管分布式蓄电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种铅蓄电池领域，特别涉及一种管分布式蓄电池，包括正极部分和负极部分，正极部分和负极部分安装在电池槽内，电池槽一端安装电池盖，所述的正、负极部分均包括一体铸造成型的极柱、汇流排和筋条，汇流排和筋条的连接处设置为喇叭口型，排管套装在筋条上，排管一端与筋条的喇叭口紧密配合，排管的另一端安装封底，排管内分别填充正、负极活性物质，排管通过固定板固定，正极部分和负极部分组合成一体后安装在电池槽内，电池槽一侧设置注液孔，注液孔上安装注液盖。本发明结构简单，能够有效提高活性物质利用率，降低生产成本，节省生产周期，实现了节能减排。
【专利说明】管分布式蓄电池
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铅蓄电池领域，特别涉及一种管分布式蓄电池。
【背景技术】
[0002] 由于铅蓄电池和其他二次电源的活性物质，在电化学当量以及物质的密度上有较 大差异，因而其比能量和比功率相差较大，铅蓄电池目前正受到一些新的电池的挑战，如镍 氢电池、锂离子电池和液流电池等。与这些电池相比，铅蓄电池的质量比能量低，大电流充 放电性能差，与目前国家大力支持的电动汽车，混合动力汽车以及带有启停系统的汽车对 电源系统的要求还有一定差距，但铅蓄电池技术成熟，行业体系完善，性能稳定可靠，使用 安全性高、资源可再利用等优势，仍表现出较强的生命力。
[0003] 铅蓄电池的比能量和比功率低的原因除了本身活性物质电化学当量低外，其活性 物质的利用率低也是一个重要的原因。目前铅蓄电池的正极一般采用板式或管式结构，负 极均采用板式结构。极板的厚度对活性物质利用率具有较大的影响，特别是在大电流放电 时，电解液向极板微孔内的扩散赶不上放电反应的进程，反应只在极板的表面进行，并且有 可能生成难溶性物质将硫酸的扩散通道堵塞，越发使极板内部活性物质难以进行反应，影 响活性物质利用率，最终导致电池的比能量和比功率下降。
[0004] 此外，目前生极板经过固化后，需要进行刷板耳，铸焊（或烧焊）等操作，这些过程 均会造成铅尘及铅烟等有害物质的危害及能源消耗，因此《铅蓄电池行业准入条件》对装配 焊接工艺提出了严格的要求。
【发明内容】
[0005] 根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种结构简单，能够 有效提高活性物质利用率，降低生产成本，节省生产周期，实现了节能减排的管分布式蓄电 池。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] 所述的管分布式蓄电池，包括正极部分和负极部分，正极部分和负极部分安装在 电池槽内，电池槽一端安装电池盖，所述的正极部分包括一体铸造成型的正极极柱、正极汇 流排和正极筋条，正极汇流排和正极筋条的连接处设置为喇叭口型，正极排管套装在正极 筋条上，正极排管一端与正极筋条的喇叭口紧密配合，正极排管的另一端安装封底，正极排 管内填充正极活性物质，正极排管通过正极固定板固定；
[0008] 所述的负极部分包括一体铸造成型的负极极柱、负极汇流排和负极筋条，负极汇 流排和负极筋条的连接处设置为喇叭口型，负极排管套装在负极筋条上，负极排管一端与 负极筋条的喇叭口紧密配合，负极排管的另一端安装封底，负极排管内填充负极活性物质， 负极排管通过负极固定板固定；
[0009] 所述的正极部分和负极部分通过正极固定板和负极固定板相互配合组合成一体 后安装在电池槽内，正极部分和负极部分的正极极柱和负极极柱与电池槽和电池盖的极柱 孔相配合，电池槽一侧设置注液孔，注液孔上安装注液盖。
