CN108390005B - 一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，包括通过铸焊与极耳焊接在一起的汇流排基板，所述汇流排基板可采用铅基石墨烯合金制成，或者采用铅或铅合金制成，此时可在汇流排基板上设置导电条，所述导电条包括结合在汇流排基板内部的结合筋条、以及结合在汇流排基板表面的导电片，所述结合筋条一体地交叉连接在导电片的中部，从而使所述导电条的横截面呈T字形，所述导电条采用高导电金属或者高导电塑料或者高导电陶瓷或者石墨烯合金制成。本发明可有效地降低汇流排的电阻，减小铅酸蓄电池组工作时在汇流排上所形成的压降，从而提升铅酸蓄电池组的功率特性的表现。

Description

一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池制造技术领域，尤其是涉及一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构。

背景技术

铅酸蓄电池通常通过汇流排将多个并排布置的极板的正极耳、负极耳分别并联连接在一起，从而构成一个电池单元。由于极板都是采用铅、铅合金以及二氧化铅之类的铅化合物制成的，因此汇流排通常采用铅或者铅合金铸焊的方式制成，以便使汇流排和极耳能良好地结合在一起。例如，在中国专利文献上公开的“一种蓄电池汇流排铸焊模具”，其公布号为CN104889370A，包括模具本体，所述模具本体上表面设有多组用于浇铸蓄电池汇流排的成型单元，所述成型单元包括并排设置的正极凹道和负极凹道，还包括对称固设于所述模具本体边角处的支架、两根平行固设于所述支架顶部的顶杆及可移动设置在顶杆上的刮片，所述刮片的宽度大于模具本体的宽度。该蓄电池汇流排铸焊模具整体结构简单，模具本体抬出铅液池后即可用刮片刮除多余滞留在模具本体上表面的铅液，刮除可一次完成，刮效率高。刮除完成后，将刮片向上转动置于顶板上方，避免刮片和模具本体一同浸入铅液池中。

我们知道，铅酸蓄电池的本身的功率特性和安全性较好，但是，在实际工程上，由于采用的铅或铅合金制成的铅酸蓄电池汇流排的电阻较大，因此会在汇流排上产生压降，造成能量损失，从而严重影响铅酸蓄电池组的功率特性的表现。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的铅酸蓄电池汇流排所存在的电阻大、从而影响铅酸蓄电池组的功率特性的问题，提供一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，可有效地降低汇流排的电阻，减小铅酸蓄电池组工作时在汇流排上所形成的压降，从而提升铅酸蓄电池组的功率特性的表现。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，包括通过铸焊工艺与极耳焊接在一起的汇流排基板，所述汇流排基板采用铅基石墨烯合金制成。

本方案的汇流排由单一的汇流排基板构成，由于石墨烯铅合金具有电阻低、导电能力强、耐腐蚀能力好等优点，因此可大幅度降低汇流排基板的电阻，提高汇流排基板导电能力，提高汇流排基板的耐腐蚀能力，进而提高了铅酸蓄电池的充电接受能力和循环寿命，并同时提高铅酸蓄电池的储能效率。

作为优选，所述汇流排基板采用如下方法制成：

a. 将石墨烯粉体加入到铅液中并搅拌均匀，铅液的温度保持在500-900℃之间；

b. 将混合有石墨烯粉体的铅液浇铸形成颗粒状的母合金，所述母合金中石墨烯的质量百分比为50-80%，每个母合金的重量在50-150g之间；

c. 将母合金添加到铸焊用的铅液中，从而形成液态的铅基石墨烯合金，所述铅基石墨烯合金中石墨烯的质量百分比为0.2-2.5%；

d. 将铅酸蓄电池极群的极耳向下地放进开口朝上的铸焊模具内，极群的各极耳限位在铸焊模具内对应的模腔中，所述铸焊模具内具有液态的铅基石墨烯合金；

e. 冷却铸焊模具，使液态的铅基石墨烯合金凝固形成汇流排基板，此时的汇流排基板和极耳铸焊在一起。

由于汇流排基板采用铅基石墨烯合金制成，从而可方便通过铸焊的方式与极耳直接连接在一起，有利于简化生产工艺。特别是，本发明在用于铸焊的铅液中添加具有石墨烯的母合金颗粒，从而形成液态的铅基石墨烯合金。这样，汇流排基板既保留了方便和极耳铸焊连接的特点，又充分利用了石墨烯优异的导电性能，从而可显著地提升汇流排基板的导电率，提升铅酸蓄电池组的功率特性的表现。而通过在铅液中添加具有石墨烯的母合金颗粒的方式得到液态的铅基石墨烯合金，则可方便地控制铅基石墨烯合金中石墨烯的含量，并有利于简化铅基石墨烯合金的制备工艺。

