CN104241655A - 一种导电陶瓷电池板栅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导电陶瓷电池板栅，包括栅格骨架和栅格边框，栅格骨架由多根栅杆交叉固定形成，所述栅杆由亚氧化钛导电陶瓷制成，且栅杆为空心结构。本发明采用低密度的亚氧化钛导电陶瓷制作栅格骨架，制成的同等尺寸的电池板栅后，重量可以显著降低，从而提高电池比能量，利于电池轻量化的推进，且可以提高电池板栅耐腐蚀性能。

Description

一种导电陶瓷电池板栅

技术领域

本发明涉及一种铅酸蓄电池部件结构，更具体的说，它涉及一种导电陶瓷电池板栅。

背景技术

 电池板栅是铅酸蓄电池上的重要部件，电池板栅不仅供电池的活性物质附着，同时还是充放电过程的集流体，电池板栅的性能高低对电池整体性能有着重大影响。传统的铅酸蓄电池板栅采用铅合金制造，并且板栅合金的研究一直以来都是铅酸蓄电池领域的核心项目，目前广泛应用的是铅锑合金体系和铅钙合金体系，这两种合金都有不足之处，采用铅锑合金的电池具备优良的循环性能，但电池失水较快；采用铅钙合金的电池，失水问题得到了有效控制，但循环寿命明显缩短。无论铅合金如何改良，始终存在着难以克服的问题，一是铅合金的密度较高，影响电池的比能量，这一缺陷严重制约了蓄电池的轻量化改良，难以跟上今后电池，尤其是电动汽车用电池的发展大趋势；二是铅合金在硫酸中稳定性有限，尤其是正极板栅合金在使用过程中会不断地腐蚀，因此研究人员一直在努力寻找更理想的合金或其它板栅材料，先后出现过塑料镀铅的板栅、陶瓷镀铅的板栅、铜镀铅的板栅、碳材料板栅等研究成果，其中只有铜镀铅板栅在大型电池的负极上有应用，而正极方面一直没有能够应用的突破性进展。公开号为CN2273898Y的实用新型于1998年2月4日公开了一种铅陶复合式蓄电池电板板，是由铅合金和陶瓷复合形成的片状结构，铅合金和陶瓷之间的复合形式为铅合金板栅与陶瓷板栅的复合，可以通过定模熔铸实现的网孔、网管式复合结构，铅合金板栅中的网管契镶固定在陶瓷板栅的预留网孔中，活性物质充填在管体之中。该实用新型可以大大提高蓄电池的抗损坏能力，比容量加大，寿命提高，过充电、过放电承受能力成倍增长，但该实用新型仍有铅合金成分，因此铅合金的一些固有缺陷仍然无法消除。

发明内容

现有的电池板栅的比能量以及耐腐蚀性能方面的可挖掘潜力有限，为解决这一问题，本发明提供了一种可显著提高电池比能量以及耐腐蚀性能的导电陶瓷电池板栅。

     本发明的技术方案是：一种导电陶瓷电池板栅，包括栅格骨架和栅格边框，栅格骨架由多根栅杆交叉固定形成，所述栅杆由亚氧化钛导电陶瓷制成，且栅杆为空心结构。亚氧化钛导电陶瓷密度明显较铅合金为低，因此亚氧化钛导电陶瓷制成的栅格骨架的重量就低于同样尺寸的铅合金制成的栅格骨架，而空心的栅杆又可以进一步降低栅格骨架的重量，从而降低电池的整体重量，与传统铅合金板栅电池相比可显著提高比能量，与此同时，亚氧化钛导电陶瓷化学性质很稳定，在蓄电池的硫酸中也表现出优异的耐腐蚀性。因此，采用本导电陶瓷电池板栅可以生产出比能量更高，使用寿命更长的电池，可大大促进电池轻量化设计的发展，有利于推动电动汽车的实用化进展。

作为优选，栅杆的表面沿轴向设有凹槽。现有的电池板栅的栅杆横断面通常为菱形、圆形、半圆形等平滑饱满的形状，本发明中栅杆表面加工凹槽，既可增大栅杆的表面积，增大活性物质在栅杆上的附着量，还能提高活性物质在栅杆上的附着强度，而且，设置凹槽又意味着制成栅杆的材料用量更少，进一步减轻了栅杆重量，从而提高电池比能量。

作为优选，栅格骨架的周围设有闭合的封闭框，封闭框材质与栅杆材质相同，所有栅杆的端头均固连在封闭框上。设置封闭框后可以减少栅格边框的厚度，而栅格边框一般都采用铅合金制成，这样设置亚氧化钛导电陶瓷的封闭框可以提高亚氧化钛导电陶瓷在整个电池板栅中的比重，相应降低了铅合金的比重，利于电池板栅的减重，提高电池比能量。

