CN111029665A - 一种平板卷绕式铅蓄电池及其制备方法 - Google Patents

一种平板卷绕式铅蓄电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种平板卷绕式铅蓄电池及其制备方法，其中，平板卷绕式铅蓄电池包括相互盖合的电池槽和电池盖，所述电池槽中设有电池极群，所述的电池极群包括正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板，所述正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板分别由若干块正极板单体和若干块负极板单体按W形弯曲连接而成；弯曲过程中，所述正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板的正极板单体和负极板单体之间按互相垂直方向依次进行交替堆叠，且相邻正极板单体和负极板单体之间设有隔板。本发明解决传统卷绕铅蓄电池的制程工艺缺陷，电流反应密度更均衡，且制造工艺简单。

Description

一种平板卷绕式铅蓄电池及其制备方法
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域，尤其是涉及一种平板卷绕式铅蓄电池。
背景技术
传统的铅酸蓄电池体积大、重量高、比能量低、循环寿命短、充电时间短等缺点。卷绕式铅酸蓄电池是近年来铅酸蓄电池市场大力开发的新产品，其通过产品结构的革新，工艺的改良，极大的均衡了产品的化学反应机理，提升了产品反应面积；其电流反应密度更均匀，提高了活性物质的利用率，延长了电池的使用寿命，满足大电流充电和超高功率放电的需求，并且产品在高温、低温复杂的环境中可良好的应用。
公开号为CN205385085U的中国专利文献公开了一种卷绕式铅酸蓄电池，包括蓄电池盒，所述蓄电池盒的底端设有底座，所述底座的内腔设有底座凹槽，且底座凹槽的上表面设有底座通孔，所述蓄电池盒的顶端设有盖板，所述蓄电池盒的内腔下表面设有蓄电池盒通孔，所述蓄电池盒的内腔设有多个电池组固定装置，且电池组固定装置包括固定座，所述固定座的顶端设有固定板，所述固定板的顶端设有套体，所述电池组固定装置的内腔设有电池组。
公开号为CN103956525A的中国专利文献公开了管状极群卷绕式铅酸蓄电池，它包括N个缠绕2至4圈的卷绕式子电池，它还包括N个涤纶编织圆管和外壳，卷绕式子电池电极的最外圈中正极板与负极板各占二分之一，每个卷绕式子电池的外表面均套有一个涤纶编织圆管，构成N个管状子电池，N个管状子电池封装在外壳内，并紧密排列，外壳内注有电解液，且保证每个管状子电池最外圈的正极部分最大限度地与其直接毗邻的所有管状子电池的最外圈的负极部分相对应。
现有市场应用的卷绕电池单体，都为圆柱状结构，其卷绕工艺是生产卷绕式铅酸蓄电池的一个重要环节，正极层、负极层、隔离层的工艺均一性要有严格的控制，有弹性、附着力，否则在折弯处容易脱落或断裂，发生局部剥离，卷绕张力过大，板栅断裂出现内部短路、卷绕张力过小则活性物质使用后期容易脱落，并且对极板的涂片厚度一致性要求非常严格。导致该产品生产工艺难度系数高，产品不良率高，及生产卷绕电池设备都是国外进口，投入资金巨大，因此现有卷绕式电池不能更好的规模化生产，产品价格高，应用推广进度缓慢。
发明内容
为解决传统卷绕铅蓄电池的制程工艺缺陷，本发明提供了一种平板卷绕式铅蓄电池，电流反应密度更均衡，且制造工艺简单。
一种平板卷绕式铅蓄电池，包括相互盖合的电池槽和电池盖，所述电池槽中设有电池极群，所述的电池极群包括正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板，所述正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板分别由若干块正极板单体和若干块负极板单体按W形弯曲连接而成；
弯曲过程中，所述正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板的正极板单体和负极板单体之间按互相垂直方向依次进行交替堆叠，且相邻正极板单体和负极板单体之间设有隔板。
本发明的平板卷绕式电池不仅继承了传统式圆柱状卷绕式电池的性能，且有效的改善、避免了圆柱状卷绕电池在生产工艺中的系列问题。电池极群受到的压缩力来自电池槽，平板式卷绕可容错范围大，仅将极板单体卷绕堆叠，因没有承受其他的张力，正极板单体和负极板单体的折弯处不会出现断裂，工艺简单，不仅很好的传承了现有电池的性能，且生产制程方便、成本更低。同时，本发明的平板卷绕式电池，反应区域位于整个平面，输出极耳有多个，可均匀反应电流。
按W形弯曲连接而成具体指的是：极板单体等间隔布置，且相邻极板单体两侧边依次弯曲串接，使极板单体之间形成类似W的形状。
相邻的正极板单体之间和相邻的负极板单体之间均通过连接条连接。该连接条的材料和正、负极板单体一致，在使用过程中兼做极耳，因此不同于常规的圆柱状卷绕电池的极耳都在顶部，本发明中，电池极群中间有一部分的极耳位于电池极群的两侧，使得平板卷绕式电池的反应区域位于整个平面。
相邻正极板单体之间和相邻负极板单体之间的连接条数量均为一个或多个，且一个或多个连接条的总宽度分别占正、负极板单体宽度的1/5～1/2。当连接条有多个时，连接条兼做极耳，相当于扩大了每块极板的反应区域，反应区域位于整个平面，可均匀反应电流。
所述正极板单体和负极板单体的材料采用纯铅或者铅锡合金，厚度均小于1mm。
当电池槽中只有一个单格时，电池槽中只设有一组电池极群，所述电池极群中的正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板分别设有一组正输出极耳和一组负输出极耳。
为了使反应电流更加均匀，每组正输出极耳和每组负输出极耳均有两个，其中，最外侧的正输出极耳连接正接线端子，最外侧的负输出极耳连接负接线端子，接线端子具有供输出极耳伸入的极耳孔，输出极耳与接线端子焊接固定。
输出极耳与铅套焊接为一体后，再使用正负极性色胶密封，相比于现有通过极柱与铅套焊接的形式，本发明的结构更简单，操作更方便，同时，两个输出极耳，扩大了极板的反应区域，使电流更均匀。
每组输出极耳包括间隔分布的两个，接线端子包括位于中间的第一连接部和分别位于第一连接部相对两侧的两个第二连接部，第一连接部的顶面设有用于外接电源线的内螺纹孔，第二连接部设有所述极耳孔。
当电池槽中设有若干个单格时，即电池槽被分隔板分隔成多个单格，每个单格内均设有一组电池极群，每组电池极群设有一组正输出极耳和一组负输出极耳，相邻两组电池极群之间的正、负输出极耳采用穿壁焊接。
本发明还提供了一种上述平板卷绕式铅蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备由连接条连接、未进行卷绕的正平板卷绕板栅和负平板卷绕板栅；
(2)分别将步骤(1)制备的正平板卷绕板栅和负平板卷绕板栅进行涂膏制备未进行卷绕的正平板卷绕极板和负平板卷绕极板；
(3)使用步骤(2)制备的正平板卷绕极板和负平板卷绕极板组装成电池极群，组装时，将正平板卷绕极板中的正极板单体和负平板卷绕极板中的负极板单体之间按互相垂直方向依次进行交替堆叠，且在相邻正极板单体和负极板单体之间设置隔板；
(4)将步骤(3)制备的电池极群组装成所述平板卷绕式铅蓄电池。
步骤(1)中，未进行卷绕的正平板卷绕板栅和负平板卷绕板栅采用连铸连轧连冲工艺制备。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的平板卷绕式铅蓄电池不仅继承了传统式圆柱状卷绕式电池的性能，且有效的改善了圆柱状卷绕电池在生产工艺中的系列问题。极群的压缩力来自电池槽，平板式卷绕可容错范围大，仅将平板极板卷绕堆叠，因没有承受其他的张力，极板折弯处不会出现断裂，工艺简单，不仅很好的传承了现有电池的性能，且生产制程方便、成本更低。
2、本发明的平板卷绕式铅蓄电池具有更均衡的电流反应密度。传统卷绕式电池集群电池输出位置位于顶部，电池放电时，顶部极耳范围区域反应活跃，长时间放电，导致部分活性物质软化脱落；而对于本发明的平板式卷绕电池，反应区域位于整个平面，输出极耳有多个，可均匀反应电流。
3、本发明的平板卷绕式铅蓄电池的正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板采用先进的连铸连轧连冲连涂方式，生产效率高、产品一致性好，环保、绿色、节能，且单体容量成本更低；极板在卷绕折弯时，单体极板折弯处可有效的变形，且不会断裂。
附图说明
图1为本发明实施例一种平板卷绕式铅蓄电池的爆炸图；
图2为本发明实施例中电池极群的结构示意图；
图3为本发明实施例中正平板卷绕式极板的展开图；
图4为本发明实施例中负平板卷绕式极板的展开图；
图5为本发明实施例中正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板的折叠过程图；
图6为本发明实施例中接线端子的结构示意图；
图7为本发明实施例中输出极耳与接线端子的铅套焊接一体后的剖视图；
图8为本发明实施例中电池槽的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种平板卷绕式铅蓄电池，包括相互盖合的电池槽6和电池盖3，电池槽6中设有六个单格，每个单格中均设有一个电池极群5。
电池盖3采用ABS热封式结构，其极性两端注塑合成接线端子4。电池盖3上设有与每个单格对应的安全阀2，安全阀2单向排气，用于AGM电池内部气压的恒定控制，促进产品氧复合反应，防止过量排气，导致电池失水，预防外部气体或者其他杂质进入电池。电池盖3上还设有电池盖片1，用于密封安全阀2，防止安全阀2开阀后反弹。
如图2～5所示，电池极群5包括正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板，正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板分别由若干块正极板单体51和若干块负极板单体54按W形弯曲连接而成。
如图3所示，对于单个电池极群5，在展开状态下，正平板卷绕式极板由若干块正极板单体51通过连接条52连接而成，其中，头部的正极板单体51还设有两个正输出极耳53，正输出极耳53的设置方向和连接条52相同。本实施例中，连接条52采用一个，宽度为2c。
如图4所示，在展开状态下，负平板卷绕式极板由若干块负极板单体54通过连接条55连接而成，其中，头部的负极板单体54设有两个负输出极耳56，负输出极耳56的设置方向和连接条55垂直。本实施例中，连接条55采用两个，每个连接条的宽度为c，为连接条52宽度的一半。
连接条采用和极板单体相同的材料，兼做极耳，本实施例中，正极板单体51之间采用单个连接条连接，负极板单体54之间采用双连接条连接，具体连接条的数量不固定，可根据实际需求设置连接条的数量。
如图2所示，本实施例中，极板单体堆叠后，连接条52位于电池极群的上下两端，连接条55位于电池极群的两个侧面，连接条52正好位于两个正输出极耳53的中间位置，可以进一步均匀反应电流。
如图5所示，正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板的弯曲连接过程为：
弯曲时，正极板单体51和负极板单体54之间按互相垂直方向依次进行交替堆叠，且在堆叠过程中，相邻正极板单体51和负极板单体54之间设置隔板。由于两个正输出极耳53和两个负输出极耳56一开始的设置方向互相垂直，垂直堆叠后，最终得到的电池极群5中，正输出极耳53和负输出极耳56正好都在电池极群5的正上方。
如图6所示，接线端子4包括位于中间的第一连接部41和分别位于第一连接部41相对两侧的两个第二连接部42，第一连接部41的顶面设有用于外接电源线的内螺纹孔，第二连接部42设有所述极耳孔43。
如图7所示，以正输出极耳53为例，在极耳孔43内插入正输出极耳53后，利用在极耳孔43设置的焊点45，将两个正输出极耳53与接线端子4内的铅套44焊接为一体式，再使用正极性的色胶46密封。
如图8所示，本实施例中，电池槽6中设有六个单格，提供给电池有效的装配压力，单格的分隔板62表面设有通孔61，提供给相邻两个电池极群的输出极耳之间进行有效的穿壁焊接。
由于本发明中的正平板卷绕式极板由若干块正极板单体51通过连接条52连接而成，负平板卷绕式极板由若干块负极板单体54通过连接条55连接而成，连接条52和连接条55兼做正极耳和负极耳，使得单个电池极群在顶部只外露一组正输出极耳和一组负输出极耳，因此，省去了焊接汇流排的操作。
