專利名稱：重組體鉛-酸蓄電池及長壽命電池組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用重組體電池的長壽命電池組并涉及這類電池。
此處所用的術語“電池”，包括它的復數(shù)形式以及異體字，表示一個單獨的電化學單元，該單元具有至少一塊正極板、至少一塊負極板以及處于這兩塊極板之間的隔離材料，所有這些元件都處于一個殼體中并且通常能提供2.0V的電壓。
此處所用的術語“電池組”，包括它的復數(shù)形式以及異體字，表示由多個電池電連接在一起的裝置，它能在特定的時間內給出特定的電壓和特定的電流。
本發(fā)明的一個方面提供了一種由一組重組體鉛-酸蓄電池構成的長壽命組合鉛-酸蓄電池組。
這些電池可以按模塊組合的方式，組合成許多個垂直地疊合而且可以互換的水平排，在這些排中各水平相鄰的電池的相鄰面之間，形成垂直地延伸的冷卻通道。各個垂直地疊合的水平排的冷卻通道基本上垂直地相互對齊排成直線。設置一種最好是平板狀的裝置來將水平相鄰的電池彼此分隔開，以維持這兩個相鄰電池之間的通道。
當各個電池是以垂直疊加的水平排的方式布置時，支承電池的板最好帶有一些孔，這些孔至少有一部分與垂直延伸的通道相交，以使對流的空氣可以在水平地可互換的相鄰電池之間以基本上垂直的方向流動，所說的電池配置在垂直地可互換的各排中。
另一方面，本發(fā)明提供了一種包括多個重組體鉛-酸蓄電池的長壽命電池組，該電池組帶有一個附加裝置，它可以對電池內多塊交替排列的正、負極板以及二者之間的隔離材料施加并維持一種壓縮力。該加力裝置最好能手工操作并能夠在垂直于極板的方向上連續(xù)地施加壓力。該加力裝置最好包括一個微調裝置，以便能夠從一段連續(xù)可獲的壓力區(qū)間中手工地選擇所需的壓力。
本發(fā)明的另一方面提供了一種長壽命的重組體鉛-酸蓄電池。該電池包括一個殼體，一組在該殼體內交替地排列的正、負鉛合金極板，處于正、負極板之間的微孔隔離材料，以及一個用于將極板懸掛在殼體內的裝置，該裝置能使極板與殼體的內表面在極板增大的方向上隔開一定距離并可避免正、負極板互相接觸。
本發(fā)明的極板懸掛裝置包括一個絕緣的、最好是平板狀的裝置，用于約束正、負極板，使正、負極板彼此之間以及它們與殼體之間在極板增大的方向上保持一定的距離。懸掛裝置最好在或者接近于各極板的末端處約束正、負極板并允許正極板在增大時不會發(fā)生可導致破壞性短路的正/負極板的相互接觸。該懸掛裝置還可減少在極板增大時正極板與電池殼體之間在極板增大的方向上彼此接觸的危險。這種接觸會增大正極板內的內應力并最終導致極板與殼體的破壞。
電池最好是平放。極板最好是垂直地布置。極板懸掛系統(tǒng)能適應極板在縱向(也是極板的最大增長方向，但處于中心位置)上的增大。在制造電池時，極板懸掛系統(tǒng)的一部分能引導一個夾層式的極板-隔離材料組件進入電瓶中并能在極板-隔離材料組件一旦就位后限制該組件使之不能過多的移動。
本發(fā)明的另一個方面涉及極板的包裹方法。在本發(fā)明的這一方面，極板最好是由隔離材料包裹著，基本上將極板包封起來，以防止極板在增大時發(fā)生短路。極板最好包裹在單獨的薄片中。這些薄片在各個正、負極板的縱向延伸的邊緣處折疊起來。這種極板的包裹方式與本發(fā)明的取向方式，減少了由于負極板的枝晶與正極板接觸而引起短路的可能性。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種具有較可靠的電瓶/蓋子密封的鉛-酸蓄電池。蓋子封住電瓶并且最好相對于電瓶的外表面向外延伸。用于連接電瓶與蓋子的焊接材料或粘結劑基本上沿著蓋子與電瓶接觸的最佳任選部位并沿著蓋子從電瓶向外延伸的部分將電瓶與蓋子連結在一起。這種焊接材料，如果采用熱加工的話，最好是一種均質的、電瓶和蓋子的材料。在蓋子與電瓶嵌入連接處的蓋子的幾何形狀有助于獲得更強的焊接或粘結效果，因此它能賦予電池外殼，特別是外殼上電瓶/蓋子的密封部位，一種能夠在電池制造時經(jīng)受住高負壓的能力。
與此相關，本發(fā)明提供了一種電池殼體的蓋子，該蓋子包括一個從蓋子開始沿著電瓶的內表面通常橫向地延伸的完整裙板。該裙板在電瓶-蓋子接觸的部位加強了該電瓶，使它能抵抗由于電池的內壓低于大氣壓所引起的壓力。該裙板最好基本上面向地接觸電瓶的內表面并且相對于它的長度來說具有足夠的厚度，以使它能在電瓶-蓋子連接處或密封處對電瓶起一種結構加強作用。該裙板可使電瓶-蓋子的連接或密封部位更有效地阻止由于電池內、外的壓力差所引起的破壞。
在另一個方面中，本發(fā)明提供了一種用于鉛-酸蓄電池的改進的正極板。該正極板包括一個板柵框架，該框架具有一個外周邊以及至少一個在板柵外周邊的相互隔開的部分之間延伸的中間元件。板柵的外周邊元件最好具有多邊形的橫截面。
該板柵最好包含多個在周邊元件的隔開的部分之間延伸的細長的多邊形截面的元件。這些細長的元件在外周邊元件內相互交叉，限定出一個開孔的柵格板。該柵格板包括一些相鄰的保持膏劑的封閉區(qū)，這些封閉區(qū)彼此錯開，并且在與柵板垂直的方向上彼此互相通。這些封閉區(qū)保持住極板膏，形成膏板。
中間元件最好具有多邊形截面并且在細長元件兩端之間的中間位置將這些細長元件連接在一起。這些周邊的和中間的多邊形截面元件最好具有同樣長度的邊。
中間元件的多邊形至少要比細長元件的多邊形多2個邊。
周邊元件、中間元件以及細長元件的多邊形狀應在板柵強度、板柵增大、極板膏容量以及極板膏-板柵粘結力幾種參數(shù)之間達到一個有效的兼顧方案。
與細長元件相比，中間元件應具有大得多的截面積并最好具有低得多的表面積對截面積的比例。這樣，當鉛被氧化成二氧化鉛時，中間元件的長大值就低于細長元件的長大值。


圖1是一個鉛-酸蓄電池模塊排列裝置的正視圖，該裝置能顯示本發(fā)明的各個方面，并能組成可顯示本發(fā)明各方面的長壽命電池組;
圖2是圖1中所示的電池模塊排列的側視圖;
圖3是顯示本發(fā)明各方面的鉛-酸蓄電池的側面剖視圖;
圖4是在圖1中沿線條和箭頭4-4剖開的，顯示本發(fā)明各方面的，電池支持板的分解剖面圖;
圖5是體現(xiàn)本發(fā)明各方面的一個電池殼電瓶的等角視圖;
圖6是在圖2中沿線條和箭頭6-6剖開的、顯示本發(fā)明各方面的電瓶壁的分解剖面圖;
圖7是顯示圖6中所描述的電瓶壁的詳細情況的剖面圖;
圖8是在與圖3相同的位置截取的，顯示本發(fā)明各方面的鉛-酸蓄電池的側剖圖，其中示出由一塊開孔擋板與一個底支座懸掛著的電池極板組件，它與電瓶壁離開一定距離，其中負極板完全暴露于視線中;
圖9是如圖3和8所示，取自顯示本發(fā)明各方面的鉛-酸蓄電池的極板支持元件的正視圖;
圖10是圖9中所示極板支持元件部分地剖開的側視圖，其中的截面是在圖9中的線條和箭頭10-10處截取的;
圖11是如圖3和圖8所示，顯示本發(fā)明各方面的鉛-酸蓄電池的開孔擋板的正視圖;
圖12是圖11所示的開孔擋板的側視圖;
圖13是顯示本發(fā)明各方面，適用于圖1至3和圖8中所示類型的鉛-酸蓄電池的負極板柵部分的正視圖;
圖14是顯示本發(fā)明各方面，適用于圖1至3和圖8中所示類型的鉛-酸蓄電池的正極板柵部分的正視圖;
圖15是表示按照現(xiàn)有技術由隔離材料包裹正極板的方式的部分地剖開的分解側視圖;
圖16是在圖15中的線條和箭頭16-16處截取的分解剖視圖;
圖17是顯示本發(fā)明各方面的鉛-酸蓄電池部分地剖開的分解側視圖，該圖示明由隔離材料包裹著本發(fā)明的正極板的方式;
圖18是在圖17的線條和箭頭18-18處截取的分解剖視圖;
圖19是在圖15的線條和箭頭19-19處截取的剖視圖;
圖20是在圖3的線條和箭頭20-20處截取的分解剖視圖，其中示出在本發(fā)明的電池實施方案中的電池極板被隔離材料包裹的方式;
圖21是圖14所示正極板柵部分橫截面形狀的示意圖;
圖22是在圖14的線條和箭頭22-22處截取的正極板柵的示意性局部剖視圖;
圖23是現(xiàn)有技術的一種電瓶-蓋子熱連接點或密封點的分解剖視圖;
圖24是現(xiàn)有技術的另一種電瓶-蓋子熱連接點或密封點的分解剖視圖;
圖25至27是表示現(xiàn)有技術將電瓶和蓋子熱焊接在一起的步驟的示意圖;
圖28是現(xiàn)有技術的一種包含導銷的電瓶蓋的分解等角圖;
圖29是表示現(xiàn)有技術使用粘結劑進行電瓶-蓋子連接或密封的一種電瓶-蓋子榫槽型結構的分解剖視圖;
圖30是本發(fā)明的一種電瓶-蓋子榫槽型結構的分解剖視圖，其中的電瓶-蓋子采用粘結劑來連接或密封;
圖31是顯示本發(fā)明各方面，利用加熱來連接或密封的一種電瓶-蓋子的分解剖視圖;
圖32是顯示本發(fā)明各方面，利用加熱來連接或密封的另一種電瓶-蓋子的分解剖視圖;
圖33是顯示本發(fā)明各方面的一種具有裙板的電池殼體蓋子的分解等角圖。
附圖中所用的指示數(shù)字相應于敘述本發(fā)明的正文中所用的數(shù)字。
現(xiàn)在參看附圖，特別是圖1和圖2，體現(xiàn)本發(fā)明各方面的組合鉛-酸蓄電池通常以12表示，它構成通常以10表示的一種長壽命電池組的一部分。電池12的正、負兩個端子分別表示為34(正極端子)和36(負極端子)。為了避免圖面的混亂，在圖1和圖2中只將挑選出的電池12的端子用數(shù)字表示出來。
