專利名稱：鉛酸蓄電池銅板柵生產方法及專用模具的制作方法
技術領域：
本發明屬于蓄電池生產領域，特別涉及一種鉛酸蓄電池銅板柵生產方法及專用模具。
背景技術：
隨著經濟的發展和科學技術的進步，蓄電池的使用越來越廣泛，用量也越來越大。特別是鉛酸蓄電池，盡管是一百多年前發明的，但在二次電池的市場份額中仍占據著絕對的優勢，在國民經濟的各部門中發揮著不可替代的重要作用。
眾所周知，鉛酸蓄電池的理論比能量為170W·h/kg，但在實際過程中，大多數電池只能釋放30～50W·h/kg的能量，這種差異一方面是由活性物質利用率較低引起的，另一方面則是由惰性成份的質量引起的，如電池殼、極板柵、隔膜、終端等。特別是作為支撐活性物質的極板柵，它在電池中雖不參加成流反應，但在構成電極時卻不能缺少，而且，它還是電流的集聚體，起電流分布作用，因而，它對蓄電池的主要性能，如容量、壽命、起動、充電接受能力等都具有重要的影響。為了提高鉛酸蓄電池的比能量，長期以來，人們在提高活性物質利用率的同時，一直試圖尋找一種新的板柵材料及板柵結構，以期用最小的質量和最低的價格，得到最大的電導率和最高的強度。這方面的探索性的工作主要集中在下列三個方面快速冷卻合金、擔網板柵和鍍鉛銅板柵。其中，鍍鉛銅板柵受到了人們的普遍關注，它是用銅網作基體，表面包覆一層鉛，以減小板柵電阻，提高輸出功率，這種結構的板柵也被稱作銅板柵。目前，在銅網上包覆鉛的方法有三種浸鍍、噴鍍和電鍍。浸鍍的生產工藝比較簡單，就是將作為基體的銅網放入鉛熔液中，在銅網的表面掛上一層鉛后取出。浸鍍生產工藝存在的問題是，基體表面掛上的鉛層較薄，且掛鉛后板柵的表面不平整，無論掛多少次鉛，鉛層的厚度都不會增加，因為，掛過鉛的板柵放入鉛熔液中后，板柵表面原來掛上的鉛立刻就會被熔化掉，所以，板柵的表面只能掛上薄薄的一層鉛，而且，掛鉛后的表面會越來越不平整，實際使用效果較差。噴鍍就是將鉛噴涂在基體的表面，在板柵的表面形成薄薄的一層鉛。這種方法加工出的板柵鉛層薄厚不均勻，特別是板柵正面與側面鉛層厚度的差異較大，另外，鉛層的致密性也較差，在使用的過程中容易脫落。電鍍就是采用普通電鍍的方法在基體的表面鍍上一層鉛。大量試驗表明，鍍鉛銅板柵用于負極有助于改善電池高倍率放電性能，采用鍍鉛銅板柵的電池與Pb-Sb合金板柵的電池相比，前者在大電流放電的容量上有了很大的提高，曾有資料報導由鍍鉛銅板柵負極組成的牽引電池容量在1.25h率，放電時比普通電池提高了25％，能量提高了31％，表明鍍鉛銅板柵蓄電池大電流放電的容量有了很大的提高，顯示出鍍鉛銅板柵的良好效果。另外，鍍鉛銅板柵擱置時氣體發生量約減少10％，這是由于鍍的是純鉛，而Pb-Sb合金含有Sb雜質，所以析氣量大。除此之外，由于鍍鉛銅板柵增加了機械強度，使電池的耐振性提高、還延長了使用壽命。但是，采用電鍍方法在基體上鍍鉛的制造成本非常高，因為板柵表面包覆鉛的厚度一般應為100μm～300μm，而在基體上電鍍100μm～300μm的鉛則需要花費很長的時間，生產成本太高，因而這種方法不具備大規模工業化實施的價值。所以，用這種方法生產的蓄電池一般僅使用在高容量、大功率輸出和長壽命的特殊領域。上述方法雖然都可以在基體的表面包覆一層鉛，并生產出表面包覆有鉛層的銅板柵，但沒有一種方法能夠以低廉的成本生產出高質量的銅板柵，并適合于大規模工業化生產，因此，銅板柵的研制已經成為電池生產領域中的一個重要研究課題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服上述銅板柵生產方法存在的包覆鉛層薄、致密性差、生產成本高等問題，提供一種包覆鉛層厚度不受限制、致密性好、生產成低、并適合于大規模工業化生產的鉛酸蓄電池銅板柵生產方法及專用模具。
