具有表铅层的碳材料板栅的制作方法

本实用新型涉及铅碳电池板栅技术领域，特别是涉及一种具有表铅层的碳材料板栅。

背景技术：

铅碳电池是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出来的技术，它是在铅酸电池的负极板栅中加入了活性碳，能够显著提高铅酸电池的寿命。

铅碳电池是一种新型的超级电池，是将铅酸电池和超级电容器两者合一，既发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点，也发挥了铅酸电池的比能量优势，且拥有非常好的充放电性能，而且由于加了碳元素，阻止了负极硫酸盐化现象，改善了过去电池失效的一个因素，更延长了电池寿命。

针对传统的负极碳板栅来说，其由石墨、硅、钛和纤维素等多种材料经压制和烧结制成的，主材为石墨，即碳材质，铅膏内置于负极碳板栅内，其主体材料为石墨，相较于传统铅酸电池采用铅或铅合金材质的负极碳材料板栅的来说，确实能够减少重金属铅的使用量。

针对传统负极碳板栅来说，极耳与板栅主体的材质结构主要有两种：

其一是负极碳板栅整体材质都相同，即极耳与板栅主体的材质相同，采用石墨作为主材，但石墨材质的极耳相对来铅或铅合金材质的极耳来说导电性能较差，尤其对于电流高度集中的极耳来说，其弊端会进一步放大，而且不能与汇流排通过焊接方式进行安装，只能通过其他诸如卡接或螺接等方式进行安装，极耳与汇流排之间容易产生松动甚至产生较大间隙，导致就结构稳定性来说，相对较差。

其二是板栅主体的材质为石墨材质，极耳采用铅或铅合金材质，负极碳板栅采用板栅主体与极耳相粘接的方式，或者预先将极耳置入模具，再将石墨主材与极耳一并压制成型，制备得到板栅主体和极耳相异材质的负极碳板栅，但此种负极碳板栅，由于板栅主体和极耳之间存在材质过渡问题，其连接过渡位置处缺乏强度设计，连接过渡位置处容易发生折断问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种具有表铅层的碳材料板栅，极耳与汇流排能够实现焊接安装，导电性能较好，板栅主体与极耳的连接过渡位置处强度较高，以及能够使得板栅主体与极耳的连接过渡位置处不易发生折断。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种具有表铅层的碳材料板栅，包括：

碳板栅主体，所述碳板栅主体包括板栅架及连接过渡部，所述连接过渡部与所述板栅架相固定，所述板栅架上开设有多个锡膏填充位，各所述锡膏填充位均匀分布于所述板栅架上，所述连接过渡部上开设有若干齿状槽；

碳极耳，所述碳极耳与所述连接过渡部相固定；

表铅件，所述表铅件包括极耳表铅层及过渡表铅层，所述极耳表铅层包覆于所述碳极耳外，所述过渡表铅层包覆于所述连接过渡部外，所述过渡表铅层与所述极耳表铅层连接，所述过渡表铅层设置有若干齿状填充部，各所述齿状填充部一一对应填充于各所述齿状槽内。

在其中一个实施例中，所述板栅架、所述连接过渡部及所述碳极耳为一体成型结构。

在其中一个实施例中，所述表铅件为铅质表铅件或铅合金表铅件。

在其中一个实施例中，所述板栅架包括边框、多条横筋条和多条竖筋条，所述边框与所述连接过渡部相固定，各所述横筋条间隔设置于所述边框内，且各所述横筋条的两端分别与所述边框的内侧壁相固定，每一所述竖筋条分别与各所述横筋条相固定，且各所述竖筋条的两端分别与所述边框的内侧壁相固定。