如圖3所示，正極端子34通過適當?shù)哪妇€連接到電池12內的正極板46上，負極端子36也通過適當?shù)哪妇€連接到電池12內的負極板48上。為了避免附圖的混亂，電池12正、負兩極的母線部分沒有用數(shù)字表示。
可以將所需數(shù)目的電池12按串聯(lián)或并聯(lián)方式連接起來，構成一個能提供預定電壓和電流值的電池組10。用來限定長壽命電池組10，在各電池12之間的電連接方式不構成本發(fā)明的任何部分。
每一個電池12皆包含一個常規(guī)可再密封的通風閥，它通常在附圖中，而最清楚是在圖3中以52表示。如通常在附圖中，特別是在圖1、2和3中所示，當電池處于它最佳的水平而縱向地延長操作位置時，可再密封的通風閥52最好處于電池的水平中心線上?？稍倜芊獾耐L閥52起安全的作用。
在正常的操作條件下，電池12內具有較小的壓力。當正壓時，通常在0.5-2.0磅/英寸2之間時，可再密封通風閥52處于打開的狀態(tài)。當充電時，顯示本發(fā)明各方面的電池12呈現(xiàn)正的內壓，但在灌裝電解液時它呈負的內壓。在操作或貯存的過程中，電池12也可能呈負壓。通風閥52不允許空氣進入電池12的內部。
如圖3所示，正、負端子34、36分別被密封在電池的蓋子44內。
現(xiàn)在參看圖1和2，顯示本發(fā)明各方面的鎖-酸蓄電池12最好以一種模塊組件的方式來構成長壽命電池組10。
如圖1所示，在一個較佳的標準組件長壽命電池組中，各單個的電池12基本上是彼此緊鄰地按可互換的方式排列在水平的排中。如圖1所示，多個水平排可以按需要以可互換的方式彼此垂直地疊放起來。
在各個可互換的水平排中，支持側板18將可互換的電池12夾在當中。側板18通過底板22和頂板24相連接并從底板22向上延伸。通常如圖1所示，電池12最好支承在底板22上。在底板22的前沿可以設置合適的金屬零件以把電池12固定在底板上。
各塊側板18最好包含有利于螺栓連接以及垂直相鄰側板18疊放的水平凸緣21，所說的電池排就在側板18之間，一排疊在另一排的上面。穿過水平凸緣21的螺栓的中心線示于圖1中。為避免圖面的混亂，沒有示出螺栓。
再看圖1，每一對側板18連同與其結合在一起的底板22與頂板24，共同限定了組件26的支承結構。一個完整的模塊26包括至少一對豎立的側板18、與其連結的頂板和底板22、24以及處于底板22上的電池12的水平排。模塊26最好還包括加壓板30和加壓螺栓32(下面將更詳細地討論)。各模塊的相應部件最好統(tǒng)一并可互換。
如圖1和2中最頂層模塊26上的虛線所示，可以將幾個電池12的模塊26彼此積疊起來以構成長壽命電池組10。當至少有兩個模塊26由一些按照圖1和圖2所示位置積疊起來的電池12排列而成時，各個電池12通常最好垂直對正，如圖所示，這樣有利于對流的冷卻空氣沿著水平相鄰的電池12的側壁垂直地流動。(這種情況將在下面有關熱控制的部分作更詳細的討論。)按照這種模塊結構，在本發(fā)明的電池組中的每一個電池皆支承在底板22上并且可以通過移動加壓板30卸掉從外部施加壓力而將其取出來，如下面所述，這樣有利于容易地更換單個的電池12。
每一個側壁18都包括一塊在圖1中以28表示的豎腹板。示于圖1中電池組10右邊腹板28的內側是加壓板30，它在圖1中可以看得到。每一塊加壓板30可以按照圖1的箭頭A所示作水平方向的滑動，靠向或者離開豎腹板28。加壓板30以一種可以自由滑動的狀態(tài)處于底板22和頂板24之間。
為了更有利于理解本發(fā)明，將加壓板30示于圖1中，這時它正移動到圖1中電池組10右側豎板18的左邊。實際上，如果按照圖1從前面看的話，由于側板18的豎直朝前的腹板28的緣故，加壓板30即使不是完全看不見的話也是基本上看不清楚。如圖2中以虛線示出以數(shù)字30表示的加壓板30緊鄰于側壁18的豎側板部分的內側。
處于圖1中電池組10右手側的側壁18配備有在圖2中以32表示的加壓螺栓。加壓螺栓32處于穿過側壁18的豎側板部分的螺孔中。(側壁18的豎側板部分在圖1和2中沒有用數(shù)字示出。)加壓螺栓32在旋轉時與加壓板30接觸并推動加壓板30，使其按照箭頭A所示的水平方向朝圖1的左邊移動。如圖2所示，通過適當?shù)匦D與各加壓板30配合的加壓螺栓32可以使各加壓板30沿著圖1中雙向箭頭A的方向運動。
參見圖1，當加壓板30(在加壓螺栓32的作用下)在圖1中朝左方運動時，它接觸到在一組指定的水平地鄰接的電池12的排中處于最右邊的電池12的殼體外壁。
如圖1所示，在由4個電池組成的一個水平鄰接排的、最左邊的電池12從側面緊挨著左邊一塊側壁18的豎側板部分。因此，當加壓螺栓32按照從圖2看是順時針的方向旋轉時，加壓板30就向圖1的左方移動。這樣就對圖1中最右邊的電池12產生作用力并因此將圖1中整個水平鄰接的電池12的排壓向左方側壁18的豎側板部分。通過選擇性地旋轉加壓螺栓32并借此推動加壓板30，這樣就可以增加或減小作用于在指定水平組合排中的電池12上和作用于電池內的正、負極板和隔離材料上的壓力。左方側壁18上沒有加壓螺栓32。從圖1看，電池組10的左側沒有設置加壓板30。
加壓板30和加壓螺栓32的結合可維持作用在處于電池殼體內的電池極板和隔離材料上的壓力，可以使電池12相對于由底板24和側壁18限定的支持結構基本上固定，并且可以在發(fā)生損壞的情況下便于電池的更換。加壓板30、底板22等所起的作用是維持模塊處于選定的間距和選定的體積。加壓板30使電池可以被擠壓到適合最佳操作的電池設計所規(guī)定的預選程度。
當需要更換或修理在水平鄰接的電池排中的一個電池時，在圖1和2中所示的由模塊組件構成的電池組10，特別是模塊26的排列方式所具有的一個主要優(yōu)點就變得更為明顯。由于每一個水平鄰接電池排各自獨立地由底板22支承著(使得下層的電池不承受處于模塊組件中較高位置的電池的重量)，所以在底層的水平鄰接電池排中的一個電池12A就可以容易地更換而不會妨礙處于需要修理或更換的電池上面的模塊中的電池。這些電池不能共同限定出一個可使電池易于更換的空格。
在某一個電池失效時，只需使加壓螺栓32向后退出以使與其連結的加壓板30向圖1中的右方移動，這樣就可使失效的電池脫離電接觸并從模塊26中取出來。然后插入一個新更換的電池并將其與構成長壽命電池組10的其他電池12進行電連接。
電池12的殼體在附圖中通常以40表示。殼體40最好是熱塑性物質，該殼體由電瓶部分42和蓋子部分44組成。電瓶42最好是平行六面體并且有一側是開口的，在該開口側用一個蓋子44將電池組裝件封閉。
電瓶42的壁是充分可撓的，當壓縮力施加到電池殼40的外部，特別是以垂直于殼體40內的平面型正、負極板的方向施加到電瓶40時，將使電瓶壁撓曲。其結果，由加壓板30提供的壓力就施加到處于殼體40內的正極板/隔離層/負極板/隔離層/正極板等的組件上。該正、負極板與隔離材料組件是一種夾層結構并處于相互面對的兩塊電瓶壁之間。
從外部施加到電池殼40上的力(當加壓板30向圖1中的左方移動時)控制并維持著極板-隔離層的接觸以及在模塊26的4個電池12之間的壓縮。為了保證電池12的正常工作，使隔離材料與各正、負極板之間維持面向的緊密接觸是重要的。
加壓螺栓可以具有任何合適的長度。理想地，螺栓32的設計應使得當螺栓32完全上緊并擰到底時，施加到電池極板和隔離層上的壓力不超過最大的設計壓力。
雖然在圖1中示出的模塊26包括4個電池12，但是模塊26可以包含任何數(shù)目水平鄰接的電池12。同樣，雖然加壓螺栓32和加壓板30已示出在圖1和2中并且上面已描述了它們能夠對電池12內的極板和隔離層維持壓力，但是，凡是能夠可調地提供這種壓力的任何合適的裝置都可以使用并且也屬于本發(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明的一個重要方面是長壽命電池組10的熱控制設計。
如圖4中所示，并且在較小程度上也如圖6中所示，作為長壽命電池組10的限定零件的底板22和頂板24最好都帶有穿孔。如圖4所示，底板22具有許多小孔212，并且具有足夠的厚度以提供用于支承電池12所需的強度。相反，頂板24不承受任何結構上的負荷，因此它可以有許多孔甚至可以呈篩板狀。頂板24的穿孔特征在附圖中沒有示出。
如圖4所示，相對于圖1和2中所示的底板22的取向來說，這些小孔212皆垂直地通過底板22。這些小孔沒有示出在圖1和2中，以避免圖面的混亂。
貫穿底板22和篩板狀頂板24的小孔212有利于長壽命電池組中各電池的自然和/或強制對流冷卻，而這種對流冷卻是在系統(tǒng)操作中所必不可少的。
最好是，每塊底板22都有許多如圖4所示按橫向延伸排231分布的小孔212;當然，其他布置形式的小孔212也可以使用。虛線K表示處于底板22上相鄰電池12的電瓶壁的最外層的側表面。小孔212的排231通常與縱向延伸的水平鄰接電池12成橫向，這些電池的模向終點相當于虛線K。虛線K之間的部分表示在處于底板22之上相鄰電池12之間縱向并垂直地延伸的空間，虛線K之間的空間與小孔排231中的小孔212相交的幾何圖形可以保證，當電池12在底板22上就位時，肯定有一些小孔212處于相鄰的電池12之間縱向而垂直地延伸的空間中并與該空間相連通。由于小孔212與處于相鄰電池12之間縱向而垂直地延伸的空間相互連通，就形成了許多垂直地延伸的空氣通道。這些空氣通道，在成對的相互面向的水平相鄰的電池12之間，從電池10的底部通向頂部，而所說的成對的電池12通常皆如圖1所示相互垂直地對齊。
