柱型鉛蓄電池的製作方法

2023-05-25 23:05:06

專利名稱：柱型鉛蓄電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及蓄電池力。工製造技術領域，尤其涉及一種柱型鉛蓄電池。
技術背景傳統的鉛蓄電池製造工藝和技術已經歷了一個多世紀的歷程。在一個多 世紀的發展過程中，傳統的生產及加工技術被不斷地革新，新的技術和設備 被不斷地採用。目前已有的鉛蓄電池通常為內部由多個單體(格)電池組成的平板式電池。這種傳統的平板式電池的不足之處在於由於單格電池空間 的限制，通常在每一單格內採用多個單片極板並聯的方式來提高電池的容量 和空間利用率。因為在單片極板上只採用 一個極耳用於電池匯流端子的連接， 匯流效率不高，內阻較高，限制了電池的大電流放電性能。傳統平板式電池 的另 一 不足之處在於因為極板是由鉛或鉛合金板柵塗覆鉛膏(電極活性物 質)製造而成，所以要提高電極活性物質的利用率，則極板不宜過厚，這就 導致極板機械強度不高，在加工和使用過程中容易出現極板彎曲、掉粉等毛 病。要提高機械強度就必須提高極板的厚度，這樣不僅增加了電池的重量， 也降低了電極活性物質的利用率。同時，傳統鉛蓄電池中廣泛採用在電池殼 壁上"打孔，，以實現"穿壁，，的焊接方法，或者在電池蓋上留有"溝槽" 以實現跨越電池殼壁的"跨橋"焊接方法。然而，採用這些傳統的焊接技術 和連接方法在生產中容易出現"虛焊"、"爬酸"和"漏液"等問題，導致 成品率低，同時在使用過程也容易出現質量問題。目前採用這類傳統技術制 造的電池雖然可以滿足一般的使用要求，但此類傳統技術不適合製造高倍率 放電和對耐震動性能要求高的高功率鉛蓄電池。實用新型內容本實用新型提供一種柱型鉛蓄電池，通過上金屬連接件和下金屬連接件 的連接結構使數個單體電池串聯連接，有效解決傳統鉛蓄電池"穿壁"和"跨 橋，，焊接中容易出現的"虛焊"、"爬酸"和"漏液"等問題。為實現上述目的，本實用新型提供了一種柱型鉛蓄電池，包括電池殼體、 設置在所述電池殼體內的數個單體電池和扣設在所述電池殼體上的電池上 蓋，所述單體電池的一端設置有正極柱，另一端設置有負極柱，相鄰單體電 池的正極柱和負極柱通過設置在所述電池殼體底部上的下金屬連接件和/或 所述電池上蓋上的上金屬連接件將數個單體電池串聯連接。所述單體電池按一排、二排或多排多列的方式排列。所述單體電池還包括匯流排，正極柱和匯流排形成正極，負極柱和匯流 排形成負極，電池上蓋上扣設有電池上蓋板，所述電池殼體底部上扣設有電 池底蓋板，所述電池上蓋設置有排氣孔，所述排氣孔上設置有橡膠閥。所述電池殼體和電池上蓋為通過常規熱密封或膠密封方式完成密封的塑料製品或二種以上聚合物製品。電池殼體和電池上蓋的厚度為0. 5mm 8mm。在上述技術方案基礎上，下金屬連接件和上金屬連接件為採用常規機械 加工、或採用常規金屬澆鑄、或釆用常規金屬壓鑄方法製備的金屬製品，包 括銅製品、銅合金製品、鉛製品或鉛合金製品，當所述金屬製品為銅製品或 銅合金製品時，其表面設置有釆用常規電鍍方法鍍設的鉛層，所述下金屬連 接件和上金屬連接件設置有至少一個與所述正極柱或負極柱適配的連接孔。下金屬連接件與所述電池殼體為在電池殼體注塑加工中形成的一體結 構，上金屬連接件與所述電池上蓋為在電池上蓋注塑加工中形成的一體結構。 所述下金屬連接件與所述電池殼體為在電池裝配中將下金屬連接件設置 在電池殼體給定位置並採用焊接方式連接形成的一體結構；所述上金屬連接 件與所述電池上蓋為在電池裝配中將上金屬連接件設置在電池上蓋給定位置 並採用焊接方式連接形成的 一體結構。所述單體電池為圓柱型巻繞式單體電池。