專利名稱：制造涂有合金的電池柵板的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對鉛酸蓄電池中使用的一類電池柵板的改進，具體涉及對鉛酸蓄電池的蓄電池柵板的表面加工的改進，以提高電池的膏劑粘附力并延長使用壽命。
2.相關技術描述鉛酸蓄電池一般包括若干電池元件，這些電池元件都被裝入在容納有硫酸電解質的容器內的獨立隔室中。每個電池元件都包括至少一個正極板、至少一個負極板以及位于每個正極板和負極板之間的多孔分隔件。正極板和負極板每個都包括鉛或鉛合金板，它們支撐著電化學活性材料?；钚圆牧鲜腔阢U的材料(即處于電池不同充/放電階段的PbO，PbO2，Pb或者PbSO4)，它們附著在柵板上。柵板提供了正極和負極活性材料之間用以傳導電流的電接觸。
最近幾十年來，鉛酸電池制造技術和材料已得到巨大改善。早期的一項改革是采用電池柵板材料，它可制造出“免維護”電池。因為純鉛材料對于電池柵板的制造工藝而言太軟，因此多年來一直要往鉛里添加各種合金元素，以便制造出強度足以經(jīng)得住電池制造工藝的電池柵板。例如，由于人們發(fā)現(xiàn)了可借助重力澆鑄技術將鉛銻合金以可接受的商業(yè)利潤作成電池柵板，因此就把銻加到鉛中。但是，人們發(fā)現(xiàn)，在把鉛銻合金用于電池柵板時，會因放氣而引起水分的喪失。因此，帶有鉛銻柵板的電池都需要周期性維護、即往電池中加水。為了降低電池的放氣速率，就要對鉛銻合金作一些改進。采用了鉛鈣合金柵板的電池的放氣速率較低，因此它不需要補水。因此，使用鉛鈣合金電池柵板帶來了“免維護”電池的產(chǎn)生。
鉛酸電池制造方面的另一項重要改革是，用連續(xù)工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法來制造電池板，在傳統(tǒng)方法中，都是利用傳統(tǒng)的重力澆鑄疊箱鑄型(book mold)操作制造電池柵板，然后在一獨立步驟中為澆鑄好的柵板涂敷膏劑。在典型的電池板連續(xù)制造方法中，或者通過澆鑄制造鉛合金帶(即澆鑄帶)，或者通過澆鑄輥壓來制造鉛合金帶(即鍛造帶)，接著對合金帶進行延展或沖壓，產(chǎn)生互連的電池柵板帶形式的理想柵板圖形。一般而言，是將含鈣量高的鉛合金用于連續(xù)柵板制造工藝，這是因為高含量的鈣具有提高電池柵板硬度的傾向，這在沖壓或延展過程中非常有利。然后將提前制備好的活性材料電池膏劑(通過把氧化鉛、硫酸、水混合起來，任選加入纖維或膨脹劑之類的干燥劑制得的)涂敷到互連的電池柵板帶上，接著把這些柵板帶分成單塊電池板。連續(xù)制造電池板的主要優(yōu)點在于生產(chǎn)率、尺寸控制、可制得較薄的板、低搭接率(strap rate)及低制造成本。接著，一般讓糊有膏劑的板在高溫高濕條件下固化數(shù)小時，讓自由鉛(如果有的話)氧化，同時調整板的結晶結構。固化后，將板組裝成電池，通以電流，通過電化學方式將硫酸鉛或堿式硫酸鉛轉化成二氧化鉛(正極板)或鉛(負極板)。這就是所謂的“形成”過程。
人們已公知，鉛酸電池最終將因一種或多種失效模式而不能使用。在失效模式中，有一種是因柵板腐蝕而導致的失效。電化學作用腐蝕柵板表面，將活性材料與柵板正極的粘接劑還原。在絕大多數(shù)例子中，電池失效一般是發(fā)生在因活性材料與柵板分離而導致柵板不能再提供足夠的結構支持或電流的情況下。人們已經(jīng)確認，上述通過連續(xù)板制造法制得的負鉛酸電池板的使用(周期)壽命至少能象通過傳統(tǒng)重力澆鑄疊箱模鑄柵板制得的負極板的使用壽命那么長。但是，通過連續(xù)板制造法制得的正鉛酸電池板在使用壽命方面卻比不上重力澆鑄疊箱模鑄柵板，尤其在現(xiàn)代較緊湊轎車引擎罩的高溫環(huán)境下更是如此。具體而言，根據(jù)SAE J240B壽命試驗(40℃，特別是75℃)驗證證明，帶有通過連續(xù)板制造法由鉛鈣合金制得的正極板的鉛酸電池壽命較短，這是因為構成活性材料與柵板間電阻層的柵板表面發(fā)生了腐蝕，在試驗過程中看上去它讓活性材料與柵板之間的粘接劑發(fā)生還原反應。對于高溫(75℃)J240試驗而言，鉛-鈣柵板電池特別容易早期失效，相對由鉛-銻柵板制得的類似電池而言，其壽命較短。
因此，人們致力于提高帶有連續(xù)制造板的鉛酸電池的使用壽命，特別是通過提高正極柵板與活性膏劑材料的粘結力。例如，在美國專利5858575中就公開了一種延長鉛酸蓄電池循環(huán)壽命的方法。在該方法中，通過將連續(xù)長度的未展帶或連續(xù)長度的預展柵板帶熱浸到錫、鉛-銻、鉛-銀或鉛錫合金中，從而為前者涂覆一層合金，其中所述每種柵板帶都由鉛鈣合金制成。柵板表面上的金屬層有助于活性材料膏劑與柵板之間有良好的粘附力。
美國專利4906540中公開了另一類似方法，它披露了以下方法將鉛-錫-銻合金輥壓接合到由鉛鈣合金制成的條帶上。然后將該條帶延展成連續(xù)長度的柵板。它宣稱，鉛-錫-銻合金的表面層能讓電池活性材料保留很長時間。增強膏劑與柵板的粘附力就提高了電池的循環(huán)壽命。
在日本專利公開10-284085中也描述了一種類似方法，它披露了以下方法將鉛-銻-硒合金熔合到鉛-鈣-錫合金帶上，然后將該條帶沖壓或延展成電池柵板。人們相信通過該工藝制得的柵板能提高電池壽命。
美國專利4761356描述了另一類似方法，它披露了以下方法通過浸漬、噴涂、或鍍?yōu)殂U鈣合金帶涂覆鉛錫合金，然后將涂覆后的合金帶沖壓或延展成連續(xù)的電池柵板條帶。利用為鉛-鈣條帶涂覆鉛錫合金后再對其進行沖壓或延展的過程可制造出以下柵板在從條帶材料沖掉柵板材料的位置露出了鉛鈣合金。據(jù)報道，該合金涂層能改善過度放電后的恢復再生。
在很大程度上，鉛酸電池的制造效率還取決于正極板，特別是取決于活性正極材料內一氧化鉛(PbO)轉化成二氧化鉛(PbO2)的程度。成形所需的高電位看起來與不導電膏劑材料向PbO2的轉化相關。正極板的形成效率低就需要很高的形成負荷。在所得到的裝備有這種電極板的電池中，充電效率低也會產(chǎn)生缺陷。一般而言，如果電池未徹底形成，電池的初始容量(性能)就會很低，它還需要額外循環(huán)才能達到特定性能值。已公知的是，通過提高膏劑混合物與柵板之間的粘附力，就能提高形成效率。尤其是，柵板與膏劑間的粘附力提高能改善柵板與膏劑之間的界面接觸，從而會增大柵板與膏劑間的電流。
于是可以看到，電池柵板與電池活性材料之間的粘附力尤其能影響電池的形成過程和電池的使用壽命。于是，人們提出了諸如上面所提方法的各種方法來提高電池柵板與電池活性材料之間的粘附力，從而提高電池的使用壽命。
但是，所有這些前述方法都存在某些缺點，這些缺點限制了這些方法在改進電池使用壽命方面發(fā)揮最大效力的能力。例如，美國專利4906540和4761356以及日本專利公開10-284085所披露的方法都是通過以下方式形成電池柵板為合金帶涂覆一種合金涂層，然后將該合金帶沖壓或延展成電池柵板。結果，在面向因沖壓、裁切或延展條帶而在條帶中形成的開口的柵板引線表面上就沒有合金涂層。因此，合金涂層為混合粘附力和使用壽命帶來的有益效果當然因未得到涂覆的整個柵板引線表面而受到局限。另外，美國專利5858575中披露的涂覆方法可與延展金屬柵板(如美國專利5858575的

