CN201174397Y - 柱型铅蓄电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柱型铅蓄电池，包括电池壳体、设置在所述电池壳体内的数个单体电池和扣设在所述电池壳体上的电池上盖，所述单体电池的一端设置有正极柱，另一端设置有负极柱，相邻单体电池的正极柱和负极柱通过设置在所述电池壳体底部上的下金属连接件和/或所述电池上盖上的上金属连接件将数个单体电池串联连接。本实用新型结构提高了电极活性物质的利用效率和汇流效率，也提高了电极机械强度和抗震动性能，同时能够避免在采用传统的“穿壁”和“跨桥”焊接中容易出现的“虚焊”、“爬酸”和“漏液”等问题。

Description

柱型铅蓄电池

技术领域

本实用新型涉及蓄电池加工制造技术领域，尤其涉及一种柱型铅蓄电池。

背景技术

传统的铅蓄电池制造工艺和技术已经历了一个多世纪的历程。在一个多世纪的发展过程中，传统的生产及加工技术被不断地革新，新的技术和设备被不断地采用。目前已有的铅蓄电池通常为内部由多个单体(格)电池组成的平板式电池。这种传统的平板式电池的不足之处在于：由于单格电池空间的限制，通常在每一单格内采用多个单片极板并联的方式来提高电池的容量和空间利用率。因为在单片极板上只采用一个极耳用于电池汇流端子的连接，汇流效率不高，内阻较高，限制了电池的大电流放电性能。传统平板式电池的另一不足之处在于：因为极板是由铅或铅合金板栅涂覆铅膏(电极活性物质)制造而成，所以要提高电极活性物质的利用率，则极板不宜过厚，这就导致极板机械强度不高，在加工和使用过程中容易出现极板弯曲、掉粉等毛病。要提高机械强度就必须提高极板的厚度，这样不仅增加了电池的重量，也降低了电极活性物质的利用率。同时，传统铅蓄电池中广泛采用在电池壳壁上“打孔”以实现“穿壁”的焊接方法，或者在电池盖上留有“沟槽”以实现跨越电池壳壁的“跨桥”焊接方法。然而，采用这些传统的焊接技术和连接方法在生产中容易出现“虚焊”、“爬酸”和“漏液”等问题，导致成品率低，同时在使用过程也容易出现质量问题。目前采用这类传统技术制造的电池虽然可以满足一般的使用要求，但此类传统技术不适合制造高倍率放电和对耐震动性能要求高的高功率铅蓄电池。

实用新型内容

本实用新型提供一种柱型铅蓄电池，通过上金属连接件和下金属连接件的连接结构使数个单体电池串联连接，有效解决传统铅蓄电池“穿壁”和“跨桥”焊接中容易出现的“虚焊”、“爬酸”和“漏液”等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种柱型铅蓄电池，包括电池壳体、设置在所述电池壳体内的数个单体电池和扣设在所述电池壳体上的电池上盖，所述单体电池的一端设置有正极柱，另一端设置有负极柱，相邻单体电池的正极柱和负极柱通过设置在所述电池壳体底部上的下金属连接件和/或所述电池上盖上的上金属连接件将数个单体电池串联连接。

所述单体电池按一排、二排或多排多列的方式排列。

所述单体电池还包括汇流排，正极柱和汇流排形成正极，负极柱和汇流排形成负极，电池上盖上扣设有电池上盖板，所述电池壳体底部上扣设有电池底盖板，所述电池上盖设置有排气孔，所述排气孔上设置有橡胶阀。

所述电池壳体和电池上盖为通过常规热密封或胶密封方式完成密封的塑料制品或二种以上聚合物制品。电池壳体和电池上盖的厚度为0.5mm～8mm。

在上述技术方案基础上，下金属连接件和上金属连接件为采用常规机械加工、或采用常规金属浇铸、或采用常规金属压铸方法制备的金属制品，包括铜制品、铜合金制品、铅制品或铅合金制品，当所述金属制品为铜制品或铜合金制品时，其表面设置有采用常规电镀方法镀设的铅层，所述下金属连接件和上金属连接件设置有至少一个与所述正极柱或负极柱适配的连接孔。

