专利名称：铅酸蓄电池铜板栅生产方法及专用模具的制作方法
技术领域：
本发明属于蓄电池生产领域，特别涉及一种铅酸蓄电池铜板栅生产方法及专用模具。
背景技术：
随着经济的发展和科学技术的进步，蓄电池的使用越来越广泛，用量也越来越大。特别是铅酸蓄电池，尽管是一百多年前发明的，但在二次电池的市场份额中仍占据着绝对的优势，在国民经济的各部门中发挥着不可替代的重要作用。
众所周知，铅酸蓄电池的理论比能量为170W·h/kg，但在实际过程中，大多数电池只能释放30～50W·h/kg的能量，这种差异一方面是由活性物质利用率较低引起的，另一方面则是由惰性成份的质量引起的，如电池壳、极板栅、隔膜、终端等。特别是作为支撑活性物质的极板栅，它在电池中虽不参加成流反应，但在构成电极时却不能缺少，而且，它还是电流的集聚体，起电流分布作用，因而，它对蓄电池的主要性能，如容量、寿命、起动、充电接受能力等都具有重要的影响。为了提高铅酸蓄电池的比能量，长期以来，人们在提高活性物质利用率的同时，一直试图寻找一种新的板栅材料及板栅结构，以期用最小的质量和最低的价格，得到最大的电导率和最高的强度。这方面的探索性的工作主要集中在下列三个方面快速冷却合金、担网板栅和镀铅铜板栅。其中，镀铅铜板栅受到了人们的普遍关注，它是用铜网作基体，表面包覆一层铅，以减小板栅电阻，提高输出功率，这种结构的板栅也被称作铜板栅。目前，在铜网上包覆铅的方法有三种浸镀、喷镀和电镀。浸镀的生产工艺比较简单，就是将作为基体的铜网放入铅熔液中，在铜网的表面挂上一层铅后取出。浸镀生产工艺存在的问题是，基体表面挂上的铅层较薄，且挂铅后板栅的表面不平整，无论挂多少次铅，铅层的厚度都不会增加，因为，挂过铅的板栅放入铅熔液中后，板栅表面原来挂上的铅立刻就会被熔化掉，所以，板栅的表面只能挂上薄薄的一层铅，而且，挂铅后的表面会越来越不平整，实际使用效果较差。喷镀就是将铅喷涂在基体的表面，在板栅的表面形成薄薄的一层铅。这种方法加工出的板栅铅层薄厚不均匀，特别是板栅正面与侧面铅层厚度的差异较大，另外，铅层的致密性也较差，在使用的过程中容易脱落。电镀就是采用普通电镀的方法在基体的表面镀上一层铅。大量试验表明，镀铅铜板栅用于负极有助于改善电池高倍率放电性能，采用镀铅铜板栅的电池与Pb-Sb合金板栅的电池相比，前者在大电流放电的容量上有了很大的提高，曾有资料报导由镀铅铜板栅负极组成的牵引电池容量在1.25h率，放电时比普通电池提高了25％，能量提高了31％，表明镀铅铜板栅蓄电池大电流放电的容量有了很大的提高，显示出镀铅铜板栅的良好效果。另外，镀铅铜板栅搁置时气体发生量约减少10％，这是由于镀的是纯铅，而Pb-Sb合金含有Sb杂质，所以析气量大。除此之外，由于镀铅铜板栅增加了机械强度，使电池的耐振性提高、还延长了使用寿命。但是，采用电镀方法在基体上镀铅的制造成本非常高，因为板栅表面包覆铅的厚度一般应为100μm～300μm，而在基体上电镀100μm～300μm的铅则需要花费很长的时间，生产成本太高，因而这种方法不具备大规模工业化实施的价值。所以，用这种方法生产的蓄电池一般仅使用在高容量、大功率输出和长寿命的特殊领域。上述方法虽然都可以在基体的表面包覆一层铅，并生产出表面包覆有铅层的铜板栅，但没有一种方法能够以低廉的成本生产出高质量的铜板栅，并适合于大规模工业化生产，因此，铜板栅的研制已经成为电池生产领域中的一个重要研究课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服上述铜板栅生产方法存在的包覆铅层薄、致密性差、生产成本高等问题，提供一种包覆铅层厚度不受限制、致密性好、生产成低、并适合于大规模工业化生产的铅酸蓄电池铜板栅生产方法及专用模具。
