一种电池端子组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种电池端子组件，包括端子和电池壳体，该端子的内侧壁设有平台，端子对应平台以下部分构成该端子的安装部；电池壳体设有一镶嵌槽，安装部匹配镶嵌在镶嵌槽内；安装部和电池壳体间设有线性热膨胀系数为1～100(10-6m/mK)的密封层。密封层所选材料是具有与端子相近的热膨胀系数，具有优良的与金属粘接性能，可以实现对铅套表面良好密闭包覆；密封层具有优良的耐温性能，同时还具有与铅套一致的温度热膨胀性，因此能够抵抗“热冲击”并防止端子“爬酸”问题。
【专利说明】一种电池端子组件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到蓄电池的零部件，具体涉及到一种铅蓄电池端子的设计，特别是一种具有防止电池端子爬酸和具有抗热冲击功能的电池端子组件。
【背景技术】
[0002]铅蓄电池的端子是连接铅蓄电池内部与外部的关键零部件。铅蓄电池的端子分为正、负两个独立端子:端子的一端(底部)在电池内部与电池的一个电极(单格电池)，或电池(内部串联的一端电极)连接；端子的另一端(端子头部)用于电池与外部的连接。
[0003]目前汽车启动电池中的正、负端子通常是把铅或铅合金材料加工成型的具有一定锥度的中空圆柱体，俗称“铅套”。铅套的加工可以采用相应的专用端子模具通过常规的浇铸成型、或者是压铸成型、或者是冷挤压成型、或者是2种成型工艺的结合。把正、负铅套作为预置嵌件，经过电池盖注塑成型镶嵌在电池壳盖的给定位置上。在电池装配/封盖过程中，电池壳内的正、负极汇流排上的极柱会置入相应的铅套之中，通过加热极柱的头部，将极柱与铅套顶部熔接为一体。至此，铅套即成为完整的电池端子:在铅套内部与电极组在电池内部连接，铅套外部连接外部设备。
[0004]目前市场上的铅蓄电池，尤其是汽车起动型电池，在储存期或在使用中，经常出现的一个问题是电池端子表面变色发黑，以及端子表面腐蚀。原因是由于端子与电池盖之间出现“爬酸”所致。电池端子表面的腐蚀层会影响到电池与外部的连接性能，腐蚀严重时会产生接触不良，并影响到电池的使用和电池的寿命。
[0005]出现端子“爬酸”的一个主要原因是有关材料的特性所导致:因为铅金属端子与塑料电池壳盖是两种不同的材料，其导热系数和热膨胀系数的差别很大。铅的线膨胀系数:28(10-6111/111 10，电池壳体塑料:100?200(10-6111/111 1(),两者相差(3.5?7)倍。因此在注塑镶嵌的过程、在极柱与铅套的加热熔接过程，以及电池在温度交变条件下的循环使用过程:如电池处在低温(冬季)和高温(夏季，电池靠近发动机位置)的环境下频繁循环使用，因为两种材料的体积膨胀-收缩差别很大，很容易造成电池端子(铅套)与电池壳盖接触表面的分离，在接触面出现毛细孔或细微裂纹，即密闭性出现问题。同时铅蓄电池中使用的电解液-硫酸溶液的表面张力非常低，常压下即易挥发，如果镶嵌的电池端子与电池壳盖之间一旦出现毛细孔或微小的裂纹，电池内电解液的酸雾气即可从电池内部，沿着铅套表面的毛细孔或微小裂纹从端子底部扩散到端子外部，即出现所谓端子“爬酸”现象，进而产生端子表面的腐蚀，甚至对与电池连接的部件也造成腐蚀，因此如何保证电池端子与电池壳盖之间的良好密闭性是非常重要的。
[0006]以往有很多技术用于改善电池端子与电池壳盖之间的密封性，比较常见的方法有:1)在铅套表面(与壳盖接触面)加工出多道环形沟槽(参见图1八、图18、图10，增加电池壳盖之间接触面积和密封性、延长“爬酸”的路径，降低出现“爬酸”的可能(美国专利:5709967) ；2〉在注塑之前对镶嵌铅套的表面进行预处理，涂敷一层热固化树脂(美国专利4758482),或者用热塑性橡胶涂层(美国专利4522899)，或者采用聚氨酯弹性体涂层(美国专利5182178):3)将铅套的内表面设计加工为2个截段面，将铅套内圆的底部设计加工为:注塑时铅套的外部和内部的底部同时都被电池壳盖材料包覆，以延长“爬酸”的路径(美国专利 2011/0014513)。