下金属连接件与所述电池壳体为在电池壳体注塑加工中形成的一体结构，上金属连接件与所述电池上盖为在电池上盖注塑加工中形成的一体结构。

所述下金属连接件与所述电池壳体为在电池装配中将下金属连接件设置在电池壳体给定位置并采用焊接方式连接形成的一体结构；所述上金属连接件与所述电池上盖为在电池装配中将上金属连接件设置在电池上盖给定位置并采用焊接方式连接形成的一体结构。

所述单体电池为圆柱型卷绕式单体电池。所述圆柱型卷绕式单体电池包括正极板和负极板，所述正极板和负极板间设置有将正极板和负极板隔离、同时吸附一定体积的电解液提供给正极板和负极板、并保持有一定的空隙提供气体流通通道的隔板，该隔板为玻璃纤维制品或者玻璃纤维与其它纤维材料混合的制品。

本实用新型提供了一种柱型铅蓄电池，通过在单体电池的一端和另一端分别设置正极柱和负极柱，相邻单体电池的正极柱和负极柱采用上金属连接件和下金属连接件的连接结构使数个单体电池串联连接。本实用新型上述结构在降低电池内阻的同时使电极整体的电流密度分布更加均匀，提高了电极活性物质的利用效率和汇流效率，也提高了电极机械强度和抗震动性能，同时能够避免在采用传统的“穿壁”和“跨桥”焊接中容易出现的“虚焊”、“爬酸”和“漏液”等问题。本实用新型可以广泛地应用于高功率柱型铅蓄电池的制备。

附图说明

图1为本实用新型柱型铅蓄电池的结构示意图；

图2A、图2B分别为图1中单体电池排列后顶端和底端的示意图；

图3为本实用新型单体电池的排列示意图；

图4为本实用新型电池壳体的结构示意图；

图5为本实用新型电池上盖的结构示意图；

图6为本实用新型柱型铅蓄电池的装配图；

图7为本实用新型柱型铅蓄电池装配后的结构示意图；

图8为本实用新型柱型铅蓄电池装配后的另一结构示意图。

附图标记说明

1-电池壳体；        2-单体电池；  3-电池上盖；

4-上金属连接件；    5-接线柱；    6-下金属连接件；

7-汇流排；      8-接线柱套；    9-排气孔；

10-电池上盖板； 11-电池底盖板； 12-正极柱；

13-负极柱。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本实用新型柱型铅蓄电池的结构示意图。如图1所示，柱型铅蓄电池包括电池壳体1，单体电池2和电池上盖3，数个单体电池2设置在电池壳体1内，电池上盖3扣设在电池壳体1上，单体电池2的一端设置有正极柱，另一端设置有负极柱，相邻单体电池2的正极柱和负极柱通过下金属连接件(图1中未示出)和上金属连接件4连接，使数个单体电池形成串联连接。具体地，下金属连接件设置在电池壳体1底部上，上金属连接件4设置在电池上盖3上。图2A为图1中单体电池排列后的顶端示意图，图2B为图1中单体电池排列后的底端示意图。作为一个实施例，本实用新型的柱型铅蓄电池为圆柱型卷绕式铅蓄电池。如图2A和图2B所示，本实施例采用6个单体电池2按二排三列的方式排列，其中图2A中的一个正极柱和一个负极柱作为该柱型铅蓄电池的接线柱5，用于对外连接。每个单体电池2还包括汇流排7，正极柱12和汇流排7形成正极，负极柱13和汇流排7形成负极，每个单体电池2位于一端的汇流排7和位于另一端的汇流排7相互垂直。另外，单体电池2的正极还包括涂有正极活性物质的正极板；单体电池2的负极还包括涂有负极活性物质的负极板。单体电池是由正极、负极以及设置在正极板、负极板之间的隔板构成，其中，正极板和负极板(图中未示出)位于单体电池2内部，正极板和负极板间设置的隔板用于将正极板和负极板隔离，同时吸附一定体积的电解液提供给正极板和负极板，并保持有一定的空隙提供气体流通的通道。该隔板为玻璃纤维制品或者玻璃纤维与其它纤维材料混合的制品。另外，本实施例中单体电池的数量可以是2个、3个、4个或多个，接线柱可以设置在位于柱型铅蓄电池的同一端，也可以设置在位于柱型铅蓄电池的对角线位置。单体电池既可按照多排多列的方式排列，也可以按照立方堆积或密堆积方式排列。图3为本实用新型单体电池的排列示意图，4个单体电池可以按一排方式排列。

