板栅、极板和铅酸蓄电池的制作方法

本实用新型涉及蓄电池领域，具体地涉及一种板栅、极板和铅酸蓄电池。

背景技术：

铅酸蓄电池自诞生以来，以其高的性价比、高的安全可靠性及可回收特性得到了广泛的发展，并且在电动车、通信领域得到的较好的应用。但是，传统铅酸蓄电池由于采用重金属铅，电池重量和体积都较大，严重影响了其在很多领域的应用。

为了解决这一问题，很多技术人员在蓄电池正、负板栅(集流体)方面，考虑采用其它耐腐蚀合金来替代正、负极铅合金，其中：有些技术人员采用金属钛来替代铅合金，但是由于钛金属价格很高，并且钛金属或者合金表面与铅结合不牢固，导致寿命无法保证，也基本没有人真正应用到产品上；也有技术人员采用塑料或者导电塑料表面电镀铅合金来替代铅合金，而塑料电镀铅合金难度也是比较大，镀层结合不良，普通塑料不导电，而导电塑料导电能力也十分有限，况且价格较高，导致这一技术路线也以失败告终；美国有公司采用泡沫石墨代替板栅(集流体)，泡沫碳与铅结合不良，有技术人员采用电镀工艺在石墨表面电镀铅合金，电镀的镀层与石墨的结合比较紧密，因此可以解决活性物质与泡沫石墨集流体的结合问题，但是，由于泡沫石墨和电镀层成本较高，加上无法节约更多的铅材料，因此成本也居高不下，很难得到推广应用；在大型电池上有人采用铜板栅电镀铅和铅锡合金作为负极板栅(集流体)使用，但是，铜的价格较高，只有在不考虑成本时可使用(潜艇电池)，而且也不能应用于正极(由于正极具有氧化性)。

另外，还有一种采用网状结构的板栅做成的双极性极板，强度较低(比较软)，容易变形，并且网状结构上填充的活性物质(铅膏)容易脱落造成短路；并且，该种极板在同一片网状结构的板栅上，包括正极板和负极板，需要在一块网状结构的两端分别填涂正极活性物质和负极活性物质，活性物质容易交叉污染，并且正极和负极活性物质填涂厚度一般采用相同的厚度，而按照行业技术人员经验，正负极活性物质重量应该是不同的，衰减速度不同，按照正常情况下正极板厚度应该大于负极板厚度才能良好地匹配，存在无法充分利用活性物质的问题，同时采用这种双极型极板的电池单格之间的密封隔离难度较大，如果没有解决会导致串格而形成短路和腐蚀等质量问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了提供一种板栅，该板栅强度较高，不易发生变形，并且使填充的活性物质不易掉落和被污染，同时重量和体积较小，有利于降低成本和提高产品的使用性能。

本实用新型的另一目的是为了提供一种包括上述板栅的极板。

本实用新型的再一目的是为了提供一种包括上述极板的铅酸蓄电池。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种板栅，所述板栅包括极耳、框体和在所述框体内交错设置以形成网状结构的多根能够导电的筋条，所述框体在所述网状结构的厚度方向上高于所述网状结构以使铅膏能够以所述网状结构为支撑填充于所述框体内，所述框体包括沿所述网状结构的一侧边缘设置的采用铅合金材料制成的上梁以及与所述上梁的两端连接且采用塑料材料制成的边框，所述边框与所述上梁共同形成围绕所述网状结构的所述框体，所述极耳与所述上梁相连。

