CN109378531B - 包含分离式外壳的水平铅酸电池及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包含分离式外壳的水平铅酸电池，具有分离式外壳的水平铅酸电池，包括若干组电池极群，其特征在于，还包括由分离式的侧板、底板和顶盖通过销钉、插接、粘接或者熔接等方式固定形成的电池外壳，以及用于阻隔不同组电池极群间液体和/或气体流动的隔离件，上述隔离件与所述电池外壳之间的空隙通过可固化的流体填充；每组电池极群的两侧分别设置有至少一个隔离件，每组电池极群位于由底板、顶盖、两个侧板和两个隔离件六个面所形成的容腔，不同电池极群之间以及电池极群与外部的电连接通过穿过所述隔离件的铅丝实现。本发明还提供了上述水平铅酸电池的组装方法。本发明有利于实现水平铅酸电池单元格的密封，满足电池的组装要求。

Description

包含分离式外壳的水平铅酸电池及其组装方法

【技术领域】

本发明涉及一种蓄电池，尤其涉及一种包含分离式外壳的水平铅酸电池。

【背景技术】

铅酸电池始于1859年Gaston Plante关于Pb电极在10wt％的硫酸溶液中充放电的研究。1881年，Camille Faure将红铅、硫酸和水混合而成的铅膏涂布于铅板作为电极，Ernest Volckmar将铅板变更为铅板栅。这两项技术缓解了铅酸电池正负极铅膏软化脱落，有效地提高了铅酸电池的容量。铅酸电池结构由此基本成型并走向成熟。经过150余年的研究和改进，铅酸电池在极板、添加剂、隔板材料以及制造工艺等方向都得到了革新。目前，铅酸电池产量和储电量仍然雄踞化学电源之首，正在为人类社会的发展和进步做出巨大的贡献。因其具有稳定可靠、无记忆效应、价格低廉、可做成单体大容量电池等优点，铅酸电池已被广泛用作汽车启动电源、不间断电源、从电动自行车到柴油潜艇的动力电源和储能电源等等。

传统铅酸电池的基本结构是由涂有铅膏的板栅形成正负极板，正负极板之间用隔膜分隔，正负极板焊接到相应的汇流排后通过极柱将电池电流与外部连接，电池盖将电池密封，防止电解液流出。传统铅酸电池的极板采用垂直的方式放置，使用过程中会出现电解液层化现象，即电解液浓度差的极化现象，这是电池容量下降及寿命缩短的主要原因之一。

为了解决以上问题，人们开发出了一种水平铅酸电池：极板为准双极结构，即在板栅的一边涂覆正极活性物为正极板，另一边涂覆负极活性物为负极板；双极板间用隔膜隔开，按照一定的位置水平交错叠放，然后安装压力框架固定，形成电池模块装入电池槽中，经铸焊后进行密封，然后经过灌酸、化成，最终制成水平电池，如图1所示。

这种水平铅酸电池虽然解决了电解质层化现象，且内阻小、轻量化，单元格之间的串联由连接双极板的铅丝直接实现，无需焊接(传统单元格串联，先将上一单元的焊接成一体的正极引出端与下一单元的焊接成一体的负极引出端再通过焊接的方式成为一体，实现相邻单元格的串联)，但是，这种电池组装时必须有独立的的压力框架，以保证一定的组装压力，保证极板与隔板、电解液的紧密接触；电池盒为整体式结构的容器，组装时，压力框架的筋条插入电池盒的定位槽中，防止电池在冲击震动环境中内部发生窜动。

目前，影响水平铅酸电池应用的首要因素是单元格的密封问题，不同单元格之间极易发生串液或串气，导致电池自放电增大、铅丝腐蚀加剧、成组一致性差，极大地影响电池的使用寿命。而在解决单元格密封问题时，现有的电池内部结构设计和外部壳体设计已经不能满足要求。

【发明内容】

本发明提供一种包含分离式外壳的水平铅酸电池及其组装方法，能够实现水平铅酸电池单元格之间的密封。

本发明的技术解决方案如下：

具有分离式外壳的水平铅酸电池，包括若干组电池极群，其特征在于，还包括由分离式的侧板、底板和顶盖通过销钉、插接、粘接或者熔接等方式固定形成的电池外壳，以及用于阻隔不同组电池极群间液体和/或气体流动的隔离件，上述隔离件与所述电池外壳之间的空隙通过可固化的流体填充；每组电池极群的两侧分别设置有至少一个隔离件，每组电池极群位于由底板、顶盖、两个侧板和两个隔离件六个面所形成的容腔，不同电池极群之间以及电池极群与外部的电连接通过穿过所述隔离件的铅丝实现。要实现水平铅酸电池单元格之间的密封，必须设置单元格之间的隔离件；当设置有隔离件时，必须实现隔离件与电池外壳之间的固定与密封，至少需要在侧板上开槽，且所开的槽需要达到一定的精度。然而，在现有的模具加工过程中，整体电池壳脱模时存在拔模斜度，因此无法实现与隔离件匹配的、精度符合要求的开槽。因此，在设置隔离件的同时采用分离式电池外壳，才能解决上述密封和加工的问题，实现单元格之间的隔离密封。

