一种分离式电池壳体的制作方法

本实用新型涉及一种蓄电池，尤其涉及一种包含分离式外壳的水平铅酸电池。

背景技术：

铅酸电池始于1859年Gaston Plante关于Pb电极在10wt％的硫酸溶液中充放电的研究。1881年，Camille Faure将红铅、硫酸和水混合而成的铅膏涂布于铅板作为电极，Ernest Volckmar将铅板变更为铅板栅。这两项技术缓解了铅酸电池正负极铅膏软化脱落，有效地提高了铅酸电池的容量。铅酸电池结构由此基本成型并走向成熟。经过150余年的研究和改进，铅酸电池在极板、添加剂、隔板材料以及制造工艺等方向都得到了革新。目前，铅酸电池产量和储电量仍然雄踞化学电源之首，正在为人类社会的发展和进步做出巨大的贡献。因其具有稳定可靠、无记忆效应、价格低廉、可做成单体大容量电池等优点，铅酸电池已被广泛用作汽车启动电源、不间断电源、从电动自行车到柴油潜艇的动力电源和储能电源等等。

传统铅酸电池的基本结构是由涂有铅膏的板栅形成正负极板，正负极板之间用隔膜分隔，正负极板焊接到相应的汇流排后通过极柱将电池电流与外部连接，电池盖将电池密封，防止电解液流出。传统铅酸电池的极板采用垂直的方式放置，使用过程中会出现电解液层化现象，即电解液浓度差的极化现象，这是电池容量下降及寿命缩短的主要原因之一。

为了解决以上问题，人们开发出了一种水平铅酸电池：极板为准双极结构，即在板栅的一边涂覆正极活性物为正极板，另一边涂覆负极活性物为负极板；双极板间用隔膜隔开，按照一定的位置水平交错叠放，然后安装压力框架固定，形成电池模块装入电池槽中，经铸焊后进行密封，然后经过灌酸、化成，最终制成水平电池，如美国Electrosource公司1993年申请的专利US5409787与1998年申请的专利US6074774所记载的内容。

然而，这种水平铅酸电池虽然解决了电解质层化现象，且内阻小、轻量化，单元格之间的串联由连接双极板的铅丝直接实现，无需焊接(传统单元格串联，先将上一单元的焊接成一体的正极引出端与下一单元的焊接成一体的负极引出端再通过焊接的方式成为一体，实现相邻单元格的串联)，但是却存在另一个与生俱来的致命缺陷：不同单元格之间极易发生窜液或窜气(窜液指不同单格电池间电解液连通，造成单格间短路；窜气指某一单格的气体，尤指正极氧气，本应在负极与海绵铅化合成氧化铅，然后氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅，硫酸铅再充电还原成铅，从而避免了该单格水的丧失，但如果单格间没有完全密封，则该单格产生的氧气则会窜到相邻单格，从而造成该单格的失水，同时，也引起相邻单格负极放电)，导致电池自放电增大、铅丝腐蚀加剧、成组一致性差，极大地影响电池的使用寿命，这也是限制水平铅酸电池应用的首要因素。

要想抑制水平铅酸电池单元格之间的窜液或窜气，就必须解决单元格之间的密封问题，而在单元格之间设置隔离件(或者叫密封件、分隔件、隔绝物)是可行性较高的方案。但是，仅仅增加隔离件只能保证连接双极板的铅丝处不发生窜液窜气，并不能阻断酸液和气体从隔离件的周圈在相邻单元格间扩散，因此，电池壳体上必须增加密封结构。在这种情况下，传统的整体式电池壳体便不再适用。整体式壳体一般采用模具注塑加工而成，加工时都存在拔模斜度，这导致无法加工生产满足密封要求精度的整体式壳体。因此，开发新的电池壳体，是水平铅酸电池实现工业化生产和应用的必需过程。

技术实现要素：

本实用新型提供一种分离式电池壳体，有利于实现高密封性水平铅酸电池的组装和加工。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种分离式电池壳体，其特征在于，所述电池壳体由分离式的侧板、底板和顶盖组合而成，所述侧板、底板和顶盖均为平板形；所述侧板、底板和顶盖的内侧面均设置有围绕隔离件四周的用于容置密封介质的注胶槽。密封介质泛指初始状态为流体，经固化处理后形成固体并具有密封效果的物质。侧板、底板和顶盖可以通过插接、粘接、熔接、紧固件紧固等方式组合成电池壳体；平板形指主体结构为平板，并非限定其不能有其他功能结构，如边缘的台阶、底部的筋条等等。

进一步的，上述侧板设置有用于与底板粘接或熔接的定位面，所述底板设置有配合所述定位面的定位槽；或者所述底板设置有用于与侧板粘接或熔接的定位面，所述侧板设置有配合所述定位面的定位槽。侧板与底板的结合优选面与槽的定位配合，可以将定位面设置于侧板，定位槽设置于底板，也可以反过来设置，该设置会影响组装的顺序。

进一步的，上述侧板与所述顶盖通过销钉或者热熔或者燕尾自锁紧固。该结构既能形成密封容器，也能够承受一定的组装压力，不需要额外的压力框架而允许电池内部存在较大的组装压力，有利于简化组装、减轻电池总重。

