新结构防爬酸端子研究

新结构防爬酸端子研究第1页/共39页目录

前言原因分析端子结构现状分析设计方案结论第2页/共39页

前

言第3页/共39页前言

铅酸蓄电池端子爬酸是蓄电池行业的一个普遍现象，也是行业内迄今没有解决的一项技术难题。多年来，各蓄电池生产厂家、蓄电池壳体生产厂家以及众多专业技术人员通过改变壳体材质，调整端子合金，优化端子结构，尝试端子与电池盖的安装方式，加强生产过程中各环节的控制等多种手段，甚至在端子根部采用辅助材料，均没有彻底解决此问题。随着国家环保要求日益加强，干荷电电池的初步淡出市场，免维护电池将全面替代干荷电电池。同时，随着汽车技术的快速发展，汽车起停系统的快速应用，更推动了铅酸蓄电池技术的更新换代，产生了AGM、EFB电池等新品种、新技术铅酸蓄电池。要求蓄电池对环境影响更小，使用寿命更长，相应的对端子密封效果提出了更苛刻的要求。因此，对防端子爬酸进行深入研究显得格外重要。第4页/共39页原因分析第5页/共39页原因分析爬酸路径示意图铅酸蓄电池端子爬酸是电池在使用过程中，在端子包塑部位，由于酸液沿着端子与塑料间（或其它材质）的微小缝隙渗出到电池上盖，腐蚀端子以及连接端子的接线卡子，使得端子与接线卡子接触不良，并间接影响车辆使用。第6页/共39页原因分析端子漏酸后腐蚀线束卡子第7页/共39页原因分析——

端子爬酸的主要影响因素材料亲和性影响蓄电池端子与壳体为两种不同的材质，且壳体（目前普遍采用PP材料）与其他材质的亲和性很差，使得铅与壳体材料无法融合到一起，也没有其它中间介质能够使得铅与壳体材料间接融合在一起。第8页/共39页原因分析——

端子爬酸的主要影响因素热膨胀系数不同的影响目前，端子多采用注塑方式，安装到蓄电池盖子上，在生产蓄电池盖子时，塑料高温熔化后，包裹在端子相应下部周围，冷却时，塑料收缩，紧紧包裹住端子，来达到密封作用。第9页/共39页原因分析——

端子爬酸的主要影响因素热膨胀系数不同的影响由于蓄电池端子与壳体的热膨胀系数相差较大（PP材料的热膨胀系数是铅的3倍以上），在相同温度状态下膨胀和收缩比例不同（同一方向膨胀和收缩），当温度较高热膨胀时，端子包塑部位的铅与塑料（或其它材质）发生相对位移，出现微小缝隙，形成端子爬酸。第10页/共39页原因分析——

端子爬酸的主要影响因素收缩时作用力方向膨胀时作用力方向PP铅管PP铅管第11页/共39页原因分析——

端子爬酸的主要影响因素外力影响端子安装连接卡子后，在使用过程中，长时间受扭动外力影响，温度较高时，PP料较软，也会加速微小裂纹的形成。第12页/共39页端子结构现状分析第13页/共39页爬酸路径示意图包塑部位采用麻面结构设计端子在包塑部位采用颗粒粗糙表面，增加摩擦阻力，抑制塑料与铅管沟槽发生位移，而产生缝隙。端子结构现状分析——

现有端子结构类型第14页/共39页延长端子爬酸路径结构设计端子在包塑部位侧面方向增加沟槽数量，延长爬酸路径，最少的沟槽是2个，多的有3个、4个不等。端子结构现状分析——

现有端子结构类型

3个沟槽结构4个沟槽结构第15页/共39页底部凹槽结构设计端子在包塑部位底部增加沟槽，1个或者2个，一方面，延长爬酸路径；另一方面，可以抑制塑料横向膨胀，有利于保持包塑部位端子和塑料的紧密结合，从而起到抑制爬酸作用。端子结构现状分析——

现有端子结构类型第16页/共39页包塑部位抹液态胶结构设计端子在包塑部位涂抹液态胶水，利用胶凝固后来堵塞或者弥补电池使用后，在端子和塑料之间的缝隙，起到抑制爬酸作用。端子结构现状分析——

