CN106549160A - 电池板栅和制造方法 - Google Patents

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Abstract

电池板栅包括第一板栅构件，所述第一板栅构件具有相对的第一侧框架元件和第二侧框架元件以及在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间延伸的相对的第一端框架元件和第二端框架元件。将具有相对的第一侧框架元件和第二侧框架元件以及在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间延伸的相对的第一端框架元件和第二端框架元件的第二板栅构件附接到所述第一板栅构件。一种制造电池板栅的方法包括将第一板栅构件附接到第二板栅构件。

Description

电池板栅和制造方法
技术领域
本发明大体上涉及铅酸电池，并且更具体地说，涉及用于铅酸电池的电池板栅。
背景技术
铅酸电池用于许多领域，诸如工业应用、动力、电信电池等。通常使用铰链式铸型程序(即，重力铸造法)来产生用于铅酸电池的电池板栅。在铰链式铸型过程中，将熔铅重力供应到栅格形模具中并固化。然后释放铅电池板栅，并且重复所述过程以形成另一个板栅。
产生铰链式铸型电池板栅，以使得它们的外边界显著厚于并宽于它们的内部载流导线。这对于促进铅在模具内的适当流型并且在铅固化之前允许板栅的每一部分充满铅来说是必不可少的。较厚的外边界允许“遍布涂覆”或者将电池膏施加在整个板栅上一直达到外边界的厚度，从而完全覆盖内部载流导线。遍布涂覆防止载流导线随着时间的流逝以及由于成品电池的使用而腐蚀。尽管铰链式铸型电池板栅具有这些理想的特征，但是它们也遭受若干缺点。铰链式铸型铸造机的一次操作产生一个电池板栅。铰链式铸型机器具有许多缺点，诸如慢循环时间、每个机器低生产速率、对熟练工人的需求、对环境有害的模具清洁和嵌合过程以及高劳动力需求。由铰链式铸型法制成的电池板栅具有多孔且不均匀的微结构，其促进腐蚀、可经受板栅生长，并且致使电池中的大量失水。这些特征缩短了电池的寿命。此外，为了促进适当的板栅质量，通常需要合金添加剂、晶粒细化剂或两者。
产生铰链式铸型电池板栅的可替代方法是从铅或铅合金条带中冲压出电池板栅。所述条带可由铸造、挤压或轧制方法产生。由特定方法产生的条带实际上可没有孔隙并且不需要另外的晶粒细化剂或合金添加剂，而且具有较高的耐腐蚀性和耐生长性。从条带冲压的电池板栅可在最小的劳动力需求下以高速度产生。在特定过程中，可在高速度铸造机上连续产生条带并连续冲压所述条带以用于电池板栅的快速生产。因此，从条带冲压的板栅提供超过铰链式铸型板栅的若干优点。
然而，连续冲压的条带受到冲压过程的某些限制。整个板栅必须冲压扁平，以使得外边界与内部载流导线的厚度相同。此外，冲压导线宽度限于板栅厚度的至少35％。因此，为了匹配铰链式铸型板栅的总体质量(针对可比较的电池性能)，冲压板栅的厚度将必须小于铰链式铸型板栅的外边界的厚度，但是大于铰链式铸型板栅的内部导线的厚度。因为边界的厚度与内部载流导线的厚度相同，所以可施加以完全覆盖内部导线的遍布涂覆的量是最小的。此外，可施加于板栅的膏的体积不能匹配铰链式铸型板栅的膏的体积，其意味着电池将具有较少的备用容量。这是因为内部导线的最小宽度在冲压板栅中受到限制，所以在其中可施加膏的孔隙空间的体积总体上小于铰链式铸型板栅的体积。可替代地，冲压板栅可制作得更厚(从而允许更小的导线宽度)以增加膏可施加于其中的孔隙空间的体积。然而，更大的厚度需要更多的铅或铅合金，从而导致更高的材料成本。
工业标准的铰链式铸型板栅和连续冲压的板栅两者提供若干优点并具有若干缺点。
发明内容
在一个方面，电池板栅包括第一板栅构件，所述第一板栅构件具有相对的第一侧框架元件和第二侧框架元件以及在第一侧框架元件与第二侧框架元件之间延伸的相对的第一端框架元件和第二端框架元件。第二板栅构件被附接到第一板栅构件。所述第二板栅构件具有相对的第一侧框架元件和第二侧框架元件以及在第一侧框架元件与第二侧框架元件之间延伸的相对的第一端框架元件和第二端框架元件。
在另一方面，制造具有一定厚度的电池板栅的方法包括制造第一板栅构件和制造第二板栅构件。第一板栅构件和第二板栅构件是重叠的。第一板栅构件和第二板栅构件附接在一起。
其他目标和特征将在下文中部分地显而易见并被部分地指出。
附图说明
图1是包括第一板栅构件和第二板栅构件的电池板栅的透视图；
图2是在图1的电池板栅中使用的电池板栅构件的正面图；
图3是图1的电池板栅的分解透视图；
图4是包括第一板栅构件和第二板栅构件的电池板栅的另一个实施方案的透视图；
图5是包括第一板栅构件和第二板栅构件的电池板栅的另一个实施方案的透视图；以及
