CN103633335B - 铅酸蓄电池曲面板栅 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池曲面板栅，其包括边框、边框内部设置的多根筋条和边框上设置的极耳；边框包括纵向边框和横向边框，筋条包括纵向筋条和横向筋条；纵向筋条和横向筋条交织成筋条网；纵向边框和纵向筋条或纵向筋条为具有明显波峰和波谷的连续曲线形状；横向筋条为直线形状，其位于纵向筋条的相邻波峰和波谷之间，且横向筋条的上表面或下表面与板栅平面有夹角。本发明与现有板栅在相同板栅重量的情况下，大大增加了活性物质的涂覆厚度，从而增加了活性物质的填涂量，提高了铅蓄电池的比能量；其可大幅度增强活性物质与板栅的结合强度，有利于防止活性物质的脱落，从而延长了铅蓄电池的使用寿命。

Description

铅酸蓄电池曲面板栅
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池技术领域，涉及一种铅酸蓄电池板栅。
背景技术
随着国内新能源产业的高速发展，新型电动交通工具、风能及太阳能所必需的高性能动力型和蓄能型铅酸蓄电池已成为其发展的关键。高性能动力型和蓄能型铅酸蓄电池应具备比能量高、使用寿命长、体积小成本低等性能特点，而这些性能特点取决于蓄电池极板中活性物质与其载体（板栅）的重量比和结合强度。在铅酸蓄电池中，活性物质是电化学反应的主体，板栅是活性物质的载体同时也是电流的导体，板栅不参与电化学反应，能承载更多活性物质的板栅所制成的蓄电池将具有更高的比能量，因此板栅的轻量化是提高蓄电池比能量的重要手段；另外在蓄电池使用过程中活性物质的脱落是影响蓄电池寿命的重要因素，提高板栅与活性物质的结合强度是可大幅度延长蓄电池寿命。
作为活性物质载体的板栅，其厚度尺寸决定了其所能承载的活性物质的量，板栅的结构形状影响板栅与所承载的活性物质的结合强度。目前，铅酸蓄电池用板栅大多为平面型板栅，所谓平面型板栅即板栅内部筋条厚度与板栅厚度相等或大致相等，整个板栅呈多孔平板状。由于活性物质的填涂厚度只能超出板栅两面0.1～0.2mm，否则易造成活性物质脱落，因此平面型板栅活性物质的填涂量较小；平面型的板栅所承载的活性物质被筋条和边框分隔为若干近似独立的单元，由于活性物质干燥收缩及使用过程中极板的弯曲、振动等原因，活性物质与板栅的结合强度较低，易造成活性物质的脱落从而影响电池使用寿命。若欲增大活性物质填涂量则需增加板栅厚度，板栅厚度的增加会使板栅重量随之增加，因此电池的比能量并没有提高，这种增加活性物质的方法不能满足高性能动力型或蓄能型铅酸蓄电池生产的需求，如何增大极板活性物质填涂比及活性物质与板栅的结合强度已成为高性能动力型和蓄能型铅酸蓄电池所必须解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种能提高活性物质填涂比和增强活性物质结合强度的铅酸蓄电池曲面板栅。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种铅酸蓄电池曲面板栅，其包括边框、边框内部设置的多根筋条和边框上设置的极耳；与极耳所在边框垂直的边框和筋条分别为纵向边框和纵向筋条，极耳所在边框和与极耳所在边框平行的边框和筋条分别为横向边框和横向筋条；边框包括纵向边框和横向边框，筋条包括纵向筋条和横向筋条；纵向筋条和横向筋条交织成筋条网；纵向边框和纵向筋条或纵向筋条为具有明显波峰和波谷的连续曲线形状；横向筋条为直线形状，其位于纵向筋条的相邻波峰和波谷之间，且横向筋条的上表面或下表面与板栅平面有夹角。
上述所述的具有明显波峰和波谷的连续曲线，其波峰和波谷的形状和大小相同、布置反向，且相邻波峰和波谷之间的间距相等。其制作容易，载膏均匀。
上述所述的各纵向边框和各纵向筋条或各纵向筋条在平行于横向边框的同一位置上所分布的波峰或波谷一致。
上述所述的相邻的纵向筋条在平行于横向边框的同一位置上所分布的波峰或波谷相反。
上述所述的具有明显波峰和波谷的连续曲线由圆弧线、直线、公式曲线、任意曲线单独构成或组合构成。
上述所述的具有明显波峰和波谷的连续曲线的波峰和波谷分别超出未弯曲边框的对应表面。
