CN112018273A - 一种自锁式水平铅酸电池外壳以及包含该外壳的水平铅酸电池及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种包含整体式外壳的水平铅酸电池及其组装方法，外壳包括底框和顶盖，所述顶盖的相对的至少两端设置有楔形挂扣，所述底框包括一体成型的框体和楔形块，所述框体的至少两个相对的侧板的内侧上部设置有楔形块定位槽，所述楔形块固定于楔形块定位槽形成倒扣，与所述挂扣配合并自锁。本发明能够满足在电池单元格两端加装隔离件的要求，也能承受一定的组装压力，同时还降低了组装难度，也具有更高的生产效率。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种蓄电池，尤其涉及一种自锁式水平铅酸电池外壳以及包含该外壳的水平铅酸电池及其组装方法。
【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，而在不同单元格之间设置隔离件形成隔离墙，是有效的解决手段，如如CN201821685672.0、CN201821686118.4公开的技术方案。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，传统的电池外壳无法满足组装要求。CN201811210430.0在此背景下提出了一种分离式电池外壳，侧板、底板和顶盖分别单独加工，然后通过销钉、插接、粘接或者熔接等方式固定。该方案能够同时满足加工精度和需要承受一定组装压力的要求，但是，这种方案要求组装得十分精确，因此组装效率很低，不能够适应工业化生产，有待进一步改进。
【发明内容】
本发明提供一种包含整体式外壳的水平铅酸电池及其组装方法，能够满足在电池单元格两端加装隔离件的要求，也能承受一定的组装压力，同时还降低了组装难度，也具有更高的生产效率。
本发明的技术解决方案如下：
一种自锁式水平铅酸电池外壳，其特征在于，所述外壳包括底框和顶盖，所述顶盖的相对的至少两端设置有楔形挂扣，所述底框包括一体成型的框体和楔形块，所述框体的至少两个相对的侧板的内侧上部设置有楔形块定位槽，所述楔形块固定于楔形块定位槽形成倒扣，与所述顶盖挂扣配合并自锁。
进一步的，上述楔形块通过粘接或者超声焊固定于框体的楔形块定位槽组合成倒扣。
进一步的，上述框体的侧板与电池隔离件对应的位置设置有隔离件定位槽。
进一步的，上述所述侧板的隔离件定位槽与所述隔离件的侧壁之间设置有存胶腔槽，顶盖外侧面与框体内侧面贴合形成宽3-20mm、深3-20mm的方槽，存胶腔槽与方槽连通。存胶腔槽同时起到注胶时排气与容纳溢出的密封胶及提高密封效果的作用。
进一步的，上述框体的底面设置有用于注入液态密封胶的注胶孔。
进一步的，上述框体的侧板的下部设置有用于注酸或者填充液态物质的进酸孔，所述顶盖设置有在此过程中用于排气的排气孔。
具有自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池，包括若干组电池极群，其特征在于，至少一个所述电池极群的至少一端设置有由若干隔离件排列、与密封胶共同作用形成的用于供铅丝通过以及阻隔不同组电池极群间液体和/或气体流动的隔离墙；所述电池极群置上述外壳形成的容腔内。
进一步的，该电池还包括位于底板上、与注胶孔配合的用于密封的胶孔堵头。
具有自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：将电池极群和隔离件装入底框，施力将顶盖连通电池极群和隔离件一起压下，直至顶盖挂扣顶面低于楔形倒扣，释放压力，在电池极群和隔离件的反弹力作用下，顶盖挂扣与底框的楔形倒扣形成自锁，最后通过框体底部注胶孔注胶，胶注满隔离件空腔和排气通道、顶部腔槽，固化后形成胶与隔离件一体化的立体胶墙，实现隔离密封。完成后堵上胶孔堵头，固化，完成组装。
进一步的，上述组装方法还包括将楔形块通过粘接或者超声焊固定于底框的楔形块定位槽形成楔形倒扣的步骤。
本发明的有益效果如下：
1)本发明通过一体化框体、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，形成彼此隔离密封良好的单元格；由一体化框体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一体化框体和顶盖通过楔形倒扣和挂扣自锁，能够容忍较高的组装压力，无需传统水平结构中额外的用以提供必要的组装压力的压力框架；
3)本发明的隔离件压缩后形成的空腔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，固化后可以实现良好的密封，能产生良好的阻隔酸液和酸气的作用；
4)本发明的自锁式壳体设计合理，易于加工，步骤简便，组装方便，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为实施例的电池外壳的纵向剖面示意图；
图3为实施例的框体的纵向剖面示意图；
图4为实施例的立板的外部示意图；
图5为实施例的框体的水平剖面示意图
图6为实施例的顶盖的侧向剖面示意图；
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，顶盖；101，挂扣；2，框体；201，楔形块定位槽；202，立板；203，底板；204，进酸孔；205，注胶孔；206，隔离件定位槽；207，排气通道；3，楔形块。
【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。密封胶泛指初始状态为流体，经过固化处理后可以形成固体起到密封作用的材料，如环氧胶、塑料或其他具有同类性质的绝缘材料。框体的侧板相当于下文中的“立板”，框体的底面相当于下文中的“底板”。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。
