專利名稱：管式鉛蓄電瓶用鍍金層鉛銅包鋼芯增強(qiáng)柵骨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬二次電瓶類別的鉛蓄電瓶部件，所稱鉛銅包鋼芯是借用電線制造業(yè)銅包鋼絲這一被人熟知的產(chǎn)品名稱，含鍍鉛在鋼絲、銅包鋼絲表層，制成正負(fù)極板增強(qiáng)柵骨(筋)。鍍金層是在鋼芯柵骨表面鍍一層薄金層，達(dá)到柵骨完全不腐蝕、不純化的電化學(xué)性能要求。以區(qū)別單純用鉛合金鑄造而成的電瓶極板柵骨。
背景技術(shù)：
在鉛電瓶極板結(jié)構(gòu)中，柵骨(筋)起承受極板上各種內(nèi)外作用力保持形狀，使松散活性物鉛粉依托于上完成電化學(xué)反應(yīng)，匯集傳導(dǎo)充放電電流的作用。電瓶壽命與性能好壞，失效與否與柵骨有直接關(guān)系。目前幾乎所有的鉛電瓶柵骨(筋)都是用低強(qiáng)度，柔軟的鉛合金材料制成。有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)德國(guó)有公司曾用銅網(wǎng)鍍鉛在小范圍用制作過(guò)柵骨。同樣，銅也是低強(qiáng)度材料，且價(jià)高，鉛及合金因彈性模量太低，在鑄造冷卻收縮過(guò)程有些就有一定程度應(yīng)力疲勞微裂紋，隨后在電瓶反復(fù)充放電澎脹、收縮變形力，其它外力，如震動(dòng)、沖擊、擺動(dòng)作用下，產(chǎn)生裂紋變大，變深、局部腐蝕變形，斷裂，在板式極板中造成整片變形、爛片、掉粉空片。在管式極板中造成纖維管斷裂，內(nèi)部鉛粉漏空，容量減少失衡，出現(xiàn)過(guò)充放、落后、反極、失效。因故障出在極板內(nèi)部柵骨上，不可能修復(fù)，往往因一塊(格)柵骨出故障造成整個(gè)電瓶提前報(bào)廢。鉛柵骨合金本身強(qiáng)度太低，無(wú)彈性模量，稍一變形，受力便產(chǎn)生晶間裂紋及疲勞應(yīng)力裂紋是極板失效和目前鉛電瓶壽命短的起因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用低成本，高強(qiáng)度的圓鋼絲，電線用銅包鋼絲表層再鍍包一層鉛的技術(shù)方法，來(lái)解決單純用鉛質(zhì)柵骨強(qiáng)度低的問(wèn)題。帶來(lái)的直接好處除能大幅度延長(zhǎng)柵骨壽命電瓶壽命減少故障外，還有1、降低電瓶造價(jià)，鉛蓄電瓶總重量中，柵骨用鉛及各格間聯(lián)接用鉛量占21～27％。采用鋼芯增強(qiáng)后，鋼代替了部分鉛、鋼材價(jià)低于鉛、電瓶成本降低。
2、鋼芯的電阻只有同截面鉛的1/2左右，導(dǎo)電率高于鉛，電瓶歐姆內(nèi)阻會(huì)減小，大電流放電倍率增加，電性能提高，特別是用于高倍率放電的場(chǎng)合，如起動(dòng)、牽引，蓄能電瓶，內(nèi)阻小將會(huì)大幅度增加電能效率。
3、鋼的比重，密度僅鉛的2/3左右，采用鋼芯柵骨，電瓶重量減輕，能量比增加，特別適應(yīng)要求盡量減輕重量的電動(dòng)車(chē)。
4、單純鉛合金柵骨不耐注塑時(shí)強(qiáng)沖擊性的壓注高溫塑料流。因此，難以用注塑方法生產(chǎn)分散直接穿壁式帶有柵骨的電瓶殼，壁板部件。用鋼芯增強(qiáng)鉛柵骨可耐受注塑時(shí)沖擊性高溫塑料熱流體，能大大加快電瓶產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本。
5、在新型可濕法還原，特長(zhǎng)壽命的雙管式鉛蓄電瓶正負(fù)極板柵骨中，負(fù)極總處于還原態(tài)，腐蝕輕，易處置。而正極處氧化態(tài)不停被腐蝕，特別是過(guò)充電的強(qiáng)腐蝕狀態(tài)，當(dāng)腐蝕到柵骨芯鉛金屬僅剩1/2～2/3時(shí)，由于充放電不停息的變形力，外力如電動(dòng)車(chē)行駛時(shí)的震動(dòng)沖擊。柵骨將斷裂，造成總個(gè)電瓶不可逆失效。最后斷裂的鉛骨芯不但未起到保持極板結(jié)構(gòu)完整功能的作用，反而無(wú)效占用了極板內(nèi)極有限的體積空間。這種情況在目前普通蓄電瓶中是常見(jiàn)正常的。在可濕法還原再用的電瓶中卻成為限止使用期的因素。如果用少量耐酸不銹鋼芯增強(qiáng)正極柵骨，那么情況立即大變，柵骨將永久性的不再斷裂。鋼芯上的鉛層主要起傳導(dǎo)活性物電流于鋼芯的作用。
6、到本發(fā)明專利為止，國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有解決鉛蓄電瓶正極柵骨的腐蝕鈍化問(wèn)題，因?yàn)檎龢O在充電或過(guò)度充電時(shí)處于強(qiáng)氧化腐蝕或電溶解腐蝕狀況，有如電解銅鉛，正極金屬溶解轉(zhuǎn)移到負(fù)極板上的過(guò)程，只要電瓶在進(jìn)行充放電工作，正極柵骨就不可避免的在逐層氧化溶解腐蝕，一直到最后全部腐蝕斷裂。例如用不銹鋼芯鍍鉛，鉛層最終要被腐蝕掉，暴露出不銹鋼芯表面，接觸硫酸出現(xiàn)鈍化不導(dǎo)電。鋼柵骨失去傳導(dǎo)充放電電流的作用。鉛層被腐蝕掉時(shí)間有長(zhǎng)短，對(duì)一般壽命要求不太長(zhǎng)的蓄電瓶，鉛層腐蝕不是主要問(wèn)題。對(duì)于要求特長(zhǎng)壽命的鉛電瓶卻成為關(guān)鍵因素。如果在不銹鋼芯上鍍一層薄金，由于金在硫酸電解液中不溶解、腐蝕、鈍化，鋼芯就永久性不會(huì)腐蝕斷裂、鈍化失效了。金鍍層主要用于電性能要求特高的鉛蓄電瓶正極柵骨，負(fù)極由于處于還原態(tài)，只要鉛鍍層無(wú)針孔裂紋，內(nèi)部鋼芯不會(huì)被腐蝕。本發(fā)明的技術(shù)方法，基本解決了自1860年鉛蓄電瓶發(fā)明以來(lái)一直未能解決的正極柵骨腐蝕和表面始終存在氧化電阻層的問(wèn)題。
(四)具體實(shí)施方法本發(fā)明宜制各種結(jié)構(gòu)的管式鉛電瓶柵骨，因?yàn)楣苁綎殴切螒B(tài)簡(jiǎn)單，便于用鋼芯增強(qiáng)，也易于鋼芯鍍包上合格的鉛層或鉛合金層。一般壽命要求的鉛電瓶柵骨可選用普通鋼材，或用電線銅包鋼絲，要求電瓶壽命特長(zhǎng)，失效后能反復(fù)還原用的電力蓄能調(diào)峰用，電動(dòng)汽車(chē)用雙管式鉛電瓶，正極柵骨選用耐酸不銹鋼鍍鉛，要求更高可不鍍鉛，直接鍍一層薄金，不銹鋼芯截面可選圓形，也可用壓有應(yīng)力槽不變形的薄帶條形。用普通鋼材做特長(zhǎng)壽命正極柵骨選圓形斷面。先鍍一層密集的鉛將普鋼芯隔離外界，再鍍一層金。具體制作一般壽命電瓶非鍍金層?xùn)殴?，將一定長(zhǎng)度直徑的圓鋼絲或銅包鋼絲鍍一層0.5～1毫米厚的鉛層，頭尾都要鍍鉛封閉。必要時(shí)再用鉛一鈣一鋁三元合金或鉛一鈣一鋁一錫四元合金延壓成厚0.5～1毫米薄帶纏繞如上。直接用于單根管式極板。見(jiàn)附圖，因?yàn)槎嘣辖鸩荒苡秒婂內(nèi)〉?，只能纏繞于上，再用點(diǎn)焊將表面鉛合金在局部與內(nèi)層焊好。如果是制傳統(tǒng)的極管一行并聯(lián)式管式極板，將鍍好、包好鉛層的鋼芯柵骨按數(shù)量尺碼排好放入模具，澆鑄出頭部鉛匯流條，極耳即成。
壽命特長(zhǎng)要求高的反復(fù)還原用鉛蓄電瓶正極柵骨可選用薄帶條狀不銹鋼，因正極二氧化鉛粉導(dǎo)電性差，利用率低，因此盡量用表面積大的薄帶條形柵骨來(lái)增大鉛粉接觸面和利用率。制作過(guò)程先在條鋼芯頭部沖出小孔或倒角槽，將鋼芯帶小孔一頭放入模具內(nèi)鑄造出頭部匯流條、極耳等，連帶匯流條放入鉛電鍍液內(nèi)整體鍍上一層密集合格鉛層，薄條上鉛層厚度視需要而定，如果鍍金，先把鋼帶與鉛匯流條結(jié)合部位刷一層耐蝕膠封閉根部。然后只將柵骨不銹鋼薄帶伸入鍍金液中鍍一層金。以上是制傳統(tǒng)極管一行并聯(lián)管式極板。制單根管式直接穿壁柵骨，把正級(jí)薄條形或圓形不銹鋼芯用壓接、鉚接、焊接一段負(fù)極普材圓鋼芯，再整體鍍一層鉛，或負(fù)極鍍鉛、正極鍍金，必要時(shí)負(fù)極柵骨再包上一層鉛合金層。
在一些特殊場(chǎng)合用，如研究試驗(yàn)、電動(dòng)汽車(chē)賽車(chē)，負(fù)極鋼芯用可鍍上一層薄金，達(dá)到正負(fù)兩級(jí)都永久性不腐蝕、不鈍化，永久消除柵骨表面氧化層接觸電阻，達(dá)到電流可靠傳導(dǎo)，增加研究試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
正極用薄帶條鋼芯寬度尺寸要小于所套入的纖維管直徑，待鍍包好鉛層后能恰好塞入纖維管中，以尺寸寬度定位纖維管加注鉛粉不偏向一邊。圓形柵骨靠以后加上的專用葉形定位小葉定位纖維管。


附圖1、2、3、4所示是圓形、薄帶條形鋼芯增強(qiáng)柵骨截面。圖1、2綜合所示；1、圓鋼芯，2、鍍鉛層，3、纏繞鉛合金層，圖3所示；4、薄帶條不銹鋼芯，5、鍍鉛層，圖4所示；6、鍍金層，7、薄條鋼芯。
權(quán)利要求
1.一種管式鉛蓄電瓶用鍍金層鉛銅包鋼芯增強(qiáng)柵骨。其特征是用圓鋼絲或銅包鋼絲鋼芯鍍包上一層或多層鉛及鉛合金，制作管式極板增強(qiáng)柵骨。用薄帶條形圓形不銹鋼或圓形普鋼鋼芯鍍一層鉛或一層薄金，用作管式鉛蓄電瓶正極板增強(qiáng)柵骨。
2.按權(quán)利要求1所述鋼芯增強(qiáng)柵骨，其圓鋼芯，銅包鋼芯表面第一層鍍鉛，第二層用鉛合金薄條帶纏繞在上，纏繞鉛層局部與內(nèi)層點(diǎn)焊接的結(jié)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求1所述鋼芯增強(qiáng)柵骨，正極薄條形、圓形不銹鋼、普鋼第一層鍍金的結(jié)構(gòu)。
4.按權(quán)利要求1所述鋼芯增強(qiáng)柵骨。薄帶條形鋼芯一端有孔或倒角槽口與鉛匯流條澆鑄成一體的結(jié)構(gòu)。
5.按權(quán)利要求1所述鋼芯增強(qiáng)柵骨，正極柵骨用薄帶條形、圓形，負(fù)極柵骨用圓形普鋼材，兩柵骨在相同長(zhǎng)度中間部位聯(lián)接，再整體鍍鉛或者正極鍍金，負(fù)極鍍鉛的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
發(fā)明的管式鉛蓄電瓶用鍍金層鉛銅包鋼芯增強(qiáng)柵骨是用于對(duì)現(xiàn)有鉛蓄電瓶極板柵骨筋部件作改進(jìn)的技術(shù)。本發(fā)明用成本低，強(qiáng)度高的圓鋼絲、電線用銅包鋼絲表層鍍鉛用作管式鉛蓄電瓶柵骨，解決了目前鉛蓄電瓶柵骨強(qiáng)度太低的問(wèn)題。除能大幅度延長(zhǎng)柵骨壽命減少故障外，鋼材有價(jià)格低，比重低，電阻比鉛低等優(yōu)點(diǎn)，能降低鉛電瓶造價(jià)、重量，內(nèi)阻，提高電瓶綜合性能。用不銹鋼芯表面再鍍一層薄金的結(jié)構(gòu)作正極板柵骨，使正極柵骨永久性地不腐蝕、鈍化、氧化。始終保持良好的導(dǎo)電表面。徹底解決了鉛蓄電瓶自發(fā)明以來(lái)一直未解決的正極柵骨腐蝕、鈍化、表面始終存在氧化電阻層的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01M4/64GK1421945SQ0113156
公開(kāi)日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2001年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月26日
發(fā)明者陳雅羅 申請(qǐng)人:陳雅羅