本发明由于纵向边框和纵向筋条或纵向边框为具有明显波峰和波谷的曲线形状，与现有的平面型板栅相比，其可以在板栅重量相同的情况下，大大增加了活性物质的涂覆厚度，从而增加了活性物质的填涂量，提高了活性物质与板栅的重量比，进而提高了蓄电池的比能量。具有明显波峰和波谷的曲线形状的筋条改变了板栅对活性物质的承载结构，使平面板栅中被筋条和边框分隔为若干近似独立的活性物质单元由于筋条波峰和波谷的存在而互相连接贯通为一体，并由筋条的波峰、波谷支撑限位，大大增强了活性物质与板栅的结合强度，尤其是横向筋条的上表面或下表面与板栅平面有夹角的设计，使得由于倾斜的横向筋条布置的原因，板栅所承载的活性物质截面为中间部位尺寸小而两端尺寸大的束腰形，活性物质的束腰形截面更有助于防止活性物质因干燥收缩甚至开裂后的脱落，更增加了本发明与活性物质的结合强度，进而延长了铅酸蓄电池的使用寿命。本发明的应用将使铅酸蓄电池更能满足高性能动力型或蓄能型铅酸蓄电池生产的需求，促进新型电动交通工具和新能源用高性能动力型和蓄能型铅酸蓄电池的发展。本发明易于成型，尤其适用于高效连续板栅的生产，具有较强的实用性。
附图说明
图1为现有技术中平面型板栅的结构示意图；
图2为图1的AA剖视图；
图3为图1填涂活性物质后的局部放大示意图；
图4为本发明第一种实施例的结构示意图；
图5为图4的BB剖视图；
图6为图4填涂活性物质后的局部放大示意图；
图7为本发明第二种实施例的结构示意图；
图8为图7的CC剖视图；
图9为本发明第三种实施例的结构示意图；
图10为图9的DD剖视图；
图11为图9的EE剖视图；
图12为本发明第四种实施例的结构示意图；
图13为图12的FF剖视图；
图14为本发明第五种实施例的结构示意图；
图15为图14的GG剖视图；
图16为本发明第六种实施例的结构示意图；
图17为图16的HH剖视图；
图18为图16的II剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
图1和图2为现有技术中平面型板栅的示意图，其包括一体结构的边框、多根筋条和极耳1。边框包括横向边框2-1和2-2及纵向边框5-1和5-2，筋条包括纵向筋条4和横向筋条3。纵向筋条4和横向筋条3交织成筋条网，网格形状为矩形，网格形状也可以为菱形或其它形状。筋条截面厚度t与板栅厚度T相等，因活性物质的填涂厚度只能超出板栅两面0.1～0.2mm，因此平面型板栅所能承载的活性物质较少。图3为平面型板栅填涂活性物质后的剖视图的局部放大示意图，除高于筋条的厚度为0.1～0.2mm的活性物质6相连外，其余活性物质6均被筋条分隔为近似独立的单元，活性物质固化干燥后会出现收缩甚至开裂从而导致各独立单元的活性物质与筋条间形成间隙并完全独立，又由于筋条的侧壁为垂直于板栅表面的平面，因此各独立的活性物质单元极易从板栅上脱落，从而影响蓄电池的使用寿命。
如图4和图5所示的实施例1，本实施例包括一体结构的边框、多根筋条和极耳1。边框包括横向边框2-11和2-21及纵向边框5-11和5-21，筋条包括纵向筋条4-1和横向筋条3-1。纵向筋条4-1和横向筋条3-1交织成筋条网，网格形状为矩形，网格形状也可以为菱形或其它形状。纵向边框5-11和5-21及纵向筋条4-1是具有明显波峰和波谷的连续圆弧形曲线形状，其波峰和波谷形状和大小相同、布置反向，且相邻波峰和波谷之间的间距相等，各纵向边框5-11和5-21和各纵向筋条4-1在平行于横向边框2-21的同一位置上（也就是作横向边框2-21的平行线，各纵向边框5-11和5-21和各纵向筋条4-1与该条平行线相交的位置）所分布的波峰9或波谷10一致。波峰和波谷分别超出未弯曲边框。纵向边框5-11、5-21及纵向筋条4-1可由平面型板栅的纵向边框5-1和5-2及纵向筋条4通过冷压方式发生弯曲变形得到，也可通过冲压或旋转滚压等任何加工方式制得。横向筋条3-1为直线形状，其位于纵向筋条4-1的相邻波峰和波谷之间，且横向筋条3-1的上表面11或下表面12与板栅平面之间有夹角，该夹角大于0°，小于90°，最佳为45°。这样，纵向筋条4-1和纵向边框5-11、5-21弯曲形成的波峰及波谷分别超出板栅未弯曲边框的两平面从而使板栅的实际厚度T1大于筋条截面厚度t1，也就是大于平面板栅的厚度，从而使相同重量的本发明的板栅较平面型板栅具有更大的活性物质填涂量；同时，由于纵向筋条4-1的波峰和波谷均超出横向筋条3-1，因此填涂于波峰与波谷之间的膏状活性物质可将横向筋条3-1包覆于其中而使整个板栅上所填涂的膏状活性物质连接为一个整体，使得活性物质与板栅的附着能力大大增强。另外，图6为实施例1填涂活性物质6后的部分剖视图的局部放大示意图，由于横向筋条3-1截面的倾斜，使得填涂于其中的活性物质6截面呈束腰形，这种束腰形的截面更有利于防止活性物质的脱落，使得活性物质与板栅的附着能力进一步增强。实施例1易于连续冲压或旋压成型，适宜连续板栅生产。
