CN112103513A - 一种铅酸蓄电池的正极板、负极板及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池的正极板、负极板及制造方法，正极板和负极板分别包括正极板栅和负极板栅、设置在正极板栅和负极板栅表面的正极板栅筋条、正极活性物质和负极板栅筋条、负极活性物质，正极板栅筋条的厚度在1.5mm‑1.6mm之间，正极板栅的边框厚度在1.8mm‑2.0mm之间，在正极板栅上设有15‑16根横筋条；负极板栅筋条的厚度在1.1mm‑1.3mm之间，负极板栅的边框厚度在1.2mm‑1.4mm之间，在负极板栅上设有12‑15根横筋条；正极板栅的浇铸温度530℃以下，正极板栅的制造包括一个高温高湿阶段，高温高湿阶段的时间在25‑30小时之间；负极板栅采用重力浇铸工艺制成，并在60℃‑100℃的保温箱内保温5‑10小时。本发明既可提升蓄电池的比能量，并且方便制造加工，有利于降低生产成本，便于推广使用。

Description

一种铅酸蓄电池的正极板、负极板及制造方法
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池制造技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池的正极板、负极板及制造方法。
背景技术
随着铅酸蓄电池技术的发展，人们越来越重视铅酸蓄电池比能量的提高，所谓铅酸蓄电池的比能量，是指单位重量的电池所具有的放电容量，可以理解的是，人们可通过降低蓄电池重量和提升电池的放电容量两个途径来提高铅酸蓄电池的比能量。在不改变电池外形尺寸的前提下，现行提高电池的容量是通过增加正极活性物质质量或者增加正极板的表面积来实现。
在正极板栅尺寸不变的情况下，增加正极活性物质质量必然导致正极板厚度增加，从而造成电池化成困难，化成所需的充电量相应提高，成本增加。此外，在现有技术条件下，正极活性物质的利用率通常在30%左右，因此，通过增加正极活性物质质量来提高电池容量的幅度有限，并且成本较高；另外，由于蓄电池的正负活性物质需保持比例平衡，因此，当我们增加正极活性物质时，负极活性物质也需要相应增加，从而使电池整体重量随之增加，进而进一步减小电池比能量提升的幅度。
增加正极板的表面积意味着正极板栅尺寸增大，适当增加正极活性物质质量也不会引起正极板厚度大幅增加，确实可以提高电池的容量。但是正极板表面积增加意味着配套的负极板栅面积也要同样增大，为了保证正负活性物质比例平衡及负极板栅便于填涂，负极活性物质质量也得适当增加；同时正负极板尺寸的改变意味极板涂板、分片、包片过程中设备也必须随着调整，这会增加极板报废率，降低生产效率，带来电池制造成本上升。
由此可知，在现有的技术条件下，降低电池的重量、尤其是降低蓄电池极板的重量是提升蓄电池比能量的较好途径。然而降低电池的重量存在如下技术难题，当蓄电池外形尺寸相对固定时，蓄电池极板受结构强度的限制，很难通过降低厚度等途径进一步减轻重量。也就是说，作为本领域技术人员，其面对的是：如何在确保蓄电池极板强度的前提下，进一步减轻极板的重量，进而提升蓄电池的比能量。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种铅酸蓄电池的正极板、负极板及制造方法，既可提升蓄电池的比能量，并且方便制造加工，有利于降低生产成本，便于推广使用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铅酸蓄电池正极板，包括正极板栅、设置在正极板栅表面的正极板栅筋条和正极活性物质，所述正极板栅筋条的厚度在1.5mm-1.6mm之间，所述正极板栅的边框厚度在1.8mm-2.0mm之间，在正极板栅内设有横筋条，所述横筋条的根数在15-16之间
和现有技术不同的是，本发明通过降低正极板栅浇铸温度，延长正极板固化过程中高温高湿阶段的时间，从而有利于提升正极活性物质与正极板栅的粘结强度，避免活性物质的脱落，另一方面，有利于提升正极板的强度和韧性。