[0007]以往的技术虽然有助于改善铅酸电池端子的“爬酸”，但这些技术的并不足以完全避免“爬酸”现象的发生。同时所采用对铅套表面的处理方法过于繁琐、表面涂层需要固化耗时长，实际效果也非常有限；另一个主要原因:即使采用铅套底端内外包覆(如美国专利2011/0014513)的密封方式，也不能避免受热冲击后的影响，完全抵抗铅端子与电池壳盖材料两者在体积受热膨胀和收缩上的相差造成的影响:即使注塑(铅套镶嵌)后铅套与壳盖之间的接触面结合的完好，但是后续的热冲击，如:极柱与铅套的热熔接过程需要将铅极柱与铅套熔接为一体，保保持温度在铅合金的熔点(330度)之上，而电池壳盖通常是聚丙烯，或聚丙烯共混材料，或八83材料:其熔点都低于160度)。熔接时如果铅套冷却温度控制不好(整体过热时)，会对铅套与壳盖的结合面造成冲击。进一步分析:如果再次受热后两者在体积膨胀-收缩上的差别如果没有得到有效的抑制，必定会影响到两种不同材质的表面结合力，即影响到端子的密封性能。这种结合力的下降，在热交变的环境下:包括在频繁循环使用(如启-停电池功能)，会造成电池壳体与电池端子之间密封性的不断减弱，这些因素都会导致最终出现端子的“爬酸”。
[0008]现有的技术对铅套表面预处理有采用环氧树脂涂层(邱。^，美国专利4758482),也有采用聚异丁烯涂层〈？18，美国专利5709967)和聚氨酯弹性体涂层(户口，美国专利5182178)等。但是与铅端子材料的热膨胀系数(28)对比，目前所有涂层(￡^7(45-65),^18(130), ^^(57.6))的热膨胀系数都要超过铅材料的一倍以上。因此在受到如上所述的热冲击，或热交变的作用下，这些涂层与铅套之间的结合面还会因为体积膨胀-收缩的不匹配而产生分离，电池内酸雾还会沿着铅套表面的微小缝隙逐渐向电池外逸出，出现“爬酸”。由此，现有技术无论是采用改善端子的结构设计以增加“爬酸”的路径的方法；还是采用铅套表面涂层处理的方式，都不能抵抗住“热冲击”对端子-壳盖结合面的影响，避免“爬酸”现象产生。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的是针对现有技术不足而提供电池端子组件，改善了电池端子与电池壳体间结合面密封性能，能够抵抗“热冲击”并防止端子“爬酸”问题。
[0010]为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0011〕 一种电池端子组件，包括端子和电池壳体，该端子的内侧壁设有朝下的平台，所述端子对应所述平台以下部分构成该端子的安装部；所述电池壳体设有一镶嵌槽，所述安装部匹配镶嵌在所述镶嵌槽内并且该安装部的台阶面、内侧面、底端面及外侧面构成该安装部的密封面；所述安装部和电池壳体间对应所述密封面部分设有线性热膨胀系数为1?100(10^111/111 10 的密封层。
[0012]所述密封层材料为耐高温线性芳香族高分子化合物，或者主要由耐高温线性芳香族高分子化合物和双酚4环氧树脂或甘油胺环型氧树脂配制而成；所述耐高温线性芳香族高分子化合物为聚醚醚酮(四孤)，聚酰胺酰亚胺八1),聚醚酰亚胺$￡1)，聚苯並咪唑(^81)，聚硅烷基聚氨酯中的一种。
[0013]所述密封层的材料内添加有添加剂，该添加剂为碳化硅和丨或二氧化硅。
[0014]所述密封层线性热膨胀系数为2.8?451()。
[0015]所述密封层的厚度为0.8?1.2臟。
[0016]采用上述方案后，本实用新型相对于现有技术的有益效果在于:本新型电池端子组件的端子(铅套)内部设置平台，以实现电池壳体(壳盖)可以从端子的底端两侧包覆端子的安装部。电池壳体与端子相互包覆部分间形成有密封层，该密封层避免了端子直接与电池壳体材料直接接触，并构成两层密封，第一层密封是端子与密封层相接触，第二层密封是密封层与电池壳体相接触。密封层所选材料是具有与端子相近的热膨胀系数，具有优良的与金属粘接性能，可以实现对铅套表面良好密闭包覆；密封层具有优良的耐温性能，同时还具有与铅套一致的温度热膨胀性，因此完全可以抗击电池在加工过程以及在使用过程中的热冲击，避免酸雾沿铅套表面出现“爬酸”。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1八是传统结构的汽车电池端子(铅套)的截面图示意图；
[0018]图18是传统汽车电池端子的界面示意图；
[0019]图1(:是铅套镶嵌在电池壳盖后的局部界面示意图；
[0020]图2八是本新型提出的汽车电池端子(铅套)的截面图示意图；
[0021]图28是本新型端子经过涂层处理后的界面示意图:
[0022]图2(:是本新型经过注塑后的端子组件的界面示意图。
[0023]标号说明
[0024]端子1 平台11
[0025]沟槽12 密封层2
[0026]电池壳体 3 镶嵌槽 31