具体而言，侧板与顶盖的结合方式有多种，一个实施例如顶盖与侧板配合的两侧设置有燕尾台，所述侧板与燕尾台对应的位置设置有用于与燕尾台配合的燕尾槽，二者相互配合可以使侧板与顶盖通过燕尾自锁固定；另一个实施例，上述侧板和顶盖侧壁设置有销钉孔，所述顶盖与侧板通过销钉紧固在一起；再一个实施例，侧板和顶盖可以由塑料通过超声熔接在一起。

进一步的，上述顶盖或侧板设置有泄气阀。泄气阀用于将多余的气体排出电池，为了安全，每个密封的单元格(对应于每组电池极群)都应设置至少有一个泄气阀。

进一步的，上述顶盖与侧板之间的配合间隙通过密封介质密封。

进一步的，上述侧板与底板之间的配合间隙通过密封介质密封。

进一步的，上述侧板设置有注酸孔。相比于在顶盖上设置注酸孔，在侧板上设置注酸孔更有利于均匀注酸且减少空气的影响。

进一步的，上述侧板、底板与顶盖均为一体注塑成型。

进一步的，上述侧板在每块负极板的延伸方向上设置有负极活性物质容置槽。在铅酸电池的使用过程中，正负极活性物质都会发生体积膨胀，且负极活性物质膨胀明显大于正极，在电池槽侧板设计负极活性物容置槽，可以防止膨胀后的负极枝晶垂直方向长大，刺穿隔膜，与正极活性物接触，从而避免或延缓短路的发生，延长电池使用寿命。

进一步的，上述电池壳体还包括若干用于分隔多个电池极群的隔板。水平双极性电池如果采用直线结构，长度方向占用空间过大，限制了其应用范围，可将电池极群组合设计左右“U”型结构和上下“U”型结构，调整其空间体积，可以通过隔板进行分隔。

对于上下“U”型结构，上述隔板为水平向设置，所述侧板设置有与所述水平放置的隔板固定配合的定位部，隔板的上表面与底板的内表面相同，隔板的下表面与顶盖的内表面相同。对于左右“U”型结构，所述隔板为垂直向设置，所述底板和顶盖设置有与所述垂直放置的隔板固定配合的定位部，隔板的左侧面与右侧板的内表面相同，右侧面与左侧板的内表面相同。

对于上下“U”型结构，排气阀无法设置在顶盖上，侧板与每个电池极群对应的区域设置有排气阀。

本实用新型的有益效果如下：

1)本实用新型通过分离式的侧板、底板、顶盖组合形成电池壳体，能够实现在水平铅酸电池的单元格两端加装隔离件的目的，且通过注胶槽方便与隔离件实现定位和密封，阻断酸液和气体从隔离件的周圈在相邻单元格间扩散，以确保不发生窜液和窜气，并且易于加工，消除了整体壳体加工中拔模斜度带来的精度不足的问题；

2)本实用新型的电池外壳由分离式的侧板、底板和顶盖通过销钉、插接、粘接或者熔接等方式固定形成的，尤其是侧板与顶盖之间的燕尾自锁结构，能够容忍较高的组装压力，无需传统结构中额外的压力框架提供必要的组装压力，有利于减轻电池重量；

3)本实用新型可通过在注胶槽中填充环氧胶等密封介质，固化后可以实现不同部件之间的粘接和空隙的密封，能产生良好的阻隔酸液和酸气的作用，且对电池极群起到一定的固定作用；

4)本实用新型的分离式壳体的组装方法合理，步骤简便，密封效果良好，既利于提高电池的整体性能，又提高了水平铅酸电池的组装效率。

【附图说明】

图1为实施例一的侧板内侧的示意图；

图2为实施例一的侧板的俯视图；

图3为实施例一的侧板的A-A向剖视图；

图4为实施例一的底板内侧的示意图；

图5为实施例一的顶盖的立体示意图；

图6为实施例一的顶盖的纵向剖视图；

图7为实施例一的燕尾台和燕尾槽配合的示意图；

图8为实施例二的侧板内侧的示意图；

图9为实施例二的侧板的俯视图；

图10为实施例二的侧板的“I”部位的放大图；

图11为实施例三的销钉配合的示意图；

图12为实施例三的侧板外侧的示意图；

图13为实施例四的侧板外侧的示意图；

图14为实施例五的侧板的纵向剖视图；

图15为实施例六的左右“U”型排布的12V电池的示意图；

图16为实施例六的隔板的俯视图；

图17为实施例六的底板内侧的示意图；

图18为实施例七的上下“U”型排布的12V电池的含注酸孔的示意图；

图19为实施例七的上下“U”型排布的12V电池的含排气阀的示意图；

图20为实施例七的隔板的示意图。

【具体实施方式】

下面用具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，但本实用新型不仅局限于以下具体实施例。

以下所提供的实施例并非用以限制本实用新型所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本实用新型做显而易见的改进，亦落入本实用新型要求的保护范围之内。本文所述的铅丝泛指铅酸电池中起传输电能的导线，材质包括但不限于铅丝，比如可以为合金铅丝或者复合导电线。密封介质泛指初始状态为流体，经过固化处理后可以形成固体的材料，如环氧胶、塑料或其他具有同类性质的绝缘材料。本文所述的组装方法仅记载了与现有技术存在不同的步骤，省略了部分常规步骤。本文中的电池极群与单元格的定义相同，上、下、左、右均指相对于图示的方向，并非用于限定绝对方向。

