一種電池端子組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種電池端子組件，包括端子和電池殼體，該端子的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有平臺，端子對應(yīng)平臺以下部分構(gòu)成該端子的安裝部；電池殼體設(shè)有一鑲嵌槽，安裝部匹配鑲嵌在鑲嵌槽內(nèi)；安裝部和電池殼體間設(shè)有線性熱膨脹系數(shù)為1～100(10-6m/mK)的密封層。密封層所選材料是具有與端子相近的熱膨脹系數(shù)，具有優(yōu)良的與金屬粘接性能，可以實(shí)現(xiàn)對鉛套表面良好密閉包覆；密封層具有優(yōu)良的耐溫性能，同時還具有與鉛套一致的溫度熱膨脹性，因此能夠抵抗“熱沖擊”并防止端子“爬酸”問題。
【專利說明】一種電池端子組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及到蓄電池的零部件，具體涉及到一種鉛蓄電池端子的設(shè)計(jì)，特別是一種具有防止電池端子爬酸和具有抗熱沖擊功能的電池端子組件。

【背景技術(shù)】
[0002]鉛蓄電池的端子是連接鉛蓄電池內(nèi)部與外部的關(guān)鍵零部件。鉛蓄電池的端子分為正、負(fù)兩個獨(dú)立端子:端子的一端(底部)在電池內(nèi)部與電池的一個電極(單格電池)，或電池(內(nèi)部串聯(lián)的一端電極)連接；端子的另一端(端子頭部)用于電池與外部的連接。
[0003]目前汽車啟動電池中的正、負(fù)端子通常是把鉛或鉛合金材料加工成型的具有一定錐度的中空圓柱體，俗稱“鉛套”。鉛套的加工可以采用相應(yīng)的專用端子模具通過常規(guī)的澆鑄成型、或者是壓鑄成型、或者是冷擠壓成型、或者是2種成型工藝的結(jié)合。把正、負(fù)鉛套作為預(yù)置嵌件，經(jīng)過電池蓋注塑成型鑲嵌在電池殼蓋的給定位置上。在電池裝配/封蓋過程中，電池殼內(nèi)的正、負(fù)極匯流排上的極柱會置入相應(yīng)的鉛套之中，通過加熱極柱的頭部，將極柱與鉛套頂部熔接為一體。至此，鉛套即成為完整的電池端子:在鉛套內(nèi)部與電極組在電池內(nèi)部連接，鉛套外部連接外部設(shè)備。
[0004]目前市場上的鉛蓄電池，尤其是汽車起動型電池，在儲存期或在使用中，經(jīng)常出現(xiàn)的一個問題是電池端子表面變色發(fā)黑，以及端子表面腐蝕。原因是由于端子與電池蓋之間出現(xiàn)“爬酸”所致。電池端子表面的腐蝕層會影響到電池與外部的連接性能，腐蝕嚴(yán)重時會產(chǎn)生接觸不良，并影響到電池的使用和電池的壽命。
[0005]出現(xiàn)端子“爬酸”的一個主要原因是有關(guān)材料的特性所導(dǎo)致:因?yàn)殂U金屬端子與塑料電池殼蓋是兩種不同的材料，其導(dǎo)熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的差別很大。鉛的線膨脹系數(shù):28(10-6111/111 10，電池殼體塑料:100?200(10-6111/111 1(),兩者相差(3.5?7)倍。因此在注塑鑲嵌的過程、在極柱與鉛套的加熱熔接過程，以及電池在溫度交變條件下的循環(huán)使用過程:如電池處在低溫(冬季)和高溫(夏季，電池靠近發(fā)動機(jī)位置)的環(huán)境下頻繁循環(huán)使用，因?yàn)閮煞N材料的體積膨脹-收縮差別很大，很容易造成電池端子(鉛套)與電池殼蓋接觸表面的分離，在接觸面出現(xiàn)毛細(xì)孔或細(xì)微裂紋，即密閉性出現(xiàn)問題。同時鉛蓄電池中使用的電解液-硫酸溶液的表面張力非常低，常壓下即易揮發(fā)，如果鑲嵌的電池端子與電池殼蓋之間一旦出現(xiàn)毛細(xì)孔或微小的裂紋，電池內(nèi)電解液的酸霧氣即可從電池內(nèi)部，沿著鉛套表面的毛細(xì)孔或微小裂紋從端子底部擴(kuò)散到端子外部，即出現(xiàn)所謂端子“爬酸”現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生端子表面的腐蝕，甚至對與電池連接的部件也造成腐蝕，因此如何保證電池端子與電池殼蓋之間的良好密閉性是非常重要的。
