CN110611126A - 便携直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，包括由蓄电池槽和蓄电池盖构成的外壳，在外壳内设有六个单格，各单格内分别装配极群组，各极群组的板耳顶部连接汇流排，相邻极群组由汇流排直接连接；蓄电池槽内相邻单格间的中隔上部设有汇流排装配槽，各汇流排位于相邻两极群组的连接处设有密封圈，各汇流排的相邻极群连接处及密封圈压入汇流排装配槽内。本发明还提供了所示蓄电池的制造方法。采用本发明方法生产的蓄电池相比现有技术电池的10倍率放电时间提高20％以上，10S放电电压约为现有蓄电池的1.02倍，完全可以满足阀控式密封蓄电池在通讯领域的应用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄电池及制作方法，特别是便携直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池及制造方法，蓄电池技术领域。
背景技术
铅酸蓄电池是通讯电源系统的关键设备，一旦市电发生故障全靠蓄电池及时供电，倘若电池不能满足供电容量和质量的要求，就会造成通信瘫痪或通讯质量差。随着通信事业的迅猛发展，尤其是通信系统分散供电体制的实行，对铅酸蓄电池提出比能量大、投资少、易维护、无污染等要求，阀控式密封蓄电池是符合这些要求的更新换代产品。但是现有常规阀控式密封蓄电池在某些性能上无法满足用户的要求，如某种便携式户外起动备用电源，要求电池的10倍率放电时间不低于2.5min，40倍率放电5s电压不低于7.2v，而现有铅酸蓄电池无法满足上述要求，特别是高倍率放电性能低下这一缺陷，严重影响了阀控式密封蓄电池在通讯领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可明显提高蓄电池高倍率放电能力、满足通讯领域用户使用要求的便携直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池及制造方法。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，包括由蓄电池槽和蓄电池盖构成的外壳，在外壳内设有六个单格，各单格内分别装配极群组，各极群组的板耳顶部连接汇流排，相邻极群组由汇流排直接连接；蓄电池槽内相邻单格间的中隔上部设有汇流排装配槽，各汇流排位于相邻两极群组的连接处设有密封圈，各汇流排的相邻极群连接处及密封圈压入汇流排装配槽内。
上述直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，所述密封圈为三元乙丙橡胶材质，密封圈为矩形，密封圈顶部开口对接，密封圈的内壁与汇流排紧密贴合，密封圈设有限位槽，限位槽呈环形设置在密封圈的外壁，汇流排装配槽嵌入限位槽的两侧及底部。
上述直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，所述蓄电池盖的设有边部沟槽，蓄电池盖对应各密封圈的位置分别设有密封圈压紧面，在密封圈压紧面两侧对应蓄电池槽中隔的位置设有中隔槽。
上述直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，所述密封圈宽度尺寸为4-6毫米，密封圈限位槽的槽深为0.5毫米，密封圈的壁厚为1.5-2.2毫米。
上述直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，密封圈上表面低于汇流排装配槽1-1.5毫米。
上述直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池的制造方法，包括极群组焊接、极群整体入槽、蓄电池密封、加酸、电池内化成工序，
