CN112151885B - 一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法 - Google Patents
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Abstract
一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法，包括S1、将带有多个导向组件的固定模具水平放置于操作台上；S2、将硅片与硅片框预装为一体，形成硅片组件；S3、将电池的壳盖、隔板、极板、硅片组件按照顺序逐层安装在组装模具上，形成待装配电池，壳盖上预留的螺孔均装配在对应的导向组件上；S4、向下对所述待装配电池进行加压，消除各层之间的间隙；S5、保持最大压紧状态，拆下各个导向组件，再将螺栓旋入所述待装配电池的各个螺孔；S6、卸去压力，从固定架上取下组装完成的电池；本发明能够简化操作、避免错位和碎片等问题，能够使长寿命硅基双极性铅蓄电池进行工业化、流程化组装，极大地提高了生产合格率及生产速度。
Description
技术领域
本发明属于铅蓄电池技术领域，特别涉及一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法。
背景技术
长寿命硅基双极性铅蓄电池具有结构简单、活性物质利用率高、循环寿命长等特点，收到各个厂家及相关研究人员的肯定。长寿命硅基双极性铅蓄电池是在铅酸电池的基础上，改变其材料和结构而形成的双极性电池。该电池利用硅片材料进行传导电流，取代了传统合金的汇流方式，降低铅耗最高可达40％。硅片使连接正负极铅膏的电流分布均匀，能实现活性物质的高利用率，同时硅片在化学性能方面充分发挥了硅的优点：具有较好的耐酸腐蚀性，避免了铅酸蓄电池的板栅腐蚀失效模式，极大地延长了电池的循环寿命。综合以上优势，长寿命硅基双极性铅蓄电池具有循环寿命长、结构简单、大电流循环性能好、污染小、安全性高等特点，具有极其广阔的市场前景。
但是，长寿命硅基双极性铅蓄电池因为所采用的导电硅片虽然具有较高的硬度，但是其成分主要为硅，硅晶体具有较大的脆性，所以成型后的硅片依然具有硬度高、弹性弱的较脆特点，使其在长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装过程中经常出现脆裂的现象，最终导致电池漏气或短路故障。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法，具体技术方案如下：
一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法，所述组装方法包括以下步骤：
S1、将带有多个导向组件的固定模具水平放置于操作台上；
S2、将硅片与硅片框预装为一体，形成硅片组件；
S3、将电池的壳盖、隔板、极板、硅片组件按照顺序逐层安装在组装模具上，形成待装配电池，壳盖上预留的螺孔均装配在对应的导向组件上；
S4、向下对所述待装配电池进行加压，消除各层之间的间隙；
S5、保持最大压紧状态，拆下各个导向组件，再将螺栓旋入所述待装配电池的各个螺孔；
S6、卸去压力，从固定架上取下组装完成的电池。
进一步的，所述固定模具的制备方法为：
S1、裁切出底板，底板的面积大于等于电池截面积；
S2、在底板的表面与电池螺孔相对的位置处开出预留孔；
S3、加工出与电池螺孔内径相同且长度大于电池厚度的导向杆，
S4、加工出限位套管，限位套管的内径与导向杆相同，外径大于导向杆，
S5、将导向杆垂直安装在预留孔上，限位套管滑动安装在导向杆上，各个限位套管所围区域的面积与极板、隔板的面积相同，导向杆与限位套管共同组成导向组件。
进一步的，所述导向杆与预留孔之间为螺纹装配或过盈卡装。
进一步的，所述将硅片与硅片框预装为一体具体的方法为：
S1、在硅片的外壁套上橡胶套；
S2、将带有橡胶套的硅片卡合嵌入到硅片框的内部，硅片框从三面定位硅片，橡胶套、硅片、硅片框紧密贴合为一体；
S3、在硅片与硅片框的连接处注入专用胶水，使得橡胶套、硅片、硅片框粘接固定为一体。
进一步的，将电池的壳盖、隔板、极板、硅片组件按照顺序逐层安装在组装模具上具体的为：