[0006]以往有很多技術(shù)用于改善電池端子與電池殼蓋之間的密封性，比較常見的方法有:1)在鉛套表面(與殼蓋接觸面)加工出多道環(huán)形溝槽(參見圖1八、圖18、圖10，增加電池殼蓋之間接觸面積和密封性、延長“爬酸”的路徑，降低出現(xiàn)“爬酸”的可能(美國專利:5709967) ；2〉在注塑之前對鑲嵌鉛套的表面進(jìn)行預(yù)處理，涂敷一層熱固化樹脂(美國專利4758482),或者用熱塑性橡膠涂層(美國專利4522899)，或者采用聚氨酯彈性體涂層(美國專利5182178):3)將鉛套的內(nèi)表面設(shè)計(jì)加工為2個截段面，將鉛套內(nèi)圓的底部設(shè)計(jì)加工為:注塑時鉛套的外部和內(nèi)部的底部同時都被電池殼蓋材料包覆，以延長“爬酸”的路徑(美國專利 2011/0014513)。
[0007]以往的技術(shù)雖然有助于改善鉛酸電池端子的“爬酸”，但這些技術(shù)的并不足以完全避免“爬酸”現(xiàn)象的發(fā)生。同時所采用對鉛套表面的處理方法過于繁瑣、表面涂層需要固化耗時長，實(shí)際效果也非常有限；另一個主要原因:即使采用鉛套底端內(nèi)外包覆(如美國專利2011/0014513)的密封方式，也不能避免受熱沖擊后的影響，完全抵抗鉛端子與電池殼蓋材料兩者在體積受熱膨脹和收縮上的相差造成的影響:即使注塑(鉛套鑲嵌)后鉛套與殼蓋之間的接觸面結(jié)合的完好，但是后續(xù)的熱沖擊，如:極柱與鉛套的熱熔接過程需要將鉛極柱與鉛套熔接為一體，保保持溫度在鉛合金的熔點(diǎn)(330度)之上，而電池殼蓋通常是聚丙烯，或聚丙烯共混材料，或八83材料:其熔點(diǎn)都低于160度)。熔接時如果鉛套冷卻溫度控制不好(整體過熱時)，會對鉛套與殼蓋的結(jié)合面造成沖擊。進(jìn)一步分析:如果再次受熱后兩者在體積膨脹-收縮上的差別如果沒有得到有效的抑制，必定會影響到兩種不同材質(zhì)的表面結(jié)合力，即影響到端子的密封性能。這種結(jié)合力的下降，在熱交變的環(huán)境下:包括在頻繁循環(huán)使用(如啟-停電池功能)，會造成電池殼體與電池端子之間密封性的不斷減弱，這些因素都會導(dǎo)致最終出現(xiàn)端子的“爬酸”。
[0008]現(xiàn)有的技術(shù)對鉛套表面預(yù)處理有采用環(huán)氧樹脂涂層(邱。^，美國專利4758482),也有采用聚異丁烯涂層〈？18，美國專利5709967)和聚氨酯彈性體涂層(戶口，美國專利5182178)等。但是與鉛端子材料的熱膨脹系數(shù)(28)對比，目前所有涂層(￡^7(45-65),^18(130), ^^(57.6))的熱膨脹系數(shù)都要超過鉛材料的一倍以上。因此在受到如上所述的熱沖擊，或熱交變的作用下，這些涂層與鉛套之間的結(jié)合面還會因?yàn)轶w積膨脹-收縮的不匹配而產(chǎn)生分離，電池內(nèi)酸霧還會沿著鉛套表面的微小縫隙逐漸向電池外逸出，出現(xiàn)“爬酸”。由此，現(xiàn)有技術(shù)無論是采用改善端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以增加“爬酸”的路徑的方法；還是采用鉛套表面涂層處理的方式，都不能抵抗住“熱沖擊”對端子-殼蓋結(jié)合面的影響，避免“爬酸”現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)不足而提供電池端子組件，改善了電池端子與電池殼體間結(jié)合面密封性能，能夠抵抗“熱沖擊”并防止端子“爬酸”問題。
