CN101694878A - 一种用于铅蓄电池的混聚式集电体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，其特征在于，所述的混聚式集电体包括：混聚成型的一个或一个以上的导电骨架和轻质硬性材料制成的成型骨架；所述的混聚式集电体为带空心栅格的板栅、或不带栅格的板状的集电体。所述的导电骨架和成型骨架的混聚，包括：注塑成型和嵌接固定成型；所述的注塑采用热塑、冷挤压或使用粘结剂混凝；所述的嵌接固定，是将轻质硬性材料制成板基模块作为定型骨架，与偶合模块设计的导电骨架嵌接固定成型。所述的集电体的导电骨架可延展设有一体化的引极，或电固连有分体设计的引极。本发明的集电体制造出的极板重量轻，比能量高，制造简单，材料成本低。

Description

一种用于铅蓄电池的混聚式集电体

技术领域

本发明涉及一种铅蓄电池用的极板，特别涉及一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，该集电体，重量轻、材料成本低、重量比能量高。

背景技术

铅蓄电池是目前市场用量最大的一类电池，材料来源广、价格低廉，具有安全可靠、大容量、放电强度大等电气性能优势，而且在众多的电池中，唯有铅蓄电池回收效率高达96～99％，材料资源几乎可完全重复性循环利用，在面对材料资源不断消耗的的大背景中，铅蓄电池在近年获得了越来越广泛的市场。

铅蓄电池由外壳、极板、隔板和电解质组成，极板由集电体及与其固连的电活性物质制成。铅蓄电池行业的主流极板，是在网状板式集电体的侧面涂布铅膏后固化形成，行业通称这种带网状栅格的板式集电体为板栅。板栅的作用：一是作为支撑及固定铅膏(电活性物质)的骨架，二是集合传输电流。以电位匹配而论，板栅的理想材料是纯铅，但纯铅薄板的机械强度不足，通常需添加锑或钙作为增强硬度的金属辅材，形成铅蓄电池行业常见的铅锑和铅钙两大系列的板栅合金。在工业制造中，为提升板栅合金的可塑性及改善电气性能，通常还需选择性地或组合添加一些锡、铝、镉、铋等金属辅材，统称正极板栅合金或负极板栅合金。

在极板中，板栅合金与电活性物质的重量比例，通常在6∶4～3.5∶6.5的重量比例中选取。铅蓄电池在使用中，板栅会受到硫酸电解质腐蚀，某些板栅金属辅材还会在充放电过程析出，一般蓄电池使用的寿命要求越长，板栅占极板的比例越大。铅蓄电池长期研究的一个重要课题，是在满足使用条件要求的前提下，如何为板栅的重量减磅，以达到提升蓄电池的重量比能量的目的。

近年市场出现的水平电池，是基于板栅新材料的变换，其核心技术是采用挤压工艺制成表面镀纯铅的共轴玻璃纤维丝，然后，用这种覆铅玻璃纤维丝编织成轻巧结实的网状铅布。据称这种铅布的抗硫酸腐蚀性较好，因玻璃纤维丝表面镀的是纯铅，析气电位也较理想，用这种铅布板栅侧面涂布铅膏制成极板的电池成本低、重量轻、内阻小、快充性能好。但，这种铅布编织的栅网硬度不足，无法达到竖放所需的机械强度，极板只能水平叠放，进而发展出极板层叠交叉连接的新工艺方法。这种水平叠放极板的电池在实际应用中，通常存在接口密封程度引起的析气串格问题，引极(行业习惯称为极耳)与铅布也存在工艺实施的接口隐患。因此，这种行业所称的水平电池尽管有节材及高比能量的优势，但市场份额远远不及传统极板竖放连接的电池，行业研究的热点之一，集中在电池连接结构不改变的前提下，对板栅材料实行减磅。

