专利名称：制造涂有合金的电池栅板的方法
技术领域：
本发明涉及对铅酸蓄电池中使用的一类电池栅板的改进，具体涉及对铅酸蓄电池的蓄电池栅板的表面加工的改进，以提高电池的膏剂粘附力并延长使用寿命。
2.相关技术描述铅酸蓄电池一般包括若干电池元件，这些电池元件都被装入在容纳有硫酸电解质的容器内的独立隔室中。每个电池元件都包括至少一个正极板、至少一个负极板以及位于每个正极板和负极板之间的多孔分隔件。正极板和负极板每个都包括铅或铅合金板，它们支撑着电化学活性材料。活性材料是基于铅的材料(即处于电池不同充/放电阶段的PbO，PbO2，Pb或者PbSO4)，它们附着在栅板上。栅板提供了正极和负极活性材料之间用以传导电流的电接触。
最近几十年来，铅酸电池制造技术和材料已得到巨大改善。早期的一项改革是采用电池栅板材料，它可制造出“免维护”电池。因为纯铅材料对于电池栅板的制造工艺而言太软，因此多年来一直要往铅里添加各种合金元素，以便制造出强度足以经得住电池制造工艺的电池栅板。例如，由于人们发现了可借助重力浇铸技术将铅锑合金以可接受的商业利润作成电池栅板，因此就把锑加到铅中。但是，人们发现，在把铅锑合金用于电池栅板时，会因放气而引起水分的丧失。因此，带有铅锑栅板的电池都需要周期性维护、即往电池中加水。为了降低电池的放气速率，就要对铅锑合金作一些改进。采用了铅钙合金栅板的电池的放气速率较低，因此它不需要补水。因此，使用铅钙合金电池栅板带来了“免维护”电池的产生。
铅酸电池制造方面的另一项重要改革是，用连续工艺代替传统方法来制造电池板，在传统方法中，都是利用传统的重力浇铸叠箱铸型(book mold)操作制造电池栅板，然后在一独立步骤中为浇铸好的栅板涂敷膏剂。在典型的电池板连续制造方法中，或者通过浇铸制造铅合金带(即浇铸带)，或者通过浇铸辊压来制造铅合金带(即锻造带)，接着对合金带进行延展或冲压，产生互连的电池栅板带形式的理想栅板图形。一般而言，是将含钙量高的铅合金用于连续栅板制造工艺，这是因为高含量的钙具有提高电池栅板硬度的倾向，这在冲压或延展过程中非常有利。然后将提前制备好的活性材料电池膏剂(通过把氧化铅、硫酸、水混合起来，任选加入纤维或膨胀剂之类的干燥剂制得的)涂敷到互连的电池栅板带上，接着把这些栅板带分成单块电池板。连续制造电池板的主要优点在于生产率、尺寸控制、可制得较薄的板、低搭接率(strap rate)及低制造成本。接着，一般让糊有膏剂的板在高温高湿条件下固化数小时，让自由铅(如果有的话)氧化，同时调整板的结晶结构。固化后，将板组装成电池，通以电流，通过电化学方式将硫酸铅或碱式硫酸铅转化成二氧化铅(正极板)或铅(负极板)。这就是所谓的“形成”过程。
人们已公知，铅酸电池最终将因一种或多种失效模式而不能使用。在失效模式中，有一种是因栅板腐蚀而导致的失效。电化学作用腐蚀栅板表面，将活性材料与栅板正极的粘接剂还原。在绝大多数例子中，电池失效一般是发生在因活性材料与栅板分离而导致栅板不能再提供足够的结构支持或电流的情况下。人们已经确认，上述通过连续板制造法制得的负铅酸电池板的使用(周期)寿命至少能象通过传统重力浇铸叠箱模铸栅板制得的负极板的使用寿命那么长。但是，通过连续板制造法制得的正铅酸电池板在使用寿命方面却比不上重力浇铸叠箱模铸栅板，尤其在现代较紧凑轿车引擎罩的高温环境下更是如此。具体而言，根据SAE J240B寿命试验(40℃，特别是75℃)验证证明，带有通过连续板制造法由铅钙合金制得的正极板的铅酸电池寿命较短，这是因为构成活性材料与栅板间电阻层的栅板表面发生了腐蚀，在试验过程中看上去它让活性材料与栅板之间的粘接剂发生还原反应。对于高温(75℃)J240试验而言，铅-钙栅板电池特别容易早期失效，相对由铅-锑栅板制得的类似电池而言，其寿命较短。
因此，人们致力于提高带有连续制造板的铅酸电池的使用寿命，特别是通过提高正极栅板与活性膏剂材料的粘结力。例如，在美国专利5858575中就公开了一种延长铅酸蓄电池循环寿命的方法。在该方法中，通过将连续长度的未展带或连续长度的预展栅板带热浸到锡、铅-锑、铅-银或铅锡合金中，从而为前者涂覆一层合金，其中所述每种栅板带都由铅钙合金制成。栅板表面上的金属层有助于活性材料膏剂与栅板之间有良好的粘附力。
美国专利4906540中公开了另一类似方法，它披露了以下方法将铅-锡-锑合金辊压接合到由铅钙合金制成的条带上。然后将该条带延展成连续长度的栅板。它宣称，铅-锡-锑合金的表面层能让电池活性材料保留很长时间。增强膏剂与栅板的粘附力就提高了电池的循环寿命。
在日本专利公开10-284085中也描述了一种类似方法，它披露了以下方法将铅-锑-硒合金熔合到铅-钙-锡合金带上，然后将该条带冲压或延展成电池栅板。人们相信通过该工艺制得的栅板能提高电池寿命。
美国专利4761356描述了另一类似方法，它披露了以下方法通过浸渍、喷涂、或镀为铅钙合金带涂覆铅锡合金，然后将涂覆后的合金带冲压或延展成连续的电池栅板条带。利用为铅-钙条带涂覆铅锡合金后再对其进行冲压或延展的过程可制造出以下栅板在从条带材料冲掉栅板材料的位置露出了铅钙合金。据报道，该合金涂层能改善过度放电后的恢复再生。
在很大程度上，铅酸电池的制造效率还取决于正极板，特别是取决于活性正极材料内一氧化铅(PbO)转化成二氧化铅(PbO2)的程度。成形所需的高电位看起来与不导电膏剂材料向PbO2的转化相关。正极板的形成效率低就需要很高的形成负荷。在所得到的装备有这种电极板的电池中，充电效率低也会产生缺陷。一般而言，如果电池未彻底形成，电池的初始容量(性能)就会很低，它还需要额外循环才能达到特定性能值。已公知的是，通过提高膏剂混合物与栅板之间的粘附力，就能提高形成效率。尤其是，栅板与膏剂间的粘附力提高能改善栅板与膏剂之间的界面接触，从而会增大栅板与膏剂间的电流。
于是可以看到，电池栅板与电池活性材料之间的粘附力尤其能影响电池的形成过程和电池的使用寿命。于是，人们提出了诸如上面所提方法的各种方法来提高电池栅板与电池活性材料之间的粘附力，从而提高电池的使用寿命。
但是，所有这些前述方法都存在某些缺点，这些缺点限制了这些方法在改进电池使用寿命方面发挥最大效力的能力。例如，美国专利4906540和4761356以及日本专利公开10-284085所披露的方法都是通过以下方式形成电池栅板为合金带涂覆一种合金涂层，然后将该合金带冲压或延展成电池栅板。结果，在面向因冲压、裁切或延展条带而在条带中形成的开口的栅板引线表面上就没有合金涂层。因此，合金涂层为混合粘附力和使用寿命带来的有益效果当然因未得到涂覆的整个栅板引线表面而受到局限。另外，美国专利5858575中披露的涂覆方法可与延展金属栅板(如美国专利5858575的