S1、将正极壳盖插装在固定架上，导向杆穿过正极壳盖的预留螺孔；
S2、将限位套管套装在各个导向杆上，再将正极板、隔板、负极板依次安装在正极壳盖上，
限位套管从边缘处支撑限位正极板、隔板、负极板；
S3、取下限位套管，将预装好的硅片组件插装在固定架上，导向杆穿过硅片组件中硅片框上的预留螺孔；
S4、重复S2-S3n次；
S5、将限位套管套装在各个导向杆上，再依次安装正极板、隔板；
S6、取下限位套管，将负极壳盖插装在固定架上。
进一步的，将电池的壳盖、隔板、极板、硅片组件按照顺序逐层安装在组装模具上具体的为：
S1、将负极壳盖插装在固定架上，导向杆穿过负极壳盖的预留螺孔；
S2、将限位套管套装在各个导向杆上，再依次安装隔板、正极板；
S3、取下限位套管，将预装好的硅片组件插装在固定架上，导向杆穿过硅片组件中硅片框上的预留螺孔；
S4、将限位套管套装在各个导向杆上，再将负极板、隔板、正极板依次安装在负极壳盖上，限位套管从边缘处支撑限位正极板、隔板、负极板；
S5、重复S3.3-S3.4n次；
S6、取下限位套管，将正极壳盖插装在固定架上。
本发明的有益效果是：
1、能够简化操作、避免错位和碎片等问题，能够使长寿命硅基双极性铅蓄电池进行工业化、流程化组装，极大地提高了生产合格率及生产速度；
2、使用的专用组装是与所组装电池的尺寸相对应，使固定架能够准确地固定电池壳盖，避免单格或硅片错位；电池框、极板、隔板可以根据固定架位置及特点一次放置到位，不需要二次校正的操作。
3、硅片与硅片框的预先固定技术是工业化、批量化快速安装的前提，预先安装可以使硅片的位置提前校正并固定，避免了硅片破碎的风险，同时方便下一步直接安装的操作；
4、按电池结构顺序从正到负或从负到正的安装能够使组装流程化，有利于组装速度和合格率的提升；
5、先加压后安装螺丝的工艺技术可以节省螺丝安装时间，也可以有效地避免电池因为受力不均匀导致单格错位而引起的密封不良或硅片破碎现象。
附图说明
图1示出了本发明固定模具与电池第一种连接结构示意图；
图2示出了本发明固定模具与电池第二种连接结构示意图。
图3示出了本发明6V10Ah长寿命硅基双极性铅蓄电池2hr循环寿命测试结果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法，
S1、将带有多个导向组件的固定模具水平放置于操作台上；固定模具的作用是将长寿命硅基双极性铅蓄电池的每一单格进行固定，避免在组装前后存在错位，同时固定架可以使安装过程简单化和流程化，对组装的速度和合格率起到明显的提升作用；
所述固定模具的制备方法为：
S1.1、裁切出底板，底板的面积大于等于电池截面积；
S1.2、在底板的表面与电池螺孔相对的位置处开出预留孔；
S1.3、加工出与电池螺孔内径相同且长度大于电池厚度的导向杆；导向杆用以约束壳盖、硅片框的尺寸，使得壳盖、硅片框安装至指定位置、不会偏移，这样也会提高极板、隔板的装配精度；
S1.4、加工出限位套管，限位套管的内径与导向杆相同，外径大于导向杆；限位套管能够从侧壁约束定位极板、隔板，使得极板、隔板能够精准的安装至指定位置，不会偏移，各个层级之间能够准确对齐贴合；
S1.5、将导向杆垂直安装在预留孔上，限位套管滑动安装在导向杆上，各个限位套管所围区域的面积与极板、隔板的面积相同，导向杆与限位套管共同组成导向组件；
S2、将硅片与硅片框预装为一体，形成硅片组件；将硅片与硅片框提前合并为一体，防止在安装过程中出现硅片错位的现象，一方面避免了硅片的破碎风险，一方面有利于提高电池的制作效率；
S2.1、在硅片的外壁套上橡胶套；橡胶套的第一个作用是密封电池，使长寿命硅基双极性铅蓄电池的单格酸液、气体不泄露，因此，橡胶套在长期与酸、氧接触的条件下不能出现变形或腐烂的现象；橡胶套的第二个作用是保护硅片，避免硅片在组装或使用过程中受外界力的作用发生破碎的现象；
S2.2、将带有橡胶套的硅片卡合嵌入到硅片框的内部，硅片框从三面定位硅片，橡胶套、硅片、硅片框紧密贴合为一体；
S2.3、在硅片与硅片框的连接处注入专用胶水，使得橡胶套、硅片、硅片框粘接固定为一体；专用胶水的作用是粘接电池边框与硅片，同时起到密封作用；所用胶水具有快速粘接、凝固后有一定弹性、耐酸、耐热的特点；
S3、将电池的壳盖、隔板、极板、硅片组件按照顺序逐层安装在组装模具上，形成待装配电池，壳盖上预留的螺孔均装配在对应的导向组件上；