所述极群组焊接工序，将配好组的极群组分别对应放入定位夹紧工装的极群槽内，定位夹紧工装配合人工对极群进行整理，对极板的上部和下部同时进行矫正，确保证极板处于垂直状态，夹紧极群；安装焊接梳板，焊接汇流排；焊接完成后卸下焊接梳板，在各汇流排的相邻极群组连接处安装密封圈；
所述极群整体入槽工序，将焊接了汇流排好的极群整体压入蓄电池槽内，各极群组分别进入所对应的蓄电池槽单格内，各汇流排的极群连接处及密封圈对应压入汇流排安装槽内；
所述蓄电池密封工序，在蓄电池盖边部沟槽和中隔槽内加胶，将蓄电池槽与蓄电池盖扣合，密封圈压紧面压紧在密封圈上部，蓄电池槽的边部和中隔分别嵌入边部构成和中隔槽内，实现蓄电池的密封；
所述加酸工序在密封后的蓄电池各单格内加入电解液；然后进行内化成充。
所述化成工序将蓄电池进行内化成。
上述直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池的制造方法，所述定位夹紧工装包括工装架、夹紧机构、极群校正机构和极群托架机构，工装架上设有六组极群槽，相邻极群槽之间由活动板分隔，相邻极群组之间设有弹簧；夹紧机构设有夹紧气缸，夹紧气缸活塞杆连接端部活动板；所述极群校正机构设有四台极群校正气缸，四台极群校正气缸两两对应安装在工装架两端的下部，各极群校正气缸活塞杆连接校正杆，校正杆连接校正头，校正头与极板下部对应。
上述直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池的制造方法，所述极群托板机构包括极群托板气缸、托板联动轴、连接板和极群托板，两台极群托板气缸对称铰接在工装架一端，连接板套装在联动轴上，极群托板气缸的活塞杆铰接位于端部的连接板，各位于中部的连接板分别与与极群托板固定，极群托板气缸活塞杆的伸出或缩回带动极群托板呈竖直或水平状态。
本发明认为减少电池内阻是解决阀控式密封铅酸蓄高倍率放电性能不佳的关键。基于此，本发明将现有蓄电池单格极群借助中间极柱的跨桥式连接方式改进为由汇流排直接连接，取消中间极柱及极柱连接件，从而大大降低电池内阻；此外，本发明为保持电池内化成的优点，在汇流排两组极群的连接处设置了密封圈，并通过蓄电池壳体和上盖的结构改进，使密封圈可靠定位及单格间的可靠密封，避免因直联结构导致电池内部各单体间密封不严而发生电解液流通的问题。采用本发明方法生产的蓄电池相比现有技术电池的10倍率放电时间提高20％以上，10S放电电压约为现有蓄电池的1.02倍，完全可以满足阀控式密封蓄电池在通讯领域的应用要求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明所述的结构示意图(去掉蓄电池盖)；
图2是极群组连接示意图；
图3是蓄电池槽的示意图；
图4是蓄电池盖的结构示意图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6密封圈的结构示意图；。
图7是夹紧工装的结构示意图；
图8是图7的B向视图；
图9是极群托板收起状态的示意图；
图10是极群托板打开状态的示意图。
图中各标号为：1、蓄电池槽，2、汇流排，3、密封圈，3-1、限位槽，4、端极柱，5、极群组，6、中隔，7、汇流排装配槽，8、蓄电池盖，9、密封圈压紧面，10、中隔槽，11、边部沟槽，12、工装架，13、极群槽，14、活动板，15、弹簧，16、极群校正气缸，17、极群托板气缸，18、夹紧气缸，19、极群托板，20、连接板，21、托板联动轴，22、校正杆，23、校正头。
具体实施方式
