a operação ou processo de perfuração formar uma tira tendo grades interconectadas, as seções de arame de grade de bateria da tira podem ser opcionalmente processadas em uma operação ou processo de estampagem ou cunhagem. A operação, ou processo de estampagem é usado para deformar ou cunhar os arames de grade de tal modo que os arames de grade têm uma seção transversal modificada entre os nós, conforme mostrado nas Figuras 4-7. Por exemplo, a operação ou processo de estampagem pode incluir uma matriz que deforma a seção transversal retangular dos arames de grade da grade perfurada em uma seção transversal octogonal conforme mostrado na Figura 4. Alternativamente, uma matriz de estampagem pode ser usada a qual gira a porção intermediária dos elementos de arame de grade em torno de 20 graus até aproximadamente 70 graus em relação à seção transversal das extremidades opostas do arame de grade onde o arame de grade e o nó se encontram conforme ilustrado na Figura 5. Outras modificações também podem ser realizadas, conforme mostrado nas Figuras 6-7.
[023] Deve ser considerado que alguns formatos de arame de grade modificados podem ser selecionados de modo a prover características aperfeiçoadas de adesão de pasta, para a grade negativa, que são superiores à seção transversal retangular produzida por um processo de estampagem. De acordo com várias modalidades exemplares, o arame de grade modificado substancialmente tem um formato de diamante, um
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8/17 formato rombóide, um formato de hexágono, um formato de octógono, ou um formato oval. Ao deformar os arames de grade na estação de estampagem, a área de deformação ao longo do comprimento de arame de grade entre as extremidades opostas de cada seção de arame de grade pode variar. Por exemplo, de acordo com uma modalidade exemplar, aproximadamente 90% do comprimento do arame de grade entre as extremidades opostas do arame de grade são submetidos à deformação na estação de estampagem (por exemplo, aproximadamente 5% do comprimento de arame de grade próximo a uma extremidade da seção de arame de grade teriam uma seção transversal retangular, os 90% centrais do comprimento de arame de grade teriam uma seção transversal substancialmente octogonal, e aproximadamente 5% do comprimento de arame de grade próximo à outra extremidade da seção de arame de grade teriam uma seção transversal retangular). De acordo com outras modalidades exemplares, uma percentagem diferente dos arames poderia ser modificada.
[024] De acordo com outras modalidades exemplares, os arames de grade podem não ser estampados ou cunhados, e terão um formato em seção transversal conforme mostrado na Figura 8 (por exemplo, uma seção transversal retangular nãomodificada).
[025] Embora seja preferido que os nós permaneçam nãodeformados, em certas circunstâncias poderia ser vantajoso deformar ou cunhar os nós na estação de estampagem. Como a cunhagem dos nós assim como dos arames de grade tenderá a fazer a tira de grade não-planar, as operações de cobertura de pasta que tendem a aplicar a pasta de forma mais espessa em um lado da chapa, do que no outro lado, podem se beneficiar desse efeito. A tira de grade pode ser então orientada de
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9/17 tal modo que a pasta possa fluir mais facilmente para a superfície a qual é coberta finamente com pasta, isto é, alimentada para dentro da máquina de aplicação de pasta de modo que o lado côncavo fica voltado na direção que de outro modo seria coberta finamente com pasta, tipicamente a parte inferior.
[026] Deve ser observado, também, que toda ou uma porção da grade pode ser revestida com uma liga de metal (por exemplo, uma liga de chumbo) para prover várias vantagens, incluindo, por exemplo, adesão aperfeiçoada da pasta de bateria. Exemplos de tais revestimentos são descritos na Patente dos Estados Unidos 6.953.641, cuja revelação integral é aqui incorporada mediante referência.
[027] As grades interconectadas são então processadas para aplicação de pasta de bateria e a tira é cortada para formar uma pluralidade de chapas de bateria. Alternativamente, as grades interconectadas podem ser cortadas em uma pluralidade de grades antes da aplicação de pasta e armazenadas para uso posterior. Uma característica vantajosa do uso de uma grade, tal como aquela descrita aqui, em vez de grades de metal expandido é que enquanto as grades de metal expandido não podem ser cobertas com pasta com um aplicador de pasta de orifício (devido à interferência dos arames de torção fora de plano), as grades estampadas não são desse modo limitadas.