图1所示)一起使用，已经公知，后者与诸如美国专利5989749中所示的模压栅板相比，充电/放电效率较差。延展栅板的充/放电效率降低也限制了电池的使用(周期)寿命。
因此，在电池制造领域仍然不断需要更有效的方法来提高电池的使用寿命。具体而言，人们需要一种能更好地增强活性材料与通过连续工艺制得的电池栅板之间的粘附力的方法。
发明概述本领域的上述需求可通过一种电池栅板或电池板成形方法来实现，该方法包括以下步骤为由铅合金栅板材料制成的连续的互连电池栅板带涂敷铅合金涂层。每块互连电池栅板都包括通过至少一个框架元件连接起来的栅板网络。栅板网络包括多个间隔开的栅板引线元件，每根栅板引线元件都有若干个相对末端，这些末端之每一个都与多个节点中的一个节点联结，由此在栅板网络中限定多个孔隙。在本发明的一个方案中，要将互连电池栅板带浸到铅合金涂层的熔体中，以便为互连电池栅板带涂敷铅合金涂层。接着为涂覆了合金的互连电池栅板带涂敷膏剂，将它们切成若干块电池板，或切成若干块电池栅板，供后续涂敷膏剂使用。
任选的是，可在为互连电池栅板带涂敷铅合金涂层之前，在栅板引线元件相对末端中间一位置上使至少一部分栅板引线元件发生形变(例如通过模压)。这一过程制造栅板引线元件，其中在栅板引线元件相对末端的中间位置上截取的第一横截面不同于在栅板引线元件的一个相对末端截取的第二横截面。还可对涂覆后的互连栅板带实施淬火处理，然后实施时效硬化。
可采用各种方法制造互连电池栅板带。例如，可从连续的栅板材料带上冲掉栅板材料，以此形成互连的电池栅板带。可以选择的是，可通过裁切及延展连续的栅板材料带，以此形成互连电池栅板带。此外，还可通过(例如在滚筒上)连续浇铸栅板材料熔体，以此形成互连电池栅板带。
形成栅板网络后再涂覆互连电池栅板带存在以下优点。首先，熔融的铅合金涂层可将热量传到互连电池栅板带的表面上，由此能让互连电池栅板带的表面再溶化。互连电池栅板带表面上的晶粒重新结晶，形成大颗粒，而大颗粒具有更高的蠕变阻力。第二，合金涂层可涂敷到栅板网络的整个表面上，而不是仅仅涂敷到平行于互连栅板带纵切面的栅板引线表面上，由此提高了膏剂在整个栅板引线表面上的粘附力。第三，合金涂层为类浇铸表面结构提供了栅板网络所有表面上增加的表面面积、而不仅仅是平行于互连栅板带纵切面的栅板引线表面，由此提高了对所有栅板引线表面的粘附力。另外，表面面积增大还降低了电流密度、腐蚀速率，提高了充电能力。
因此本发明的优点是提供一种通过增强电池活性材料与电池栅板间的粘附力来增加电池循环寿命的方法。
另一优点是提供一种通过增强电池膏剂与电池栅板间的粘附力来提高电池的形成效率的方法。
再一优点是提供一种方法，它能改变通过连续工艺制得的电池栅板引线的形状，从而让膏剂流到栅板引线周围以提高电极板强度。
本发明的另一优点是提供一种电池栅板制造方法，它能让电池制造商利用成本较低的连续栅板制造工艺，同时又不会产生与膏剂粘附力不足相关的缺陷，诸如降低形成效率和循环寿命。
本发明的另一优点是提供了一种制造电池板或电池栅板的方法，它能制造出在电池栅板表面附近具有增大晶粒尺寸的电池栅板。
本发明的再一优点是提供一种电池板或电池栅板制造方法，它能制造出表面积增大、从而能增加栅板与电池膏剂之间的界面接触和机械粘结力的电池栅板。
附图的简要说明通过考虑以下详细说明、所附权利要求和附图，将使本发明的这些和其它特征、方面和优点变得更容易理解，附图中图1表示依照本发明方法的一个方案制造的电池栅板的正视图；图2表示沿图1的线2-2截取的栅板引线纵切面的截面图；图3表示沿图1的线3-3截取的栅板引线纵切面的截面图；图4表示沿图1的线4-4截取的栅板引线纵切面的截面图5表示沿图1的线5-5截取的栅板引线纵切面的截面图；图6A表示沿图1的线6-6截取的栅板引线纵切面的截面图；图6B表示沿图1的线6-6截取的没有合金涂层的栅板引线纵切面的截面图；图6C表示沿图1的线6-6截取的部分有合金涂层的栅板引线纵切面的截面图；图7A是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的一个装置示意图；图7B是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的另一装置示意图；图7C是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的再一装置示意图；图7D是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的另一装置的示意图；图8A是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的另一装置的示意图；图8B是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的再一装置的示意图；图8C是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的另一装置的示意图；图8D是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的再一装置的示意图；图9A是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的再一装置的示意图；图9B是可用于实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的另一装置的示意图；应当理解的是，附图不必按比例绘制，实施例有时通过图形符号、假想线、图解表示或局部视图来表示。在某些例子中可能省略了对理解本发明而言是不必要的、或致使难以观察其它细节的细节。当然应当理解的是，本发明不必限于此处所示的具体实施例。
在以下对附图的描述中，采用类似的参考编号来指代各图中的相同或类似的部件。
对本发明的详细描述图1表示依照本发明方法的一个方案制得的电池栅板的正视图。该栅板是由涂覆了铅合金的铅合金栅板材料制成的模压栅板，其工作方式与本领域公知的其它电池栅板相同。应当注意的是，由本发明可获得数量无限的栅板设计方案，因此不应认为以下描述会把本发明限制为图1所示的栅板设计方案，给出图1仅是为了说明的目的。
现在参照图1，栅板10包括一个框架，该框架包括顶部框架元件12、第一和第二侧框架元件14和16、以及底部框架元件18。栅板10包括一系列栅板引线，它们限定出许多开口区域20，这些开口区域固定着能发电的电化学膏剂(未示出)。集电凸缘22与顶部框架元件12集成在一起，并偏离顶部框架元件12的中心。顶部框架元件12包括直接位于凸缘22下方的扩大的导电部分24，并具有能优化电流向凸缘22传导的所示形状。