图6是包括具有第一板栅构件和第二板栅构件的电池板栅的铅酸电池的透视图。
在整个附图中，相应的参考字符指示对应的零件。
具体实施方式
参考图1-图3，电池板栅大体上由参考数字20指示。电池板栅20包括第一板栅构件22和第二板栅构件24。第一板栅构件22和第二板栅构件24优选地由铅合金制成并且在连续的过程中形成，这将在下文更充分地描述。如示例性实施方案所示，板栅构件22、24是相同的，但不是对称的。第一板栅构件22和第二板栅构件24附接在一起以形成电池板栅20。
参考图1-图3，第一板栅构件22具有中心纵轴LA1和垂直于纵轴的中心横轴TA1。第一板栅构件22包括沿板栅构件的长度延伸的第一侧框架元件30。第一侧框架元件30基本上平行于纵轴LA1。第一侧框架元件30至少部分限定第一板栅构件22的外边界。第一板栅构件22包括沿板栅构件的长度延伸的第二侧框架元件32。第二侧框架元件32基本上平行于纵轴LA1。第二侧框架元件32至少部分限定第一板栅构件22的外边界。第二侧框架元件32基本上平行于第一侧框架元件30并且与其间隔。第一侧框架元件30和第二侧框架元件32在纵轴LA1的相对侧上。第一板栅构件22包括沿板栅构件的宽度延伸的第一端框架元件34。第一端框架元件34基本上平行于横轴TA1。第一端框架元件34至少部分限定第一板栅构件22的外边界。第一端框架元件34大体上垂直于第一侧框架元件30和第二侧框架元件32。第一端框架元件34在第一侧框架元件30与第二侧框架元件32之间延伸。第二端框架构件36沿第一板栅构件22的宽度延伸。第二端框架元件36基本上平行于横轴TA1。第二端框架元件36至少部分限定第一板栅构件22的外边界。第二端框架元件36大体上垂直于第一侧框架元件30和第二侧框架元件32。第二端框架元件36在与第一端框架元件34间隔的位置处在第一侧框架元件30与第二侧框架元件32之间延伸。第二端框架元件36基本上平行于第一端框架元件34并且与其间隔。第一端框架元件34和第二端框架元件36在横轴TA1的相对侧上。
纵向导线40沿第一板栅构件22的长度延伸。每个纵向导线40基本上平行于纵轴LA1。纵向导线40在间隔位置处定位在第一侧框架元件30与第二侧框架元件32之间。每个纵向导线40在第一端框架元件34与第二端框架元件36之间延伸。纵向导线40基本上平行于第一侧框架元件30、第二侧框架元件32并且彼此间隔开。在示例性实施方案中，纵向导线40在第一侧框架元件30与第二侧框架元件32之间等距间隔。纵向导线40对称地定位在纵轴LA1的任一侧上。纵向导线40各自具有基本上相等的宽度。应理解，纵向导线40可具有不相等的间距(未示出)，和/或不对称地定位在纵轴LA1的任一侧上(未示出)，和/或不具有基本上相等的宽度，或者沿着它们的长度具有变化的宽度。
第一板栅构件22包括沿板栅构件的宽度延伸的横向导线42。每个横向导线42基本上平行于横轴TA1。横向导线42在间隔位置处定位在第一端框架元件34与第二端框架元件36之间。每个横向导线42在第一侧框架元件30与第二侧框架元件32之间延伸。横向导线42基本上平行于第一端框架元件34、第二端框架元件36并且彼此间隔开。在示例性实施方案中，横向导线42彼此等距间隔并且具有基本上相等的宽度。横向导线42不对称地定位在横轴TA1的任一侧上。如图2所示，第一端横向导线42a最靠近第一端框架元件34。第二端横向导线42b最靠近第二端框架元件36。第一端横向导线42a离第一端框架元件34比第二端横向导线42b离第二端框架元件36更近。其他构型在本发明的范围内。应理解，横向导线42可具有不等间距。此外，在本发明的范围内，横向导线42对称地定位在横轴TA1的任一侧上。此外，在本发明的范围内，横向导线42不具有基本上相等的宽度，或者沿着它们的长度具有变化的宽度。
第一板栅构件22的外部导线(即，第一侧框架元件30和第二侧框架元件32以及第一端框架元件34和第二端框架元件36)具有比内部导线(即，纵向导线40和横向导线42)的宽度更大的宽度。换句话说，限定第一板栅构件22的外边界的导线比外边界内的导线宽，以便导电并且为第一板栅构件提供强度和刚度。然而，其他构型在本发明的范围内。例如，外部导线可具有与内部导线相同的宽度或小于内部导线的宽度。可替代地，第一板栅构件的所有导线可具有基本上相同的宽度。
第一侧框架元件30和第二侧框架元件32、第二端框架元件36、纵向导线40和横向导线42限定开口44。开口44各自具有大体上相同的尺寸。第一端框架元件34、第一端横向导线42a以及纵向导线40限定开口46。开口46小于开口44。具体地说，沿着平行于纵轴LA1延伸的尺度，开口46小于开口44。开口46小于开口44，因为第一端横向导线42a离第一端框架元件34比第二端横向导线42b离第二端框架元件36更近。
