用于电池的负极板栅制造技术

本发明专利技术的示范性实施例涉及生产电池负极板栅的方法，其包括提供电池板栅材料带以及在电池板栅材料上执行冲孔操作以除去材料形成板栅。冲孔操作产生具有由框架限定的多个板栅线材的负极电池板栅。电池板栅包括顶部框架构件。第一侧部框架构件在其第一端处与顶部框架构件结合。第二侧部框架构件在其第二端处与顶部框架构件结合。底部框架构件与顶部框架构件间隔并结合到第一侧部框架构件和第二侧框架构件。负极板栅不包括当负极板栅设置在隔离器中时可能刺穿聚合物隔离器的暴露的线材端。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请大体上涉及电池领域(例如用于例如汽车的车辆的铅酸启 动、照明和点火电池)。更具体地，本申请涉及用于这种电池的负极板 栅和制造这种负极板栅的方法。
技术介绍
铅酸电池一般包括若干电池单元元件，所述电池单元元件设置在 包含硫酸电解质的容器的隔离舱室中。每个电池单元元件包括至少一 个正极板或者板栅、至少一个负极板或者板栅、和设置在每个正极板 和负极板之间的多孔隔离器(例如，聚合物隔离器)。所述正极板和负 极板每个包括支承电化学活性材料(称为电池糊料)的铅或者铅合金 板栅。活性材料是涂敷到板栅上的铅基材料(即，在电池不同充电/放 电阶段的PbO、 Pb02、 Pb或者PbS04)。板栅在正极和阴极活性材料 之间提供可以使电流导电的电接触。按照惯例，用不同的工艺制造正极和负极板栅。例如，可以使用 若干不同的方法制造正极板栅。 一种方法涉及使用传统的重力铸造叠 箱铸型(gravity cast book mold)操作。另一个更新近的方法，涉及在 连续工艺中生产板栅，其中之前铸造的连续的金属(例如，铅合金) 带被引入到模具中在冲孔操作(例如，使用顺序冲模)中从其中除去 材料以形成板栅的结构。可以使用特别改装的模具使板栅的个别线材 变形或者"被精压"以改进电池糊料的粘附性。这样的工艺在下列美 国专利中更详细地描述，其全部内容结合在此引做参考美国专利No.55,582,936;美国专利NO. 5，989，749;美国专利No. 6,203,948;美国专利No. 6,274,274;和美国专利NO. 6,953,641 。相反，负极板栅一般使用扩张金属工艺(expanded metal process)形成。由铸造(即，铸造带)或者由铸造和滚压(即，可锻带)制造铅合金带，所述带随后被切开并且扩张以在互连电池板栅的带中产生预期的板栅图案。期望提供一种用于生产在铅酸电池中使用的负极板栅的改良方法。也期望提供具有改进其可制造性和性能的特征部的负极板栅。期望提供包括任何一个或多个这些或其它有利特征部的板栅和/或生产板栅的方法，这对于评述本公开的人将变得显而易见。
技术实现思路
本专利技术的示范性实施例涉及生产电池负极板栅的方法，其包括提供电池板栅材料带以及在电池板栅材料上执行冲孔操作以除去材料形成板栅。冲孔操作产生具有由框架限定的多个板栅线材的负极电池板栅。电池板栅包括顶部框架构件。第一侧部框架构件在其第一端处与顶部框架构件结合。第二侧部框架构件在其第二端处与顶部框架构件结合。底部框架构件与顶部框架构件间隔并结合到第一侧部框架构件和第二侧框架构件。负极板栅不包括当负极板栅设置在聚合物隔离器中时可能刺穿聚合物隔离器的暴露的线材端。附图说明图1是根据示范性实施例的电池的切幵透视图。图2是由扩张金属工艺生产的用于铅酸电池的现有技术负极电池板栅的平面图。图3是根据示范性实施例的负极电池板栅的平面图。图4-8是根据多个示范性实施例的板栅线材的剖面图。图9是根据另一个示范性实施例的负极电池板栅的平面图。图10-11是图9所示的部分板栅的细节图。图12是根据另一个示范性实施例的负极板栅的平面图。图13是根据另一个示范性实施例的负极板栅的平面图。 具体实施例方式图1是电池IO的切开透视图，所述电池IO包括外壳者容器12和 结合到外壳12的盖子或罩14。端子或者接线柱16， 18从盖14的顶 部表面伸出。根据示范性实施例，端子16是正极端子，端子18是负 极端子。根据其它示范性实施例，端子可以设置在其它位置(例如， 位于容器的前表面，如在侧端子电池中)。外壳12的内部由壁或者隔离件22分成隔离的空间20。在每个空 间20内设置电池单元元件30，电池单元元件30由交替的正极板32 (例如，电极、板栅)和负极板34 (例如，电极、板栅)组成。