传统卷绕式电池集群电池输出位置位于顶部，电池放电时，顶部极耳范围区域反应活跃，长时间放电，导致部分活性物质软化脱落；而本发明的平板式卷绕电池，通过连接条兼做极耳，使反应区域位于整个平面；输出极耳有多个，可均匀反应电流。
本实施例还提供了上述平板卷绕式铅蓄电池的制备方法，具体过程如下：
(1)制备由连接条连接、未进行卷绕的正平板卷绕板栅和负平板卷绕板栅；未进行卷绕的正平板卷绕板栅和负平板卷绕板栅可采用连铸连轧连冲的工艺制备，材料可选择铅块或者铅锡合金。
(2)分别将步骤(1)制备的正平板卷绕板栅和负平板卷绕板栅进行涂膏制备未进行卷绕的正平板卷绕极板和负平板卷绕极板。
(3)使用步骤(2)制备的正平板卷绕极板和负平板卷绕极板组装成电池极群，组装时，将正平板卷绕极板中的正极板单体和负平板卷绕极板中的负极板单体之间按互相垂直方向依次进行交替堆叠，且在相邻正极板单体和负极板单体之间设置隔板。
(4)将步骤(3)制备的电池极群组装成所述平板卷绕式铅蓄电池。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平板卷绕式铅蓄电池，包括相互盖合的电池槽和电池盖，所述电池槽中设有电池极群，其特征在于，所述的电池极群包括正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板，所述正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板分别由若干块正极板单体和若干块负极板单体按W形弯曲连接而成；
弯曲过程中，所述正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板的正极板单体和负极板单体之间按互相垂直方向依次进行交替堆叠，且相邻正极板单体和负极板单体之间设有隔板。
2.根据权利要求1所述的平板卷绕式铅蓄电池，其特征在于，相邻的正极板单体之间和相邻的负极板单体之间均通过连接条连接。
3.根据权利要求2所述的平板卷绕式铅蓄电池，其特征在于，相邻正极板单体之间和相邻负极板单体之间的连接条数量均为一个或多个，且一个或多个连接条的总宽度分别占正、负极板单体宽度的1/5～1/2。
4.根据权利要求1所述的平板卷绕式铅蓄电池，其特征在于，所述正极板单体和负极板单体的厚度均小于1mm。
5.根据权利要求1所述的平板卷绕式铅蓄电池，其特征在于，所述电池极群中的正平板卷绕式极板和负平板卷绕式极板分别设有一组正输出极耳和一组负输出极耳。
6.根据权利要求5所述的平板卷绕式铅蓄电池，其特征在于，每组正输出极耳和每组负输出极耳均有两个，其中，最外侧的正输出极耳连接正接线端子，最外侧的负输出极耳连接负接线端子，接线端子具有供输出极耳伸入的极耳孔，输出极耳与接线端子焊接固定。
7.根据权利要求6所述的平板卷绕式铅蓄电池，其特征在于，每组输出极耳包括间隔分布的两个，接线端子包括位于中间的第一连接部和分别位于第一连接部相对两侧的两个第二连接部，第一连接部的顶面设有用于外接电源线的内螺纹孔，第二连接部设有所述极耳孔。
8.根据权利要求5所述的平板卷绕式铅蓄电池，其特征在于，所述的电池槽被分隔板分隔成多个单格，每个单格内均设有一组电池极群，每组电池极群设有一组正输出极耳和一组负输出极耳，相邻两组电池极群之间的正、负输出极耳采用穿壁焊接。
9.一种权利要求1～8任一所述平板卷绕式铅蓄电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备由连接条连接、未进行卷绕的正平板卷绕板栅和负平板卷绕板栅；
(2)分别将步骤(1)制备的正平板卷绕板栅和负平板卷绕板栅进行涂膏制备未进行卷绕的正平板卷绕极板和负平板卷绕极板；
(3)使用步骤(2)制备的正平板卷绕极板和负平板卷绕极板组装成电池极群，组装时，将正平板卷绕极板中的正极板单体和负平板卷绕极板中的负极板单体之间按互相垂直方向依次进行交替堆叠，且在相邻正极板单体和负极板单体之间设置隔板；
(4)将步骤(3)制备的电池极群组装成所述平板卷绕式铅蓄电池。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，未进行卷绕的正平板卷绕板栅和负平板卷绕板栅采用连铸连轧连冲工艺制备。
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