一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，包括通过铸焊工艺与极耳焊接在一起的汇流排基板，其特征是，所述汇流排基板上设有导电条，所述导电条包括结合在汇流排基板内部的结合筋条、以及结合在汇流排基板表面的导电片，所述结合筋条一体地交叉连接在导电片的中部，从而使所述导电条的横截面呈T字形。

本方案的汇流排由汇流排基板和导电条构成，这样，其中的汇流排基板仍然可以采用铅或者铅合金制成，从而可以采用铸焊的方式与极群的极耳很好地连接在一起，而导电条则可以采用铜之类的导电性能好的材料制成，并通过物理的方式与汇流排基板结合在一起，从而显著地提升汇流排的导电率，减小铅酸蓄电池组工作时在汇流排上所形成的压降，进而可提升铅酸蓄电池组的功率特性的表现。特别是，本方案的导电条横截面呈T字形，这样，当导电条与汇流排基板结合在一起时，导电条上的结合筋条可以完全嵌入到汇流排基板内，从而使两者之间能实现良好的结合，有利于降低其接触阻抗。而导电片则位于汇流排基板的表面，从而可成为汇流排的输出端，进而可向外接电路高效地输出电能。

作为优选，所述导电条采用高导电金属或者高导电塑料或者高导电陶瓷或者石墨烯合金制成，从而可显著地降低汇流排的电阻，减小铅酸蓄电池组工作时在汇流排上所形成的压降，从而提升铅酸蓄电池组的功率特性的表现。

作为优选，所述汇流排基板和导电条采用如下方法制成：

a. 在导电条的结合筋条上间隔设置若干凹槽，从而在相邻的凹槽之间形成凸起的导向凸片；

b. 将铅酸蓄电池极群的极耳向下地放进开口朝上且具有铅液的铸焊模具内，极群的各极耳限位在铸焊模具内对应的模腔中，所述铸焊模具内设有若干间隔布置的定位凸筋；

c. 冷却铸焊模具，使铅液凝固形成汇流排基板，所述汇流排基板在对应定位凸筋处形成导电条定位槽；

d. 铅酸蓄电池的极群上升与铸焊模具分离，然后再翻转极群使汇流排基板向上；

e. 将温度在200-250℃之间的导电条放置到汇流排基板上，此时导电条上的导向凸片限位在对应的导电条定位槽内；

f. 用压力装置对导电条施压，此时导电条的结合筋条被完全压入汇流排基板内，使结合筋条结合在汇流排基板的内部，而导电片则结合在汇流排基板的表面，并且导电片表面与汇流排基板表面齐平，从而形成汇流排。

在本方案中，导电条是通过压接的方式嵌入到汇流排基板内的，从而有利于控制导电条的形状和尺寸，进而可实现蓄电池与外接电路的良好连接。特别是，本发明在铸焊形成的汇流排基板上成型出若干导电条定位槽，相应地，在导电条的结合筋条上设置若干凹槽，从而在相邻的凹槽之间形成与导向条定位槽适配的导向凸片。这样，需要压接导向条时，我们可先将导向条上的导向凸片适配在对应的导向条定位槽内，从而使导向条可靠地定位在汇流排基板上，进而方便通过压力装置将导电条压入汇流排基板内。

作为优选，在步骤e中增加步骤如下：将一个加热线圈放置到汇流排基板上，然后在加热线圈内通入交变电流以形成交变磁场，此时汇流排基板切割交变磁场的磁力线，从而在汇流排基板内产生涡流而发热，并使汇流排基板的温度保持在250-300℃之间。