[028] De acordo com uma modalidade exemplar, a grade negativa 200 tem uma espessura não-coberta com pasta entre aproximadamente 0,254 e 1,27 milímetros. Grades negativas convencionais produzidas em um processo de metal expandido têm uma espessura de tira entre, aproximadamente, 0,559
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10/17 milímetros e 0,889 milímetros, e uma espessura de malha expandida entre, aproximadamente, 0,762 milímetros e 1,143 milímetros. Uma característica vantajosa de se prover uma bateria que utiliza grades negativas mais finas é que as baterias utilizando tais grades podem exibir densidade de energia superior, uma vez que menos espaço será ocupado por cada grade negativa (por exemplo, grades adicionais podem ser acrescentadas à bateria ou a bateria pode ser feita menor).
[029] Com referência à Figura 3, é mostrada uma grade negativa aperfeiçoada 200 de acordo com uma modalidade exemplar. A grade 200 inclui um membro ou elemento de armação superior 210 (tendo uma lingüeta de coleta de corrente 220 se estendendo a partir do mesmo) , um membro ou elemento de armação inferior 212, um primeiro membro ou elemento de armação lateral 214, e um segundo membro ou elemento de armação lateral 216. Os membros de armação laterais 214, 216 são acoplados às extremidades opostas do membro de armação superior 210 e membro de armação inferior 212 para formar uma área encerrada no formato aproximado de um retângulo. Vários arames de grade 230 são dispostos em um padrão de diamante que intersecta nos nós 232.
[030] A inda com referência à Figura 3, os arames de grade 230 são acoplados ao membro de armação superior 210 em uma pluralidade de pontos de intersecção (por exemplo, onde os arames de grade 230 intersectam o membro de armação superior 210). Esses pontos de intersecção podem ter características 250 para auxiliar a interface de condutividade entre os arames de grade 230 e o membro de armação superior 210. As características de otimização de
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11/17 condutividade permitem que os arames de grade, relativamente finos 230 sejam acoplados ao membro de armação superior 210 de uma maneira materialmente eficiente (isto é, utiliza a menor quantidade possível de material) e ainda proporciona uma forte conexão entre os arames de grade 230 e o membro de armação superior 210. Conforme pode ser visto na Figura 3, os arames de grade se tornam gradualmente mais largos à medida que os arames de grade 20 se aproximam do membro de armação superior 210. Além do alargamento gradual dos arames de grade 230 à medida que ele se aproxima do membro de armação superior 210, os pontos de intersecção são curvos em qualquer lado do ponto de intersecção. As curvas ou raios são possíveis apenas através do uso de uma operação de perfuração e não podem ser obtidas em um processo de metal
expandido. Os membros de armação laterais e inferiores 212,
214, 216 também podem ter características similares nos
pontos de intersecção onde os arames de grade 230 são
acoplados aos membros de armação laterais e inferiores 212,
214, 216.
[031 ] Ainda com referência à Figura 3, os membros de
armação laterais, superiores, e/ou inferiores 210, 212, 214, 216 podem incluir uma ou mais características 260 (por exemplo, recortes, entalhes, depressões, etc.) para auxiliar no controle e/ou na compensação do aumento de grade durante uso da grade em uma bateria (vide, por exemplo, a Figura 3, ilustrando recortes formados nos membros de armação lateral 214, 216). A característica 260 provê uma área enfraquecida localizada de modo que se a grade 200 deve se desenvolver durante uso, a característica 260 romperá e limitará e/ou controlará o aumento da grade. De acordo com outras
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12/17 modalidades exemplares, características para limitar ou controlar o aumento de grade tais como aqueles mostrados e descritos no Pedido de Patente dos Estados Unidos 11.984.666 (cuja revelação integral é aqui incorporada mediante referência) podem ser incorporadas nas grades aqui descritas.
[032] Uma característica vantajosa da modalidade exemplar mostrada na Figura 3 é que devido ao fato dos elementos de armação 210, 212, 214 e 216 formar um limite ou armação em torno da periferia externa integral da grade 200, não há extremidades expostas de arame que poderiam perfurar um separador de bateria e causar curto-circuito interno da bateria. Isso por sua vez pode ajudar a prolongar a vida útil da bateria (por exemplo, prevenindo curto-circuitos, etc.).