每一個電池12包括(除了鉛合金極板、隔離材料和電解質外)一個熱塑性的殼體，該殼體包括一個最好如圖5所示的底部封閉的電瓶42以及一個如圖1和3中所示的蓋子44。電瓶42按照垂直于圖1的紙面的方向和在圖2的圖紙平面內延伸。電瓶42具有一個敞開的內部并且最好(但不是必須)具有一個如圖5所示的長邊為200、短邊為202的矩形截面。由于電瓶42是以垂直的取向等角地描繪，因此在圖5中看不到電瓶42的封閉底部。但是，可以理解，電瓶42的最佳取向是如圖3所示那樣以電瓶42的縱軸作水平方向延伸。
電瓶42最好具有許多凸起的肋條204，這些肋條最好如圖5所示那樣相互平行，并且沿著電瓶42上較長的、縱向延伸的側面200均勻地間隔開一定距離。筋條204最好是在制造電瓶42時用注模法將模制在其位置上。肋條204最好從較長的，縱向延伸的邊200的平面206上顯露出來，并且從如同圖5、6和7中所示的位置208開始，出現(xiàn)一個緩慢的曲率半徑，在圖7中，肋條204從表面206上顯露出來。
兩個相鄰的電瓶42最好由一塊如圖6所示的金屬薄板210隔開。電瓶42上凸起的肋條204與薄板210接觸。按照這種布置方式，薄板210就能防止凸起的肋條204互鎖約束。薄板210最好是金屬的，以提供較高的電導率。薄板210的主要作用是用物理的方法把相互面對的兩個電瓶側面200上相互面對的肋條204彼此隔開，防止凸起的肋條互鎖約束。薄板210的導熱作用是第二位的。當然，薄板210不是必須用金屬制成。
如圖4和6所示，電瓶壁上處于兩條相鄰凸起肋條204之間的平坦外表面206與薄板210共同限定了一條可供垂直對流的空氣沿著電瓶42的長邊200流過的垂直通道。該垂直的空氣流動通道在圖6中以214表示?？諝饪梢匝刂娖?2的外表面進行自然對流以冷卻電池12。任選地，也可采用通風機對電瓶的外表面進行強制性對流冷卻。
當薄板210由金屬制成時，它有助于將熱量從電池12處帶走，提高對流的空氣通過該垂直延伸的通道所產生的冷卻效果。由于薄板210的主要作用是防止凸起的肋條204互鎖約束，因此薄板210最好盡量薄，只需達到它能自支撐的厚度即可，并且它應有足夠的剛性，以防止當它與肋條204接觸時發(fā)生變形。當然，薄板210越薄，它能提供的導熱率越小。
電瓶42較好是用模制法，并且最好是用注模法制成。凸起的筋條204最好是在電瓶42模制時就在原地形成。用于電瓶42的模型應設計成能使凸起的肋條204在電瓶42的長邊200上最凸出。有利的是，電瓶的模型可以打開，使得模型的分模線能垂直地沿著電瓶42的短邊202延伸，如同圖5中的M線所示那樣。為了便于肋條204的制造以及為了節(jié)約塑料，用于電瓶42的模型可以這樣來設計，使得肋條206當它們到達沿著電瓶42的短邊202垂直地延伸的分模線M處時，肋條206的截面積達到最小。
在肋條凸起位置208處的半徑或曲率增強了負荷力在電瓶壁范圍和沿著電瓶壁的分布作用。肋條204除了能為垂直對流的冷卻空氣沿著電瓶壁的流動限定垂直的通道外，還能對電瓶壁起加強的作用。
每一個肋條204最好具有平坦的朝外的中心表面。在圖7中將肋條204從表面206凸起點208的曲率半徑表示為R1;而在圖7中將肋條204向外凸出部分的曲率半徑表示為R2并且在圖7中將凸起肋條204朝外的中心平面以箭頭L1所示的尺寸來表示。
雖然電瓶42最好是用成模法制造，但是也可以用擠壓法制造，例如管子。如果電瓶是用擠壓法成形的，那末它的頂部和底部都必須具備蓋子，以便封閉擠壓成形的管狀電瓶的兩端。
雖然，為了保持肋條204彼此分開并防止它們互鎖約束，使用薄板210是較理想的，但是，凡是能將相向的肋條204彼此隔開的任何合適的方法都可以使用。
在其他可以起隔離作用的結構當中，有一種是市售的蜂窩狀或波紋狀的結構，并且這些結構可用金屬或塑料來制造。(這種結構看起來很象通常在瓦楞紙箱中所用的厚紙板的截面)。這種波紋狀結構具有在限定外表面的兩塊平面板之間通過的垂直延伸的通道，它可以方便地下落到相互面對的兩個電瓶壁之間就位，這時的金屬瓦楞板以其外部的平坦表面與電瓶壁的外表面接觸。其他適于將肋條204隔開并能讓冷卻空氣垂直地流動的裝置也可以使用。
本發(fā)明的一個重要方面是將正、負極板懸掛在由蓋子44和電瓶42所限定的電池殼體40內的懸掛方法，該方法可允許正極板增厚，特別是在極板的最大增厚方向上的增厚，但同時又可使由于正、負極板之間的接觸而引起極板短路的可能性降低到最小程度。極板的懸掛狀態(tài)已清楚地示出在圖3和圖8-12中。
現(xiàn)在特別參看圖3和圖8，其中，正極板46和負極板48皆處于電池殼體40內，位于分別被稱為“底支座”72和開孔擋板70的兩塊通常為平板狀的支持元件之間。支持元件72之所以稱為“底支座”，是由于支持元件72接近電瓶42的封閉一端的緣故。在很多的常規(guī)組合電池中，其電瓶、蓋子和極板的布置方式是以圖3和圖8中所示的本發(fā)明的最佳取向旋轉90°來作為其軸向。在這種情況下，電瓶封閉一端的電瓶壁(該皆壁在圖3和圖8以及圖17中以45表示)起電瓶底座的作用并支承著由于電池壓在電瓶壁45上所產生的電池的全部重量。因此，電瓶壁45通常被稱為“底座”，由于支持元件72接近于該底座，所以支持元件72就被稱為“底支座”。然而，從附圖中可以清楚地看出，在實施本發(fā)明極板懸掛系統(tǒng)的電池的最佳取向中，“底支座”72不是處于電池的底部。在圖3和圖8中，底支座72是處于右側，這個支座在圖9和圖10中描繪得更詳細。開孔擋板70處于圖3和圖8的左側，它在圖11和12中描繪得更詳細。極板46和48處于底支座72與開孔擋板70之間并通過將極板46和48的凸緣插入開孔擋板70和底支座72上的凹槽、開口和孔穴中而使極板46和48保持在底支座72和開孔擋板70之間的位置上。
正極板46具有連接凸緣92，而負極板48具有連接凸緣104。連接凸緣92和104是墊在板柵下面的兩個部分，當在板柵上涂敷了活性物質后，就分別使它們變成了正、負極板。兩塊板柵分別示于圖13(作為負極板)和圖14(作為正極板)中。凸緣92和104之所以被稱為連接凸緣，這是因為正、負極板46、48通過這兩個凸緣電連接到電池的端子上，而電池通過這兩個端子向外供應電能。
如圖11和12所示，正極板46的連接凸緣92插手并穿過開孔擋板70的通孔108。同樣，負極板48的連接凸緣104插入并穿過開孔擋板70的通孔110。如圖3和8所示，開孔擋板70適于緊密地，但可滑動地安裝入電瓶44的內表面中。
如圖13所示，負極板48包括支持凸緣106;而支持凸緣106與在圖9和10中所示的底支座72上的通孔228配合。正極板46包括它自身伸出的支持凸緣96;如圖14所示，支持凸緣96是正極板柵88的一部分。支持凸緣96、106之所以這樣命名，是因為當這兩個凸緣嵌入底支座72中時就能將正、負極板46、48支持成垂直的方向。
正極板46最好配備一個如圖3和17所示的塑料保護套66。保護套66從電池端子連接處起沿著正極板46的邊緣延伸;所說的這個邊緣是指在圖3和17中垂直地延伸的右側邊緣。
保護套66不單緊密配合于正極板46的邊緣，同時也緊密配合于處于極板邊沿上的正極板46的支持凸緣96。用來緊密配合正極板46的支持凸緣96而形成于保護套66上的相應部分在附圖中表示為112。被套著的支持凸緣96插在一個在底支座72中形成的封閉底部的插孔230中。插孔230可以在圖3和17中看出，而該插孔和它的封閉的底部在圖9和10中看得最清楚。
與開孔擋板70相類似，底支座72可以緊密配合地但可滑動地相對于電瓶44的內表面。由于支持凸緣96和106分別插入封底插孔230和通孔228中，使得底支座72能將正極板46和負極板48保持在一個基本上固定的位置。
本發(fā)明的一個方面是允許正極板在其最大增長方向上(也就是在圖3、8、10和14中以雙箭頭所示的縱向)有很大的增長，并同時能維持極板處于彼此不接觸的懸掛狀態(tài)(以及維持電瓶相對于極板的最大增長方向以及極板的第二增長方向來說皆處于不接觸的面對面的懸掛狀態(tài)，在所說第二增長方向上，增長也是明顯的，但小于最大增長方向上的增長)，這一點可通過將本發(fā)明的正極板懸掛結構與常規(guī)的重組體鉛-酸蓄電池的懸掛結構進行對比而得到說明。
為了對比起見，將圖15置于圖17的旁邊，圖15描述一種具有配備了熱塑性保護套的正極的常規(guī)鉛-酸蓄電池。常規(guī)鉛-酸蓄電池的電瓶部分表示為232。這種常規(guī)鉛-酸蓄電池包含一組帶有熱塑套236的正極板234，所說的熱塑套236緊密地包在如圖15中所示的每一塊正極板234的右側垂直地延伸的邊緣上。正極板234和熱塑套236皆靠近電瓶232的右側;沒有配備支持元件，而極板234在縱向長大時就接觸到電瓶壁232的內表面。由于這種接觸，電瓶232的垂直延伸的壁可能朝外彎曲。如果電瓶壁的強度足以抵抗由于極板234的增厚而產生的壓力，那末極板的繼續(xù)增厚將會使電池的很多精密的零件產生應力，結果導致電瓶過早地失效。