圖1所示)一起使用，已經(jīng)公知，后者與諸如美國專利5989749中所示的模壓柵板相比，充電/放電效率較差。延展柵板的充/放電效率降低也限制了電池的使用(周期)壽命。
因此，在電池制造領域仍然不斷需要更有效的方法來提高電池的使用壽命。具體而言，人們需要一種能更好地增強活性材料與通過連續(xù)工藝制得的電池柵板之間的粘附力的方法。
發(fā)明概述本領域的上述需求可通過一種電池柵板或電池板成形方法來實現(xiàn)，該方法包括以下步驟為由鉛合金柵板材料制成的連續(xù)的互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層。每塊互連電池柵板都包括通過至少一個框架元件連接起來的柵板網(wǎng)絡。柵板網(wǎng)絡包括多個間隔開的柵板引線元件，每根柵板引線元件都有若干個相對末端，這些末端之每一個都與多個節(jié)點中的一個節(jié)點聯(lián)結，由此在柵板網(wǎng)絡中限定多個孔隙。在本發(fā)明的一個方案中，要將互連電池柵板帶浸到鉛合金涂層的熔體中，以便為互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層。接著為涂覆了合金的互連電池柵板帶涂敷膏劑，將它們切成若干塊電池板，或切成若干塊電池柵板，供后續(xù)涂敷膏劑使用。
任選的是，可在為互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層之前，在柵板引線元件相對末端中間一位置上使至少一部分柵板引線元件發(fā)生形變(例如通過模壓)。這一過程制造柵板引線元件，其中在柵板引線元件相對末端的中間位置上截取的第一橫截面不同于在柵板引線元件的一個相對末端截取的第二橫截面。還可對涂覆后的互連柵板帶實施淬火處理，然后實施時效硬化。
可采用各種方法制造互連電池柵板帶。例如，可從連續(xù)的柵板材料帶上沖掉柵板材料，以此形成互連的電池柵板帶?？梢赃x擇的是，可通過裁切及延展連續(xù)的柵板材料帶，以此形成互連電池柵板帶。此外，還可通過(例如在滾筒上)連續(xù)澆鑄柵板材料熔體，以此形成互連電池柵板帶。
形成柵板網(wǎng)絡后再涂覆互連電池柵板帶存在以下優(yōu)點。首先，熔融的鉛合金涂層可將熱量傳到互連電池柵板帶的表面上，由此能讓互連電池柵板帶的表面再溶化。互連電池柵板帶表面上的晶粒重新結晶，形成大顆粒，而大顆粒具有更高的蠕變阻力。第二，合金涂層可涂敷到柵板網(wǎng)絡的整個表面上，而不是僅僅涂敷到平行于互連柵板帶縱切面的柵板引線表面上，由此提高了膏劑在整個柵板引線表面上的粘附力。第三，合金涂層為類澆鑄表面結構提供了柵板網(wǎng)絡所有表面上增加的表面面積、而不僅僅是平行于互連柵板帶縱切面的柵板引線表面，由此提高了對所有柵板引線表面的粘附力。另外，表面面積增大還降低了電流密度、腐蝕速率，提高了充電能力。
因此本發(fā)明的優(yōu)點是提供一種通過增強電池活性材料與電池柵板間的粘附力來增加電池循環(huán)壽命的方法。
另一優(yōu)點是提供一種通過增強電池膏劑與電池柵板間的粘附力來提高電池的形成效率的方法。
再一優(yōu)點是提供一種方法，它能改變通過連續(xù)工藝制得的電池柵板引線的形狀，從而讓膏劑流到柵板引線周圍以提高電極板強度。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是提供一種電池柵板制造方法，它能讓電池制造商利用成本較低的連續(xù)柵板制造工藝，同時又不會產(chǎn)生與膏劑粘附力不足相關的缺陷，諸如降低形成效率和循環(huán)壽命。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是提供了一種制造電池板或電池柵板的方法，它能制造出在電池柵板表面附近具有增大晶粒尺寸的電池柵板。
本發(fā)明的再一優(yōu)點是提供一種電池板或電池柵板制造方法，它能制造出表面積增大、從而能增加柵板與電池膏劑之間的界面接觸和機械粘結力的電池柵板。
附圖的簡要說明通過考慮以下詳細說明、所附權利要求和附圖，將使本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點變得更容易理解，附圖中圖1表示依照本發(fā)明方法的一個方案制造的電池柵板的正視圖；圖2表示沿圖1的線2-2截取的柵板引線縱切面的截面圖；圖3表示沿圖1的線3-3截取的柵板引線縱切面的截面圖；圖4表示沿圖1的線4-4截取的柵板引線縱切面的截面圖5表示沿圖1的線5-5截取的柵板引線縱切面的截面圖；圖6A表示沿圖1的線6-6截取的柵板引線縱切面的截面圖；圖6B表示沿圖1的線6-6截取的沒有合金涂層的柵板引線縱切面的截面圖；圖6C表示沿圖1的線6-6截取的部分有合金涂層的柵板引線縱切面的截面圖；圖7A是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的一個裝置示意圖；圖7B是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的另一裝置示意圖；圖7C是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的再一裝置示意圖；圖7D是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的另一裝置的示意圖；圖8A是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的另一裝置的示意圖；圖8B是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的再一裝置的示意圖；圖8C是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的另一裝置的示意圖；圖8D是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的再一裝置的示意圖；圖9A是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的再一裝置的示意圖；圖9B是可用于實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的另一裝置的示意圖；應當理解的是，附圖不必按比例繪制，實施例有時通過圖形符號、假想線、圖解表示或局部視圖來表示。在某些例子中可能省略了對理解本發(fā)明而言是不必要的、或致使難以觀察其它細節(jié)的細節(jié)。當然應當理解的是，本發(fā)明不必限于此處所示的具體實施例。
在以下對附圖的描述中，采用類似的參考編號來指代各圖中的相同或類似的部件。
對本發(fā)明的詳細描述圖1表示依照本發(fā)明方法的一個方案制得的電池柵板的正視圖。該柵板是由涂覆了鉛合金的鉛合金柵板材料制成的模壓柵板，其工作方式與本領域公知的其它電池柵板相同。應當注意的是，由本發(fā)明可獲得數(shù)量無限的柵板設計方案，因此不應認為以下描述會把本發(fā)明限制為圖1所示的柵板設計方案，給出圖1僅是為了說明的目的。