第一板栅构件22包括至少一个凸缘部分。在示例性实施方案中，第一凸缘部分50从第一端框架元件34向外延伸。第一凸缘部分50相邻于第一侧框架元件30定位。第二凸缘部分52从第二端框架元件36向外延伸。第二凸缘部分52相邻于第一侧框架元件30定位。第一凸缘部分50和第二凸缘部分52对称地布置在横轴TA1的任一侧上。其他构型(未示出)在本发明的范围内，诸如凸缘部分的不同的数量、构型或位置。例如但不限于，第一板栅构件22上的凸缘部分50、52的布置可不对称地布置在横轴TA1的任一侧上。此外，第一板栅构件22可仅包括一个凸缘部分。再者，第一板栅构件22可具有多于两个凸缘部分50、52和/或凸缘部分可从侧框架元件30、32延伸。
现将描述第二板栅构件24，如图3最佳地示出。优选地，第二板栅构件24与第一板栅构件22相同，尽管其他构型在本发明的范围内。例如，在本发明的范围内，电池板栅20包括彼此不相同的板栅构件。在示例性实施方案中，第二板栅构件24与第一板栅构件22相同。第二板栅构件24具有中心纵轴LA2和垂直于纵轴的中心横轴TA2。第二板栅构件24包括沿板栅构件的长度延伸的第一侧框架元件60。第一侧框架元件60基本上平行于纵轴LA2。第一侧框架元件60至少部分限定第二板栅构件24的外边界。第二板栅构件24包括沿板栅构件的长度延伸的第二侧框架元件62。第二侧框架元件62基本上平行于纵轴LA2。第二侧框架元件62至少部分限定第二板栅构件24的外边界。第二侧框架元件62基本上平行于第一侧框架元件60并且与其间隔。第一侧框架元件60和第二侧框架元件62在纵轴LA2的相对侧上。第二板栅构件24包括沿板栅构件的宽度延伸的第一端框架元件64。第一端框架元件64基本上平行于横轴TA2。第一端框架元件64至少部分限定第二板栅构件24的外边界。第一端框架元件64大体上垂直于第一侧框架元件60和第二侧框架元件62。第一端框架元件64在第一侧框架元件60与第二侧框架元件62之间延伸。第二端框架构件66沿第二板栅构件24的宽度延伸。第二端框架元件66基本上平行于横轴TA2。第二端框架元件66至少部分限定第二板栅构件24的外边界。第二端框架元件66大体上垂直于第一侧框架元件60和第二侧框架元件62。第二端框架元件66在与第一端框架元件64间隔位置处在第一侧框架元件60与第二侧框架元件62之间延伸。第二端框架元件66基本上平行于第一端框架元件64并且与其间隔。第一端框架元件64和第二端框架元件66在横轴TA2的相对侧上。
纵向导线70沿第二板栅构件24的长度延伸。每个纵向导线70基本上平行于纵轴LA2。纵向导线70在间隔位置处定位在第一侧框架元件60与第二侧框架元件62之间。每个纵向导线70在第一端框架元件64与第二端框架元件66之间延伸。纵向导线70基本上平行于第一侧框架元件60、第二侧框架元件62并且彼此间隔开。在示例性实施方案中，纵向导线70在第一侧框架元件60与第二侧框架元件62之间等距间隔。纵向导线70对称地定位在纵轴LA2的任一侧上。纵向导线70各自具有基本上相等的宽度。其他构型(未示出)在本发明的范围内。例如但不限于，纵向导线70可具有彼此不相等的间距，和/或它们可不对称地定位在纵轴LA2的任一侧上，和/或不具有基本上相等的宽度，或者沿着它们的长度具有变化的宽度。
第二板栅构件24包括沿板栅构件的宽度延伸的横向导线72。每个横向导线72基本上平行于横轴TA2。横向导线72在间隔位置处定位在第一端框架元件64与第二端框架元件66之间。每个横向导线72在第一侧框架元件60与第二侧框架元件62之间延伸。横向导线72基本上平行于第一端框架元件64、第二端框架元件66并且彼此间隔开。在示例性实施方案中，横向导线72彼此等距间隔并且具有基本上相等的宽度。横向导线72不对称地定位在横轴TA2的任一侧上。如图2所示，第一端横向导线72a最靠近第一端框架元件64。第二端横向导线72b最靠近第二端框架元件66。第一端横向导线72a离第一端框架元件64比第二端框架元件72b离第二端框架元件66更近。其他构型(未示出)在本发明的范围内。例如但不限于，横向导线72可彼此不等距。此外，横向导线72可不对称地定位在横轴TA2的任一侧上。此外，在本发明的范围内，横向导线72不具有基本上相等的宽度，或者沿着它们的长度具有变化的宽度。
如图2所示，第二板栅构件24的外部导线(即，第一侧框架元件60和第二侧框架元件62以及第一端框架元件64和第二端框架元件66)具有比内部导线(即，纵向导线70和横向导线72)的宽度更大的宽度。换句话说，限定第二板栅构件24的外边界的导线比外边界内的导线宽，以便导电并且为第二板栅构件提供强度和刚度。然而，其他构型在本发明的范围内。例如，外部导线可具有与内部导线相同的宽度或小于内部导线的宽度。可替代地，第二板栅构件的所有导线可具有基本上相同的宽度。
