一种用于水平铅酸电池的隔离组件的制作方法

本实用新型涉及一种蓄电池，尤其涉及一种用于水平铅酸电池的隔离组件。

背景技术：

铅酸电池始于1859年Gaston Plante关于Pb电极在10wt％的硫酸溶液中充放电的研究。1881年，Camille Faure将红铅、硫酸和水混合而成的铅膏涂布于铅板作为电极，Ernest Volckmar将铅板变更为铅板栅。这两项技术缓解了铅酸电池正负极铅膏软化脱落，有效地提高了铅酸电池的容量。铅酸电池结构由此基本成型并走向成熟。经过150余年的研究和改进，铅酸电池在极板、添加剂、隔板材料以及制造工艺等方向都得到了革新。目前，铅酸电池产量和储电量仍然雄踞化学电源之首，正在为人类社会的发展和进步做出巨大的贡献。因其具有稳定可靠、无记忆效应、价格低廉、可做成单体大容量电池等优点，铅酸电池已被广泛用作汽车启动电源、不间断电源、从电动自行车到柴油潜艇的动力电源和储能电源等等。

传统铅酸电池的基本结构是由涂有铅膏的板栅形成正负极板，正负极板之间用隔膜分隔，正负极板焊接到相应的汇流排后通过极柱将电池电流与外部连接，电池盖将电池密封，防止电解液流出。传统铅酸电池的极板采用垂直的方式放置，使用过程中会出现电解液层化现象，即电解液浓度差的极化现象，这是电池容量下降及寿命缩短的主要原因之一。

为了解决以上问题，人们开发出了一种水平铅酸电池：极板为准双极结构，即在板栅的一边涂覆正极活性物为正极板，另一边涂覆负极活性物为负极板；双极板间用隔膜隔开，按照一定的位置水平交错叠放(如图1所示)，然后安装压力框架固定，形成电池模块装入电池槽中，经铸焊后进行密封，然后经过灌酸、化成，最终制成水平电池，如美国Electrosource公司1993年申请的专利US5409787与1998年申请的专利US6074774所记载的内容。

然而，这种水平铅酸电池虽然解决了电解质层化现象，且内阻小、轻量化，单元格之间的串联由连接双极板的铅丝直接实现，无需焊接(传统单元格串联，先将上一单元的焊接成一体的正极引出端与下一单元的焊接成一体的负极引出端再通过焊接的方式成为一体，实现相邻单元格的串联)，但是却存在另一个与生俱来的致命缺陷：不同单元格之间极易发生窜液或窜气(窜液：不同单元格电池因没有做到有效隔离而导致的不同单元格电解液窜通称为窜液，同样原因导致的不同单元格气体窜通，成为窜气，窜液或窜气都会引起自放电)，导致电池自放电增大、铅丝腐蚀加剧、成组一致性差，极大地影响电池的使用寿命，这也是限制水平铅酸电池应用的首要因素。

要想抑制水平铅酸电池单元格之间的窜液或窜气，就必须解决单元格之间的密封问题，而在单元格之间设置隔离件(或者叫密封件、分隔件、隔绝物)是可行性较高的方案。CN104160526A在实施例中公开了一种矩形电化学存储设备，通过衬垫+垫片+灌封化合物形成离子绝缘的物理屏障；CN103208633A公开了一种水平电池，设有阻隔电池极群间电解液流通的分隔件，所述分隔件为设置在层叠的正极板和负极板之间的连接塑料框，连接塑料框与塑料板栅边框通过超声波焊接融化在一起；CN107305966A公开了一种模块化多单元格电池，各单元格之间通过一隔绝物质进行隔绝，压力框架的侧面和底面的各单元分界处设置有开孔或者凹槽，用于注入所述隔绝物质形成密封；CN107026287A公开了一种铅酸水平电池的制作方法，通过隔壁、密封件、填充剂的配合进行密封，其多个密封件的填充空上下依次连通形成填充通道。

虽然上述几个专利都提出了在单元格(相当于电池极群)之间设置隔离件的技术方案，但是，由于双极板之间的铅丝细而密集，其密封非常困难，而通过开孔或者缺口设计再灌装填充剂的方案非常难控制，填充剂会通过孔洞或缺口向各个方向流动，无法控制其仅在竖直方向形成理想的隔绝屏障，即使过量填充也无法实现。因此，开发实用性强、密封性高的隔离件，是水平铅酸电池实现工业化生产和应用的关键因素之一。