具体的，侧板设置有用于与底板粘接或熔接的定位面，底板设置有配合上述定位面的定位槽，侧板与底板通过定位面与定位槽的粘接或熔接形成密封固定连接。

具体的，侧板与顶盖通过螺钉或者热熔或者燕尾自锁紧固。该结构能够承受一定的组装压力，不需要额外的压力框架而允许电池内部存在较大的组装压力。

具体的，顶盖与侧板配合的两侧设置有燕尾台，侧板与燕尾台对应的位置设置有用于与燕尾台配合的燕尾槽，二者相互配合可以使侧板与顶盖通过燕尾自锁固定。

具体的，侧板、底板和顶盖均设置有配合形成环形注胶槽的凹槽。通过在环形注胶槽，既有利于隔离件的定位，也可以粘接隔离件与电池外壳，还可以在隔离件的四周形成环形密封，充分地实现水平铅酸电池单元格之间的密封，提高水平铅酸电池的性能和使用寿命。

具体的，上述顶盖设置有与注胶槽对应的用于从外部注胶的注胶孔，所述可固化的流体可以在组装完毕后由注胶孔注入，方便组装。

具体的，上述注胶槽充满用于密封和粘接作用的可固化的流体。

具体的，上述隔离件包括由形成物理屏障的隔离墙以及用于密封的可固化的流体。隔离件的形状可以有多种多样，实现阻隔液体和气体的流动即可，使用隔离墙和可固化的流体是设计简单、组装简单、成本较低的一种优选。

具体的，隔离件的一种设计是：上述隔离墙由若干弹性条形结构排列组合而成，所述铅丝夹在上下相邻的条形结构之间通过胶粘或热熔或超声的方式连接成一体。

具体的，上述条形结构夹持铅丝的部位设置有用于容置胶体的容胶槽。

具体的，隔离件的另一种设计是：上述隔离墙包含一空腔，所述空腔内充满用于密封和粘接隔离墙与铅丝的可固化的流体；该隔离墙可以是由若干条形结构排列组合而成，也可以是有穿孔的整体结构。

具体的，可固化的流体泛指在初始条件下可以流动，经过一定的处理后固化形成固体，但不可逆向转化，具体如环氧胶、热固性塑料等等。

上述具有分离式外壳的水平铅酸电池的组装方法，其特征在于，先组装电池极群和隔离件，然后将底板、侧板组装于电池极群的底部和两侧，再次将顶盖压装于顶部，与侧板固定，最后通过注胶孔注胶，固化，完成组装。

对于隔离墙由多个条形结构组成的方案，其组装方法也可以是：先将条形结构、隔膜、电池极板按照一层一层的顺序叠加组装于底板上，再将侧板组装于电池极群的两侧，再次将顶盖压装于顶部，与侧板固定，最后通过注胶孔注胶，固化，完成组装。

本发明的有益效果如下：

1)本发明通过分离式的侧板、底板、顶盖和隔离件形成空腔，再通过可固化的流体填充以上结构间的空隙，形成密封良好的用于容置单组电池极群的密封性良好的单元格；仅仅增加隔离件只能保证连接双极板的铅丝处不发生窜液窜气，并不能阻断酸液和气体从隔离件的周圈在相邻单元格间扩散，因此，电池壳体上必须增加密封结构。由分离式的侧板、底板和顶盖形成的电池壳体，可以将隔离件组装在内，并设置用于填充可固化流体的密封结构，以确保不发生窜液和窜气；

2)本发明的电池外壳由分离式的侧板、底板和顶盖通过销钉、插接、粘接或者熔接等方式固定形成的，尤其是侧板与顶盖之间的燕尾自锁结构，能够容忍较高的组装压力，无需传统结构中额外的压力框架提供必要的组装压力；

3)本发明的隔离件可通过环氧胶等材质，固化前具有流体的性质，能够按照设计好的通道进行充分填充，如容胶槽和注胶槽，固化后可以实现不同部件之间的粘接和空隙的密封，能产生良好的阻隔酸液和酸气的作用，且对电池极群起到一定的固定作用；