與之形成對比的是示于圖3、9、10和17中的本發(fā)明的裝置。當正極板46發(fā)生縱向長大時，底支座72就從圖3和17所示的位置和圖10中以實線所示的位置彎曲到圖10中以虛線所示的位置。這種彎曲能適應正極板46的縱向增長，同時可以將一種由正、負極板與隔離材料組成的多層組件保持在一個相對于電瓶壁基本上固定的位置上。
雖然底支座72的中心部分以一定量彎曲到在圖17中以箭頭K所示的距離，但是底支座72的外側表面238和240仍能滑動地與電瓶壁的相應內表面進行面接觸。因此，即使由于正極板46的縱向長大而導致底支座72作縱向的運動，由正、負極板以及包裹它們的隔離材料共同構成的多層組件仍能基本上保持在它原來懸掛的位置上并且與電池蓋的內表面及電瓶42的垂直延伸的壁45的內表面皆保持一定距離。
底支座72和開孔擋板70允許正極板46的連接凸緣92嵌入其中，也允許負極板48的連接凸緣104和支持凸緣106嵌入其中。這樣，相對于電池蓋的內表面與電瓶42垂直延伸的器壁45的內表面來說，上述的結構就給極板-隔離材料的夾層組件提供了一種橋式的支持。最好開孔擋板70和底支座72二者都是絕緣的塑料。
如圖3、8、17和20所示，由開孔擋板70和底支座72構成的極板懸掛裝置將極板定位，從而使得垂直而且縱向延伸的極板邊緣離開電池蓋和電瓶的內表面。如圖3、8和17所示，由于正、負極板的連接凸緣和支持凸緣嵌入開孔擋板70和底支座72上的槽、穿孔和插孔中，因此保證了相對固定的位置。
從圖3和17可以看得最清楚，在底支座72和電瓶42的垂直延伸的器壁45之間的空間是一個膨脹空間，在這空間中，正極板可以縱向地長大并且可以使底支座72彎曲?？梢韵胂?，正極板在縱向方向上長大，由于將底支座72設計成可彎曲的并且有意地使其位置與靠近它的電瓶42的器壁45保持一定距離，因而能允許上述正極板的長大，如圖3和17所示那樣。
下面將較詳細地討論正極板在正極板柵以22表示的垂直方向上的增厚情況，依靠極板懸掛裝置，特別是依靠開孔擋板70和底支座72將正極板46的頂部和底部邊緣保持在與電瓶壁有足夠的距離，以允許正極板在如圖3、8、9、14、18和20中以箭頭V表示的垂直方向上產生有限的長大。
底支座72包括一個通常為平面狀的部分74，在組裝電池12時，平面狀部分74通常正交于極板46和48。(在圖9中的方向箭頭V和T分別表示垂直和水平的方向，這與其他附圖，特別是圖3、8和17中所規(guī)定的方向相同)。從圖3和9的方向箭頭V和T可以看出，底支座72的相對位置決定它的平面部分74正交于縱向而垂直地延伸的極板46和48。
如圖10所示，底支座72還包括一對縱向延伸的腳76。如圖9中的虛線所示，腳76延伸的距離基本上等于支座72的橫向長度。底支座72還包含一些從腳76開始以垂直方向延伸的加強筋78，該加強筋提高了腳76在其水平方向上的強度。筋78與腳76最好終止于由共同表面80所限定的它們的共同縱向終點，該終點與平面狀部分76保持一定距離。
開始擋板70示于圖11和12中，如底支座72一樣，它最好是一個平板狀的熱塑性元件并且最好由聚丙烯制成。開孔擋板70具有用于容納正極板46的連接凸緣92的小口108。開孔擋板70還具有用于容納負極板48的連接凸緣104的小口110。小孔110中靠外側的小孔制成槽而不是穿孔。槽孔110′可容納靠外側的負極板48上的連接凸緣104;沒有必要將槽110′制成穿孔。開孔擋板70還包含一些附加的，沒有數(shù)字標明的小孔，在制造電池時可將電解質通過這些小孔加入電池12中。
開孔擋板70和底支座72最好是用注塑法制成的整體元件，其原料最好是聚丙烯。
在組裝電池12時，各正極板46和各負極板48最好分別地用單塊的隔離材料薄膜50P和50N包裹起來，關于本發(fā)明的極板包裹方法將在下面作更詳細的討論。然后用相應的保護套66將正極板46套住。接著，將正極板46和負極板48的疊層組件裝好并將正極板46和負極板48各自的支持凸緣96(被保護套66的相應部分112包著)和106分別插入和穿過底支座72上的插孔98和穿孔114。然后使開孔擋板70就位，使其上面的穿孔108和110以及槽110′分別接納正極板46和負極板48的連接凸緣92和104。
將所獲的組件(正、負極板46和48、包裹在各極板46和48周圍的隔離材料薄板50P和50N、保護套66、底支座72以及開孔擋板70)按照圖3中箭頭L所示的縱向插入電瓶42中。開孔擋板70和底支座72二者的尺寸皆允許它們滑動地插入電瓶42中，并且它們能在電池極板-夾層組件插入電瓶42時起保護的作用。當將夾層組件插入電瓶時，任選地可用一個聚丙烯或其他塑料外套包裹著組件以保護玻璃質隔離材料。
開孔擋板70與底支座72的尺寸大小應使得由電池極板46、48與隔離材料50P、50N構成的夾層組件在縱向上的投影落在開孔擋板70和底支座72的縱向投影的范圍內。這種尺寸可以保證，當開孔擋板70、底支座72、電池極板46、48以及隔離材料薄膜50P、50N構成的組件插入電瓶42中時，極板46、48的縱向延伸邊緣與電瓶42的內表面之間保持一定距離。這樣就可以減小電池極板46、48和隔離材料薄板50P、50N的夾層組件在插入電瓶42的過程中受損的可能性。這樣也可為正極板在附圖的垂直方向上的增大提供附加的膨脹空間。
至于正、負極板與電瓶42內側之間的距離，陽極板40在縱向上的增長數(shù)值為最大。如上所述，在垂直方向上也有一定的增長。在縱向上允許自由地增長并且借助于上述的極板懸掛系統(tǒng)可以進行調節(jié)。極板在垂直方向上的增長是受限制的，這一點將在下面關于本發(fā)明陽極板柵的內容中作更詳細的討論。
極板在橫向上(垂直于縱向和垂直方向)的增大值最小，這是因為相對于正極板在縱向上的長度和在垂直方向上的高度來說，正極板在橫向上的厚度很小。
當正極板/負極板/隔離層的夾層組件一旦插入電瓶內，極板上橫向對著的表面(即在圖3、8、13、14和17中與紙面平行的極板表面)就處于被壓縮狀態(tài)，并且由電瓶上與夾層組件面接觸的電瓶壁維持著這種壓縮狀態(tài)。這種面接觸和壓縮力可以通過上述的壓縮力維持系統(tǒng)按需要維持。因此，本發(fā)明的極板懸掛體系可把極板，特別是正極板/負極板/隔離材料夾層組件，與電瓶壁和蓋子的內表面在縱向與垂直兩個方向上分隔開一定距離。然而，在電瓶內表面與正極板/負極板/隔離材料組件之間，在橫向上的確存在表面的壓縮接觸。
本發(fā)明的一個重要方面是用隔離材料包裹電池內正、負極板的方法。
圖15和16示出在現(xiàn)有技術的常規(guī)組合電池中使用隔離材料來包裹正、負極板的方法。圖15示出，在一個常規(guī)電池中使用隔離材料薄片242來包裹極板234的方法，極板234可以是正極板或負極板。
極板234的邊緣235被隔離材料薄片242包裹著。常規(guī)極板的縱向上延伸的邊緣244、246仍暴露著。如果常規(guī)極板234是正極板，則暴露著的邊緣244和246有可能導致短路，當正極板在邊緣244或邊緣246有較大增長時就有可能接觸到相鄰的負極板。同樣，如果被隔離材料242包裹著的極板234發(fā)生移動，如圖19所示那樣，兩塊相鄰的隔離材料薄片242、242′相對于電瓶壁237來說彼此垂直地錯動，那么，最小的陽極板增大都可能引起短路。另外，在負極板上長出的朝向并接觸到正極板的枝晶也能引起短路。圖19示出了極板邊緣246的暴露情況。
相反，在圖3、17和20中以局部剖面的形式示出了顯示本發(fā)明的電池極板的包裹情況(以及另一種情況，即極板的懸掛情況)。在本發(fā)明中，如圖3、17和18所示以及在圖20中詳細地示出，正、負極板二者分別用隔離材料薄片50P、50N包裹著，隔離材料薄片沿著正、負極板46、48各自的縱向延伸邊緣56、58、62、64幾處折疊起來。
每一塊正極板46和每一塊負極板48最好單獨地用一張吸水性隔離材料薄膜包裹著，這種隔離材料最好是微孔玻璃織物材料。在圖3和20中，包裹著正極板46的隔離材料薄片標示為50P，而包裹著負極板48的隔離材料薄片標示為50N。在圖20中，剖面線表示隔離材料薄片50P，而點畫線表示隔離材料薄片50N;該圖表明，每一塊極板，不管是正極板或負極板，都最好單獨地包裹在它自己的隔離材料薄片中。
理想的是，薄片50P和50N是同一種材料。在電池12中，極板46、48被隔離材料薄片50P、50N以這樣的方式包裹著，即，兩塊隔離材料的厚度將一對相鄰的正、負極板彼此分隔開。這情況示出于圖20中。
如圖20所示，薄片50P包裹著正極板46，使得隔離材料50P的縱向延伸邊緣54終止在接近于正極板46的縱向延伸垂直的終點處。
在圖20中，正極板46的上部縱向延伸邊緣以56表示，而正極板46的正部縱向延伸邊緣以58表示。在圖20中，薄片50N的縱向延伸邊緣表示為60，負極板48的上部縱向延伸邊緣表示為62，而負極板48的下部縱向延伸邊緣表示為64。
再如圖20中所示，隔離材料薄片50P包裹著極板46，這時薄片50P的折疊部分包裹著極板46的相應下部縱向延伸邊緣58。其結果，下部縱向延伸邊緣58被包封在薄片50P中。薄片50P包裹正極板46的這種包裹方式，使得在正極板46的兩條縱向延伸邊緣56和58中，至多只有上部縱向延伸邊緣56是暴露的。