本发明经深入研究并对影响电池高倍率放电性能的因素进行分析，认为导致阀控式密封铅酸蓄电池高倍率放电性能低下的主要原因是：1、电池活性物质利用率高；2、电池放电过程中压降过快，3、放电过程中电池温升较高。针对上述因素，结合便携式电池重量、体积较小的特点要求，上述第一个因素不宜做为改进因素考虑，因为要降低电池活性物质的利用率，就要增加活性物质的量，这样势必要增加电池的重量和体积，而这一结果不符合用户对电池便携式的要求。对2、3项影响因素进行进一步分析认为都是由于电池内阻过大所致。针对这一结论对电池进行局部剖析，然后在不同的放电倍率下分别测量不同部位的电压降，经过反复测量发现现有阀控式密封铅酸蓄中间连接部位的电压降最大。现有阀控式密封铅酸蓄电池通常由汇流排、中间极柱和中间极柱构成跨桥式连接，要想降低这部分的电压降，在放电电流一定的情况下，必需要降低这部位的电阻，显然改进连接结构、减少连接元件是降低电池内阻的有效途径。基于此，本发明提出一种直联式结构，即去掉中间极柱和中间极柱的连接，经汇流排直接连接各单格极群组和端极柱，这样不仅可以有效降低电池电阻，还可以省去与之相关的零部件及由此产生的生产工序。
蓄电池的端电压等于各单体电压之和，为了保证蓄电池的端电压及输出电压，蓄电池内部各单体必须是独立的，一旦电池内部各单体间由于密封不严而发生电解液流通的问题，就会严重影响电池的端电压和输出、输入电压。因此采用直联式结构不仅要保证电池槽与盖之间的密封效果，同时还要保证单格间的密封效果。现有技术有采用直联式电池的连接方式，其结构是将极板提高，使极群间汇流排在蓄电池的上盖部位进行连接。这种结构由于极板和隔板已占满蓄电池单格空间，没有用于电解液循环的空间，因此这种方式仅适用于极板外化成，而无法实现电池的内化成。即：上述结构牺牲了内化成的优势，不符合国家的环保要求。本发明既要采用直联式结构降低电池内阻、又要保证电池的内化成质量，因此必须保证各单格有足够的电解液空间，满足电解液能够充分循环的条件，且单格之间可靠密封。基于上述要求，本发明所述蓄电池的结构如下：
参看图1-3，本发明包括蓄电池槽1，蓄电池槽内设有六个单格，各单格内分别装配极群组5，各极群组的板耳顶部焊接汇流排2，相邻极群组由汇流排直接连接。在蓄电池槽内相邻单格间的中隔6上部设有汇流排装配槽7，各汇流排位于相邻两极群组的连接处设有密封圈3，各汇流排的相邻极群连接处及密封圈压入汇流排装配槽内。密封圈上表面低于汇流排装配槽1-1.5毫米，避免装配时蓄电池盖对密封圈过度挤压而损坏密封圈。位于边部的极群组汇流排连接端极柱4。上述结构在保证各极群组直联的同时，极群组保持在单格内，由密封圈构成各单格之间的密封，不会影响蓄电池正常的内化成及使用。
参看图2、图6，密封圈是本发明的一个至关重要的零件，密封圈选用弹性好、耐酸、耐高温且使用寿命长的三元乙丙橡胶材质制成。利用三元乙丙橡胶弹性好的特点，受到挤压后产生的弹性变形来弥合连接处的缝隙，实现可靠密封，消除粘合剂固化后硬连接容易产生裂纹的弊端。密封圈为矩形，为便于安装，顶部为开口对接结构。密封圈的内壁与汇流排紧密抱合。密封圈的外壁上设有环形的密封圈限位槽3-1。密封圈限位槽用于在极群入槽时，汇流排安装槽嵌入密封圈限位槽的两侧及底部，以保证密封圈的可靠定位。密封圈的尺寸设计也很关键，由于中隔与汇流排连接点为紧配合，因此密封圈壁厚薄了受到挤压后会破裂，起不到密封作用，密封圈壁厚厚了受到挤压后会发生位移，亦达不到到密封效果。经过反复实验及测试，优选将密封圈的壁厚控制在1.5-2.2mm。密封圈的宽度受极群极间距的限制，密封圈宽了放置时困难，窄了一是强度不够，二是挤压时产生的偏移会造成密封不严，起不到密封作用。根据试验过程中的实际情况，将极群汇流排间距设计为5-6mm，密封圈宽度为4-5mm，密封圈上限位槽的槽深为0.5毫米。上述密封结构按照YD/T799-2010标准中的相关规定测试了电池的容量保存率，效果良好。