[033] Deve ser observado que embora a Figura 3 mostre uma grade negativa 200 de acordo com uma modalidade exemplar, outras configurações são possíveis. As Figuras 9-13 ilustram
outras configurações possíveis de acordo com outras
modalidades exemplares (numerais de referência nas Figuras
9-13 são similares àqueles na Figura 3) . Várias
características descritas acima (por exemplo,
características para auxiliar em condutividade; recortes, ou
entalhes para auxiliar no controle e/ou na compensação de aumento de grade, estampagem para deformar as seções transversais de arame, revestimento de toda ou de uma porção da grade com uma liga tal como uma liga de chumbo, etc.) também podem ser usadas opcionalmente com as modalidades mostradas nas Figuras 9-13.
[034] Por exemplo, nas Figuras 9-11, uma grade 300 é
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13/17 ilustrada na qual o padrão de diamante dos parâmetros de grade é mais alongado do que aquele mostrado na Figura 3 (por exemplo, o padrão de diamante não forma aberturas substancialmente quadradas entre os arames que se intersectam). Esse tipo de padrão de diamante alongado não pode ser feito utilizando-se um processo de metal expandido. Os elementos ou membros de armação superiores, laterais e/ou inferiores podem incluir características (por exemplo, arames de grade que se alargam gradualmente próximo aos pontos de intersecção com os membros de armação, etc.) para auxiliar a interface de condutividade entre os arames de grade e os membros de armação (vide, por exemplo, a Figura 9, ilustrando as características 350 formadas entre os arames de grade 330 e o membro de armação superior 310) . As características 350 podem ocorrer em todo ponto de intersecção entre os arames de grade e os membros de armação (vide, por exemplo, a Figura 9, ilustrando as características 350), ou apenas em certos pontos de intersecção (por exemplo, apenas no lado esquerdo dos pontos de intersecção que estão à esquerda da lingueta 320 e apenas no lado direito dos pontos de intersecção que estão à direita da lingueta 320). Além disso, os elementos ou membros de armação laterais, superiores e/ou inferiores também podem incluir características (por exemplo, recortes, dispositivos limitadores de aumento, etc.) para auxiliar a controlar e/ou compensar o aumento de grade durante uso das grades (vide, por exemplo, a Figura 9, ilustrando as características 360 formadas nos elementos de armação lateral 314, 316).
[035] A Figura 12 ilustra uma modalidade exemplar de uma grade 400 na qual os arames são arranjados para formar
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14/17 aberturas geralmente no formato de hexágono entre os arames (por exemplo, é obtida uma configuração favo de mel). Os elementos ou membros de armação superiores, laterais e/ou inferiores podem incluir características (por exemplo, arames de grade que se alargam gradualmente próximos aos pontos de intersecção com os membros de armação, etc.) para auxiliar a interface de condutividade entre os arames de grade e os membros de armação (vide, por exemplo, Figura 12, ilustrando as características 450 formadas entre os arames de grade 430 e o membro de armação superior 410) . Características 450 podem ocorrer em todo ponto de intersecção entre os arames de grade e os membros de armação, ou apenas em certos pontos de intersecção. Além disso, os elementos ou membros de armação laterais, superiores e/ou inferiores também podem incluir características (por exemplo, recortes, dispositivos limitadores de aumento, etc.) para auxiliar a controlar e/ou compensar o aumento de grade durante uso das grades (vide, por exemplo, Figura 12, ilustrando as características 460 formadas nos elementos de armação lateral 414, 416). Uma característica vantajosa do modelo mostrado na Figura 12 é que cada um dos nós 432 tem três arames chegando ao nó, ao contrário, por exemplo, do modelo mostrado na Figura 9, no qual cada um dos nós 332 tem quatro arames vindo para dentro do mesmo. Uma vantagem de tal configuração é que menos material é usado no nó.
