CN108550860B - 一种双极性极板板栅 - Google Patents

一种双极性极板板栅 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双极性极板板栅，包括绝缘基板以及贯穿绝缘基板用于将两侧活性物质电导通的铅条，所述绝缘基板的边缘具有供铅条穿过的通孔，所述绝缘基板两侧表面设置有密封所述通孔的热封膜，所述热封膜的中部具有让铅条至少部分裸露接触活性物质的开口，所述热封膜外侧设置有覆盖隐藏绝缘基板通孔所在区域的绝缘边框，所述绝缘边框围成容纳活性材料的腔体。本发明板栅通过将双极性极板板栅所需要满足的功能进行分解，铅条、绝缘基板和热封膜各自发挥功能，从而各部分仅需要满足各自所承担部分的功能对材料的要求即可达到综合性能好的板栅。由于对材料的要求降低，所以可以降低成本，同时密封性及与活性物质的结合能力等都得到有效提高。

Description

一种双极性极板板栅
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域，特别是涉及一种双极性极板板栅。
背景技术
铅蓄电池至今已有150余年的历史，且应用领域非常广泛。众所周知，在功率输出方面，双极性电池比传统电池更有优势。在传统电池中，由活性物质产生的电流通过外部电路到达下一个单格电池。在双极性结构中，正、负极性的活性物质均被放置在双极基板的两个表面上。电流可以通过基板流向下一个单格电池。由于线路较短，电路中的欧姆压降导致的功率损失减小。电池的体积由于消除了诸如跨桥、对焊件和汇流排等外部电路材料而减少了。双极性电池是一个有明显优点(比能量比功率高)，同时又有明显的结构缺点(密封和基底材料的腐蚀以及活性物质的脱落)的电池，电池的寿命是其软肋，结构的缺陷(密封问题)往往比性能的缺陷更难攻克。
在双极性铅酸电池中，基板的作用是最重要的。基板的作用是单格间的隔离、对活性物质的支撑与传导电流。它在单格电池中提供密封隔离电解液，必须在腐蚀性的铅酸环境中保持导电作用，并在电池的使用寿命周期中阻止电解液串格。为了满足这些需求，导电基板必须是导电的，是不溶于硫酸、稳定的电池电压窗口，高的析氧、氢电位，不参与电池反应，不渗透电解液，与活性物质具有良好的附着力，容易处理和密封电池外壳。
比如，授权公告号为CN204045671U的中国实用新型专利公开了一种铅酸电池双极性极板，包括碳基双极板、电池涂膏层、玻璃纤维层、上非金属卡条及下非金属卡条；在碳基双极板的正负两个极面上设有向内凹陷的凹陷区域，在凹陷区域内设有二个以上的“十”字形凸台，上下二个“十”字形凸台交错分布；电池涂膏层涂附在凹陷区域内；玻璃纤维层贴附在碳基双极板的正负两个极面上并覆盖电池涂膏层；上非金属卡条卡装在碳基双极板及玻璃纤维层的上端，在上非金属卡条上设有注液孔，注液孔的上端可与外界连通，注液孔的下端与碳基双极板及玻璃纤维层的上端连通；下非金属卡条卡装在碳基双极板及玻璃纤维层的下端。
公开号为CN103985878A的中国发明专利公开了一种铅酸蓄电池双极性板栅及其制作方法，通过在导电塑料片的两面分别热压亚氧化钛材料和铅合金材料，来克服基体材料耐酸耐腐性差、基体材料和活性物质结合力差以及基体材料防酸渗透能力差的问题。
从基板材料(基体材料)如何进行选择，国内外文献及专利公开了很多做法，诸如镀金钛、导电塑料、硅晶片等，但成本高、难密封且与活性物质结合差等问题得不到很好的应用。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种双极性极板板栅，克服了现有技术中双极性极板中极板材料成本高、难密封且活性物质结合差等问题。
一种双极性极板板栅，包括绝缘基板以及贯穿绝缘基板用于将两侧活性物质电导通的铅条，所述绝缘基板的边缘具有供铅条穿过的通孔，所述绝缘基板两侧表面设置有密封所述通孔的热封膜，所述热封膜的中部具有让铅条至少部分裸露接触活性物质的开口，所述热封膜外侧设置有覆盖隐藏绝缘基板通孔所在区域的绝缘边框，所述绝缘边框围成容纳活性材料的腔体。双极性极板板栅是指用于制作双极性极板的板栅。由于现有技术中基板材料需要同时起到导电和支撑、附着活性材料的作用，需要同时满足耐酸耐腐蚀、导电性能、与活性物质结合力以及防酸渗透能力等多方面的性能要求，所以要么在某个方面性能较差，要么各方面性能较均衡但价格贵成本高。本申请中将双极性极板板栅所需要满足的性能要求进行分解，铅条一方面起到附着活性物质的作用，另一方面还起到汇流作用，而绝缘基板作为支撑作用，同时由热封膜将绝缘基板上供铅条穿过的通孔处进行密封，从而各部分仅需要满足各自所承担部分的功能对材料的要求即可达到综合性能好的板栅。
所述铅条为C型结构，两端穿过通孔后贴靠在绝缘基板的一侧表面，中间部分贴靠在绝缘基板的另一侧表面。生产制作本发明板栅时，先将一根笔直的铅条一端穿过绝缘基板上的通孔，然后折弯，再将另一端穿过对应的通孔，再将这一段也折弯，最后将穿过通孔的两端弯折直到贴靠在绝缘基板的一侧表面。弯折时，可以将一排铅条同时进行弯折操作，增加效率。
每根铅条的两个端部相互靠近。这样可以避免两端部之间存在较大空隙，影响双极性极板在该处的性能。
所述绝缘基板的每个侧面设置有两层铅条，两层铅条垂直交错。可以只使用一层铅条，也可以使用两层铅条，使用两层时，可以将铅条的尺寸适当减小，纵横交错的铅条有利于增强与活性物质之间的附着能力。当然，两层铅条时，对应的在绝缘基板的对应位置需要设置两组通孔，对密封性要求会较一份铅条时有所提高。