本發明采用鑄造的方法生產鉛酸蓄電池銅板柵，其具體生產方法是1、在作為基體的銅網上安裝若干個定位鉛環，定位鉛環的厚度與銅板柵包覆鉛層的厚度相同；2、將安裝好定位鉛環的銅網放置在模具中，并將模具合攏固定；3、將澆鑄銅板柵的模具加熱至328℃～600℃；4、將鉛熔液澆鑄到模具中，待鉛熔液和模具冷卻后，取出已經鑄上鉛的銅板柵坯料；5、清除銅板柵坯料邊緣的氣道毛刺，并把銅板柵坯料上定位針孔處多余的鉛壓平，將定位針孔閉合，即成為銅板柵成品。
一種實施上述鉛酸蓄電池銅板柵生產方法的專用模具，它由兩個相互對應的模具構成，在模具內側的結合面上有與銅網的形狀相同、尺寸大于銅網截面的溝槽，其特殊之處是，在溝槽中安裝有若干個銅網定位針，且兩個模具上的定位針相互對應，以便于在合模后將銅網固定在模具內腔的中心位置上。
在模具的每個定位針處還有一個環狀凹槽，以便于鑄鉛時在定位針的周圍鑄出一塊鉛體，填補定位針留下的針孔。
本發明的優點在于1、采用鑄造的方法在銅網上鑄鉛，生產設備簡單，并簡化了生產工藝，提高了生產效率，同時，大幅度的降低了銅板柵的生產成本，實現了銅板柵的大規模工業化生產。
2、采用鑄造的方法在銅網上鑄鉛，鉛層的厚度不受限制，并一次鑄造成型，且鉛層的致密性好，產品的合格率高。
3、在作為基體的銅網上安裝定位鉛環，并在模具的溝槽中安裝銅網定位針，將銅網精確的定位在模具內腔的中心位置上，確保了銅板柵表面上的鉛層薄厚均勻，沒有漏銅現象，從而生產出高質量的銅板柵。
圖1是本發明專用模具的結構示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1的B部放大圖；圖4是圖2的C部放大圖；
圖5是本發明銅網上安裝定位鉛環的示意圖；圖6是圖5的D-D剖視放大圖。
具體實施例方式
本發明采用鑄造的方法生產鉛酸蓄電池銅板柵，其具體生產方法是1、在作為基體的銅網12上安裝若干個定位鉛環13，定位鉛環13的數量不限，根據銅網12的面積確定，若銅網12的面積較小，則可在銅網12的四周安裝四個定位鉛環13即可，如圖5和圖6所示，若銅網12的面積較大，則需要在銅網12的四周及中部安裝多個定位鉛環13，定位鉛環13的厚度與銅板柵包覆鉛層的厚度相同，定位鉛環13的作用是，在銅網12放入模具中時，對銅網12進行定位，限制銅網12在平面方向上移動，使銅網12上的每條線都處于模具內腔溝槽的中心位置上，并使銅網12上的每條線與模具的溝槽之間都具有相同的間隙，銅網12的制作采用現有的成熟生產工藝，具體可采用線切割、沖壓或拉網等生產方式；2、將安裝好定位鉛環13的銅網12放置在模具中，并將模具合攏固定；3、將澆鑄銅板柵的模具加熱至328℃～600℃，鉛的熔點溫度為328℃，在實際操作時，模具的溫度應等于或高于鉛的熔點溫度，確保鉛在模具中具有良好的流動性；4、將鉛熔液澆鑄到模具中，待鉛熔液和模具冷卻后，取出已經鑄上鉛的銅板柵坯料；5、清除銅板柵坯料邊緣的氣道毛刺，并把銅板柵坯料上定位針孔處多余的鉛壓平，將定位針孔閉合，即成為銅板柵成品，也可以采用沖壓或熨燙的方式將定位針孔閉合。