這種包裹方式的結果，使得有兩層隔離材料處于相鄰的兩塊極板之間。一旦電池極板被壓縮，這時每一片隔離材料都被壓縮到這樣的程度，以至于它們的厚度降低了約20%。這種程度的壓縮需要大約3-5磅/平方英寸。當隔離材料就位于兩塊極板之間時，為了使極板與隔離材料緊密接觸而施加到極板上的壓縮力導致了隔離材料的厚度減小。
負極板48也以相同的方式被包裹著，但隔離薄片50N的折疊部分包封著負極板48的上部縱向延伸邊緣62。其結果，負極板48只有下部縱向延伸邊緣64是暴露的。根據(jù)圖20中所示的這種結構，正極板46的暴露的縱向延伸邊緣是上部縱向延伸邊緣56，它遠離負極板48上唯一暴露的縱向延伸邊緣，即下部邊緣64。這種將相鄰的正、負極板46、48上各自的暴露縱向延伸邊緣56、64分隔開的做法能有效地使得在電池的使用壽命內，由于正極板46的增大而導致正、負極板46、48之間在它們的相鄰縱向延伸邊緣56、62和58、64處發(fā)生極板增大而引起短路的危險降低到最小程度。
如上所述以及如附圖，特別是如圖3和17所示，正極板46最好是用一個塑料絕緣保護套66來套住垂直延伸的正極板邊緣68。隔離材料薄片50P最好覆蓋著保護套66。正極板46上的保護套66(結合使用薄片50P和50N來包裹極板46、48)有助于進一步使得極板46、48在遠離其端點34、36和靠近電瓶壁45處垂直延伸的邊緣上發(fā)生正、負極板之間短路的可能性降低到最小程度。
除了陽極板增大以及由此而產生的問題以外，在負極板上也可以存在另一種類型的增大，這也產生它本身的一些問題。
在鉛酸蓄電池中，常常有鉛的枝晶從負極板上生成出來，特別是存在游離電解液時更是如此。(這類游離電解液可能存在或者由于電池內的真空作用而產生。如果有游離電解液生成，它將聚集于電池底部。)如圖15、16和19中所示，在現(xiàn)有技術中，由于其極板是按照相對于本發(fā)明的包裹方向成90°角度的方向來包裹的，因此，正極板的底部邊緣沒有隔離材料的保護性包裹。因此，在極板的底部邊緣存在著充分的引起枝晶短路的機會。
本發(fā)明的方法與上述方法有明顯的不同，在本發(fā)明的方法中，電池12的極板46、48被隔離材料按圖20所示的方式包裹著。正極板46的底部縱向延伸邊緣58被隔離材料包裹著，因此可以避免與從負極板48，特別是在它的下部縱向延伸的暴露邊緣64處生長出的枝晶接觸，這種枝晶的生長是由于在電池12的底部聚集有游離電解液而引起的。
本發(fā)明的另一個重要方面是正極板的鉛金屬板柵的幾何圖形，在此板柵上用活性物進行涂膏，即可制成陽極板。正極板柵的一個較佳實施方案示于圖14中并且通常以88表示。
電池壽命基本上是以到正極板柵失效的時間來表示。實驗數(shù)據(jù)示出的并且為電池工業(yè)所接受的一個指標是以正極板柵增大5%作為電池壽命終結的標志。所獲的實驗數(shù)據(jù)表明，當極板(比原極板)增厚5%時，電池容量降低到額定容量的80%。80%的額定容量被鉛-酸蓄電池工業(yè)接受作為電池使用壽命的終點。
顯示本發(fā)明的板柵增長狀況的正極板柵包括至少一個而最好是多個中間元件，中間元件的截面積應比與其連接的細長的持膏元件大得多，所說持膏元件限定了用于保持活性物質膏狀物的柵格。中間元件最好具有比細長元件更接近圓形的橫截面并且最好在限定正極板柵外框架的外周邊元件之間延伸。
在設計能顯示本發(fā)明板柵增大控制情況的板柵時，在中間板柵元件的數(shù)目與活性物質保持量之間采取了一個折衷方案。對于一個給定尺寸的板柵(占有預定尺寸的相對固定的面積)來說，中間元件的數(shù)目越多，板柵能容納的活性物質越少。中間元件數(shù)目越多，越能限制正極板的增大，因此可以獲得更長壽命的電池。但是，中間元件越多意味著活性物質的數(shù)量越少，并因此意味著更低的電池容量和更高的造價。
在鉛-酸蓄電池中，鉛的氧化或腐蝕過程基本上在給定元件的表面上進行。(在本文中，術語“氧化”和“腐蝕”可以互換使用。)元件的內部結構所受氧化或腐蝕作用的影響不如元件表面那樣顯著。由于腐蝕基本上是在表面上進行并且不管腐蝕在哪里發(fā)生都會導致材料體積的增加，因此，被腐蝕元件的表面，相對于內部來說增大了。因此，總的說來，元件內部對元件的增大起一種限制作用。本發(fā)明在板柵增大的控制方面就利用了這一原理。
板柵88包括一個通常構成極板柵框架的外周邊元件90以及作為整體的一個突出部分形成于外周邊元件90上的連接凸緣92。板柵88包括至少一個在外周邊元件90的相互分隔開的兩個平行部分之間延伸的中間元件，它在圖14中表示為94。
在外周邊元件90的互相分隔開但最好是互相平行的部分之間延伸的中間元件94基本上將板柵88分成至少兩個可用于涂敷活性物質膏體的部分。
在一個較佳實施方案中，外周邊元件90包括兩個縱向延伸的外支桿216，一個中間縱向延伸被稱為中間元件的支桿218，兩個外部垂直延伸的支桿220以及兩個內部垂直延伸被稱為中間元件94的支桿222。
板柵88另外還包括一些縱向延伸的細長持膏元件224以及垂直延伸的細長持膏元件226?？v向和垂直兩個方向延伸的持膏元件224、226最好如圖14所示那樣以直角互相交叉，形成一個用于保持涂敷到板柵88上的活性物質膏體的格子。
從腐蝕現(xiàn)象來看，縱向和垂直延伸的細長持膏元件224、226二者都最好選擇一種具有相對最小表面積/截面積比例的幾何形狀。當然，所選擇的幾何形狀必須具有足夠的強度，以使它能支持涂敷到由元件224、226所限定的格子上的活性物質膏體。在該較佳實施方案中，縱向和垂直延伸的細長持膏元件224、226分別具有菱形和三角形的截面，其截面積從約0.01至約0.02平方英寸。
內部和外部垂直延伸的支桿220、222一般最好具有六邊形截面，其截面積至少從約0.03到至少約0.04平方英寸。外部和中間的縱向支桿216、218最好也具有六邊形截面，其截面積至少從約0.03到至少約0.04平方英寸。
中間元件94以及細長持膏元件224、226的較佳幾何形狀示意地繪于圖21中。六邊形截面94代表圖14的中間元件94的截面以及圖14的支桿216、218和220的截面。菱形截面224代表圖14中縱向延伸的細長持膏元件224的截面。三角形截面226代表圖14中相互隔開但相鄰的兩個垂直延伸的細長持膏元件226的截面形狀及有關取向。所有在圖21中示出的截面皆按照垂直于圖14紙面的方向截取。限定中間元件94的截面的六邊形的邊長等于限定細長持膏元件224的截面的菱形的邊長，也等于限定細長持膏元件226的截面的三角形的邊長。
外周邊元件90、中間元件94以及細長持膏元件224、226的多邊形截面可以將膏體與板柵之間的粘結力提高到超過在使用圓形截面元件時所能達到的粘結力。雖然圓形截面的元件一定能獲得最小的板柵增大(因為圓形的板柵元件具有最小的表面積/截面積的比例)，但是必須在最小的柵板增大和活性物質膏體與板柵的適宜粘結力之間作出折衷的選擇。當細長持膏元件224、226按照下文所述以及附圖所示的方式布置時，它們的菱形和三角形截面能在活性物質膏體與板柵之間提供優(yōu)良的粘結力。
另外，在將膏體涂敷到板柵上時，持膏元件和中間元件的多邊形截面能提高膏體的流動性。將外周邊元件90和中間元件94做成六邊形可以使得這些元件的面向外的表面(平行于圖14紙面)是平的并且平行于板柵的平面。這樣，在制造極板的過程中，將膏料涂抹到板柵上時，上述的措施就能提高板柵接納活性物質膏料的能力。
圖21除了示出在本發(fā)明的較佳實施方案中的中間元件94和細長持膏元件224、226的截面形狀以外，同時還示出了這些元件的排布方式，在這種排布方式中，具有三角形截面的垂直延伸的細長持膏元件226相對于正極板柵90的平面彼此錯開。圖21中所示的兩個三角形的底線通過一個限定縱向延伸細長持膏元件224的菱形的水平方向上的頂點，同時也通過一個限定中間元件94的六邊形截面的兩個水平頂點。
這些垂直延伸的細長持膏元件226一個一個地交替錯開限定出一組持膏格子的封閉區(qū)，這些封閉區(qū)彼此交錯開，并且在垂直于正極板柵90平面的方向上彼此相通。這種封閉區(qū)能十分有效地保持住膏料以形成極板。
參看圖14和22，兩個垂直的細長持膏元件226A和226B構成了一個在圖21中表示為300的持膏封閉區(qū)的兩條水平邊界。持膏封閉區(qū)300的其余兩條邊界由縱向延伸的細長持膏元件224或由一個單獨的細長持膏元件224與一個縱向延伸的支桿216共同構成。在任何情況下，這些構成橫向開口的持膏格子封閉區(qū)300其余邊界的元件在圖22中都沒有示出。
細長持膏元件226C和226D構成了第二個橫向開口持膏封閉區(qū)302的兩條平行邊界，該封閉區(qū)302也示于圖22中。正如第一個持膏封閉區(qū)300一樣，構成持膏封閉區(qū)302其余兩條水平邊界的縱向延伸細長持膏元件224或支桿216都沒有示于圖22中，以保證附圖清楚。
持膏持閉區(qū)300和302通過緊鄰的細長持膏元件226B和226C之間的空間而相互連通。持膏封閉區(qū)300和302之間的連通基本上是垂直于板柵88。另外，在菱形細長持膏元件224延伸的縱向上，封閉區(qū)300和302是彼此錯開的;這一點從圖14可以看得很清楚。