其次，通过合理地控制正极板栅筋条的厚度，既可确保正极板的强度，同时便于成型制造，又可减轻正极板的重量，降低制造成本，提升蓄电池的比能量。当正极板栅筋条的厚度小于1.5mm时，会造成正极板的强度不够；当正极板栅筋条厚度大于1.6mm时，会造成正极板的重量过重，不利于提升蓄电池的比能量。
还有，我们将正极板栅的边框厚度控制在1.8mm-2.0mm之间，当正极板栅的边框厚度小于1.8mm，会影响正极板的强度；当正极板栅的边框厚度大于2.0mm时，会明显地增加正极板的重量，不利于提升蓄电池的比能量。
特别是，横筋条有利于提升正极板栅的强度，本发明将横筋条的根数控制在15-16之间，既可确保正极板的强度，又可最大限度地减轻正极板的重量，从而提升蓄电池的比能量。当横筋条的根数小于15时，会影响正极板的强度；当横筋条的根数大于16时，会造成正极板过重，不利于提升蓄电池的比能量。
一种铅酸蓄电池正极板的制造方法，正极板栅的浇铸温度530℃以下，正极板栅的制造包括一个高温高湿阶段，所述高温高湿阶段的时间在25-30小时之间。
现有技术中，正极板栅的浇铸温度通常在540℃以上，而高温高湿阶段的时间通常在15-20小时之间，本发明首先适当降低正板栅浇铸温度，使正板栅在冷却成型过程中铅结晶更致密，增加板栅机械强度；同时适当延长了正极板固化过程中高温高湿阶段的时间，提升正极活性物质与正极板栅的粘结强度，进而有利于提升正极板的强度，
作为优选，所述正极板栅筋条的厚度在1.5mm-1.6mm之间。
通过合理地控制正极板栅筋条的厚度，既可确保正极板的强度，同时便于成型制造，又可减轻正极板的重量，降低制造成本，提升蓄电池的比能量。当正极板栅筋条的厚度小于1.5mm时，会造成正极板的强度不够；当正极板栅筋条厚度大于1.6mm时，会造成正极板的重量过重，不利于提升蓄电池的比能量。
作为优选，所述正极板栅的边框厚度在1.8mm-2.0mm之间。
可以理解的是，当我们将正极板栅的边框厚度控制在1.8mm-2.0mm之间时， 当正极板栅的边框厚度小于1.8mm，会影响正极板的强度；当正极板栅的边框厚度大于2.0mm时，会明显地增加正极板的重量，不利于提升蓄电池的比能量。
作为优选，在正极板栅上设有横筋条，所述横筋条的根数在15-16之间。
横筋条有利于提升正极板栅的强度，本发明将横筋条的根数控制在15-16之间，既可确保正极板的强度，又可最大限度地减轻正极板的重量，从而提升蓄电池的比能量。当横筋条的根数小于15时，会影响正极板的强度；当横筋条的根数大于16时，会造成正极板过重，不利于提升蓄电池的比能量。
一种铅酸蓄电池负极板，包括负极板栅、设置在负极板栅表面的负极板栅筋条和负极活性物质，所述负极板栅筋条的厚度在1.1mm-1.3mm之间，所述负极板栅的边框厚度在1.2mm-1.4mm之间，在负极板栅上设有横筋条，所述横筋条的根数在12-15之间。
和正极板栅相类似地，本发明在负极板栅内设负极板栅筋条，通过降低负极板栅浇铸温度，延长负极板固化过程中高温高湿阶段的时间从而有利于提升负极活性物质与负极板栅的粘结强度，避免活性物质的脱落，另一方面，有利于提升负极板的强度和韧性。
其次，通过合理地控制负极板栅筋条的厚度，既可确保正极板的强度，同时便于成型制造，又可减轻负极板的重量，降低制造成本，提升蓄电池的比能量。当负极板栅筋条厚度小于1.1mm时，会造成负极板的强度不够；当负极板栅筋条厚度大于1.3mm时，会造成负极板的重量过重，不利于提升蓄电池的比能量。
还有，我们将负极板栅的边框厚度控制在1.2mm-1.4mm之间， 当负极板栅的边框厚度小于1.2mm，会影响负极板的强度；当负极板栅的边框厚度大于1.4mm时，会明显地增加负极板的重量，不利于提升蓄电池的比能量。
特别是，由于负极板在充电的过程中一直是被保护的状态，因此在保证负极板栅可以正常浇铸及一定机械强度的情况下，横筋条的根数可以有所降低，这样可以大幅降低负极板栅的重量。本发明将横筋条的根数控制在12-15之间，既可确保负极板的强度，又可最大限度地减轻负极板的重量，从而提升蓄电池的比能量。当横筋条的根数小于12时，会影响负极板的强度；当横筋条的根数大于15时，会造成负极板过重，不利于提升蓄电池的比能量。