一系列呈放射状延伸的竖直栅板引线元件26a-26o构成了栅板10的一部分。正如附图所示，竖直的引线元件26c-26n与顶部框架元件12和底部框架元件18相连，竖直的引线元件26a-26b与顶部框架元件12和第一侧框架元件14相连，而竖直引线元件26o与顶部框架元件12和侧框架元件16相连。竖直的引线元件26i平行于侧元件14和16，其余的竖直引线元件26a-26h以及26i-26o都呈放射状朝沿着穿过竖直元件26i的径线的虚交叉点延伸。竖直引线元件26a-26o在从底部元件18朝顶部元件12移动时渐渐靠近，当它们从竖直元件26i朝左侧元件14或右侧元件16移动时，又会渐渐远离。
栅板10还包括多个水平或交叉的引线元件。交叉引线元件包括一组位于栅板10的中间部分的平行水平引线元件30。另外，栅板10包括连在左侧框架元件14与竖直元件26a之间、且彼此平行的第一组交叉引线元件32；连在竖直元件26a和26b之间、且彼此平行的第二组交叉引线元件34，以及连在竖直元件26b和26c之间、且在栅板10的左侧彼此平行的第三组交叉引线元件26。另外，如图所示，栅板10包括连在竖直元件26n和26o之间、且彼此平行的第四组交叉引线元件38；连在竖直元件26o和右侧框架元件16之间、且在栅板右侧彼此平行的第五组交叉引线元件40。如图所示，一系列短支撑线42与底部框架部件18相连。
竖直引线元件26a-26o和水平引线元件30或交叉引线元件32-40的各个部分都有相对末端43，它们在多个节点44处结合，限定支撑导电的电化学膏剂的开口区域20。
图2-6A所示的栅板引线截面图表示通过下述本发明方法的一个方案形成的栅板引线的各种截面设计。在电池栅板中，每个栅板引线部分都有不同的截面结构，或者每个栅板引线部分都有相同的截面结构。但是，优选的是每个栅板引线截面都有相同的横截面结构。另外值得指出的是，尽管在图2-6A中通过竖直栅板引线的横截面视图示出了本发明的某些特征，但在截取水平栅板引线的横截面时，也可采用相同的横截面视图。换句话说，还可将图2到6A所示的类似形变方法应用于水平引线元件。根据需要，可仅使栅板在竖直引线元件处形变，或者在竖直和水平引线元件二者处都形变，或者在任一个引线元件处都不形变。
图2表示在位于栅板引线部分相对末端中间的一位置截取的竖直引线元件26h的部分横截面视图。可以看到，在该栅板引线部分相对末端中间的位置上，该栅板引线的横截面包括大体为八边形的栅板引线基体90a和合金涂层92a。在93处还用剖视图示出了在对置的栅板平坦表面33以下、介于栅板引线基体90与合金涂层92之间的界面。本领域普通技术人员应当理解的是，电池栅板引线部分或节点不会拥有完美的几何结构，栅板引线部分的圆边及圆角、基体、涂层表面或节点通常都源于制造过程。基于该原因，说明书中用词“大体”描述横截面形状，以指示其可能略微偏离完美的几何形状。
图3表示在栅板引线部分的相对末端中间的位置截取的竖直引线元件26i的部分横截面视图。可以看到，在该栅板引线部分相对末端中间的位置上，栅板引线的横截面包括栅板引线基体90b，它已相对节点转了45度，其截面大体为矩形。栅板引线的横截面还示有合金涂层92b。在93处还以剖视图方式示出了在栅板对置的平坦表面33之下、栅板引线基体90b与合金涂层92b之间的界面。
图4表示在栅板引线部分的相对末端中间的位置上截取的竖直引线元件26j的部分横截面视图。可以看到，在该栅板引线部分相对末端中间的位置上，栅板引线的横截面包括大体为六边形的栅板引线基体90b和合金涂层92c。栅板引线基体93c有对置的表面，它们与相邻节点的表面共面。在93处还以剖视图方式示出了位于栅板的对置平坦表面33之下的栅板引线基体90c与合金涂层92c之间的界面。
图5表示在栅板引线部分相对末端中间的位置上截取的竖直引线元件26k的部分横截面视图。可以看到，在该栅板引线部分相对末端中间的位置上，栅板引线的横截面包括大体为菱形的栅板引线基体90d和合金涂层92d。在93处还以剖视图方式示出了位于栅板的对置平坦表面33之下的栅板引线基体90d和合金涂层92d之间的界面。
图6A表示在栅板引线部分的相对末端中间的位置上截取的竖直引线元件26i的部分横截面视图。该图表示传统模压电池栅板的结构，其中节点的横截面和在沿栅板引线部分的所有位置上的横截面基本上都是矩形的，节点和栅板引线部分(包括栅板引线基体90e)的表面都包括合金涂层92e。此外在93处还以剖视图方式示出了位于栅板的对置平坦表面33之下的栅板引线基体90e与合金涂层92e之间的界面。
图6B表示在栅板引线部分的相对末端中间的位置上截取的竖直引线元件261的另一部分横截面方案图。可以看到，在节点的横截面和在沿着栅板引线部分的所有位置上的横截面基本上都是矩形，每根栅板引线的横截面积都不会在栅板的相对平坦表面33上方或下方延伸。
图6C表示在栅板引线部分相对末端中间的位置上截取的竖直引线元件26j的另一部分横截面视图。在该栅板引线的横截面视图中示出了栅板引线基体90g和合金涂层92g。合金涂层92g设置在栅板的平坦表面33上；但是，在横穿该平坦表面33的栅板引线元件的表面91g上没有合金涂层。图6C中的栅板可通过美国专利4906540和4761356所披露的方法来制造。
参照图6A和6B能更好地理解图2-6A所示电池栅板结构的一个优点。图6A表示传统模压电池栅板的结构，该栅板在模压后涂覆了合金涂层92e。节点横截面和在沿包括栅板引线基体90e在内的栅板引线部分的所有位置上的横截面基本上为矩形。但是，在靠近栅板引线基体90e四个角的区域内，合金涂层92e的表面略圆。在为图6A所示的栅板涂敷电池膏剂时，略圆的栅板引线会让膏剂流到引线周围。引线的粗糙表面为膏剂颗粒提供了机械接合和连结。因此，栅板与电池膏剂之间的接触良好，所以电池板很坚固。图6B示出了传统模压电池栅板的结构，其中节点横截面和在沿栅板引线部分90f的所有位置上的横截面基本上为矩形。在为图6B所示的栅板涂覆电池膏剂时，由于膏剂流动必需以90度梯级进行变化，因此在电池膏剂和沿着垂直于膏剂涂覆方向移动的引线表面之间很难实现良好接触。这与水沿90度峭壁流下、位于峭壁边缘正下方的表面不会与落水接触的情况类似。在栅板引线的取向非90度时，膏剂流的变化是渐进而连续的，因此提供更好的膏剂覆盖。当电池膏剂固化干燥时，它会皱缩，从而在膏剂/栅板的界面上产生张力。膏剂/栅板引线界面上的张力在引线表面垂直于栅板表面时达到最大，在引线表面平行于栅板表面时达到最小。因此，在张力达到最大的地方，栅板引线与膏剂件之间形成间隙。这种电极板不牢固，膏剂容易脱落。由于膏剂与栅板之间接触不够，就很难利用这种电极板制造电池，这种电池在既定的存储容量试验中性能也很差，而且它没有令人满意的循环寿命。