相對于持膏元件224和226的菱形和三角形截面來說，支桿216、218、220和222的較佳六邊形截面更接近于圓形，結果導致了，相對于細長的菱形和三角形持膏元件224和226來說，支桿216、218、220和222具有更小的表面積/截面積的比值。(圓形具有最小的表面積/截面積的比值。)中間元件94起一種連桿的作用，它限制了柵格結構在如圖14所示的垂直方向上增大的作用力，因此中間元件94加強了由元件224和226限定的柵格結構。
如果沒有中間元件94，那末在垂直方向上的增大將變得顯著，正如圖14的虛線G所示那樣。然而，當存在中間元件94時，正極板在垂直方向上的增大呈現(xiàn)如圖14的虛線G′所示的圖形。這種在垂直方向上受限的增大部分地是由于中間元件94的內部垂直延伸的支桿222所提供的限制作用。
由于中間元件94的內部垂直延伸支桿222具有六邊形截面，并且，它所具有的表面積/截面積比例要小于垂直延伸三角形細長持膏元件226所具有的相應比例，對于一定的腐蝕速度來說，在細長三角形持膏元件226上產生的材料比在中間元件94上的要多。(這是由于上面所指出的現(xiàn)象，即在給定元件的表面所產生的腐蝕作用，以及由于中間元件的表面積/截面積比例小于細長三角形持膏元件的相應比例的緣故。)隨著腐蝕的進行，與細長的三角形持膏元件226相比，不管在任何的時間里，中間元件94的截面積都有較大的百分比為鉛所占有。對于構成由持膏元件224、226所限定的柵格的周邊框架的外部支桿來說，上述情況也同樣是真實的。
由于鉛所占有的空間要小于鉛腐蝕產物所占有的空間，因此中間元件94在其延伸方向上的增長不會象三角形細長持膏元件226在該方向上的增長那么多。其結果，板柵88在圖14的垂直方向上的增大由于存在粗的(相對于細長三角形持膏元件226而言)中間元件94而受到限制。因此，外部縱向延伸的支桿216僅僅達到由虛線G′所示的位置而沒有達到以虛線G所示的位置。
如圖14所示，由于板柵88通訊與它結合的中間元件94和三角形細長持膏元件226的幾何形狀，使得在中間元件94和外周邊元件90的交接點發(fā)生相對較小的正極板的增大。
在圖14中以虛線G′所示的最小程度的增大是由于中間元件94有較大的強度而獲得，這是因為與三角形垂直延伸的持膏元件226相比，中間元件具有較大的截面積和較小的表面積/截面積比例的緣故。
在圖14所示的垂直方向上之所以發(fā)生增大作用，這是由于在腐蝕過程中隨著鉛轉變成二氧化鉛而使細長持膏元件226變長的緣故。當然，細長持膏元件226也會在其他方向上膨脹。然而，由于細長持膏元件226在其他的兩個方向上具有相對較小的尺寸以及同樣地承受限制力，因此它在這兩個方向上的增長是很小的。
如上所述，板柵在相對于圖14縱向上的增長能夠為本發(fā)明的極板懸掛系統(tǒng)所適應。
當用活性物質在板柵88上涂膏時，可讓連接凸緣92和支持凸緣96從板柵上伸出來，否則它將被活性物質膏料基本上覆蓋住。
降低正極板的增大可以提高膏劑活性物質與正極板的接觸效果。這有助于使顯示本發(fā)明的板柵幾何圖形的組合電池獲得長的壽命。
用于進行涂膏以形成負極板48的板柵在圖13中通常表示為100，與正極板柵相類似，它也包含一個外周邊元件102。板柵100還含有一個連接凸緣104和一個支持凸緣106。連接凸緣104和支持凸緣106與外周邊元件102形成為一整體并且如圖13所示那樣從外周邊元件向外突出。由于負極板在電池的工作壽命中不會由于腐蝕作用而增大，所以負極板柵100不需要任何類似于正極板柵88的中間元件94那樣的結構。
對于正極板柵88而言，為了在電池的設計壽命內將板柵的增長量限制在約5%之內，需要使用足夠數(shù)量的中間元件94。
通常，在成品的正極板中，膏劑活性物質對板柵中鉛合金的比例約為1.5-1.0。
在本發(fā)明的一個較佳實施方案中，如圖14所示，正極板柵88從左到右的總長度約為19英寸。這樣，由中間元件94、218所限定的小一號的柵格的最大長度約為6英寸。這種結構具有20年的預定電池壽命，并且在經(jīng)過這段壽命時間后正極板的增長只有5%或更小。這些數(shù)據(jù)是在通過提高溫度以加速腐蝕過程來模擬電池壽命的試驗中獲得的。
希望避免使用過厚的板柵。為了達到最好的電池操作，板柵應較薄，以制得一種薄的極板。
本發(fā)明的另一個方面是將作為電池殼體的電瓶42與蓋子44結合在一起的結構和方法。如在圖3中以剖面圖示出而在圖5中以主體圖示的電瓶42是一個具有一側開口的中空的平行六面體。平行六面體形狀的電瓶42的開口一側有一個電池蓋44蓋著。電瓶42和蓋子44二者都最好是一種熱塑性材料并且可以通過一種適宜的熱焊接或通過粘結的方法結合在一起。
圖23和24示出現(xiàn)有技術采用熱焊接方法結合的電瓶和電池殼蓋子的組裝件。在圖23和24中，一個常規(guī)電瓶的器壁部分表示為116，而電池殼蓋子的邊緣部分表示為118。如圖24所示，蓋子邊緣部分118可任選地含有一個堰120，堰120通常沿蓋子的邊緣部分，通常是平行于瓶壁116橫向地延伸。
在圖24所示的常規(guī)結構中，堰120與蓋子邊緣部分118的橫向端部表面122隔開的距離大于瓶壁116的厚度，該厚度在圖24中以尺寸“t”表示。在制造瓶壁116時最好使其內外兩個表面124、126相互平行，即瓶壁116應具有基本上恒定的厚度而不是呈斜坡狀。在制造瓶壁116時應使其縱向端部(相對于電瓶42而言)的橫向表面128垂直于瓶壁表面124和126。橫向表面128的形狀適合于與蓋子邊緣部分118互補地毗連接觸。
蓋子邊緣部分118制成具有如圖23和24中所示的厚度“T”。蓋子邊緣部分118的厚度“T”和瓶壁116的厚度“t”通常基本上相等。
與瓶壁部分116相類似，蓋子邊緣部分118具有一個向外的表面130和一個向內的表面132。蓋子邊緣部分118的縱向端部(相對于蓋子44，而不是相對于電池12或電瓶42而言)被橫向的表面122限定。堰120沿蓋子的邊緣部分118以平行于瓶壁116的方向橫向地延伸，并將蓋子邊緣部分118的內表面132劃分成兩個部分。在圖24中，在堰120與橫向延伸的縱向端部表面122之間的那部分表面表示為136。當把電瓶與蓋子壓緊在一起以實現(xiàn)結合時，堰120可以防止在縫隙中的熔融熱塑性物料從電瓶-蓋子的連接處過多地滲漏出來。
為了在圖23和24中提供參考，電瓶壁部分116和蓋子邊緣部分118兩處皆標示有箭頭L和T，這兩個箭頭表示相對于電瓶壁部分116和蓋子邊緣部分118的縱向與橫向。電瓶壁116和蓋子邊緣118二者皆具有與其有關的方向箭頭L和T，可用適當?shù)南聵恕癈”和“J”來標示箭頭L和T以使它們分別與電瓶壁116和蓋子邊緣118相聯(lián)系。用于電瓶壁部分116的方向箭頭LJ與用于蓋子邊緣部分118的方向箭頭LC相互垂直。用于電瓶壁部分116的方向箭頭TJ和用于蓋子邊緣部分118的方向箭頭TC相互垂直。因此，方向箭頭L和T分別表示電瓶壁部分116和蓋子邊緣部分118各自的縱向和橫向。
這些單獨地用于限定電瓶部分116和蓋子邊緣部分118的縱向和橫向不一定要與在其他附圖，特別是在圖3、8、9、10、14、17和20中以類似標志箭頭示出的，在上文中討論本發(fā)明的電池時所說的縱向和橫向相吻合或相一致。
在一種常規(guī)的電瓶-蓋子結合中，表面136的結構是沿蓋子邊緣部分118的縱向并在基本上等于電瓶壁部分116的橫向厚度“t”的距離內延伸。其結果，當瓶壁部分116和蓋子邊緣部分118如圖23和24所示那樣結合在一起時，蓋子邊緣部分118的橫向表面122與瓶壁部分116的外表面126基本上是共平面并互相吻合。
根據(jù)這一圖形，當瓶壁部分116與蓋子邊緣部分118結合時，結合作用幾乎完全是在相互面對的(蓋子邊緣部分118的)表面136和(瓶壁部分116的)表面128之間發(fā)生。而在表面124上面對著堰120的那部分與堰120的表面之間通過從表面128與136之間逸出的熔融塑料進行的所謂接觸而引起的粘結所起的作用不大。然而，主要的連結作用產生于表面128和136之間在這兩個表面相接觸的區(qū)域。由電瓶壁部分116與蓋子邊緣部分118二者共同供應的熔融和再凝固的熱塑性物質基本上只存在于圖23和23中的表面128和136之間，但是此處沒有用數(shù)字標出，以保證附圖清楚。
按常規(guī)，當采用熱焊接法來連結電瓶和蓋子時，要使蓋子的邊緣部分和電瓶的瓶壁部分處于如圖25所示的位置。然后，對在圖23和24中所示的蓋子部分和瓶壁部分加熱。在加熱時通常是用一塊加熱板來接觸蓋子邊緣部分和電瓶壁部分相互面向的兩個表面。這種加熱板已示意地繪于圖25至27中，但沒有用數(shù)字表示以保證圖面清楚。
當加熱時，通常構成在圖23和24中所示的蓋子和瓶壁的熱塑性材料就被軟化，這時施加一個壓力，將蓋子和電瓶壁壓合在一起。通常按照圖27中雙箭頭F所示方向來加力。
施加的這種力使得相應兩部分的已軟化的熱塑性物質熱焊接，這兩部分在相互面向的表面128和136處熔合在一起，并因此形成了一種如圖23和24中所示的在電池殼蓋子與電瓶壁之間的整體結合。按照圖27的箭頭F所示的方向將電池殼子與電瓶相互壓合可使得一個乳頭狀的軟化熱塑性物質從結合的表面128和126之間滲出來。該乳頭狀物在圖23和24中以138表示。在制造常規(guī)電池殼體的最后工序中，一旦乳頭狀物138已冷凝并已硬化，最好將它除去以使得在電池殼與蓋子結合成整體的外表留下一個平坦而光滑的表面。