4)本发明的隔离件和分离式外壳的组装方法合理，易于加工，步骤简便，密封效果良好，既利于提高电池的整体性能，又提高了水平铅酸电池的组装效率。

【附图说明】

图1为现有技术中的水平铅酸电池的结构示意图。

图2为实施例一的水平铅酸电池的侧视图；

图3为实施例一的水平铅酸电池的A-A’向剖面图；

图4为实施例一的水平铅酸电池的俯视图；

图5为实施例一的水平铅酸电池的C-C’向剖面图；

图6为实施例一的侧板内侧的侧视图；

图7为实施例一的侧板的俯视图；

图8为实施例一的底板的俯视图；

图9为实施例一的底板A-A’向剖面图；

图10为实施例一的条形结构的示意图；

图11为实施例二的顶盖的俯视图；

图12为实施例二的顶盖A-A’向剖面图；

图13为实施例二的水平铅酸电池的侧剖图(省略电池极板和隔膜)；

图14为实施例二的隔离墙的示意图；

图15为实施例三的橡胶条的示意图；

图16为实施例四的隔离墙的示意图。

标注说明：001，极板；002，隔膜；003，压力框架；004，汇流排；005，端子；006，铅丝；007，电池盒；008，阀；1，侧板；101，定位面；102，侧板凹槽；103，销钉孔；104，燕尾槽；2，底板；201，定位槽；202，底板凹槽；3，顶盖；301，注胶孔；302，排气阀门；303,燕尾台；4，条形结构；401，容胶槽；402，橡胶条；403，塑料板；404，空腔。

【具体实施方式】

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。本文所述的铅丝泛指铅酸电池中起传输电能的导线，材质包括但不限于铅丝，比如可以为合金铅丝或者复合导电线。可固化的流体泛指初始状态为流体，经过固化处理后可以形成固体的材料，如环氧胶、塑料或其他具有同类性质的绝缘材料。本文所述的组装方法仅记载了与现有技术存在不同的步骤，省略了部分常规步骤。本文中的电池极群与单元格的定义相同。

实施例一

具有分离式外壳的水平铅酸电池，包括电池外壳以及设置于外壳内的若干组电池极群，如图2-5所示，其电池外壳有分离式的侧板1、底板2和顶盖3组合而成。

侧板1结构如图2和图3所示，底板2结构如图4和图5所示。侧板1设置有用于与底板2粘接或熔接的定位面101，底板2设置有配合定位面101的定位槽201，侧板1与底板2通过定位面101与定位槽201的粘接或熔接形成密封固定连接。侧板1开有销钉孔103，销钉6通过销钉孔103将侧板1和顶盖3固定在一起，这样固定使得整个电池外壳可以承受一定的组装压力。

每组电池极群的两侧都设置有隔离件，该隔离件由若干弹性条形结构4排列组合而成的隔离墙形成物理屏障，极板5的铅丝夹在上下相邻的条形结构4之间，条形结构4夹持铅丝的部位设置有用于容置胶体的容胶槽401，如图10所示，可以通过填充在容胶槽401中的胶体使得上下条形结构4和铅丝连接成一体。这种结构在组装时可以先将极板5、隔膜7和条形结构4进行组装固定，方便组装，且形成紧密接触的整体可以进一步降低电池外壳需要承受的组装压力，使得压力框架的省略成为可能。

侧板1、底板2和顶盖3均设置有配合形成环形注胶槽的凹槽，如侧板凹槽102、底板凹槽202，侧板凹槽102和底板凹槽202在组装后形成“U”型注胶槽，顶盖3设置有与注胶槽连接的注胶孔301，用于从外部向注胶槽内注胶。同时，作为注胶槽的凹槽在组装时也可起到定位槽的作用，位于不同单元格之间，与隔离件相对应。容胶槽401与注胶槽可以连通，填充于注胶槽的胶体与隔离件一起，共同起到了实现单元格完全密封的目的，防止了不同单元格之间的窜液和窜气现象。电池的顶盖3还设置有安全排气阀门302。

上述具有分离式外壳的水平铅酸电池在组装过程中，先将条形结构4、隔膜7、电池极板6按照一层一层的顺序叠加组装于底板2上，再将侧板1组装于电池极群的两侧，再次将顶盖3压装于顶部，与侧板1固定，最后通过注胶孔301注胶，完成组装。条形结构4的安装位置与底板凹槽202相对应。由侧板1、底板2和顶板3的凹槽形成的环形注胶槽经过注胶固化后，在隔离墙四周可形成一圈密封胶，将单元格完全隔离，杜绝不同单元格之间的窜液窜气现象。

电池性能检测

实施例二

实施例二的水平铅酸电池与实施例一的结构的区别之一在于，侧板1与顶盖3通过设置在侧板1的燕尾槽104和设置在顶盖3的燕尾台303自锁紧固。燕尾台303的结构示意如图11和图12，燕尾槽104的结构示意如图13。

