[发明专利]一种用于铅蓄电池的混聚式集电体

说明书

技术领域

本发明涉及一种铅蓄电池用的极板，特别涉及一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，该集电体，重量轻、材料成本低、重量比能量高。 

背景技术

铅蓄电池是目前市场用量最大的一类电池，材料来源广、价格低廉，具有安全可靠、大容量、放电强度大等电气性能优势，而且在众多的电池中，唯有铅蓄电池回收效率高达96～99％，材料资源几乎可完全重复性循环利用，在面对材料资源不断消耗的的大背景中，铅蓄电池在近年获得了越来越广泛的市场。 

铅蓄电池由外壳、极板、隔板和电解质组成，极板由集电体及与其固连的电活性物质制成。铅蓄电池行业的主流极板，是在网状板式集电体的侧面涂布铅膏后固化形成，行业通称这种带网状栅格的板式集电体为板栅。板栅的作用：一是作为支撑及固定铅膏(电活性物质)的骨架，二是集合传输电流。以电位匹配而论，板栅的理想材料是纯铅，但纯铅薄板的机械强度不足，通常需添加锑或钙作为增强硬度的金属辅材，形成铅蓄电池行业常见的铅锑和铅钙两大系列的板栅合金。在工业制造中，为提升板栅合金的可塑性及改善电气性能，通常还需选择性地或组合添加一些锡、铝、镉、铋等金属辅材，统称正极板栅合金或负极板栅合金。 

在极板中，板栅合金与电活性物质的重量比例，通常在6∶4～3.5∶6.5的重量比例中选取。铅蓄电池在使用中，板栅会受到硫酸电解质腐蚀，某些板栅金属辅材还会在充放电过程析出，一般蓄电池使用的寿命要求越长，板栅占极板的比例越大。铅蓄电池长期研究的一个重要课题，是在满足使用条件要求的前提下，如何为板栅的重量减磅，以达到提升蓄电池的重量比能量的目的。 

近年市场出现的水平电池，是基于板栅新材料的变换，其核心技术是采用挤压工艺制成表面镀纯铅的共轴玻璃纤维丝，然后，用这种覆铅玻璃纤维丝编织成轻巧结实的网状铅布。据称这种铅布的抗硫酸腐蚀性较好，因玻璃纤维丝表面镀的是纯铅，析气电位也较理想，用这种铅布板栅侧面涂布铅膏制成极板的电池成本低、重量轻、内阻小、快充性能好。但，这种铅布编织的栅网硬度不足，无法达到竖放所需的机械强度，极板只能水平叠放，进而发展出极板层叠交叉连接的新工艺方法。这种水平叠放极板的电池在实际应用中，通常存在接口密封程度引起的析气串格问题，引极(行业习惯称为极耳)与铅布也存在工艺实施的接口隐患。因此，这种行业所称的水平电池尽管有节材及高比能量的优势，但市场份额远远不及传统极板竖放连接的电池，行业研究的热点之一，集中在电池连接结构不改变的前提下，对板栅材料实行减磅。 

为了提高铅蓄电池的重量比能量，近年的导电塑料板栅、导电碳纤维板栅和更广义的不溶性阳极板栅研究很活跃。 

硬质塑料的导电效果迄今并不理想，行业通常所指的导电塑料板栅，是在硬质塑料表面镀铅。用类似方法，亦可在毡状高分子纤维上镀铅，或在铜板栅上采用电镀、浸镀和喷镀的方法覆盖铅，此类工业方法与共轴镀铅玻璃纤维丝的表面覆盖铅异曲同工，只是克服了覆铅玻璃纤维丝编织铅布的机械强度不足缺点。但这类表面覆盖铅的板栅也存在很多毛病，例如：塑料或毡状高分子纤维表面覆铅材料的引极(极耳)的集流焊接问题，因集流桥通常是采用铅合金材料，两种不同质的材料熔融固连成为技术关键。此外，用覆铅工艺制造出的极耳，因接口面的过载电流较大，容易发生在硫酸雾中受蚀带来的问题。特别是铜板栅覆盖铅的方案，因铜在正极电位区不稳定，如果铅镀层存在缺陷，将会导致铜在硫酸液中溶解，继而在负极活性物质表面沉积，导致析氢和容量损失。 

发明内容

本发明的目的在于：克服现有铅蓄电池板栅材料及结构在技术上的不足之处，从而提供一种用于铅蓄电池的混聚式集电体，该集电体采用一种结构简单、工艺容易实现的极板集电体制造技术，减轻板栅材料的重量，使铅蓄电池的用铅量大幅减少，降低材料成本。 

为实现上述目的，本发明的一种用于铅蓄电池的混聚式集电体的主要特征在于，所述的混聚式集电体包括：混聚成型的一个或一个以上的导电骨架和轻质硬性材料制成的成型骨架；所述的成型骨架为四边形外框；所述的导电骨架为若干竖向筋条组成的网状导电骨架、或板状导电骨架； 

所述的导电骨架和成型骨架的混聚，包括：注塑成型、嵌接固定成型； 

所述的注塑采用热塑、或冷挤压；用两类工业方法之一，可得到所需结构及形状的混聚集电体。所述的嵌接固定，是将轻质硬性材料制成板基模块作为定型骨架，与导电骨架对应地嵌接固定成型。 

所述的四边形外框为中间设置有横筋的四边形外框。