为了提高铅蓄电池的重量比能量，近年的导电塑料板栅、导电碳纤维板栅和更广义的不溶性阳极板栅研究很活跃。

硬质塑料的导电效果迄今并不理想，行业通常所指的导电塑料板栅，是在硬质塑料表面镀铅。用类似方法，亦可在毡状高分子纤维上镀铅，或在铜板栅上采用电镀、浸镀和喷镀的方法覆盖铅，此类工业方法与共轴镀铅玻璃纤维丝的表面覆盖铅异曲同工，只是克服了覆铅玻璃纤维丝编织铅布的机械强度不足缺点。但这类表面覆盖铅的板栅也存在很多毛病，例如：塑料或毡状高分子纤维表面覆铅材料的引极(极耳)的集流焊接问题，因集流桥通常是采用铅合金材料，两种不同质的材料熔融固连成为技术关键。此外，用覆铅工艺制造出的极耳，因接口面的过载电流较大，容易发生在硫酸雾中受蚀带来的问题。特别是铜板栅覆盖铅的方案，因铜在正极电位区不稳定，如果铅镀层存在缺陷，将会导致铜在硫酸液中溶解，继而在负极活性物质表面沉积，导致析氢和容量损失。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有铅蓄电池板栅材料及结构在技术上的不足之处，从而提供一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，该集电体采用一种结构简单、工艺容易实现的极板集电体制造技术，减轻板栅材料的重量，使铅蓄电池的用铅量大幅减少，降低材料成本。

为实现上述目的，本发明的一种用于铅蓄电池的混聚式集电体的主要特征在于，所述的混聚式集电体包括：混聚成型的一个或一个以上的导电骨架和轻质硬性材料制成的成型骨架；所述的混聚式集电体为带空心栅格的板栅、或不带栅格的板状的集电体。

作为上述技术方案的进一步的改进，所述的导电骨架和成型骨架的混聚，包括：注塑成型和嵌接固定成型；所述的注塑用类似浇灌钢筯混凝土的方式，将导电骨架与轻质硬性材料注塑成型，所述的注塑成型包括用热塑、冷挤压、使用粘结剂混凝以及其它工业方法；所述的嵌接固定，是将轻质硬性材料制成板基模块作为定型骨架，与偶合模块设计的导电骨架嵌接固定成型。用两类工业方法之一，可得到所需结构及形状的混聚集电体。

作为上述技术方案的又一改进，所述的集电体的导电骨架可延展设计有一体化的引极，或电固连有分体设计的引极。所述的集电体的导电骨架的引极，采用导电材料制成，包括：铅、铜、铝及其合金或导电碳纤维。所述的集电体的导电骨架的引极与导电骨架的材料可以相同，亦可采用不同的导电材料制作；引极与导电骨架可一体化设计，亦可分体设计电固连。

作为上述技术方案的再一改进，所述的导电骨架采用导电材料制成，包括：铅、铜、铝及其合金或导电碳纤维；所述的导电骨架与电活性物质的接触面可以是板状或网状，其固定电活性物质的表面为平面、规则或不规则的粗糙面或微齿。

作为上述技术方案的再一改进，所述的网状导电骨架，是由若干竖筋、或在竖筋之间进一步设计有若干横筋的导电材料电固连而成；所述的竖筋或横筋的筋条的截面可以是圆形、三角形、方形、棱形、多边形或工字型。

作为上述技术方案的再一改进，所述的轻质硬性材料为一种或一种以上的塑料或导电塑料，包括：橡胶、硬性树脂、混凝人造木板；

所述的成型骨架的表面可带规则或不规则的粗糙面或微齿。

作为上述技术方案的再一改进，所述的一个以上的骨架之间可以全部电导通、或选择性组合电导通。

作为上述技术方案的再一改进，所述的集电体的形状为矩形、正方形、多边形或圆形，厚度为0.1～50mm。

本发明混聚式集电体技术核心的优点，在于把传统单一合金的板栅变换为两种或两种以上的基本材料混聚构成。如上所述的板栅的两项基本功能，支撑电活性物质成型的骨架功能由硬质轻材料完成，集合传输电流的功能由导电骨架完成，电活性物质固定在硬质轻骨架和导电骨架共聚成型的集电体上。混聚式集电体可制造成外形类似常规板栅的结构，亦可制造为不带栅格甚至无集流极耳(引极)的集电体形状，从而广泛满足常规正负极交叉集群使用的极板、双极向极板或单极向极板的使用需求。混聚式集电体因大量采用比重小的轻质硬性材料，较之常规铅合金板栅的重量大大减轻，固定同样电活性物质制造出的极板具有重量轻、材料成本低、重量比能量高的特有优势，设计得当还可带来寿命长、内阻低、增强大电流快速充电能力等优点，组合结构简单，工艺容易实现。

