CN105283980A - 蓄电池和用于制造蓄电池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多个电极板的蓄电池，该多个电极板相邻地布置并且形成至少一个块形的电极板堆，其中，每个电极板都包括具有布置在其中的栅格的框架，并且其中，至少该栅格被填充活性物质，其中，每个电极板具有至少一个突出超过框架的连接凸耳，其中，相同极性的电极板的连接凸耳在一排中相互相邻地布置，其中，在一排中相互相邻地布置的连接凸耳通过至少一个布置在连接凸耳之间的焊接点或钎焊点以材料配合的方式电地和机械地相互连接在一起形成连接凸耳块。本发明还涉及一种用于制造蓄电池的方法。

Description

蓄电池和用于制造蓄电池的方法

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的具有多个电极板的蓄电池。本发明还涉及一种按照权利要求7的用于制造蓄电池的方法。

本发明尤其涉及铅酸蓄电池领域，其例如用于机动车的起动器电池。这种蓄电池由多个串联连接的原电池组成，它们通过电绝缘的隔板相互分开。每个原电池因此具有一个块形的电极板堆，负极板和正极板在其中交替地并排布置。各个电极板平行地连接在一起。为此，相同极性的电极板的连接凸耳连接在一起，例如在一种连接凸耳浇铸工艺中将所谓的蓄电池单元连接器(也称为端子连接器)模制在其上面。该工艺例如在DE102009014116B3和DE102007022246A1中描述。蓄电池单元连接器因此从上方安放到相互间以特定的间距布置的连接凸耳上并且与其连接。

由于在这种蓄电池的高电流和由此可能产生的高温，蓄电池单元连接器必须相当结实地构造。蓄电池单元连接器一般由铅制造，由此它的相当多的结构是相当重的。此外原材料，尤其是铅，比较昂贵。

因此本发明基于的任务是给出一种这种类型的蓄电池，它较轻并且可以成本更有利地制造。此外应该给出一种相应的用于制造蓄电池的方法，借此可以制造更轻和成本更有利的蓄电池。

这个任务按照权利要求1通过一种具有多个电极板的蓄电池来解决，这些电极板相邻地布置并形成至少一个块形的电极板堆，其中，每个电极板都包括具有布置在其中的栅格的框架，其中，至少栅格被填充活性物质，并且其中，每个电极板具有至少一个突出超过框架的连接凸耳，其中，相同极性的电极板的连接凸耳在一排中相互相邻地布置，其中，在一排中相互相邻地布置的连接凸耳通过至少一个布置在连接凸耳之间的焊接点或钎焊点以材料配合的方式被电地和机械地连接在一起形成连接凸耳块。连接凸耳从而熔合成连接凸耳块，其中，在连接凸耳之间形成焊接点或钎焊点。该焊接可以例如通过电极焊接实现。

本发明因此能够以惊人的方式完全省去至今安放在连接凸缘上的蓄电池单元连接器并且以在一排中相互相邻地布置的以电的和机械的方式连接在一起形成连接凸耳块取而代之，并且是通过至少一个布置在连接条之间的焊接点或钎焊点实现的。形成连接凸耳块进一步可以保证蓄电池具有高的电流负载能力。但是要求比过去显著更少的铅，因为连接凸耳本身的材料被用于形成连接凸耳块。在连接凸耳之间可能存在的空隙可以通过在其之间插入间隔片以在焊接或钎焊期间将连接凸耳连接成连接凸耳块。这样做，间隔片不一定要填满连接凸耳之间的空隙的整个宽度，而是也可以填充稍微较窄的宽度。在后者中，连接凸耳例如可以在焊接工艺的范围中通过压在各外部连接凸耳上的焊接钳先被机械地大致挤压在一起并且由此朝向彼此变形。连接凸耳的可变形性允许补偿一定的间隙。取决于电极板的厚度，连接凸耳块必要时也可能在完全没有所述的中间隔板的情况下制造，其中连接凸耳按照前述的原理被挤压在一起并且然后直接地相互焊接或钎焊起来。

因此连接凸耳块的一个有利的特征包括连接凸耳块中的连接凸耳之间不存在空隙。

块形的电极板堆原则上可以具有任何给定的块形，例如棱柱形的或长方体形的。框架指的是用于电极板的任何类型的框架，不仅是由上部、下部的以及左边和右边的框架段组成的圆周的框架，而且是非圆周的框架，例如只具有上部和下部的框架段的框架。