我们知道，当加热线圈内通入交变电流时，即可形成一个交变磁场，从而在汇流排基板表面形成涡流而发热，以方便地使汇流排基板的温度保持在250-300℃之间，此时的汇流排基板保持一种软化的状态，进而有利于导电条通过压接方式压入汇流排基板内。当然，我们还可加热导电条，使导电条的温度保持在200-250℃之间，从而可有效地避免导电条与汇流排基板接触时使汇流排基板的表面快速降温而硬化。

作为优选，所述汇流排基板和导电条采用如下方法制成：

a. 在导电条的结合筋条上间隔设置若干凹槽，从而在相邻的凹槽之间形成凸起的导向凸片，导电片远离结合筋条的一侧表面的边缘则设置凸起的内环形挡边，在内环形挡边内间隔地设置若干分隔条，所述分隔条的两端分别与内环形挡边相连接，并在导电片上位于相邻二条分隔条之间的区域设置漏液通孔；

b. 将铅酸蓄电池极群的极耳向下地放进开口朝上且具有铅液的铸焊模具内，极群的各极耳限位在铸焊模具内对应的模腔中，所述铸焊模具内设有若干间隔布置的定位凸筋，并在铸焊模具的边缘环绕设置挡边环槽；

c. 冷却铸焊模具，使铅液凝固形成汇流排基板，所述汇流排基板在对应定位凸筋处形成下凹的导电条定位槽，汇流排基板在对应挡边环槽处形成凸起的外环形挡边；

d. 铅酸蓄电池的极群上升与铸焊模具分离，然后再翻转极群使汇流排基板向上；

e. 将温度在200-250℃之间的导电条放置到汇流排基板上，此时导电条上的导向凸片限位在对应的导向条定位槽内；

f. 将铅液倒入导电片表面的内环形挡边内，位于分隔条之间的铅液通过漏液通孔进入汇流排基板表面外环形挡边内的区域，从而使铅液充满汇流排基板的外环形挡边内的空隙、以及导电片的内环形挡边内的空隙；

g. 当铅液冷却凝固后，导电条与汇流排基板连接成汇流排。

在本方案中，导电片上表面的边缘设有内环形挡边以及分隔条，内环形挡边以及分隔条可在导电片表面形成类似加强筋的作用，从而有利于提高其强度和刚度。特别是，在铸焊模具的边缘环绕设置挡边环槽，从而使铸焊成型的汇流排基板边缘形成一圈外环形挡边。这样，当我们需要结合导电条与汇流排基板时，可先使导电条通过导向凸片定位在汇流排基板上，然后往导电条的导电片上浇注铅液，此时内环形挡边可避免铅液外泄。当铅液通过漏液通孔进入汇流排基板表面时，外环形挡边可有效地避免铅液的外泄。由于本方案中的导电条是与汇流排基板浇铸在一起的，因此，可避免导电条的受压，从而有利于扩大导电条的选材范围，同时可提升导电条与汇流排基板之间结合的紧密度，进而有利于降低两者之间的接触电阻。

因此，本发明具有如下有益效果：可有效地降低汇流排的电阻，减小铅酸蓄电池组工作时在汇流排上所形成的压降，从而提升铅酸蓄电池组的功率特性的表现。

附图说明

图1是实施例1中汇流排的一种示意图。

图2是实施例1中汇流排在压接前的分解结构示意图。

图3是实施例2中汇流排在熔接前的分解结构示意图。

图中：1、汇流排基板 11、导电条定位槽 12、外环形挡边 2、导电条 21、导电片211、内环形挡边 212、分隔条 213、漏液通孔 22、结合筋条 221、导向凸片。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1：如图1、图2所示，一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，包括汇流排基板1和导电条2，其中的汇流排基板可采用铅或者铅基合金等材料制成，以便汇流排基板通过铸焊的方式与铅酸蓄电池极群的各极耳焊接在一起。而导电条则可采用铜之类的高导电金属或者高导电塑料、或者高导电陶瓷或者石墨烯合金等具有高导电率的材料制成，导电条嵌设在汇流排基板内，从而可显著地降低汇流排的电阻，减小铅酸蓄电池组工作时在汇流排上所形成的压降，进而提升铅酸蓄电池组的功率特性的表现。

为了有利于导电条与汇流排基板的结合，导电条包括导电片21和结合筋条22，结合筋条一体地垂直交叉连接在导电片的中部，从而使导电条的横截面呈T字形。其中的结合筋条嵌入并结合在汇流排基板内部，而导电片则嵌入并结合在汇流排基板表面，从而构成嵌入结构的汇流排。这样，汇流排可通过表面的导电片与外部电路良好连接。