在常规单一铅合金成型的板栅设计中，除了外形结构没有更多的设计选择余地，当采用本发明所述的用集电骨架与硬质轻材料共聚成型集电体时，给集电体带来了可针对极板电气特性要求的多种组合设计方案，使之更实用。例如用常规板栅制造充放电电流要求不高的极板时，集电体仅依靠导电骨架的若干竖筯集流即可满足要求，板栅四框及中间横筋可填充常规硬质塑料，使极板更轻，成本更低。又例如制造充放电电流大但寿命要求相对宽松的极板时，导电骨架可设计为带粗糙面或微齿的薄板状，使之与电活性物质接触的表面积最大，板状导电骨架的四框，可填充适量的轻质硬性材料以满足对机械强度的要求。再如一些使用要求长寿命的UPS电池，这类电池的铅合金板栅一般设计都很厚，板栅重量往往占极板重量的55％左右，但在长期使用中受蚀的只是板栅合金表面，板栅合金内部至电池寿命终止往往也不会受损(如果应用近年出现的一些可削弱硫酸液表面腐蚀力的有机聚合物胶体电解质，则板栅合金的受蚀程度将进一步削弱)，因此这类电池的板栅没必要全部采用昂贵且重的铅合金制造，板栅合金的边框部分及内部横筯可置换为轻质硬性材料，这样可大大减轻板栅重量，使极板的重量更轻，同时降低极板制造的材料成本。

在本发明技术方案实施中，由于集电体除导电骨架外是轻质硬性材料，使集电体的机械强度可通过轻质硬性材料的选型来保障，对导电骨架的机械强度要求可大幅降低。从力学原理，由于导电骨架与轻质硬性材料互相依托，即使是采用纯铅作为网状集电骨架，也容易满足对混聚集电体的机械强度要求。当集电体仅是导电骨架与轻质硬性材料混聚成型时，集合电流的任务需全部由导电骨架来完成，所以应在耗材相同的情况下，尽量加大导电骨架与电活性物质接触的表面积，提高极板的大电流充放电能力。

近年导电塑料获得了快速发展，使导电塑料的电导率水平不断提高，制造成本持续下降，为本发明技术方案的实施提供了进一步的工业发展空间。当采用这类导电塑料与导电骨架混聚制作集电体时，集流任务将由导电骨架和导电塑料共同来完成，从而使本发明技术方案所述的混聚式集电体制造出的极板，拥有更强的大电流充放电能力，比能量可进一步提高。

在实际应用中，所述混聚式集电体的两侧面或单侧面，可以用电镀、浸渍、喷涂等工业方法覆盖铅或其他导电材料。电活性物质在集电体侧面固定的方式，可采用常规涂布铅膏固化或电镀、浸渍、喷涂等工业方法形成，包括在网状或板状集电体两侧面固定同极性的电活性物质，在板状集电体两侧面分别固定不同极性的电活性物质，以及在板状集电体单侧面固定电活性物质。