第一侧框架元件60和第二侧框架元件62、第二端框架元件66、纵向导线70和横向导线72限定开口74。开口74各自具有大体上相同的尺寸。第一端框架元件64、第一端横向导线72a以及纵向导线70限定开口76。开口76小于开口74。具体地说，沿着平行于纵轴LA2延伸的尺度，开口76小于开口74。开口76小于开口74，因为第一端横向导线72a离第一端框架元件64比第二端横向导线72b离第二端框架元件66更近。
参考图1-图3，第二板栅构件24包括至少一个凸缘部分。在示例性实施方案中，第一凸缘部分80从第一端框架元件64向外延伸。第一凸缘部分80相邻于第一侧框架元件60定位。第二凸缘部分82从第二端框架元件66向外延伸。第二凸缘部分82相邻于第一侧框架元件60定位。第一凸缘部分80和第二凸缘部分82对称地布置在横轴TA2的任一侧上。其他构型(未示出)在本发明的范围内，诸如凸缘部分的不同的数量、构型或位置。例如但不限于，第一凸缘部分80和第二凸缘部分82可不对称地布置在横轴TA1的任一侧上，和/或一个或多个凸缘部分可从侧边框元件60、62延伸。再者，第二板栅构件24可仅具有一个凸缘部分和/或可具有多于两个凸缘部分。
第一板栅构件22和第二板栅构件24可形成于连续的操作中，其中通过冲压形成板栅构件的构型，具体包括导线40、42、70、72。板栅构件22和板栅构件24然后附接在一起以形成电池板栅20。第一板栅构件22和第二板栅构件24可以任何合适的方式(诸如粘合或焊接)附接。优选地，第一板栅构件22和第二板栅构件24通过点焊附接。第一板栅构件22和第二板栅构件24可包括促进附接的结构。如图2所示，第一板栅构件22和第二板栅构件24中的每一个包括从外部导线向内延伸的凸起86。所述凸起86为点焊提供位置。凸起86围绕横轴TA1、TA2对称地布置。用于促进板栅构件的附接的其他构型、位置和结构在本发明的范围内。应理解，电池板栅20可包括彼此附接以形成电池板栅的多于两个板栅构件。
板栅20可在制造相同板栅构件22、24的连续的过程中形成。为了形成最终板栅20，在板栅构件彼此附接以形成电池板栅20之前，板栅构件22、24中的一个围绕其横轴翻转180°。如图所示，第二板栅构件24在附接到第一板栅构件22之前围绕横轴TA2翻动。因为凸起86围绕横轴TA1、TA2对称地布置，所以凸起保持对齐以用于板栅构件22、24的点焊。为了简化说明，板栅构件22、24的纵轴LA1、LA2和横轴TA1、TA2被示出为在组装的板栅20中是一致的。第一板栅构件22和第二板栅构件24彼此附接，以使得第一板栅构件的第一侧框架元件30与第二板栅构件的第一侧框架元件60对齐。第一板栅构件22的第二侧框架元件32与第二板栅构件24的第二侧框架元件62对齐。第一板栅构件22的第一端框架元件34与第二板栅构件24的第二端框架元件66对齐。第一板栅构件22的第二端框架元件36与第二板栅构件24的第一端框架元件64对齐。侧框架元件30、32、60、62和端框架元件34、36、64、66形成电池板栅20的外边界。
仍然参考图1和图3，第一板栅构件22的第一凸缘部分50与第二板栅构件24的第二凸缘部分82对齐。当板栅构件22、24附接时，凸缘部分50、82形成电池板栅20的第一凸缘88。第一板栅构件22的第二凸缘部分52与第二板栅构件24的第一凸缘部分80对齐。当板栅构件22、24附接时，凸缘部分52、80形成电池板栅20的第二凸缘90。因为凸缘部分50、52和80、82各自围绕横轴TA1、TA2对称地布置，当板栅构件22、24中的一个围绕横轴翻转时，凸缘部分彼此对齐以形成凸缘88、90。
参考图1，第一板栅构件22的纵向导线40与第二板栅构件24的纵向导线70对齐。第一板栅构件22的横向导线42与第二板栅构件24的横向导线72偏移或交错。因为横向导线42、72不围绕各自的横轴TA1、TA2对称，所以当板栅构件中的一个围绕其横轴翻转时，横向导线彼此偏移。因为当板栅构件22、24附接时，横向导线42、72彼此偏移，每个板栅构件可具有与单块电池板栅相比较少和较细的横向导线。每个板栅构件22、24中较少的横向导线意味着开口44、74可更大并且可接收更多的电池膏。另一个板栅构件中的偏移横向导线为每个开口44、74中的电池膏提供支撑。电池膏是易碎的并且需要来自板栅导线的支撑以在利用涂覆的板栅制造的电池的使用期间承受振动。优选地板栅导线充分间隔以确保膏锁定(即，电池膏支撑)。例如，如图1所示，在第一板栅构件22的开口44a中接收的电池膏(未示出)将由第二板栅构件24的横向轴线72c支撑。