所述热封膜包括环形边框和中间若干平行设置的压条，所述环形边框封盖所述通孔，所述压条叠置在所述铅条上，相邻压条之间形成所述开口。经热封后，热封膜的环形边框将通孔密封，而压条可以将铅条压紧在绝缘基板上，避免在使用过程中铅条相对绝缘基板晃动而造成活性物质脱落及通孔处密封不严。
所述压条为倾斜设置，与铅条形成一夹角。
所述绝缘基板两侧的热封膜在通孔处相互粘结。两侧的热封膜在通孔处相互粘结成一体，可以保证密封效果，避免在通孔处发生漏酸或爬酸。
所述铅条的横截面为内窄外宽的梯形结构。内窄外宽是指贴靠绝缘基板的一侧为梯形结构较短的上底，外侧为体型结构较长的下底。这样设计，可以使梯形结构的腰对该处的活性物质有一个朝向内侧的支撑，可以有效防止活性物质的脱落。
所述绝缘边框的内圈边缘具有倾斜倒角，倒角与绝缘基板之间具有缝隙。该结构也是与上述铅条的横截面为内窄外宽的梯形结构一样，可以对活性物质有一个朝向内侧的支撑，可以有效防止活性物质的脱落。
所述绝缘基板、热封膜和绝缘边框均采用可热封的绝缘硬质塑料制备，相互间通过热封固定。可采用的材料有ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料)、PC塑料PC(聚碳酸酯)或PP塑料PP(聚丙烯)。
位于绝缘基板同一端的通孔连通形成槽孔，槽孔的侧壁上设有与铅条一一对应的限位通槽。这样可以降低将铅条弯折穿过绝缘基板的难度，同时在热封膜热封时，可以将槽孔作为一个整体进行密封，相对于各自独立的多个通孔，密封效果会更好。
本发明板栅用于制作双极性极板，通过将双极性极板板栅所需要满足的功能进行分解，铅条一方面起到附着活性物质的作用，另一方面还起到汇流作用，而绝缘基板作为支撑作用，同时由热封膜将绝缘基板上供铅条穿过的通孔处进行密封，从而各部分仅需要满足各自所承担部分的功能对材料的要求即可达到综合性能好的板栅。由于对材料的要求降低，所以可以降低成本，同时密封性及与活性物质的结合能力等都得到有效提高。
附图说明
图1为本发明板栅的爆炸图。
图2为绝缘基板的结构示意图。
图3为本发明板栅的结构示意图。
图4为图3中A-A方向的结构示意图。
图5为图4中B局部放大图。
图6为图3中C-C方向的结构示意图。
图7为图6中D局部放大图。
图8为本发明板栅两层铅条时的爆炸图。
图9为两层铅条时铅条与绝缘基板的组装结构示意图。
具体实施方式
如图1～7所示，一种双极性极板板栅，包括绝缘基板1以及贯穿绝缘基板1用于将两侧活性物质电导通的铅条2，绝缘基板1的边缘具有供铅条2穿过的通孔，绝缘基板1两侧表面设置有密封通孔的热封膜3，热封膜3的中部具有让铅条2至少部分裸露接触活性物质的开口33，热封膜3外侧设置有覆盖隐藏绝缘基板1通孔所在区域的绝缘边框4，绝缘边框4围成容纳活性材料的腔体41。
在一种实施方式中，位于绝缘基板1同一端的通孔连通形成槽孔11，槽孔11的侧壁上设有与铅条2一一对应的限位通槽12，限位通槽12相对于槽孔11再向绝缘基板1的中心位置延伸后形成，铅条2安装后卡入限位通槽12内进行限位固定，防止铅条2串动，这样可以降低将铅条2弯折穿过绝缘基板1的难度，同时在热封膜3热封时，可以将槽孔11作为一个整体进行密封，相对于各自独立的多个通孔，密封效果会更好。
铅条2为C型结构，两端穿过通孔后贴靠在绝缘基板1的一侧表面，中间部分贴靠在绝缘基板1的另一侧表面。生产制作本发明板栅时，先将一根笔直的铅条2一端穿过绝缘基板1上的通孔，然后折弯，再将另一端穿过对应的通孔，再将这一段也折弯，最后将穿过通孔的两端弯折直到贴靠在绝缘基板1的一侧表面。弯折时，可以将一排铅条2同时进行弯折操作，增加效率。每根铅条2的两个端部相互靠近。这样可以避免两端部之间存在较大空隙，影响双极性极板在该处的性能。
热封膜3包括环形边框31和中间若干平行设置的压条32，环形边框31封盖绝缘基板1上的通孔，压条32叠置在铅条2上，相邻压条32之间形成开口33。经热封后，热封膜3的环形边框31将通孔密封，而压条32可以将铅条2压紧在绝缘基板1上，避免在使用过程中铅条2相对绝缘基板1晃动而造成活性物质脱落及通孔处密封不严。压条32为倾斜设置，与铅条2形成一夹角。
如图4和5所示，绝缘基板1两侧的热封膜3在通孔处相互粘结，两侧的热封膜3在通孔处相互粘结成一体，可以保证密封效果，避免在通孔处发生漏酸或爬酸。
铅条2的横截面为内窄外宽的梯形结构。内窄外宽是指贴靠绝缘基板1的一侧为梯形结构较短的上底，外侧为体型结构较长的下底，这样设计，可以使梯形结构的腰对该处的活性物质有一个朝向内侧的支撑，可以有效防止活性物质的脱落。
绝缘边框4的内圈边缘具有倾斜倒角42，倒角42与绝缘基板1之间具有缝隙43。该结构也是与上述铅条的横截面为内窄外宽的梯形结构一样，可以对活性物质有一个朝向内侧的支撑，可以有效防止活性物质的脱落。
绝缘基板1、热封膜3和绝缘边框4均采用可热封的绝缘硬质塑料制备，相互间通过热封固定，可采用的材料有ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料)、PC塑料PC(聚碳酸酯)或PP塑料PP(聚丙烯)。
如图8和9所示，绝缘基板1的每个侧面设置有两层铅条2，两层铅条2垂直交错。可以只使用一层铅条2，也可以使用两层铅条2，使用两层时，可以将铅条2的尺寸适当减小，纵横交错的铅条2有利于增强与活性物质之间的附着能力。当然，两层铅条2时，对应的在绝缘基板1的对应位置需要设置两组通孔，对密封性要求会较一份铅条时有所提高。
生产时，先将铅条2与绝缘基板1进行装配，装配时需要将铅条2进行弯折，铅条2与绝缘基板1组装完成后，将两层热封膜3和带有铅条2的绝缘基板1依次层叠后进行第一次热封，得到半成品，然后将这个半成品与两层绝缘边框4依次层叠后进行第二次热封，热封完成后即得到本发明板栅。