正极 板和负极板被多孔聚合物隔板或隔离器36隔开(例如，将负极板设 置在隔离器的封套中将它们与相邻的正极板分开，如美国专利 6,001,503所述)。从正极板32伸出的凸片33结合到连接片40，并且 从负极板34伸出的凸片35结合到连接片42。然后正极连接片结合到 正极端子16，负极连接片结合到负极端子18。图2示出现有技术的负极板栅或者板100的平面图。板栅IOO包 括顶部框架构件或元件110，元件IIO具有形式为从元件IIO伸出的集 流凸片的构件120。板栅IOO还包括底部框架构件或元件112。在顶部 框架构件110和底部框架构件112之间为多个互连线材，互连线材被 设置为菱形图案。节点132设置在线材交叉处。按照惯例，例如图2所示的负极板栅用扩张金属工艺(expanded metal process)制成，其中金属片材在各种点上被刀片切开并在片材相 反端拉开以将金属片材的切开部分扩张为多个板栅线材。如图2中所 示，在扩张工艺中拉开顶部和底部框架元件以形成互连线材。扩张完 成之后，金属片材被切开形成板栅，所述板栅沿其横向侧留下暴露的 线材端(例如，图2所示线材端134)。这样装置的一个难题是沿负极 板栅侧部的板栅线材端可能刺穿隔离器封套从而使线材端与邻近的正 极板接触，这会导致电池内部短路并且潜在地明显縮短电池的使用寿根据示范性实施例，不采用扩张金属工艺形成板栅，代之以顺序冲孔(progressive punching)操作形成板栅，其中金属片材(例如，铅 合金)被顺序冲模贯穿，除去材料形成如图3所示的板栅形状。根据 示范性实施例，传统的铅或者铅合金电池板栅材料(例如一铅-钙-锡合 金)被熔化并且连续铸造以形成连续板栅材料带。然后连续带可以被 滚压或者锻造以修改带的厚度或者晶粒结构。然后通过从连续带中冲 孔去除板栅材料形成系列互连电池板栅。在冲孔操作期间，维持所述带为连续的带并且以顺序冲孔操作形 成互连的板栅形状(即，通过几个冲孔操作使特征部被增加到电池板 栅中)。每块互连的电池板栅具有由如图3所示和如上描述的框架限定 的板栅网格。在冲孔操作或者形成具有互连板栅的带的工艺之后，可以在冲压 或者精压操作或者工艺中可选择地处理带的电池板栅线材区段。如图 4-7中所示，冲压操作或者工艺用来变形或者精压板栅线材从而使板栅 线材在节点之间具有的修改的剖面。例如，冲压操作或者工艺可以包 括使冲孔好的板栅的板栅线材的矩形剖面变成如图4中所示的八边形 剖面的模具。可替换地，可以使用压模使板栅线材元件的中间部分关 于板栅线材在线材和节点相交的相对端部的剖面旋转大约20度到大 约70度，如图5所示相交。如图6-7所示，还可进行其它修改。应该理解可以选择任何数量的修改的板栅线材形状，以便为负极 板栅提供优于冲压工艺生产的矩形剖面的负极板栅的改善的糊料的粘 附特性。根据各种示范性实施例，修改的板栅线材大体上具有菱形、 平行四边形、六边形、八边形或者椭圆形的形状。当在冲压操作台中 使板栅线材变形时，可以改变在每个板栅线材区段的相对端之间沿板 栅线材长度的变形区域。例如，根据示范性实施例，在板栅线材的相 对端之间大约90%长度的板栅线材在冲压操作台处经受变形(例如， 靠近板栅线材区段一端大约5%长度的板栅线材具有矩形剖面，板栅线 材中心90%长度的板栅线材具有大体上八边形剖面，并且在板栅线材 区段另一端附近的大约5%本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产用于电池的负极板栅的方法，包括：　提供电池板栅材料带；　在所述电池板栅材料上执行冲孔操作以除去材料并形成板栅；　其中所述冲孔操作生产具有以框架为边界的多个板栅线材的电池负极板栅，其中所述框架包括：　顶部框架构 件；　在其第一端处结合到所述顶部框架构件的第一侧部框架构件；　在其第二端处结合到所述顶部框架构件的第二侧部框架构件；　底部框架构件，其与所述顶部框架构件间隔开并结合到所述第一侧部框架构件和所述第二侧部框架构件；　其中 所述负极板栅不包括当所述负极板栅设置在隔离器中时可能刺穿聚合物隔离器的暴露的线材端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL特洛克赛尔，CJ舍费尔，GW安德森，ME拉克鲁瓦，WH高，
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]