实施例一

一种分离式电池壳体由分离式的一体注塑成型的平板形侧板110、底板120和顶盖130组合而成，图1～3为侧板的示意图，图4～5为底板的示意图，图6～7为侧板与顶盖组合的示意图。两侧板110、底板120和顶盖130的内侧面均设置有注胶槽，组合之后形成围绕隔离件四周的用于容置密封胶的环形注胶槽。侧板110设置定位面111，所述底板设置有定位槽121，定位面111和定位槽121配合使侧板110与底板120粘接在一起。侧板110与底板120的结合优选面与槽的定位配合，可以将定位面设置于底板，定位槽设置于侧板。

顶盖130的边缘设置有燕尾台131，两侧板110与燕尾台131对应的位置设置有燕尾槽113，二者相互配合可以使侧板110与顶盖130自锁固定。该结构既能形成密封容器，也能够承受一定的组装压力，不需要额外的压力框架而允许电池内部存在较大的组装压力，有利于简化组装、减轻电池总重。

电池的泄气阀133设置于顶盖130上，用于将多余的气体排出电池，为了安全，每个密封的单元格(对应于每组电池极群)都应设置有一个泄气阀。顶盖与侧板之间的配合间隙134通过密封胶密封；同样的，侧板与底板之间的配合间隙也通过密封胶密封。

注胶槽112的形状无法进行限定，能够实现容置密封胶的功能即可；但是为了进一步的定位，形成注胶槽112的两个棱边115最好略高于平板平面，以方便同时实现定位和注胶功能。本实施例的注胶槽为两棱边115高于平板2-20mm的矩形凹槽，槽深3-30mm。

实施例二

与实施例一的不同之处在于，实施例二的侧板210的注胶槽由方形部分213和圆形部分214组成，圆形部分214由平板平面向平板内部凹进形成，方形部分213由想平板外部延伸的两棱边215形成，211为侧板的定位面，如图8、9、10所示。

实施例三

与实施例一的不同之处在于，实施例三的侧板与顶盖的组合不是通过燕尾台，而是通过销钉或者螺丝，如图11、12所示。侧板310设置有钉孔316，顶盖330的边缘相应的位置也设置有孔洞，二者通过销钉或者螺丝360配合紧固。排气阀333设置于顶盖330上，顶盖330与侧板310的配合间隙334通过密封胶密封；同样的，侧板310与底板320之间的配合间隙也通过密封胶密封。

实施例四

与实施例一的不同之处在于，实施例四的侧板410还设置有注酸孔416，侧板410与底板通过定位面411熔接组合固定，如图13所示。

实施例五

与实施例一的不同之处在于，侧板510除设置有定位面511和燕尾槽512之外，在每块负极板的延伸方向上还设置有负极活性物质容置槽513，如图14所示。在铅酸电池的使用过程中，正负极活性物质都会发生体积膨胀，且负极活性物质膨胀明显大于正极，在电池槽侧板510设计负极活性物容置槽513，可以防止膨胀后的负极枝晶垂直方向长大，刺穿隔膜，与正极活性物接触，从而避免或延缓短路的发生，延长电池使用寿命。

实施例六

水平双极性电池如果采用直线结构，长度方向占用空间过大，限制了其应用范围，可将电池极群组合设计左右“U”型结构，如图15所示，调整其空间体积。该电池为12V，由6个电池集群串联而成，每排3个电池集群，并列两排，正负极柱设置在顶盖上。电池壳体有一底板620、两侧板610、两顶盖631和632组成，并列两排的电池极群间设置有中间隔板640。隔板640为一体注塑成型的平板，两侧均设置由两棱边642形成的注胶槽641。底板620设置有两用于与侧板固定的定位槽621，以及与隔板640接合的中间槽623，以及与中间槽623垂直相交的4个注胶槽622。具体如图16、17。

实施例七

水平双极性电池如果采用直线结构，长度方向占用空间过大，限制了其应用范围，可将电池极群组合设计上下“U”型结构，如图18、19所示，调整其空间体积。该电池为12V，由6个电池集群串联而成，每层3个电池集群，并列两层，正负极柱设置在侧面。电池壳体有一底板、两侧板710、顶盖730组成，并列两层的电池极群间设置有中间隔板740。对于上下“U”型结构，隔板740为水平向设置的一体注塑成型的平板，所述侧板设置有与所述水平放置的隔板固定配合的定位部，隔板的上表面与底板的内表面相同，隔板的下表面与顶盖的内表面相同，如图20所示。对于上下“U”型结构，排气阀无法设置在顶盖上，侧板与每个电池极群对应的区域设置有排气阀750，同时也设置有对应的注酸孔760。