如图7和图8所示的实施例2，本实施例除纵向边框5-12、5-22不弯曲之外，其它结构同实施例1。本实施例的曲面板栅除纵向边框5-12、5-22处活性物质的支承和结合效果稍逊于实施例1外，其活性物质填涂比及活性物质结合强度同实施例1，其同样易于连续冲压或旋压成型，适宜连续板栅生产，且板栅的后续分切易于实现，分切形式灵活。
如图9、图10和图11所示的实施例3，本实施例其它结构同实施例2，只是相邻的纵向筋条4-3在位于相邻的两横向筋条3-3之间一个分布波峰8，另一个分布波谷7。每根横向筋条3-3的上表面13或下表面与板栅平面之间有夹角，该夹角一段为大于0°，小于90°，最佳为45°，相邻的另一段则与水平面的夹角大于90°，小于180°，最佳为135°。本实施例活性物质填涂比同实施例1，但由于相邻纵向筋条4-3波峰8和波谷7的交错布置，使得筋条对活性物质的支撑更均匀，支撑强度更好，活性物质与板栅的结合能力更强。其较前两实施例的曲面板栅成型相对复杂，但同样适宜连续板栅生产，且板栅的后续分切易于实现，分切形式灵活。
如图12和图13所示的实施例4，本实施例的其它结构同实施例1，只是纵向边框5-14和5-24及纵向筋条4-4是具有明显波峰和波谷的连续曲线形状，连续的曲线是由圆弧线和直线连接成的曲线形状。且横向筋条3-4的上表面14与板栅平面之间有夹角；相邻横向筋条3-4的与板栅平面之间的夹角一个为大于0°，小于90°，最佳为45°，另一个则为大于90°，小于180°，最佳为135°。
如图14和图15所示的实施例5，本实施例同实施例4，只是纵向边框5-15、5-25不弯曲。
如图16、图17和图18所示的实施例6，本实施例同实施例3，只是纵向筋条4-5是具有明显波峰和波谷的连续曲线形状，连续的曲线是由圆弧线和直线连接成的曲线形状。
上述实施例仅是优选和示例性的，根据本发明的精神所做的各种改动，比如实施例1和实施例4、实施例2和实施例5、实施例3和实施例6中改变弯曲曲线的组成元素；实施例1和实施例2、实施例4和实施例5中纵向边框弯曲与否；实施例2和实施例3、实施例5和实施例6中相邻纵向筋条弯曲曲线的波峰和波谷方向相同或交错等，这些改变和变形都在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种铅酸蓄电池曲面板栅，其包括边框、边框内部设置的多根筋条和边框上设置的极耳；与极耳所在边框垂直的边框和筋条分别为纵向边框和纵向筋条，极耳所在边框和与极耳所在边框平行的边框和筋条分别为横向边框和横向筋条；边框包括纵向边框和横向边框，筋条包括纵向筋条和横向筋条；纵向筋条和横向筋条交织成筋条网；其特征在于：纵向边框和纵向筋条为具有明显波峰和波谷的连续曲线形状或纵向筋条为具有明显波峰和波谷的连续曲线形状；横向筋条为直线形状，其位于纵向筋条的相邻波峰和波谷之间，且横向筋条的上表面或下表面与板栅平面有夹角；所述的具有明显波峰和波谷的连续曲线的波峰和波谷分别超出未弯曲边框的对应表面。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池曲面板栅，其特征在于：所述的各纵向边框和各纵向筋条在平行于横向边框的同一位置上所分布的波峰或波谷一致或各纵向筋条在平行于横向边框的同一位置上所分布的波峰或波谷一致。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池曲面板栅，其特征在于：相邻的纵向筋条在平行于横向边框的同一位置上所分布的波峰或波谷相反。
4.根据权利要求1或2或3所述的铅酸蓄电池曲面板栅，其特征在于：所述的具有明显波峰和波谷的连续曲线，其波峰和波谷的形状和大小相同、布置反向，且相邻波峰和波谷之间的间距相等。
5.根据权利要求4所述的铅酸蓄电池曲面板栅，其特征在于：所述的具有明显波峰和波谷的连续曲线由圆弧线和直线单独构成或组合构成。
6.根据权利要求1或2或3所述的铅酸蓄电池曲面板栅，其特征在于：所述的具有明显波峰和波谷的连续曲线由圆弧线和直线单独构成或组合构成。
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