現(xiàn)在參照圖1，柵板10包括一個框架，該框架包括頂部框架元件12、第一和第二側框架元件14和16、以及底部框架元件18。柵板10包括一系列柵板引線，它們限定出許多開口區(qū)域20，這些開口區(qū)域固定著能發(fā)電的電化學膏劑(未示出)。集電凸緣22與頂部框架元件12集成在一起，并偏離頂部框架元件12的中心。頂部框架元件12包括直接位于凸緣22下方的擴大的導電部分24，并具有能優(yōu)化電流向凸緣22傳導的所示形狀。
一系列呈放射狀延伸的豎直柵板引線元件26a-26o構成了柵板10的一部分。正如附圖所示，豎直的引線元件26c-26n與頂部框架元件12和底部框架元件18相連，豎直的引線元件26a-26b與頂部框架元件12和第一側框架元件14相連，而豎直引線元件26o與頂部框架元件12和側框架元件16相連。豎直的引線元件26i平行于側元件14和16，其余的豎直引線元件26a-26h以及26i-26o都呈放射狀朝沿著穿過豎直元件26i的徑線的虛交叉點延伸。豎直引線元件26a-26o在從底部元件18朝頂部元件12移動時漸漸靠近，當它們從豎直元件26i朝左側元件14或右側元件16移動時，又會漸漸遠離。
柵板10還包括多個水平或交叉的引線元件。交叉引線元件包括一組位于柵板10的中間部分的平行水平引線元件30。另外，柵板10包括連在左側框架元件14與豎直元件26a之間、且彼此平行的第一組交叉引線元件32；連在豎直元件26a和26b之間、且彼此平行的第二組交叉引線元件34，以及連在豎直元件26b和26c之間、且在柵板10的左側彼此平行的第三組交叉引線元件26。另外，如圖所示，柵板10包括連在豎直元件26n和26o之間、且彼此平行的第四組交叉引線元件38；連在豎直元件26o和右側框架元件16之間、且在柵板右側彼此平行的第五組交叉引線元件40。如圖所示，一系列短支撐線42與底部框架部件18相連。
豎直引線元件26a-26o和水平引線元件30或交叉引線元件32-40的各個部分都有相對末端43，它們在多個節(jié)點44處結合，限定支撐導電的電化學膏劑的開口區(qū)域20。
圖2-6A所示的柵板引線截面圖表示通過下述本發(fā)明方法的一個方案形成的柵板引線的各種截面設計。在電池柵板中，每個柵板引線部分都有不同的截面結構，或者每個柵板引線部分都有相同的截面結構。但是，優(yōu)選的是每個柵板引線截面都有相同的橫截面結構。另外值得指出的是，盡管在圖2-6A中通過豎直柵板引線的橫截面視圖示出了本發(fā)明的某些特征，但在截取水平柵板引線的橫截面時，也可采用相同的橫截面視圖。換句話說，還可將圖2到6A所示的類似形變方法應用于水平引線元件。根據(jù)需要，可僅使柵板在豎直引線元件處形變，或者在豎直和水平引線元件二者處都形變，或者在任一個引線元件處都不形變。
圖2表示在位于柵板引線部分相對末端中間的一位置截取的豎直引線元件26h的部分橫截面視圖?？梢钥吹剑谠摉虐逡€部分相對末端中間的位置上，該柵板引線的橫截面包括大體為八邊形的柵板引線基體90a和合金涂層92a。在93處還用剖視圖示出了在對置的柵板平坦表面33以下、介于柵板引線基體90與合金涂層92之間的界面。本領域普通技術人員應當理解的是，電池柵板引線部分或節(jié)點不會擁有完美的幾何結構，柵板引線部分的圓邊及圓角、基體、涂層表面或節(jié)點通常都源于制造過程。基于該原因，說明書中用詞“大體”描述橫截面形狀，以指示其可能略微偏離完美的幾何形狀。
圖3表示在柵板引線部分的相對末端中間的位置截取的豎直引線元件26i的部分橫截面視圖?？梢钥吹?，在該柵板引線部分相對末端中間的位置上，柵板引線的橫截面包括柵板引線基體90b，它已相對節(jié)點轉了45度，其截面大體為矩形。柵板引線的橫截面還示有合金涂層92b。在93處還以剖視圖方式示出了在柵板對置的平坦表面33之下、柵板引線基體90b與合金涂層92b之間的界面。
圖4表示在柵板引線部分的相對末端中間的位置上截取的豎直引線元件26j的部分橫截面視圖?？梢钥吹剑谠摉虐逡€部分相對末端中間的位置上，柵板引線的橫截面包括大體為六邊形的柵板引線基體90b和合金涂層92c。柵板引線基體93c有對置的表面，它們與相鄰節(jié)點的表面共面。在93處還以剖視圖方式示出了位于柵板的對置平坦表面33之下的柵板引線基體90c與合金涂層92c之間的界面。
圖5表示在柵板引線部分相對末端中間的位置上截取的豎直引線元件26k的部分橫截面視圖。可以看到，在該柵板引線部分相對末端中間的位置上，柵板引線的橫截面包括大體為菱形的柵板引線基體90d和合金涂層92d。在93處還以剖視圖方式示出了位于柵板的對置平坦表面33之下的柵板引線基體90d和合金涂層92d之間的界面。
圖6A表示在柵板引線部分的相對末端中間的位置上截取的豎直引線元件26i的部分橫截面視圖。該圖表示傳統(tǒng)模壓電池柵板的結構，其中節(jié)點的橫截面和在沿柵板引線部分的所有位置上的橫截面基本上都是矩形的，節(jié)點和柵板引線部分(包括柵板引線基體90e)的表面都包括合金涂層92e。此外在93處還以剖視圖方式示出了位于柵板的對置平坦表面33之下的柵板引線基體90e與合金涂層92e之間的界面。
圖6B表示在柵板引線部分的相對末端中間的位置上截取的豎直引線元件261的另一部分橫截面方案圖。可以看到，在節(jié)點的橫截面和在沿著柵板引線部分的所有位置上的橫截面基本上都是矩形，每根柵板引線的橫截面積都不會在柵板的相對平坦表面33上方或下方延伸。
圖6C表示在柵板引線部分相對末端中間的位置上截取的豎直引線元件26j的另一部分橫截面視圖。在該柵板引線的橫截面視圖中示出了柵板引線基體90g和合金涂層92g。合金涂層92g設置在柵板的平坦表面33上；但是，在橫穿該平坦表面33的柵板引線元件的表面91g上沒有合金涂層。圖6C中的柵板可通過美國專利4906540和4761356所披露的方法來制造。
參照圖6A和6B能更好地理解圖2-6A所示電池柵板結構的一個優(yōu)點。圖6A表示傳統(tǒng)模壓電池柵板的結構，該柵板在模壓后涂覆了合金涂層92e。節(jié)點橫截面和在沿包括柵板引線基體90e在內的柵板引線部分的所有位置上的橫截面基本上為矩形。但是，在靠近柵板引線基體90e四個角的區(qū)域內，合金涂層92e的表面略圓。在為圖6A所示的柵板涂敷電池膏劑時，略圓的柵板引線會讓膏劑流到引線周圍。引線的粗糙表面為膏劑顆粒提供了機械接合和連結。因此，柵板與電池膏劑之間的接觸良好，所以電池板很堅固。圖6B示出了傳統(tǒng)模壓電池柵板的結構，其中節(jié)點橫截面和在沿柵板引線部分90f的所有位置上的橫截面基本上為矩形。在為圖6B所示的柵板涂覆電池膏劑時，由于膏劑流動必需以90度梯級進行變化，因此在電池膏劑和沿著垂直于膏劑涂覆方向移動的引線表面之間很難實現(xiàn)良好接觸。這與水沿90度峭壁流下、位于峭壁邊緣正下方的表面不會與落水接觸的情況類似。在柵板引線的取向非90度時，膏劑流的變化是漸進而連續(xù)的，因此提供更好的膏劑覆蓋。當電池膏劑固化干燥時，它會皺縮，從而在膏劑/柵板的界面上產(chǎn)生張力。膏劑/柵板引線界面上的張力在引線表面垂直于柵板表面時達到最大，在引線表面平行于柵板表面時達到最小。因此，在張力達到最大的地方，柵板引線與膏劑件之間形成間隙。這種電極板不牢固，膏劑容易脫落。由于膏劑與柵板之間接觸不夠，就很難利用這種電極板制造電池，這種電池在既定的存儲容量試驗中性能也很差，而且它沒有令人滿意的循環(huán)壽命。