作为另选，栅格骨架的周围为开放结构。如果选用压铸方式与栅格边框结合，形成栅格边框的合金熔融时可流入四周开放的栅格骨架每根栅杆自由端两侧，从而能与栅格骨架形成更牢固的结合。

作为优选，栅格边框用铅合金制成，并通过压铸方式与栅格骨架周围固定连接。栅格边框在电池板栅中重要性相对较低，因此仍然如现行工艺一样用铅合金制成，可以减少较贵的亚氧化钛用量，这样不仅可以降低材料成本，还能沿用原有的工艺，减少工艺变动。

本发明的有益效果是：

提高电池板栅比能量。本发明采用低密度的亚氧化钛导电陶瓷制作栅格骨架，制成的同等尺寸的电池板栅后，重量可以显著降低，从而提高电池比能量，利于电池轻量化的推进。

提高电池板栅耐腐蚀性能。亚氧化钛导电陶瓷耐酸性优异，制成的栅格骨架耐腐蚀，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明中栅格骨架与栅格边框压铸结合时的一种状态示意图；

图3为本发明中栅格骨架的一种结构示意图；

图4为本发明中栅格骨架的栅杆的一种横断面结构示意图；

图5为本发明中栅格骨架的另一种结构示意图。

图中，1-栅格骨架，2-栅格边框，3-凹槽，4-封闭框，5-腔道。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1、图3、图4所示，一种导电陶瓷电池板栅，包括栅格骨架1和栅格边框2，栅格骨架1由十七根横向栅杆和四根纵向栅杆交叉固定形成，整体呈矩形，所有栅杆由亚氧化钛导电陶瓷制成，且栅杆为空心圆杆结构，栅杆中心设有腔道5。制作时，将亚氧化钛导电陶瓷粉末填入网格状的栅格骨架模具中，栅格骨架模具的每个腔道中插入熔芯，然后将栅格骨架模具放入烧结炉进行高温烧制，亚氧化钛导电陶瓷粉烧结成型，形成栅格骨架1，栅格骨架1成型后，继续高温加热，使熔芯融化并快速排掉，便形成栅杆的空心结构，栅格骨架模具中的所有栅杆的内部空腔均连通。栅杆的表面沿轴向设有凹槽3，每根栅杆上有六道凹槽3，六道凹槽3沿栅杆周面均布。栅格骨架1的周围设有闭合的封闭框4，封闭框4材质与栅杆材质相同，所有栅杆的端头均固连在封闭框4上。栅格边框2用铅合金制成，并通过压铸方式与栅格骨架1周围固定连接，压铸时，将四个栅格骨架1在压铸机模具中排列成2×2的阵列，各栅格骨架1间拉开合适空隙，压铸冷却后各栅格骨架1的四周形成栅格边框2，此时生成的产品为四联电池板栅，如图2所示，之后便可在涂板机中进行活性物质涂布，电池的活性物质在涂布压力作用下先在凹槽3中填充，再在栅杆周面包覆累积，积聚成一体，干燥后，由于积聚后的活性物质与凹槽3间产生锚固效应，因此活性物质与栅格骨架1间的附着强度大为提高，此后再用分切机分切，得到单片电池板栅，。亚氧化钛导电陶瓷材料本身较低的密度，栅格骨架1栅杆的空心结构，以及栅杆表面的凹槽3，这些材料因素及结构因素都有利于栅格骨架1的减重，从而可提高电池的比能量，利于电池的轻量化。

实施例2：

    如图5所示，栅格骨架1的周围为开放结构。其余同实施例1。

Claims (5)

1.一种导电陶瓷电池板栅，包括栅格骨架（1）和栅格边框（2），栅格骨架（1）由多根栅杆交叉固定形成，其特征是所述栅杆由亚氧化钛导电陶瓷制成，且栅杆为空心结构。

2. 根据权利要求1所述的导电陶瓷电池板栅，其特征是栅杆的表面沿轴向设有凹槽（3）。

3. 根据权利要求1所述的导电陶瓷电池板栅，其特征是栅格骨架（1）的周围设有闭合的封闭框，封闭框材质与栅杆材质相同，所有栅杆的端头均固连在封闭框上。

4. 根据权利要求1所述的导电陶瓷电池板栅，其特征是栅格骨架（1）的周围为开放结构。

5. 根据权利要求1或2或3或4所述的导电陶瓷电池板栅，其特征是栅格边框（2）用铅合金制成，并通过压铸方式与栅格骨架（1）周围固定连接。