技术实现要素：

本实用新型提供一种水平铅酸电池的隔离组件，能够实现水平铅酸电池单元格之间的密封，解决水平铅酸电池单元格之间的窜液或窜气问题。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种水平铅酸电池隔离组件，其特征在于，该隔离组件包含由若干隔离件组合成的与铅丝相交的隔离壁，所述隔离壁与铅丝的相交处设置有用于灌装封装胶的纵向通道；所述隔离组件还包括填满所述纵向通道中的固化的封装胶和粘接于所述隔离壁两侧外壁的固化的封装胶，且上述两种位置的封装胶相交连通；所述隔离件为一体成型结构。通过若干隔离件和封装胶的结合，该结构可使铅丝无损无间隙地通过隔离组件，无损通过指的是铅丝不发生明显的弯折、划伤或磨伤，无间隙通过指的是液体和气体无法渗透，在一定的压力下，该隔离组件能够理想地实现水平铅酸电池单元格的密封，大大抑制窜液和窜气现象，且实现过程简单，有效地提高了水平铅酸电池的可靠性和使用寿命，使其的实际大规模应用成为可能。以上所述铅丝泛指水平铅酸电池的传输电能的导线，也可以是铅合金线或其他材质；在一般的水平铅酸电池中，隔离壁与铅丝垂直相交；但当水平铅酸电池的极板排布发生变化时，不要求隔离壁与铅丝垂直，但必须相交；一体成型是指隔离件是整体结构，而非多个零件的组合，这大大降低了加工的复杂程度，使工业化生产成为现实。

进一步的，上述隔离件为橡胶或塑料。进一步的，上述隔离件的弹性模量为5-50MPa。具有一定弹性的隔离件可以保证铅丝的无损通过，且能达到更为良好的密封隔离效果。进一步的，上述封装胶为环氧树脂、聚氨酯或沥青。在未固化前，封装胶具有一定的流动性，可以自动填充于通道与缝隙，固化后与隔离件能够共同形成无裂纹、无间隙、绝缘且耐腐蚀的能有效隔离电解液和酸气、水气的结构。

进一步的，上述隔离壁的宽度为3-30mm。该厚度的隔离组件可以有效保证单元格的密封，提供一定的强度和抗震抗压能力，进一步提高水平铅酸电池的可靠性和使用寿命。

进一步的，上述隔离件为条形结构，所述条形结构的高度与水平铅酸电池极板之间的间距相当，所述条形结构沿高度方向的两端均设置有用于容置封装胶的凹槽。多个条形结构组合成的隔离壁提供基本密封的物理屏障，铅丝可以从相邻条形结构的结合处通过；条形结构指的是长度明显大于宽度的形状，并不限定为规则长方体，例如侧面具有一定弧度也属于上述条形结构；尺寸相当是指尺寸基本一致，即在误差允许范围内相同。因为条形结构具有一定的弹性，所以对铅丝没有损伤，在一定的组装压力下，由多个弹性组成的隔离墙就成为了水平铅酸电池单元格之间的密封的第一道防线，同时可以预留通道填充封装胶进行完全的密封；沿高度方向的两端即为条形结构的上端和下端，在条形结构的上端和下端设置凹槽，在组装过程中注入液态封装胶，利用其流动性和粘接性填充预留的和潜在的空隙，固化后可以同时实现密封和粘接。

进一步的，每个条形结构至少有一个所述凹槽贯通至条形结构沿长度方向的侧面。也就是说，该凹槽设置为通槽，这样在灌装液态封装胶的时候，可以适量过量保证完全充满通道，多余的液态封装胶可以通过侧面的开口流出到与电池壳的空隙中，也可以使结构中的气泡通过侧面开口排出，提高密封隔离效果。

进一步的，上述隔离件为上下对称结构。

进一步的，上述条形结构沿高度方向的两端设置有相同数量的凹槽。

进一步的，上述条形结构沿高度方向的两端设置有相同数量的多个凹槽。

进一步的，上述隔离件为不对称结构。

进一步的，上述条形结构沿高度方向的两端设置有不同数量的凹槽。

进一步的，上述条形结构沿高度方向的两端设置有不同形状或者不同尺寸的凹槽。

进一步的，上述条形结构未设置凹槽的一端为平面。

本实用新型的有益效果如下：

1)本实用新型利用由由若干隔离件组合成的与铅丝相交的隔离壁，以及相交连通的填满于隔离件纵向通道中的固化的封装胶和粘接于所述隔离壁两侧外壁的固化的封装胶，能使水平铅酸电池极板之间密集的铅丝无损无间隙通过，且铅丝周围的小缝隙也被很好地密封，能实现水平铅酸电池单元格之间的密封，理想地解决了水平铅酸电池单元格之间的窜液或窜气问题，减小了水平铅酸电池的自放电，降低了铅丝的腐蚀，提高了电池芯成组一致性，极大地提高电池的使用性能和循环寿命；