本实施例的汇流排基板和导电条采用如下方法制成：

a. 在导电条的结合筋条上间隔设置若干凹槽，从而在相邻的凹槽之间形成凸起的导向凸片221；

b. 通过铸焊机将铅酸蓄电池极群放进开口朝上的铸焊模具内，铸焊模具内具有融化的铅液，此时极群的各极耳向下，极耳限位在铸焊模具内对应的模腔中，在铸焊模具内设置若干间隔布置的定位凸筋；

c. 冷却铸焊模具，使铅液凝固形成汇流排基板，汇流排基板在对应定位凸筋处形成导电条定位槽；

d. 铅酸蓄电池的极群上升与铸焊模具分离，然后再翻转极群使汇流排基板向上，此时的汇流排基板保持软化状态；

e. 通过加热装置加热导电条，使导电条的温度保持在200-250℃之间，然后将导电条放置到汇流排基板上，此时导电条上的导向凸片限位在对应的导电条定位槽内；

f. 用压力装置对导电条施压，此时导向凸片紧密地嵌入导电条定位槽内，导电条的结合筋条被完全压入汇流排基板内，使结合筋条结合在汇流排基板的内部，而导电片则被压入汇流排基板的表面，从事使导电片结合在汇流排基板的表面，并且导电片表面与汇流排基板表面齐平，从而形成汇流排。

为了有利于将导电条压入汇流排基板内，在步骤e中，我们可将一个加热线圈放置到汇流排基板上，然后在加热线圈内通入交变电流以形成交变磁场，此时汇流排基板切割交变磁场的磁力线，从而在汇流排基板内产生涡流而发热。通过控制交变电流的大小等参数，我们可方便地使汇流排基板的温度保持在250-300℃之间，确保在压入导电条时汇流排基板处于软化状态。

实施例2：一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，包括汇流排基板和导电条，其中的汇流排基板可采用铅或者铅基合金等材料制成，以便汇流排基板通过铸焊的方式与铅酸蓄电池极群的各极耳焊接在一起。而导电条则可采用铜之类的高导电金属或者高导电塑料、或者高导电陶瓷或者石墨烯合金等具有高导电率的材料制成，导电条嵌设在汇流排基板内，从而可显著地降低汇流排的电阻，减小铅酸蓄电池组工作时在汇流排上所形成的压降，进而提升铅酸蓄电池组的功率特性的表现。

为了有利于导电条与汇流排基板的结合，导电条包括导电片和结合筋条，结合筋条一体地垂直交叉连接在导电片的中部，从而使导电条的横截面呈T字形。导电条与汇流排基板结合，即可构成嵌入结构的汇流排。这样，汇流排可通过表面的导电片与外部电路良好连接。

本实施例的汇流排基板和导电条采用如下方法制成：

a. 在导电条的结合筋条上间隔设置若干凹槽，从而在相邻的凹槽之间形成凸起的导向凸片。此外，如图3所示，导电片上远离结合筋条的上表面的边缘可设置凸起的内环形挡边211，在内环形挡边内间隔地设置若干相互平行的分隔条212，分隔条的两端分别与内环形挡边相连接，并在导电片上位于相邻二条分隔条之间的区域设置漏液通孔213；

b. 通过铸焊机将铅酸蓄电池极群放进开口朝上的铸焊模具内，铸焊模具内具有融化的铅液，此时极群的各极耳向下，极耳限位在铸焊模具内对应的模腔中，在铸焊模具内设置若干间隔布置的定位凸筋，并在铸焊模具的边缘环绕设置首尾相连的挡边环槽；

c. 冷却铸焊模具，使铅液凝固形成汇流排基板，汇流排基板在对应定位凸筋处形成导电条定位槽，汇流排基板在对应挡边环槽处则形成凸起的外环形挡边12；

d. 铅酸蓄电池的极群上升与铸焊模具分离，然后再翻转极群使汇流排基板向上，此时的汇流排基板保持软化状态；

e. 通过加热装置加热导电条，使导电条的温度保持在200-250℃之间，然后将导电条放置到汇流排基板上，此时导电条上的导向凸片限位在对应的导电条定位槽内；

f. 将熔融的铅液倒入导电片表面的内环形挡边内，位于分隔条之间的铅液通过漏液通孔进入汇流排基板表面外环形挡边内的区域，从而使铅液充满汇流排基板的外环形挡边内的空隙、以及导电片的内环形挡边内的空隙；