本发明使得不仅能够最佳化蓄电池的制造工艺，并由此通过节约所述铅而优化蓄电池的成本，该铅由于省去蓄电池单元连接器而不使用，但是其简化制造工艺的过程。如所述的那样将在一排中相邻地布置的连接凸耳连接成连接凸耳块事实上可以比将蓄电池单元连接器模制到连接凸耳的上边缘上以大体上更简单且更可靠的方式实现。此外，如所描述的那样形成连接凸耳块使得蓄电池更结实且不受振动的影响。

连接条在许多情况下具有与电极板框架相同的厚度。此外，布置在框架中的栅格在许多情况下也具有与电极板的框架相同的厚度，虽然其也可以具有较小的厚度。但是电极板的其它厚度比例也是可能的。本发明的一个有利的实施例提供的连接条至少在一个区域中具有比电极板的框架更大的厚度，该区域被设置用于形成连接凸耳块。这具有优点，前面提到的在连接凸耳之间的空隙可以完全地或至少部分地通过连接凸耳的较大的厚度补偿，由此在许多情况下完全可能在没有前面所述的间隔片形式的“空隙填充物”的情况下将连接凸耳直接地连接成连接凸耳块。连接凸耳在其较大厚度的区域中分别相对于栅格或框架对称地或非对称地加厚。

按照本发明的一个有利的扩展方案，在电极板用活性物质和必要的涂层，例如裱糊纸和/或分隔材料，制成之后，连接凸耳的厚度至少在连接凸耳块的区域中平均地是电极板在框架的区域中的厚度的两倍。在具有基本上相同的厚度的交替的正极板和负极板中，加厚的连接凸耳实现能够在最大程度上避免连接凸耳之间的空隙。连接凸耳块因此可以简单和快速地通过将连接凸耳直接地焊接或钎焊在一起制造。

按照本发明的一个有利的扩展方案，连接凸耳以材料配合的方式直接地相互连接或通过布置在两个相邻的连接凸耳之间的中间材料层相互连接。这允许通过将连接凸耳直接地焊接或钎焊在一起而简单和快速地制造连接凸耳块，以此进一步降低蓄电池的制造成本。前面已经提及的间隔片例如可以作为中间材料层使用。

按照本发明的一个有利的扩展方案，在连接凸耳的与框架相反的端部上未附接端子连接器，即没有用于使电极板堆与蓄电池的另一个单元的相邻的电极板堆连接的蓄电池单元连接器，也没有蓄电池的外部端子的极杆主体。由此可以最大化地节省铅并且因此在成本和重量方面进一步优化蓄电池。

按照本发明的一个有利的扩展方案，用于使电极板堆与蓄电池的另一个单元的相邻的电极板堆连接的端子连接器或蓄电池的外部端子的极杆主体与连接凸耳块材料配合地连接。因此与现有技术截然相反，有利的是，端子连接器或极杆本体与连接凸耳块连接而不与连接凸耳的外部端部连接。由此允许使用比在现有技术中的蓄电池中要求的端子连接器或极杆主体更小且更轻的端子连接器或极杆主体。因此端子连接器例如可以简单地从侧面在连接凸耳块的延长部上以材料配合的方式固定在连接凸耳块上。极杆主体可以以类似的方式与连接凸耳块连接，如下面还借助于实施例描述的那样。

开头所述的任务进一步按照权利要求7通过一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池的方法来解决，具有以下特征：

a)通过将多个电极板相互相邻地布置并且形成块形，由多个电极板制造至少一个电极板堆，其中，相同极性的电极板的连接凸耳相互相邻地布置在一排中，

b)通过产生至少一个布置在连接凸耳之间的焊接点或钎焊点，将在一排中相互相邻地布置的连接凸耳以材料配合的方式连接成一个连接凸耳块。

由此可以制造一种蓄电池，它具有前述的优点，尤其是具有小的重量和更节约的制造成本。

按照本发明的一个有利的扩展方案，该方法包括以材料配合的方式使连接凸耳块与至少一个端子连接器连接，该端子连接器用于使电极板堆与蓄电池的另一个单元的相邻的电极板堆连接，或与蓄电池的外部端子的至少一个极杆主体连接。

按照本发明的一个有利的扩展方案，各电极板在铸造工艺中由框架、在框架内为栅格设置的区域和连接凸耳制造而成。在铸造工艺中制造电极板允许合理化地成本节约地大数量地制造电极板。特别有利的是连续地制造带状毛坯的铸造工艺。

作为铸造工艺的一部分，要在框架中制造的栅格可以直接制造，也就是说通过使用的铸模直接制造，也可以先制造一个封闭的材料区域，该材料区域然后通过金属板网拉制工艺被转变成希望的栅格形状，如将在下面描述的那样。接下来可以对栅格填充活性物质。

