CN111883776A - 电镀碳纤维铅网板栅及制作方法 - Google Patents

电镀碳纤维铅网板栅及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铅蓄电池的板栅及制作方法，提供了一种工艺简单，制造成本低，生产效率高，导电性能好的电镀碳纤维铅网板栅及制作方法，解决了现有技术中存在的经纬线均为铅丝，铅用量大，成本高，工艺复杂，生产效率低等的技术问题，它包括由若干条经线和纬线编织而成的板栅，所述经线由碳纤维丝和经线塑料丝间隔分布而成，纬线由碳纤维丝和纬线塑料丝间隔分布而成，且相邻的经线间和相邻的纬线间均带有间隙，在碳纤维丝的表面包覆有镀铅层。

Description

电镀碳纤维铅网板栅及制作方法
技术领域
本发明涉及一种铅蓄电池的板栅及制作方法，尤其涉及一种制造成本低，工艺简单，生产效率高，导电性能好的电镀碳纤维铅网板栅及制作方法。
背景技术
铅蓄电池因其具有稳定可靠、无记忆效应、价格低廉、可做成单体大容量电池等优点，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领域，其产量和储电量仍然雄踞化学电源之首。传统铅蓄电池的板栅有三种制备方法：①重力铸造，该法应用范围广，但效率低，污染高；②冲孔板栅，该法是先预制铅带、然后冲孔加工，其优点是效率高，但冲孔时会产生70-80%落料，能耗高，且只能做1.2mm以下的薄板栅；③连铸连轧，该法的优点是效率高、能耗低，但板栅不耐腐蚀，且只能做1.5mm以下的薄板栅。因此，人们逐渐开发出铅网板栅作为替代，即将玻璃纤维复合铅丝纺织形成网，这样可根据实际需要制造不同线径的铅丝，理论上可织造任意厚度的铅网作为电池板栅，且重量轻，耐腐蚀，无铅尘污染，如专利CN102751507A公开的技术方案。
对于铅网板栅，目前有通过无梭织机编织和有梭织机编织两种不同的制造方法。采用有梭织机编织铅网的动作过程：1、经线有规律的张合，张开时，缠绕纬线的纬线轴被梭箱牵引顺向由张开区的第一根经线穿越至最后一根经线，并在第一根经线处形成半圆弧；2、打纬机构将纬线平推至经线张开角的根部，经线闭合夹住纬线，同时，网沿经线方向移动一个设计要求的纬线间距，梭箱里的纬线换向；3、经线继续垂直方向运动，又一次张开，梭箱反向由张开区的最后一根经线穿越至第一根经线，并在最后一根经线处形成半圆弧；4、打纬机构再次将纬线平推至经线张开角的根部，经线闭合夹住纬线，网沿经线方向移动一个设计要求的纬线间距；5、重复步骤1至4，直到梭箱里纬线用尽，更换新的纬线轴。有梭织机编织方法得到的铅网，由于复合铅丝的重量重，铅丝之间粘着力大，梭箱里所能缠绕的纬线长度非常有限，需要频繁更换梭子，不仅效率极其低下，且每次因梭子残留的纬线而造成的浪费也不小。而采用无梭织机编织铅网的动作过程：1、经线有规律的张合，张开时，纬线由送线剑杆，顺向牵引至中间的剑头交接区并滞留，同时接引剑杆也逆向运动至剑头交接区，接引剑杆的剑头夹住纬线后，送线剑杆的剑头松开纬线；2、送线剑杆和接引剑杆反向运动，退出接引区，回到原位，打纬机构将纬线平推至经线张开角的根部；3、接引剑杆的剑头松开纬线，经线闭合夹紧纬线，同时剪断纬线；4、网沿经线方向移动一个设计要求的纬线间距；5、经线继续原来运动方向，又一次张开，送线剑杆再次夹住纬线，重复步骤1至4。无梭织机编织方法得到的铅网，该方法的纬线轴不用穿越经线区，理论上可以无限长，中间换纬停顿的次数少，效率高。
但是，上述现有技术中无论有梭织机还是无梭织机，都是单纬纺织方法（如经线和纬线的细度相同，或者经线细度相同、纬线细度相同），由此制造的铅网板栅存在如下缺陷：1、经纬线均用铅丝，铅用量大，成本高；2、板栅没有边框，在电池充放电过程中，无法限制活性物质的膨胀，易发生正负活性物接触短路和正极活性物软化脱落，降低电池使用寿命；3、板栅没有极耳，需要预制汇流排、再与纬线铅丝焊接形成极耳，工艺复杂，生产效率低。
发明内容