所述将硅片与硅片框预装为一体具体的方法为：
S3.1、将正极壳盖插装在固定架上，导向杆穿过正极壳盖的预留螺孔；
S3.2、将限位套管套装在各个导向杆上，再将正极板、隔板、负极板依次安装在正极壳盖上，限位套管从边缘处支撑限位正极板、隔板、负极板；
S3.3、取下限位套管，将预装好的硅片组件插装在固定架上，导向杆穿过硅片组件中硅片框上的预留螺孔；
S3.4、重复S2-S3n次；
S3.5、将限位套管套装在各个导向杆上，再依次安装正极板、隔板；
S3.6、取下限位套管，将负极壳盖插装在固定架上。
S4、向下对所述待装配电池进行加压，消除各层之间的间隙；对电池逐渐加压且压力均匀垂直于电池壳表面，直至单格间无缝隙，此步骤用以使得壳盖、隔板、极板、硅片组件之间紧密贴合，消除连接间隙；
S5、保持最大压紧状态，拆下各个导向组件，再将螺栓旋入所述待装配电池的各个螺孔；压紧完成后，拧下各个导向杆，然后抽出，再将螺钉旋入到各个预留螺孔内，便可使得待装配电池连接为一体；
S6、卸去压力，从固定架上取下组装完成的电池。
实施例二
一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法，
S1、将带有多个导向组件的固定模具水平放置于操作台上；固定模具的作用是将长寿命硅基双极性铅蓄电池的每一单格进行固定，避免在组装前后存在错位，同时固定架可以使安装过程简单化和流程化，对组装的速度和合格率起到明显的提升作用；
所述固定模具的制备方法为：
S1.1、裁切出底板，底板的面积大于等于电池截面积；
S1.2、在底板的表面与电池螺孔相对的位置处开出预留孔；
S1.3、加工出与电池螺孔内径相同且长度大于电池厚度的导向杆；导向杆用以约束壳盖、硅片框的尺寸，使得壳盖、硅片框安装至指定位置、不会偏移，这样也会提高极板、隔板的装配精度；
S1.4、加工出限位套管，限位套管的内径与导向杆相同，外径大于导向杆；限位套管能够从侧壁约束定位极板、隔板，使得极板、隔板能够精准的安装至指定位置，不会偏移，各个层级之间能够准确对齐贴合；
S1.5、将导向杆垂直安装在预留孔上，限位套管滑动安装在导向杆上，各个限位套管所围区域的面积与极板、隔板的面积相同，导向杆与限位套管共同组成导向组件；
S2、将硅片与硅片框预装为一体，形成硅片组件；将硅片与硅片框提前合并为一体，防止在安装过程中出现硅片错位的现象，一方面避免了硅片的破碎风险，一方面有利于提高电池的制作效率；
S2.1、在硅片的外壁套上橡胶套；橡胶套的第一个作用是密封电池，使长寿命硅基双极性铅蓄电池的单格酸液、气体不泄露，因此，橡胶套在长期与酸、氧接触的条件下不能出现变形或腐烂的现象；橡胶套的第二个作用是保护硅片，避免硅片在组装或使用过程中受外界力的作用发生破碎的现象；
S2.2、将带有橡胶套的硅片卡合嵌入到硅片框的内部，硅片框从三面定位硅片，橡胶套、硅片、硅片框紧密贴合为一体；
S2.3、在硅片与硅片框的连接处注入专用胶水，使得橡胶套、硅片、硅片框粘接固定为一体；专用胶水的作用是粘接电池边框与硅片，同时起到密封作用；所用胶水具有快速粘接、凝固后有一定弹性、耐酸、耐热的特点；
S3、将电池的壳盖、隔板、极板、硅片组件按照顺序逐层安装在组装模具上，形成待装配电池，壳盖上预留的螺孔均装配在对应的导向组件上；
所述将硅片与硅片框预装为一体具体的方法为：
S3.1、将负极壳盖插装在固定架上，导向杆穿过负极壳盖的预留螺孔；
S3.2、将限位套管套装在各个导向杆上，再依次安装隔板、正极板；
S3.3、取下限位套管，将预装好的硅片组件插装在固定架上，导向杆穿过硅片组件中硅片框上的预留螺孔；
S3.4、将限位套管套装在各个导向杆上，再将负极板、隔板、正极板依次安装在负极壳盖上，限位套管从边缘处支撑限位负极板、隔板、正极板；
S3.5、重复S3.3-S3.4n次；
S3.6、取下限位套管，将正极壳盖插装在固定架上。
S4、向下对所述待装配电池进行加压，消除各层之间的间隙；
S5、保持最大压紧状态，拆下各个导向组件，再将螺栓旋入所述待装配电池的各个螺孔；
S6、卸去压力，从固定架上取下组装完成的电池。