按照本发明的一个有利的扩展方案，铸造工艺包括以下步骤：在铸造工艺中制造成型的带状毛坯，其中，仅仅借助于铸造工艺使带状毛坯在最后将形成框架和/或连接凸耳的区域中的至少一个区域中单侧地或两侧地构造成具有比在最后将形成栅格的区域中更大的厚度。这具有优点：在制造连接凸耳的同时，连接凸耳可以以简单的并且不产生其它费用的方式在它们应该被连接成连接凸耳块的区域中具有有利的厚度增大。由此在将连接凸耳连接成连接凸耳块的发明方面和描述的铸造工艺之间产生特别的协同作用，因为铸造工艺本身已经允许电极板的特别节约的制造并且在没有额外费用下也同样包含了用于特别有效地将连接凸耳连接成连接凸耳块的基础。

按照本发明的一个有利的扩展方案，栅格在跟随在前述的铸造工艺之后的金属板网拉制工艺中制造。由此可以进一步节约电极板的制造成本。

本发明以下借助于实施例在使用附图下进行详细解释。

附图所示：

图1带状毛坯的制造；

图2电极板；

图3铅蓄电池；

图4块形的电极板堆的等距视图；

图5电极板的上部区域的侧视图；

图6在形成连接凸耳块之前的相邻布置的电极板；

图7在形成连接凸耳块之后的按照图6的电极板；

图8-11连接端子连接器与连接凸耳块；

图12–15连接极杆主体与连接凸耳块；

图16在形成连接凸耳块之前的相邻布置的电极板；

图17在形成连接凸耳块之后的按照图16的电极板。

在图中相同的附图标记用于相互相应的元件。

图1示出铸造设备1，它在连续的铸造工艺中制造用于铅蓄电池的电极板的带状毛坯2。铸造设备1在入口侧被输入铅(没有示出)。铅通过铸造设备1被熔化并且经由一个成型的连续铸模在出口侧作为具有图1所示的挤出形式的带状毛坯2被输出。带状毛坯2然后可以如下面描述的那样被进一步加工。

按照图1的铸造设备1的特点在于，带状毛坯2被制造成具有单侧轮廓，由此毛坯2在宽度B上看具有不同的厚度D。带状毛坯2也可以制造成具有双侧轮廓，由此毛坯2在宽度B上看在两侧上具有不同的厚度D。可以看见在图1中从铸造设备1显露出的毛坯2具有基本上平的，光滑的顶面8和成型的底面。毛坯2具有区域3，5，7，其具有比位于其之间的区域4，6更大的厚度D。具有较大厚度D的区域3，5，7相对于区域4，6从底面突出。图1在右侧示出了围绕带状毛坯2的纵轴线被转动180°以便能够看见成型的底面的带状毛坯2的细节图，该细节图说明带状毛坯2的在纵向L上延伸的单侧的轮廓结构。

依据实施例，也可以仅仅中间的区域5具有较大的厚度D。

因此，铸造机1被设计为完全没有挤出单元，也就是说，它实现没有挤出步骤的单独的铸造工艺。

如下面还要描述的，具有较小厚度的区域4，6在金属板网拉制工艺中被转变成栅格形的区域，由具有较大厚度的区域3，5，7制造上部和下部框架元件以及电极板的接触凸耳的一部分。

图2(在图2a中)示出在金属板网拉制工艺之后的电极板14的俯视图。为了说明带状毛坯2与其它的电极板的关系，示出电极板14，其它的电极板仅仅局部地以较小的对比度或以虚线的方式示出。

如可以看见的，电极板14包括具有成形在其上的接触凸耳11的上部框架元件10、下部框架元件9和在上部和下部框架元件9，10之间延伸的栅格形的区域12。为了说明与按照图1的带状毛坯2的关系，附加地给出图1的毛坯2的区域的相应的附图标记。

在图2a中示出的各指离上部框架元件10和下部框架元件9的箭头表示在金属板网拉制工艺中在何种方向上对电极板14加载拉伸力。

由在金属板网拉制工艺之后显露出的电极带，通过剪切单个的电极板，如通过图2a中的三角形13所示，分隔出各单个的电极板14。相应地，接触凸耳11也与各相对置的电极板的上部框架元件10分离。在接触凸耳11之间的间隔15通过冲裁制造。

