一种用于铅蓄电池的混聚式集电体制造技术

本发明专利技术公开了一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，其特征在于，所述的混聚式集电体包括：混聚成型的一个或一个以上的导电骨架和轻质硬性材料制成的成型骨架；所述的混聚式集电体为带空心栅格的板栅、或不带栅格的板状的集电体。所述的导电骨架和成型骨架的混聚，包括：注塑成型和嵌接固定成型；所述的注塑采用热塑、冷挤压或使用粘结剂混凝；所述的嵌接固定，是将轻质硬性材料制成板基模块作为定型骨架，与偶合模块设计的导电骨架嵌接固定成型。所述的集电体的导电骨架可延展设有一体化的引极，或电固连有分体设计的引极。本发明专利技术的集电体制造出的极板重量轻，比能量高，制造简单，材料成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铅蓄电池用的极板，特别涉及一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，该集电体，重量轻、材料成本低、重量比能量高。
技术介绍
铅蓄电池是目前市场用量最大的一类电池，材料来源广、价格低廉，具有安全可 靠、大容量、放电强度大等电气性能优势，而且在众多的电池中，唯有铅蓄电池回收效率高 达96 99%，材料资源几乎可完全重复性循环利用，在面对材料资源不断消耗的的大背景 中，铅蓄电池在近年获得了越来越广泛的市场。 铅蓄电池由外壳、极板、隔板和电解质组成，极板由集电体及与其固连的电活性物 质制成。铅蓄电池行业的主流极板，是在网状板式集电体的侧面涂布铅膏后固化形成，行业 通称这种带网状栅格的板式集电体为板栅。板栅的作用一是作为支撑及固定铅膏(电活 性物质)的骨架，二是集合传输电流。以电位匹配而论，板栅的理想材料是纯铅，但纯铅薄 板的机械强度不足，通常需添加锑或钙作为增强硬度的金属辅材，形成铅蓄电池行业常见 的铅锑和铅钙两大系列的板栅合金。在工业制造中，为提升板栅合金的可塑性及改善电气 性能，通常还需选择性地或组合添加一些锡、铝、镉、铋等金属辅材，统称正极板栅合金或负 极板栅合金。 在极板中，板栅合金与电活性物质的重量比例，通常在6 : 4 3. 5 : 6. 5的重量 比例中选取。铅蓄电池在使用中，板栅会受到硫酸电解质腐蚀，某些板栅金属辅材还会在充 放电过程析出， 一般蓄电池使用的寿命要求越长，板栅占极板的比例越大。铅蓄电池长期研 究的一个重要课题，是在满足使用条件要求的前提下，如何为板栅的重量减磅，以达到提升 蓄电池的重量比能量的目的。 近年市场出现的水平电池，是基于板栅新材料的变换，其核心技术是采用挤压工 艺制成表面镀纯铅的共轴玻璃纤维丝，然后，用这种覆铅玻璃纤维丝编织成轻巧结实的网 状铅布。据称这种铅布的抗硫酸腐蚀性较好，因玻璃纤维丝表面镀的是纯铅，析气电位也较 理想，用这种铅布板栅侧面涂布铅膏制成极板的电池成本低、重量轻、内阻小、快充性能好。 但，这种铅布编织的栅网硬度不足，无法达到竖放所需的机械强度，极板只能水平叠放，进 而发展出极板层叠交叉连接的新工艺方法。这种水平叠放极板的电池在实际应用中，通常 存在接口密封程度引起的析气串格问题，引极(行业习惯称为极耳)与铅布也存在工艺实 施的接口隐患。因此，这种行业所称的水平电池尽管有节材及高比能量的优势，但市场份额 远远不及传统极板竖放连接的电池，行业研究的热点之一，集中在电池连接结构不改变的 前提下，对板栅材料实行减磅。 为了提高铅蓄电池的重量比能量，近年的导电塑料板栅、导电碳纤维板栅和更广 义的不溶性阳极板栅研究很活跃。 硬质塑料的导电效果迄今并不理想，行业通常所指的导电塑料板栅，是在硬质塑 料表面镀铅。用类似方法，亦可在毡状高分子纤维上镀铅，或在铜板栅上采用电镀、浸镀和3喷镀的方法覆盖铅，此类工业方法与共轴镀铅玻璃纤维丝的表面覆盖铅异曲同工，只是克 服了覆铅玻璃纤维丝编织铅布的机械强度不足缺点。但这类表面覆盖铅的板栅也存在很多 毛病，例如塑料或毡状高分子纤维表面覆铅材料的引极(极耳)的集流焊接问题，因集流 桥通常是采用铅合金材料，两种不同质的材料熔融固连成为技术关键。此外，用覆铅工艺制 造出的极耳，因接口面的过载电流较大，容易发生在硫酸雾中受蚀带来的问题。特别是铜板 栅覆盖铅的方案，因铜在正极电位区不稳定，如果铅镀层存在缺陷，将会导致铜在硫酸液中 溶解，继而在负极活性物质表面沉积，导致析氢和容量损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有铅蓄电池板栅材料及结构在技术上的不足之处，从 而提供一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，该集电体采用一种结构简单、工艺容易实现的 极板集电体制造技术，减轻板栅材料的重量，使铅蓄电池的用铅量大幅减少，降低材料成 本。 为实现上述目的，本专利技术的一种用于铅蓄电池的混聚式集电体的主要特征在于， 所述的混聚式集电体包括混聚成型的一个或一个以上的导电骨架和轻质硬性材料制成的 成型骨架；所述的混聚式集电体为带空心栅格的板栅、或不带栅格的板状的集电体。 