一种铅酸蓄电池负极板的制造方法，所述负极板栅采用重力浇铸工艺制成，并在60℃-100℃的保温箱内保温5-10小时。
本发明创造性地在负极板栅采用浇铸工艺制成后，使负极板栅在60℃-100℃的保温箱内保温5-10小时，既可增强负极板栅的机械强度，同时可使负极板栅和整个蓄电池的生产维持相近的生产节奏，有利于组织生产，提升生产效率。
作为优选，所述负极板栅筋条的厚度在1.1mm-1.3mm之间。
通过合理地控制负极板栅筋条的厚度，既可确保正极板的强度，同时便于成型制造，又可减轻负极板的重量，降低制造成本，提升蓄电池的比能量。当负极板栅筋条厚度小于1.1mm时，会造成负极板的强度不够；当负极板栅筋条厚度大于1.3mm时，会造成负极板的重量过重，不利于提升蓄电池的比能量。
作为优选，所述负极板栅的边框厚度在1.2mm-1.4mm之间。
可以理解的是，当我们将负极板栅的边框厚度控制在1.2mm-1.4mm之间时， 当负极板栅的边框厚度小于1.2mm，会影响负极板的强度；当负极板栅的边框厚度大于1.4mm时，会明显地增加负极板的重量，不利于提升蓄电池的比能量。
作为优选，在负极板栅上设有横筋条，所述横筋条的根数在12-15之间。
由于负极板在充电的过程中一直是被保护的状态，因此在保证负极板栅可以正常浇铸及一定机械强度的情况下，横筋条的根数可以有所降低，这样可以大幅降低负极板栅的重量。本发明将横筋条的根数控制在12-15之间，既可确保负极板的强度，又可最大限度地减轻负极板的重量，从而提升蓄电池的比能量。当横筋条的根数小于12时，会影响负极板的强度；当横筋条的根数大于15时，会造成负极板过重，不利于提升蓄电池的比能量。
因此，本发明具有如下有益效果：既可提升蓄电池的比能量，并且方便制造加工，有利于降低生产成本，便于推广使用。
附图说明
图1是电池极群的一种结构示意图。
图中：1、正极板 11、极耳 2、负极板 21、中间负极板 22、边负极板 3、隔板。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：一种铅酸蓄电池正极板，其中的铅酸蓄电池包括若干电池极群，如图1所示，每个电池极群包括若干正极板1、负极板2、设置在正极板和负极板之间的隔板3，正极板和负极板均包括板栅和设置在板栅表面的活性物质，正极板栅和负极板栅采用重力浇铸工艺制成，而正极板和负极板均包括极耳11。
其中的负极板包括位于相邻两片正极板之间的中间负极板21、和位于电池集群的前后两侧的边负极板22。具体地，包括4片正极板、3片中间负极板、2片边负极板，从而形成“负包正”的包片方式。
在蓄电池化成过程中，边负极板的活性物质只有面向正极板的一侧被化成，其它的活性物质不能被有效利用。为此，本发明使中间负极板活性物质的重量W1、边负极板活性物质的重量W2之间的形成如下比例关系：W2/ W1=55%-80%，以进一步降低整个电池极群的重量，并减少边负极板活性物质的浪费。另外，我们可使边负极板的活性物质的密度小于4.40g/cm3，以便于边负板能够涂满，边负极板涂板过程中用铅量下降，使电池制造成本下降，同时边负极板孔率加大，使电池的低温性能明显提高。
具体地，所述正极板包括正极板栅、设置在正极板栅表面的正极板栅筋条和正极活性物质。通过降低正极板栅浇铸温度，延长正极板固化过程中高温高湿阶段的时间，有利于提升正极板的强度和韧性。
此外，我们还可在正极板栅上设置若干横筋条，以进一步提升正极板栅的强度。
现有的正极板栅筋条的厚度通常在1.8mm-2.0mm之间，而正极板栅的边框厚度在2.2mm-2.4mm之间，横筋条的根数在19-20之间。优选地，我们可将正极板栅筋条的厚度降低至1.5mm-1.6mm之间，将正极板栅的边框厚度降低至1.8mm-2.0mm之间，将横筋条的根数减少至15-16之间，在确保正极板栅强度的基础上，正极板栅的重量可降低25%，具体地，正极板栅的重量可降低至20g/片，从而降低制造成本，提升蓄电池的比能量。
