CN102623714A - 一种具有凹凸状结构的铅酸蓄电池板栅 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅。属于铅蓄电池技术领域。它主要是解决现有电池重量大，板栅合金利用率低，且有与活性物质之间结合不好、宜脱落的缺陷，解决传统活性物质涂填厚度超过板栅厚度受限的问题。它的主要特征是：凹凸状板栅包括极耳、边框和筋条，采用铅基合金材料制成，其工艺及加工技术简单，便于实现产业化；所述的边框或/和筋条的外表面为凹凸状的非平面。本发明具有提高板栅合金利用率，又能保证单片板栅的活性物质承载量及防止活性物质脱落，相对增加板栅与活性物质之间的比表面，保证蓄电池的容量和各种性能指标不受影响，能够减轻铅蓄电池重量，节约成本的特点，主要用于铅蓄电池板栅。

Description

一种具有凹凸状结构的铅酸蓄电池板栅

技术领域

本发明属于铅蓄电池技术领域，具体涉及一种可提高铅蓄电池板栅利用率，降低板栅重量，增强板栅强度，改善活性物质与板栅结合强度，促使蓄电池向轻量化发展的一种铅蓄电池板栅。

背景技术

目前铅蓄电池广泛应用于各个领域，以其优良的性价比，安全稳定性能，为众多产品所用，如汽车、摩托车启动用，电动自行车、电动叉车、三轮车等牵引用，风能、太阳能储用，通信、铁路机车备用电源用等等。目前的铅蓄电池内部所用极板，其用来承载活性物质的板栅，大多采用浇铸成型，少数采用拉网扩展板栅及冲切板栅。

尽管铅蓄电池有一百多年的历史，已经相对成熟，但是其依旧存在很多难以克服的问题，最主要是铅蓄电池的铅耗比较大，重量无法向轻量化发展。尤其是动力用铅蓄电池，随着国内新能源汽车行业的高速发展，新型的电动汽车对电池的重量要求越来越高，如何降低电池的重量的同时，保证蓄电池容量不受影响？目前尚未有很好的解决方法。随着有色金属资源的逐渐缺失，原材料价格的不断上涨，蓄电池厂家成本也水涨船高，在市场上的竞争力日益降低。众所周知，铅蓄电池的主要成本是电池内部的极板成本，极板成本又包含两部分，一部分是板栅成本，另一部分是铅膏（活性物质）成本。由于目前各种类型的铅蓄电池设计，其板栅承载活性物质重量都有一定限度。因为，板栅在涂膏的时候，铅膏填涂后的最大厚度不能超过板栅的最大厚度0.3mm,否则容易造成后期使用过程中活性物质脱落，蓄电池活性物质利用率偏低等。因此铅蓄电池活性物质重量对板栅厚度有很大的依赖性、局限性。如果为了降低成本，减少活性物质（铅膏）的填涂量，将随之减少蓄电池容量；如果减少蓄电池板栅的重量，则蓄电池的活性物质装载量将随即减少或者电池性能会受到影响。如何降低这两部分的重量成本？目前尚未有很好的方法解决。众所周知，铅蓄电池其用来保证容量和性能的活性物质，根据电池种类的不同，其利用率是一定的。如果为降低成本，而减少铅膏（活性物质）在板栅中的填涂量，铅蓄电池其性能势必将会受到影响，最为明显的是容量降低，低温性能、大电流放电性能等也随即变低，直接影响蓄电池质量。也就是说在铅蓄电池设计时，要保证一定量的活性物质，保证质量特性条件下，降低板栅重量是最经济可行的方向。国际国内刊物已作过很多相关报道，如镀铅塑料板栅，铜板栅、泡沫板栅等都是为了节省铅耗，减轻铅蓄电池重量等，但截至目前都不能进行产业化。

发明内容

本发明目的就是针对上述不足之处而提供一种能够提高板栅利用率、能够降低蓄电池重量，又能保证单片板栅的活性物质承载量及避免活性特质脱落，相对增加板栅与活性物质之间的比表面积，保证蓄电池的容量和各种性能指标不受影响，同等容量下提高板栅利用率的具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅。

本发明的技术解决方案是：一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅，包括极耳、边框和筋条，其中筋条为用来填涂活性物质的主要区域，其特征是：所述的边框或/和筋条的外表面为凹凸状的非平面。

本发明的技术解决方案中所述的板栅是采用铅基合金材料制成的，主要构成有极耳、边框和筋条，其中筋条所在区域是活性物质的主要填涂区。

本发明的技术解决方案中所述的边框或/和筋条用于填涂活性物质的两个面的表观为波浪形凹凸状非平面结构。

本发明的技术解决方案中所述的边框或/和筋条的外表面所形成的形状为锯齿形凹凸状非平面结构。

本发明的技术解决方案中所述的边框或/和筋条的外表面所形成的形状为梯台形凹凸状非平面结构。

本发明的技术解决方案中所述的边框或/和筋条的外表面所形成的形状为圆台形凹凸状非平面结构。

本发明的技术解决方案中所述的边框或/和筋条的外表面所形成的形状为波浪、锯齿、梯台、圆台中的两种或两种以上的混合形凹凸状非平面结构。

本发明的技术解决方案中所述的边框或/和筋条厚度尺寸控制在为极耳厚度的2-4倍，即边框或/和筋条所形成的凹凸状非平面的凸凸面之间的最大厚度，是极耳或形成凹凸状前板栅厚度的2-4倍。

本发明由于板栅边框或/和筋条形成凹凸状的非平面结构，与等长、等宽的普通板栅相比，增加了活性物质的承载面积与膏量，提高了板栅与活性物质接触面利用率，同时又防止活性物质脱落，相对增加板栅与活性物质之间的比表面积，保证蓄电池的容量和各种性能指标不受影响的具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅。与普通板栅同厚度相比，增加了强度。其厚度方向外表面为凹凸状非平面的板栅面（边框或/和筋条），不仅增加其相应的强度，而且大大提高其与活性物质之间界面的结合度，其加工生产工艺的特殊性适合任意铅基合金，可克服某些合金各存在的缺陷，同时生产工艺易于产业化。

本发明具有如下优点。

1、本发明的凹凸板栅适合任意铅基合金材料。 

2、本发明的凹凸板栅其加工工艺便于实现，安全环保，可实现产业化。

3、板栅经过加工后，形成凹凸不平的表面，形成新的表面的厚度比加工前成倍增加，活性物质涂填空间体积增加，增加涂膏量，同时提高活性物质涂填层的厚度，提高极板容量和机械强度，也就提高了板栅的利用率，但板栅重量不增加，相对电池材料成本降低了。通常的板栅表面一般有两种，一种是四周边框和极耳在同一平面上，即板栅厚度与边框筋条为同一厚度；另一种是四周边框比板栅内部筋条厚，即四周边框厚度的两面分别在同一平面上，而内部筋条在一个或者多个平面上。板栅经过填涂后，其厚度只能与板栅边框厚度相同或者超出边框厚度﹤0.3mm。

本发明主要用于铅蓄电池板栅。

附图说明

图1是本发明的主体结构俯视示意图。

图2是本发明的底部侧向示意图。

图3是本发明的侧向示意图。

图4是本发明的侧向示意图。

图5是本发明的侧向示意图。

图6是本发明的侧向示意图。

图7是本发明的侧向示意图。

图8是本发明的底部侧向示意图。

图9是本发明的侧向示意图。

图10是本发明的侧向示意图。

图11是本发明的侧向示意图。

图12是本发明的侧向示意图。

图13是本发明的侧向示意图。

图14是本发明的侧向示意图。

图15是本发明的侧向示意图。

具体实施方式

如图1所示。本发明包括主体结构示意图和板栅，如图1所示，其中包括：1、极耳，位于板栅的上部；2、边框，位于板栅四周极耳下部，与极耳相连，较宽；3、筋条，位于板栅内部，被四周边框2包围，并与边框相连接。本发明采用铅基合金材料制成，其工艺及加工技术简单，可实现产业化。边框2或/和筋条3的外表面为凹凸状的非平面。边框2或/和筋条3的外表面可以为波浪形、锯齿形、梯台形、（椭圆、半）圆（弧）台形、以及其中的两种或两种以上的混合形凹凸状非平面。

将符合工艺要求的铅合金铸成0.5mm-2mm厚度铅带，每种蓄电池其铅带的具体厚度与长宽根据蓄电池的设计要求而定，用符合蓄电池设计要求的模具对铅带基体进行加工，形成极耳1、边框2与内部栅格筋条3结构。内部形成纵横排列的矩形或/和梯形网格，如图1所示，网格的四周均为基体被加工后留下的筋条组成，这种密布的筋条既是活性物质的承载体，又是电流的汇集体。

将上述加工好的板栅，通过定位，用符合设计要求的模具，对板栅进行轧制加工，在板栅的两面会形成一定形状的凹凸不平的结构。包括两种结构：一种是边框和筋条一同变形，如图2所示，24为基体整体，25为凹凸后形成的面；另一种是边框不变形，筋条变形，如图8所示为边框26不变形，内部筋条变形，两面形成平面状27。

锯齿形凹凸状非平面的边框和筋条如图3所示，其中，边框和筋条为一同变形的锯齿形凹凸状结构,图中4是锯齿的齿尖和底部，5是板栅极耳。

波浪形凹凸状非平面的边框和筋条如图4所示，其中，边框和筋条为一同变形的波浪形凹凸状结构，其中6为波峰和波谷。

梯台形凹凸状非平面的边框和筋条如图5、6、7所示，其中，边框和筋条为一同变形的梯台形凹凸状结构，其中7为矩形梯台的顶部和底部，8为梯形梯台的顶部和底部，9为带倒圆角的梯形梯台的顶部和底部，其中10为到圆角形。

（椭）圆（弧）台形凹凸状非平面的边框和筋条如图9、10所示，其中，边框和筋条为一同变形的（椭）圆（弧）台形凹凸状结构，11代表板栅两面呈对称结构的圆形、椭圆形、圆弧形结构，或者其中两种或两种以上交叉混合，12代表非对称结构的圆形、椭圆形、圆弧形结构，或者其中两种或两种以上交叉混合。

筋条变而边框不变形的结构如图8、11、12、13、14、15所示，这种结构是筋条在一面上凹下去（或凸出来），则在相对一面上为凸出来（或凹下去）。图11仅筋条为锯齿形凹凸状结构，13为锯齿，而边框14不变形；图12仅筋条为波浪形凹凸状结构，15为波峰和波谷，而边框16不变形；图13、14、15仅筋条为梯台形凹凸状结构，17、19、22为梯台底部和上部,23为倒圆角结构，而边框18、20、21不变形。 

两种或两种以上的混合形凹凸状非平面如图所示。其中：

外观为从左至右或者由上而下凹凸不平的结构，板栅两面凸出板栅形成的厚度尺寸为极耳或形成凹凸面前板栅厚度的2-4倍。

凹凸板栅经过填涂后形成极板厚度可为极耳或形成凹凸面前板栅厚度的1-5倍，远超出常规板栅，大大减少了铅耗，降低了成本。

Claims (8)

1.一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅，包括极耳、边框和筋条，其特征是：所述的边框或/和筋条的外表面为凹凸状的非平面。

2.如权利要求1中所述的一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅，其特征是：所述的板栅采用铅基合金材料制成。

3.如权利要求1或2所述的一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅，其特征是：所述的边框或/和筋条的外表面为波浪形凹凸状非平面。

4.如权利要求1或2所述的一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅，其特征是：所述的边框或/和筋条的外表面为锯齿形凹凸状非平面。

5.如权利要求1或2中所述的一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅，其特征是：所述的边框或/和筋条的外表面为梯台形凹凸状非平面。

6.如权利要求1或2中所述的一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅，其特征是：所述的边框或/和筋条的外表面为圆台形凹凸状非平面。

7.如权利要求1或2中所述的一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅，其特征是：所述的边框或/和筋条的外表面为波浪、锯齿、梯台、圆台中的两种或两种以上的混合形凹凸状非平面。

8.如权利要求1或2中所述的一种具有凹凸状结构的铅蓄电池板栅，其特征是：所述的边框或/和筋条厚度尺寸控制在为极耳厚度的2-4倍。

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