g. 当铅液冷却凝固后，导电条与汇流排基板熔接构成汇流排。

为了有利于导电条与铅液的结合，在步骤e中，我们可将导电条放到一个加热线圈内部，然后在加热线圈内通入交变电流以形成交变磁场，此时导电条切割交变磁场的磁力线，从而在导电条表面产生涡流而发热。通过控制交变电流的大小等参数，我们可方便地使导电条的表面温度保持在250-300℃之间，确保在倒入铅液使导电条与形成良好的结合。

实施例3：一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，包括与极群的极耳焊接在一起的汇流排基板，汇流排基板采用铅基石墨烯合金制成，既有利于汇流排基板通过铸焊的方式与铅酸蓄电池极群的各极耳焊接在一起，又可使汇流排基板和导电条同时具有高导电率，从而可显著地降低汇流排的电阻，减小铅酸蓄电池组工作时在汇流排上所形成的压降，进而提升铅酸蓄电池组的功率特性的表现。

本实施例的汇流排基板采用如下方法制成：

a. 将石墨烯粉体加入到熔融的铅液中并搅拌均匀，铅液的温度保持在500-900℃之间；

b. 将混合有石墨烯粉体的铅液浇铸形成颗粒状的母合金，该母合金中石墨烯的质量百分比应控制在50-80%之间，并且每个母合金的重量控制在50-150g之间；

c. 将颗粒状的母合金添加到铸焊用的铅液中，母合金熔融后和铅液共同形成液态的铅基石墨烯合金，该铅基石墨烯合金中石墨烯的质量百分比控制在0.2-2.5%之间；

d. 通过铸焊机将铅酸蓄电池极群放进开口朝上的铸焊模具内，铸焊模具内具有融化的铅基石墨烯合金，此时极群的各极耳向下，极耳限位在铸焊模具内对应的模腔中；

e. 冷却铸焊模具，使液态的铅基石墨烯合金凝固形成汇流排基板，此时的汇流排基板和极耳铸焊在一起。

Claims (3)

1.一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，包括通过铸焊工艺与极耳焊接在一起的汇流排基板，其特征是，所述汇流排基板上设有导电条，所述导电条包括结合在汇流排基板内部的结合筋条、以及结合在汇流排基板表面的导电片，所述结合筋条一体地交叉连接在导电片的中部，从而使所述导电条的横截面呈T字形，所述汇流排基板和导电条采用如下方法制成：

a. 在导电条的结合筋条上间隔设置若干凹槽，从而在相邻的凹槽之间形成凸起的导向凸片；

b. 将铅酸蓄电池极群的极耳向下地放进开口朝上且具有铅液的铸焊模具内，极群的各极耳限位在铸焊模具内对应的模腔中，所述铸焊模具内设有若干间隔布置的定位凸筋；

c. 冷却铸焊模具，使铅液凝固形成汇流排基板，所述汇流排基板在对应定位凸筋处形成导电条定位槽；

d. 铅酸蓄电池的极群上升与铸焊模具分离，然后再翻转极群使汇流排基板向上；

e. 将温度在200-250℃之间的导电条放置到汇流排基板上，此时导电条上的导向凸片限位在对应的导电条定位槽内；

f. 用压力装置对导电条施压，此时导电条的结合筋条被完全压入汇流排基板内，使结合筋条结合在汇流排基板的内部，而导电片则结合在汇流排基板的表面，并且导电片表面与汇流排基板表面齐平，从而形成汇流排。

2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，其特征是，所述导电条采用高导电金属或者高导电塑料或者高导电陶瓷或者石墨烯合金制成。

3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池用高导电汇流排结构，其特征是，在步骤e中增加步骤如下：将一个加热线圈放置到汇流排基板上，然后在加热线圈内通入交变电流以形成交变磁场，此时汇流排基板切割交变磁场的磁力线，从而在汇流排基板内产生涡流而发热，并使汇流排基板的温度保持在250-300℃之间。

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