具有带模制井的铅酸电池的制作方法

本申请要求于2014年6月2日提交的美国临时申请号62/006,493的优先权。

技术领域

本发明一般涉及铅酸电池，更具体地，涉及具有带模制井的铅酸电池。

背景技术：

图1和图2示出了常规的铅酸电池100。在传统的电池100中，电池极板的单元110位于电池壳体160中。舌片111从电池极板110的顶表面垂直突出，并且引线带120包围电池极板的单元110的舌片111。垂直碑状物130定位在引线带120的端部，并且通过接触电池极板110的相邻单元的引线带120而形成单元到单元的连接。圆形接线柱140位于端引线带120的中心并且向上延伸穿过盖150以用作外部端子。

常规铅酸电池100的引线带120使用钢浇铸模具形成，其中引线带120、碑状物130和接线柱140的形状预先形成在其中。浇铸模具被填入熔融铅，并且颠倒电池极板的单元110，使得舌片111浸入熔融铅中。浇铸模具冷却，并且引线冻结，电池极板的单元110的舌片111被封装。然后，电池极板的单元110、引线带120、碑状物130和接线柱140从浇铸模具中取出以形成一组。在电池壳体160中冲孔成碑状物孔以与碑状物130的位置对应，并且该组被再次颠倒并放置在电池壳体160中。该组的碑状物130被定位在碑状物孔上方并被焊接到邻近地定位的组的相对的碑状物130的碑状物130。盖150热密封到电池壳体160，其中接线柱140延伸穿过盖150并从盖150延伸出。

传统的铅酸电池100具有很多缺点，例如，垂直碑状物130的使用限制电池极板的单元110在壳体160中的垂直高度。这限制了在同样尺寸的电池壳体160中可用的能量的量。进一步地，冲出碑状物孔以及将相邻的碑状物130焊接在一起的额外步骤增加了制造步骤和生产成本。降低高度或是完全取消碑状物130的铅酸电池的设计将允许电池极板110的单元的高度增加并且在同样尺寸的电池壳体160中提供更多的能量。

技术实现要素：

除其他目的之外，本发明的目的之一是解决传统铅酸电池的一个或多个缺点。

铅酸电池具有壳体，该壳体具有多个相邻地定位的电池极板容纳隔室。电池极板的单元位于每个电池极板容纳隔室中。每个单元具有多个正极板，以及与正极板交替的多个负极板，每个正极板具有正极接线片，每个负极板具有负极接线片。模具位于每组电池极板的顶部边缘上，并且具有两个带成型井，每个带模制井具有引线容纳空间、井基部和位于井基部中的多个接线片容纳开口。单元的正极接线片延伸通过在带模制井中的一个中的接线片容纳开口，并且单元的负极接线片延伸通过另一个带模制井中的接线片容纳开口。

附图说明

现在将参考附图以示例的方式来描述本发明，其中：

图1是常规铅酸电池的侧面的截面透视图；

图2是图1中的电池端部的截面图；

图3是根据本发明的铅酸电池实施例的斜视图；

图4是在最终处理完成之前图3的铅酸电池的斜视图；

图5是图3的铅酸电池的斜视图，示出了在最终处理之前定位在电池极板上的模具的定位；

图6是图3的铅酸电池的端部的截面图；

图7是沿图3的铅酸电池的长度的截面透视图

图8是定位在一组电池极板上的模具的透视图；

图9是图3的铅酸电池和歧管的部分分解图；

图10是具有歧管的图3的铅酸电池的透视图。

图11是接线柱和接线柱脚的俯视图；和

图12是具有覆盖图11所示的接线柱脚的引线插塞的接线柱的俯视图。

具体实施方式

在图3-7和9-10中示出的铅酸电池1的实施例具有壳体10、至少一个电池极板单元20、模具30、盖40、引线带50、歧管60和接线柱70。

壳体10是盒状容器，具有前壁11、后壁12、第一侧壁13a和第二侧壁13b以及底壁14。在一个实施例中，前壁11与后壁12的长度和高度近似相等。在另一个实施例中，第一侧壁13a和第二侧壁13b的长度和高度大致相等。底壁14的宽度近似等于侧壁13a、13b的长度。底壁14的长度大致等于前壁11和后壁12的长度。侧壁13a、13b的高度大致等于前壁11的高度和后壁12的高度。壳体10的内部形成电池极板容纳空间15。在一个实施例中，壳体10还包括分隔壁16。分隔壁16的高度大约等于前壁11的高度和后壁12的高度。在其它实施例中，壳体10包括多个分隔壁16，包括两个、三个、四个、五个、六个、七个或八个分隔壁16。壳体10可由热塑性树脂或本领域普通技术人员已知的任伺合适的塑料材料制成。

如图8所示，每个电池极板单元20包括多个正极板21、多个负极板22和多个隔板24。每个极板21、22具有设置在顶端的舌片23。在一个实施例中，每个正极板21上的舌片23a偏离每个负极板22上的舌片23b的位置。舌片23a，23b也被本领域普通技术人员称为接线片，并且术语“接线片”可以与术语“舌片”互换使用。