图4为本实用新型电池壳体的结构示意图，如图4所示，本实施例中电池壳体1为6个圆筒结构按二排三列的方式排列组合而成，电池壳体1为通过常规注塑加工工艺制造的塑料制品，例如ABS树脂制品、PP树脂制品或二种以上聚合物制品，其厚度为0.5mm～8mm，下金属连接件6设置在电池壳体1的底部，下金属连接件6为常规机械加工、或采用常规金属浇铸或采用常规金属压铸方法制备的金属制品，包括铜制品、铜合金制品、铅制品或铅合金制品，当下金属连接件6为铜制品或铜合金制品时，其表面设置有采用常规电镀方法镀设的铅层。下金属连接件6可采用“铸塑镶嵌”方法制造，即下金属连接件6与电池壳体1为在电池壳体1注塑加工中形成的一体结构，下金属连接件6还可采用“非铸塑镶嵌”方法制造，即下金属连接件6与电池壳体1为在电池装配中将下金属连接件6设置在电池壳体1的底部给定位置并采用焊接方式连接形成的一体结构。在上述“铸塑镶嵌”方法和“非铸塑镶嵌”方法之后还可以采用加胶固定和密封处理。其中，下金属连接件6上还设置有至少一个与正极柱或负极柱适配的连接孔。

图5为本实用新型电池上盖的结构示意图，如图5所示，电池上盖3为通过常规注塑加工工艺制造的塑料制品，例如ABS树脂制品、PP树脂制品或二种以上聚合物制品，其厚度为0.5mm～8mm，电池上盖3上设置有上金属连接件4、接线柱套8和排气孔9。其中，上金属连接件4为常规机械加工、或采用常规金属浇铸或采用常规金属压铸方法制备的金属制品，包括铜制品、铜合金制品、铅制品或铅合金制品，如果上金属连接件4为铜制品或铜合金制品，其表面设置有采用常规电镀方法镀设的铅层。上金属连接件4可采用“铸塑镶嵌”方法制造，即上金属连接件4、接线柱套8与电池壳上盖3为在电池壳上盖3注塑加工中形成的一体结构，上金属连接件4还可采用“非铸塑镶嵌”方法制造，即上金属连接件4、接线柱套8与电池壳上盖3为在电池装配中将上金属连接件4、接线柱套8设置在电池壳上盖3给定位置并采用焊接方式连接形成的一体结构。在上述“铸塑镶嵌”方法和“非铸塑镶嵌”方法之后还可以采用加胶固定和密封处理。其中，上金属连接件4上还设置有至少一个与正极柱或负极柱适配的连接孔。在电池装配中接线柱套8与图2中的接线柱5匹配，用于对外连接。设置在电池上盖3上的排气孔9上设置有橡胶阀。

图6为本实用新型柱型铅蓄电池的装配图，如图6所示，用于装配该柱型铅蓄电池的部件包括电池壳体1、单体电池2、电池上盖3、电池上盖板10和电池底盖板11，上述部件按照图6所示进行装配，其中，单体电池2装入电池壳体1内，电池上盖3扣装在电池壳体1上，电池上盖板10扣装在电池上盖3上，电池底盖板11扣装在电池壳体1底部上。

