制造涂有合金的电池栅板的方法技术

公开一种形成电池栅板或电池板的方法，包括向由铅合金栅板材料制成的连续互连电池栅板带涂敷铅合金涂层的步骤。电池栅板的形成可通过连续电池栅板制造工艺，例如条带延展、条带冲压、或者连续栅板浇铸。在该方法的一个方案中，连续电池栅板带的栅板引线可通过冲压过程制造，再将栅板引线浸到铅合金涂层的熔体中。在该方法的另一方案中，使通过冲压过程制得的连续电池栅板带的栅板引线发生形变，使得栅板引线的横截面不同于通过冲压过程制得的矩形横截面，并将互连栅板带浸到铅合金涂层的熔体中。该方法提高了电池的循环寿命。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对铅酸蓄电池中使用的一类电池栅板的改进，具体涉及对铅酸蓄电池的蓄电池栅板的表面加工的改进，以提高电池的膏剂粘附力并延长使用寿命。2.相关技术描述铅酸蓄电池一般包括若干电池元件，这些电池元件都被装入在容纳有硫酸电解质的容器内的独立隔室中。每个电池元件都包括至少一个正极板、至少一个负极板以及位于每个正极板和负极板之间的多孔分隔件。正极板和负极板每个都包括铅或铅合金板，它们支撑着电化学活性材料。活性材料是基于铅的材料(即处于电池不同充/放电阶段的PbO，PbO2，Pb或者PbSO4)，它们附着在栅板上。栅板提供了正极和负极活性材料之间用以传导电流的电接触。最近几十年来，铅酸电池制造技术和材料已得到巨大改善。早期的一项改革是采用电池栅板材料，它可制造出“免维护”电池。因为纯铅材料对于电池栅板的制造工艺而言太软，因此多年来一直要往铅里添加各种合金元素，以便制造出强度足以经得住电池制造工艺的电池栅板。例如，由于人们发现了可借助重力浇铸技术将铅锑合金以可接受的商业利润作成电池栅板，因此就把锑加到铅中。但是，人们发现，在把铅锑合金用于电池栅板时，会因放气而引起水分的丧失。因此，带有铅锑栅板的电池都需要周期性维护、即往电池中加水。为了降低电池的放气速率，就要对铅锑合金作一些改进。采用了铅钙合金栅板的电池的放气速率较低，因此它不需要补水。因此，使用铅钙合金电池栅板带来了“免维护”电池的产生。铅酸电池制造方面的另一项重要改革是，用连续工艺代替传统方法来制造电池板，在传统方法中，都是利用传统的重力浇铸叠箱铸型(book mold)操作制造电池栅板，然后在一独立步骤中为浇铸好的栅板涂敷膏剂。在典型的电池板连续制造方法中，或者通过浇铸制造铅合金带(即浇铸带)，或者通过浇铸辊压来制造铅合金带(即锻造带)，接着对合金带进行延展或冲压，产生互连的电池栅板带形式的理想栅板图形。一般而言，是将含钙量高的铅合金用于连续栅板制造工艺，这是因为高含量的钙具有提高电池栅板硬度的倾向，这在冲压或延展过程中非常有利。然后将提前制备好的活性材料电池膏剂(通过把氧化铅、硫酸、水混合起来，任选加入纤维或膨胀剂之类的干燥剂制得的)涂敷到互连的电池栅板带上，接着把这些栅板带分成单块电池板。连续制造电池板的主要优点在于生产率、尺寸控制、可制得较薄的板、低搭接率(strap rate)及低制造成本。接着，一般让糊有膏剂的板在高温高湿条件下固化数小时，让自由铅(如果有的话)氧化，同时调整板的结晶结构。固化后，将板组装成电池，通以电流，通过电化学方式将硫酸铅或碱式硫酸铅转化成二氧化铅(正极板)或铅(负极板)。这就是所谓的“形成”过程。人们已公知，铅酸电池最终将因一种或多种失效模式而不能使用。在失效模式中，有一种是因栅板腐蚀而导致的失效。电化学作用腐蚀栅板表面，将活性材料与栅板正极的粘接剂还原。在绝大多数例子中，电池失效一般是发生在因活性材料与栅板分离而导致栅板不能再提供足够的结构支持或电流的情况下。人们已经确认，上述通过连续板制造法制得的负铅酸电池板的使用(周期)寿命至少能象通过传统重力浇铸叠箱模铸栅板制得的负极板的使用寿命那么长。但是，通过连续板制造法制得的正铅酸电池板在使用寿命方面却比不上重力浇铸叠箱模铸栅板，尤其在现代较紧凑轿车引擎罩的高温环境下更是如此。具体而言，根据SAE J240B寿命试验(40℃，特别是75℃)验证证明，带有通过连续板制造法由铅钙合金制得的正极板的铅酸电池寿命较短，这是因为构成活性材料与栅板间电阻层的栅板表面发生了腐蚀，在试验过程中看上去它让活性材料与栅板之间的粘接剂发生还原反应。