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和【具体实施方式】对本案作进一步详细的说明。
[0028]本案涉及一种电池端子组件，如图2八-2(:所示，包括端子1、密封层2和电池壳体
3。端子1的内孔具有一定的锥度，其内侧壁设有朝下的平台11，该平台11可以设置一个或者一个以上。端子1的对应平台11及其以下部分构成该端子1的安装部。电池壳体3设有一镶嵌槽31，端子1的安装部匹配镶嵌在镶嵌槽31内(如图2(:所示)，镶嵌槽31的内侧壁适配抵设在所述平台11处。电池壳体3的镶嵌槽31对端子1的安装部进行内外包覆，包覆过的表面构成安装部的密封面，包括有安装部的台阶面、内侧面、底端面及外侧面。密封层2沿着所述密封面部分密封设在端子1和电池壳体3间。
[0029]所述密封层2的材料选择标准为具有与铅或铅合金相近的线性热膨胀系数:1?100(10^/111 10，更佳范围为 2 ?60 (10--- 1()，最佳范围为 2.8 ?45 (10--- 1()。进一步限定可以为耐高温热塑性(或热固性)树脂，使用温度范围广，长期使用温度约200度，短期工作温度约3001 ；柔韧性、耐腐蚀性优良，可与环氧类或聚氨酯类树脂互混交联固化，与金属粘接性优良。
[0030]具体而言，密封层2材料为耐高温线性芳香族高分子化合物(耐高温范围为100-2301，短期耐温最高值为2501)，或者由耐高温线性芳香族高分子化合物和双酚八环氧树脂或甘油胺环型氧树脂配制而成，其中耐高温线性芳香族高分子化合物是基础材料，双酚八环氧树脂或甘油胺环型氧树脂为共混改性材料，配制后可得到一种可耐高温的密封涂层，具有优良的耐腐蚀(耐酸)性能并与金属粘接性良好，固化后可以耐温300度(短期)，可以在200度下长期使用。密封层2起到了特殊的密封、隔热、抗热冲击及热交变的功倉泛。
[0031]所述耐高温线性芳香族高分子化合物为聚醚醚酮$￡￡10，聚酰胺酰亚胺八1)，聚醚酰亚胺$￡1)，聚苯並咪唑$81),聚硅烷基聚氨酯中的一种，或者是所述各种的各自预聚体为主要成份而构成。所述各种密封层材料具有与铅套相近的热膨胀系数，铅套的热膨胀系数为28(10—10，聚醚醚酮$￡￡1()的热膨胀系数为25-501()，聚酰胺酰亚胺(9^1)的热膨胀系数为25-30(10--- 10，聚醚酰亚胺$￡1)的热膨胀系数为45(10^/111 10，聚苯並咪唑$81)的热膨胀系数为25-50(10--- 1()，聚硅烷基聚氨酯的热膨胀系数为57 10。密封层2和电池壳体3相当于端子1的第一、第二密封层，该二者性质相近，可以为热塑性材料，也可以是热固性材料。
[0032]优选地，所述密封层2的材料内还可以添加有占密封层2材料1?30%重量比的添加剂，该添加剂为碳化硅和/或二氧化硅。该添加剂用来降低涂层受热后的体积热膨胀。
[0033]优选地，所述密封层2的厚度为:0.2?5臟，较佳厚度为:0.5?3臟，最佳厚度为:
0.8 ?1.2臟。
[0034]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本实用新型权利要求的范围。
【权利要求】
1.一种电池端子组件，包括端子和电池壳体，其特征在于:该端子的内侧壁设有朝下的平台，所述端子对应所述平台以下部分构成该端子的安装部；所述电池壳体设有一镶嵌槽，所述安装部匹配镶嵌在所述镶嵌槽内并且该安装部的台阶面、内侧面、底端面及外侧面构成该安装部的密封面；所述安装部和电池壳体间对应所述密封面部分设有线性热膨胀系数为I?100(10_6m/m K)的密封层。
2.如权利要求1所述的一种电池端子组件，其特征在于:所述密封层材料为耐高温线性芳香族高分子化合物；所述耐高温线性芳香族高分子化合物为聚醚醚酮(PEEK)，聚酰胺酰亚胺(PAI)，聚醚酰亚胺(PEI)，聚苯並咪唑(PBl)，聚硅烷基聚氨酯中的一种。
3.如权利要求1所述的一种电池端子组件，其特征在于:所述密封层线性热膨胀系数为 2.8 ?45 (10 6m/m K)。
4.如权利要求1所述的一种电池端子组件，其特征在于:所述密封层的厚度为0.8?1.2mm。
【文档编号】H01M2/30GK204118173SQ201420531895
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】戴增实 申请人:泉州市一鸣交通电器有限公司