图2(在右侧的图2b中)示出制造的电极板14的侧视图，从其中可以识别出成型的结构。

图3示出具有多个前述类型的电极板14的铅蓄电池30。铅蓄电池30包括盖部件33，该盖部件33具有外部端子31，32。外部端子31，32通过各自的极杆主体分别与正极板或负极板连接。负极板14的连接凸耳11通过负极连接器35连接在一起，正极板14的连接凸耳11通过正极连接器36连接在一起。电极连接器35，36在现有技术的蓄电池中通过开头所述的蓄电池单元连接器形成。在本发明的蓄电池中在此处分别形成连接凸耳块。

铅蓄电池30具有下壳体部件34，在其中布置电极板14。电极板14配有膏状活性物质37。附加地，每个包括膏状活性物质37的电极板14都用分隔材料38包覆。

图4示出多个电极板14，它们以交替的极性相邻地布置并且形成块形的电极板堆。可以识别出，相同极性的电极的连接凸耳11在一排中相邻地布置，由此形成两排40，41连接凸耳。

图5是电极板14的上部区域的侧视图，其示出了上部框架部分10和从其下面开始的栅格12。连接凸耳11布置在框架部分10的上方，并且该连接凸耳11在按照图5的示例中构造成具有比框架或框架部分10更大的厚度。图5示例性地在连接凸耳的上部区域中示出与框架10对称地构成的连接凸耳11的加厚部。该加厚部也可以是非对称地，尤其是单侧地设置，这尤其是在铸造工艺中制造电极板的情况下是有利的。在这种情况下，连接凸耳11的上部加厚的区域被认为在侧面向左或向右错开地前移，由此在单侧上产生与框架9，10齐平的布置。这对下面描述的用于连接连接凸耳的原理没有影响。

连接凸耳11的加厚部在这种情况下被强烈地突出，使得这个区域跨接与相邻的相同极性的连接凸耳之间的间距。

在上部框架部分10和栅格12的左侧和右侧可以看见隔板38。

图6示出一个如由图4中获知的电极板堆的侧视图，其中，各个电极板按照图5构成。可以看见，相同极性的电极板的连接凸耳11的加厚的区域实际上相互之间没有间隔并且因此直接地相互连接。与此相应地，位于更后面的、不同极性的电极板的连接凸耳的加厚的区域本身不能够完全识别出，由此它们在图6中用点线示出。

相邻地布置的连接凸耳11现在通过焊接或钎焊以材料配合的方式连接在一起。这可以例如以这样的形式实施，即相应于在图6中示出的箭头，各外部的连接凸耳相应于在其上施加的力被相互挤压在一起，例如借助于焊接钳。由此全部的连接凸耳11被直接地相互抵靠挤压，由此也产生导电连接。现在在焊接钳中仅仅还要接通焊接电流，并且在短时间之后形成在图7中可看见的连接凸耳块70，各单个的连接凸耳11现在被连接成该连接凸耳块70。

以下还基于以在图7示出的具有连接条块70的结构描述用于连接用于外部端子的端子连接器(蓄电池单元连接器)和极杆主体的示例性的可能性，其中，要指出的是，为了说明，在图5至7中示出电极板14和尤其是具有夸大的厚度的连接凸耳11的加厚的区域。图8至15示出与图7相同的结构，但是具有更切合实际的比例。

按照图8，基于现在提供的连接凸耳块70，通过将端子连接器80在图8中示出的箭头的方向上引导到连接凸耳块70上并且接着例如以与针对图6描述的相同的方式钎焊或焊接到连接凸耳块70而将重新设计的端子连接器80连接到连接凸耳块70上。由此产生在图9中示出的扩宽的连接凸耳块70，端子连接器80以材料配合的方式被固定在该连接凸耳块70上。

如可以看见的，按照图8的端子连接器80具有一个具有较小材料厚度的被弯折的区域。在这个被弯折的区域中端子连接器80连接到连接凸耳块70上。按照图10和11，简单的块形的端子连接器100也可以以相同的方式连接到连接凸耳块70上。由此产生在图11中示出的、被端子连接器100延长的连接凸耳块70。

图12至15示出使极杆主体与连接凸耳块70连接的可能性。这种极杆主体用于建立与蓄电池30的外部端子31，32的电接触。然后将端子31，32放置在极杆主体上并且与其通过焊接或钎焊连接。

在按照图12的实施方式中，在连接条块70上放置钎焊模120。钎焊模120例如是圆锥形的以制造圆锥形的极杆主体。此时在钎焊模120中注入液化铅121。此时，被制造的极杆可以说被“高度焊接”，也就是说，注入液化铅121直到钎焊模120达到极杆主体的期望的高度。图13示出了产生的高度焊接的极杆主体，即构造在连接凸耳块70顶上的极杆主体130。这种方法具有优点，极杆130非常稳固地固定在连接凸耳块上并且尤其是相对于现有技术中的解决方案提供更高的稳定性和更好的电导值。