前面已经示出了通过本发明的一个方案制造的示范性合金涂覆电池栅板，下面描述用于制造依照本发明的电池栅板的多个装置。在图7A中示出了一种可实施本发明的方法、并制造出依照本发明的电池栅板的装置，其用50概括表示。装置50包括热铅罐61a，它装着形成电池栅板基体的熔融铅合金62；内冷式旋转浇铸筒63。操作过程中，熔融的铅合金62接触致冷的滚筒表面并制冷，以形成基本上宽和厚恒定的固态铅合金带65。在美国专利3926247或美国专利5462109中示出并描述了适用于装置50的铅合金带滚筒浇铸装置，在此将这些文献结合进来作为参考。任选的是，可利用滚子64滚压铅合金带65，以改变合金带65的厚度和晶粒结构。然后将连续的合金带65送入冲压站71，在其中通过从连续的合金带65冲掉栅板材料来形成一系列互连电池栅板。
在冲压站71的冲压过程中，要维持合金带65作为连续条带，优选是在进行的冲压操作中形成互连的电池栅板形状，即通过若干次冲压操作向电池栅板添加特征。冲压站71颗形成互连的电池栅板带，每个栅板拥有如图1中所示的结构。
任选的是，在该带出现在冲压站71后，让该带的电池栅板引线部分进入模压站73。模压站73用于使栅板引线发生形变或进行模压，由此栅板引线就拥有了类似于图2-5所示的栅板引线横截面90a、90b、90c或90d中一种形状的横截面。例如，模压站73可包括一个模具或多个模具，它们使冲压栅板的栅板引线的矩形横截面变形成图2所示的八边形横截面90a。另外还可形成图3-5中所示的其它典型引线横截面。离开冲压站71(任选是离开模压站73)后的冲压(任选模压)互连电池栅板74的条带通过装着熔融铅合金77的合金镀槽76，形成涂覆了合金的互联电池栅板79的条带。合金镀槽76的长度随熔融铅合金77的组分、要淀积的合金涂层的厚度、以及冲压互连电池栅板75的条带通过合金镀槽76的速度而变化。然后将涂覆了合金的互连电池栅板79的条带送入装着淬火流体84(优选为水)的淬火槽83，并将它们绕到卷带盘85上。在稳定得多的条件下，淬火保留了合金涂覆的互连电池栅板79的条带的再溶晶粒。然后对涂覆了合金的互连电池栅板79的卷带盘进行时效硬化处理。虽然可在室温(即25度)下对涂覆了合金的互连电池栅板79的卷带盘进行时效硬化处理，但优选的是在高温下(即25度以上)对该涂覆了合金的互连电池栅板79的卷带盘进行时效硬化处理。然后可展开涂覆了合金的互连电池栅板79的卷带盘，将它们提供给涂膏机(例如美国专利4606383所示出和描述的涂膏机)，接着将其分成组装电池用的电池板(本领域所公知的)。可以选择的是，可展开涂覆了合金的互连电池栅板的卷带盘，将它们分成单个电池栅板，然后为它们涂膏，形成电池板。
图7B示出了用51概括表示的另一种装置，用以实施本发明的方法，并制造依照本发明的电池栅板。与图7A中的装置50一样，装置51是利用浇铸筒63、冲压站71、模压站73(如果需要的话)、合金镀槽76、以及淬火槽83来制造涂覆合金的互连电池栅板带79。但是，在图7B的装置51中，涂覆合金的互连电池栅板带79要在离开淬火槽83后进入烘箱86，以便在淬火后立即对涂覆了合金的互连电池栅板带79进行时效硬化处理。在烘箱86中完成了时效硬化后，将涂覆了合金的互连电池栅板带79被输送通过涂膏机87，在此向涂覆了合金的互连电池栅板带79上涂敷常规电池膏剂。涂敷完膏剂的合金涂覆的互连电池栅板带79a离开涂膏机87，然后在组装电池之前，于分隔机88内分隔成若干个单块电池板。
在图7C中示出了用52概括表示的另一种装置，用以实施本发明的方法。在装置52中，象在图7A的装置50中那样，是利用浇铸筒63制造铅合金带65。然后在延展机72中将该铅合金带65延展成互连的电池栅板带75。美国专利4291443中示出并描述了可将铅合金带65延展成互连电池栅板带75的适宜装置，在此将其结合进来作为参考。在互连电池栅板带75离开延展机72后，任选的是，按照上述参照图7A的装置50所述的方式，可在模压站73中处理该条带的电池栅板引线部分。然后输送互连电池栅板带75通过合金镀槽76，形成涂覆了合金的互连电池栅板带80，接着在淬火槽83内对其实施淬火，然后将其缠到卷带盘85上。然后可对涂覆了合金的互连电池栅板80的卷带盘进行加热，对互连的电池栅板80实施时效硬化。然后展开互连的电池栅板带80，将其送入涂膏机，再将其分成组装电池用的电池板。可以选择的是，可以展开涂覆了合金的互连电池栅板的卷带盘，将它们分成若干个单块电池栅板，接着为这些电池栅板涂覆膏剂，由此形成电池板。
在图7D中示出了用53概括指示的另一装置，用以实施本发明的方法。象在图7C的装置52一样，在装置53中，利用浇铸筒63、延展机72、模压站73、合金镀槽76、以及淬火槽83来制造涂覆合金互连电池栅板带80。但是，在图7D的装置53中，涂覆合金的互连电池栅板带80要在离开淬火槽83后立即进入烘箱86，以便对涂覆了合金的互连电池栅板合金带80进行时效硬化处理。在烘箱86中完成了时效硬化后，输送涂覆了合金的互连电池栅板带80通过涂膏机87，在此向涂覆了合金的互连电池栅板带80上涂敷常规的电池膏剂。涂敷完膏剂的合金涂覆的互连电池栅板带80a就离开涂膏机87，然后在组装电池之前于分隔机88内被分隔成多块电池板。
虽然图7C的装置52和图7D的装置53能在实施本发明时提供适宜结果，在利用冲压站71以及任选的模压站73来制造形状复杂的电池栅板(例如图1所示的情况)时，图7A的装置50和图7B的装置51特别有利。具体而言，在图7C的装置52和图7D中的装置53中采用的延展机72能制造出连续长度的延展金属栅板，这些栅板在引线图形、引线形状、以及铅分布方面存在限制。相反，图7A的装置50和图7B的装置51能制造出具有以下特征的连续长度的冲压栅板优化的栅板引线图形，不对称且偏移的栅板引线图形，改善的栅板引线厚度控制(栅板引线长宽比)，改善的栅板引线形状控制，栅板中改善的铅分布(铅从栅板顶部到栅板底部的百分比分布)，以及晶粒控制。结果，由于相对应力自由晶粒结构和冲压片材的空隙度较低，由此增强了腐蚀性。另外，冲压过程基本上不会让晶粒变形，或者使其它应力加在栅板上(其可能导致腐蚀引发点)。由于在栅板内独特而优化的栅板引线图形、改善的栅板引线尺寸控制以及铅的优化分布，从而增强了电性能。于是，图7A的装置50和图7B的装置51制造的电池栅板具有优化的栅板引线图形和合金涂层这些优点。