蓋子上最好設置有一些定位銷，這些銷釘形成一道比電瓶內周邊略小的圍欄，以便在需將電瓶-蓋子結合或密封時把蓋子引導入電瓶壁內的位置上。(為了避免圖面混亂，在圖21和25中均沒有示出定位銷)。在圖28中，代表現(xiàn)有技術的常規(guī)定位銷表示為300，它從電池殼蓋子302處延伸出來。通常，這些定位銷處于蓋子302的邊緣304的稍內側并且具有朝向邊緣304傾斜的端部以幫助將蓋子引導到能與電瓶接觸的位置上。
除了在圖23和24中所示的熱接合方法以外，已知還可使用一種在電瓶和蓋子之間的槽榫結構的接合方式，接合時用粘結劑將電瓶與蓋子粘結在一起。一種典型的現(xiàn)有技術的槽榫結構示于圖29中。通常將粘結劑涂抹在當模壓制蓋子時形成于蓋子上的凹槽中。然后將作為榫舌的電瓶壁插入凹槽中并使其與凹槽中的粘結劑接觸，當粘結劑硬化時就實現(xiàn)了電瓶-蓋子的密封。
與圖23至29中所示的現(xiàn)有技術的結構有顯著的不同，在圖30至32中示出了屬于本發(fā)明的由電瓶42的瓶壁部分140與蓋子44的一部分組成的結構。在圖30至32中給出了兩套由箭頭L′和T′表示的適用于電瓶壁140和蓋子44二者的兩軸坐標系。對于電瓶壁140或蓋子44，L′表示縱向，而T′表示橫向。與示于圖23和24中的方向箭頭相類似，在圖30-32中的箭頭L′和T′包括用于標志箭頭L′和T′的下標“C”和“J”，它們分別適用于蓋子44和電池殼體40的電瓶42。
在本發(fā)明的結構中，蓋子44包括一個按照電瓶壁部分140的方向在蓋子44上橫向地延伸的加強裙板142。電瓶壁部分140具有內表面144、外表面146以及構成電瓶壁部分140縱向端部的橫向表面148，所有這些部分皆示于圖30至32中。
蓋子44最好做成具有厚度E，而電瓶壁部分140最好做成具有厚度E′，二者皆示于圖30至32中。蓋子44的厚度E和電瓶壁部分140的厚度E′最好基本上相等。蓋子44具有外表面150、內表面152以及構成蓋子44的縱向端部并靠近電瓶42的瓶壁部分140的橫向表面154。
裙板142將內表面152劃分成兩個部分。在內表面152上鄰接于蓋子44的端部154的那部分表面在圖30至32中表示為156。
電瓶壁部分140和蓋子44通常按圖30至32所示的方式布置，使得在蓋子42與電瓶壁部分140處于鄰接并相互垂直的位置時，表面148與表面156相互間有互補的面接觸。
在本發(fā)明的一種結構中，蓋子44最好做成如圖32所示那樣相對于電瓶壁部分140的外表面146向外延伸，延伸到瓶壁表面146的外面。最好是，蓋子44的構形使得其表面156在表面146的外側延伸一段距離并使該距離約等于電瓶壁部分140的厚度E′的一半;該距離在圖32中表示為尺寸B。
當需要將蓋子44與電瓶壁部分140接合時，可按圖25和圖30至32所示那樣將蓋子與電瓶壁部分置于相互面對的位置。然后進行加熱和/或將粘結劑涂抹到表面148和156上。
如果使用粘結劑來實現(xiàn)瓶-蓋的密封，則最好采用在圖30中所示的槽榫結構。在此情況下，電瓶和蓋子的材料最好都是聚氯乙烯。
如果采用加熱來實現(xiàn)瓶-蓋的密封，則電瓶和蓋子的材料最好都是聚丙烯，而每一種情況下的蓋子都最好具有圖31或圖32所示的結構。
在圖30至32的所有三種用于實現(xiàn)本發(fā)明的瓶-蓋密封的結構中，皆有一塊用于在瓶-蓋的密封區(qū)域中對電瓶壁起加強作用的裙板。
在現(xiàn)有技術的槽榫結構中，用于限定凹槽的元件通常具有約1/10英寸的厚度;該尺寸在圖29中表示為“r”。用于限定凹槽的元件通常具有從電池蓋子上延伸約2/10英寸的高度;該尺寸在圖29中表示為“R”。通常，凹槽的寬度比插入其中的電瓶壁的厚度大，導致在將現(xiàn)有技術的瓶壁和蓋子開始裝配在一起時可能產生一定程度的“傾斜”;在現(xiàn)有技術中，一種典型的凹槽比電瓶壁的厚度約要大2/10英寸。
在本發(fā)明的電瓶-蓋密封結構中，加強裙142在其與蓋子44接合處的底部的厚度要比其遠離蓋子44的端部的厚度大得多。最好是，裙板142在其與蓋子44接合處的底部的厚度至少約為0.130英寸。這一厚度在圖30中以尺寸S表示。
裙板142具有面向瓶壁部分140的表面211，該表面最好是平面的并且與瓶壁部分140的相應表面144相平行。裙板142的內表面208最好以相對于電瓶壁作10°角的傾斜。通常，裙板142在其遠離蓋子44的端部的厚度約為1/10英寸。
如果采用加熱的方法，可以按照圖25至27的做法。
一旦由熱塑性塑料制的蓋子與電瓶壁上相互接近的兩部分發(fā)生某種程度的軟化時，就施加壓力以便將蓋子與瓶壁按照圖27中雙向箭頭所示的方向相互壓合。當施加這種壓力來將蓋子44與瓶壁部分140按照雙箭頭F所示方向相互壓合時，瓶壁通常能少量地進入蓋子的軟化熔融的熱塑性材料中。來自蓋子與瓶壁的熔融熱塑性材料在受壓的瓶壁與蓋子之間互相溶合在一起。結果，從蓋子與瓶壁之間擠出并形成了一種軟化的熱塑性材料珠狀邊緣158。如圖32所示，珠緣158沿著蓋子44的表面156延伸并伸到電瓶壁140的外表面146的外側。
在現(xiàn)有技術的實際生產中需切去任何從電瓶和蓋子之間擠出到電池外面的珠緣，而在本發(fā)明的一個高強度電瓶-蓋密封的優(yōu)選實施方案中，讓珠緣留在原處以便給電瓶-蓋密封的區(qū)域提供更高的結合強度。
采用如圖32所示的本發(fā)明的結構，可在表面156的整個長度上形成蓋子44與瓶壁部分140之間的接合，在圖32中將此接合帶的寬度以尺寸C表示。由于接合帶所覆蓋的表面積要比先有技術的相應表面積約大50%(因為在蓋子44與瓶壁部分140接合之前，表面156從表面146處向外延伸了約等于電瓶壁部分140的厚度的1/2的距離)，因此可以獲得更高的結合強度和更可靠的密封。再參見圖32的結構，接合作用不僅產生在蓋子44的表面156的全部面積上，同時還發(fā)生在與珠緣158相接觸電瓶42的外表面146上。因此，與蓋子44和珠緣158接觸的面積一樣，電瓶與珠緣158接觸的面積也大于先有技術的設計接觸面積。
在圖30至32中的內側的裙板142在電瓶-蓋接合或密封部位的附近充分地接觸和有效地支持著電瓶的周壁。裙板142給電瓶壁提供一種結構加強作用，幫助電瓶-蓋密封部位抵抗在給電池灌裝電解液時所需的高抽吸力而引起的破裂。
通常，這些力作用于電瓶-蓋接合部，有可能損害電瓶-蓋的密封。然而，由裙板142提供的對電瓶壁(因此也對電瓶-蓋的密封)的結構支持作用支持著該接合部，因而允許在整個后續(xù)的電池制造過程中和在該制造過程中不可避免地有應力作用于接合點的情況下以及在整個后續(xù)的使用過程中都能使密封得以無損傷地維持。
最好是將裙板142與現(xiàn)有技術的定位銷結合使用以便在電瓶-蓋的界面處產生更高強度的接合與密封。如圖33所示，裙板142可以與處于其內側的定位銷300相結合，其中，定位銷最好通過腹板400而與加強裙142相連接。定位銷-腹板結合方式可以與圖30至32中所示的任何裙-蓋-電瓶結構結合使用。
如圖33所示，在與電瓶內表面進行面接觸的裙板142的表面上可以任選地設有肋條404。肋條404最好設置在與定位銷300相對應的位置上，向裙板142提供更大的強度并因此也能在進行電瓶-蓋密封時提供更大的強度。
肋條404最好能保持裙板與電瓶壁的內表面稍稍有一點間隔，這樣就能在使用粘結劑來實現(xiàn)電瓶-蓋密封或粘結的情況下允許粘結劑流入電瓶壁與裙板之間，從而可以在電瓶壁與裙板之間產生更高的粘結強度。這種粘結劑的流動在圖30中以加粗的黑色垂直線條顯示在電瓶壁42和裙板142之間的表面211處。肋條404通常從裙板142凸出不超過0.010英寸。裙板142最好從表面152上凸出至少約0.4英寸。裙板的凸出高度在圖30中以尺寸M表示。
在圖30所示的本發(fā)明的槽榫結構中，部分地由裙板142限定的凹槽要比現(xiàn)有技術中所用的凹槽窄得多，因此不允許蓋子與瓶壁之間發(fā)生任何明顯的“傾斜”。最好是，在電瓶壁部分140的外表面與蓋子44(包括裙板142的表面211)之間只有千分之幾英寸的間隙，這樣就限定了讓電瓶壁42的縱向端部插入其中的凹槽。
權利要求
1.一種鉛-酸蓄電池組，其特征在于a.有許多個鉛-酸蓄電池，每一個電池特征是i.一個殼體；ii.在該殼體內的正、負極板；以及iii.與極板接觸以利于在這些極板之間進行電化學反應的電解質；b.所述電池是電連接地排列在許多可互換的、垂直地重疊的水平排中，而在所述的水平排中各電池以鄰接且可互換的方式排列，每一個水平排限定一個模塊組件，其特征是i.在所述水平排下面的可互換的電池支承裝置；ii.豎立在所說支承裝置上的可互換的腹板；c.安置于豎立在下一層模塊組件上方的所說腹板上的上一層模塊的支承裝置。
2.權利要求1的蓄電池組，其特征是一種用于可調地對處于一個所說水平排內的所說極板施加壓力的裝置。
3.一種蓄電池組，其特征在于a.至少一個組合鉛-酸蓄電池，其中包括一組被擠壓在一起并交替地排列正、負極板以及在各個相鄰正、負極板之間的微孔隔離材料;以及b.用于對所說極板和隔離材料可調地施加和維持壓力的裝置。