附图说明

图1为现有常规技术的一种网状板栅式集电体的结构示意图。

图2为本发明所述导电骨架与轻质硬性材料混聚的一种典型的集电体结构示意图。其中，图2A为主视图，图2B为侧视图。

图3为本发明所述的一种由若干竖筯作为集电体导电骨架的结构示意图，竖筯外延直接作为集电体的集流极耳。

图4为本发明所述的另一种由若干竖筯作为集电体导电骨架的结构示意图，集流极耳与若干竖筯一体化设计。

图5为本发明所述的又一种由若干竖筯作为集电体导电骨架主体的结构示意图，设计有下边框，集流极耳与筯条一体化设计。

图6为本发明所述的一种典型的轻质硬性材料结构框架示意图。

图7为本发明所述的一种由若干竖筯作为集电体导电骨架的结构示意图，无极耳。

图8为本发明所述的一种由若干竖筯作为集电体导电骨架的结构示意图，上下横筯兼作极耳。

图9为本发明所述的一种带极耳的板状导电骨架的结构示意图。

图10为本发明所述的一种无极耳的板状导电骨架的结构示意图。

图11为图7所述导电骨架与轻质硬性材料混聚成集电体的一种结构示意图。其中，图11A为主视图，图11B为侧视图。

图12为图8所述导电骨架与轻质硬性材料混聚成集电体的一种结构示意图。其中，图12A为主视图，图12B为侧视图。

图13为图9所述板状导电骨架与轻质硬性材料混聚成带极耳集电体的一种结构示意图。其中，图13A为主视图，图13B为侧视图。

图14为图10所述板状导电骨架与轻质硬性材料混聚成无极耳集电体的一种结构示意图，轻质硬性材料框中增设一横筯。其中，图14A为主视图，图14B为侧视图。

附图标识

1、网状集电体骨架的竖筋            2、网状集电体骨架的横筋

3、网状集电体骨架的空心栅格        4、集流引极

5、成型骨架                        6、板状导电骨架

具体实施方式

本发明的改变了常规极板所用板栅的单一合金材料结构，通过导电骨架与轻质硬性材料的混聚成型，使导电骨架的成型稳固程度不仅是依靠导电材料自身的结构力，而是基于导电骨架与轻质硬性材料的机械组合依托，因此，集电体可以设计得更精巧，重量更轻。同时，根据电池不同的使用用途，可以更大弹性地多样化设计集电体，发挥节材省费的技术应用特征。

在铅蓄电池常规主流产品的板式极板中，板栅大多是设计为网状，竖向筯条1与横筋2之间形成栅格3，如图1所示，传统工艺是将铅合金在高温热铸成型，近年向冷轧方向发展。板栅的集合电流任务，行业内公知主要是由竖向筯条1完成，因此，在外形类似常规板栅的集电体实施本发明的技术要点，首先是要在导电网架中加强竖向筯条1的表面积设计，使竖向筯条与电活性物质的接触面积增大；在导电骨架设计中，应尽量减少横筋2及斜筋，甚至不用横筋及斜筋，如图3和图4所示；为了导电骨架相对稳固成型，也可设计导电骨架的闭合框，如图5和图8所示；板栅的四框，除辅助集合电流外主要是为了在涂布铅膏时固位，该四框在竖筯表面积足够的情况下，完全可以用成型骨架5取代；而板栅常规设计的横筋2，主要也是为了支撑所涂布的铅膏固位，所以在原理上亦可部分甚至全部用成型骨架5取代。制作外形类似常规板栅的混聚集电体时，轻质硬性材料的注塑或嵌接式板基制作外型一般如图6所示，与导电网架混聚成型如图2A和图2B所示。

行业内众所周知，铅布板栅、导电碳纤维板栅以及导电塑料板栅等，都存在公知的极耳4的集流焊接问题，因在常规铅蓄电池的连接结构中，极板集流及极群集流桥通常都是用铅合金材料，如果板栅的集流极耳不是用铅合金材料，两者的熔融固连成为技术关键，目前工业上能解决好不同质材料熔融电固连的并不多见。本发明所述的混聚集电体可很容易解决这一技术关键问题，因本发明所述的网状骨架可采用常规板栅的铅合金制成，网状骨架的竖筯1可设计为直接延伸集合，兼作混聚集电体的集流极耳4。混聚集电体的集流极耳形式，既可以将若干竖筯1设计延伸至极耳4部位，在焊接集流桥时再熔融固连，如图3和图2所示；也可以将网状骨架筯条与极耳实行一体化设计，如图4和图5所示。

多年以来，行业内持续有人试图用纯铅制造常规结构的板栅，工业上均未获成功，究之技术原因，是因纯铅的机械强度太低。当采用纯铅作导电骨架实施本发明内容时，由于集电体的机械强度并非依靠作为导电骨架的纯铅，而是取决于所混聚成型的轻质硬性材料的机械强度，使集电体中应用纯铅材料成为可能。

导电骨架与轻质硬性材料的成型混聚可以有两类基本方案：一是将导电网架与轻质硬性材料通过注塑工艺相互固连，所述的注塑工艺包括用热塑、冷挤压、使用粘结剂混凝以及其它工业成型方法，如图2、图13和图14所示；二是将轻质硬性材料先注塑成型为模块化的板基，采用导电骨架与板基偶合嵌接的固定方案，如图11和图12所示。为提高集电体的集流能力，当采用绝缘性的轻质硬性材料与导电骨架混聚时，无论是以注塑还是模块嵌接成型方式，集电体侧面都可以用电镀、浸渍、喷涂等常规工业方法覆盖铅或其他良导体材料；如果用导电性的轻质硬性材料与导电骨架混聚，集电体的集流能力会更好。

混聚集电体的外形结构可以与常规板栅类同，如图2所示；也可以不同于常规板栅，如图11、图12、图13和图14所示。例如配合制造双极性电池极板的集电体，集电体不能带栅格3，使集电体隔离两侧面不同极性的电活性物质；又例如配合制造堆叠式电池组的极板集电体，可将集电体制作为外形无极耳的任意形状。