需要说明的是，在实际生产过程中，我们可以通过降低正极板栅筋条的厚度、正极板栅的边框厚度，减少横筋条的根数这三个方面的一种或者几种，达到不同程度降低正极板栅重量的目的。
实施例2：一种铅酸蓄电池正极板的制造方法，将正极板栅的浇铸温度降低至530℃以下，此外，正极板栅的制造包括一个高温高湿阶段，高温高湿阶段的时间延长至25-30小时之间，提升正极活性物质与正极板栅的粘结强度，进而有利于提升正极板的强度。
需要说明的是，采用本实施例中的制造方法所制成的正极板可采用实施例1的正极板结构，以便进一步提升正极板的强度，减轻正极板的重量，增加正极板的比能量。
实施例3：一种铅酸蓄电池负极板，包括负极板栅、设置在负极板栅表面的负极板栅筋条和负极活性物质。现有的负极板栅筋条的厚度通常在1.4mm-1.6mm之间，而负极板栅的边框厚度在1.5mm-1.7mm之间，横筋条的根数在15-18之间。优选地，我们可将负极板栅筋条的厚度降低至1.1mm-1.3mm之间，将负极板栅的边框厚度降低至1.2mm-1.4mm之间，将横筋条的根数减少至12-15之间，在确保负极板栅强度的基础上，负极板栅的重量可降低30%，具体地，负极板栅的重量可降低至12-15g/片，从而降低制造成本，提升蓄电池的比能量。
需要说明的是，在实际生产过程中，我们可以通过降低负极板栅筋条的厚度、负极板栅的边框厚度，减少横筋条的根数这三个方面的一种或者几种，达到不同程度降低负极板栅重量的目的。
实施例4：一种铅酸蓄电池负极板的制造方法，所述负极板栅采用重力浇铸工艺制成，并在60℃-100℃的保温箱内保温5-10小时，既可增强负极板栅的强度，同时可使负极板栅和整个蓄电池的生产维持相近的生产节奏，有利于组织生产，提升生产效率。
需要说明的是，采用本实施例中的制造方法所制成的负极板可采用实施例3的负极板结构，以便进一步提升负极板的强度，减轻负极板的重量，增加负极板的比能量。

Claims (10)

1.一种铅酸蓄电池正极板，包括正极板栅、设置在正极板栅表面的正极板栅筋条和正极活性物质，其特征是，所述正极板栅筋条的厚度在1.5mm-1.6mm之间，所述正极板栅的边框厚度在1.8mm-2.0mm之间，在正极板栅内设有横筋条，所述横筋条的根数在15-16之间。
2.一种铅酸蓄电池正极板的制造方法，其特征是，正极板栅的浇铸温度530℃以下，正极板栅的制造包括一个高温高湿阶段，所述高温高湿阶段的时间在25-30小时之间。
3.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池正极板的制造方法，其特征是，所述正极板栅筋条的厚度在1.5mm-1.6mm之间。
4.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池正极板的制造方法，其特征是，所述正极板栅的边框厚度在1.8mm-2.0mm之间。
5.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池正极板的制造方法，其特征是，在正极板栅内设有横筋条，所述横筋条的根数在15-16之间。
6.一种铅酸蓄电池负极板，包括负极板栅、设置在负极板栅表面的负极板栅筋条和负极活性物质，其特征是，所述负极板栅筋条的厚度在1.1mm-1.3mm之间，所述负极板栅的边框厚度在1.2mm-1.4mm之间，在负极板栅内设有横筋条，所述横筋条的根数在12-15之间。
7.一种铅酸蓄电池负极板的制造方法，其特征是，所述负极板栅采用重力浇铸工艺制成，并在60℃-100℃的保温箱内保温5-10小时。
8.根据权利要求7所述的一种铅酸蓄电池负极板的制造方法，其特征是，所述负极板栅筋条的厚度在1.1mm-1.3mm之间。
9.根据权利要求7所述的一种铅酸蓄电池负极板的制造方法，其特征是，所述负极板栅的边框厚度在1.2mm-1.4mm之间。
10.根据权利要求7所述的一种铅酸蓄电池负极板的制造方法，其特征是，在负极板栅内设有横筋条，所述横筋条的根数在12-15之间。
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