本发明主要是提供了一种工艺简单，制造成本低，生产效率高，导电性能好的电镀碳纤维铅网板栅及制作方法，解决了现有技术中存在的经纬线均为铅丝，铅用量大，成本高，工艺复杂，生产效率低等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种电镀碳纤维铅网板栅，包括由若干条经线和纬线编织而成的板栅，所述经线由碳纤维丝和经线塑料丝间隔分布而成，纬线由碳纤维丝和纬线塑料丝间隔分布而成，且相邻的经线间和相邻的纬线间均带有间隙，在碳纤维丝的表面包覆有镀铅层。由碳纤维丝和经线塑料丝间隔分布构成板栅的经线，纬线由碳纤维丝和纬线塑料丝间隔分布构成板栅的纬线，由于板栅的经线和纬线中均有碳纤维丝，由于碳纤维的可编织性和导电性，通过纺织机编织成板栅的基体结构——碳纤维网布，碳纤维网布再进行电镀处理，由于经、纬线中的塑料丝不具备导电性，电镀处理后，碳纤维网布中的塑料丝保持原状，而碳纤维丝表面即均匀致密的镀覆了镀铅层，因此铅用量大大减少，制造成本降低，预先设计好电镀电流密度和碳纤维网布放卷进入电解池（赫尔槽）的时间即可控制镀铅层的厚度，镀铅层厚度均匀致密，耐腐蚀性能高，碳纤维纺织与电镀工艺相结合，相对玻璃纤维包铅后再纺织的工艺，工艺更加简单，碳纤维纺织生产效率更高，产生回收废料更少，且由于碳纤维丝线相对玻璃纤维导电性能更优，使板栅耐腐蚀性更强，使用寿命延长。
作为优选，所述板栅为方形，且板栅首尾相接形成带状结构，每块板栅周边对应的经线和纬线围合形成碳纤维丝边框，且在碳纤维丝边框的表面也包覆有镀铅层。板栅的碳纤维丝边框可确保在循环寿命周期不会有活性物质鼓胀造成正铅极短路，使得板栅的整体电性能得到提升，延缓正极活性物软化脱落，延长电池的使用寿命。
作为更优选，所述碳纤维丝边框至少由两股碳纤维丝绞合而成。根据电池容量的不同，设置两股或多股碳纤维丝绞合而成的碳纤维丝边框，使得板栅的整体强度提高，不易变形。
作为优选，在所述经线对应的相邻的两条碳纤维丝间夹设着一条经线塑料丝，纬线对应的相邻的两条碳纤维丝间并列夹设着两条纬线塑料丝。间隔设置的碳纤维单线，使得板栅整体的导电性更优良，电流分布均匀，且直接编织形成一个完整的整体，制备工艺更加简单；纺织工序的纬线在制作成极板后将成为主要正负连接的导电筋条，其根数是由电池的使用途径和容量大小来设计的，它的作用是满足充放电的电流密度需要，是主要设计参数之一，而纺织工序的经线是极板的横筋，其作用是：一、支撑活性物质填涂，二、是固定纵向导电主要筋条的位置不会变动，三、将导电筋条的外部输入电流均匀的分布到极板的各处，两者分布不受使用途径与容量限制，做为纺织工艺是定距分布。
作为优选，所述碳纤维丝包覆镀铅层后的直径为≤0.5mm，经线塑料丝和纬线塑料丝的直径为≤0.6mm。通过限定碳纤维和塑料丝线的直径可控制板栅的厚度。
一种电镀碳纤维铅网板栅的制作方法，包括如下顺序步骤：
1）布设经线和纬线，使用有梭织机纺织成碳纤维网布，并将碳纤维网布收卷；
2）放卷碳纤维网布进入电解池，碳纤维丝和碳纤维丝边框的表面镀覆形成镀铅层后形成带状的碳纤维铅网板栅。
板栅生产工艺简单，生产效率高，成本低，性能指标好。
作为优选，在所述碳纤维网布的长度方向上按板栅的长度尺寸连续标记两条纬线，并将标记出的两条纬线均替换为碳纤维丝边框对应的纬线，步骤3）的裁切线位于该两条纬线之间。在编织碳纤维网布时，按设计板栅的长度尺寸标记出裁切位置，裁切位置的两侧对应设置碳纤维丝边框对应的纬线，即可沿电镀好的带状的碳纤维铅网板栅送入涂板工段，碳纤维铅网板栅涂填活性物质后再按长度方向依次进行定距滚剪，制成双极性电池极板，其中的碳纤维丝边框对应的纬线既有裁切标记的作用，也可保证切割出的板栅保持完整的碳纤维丝边框。
作为优选，所述有梭织机为多臂-多梭纺织机。采用了多臂-多梭纺织机，实现了多种丝线的混合纺织，充分发挥不同材料、不同直径、不同抗拉力强度丝线的自身性能，使用到板栅的各部位对循环中的极板理化特性更加优化。
因此，本发明的电镀碳纤维铅网板栅及制作方法具有下述优点：
1.板栅的经、纬线用塑料丝与碳纤维丝线替代，铅用量大大降低，节约了制造成本；