模具30包括基底31、至少两个带模制井32以及多个侧部33。替代地，模具30可具有单个带模制井32，由此需要两个这种模具30以容纳图8中示出的舌片23。每个带模制井32包括引线容纳空间35和多个舌片容纳开口33。所述舌片容纳开口33被定位在引线容纳空间35的基部34上。舌片容纳开口33延伸穿过基部34。在一个实施例中，模具30具有延伸穿过基底31的电解质进入孔36。带模制井32可为矩形、正方形、圆形或任何其它能够包括舌片容纳开口33的形状。模具30可由热塑性树脂或本领域技术人员公知的其它适当材料制成。

如图3、图6和图7所示，盖40设置用于壳体10。盖40的示例性实施例包括多个模具井容纳开口41、切口42和至少两个端子衬套43。盖40大致为矩形，其长度大于壳体10的底壁14的长度，并且其宽度大于底壁14的宽度。壁容纳槽45临近盖40的外圆周边缘围绕盖40的底表面的边缘或周围延伸。其他实施例还包括延伸穿过盖40的电解质填充孔44。电解质填充孔44的数量为至少一个，或者等于在电池1中使用的电池极板单元20的数量。盖40可以由热塑性树脂或本领域普通技术人员已知的任何合适的塑料材料制成。

引线带50由铅、铅合金或导电金属制成。

图9和10示出歧管60的示例性的实施例。歧管60由热可塑性树脂或本领域技术人员公知的其它任何塑料材料制成。

接线柱70包括正极接线柱70a和负极接线柱70b。参见图11和12。正极接线柱70a包括接线柱脚71a，负极接线柱70b包括接线柱脚71b。图11示出了具有接线柱脚71a的正极接线柱70a的示例，然而，本领域普通技术人员将理解，具有接线柱脚71b的负极接线柱70b基本上与图11所示的相同。接线柱70由铅、铜或本领域普通技术人员已知的任何其它常见导电材料制成。

现在将参考图3-7详细描述主要部件的组装。壳体10被模制以形成以上面描述的关系彼此连接的前壁11、后壁12、侧壁13和底壁14。第一侧壁13a的前边缘从前壁11的第一边缘延伸，并且第一侧壁13a的后边缘从后壁12的第一边缘延伸。第二侧壁13b的前边缘沿着前壁11的第二边缘延伸并且第二侧壁13b的后边缘沿着后壁12的第二边缘延伸。底壁14的上表面将前壁11的底边缘连接到后壁12，并且在第一和第二侧壁13a，13b之间延伸，以形成在内部具有电池极板容纳空间15的盒状容器。

在一个实施例中，分隔壁16被一体地模制并定位在电池极板容纳空间15中。分隔壁16的前边缘沿着前壁11的内表面连续地连接，并且分隔壁16的后边缘沿着后壁12的内表面连续地连接。分隔壁16的底部边缘沿着底壁14的内表面在前壁11和后壁12之间连续地连接。隔室在相邻的分隔壁16之间形成电池单元容纳隔室17。电池单元容纳隔室17的数量取决于隔壁16的数量。电池单元容纳隔室17与分隔壁16的数量之间的关系为N+1，其中N是分隔壁16的数量。因此，电池单元容纳隔室17的总数等于分隔壁16的数量N加上一。每个电池单元容纳隔室17彼此隔离，使得添加的电解质溶液保持在每个单独的电池单元容纳隔室17中。

每个电池极板单元20包括一叠交替的正极板21、负极板22和设置在每个极板之间以防止极板21、22接触单元20并导致单元20短路的隔板24。电池基板单元20被定位在壳体10的电池极板容纳空间15中，使得舌片23朝向电池1的顶部延伸。在采用多个单元20的实施例中，每个单元20被单独地定位在每个电池单元容纳隔室17中。

如图8所示，模具30的基底31沿着模具30的基部的长度延伸。在所示的实施例中，两个带模制井32设置在模具30的相对端上，并且定位在基底31的顶表面上。模具30定位在已经插入到电池极板容纳空间15和/或电池单元容纳隔室17中的电池极板单元20的顶部边缘上。电池极板21、22上的舌片23穿过舌片容纳开口33并延伸到引线容纳空间35中。所述舌片容纳开口33固定舌片23并且保持电池极板21、22对齐。在一个实施例中，电解质进入孔36位于两个带模制井32之间，并穿过基底31。在其他实施例中，电解质进入孔36位于模具30的一端，并穿过基底31。

在具有插入相邻电池单元容纳隔室17中的多个单元20的实施例中，来自电池极板20的单元的相邻舌片23具有相反的极性。例如，如果一个单元20具有其中舌片23a靠近前壁11定位的正极板21，以及其中舌片23b靠近后壁12的负极板22，则位于相邻的电池单元容纳隔室17中的第二单元20将具有其中舌片23b靠近前壁11的负极板22，以及其中舌片23a靠近后壁12定位的正极板21。当在电池1的其它实施例中存在多个单元20时，相反的极性关系接续。这种相反的极性关系允许相反极性的相邻舌片23a，23b串联连接，如下面所详细描述的那样。