所述圓柱型巻繞式單體電池包 括正極板和負極板，所述正極板和負極板間設置有將正極板和負極板隔離、 同時吸附一定體積的電解液提供給正極板和負極板、並保持有一定的空隙提 供氣體流通通道的隔板，該隔板為玻璃纖維製品或者玻璃纖維與其它纖維材 料混合的製品。本實用新型提供了一種柱型鉛蓄電池，通過在單體電池的一端和另一端 分別設置正極柱和負極柱，相鄰單體電池的正極柱和負極柱採用上金屬連接 件和下金屬連接件的連接結構使數個單體電池串聯連接。本實用新型上述結 構在降低電池內阻的同時使電極整體的電流密度分布更加均勻，提高了電極 活性物質的利用效率和匯流效率，也提高了電極機械強度和抗震動性能，同 時能夠避免在採用傳統的"穿壁"和"跨橋"焊接中容易出現的"虛焊"、"爬酸"和"漏液"等問題。本實用新型可以廣泛地應用於高功率柱型鉛蓄 電池的製備。


圖1為本實用新型柱型鉛蓄電池的結構示意圖；圖2A、圖2B分別為圖1中單體電池排列後頂端和底端的示意圖；圖3為本實用新型單體電池的排列示意圖；圖4為本實用新型電池殼體的結構示意圖；圖5為本實用新型電池上蓋的結構示意圖；圖6為本實用新型柱型鉛蓄電池的裝配圖；圖7為本實用新型柱型鉛蓄電池裝配後的結構示意圖；圖8為本實用新型柱型鉛蓄電池裝配後的另一結構示意圖。附圖標記說明l-電池殼體； 2-單體電池； 3-電池上蓋；4-上金屬連接件； 5-接線柱； 6-下金屬連接件；7-匯流排； 8-接線柱套； 9-排氣孔；lO-電池上蓋板； ll-電池底蓋板； 12-正極柱；13-負極柱。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。 圖1為本實用新型柱型鉛蓄電池的結構示意圖。如圖1所示，柱型鉛蓄 電池包括電池殼體l，單體電池2和電池上蓋3 ，數個單體電池2設置在電 池殼體1內，電池上蓋3扣設在電池殼體1上，單體電池2的一端設置有正 極柱，另一端設置有負極柱，相鄰單體電池2的正極柱和負極柱通過下金屬 連接件(圖1中未示出)和上金屬連接件4連接，使數個單體電池形成串聯 連接。具體地，下金屬連接件設置在電池殼體1底部上，上金屬連接件4設 置在電池上蓋3上。圖2A為圖1中單體電池排列後的頂端示意圖，圖2B為 圖1中單體電池排列後的底端示意圖。作為一個實施例，本實用新型的柱型 鉛蓄電池為圓柱型巻繞式鉛蓄電池。如圖2A和圖2B所示，本實施例採用6 個單體電池2按二排三列的方式排列，其中圖2A中的一個正極柱和一個負極 柱作為該柱型鉛蓄電池的接線柱5，用於對外連接。每個單體電池2還包括 匯流排7，正極柱12和匯流排7形成正極，負極柱13和匯流排7形成負極， 每個單體電池2位於一端的匯流排7和位於另一端的匯流排7相互垂直。另 外，單體電池2的正極還包括塗有正極活性物質的正極板；單體電池2的負 極還包括塗有負極活性物質的負極板。單體電池是由正極、負極以及設置在 正極板、負極板之間的隔板構成，其中，正極板和負極板(圖中未示出)位 於單體電池2內部，正極板和負極板間設置的隔板用於將正極板和負極板隔 離，同時吸附一定體積的電解液提供給正極板和負極板，並保持有一定的空 隙提供氣體流通的通道。該隔板為玻璃纖維製品或者玻璃纖維與其它纖維材 料混合的製品。另外，本實施例中單體電池的數量可以是2個、3個、4個或多個，接線柱可以設置在位於柱型鉛蓄電池的同一端，也可以設置在位於柱 型鉛蓄電池的對角線位置。單體電池既可按照多排多列的方式排列，也可以按照立方堆積或密堆積方式排列。圖3為本實用新型單體電池的排列示意圖， 4個單體電池可以按一排方式排列。