[036] A Figura 13 ilustra uma modalidade exemplar de uma grade 500 na qual os arames são arranjados para formar aberturas de formato geralmente retangular entre os arames. Os arames verticais se estendem continuamente entre um elemento de armação de cima, ou superior 510 e um elemento
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15/17 de armação de baixo, ou inferior 512, enquanto que os arames horizontais se estendem entre arames verticais adjacentes de tal modo que eles não se estendem continuamente a partir da esquerda para a direita através da grade entre elementos de armação lateral 514 e 516. De acordo com a modalidade exemplar mostrada na Figura 13, cada uma das aberturas retangulares completas é substancialmente do mesmo tamanho (as aberturas retangulares parciais têm diferentes tamanhos, dependendo de onde elas estão localizadas na grade). De acordo com outras modalidades exemplares, as aberturas retangulares completas podem ter tamanhos diferentes. Os elementos ou membros de armação superiores, laterais, e/ou inferiores podem incluir características (por exemplo, arames de grade que se ampliam gradualmente próximo aos pontos de intersecção com os membros de armação, etc.) para auxiliar a interface de condutividade entre os arames de grade e os membros de armação (vide, por exemplo, a Figura 13, ilustrando as características 550 formadas entre os arames de grade 530 e o membro de armação superior 510). As
características 550 podem ocorrer em todo ponto de
intersecção entre os arames de grade 530 e os membros de
armação, ou apenas em certos pontos de intersecção. Os
elementos de armação laterais, superiores e/ou inferiores
podem incluir características (não mostradas) para auxiliar a controlar e/ou compensar o aumento de grade durante uso das grades.
[037] De acordo com uma modalidade exemplar, uma bateria pode ser produzida utilizando-se chapas ou grades positivas e negativas que são formadas em um processo de estampagem e/ou cunhagem.
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16/17 [038] De acordo com uma modalidade exemplar, a grade negativa de acordo com qualquer uma das modalidades exemplares aqui descritas é feita de uma liga de chumbo que inclui a composição mostrada na Tabela 1.
Tabela 1
Elemento Faixa de Percentagens
Cálcio 0,05 a 0,50%
Antimônio 0,001 a 2,5%
Estanho 0,01 a. 2,0%
Cobre 0,001 a 0,1%
Arsênico 0,001 a 0,25%
Bismuto 0,01 a 0,05%
Prata 0,003 a 0,01%
Chumbo Resto
[039] De acordo com outra modalidade exemplar, a grade negativa de acordo com qualquer uma das modalidades exemplares aqui descritas é feita de uma liga de chumbo que inclui a composição mostrada na Tabela 2.
Tabela 2
Elemento Faixa de Percentagens
Cálcio 0,05 a 0,15%
Antimônio < 0,002%
Estanho > 0,5%
Cobre < 0,005%
Arsênico < 0,002%
Bismuto < 0,02%
Prata < 0,005%
Chumbo Resto
[040] Uma característica vantajosa de formar as grades negativas da forma descrita acima é que tais grades requerem
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17/17 menos material do que as grades fabricadas em um processo de metal expandido. Como resultado, economias de peso e custo de material podem ser realizadas ao se utilizar tais grades como aquelas descritas acima.
[041] É importante observar que a construção e o arranjo da grade de bateria conforme mostrados nas várias modalidades exemplares são apenas ilustrativos. Embora apenas umas poucas modalidades da presente invenção sejam descritas em detalhes nessa revelação, aqueles versados na técnica analisando essa revelação facilmente considerarão que muitas modificações são possíveis (por exemplo, variações em tamanhos, dimensões, estruturas, formatos e proporções dos vários elementos, valores de parâmetros, arranjos de montagem, uso de materiais, cores, orientações, etc.) sem se afastar materialmente dos ensinos novéis e das vantagens da matéria em estudo aqui revelada. Consequentemente pretende-se que todas as tais modificações sejam incluídas no escopo da presente invenção conforme definido nas reivindicações anexas. A ordem ou sequência de quaisquer etapas do método, ou processo, pode ser variada ou reorganizada em seqüência de acordo com as modalidades alternativas. Outras substituições, modificações, alterações e omissões podem ser feitas no projeto, condições de operação e arranjo das várias modalidades exemplares sem se afastar do escopo da presente invenção.