[0010] 所述的管分布式蓄电池的所有正、负极筋条分别与相应的汇流排和正、负极柱一 次铸造成型，正极部分的正极排管与负极部分的负极排管交叉分布，使每根正（负）排管可 以与三个异性电极相配合。电池的正、负极排管的顶部插入喇叭口中并与喇叭口配合，排管 的底部设有封底，排管中填充正或负极活性物质。正极固定板和负极固定板分别设置在正 极排管和负极排管靠近正极极柱和靠近负极极柱的一端，正极固定板和负极固定板上均设 置有放置所有正极排管和负极排管的放置孔，将正极部分和负极部分按照设计的排管方式 排管并将固定板安装好后，再将正极排管和负极排管自由端分别插入负极固定板和正极固 定板相对应的放置孔内，通过正极固定板和负极固定板配合将正极部分和负极部分组合成 一体后安装在电池槽内，将正极极柱（负极极柱）插入电池槽内的极柱孔内，然后盖上电池 盖，电池盖上的极柱孔与负极极柱（正极极柱）相配合，安装好后，将电解液通过注液孔注 入电池槽内，并盖上注液盖。所述的极柱、筋条与汇流排连接为一体结构，一次成型，节省了 原料和生产周期，实现了节能减排，排管四周均可与电解液接触，并通过设计正、负排管的 分布最大限度地满足与异性电极配合，使活性物质得到充分利用，提高了其利用率。
[0011] 进一步地优选，正极排管和负极排管均独立设置。每个排管独立套装在筋条的外 侦牝四周均可与电解液直接接触。
[0012] 进一步地优选，正极排管和负极排管呈六边形排列。三根正极排管和三根负极排 管通过交叉排列成六边形，保证每根正（负）极管均可以与三个异性电极相配合，保证每根 排管均可与异性电极有最佳的配合。
[0013] 进一步地优选，正极排管和负极排管在六边形中间进行交叉添加。正极排管和负 极排管进行六边形排列后，还会出现许多剩余空间，从上到下在六边形的剩余空间内交叉 添加正极排管和负极排管，即一行添加正极排管，下一行添加负极排管，再下一行添加正极 排管，以此类推，实现更高的空间利用率。
[0014] 进一步地优选，正极固定板和负极固定板采用高温塑料制成，正极固定板和负极 固定板上设置有正极排管和负极排管的放置孔，放置孔的数量与正极排管和负极排管数量 总和相同，放置孔的位置与正极排管和负极排管的位置相对应。正极固定板和负极固定板 的结构相同，固定板上的放置孔的个数和位置根据所有正极排管和负极排管的数量和位置 进行设置，保证在正极部分和负极部分相互交叉安装后，能使正极固定板和负极固定板上 的放置孔于正极排管和负极排管很好的进行配合，方便固定。
[0015] 进一步地优选，正极排管和负极排管采用复合涤纶排管，正极排管和负极排管内 部为涤纶层，涤纶层采用的编制方式为平纹方孔，涤纶层外部复合粘连一层玻璃棉隔板。涤 纶层的股线（原线支数/股数）为10/2,经密为（20-26)根/cm，纬密为（20-26)根/cm。
[0016] 进一步地优选，玻璃棉隔板厚度为lmm-3mm。玻璃棉隔板能够将正极排管和负极排 管很好的进行隔离，有效避免短路。
[0017] 进一步地优选，正极极柱、正极汇流排和正极筋条组成的正板栅为铅钙系列合金， 负极极柱、负极汇流排和负极筋条组成的负板栅为铅钙系列合金。
[0018] 本发明所具有的有益效果是：
[0019] 1、本发明所述的极柱、筋条与汇流排连接为一体结构，一次成型，取消了传统电池 板栅的板耳和上横梁设计，取消刷板耳和装配焊接等工艺操作，大大节省了原料和生产周 期，降低了铅烟和铅尘污染，同时在不降低电池其他性能的情况下，实现了节能减排，达到 了提高电池活性物质利用率的目的。
[0020] 2、本发明所述的排管套装在筋条上，排管上部与筋条上的喇叭口紧密配合，排管 底部套装有封底，排管四周均可与电解液接触，并通过设计正、负排管的分布最大限度地满 足与异性电极配合，使活性物质得到充分利用，提高了其利用率。
[0021] 3、本发明所述的电池的正、负极部分还分别包含一片固定板，所述固定板由高温 塑料制成，根据正、负极排管的个数和分布留有相应数量和位置的孔，方便后期安装和固 定。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本发明的结构示意图；
[0023] 图2为本发明正极部分结构示意图；
[0024] 图3为本发明的负极部分的结构示意图；
[0025] 图4为本发明的封底的结构示意图；
[0026] 图5为本发明的排管的结构示意图；
[0027] 图6为本发明电池的所有单管极板按六边形的分布示意图；