在图4中示出的可选实施方案中，板栅构件22、24可彼此附接而不翻转板栅构件中的一个以形成电池板栅20'。第一板栅构件22和第二板栅构件24以任何合适的方式(诸如粘合或焊接)附接。优选地，第一板栅构件和第二板栅构件通过点焊(诸如通过凸起86处的点焊)附接。第一板栅构件22和第二板栅构件24彼此附接，以使得第一板栅构件的第一侧框架元件30与第二板栅构件的第一侧框架元件60对齐。第一板栅构件22的第二侧框架元件32与第二板栅构件24的第二侧框架元件62对齐。第一板栅构件22的第一端框架元件34与第二板栅构件24的第一端框架元件64对齐。第一板栅构件22的第二端框架元件36与第二板栅构件24的第二端框架元件66对齐。侧框架元件30、32、60、62和端框架元件34、36、64、66形成电池板栅20的外边界。第一板栅构件22的第一凸缘部分50与第二板栅构件24的第一凸缘部分80对齐。当板栅构件22、24附接时，凸缘部分50、80形成电池板栅20'的第一凸缘88'。第一板栅构件22的第二凸缘部分52与第二板栅构件24的第二凸缘部分82对齐。当板栅构件22、24附接时，凸缘部分52、82形成电池板栅20'的第二凸缘90'。第一板栅构件22的纵向导线40与第二板栅构件24的第一凸缘部分70对齐。第一板栅构件22的横向导线42与第二板栅构件24的横向导线72对齐。
在图5中示出的可选实施方案中，板栅构件22'、24'彼此附接而不翻转板栅构件中的一个以形成电池板栅20”。第一板栅构件22'和第二板栅构件24'以任何合适的方式(诸如粘合或焊接)附接。优选地，第一板栅构件和第二板栅构件通过点焊(诸如通过凸起86'处的点焊)附接。与上文描述的板栅构件22、24相比，第一板栅构件22'和第二板栅构件24'中的每一个包括另外的横向导线42'、72'。这确保膏锁定(即，电池膏支撑)，因为一个板栅构件上不存在偏移横向导线来对另一个板栅构件上的膏提供支撑。第一板栅构件22'和第二板栅构件24'彼此附接，以使得第一板栅构件的第一侧框架元件30'与第二板栅构件的第一侧框架元件60'对齐。第一板栅构件22'的第二侧框架元件32'与第二板栅构件24'的第二侧框架元件62'对齐。第一板栅构件22'的第一端框架元件34'与第二板栅构件24'的第一端框架元件64'对齐。第一板栅构件22'的第二端框架元件36'与第二板栅构件24'的第二端框架元件66'对齐。侧框架元件30'、32'、60'、62'和端框架元件34'、36'、64'、66'形成电池板栅20”的外边界。第一板栅构件22'的第一凸缘部分50'与第二板栅构件24'的第一凸缘部分80'对齐。当板栅构件22'、24'附接时，凸缘部分50'、80'形成电池板栅20”的第一凸缘88”。第一板栅构件22'的第二凸缘部分52'与第二板栅构件24'的第二凸缘部分82'对齐。当板栅构件22'、24'附接时，凸缘部分52'、82'形成电池板栅20”的第二凸缘90”。第一板栅构件22'的纵向导线40'与第二板栅构件24'的第一凸缘部分70'对齐。第一板栅构件22'的横向导线42'与第二板栅构件24'的横向导线72'对齐。
板栅构件22、24、22'、24'可由任何合适的材料和任何合适的方法形成。优选地，板栅构件22、24、22'、24'是冲压的板栅。板栅构件22、24、22'、24'可由任何合适的材料(诸如铅、铅合金、碳、碳合金、锌、锌合金或锌-银合金)制成。合适的铅合金的实例包括但不限于：锑-铅合金、钙-铅合金、以及包括可选的合金元素(诸如锡、银、砷、铜、硒、碲、镉、铋、镁、锂、硫、钡、锌、铱或磷)的铅合金。例如，可冲压(例如，利用冲压机、旋转穿孔机、或其他模具冲压设备)铸造、挤压或轧制铅或铅合金条带材料以形成板栅构件22、24、22'、24'。对于操作的速度，优选地连续形成并连续冲压铅或铅合金条带以形成板栅元件22、24、22'、24'。用于连续地铸造或挤压铅和铅合金条带的方法和设备的实例公开于美国专利5,462,109、美国专利6,797,403和美国专利8,701,745中，所述专利中的每一个的全部内容以引用方式并入本文。用于连续地冲压铅和铅合金条带的方法和设备的实例公开于美国专利7,066,066、美国专利7,380,484和美国专利公开2007/0193009中，所述专利中的每一个的全部内容以引用方式并入本文。