在图8A中示出了用于实施本发明的方法并制造依照本发明的电池栅板的另一种装置，其用54概括表示。该装置54包括热铅罐61b和一对双流浇铸辊66，所述热铅槽装着用于制造电池栅板基体的熔融铅合金62。操作过程中，熔融的铅合金62与辊子表面接触，冷凝形成基本上定宽定厚的固态铅合金带68。在美国专利4498519号中示出并描述了适用于装置54的铅合金带浇铸辊压装置，在此将其结合进来作为参考。任选的是，铅合金带68还可用辊子67作进一步辊压，以改变条带68的厚度和晶粒结构。然后将连续的条带68送到冲压站71，在此通过从连续的条带68中冲掉栅板材料来制得一系列互连的电池栅板。
在冲压站71的冲压过程中，要维持合金带68成连续条带，优选是在渐进的冲压操作中形成互连的电池栅板形状，即通过若干次冲压操作在电池栅板上加上若干特性。冲压站71形成互连的电池栅板带，每个栅板都具有图1所示的结构。
任选的是，在合金带出现在冲压站71后，在模压站73中处理条带的电池栅板引线部分。模压站73用于使栅板引线发生形变或进行精压，使得栅板引线就拥有了类似于图2-5所示栅板引线横截面90a、90b、90c或90d之一的横截面。例如，模压站73可包括一个模具或多个模具，它们让冲压栅板的栅板引线的矩形横截面变成图2所示的八边形横截面90a。另外还可形成图3-5中所示的其它典型引线横截面。正如参照图7A时所述的，将离开冲压站71(任选是离开模压站73)的冲压后的(任选是模压后的)互连电池栅板带74送过装着熔融铅合金77的合金镀槽，从而形成涂覆了合金的互联电池栅板带79。然后输送涂覆了合金的互连电池栅板带79通过淬火槽84，将它们绕到卷带盘85上。然后对涂覆了合金的互连电池栅板79的卷带盘进行加热，以便对互连电池栅板79实施时效硬化处理。展开涂覆了合金的互连电池栅板79的卷带盘，将其送到涂膏机中，接着把它们分成组装电池用的电池板。可以选择的是，可展开涂覆了合金的互连电池栅板的卷带盘，并把它们分成各个电池栅板，然后为其涂膏，形成电池板。
在图8B中示出了用于实施本发明的方法并制造依照本发明的电池栅板的另一种装置，它用55概括表示。象在图8A的装置54中那样，装置55利用双辊浇铸机66、冲压站71、模压站73(如果需要)、合金镀槽76、以及淬火槽83来制造涂覆合金的互连电池栅板带79。但是，在图8B的装置55中，涂覆了合金的互连电池栅板带79要在离开淬火槽83后立即进入烘箱86，以便对涂覆了合金的互连电池栅板带79实施时效硬化处理。在完成了时效硬化后，输送涂覆了合金的互连电池栅板带79通过涂膏机87，在此往涂覆了合金的互连电池栅板带79上涂敷常规的电池膏剂。涂敷完膏剂的合金涂覆的互连电池栅板带79a离开涂膏机87，接着在分隔机88内被分隔成若干个单块电池板。
在图8C中示出了用于实施本发明方法的另一装置，它用54概括表示。象图8A的装置54那样，该装置56利用双辊浇铸机66制造铅合金带68。然后在延展机72中将该铅合金带68延展成互连的电池栅板带75。在美国专利4291443号中示出并描述了适合将铅合金带68延展成互连的电池栅板带75的装置。任选的是，就象参照图7A的装置50所述的那样，在互连电池栅板带75离开延展机72后，让该条带的电池栅板引线部分进入模压站73进行处理。然后输送互连电池栅板带75通过合金镀槽76，形成涂覆了合金的互连电池栅板带80，然后在淬火槽83内对它实施淬火，将它们缠到卷带盘85上。接着对涂覆了合金的互连电池栅板80的卷带盘进行加热，使该涂覆了合金的互连电池栅板带80发生时效硬化。展开互连电池栅板带80，将其送入涂膏机，然后分成组装电池用的电池板。可以选择的是，可展开涂覆了合金的互连电池栅板80的卷带盘，并将其分成单块电池栅板，再为其涂敷膏剂，形成电池板。
在图8D中示出了用于实施本发明的方法的另一种装置，它用57概括表示。象在图8C中的装置56那样，该装置57利用双辊浇铸机66、延展机72、模压站73(如果需要的话)、合金镀槽76以及淬火槽83来制造铅合金带68。但是，在图8D的装置57中，涂覆了合金的互连电池栅板带80要在离开淬火槽83后立即进入烘箱86，用以对涂覆了合金的互连电池栅板合金带79实施时效硬化处理。在完成了时效硬化后，输送涂覆了合金的互连电池栅板带80通过涂膏机87，在此往涂覆了合金的互连电池栅板带79上涂敷常规的电池膏剂。涂敷完膏剂的合金涂覆的互连电池栅板带80a离开涂膏机87，然后在分隔机88内被分隔成各块电池板。
在图9A中示出了一种用于实施本发明的方法并制造依照本发明的电池栅板的装置，它用58概括表示。装置58包括热铅罐61c，它装着制造电池栅板基体用的熔融铅合金62；及浇铸筒69。操作过程中，熔融的铅合金62与滚筒表面接触，冷凝形成互连的电池栅板带70。美国专利4349067中示出并描述了可用于装置58来制造互连电池栅板带70的适宜浇铸装置，在此将这些文献结合进来作为参考。任选的是，可按照美国专利5611128中示出和描述的那样(在此将所述文献结合进来作为参考)，输送离开浇铸筒69表面的互连电池栅板带70通过一组或多组辊子98，以减小互连电池栅板带70的厚度。然后按照参照图7A时所描述的，输送互连电池栅板带70通过装着熔融铅合金77的合金镀槽76，由此制造出涂覆了合金的互连电池栅板带81。接着，让涂覆了合金的互连电池栅板带81通过淬火流体84，然后将它们缠到卷带盘85上。接着对涂覆了合金的互连电池栅板81的卷带盘进行加热，对该涂覆了合金的互连电池栅板带81实施时效硬化处理。展开互连电池栅板带81，将其送入涂膏机，然后分成组装电池用的电池板。可以选择的是，可展开涂覆了合金的互连电池栅板80的卷带盘，然后将其分成若干个单块电池栅板，再为其涂敷膏剂，形成电池板。
在图9B中示出了用于实施本发明的方法并制造依照本发明的电池栅板的另一种装置，它用59概括表示。象在图9A的装置58中那样，在装置59中，利用浇铸筒69、任选的辊子98、合金镀槽76、以及淬火槽83来制造涂覆合金的互连电池栅板带81。但是，在图9B的装置59中，涂覆了合金的互连电池栅板带81要在离开淬火槽83后进入烘箱86，用以对涂覆了合金的互连电池栅板合金带81实施时效硬化处理。在时效硬化完成后，输送涂覆了合金的互连电池栅板带81通过涂膏机87，在此往涂覆了合金的互连电池栅板带81上涂敷传统的电池膏剂。涂敷完膏剂的合金涂覆的互连电池栅板带81a离开涂膏机87，然后在分隔机88内被分隔成若干个单块电池板。
