[发明专利]一种不等厚板栅及其制备方法

说明书

本发明涉及铅酸电池技术领域，具体涉及一种不等厚板栅及其制备方法。一种不等厚板栅，包括极耳、位于极耳根部的汇流排和冲孔部；所述冲孔部由上至下依次包括厚度依次递减的第一冲孔部至第N冲孔部，N≥2；第N冲孔部和第N‑1冲孔部之间设有若干加强筋。本方案解决了板栅在孔径减小时其重量会随之增加、其比能量会随之降低的技术问题，可以应用于提高电池循环寿命和提高电池性能的实践操作中，实现在提高板栅比表面积同时而不增加板栅重量，全面提高由该极板制作的电池的性能。

技术领域

本发明涉及铅酸电池技术领域，具体涉及一种不等厚板栅及其制备方法。

背景技术

铅酸电池是一种蓄电池，至今为止已经拥有上百年的发展历史，其主要原理是化学能转变成电能。铅酸电池主要包括电解槽、电解液以及极板，极板是整个电池的核心部件，它决定着铅酸电池的主要性能。极板由板栅及板栅上的活性物质组成，板栅的主要作用有固定活性物质和输入或输出活性物质电化学反应的电流。

中国专利CN104868176B(一种3D铅酸电池及其制作方法)和CN104882616B(铅酸电池3D集流体及其制作方法)研究了一种能够提高板栅体积比表面积的方法，通过减小板栅的开孔的孔径来提高板栅的体积比表面积(孔斜率)，以减小电流传输内阻，提高化学能转换成有效电能的效率和活性物质利用率。但是，一定体积、厚度条件下，增大板栅体积比表面积势必增加板栅重量。经研究发现，板栅在增加体积比表面积150-200％时，板栅重量增加16-35％。板栅重量的增加势必会导致电池比能量(单位重量产生的能量)的增加，体积比表面积增加带来的优势会由于板栅重量的大幅增加而被抵消。如何克服板栅重量增加带来的负面效应，同时充分提升铅酸蓄电池的比能量和活性物质利用率，对提高电池循环寿命和性能具有重要意义。

发明内容

本发明意在提供一种不等厚板栅，以解决板栅在孔径减小时其比能量会随之降低的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种不等厚板栅，包括极耳、汇流排和冲孔部；所述冲孔部由上至下包括厚度依次递减的第一冲孔部至第N冲孔部，N≥2；第N冲孔部和第N-1冲孔部之间设有若干加强筋；第一冲孔部和汇流排之间也设有若干加强筋。

本方案同时提供了一种不等厚板栅的制备方法，包括以下依次进行的步骤：

S1：制备获得板栅初始胚料；

S2：通过多次冷轧获得梯度厚度冲孔胚料，所述梯度厚度冲孔胚料包括极耳、汇流排和梯度厚度冲孔部；

S3：对梯度厚度冲孔部进行冲孔处理，获得3D结构前胚料；

S4：将3D结构前胚料的3D结构前冲孔部压制成波浪状，获得不等厚板栅。

本方案的原理及优点是：本方案设置了由上至下厚度依次递减的冲孔部，而极耳和汇流排保持原厚度不变，在保证板栅的载流量的同时，减轻了板栅的重量，进而增大了电池的比能量。利用梯度厚度冷轧方式解决了在增大比表面积150-200％(通过减小孔径)的同时，并使板栅重量等于或小于原板栅重量的15％左右(相同规格铸造板栅或拉网板栅)。以此结构制作的3D工程样品电池比能量较传统提高15-25％。实验证明该结构板栅的4.5倍率、8倍率、10倍率大电流性能与传统结构板栅没有区别，并且满足国标关于耐腐蚀循环寿命的要求。

发明人为了增加板栅的体积比表面积，在尝试减小冲孔直径时，发现板栅在增加体积比表面积150-200％时，板栅重量增加16-35％。体积比表面积增加带来的优势会由于板栅重量的大幅增加而被抵消。为了克服上述技术问题，发明人尝试了将板栅的厚度整体减小的方法，降低板栅整体厚度(极耳、极耳根部汇流排和冲孔部的厚度均减小)完全可以满足板栅与极板比值为0.31-0.40的范围要求(即板栅重量在占整个极板重量的31-35％范围，为行业惯用要求)。但是由于板栅的整体厚度变薄，导电性能变差并且板栅强度变差。