优选地，每个板栅构件22、24、22'、24'具有大约组装电池板栅20、20'、20”厚度的一半厚度。冲压板栅中的导线的宽度由导线的厚度限制。一般来说，导线的宽度必须是导线的厚度的至少35％。因此，通过分别冲压具有大约电池板栅20、20'、20”厚度的一半厚度的每个板栅构件22、24、22'、24'，每个板栅构件的导线的宽度可显著小于形成为一体的常规冲压电池板栅的导线的宽度。例如，在形成为一体并且具有约0.180英寸(4.572mm)厚度的常规冲压电池板栅中，在所述板栅中的导线的最小宽度为厚度的至少约35％，或约0.063英寸(1.6002mm)。相比之下，在为了实现0.180英寸(4.572mm)的总电池板栅厚度由各自具有0.090英寸(2.286mm)的厚度的两个板栅构件22、24、22'、24'形成的电池板栅20、20'、20”中，所述板栅中的导线的最小宽度为板栅构件的宽度的至少约35％，或约0.0315英寸(0.8001mm)。因此，在具有约0.180英寸(4.572mm)的厚度的电池板栅中，由两个板栅构件22、24、22'、24'形成的电池板栅20、20'、20”中的导线的最小宽度(约0.0315英寸(0.8001mm))为常规冲压电池板栅中的导线的最小宽度的约一半(约0.063英寸(1.6002mm))。应理解，其他构型在本发明的范围内，所述构型诸如具有小于约组装电池板栅的厚度的一半厚度的板栅构件，或者具有大于约组装电池板栅的厚度的一半厚度的一个板栅构件。
如上所述的电池板栅20、20'、20”提供超过已知电池板栅的若干个优点。电池板栅20、20'、20”从条带冲压，其允许连续地产生。因此，可在高速度下并连续地产生电池板栅20、20'、20”，从而提供超过铰链式铸型板栅的优点，所述铰链式铸型板栅具有慢循环时间和每个机器低生产速率。铰链式铸型板栅通常具有高孔隙率，其增加随着时间的腐蚀和重量损失的可能性。此外，为了促进合适的成品板栅质量和特性，通常需要合金添加剂和晶粒细化剂。使用条带来形成板栅构件22、24、22'、24'可减少板栅构件的孔隙率并且减少对晶粒细化剂和合金添加剂的需求。此外，电池板栅20、20'、20”克服了当前连续产生的电池板栅的限制。具体地说，通过形成两个板栅构件并且将它们附接在一起，纵向导线40、40'、70、70'和横向导线42、42'、72、72'中的每一个的宽度可比常规冲压的电池板栅的导线的宽度细。电池板栅20、20'、20”提供连续冲压板栅的优点，但是克服了当前连续冲压板栅的限制。在克服这些限制的过程中，电池板栅20、20'、20”可具有铰链式铸型电池板栅的期望的特征。因此，由彼此附接的两个板栅构件22、24、22'、24'形成的电池板栅20、20'、20”提供了连续冲压板栅的优点和铰链式铸型板栅的性能能力两者。
以下表1示出具有0.180英寸(4.572mm)厚度的电池板栅的示例性比较。表1包括比较数据，其示出：具有0.180英寸(4.572mm)厚度的铰链式铸型板栅、具有0.180英寸(4.572mm)厚度的冲压板栅、为了获得0.180英寸(4.572mm)总电池板栅厚度由各自具有0.090英寸(2.286mm)厚度的两个板栅构件形成的如上所述电池板栅20'、为了获得0.180英寸(4.572mm)总电池板栅厚度由各自具有0.090英寸(2.286mm)厚度的两个板栅构件形成的如上所述电池板栅20、为了获得0.180英寸(4.572mm)总电池板栅厚度由各自具有0.090英寸(2.286mm)厚度的两个板栅构件形成的如上所述电池板栅20”。如表1所示，基于连续冲压电池板栅的限制，连续地形成为一体的电池板栅具有高于铰链式铸型板栅的总板栅重量约90.7％的总板栅重量。因此，连续形成的电池板栅比铰链式铸型板栅需要更多的材料，其增加了成本。连续形成的电池板栅还具有与铰链式铸型板栅相比少约16.7％的膏体积。较少的膏体积意味着连续产生的板栅具有比铰链式铸型板栅更少的备用容量。尽管连续冲板栅与铰链式铸型板栅相比可相对快速地制成，但是权衡是材料成本较高并且膏体积减少。相比之下，由两个板栅构件形成的电池板栅20具有与铰链式铸型板栅大约相同的材料重量(约0.0％的减少或增加)，以及与铰链式铸型板栅大约相同的膏体积(约0.1％的增加)。因此，电池板栅20提供连续冲压板栅的快速生产而不牺牲工业标准铰链式铸型板栅的性能或增加材料成本。同样地，由两个板栅构件形成的电池板栅20'具有与铰链式铸型板栅大约相同的材料重量(约0.0％的减少或增加)，以及与铰链式铸型板栅约相同的膏体积(约0.1％的增加)。因此，电池板栅20'提供连续冲压板栅的快速生产而不增加材料成本，尽管导线可能没有最佳地间隔开以用于膏锁定。此外，由两个板栅构件形成的电池板栅20”具有总板栅重量的约18.4％增加和膏体积的约3.3％减少，与连续冲压板栅相比是显著的改进。如表1所示，与具有偏移横向导线的电池板栅20或者具有较大膏开口的电池板栅20'相比，电池板栅20”需要另外的横向导线以支撑电池膏。因此，电池板栅20”不提供与电池板栅20相同的改进水平，但是仍提供超过当前连续冲压板栅的显著改进。因此，电池板栅20”在较少限制下提供连续冲压板栅的快速生产。
