[发明专利]蓄电池栅板及其制造方法

说明书

                      技术领域

本发明涉及蓄电池栅板，具体地说，涉及铅酸蓄电池的栅板(lead-acid battery grid)，该栅板具有一些栅板图形。

                      发明背景

铅酸蓄电池的栅板为其中的活性材料提供了结构支承，并且在放电时作为电流集流器，而在再充电时作为电流分配器。因此，在设计栅板时力求使能够由栅板支承的活性材料最佳化，以便提高栅板的集流和分配特性，同时使栅板的重量达到最小。

公知的栅板结构如图1-3所示，其中，包括上框架部件2和下框架部件3，它们由一组金属线4联结，这些金属线4位于上、下框架部件2和3之间，并且形成栅板图形。与上框架部件2一体形成的柱5与蓄电池中相邻的栅板内连接。

公知的栅板图形包括：菱形，其特征在于，用线形成菱形的栅板单元，例如，如图1和2所示；方形，其特征在于，栅板单元为方形；辐射状图形，其特征在于，线从公共点辐射状向外延伸，例如，如图3所示；以及其它栅板图形，例如，美国专利文献US5,582,936所公开的栅板图形。下面将说明这些具体图形的某些优点和缺点。

通常，栅板用以下方法制成：例如，铸造，多孔金属网拉伸成形法(expanded metal forming)，以及冲压法。铸造的蓄电池栅板是通过将熔融的铅浇注到模具中，使铅冷却，然后使栅板脱模而制成的。这种铸造工艺可以制造出各种效率的栅板，它只会受模具制作者制作模具能力的限制。

然而，这种铸造工艺是昂贵的工艺，由此阻碍了其应用。该工艺要求使用模具涂层，以便使栅板容易脱模，而且，为了提高产量，需要大量昂贵的模具。另外，即使使用了大量的模具，铸造工艺仍然属于一种批量的制造方法，其生产效率低于“连续”生产工艺(如多孔金属网拉伸成形法)的效率(即，给定时间内的产量较低)。

用多孔金属网拉伸成形法形成的栅板比铸造的栅板低廉，这是因为多孔金属网拉伸成形法的生产效率高于铸造方法。在多孔金属网拉伸成形工艺中，蓄电池栅板通过以下方法拉伸金属而成：铸造或锻造的铅材料条(strip)被打孔(pierced)，然后被拉伸或拉制。在传统的拉伸金属栅板中，栅板的质量基本上均匀地分布在栅板上，栅板受制于线的图形、线的形状和铅的分布。

已经有两种具体的普通多孔金属网拉伸成形方法，即，旋转拉伸法和交互拉伸法。在旋转拉伸法中，用旋转切刀来切割铅条，在铅条的上、下端压制出线，然后将这些线沿水平方向拉伸，从而在上、下框架部件之间形成菱形的栅板图形。在交互拉伸法中，构成菱形栅板图形的线被切割，并且沿垂直于条表面的方向拉伸。在拉伸后，将条旋转90°，并且绕制(coined)栅板。在上述两种方法中，菱形的尺寸和线宽是可变的。

拉伸多孔金属网图形的线的角度和尺寸受到限制，这是因为要保证适当的拉伸而不会断线。如图1所示，线的角度是栅板线相对于上框架部件2或下框架部件3的角度A，在拉伸的金属栅板中，该角度通常小于40°。这种线的角度限制使流过栅板的电流路径为“之”字形。这种“之”字形增大了栅板电阻，因为电流不直接流向集流柱，例如，在铸造形成的辐射状图形中。

对旋转法来说，这种线的尺寸限制还将其斜率限制为15％或更低，对交互法来说，这种线的尺寸限制还将其斜率限制为60％或更低。如图3所示，斜率是线的宽度在长度方向的变化率。例如，对15％的斜率来说，在栅板上部靠近集流柱的线宽最大，它比栅板下部的线宽大15％。

在柱的区域，铅质量大将会提高栅板的电流容量，并且降低栅板的电阻，这是因为在板上产生的电流流向上述柱。用拉伸方法难以获得这些特征。因此，拉伸金属栅板的导电率将会低于类似尺寸铸造的栅板。

而且，拉伸金属栅板没有边框来限制线的伸出。这样，拉伸金属栅板的使用寿命就比铸造的栅板短。这是因为在蓄电池中正拉伸栅板的向上生长会导致相邻负条(negative strap)缩短，或者会导致正的活性材料的损失。

                  本发明的概述

本发明提供了一种蓄电池栅板，它适合用于铅酸蓄电池，其栅板上部具有确定第一栅板图形的栅板线，而栅板下部电连接到栅板上部。栅板下部具有确定第二栅板图形的栅板线。第一栅板图形不同于所述的第二栅板图形，以便提高栅板的导电率。

在本发明的另一种方式中，栅板包括一个上框架部件。从上框架部件上伸出的非拉伸金属线电连接到拉伸的金属线上，以形成多个图形的栅板。