图14示出将预制的极杆主体140如通过图14中的箭头所示地钎焊或焊接到连接条块70的侧面上的可能性。此时产生在图15中示出的具有以材料配合的方式连接在连接凸耳块70上的极杆主体140的结构。

图16和17示出了连接凸耳块70的备选构造。图16也从图6的结构出发，但是具有区别，即设置有电极板，在这些电极板中连接凸耳11不是加厚的，而是例如具有与框架9，10相同的厚度。由此在相邻的连接凸耳之间产生空隙。这些空隙通过将例如可以由铅制成的间隔片形式的中间材料层160插入其中进行桥接。中间材料层160例如可以首先被夹持在连接凸耳11之间。然后实施已经在图6说明的、将连接凸耳11焊接或钎焊成连接凸耳块70的过程，其中，同时，中间材料层160也可被钎焊或焊接并且因此也成为连接凸耳块70的组成部分，如在图17中可以看见的。

Claims (12)

1.一种蓄电池(30)，具有多个电极板(14)，所述多个电极板(14)相邻地布置并且形成至少一个块形的电极板堆，其中，每个电极板(14)都包括具有布置在其中的栅格(12)的框架(9，10)，和其中，至少所述栅格(12)被填充活性物质(37)，和其中，每个电极板(14)都具有至少一个突出超过框架(9，10)的连接凸耳(11)，其中，相同极性的电极板(14)的连接凸耳(11)在一排(40，41)中相邻地布置，其特征在于，在一排(40，41)中相邻地布置的连接凸耳(11)通过至少一个布置在连接凸耳(11)之间的焊接点或钎焊点以材料配合的方式被电地和机械地连接在一起形成连接凸耳块(70)。

2.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，连接凸耳(11)在至少一个被设置用于形成连接凸耳块(70)的区域中具有比电极板(14)的框架(9，10)更大的厚度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，在电极板用活性物质(37)和必要的涂层，例如裱糊纸和/或分隔材料(38)，加工完成之后，连接凸耳(11)的厚度至少在连接凸耳块(70)的区域中平均地是在框架(9，10)的区域中的电极板(14)的厚度的两倍。

4.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，连接凸耳(11)以材料配合的方式直接地相互连接或通过布置在两个相邻的连接凸耳(11)之间的中间材料层(160)相互连接。

5.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，在与框架(9，10)相反的连接条(11)的端部上未附接用于使电极板堆与蓄电池(30)的另一个单元的相邻的电极板堆连接的端子连接器和蓄电池(30)的外部端子(31，32)的极杆主体。

6.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，用于使电极板堆与蓄电池(30)的另一个单元的相邻的电极板堆连接的端子连接器(80，100)或蓄电池(30)的外部端子(31，32)的极杆主体(130，140)与连接凸耳块(70)材料配合地连接。

7.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池(30)的方法，具有以下特征：

a)通过将多个电极板相互相邻地布置并且形成块形，由所述多个电极板(14)制造至少一个电极板堆，其中，相同极性的电极板(14)的连接凸耳(11)在一排(40，41)中相互相邻地布置，

b)通过产生至少一个布置在连接凸耳(11)之间的焊接点或钎焊点，将在一排中相互相邻地布置的连接凸耳(11)机械地连接成连接凸耳块(70)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将连接凸耳块(70)与至少一个端子连接器(80，100)或蓄电池(30)的外部端子(31，32)的至少一个极杆主体(130，140)以材料配合的方式连接起来，所述端子连接器(80，100)用于使电极板堆与蓄电池(30)的另一个单元的相邻的电极板堆连接。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，各电极板(14)在铸造工艺中由框架(9，10)、在框架(9，10)中为栅格(12)设置的区域(4，6)和连接凸耳(11)制造而成。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述铸造工艺包括下列步骤：在铸造工艺中制造成型的带状毛坯(2)，其中，仅仅借助于所述铸造工艺将带状毛坯(2)在最后将形成框架和/或连接凸耳的区域(3，5，7)中的至少一个区域中单侧地或两侧地构造成具有比将形成栅格(12)的区域(4，6)中更大的厚度(D)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述栅格(12)在跟随在所述铸造工艺之后的金属板网拉制工艺中制造。

12.根据权利要求10至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述铸造工艺是连续地制造所述带状毛坯(2)的连续的铸造过程。