前面已經(jīng)示出了通過本發(fā)明的一個方案制造的示范性合金涂覆電池柵板，下面描述用于制造依照本發(fā)明的電池柵板的多個裝置。在圖7A中示出了一種可實施本發(fā)明的方法、并制造出依照本發(fā)明的電池柵板的裝置，其用50概括表示。裝置50包括熱鉛罐61a，它裝著形成電池柵板基體的熔融鉛合金62；內冷式旋轉澆鑄筒63。操作過程中，熔融的鉛合金62接觸致冷的滾筒表面并制冷，以形成基本上寬和厚恒定的固態(tài)鉛合金帶65。在美國專利3926247或美國專利5462109中示出并描述了適用于裝置50的鉛合金帶滾筒澆鑄裝置，在此將這些文獻結合進來作為參考。任選的是，可利用滾子64滾壓鉛合金帶65，以改變合金帶65的厚度和晶粒結構。然后將連續(xù)的合金帶65送入沖壓站71，在其中通過從連續(xù)的合金帶65沖掉柵板材料來形成一系列互連電池柵板。
在沖壓站71的沖壓過程中，要維持合金帶65作為連續(xù)條帶，優(yōu)選是在進行的沖壓操作中形成互連的電池柵板形狀，即通過若干次沖壓操作向電池柵板添加特征。沖壓站71顆形成互連的電池柵板帶，每個柵板擁有如圖1中所示的結構。
任選的是，在該帶出現(xiàn)在沖壓站71后，讓該帶的電池柵板引線部分進入模壓站73。模壓站73用于使柵板引線發(fā)生形變或進行模壓，由此柵板引線就擁有了類似于圖2-5所示的柵板引線橫截面90a、90b、90c或90d中一種形狀的橫截面。例如，模壓站73可包括一個模具或多個模具，它們使沖壓柵板的柵板引線的矩形橫截面變形成圖2所示的八邊形橫截面90a。另外還可形成圖3-5中所示的其它典型引線橫截面。離開沖壓站71(任選是離開模壓站73)后的沖壓(任選模壓)互連電池柵板74的條帶通過裝著熔融鉛合金77的合金鍍槽76，形成涂覆了合金的互聯(lián)電池柵板79的條帶。合金鍍槽76的長度隨熔融鉛合金77的組分、要淀積的合金涂層的厚度、以及沖壓互連電池柵板75的條帶通過合金鍍槽76的速度而變化。然后將涂覆了合金的互連電池柵板79的條帶送入裝著淬火流體84(優(yōu)選為水)的淬火槽83，并將它們繞到卷帶盤85上。在穩(wěn)定得多的條件下，淬火保留了合金涂覆的互連電池柵板79的條帶的再溶晶粒。然后對涂覆了合金的互連電池柵板79的卷帶盤進行時效硬化處理。雖然可在室溫(即25度)下對涂覆了合金的互連電池柵板79的卷帶盤進行時效硬化處理，但優(yōu)選的是在高溫下(即25度以上)對該涂覆了合金的互連電池柵板79的卷帶盤進行時效硬化處理。然后可展開涂覆了合金的互連電池柵板79的卷帶盤，將它們提供給涂膏機(例如美國專利4606383所示出和描述的涂膏機)，接著將其分成組裝電池用的電池板(本領域所公知的)。可以選擇的是，可展開涂覆了合金的互連電池柵板的卷帶盤，將它們分成單個電池柵板，然后為它們涂膏，形成電池板。
圖7B示出了用51概括表示的另一種裝置，用以實施本發(fā)明的方法，并制造依照本發(fā)明的電池柵板。與圖7A中的裝置50一樣，裝置51是利用澆鑄筒63、沖壓站71、模壓站73(如果需要的話)、合金鍍槽76、以及淬火槽83來制造涂覆合金的互連電池柵板帶79。但是，在圖7B的裝置51中，涂覆合金的互連電池柵板帶79要在離開淬火槽83后進入烘箱86，以便在淬火后立即對涂覆了合金的互連電池柵板帶79進行時效硬化處理。在烘箱86中完成了時效硬化后，將涂覆了合金的互連電池柵板帶79被輸送通過涂膏機87，在此向涂覆了合金的互連電池柵板帶79上涂敷常規(guī)電池膏劑。涂敷完膏劑的合金涂覆的互連電池柵板帶79a離開涂膏機87，然后在組裝電池之前，于分隔機88內分隔成若干個單塊電池板。
在圖7C中示出了用52概括表示的另一種裝置，用以實施本發(fā)明的方法。在裝置52中，象在圖7A的裝置50中那樣，是利用澆鑄筒63制造鉛合金帶65。然后在延展機72中將該鉛合金帶65延展成互連的電池柵板帶75。美國專利4291443中示出并描述了可將鉛合金帶65延展成互連電池柵板帶75的適宜裝置，在此將其結合進來作為參考。在互連電池柵板帶75離開延展機72后，任選的是，按照上述參照圖7A的裝置50所述的方式，可在模壓站73中處理該條帶的電池柵板引線部分。然后輸送互連電池柵板帶75通過合金鍍槽76，形成涂覆了合金的互連電池柵板帶80，接著在淬火槽83內對其實施淬火，然后將其纏到卷帶盤85上。然后可對涂覆了合金的互連電池柵板80的卷帶盤進行加熱，對互連的電池柵板80實施時效硬化。然后展開互連的電池柵板帶80，將其送入涂膏機，再將其分成組裝電池用的電池板。可以選擇的是，可以展開涂覆了合金的互連電池柵板的卷帶盤，將它們分成若干個單塊電池柵板，接著為這些電池柵板涂覆膏劑，由此形成電池板。
在圖7D中示出了用53概括指示的另一裝置，用以實施本發(fā)明的方法。象在圖7C的裝置52一樣，在裝置53中，利用澆鑄筒63、延展機72、模壓站73、合金鍍槽76、以及淬火槽83來制造涂覆合金互連電池柵板帶80。但是，在圖7D的裝置53中，涂覆合金的互連電池柵板帶80要在離開淬火槽83后立即進入烘箱86，以便對涂覆了合金的互連電池柵板合金帶80進行時效硬化處理。在烘箱86中完成了時效硬化后，輸送涂覆了合金的互連電池柵板帶80通過涂膏機87，在此向涂覆了合金的互連電池柵板帶80上涂敷常規(guī)的電池膏劑。涂敷完膏劑的合金涂覆的互連電池柵板帶80a就離開涂膏機87，然后在組裝電池之前于分隔機88內被分隔成多塊電池板。
雖然圖7C的裝置52和圖7D的裝置53能在實施本發(fā)明時提供適宜結果，在利用沖壓站71以及任選的模壓站73來制造形狀復雜的電池柵板(例如圖1所示的情況)時，圖7A的裝置50和圖7B的裝置51特別有利。具體而言，在圖7C的裝置52和圖7D中的裝置53中采用的延展機72能制造出連續(xù)長度的延展金屬柵板，這些柵板在引線圖形、引線形狀、以及鉛分布方面存在限制。相反，圖7A的裝置50和圖7B的裝置51能制造出具有以下特征的連續(xù)長度的沖壓柵板優(yōu)化的柵板引線圖形，不對稱且偏移的柵板引線圖形，改善的柵板引線厚度控制(柵板引線長寬比)，改善的柵板引線形狀控制，柵板中改善的鉛分布(鉛從柵板頂部到柵板底部的百分比分布)，以及晶?？刂?。結果，由于相對應力自由晶粒結構和沖壓片材的空隙度較低，由此增強了腐蝕性。另外，沖壓過程基本上不會讓晶粒變形，或者使其它應力加在柵板上(其可能導致腐蝕引發(fā)點)。由于在柵板內獨特而優(yōu)化的柵板引線圖形、改善的柵板引線尺寸控制以及鉛的優(yōu)化分布，從而增強了電性能。于是，圖7A的裝置50和圖7B的裝置51制造的電池柵板具有優(yōu)化的柵板引線圖形和合金涂層這些優(yōu)點。
在圖8A中示出了用于實施本發(fā)明的方法并制造依照本發(fā)明的電池柵板的另一種裝置，其用54概括表示。該裝置54包括熱鉛罐61b和一對雙流澆鑄輥66，所述熱鉛槽裝著用于制造電池柵板基體的熔融鉛合金62。操作過程中，熔融的鉛合金62與輥子表面接觸，冷凝形成基本上定寬定厚的固態(tài)鉛合金帶68。在美國專利4498519號中示出并描述了適用于裝置54的鉛合金帶澆鑄輥壓裝置，在此將其結合進來作為參考。任選的是，鉛合金帶68還可用輥子67作進一步輥壓，以改變條帶68的厚度和晶粒結構。然后將連續(xù)的條帶68送到?jīng)_壓站71，在此通過從連續(xù)的條帶68中沖掉柵板材料來制得一系列互連的電池柵板。