图7为本实用新型柱型铅蓄电池装配后的结构示意图，按照图6中的装配方式进行装配。如图7所示，该柱型铅蓄电池的电池上盖3的接线柱套8中伸出二个用于对外连接的接线柱5，一个为正极柱，另一为负极柱，且二个接线柱5位于电池上盖3上的对角线位置。图7中的单体电池1的排列方式可根据对柱型铅蓄电池的具体要求进行改变，相应地，装配后接线柱5的位置也会改变。图8为本实用新型柱型铅蓄电池装配后的另一结构示意图。如图8所示，该柱型铅蓄电池的电池上盖3的接线柱套8中伸出二个用于对外连接的接线柱5，一个为正极柱，另一为负极柱，且二个接线柱5位于电池上盖3上的同侧位置。另外，也可以根据上述技术方案进一步通过调整，改变上述单体电池的连接位置来确定电池上盖上接线柱的新位置。

下面通过电池壳体上的下金属连接件及电池上盖上的上金属连接件的制造过程进一步说明本实用新型柱型铅蓄电池的技术方案。

在加工电池壳体和电池上盖的注塑过程中完成下金属连接件与电池壳体及上金属连接件与电池上盖的镶嵌：即在设计电池壳体模具和电池上盖模具时考虑到加入下金属连接件和上金属连接件的方法和位置，在加工注塑电池壳体前将所需镶嵌的下金属连接件放置入电池壳体模具内和将所需镶嵌的上金属连接件放置入电池上盖模具内相应的位置上(在设计/加工模具时给定)，通过分别注塑成型电池壳体及电池上盖，将相应的下金属连接件和上金属连接件镶嵌在给定的位置上，使下金属连接件和电池壳体成为(密闭的)一体，上金属连接件和电池上盖成为(密闭的)一体。在后续的电池装配中采用常规的焊接方法，将单体电池的正、负极柱与上金属连接件或下金属连接件焊接为一体，同时实现电池内单体电池之间的串联连接。

对上述电池壳体和电池上盖的注塑加工可以采用常规的注塑加工工艺，因为对常规电池壳体和电池上盖的注塑加工工艺已经为众所周知，故不在此给予叙述。同时在电池装配中采用常规的焊接方法已经为众所周知，故也不在此给予叙述。

另外需要指出的是，除按上述在注塑加工时将下金属连接件和上金属连接件镶嵌到电池壳体和电池上盖中的方法之外，也可以考虑不在注塑电池壳体和电池上盖过程中完成镶嵌：即在注塑电池壳体模具和电池上盖模具时只考虑在注塑成型后的电池壳体和电池上盖留有放置下金属连接件或上金属连接件的相应空间及位置，在装配电池的过程中将下金属连接件放置在电池壳体留有的给定空间及位置上和将上金属连接件放置在电池上盖留有的给定空间及位置上，通过将电池内的单体电池正、负极柱与下金属连接件或上金属连接件的焊接连接，实现电池内单体电池的串联连接，然后可以采用胶封固定和密闭的方法，使下金属连接件和电池壳体成为(密闭的)一体，上金属连接件和电池上盖成为(密闭的)一体。因为在电池装配过程中，传统的胶封固定和密闭的方法已经为众所周知，故不在此给予叙述。

需要指出的是，本实用新型单体电池，尤其是单体电池的汇流排及极柱的图形只是表示结构的示意图。根据本实用新型的方案进行具体电池设计时，单体电池的汇流排及极柱的大小和形状都可以根据具体要求而替换和改进，并不改变上述电池结构实质和代表性。本实施例的特点在于：将电池内的单格设计为圆柱型，整体电池是由多个圆柱单体构成；电池内单体电池的对外连接，是通过设置单体电池一端和另一端两处的汇流排及极柱来实现；在柱型铅蓄电池电池壳体的底部镶嵌有下金属连接件和在电池上盖镶嵌有上金属连接件，单体电池之间可以通过极柱与镶嵌在电池上盖上的上金属连接件和镶嵌在电池壳体底部的下金属连接件来实现单体电池之间按串接方式的焊接连接。按此设计和排列的圆柱型电池与目前传统平板式方型电池相对比，在外型尺寸上及接线极柱上更为灵活，可以将电池的外型(壳)设计成不同的形状以及接线柱可按需要设计在不同的位置。