固定模具如图1所示，底板1为正方形，底板1的表面四边处均垂直设有四个导向杆11，导向杆11的外壁滑动套装有限位套管2，限位套管2的内径与导向杆11的外径相同，限位套管2的长度小于导向杆11的长度；
电池组件3上开设有与导向杆11相对分布的螺孔31。
6V10Ah长寿命硅基双极性铅蓄电池用工艺组装，所用时间≤5min，且气密测试合格。经过加充后电池进行2hr循环测试:以3.25A放电至5.25V,以3A恒流充电至7.35v、再以恒压7.35v、限流3A充电8h，以此循环至容量低于80％结束。其循环寿命可以达到1150次以上，如附图3所示：
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法，其特征在于：所述组装方法包括以下步骤：
S1、将带有多个导向组件的固定模具水平放置于操作台上；
S2、将硅片与硅片框预装为一体，形成硅片组件；
S3、将电池的壳盖、隔板、极板、硅片组件按照顺序逐层安装在组装模具上，形成待装配电池，壳盖上预留的螺孔均装配在对应的导向组件上；
S4、向下对所述待装配电池进行加压，消除各层之间的间隙；
S5、保持最大压紧状态，拆下各个导向组件，再将螺栓旋入所述待装配电池的各个螺孔；
S6、卸去压力，从固定架上取下组装完成的电池；
所述固定模具的制备方法为：
S1、裁切出底板，底板的面积大于等于电池截面积；
S2、在底板的表面与电池螺孔相对的位置处开出预留孔；
S3、加工出与电池螺孔内径相同且长度大于电池厚度的导向杆，
S4、加工出限位套管，限位套管的内径与导向杆相同，外径大于导向杆，
S5、将导向杆垂直安装在预留孔上，限位套管滑动安装在导向杆上，各个限位套管所围区域的面积与极板、隔板的面积相同，导向杆与限位套管共同组成导向组件；
所述将硅片与硅片框预装为一体具体的方法为：
S1、在硅片的外壁套上橡胶套；
S2、将带有橡胶套的硅片卡合嵌入到硅片框的内部，硅片框从三面定位硅片，橡胶套、硅片、硅片框紧密贴合为一体；
S3、在硅片与硅片框的连接处注入专用胶水，使得橡胶套、硅片、硅片框粘接固定为一体；
将电池的壳盖、隔板、极板、硅片组件按照顺序逐层安装在组装模具上具体的为：
S1、将正极壳盖插装在固定架上，导向杆穿过正极壳盖的预留螺孔；
S2、将限位套管套装在各个导向杆上，再将正极板、隔板、负极板依次安装在正极壳盖上，
限位套管从边缘处支撑限位正极板、隔板、负极板；
S3、取下限位套管，将预装好的硅片组件插装在固定架上，导向杆穿过硅片组件中硅片框上的预留螺孔；
S4、重复S2-S3n次；
S5、将限位套管套装在各个导向杆上，再依次安装正极板、隔板；
S6、取下限位套管，将负极壳盖插装在固定架上；
或
S1、将负极壳盖插装在固定架上，导向杆穿过负极壳盖的预留螺孔；
S2、将限位套管套装在各个导向杆上，再依次安装隔板、正极板；
S3、取下限位套管，将预装好的硅片组件插装在固定架上，导向杆穿过硅片组件中硅片框上的预留螺孔；
S4、将限位套管套装在各个导向杆上，再将负极板、隔板、正极板依次安装在负极壳盖上，限位套管从边缘处支撑限位正极板、隔板、负极板；
S5、重复S3.3-S3.4n次；
S6、取下限位套管，将正极壳盖插装在固定架上。
2.根据权利要求1所述的一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法，其特征在于：所述导向杆与预留孔之间为螺纹装配或过盈卡装。
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Application publication date: 20201229 Assignee: JIANGSU LEOCH BATTERY Co.,Ltd. Assignor: ANHUI LEOCH POWER SUPPLY Corp. Contract record no.: X2024980041850 Denomination of invention: Assembly method of long-life silicon-based bipolar lead-acid battery Granted publication date: 20231222 License type: Common License Record date: 20241227 |