一种铅蓄电池复合板栅及其制备方法与流程

本发明涉及铅蓄电池生产技术领域，特别是涉及一种铅蓄电池复合板栅及其制备方法。

背景技术：

铅酸蓄电池由正极板、负极板、隔板等组成，正极板为在正极板栅涂上正极铅膏(活性物质)，负极板为在负极板栅上涂上负极铅膏(活性物质)。板栅作为铅酸蓄电池的主要组成部分，作用为：一是活性物质的载体，起着骨架支撑和粘附活性物质的作用；二是电流的传导体，起着集流、汇流和输流的作用。现有的动力铅酸蓄电池板栅基本都是重力浇铸板栅，材料都是铅或铅基合金，板栅在铅酸蓄电池的成本上占有较大的比例，以6-dzf-20电池为例，正负板栅的铅耗重量占到整个电池总铅耗量的26％左右，占有较大的比例。

现有的板栅先制成连片大板栅，板栅包括上边框筋条、下边框筋条、两侧边框筋条合围而成的边框及设于边框内纵横交错的竖向筋条和横向筋条，其中上边框筋条上设置有极耳。竖向筋条和横向筋条较细，边框筋条较粗，从板栅的作用来分析板栅的结构，竖向筋条和横向筋条起到集流和粘附活性物质的作用，边框筋条也起到集流和粘附活性物质的作用，但边框筋条较粗，从集流角度考虑，上边框筋条集流较大，而下边框筋条、两侧边框筋条集流较小，但下边框筋条、两侧边框筋条的铅耗却占到整个板栅铅耗的35％，造成铅原料的浪费。而另一方面，以铅作为板栅材料时，常会因电解液的浸渍腐蚀，造成内阻升高，电池容量下降，影响使用寿命。

比如，公开号为cn103746120a的中国发明专利申请公开了一种蓄电池板栅，包括栅格以及沿栅格周沿设置的边框，所述栅格是由金属合金构成，以重量百分比计，所述金属合金的组成为：铝：86％～90％，镁：3～7％，锡：5～9％，所述栅格表面镀有银。

公开号为cn101847723a的中国发明专利申请公开了一种备用铅酸蓄电池板栅，包括板栅，设置于板栅上的横筋条、竖筋条。所述横筋条之间的中心距为8-9毫米，竖筋条之间的中心距为8-10毫米，板栅四角的圆弧半径为7-9毫米。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种铅蓄电池复合板栅及其制备方法，通过对板栅结构的改进，达到节约总铅耗量，降低生产成本，提高产品竞争力的目的。

一种铅蓄电池复合板栅，所述铅蓄电池复合板栅包括由上边框筋条、下边框筋条、两侧边框筋条合围而成的边框及设于边框内纵横交错的竖向筋条和横向筋条，所述上边框筋条上设置有极耳，所述上边框筋条、竖向筋条以及横向筋条由铅合金制成，所述下边框筋条以及两侧边框筋条由高分子聚合物制成。

优选的，所述高分子聚合物为聚碳酸酯。聚碳酸酯耐酸，浸泡在铅蓄电池的电解液硫酸中，较为稳定。聚碳酸酯强度高、尺寸稳定、蠕变也小，强度满足铅蓄电池在制作极板时的强度要求，满足极板在固化过程中的耐温要求，蠕变满足铅蓄电池在充放电过程中的蠕变要求。

其中，位于两侧的竖向筋条与侧边框筋条之间的间距为两相邻竖向筋条之间间距的1/3～1/2；位于底部的横向筋条与下边框筋条之间的间距为两相邻横向筋条之间间距的1/3～1/2。由于高分子聚合物制备的下边框筋条和两侧边框筋条只起到粘附铅膏(活性物质)的作用，不起集流、导流的作用，所以将位于两侧的竖向筋条调整到更靠近侧边框筋条的位置，将位于底部的横向筋条调整到更靠近下边框筋条的位置，从而加强两侧和底部区域的集流和导流作用。当然，如果需要更进一步增加板栅的集流和导流作用，以弥补两侧边框筋条和下边框筋条对集流、导流作用的影响，可以将竖向筋条和横向筋条的数量相对现有设计各增加一根。

为了增强高分子聚合物的下边框筋条、两侧边框筋条与其余部分铅板栅之间的结合强度，所述竖向筋条的端部伸入所述下边框筋条；所述横向筋条的端部伸入所述侧边框筋条。所述竖向筋条的端部伸入所述下边框筋条的长度为下边框筋条宽度的1/2～1；所述横向筋条的端部伸入所述侧边框筋条的长度为侧边框筋条宽度的1/2～1。

为了进一步增强上边框筋条与高分子聚合物的侧边框筋条之间的结合强度，所述上边框筋条具有与侧边框筋条衔接的弯折区，且末端具有伸入所述侧边框筋条端部的连接柱。所述连接柱的长度为侧边框筋条宽度的1/2～3/2，截面面积为侧边框筋条截面面积的1/3～1/2。