圖4為本實用新型電池殼體的結構示意圖，如圖4所示，本實施例中電 池殼體1為6個圓筒結構按二排三列的方式排列組合而成，電池殼體1為通 過常規注塑加工工藝製造的塑料製品，例如ABS樹脂製品、PP樹脂製品或二 種以上聚合物製品，其厚度為0. 5mm 8mm，下金屬連接件6設置在電池殼體 1的底部，下金屬連接件6為常規機械加工、或採用常規金屬澆鑄或採用常 規金屬壓鑄方法製備的金屬製品，包括銅製品、銅合金製品、鉛製品或鉛合 金製品，當下金屬連接件6為銅製品或銅合金製品時，其表面設置有採用常 規電鍍方法鍍設的鉛層。下金屬連接件6可採用"鑄塑鑲嵌"方法製造，即 下金屬連接件6與電池殼體1為在電池殼體1注塑加工中形成的一體結構， 下金屬連接件6還可採用"非鑄塑鑲嵌"方法製造，即下金屬連接件6與電 池殼體1為在電池裝配中將下金屬連接件6設置在電池殼體1的底部給定位 置並採用焊接方式連接形成的一體結構。在上述"鑄塑鑲嵌"方法和"非鑄 塑鑲嵌，，方法之後還可以採用加膠固定和密封處理。其中，下金屬連接件6 上還設置有至少一個與正極柱或負極柱適配的連接孔。圖5為本實用新型電池上蓋的結構示意圖，如圖5所示，電池上蓋3為 通過常規注塑加工工藝製造的塑料製品，例如ABS樹脂製品、PP樹脂製品或 二種以上聚合物製品，其厚度為0. 5隱 8mm，電池上蓋3上設置有上金屬連 接件4、接線柱套8和排氣孔9。其中，上金屬連接件4為常規機械加工、或 採用常規金屬澆鑄或採用常規金屬壓鑄方法製備的金屬製品，包括銅製品、 銅合金製品、鉛製品或鉛合金製品，如果上金屬連接件4為銅製品或銅合金 製品，其表面設置有採用常規電鍍方法鍍設的鉛層。上金屬連接件4可採用 "鑄塑鑲嵌"方法製造，即上金屬連接件4、接線柱套8與電池殼上蓋3為在電池殼上蓋3注塑加工中形成的一體結構，上金屬連接件4還可採用"非 鑄塑鑲嵌"方法製造，即上金屬連接件4、接線柱套8與電池殼上蓋3為在 電池裝配中將上金屬連接件4、接線柱套8設置在電池殼上蓋3給定位置並 採用焊接方式連接形成的一體結構。在上述"鑄塑鑲嵌"方法和"非鑄塑鑲 嵌，，方法之後還可以釆用加膠固定和密封處理。其中，上金屬連接件4上還 設置有至少一個與正極柱或負極柱適配的連接孔。在電池裝配中接線柱套8 與圖2中的接線柱5匹配，用於對外連接。設置在電池上蓋3上的排氣孔9 上設置有橡膠閥。圖6為本實用新型柱型鉛蓄電池的裝配圖，如圖6所示，用於裝配該柱 型鉛蓄電池的部件包括電池殼體1、單體電池2、電池上蓋3、電池上蓋板IO 和電池底蓋板ll，上述部件按照圖6所示進行裝配，其中，單體電池2裝入 電池殼體1內，電池上蓋3扣裝在電池殼體1上，電池上蓋板10扣裝在電池 上蓋3上，電池底蓋板ll扣裝在電池殼體l底部上。圖7為本實用新型柱型鉛蓄電池裝配後的結構示意圖，按照圖6中的裝 配方式進行裝配。如圖7所示，該柱型鉛蓄電池的電池上蓋3的接線柱套8 中伸出二個用於對外連接的接線柱5， 一個為正極柱，另一為負極柱，且二 個接線柱5位於電池上蓋3上的對角線位置。圖7中的單體電池1的排列方 式可根據對柱型鉛蓄電池的具體要求進行改變，相應地，裝配後接線柱5的 位置也會改變。圖8為本實用新型柱型鉛蓄電池裝配後的另一結構示意圖。 如圖8所示，該柱型鉛蓄電池的電池上蓋3的接線柱套8中伸出二個用於對 外連接的接線柱5， 一個為正極柱，另一為負極柱，且二個接線柱5位於電 池上蓋3上的同側位置。另外，也可以根據上述技術方案進一步通過調整， 改變上述單體電池的連接位置來確定電池上蓋上接線柱的新位置。下面通過電池殼體上的下金屬連接件及電池上蓋上的上金屬連接件的制 造過程進一步說明本實用新型柱型鉛蓄電池的技術方案。