本发明采用铸造的方法生产铅酸蓄电池铜板栅，其具体生产方法是1、在作为基体的铜网上安装若干个定位铅环，定位铅环的厚度与铜板栅包覆铅层的厚度相同；2、将安装好定位铅环的铜网放置在模具中，并将模具合拢固定；3、将浇铸铜板栅的模具加热至328℃～600℃；4、将铅熔液浇铸到模具中，待铅熔液和模具冷却后，取出已经铸上铅的铜板栅坯料；5、清除铜板栅坯料边缘的气道毛刺，并把铜板栅坯料上定位针孔处多余的铅压平，将定位针孔闭合，即成为铜板栅成品。
一种实施上述铅酸蓄电池铜板栅生产方法的专用模具，它由两个相互对应的模具构成，在模具内侧的结合面上有与铜网的形状相同、尺寸大于铜网截面的沟槽，其特殊之处是，在沟槽中安装有若干个铜网定位针，且两个模具上的定位针相互对应，以便于在合模后将铜网固定在模具内腔的中心位置上。
在模具的每个定位针处还有一个环状凹槽，以便于铸铅时在定位针的周围铸出一块铅体，填补定位针留下的针孔。
本发明的优点在于1、采用铸造的方法在铜网上铸铅，生产设备简单，并简化了生产工艺，提高了生产效率，同时，大幅度的降低了铜板栅的生产成本，实现了铜板栅的大规模工业化生产。
2、采用铸造的方法在铜网上铸铅，铅层的厚度不受限制，并一次铸造成型，且铅层的致密性好，产品的合格率高。
3、在作为基体的铜网上安装定位铅环，并在模具的沟槽中安装铜网定位针，将铜网精确的定位在模具内腔的中心位置上，确保了铜板栅表面上的铅层薄厚均匀，没有漏铜现象，从而生产出高质量的铜板栅。
图1是本发明专用模具的结构示意图；图2是图1的A-A剖视图；图3是图1的B部放大图；图4是图2的C部放大图；
图5是本发明铜网上安装定位铅环的示意图；图6是图5的D-D剖视放大图。
具体实施例方式
本发明采用铸造的方法生产铅酸蓄电池铜板栅，其具体生产方法是1、在作为基体的铜网12上安装若干个定位铅环13，定位铅环13的数量不限，根据铜网12的面积确定，若铜网12的面积较小，则可在铜网12的四周安装四个定位铅环13即可，如图5和图6所示，若铜网12的面积较大，则需要在铜网12的四周及中部安装多个定位铅环13，定位铅环13的厚度与铜板栅包覆铅层的厚度相同，定位铅环13的作用是，在铜网12放入模具中时，对铜网12进行定位，限制铜网12在平面方向上移动，使铜网12上的每条线都处于模具内腔沟槽的中心位置上，并使铜网12上的每条线与模具的沟槽之间都具有相同的间隙，铜网12的制作采用现有的成熟生产工艺，具体可采用线切割、冲压或拉网等生产方式；2、将安装好定位铅环13的铜网12放置在模具中，并将模具合拢固定；3、将浇铸铜板栅的模具加热至328℃～600℃，铅的熔点温度为328℃，在实际操作时，模具的温度应等于或高于铅的熔点温度，确保铅在模具中具有良好的流动性；4、将铅熔液浇铸到模具中，待铅熔液和模具冷却后，取出已经铸上铅的铜板栅坯料；5、清除铜板栅坯料边缘的气道毛刺，并把铜板栅坯料上定位针孔处多余的铅压平，将定位针孔闭合，即成为铜板栅成品，也可以采用冲压或熨烫的方式将定位针孔闭合。