集电体侧面固定电活性物质制作成极板的工业方法，最常见的是在集电体表面涂布固化铅膏，也可采用电镀、浸渍、喷涂等工业方法形成。涂布铅膏时，为加强集电体粘结铅膏的附着力，导电骨架材料及轻质硬性材料的表面应设计为规则或不规则的粗糙面，或在材料表面设计微齿加大表面织。

实际设计时，集电体的导电骨架形式应根据电池的充放电要求而定。以常见的便携或壁挂式小功率应急照明用的6V4Ah电池为例，因近年LED照明技术的快速发展，LED功耗对电池的应急供电电流的要求十分低，如使用1W照明仅需0.17A电流，使用0.5W照明仅需0.08A电流，集电体用若干根铅合金竖筯1即可实现有效集流。在传统的铅合金板栅中，仅采用若干根铅合金竖筯制作很难达到所需的机械强度，本发明所述的混聚式集电体结构可使该问题得到迎刃而解。这类电池的充放电电流要求较小，集电体材料可设计为以成型骨架5为主，较之常规板栅可节80％甚至更多的铅合金材料，极板及电池重量大大下降，材料造价成本大幅降低。

又例如通讯机站常见的2V500～2500Ah电池，常规正极板栅厚度达到6～8mm，现常规设计的厚度既有防蚀原因也有机械强度要求的原因。由于板栅重量通常占极板重量的一半甚至一半以上，制造业长期以来追求的一种设计，是希望在不明显降低电池质量指标的前提下为板栅减磅，降低制造成本，但在采用单一铅合金设计板栅的框架内，很难实现板栅减磅降低成本的目的。当采用本发明所述的混聚式集电体结构时，集电体骨架可设计为变化多样的形式，板栅边框及部分横筋完全可以用轻质硬性材料替代，一些扩张表面积的多齿型竖筯结构，在采用单一铅合金材料制造时会存在成型机械强度的问题，但在混聚轻质硬性材料后可有效解决。对于这类长期浮充工作的长寿命电池，导电骨架采用纯铅制造是最理想的，与轻质硬性材料混凝可解决纯铅太软的成型难题，大大减轻集电体重量，材料成本下降。

从电池充放电要求的特征，不仅邮电通讯机站常有一类高功率即大电流放电需求的电池，电动汽车使用的电池更具有高功率充放电的需求。这类电池从成流组合原理上，应优先采用双极性极板或偶极对堆叠方式的电池组结构，如果仍采用常规的正负极板交叉极群组合的连接方法制造，板栅结构设计将更为重要。为适应高功率充放电的需求，传统板栅的竖筋1应配合采用筋条表面积齿扩张增大的结构形式，增大板栅与铅膏的接触面。如上所述，这一类筋条表面积的设计如果施材多，会失去板栅减磅降成本的本来目的，但施材少又往往硬度不够。应用本发明所述的混凝集电体，容易使薄片型的扩张齿在轻质硬性材料中得到依托，导电骨架与铅膏的接触面增大，极板的大电流充放电能力都可得到有效地提高。

对于这类高功率充放电的电池，板栅较彻底的改良是采用板状集电体，与传统板栅结构相比，当网状板栅改变为板状时，导电骨架与电活性物质将由筋条接触改变为面接触，极板的大电流充放电能力将成倍提高。与上述问题类同，板状集电体如果施材多了会降低重量比能量，增加材料成本得不偿失；施材少了又会导致集电体机械强度不够。当板状导电骨架6与成型骨架5混聚时，无论是以注塑形式还是模块嵌接固定成型，板状导电骨架在轻质硬性材料中均可得到应力依托，用较少板状导电骨架施材也容易满足集电体所需的机械强度。如图13和图14所示。

混聚式集电体结构可以有很多设计方案及其变化组合，导电骨架与成型骨架5的混聚方式，可有注塑或模块嵌接固定成型；所设计的导电骨架可带栅格3或不带栅格；集电体可带集流极耳4或不带集流极耳；可使用1套导电骨架混聚轻质硬性材料使集电体两侧面电导通，也可使用2套导电骨架混聚使集电体两侧面电导通或不导通；所混聚的轻质硬性材料，可以是电绝缘性或导电性，等等，从而满足常规板栅改良以及板状.无极耳状等各种集电体的设计需要。