[0010]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0011〕 一種電池端子組件，包括端子和電池殼體，該端子的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有朝下的平臺，所述端子對應(yīng)所述平臺以下部分構(gòu)成該端子的安裝部；所述電池殼體設(shè)有一鑲嵌槽，所述安裝部匹配鑲嵌在所述鑲嵌槽內(nèi)并且該安裝部的臺階面、內(nèi)側(cè)面、底端面及外側(cè)面構(gòu)成該安裝部的密封面；所述安裝部和電池殼體間對應(yīng)所述密封面部分設(shè)有線性熱膨脹系數(shù)為1?100(10^111/111 10 的密封層。
[0012]所述密封層材料為耐高溫線性芳香族高分子化合物，或者主要由耐高溫線性芳香族高分子化合物和雙酚4環(huán)氧樹脂或甘油胺環(huán)型氧樹脂配制而成；所述耐高溫線性芳香族高分子化合物為聚醚醚酮(四孤)，聚酰胺酰亞胺八1),聚醚酰亞胺$￡1)，聚苯並咪唑(^81)，聚硅烷基聚氨酯中的一種。
[0013]所述密封層的材料內(nèi)添加有添加劑，該添加劑為碳化硅和丨或二氧化硅。
[0014]所述密封層線性熱膨脹系數(shù)為2.8?451()。
[0015]所述密封層的厚度為0.8?1.2臟。
[0016]采用上述方案后，本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于:本新型電池端子組件的端子(鉛套)內(nèi)部設(shè)置平臺，以實(shí)現(xiàn)電池殼體(殼蓋)可以從端子的底端兩側(cè)包覆端子的安裝部。電池殼體與端子相互包覆部分間形成有密封層，該密封層避免了端子直接與電池殼體材料直接接觸，并構(gòu)成兩層密封，第一層密封是端子與密封層相接觸，第二層密封是密封層與電池殼體相接觸。密封層所選材料是具有與端子相近的熱膨脹系數(shù)，具有優(yōu)良的與金屬粘接性能，可以實(shí)現(xiàn)對鉛套表面良好密閉包覆；密封層具有優(yōu)良的耐溫性能，同時還具有與鉛套一致的溫度熱膨脹性，因此完全可以抗擊電池在加工過程以及在使用過程中的熱沖擊，避免酸霧沿鉛套表面出現(xiàn)“爬酸”。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1八是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的汽車電池端子(鉛套)的截面圖示意圖；
[0018]圖18是傳統(tǒng)汽車電池端子的界面示意圖；
[0019]圖1(:是鉛套鑲嵌在電池殼蓋后的局部界面示意圖；
[0020]圖2八是本新型提出的汽車電池端子(鉛套)的截面圖示意圖；
[0021]圖28是本新型端子經(jīng)過涂層處理后的界面示意圖:
[0022]圖2(:是本新型經(jīng)過注塑后的端子組件的界面示意圖。
[0023]標(biāo)號說明
[0024]端子1 平臺11
[0025]溝槽12 密封層2
[0026]電池殼體 3 鑲嵌槽 31

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028]本案涉及一種電池端子組件，如圖2八-2(:所示，包括端子1、密封層2和電池殼體
3。端子1的內(nèi)孔具有一定的錐度，其內(nèi)側(cè)壁設(shè)有朝下的平臺11，該平臺11可以設(shè)置一個或者一個以上。端子1的對應(yīng)平臺11及其以下部分構(gòu)成該端子1的安裝部。電池殼體3設(shè)有一鑲嵌槽31，端子1的安裝部匹配鑲嵌在鑲嵌槽31內(nèi)(如圖2(:所示)，鑲嵌槽31的內(nèi)側(cè)壁適配抵設(shè)在所述平臺11處。電池殼體3的鑲嵌槽31對端子1的安裝部進(jìn)行內(nèi)外包覆，包覆過的表面構(gòu)成安裝部的密封面，包括有安裝部的臺階面、內(nèi)側(cè)面、底端面及外側(cè)面。密封層2沿著所述密封面部分密封設(shè)在端子1和電池殼體3間。
[0029]所述密封層2的材料選擇標(biāo)準(zhǔn)為具有與鉛或鉛合金相近的線性熱膨脹系數(shù):1?100(10^/111 10，更佳范圍為 2 ?60 (10--- 1()，最佳范圍為 2.8 ?45 (10--- 1()。進(jìn)一步限定可以為耐高溫?zé)崴苄?或熱固性)樹脂，使用溫度范圍廣，長期使用溫度約200度，短期工作溫度約3001 ；柔韌性、耐腐蝕性優(yōu)良，可與環(huán)氧類或聚氨酯類樹脂互混交聯(lián)固化，與金屬粘接性優(yōu)良。