實施上述鉛酸蓄電池銅板柵生產方法的專用模具如圖1、圖2、圖3和圖4所示，它由兩個相互對應的片狀模具1構成，在兩個模具1上分別有兩個定位銷3和兩個定位孔9，以便于在合模時定位；在模具1內側的結合面上有與銅網12的形狀相同、尺寸大于銅網12橫截面的溝槽6；模具1的內側上部有澆鑄口2，澆鑄口2與放置銅網12的溝槽6通過通道4相連通，在放置銅網12的溝槽6的外側有通氣道7，溝槽6通過通道8與通氣道7相通；在放置銅網12的溝槽6的下部有極耳槽10，以便于在鑄造時鑄出極耳；在溝槽6中安裝有若干個銅網定位針5，且兩個模具1上的定位針5相互對應，以便于在合模后將銅網12固定在模具1內腔的中心位置上，定位針5的數量不限，主要根據銅網12的面積確定，若銅網12的面積較小，在模具1中安裝四個定位針5即可，若銅網12的面積較大，則需要在模具1中多安裝幾個定位針5，限制銅網12在平面方向和垂直方向移動，以確保銅網12的定位，因為模具1加熱后，銅網12上的定位鉛環13已經熔化，這時，就需要定位針5來支承銅網12，使銅網12上的每條線始終保持在模具1內腔溝槽6的中心位置上，所述的定位針5應盡量安裝在溝槽6的交叉處，因為溝槽6的交叉處空間較大，既便于安裝，又便于鑄造后對銅板柵上的針孔進行處理；在模具1的每個定位針5處還有一個環狀凹槽11，以便于鑄鉛時在定位針5的周圍鑄出一塊鉛體，填補鑄造時定位針5留下的針孔。
權利要求
1.一種鉛酸蓄電池銅板柵生產方法，其特征在于，它采用鑄造的方法生產鉛酸蓄電池銅板柵，其具體生產方法是(1)在作為基體的銅網上安裝若干個定位鉛環，定位鉛環的厚度與銅板柵包覆鉛層的厚度相同；(2)將安裝好定位鉛環的銅網放置在模具中，并將模具合攏固定；(3)將澆鑄銅板柵的模具加熱至328℃～600℃；(4)將鉛熔液澆鑄到模具中，待鉛熔液和模具冷卻后，取出已經鑄上鉛的銅板柵坯料；(5)清除銅板柵坯料邊緣的氣道毛刺，并把銅板柵坯料上定位針孔處多余的鉛壓平，將定位針孔閉合，即成為銅板柵成品。
2.一種實施上述鉛酸蓄電池銅板柵生產方法的專用模具，它由兩個相互對應的模具構成，在模具內側的結合面上有與銅網的形狀相同、尺寸大于銅網截面的溝槽，其特征在于，在溝槽中安裝有若干個銅網定位針，且兩個模具上的定位針相互對應。
3.根據權利要求2所述的專用模具，其特征在于，在模具的每個定位針處還有一個環狀凹槽。
全文摘要
一種鉛酸蓄電池銅板柵生產方法，它采用鑄造的方法生產鉛酸蓄電池銅板柵，具體生產方法是在作為基體的銅網上安裝若干個定位鉛環，定位鉛環的厚度與銅板柵包覆鉛層的厚度相同，將安裝好定位鉛環的銅網放置在模具中，將模具加熱至328℃～600℃，將鉛熔液澆鑄到模具中，待鉛熔液和模具冷卻后，取出銅板柵坯料；清除銅板柵坯料邊緣的氣道毛刺，并把銅板柵坯料上定位針孔處多余的鉛壓平，將定位針孔閉合，即成為銅板柵成品；上述生產方法的專用模具由兩個相互對應的模具構成，在模具內側的結合面上有與銅網的形狀相同、尺寸大于銅網截面的溝槽，其特殊之處是，在溝槽中安裝有若干個銅網定位針，且兩個模具上的定位針相互對應，將銅網固定在模具內腔的中心位置上。
文檔編號H01M4/73GK1797818SQ20041010048
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月25日 優先權日2004年12月25日
發明者苗維新, 張全家 申請人:苗維新