[0028] 图7为本发明电池的所有单管极板补充后成品电池的分布示意图；
[0029] 图8为本发明成品电池正极部分单管的分布示意图；
[0030] 图9为本发明成品电池负极部分单管的分布示意图；
[0031] 图10为本发明正、负极固定板的结构示意图；
[0032] 图11为本发明电池槽的结构示意图；
[0033] 图12为本发明电池盖的结构示意图；
[0034] 其中，1、正极极柱；2、正极汇流排；3、正极固定板；4、负极固定板；5、封底；6、负极 汇流排；7、负极极柱；8、负极排管；9、正极排管；10、正极筋条；11、正极活性物质；12、负极 活性物质；13、负极筋条；14、放置孔；15、注液孔；16、注液盖；17、电池槽；18、极柱孔；19、 电池盖；20、正极部分；21、负极部分；22、玻璃棉隔板；23、涤纶层。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
[0036] 如图1-图12所示，本发明所述的管分布式蓄电池，包括正极部分20和负极部分 21，正极部分20和负极部分21安装在电池槽17内，电池槽17 -端安装电池盖19,所述的 正极部分20包括一体铸造成型的正极极柱1、正极汇流排2和正极筋条10,正极汇流排2 和正极筋条10的连接处设置为喇叭口型，正极排管9套装在正极筋条10上，正极排管9 一 端与正极筋条10的喇叭口紧密配合，正极排管9的另一端安装封底5,正极排管9内填充正 极活性物质11，正极排管9通过正极固定板3固定；所述的负极部分21包括一体铸造成型 的负极极柱7、负极汇流排6和负极筋条13,负极汇流排6和负极筋条13的连接处设置为 喇叭口型，负极排管8套装在负极筋条13上，负极排管8 -端与负极筋条13的喇叭口紧密 配合，负极排管8的另一端安装封底5,负极排管8内填充负极活性物质12,负极排管8通 过负极固定板4固定；所述的正极部分20和负极部分21通过正极固定板3和负极固定板 4相互配合组合成一体后安装在电池槽17内，正极部分20和负极部分21的正极极柱1和 负极极柱7与电池槽17和电池盖19的极柱孔18相配合，电池槽17 -侧设置注液孔15,注 液孔15上安装注液盖16。其中，正极极柱1、正极汇流排2和正极筋条10组成的正板栅为 铅钙系列合金，负极极柱7、负极汇流排6和负极筋条13组成的负板栅为铅钙系列合金。 [0037] 正极排管9和负极排管8均独立设置，每根正极排管9和负极排管8 -端分别与 正极筋条10和负极筋条13的喇叭口相配合紧密连接，正极排管9和负极排管8四周均可 与电解液直接接触。
[0038] 正极排管9和负极排管8呈六边形排列，在六边形中间进行交叉添加正极排管9 和负极排管8。正极排管9和负极排管8根据需要设置多根，其中，三根正极排管和三根负 极排管通过交叉排列成六边形，使每根正（负）极管均可以与三个异性电极相配合，保证每 根排管均可与异性电极有最佳的配合。同时，在正极排管和负极排管进行六边形排列后，还 会出现许多剩余空间，为了提高空间利用率，在六边形中间进行交叉添加正极排管9和负 极排管8。
[0039] 正极固定板3和负极固定板4采用高温塑料制成，正极固定板3和负极固定板4 上设置有正极排管9和负极排管8的放置孔14,放置孔14的数量与正极排管9和负极排管 8数量总和相同，放置孔14的位置与正极排管9和负极排管8的位置相对应。
[0040] 正极排管9和负极排管8采用复合涤纶排管，正极排管9和负极排管8内部为涤纶 层，涤纶层采用的编制方式为平纹方孔，即股线（原线支数/股数）为10/2,经密为（20-26) 根/cm，纬密为（20-26)根/cm。为了将正极排管和负极排管很好的进行隔离，有效避免短 路，在正极排管9和负极排管8内部涤纶层23外部复合粘连一层玻璃棉隔板22,玻璃棉隔 板22厚度为lmm-3mm。
[0041] 实施例1 :
[0042] 以10A管分布式蓄电池为试验对象举例说明：