Claims (15)

1. Método para produzir uma grade negativa (200, 34) para uma bateria (10), compreendendo:
fornecer uma tira de material de grade de bateria;
executar uma operação de perfuração no material de grade de bateria para remover material e formar a grade de bateria negativa;
caracterizado pelo fato de que a grade de bateria negativa tem uma pluralidade de arames de grade (230, 330, 430) formados pela operação de perfuração em um padrão uniforme de arames de grade (230, 330, 430) limitados por uma armação compreendendo:
um membro (120) de armação superior (110, 210, 410) ; um primeiro membro (120) de armação lateral (214) acoplado ao membro (120) de armação superior (110, 210,
410) em uma primeira extremidade do mesmo;
um segundo membro (120) de armação lateral (216) acoplado ao membro (120) de armação superior (110, 210, 410) em uma segunda extremidade do mesmo;
um membro (120) de armação inferior (112) separado do membro (120) de armação superior (110, 210, 410) e acoplado ao primeiro membro (120) de armação lateral (214) e ao segundo membro (120) de armação lateral (216);
em que a pluralidade de arames de grade (230, 330, 430) é acoplada em uma pluralidade de nós (132, 232, 332, 432), a pluralidade de nós (132, 232, 332, 432) incluindo nós (132, 232, 332, 432) adjacentes sendo adjacentes para um dos superiores, primeiro lateral, segundo lateral, ou membro (120) de armação inferior (112, 212), uma maioria de
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2/5 arames de grade (230, 330, 430) a partir da pluralidade de arames de grade (230, 330, 430) acoplados entre um dos superiores, primeiro lateral, segundo lateral, ou membro (120) de armação inferior (112, 212) e nós (132, 232, 332, 432) adjacentes tendo características (250, 260, 350, 360,
450, 460) de otimização de condutividade configurada para auxiliar a condutividade entre os arames de grade (230, 330, 430) e a armação; e em que a característica (250, 260, 350, 360, 450, 460) de otimização de condutividade é formada mediante um alargamento gradual de um arame de grade (230) a partir da maioria de arames de grade (230, 330, 430) próximos de um ponto de interseção entre um dos superiores, primeiro
lateral, segundo lateral, ou membro (120) de armação inferior (112, 212), e o arame de grade (230); e em que a grade negativa (200, 34) é livre de
extremidades expostas de arame para evitar a perfuração de um separador polimérico (36) quando a grade negativa (200, 34) é fornecida dentro do separador.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a operação de perfuração é uma operação de perfuração progressiva.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de grade de batería é uma tira de liga de chumbo continuamente fundida que é processada para modificar ao menos uma da espessura e estrutura de grãos da tira de liga de chumbo continuamente fundida.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a grade de batería negativa
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3/5 tem uma espessura na faixa de 0,254 a 1,27 milímetros.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma série de grades de bateria interconectadas é formada mediante perfuração do material de grade a partir da tira de liga de chumbo continuamente fundida.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de arames é disposta em um padrão selecionado a partir do grupo consistindo em um formato de diamante, um formato de favo de mel, e um formato de retângulo.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de arames forma um padrão de diamante alongado em que a pluralidade de arames de grade (230, 330, 430) não intersecta em ângulos diferentes de ângulos retos.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ao menos um entre o elemento de armação superior (110, 210, 410), primeiro elemento de armação lateral (214), segundo elemento de armação lateral (216), e elemento de armação inferior (112, 212) inclui uma característica (250, 260, 350, 360, 450, 460) a qual compensa o aumento de grade durante o uso da grade.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pontos de intersecção são fornecidos com um raio entre o membro (120) de armação superior (110, 210, 410) e a pluralidade de arames de grade (230, 330, 430) para otimizar a condutividade elétrica entre o membro (120) de armação superior (110, 210, 410) e a pluralidade de arames de grade(230, 330, 430).
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4/5
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a grade de bateria é submetida a uma etapa de cunhagem para deformar pelo menos um da pluralidade de arames de grade (230, 330, 430) e da pluralidade de nós (132, 232, 332, 432).
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os arames de grade (230, 330, 430) são deformados para produzir uma seção transversal dos arames de grade (230, 330, 430) que têm uma forma selecionada a partir de um grupo consistindo de um formato de octógono, um formato de diamante, um formato de rombóide, um formato de hexágono, e um formato oval.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a grade de bateria negativa é revestida com uma liga de chumbo.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da grade de bateria negativa ser formada em uma chapa de bateria compreendendo ainda o uso de uma pasta de orifício fixada para revestir a grade de bateria negativa com um material ativo.
14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de grade de bateria tem uma composição de 0,05 a 0,50% e cálcio, 0,001 a 2,5% de antimônio, 0,01 a 2,0% de estanho, 0,001 a 0,1% de cobre, 0,001 a 0,25% de arsênico, 0,01 a 0,05% de bismuto, 0,003 a 0,01% de prata e um restante de chumbo.
15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de grade de bateria tem uma composição que compreende de 0,05 a 0,15% de cálcio, menos do que 0, 002% de antimônio, mais do que
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0,5% de estanho, menos do que 0,005% de cobre, menos do que
0,002% de arsênico, menos do que 0,02% de bismuto, menos do que 0,005% de prata, e o restante de chumbo.
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