CN2510202Y

CN2510202Y - 金属包覆的复合丝网

Info

Publication number: CN2510202Y
Application number: CN 02203242
Authority: CN
Inventors: 钟石; 朱彦文; 付超; 邓犁; 王佳兆; 刘化坤; 窦士学
Original assignee: SAIR POWER CELL (SHENYANG) CO Ltd
Current assignee: SAIR POWER CELL (SHENYANG) CO Ltd
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2002-09-11
Anticipated expiration: 2012-01-29

Abstract

一种金属包覆的复合丝网,它包括由芯材制成的芯网、芯网外包覆真空溅射层,真空溅射层外包覆电镀加厚层;芯材材质为高导电率的金属材料,如铜、铝或铜、铝的合金、镍、镉;也可为非金属导电材料,如碳纤维;也可为非导电材料,如玻璃纤维或其它有机或无机高聚物材料;真空溅射层的材质为铅或铅合金;本实用新型所提供的这种金属包覆的复合丝网的芯网与金属包覆层紧密坚固地结合为一体,这种金属包覆复合丝网可以直接加工成为具有重量轻,高导电性,高拉伸和剪切强度,高抗腐蚀性能的电极板栅,用于制造高比能量,寿命长的蓄电池。

Description

金属包覆的复合丝网

技术领域：

本实用新型涉及一种用金属包覆的高强度纤维丝网，尤其是一种用金属包覆的连续复合丝网，适用于在非金属芯网材料表面包覆均匀致密的金属镀层，属于金属-复合材料加工技术领域。

背景技术：

传统的铅酸电池制造已经历了一个多世纪的历程，但是传统的铅酸电池技术对近一步提高电池能量密度有其局限性。通常为了提高电池的能量比重量性能(比能量密度)，在电池的设计中要尽量减少板栅厚度以及联接件等非容量贡献部份的重量。然而，考虑到电池应用类别，极板的加工过程，电池的循环使用寿命以及其他的一些性能要求，又必须采用具有一定厚度的板栅和联接件。所以按传统的铅酸电池，其比能量密度和循环使用寿命是互相制约的两个因素。要想同时提高电池的能量密度和循环使用寿命，采用传统的电池制造方法是难以实现的。为解决这一矛盾，以往在板栅结构设计和材料上都作了很多改进，其中包括采用新的高强度和耐蚀性铅合金，锻压或膨胀拉网板栅，铅-塑料复合板栅，铅-玻璃纤维复合网栅等技术。如美国专利4,091,183，美国专利4,110,241，美国专利4,279,977，美国专利5,462,109等等。尽管这些技术都有其各自的优点，但这些技术都只是在电池使用寿命与电池的比能量，容量性能对比上采取了折衷的方法。在目前已经公开的技术中，尚没有一种技术能够提供同时具有高比能量，长寿命，适合电动车用，可以大批量商品化生产的电池。早期的美国专利275,859公开了一种利用挤压-拉拔方式将金属铅包覆在电话线缆芯表面的装置和方法。但是这种装置和方法没有涉及到对芯线材料的要求，同时也不适合包覆较细直径的芯材。美国专利2,963,739公开了一种将玻璃纤维通过熔融金属铅，使金属包覆在玻璃纤维的表面的复合丝线。但是由于熔融铅表面张力高，浸渍性差的缘故，采用这种熔融金属铅包覆玻璃纤维的实际效果不好；金属铅包覆层与玻璃纤维芯线的的表面结合力很差，不能保持金属铅包覆层均匀致密，且易于与玻璃纤维芯线脱离。美国专利4,169,911公开了一种在导电纤维(碳纤维)表面通过不同的方法(电镀，化学镀，真空沉积，离子溅射)，将金属或合金包覆在碳纤维表面而形成复合丝线。然而所公开的这种包覆复合丝线只适用于导电纤维(碳纤维)芯材而不适用于非导电纤维，如玻璃纤维。如应用于铅酸电池中，尤其是如果应用在电池的正极，其耐腐蚀性能会有很大的问题。美国专利4,658,632，美国专利5,010,637提供了一种铅-玻璃纤维复合网的制造技术。也是通过一种挤压-拉拔方法，使金属铅包覆在玻璃纤维芯线的表面而形成的复合丝线。这种铅-玻璃纤维复合材料，是通过对上述早期美国专利275,859的改进，用来包覆较细直径的芯材。利用这种铅-玻璃纤维复合丝编织成网，并加工成铅蓄电池专用极板的板栅，可具有较高的机械强度和耐蚀性，近年来已经被用于双极性水平式电池(Electrosource Ltd)。然而利用这种方法加工的铅-玻璃纤维复合丝，在金属铅包覆层与玻璃纤维芯线的表面结合方面尚存在一定的缺陷，如果将这种复合丝线作为正极板的集流体时，尤其是在深度循环使用，因为金属包覆层材料采用的纯铅，耐腐蚀性能及其导电性都不能满足电池深度循环使用的条件要求。纵上所述，在目前已经公开的专利中涉及到金属包覆高强度纤维，尤其是在非金属芯线材料表面上包覆均匀致密的金属层的复合丝线都具有一定的局限性。因此在蓄电池的生产中，尤其是在铅酸蓄电池的制造中，要同时提高电池的能量密度和循环使用寿命，如果采用金属包覆高强度纤维编制网状材料来取代传统的电极板栅，则必须解决金属包覆层与非金属纤维芯线表面在结合界面上存在的结合力差的问题，特别是要解决耐腐蚀性能以及导电性能，使其能够满足电池在深度循环使用的条件要求。