实施例二的水平铅酸电池与实施例一的结构的区别之二在于，该电池的隔离墙由两层塑料板403组成，如图14，两层靠近的塑料板403之间形成空腔404，空腔404内充满了可固化的流体，如胶体或塑料，可通过加热使之固化，起到密封和粘接作用。塑料板403设有供铅丝通过的开孔。以上隔离墙安装于侧板1和底板2的注胶槽凹槽101和201中。顶盖3设置有与空腔404连接的注胶孔301，用于从外部向空腔内注胶。

上述具有分离式外壳的水平铅酸电池在组装过程中，先组装电池极群和隔离件，然后将底板、侧板组装于电池极群的底部和两侧，再次将顶盖压装于顶部，与侧板固定，最后通过注胶孔注胶，固化，完成组装，隔离墙和可固化的流体可以在单元格之间形成完全的隔离，与侧板、底板、顶盖结合将单元格完全密封，杜绝不同单元格之间的窜液窜气现象。

实施例三

实施例三与实施例二的不同之处在于，该电池的隔离墙由两层墙体组成，两层靠近的墙体之间形成空腔，空腔内充满了可固化的流体，如胶体或塑料，可通过加热使之固化，起到密封和粘接作用。每层墙体由若干个橡胶条402排列而成，如图15，铅丝从上下两个橡胶条之间穿过。

实施例四

实施例四与实施例二的不同之处在于，该电池的隔离墙为一体成型结构，顶部和底部有若干连接条固定，使竖立的两个墙体形成固定的间距，如图16所示，隔离墙的内部设置有空腔，空腔内充满了可固化的流体，如胶体或塑料，可通过加热使之固化，起到密封和粘接作用。隔离墙还设有供铅丝通过的对应的狭缝。

Claims (8)

1.具有分离式外壳的水平铅酸电池，包括若干组电池极群，其特征在于：还包括由分离式的侧板、底板和顶盖组合而成的电池外壳，以及用于阻隔不同组电池极群间液体和/或气体流动的隔离件，所述侧板、底板和顶盖均设置有配合形成环形注胶槽的凹槽，所述隔离件与所述电池外壳之间的空隙通过可固化的流体填充，所述隔离件包括形成物理屏障的隔离墙，所述隔离墙具有空腔，使用所述可固化的流体填充所述空腔；每组电池极群的两侧分别设置有至少一个隔离件，每组电池极群位于由底板、顶盖、两个侧板和两个隔离件所形成的容腔内，不同电池极群之间以及电池极群与外部的电连接通过穿过所述隔离件的铅丝实现；所述侧板与所述顶盖通过螺钉或者热熔或者燕尾自锁紧固；

所述隔离墙由若干弹性条形结构排列组合而成，所述铅丝夹在上下相邻的条形结构之间通过胶粘或热熔或超声的方式连接成一体，所述条形结构夹持铅丝的部位设置有用于容置可固化的流体的容胶槽，所述隔离墙与所述注胶槽位置相对应，所述可固化的流体填充于所述注胶槽内，在所述隔离墙的四周形成密封包围。

2.根据权利要求1所述的水平铅酸电池，其特征在于：所述侧板设置有用于与底板粘接或熔接的定位面，所述底板设置有配合所述定位面的定位槽。

3.根据权利要求1所述的水平铅酸电池，其特征在于：所述顶盖与侧板配合的两侧设置有燕尾台，所述侧板与燕尾台对应的位置设置有用于与燕尾台配合的燕尾槽。

4.根据权利要求1所述的水平铅酸电池，其特征在于：所述顶盖设置有与所述注胶槽对应的用于从外部注胶的注胶孔。

5.根据权利要求4所述的水平铅酸电池，其特征在于：所述注胶槽充满用于密封和粘接作用的可固化的流体。

6.根据权利要求1所述的水平铅酸电池，其特征在于：所述可固化的流体为环氧胶。

7.如权利要求1-6任一项所述的具有分离式外壳的水平铅酸电池的组装方法，其特征在于：先组装电池极群和隔离件，然后将底板、侧板组装于电池极群的底部和两侧，再次将顶盖压装于顶部，与侧板固定，最后通过注胶孔注胶，固化，完成组装。

8.如权利要求7所述的具有分离式外壳的水平铅酸电池的组装方法，其特征在于：先将条形结构、隔膜、电池极板按照一层一层的顺序叠加组装于底板上，再将侧板组装于电池极群的两侧，再次将顶盖压装于顶部，与侧板固定，最后通过注胶孔注胶，固化，完成组装。

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