对于高温(75℃)J240试验而言，铅-钙栅板电池特别容易早期失效，相对由铅-锑栅板制得的类似电池而言，其寿命较短。因此，人们致力于提高带有连续制造板的铅酸电池的使用寿命，特别是通过提高正极栅板与活性膏剂材料的粘结力。例如，在美国专利5858575中就公开了一种延长铅酸蓄电池循环寿命的方法。在该方法中，通过将连续长度的未展带或连续长度的预展栅板带热浸到锡、铅-锑、铅-银或铅锡合金中，从而为前者涂覆一层合金，其中所述每种栅板带都由铅钙合金制成。栅板表面上的金属层有助于活性材料膏剂与栅板之间有良好的粘附力。美国专利4906540中公开了另一类似方法，它披露了以下方法将铅-锡-锑合金辊压接合到由铅钙合金制成的条带上。然后将该条带延展成连续长度的栅板。它宣称，铅-锡-锑合金的表面层能让电池活性材料保留很长时间。增强膏剂与栅板的粘附力就提高了电池的循环寿命。在日本专利公开10-284085中也描述了一种类似方法，它披露了以下方法将铅-锑-硒合金熔合到铅-钙-锡合金带上，然后将该条带冲压或延展成电池栅板。人们相信通过该工艺制得的栅板能提高电池寿命。美国专利4761356描述了另一类似方法，它披露了以下方法通过浸渍、喷涂、或镀为铅钙合金带涂覆铅锡合金，然后将涂覆后的合金带冲压或延展成连续的电池栅板条带。利用为铅-钙条带涂覆铅锡合金后再对其进行冲压或延展的过程可制造出以下栅板在从条带材料冲掉栅板材料的位置露出了铅钙合金。据报道，该合金涂层能改善过度放电后的恢复再生。在很大程度上，铅酸电池的制造效率还取决于正极板，特别是取决于活性正极材料内一氧化铅(PbO)转化成二氧化铅(PbO2)的程度。成形所需的高电位看起来与不导电膏剂材料向PbO2的转化相关。正极板的形成效率低就需要很高的形成负荷。在所得到的装备有这种电极板的电池中，充电效率低也会产生缺陷。一般而言，如果电池未彻底形成，电池的初始容量(性能)就会很低，它还需要额外循环才能达到特定性能值。已公知的是，通过提高膏剂混合物与栅板之间的粘附力，就能提高形成效率。尤其是，栅板与膏剂间的粘附力提高能改善栅板与膏剂之间的界面接触，从而会增大栅板与膏剂间的电流。于是可以看到，电池栅板与电池活性材料之间的粘附力尤其能影响电池的形成过程和电池的使用寿命。于是，人们提出了诸如上面所提方法的各种方法来提高电池栅板与电池活性材料之间的粘附力，从而提高电池的使用寿命。但是，所有这些前述方法都存在某些缺点，这些缺点限制了这些方法在改进电池使用寿命方面发挥最大效力的能力。例如，美国专利4906540和4761356以及日本专利公开10-284085所披露的方法都是通过以下方式形成电池栅板为合金带涂覆一种合金涂层，然后将该合金带冲压或延展成电池栅板。结果，在面向因冲压、裁切或延展条带而在条带中形成的开口的栅板引线表面上就没有合金涂层。因此，合金涂层为混合粘附力和使用寿命带来的有益效果当然因未得到涂覆的整个栅板引线表面而受到局限。另外，美国专利5858575中披露的涂覆方法可与延展金属栅板(如美国专利5858575的附图说明图1所示)一起使用，已经公知，后者与诸如美国专利5989749中所示的模压栅板相比，充电/放电效率较差。延展栅板的充/放电效率降低也限制了电池的使用(周期)寿命。因此，在电池制造领域仍然不断需要更有效的方法来提高电池的使用寿命。具体而言，人们需要一种能更好地增强活性材料与通过连续工艺制得的电池栅板之间的粘附力的方法。专利技术概述本领域的上述需求可通过一种电池栅板或电池板成形方法来实现，该方法包括以下步骤为由铅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造多块电池板的方法，该方法包括：由铅合金栅板材料制造出互连电池栅板带，每个互连电池栅板带包括由至少一个框架元件作为边框的栅板网络，该栅板网络包括多个互相间隔开的栅板引线元件，每个栅板引线元件具有若干个相对末端，每个相对末端都与 多个节点中的一个节点联结，以在栅板网络中限定多个空隙；向该互连电池栅板带涂敷铅合金涂层；向该互连电池栅板带涂敷电池膏剂；以及切割该互连电池栅板带，形成多块电池板。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈语林，
申请(专利权)人：约翰逊控制技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]