在现阶段，由于电导率接近金属导体的导电塑料以及导电碳纤维的市场价格仍相对较贵，除了一些高品质要求的极板外，以纯铅或其合金混聚普通硬质绝缘塑料成型的方案相对较现实。为了提高塑料对铅膏的附着力，塑料表面应设计处理为带规则或不规则的粗糙面或微齿；也可以对普通硬质绝缘塑料的表面进行电导率改性，使之参与导电。最常见的一类电导率表面改性的工业方法，是采用常规的电镀、浸渍、喷涂等方式，在普通硬质绝缘塑料的表面覆盖铅。因塑料属高分子结构，也可以用高分子嵌枝改性的一般原理，在塑料的表面层植入一些电导率较高的强活性基团，使普通硬质塑料表面改性后在硫酸液环境中参与集流导电。

在铅蓄电池制造行业，对极板较深入了解的普通专业人士，都可以在本发明所述的混聚式极板结构的基础上，举一反三地变形实施本发明的技术内容，本发明所述的由导电骨架与轻质硬性材料混聚成集电体的基础结构方法，以及其衍生的技术变形实施，均应被列入本发明申请的保护范围。

实施例1

制作一种外形类似常规板栅的混聚式集电体，集电体设计为宽50mm长72mm的矩形，厚度2.5mm。首先用冷轧或热铸制作铅合金骨架，骨架的侧面结构如图3所示，设置6条竖筋1，竖筋为直径2mm的圆型，无横筯2，竖筋延伸造型集合兼作极耳4，极耳高12mm。将铅合金骨架在特制模具中与ABS塑料5热塑成型，塑料框包括四框与框内4条横筯，四框的框宽度1.5mm，横筯宽度1.2mm，厚度均为2.5mm，如图6所示，热塑成型后的集电体外形结构如图2所示。本方法获得的混聚式集电体重量比同规格铅合金板栅重量轻，涂同样铅膏制造的极板重量比能量高，材料成本低。

实施例2

将实施例1所述的极耳与铅合金骨架变形，极耳4制作为附图4所示的一体化结构，铅合金骨架类同，只设计竖筋1，无横筯2，与ABS塑料5热塑成型的方法类同，热塑成型后的集电体外形结构除极耳为一体化结构外，实施效果和实施例1类同。

由于实施例1和实施例2在板栅4个框热塑成型的是ABS塑料，损失了左右两个竖向边框的辅助集电能力，要使集电体的集电能力加强，需将铅合金骨架的竖筋1表面积增大，或实施进一步的技术改良。

实施例3

将实施例2所述的与铅合金骨架热塑成型的ABS塑料5的框表面，处理为有规则的凹凸面，两侧面凸面之间厚度(最大值)为2.5mm，两侧面用电镀、浸渍、喷涂等常规工业方法，在两侧塑料表面覆盖一层铅，使硬质塑料5表面改变为覆铅层。在本实施例由于普通硬质塑料的表面改变为覆铅，增大了集电体与电活性物质的接触面积，加强了集电体的集电能力，使极板的大电流充放电能力得到提高。

实施例4

用模块嵌接方式组合将铅合金骨架与ABS塑料框组合成型集电体，首先，按图6所示外形，用粘结剂混合塑料粉末使之凝固成型的方法制造硬质塑料板基5。塑料板基上框自上而下设计一小孔用于穿过极耳4，板基内部设有中空槽，使图4所示的铅合金骨架可沿板基内部中空槽嵌合，极耳穿过板基上框小孔。本实施例的优点是将塑料板基和导电骨架分别模块化设计，积木式嵌合成集电体，适用于一些对充放电强度要求不高的小容量铅电池，使电池重量更轻。

实施例5

在实施例4所述嵌合板栅制作完成后，在强活性的高分子专用溶剂中浸渍若干时间，水洗后烘干，使硬质塑料板基5与铅合金骨架的嵌合更牢固，同时表面得到改性，在硫酸液环境中拥有辅助导电的能力。在该板栅的两侧面涂上常规铅膏，经常规固化工序可得到一种优质极板，使配制出的电池的大电流充放电能力相对较好。较之常规铅合金板栅制造极板的同容量电池要轻，节省了价格相对较高的板栅铅合金材料，提高了电池的重量比能量。