盖40定位在壳体10的前壁11、后壁12以及第一侧壁和第二侧壁13a、13b的顶部边缘上。盖40密封到壳体10。带模制井32与模具井容纳开口41对准并且部分地延伸到模具容纳开口41中。切口42是穿透到盖40中的矩形通道，其在相邻模具30的相邻带模制井32之间延伸，其中插入到带模制井32中的舌片23具有相反的极性(舌片23a、23b)。

通过将熔融材料例如铅加热并浇注到第一模具30的带模制井32、盖40的切口42和相邻的第二模具30的带模制井32中来形成引线带50，其中第二模具30具有与第一模具30的舌片的极性相反的极性。因此，第一和第二带模制井32中的舌片23嵌入引线带50中，以在电池极板20的相邻单元之间产生电连接。当熔融材料被注入到模具30和切口42中时，使用诸如焊炬或激光器的热源将每个带模制井32中的舌片23熔化在一起。熔化的舌片23与熔融材料结合以形成引线带50。

图3示出了电池1的示例性实施例，该电池1具有带有五个引线带50的六个电池极板单元20。如上所述，来自电池极板单元20的相邻舌片23具有相反的极性23a、23b，相反极性的相邻舌片23a、23b嵌入引线带50中以串联连接所有六个电池极板单元20。在该示例性实施例中，第一电池极板单元20的正极舌片23a定位成邻近前壁11，并且通过第一引线带50连接到第二电池极板单元20的负极舌片23b，其中负极舌片23b也靠近前壁11。第二电池极板单元20的正极舌片23a定位成接近后壁12，并且通过第二引线带50连接到第三电池极板单元20的负极舌片23b，该第三电池极板单元的负极舌片23b也靠近后壁12定位。第三电池极板单元20的正极舌片23a靠近前壁11定位，并通过第三引线带50连接到第四电池极板单元20的负极舌片23b。以与上述用于连接第一、第二和第三电池极板单元20相同的方式，第五电池极板单元20通过第四引线带50连接到第四电池极板单元20，并且第六电池极板单元20通过第五引线带50连接到第五电池极板单元20。

将环氧树脂密封件或本领域普通技术人员已知的任何其它合适的密封剂化合物填充在每个引线带50周围以密封引线带50。

正极接线柱70a通过接线柱脚71a连接到电池极板20的第一接线单元的正极舌片23a。如图11和12所示，接线柱脚71a从正极接线柱70a延伸到模具30的带模制井32中，并且定位在电池极板单元20的正极舌片23a之间。电池极板20的第一接线单元的接线柱脚71a和正极舌片23a嵌入在引线插塞72中，引线插塞72填充容纳接线柱脚71a和正极舌片23a的带模制井32。参见图12，当熔融材料被倒入带模制井32中时，使用诸如焊炬或激光器的热源将正极舌片23a和接线柱脚71a熔化在一起。熔化的正极舌片23a和接线柱脚71a与熔融材料结合以形成与正极接线柱70a的连接。

负极接线柱70b通过接线柱脚71b连接到电池极板20的第二接线单元的负极舌片23a。如图11和12所示，接线柱脚71b从负极接线柱70b延伸到模具30的带模制井32中，并且定位在电池极板单元20的负极片23b之间。电池极板20的第二接线单元的接线柱脚71b和负极舌片23b嵌入在引线插塞72中，引线插塞72填充容纳接线柱脚71a和负极舌片23b的带模制井32。参见图12，当熔融材料被倒入带模制井32中时，使用诸如焊炬或激光器的热源将负极舌片23b和接线柱脚71b熔化在一起。熔化的负极舌片23b和接线柱脚71b与熔融材料结合以形成与负极接线柱70b的连接。

如图9和10所示，歧管60定位在盖40的顶部上，在引线带50的上方，并且热密封到所述盖40，覆盖电池1和引线带50的顶部。

电解质溶液以稀硫酸溶液的形式添加以填充电池极板容纳空间15或电池单元容纳隔室17内的大部分剩余空间。在另一个实施例中，本领域技术人员已知的其它常见的酸可以用于形成电解质溶液。在再一个实施例中，电解质可以是硅基凝胶(silica-based gel)。

图3-8中描述的实施例的优点是消除了传统的垂直碑状物，允许电池极板单元20的垂直高度增加，而不会相应地增加电池1的尺寸。因此，在相同尺寸的电池壳体10中可以提供更多的能量。另外，省略了制造步骤，因为省略了冲压碑状物孔和将相邻的碑状物130焊接在一起的步骤。

应当理解，本发明的上述实施例的形式仅示出为示例性实施例。可以对部件的功能和布置进行各种改变；等效装置可以代替示出的和描述的那些装置；并且在不背离如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下某些特征可以独立于其他特征使用。