作为上述技术方案的进一步的改进，所述的导电骨架和成型骨架的混聚，包括注 塑成型和嵌接固定成型；所述的注塑用类似浇灌钢筋混凝土的方式，将导电骨架与轻质硬 性材料注塑成型，所述的注塑成型包括用热塑、冷挤压、使用粘结剂混凝以及其它工业方 法；所述的嵌接固定，是将轻质硬性材料制成板基模块作为定型骨架，与偶合模块设计的导 电骨架嵌接固定成型。用两类工业方法之一，可得到所需结构及形状的混聚集电体。 作为上述技术方案的又一改进，所述的集电体的导电骨架可延展设计有一体化的 引极，或电固连有分体设计的引极。所述的集电体的导电骨架的引极，采用导电材料制成， 包括铅、铜、铝及其合金或导电碳纤维。所述的集电体的导电骨架的引极与导电骨架的材 料可以相同，亦可采用不同的导电材料制作；弓I极与导电骨架可一体化设计，亦可分体设计 电固连。 作为上述技术方案的再一改进，所述的导电骨架采用导电材料制成，包括铅、铜、 铝及其合金或导电碳纤维；所述的导电骨架与电活性物质的接触面可以是板状或网状，其 固定电活性物质的表面为平面、规则或不规则的粗糙面或微齿。 作为上述技术方案的再一改进，所述的网状导电骨架，是由若干竖筋、或在竖筋之 间进一步设计有若干横筋的导电材料电固连而成；所述的竖筋或横筋的筋条的截面可以是 圆形、三角形、方形、棱形、多边形或工字型。 作为上述技术方案的再一改进，所述的轻质硬性材料为一种或一种以上的塑料或 导电塑料，包括橡胶、硬性树脂、混凝人造木板； 所述的成型骨架的表面可带规则或不规则的粗糙面或微齿。 作为上述技术方案的再一改进，所述的一个以上的骨架之间可以全部电导通、或 选择性组合电导通。 作为上述技术方案的再一改进，所述的集电体的形状为矩形、正方形、多边形或圆 形，厚度为0. 1 50mm。4 本专利技术混聚式集电体技术核心的优点，在于把传统单一合金的板栅变换为两种或 两种以上的基本材料混聚构成。如上所述的板栅的两项基本功能，支撑电活性物质成型的 骨架功能由硬质轻材料完成，集合传输电流的功能由导电骨架完成，电活性物质固定在硬 质轻骨架和导电骨架共聚成型的集电体上。混聚式集电体可制造成外形类似常规板栅的结 构，亦可制造为不带栅格甚至无集流极耳(引极)的集电体形状，从而广泛满足常规正负极 交叉集群使用的极板、双极向极板或单极向极板的使用需求。混聚式集电体因大量采用比 重小的轻质硬性材料，较之常规铅合金板栅的重量大大减轻，固定同样电活性物质制造出 的极板具有重量轻、材料成本低、重量比能量高的特有优势，设计得当还可带来寿命长、内 阻低、增强大电流快速充电能力等优点，组合结构简单，工艺容易实现。 在常规单一铅合金成型的板栅设计中，除了外形结构没有更多的设计选择余地， 当采用本专利技术所述的用集电骨架与硬质轻材料共聚成型集电体时，给集电体带来了可针对 极板电气特性要求的多种组合设计方案，使之更实用。例如用常规板栅制造充放电电流要 求不高的极板时，集电体仅依靠导电骨架的若干竖筋集流即可满足要求，板栅四框及中间 横筋可填充常规硬质塑料，使极板更轻，成本更低。又例如制造充放电电流大但寿命要求相对宽松的极板时，导电骨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，其特征在于，所述的混聚式集电体包括：混聚成型的一个或一个以上的导电骨架和轻质硬性材料制成的成型骨架；所述的混聚式集电体为带空心栅格的板栅、或不带栅格的板状的集电体。

【技术特征摘要】
一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，其特征在于，所述的混聚式集电体包括混聚成型的一个或一个以上的导电骨架和轻质硬性材料制成的成型骨架；所述的混聚式集电体为带空心栅格的板栅、或不带栅格的板状的集电体。2. 根据权利要求1所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的导电骨架和成型骨架的 混聚，包括注塑成型和嵌接固定成型；所述的注塑采用热塑、冷挤压或使用粘结剂混凝；所述的嵌接固定，是将轻质硬性材料制成板基模块作为定型骨架，与偶合模块设计的 导电骨架嵌接固定成型。3. 根据权利要求1所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的集电体的导电骨架可延 展设有一体化的引极，或电固连有分体设计的引极。4. 根据权利要求3所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的集电体的导电骨架的引 极，采用导电材料制成，包括铅、铜、铝及其合金或导电碳纤维。5. 根据权利要求1所述的混聚式集电体，其特征在于，所述的导电骨架采用导电材料 制成，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘粤荣，陈方，
申请(专利权)人：刘粤荣，陈方，
类型：发明
国别省市：86[]