在沖壓站71的沖壓過程中，要維持合金帶68成連續(xù)條帶，優(yōu)選是在漸進的沖壓操作中形成互連的電池柵板形狀，即通過若干次沖壓操作在電池柵板上加上若干特性。沖壓站71形成互連的電池柵板帶，每個柵板都具有圖1所示的結構。
任選的是，在合金帶出現(xiàn)在沖壓站71后，在模壓站73中處理條帶的電池柵板引線部分。模壓站73用于使柵板引線發(fā)生形變或進行精壓，使得柵板引線就擁有了類似于圖2-5所示柵板引線橫截面90a、90b、90c或90d之一的橫截面。例如，模壓站73可包括一個模具或多個模具，它們讓沖壓柵板的柵板引線的矩形橫截面變成圖2所示的八邊形橫截面90a。另外還可形成圖3-5中所示的其它典型引線橫截面。正如參照圖7A時所述的，將離開沖壓站71(任選是離開模壓站73)的沖壓后的(任選是模壓后的)互連電池柵板帶74送過裝著熔融鉛合金77的合金鍍槽，從而形成涂覆了合金的互聯(lián)電池柵板帶79。然后輸送涂覆了合金的互連電池柵板帶79通過淬火槽84，將它們繞到卷帶盤85上。然后對涂覆了合金的互連電池柵板79的卷帶盤進行加熱，以便對互連電池柵板79實施時效硬化處理。展開涂覆了合金的互連電池柵板79的卷帶盤，將其送到涂膏機中，接著把它們分成組裝電池用的電池板?？梢赃x擇的是，可展開涂覆了合金的互連電池柵板的卷帶盤，并把它們分成各個電池柵板，然后為其涂膏，形成電池板。
在圖8B中示出了用于實施本發(fā)明的方法并制造依照本發(fā)明的電池柵板的另一種裝置，它用55概括表示。象在圖8A的裝置54中那樣，裝置55利用雙輥澆鑄機66、沖壓站71、模壓站73(如果需要)、合金鍍槽76、以及淬火槽83來制造涂覆合金的互連電池柵板帶79。但是，在圖8B的裝置55中，涂覆了合金的互連電池柵板帶79要在離開淬火槽83后立即進入烘箱86，以便對涂覆了合金的互連電池柵板帶79實施時效硬化處理。在完成了時效硬化后，輸送涂覆了合金的互連電池柵板帶79通過涂膏機87，在此往涂覆了合金的互連電池柵板帶79上涂敷常規(guī)的電池膏劑。涂敷完膏劑的合金涂覆的互連電池柵板帶79a離開涂膏機87，接著在分隔機88內被分隔成若干個單塊電池板。
在圖8C中示出了用于實施本發(fā)明方法的另一裝置，它用54概括表示。象圖8A的裝置54那樣，該裝置56利用雙輥澆鑄機66制造鉛合金帶68。然后在延展機72中將該鉛合金帶68延展成互連的電池柵板帶75。在美國專利4291443號中示出并描述了適合將鉛合金帶68延展成互連的電池柵板帶75的裝置。任選的是，就象參照圖7A的裝置50所述的那樣，在互連電池柵板帶75離開延展機72后，讓該條帶的電池柵板引線部分進入模壓站73進行處理。然后輸送互連電池柵板帶75通過合金鍍槽76，形成涂覆了合金的互連電池柵板帶80，然后在淬火槽83內對它實施淬火，將它們纏到卷帶盤85上。接著對涂覆了合金的互連電池柵板80的卷帶盤進行加熱，使該涂覆了合金的互連電池柵板帶80發(fā)生時效硬化。展開互連電池柵板帶80，將其送入涂膏機，然后分成組裝電池用的電池板。可以選擇的是，可展開涂覆了合金的互連電池柵板80的卷帶盤，并將其分成單塊電池柵板，再為其涂敷膏劑，形成電池板。
在圖8D中示出了用于實施本發(fā)明的方法的另一種裝置，它用57概括表示。象在圖8C中的裝置56那樣，該裝置57利用雙輥澆鑄機66、延展機72、模壓站73(如果需要的話)、合金鍍槽76以及淬火槽83來制造鉛合金帶68。但是，在圖8D的裝置57中，涂覆了合金的互連電池柵板帶80要在離開淬火槽83后立即進入烘箱86，用以對涂覆了合金的互連電池柵板合金帶79實施時效硬化處理。在完成了時效硬化后，輸送涂覆了合金的互連電池柵板帶80通過涂膏機87，在此往涂覆了合金的互連電池柵板帶79上涂敷常規(guī)的電池膏劑。涂敷完膏劑的合金涂覆的互連電池柵板帶80a離開涂膏機87，然后在分隔機88內被分隔成各塊電池板。
在圖9A中示出了一種用于實施本發(fā)明的方法并制造依照本發(fā)明的電池柵板的裝置，它用58概括表示。裝置58包括熱鉛罐61c，它裝著制造電池柵板基體用的熔融鉛合金62；及澆鑄筒69。操作過程中，熔融的鉛合金62與滾筒表面接觸，冷凝形成互連的電池柵板帶70。美國專利4349067中示出并描述了可用于裝置58來制造互連電池柵板帶70的適宜澆鑄裝置，在此將這些文獻結合進來作為參考。任選的是，可按照美國專利5611128中示出和描述的那樣(在此將所述文獻結合進來作為參考)，輸送離開澆鑄筒69表面的互連電池柵板帶70通過一組或多組輥子98，以減小互連電池柵板帶70的厚度。然后按照參照圖7A時所描述的，輸送互連電池柵板帶70通過裝著熔融鉛合金77的合金鍍槽76，由此制造出涂覆了合金的互連電池柵板帶81。接著，讓涂覆了合金的互連電池柵板帶81通過淬火流體84，然后將它們纏到卷帶盤85上。接著對涂覆了合金的互連電池柵板81的卷帶盤進行加熱，對該涂覆了合金的互連電池柵板帶81實施時效硬化處理。展開互連電池柵板帶81，將其送入涂膏機，然后分成組裝電池用的電池板。可以選擇的是，可展開涂覆了合金的互連電池柵板80的卷帶盤，然后將其分成若干個單塊電池柵板，再為其涂敷膏劑，形成電池板。
在圖9B中示出了用于實施本發(fā)明的方法并制造依照本發(fā)明的電池柵板的另一種裝置，它用59概括表示。象在圖9A的裝置58中那樣，在裝置59中，利用澆鑄筒69、任選的輥子98、合金鍍槽76、以及淬火槽83來制造涂覆合金的互連電池柵板帶81。但是，在圖9B的裝置59中，涂覆了合金的互連電池柵板帶81要在離開淬火槽83后進入烘箱86，用以對涂覆了合金的互連電池柵板合金帶81實施時效硬化處理。在時效硬化完成后，輸送涂覆了合金的互連電池柵板帶81通過涂膏機87，在此往涂覆了合金的互連電池柵板帶81上涂敷傳統(tǒng)的電池膏劑。涂敷完膏劑的合金涂覆的互連電池柵板帶81a離開涂膏機87，然后在分隔機88內被分隔成若干個單塊電池板。
可對圖7A-9B的裝置作出各種改進。例如，可任選地在互連電池柵板帶74進入合金鍍槽76之前，將其送過熔解站(fluxing station)(未示出)，以除掉互連電池柵板帶74表面的氧化物。熔解站可包括位于在行進著的互連電池柵板帶74下方的盤內的助熔劑池，用以吸收并提取池內的助熔劑然后將其施加到互連電池柵板帶74下側的轉輥，以及在互連電池柵板帶74上方、用以向互連電池柵板帶74的上側噴射助熔劑的噴嘴。另外，還可采用其它技術將助熔劑施加到互連電池柵板帶74上，例如濕海綿/敷料器。在本發(fā)明的另一方案中，可通過向互連電池柵板帶74噴射合金，從而將合金涂層涂敷到互連電池柵板帶74上。