通过采用上金属连接件和下金属连接件的方式，可以方便地采用单体电池的一端和另一端引出的极柱完成对电池内各单体电池之间的串联连接，在降低电池内阻的同时使电极整体的电流密度分布更加均匀，提高了电极活性物质的利用效率也提高了汇流效率。使电极整体受力(压力)均匀，避免了传统电池的机械强度不够，在外部震动时容易损坏等弱点，尤其是能够避免在电池制造中采用传统的“穿壁”和“跨桥”焊接技术中容易出现的“虚焊”、“爬酸“和”漏液“等问题。因此采用上述电池结构和电池内部的连接方式，可以用于高功率柱型铅蓄电池的制备。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1、一种柱型铅蓄电池，包括电池壳体、设置在所述电池壳体内的数个单体电池和扣设在所述电池壳体上的电池上盖，其特征在于，所述单体电池的一端设置有正极柱，另一端设置有负极柱，相邻单体电池的正极柱和负极柱通过设置在所述电池壳体底部上的下金属连接件和/或所述电池上盖上的上金属连接件将数个单体电池串联连接。

2、根据权利要求1所述的柱型铅蓄电池，其特征在于，所述单体电池按一排、二排或多排多列的方式排列。

3、根据权利要求1所述的柱型铅蓄电池，其特征在于，所述单体电池还包括汇流排，所述正极柱和汇流排形成正极，所述负极柱和汇流排形成负极，所述电池上盖上扣设有电池上盖板，所述电池壳体底部上扣设有电池底盖板，所述电池上盖设置有排气孔，所述排气孔上设置有橡胶阀。

4、根据权利要求1所述的柱型铅蓄电池，其特征在于，所述电池壳体和电池上盖为通过常规注塑加工工艺制造的塑料制品或二种以上聚合物制品。

5、根据权利要求1所述的柱型铅蓄电池，其特征在于，所述电池壳体的厚度为0.5mm～8mm，所述电池上盖的厚度为0.5mm～8mm。

6、根据权利要求1～5中任一权利要求所述的柱型铅蓄电池，其特征在于，所述下金属连接件和上金属连接件为采用常规机械加工、或采用常规金属浇铸、或采用常规金属压铸方法制备的金属制品，包括铜制品、铜合金制品、铅制品或铅合金制品，当所述金属制品为铜制品或铜合金制品时，其表面设置有采用常规电镀方法镀设的铅层，所述下金属连接件和上金属连接件设置有至少一个与所述正极柱或负极柱适配的连接孔。

7、根据权利要求6所述的柱型铅蓄电池，其特征在于，所述下金属连接件与所述电池壳体为在电池壳体注塑加工中形成的一体结构，所述上金属连接件与所述电池上盖为在电池上盖注塑加工中形成的一体结构。

8、根据权利要求6所述的柱型铅蓄电池，其特征在于，所述下金属连接件与所述电池壳体为在电池装配中将下金属连接件设置在电池壳体给定位置并采用焊接方式连接形成的一体结构；所述上金属连接件与所述电池上盖为在电池装配中将上金属连接件设置在电池上盖给定位置并采用焊接方式连接形成的一体结构。

9、根据权利要求6所述的柱型铅蓄电池，其特征在于，所述单体电池为圆柱型卷绕式单体电池。

10、根据权利要求9所述的柱型铅蓄电池，其特征在于，所述圆柱型卷绕式单体电池包括正极板和负极板，所述正极板和负极板间设置有将正极板和负极板隔离、同时吸附一定体积的电解液提供给正极板和负极板、并保持有一定的空隙提供气体流通通道的隔板，该隔板为玻璃纤维制品或者玻璃纤维混合制品。

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