优选地，所述筋条包括表面包覆有铅层的丝体，所述网状结构通过所述表面包覆有铅层的丝体采用编织方式形成。

优选地，所述丝体包括非金属丝体。

优选地，所述非金属丝体包括玻璃丝。

优选地，所述丝体包括金属丝体。

优选地，所述框体的内部设置有加强筋。

优选地，所述框体为矩形体，所述上梁形成所述矩形体的一条边，所述边框形成所述矩形体的其余三条边。

优选地，所述筋条包括平行间隔设置的多个第一筋条和与所述第一筋条垂直且平行间隔设置的多个第二筋条，所述第一筋条的延伸方向与所述上梁的延伸方向一致。

本实用新型二方面提供一种极板，所述极板包括铅膏和上述的板栅，所述铅膏以所述网状结构为支撑填充于所述框体内。

本实用新型三方面提供一种铅酸蓄电池，所述铅酸蓄电池包括正极板和负极板，所述正极板和/或所述负极板为上述的极板。

在上述技术方案中，由于网状结构的外部围绕设置有框体，框体沿网状结构的厚度方向伸出网状结构以使铅膏能够以网状结构为支撑填充于框体内，使板栅的结构强度较高，抗蠕变能力强，不易发生变形，并且填充的活性物质不易掉落和被污染，同时由于框体包括沿网状结构的一侧边缘设置的采用铅合金材料制成的上梁和以及与上梁的两端连接且采用塑料材料制成的边框，边框与上梁共同形成围绕网状结构的框体，与框体全部采用金属材料制成的方式相比，能够减小板栅的重量和体积，有利于降低成本和提高产品的使用性能。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型优选实施方式的板栅的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施方式的极板的结构示意图；

图3是固定有铅合金片材的网状结构的结构示意图；

图4是固定有铅合金片材、边框和工艺挂耳的网状结构的结构示意图；

图5是图4中的网状结构被冲切后的结构示意图；

图6是填涂有铅膏的图5中的网状结构的结构示意图。

附图标记说明

极耳-1；网状结构-W；上梁-21；边框-22；加强筋-23；极板-10；铅合金片材-P；工艺挂耳-G。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

本实用新型一方面提供一种板栅，所述板栅包括极耳1、框体和在所述框体内交错设置以形成网状结构W的多根能够导电的筋条，所述框体在所述网状结构W的厚度方向上高于所述网状结构W以使铅膏能够以所述网状结构W为支撑填充于所述框体内，所述框体包括沿所述网状结构W的一侧边缘设置的采用铅合金材料制成的上梁21以及与所述上梁21的两端连接且采用塑料材料制成的边框22，所述边框22与所述上梁21共同形成围绕所述网状结构W的框体，所述极耳1与所述上梁21相连。

其中，优选所述筋条包括平行间隔设置的多个第一筋条和与所述第一筋条垂直且平行间隔设置的多个第二筋条，所述第一筋条的延伸方向与所述上梁21的延伸方向一致。

在上述技术方案中，如图1所示，由于网状结构W的外部围绕设置有框体，框体沿网状结构W的厚度方向高于网状结构W以使铅膏能够以网状结构W为支撑填充于框体内，使板栅的结构强度较高，抗蠕变能力强，不易发生变形，并且填充的活性物质不易掉落和被污染，同时由于框体包括沿网状结构W的一侧边缘设置的采用铅合金材料制成的上梁以及与上梁的两端连接且采用塑料材料制成的边框，边框与上梁共同形成围绕网状结构W的框体，与框体全部采用金属材料制成的方式相比，能够减小板栅的重量和体积，有利于降低成本和提高产品的使用性能。

为了进一步减小板栅的重量和体积，以使采用该板栅制成的铅酸蓄电池能够满足轻量化要求，优选地，所述筋条包括表面包覆有铅层的丝体，所述网状结构W通过所述表面包覆有铅层的丝体采用编织方式形成。其中，丝体优选为玻璃丝，当然丝体也可为金属丝体或其他非金属丝体，这样网状结构W所用的丝体也有较强的抗拉强度。另外，这种表面包覆铅层的丝体编织成的网状结构虽然重量和体积较小，但比较软，容易变形，由于其外部围绕设置有框体，可使这种板栅的结构强度较高，不容易变形，并且框体能够防止涂布在网状结构W上的铅膏的边缘脱落造成短路的问题，有助于降低成本和提高产品的使用性能。

为了进一步提高板栅的结构强度，优选地，所述框体的内部设置有加强筋23。并且，为了方便加工制造，加强筋23优选和边框22的材质相同并与边框22一体成型。

另外，优选地，所述框体为矩形体，所述上梁21形成所述矩形体的一条边，所述边框22形成所述矩形体的其余三条边。此时，如图1所示，加强筋23的两端可连接于边框22的相对的两条边上。可以理解的是，框体也可根据需要设置为其他形状。