实施上述铅酸蓄电池铜板栅生产方法的专用模具如图1、图2、图3和图4所示，它由两个相互对应的片状模具1构成，在两个模具1上分别有两个定位销3和两个定位孔9，以便于在合模时定位；在模具1内侧的结合面上有与铜网12的形状相同、尺寸大于铜网12横截面的沟槽6；模具1的内侧上部有浇铸口2，浇铸口2与放置铜网12的沟槽6通过通道4相连通，在放置铜网12的沟槽6的外侧有通气道7，沟槽6通过通道8与通气道7相通；在放置铜网12的沟槽6的下部有极耳槽10，以便于在铸造时铸出极耳；在沟槽6中安装有若干个铜网定位针5，且两个模具1上的定位针5相互对应，以便于在合模后将铜网12固定在模具1内腔的中心位置上，定位针5的数量不限，主要根据铜网12的面积确定，若铜网12的面积较小，在模具1中安装四个定位针5即可，若铜网12的面积较大，则需要在模具1中多安装几个定位针5，限制铜网12在平面方向和垂直方向移动，以确保铜网12的定位，因为模具1加热后，铜网12上的定位铅环13已经熔化，这时，就需要定位针5来支承铜网12，使铜网12上的每条线始终保持在模具1内腔沟槽6的中心位置上，所述的定位针5应尽量安装在沟槽6的交叉处，因为沟槽6的交叉处空间较大，既便于安装，又便于铸造后对铜板栅上的针孔进行处理；在模具1的每个定位针5处还有一个环状凹槽11，以便于铸铅时在定位针5的周围铸出一块铅体，填补铸造时定位针5留下的针孔。
权利要求
1.一种铅酸蓄电池铜板栅生产方法，其特征在于，它采用铸造的方法生产铅酸蓄电池铜板栅，其具体生产方法是(1)在作为基体的铜网上安装若干个定位铅环，定位铅环的厚度与铜板栅包覆铅层的厚度相同；(2)将安装好定位铅环的铜网放置在模具中，并将模具合拢固定；(3)将浇铸铜板栅的模具加热至328℃～600℃；(4)将铅熔液浇铸到模具中，待铅熔液和模具冷却后，取出已经铸上铅的铜板栅坯料；(5)清除铜板栅坯料边缘的气道毛刺，并把铜板栅坯料上定位针孔处多余的铅压平，将定位针孔闭合，即成为铜板栅成品。
2.一种实施上述铅酸蓄电池铜板栅生产方法的专用模具，它由两个相互对应的模具构成，在模具内侧的结合面上有与铜网的形状相同、尺寸大于铜网截面的沟槽，其特征在于，在沟槽中安装有若干个铜网定位针，且两个模具上的定位针相互对应。
3.根据权利要求2所述的专用模具，其特征在于，在模具的每个定位针处还有一个环状凹槽。
全文摘要
一种铅酸蓄电池铜板栅生产方法，它采用铸造的方法生产铅酸蓄电池铜板栅，具体生产方法是在作为基体的铜网上安装若干个定位铅环，定位铅环的厚度与铜板栅包覆铅层的厚度相同，将安装好定位铅环的铜网放置在模具中，将模具加热至328℃～600℃，将铅熔液浇铸到模具中，待铅熔液和模具冷却后，取出铜板栅坯料；清除铜板栅坯料边缘的气道毛刺，并把铜板栅坯料上定位针孔处多余的铅压平，将定位针孔闭合，即成为铜板栅成品；上述生产方法的专用模具由两个相互对应的模具构成，在模具内侧的结合面上有与铜网的形状相同、尺寸大于铜网截面的沟槽，其特殊之处是，在沟槽中安装有若干个铜网定位针，且两个模具上的定位针相互对应，将铜网固定在模具内腔的中心位置上。
文档编号H01M4/73GK1797818SQ20041010048
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月25日 优先权日2004年12月25日
发明者苗维新, 张全家 申请人:苗维新