CN110277561A - 一种铅酸电池铅钙碳阳极板栅及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸电池铅钙碳阳极板栅及其制备方法。该铅酸电池铅钙碳阳极板栅，包括由主铅钙碳纤条制成的边框；边框内交错设置有若干具有间隙的副铅钙碳纤条。本发明提高了阳极板栅的强度，增加了阳极板栅耐高低温、耐酸等性能，提高铅酸电池的使用寿命。

Description

一种铅酸电池铅钙碳阳极板栅及其制备方法
技术领域
本发明属于铅酸电池技术领域，具体涉及一种铅酸电池铅钙碳阳极板栅及其制备方法。
背景技术
铅酸电池是化学电源中的一种，是目前技术最为成熟的二次电池。从1859年发明至今仍然是世界上产量最大、用途最广的化学电源。铅酸电池具有性价比高、安全性好和技术成熟等优点；不仅被应用于汽车、拖拉机、柴油机、船舶的启动电源和照明；还被应用于低速车的动力源，包括电动自行车、三轮车和四轮车等。板栅作为铅酸蓄电池中最重要的非活性元件，其主要作用是支撑活性物质，传导电流并使电流分布均匀，板栅材料的选择对电池的性能和寿命有着极大的影响。
由于铅的强度较低，电池的电压及电池的温度，会使阳极板栅在使用过程种容易伸长变形，一但阳极板栅变形，阳极板栅上膏层脱落，导致铅酸电池寿命短；现有的铅酸电池采用在金属材料钛和铜表面涂覆铅或铅基合金作为阳极板栅材料，虽然有效抑制了阳极板栅变形，降低了极板重量，提高电池比能量，增加电池高倍率放电性能，但是钛极易被钝化生成氧化钛薄膜，使活性物质与极板无法直接接触；而铜基体容易溶解到电解液中等问题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种铅酸电池铅钙碳阳极板栅及其制备方法，可有效解决现有阳极板栅易变形等问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种铅酸电池铅钙碳阳极板栅，包括由主铅钙碳纤条制成的边框；边框内交错设置有若干具有间隙的副铅钙碳纤条。
进一步地，边框内沿纵向方向和横向方向分别设置有9～16根和20～35根等间距且相互交错的副铅钙碳纤条。
进一步地，主铅钙碳纤条和副铅钙碳纤条表面沿轴向方向均设置有条纹。
进一步地，主铅钙碳纤条表面包裹有铅钙合金，其内设置有若干碳纤维束。
进一步地，副铅钙碳纤条由表面包裹有铅钙合金的碳纤维束制成。
进一步地，碳纤维束由至少2根直径为1～7μm的碳纤维绞合而成。
进一步地，边框上焊接有材质为铅钙合金的极耳。
上述铅酸电池铅钙碳阳极板栅的制备方法，包括以下步骤：
(1)将直径为1～7μm的碳纤维绞合，制备得到直径为3～50μm的碳纤维束；然后将铅钙合金熔融，使其包覆碳纤维束表面，形成直径为0.5～1.2mm的副铅钙碳纤条；
(2)将碳纤维束聚集在一起，并用熔融后的铅钙合金将其包覆，形成厚度为0.5～1.2mm的主铅钙碳纤条；
(3)分别沿主铅钙碳纤条和副铅钙碳纤条的轴向方向设置条纹，然后通过主铅钙碳纤条制成主框体，并在主框体内沿纵向方向和横向方向分别设置9～16根和20～35根等间距且相互交错的副铅钙碳纤条后，再沿纵向方向和横向方向分别各设置两根具有间隙的纵向主铅钙碳纤条和横向主铅钙碳纤条，制得网板；
(4)重复步骤(3)所述步骤，继续在边框内的剩余区域内制备网板；然后沿相邻网板之间的间隙进行切割，再将极耳固定至其上，即可制备得到铅钙碳阳极板栅。
进一步地，步骤(2)中副铅钙碳纤条相互交错并通过焊接的方式使交错节点的厚度保持在0.5～1.2mm。