本实用新型二方面提供一种极板，如图2所示，所述极板包括铅膏和上述的板栅，所述铅膏以所述网状结构W为支撑填充于所述框体内。

本实用新型三方面提供一种铅酸蓄电池，所述铅酸蓄电池包括正极板和负极板，所述正极板和/或所述负极板为上述的极板10。

由于该极板和该铅酸蓄电池包括上述的板栅，因此具有上文关于板栅的所有或至少部分的技术效果，更具体的技术方案的细节和效果可参照上文。

本实用新型第四方面提供一种板栅的制造方法，所述方法包括：使能够导电的多根筋条交错设置以制作网状结构W，其中优选地，制作所述网状结构W的方法具体包括将丝体表面包覆铅层形成所述筋条并将多个所述筋条通过编织方式交错设置形成所述网状结构W，丝体优选为玻璃丝，当然丝体也可为金属丝或其他非金属丝，这样使网状结构的重量和体积较小；为了提高采用表面包覆铅层的丝体编织成的网状结构的强度以防止变形，提高抗蠕变能力，同时使填涂的活性物质铅膏不易掉落和被污染，设置围绕所述网状结构W的框体，这样铅膏能够以所述网状结构W为支撑填充于所述框体内，并且，所述框体包括在所述网状结构W的一侧边缘设置的采用铅合金材料制成的上梁21以及与所述上梁21的两端连接且采用塑料材料制成的边框22，所述边框22与所述上梁共同形成围绕所述网状结构W的框体，这与框体全部采用金属材料制成的方式相比，能够进一步减小板栅的重量和体积，有利于降低成本和提高产品的使用性能；所述方法还包括在所述上梁21上设置极耳1。

优选地，设置围绕所述网状结构W的框体具体包括：如图3所示，在采用表面包覆铅层的丝体编织形成网状结构W的“铅布”后，保持“铅布”处于拉紧状态，在所述网状结构W的正面和背面的相互对应的位置分别固定铅合金片材P，并使所述网状结构W的正面和背面的所述铅合金片材P连接成为整体，例如采用焊接方式，优选高频焊接、激光焊接和电阻焊接中的一者，然后如图5所示，冲切所述铅合金片材P形成所述上梁21和所述极耳1，具体地，将两个铅合金片材P的对齐的边缘的内侧部分冲切形成极耳1，并使对齐的边缘形成与极耳1连接的上梁21。

并且优选地，如图4所示，在冲切所述铅合金片材P之前，将所述边框22固定在所述网状结构W上，并使所述边框22的两端与能够形成所述上梁21的两个铅合金片材P的对齐的边缘连接，以便在冲切后使所述上梁21和所述边框22形成围绕所述网状结构W的框体，这样方便在冲切时根据框体的位置确定形成极耳1的位置，有助于提高工作效率；其中，如图4和图5所示，在冲切所述铅合金片材P的同时将位于所述边框22外部的所述筋条冲切去除。

如图3-5所示，优选地，在固定所述铅合金片材P时，使两个所述铅合金片材P分别从两侧固定于所述网状结构W的中间位置，且使两个所述铅合金片材P的相互对齐的一侧边缘与所述筋条连接为整体和使两个所述铅合金片材P的相互对齐的另一侧边缘与所述筋条连接为整体，在所述铅合金片材的两侧边缘之间的部分上进行冲切，以形成两个所述上梁21和位于两个所述上梁21之间的极耳对，其中，两个所述上梁21的背离彼此的一侧分别连接有所述边框22，以形成成对的所述框体，所述极耳对包括两个所述极耳1，所述极耳对中的每个所述极耳1分别对应于成对的所述框体的其中一个所述框体设置，即板栅设计成包括一对框体的两联片板栅，这样有助于提高工作效率。具体地，将铅合金片材P的相对的两个边缘之间的部分沿着相对的两个边缘的长度方向间隔冲切去除，以使相对的两个边缘分别形成两个上梁21，而位于两个上梁21之间的保留的部分形成极耳对，极耳对包括沿上梁21的长度方向间隔设置的两个极耳1。

并且，优选地，沿所述上梁21的延伸方向在所述网状结构W上形成多对所述框体22和与多对所述框体分别对应的多个极耳对。当框体22为两对时，可设计如图4和图5所示的四联片板栅，当框体22为更多对时，可设计更多的联片板栅，这样有助于进一步提高工作效率。