可对图7A-9B的装置作出各种改进。例如，可任选地在互连电池栅板带74进入合金镀槽76之前，将其送过熔解站(fluxing station)(未示出)，以除掉互连电池栅板带74表面的氧化物。熔解站可包括位于在行进着的互连电池栅板带74下方的盘内的助熔剂池，用以吸收并提取池内的助熔剂然后将其施加到互连电池栅板带74下侧的转辊，以及在互连电池栅板带74上方、用以向互连电池栅板带74的上侧喷射助熔剂的喷嘴。另外，还可采用其它技术将助熔剂施加到互连电池栅板带74上，例如湿海绵/敷料器。在本发明的另一方案中，可通过向互连电池栅板带74喷射合金，从而将合金涂层涂敷到互连电池栅板带74上。
还可对图7A-9B的装置作一些更加有利的改进。具体而言，可对合金镀槽76进行修改，使得在合金镀槽76中的熔融合金77中排空或吹送惰性气流(例如氮或氩气流)。在合金镀槽76内涂覆互连电池栅板带74的过程中，将惰性气体(例如氮或氩)吹入熔融的铅合金77，这样在熔融的铅合金77中就会形成气泡。这至少带来了以下优点(1)在互连电池栅板带74上形成的合金涂层是多孔的，因此它的表面积要大得多，这进一步增强了栅板/活性材料的粘附力；(2)与未向熔融铅合金77引入惰性气体的情况下在互连电池栅板带74上形成的合金涂层相比，互连电池栅板带74上形成的合金涂层的质量更轻，成本更低；(3)惰性气体在离开合金镀槽76时可作为掩蔽膜，它能防止熔融合金槽的顶部不发生氧化，由此减少了合金镀槽76的浮渣和污染。
上面已经描述了依照本发明的用于制造电池板或电池栅板的各种方法和装置，下面就描述依照本发明的用于制造电池栅板的示范性栅板材料和示范性涂层材料。为了提供可被冲压或延展成互连电池栅板带的铸造合金带，并使所述栅板带的合金成分适合铅酸电池的预定用途，就要对图7A-7D中任意一图装置的浇铸筒63中的制造固态铅合金带65用的铅合金进行选择。例如，如果要把铅酸电池作为“免维护”电池出售，就要选择铅钙合金作为可涂敷到浇铸筒63上的铅合金。本领域公知的是，含铅和钙的合金还可包含其它合金组分，例如锡、铝和银。于是，根据此处所用的，不能试图将术语“铅钙合金”严格限制为二元的铅钙合金，而应当认为它包括含铅、钙以及其它对电池或其免维护特性无害的合金元素的合金。可改变铅合金内的合金元素，以便让图7A-7D中任一种装置的浇铸筒63发挥最佳性能。
同样，为了提供可被冲压或延展成含有适合铅酸电池预定应用的合金组分的互连电池栅板带，就要对借助图8A-8D任一装置的双辊压延辊来制造固态铅合金带68的铅合金进行选择。如果要将铅酸电池作为“免维护”电池来出售，就要选择此处所定义的铅钙合金作为双辊压延辊66的铅合金。为了使浇铸辊66达到最佳性能，可以改变铅合金中的合金元素。类似地，为了提供含适合铅酸电池预定应用的合金成分的互连电池栅板带81，就要对利用图9A-9B中任一装置的浇铸辊69制造互连电池栅板带81的铅合金进行选择。如果将铅酸电池作为“免维护”电池出售，就要选择此处所定义的铅钙合金作为双辊压延辊66的铅合金。为了使浇铸辊66达到最佳性能，可以改变铅合金中的合金元素。可用于本发明的铅钙合金的一个例子包括铅，0.060wt％(重量百分比)到0.070wt％的钙，以及1.20wt％到1.50wt％的锡。另一个可用于本发明的铅钙合金的例子包括铅，不少于0.8％的锡，锡对钙的比例约大于12∶1，银的范围约为0到0.02％，该百分比是基于铅基合金的总重量得到的。在美国专利6117594中已经完整地描述了这种铅钙合金的例子。
正如上面所述，图7A-9B中所示的每种装置都能制造出互连电池栅板带，接着在合金镀槽76中为这些栅板带涂覆铅合金。选择用于涂层的铅合金要随制造互连电池栅板带用的合金而改变。当互连电池栅板带由此处所定义的铅钙合金制成时，适合用于涂层的铅合金包括铅锡和铅锑合金。在延长电池寿命方面，涂层的精确成分并不特别严格。另一方面，可用两条通用原则来选择铅合金的涂层组分。首先，涂层成分应当这样选择它能提供熔点大大低于互连电池栅板的铅钙合金带的熔点(例如对于典型的Pb-0.07wt％、Ca-1到1.5wt％的锡合金来说约为620°F)的熔体，由此排除了互连电池栅板带浸到熔体中时会完全熔融的情况。互连电池栅板的铅钙合金带的表面发生熔融是可接受的，实际上理想的是促成合金涂层与互连电池栅板带的金属工艺结合。第二，涂层的成分应该使得有足够的锡、锑或其它合金元素连同锡、锑或其它合金元素的氧化物一起掺杂到互连电池栅板带表面上的腐蚀层(即在栅板-活性材料的界面)上，由此提高了腐蚀层的导电性，同时又有助于含铅活性材料与栅板的良好粘结。
适合涂覆互连电池栅板带的铅锑合金包括锑含量的重量百分比为约1％到约10％的铅合金。另外，诸如约1％wt％到约10％wt％的锡之类的其它添加剂也可与锑铅合金一起使用。因此，术语“铅锑合金”并不限于只含铅和锑的合金，而是它试图包括其它低熔点合金，这些合金不会对锑的预期效果造成负面影响，或者以其它方式对电池不利。对于涂覆能在620°F(华氏度)熔融的、互连电池栅板的Pb-Ca-Sn(即，0.07％Ca，1-1.5wt％Sn)合金带而言，铅合金涂层中的锑含量优选介于约0.5wt％到约3wt％之间，铅合金中锡含量优选介于约2wt％到约5wt％之间，这样它的熔点可达到约590°F(华氏度)。
与之类似，与一般互连电池栅板的铅钙合金带相比，可以采用适宜的铅锡合金，因为在更低温度下都会熔解。铅锡合金优选包括约1wt％到约10％的锡，然而铅锡合金主要将以其它方式依据成本来确定，因为锡的成本高。一个示例合金包括铅和约4wt％到约6wt％的锡。还可以加入其它合金成分，因此，术语“铅锡合金”不应限于仅含铅和锡的合金，而是应该包含其它低熔点合金，它们不会对锡的预期效果产生负面影响，或者以其它方式对电池或电池的免维护特性产生不利影响。
对熔体熔融的精确温度要求不是特别严格，只要它不是太热，以至于它在互连电池栅板带浸在熔体内的短时间内完全熔解互连电池栅板带。因此，在许多方面，熔融温度由所涂覆互连电池栅板带的成分(也就是它的熔点)决定。一般而言，优选的是，要将熔融温度维持在至少比互连电池栅板带的熔点低20华氏度的温度下。另一方面，理想的是，该温度又要足够高，以便能让在互连电池栅板带表面上一些低熔点相熔融，从而促使涂层更好地粘到互连电池栅板带上。
在以下例子中对本发明作了进一步说明，这些例子仅用于说明而非限制目的。