[0043] 本实施例的筋条长度为（55-85)mm，正、负极分别有21根管。按照本发明蓄电池 的结构，根据图8和图9的排列方式进行排管，可分别取21根正、负极排管组装10Ah电池。 插入正极排管和负极排管后，安装高温塑料固定板，然后灌注铅粉，安装封底，固化、干燥得 到如图2和图3的正、负极部分。分别将正、负极部分组装成一体结构放入电池槽，形成图 1的结构，加盖密封，然后灌装密度为1. 25g/cm3(30°C )的电解液，静置2小时进行电池化 成，化成结束对上述电池进行电池性能检测，与同型号传统电池进行对比，取消了刷板耳和 装配焊接等工艺过程，生产环境得到明显改善，缩短生产时间2天。其他检测数据如下表1， 检测方法参照GB/T 7403. 1-2008标准的测试要求。
[0044] 表 1
[0045]
【权利要求】
1. 一种管分布式蓄电池，包括正极部分（20)和负极部分（21)，正极部分（20)和负极 部分（21)安装在电池槽（17)内，电池槽（17) -端安装电池盖（19)，其特征在于：所述的 正极部分（20)包括一体铸造成型的正极极柱（1)、正极汇流排（2)和正极筋条（10)，正极 汇流排（2)和正极筋条（10)的连接处设置为喇叭口型，正极排管（9)套装在正极筋条（10) 上，正极排管（9) 一端与正极筋条（10)的喇叭口紧密配合，正极排管（9)的另一端安装封 底（5)，正极排管（9)内填充正极活性物质（11)，正极排管（9)通过正极固定板（3)固定； 所述的负极部分（21)包括一体铸造成型的负极极柱（7)、负极汇流排（6)和负极筋条 (13)，负极汇流排（6)和负极筋条（13)的连接处设置为喇叭口型，负极排管（8)套装在负 极筋条（13)上，负极排管（8) -端与负极筋条（13)的喇叭口紧密配合，负极排管（8)的另 一端安装封底（5)，负极排管（8)内填充负极活性物质（12)，负极排管（8)通过负极固定板 (4)固定； 所述的正极部分（20)和负极部分（21)通过正极固定板（3)和负极固定板（4)相互配 合组合成一体后安装在电池槽（17)内，正极部分（20)和负极部分（21)的正极极柱（1)和 负极极柱⑵与电池槽（17)和电池盖（19)的极柱孔（18)相配合，电池槽（17) -侧设置 注液孔（15)，注液孔（15)上安装注液盖（16)。
2. 根据权利要求1所述的管分布式蓄电池，其特征在于：所述的正极排管（9)和负极 排管（8)均独立设置。
3. 根据权利要求1所述的管分布式蓄电池，其特征在于：所述的正极排管（9)和负极 排管（8)呈六边形排列。
4. 根据权利要求3所述的管分布式蓄电池，其特征在于：所述的正极排管（9)和负极 排管（8)在六边形中间进行交叉添加。
5. 根据权利要求1所述的管分布式蓄电池，其特征在于：所述的正极固定板（3)和负 极固定板（4)采用高温塑料制成，正极固定板（3)和负极固定板（4)上设置有正极排管（9) 和负极排管（8)的放置孔（14)，放置孔（14)的数量与正极排管（9)和负极排管（8)数量总 和相同，放置孔（14)的位置与正极排管（9)和负极排管（8)的位置相对应。
6. 根据权利要求1所述的管分布式蓄电池，其特征在于：所述的正极排管（9)和负极 排管（8)采用复合涤纶排管，正极排管（9)和负极排管（8)内部为涤纶层（23)，涤纶层（23) 采用的编制方式为平纹方孔，涤纶层（23)外部复合粘连一层玻璃棉隔板（22)。
7. 根据权利要求6所述的管分布式蓄电池，其特征在于：所述的玻璃棉隔板（22)厚度 为 1mm-3mm〇
8. 根据权利要求1所述的管分布式蓄电池，其特征在于：所述的正极极柱（1)、正极汇 流排（2)和正极筋条（10)组成的正板栅为铅钙系列合金，负极极柱（7)、负极汇流排（6)和 负极筋条（13)组成的负板栅为铅钙系列合金。
【文档编号】H01M4/14GK104143659SQ201410385384
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】唐胜群, 李敏, 马蛟, 吴涛, 陈默, 单颖会, 李艳芬, 侯萍 申请人:淄博火炬能源有限责任公司