2)本实用新型的隔离件为一体成型结构，加工和组装都更具实用性，复杂性大大降低，能从工业化生产层面提高水平铅酸电池的性能；

3)本实用新型既利用了弹性材料的弹性和强度，又利用了密封胶的流动性、粘性和密封性，固化的封装胶的形状取决于弹性件的形状设计及其与电池壳的组装配合，可以在电池单元格竖直方向形成理想的隔绝屏障，且绝缘、耐腐蚀、实用性强、密封性高。

【附图说明】

图1为传统的水平铅酸电池的电池芯示意图；

图2为改进后的水平铅酸电池的分解示意图(封装胶未画出)；

图3为包含实施例一的电池芯组装示意图；

图4为局部M的放大图；

图5为包含实施例一的电池芯的侧视图；

图6为包含实施例一的电池芯的俯视图；

图7为包含实施例一的电池芯的基本单元的分解示意图；

图8为实施例一的隔离件的俯视图、侧视图、仰视图和剖面图(最左侧为A-A’面剖视图，最右侧为右侧视图，中间三个图从上到下依次为俯视图、前视图或后视图、仰视图)；

图9为实施例二的隔离件的俯视图、侧视图、仰视图和剖面图(对应关系同上)；

图10为实施例三的隔离件的俯视图、侧视图、仰视图和剖面图(对应关系同上)；

图11为实施例四的隔离件的俯视图、侧视图、仰视图和剖面图(对应关系同上)；

标注说明：1，正极板；2，负极板；3，隔膜；4，单元格；5，铅丝；6，极板；7，弹性本体；701，第一凹槽；8，电池壳；801，竖直通道；9，汇流排；10，端子；11，端盖；12，上盖；13，螺丝；14，螺丝盖片。

【具体实施方式】

下面用具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，但本实用新型不仅局限于以下具体实施例。本实用新型中的方向描述是以极板所在平面为水平面，以电池底壳所在平面为基准面，所述的纵向、横向、竖向分别对应于某一立体结构的长、宽、高方向；本文所述的铅丝也可以为合金铅丝等效果等同于铅丝的导线。

现有技术中的传统水平铅酸电池的电池芯示意图如图1所示，即在板栅的一边涂覆正极活性物为正极板1，另一边涂覆负极活性物为负极板2；正极板1和负极板2用隔膜3隔开，按照一定的位置水平交错叠放；板栅裸露的导线即为铅丝5，起到传输电流的作用；图1为三组电池极群，相当于三个电池单元格4；电池芯首末两端为正端子极板和负端子极板，正端子极板仅有一边涂有正极活性物质，另一边作为电池芯的正极输出端，而负端子极板仅有一边涂有负极活性物质，另一边作为电池芯的负极输出端。

以下所提供的实施例并非用以限制本实用新型所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序，所描述的方向仅限于附图。本领域技术人员结合现有公知常识对本实用新型做显而易见的改进，亦落入本实用新型要求的保护范围之内。

实施例一

一种水平铅酸电池隔离组件，包含由若干隔离件7组合成的与铅丝5相交的隔离壁。隔离件7为条形结构，其高度与水平铅酸电池极板之间的间距相当，所述条形结构的上端设置有一个用于容置封装胶的凹槽701，该凹槽701贯通至左右两侧，形成开口，如图8所示。多个条形结构组合成的隔离壁提供基本密封的物理屏障，铅丝5可以从相邻条形结构的结合处通过；条形结构指的是长度明显大于宽度的形状，并不限定为规则长方体，例如侧面具有一定弧度也属于上述条形结构；尺寸相当是指尺寸基本一致，即在误差允许范围内相同。