发明内容：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种金属包覆的复合丝网，它能解决利用以往的金属或金属-非金属复合丝线或丝网，尤其是铅-玻璃纤维复合丝或网，在金属包覆层与非金属纤维芯线的表面结合上存在的结合力很弱问题，同时在耐腐蚀性能及导电性能上存在的问题。

本实用新型的目的是通过如下的技术方案实现的：

一种金属包覆的复合丝网，它包括由芯材制成的芯网、芯网外包覆真空溅射层，真空溅射层外包覆电镀加厚层。芯材材质为高导电率的金属材料、非金属导电材料，或者是非导电材料及有机或无机高聚物材质。芯材材质为铜、铝或铜、铝的合金、镍、镉、碳纤维、或玻璃纤维。真空溅射层的材质为铅或铅合金，或为铜或铜合金。铅的纯度为99.99％，铅合金的元素为：钙0.03-0.1％，银0.01-0.1％，铜0.01-0.05％，钨0.05-0.5％，钼0.05-0.5％，铝0.1-0.05％，锶0.01-0.05％，铋0.02-1.0％，锡0.1-1.0％，镉0.1-1.5％；所述的铅合金的组成为纯铅与以上一种元素的组合，或者是纯铅与以上两种元素或两种以上元素的组合。铜的纯度为99.99％，铜合金的元素为：铱0.05-0.5％，钨0.05-0.5％，钼0.05-0.5％，铝0.1-0.05％，锶0.01-0.05％，铋0.02-1.0％，锡0.1-1.0％，镉0.1-1.5％；所述的铜合金的组成为纯铜与以上一种元素的组合，或者是纯铜与以上两种元素或两种以上元素的组合。真空溅射层的厚度为0.1-1.5微米。电镀加厚层为20-1000微米。真空溅射层和电镀加厚层的总厚度为20-1000微米。真空溅射层或电镀加厚层具有与芯材具有良好结合力，其中真空溅射层真空溅射层具有的晶粒尺寸＜0.1微米，电镀加厚层的晶粒尺寸在0.1-10微米。

本实用新型具有如下的优点：本实用新型的丝网与金属包覆层紧密坚固地结合为一体，这种金属包覆复合丝网可以直接加工成为具有重量轻，高导电性，高拉伸和剪切强度，高抗腐蚀性能的电极板栅，可用于制造高比能量，长寿命的蓄电池，尤其适合于制造铅酸电池。