在加工電池殼體和電池上蓋的注塑過程中完成下金屬連接件與電池殼體及上金屬連接件與電池上蓋的鑲嵌即在設計電池殼體模具和電池上蓋模具時考慮到加入下金屬連接件和上金屬連接件的方法和位置，在加工注塑電池 殼體前將所需鑲嵌的下金屬連接件放置入電池殼體模具內和將所需鑲嵌的上金屬連接件放置入電池上蓋模具內相應的位置上(在設計/加工模具時給定)， 通過分別注塑成型電池殼體及電池上蓋，將相應的下金屬連接件和上金屬連 接件鑲嵌在給定的位置上，使下金屬連接件和電池殼體成為(密閉的)一體， 上金屬連接件和電池上蓋成為(密閉的)一體。在後續的電池裝配中採用常 規的焊接方法，將單體電池的正、負極柱與上金屬連接件或下金屬連接件焊 接為一體，同時實現電池內單體電池之間的串聯連接。對上述電池殼體和電池上蓋的注塑加工可以採用常規的注塑加工工藝， 因為對常規電池殼體和電池上蓋的注塑加工工藝已經為眾所周知，故不在此 給予敘述。同時在電池裝配中採用常規的焊接方法已經為眾所周知，故也不 在此給予敘述。另外需要指出的是，除按上述在注塑加工時將下金屬連接件和上金屬連 接件鑲嵌到電池殼體和電池上蓋中的方法之外，也可以考慮不在注塑電池殼 體和電池上蓋過程中完成鑲嵌即在注塑電池殼體模具和電池上蓋模具時只 考慮在注塑成型後的電池殼體和電池上蓋留有放置下金屬連接件或上金屬連 接件的相應空間及位置，在裝配電池的過程中將下金屬連接件放置在電池殼 體留有的給定空間及位置上和將上金屬連接件放置在電池上蓋留有的給定空 間及位置上，通過將電池內的單體電池正、負極柱與下金屬連接件或上金屬 連接件的焊接連接，實現電池內單體電池的串聯連接，然後可以採用膠封固 定和密閉的方法，使下金屬連接件和電池殼體成為(密閉的) 一體，上金屬 連接件和電池上蓋成為(密閉的)一體。因為在電池裝配過程中，傳統的膠 封固定和密閉的方法已經為眾所周知，故不在此給予敘述。需要指出的是，本實用新型單體電池，尤其是單體電池的匯流排及極柱 的圖形只是表示結構的示意圖。根據本實用新型的方案進行具體電池設計時，單體電池的匯流排及極柱的大小和形狀都可以根據具體要求而替換和改進，並不改變上述電池結構實質和代表性。本實施例的特點在於將電池內的單 格設計為圓柱型，整體電池是由多個圓柱單體構成；電池內單體電池的對外 連接，是通過設置單體電池一端和另一端兩處的匯流排及極柱來實現；在柱 型鉛蓄電池電池殼體的底部鑲嵌有下金屬連接件和在電池上蓋鑲嵌有上金屬 連接件，單體電池之間可以通過極柱與鑲嵌在電池上蓋上的上金屬連接件和鑲嵌在電池殼體底部的下金屬連接件來實現單體電池之間按串接方式的焊接 連接。按此設計和排列的圓柱型電池與目前傳統平板式方型電池相對比，在 外型尺寸上及接線極柱上更為靈活，可以將電池的外型(殼)設計成不同的 形狀以及接線柱可按需要設計在不同的位置。通過採用上金屬連接件和下金屬連接件的方式，可以方便地採用單體電 池的一端和另一端引出的極柱完成對電池內各單體電池之間的串聯連接，在 降低電池內阻的同時使電極整體的電流密度分布更加均勻，提高了電極活性 物質的利用效率也提高了匯流效率。使電極整體受力(壓力)均勻，避免了 傳統電池的機械強度不夠，在外部震動時容易損壞等弱點，尤其是能夠避免 在電池製造中採用傳統的"穿壁"和"跨橋"焊接技術中容易出現的"虛焊"、 "爬酸"和"漏液"等問題。因此採用上述電池結構和電池內部的連接方式， 可以用於高功率柱型鉛蓄電池的製備。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對 其進行限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域 的普通技術人員應當理解其依然可以對本實用新型的技術方案進行修改或 者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改後的技術方案脫離本實 用新型技術方案的精神和範圍。