還可對圖7A-9B的裝置作一些更加有利的改進。具體而言，可對合金鍍槽76進行修改，使得在合金鍍槽76中的熔融合金77中排空或吹送惰性氣流(例如氮或氬氣流)。在合金鍍槽76內涂覆互連電池柵板帶74的過程中，將惰性氣體(例如氮或氬)吹入熔融的鉛合金77，這樣在熔融的鉛合金77中就會形成氣泡。這至少帶來了以下優(yōu)點(1)在互連電池柵板帶74上形成的合金涂層是多孔的，因此它的表面積要大得多，這進一步增強了柵板/活性材料的粘附力；(2)與未向熔融鉛合金77引入惰性氣體的情況下在互連電池柵板帶74上形成的合金涂層相比，互連電池柵板帶74上形成的合金涂層的質量更輕，成本更低；(3)惰性氣體在離開合金鍍槽76時可作為掩蔽膜，它能防止熔融合金槽的頂部不發(fā)生氧化，由此減少了合金鍍槽76的浮渣和污染。
上面已經(jīng)描述了依照本發(fā)明的用于制造電池板或電池柵板的各種方法和裝置，下面就描述依照本發(fā)明的用于制造電池柵板的示范性柵板材料和示范性涂層材料。為了提供可被沖壓或延展成互連電池柵板帶的鑄造合金帶，并使所述柵板帶的合金成分適合鉛酸電池的預定用途，就要對圖7A-7D中任意一圖裝置的澆鑄筒63中的制造固態(tài)鉛合金帶65用的鉛合金進行選擇。例如，如果要把鉛酸電池作為“免維護”電池出售，就要選擇鉛鈣合金作為可涂敷到澆鑄筒63上的鉛合金。本領域公知的是，含鉛和鈣的合金還可包含其它合金組分，例如錫、鋁和銀。于是，根據(jù)此處所用的，不能試圖將術語“鉛鈣合金”嚴格限制為二元的鉛鈣合金，而應當認為它包括含鉛、鈣以及其它對電池或其免維護特性無害的合金元素的合金。可改變鉛合金內的合金元素，以便讓圖7A-7D中任一種裝置的澆鑄筒63發(fā)揮最佳性能。
同樣，為了提供可被沖壓或延展成含有適合鉛酸電池預定應用的合金組分的互連電池柵板帶，就要對借助圖8A-8D任一裝置的雙輥壓延輥來制造固態(tài)鉛合金帶68的鉛合金進行選擇。如果要將鉛酸電池作為“免維護”電池來出售，就要選擇此處所定義的鉛鈣合金作為雙輥壓延輥66的鉛合金。為了使?jié)茶T輥66達到最佳性能，可以改變鉛合金中的合金元素。類似地，為了提供含適合鉛酸電池預定應用的合金成分的互連電池柵板帶81，就要對利用圖9A-9B中任一裝置的澆鑄輥69制造互連電池柵板帶81的鉛合金進行選擇。如果將鉛酸電池作為“免維護”電池出售，就要選擇此處所定義的鉛鈣合金作為雙輥壓延輥66的鉛合金。為了使?jié)茶T輥66達到最佳性能，可以改變鉛合金中的合金元素?？捎糜诒景l(fā)明的鉛鈣合金的一個例子包括鉛，0.060wt％(重量百分比)到0.070wt％的鈣，以及1.20wt％到1.50wt％的錫。另一個可用于本發(fā)明的鉛鈣合金的例子包括鉛，不少于0.8％的錫，錫對鈣的比例約大于12∶1，銀的范圍約為0到0.02％，該百分比是基于鉛基合金的總重量得到的。在美國專利6117594中已經(jīng)完整地描述了這種鉛鈣合金的例子。
正如上面所述，圖7A-9B中所示的每種裝置都能制造出互連電池柵板帶，接著在合金鍍槽76中為這些柵板帶涂覆鉛合金。選擇用于涂層的鉛合金要隨制造互連電池柵板帶用的合金而改變。當互連電池柵板帶由此處所定義的鉛鈣合金制成時，適合用于涂層的鉛合金包括鉛錫和鉛銻合金。在延長電池壽命方面，涂層的精確成分并不特別嚴格。另一方面，可用兩條通用原則來選擇鉛合金的涂層組分。首先，涂層成分應當這樣選擇它能提供熔點大大低于互連電池柵板的鉛鈣合金帶的熔點(例如對于典型的Pb-0.07wt％、Ca-1到1.5wt％的錫合金來說約為620°F)的熔體，由此排除了互連電池柵板帶浸到熔體中時會完全熔融的情況。互連電池柵板的鉛鈣合金帶的表面發(fā)生熔融是可接受的，實際上理想的是促成合金涂層與互連電池柵板帶的金屬工藝結合。第二，涂層的成分應該使得有足夠的錫、銻或其它合金元素連同錫、銻或其它合金元素的氧化物一起摻雜到互連電池柵板帶表面上的腐蝕層(即在柵板-活性材料的界面)上，由此提高了腐蝕層的導電性，同時又有助于含鉛活性材料與柵板的良好粘結。
適合涂覆互連電池柵板帶的鉛銻合金包括銻含量的重量百分比為約1％到約10％的鉛合金。另外，諸如約1％wt％到約10％wt％的錫之類的其它添加劑也可與銻鉛合金一起使用。因此，術語“鉛銻合金”并不限于只含鉛和銻的合金，而是它試圖包括其它低熔點合金，這些合金不會對銻的預期效果造成負面影響，或者以其它方式對電池不利。對于涂覆能在620°F(華氏度)熔融的、互連電池柵板的Pb-Ca-Sn(即，0.07％Ca，1-1.5wt％Sn)合金帶而言，鉛合金涂層中的銻含量優(yōu)選介于約0.5wt％到約3wt％之間，鉛合金中錫含量優(yōu)選介于約2wt％到約5wt％之間，這樣它的熔點可達到約590°F(華氏度)。
與之類似，與一般互連電池柵板的鉛鈣合金帶相比，可以采用適宜的鉛錫合金，因為在更低溫度下都會熔解。鉛錫合金優(yōu)選包括約1wt％到約10％的錫，然而鉛錫合金主要將以其它方式依據(jù)成本來確定，因為錫的成本高。一個示例合金包括鉛和約4wt％到約6wt％的錫。還可以加入其它合金成分，因此，術語“鉛錫合金”不應限于僅含鉛和錫的合金，而是應該包含其它低熔點合金，它們不會對錫的預期效果產(chǎn)生負面影響，或者以其它方式對電池或電池的免維護特性產(chǎn)生不利影響。
對熔體熔融的精確溫度要求不是特別嚴格，只要它不是太熱，以至于它在互連電池柵板帶浸在熔體內的短時間內完全熔解互連電池柵板帶。因此，在許多方面，熔融溫度由所涂覆互連電池柵板帶的成分(也就是它的熔點)決定。一般而言，優(yōu)選的是，要將熔融溫度維持在至少比互連電池柵板帶的熔點低20華氏度的溫度下。另一方面，理想的是，該溫度又要足夠高，以便能讓在互連電池柵板帶表面上一些低熔點相熔融，從而促使涂層更好地粘到互連電池柵板帶上。
在以下例子中對本發(fā)明作了進一步說明，這些例子僅用于說明而非限制目的。
例1由含以下成分的鉛合金來制備連續(xù)合金帶0.0425wt％的鈣，0.925wt％的錫，0.013wt％的鋁，0.0125wt％的銀，以及余量的鉛。然后在漸進的沖壓過程中，在條帶中形成一系列互連的電池柵板形狀，即通過若干沖壓操作在電池柵板上添加一些特征。然后在模壓站對條帶的電池柵板引線部分進行加工，以精壓柵板引線，以便讓柵板引線的橫截面與圖4中的柵板引線橫截面90c類似。然后將這些互連的電池柵板分成若干個單個的柵板。接著為柵板糊上常規(guī)的電池膏劑，使其成為電池單元。再依照SAE J240壽命試驗程序，在75攝氏度(167華氏度)下讓電池單元循環(huán)，以測量其使用壽命。
例2由含以下成分的鉛合金制備連續(xù)帶0.0425wt％的鈣，0.925wt％的錫，0.013wt％的鋁，0.0125wt％的銀，以及余量的鉛。然后在漸進的沖壓過程中，在條帶中形成一系列互連的電池柵板形狀，即通過若干沖壓操作在電池柵板上添加一些特征。然后在模壓站對條帶的電池柵板引線部分進行加工，精壓柵板引線，以便讓柵板引線的橫截面與圖4中的柵板引線橫截面90c類似。然后將這些互連的電池柵板分成多塊柵板。接著將這些柵板人工浸到一罐中，其中裝有熔解的含94wt％的鉛-6wt％的錫的涂層合金。讓柵板慢慢浸入熔體，直至它們降到罐子底部，然后以相同速率緩慢拉出，使整個浸入時間約達2秒鐘。在柵板引線和柵板邊緣上，涂層均勻，沒有多余物產(chǎn)生。然后為柵板糊上常規(guī)的電池膏劑，使其成為電池單元。再依照SAE J240壽命試驗程序在75攝氏度(167華氏度)下讓電池單元循環(huán)，以測量其使用壽命。對于具有依照例2制備的鉛錫合金涂覆柵板的電池單元而言，循環(huán)數(shù)比具有依照例1制備的未涂覆柵板的控制電池單元的循環(huán)數(shù)高20％。這表明，包括依照本發(fā)明制得的柵板的電池的循環(huán)壽命性能好于包括傳統(tǒng)柵板的電池。