在其中一个实施例中，所述竖筋条与所述横筋条相垂直。

在其中一个实施例中，所述竖筋条的宽度由靠近所述碳极耳位置处向远离所述碳极耳位置处逐渐减小。

在其中一个实施例中，每相邻两个所述齿状槽之间的距离相等。

在其中一个实施例中，所述碳极耳的厚度等于所述连接过渡部的厚度；

所述连接过渡部的厚度小于所述板栅架的厚度。

在其中一个实施例中，所述极耳表铅层及所述过渡表铅层为一体成型结构。

在其中一个实施例中，所述齿状槽为方形槽或弧形槽。

本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本实用新型为一种具有表铅层的碳材料板栅，通过设置碳板栅主体、碳极耳及表铅件，表铅件设置在碳极耳，以及碳板栅主体与碳极耳连接过渡位置处，如此，汇流排能够焊接在位于碳极耳外的表铅件上，即能够实现极耳与汇流排的焊接安装，相对于传统全碳板栅必须通过诸如卡接或螺接等方式来进行安装的设计，具有表铅层的碳材料板栅的结构稳定性更高，碳极耳外包覆的表铅件与汇流排之间不易产生松动，更不容易产生间隙，具备更优良的电化学性能。相对于传统相异材质的负极碳板栅来说，各所述齿状填充部一一对应填充于各所述齿状槽内，能够使得表铅件的所述过渡表铅层与板栅架及连接过渡部均能够更好地进行接触，提高在连接过渡位置处的接触表面积，其应力承受区域更大，更利于将应力传递，不易在局部位置处发生应力集中，进而使得板栅主体与碳极耳的连接过渡位置处的机械强度更高，不易发生折断问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型一实施方式的具有表铅层的碳材料板栅的结构示意图；

图2为本实用新型一实施方式的具有表铅层的碳材料板栅的另一视角的结构示意图；

图3为图1所示的具有表铅层的碳材料板栅的局部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1及图3，具有表铅层的碳材料板栅10包括：碳板栅主体100、碳极耳200及表铅件300，碳板栅主体100与碳极耳200为一体成型结构，碳板栅主体100的厚度大于碳极耳200的厚度，具体地，碳板栅主体100与碳极耳200通过石墨浆料注入模具内，进行压制烧结得到，当然，也可以采用cnc技术对整块石墨主材块体进行加工得到。表铅件300设置在碳极耳200，以及碳板栅主体100与碳极耳200连接过渡位置处，如此，汇流排能够焊接在位于碳极耳200外的表铅件300上，即能够实现极耳与汇流排的焊接安装，相对于传统全碳板栅必须通过诸如卡接或螺接等方式来进行安装的设计，具有表铅层的碳材料板栅10的结构稳定性更高，碳极耳200外包覆的表铅件300与汇流排之间不易产生松动，更不容易产生间隙，具备更优良的电化学性能，亦即，位于碳极耳200外的表铅件300相对于传统的纯碳极耳，其能够具备更优良的导电性能。

请参阅图1，碳板栅主体100包括板栅架110及连接过渡部120，所述连接过渡部120与所述板栅架110相固定，所述板栅架与所述连接过渡部为一体成型结构，具体地，所述连接过渡部的厚度小于所述板栅架的厚度，类似于所述连接过渡部为较薄的柄部，所述板栅架为较厚的主体，又类似于，所述连接过渡部为所述板栅架在两侧挖掉部分结构形成。

请参阅图1，所述板栅架110上开设有多个锡膏填充位111，各所述锡膏填充位111均匀分布于所述板栅架110上，所述锡膏填充位111用于填充锡膏，以发生正常的电化学反应。所述连接过渡部120上开设有若干齿状槽121，齿状槽121用于填充表铅件300，以在连接过渡部120上进行结构强度的加强操作。需要特别指出的是，所述连接过渡部120即为板栅主体与极耳的连接过渡位置处，因此必须要在所述连接过渡部120上提高结构强度设计，以确保板栅主体100与碳极耳200之间不易折断问题。