条形结构采用具有弹性的如硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶等材质一体成型。一体成型可以避免多个零件的组装，降低加工精度要求；因为条形结构具有一定的弹性，所以对铅丝没有损伤，在一定的组装压力下，由多个隔离件组成的隔离壁就成为了水平铅酸电池单元格4之间的密封的第一道防线，同时可以预留通道填充封装胶进行完全的密封；沿高度方向的两端即为条形结构的上端和下端，在条形结构的上端和下端设置凹槽，在组装过程中注入液态封装胶，利用其流动性和粘接性填充预留的和潜在的空隙，固化后可以同时实现密封和粘接。凹槽701的开口设计，可以在灌装液态封装胶的时候适量过量添加保证完全充满通道，多余的液态封装胶可以通过侧面的开口流出到与电池壳的空隙中，也可以使结构中的气泡通过侧面开口排出，提高密封隔离效果。

所述隔离组件还包括填满所述纵向通道中的固化的封装胶和粘接于所述隔离壁两侧外壁的固化的封装胶，且上述两种位置的封装胶相交连通；封装胶固化后的形状取决于纵向通道(即凹槽701)的形状和隔离壁与电池壳侧壁的结构设计(如801凹槽设计)，此处不予限定，因此图中未显示封装胶，但至少包括若干围绕铅丝的部分和围绕隔离壁两侧壁外侧的部分。在一般的水平铅酸电池中，隔离壁与铅丝5垂直相交；但当水平铅酸电池的极板6排布发生变化时，不要求隔离壁与铅丝5垂直，但必须相交。

包含有本实施例隔离组件的水平铅酸电池的示意图如图2～7所示。极板6包括正极板、负极板以及正端子极板、负端子极板，正极板和负极板用隔膜隔开，按照一定的位置水平交错叠放，中间有部分裸露的铅丝5，首末两端分别为仅有正极活性物质的正端子极板和仅有负极活性物质的负端子极板。图2也为三组电池极群，相当于三个电池单元格；三个电池单元格并列组合。隔离组件的若干隔离件7排成一列，为位于单元格的两侧，与封装胶共同作用实现单元格的隔离。

该类水平铅酸电池的一般组装过程为先组装电池芯，组装一层隔离件7，组装一层隔膜3和极板6，再组装一层隔离件7，再组装一层隔膜3和极板6，循环放置设定层数，在一定的装配压力下装入电池外壳；封装胶的灌装顺序与纵向和竖向通道的设计相关，可以放一个隔离件7，在凹槽701灌一次封装胶，放隔膜和极板，使铅丝通过封装胶，再放一个隔离件7，以此类推，最后再在竖向通道灌一次密封胶；也可以先组装好各层隔离件7、隔膜、极板，最后统一灌装封装胶，使其流动，充满所有通道；接着组装汇流排、端子、端盖和上盖，完成组装(这是简化的组装过程，细节配件的组装没有包含在内)。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，所述条形结构仅在上端设置有一个用于容置封装胶的凹槽并贯通至左右两侧，形成开口，另一端为平面，如图9所示，该结构加工简便、成本低。

实施例三

本实施例与实施例一的不同之处在于，所述条形结构在上端设置有一个用于容置封装胶的凹槽，但并未贯通至左右两侧；在下端设置有两个平行的、窄的溶于容置封装胶的凹槽并贯通至左右两侧，形成开口，如图10所示。在一定的组装压力下，该结构形成凹槽的壁相当于可形成多层隔离壁，密封隔离效果更好。

实施例四

本实施例与实施例一的不同之处在于，所述条形结构在上端和下端均设置有三个用于容置封装胶的对称的凹槽，该凹槽贯通至左右两侧，形成开口，如图11所示。并列的三个凹槽中间凹槽的宽度较大，两侧的凹槽宽度较窄；这样的按照一定比例设置的宽度不同的凹槽，可在中间凹槽加入过量的封装胶，保证中间凹槽的密封胶固化后形成无空隙、无裂纹的隔离效果，多余的胶会被挤压流至两侧的窄凹槽，留有一定的容置多余胶的空间，同时也相当于形成多层隔离效果，实现单元格之间理想的密封隔离效果。条形结构沿高度方向的两端设置有与沿长度方向的凹槽贯通的灌胶孔。该结构的隔离件可以在组装完毕之后，再通过灌胶孔注入封装胶，利用胶体的流动性填充所有通道；同时，灌胶孔也可以发挥排气的作用，也可兼做定位孔，方便一定精度要求的组装。

技术效果比较：(单位；测试过程)