例3由具有以下成分的鉛合金制備連續(xù)帶0.0425wt％的鈣，0.925wt％的錫，0.013wt％的鋁，0.0125wt％的銀，以及余量的鉛。然后在漸進的沖壓過程中，在該條帶中形成一系列互連的電池柵板形狀，即通過若干沖壓操作在電池柵板上添加一些特征。然后在模壓站對合金帶的電池柵板引線部分進行加工，精壓柵板引線，以便使柵板引線的橫截面與圖4中的柵板引線橫截面90c類似。然后將這些互連的電池柵板分成若干塊柵板。接著人工把這些柵板浸到裝有鉛94wt％-錫3wt％-銻3wt％的涂層合金的熔體罐中。讓柵板慢慢浸入熔體，直至它們降到罐子的底部，然后以相同速率緩慢拉出，使整個浸入時間約達2秒鐘。在柵板引線和柵板邊緣地帶，涂層均勻，沒有多余物產(chǎn)生。然后為柵板糊上常規(guī)的電池膏劑，使其成為電池單元。再依照SAE J240壽命試驗程序在75攝氏度(167華氏度)下讓電池單元循環(huán)，測量其使用壽命。對于具有依照例3制備的鉛-錫-銻合金涂覆柵板的電池單元而言，其周期數(shù)比具有依照例1制備的未涂覆柵板的控制電池單元的周期數(shù)高47％。另外，由于例3的電池單元未達到SAE J240的較低截止電壓，因此可繼續(xù)對其試驗。這表明，包括依照本發(fā)明制得的柵板的電池的循環(huán)壽命性能好于含傳統(tǒng)柵板的電池。
因此，本發(fā)明提供了一種能提高電池活性材料對通過連續(xù)法、例如條帶延展、條帶沖壓或連續(xù)澆鑄法制得的電池柵板的粘附力。本發(fā)明的方法是通過增強電池膏劑材料與電池柵板之間的粘附力來提高電池的循環(huán)壽命。由此，電池制造商能利用成本較低的連續(xù)柵板制造工藝的優(yōu)點，同時又不會導致與膏劑粘附力不足的相關缺陷。
盡管已經(jīng)參照某些實施例對本發(fā)明作了相當詳細的描述，但本領域普通技術人員要理解的是，本發(fā)明還可通過所述實施例以外的方式來實施，提出這些實施例僅是為了說明而非限制目的。因此，所附權利要求的范圍不應當局限于此處所述實施例的描述。
權利要求
1.一種制造多塊電池板的方法，該方法包括由鉛合金柵板材料制造出互連電池柵板帶，每個互連電池柵板帶包括由至少一個框架元件作為邊框的柵板網(wǎng)絡，該柵板網(wǎng)絡包括多個互相間隔開的柵板引線元件，每個柵板引線元件具有若干個相對末端，每個相對末端都與多個節(jié)點中的一個節(jié)點聯(lián)結，以在柵板網(wǎng)絡中限定多個空隙；向該互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層；向該互連電池柵板帶涂敷電池膏劑；以及切割該互連電池柵板帶，形成多塊電池板。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，它還包括在向該互連電池柵板帶涂敷鉛合金之前，使位于柵板引線元件之相對末端中間一位置上的至少一部分柵板引線元件發(fā)生形變，從而使在該柵板引線元件之相對末端之間的位置上截取的第一橫截面不同于在該柵板引線元件的一個相對末端截取的第二橫截面。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，使至少一部分柵板引線元件發(fā)生形變的步驟包括對位于該柵板引線元件之相對末端中間的位置上的柵板引線元件進行模壓。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，該柵板網(wǎng)絡和每個框架限定出若干個大體平坦的表面，每個第一橫截面不會延伸到這些平坦表面之外。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，由柵板材料制造互連電池柵板帶的步驟包括沿著與一連續(xù)柵板材料帶縱向對齊的線性路徑輸送該帶；以及從該帶上沖掉柵板材料以形成互連的電池柵板帶。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中通過連續(xù)澆鑄鉛合金柵板材料熔體，形成連續(xù)的柵板材料帶。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中通過澆鑄鉛合金柵板材料的熔體，以形成板坯并對板坯進行輥壓，形成連續(xù)的柵板材料帶。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括在為互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層之前，使位于柵板引線元件相對末端中間一位置上的至少一部分柵板引線元件發(fā)生形變，從而使在該柵板引線元件相對末端中間位置上截取的第一橫截面不同于柵板引線元件的一個相對末端截取的第二橫截面。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，由柵板材料形成互連電池柵板帶的步驟包括沿著與一連續(xù)柵板材料帶之縱向對齊的線性路徑輸送該帶；在該柵板材料帶上形成若干個縫隙；以及橫向延展柵板材料帶，形成互連的電池柵板帶。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，它還包括在為互連電池柵板帶涂敷鉛合金之前，讓位于柵板引線元件相對末端間的中間位置上的那部分柵板引線元件發(fā)生形變，從而使在柵板引線元件相對末端間的中間位置上截取的第一橫截面與柵板引線元件的一個相對末端的第二橫截面不同。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中由柵板材料制造互連電池柵板帶的步驟包括熔融柵板材料；以及連續(xù)澆鑄柵板材料，形成互連電池柵板帶。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，它還包括在為互連電池柵板帶涂敷鉛合金之前，讓位于柵板引線元件相對末端間的中間位置上的那部分柵板引線元件發(fā)生形變，從而使在柵板引線元件相對末端間的中間位置上截取的第一橫截面與柵板引線元件的一個相對末端的第二橫截面不同。
13.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中為互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層的步驟包括將互連電池柵板帶浸到鉛合金涂層的熔體中。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中為互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層的步驟還包括在將互連電池柵板帶浸到鉛合金涂層熔體中的同時，將一種氣體導入鉛合金涂層熔體。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中柵板材料包括鉛鈣合金，涂層包括鉛錫合金。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中鉛錫合金包括約90wt％到99wt％的鉛和約1wt％到10wt％的錫。