请一并参阅图1及图3，碳极耳200与所述连接过渡部120相固定，具体地，所述板栅架、所述连接过渡部及所述碳极耳为一体成型结构，具体地，所述板栅架、所述连接过渡部及所述碳极耳通过石墨浆料注入模具内，进行压制烧结得到一体成型结构。需要指出的是，碳极耳200不直接与汇流排接触，即碳极耳200不直接与汇流排进行焊接，碳极耳200一方面是为了起到导体作用，另一方面其用于与表铅件300能够更牢靠地进行结合，碳极耳200起到类似于夹芯支撑部件的作用。

请参阅图1，表铅件300包括极耳表铅层310及过渡表铅层320，请一并参阅图3，所述极耳表铅层310包覆于所述碳极耳200外，所述过渡表铅层320包覆于所述连接过渡部120外，所述过渡表铅层320与所述极耳表铅层320连接，所述过渡表铅层320设置有若干齿状填充部321，各所述齿状填充部321一一对应填充于各所述齿状槽121内，如此，相对于传统相异材质的负极碳板栅来说，各所述齿状填充部321一一对应填充于各所述齿状槽121内，能够使得表铅件300的所述过渡表铅层320与板栅架110及连接过渡部120均能够更好地进行接触，提高在连接过渡位置处的接触表面积，其应力承受区域更大，更利于将应力传递，不易在局部位置处发生应力集中，进而使得板栅主体100与碳极耳200的连接过渡位置处的机械强度更高，不易发生折断问题。

一实施方式中，每相邻两个所述齿状槽之间的距离相等；又如，所述碳极耳的厚度等于所述连接过渡部的厚度；所述连接过渡部的厚度小于所述板栅架的厚度；又如，所述极耳表铅层及所述过渡表铅层为一体成型结构；又如，所述齿状槽为方形槽或弧形槽，如此，能够提高整体结构的稳定性。

一实施方式中，所述表铅件为铅质表铅件或铅合金表铅件，所述表铅件可采用熔融铅液浇铸成型工艺、铅皮粘接工艺、电镀技术或者物理气相沉积技术等现有技术来实现与碳表面的结合。

请参阅图2，所述板栅架110包括边框112、多条横筋条113和多条竖筋条114，所述边框与所述连接过渡部相固定，各所述横筋条间隔设置于所述边框内，且各所述横筋条的两端分别与所述边框的内侧壁相固定，每一所述竖筋条分别与各所述横筋条相固定，且各所述竖筋条的两端分别与所述边框的内侧壁相固定，所述竖筋条与所述横筋条相垂直。进一步地，所述竖筋条的宽度由靠近所述碳极耳位置处向远离所述碳极耳位置处逐渐减小，如此，根据电流自下向上流动的原理，板栅架110位于靠近碳极耳200的电流负荷较大，通过所述竖筋条的宽度由靠近所述碳极耳位置处向远离所述碳极耳位置处逐渐减小，能够优化电学性能。

上述具有表铅层的碳材料板栅10通过设置碳板栅主体100、碳极耳200及表铅件300，表铅件300设置在碳极耳200，以及碳板栅主体100与碳极耳200连接过渡位置处，如此，汇流排能够焊接在位于碳极耳200外的表铅件300上，即能够实现极耳与汇流排的焊接安装，相对于传统全碳板栅必须通过诸如卡接或螺接等方式来进行安装的设计，具有表铅层的碳材料板栅10的结构稳定性更高，碳极耳200外包覆的表铅件300与汇流排之间不易产生松动，更不容易产生间隙，具备更优良的电化学性能。相对于传统相异材质的负极碳板栅来说，各所述齿状填充部321一一对应填充于各所述齿状槽121内，能够使得表铅件300的所述过渡表铅层320与板栅架110及连接过渡部120均能够更好地进行接触，提高在连接过渡位置处的接触表面积，其应力承受区域更大，更利于将应力传递，不易在局部位置处发生应力集中，进而使得板栅主体100与碳极耳200的连接过渡位置处的机械强度更高，不易发生折断问题。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。