实施例6

制作一种导电骨架为板状的集电体，导电骨架是没有栅格3的薄板状，带一体化设计的集流极耳4，其侧面外形如图9所示，板状导电骨架6使用纯铅制造，高80mm，宽65mm，厚度0.8mm，板状表面设计为带粗糙面或微齿。在板状导电骨架的四边，用热注成型的方法将ABS塑料混聚四框，如附图13所示，上下框宽度1.2mm，左右框宽度2.5mm，四框厚度3.5mm。本实施例获得的集电体，因ABS塑料混聚四框，弥补了纯铅薄板机械强度不足的缺点，同时，由于导电骨架为板状，与电活性物质接触的表面积最大，使集电体的集合大电流能力成倍加强，适合于配合制造有高功率充放电需求的铅电池。

实施例7

实施例6用ABS塑料5混聚四框结构的集电体，当极板面积加大时可能会使集电体的机械强度不足，为使集电体结构更稳固，可在四框内加若干ABS塑料筯条，筯条设计不宜过多，能满足集电体要求的机械强度即可。一种在四框内设计有一根辅助横筋2的结构，如附图14框内所示。

实施例8

近年出现了极板为层叠式连接的电池新结构，这类层叠式连接的极板无需集流极耳4，例如采用双极性极板或单极向极板制造层叠式电池，其极板集电体只能采用无栅格3的板状结构。在实施例6基础上取消极耳4的设计，即采用如附图10所示的板状导电骨架6，取代实施例6所述的带极耳4的板状导电骨架6，用类同的方法，可制出适合双极性极板或单极向极板使用的集电体。

实施例9

在层叠式连接结构适用的电池极板中，单极向极板制造可以有更多形式的集电体设计方案，例如把附图7所示的网状导电骨架与所有成型骨架5混聚成附图11所示的集电体结构，或将附图8所示的网状导电骨架与所有轻质硬性材料混聚成附图12所示的集电体结构。当需求更高充放电效率时，可以采用附图10所示的板状导电骨架6，与所有轻质硬性材料混聚成附图14所示的集电体类似结构。混聚的方式，既可以用注塑也可以设计为组合模块嵌接固定成型。

实施例10

以上实施例涉及的都是一套导电骨架与轻质硬性材料6混聚，在实际应用中，也可应用两套或两套以上的导电骨架与轻质硬性材料混聚。例如采用两套导电骨架与轻质硬性材料混聚，两套导电骨架之间电导通，等效于一套导电骨架，这类组合方式可带来导电骨架更多更巧妙的设计，在制造大容量极板的集电体时有其特殊用途。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，其特征在于，所述的混聚式集电体包括：混聚成型的一个或一个以上的导电骨架和轻质硬性材料制成的成型骨架；所述的混聚式集电体为带空心栅格的板栅、或不带栅格的板状的集电体。

2.根据权利要求1所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的导电骨架和成型骨架的混聚，包括：注塑成型和嵌接固定成型；

所述的注塑采用热塑、冷挤压或使用粘结剂混凝；

所述的嵌接固定，是将轻质硬性材料制成板基模块作为定型骨架，与偶合模块设计的导电骨架嵌接固定成型。

3.根据权利要求1所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的集电体的导电骨架可延展设有一体化的引极，或电固连有分体设计的引极。

4.根据权利要求3所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的集电体的导电骨架的引极，采用导电材料制成，包括：铅、铜、铝及其合金或导电碳纤维。

5.根据权利要求1所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的导电骨架采用导电材料制成，包括：铅、铜、铝及其合金或导电碳纤维；

所述的导电骨架与电活性物质的接触面可以是板状或网状，其固定电活性物质的表面为平面、规则或不规则的粗糙面或微齿。

6.根据权利要求5所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的网状导电骨架，是由若干竖筋、或在竖筋之间进一步设计有若干横筋的导电材料电固连而成；所述的竖筋或横筋的筋条的截面可以是圆形、三角形、方形、棱形、多边形或工字型。

7.根据权利要求1所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的轻质硬性材料为一种或一种以上的塑料或导电塑料，包括：橡胶、硬性树脂、混凝人造木板；

所述的成型骨架的表面可带规则或不规则的粗糙面或微齿。

8.根据权利要求1所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的一个以上的导电骨架之间可以全部电导通、或选择性组合电导通。

9.根据权利要求1所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的集电体的形状为矩形、正方形、多边形或圆形，厚度为0.1～50mm。

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