17.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中鉛錫合金還含銻。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中鉛錫合金包括約80wt％到98wt％的鉛、約1wt％到10wt％的錫、以及約1wt％到10wt％的銻。
19.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中為互連電池柵板帶涂敷涂層的步驟包括為互連電池柵板帶噴射鉛合金涂層熔體。
20.根據(jù)權利要求1所述的方法，它還包括在為互連電池柵板帶涂敷了鉛合金涂層后，并在為互連電池柵板帶涂敷電池膏劑之前，在流體槽中對互連電池柵板帶實施淬火。
21.根據(jù)權利要求1所述的方法，它還包括在為互連電池柵板帶涂敷了鉛合金涂層后，并在為互連電池柵板帶涂敷電池膏劑之前，在高溫下對互連電池柵板帶實施時效硬化處理。
22.一種制造多塊電池板的方法，該方法包括熔融鉛合金柵板材料；連續(xù)澆鑄柵板材料，形成連續(xù)條帶；從條帶中沖掉一些柵板材料，形成互連的電池柵板，每個互連的電池柵包括由框架聯(lián)結起來的柵板網(wǎng)絡，該框架有一個集電凸緣，柵板網(wǎng)絡包括多個彼此間隔開的柵板引線網(wǎng)絡，每個柵板引線元件有相對末端，每個相對末端都與多個節(jié)點中的一個節(jié)點聯(lián)結，從而限定出柵板網(wǎng)絡中的多個空隙；向互連電池柵板涂敷鉛合金涂層；向互連電池柵板涂敷電池膏劑；以及將互連電池柵板切成多塊電池板。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，其中向互連電池柵板涂敷鉛合金涂層的步驟包括將互連電池柵板浸到鉛合金涂層熔體中。
24.根據(jù)權利要求23所述的方法，其中為互連電池柵板涂敷鉛合金涂層的步驟包括在將互連電池柵板浸到鉛合金涂層熔體中的同時，將一種氣體導入到鉛合金涂層的熔體中。
25.根據(jù)權利要求22所述的方法，其中柵板材料包括鉛鈣合金，涂層包括鉛錫合金。
26.根據(jù)權利要求25所述的方法，其中鉛錫合金包括約為90wt％到99％的鉛和約1wt％到10wt％的錫。
27.根據(jù)權利要求25所述的方法，其中鉛錫合金還含銻。
28.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中鉛錫合金含80wt％到98wt％的鉛、約1wt％到10wt％的錫、以及約1wt％到10wt％的銻。
29.根據(jù)權利要求22所述的方法，它還包括在向互連電池柵板帶涂敷鉛合金之前，讓位于柵板引線元件相對末端間的中間位置上的那部分柵板引線元件發(fā)生形變，從而使在柵板引線元件相對末端間的中間位置上截取的第一橫截面與柵板引線元件的一個相對末端的第二橫截面不同。
30.根據(jù)權利要求22所述的方法，它還包括在為互連電池柵板帶涂敷了鉛合金涂層后，并在為互連電池柵板帶涂敷電池膏劑之前，在流體槽中對互連電池柵板帶進行淬火。
31.根據(jù)權利要求22所述的方法，它還包括在為互連電池柵板帶涂敷了鉛合金涂層后，并在為互連電池柵板帶涂敷電池膏劑之前，在高溫下對互連電池柵板帶實施時效硬化處理。
32.一種制造多塊電池柵板的方法，該方法包括由鉛合金柵板材料制造出互連電池柵板帶，每個互連電池柵板帶包括通過至少一個框架元件連接起來的柵板網(wǎng)絡，該框架元件中的一個有一集電凸緣，柵板網(wǎng)絡包括多個互相間隔開的柵板引線元件，每個柵板引線元件具有相對末端，每個相對末端都與多個節(jié)點中的一個節(jié)點聯(lián)結，由此限定出柵板網(wǎng)絡中的空隙；向互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層；以及將該柵板帶切成多塊電池柵板。
33.根據(jù)權利要求32所述的方法，它還包括在為互連電池柵板帶涂敷鉛合金之前，讓位于柵板引線元件相對末端間的中間位置上的那部分柵板引線元件發(fā)生形變，從而使在柵板引線元件相對末端間的中間位置上截取的第一橫截面與柵板引線元件的一個相對末端的第二橫截面不同。
34.根據(jù)權利要求33所述的方法，其中讓至少一部分柵板引線元件形變的步驟包括對位于柵板引線元件相對末端之間的中間部分上的柵板引線元件進行模壓。
35.根據(jù)權利要求32所述的方法，其中由柵板材料制成互連電池柵板帶的步驟包括沿著與柵板帶縱向對齊的線性路徑供應連續(xù)的柵板材料帶；以及從柵板帶中沖掉部分柵板材料，形成互連電池柵板帶。
36.根據(jù)權利要求32所述的方法，其中通過連續(xù)澆鑄鉛合金柵板材料熔體來制造連續(xù)的柵板材料帶。
37.根據(jù)權利要求32所述的方法，其中為互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層的步驟包括將互連電池柵板帶浸入到鉛合金涂層熔體中。
38.根據(jù)權利要求37所述的方法，其中為互連電池柵板涂敷鉛合金涂層的步驟包括在將互連電池柵板浸到鉛合金涂層的熔體中的同時，將一種氣體導入到鉛合金涂層的熔體中。
39.一種用于電池的柵板，它包括通過至少一個框架元件聯(lián)結起來的柵板網(wǎng)絡，一個框架元件有一集電凸緣，柵板網(wǎng)絡，它包括多個彼此分隔開的柵板引線元件，每個柵板引線元件都有相對末端，每個相對末端都與多個節(jié)點中的一個節(jié)點聯(lián)結，從而限定出孔隙，在該柵板網(wǎng)絡的整個表面上基本上都涂覆了鉛合金涂層；至少有一部分這樣的柵板引線元件在該柵板引線元件相對末端間的中間位置上截取的第一橫截面與在柵板引線元件的一個相對末端截取的第二橫截面不同。
40.根據(jù)權利要求39所述的柵板，其中第二橫截面基本上為矩形。
41.根據(jù)權利要求39所述的柵板，其中，第一橫截面的形狀基本上選自由以下形狀組成的組菱形，橢圓形，長斜方形，以及八邊形。
42.根據(jù)權利要求39所述的柵板，其中，鉛合金涂層為多孔的。
全文摘要
公開一種形成電池柵板或電池板的方法，包括向由鉛合金柵板材料制成的連續(xù)互連電池柵板帶涂敷鉛合金涂層的步驟。電池柵板的形成可通過連續(xù)電池柵板制造工藝，例如條帶延展、條帶沖壓、或者連續(xù)柵板澆鑄。在該方法的一個方案中，連續(xù)電池柵板帶的柵板引線可通過沖壓過程制造，再將柵板引線浸到鉛合金涂層的熔體中。在該方法的另一方案中，使通過沖壓過程制得的連續(xù)電池柵板帶的柵板引線發(fā)生形變，使得柵板引線的橫截面不同于通過沖壓過程制得的矩形橫截面，并將互連柵板帶浸到鉛合金涂層的熔體中。該方法提高了電池的循環(huán)壽命。
文檔編號H01M4/74GK1515043SQ02806010
公開日2004年7月21日 申請日期2002年1月4日 優(yōu)先權日2001年1月5日
發(fā)明者陳語林 申請人:約翰遜控制技術公司