参看图4、图5，本发明还包括蓄电池盖8，蓄电池盖扣合在蓄电池槽的上部，蓄电池盖的设有边部沟槽11，蓄电池盖对应各密封圈的位置分别设有密封圈压紧面9，在密封圈压紧面两侧对应蓄电池槽中隔的位置设有中隔槽10。
本发明方法包括极群组焊接、极群整体入槽、蓄电池密封、加酸、电池内化成等工序。所述极群组焊接工序，将配好组的极群组分别对应放入特别设计的定位夹紧工装的极群槽内，定位夹紧工装设有极群校正机构，极群校正机构配合人工对极群进行整理，对极板的上部和下部同时进行矫正，确保证极板处于垂直状态。然后安装焊接梳板，焊接汇流排。焊接完成后卸下焊接梳板，在各汇流排的相邻极群组连接处安装密封圈。极群整体入槽工序，是将焊接了汇流排的极群整体压入蓄电池槽内，各极群组分别进入所对应的蓄电池槽单格内，各汇流排的极群连接处及密封圈对应压入汇流排安装槽内。蓄电池密封工序中，在蓄电池盖边部沟槽和中隔槽内加胶，将蓄电池槽与蓄电池盖扣合，密封圈压紧面压紧在密封圈上部，蓄电池槽的边部和中隔分别嵌入边部构成和中隔槽内，实现蓄电池的密封。密封后在蓄电池各单格内加入电解液，然后进行内化成。
本发明蓄电池采用直联后，对极群入槽的精准度要求提高了，为达到直联极群电池入槽的准确性和稳定性，特设计了定位夹紧工装。
参看图7-图10，所述定位夹紧工装包括工装架12、夹紧机构、极群校正机构和极群托架机构。工装架上设有六组极群槽13，蓄电池的各极群组分别装入各极群槽内。相邻极群槽之间由可以水平滑动的活动板14分隔，相邻极群组之间设有弹簧15。夹紧机构设有夹紧气缸18，夹紧气缸活塞杆连接位于端部的活动板，夹紧气缸活塞杆伸出动作推动活动板压缩弹簧，将极群组夹紧。极群校正机构设有四台极群校正气缸16，四台极群校正气缸两两对应安装在工装架两端的下部，各极群校正气缸活塞杆连接校正杆22，校正杆连接校正头23，校正头与极板下部对应。极群校正气缸活塞杆伸缩动作，敲打极群下部，配合操作人员对极群上部的整理，从上部和下部同时对极板进行矫正，以保证极板处于垂直状态，避免偏斜，从而保证入槽的准确性和平稳性。所述极群托板机构包括极群托板气缸17、托板联动轴21、连接板20和极群托板19。两台极群托板气缸倾斜对称铰接在工装架一端，托板联动轴两端由轴承支撑在工装架上，数个连接板套装在托板联动轴上，极群托板气缸的活塞杆铰接位于端部的连接板，各位于中部的连接板分别固接极群托板。极群托板气缸活塞杆伸出时带动极群托板呈竖直打开状态，以便极群入槽，如图10所示；极群托板气缸活塞杆缩回时带动极群托板呈水平收起状态，以便承托极群，如图9所示。
定位加紧工装的工作过程如下：极群托板为水平收起状态，将配好的极群组装入极群槽中；开启极群矫正气缸，极群矫正气缸活塞杆间歇前后动作，带动校正头敲打极板下部，同时操作人员手动前后敲打极板板耳部位，做到上下联动使极板处于垂直状态，杜绝了由于极板底部矫正不到位造成的极板偏斜使极群位移的问题。随后开启夹紧气缸，夹紧气缸活塞杆压缩弹簧，将极群夹紧；上焊接梳板，焊接极群组；将蓄电池槽运送到对应极群的位置，开启极群托板气缸，打开极群托板，由入槽工装将极群压入蓄电池槽内，待极群入槽后再松开夹紧气缸，夹紧气缸的设置避免了因卡扣开合震动造成极群移位。
下表是本发明蓄电池及现有技术蓄电池的内阻、容量保存率、10倍率放电等检验项目的对比数据(以12V28Ah电池为例)
由表中数据可以看出，本发明12V阀控式密封铅酸蓄电池与现行工艺生产的同规格蓄电池相比，电池的容量保存率没有劣化，电池内阻下降明显，电池的高倍率放电能力得到较大的提高。
Claims (8)
1.一种直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，包括由蓄电池槽(1)和蓄电池盖(8)构成的外壳，在外壳内设有六个单格，各单格内分别装配极群组(5)，其特征在于：各极群组的板耳顶部连接汇流排(2)，相邻极群组由汇流排直接连接；蓄电池槽内相邻单格间的中隔(6)上部设有汇流排装配槽(7)，各汇流排位于相邻两极群组的连接处设有密封圈(3)，各汇流排的相邻极群连接处及密封圈压入汇流排装配槽内。