进一步地，铅钙碳阳极板栅的边框四角呈圆弧状，且极耳通过焊接的方式固定于边框上。
本发明的有益效果为：
本发明制备得到的阳极板栅材质为碳纤维，并在上包覆有铅钙合金，由于碳纤维的强度是钢强度4～5倍，因此，在碳纤束外面包覆铅钙合金，能大大的提高铅钙合金的强度，抑制了阳极板栅变形，提高了阳极板栅的强度，使得制备得到的阳极板栅具有优良的耐高低温和耐酸性能，提高铅酸电池的使用寿命。
附图说明
图1为阳极板栅的结构示意图；
图2为制备得到的主框体的结构示意图；
图3为主铅钙碳纤条的结构示意图；
图4为副铅钙碳纤条的结构示意图；
图5为副铅钙碳纤条的剖视图。
其中，1、主铅钙碳纤条；2、副铅钙碳纤条；3、碳纤维；4、碳纤维束；5、铅钙合金层；6、极耳；7、主框体。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
如图1和图3所示，该铅酸电池铅钙碳阳极板栅，包括由主铅钙碳纤条1制成的呈矩形的边框，且该边框四角呈圆弧形，而主铅钙碳纤条1内则至少两根并排设置的碳纤维束4，然后用铅钙合金层5将其包裹，从而形成厚度为0.5～1.2mm的主铅钙碳纤条1。
如图1、图4和图5所示，在边框内沿其纵向方向编织有9～16根等间距的副铅钙碳纤条2，然后再沿其横向方向继续编织20～35根等间距，且与纵向方向上的副铅钙碳纤条2相互交错的副铅钙碳纤条2；该副铅钙碳纤条2直径为0.5～1.2mm，表面为铅钙合金层5，铅钙合金层5内包裹有直径为3～50μm的碳纤维束4，该碳纤维束4由若干直径为1～7μm的碳纤维3相互绞合而成。
如图1所示，主铅钙碳纤条1和副铅钙碳纤条2表面均设置有条纹，同时，还在该板栅的端部通过电阻焊接法焊接有材质为铅钙合金的极耳6。
上述铅酸电池铅钙碳阳极板栅的制备方法，包括以下步骤：
(1)将直径为4μm的碳纤维3绞合，制备得到的直径为30μm的碳纤维束4，再用铅钙合金将其包裹，形成直径为0.8mm的副铅钙碳纤条2；再将至少两根碳纤维束4并列，然后用铅钙合金将其包裹，形成厚度为0.8mm的主铅钙碳纤条1，然后用纹路拉伸结构在主铅钙碳纤条1和副铅钙碳纤条2表面沿其轴向方向上均设置条纹，备用；
(2)以主铅钙碳纤条1为材料，制备得到呈矩形的主框体7，然后在主框体7内沿其纵向方向等间距编织14根副铅钙碳纤条2后，继续沿纵向方向编织两根具有一定间隙的主铅钙碳纤条1，形成纵向第一列骨架，然后按照纵向第一列骨架的编织方法继续在主框体7内编织纵向第n列骨架(本实施例中n取值为3，参考图2)；且两根具有间隙的主铅钙碳纤条1之间的间隙即作为分段区，将纵向方向上的每列骨架分离开来，同时，在后续制备板栅时，纵向方向上的主铅钙碳纤条1可作为板栅框体的纵向边框；
(3)然后在主框体7内沿其横向方向编织26根等间距，且与纵向方向编织的副铅钙碳纤条2相互交错的副铅钙碳纤条2，在横向上编织26根副铅钙碳纤条2后，继续沿横向方向编织两根具有间隙的主铅钙碳纤条1，形成横向第一列骨架，然后按照横向第一列骨架的编织方法在主框体内继续编织横向第m列骨架(本实施了中m取值为2，参考图2)，制得主网板；同时，两根具有间隙的横向方向上的主铅钙碳纤条1之间的间隙即作为分段区，将横向方向上的每列骨架分离开来，并且，在后续制备板栅时，横向方向上的主铅钙碳纤条1可作为板栅框体的横向边框；
(4)主框体7内相互的副铅钙碳纤条2之间，以及副铅钙碳纤条2与主铅钙碳纤条1之间均相互交错，然后通过电阻焊接的方式将对相互交错的节点处进行焊接，调整其高度为0.5～1.2mm即可；