附图说明：

图1为本实用新型复合丝网示意图；

图2为本实用新型复合丝网局部剖视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进行详细的说明。

如图1、2所示，分别为本实用新型的复合丝网示意图和复合丝网局部剖视图，图中一种金属包覆的复合丝网1，它由芯网11、真空溅射层12和电镀加厚层1 3组成。这种金属包覆的高强度连续复合丝芯网，可以采用经常规的编织技术和设备将芯材编制成一定规格的编织网，或者经过加工或裁剪得到。芯网的编织可以采用市场现有的编织机器，也可以根据蓄电池产品的要求改进加工，经包覆加工后形成蓄电池专用网栅。首先对芯网表面实施表面真空镀处理，在芯网表面形成一个均匀致密的薄金属镀层，经过真空镀处理后的芯网不需要进行任何表面处理，即不再需要化学镀或予镀中间过渡层，可直接实施对连续复合线材的电镀加厚处理。对非金属丝线芯网，如玻璃丝线编制而成的芯网，对其表面实施真空磁溅射-真空镀铅的处理：真空溅射设备为目前已经商品化的真空磁溅射装置，以多丝平行方式安放在真空腔内，由一可调速电机控制以恒定速度通过续溅射工作区，经过真空溅射处理的玻璃纤维丝网在收线架上自动收回，然后进行电镀加厚处理，电镀加厚层的厚度可以通过调整玻璃纤维丝网在镀槽内的行走速度来控制，电镀加厚层厚度控制在20-1000微米。制备好的金属包覆丝网，可以用于电化学电极的集流体。能够满足电池在深度循环使用的条件要求，并且便于制造电池。其中丝网芯网11材质为高导电率的金属材料，如铜、铝或铜、铝的合金、镍、镉；也可为非金属导电材料，如碳纤维；也可为非导电材料，如玻璃纤维或其它有机或无机高聚物材料。真空溅射层12的材质为铅或铅合金。真空溅射层12的厚度为0.1-1.5微米。电镀加厚13层为20-100微米。真空溅射层12和电镀加厚层13的总厚度在20-100微米。真空溅射层12具有同向的、统一的、微小的晶粒尺寸＜0.1微米，电镀加厚层13具有同向的、统一的、微小的晶粒尺寸(1-10微米)。

本实用新型提供的这种金属包覆的复合丝网，所制成的芯网与金属包覆层紧密坚固地结合为一体。欲包覆加工的复合丝网，可以根据铅蓄电池产品的要求事先加工成一定规格的网，网的规格以及网孔的尺寸由蓄电池的规格要求来确定。这种金属包覆复合丝网可以加工成为具有重量轻，高导电性，高拉伸和剪切强度，高抗腐蚀性能的电极板栅，可用于制造高比能量，长寿命的蓄电池，尤其适合于制造铅酸电池。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种金属包覆的复合丝网，其特征在于：它包括由芯材制成的芯网、芯网外包覆真空溅射层，真空溅射层外包覆电镀加厚层。

2.根据权利要求1所述的金属包覆的复合丝网，其特征在于：所述的芯材材质为高导电率的金属材料、非金属导电材料，或者是非导电材料及有机或无机高聚物材质。

3.根据权利要求2所述的金属包覆的复合丝网，其特征在于：所述的芯材材质为铜、铝或铜、铝的合金、镍、镉、碳纤维、或玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的金属包覆的复合丝网，其特征在于：所述的真空溅射层的材质为铅或铅合金，或为铜或铜合金。

5.根据权利要求4所述的金属包覆的复合丝网，其特征在于：所述的铅的纯度为99.99％，铅合金的元素为：钙0.03-0.1％，银0.01-0.1％，铜0.01-0.05％，钨0.05-0.5％，钼0.05-0.5％，铝0.1-0.05％，锶0.01-0.05％，铋0.02-1.0％，锡0.1-1.0％，镉0.1-1.5％；所述的铅合金的组成为纯铅与以上一种元素的组合，或者是纯铅与以上两种元素或两种以上元素的组合。

6.根据权利要求4所述的金属包覆的复合丝网，其特征在于：所述的铜的纯度为99.99％，铜合金的元素为：铱0.05-0.5％，钨0.05-0.5％，钼0.05-0.5％，铝0.1-0.05％，锶0.01-0.05％，铋0.02-1.0％，锡0.1-1.0％，镉0.1-1.5％；所述的铜合金的组成为纯铜与以上一种元素的组合，或者是纯铜与以上两种元素或两种以上元素的组合。

7.根据权利要求1所述的金属包覆的复合丝网，其特征在于：所述的真空溅射层的厚度为0.1-1.5微米。

8.根据权利要求1所述的金属包覆的复合丝网，其特征在于：所述的电镀加厚层为20-1000微米。

9.根据权利要求1或7或8所述的金属包覆的复合丝网，其特征在于：所述的真空溅射层和电镀加厚层的总厚度为20-1000微米。

10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的金属包覆的复合丝网，其特征在于：所述的真空溅射层或电镀加厚层具有与芯网具有良好结合力，其中真空溅射层真空溅射层具有的晶粒尺寸＜0.1微米，电镀加厚层的晶粒尺寸在0.1-10微米。