4.權利要求3的蓄電池組，其進一步限定的特征是a.許多個重組體鉛-酸蓄電池，每一個電池包括一組被擠壓在一起并交替地排列的正、負極板以及在各個相鄰正、負極板之間的微孔隔離材料;以及b.用于對所說的許多重組體鉛-酸蓄電池的所有所說相互交替地排列的正、負極板以及在它們之間的隔離材料可調地施加壓力的裝置。
5.一種蓄電池組，其特征在于a.在至少一個水平排中排列的多個鉛-酸蓄電池;b.相鄰電池的相互面向的表面形成垂直延伸的通道，這些垂直延伸通道可讓對流的冷卻空氣沿所說通道流動。
6.一種鉛-酸蓄電池，其特征在于a.具有一個蓋子和一個電瓶的殼體;ⅰ.所說蓋子與所說電瓶接觸并相對于所說電瓶壁的外表面向外延伸到所說電瓶壁的外側;以及ⅱ.用于接合電瓶和蓋子的材料，該材料基本上沿所說蓋子與所說電瓶接觸的搭接部分以及沿所說蓋子相對于所說電瓶壁向外延伸的部分將所說電瓶與所說蓋子牢固地接合在一起;以及b.在所說殼體內的正、負極板;以及c.與所說極板接觸以利于在所說極板之間進行電化學反應的電解質。
7.一種鉛-酸蓄電池，其特征在于a.具有一個蓋子和一個電瓶的殼體;ⅰ.所說蓋子沿著電瓶的端部表面并基本上垂直于所說電瓶的外表面與所說電瓶接觸;ⅱ.所說蓋子的特征是(1)一個通常從所說蓋子橫向地沿所說電瓶內表面延伸的整體裙板，所說裙板在貼近電瓶-蓋接觸部位的區(qū)域通過與所說電瓶內表面基本上是面接觸的方式加強了所說電瓶抵抗基本上垂直于所說電瓶壁的外來壓力的作用;b.用于基本上沿所說蓋子與所說電瓶接觸的部分將所說電瓶與蓋子牢固地接合的接合電瓶與蓋子的材料;c.處于所說殼體內的正、負極板;以及d.處于所說殼體內，與所說極板接觸以利于極板之間電化學反應的電解質。
8.一種鉛-酸蓄電池，其特征在于a.具有一個蓋子和一個電瓶的殼體;ⅰ.所說蓋子具有一個用于容納所說電瓶壁的凹槽;ⅱ.所說蓋子的特征是(1)一個基本上限定所說凹槽的內邊緣并從所說蓋子上橫向地沿所說電瓶內表面延伸出來的整體裙板，所說裙板通過與所說電瓶內表面基本上的面接觸，加強了所說電瓶在接近電瓶-蓋接觸的區(qū)域反抗施加在電瓶上的外來壓力的作用;b.所說電瓶與蓋子在所說凹槽內被粘結劑粘合在一起;c.在所說殼體內的正、負極板;以及d.與所說極板接觸以利于在極板間進行電化學反應的電解質。
9.一種鉛-酸蓄電池，其特征在于a.一個殼體;b.處于該殼體內的正、負鉛合金極板;以及c.一種用于懸掛所說極板，使其在所說殼體內間隔一定距離，并允許正極板增長而不會接觸到負極板的懸掛裝置。
10.一種重組體鉛-酸蓄電池，其特征在于a.一個殼體;b.處于該殼體內的正、負鉛合金極板;以及c.用于包裹所說極板各自的縱向延伸邊緣的微孔隔離材料。
11.一種重組體鉛-酸蓄電池，其特征在于a.一個殼體;b.處于該殼體內的正、負鉛合金極板;c.在所說各個正、負極板間的微孔隔離材料;ⅰ.各個正、負極板被單獨的微孔隔離材料薄片包裹著;ⅱ.所說薄片包裹著所說正極板的相對第一縱向延伸邊緣以及包裹著所說負極板的相對第二縱向延伸邊緣。
12.一種鉛-酸蓄電池，其特征在于a.一個殼體;b.在所說殼體中的正、負極板，其中至少有一塊所說的正極板的特征是ⅰ.一塊板柵，其特征是(1)一個具有多邊形截面的外周邊元件;(2)在所說的周邊元件相互分隔開的部分之間延伸的多個細長的多邊形截面元件;(3)所說細長元件在所說外周邊元件內相互交叉，限定一種用于持膏以形成所說板柵的開孔格柵，所說格柵包括一些相鄰的持膏柵格封閉區(qū)，這些封閉區(qū)相互錯開并在垂直于所說板柵的方向上相互連通;(4)在所說的周邊元件相互分隔開的部分之間延伸并且把所說細長元件在其各自的兩端的中間位置上將它們連接在一起的多邊形截面的至少一個中間元件;(5)所說多邊形元件具有同樣長的邊;(6)所說中間元件的多邊形所具有的邊數(shù)比所說細長元件的多邊形的邊數(shù)至少要多2個;以及ⅱ.涂敷在所說格柵中的活性物質c.在所說殼體內的電解質。
13.一種鉛-酸蓄電池，其特征在于a.一個殼體b.處于所說殼體內的正、負極板，其中至少有一塊所說正極板的特征是(ⅰ)一塊平面狀板柵，其特征是(1)一個用于限定一個板柵平面的周邊元件;(2)在所說的周邊元件相互分隔開的部分之間延伸的多個細長元件;(3)所說細長元件在所說外周邊元件內相互交叉，限定了用于持膏以形成所說板柵的開孔格柵;(4)中間元件的截面積至少兩倍于在所說周邊元件相互分隔開的部分之間延伸的所說細長元件的截面積，中間元件具有足夠的數(shù)目，以便在預定的時間內，在所說中間元件延伸的方向上將所說板柵的腐蝕增長率限制在約5%之內;以及ⅱ.涂敷在所說格柵內的活性物質;以及c.在所說殼體內的電解質。
14.一種鉛-酸蓄電池，其特征在于a.一個殼體，它包括一個呈筒狀擠壓成形的熱塑性的四壁以及固定于所說筒狀擠壓成形的四壁上的頂部和底部;b.在所說殼體內的正、負極板;以及c.與所說極板接觸以利于極板之間電化學反應的電解質。
15.一種鉛-酸蓄電池，其特征在于a.具有一個蓋子和一個電瓶的殼體;b.所說蓋子的特征是ⅰ.一個從所說蓋子上基本上橫向地沿所說電瓶內表面延伸的整體裙板，所說裙板通過與所說電瓶內表面基本上的面接觸，加強了所說電瓶在接近電瓶-蓋接觸的區(qū)域抵抗基本上垂直地施加在所說電瓶壁上的外來壓力的作用;c.在所說殼體內的正、負極板，其中正極板的特征是(ⅰ)一個平面狀的板柵，其特征是(1)限定一個板柵平面的一個外周邊元件;(2)在所說的周邊元件相互分隔開的部分之間延伸的多個細長元件;(3)所說細長元件在所說外周邊元件內相互交叉，限定了一個用于持膏以形成所說板柵的開孔格柵;(4)中間元件的截面積至少兩倍于在所說周邊元件相互分隔開的部分之間延伸的所說細長元件的截面積，中間元件具有足夠的數(shù)目，以便在預定的時間內，在所說中間元件延伸的方向上將所說板柵的腐蝕增長限制在約5%之內;以及d.在各個正、負極板之間的微孔隔離材料;i.各個正、負極板均分別地被包裹在所說的隔離材料片中，而且隔離材料片以其折疊部分包裹著所說極板相應的縱向邊緣;e.與所說極板接觸以利于在所說極板之間進行電化學反應的電解質;f.用于將所說極板懸掛在所說殼體內而又不接觸該殼體，同時允許正極板增長而不會由于接觸所說負極板而引起短路的絕緣裝置;以及g.用于對所說正、負極板可調地施加壓力的裝置。
16.一種電池組，其特征在于a.有多個鉛-酸蓄電池，每個電池包括ⅰ.具有一個蓋子和一個電瓶的殼體;b.所說蓋子的特征是ⅰ.一個從所說蓋子上基本上橫向地沿所說電瓶內表面延伸的整體裙板，所說裙板通過與所說電瓶內表面基本上的面接觸，加強了所說電瓶在接近電瓶-蓋接觸的區(qū)域抵抗基本上垂直地施加在所說電瓶壁上的外來壓力的作用;ⅱ.在所說殼體內的一組正、負極板，其中至少一塊正極板的特征是(1)一個平面狀板柵，其特征是(a)用于限定一個板柵平面的外周邊元件;(b)在所說的周邊元件相互分隔開的部分之間延伸的多個細長元件;(c)所說細長元件在所說外周邊元件內相互交叉，限定了一個用于持膏以形成所說板柵的開孔格柵;(d)中間元件的截面積至少兩倍于在所說周邊元件相互分隔開的部分之間延伸的所說細長元件的截面積，中間元件具有足夠的數(shù)目，以便在預定的時間內，在所說中間元件延伸的方向上將所說板柵的腐蝕增長限制在約5%之內;以及ⅲ.在所說各個正、負極板之間的微孔隔離材料;(1)正、負極板皆被隔離材料包裹著，而且隔離材料以其折疊部分包裹著所說正、負極板的相應縱向邊緣;ⅳ.與所說極板接觸以利于在所說極板之間進行電化學反應的電解質;ⅴ.用于將所說極板懸掛在所說殼體內而又不接觸該殼體，同時允許正極板增長而不會由于接觸所說負極板而引起短路的裝置;以及c.用于對所說一組相互交替排列的極板以及各極板間的隔離材料可調地施加壓力的裝置;d.所說電池以電連接狀態(tài)排列于一組可互換的垂直地重疊著的水平排中，而所說電池在各水平排中基本上以可互換又相互鄰接地排列著，每一個水平排限定一個模塊組件，該模塊的進一步限定的特征是ⅰ.在所說水平排下面的電池支承裝置;ⅱ.在所說水平排上豎立著的腹板;e.相鄰電池的水平方向上面向的表面形成垂直延伸的通道，所說通道允許用于對流冷卻所說電池的空氣從其中通過;f.安置于豎立在緊鄰的下一層模塊上方的所說腹板上用于支承上一層模塊的支承裝置;g.所說電池支承裝置是可以互換的;h.所說腹板是可以互換的;i.用于覆蓋所說模塊外表面的安全板;以及j.可采用手動而不需用工具就能將安全板以密閉而又有間距地配置在所說模塊的外表面上的連接在所說模塊上的裝置。
全文摘要
一種鉛-酸蓄電池，包括一個殼體、在殼體內的正、負極板、在相鄰的極板之間的微孔隔離材料以及符合需要量的電解質，殼體具有電瓶和蓋子，通過焊接法沿著蓋子與電瓶的搭接部分將二者焊接在一起。正極板包括一個板柵框架以及在框架相互隔離的周邊部分之間延伸的一個中間元件，在其上面涂敷有活性物質的板柵框架被中間元件基本上分隔成兩部分。壓力可調而連續(xù)地施加到在殼體內的正、負極板上。極板懸掛在殼體內，極板所處位置不接觸殼體的器壁，同時能以一種可以避免極板短路的方式允許極板增長。
文檔編號H01M10/12GK1093494SQ9310354
公開日1994年10月12日 申請日期1993年4月6日 優(yōu)先權日1993年4月6日
發(fā)明者S·米斯拉, F·韋格納 申請人:C及D特許電力系統(tǒng)有限公司