用于蓄电池电极的持续挤压的铅合金带制造技术

一种通过在升高的温度下挤压铅合金以生成具有期望的外形的铅合金带并迅速冷却挤压带以得到期望的微结构，而生产用于制造铅－酸蓄电池的正负电极的铅合金带的方法。由铅合金带制成的蓄电池极栅减少了垂直生长并提高了抗蚀能力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于蓄电池电极的持续挤压的铅合金带
本专利技术涉及铅合金带的持续生产，更具体地，涉及作为铅-酸蓄电池的正负极而使用的铅合金带的持续高速挤压。该带具有高度受控的微结构，微结构通过减少正板极中的垂直生长速度而增加了蓄电池寿命并与其它持续过程生产的板极相比减少了腐蚀速度。通过减少正板极中的生长并通过最小化且形成正负合金带的期望的带外形(例如，通过改变或逐渐减少从带的顶端至底部的厚度)，正负板极的质量都能得到减少，从而减少了蓄电池的总重量和成本。
技术介绍
在铅-酸蓄电池的生产中，有若干种生产蓄电池中使用的正负极栅的方法。在持续生产用于铅-酸蓄电池的极栅中，这些过程限于制造滚压的或浇铸的带，该带是通过往复或旋转膨胀过程而被冲压或膨胀的，或者限于直接浇铸极栅，例如ConcastTM过程。因为板极生长可以导致电池短路，所以用作具有有限板极生长的正蓄电池板极的铅合金带的生产极其重要。这是缩短由持续过程制备的蓄电池的蓄电池寿命的决定因素。由传统方法如滚卷或持续浇铸而制造的带通常具有高度异源的微结构，具有不均一的颗粒尺寸和形状，导致不期望的板极生长及来自蓄电池电解的腐蚀破坏。用于负板极的带的生产通常通过持续浇铸或滚卷过程而完成。负电极不受到由于电极的电化学特性而引起的腐蚀破坏的影响，因此负带主要关注于减少负板极的重量，同时保持适当的导电性。这通过简单地使带更薄而实现；然而如果接线片太薄，则在蓄电池制造中发生问题，涉及到将接线片融入顶部铅。-->在电缆工业中已经大量地完成了通过挤压机挤压铅和铅合金，以在可潜水电缆上提供保护套管来保护电缆不受海水腐蚀的影响。电缆穿过机器，并且一层铅合金管被挤压在电缆上。H.F.Sandelin是制造这种机器的世界领先企业。其它生产商包括Pirelli，其制造的机器在使用大型水平螺杆上与较早的Henley ExtruderTM类似。这种类型的设备在螺杆的污染以及合金隔离上存在问题。美国专利4,332,629描述了通过冲压机挤压而制造铅-锑合金带。这个过程限于一定的厚度和长宽比。而且，该过程在生产速度上有限制，该专利公开了6-10ft/min(1.9-3.2kg/min)的生产速度。关于实验室测试中的腐蚀和极栅生长，通过冲压机挤压而生产的带具有不好的结果。而且该过程没有提供对于微结构的控制，并且颗粒尺寸受合金选择的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种挤压方法和设备，其能够为正负蓄电池板极的生产而经济地生产具有期望外形的优良挤压的铅合金带，其中正负蓄电池板极能抵抗铅-酸蓄电池中的垂直极栅生长以及腐蚀中的重量损失。带是以可与持续浇铸和滚卷带相竞争的速度而生产的，挤压的带在任一下列范围与现有技术相比都具有优良的质量：腐蚀引起的生长、腐蚀重量损失、形状、极栅重量、成本以及自动化程度。本专利技术优选地用于要被盘绕以用于持续蓄电池生产线的铅-合金带的生产。该带可以用于通过将带持续互换膨胀入经膨胀的网格或通过将带持续旋转膨胀入经膨胀的网格而生产蓄电池网格，例如在Cominco有限公司的1982年2月16日授权的美国专利No.4,315,356、1981年9月29日授权的美国专利No.4,291,443、1981年11月3日授权的美国专利No.4,297,866、1995年10月31日授权的美国专利No.5,462,109以及1999年4月27日授权的美国专利No.5,896,635中所-->披露的，这里引入这些专利的内容作为参考。然后将经膨胀的网格粘贴并分割为可以放入一块蓄电池的独立的蓄电池板极。挤压带的最小和最大颗粒尺寸将随带的厚度而变化，但是能够利用在带停止挤压模具之后喷水而迅速冷却的方法得到控制。挤压合金带的微结构是同质、稳定的，并且能够通过机械参数调整而方便地控制。正确选择了合金和颗粒的尺寸，可以大大较少在具有挤压带的铅-酸蓄电池中正极栅的垂直生长。与用于带生产的现有的持续过程相比，在通常实验室测试中，正极栅的生长减少了50％-75％。由极栅的腐蚀引起的重量损失与从持续浇铸带生产的极栅的类似，小于滚卷带或叠箱铸型极栅的重量损失。