本发明还提供了所述铅蓄电池复合板栅的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供仅具有上边框筋条、横向筋条和竖向筋条的铅板栅；

(2)将所述铅板栅置于铅蓄电池复合板栅模具中，所述铅蓄电池复合板栅模具中具有形成下边框筋条和两侧边框筋条的模腔；

(3)向所述铅蓄电池复合板栅模具中注入高分子聚合物，注塑形成完整的复合板栅。

优选的，步骤(1)中铅板栅为连片板栅，注塑完成后再分切获得单片的铅蓄电池复合板栅。铅蓄电池复合板栅模具也为与连片板栅相配合的包括多个与单片的板栅配合的模腔。

本发明铅蓄电池复合板栅通过将板栅结构设计成所述上边框筋条、竖向筋条以及横向筋条由铅合金制成，所述下边框筋条以及两侧边框筋条由高分子聚合物制成，从而相对于全部为铅合金的板栅，总铅耗降低9％左右，电池的生产成本降低7％以上，而且不影响铅蓄电池的性能。铅蓄电池的重量比能量从全部铅合金板栅的38.5wh/kg左右提升至41wh/kg以上，实现铅蓄电池的轻量化，节约能源，减少浪费。

附图说明

图1为仅具有上边框筋条、横向筋条和竖向筋条的铅板栅的结构示意图。

图2为本发明铅蓄电池复合板栅的结构示意图。

图3为连片的铅板栅的结构示意图。

图4为连片的铅蓄电池复合板栅的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1和2所示，一种铅蓄电池复合板栅，包括由上边框筋条1、下边框筋条2、两侧边框筋条3合围而成的边框及设于边框内纵横交错的竖向筋条4和横向筋条5，上边框筋条1上设置有极耳6，上边框筋条1、竖向筋条4以及横向筋条5由铅合金制成，下边框筋条2以及两侧边框筋条3由高分子聚合物制成。优选的，选择的高分子聚合物为聚碳酸酯。

其中，位于两侧的竖向筋条4与侧边框筋条3之间的间距为两相邻竖向筋条4之间间距的1/3～1/2；位于底部的横向筋条5与下边框筋条2之间的间距为两相邻横向筋条5之间间距的1/3～1/2。由于高分子聚合物制备的下边框筋条2和两侧边框筋条3只起到粘附铅膏(活性物质)的作用，不起集流、导流的作用，所以将位于两侧的竖向筋条4调整到更靠近侧边框筋条3的位置，将位于底部的横向筋条5调整到更靠近下边框筋条2的位置，从而加强两侧和底部区域的集流和导流作用。当然，如果需要更进一步增加板栅的集流和导流作用，以弥补两侧边框筋条3和下边框筋条2对集流、导流作用的影响，可以将竖向筋条4和横向筋条5的数量相对现有设计各增加一根。

为了增强高分子聚合物的下边框筋条2、两侧边框筋条3与其余部分铅板栅之间的结合强度，竖向筋条4的端部伸入下边框筋条2；横向筋条5的端部伸入侧边框筋条3。竖向筋条4的端部伸入下边框筋条2的长度为下边框筋条2宽度的1/2～1；横向筋条5的端部伸入侧边框筋条3的长度为侧边框筋条3宽度的1/2～1。

为了进一步增强上边框筋条1与高分子聚合物的侧边框筋条3之间的结合强度，上边框筋条1具有与侧边框筋条3衔接的弯折区7，且末端具有伸入侧边框筋条3端部的连接柱8。连接柱8的长度为侧边框筋条3宽度的1/2～3/2，截面面积为侧边框筋条3截面面积的1/3～1/2。

本发明铅蓄电池复合板栅通过将板栅结构设计成上边框筋条1、竖向筋条4以及横向筋条5由铅合金制成，下边框筋条2以及两侧边框筋条3由高分子聚合物制成，从而相对于全部为铅合金的板栅，总铅耗降低9％左右，电池的生产成本降低10％以上，而且不影响铅蓄电池的性能。铅蓄电池的重量比能量从全部铅合金板栅的38.5wh/kg左右提升至41wh/kg以上，实现铅蓄电池的轻量化，节约能源，减少浪费。

实施例2

实施例1中铅蓄电池复合板栅的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供仅具有上边框筋条1、横向筋条5和竖向筋条4的铅板栅，铅板栅为连片板栅(图3)。

(2)将所述铅板栅置于铅蓄电池复合板栅模具中，所述铅蓄电池复合板栅模具中具有形成下边框筋条2和两侧边框筋条3的模腔；铅蓄电池复合板栅模具也为与连片板栅相配合的包括多个与单片的板栅配合的模腔。

(3)向所述铅蓄电池复合板栅模具中注入高分子聚合物聚碳酸酯，注塑形成完整的复合板栅，注塑完成后再分切获得单片的铅蓄电池复合板栅。