表1
如上所述的电池板栅20、20'、20”适用于铅酸电池，诸如图6中示出的电池100。如图6所示，电池100包括塑料外壳102，所述塑料外壳102具有包括通风盖106的盖104并且包含电池电极板108。极板108包括涂有电池膏107的电池板栅20'。极板108垂直堆叠，其中负极板172与正极板174交替，两种极板通过极板分离器112彼此分离。负极板172的凸缘114通过金属头部116来互连到负极电池柱118，并且正极板174的凸缘(未示出)通过金属头部122来互连到正极电池柱124。以浸没电池极板的量加入硫酸溶液(未示出)以便运行电池。应理解，电池板栅20可用于具有本发明范围内的不同构型的电池中。
在一个示例性方法中，电池板栅20、20'、20”通过将第一板栅构件22、22'和第二板栅构件24、24'附接在一起而形成。板栅构件22、24、22'、24'通过点焊或其他合适的方法彼此附接。
在另一个示例性方法中，电池板栅20通过将第一板栅构件22和第二板栅构件24附接在一起而形成。第一板栅构件22和第二板栅构件24中的一个围绕其横轴翻动或翻转，以使得第一板栅构件和第二板栅构件的横向导线42、72彼此偏移。第一板栅构件和第二板栅构件通过点焊或其他合适的方法彼此附接。
在另一个示例性方法中，第一板栅构件22、22'和第二板栅构件24、24'从条带冲压。可连续地铸造或通过其他任何合适的方法产生条带。第一板栅构件22、22'和第二板栅构件24、24'彼此附接以形成电池板栅20、20'、20”。任选地，第一板栅构件22和第二板栅构件24中的一个围绕其横轴TA1、TA2翻转180°，以使得横向导线42、72彼此偏移。然后涂覆电池板栅20、20'、20”。
以下阐述了本发明的其他声明。随后这些声明可被呈现为本申请中的权利要求书。
A.一种电池板栅，其包括：
第一板栅构件，所述第一板栅构件具有相对的第一侧框架元件和第二侧框架元件以及在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间延伸的相对的第一端框架元件和第二端框架元件；以及
第二板栅构件，所述第二板栅构件附接到所述第一板栅构件，所述第二板栅构件具有相对的第一侧框架元件和第二侧框架元件以及在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间延伸的相对的第一端框架元件和第二端框架元件。
A1.如权利要求A所述的电池板栅，其中所述第一板栅构件还包括：
多个纵向导线，所述多个纵向导线在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间的间隔位置处在所述第一端框架元件与所述第二端框架元件之间延伸；以及
多个横向导线，所述多个横向导线在所述第一端框架元件与所述第二端框架元件之间的间隔位置处在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间延伸。
A2.如权利要求A1所述的电池板栅，其中所述第二板栅构件还包括：
多个纵向导线，所述多个纵向导线在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间的间隔位置处在所述第一端框架元件与所述第二端框架元件之间延伸；以及
多个横向导线，所述多个横向导线在所述第一端框架元件与所述第二端框架元件之间的间隔位置处在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间延伸。
A3.如权利要求A1所述的电池板栅，其中所述第二板栅构件附接到所述第一板栅构件，以使得所述第一板栅构件的所述纵向导线与所述第二板栅构件的所述纵向导线对齐。
A4.如权利要求A3所述的电池板栅，其中所述第二板栅构件附接到所述第一板栅构件，以使得所述第二板栅构件的所述横向导线从所述第一板栅构件的所述横向导线偏移。
A5.如权利要求A3所述的电池板栅，其中所述第二板栅构件附接到所述第一板栅构件，以使得所述第一板栅构件的所述横向导线与所述第二板栅构件的所述横向导线对齐。
A6.如权利要求A2所述的电池板栅，其中所述第一板栅构件的所述横向导线围绕所述第一板栅构件的中心横轴不对称地布置，并且所述第二板栅构件的所述横向导线围绕所述第二板栅构件的中心横轴不对称地布置。
A7.一种铅酸电池，其包括如权利要求A所述的电池板栅。
A8.如权利要求A所述的电池板栅，其中所述第一板栅构件和所述第二板栅构件是不同的。
A9.如权利要求A所述的电池板栅，其中所述第一板栅构件和所述第二板栅构件中的每一个包括至少一个凸缘部分。