2.板栅通过经、纬线丝线的直径调节来控制镀铅层，导电性能好；
3.至少由两股碳纤维丝绞合而成的股线构成了板栅边框，有利于限制由正负极活性物膨胀而导致的接触短路，延缓正极活性物软化脱落，延长电池寿命；
4.板栅边框在编织时自动形成，使得板栅整体的强度提高，不易变形；
5.编织形成带状结构，分切后即可成型，制备工艺简单，效率高。
附图说明
图1是本发明中未裁切时的板栅的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图1所示，本发明的一种电镀碳纤维铅网板栅，包括由若干条均布着的经线1和均布着的纬线2编织而成的方形的板栅3，若干块的板栅3首尾相接形成一体式连接的带状结构，其中的经线1由碳纤维丝4和经线塑料丝5间隔分布而成，经线1对应的相邻的两条碳纤维丝4间夹设着一条经线塑料丝5，纬线2由碳纤维丝4和纬线塑料丝6间隔分布而成，纬线2对应的相邻的两条碳纤维丝4间并列夹设着两条纬线塑料丝6，相邻的经线1间和相邻的纬线2间均带有间隙，每块板栅3四周边沿对应的经线1和纬线2围合形成碳纤维丝边框7，碳纤维丝边框7由两股碳纤维丝4绞合而成，在碳纤维丝4和碳纤维丝边框7的外表面上都均匀的包覆着镀铅层。碳纤维丝4包覆镀铅层后的直径为≤0.5mm，经线塑料丝5和纬线塑料丝6的直径为≤0.6mm。
一种电镀碳纤维铅网板栅的制作方法，包括如下顺序步骤：
1）布设经线1和纬线2，使用多臂-多梭纺织机纺织成碳纤维网布，其中在碳纤维网布的长度方向上按板栅3的长度尺寸连续的标记两条相邻的纬线2，并将标记出的两条相邻的纬线2均替换为碳纤维丝边框7对应的纬线2，即由两股碳纤维丝4绞合而成的股线，并将碳纤维网布收卷；
2）放卷碳纤维网布进入电解池，碳纤维丝4和碳纤维丝边框7的表面镀覆形成镀铅层后形成带状的碳纤维铅网板栅。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种电镀碳纤维铅网板栅，包括由若干条经线（1）和纬线（2）编织而成的板栅（3），其特征在于：所述经线（1）由碳纤维丝（4）和经线塑料丝（5）间隔分布而成，纬线（2）由碳纤维丝（4）和纬线塑料丝（6）间隔分布而成，且相邻的经线（1）间和相邻的纬线（2）间均带有间隙，在碳纤维丝（4）的表面包覆有镀铅层。
2.根据权利要求1所述的电镀碳纤维铅网板栅，其特征在于：所述板栅（3）为方形，且板栅（3）首尾相接形成带状结构，每块板栅（3）周边对应的经线（1）和纬线（2）围合形成碳纤维丝边框（7），且在碳纤维丝边框（7）的表面也包覆有镀铅层。
3.根据权利要求2所述的电镀碳纤维铅网板栅，其特征在于：所述碳纤维丝边框（7）至少由两股碳纤维丝（4）绞合而成。
4.根据权利要求1所述的电镀碳纤维铅网板栅，其特征在于：在所述经线（1）对应的相邻的两条碳纤维丝（4）间夹设着一条经线塑料丝（5），纬线（2）对应的相邻的两条碳纤维丝（4）间并列夹设着两条纬线塑料丝（6）。
5.根据权利要求1所述的电镀碳纤维铅网板栅，其特征在于：所述碳纤维丝（4）包覆镀铅层后的直径为≤0.5mm，经线塑料丝（5）和纬线塑料丝（6）的直径为≤0.6mm。
6.一种电镀碳纤维铅网板栅的制作方法，其特征在于：包括如下顺序步骤：
1）布设经线（1）和纬线（2），使用有梭织机纺织成碳纤维网布，并将碳纤维网布收卷；
2）放卷碳纤维网布进入电解池，碳纤维丝（4）和碳纤维丝边框（7）的表面镀覆形成镀铅层后形成带状的碳纤维铅网板栅。
7.根据权利要求6所述的电镀碳纤维铅网板栅的制作方法，其特征在于：在所述碳纤维网布的长度方向上按板栅（3）的长度尺寸连续标记两条纬线（2），并将标记出的两条纬线（2）均替换为碳纤维丝边框（7）对应的纬线（2），步骤3）的裁切线位于该两条纬线（2）之间。
8.根据权利要求6所述的电镀碳纤维铅网板栅的制作方法，其特征在于：所述有梭织机为多臂-多梭纺织机。
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