例1由含以下成分的铅合金来制备连续合金带0.0425wt％的钙，0.925wt％的锡，0.013wt％的铝，0.0125wt％的银，以及余量的铅。然后在渐进的冲压过程中，在条带中形成一系列互连的电池栅板形状，即通过若干冲压操作在电池栅板上添加一些特征。然后在模压站对条带的电池栅板引线部分进行加工，以精压栅板引线，以便让栅板引线的横截面与图4中的栅板引线横截面90c类似。然后将这些互连的电池栅板分成若干个单个的栅板。接着为栅板糊上常规的电池膏剂，使其成为电池单元。再依照SAE J240寿命试验程序，在75摄氏度(167华氏度)下让电池单元循环，以测量其使用寿命。
例2由含以下成分的铅合金制备连续带0.0425wt％的钙，0.925wt％的锡，0.013wt％的铝，0.0125wt％的银，以及余量的铅。然后在渐进的冲压过程中，在条带中形成一系列互连的电池栅板形状，即通过若干冲压操作在电池栅板上添加一些特征。然后在模压站对条带的电池栅板引线部分进行加工，精压栅板引线，以便让栅板引线的横截面与图4中的栅板引线横截面90c类似。然后将这些互连的电池栅板分成多块栅板。接着将这些栅板人工浸到一罐中，其中装有熔解的含94wt％的铅-6wt％的锡的涂层合金。让栅板慢慢浸入熔体，直至它们降到罐子底部，然后以相同速率缓慢拉出，使整个浸入时间约达2秒钟。在栅板引线和栅板边缘上，涂层均匀，没有多余物产生。然后为栅板糊上常规的电池膏剂，使其成为电池单元。再依照SAE J240寿命试验程序在75摄氏度(167华氏度)下让电池单元循环，以测量其使用寿命。对于具有依照例2制备的铅锡合金涂覆栅板的电池单元而言，循环数比具有依照例1制备的未涂覆栅板的控制电池单元的循环数高20％。这表明，包括依照本发明制得的栅板的电池的循环寿命性能好于包括传统栅板的电池。
例3由具有以下成分的铅合金制备连续带0.0425wt％的钙，0.925wt％的锡，0.013wt％的铝，0.0125wt％的银，以及余量的铅。然后在渐进的冲压过程中，在该条带中形成一系列互连的电池栅板形状，即通过若干冲压操作在电池栅板上添加一些特征。然后在模压站对合金带的电池栅板引线部分进行加工，精压栅板引线，以便使栅板引线的横截面与图4中的栅板引线横截面90c类似。然后将这些互连的电池栅板分成若干块栅板。接着人工把这些栅板浸到装有铅94wt％-锡3wt％-锑3wt％的涂层合金的熔体罐中。让栅板慢慢浸入熔体，直至它们降到罐子的底部，然后以相同速率缓慢拉出，使整个浸入时间约达2秒钟。在栅板引线和栅板边缘地带，涂层均匀，没有多余物产生。然后为栅板糊上常规的电池膏剂，使其成为电池单元。再依照SAE J240寿命试验程序在75摄氏度(167华氏度)下让电池单元循环，测量其使用寿命。对于具有依照例3制备的铅-锡-锑合金涂覆栅板的电池单元而言，其周期数比具有依照例1制备的未涂覆栅板的控制电池单元的周期数高47％。另外，由于例3的电池单元未达到SAE J240的较低截止电压，因此可继续对其试验。这表明，包括依照本发明制得的栅板的电池的循环寿命性能好于含传统栅板的电池。
因此，本发明提供了一种能提高电池活性材料对通过连续法、例如条带延展、条带冲压或连续浇铸法制得的电池栅板的粘附力。本发明的方法是通过增强电池膏剂材料与电池栅板之间的粘附力来提高电池的循环寿命。由此，电池制造商能利用成本较低的连续栅板制造工艺的优点，同时又不会导致与膏剂粘附力不足的相关缺陷。
尽管已经参照某些实施例对本发明作了相当详细的描述，但本领域普通技术人员要理解的是，本发明还可通过所述实施例以外的方式来实施，提出这些实施例仅是为了说明而非限制目的。因此，所附权利要求的范围不应当局限于此处所述实施例的描述。
权利要求
1.一种制造多块电池板的方法，该方法包括由铅合金栅板材料制造出互连电池栅板带，每个互连电池栅板带包括由至少一个框架元件作为边框的栅板网络，该栅板网络包括多个互相间隔开的栅板引线元件，每个栅板引线元件具有若干个相对末端，每个相对末端都与多个节点中的一个节点联结，以在栅板网络中限定多个空隙；向该互连电池栅板带涂敷铅合金涂层；向该互连电池栅板带涂敷电池膏剂；以及切割该互连电池栅板带，形成多块电池板。
2.根据权利要求1所述的方法，它还包括在向该互连电池栅板带涂敷铅合金之前，使位于栅板引线元件之相对末端中间一位置上的至少一部分栅板引线元件发生形变，从而使在该栅板引线元件之相对末端之间的位置上截取的第一横截面不同于在该栅板引线元件的一个相对末端截取的第二横截面。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，使至少一部分栅板引线元件发生形变的步骤包括对位于该栅板引线元件之相对末端中间的位置上的栅板引线元件进行模压。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，该栅板网络和每个框架限定出若干个大体平坦的表面，每个第一横截面不会延伸到这些平坦表面之外。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，由栅板材料制造互连电池栅板带的步骤包括沿着与一连续栅板材料带纵向对齐的线性路径输送该带；以及从该带上冲掉栅板材料以形成互连的电池栅板带。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过连续浇铸铅合金栅板材料熔体，形成连续的栅板材料带。
7.根据权利要求5所述的方法，其中通过浇铸铅合金栅板材料的熔体，以形成板坯并对板坯进行辊压，形成连续的栅板材料带。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括在为互连电池栅板带涂敷铅合金涂层之前，使位于栅板引线元件相对末端中间一位置上的至少一部分栅板引线元件发生形变，从而使在该栅板引线元件相对末端中间位置上截取的第一横截面不同于栅板引线元件的一个相对末端截取的第二横截面。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，由栅板材料形成互连电池栅板带的步骤包括沿着与一连续栅板材料带之纵向对齐的线性路径输送该带；在该栅板材料带上形成若干个缝隙；以及横向延展栅板材料带，形成互连的电池栅板带。
10.根据权利要求9所述的方法，它还包括在为互连电池栅板带涂敷铅合金之前，让位于栅板引线元件相对末端间的中间位置上的那部分栅板引线元件发生形变，从而使在栅板引线元件相对末端间的中间位置上截取的第一横截面与栅板引线元件的一个相对末端的第二横截面不同。
11.根据权利要求1所述的方法，其中由栅板材料制造互连电池栅板带的步骤包括熔融栅板材料；以及连续浇铸栅板材料，形成互连电池栅板带。
12.根据权利要求11所述的方法，它还包括在为互连电池栅板带涂敷铅合金之前，让位于栅板引线元件相对末端间的中间位置上的那部分栅板引线元件发生形变，从而使在栅板引线元件相对末端间的中间位置上截取的第一横截面与栅板引线元件的一个相对末端的第二横截面不同。