A10.如权利要求A9所述的电池板栅，其中所述第一板栅构件和所述第二板栅构件中的每一个包括围绕所述各自板栅构件的中心横轴对称布置的两个凸缘部分。
A11.如权利要求A所述的电池板栅，其中所述第二板栅构件通过点焊附接到所述第一板栅构件。
A12.如权利要求A所述的电池板栅，其中所述第一板栅构件和所述第二板栅构件是相同的。
A13.如权利要求A所述的电池板栅，其中所述第一板栅构件和所述第二板栅构件中的每一个包括至少一个凸缘部分。
B.一种制造具有一定厚度的电池板栅的方法，所述方法包括：
制造第一板栅构件；
制造第二板栅构件；
使所述第一板栅构件和所述第二板栅构件重叠；以及
将所述第一板栅构件和所述第二板栅构件附接在一起。
B1.如权利要求B所述的方法，其中制造第一板栅构件包括从铅合金条带冲压所述第一板栅构件，并且制造所述第二板栅构件包括从铅合金条带冲压所述第二板栅构件。
B2.如权利要求B1所述的方法，其还包括连续地铸造铅合金条带。
B3.如权利要求B2所述的方法，其还包括将电池膏施加到所附接的第一板栅构件和第二板栅构件。
现已详细描述本发明，将显而易知的是，在不脱离随附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，修改和变化是可能的。
当介绍本发明的要素或其优选实施方案时，冠词“一”、“所述”意在表示存在所述要素中的一个或多个。术语“包括”和“具有”意图是包括性的，并且意味着除了所列要素之外，可能还有另外的要素。
鉴于以上，将明白的是：实现了本发明的若干目标，并且获得了其他有利结果。
因为可在不脱离本发明的范围的情况下对上述产物进行各种变更，以上说明书中所涵盖的并且在附图中示出的所有内容旨应解释为说明性的而不具有限制意义。

Claims (10)

1.一种电池板栅，其包括：
第一板栅构件，所述第一板栅构件具有相对的第一侧框架元件和第二侧框架元件以及在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间延伸的相对的第一端框架元件和第二端框架元件；以及
第二板栅构件，所述第二板栅构件附接到所述第一板栅构件，所述第二板栅构件具有相对的第一侧框架元件和第二侧框架元件以及在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间延伸的相对的第一端框架元件和第二端框架元件。
2.如权利要求1所述的电池板栅，其中所述第二板栅构件附接到所述第一板栅构件，以使得所述第一板栅构件的所述第一侧框架元件和所述第二侧框架元件分别与所述第二板栅构件的所述第一侧框架元件和所述第二侧框架元件对齐。
3.如权利要求1所述的电池板栅，其中所述第二板栅构件附接到所述第一板栅构件，以使得所述第一板栅构件的所述第一端框架元件和所述第二端框架元件分别与所述第二板栅构件的所述第一端框架元件和所述第二端框架元件对齐。
4.如权利要求1所述的电池板栅，其中所述第二板栅构件附接到所述第一板栅构件，以使得所述第一板栅构件的所述第一端框架元件与所述第二板栅构件的所述第二端框架元件对齐，并且所述第一板栅构件的所述第二端框架元件与所述第二板栅构件的所述第一端框架元件对齐。
5.如权利要求1所述的电池板栅，其中所述第一板栅构件还包括：
多个纵向导线，所述多个纵向导线在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间的间隔位置处在所述第一端框架元件与所述第二端框架元件之间延伸；以及
多个横向导线，所述多个横向导线在所述第一端框架元件与所述第二端框架元件之间的间隔位置处在所述第一侧框架元件与所述第二侧框架元件之间延伸。
6.一种制造具有一定厚度的电池板栅的方法，所述方法包括：
制造第一板栅构件；
制造第二板栅构件；
使所述第一板栅构件和所述第二板栅构件重叠；以及
将所述第一板栅构件和所述第二板栅构件附接在一起。
7.如权利要求6所述的方法，其还包括在将所述第一板栅构件和所述第二板栅构件附接在一起之前围绕中心横轴翻转所述第二板栅构件。
8.如权利要求6所述的方法，其中制造第一板栅构件包括制造具有大约所述电池板栅厚度的一半厚度的第一板栅构件，并且制造第二板栅构件包括制造具有大约所述电池板栅厚度的一半厚度的第二板栅构件。
9.如权利要求6所述的方法，其中将所述第一板栅构件和所述第二板栅构件附接在一起包括将所述第一板栅构件和所述第二板栅构件彼此焊接。
10.如权利要求6所述的方法，其中制造第一板栅构件包括从铅合金条带冲压所述第一板栅构件，并且制造所述第二板栅构件包括从铅合金条带冲压所述第二板栅构件。
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