一种自锁式水平铅酸电池外壳，包括底框和顶盖，所述外壳包括底框和顶盖，所述顶盖的相对的至少两端设置有楔形挂扣，所述底框包括一体成型的框体和楔形块，所述框体的至少两个相对的侧板(即一组相对的立板)的内侧上部设置有楔形块定位槽，所述楔形块固定于楔形块定位槽形成倒扣，与所述顶盖挂扣配合并自锁。立板与电池隔离件对应的位置设置有隔离件定位槽和排气通道，顶盖与排气通道对应的位置设置有排气孔，下部设置有用于注酸的进酸孔。底板设置有用于注入液态密封胶的注胶孔。
具有以上自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池，包括若干组电池极群，至少一个所述电池极群的至少一端设置有由若干隔离件排列、与密封胶共同作用形成的用于供铅丝通过以及阻隔不同组电池极群间液体和/或气体流动的隔离墙；所述电池极群置上述外壳形成的容腔内。上述电池还包括位于底板上、与注胶孔配合用于密封的胶孔堵头。
具有上述自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：
加工形成具有楔形挂扣顶盖；
加工形成一体化框体，将楔形块通过粘接或者超声焊固定于框体上的楔形块定位槽，形成与挂扣配合的倒扣；
将电池极群和隔离件装入底框，施力将顶盖连通电池极群和隔离件一起压下，直至顶盖挂扣顶面低于楔形倒扣，释放压力，在电池极群和隔离件的反弹力作用下，顶盖挂扣与底框的楔形倒扣形成自锁，最后通过注胶孔注胶，完成后堵上胶孔堵头，固化，完成组装。
实施例
一种自锁式水平铅酸电池外壳，如图2-5所示，包括底框和顶盖1，底框包括一体成型的框体2和楔形块3。顶盖1的两条长边设置有楔形挂扣101，框体2的两个长的立板202的内侧上部设置有楔形块定位槽201，楔形块3通过粘接或者超声焊固定于楔形块定位槽201形成倒扣，与顶盖1的挂扣101配合形成自锁。
立板202与电池隔离件对应的位置设置有隔离件定位槽206和排气通道207，顶盖1与排气通道207对应的位置设置有排气孔。立板202的下部设置有用于注酸的进酸孔204。底板203设置有用于注入液态密封胶的注胶孔205。
具有以上自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池，包括若干组电池极群，至少一个所述电池极群的至少一端设置有由若干隔离件排列、与密封胶共同作用形成的用于供铅丝通过以及阻隔不同组电池极群间液体和/或气体流动的隔离墙；所述电池极群置上述外壳形成的容腔内。上述电池还包括位于底板上、与注胶孔配合用于密封的胶孔堵头。
具有上述自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：
一体成型加工形成具有楔形挂扣的顶盖1；
一体成型加工形成框体2，将另外的楔形块3通过粘接或者超声焊固定于框体2上的楔形块定位槽201形成倒扣，底框加工完成；
将电池极群和隔离件装入底框，施力将顶盖连通电池极群和隔离件一起压下，直至顶盖挂扣顶面低于楔形块，释放压力，在电池极群和隔离件的反弹力作用下，顶盖挂扣101与底框的楔形倒扣3形成自锁，最后通过注胶孔205注胶，完成后堵上胶孔堵头，固化，完成组装。
Claims (10)
1.一种自锁式水平铅酸电池外壳，其特征在于，所述外壳包括底框和顶盖，所述顶盖的相对的至少两端设置有楔形挂扣，所述底框包括一体成型的框体和楔形块，所述框体的至少两个相对的侧板的内侧上部设置有楔形块定位槽，所述楔形块固定于楔形块定位槽形成倒扣，与所述挂扣配合并自锁。
2.根据权利要求1所述的自锁式水平铅酸电池外壳，其特征在于，所述楔形块通过粘接或者超声焊固定于楔形块定位槽成为倒扣。
3.根据权利要求1所述的自锁式水平铅酸电池外壳，其特征在于，所述框体的侧板与电池隔离件对应的位置设置有隔离件定位槽。
4.根据权利要求1所述的自锁式水平铅酸电池外壳，其特征在于，所述框体的底面、安装隔离件的中间部位设置有用于注入液态密封胶的注胶孔，与隔离件中间部位的注胶孔相通。
5.根据权利要求1所述的自锁式水平铅酸电池外壳，其特征在于，所述侧板的隔离件定位槽与所述隔离件的侧壁之间设置有存胶腔槽。
6.根据权利要求1所述的自锁式水平铅酸电池外壳，其特征在于，所述框体的侧板的下部设置有用于注酸或者填充液态物质的进酸孔，所述顶盖设置有排气孔。
7.具有自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池，包括若干组电池极群，其特征在于，至少一个所述电池极群的至少一端设置有由若干隔离件排列、与密封胶共同作用形成的用于供铅丝通过以及阻隔不同组电池极群间液体和/或气体流动的隔离墙；所述电池极群置于如权利要求1-6任一项所述外壳形成的容腔内。
8.根据权利要求7所述的具有自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池，其特征在于，该电池还包括位于底板上、与注胶孔配合的用于密封的胶孔堵头。
9.如权利要求7所述的具有自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：将电池极群和隔离件装入底框，施力将顶盖连通电池极群和隔离件一起压下，直至顶盖挂扣顶面低于楔形倒扣，释放压力，在电池极群和隔离件的反弹力作用下，顶盖挂扣与底框的楔形倒扣形成自锁，最后通过注胶孔注胶，完成后堵上胶孔堵头，固化，完成组装。
10.根据权利要求9所述的具有自锁式水平铅酸电池外壳的水平铅酸电池的组装方法，其特征在于，还包括将楔形块通过粘接或者超声焊固定于楔形块定位槽形成底框的步骤。
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- 2019-05-28 CN CN201910448673.6A patent/CN112018273A/zh active Pending
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20201201 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |