專利名稱：蓄電池電極板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池。
現(xiàn)有技術(shù)中，鉛蓄電池由含有正極活性物質(zhì)的正電極、含有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)電極、設(shè)在兩者之間的隔膜、稀硫酸組成。所說的正極或負(fù)極由鉛或鉛合金(例如鉛鈣合金、鉛銻合金)制成格狀板柵，然后涂以由一氧化鉛粉和稀硫酸合成的活性物質(zhì)--鉛膏并充電后形成(電流經(jīng)過板柵進(jìn)入活性物質(zhì))。充電期間，正極上的鉛膏轉(zhuǎn)化為二氧化鉛，負(fù)極上的鉛膏轉(zhuǎn)化為海綿狀金屬鉛。這樣做成的電池，放電時(shí)通過海綿鉛和二氧化鉛轉(zhuǎn)化為硫酸鉛來提供電能，并充電時(shí)通過硫酸鉛分別轉(zhuǎn)化為海綿鉛和二氧化鉛來貯存電能。近代還發(fā)明了以陰極吸收原理為基礎(chǔ)的閥控式密封鉛酸蓄電池，所說的″陰極吸收″是指在充電過程中正極產(chǎn)生的氧氣穿越隔膜被負(fù)極上海綿狀金屬鉛所吸收，形成硫酸鉛，并抑制了負(fù)極上氫氣的形成。這樣，這種電池在使用時(shí)基本上沒有氫氧氣發(fā)生，無須補(bǔ)水，沒有因排氣而攜出的酸和酸霧，并引起對用電器帶來的麻煩。
八十年代中期出現(xiàn)了水平放置的雙極性鉛酸蓄電池。如附

圖1所示是SBS型(即極板的左半部為正極，右半部為負(fù)極)；如附圖2所示是FTF型(即極板正面為正極，反面為負(fù)極)。對于SBS型來說，這種電池的板柵是用鉛絲織成窗紗一樣的鉛布形成收集電流的集流體的。所用編織鉛布用的鉛絲的中間為玻纖束(直徑約0.2毫米)，外面涂敷一層0.2～0.4毫米厚的鉛或鉛合金包敷層。之所以鉛絲內(nèi)設(shè)有玻纖束，是因?yàn)閱渭兊你U絲無法編織，而復(fù)合有玻纖束后可以織成鉛布，但是這樣的鉛與玻纖束復(fù)合絲的制作成本十分昂貴。把上述鉛布裁成″單片″及面積大一倍的″雙片″；在單片上涂以正極性鉛膏和負(fù)極性鉛膏；在面積大一倍的雙片鉛布上，左面和右面分別涂上極性相反的鉛膏，其間保持1公分左右間距。所述的單片與雙片按單、雙、雙、單及雙、雙、雙次序以組合排列、交替疊置以組合成亞雙極性組合電池。這種電池的優(yōu)點(diǎn)在于正極與負(fù)極之間的串聯(lián)取消了匯流排，電流分布均勻，內(nèi)阻特別小，快充電性能好，電池的比能量與比功率特別高(分別比普通的鉛酸電池提高50％和250％以上)。但是，由于正負(fù)極間不能阻止硫酸的浸滲，故自放電特別大，尤其是鉛絲中間的玻纖束將通過毛細(xì)作用而在單體電池之間形成電液通路并引發(fā)自放電。再則，鉛絲中間的玻纖束僅起到增加鉛絲強(qiáng)度而使之變?yōu)榫哂锌删幙椥?，然而玻纖束的存在將減少鉛層厚度而降低它的抗腐蝕能力，影響電池的使用壽命；另外由于鉛布十分柔軟、強(qiáng)度低，使這種電池只能水平放置，垂直放置則易使單雙片電極發(fā)生錯(cuò)位并引發(fā)電池內(nèi)短路和失效。最后，為了防止正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)在水平方向上因膨脹而短路，現(xiàn)有的亞雙極性電池的雙片電極內(nèi)兩種活性物質(zhì)之間距離較大，增大了其體積，減少了體積比能量。
已有的鉛蓄電池所用的板柵，無論用于涂膏電極的格子體或用于管式正極的梳狀板柵，其作用有兩個(gè)(1).在活性物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)采集電流，起導(dǎo)電作用；(2).為活性物質(zhì)提供機(jī)械支撐，以保證發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)前后電極盡可能不發(fā)生形變，并使活性物質(zhì)始終保持在電池內(nèi)指定的位置上。這后一點(diǎn)往往是保證蓄電池使用壽命的關(guān)健?？紤]到在鉛酸電池里的抗腐性和與活性物質(zhì)的相容性，板柵一般均采用很重的金屬鉛或其合金制造。
本發(fā)明的目的在于提供一種能提高蓄電池比能量的蓄電池電極板。
本發(fā)明的技術(shù)方案是電極板的集流體位于邊框內(nèi)的各邊之間且集流體與邊框相連接，所述集流體上涂有活性物質(zhì)，所述的集流體為設(shè)置于邊框各邊之間的鉛絲或鉛合金絲，所述的集流體也可以為澆鑄或拉網(wǎng)、沖孔形成的網(wǎng)狀體，所述活性物質(zhì)上覆蓋有隔膜，所述的邊框用塑料制成，其形狀為為長方形。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)(1).由于板柵的四周設(shè)有塑料制成的比重較小的框架，故對框架內(nèi)鉛制板柵的強(qiáng)度要求大為降低，可減少鉛制板柵的鉛使用量，進(jìn)而降低重量和成本。
(2).這種塑框結(jié)構(gòu)若用于鉛布電池，鉛絲可以方便地在塑框之間形成只有經(jīng)線而無緯線的集流體，鉛絲無須內(nèi)含玻璃纖維束以增強(qiáng)其強(qiáng)度，可以有效地防止雙極之間硫酸的滲漏，防止自放電的產(chǎn)生。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中SBS型電極板的立體結(jié)構(gòu)附圖2為現(xiàn)有技術(shù)中FTF型電極板的立體結(jié)構(gòu)圖；附圖3為本發(fā)明的直埋式單片電極板的立體結(jié)構(gòu)圖；附圖4為本發(fā)明的直埋式雙片電極板的立體結(jié)構(gòu)圖；附圖5為本發(fā)明的繞線式單片電極板的立體結(jié)構(gòu)圖；附圖6為本發(fā)明的繞線式雙片電極板的立體結(jié)構(gòu)圖；附圖7為本發(fā)明的單片電極板和雙片電極板組合構(gòu)成亞雙極性蓄電池的立體結(jié)構(gòu)圖；附圖8為本發(fā)明的板柵式單片電極板的立體結(jié)構(gòu)圖；附圖9為本發(fā)明的板柵式雙片電極板的立體結(jié)構(gòu)圖；附圖10為可用于替代現(xiàn)有技術(shù)中管式極板的單片電極板的立體結(jié)構(gòu)圖；附圖11為可用于替代現(xiàn)有技術(shù)中管式極板的雙片電極板的立體結(jié)構(gòu)圖；其中[1].集流體；[2].活性物質(zhì)；[3].邊框；[4].隔膜；[5].極耳；[6].隔框；[7].連接體；[8].溝槽；[9].蓋板；[10].編織布。
實(shí)施例一參見附圖3，該圖為直埋式單片電極板。在圖3中，集流體[1]位于邊框[3]內(nèi)的各邊之間且集流體[1]與邊框[3]相連接，所述活性物質(zhì)[2]上覆蓋有隔膜[4]；所述集流體[1]上涂有活性物質(zhì)[2]--鉛膏；所述的集流體[1]為設(shè)置于邊框[3]各邊之間的鉛絲或鉛合金絲，所述的邊框[3]用塑料制成，可以采用ABS、PP、PVC等塑料材料，其形狀為長方形，也包括正方形?？梢杂米⑺艹尚蔚姆椒ㄖ瞥蛇吙騕3]，在注塑的同時(shí)，把采集電流的一排鉛絲埋入其中，使所述的鉛或鉛合金絲與邊框[3]相對的邊連接。該框架也可用環(huán)氧樹脂及固化劑鑄模而成，在框架[3]成形的同時(shí)把極耳[5]嵌于框架的一邊外側(cè)，并使鉛絲在這一邊伸出的部分與極耳[5]焊牢，使所述的集流體[1]與所述的極耳[5]相連接。當(dāng)活性物質(zhì)[2]的配方為正極配方時(shí)則構(gòu)成單片正極板，當(dāng)活性物質(zhì)[2]為負(fù)極配方時(shí)則構(gòu)成單片負(fù)極板。附圖4為雙片結(jié)構(gòu)的電極板，所述的邊框[3]中部設(shè)有與邊框相對的邊相連接的隔框[6]，所述的集流體[1]通過所述的隔框[6]，隔框[6]兩側(cè)的集流體[1]上分別涂有正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)。這樣，鉛絲為貫通正負(fù)極之間塑料隔框[6]的導(dǎo)電集流體，其功能是把負(fù)極活性物質(zhì)在放電過程中產(chǎn)生的電子傳遞給正極活性物質(zhì)，而又禁止硫酸浸滲其間提供自放電通道。鉛絲可以是純鉛或鉛錫合金、鉛鈣合金，隔膜[4]可以是超細(xì)玻璃纖維氈，也可以是多孔PVC或橡膠隔板。
實(shí)施例二，參見附圖5所示的單片電極板結(jié)構(gòu)，不同于附圖3之處是所述的邊框[3]內(nèi)側(cè)固定有供繞鉛絲時(shí)掛鉛絲的連接體[7]，連接體[7]可以是柱式或環(huán)式，鉛或鉛合金絲連接于所述連接體[7]上。參見附圖6所示的雙片電極板結(jié)構(gòu)，不同于附圖4之處是所述的隔框[6]上開有溝槽[8]，繞鉛絲時(shí)，所述的鉛或鉛合金絲穿過所述的隔框[6]上的溝槽[8]，在溝槽[8]的上方設(shè)有蓋板[9]，繞鉛絲結(jié)束后，蓋板[9]與隔框[6]相固定連接，可以用膠將其膠粘封死。
用單片和雙片電極板按附圖7所示的方法可裝配成一個(gè)完整的亞雙極性蓄電池。
實(shí)施例三，附圖8和附圖9所示的分別是單片和雙片電極板結(jié)構(gòu)，不同于附圖3和附圖4之處是所述的集流體[1]為澆鑄或拉網(wǎng)、沖孔形成的網(wǎng)狀體，格狀集流體[1]與邊框[3]的各邊相連接，極耳[5]也為傳統(tǒng)的方法制成。
實(shí)施例四，附圖10和附圖11所示的分別是單片和雙片電極板結(jié)構(gòu)，它可以用于替代管式極板。不同于附圖8和附圖9之處是所述的邊框[3]下底部活性物質(zhì)的下部封有編織布[10]，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃纖維絲編織管。編織布[10]可以為玻璃纖維長絲織成，也可以用經(jīng)硬化處理的滌綸布或其它抗酸蝕化纖布來代替。這樣可以有效地防止鉛粉脫落，延長電極的使用壽命，并且可以大大降低管型極板的厚度，提高活性物質(zhì)的利用率和電池輸出比功率。這樣就可用于制造管式亞雙極性鉛酸蓄電池。
用本發(fā)明制成的蓄電池與原有的鉛布亞雙極性鉛酸電池相比較，具有單體之間密封性能好、自放電特別小、比能量高、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，尤其是它無需在鉛絲中包封玻纖束，大大降低了鉛絲成本，提高了耐腐蝕能力?？捎糜趦?nèi)燃機(jī)起動(dòng)、照明、貯能、郵電通訊等場合為直流電源，也適用于電動(dòng)車輛為驅(qū)動(dòng)的電源。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池電極板，其特征在于集流體[1]位于邊框[3]內(nèi)的各邊之間且集流體[1]與邊框[3]相連接，所述集流體[1]上涂有活性物質(zhì)[2]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池電極板，其特征在于所述的集流體[1]為設(shè)置于邊框[3]各邊之間的鉛絲或鉛合金絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池電極板，其特征在于所述的集流體[1]為澆鑄或拉網(wǎng)、沖孔形成的網(wǎng)狀體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的蓄電池電極板，其特征在于所述邊框[3]的一邊外側(cè)嵌有極耳[5]，所述的集流體[1]與所述的極耳[5]相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的蓄電池電極板，其特征在于所述的邊框[3]中部設(shè)有與邊框相對的邊相連接的隔框[6]，所述的集流體[1]通過所述的隔框[6]，隔框[6]兩側(cè)的集流體[1]上分別涂有正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄電池電極板，其特征在于所述的鉛或鉛合金絲與邊框[3]相對的邊連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄電池電極板，其特征在于所述的邊框[3]內(nèi)側(cè)固定有連接體[7]，鉛或鉛合金絲連接于所述連接體[7]上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電池電極板，其特征在于所述的隔框[6]上開有溝槽[8]，所述的鉛或鉛合金絲穿過所述的隔框[6]上的溝槽[8]，在溝槽[8]的上方設(shè)有蓋板[9]且蓋板[9]與隔框[6]相固定連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池電極板，其特征在于所述的邊框[3]下底部的活性物質(zhì)下方封有編織布[10]。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池電極板，其特征在于所述活性物質(zhì)[2]上覆蓋有隔膜[4]。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池電極板，其特征在于所述的邊框[3]用塑料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蓄電池電極板，其特征在于集流體(1)位于邊框(3)內(nèi)的各邊之間且集流體(1)與邊框(3)相連接，所述集流體(1)上涂有活性物質(zhì)(2)。所述活性物質(zhì)(2)上覆蓋有隔膜(4)，所述的邊框(3)用塑料制成，其形狀為長方形。它具有單體之間密封性能好、自放電特別小、比能量高、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，可用于內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)、照明、郵電通訊等場合的直流電源。
文檔編號H01M4/64GK1136715SQ9611633
公開日1996年11月27日 申請日期1996年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月17日
發(fā)明者吳立人 申請人:中國輕工總會(huì)化學(xué)電源研究所