(5)使用切割分段设备沿分段区进行切割，制得网板，然后将其四角打磨至圆弧状，再将材质为铅钙合金的极耳焊接至其端部，即可制备得到该阳极板栅。
实施例2
1、在常温常压的条件下，对实施例1制备得到板栅和由纯铅材质制成的板栅(纯铅板栅)进行时长为两个月的完全充放电测试，测试结束后，本申请制备得到的板栅延伸长度仅为0.09～0.21mm，而纯铅板栅的延伸长度达到了1.68～2.03mm，表明本发明方法制备到的板栅强度高，具有优良的抗形变能力。
2、在常温常压的条件下，在实施例1制备得到板栅和由纯铅材质制成的板栅(纯铅板栅)表面涂抹涂膏层，然后再分别进行150次的完全充放电测试，测试结束后，本申请制备得到的板栅表面涂抹的涂膏无变化，而纯铅板栅表面的涂膏层呈“泥状”，并出现垮塌状况，表明本发明制备得到的板栅具有优良的耐高低温等性能。

Claims (10)

1.一种铅酸电池铅钙碳阳极板栅，其特征在于，包括由主铅钙碳纤条制成的边框；所述边框内交错设置有若干具有间隙的副铅钙碳纤条。
2.根据权利要求1所述的铅酸电池铅钙碳阳极板栅，其特征在于，所述边框内沿纵向方向和横向方向分别设置有9～16根和20～35根等间距且相互交错的副铅钙碳纤条。
3.根据权利要求1所述的铅酸电池铅钙碳阳极板栅，其特征在于，所述主铅钙碳纤条和副铅钙碳纤条表面沿轴向方向均设置有条纹。
4.根据权利要求1所述的铅酸电池铅钙碳阳极板栅，其特征在于，所述主铅钙碳纤条表面包裹有铅钙合金层，其内并排设置有至少两根碳纤维束。
5.根据权利要求1所述的铅酸电池铅钙碳阳极板栅，其特征在于，所述副铅钙碳纤条由表面包裹有铅钙合金层的碳纤维束制成。
6.根据权利要求4或5所述的铅酸电池铅钙碳阳极板栅，其特征在于，所述碳纤维束由至少2根直径为1～7μm的碳纤维绞合而成。
7.根据权利要求1所述的铅酸电池铅钙碳阳极板栅，其特征在于，所述边框上焊接有材质为铅钙合金的极耳。
8.权利要求1～7任一项所述的铅酸电池铅钙碳阳极板栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将直径为1～7μm的碳纤维绞合，制备得到直径为3～50μm的碳纤维束；然后将铅钙合金熔融，使其包覆碳纤维束表面，形成直径为0.5～1.2mm的副铅钙碳纤条；
(2)将碳纤维束聚集在一起，并用熔融后的铅钙合金将其包覆，形成厚度为0.5～1.2mm的主铅钙碳纤条；
(3)分别沿主铅钙碳纤条和副铅钙碳纤条的轴向方向设置条纹，然后通过主铅钙碳纤条制成主框体，并在主框体内沿纵向方向和横向方向分别设置9～16根和20～35根等间距且相互交错的副铅钙碳纤条后，再沿纵向方向和横向方向分别各设置两根具有间隙的主铅钙碳纤条，制得网板；
(4)重复步骤(3)所述步骤，继续在主框体内的剩余区域内制备网板；然后沿相邻网板之间的间隙进行切割，再将极耳固定至其端部，即可制备得到铅钙碳阳极板栅。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述副铅钙碳纤条相互交错并通过焊接的方式使交错节点的厚度保持在0.5～1.2mm。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述铅钙碳阳极板栅的边框四角呈圆弧状，且极耳通过焊接的方式固定于边框上。
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