權利要求1、一種柱型鉛蓄電池，包括電池殼體、設置在所述電池殼體內的數個單體電池和扣設在所述電池殼體上的電池上蓋，其特徵在於，所述單體電池的一端設置有正極柱，另一端設置有負極柱，相鄰單體電池的正極柱和負極柱通過設置在所述電池殼體底部上的下金屬連接件和/或所述電池上蓋上的上金屬連接件將數個單體電池串聯連接。
2、 根據權利要求1所述的柱型鉛蓄電池，其特徵在於，所述單體電池按 一排、二排或多排多列的方式排列。
3、 根據權利要求1所述的柱型鉛蓄電池，其特徵在於，所述單體電池還 包括匯流排，所述正極柱和匯流排形成正極，所述負極柱和匯流排形成負極， 所述電池上蓋上扣設有電池上蓋板，所述電池殼體底部上扣設有電池底蓋板， 所述電池上蓋設置有排氣孔，所述排氣孔上設置有橡膠閥。
4、 根據權利要求1所述的柱型鉛蓄電池，其特徵在於，所述電池殼體和 電池上蓋為通過常規注塑加工工藝製造的塑料製品或二種以上聚合物製品。
5、 根據權利要求1所述的柱型鉛蓄電池，其特徵在於，所述電池殼體的 厚度為0. 5mm 8mm,所述電池上蓋的厚度為0. 5mm~ 8mm。
6、 根據權利要求1~5中任一權利要求所述的柱型鉛蓄電池，其特徵在 於，所述下金屬連接件和上金屬連接件為採用常規機械加工、或採用常規金 屬澆鑄、或採用常規金屬壓鑄方法製備的金屬製品，包括銅製品、銅合金制 品、鉛製品或鉛合金製品，當所述金屬製品為銅製品或銅合金製品時，其表 面設置有採用常規電鍍方法鍍設的鉛層，所述下金屬連接件和上金屬連接件 設置有至少一個與所述正極柱或負極柱適配的連接孔。
7、 根據權利要求6所述的柱型鉛蓄電池，其特徵在於，所述下金屬連接 件與所述電池殼體為在電池殼體注塑加工中形成的一體結構，所述上金屬連 接件與所述電池上蓋為在電池上蓋注塑加工中形成的一體結構。
8、 根據權利要求6所述的柱型鉛蓄電池，其特徵在於，所述下金屬連接件與所述電池殼體為在電池裝配中將下金屬連接件設置在電池殼體給定位置並採用焊接方式連接形成的一體結構；所述上金屬連接件與所述電池上蓋為 在電池裝配中將上金屬連接件設置在電池上蓋給定位置並採用焊接方式連接 形成的一體結構。
9、 根據權利要求6所述的柱型鉛蓄電池，其特徵在於，所述單體電池為 圓柱型巻繞式單體電池。
10、 根據權利要求9所述的柱型鉛蓄電池，其特徵在於，所述圓柱型巻 繞式單體電池包括正極板和負極板，所述正極板和負極板間設置有將正極板 和負極板隔離、同時吸附一定體積的電解液提供給正極板和負極板、並保持 有一定的空隙提供氣體流通通道的隔板，該隔板為玻璃纖維製品或者玻璃纖 維混合製品。
專利摘要本實用新型公開了一種柱型鉛蓄電池，包括電池殼體、設置在所述電池殼體內的數個單體電池和扣設在所述電池殼體上的電池上蓋，所述單體電池的一端設置有正極柱，另一端設置有負極柱，相鄰單體電池的正極柱和負極柱通過設置在所述電池殼體底部上的下金屬連接件和/或所述電池上蓋上的上金屬連接件將數個單體電池串聯連接。本實用新型結構提高了電極活性物質的利用效率和匯流效率，也提高了電極機械強度和抗震動性能，同時能夠避免在採用傳統的「穿壁」和「跨橋」焊接中容易出現的「虛焊」、「爬酸」和「漏液」等問題。
文檔編號H01M2/04GK201174397SQ200820079729
公開日2008年12月31日 申請日期2008年4月2日 優先權日2008年4月2日
發明者石 鍾 申請人:鍾 陽