13.根据权利要求1所述的方法，其中为互连电池栅板带涂敷铅合金涂层的步骤包括将互连电池栅板带浸到铅合金涂层的熔体中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中为互连电池栅板带涂敷铅合金涂层的步骤还包括在将互连电池栅板带浸到铅合金涂层熔体中的同时，将一种气体导入铅合金涂层熔体。
15.根据权利要求13所述的方法，其中栅板材料包括铅钙合金，涂层包括铅锡合金。
16.根据权利要求15所述的方法，其中铅锡合金包括约90wt％到99wt％的铅和约1wt％到10wt％的锡。
17.根据权利要求15所述的方法，其中铅锡合金还含锑。
18.根据权利要求17所述的方法，其中铅锡合金包括约80wt％到98wt％的铅、约1wt％到10wt％的锡、以及约1wt％到10wt％的锑。
19.根据权利要求1所述的方法，其中为互连电池栅板带涂敷涂层的步骤包括为互连电池栅板带喷射铅合金涂层熔体。
20.根据权利要求1所述的方法，它还包括在为互连电池栅板带涂敷了铅合金涂层后，并在为互连电池栅板带涂敷电池膏剂之前，在流体槽中对互连电池栅板带实施淬火。
21.根据权利要求1所述的方法，它还包括在为互连电池栅板带涂敷了铅合金涂层后，并在为互连电池栅板带涂敷电池膏剂之前，在高温下对互连电池栅板带实施时效硬化处理。
22.一种制造多块电池板的方法，该方法包括熔融铅合金栅板材料；连续浇铸栅板材料，形成连续条带；从条带中冲掉一些栅板材料，形成互连的电池栅板，每个互连的电池栅包括由框架联结起来的栅板网络，该框架有一个集电凸缘，栅板网络包括多个彼此间隔开的栅板引线网络，每个栅板引线元件有相对末端，每个相对末端都与多个节点中的一个节点联结，从而限定出栅板网络中的多个空隙；向互连电池栅板涂敷铅合金涂层；向互连电池栅板涂敷电池膏剂；以及将互连电池栅板切成多块电池板。
23.根据权利要求22所述的方法，其中向互连电池栅板涂敷铅合金涂层的步骤包括将互连电池栅板浸到铅合金涂层熔体中。
24.根据权利要求23所述的方法，其中为互连电池栅板涂敷铅合金涂层的步骤包括在将互连电池栅板浸到铅合金涂层熔体中的同时，将一种气体导入到铅合金涂层的熔体中。
25.根据权利要求22所述的方法，其中栅板材料包括铅钙合金，涂层包括铅锡合金。
26.根据权利要求25所述的方法，其中铅锡合金包括约为90wt％到99％的铅和约1wt％到10wt％的锡。
27.根据权利要求25所述的方法，其中铅锡合金还含锑。
28.根据权利要求27所述的方法，其中铅锡合金含80wt％到98wt％的铅、约1wt％到10wt％的锡、以及约1wt％到10wt％的锑。
29.根据权利要求22所述的方法，它还包括在向互连电池栅板带涂敷铅合金之前，让位于栅板引线元件相对末端间的中间位置上的那部分栅板引线元件发生形变，从而使在栅板引线元件相对末端间的中间位置上截取的第一横截面与栅板引线元件的一个相对末端的第二横截面不同。
30.根据权利要求22所述的方法，它还包括在为互连电池栅板带涂敷了铅合金涂层后，并在为互连电池栅板带涂敷电池膏剂之前，在流体槽中对互连电池栅板带进行淬火。
31.根据权利要求22所述的方法，它还包括在为互连电池栅板带涂敷了铅合金涂层后，并在为互连电池栅板带涂敷电池膏剂之前，在高温下对互连电池栅板带实施时效硬化处理。
32.一种制造多块电池栅板的方法，该方法包括由铅合金栅板材料制造出互连电池栅板带，每个互连电池栅板带包括通过至少一个框架元件连接起来的栅板网络，该框架元件中的一个有一集电凸缘，栅板网络包括多个互相间隔开的栅板引线元件，每个栅板引线元件具有相对末端，每个相对末端都与多个节点中的一个节点联结，由此限定出栅板网络中的空隙；向互连电池栅板带涂敷铅合金涂层；以及将该栅板带切成多块电池栅板。
33.根据权利要求32所述的方法，它还包括在为互连电池栅板带涂敷铅合金之前，让位于栅板引线元件相对末端间的中间位置上的那部分栅板引线元件发生形变，从而使在栅板引线元件相对末端间的中间位置上截取的第一横截面与栅板引线元件的一个相对末端的第二横截面不同。
34.根据权利要求33所述的方法，其中让至少一部分栅板引线元件形变的步骤包括对位于栅板引线元件相对末端之间的中间部分上的栅板引线元件进行模压。
35.根据权利要求32所述的方法，其中由栅板材料制成互连电池栅板带的步骤包括沿着与栅板带纵向对齐的线性路径供应连续的栅板材料带；以及从栅板带中冲掉部分栅板材料，形成互连电池栅板带。
36.根据权利要求32所述的方法，其中通过连续浇铸铅合金栅板材料熔体来制造连续的栅板材料带。
37.根据权利要求32所述的方法，其中为互连电池栅板带涂敷铅合金涂层的步骤包括将互连电池栅板带浸入到铅合金涂层熔体中。
38.根据权利要求37所述的方法，其中为互连电池栅板涂敷铅合金涂层的步骤包括在将互连电池栅板浸到铅合金涂层的熔体中的同时，将一种气体导入到铅合金涂层的熔体中。
39.一种用于电池的栅板，它包括通过至少一个框架元件联结起来的栅板网络，一个框架元件有一集电凸缘，栅板网络，它包括多个彼此分隔开的栅板引线元件，每个栅板引线元件都有相对末端，每个相对末端都与多个节点中的一个节点联结，从而限定出孔隙，在该栅板网络的整个表面上基本上都涂覆了铅合金涂层；至少有一部分这样的栅板引线元件在该栅板引线元件相对末端间的中间位置上截取的第一横截面与在栅板引线元件的一个相对末端截取的第二横截面不同。
40.根据权利要求39所述的栅板，其中第二横截面基本上为矩形。
41.根据权利要求39所述的栅板，其中，第一横截面的形状基本上选自由以下形状组成的组菱形，椭圆形，长斜方形，以及八边形。
42.根据权利要求39所述的栅板，其中，铅合金涂层为多孔的。
全文摘要
公开一种形成电池栅板或电池板的方法，包括向由铅合金栅板材料制成的连续互连电池栅板带涂敷铅合金涂层的步骤。电池栅板的形成可通过连续电池栅板制造工艺，例如条带延展、条带冲压、或者连续栅板浇铸。在该方法的一个方案中，连续电池栅板带的栅板引线可通过冲压过程制造，再将栅板引线浸到铅合金涂层的熔体中。在该方法的另一方案中，使通过冲压过程制得的连续电池栅板带的栅板引线发生形变，使得栅板引线的横截面不同于通过冲压过程制得的矩形横截面，并将互连栅板带浸到铅合金涂层的熔体中。该方法提高了电池的循环寿命。
文档编号H01M4/74GK1515043SQ02806010
公开日2004年7月21日 申请日期2002年1月4日 优先权日2001年1月5日
发明者陈语林 申请人:约翰逊控制技术公司