[0030]具體而言，密封層2材料為耐高溫線性芳香族高分子化合物(耐高溫范圍為100-2301，短期耐溫最高值為2501)，或者由耐高溫線性芳香族高分子化合物和雙酚八環(huán)氧樹脂或甘油胺環(huán)型氧樹脂配制而成，其中耐高溫線性芳香族高分子化合物是基礎(chǔ)材料，雙酚八環(huán)氧樹脂或甘油胺環(huán)型氧樹脂為共混改性材料，配制后可得到一種可耐高溫的密封涂層，具有優(yōu)良的耐腐蝕(耐酸)性能并與金屬粘接性良好，固化后可以耐溫300度(短期)，可以在200度下長期使用。密封層2起到了特殊的密封、隔熱、抗熱沖擊及熱交變的功倉泛。
[0031]所述耐高溫線性芳香族高分子化合物為聚醚醚酮$￡￡10，聚酰胺酰亞胺八1)，聚醚酰亞胺$￡1)，聚苯並咪唑$81),聚硅烷基聚氨酯中的一種，或者是所述各種的各自預(yù)聚體為主要成份而構(gòu)成。所述各種密封層材料具有與鉛套相近的熱膨脹系數(shù)，鉛套的熱膨脹系數(shù)為28(10—10，聚醚醚酮$￡￡1()的熱膨脹系數(shù)為25-501()，聚酰胺酰亞胺(9^1)的熱膨脹系數(shù)為25-30(10--- 10，聚醚酰亞胺$￡1)的熱膨脹系數(shù)為45(10^/111 10，聚苯並咪唑$81)的熱膨脹系數(shù)為25-50(10--- 1()，聚硅烷基聚氨酯的熱膨脹系數(shù)為57 10。密封層2和電池殼體3相當(dāng)于端子1的第一、第二密封層，該二者性質(zhì)相近，可以為熱塑性材料，也可以是熱固性材料。
[0032]優(yōu)選地，所述密封層2的材料內(nèi)還可以添加有占密封層2材料1?30%重量比的添加劑，該添加劑為碳化硅和/或二氧化硅。該添加劑用來降低涂層受熱后的體積熱膨脹。
[0033]優(yōu)選地，所述密封層2的厚度為:0.2?5臟，較佳厚度為:0.5?3臟，最佳厚度為:
0.8 ?1.2臟。
[0034]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，凡跟本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所做的均等變化和修飾，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電池端子組件，包括端子和電池殼體，其特征在于:該端子的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有朝下的平臺，所述端子對應(yīng)所述平臺以下部分構(gòu)成該端子的安裝部；所述電池殼體設(shè)有一鑲嵌槽，所述安裝部匹配鑲嵌在所述鑲嵌槽內(nèi)并且該安裝部的臺階面、內(nèi)側(cè)面、底端面及外側(cè)面構(gòu)成該安裝部的密封面；所述安裝部和電池殼體間對應(yīng)所述密封面部分設(shè)有線性熱膨脹系數(shù)為I?100(10_6m/m K)的密封層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電池端子組件，其特征在于:所述密封層材料為耐高溫線性芳香族高分子化合物；所述耐高溫線性芳香族高分子化合物為聚醚醚酮(PEEK)，聚酰胺酰亞胺(PAI)，聚醚酰亞胺(PEI)，聚苯並咪唑(PBl)，聚硅烷基聚氨酯中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電池端子組件，其特征在于:所述密封層線性熱膨脹系數(shù)為 2.8 ?45 (10 6m/m K)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電池端子組件，其特征在于:所述密封層的厚度為0.8?1.2mm。
【文檔編號】H01M2/30GK204118173SQ201420531895
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】戴增實(shí) 申請人:泉州市一鳴交通電器有限公司