在挤压中，通过控制带外形可以使带在带的宽度上具有不同的极栅厚度。这使得能够以极细的电线制成板极，同时板极仍然具有足以克服与较细的接线片相关联的制造问题的接线片厚度。这使得在负板极中明显的重量节约并较少了蓄电池的总重量和成本。可以看出，通过修改模具块以允许带生产而非管生产，可以生产期望的外形的平面高质铅合金带。通过引入新型带冷却系统，可以对于用于铅-酸蓄电池的蓄电池板极的制造，在合金组成、颗粒尺寸和厚度上对带进行优化，其中新型带冷却系统优选地是在挤压机模具块之外的喷水系统。挤压带生产方法的主要优点是对于材料的颗粒尺寸及颗粒结构的绝对控制。这使得可以优化用于减少腐蚀、限制腐蚀引起的生长、增加强度并操纵合金的老化过程的参数。特别的，有八个方面用于优化蓄电池中的带和得到的极栅。1.颗粒尺寸：挤压提供了在从20微米至500微米的大范围中控制最终产品的实际颗粒尺寸的可能性。应当注意，最小颗粒尺寸将进一步受到带厚度和带合金成分的影响。尽管通过修改从模具块出口的冷却距离或冷却速度有可能生产该区域中的任何尺寸，但应当注-->意，对于蓄电池性能优选地是正电极的颗粒尺寸在100-500微米的范围，最好在100-300微米的范围。这是因为在小于100微米，如20-100微米，的极小颗粒尺寸处，腐蚀破坏的颗粒边界通路几乎笔直地沿许多颗粒的边界通过材料。在大于100微米的非常大的颗粒尺寸处，通路也非常直地沿着仅仅一个或两个颗粒的通路。然而，负电极不受到腐蚀破坏的影响，并且直至10-30微米的小颗粒尺寸是可以接受的。2.颗粒结构：挤压带生成同源、等轴的颗粒结构，这与任何其它带生产方法都不相似。在现有的持续浇铸中，颗粒是柱状的且非常长。这可能导致用于腐蚀的非常直的通路沿颗粒边界贯穿带的整个厚度，导致蓄电池中显著的极栅生长。滚卷带具有非常异源、分层的结构，在带的厚度中贯穿了显著的缺陷结构。尽管该结构确实表现了高强度，但它还允许在带上严重的腐蚀破坏，从而由于在缺陷处的腐蚀破坏而导致很高的重量损失。变形的颗粒被腐蚀破坏简单地逐层剥落。具有了挤压带，具有优化的颗粒尺寸并且材料的厚度约为6-10个颗粒(100-300微米颗粒尺寸)的等轴、同源结构提供了非常有限的缺陷结构，还展示了长且卷绕的通路用于在正电极的颗粒边界上的腐蚀破坏。为了使腐蚀产品穿透带并通过带的厚度进行处理，颗粒边界通路将非常长并相当地减慢过程。3.带公差：挤压带可以具有非常准确的物理尺寸，带厚公差为+/-0.025mm。由于得到的带能够被制成所需的精确宽度而不影响边缘附近的带的性能，所以无需修剪得到的带的边缘。4.合金：挤压提供了较宽范围的可能的合金，这与持续浇铸或滚卷带相似。有几个元素在挤压带的合金成分中应当避免。它们包括铝、铋和硫，它们将优先地沉积在挤压螺杆上，在螺杆将铅传送至模具块时增加螺杆上的摩擦。在一个特定的点，摩擦力将导致铅停止在螺杆腔内的移动，从而导致减少螺杆维护及清洁所需的时间。5.铅放置(带外形)：对于挤压带，为了得到所需的带外形(即带的宽度和厚度)，铅通过机械模具。考虑到这一点，使带的外形有用于接线片焊接和导电的足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产用于蓄电池电极的铅合金带的方法，包括将铅合金挤压通过模具块以生产具有期望形状的挤出品，并迅速冷却挤出品以得到在大约１０至３００微米范围内的铅合金颗粒尺寸。

【技术特征摘要】
CA 2001-2-26 2,338,1681.一种生产用于蓄电池电极的铅合金带的方法，包括将铅合金挤压通过模具块以生产具有期望形状的挤出品，并迅速冷却挤出品以得到在大约10至300微米范围内的铅合金颗粒尺寸。2.在如权利要求1的方法，在迅速冷却挤出品之前将铅合金挤压成管挤出品形状、切开并打开管、并将打开的管滚卷为平坦带。3.如权利要求1的方法，将铅合金挤压为平坦带的形状。4.如权利要求1的方法，挤压铅合金以生产具有期望外形的挤出品。5.如权利要求2或3的方法，在张力下迅速冷却平坦带，并将冷却后的带绕成盘管。6.如权利要求2或3的方法，还包括利用旋转膨胀将冷却后的平坦带切开并膨胀为膨胀的极栅。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯G克拉克，肯尼斯亨宁吕纳古斯塔夫松，德里克威廉拉赛尔，阿尔伯特M文斯，
申请(专利权)人：泰克柯明柯金属有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]