2.根据权利要求1所述的直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，其特征在于：所述密封圈为三元乙丙橡胶材质，密封圈为矩形，密封圈顶部开口对接，密封圈的内壁与汇流排紧密贴合，密封圈设有限位槽(3-1)，限位槽呈环形设置在密封圈的外壁，汇流排装配槽嵌入限位槽的两侧及底部。
3.根据权利要求2所述的直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，其特征在于：所述蓄电池盖的设有边部沟槽(11)，蓄电池盖对应各密封圈的位置分别设有密封圈压紧面(9)，在密封圈压紧面两侧对应蓄电池槽中隔的位置设有中隔槽(10)。
4.根据权利要求3所述的直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，其特征在于：所述密封圈宽度尺寸为4-6毫米，密封圈限位槽的槽深为0.5毫米，密封圈的壁厚为1.5-2.2毫米。
5.根据权利要求4所述的直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池，其特征在于：密封圈上表面低于汇流排装配槽1-1.5毫米。
6.根据权利要求5所述的直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于：包括极群组焊接、极群整体入槽、蓄电池密封、加酸、电池内化成工序，
所述极群组焊接工序，将配好组的极群组分别对应放入定位夹紧工装的极群槽内，定位夹紧工装配合人工对极群进行整理，对极板的上部和下部同时进行矫正，确保证极板处于垂直状态，夹紧极群；安装焊接梳板，焊接汇流排；焊接完成后卸下焊接梳板，在各汇流排的相邻极群组连接处安装密封圈；
所述极群整体入槽工序，将焊接了汇流排好的极群整体压入蓄电池槽内，各极群组分别进入所对应的蓄电池槽单格内，各汇流排的极群连接处及密封圈对应压入汇流排安装槽内；
所述蓄电池密封工序，在蓄电池盖边部沟槽和中隔槽内加胶，将蓄电池槽与蓄电池盖扣合，密封圈压紧面压紧在密封圈上部，蓄电池槽的边部和中隔分别嵌入边部构成和中隔槽内，实现蓄电池的密封；
所述加酸工序在密封后的蓄电池各单格内加入电解液；然后进行内化成充。
所述化成工序将蓄电池进行内化成。
7.根据权利要求6所述的直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于：所述定位夹紧工装包括工装架(12)、夹紧机构、极群校正机构和极群托架机构，工装架上设有六组极群槽，相邻极群槽之间由活动板(14)分隔，相邻极群组之间设有弹簧；夹紧机构设有夹紧气缸(18)，夹紧气缸活塞杆连接端部活动板；所述极群校正机构设有四台极群校正气缸(16)，四台极群校正气缸两两对应安装在工装架两端的下部，各极群校正气缸活塞杆连接校正杆(22)，校正杆连接校正头(23)，校正头与极板下部对应。
8.根据权利要求7所述的直联式内化成阀控式密封铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于：所述极群托板机构包括极群托板气缸(17)、托板联动轴(21)、连接板(20)和极群托板(19)，两台极群托板气缸对称铰接在工装架一端，连接板套装在联动轴上，极群托板气缸的活塞杆铰接位于端部的连接板，各位于中部的连接板分别与与极群托板固定，极群托板气缸活塞杆的伸出或缩回带动极群托板呈竖直或水平状态。
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