Claims (8)

1.一种双极性极板板栅，其特征在于，包括绝缘基板以及贯穿绝缘基板用于将两侧活性物质电导通的铅条，所述绝缘基板的边缘具有供铅条穿过的通孔，所述绝缘基板两侧表面设置有密封所述通孔的热封膜，所述热封膜的中部具有让铅条至少部分裸露接触活性物质的开口，所述热封膜外侧设置有覆盖隐藏绝缘基板通孔所在区域的绝缘边框，所述绝缘边框围成容纳活性材料的腔体，
所述铅条为C型结构，两端穿过通孔后贴靠在绝缘基板的一侧表面，中间部分贴靠在绝缘基板的另一侧表面。
2.如权利要求1所述的双极性极板板栅，其特征在于，每根铅条的两个端部相互靠近。
3.如权利要求1所述的双极性极板板栅，其特征在于，所述绝缘基板的每个侧面设置有两层铅条，两层铅条垂直交错。
4.如权利要求1所述的双极性极板板栅，其特征在于，所述热封膜包括环形边框和中间若干平行设置的压条，所述环形边框封盖所述通孔，所述压条叠置在所述铅条上，相邻压条之间形成所述开口。
5.如权利要求4所述的双极性极板板栅，其特征在于，所述压条为倾斜设置，与铅条形成一夹角。
6.如权利要求1所述的双极性极板板栅，其特征在于，所述绝缘基板两侧的热封膜在通孔处相互粘结。
7.如权利要求1所述的双极性极板板栅，其特征在于，所述铅条的横截面为内窄外宽的梯形结构。
8.如权利要求1所述的双极性极板板栅，其特征在于，所述绝缘边框的内圈边缘具有倾斜倒角，倒角与绝缘基板之间具有缝隙。
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