另外，需说明的是，联片板栅中的多个板栅最终优选制作成同一极性的极板，例如正极板或者负极板，即正极板和负极板是使用不同的联片板栅制作的，这样可使正极板的板栅的框体与负极板的板栅的框体的高度不同，使正负极板上填充在框体内的活性物质铅膏的厚度不同，有助于使正负极板上的活性物质铅膏能够被充分利用，这是由于正负极板上的活性物质衰减速度不同，按照正常情况下正极板厚度应该大于负极板厚度才能良好地匹配；并且，双极型极板的电池单格之间的密封隔离难度较大，如果没有解决会导致串格而形成短路和腐蚀等问题，采用单极板制作的电池容易密封，不会出现上述问题。

如图4和图5所示，优选地，所述方法包括制作所述边框时在一对所述框体的边框22上分别设置工艺挂耳G。通过工艺挂耳G方便在制作过程中固定联片板栅。其中，工艺挂耳G可与边框22一体成型，在不需要时可去除，例如在下面将介绍的将联片板栅分切为单个极板时可去除工艺挂耳G。

另外，除了上述采用铅合金片材P冲切制造上梁21和极耳1的方法外，制造上梁21和极耳1的方法还可包括：在所述网状结构W的正面和背面的相互对应的位置分别固定上梁体和下梁体，并使所述上梁体和所述下梁体与所述网状结构W的所述筋条连接为整体，以形成所述上梁21；在所述网状结构W上固定所述极耳1，使所述极耳1与所述网状结构W的所述筋条连接为整体，并使所述极耳1与所述上梁21连接。具体地，可以使用3D打印方式将铅合金打印在网状结构W的对应位置，或者使用激光熔化与喷射技术将将铅合金喷射到网状结构W的对应位置，以形成与网状结构的筋条连接成整体的上梁21和极耳1。

优选地，在所述网状结构W上设置边框22的方法具体包括：制作上边框和下边框后通过焊接方式将所述上边框和所述下边框分别固定在处于拉紧状态的所述网状结构W的正面和背面的相互对应的位置，并可使用专用塑料焊接机将所述上边框和所述下边框与所述筋条焊接连接成整体，以形成所述边框22，从而获得设置有边框22的板栅。可选择地，通过点胶或喷涂方式在所述网状结构W的正面和背面的相互对应的位置制作上边框和下边框，并使所述上边框和所述下边框与所述网状结构W的所述筋条连接成整体，以形成所述边框22，具体地，保持网状结构W处于拉紧状态，可采用热塑性树脂或者热固性树脂在网状结构W的对应位置进行点胶或热喷涂等操作，树脂等材料凝固后即可形成边框22，从而获得有边框22的板栅。

并且，为了进一步提高板栅的强度，优选地，所述方法还包括在所述框体内形成与所述边框22一体成形的加强筋23。即加强筋23的材质与边框22的材质相同，并且在形成边框22的同时可在框体内形成加强筋23。

采用上述带框体的联片板栅制作铅酸蓄电池可包括以下工艺：

涂膏：联片板栅进入涂膏工序，使铅膏以网状结构W为支撑填充于框体内；

其中，优选在联片板栅的上、下表面均覆上一层超细玻璃纤维隔膜(AGM膜)，涂完铅膏的板栅形成湿极板并进入固化工序；

固化：将湿极板置入固化室中，按照多阶段固化工艺进行固化，固化分多个阶段，控制其温度、湿度和固化时间，最终使湿极板转变成生极板；

分刷片：将生极板分切成小片极板，同时将工艺挂耳G切除，并将分切口的残余铅膏刷干净；

电池装配：将小片极板、AGM隔膜按照规定的正、负极搭配，堆叠成为极群，置入铸焊模具中经铸焊、入槽、封盖、焊端子、端子密封等工序完成电池组装，形成半成品电池；

电池化成：向半成品电池中注入规定密度的稀硫酸电解液，置入水浴槽中，连接充电器，按照规定的程序进行充、放电，最后将多余的电解液去掉，盖上安全阀和盖片，完成电池制作。

综上所述，采用上述方法制作的板栅，工艺简单且板栅重量较小，能够大幅度降低采用该板栅的铅酸蓄电池的重量。同时，取消了高温铸造板栅工艺，取而代之的是冷挤压包铅工艺，避免了板栅制作过程中铅烟、铅尘的产生，减少了重金属污染；并且由于表面包覆有铅层的丝体可选择有极高的强度金属丝或者玻璃丝纤维或者其它非金属丝等，使得板栅有很好的抗蠕变性能；另外，丝体表面包铅是采用冷挤压的方式形成的致密铅层，具有较高的耐腐蚀性能，可以提高蓄电池循环寿命。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。