现有端子结构类型第17页/共39页包塑部位缠丁烯胶结构设计端子在包塑部位缠绕丁烯胶，利用丁烯胶较好的亲和性，来堵塞或者弥补电池使用后，在端子和塑料之间的缝隙，起到抑制爬酸作用。端子结构现状分析——

现有端子结构类型第18页/共39页包塑部位采用橡胶圈结构设计端子在包塑部位加橡胶圈，利用橡胶圈的弹性和耐酸性，来堵塞或者弥补电池使用后，在端子和塑料之间的缝隙，起到抑制爬酸作用。端子结构现状分析——

现有端子结构类型第19页/共39页端子旋卯安装方式设计端子采用旋卯到盖子上的安装方式，来避免注塑生产带来的不足。端子结构现状分析——

现有端子结构类型冷轧、冷冲生产方式设计端子采用冷轧或者冷冲方式生产，避免重力浇铸和压铸等生产方式所带来的端子裂纹、内部气泡、砂眼等潜在制造缺陷造成的端子爬酸。第20页/共39页从以上端子结构看，虽然采取了抹胶水、缠绕丁烯胶、加橡胶圈等措施，但是，目前主流采用的仍是塑料壳体和铅材质的端子，因此，没有从根本上解决由于塑料和铅，以及中间介质的亲和性差的问题，从而不能使塑料和铅紧密结合在一起。端子结构现状分析——

综合分析第21页/共39页以现有加工方式，为便于生产端子时脱模，采用带有脱模斜度的梯形凹槽结构，当塑料和铅在遇热膨胀时，虽然采用了麻面效果，增加摩擦阻力，但是不足以阻止塑料从端子凹槽中脱离出来，从而形成微小缝隙，此时即出现端子爬酸现象。端子结构现状分析——

综合分析第22页/共39页

缝隙浸入酸液后，即使塑料冷却收缩后，也会妨碍塑料与端子凹槽紧密结合。端子结构现状分析——

综合分析第23页/共39页包塑部位存在凸起的纵向合模线，这也是一条直通盖子表面的爬酸通道，需要予以解决。端子结构现状分析——

综合分析第24页/共39页端子结构现状分析——

综合分析多凹槽结构热膨胀形成缝隙第25页/共39页设计方案第26页/共39页设计方案——

目前，铅酸蓄电池主要使用塑料壳体和铅质端子，不论从原材料供给、成本、循环使用、环保性、生产效率、耐腐蚀性、技术成熟度等，均暂时没有可以替代的物质，而且也没有发现能够较好改善塑料与铅的亲和性的物质。因此，在这个方向上解决端子爬酸问题还需要一个较长的过程。改变材料第27页/共39页如能使得塑料与铅表面紧密接触在一起，并抑制住塑料与铅发生相对位移，则能较好解决端子爬酸问题。因此，如何达到该目的，需要从端子包塑部位的结构及其实现方式作为重点研究方向。设计方案——第28页/共39页设计方案——光面设计有利于紧密接触目前铅酸蓄电池盖的主流生产方式，均采用注塑生产，如将端子包塑部位由麻面改为光面，熔化的塑料则更易于充满沟槽空间，达到塑料与端子沟槽的紧密接触效果。结构改进设计第29页/共39页设计方案——采用抑制相对位移结构

目前端子包塑部位的沟槽形状，均为带有脱模斜度的梯形结构，当温度较高，塑料和铅同时膨胀时，没有可抑制塑料与铅发生相对移动的结构。因此，如何抑制塑料与铅发生相对位移，将是解决问题的关键。结构改进设计第30页/共39页设计方案——消除其它缺陷去除端子裂纹、内部气泡、砂眼等潜在制造缺陷和包塑部位凸起的纵向合模线。结构改进设计第31页/共39页设计方案——倒梯形凹槽结构倒钩形凹槽结构新的端子结构设计第32页/共39页新的端子结构设计当温度较低，发生收缩时，塑料抱紧端子下部表面，由于采用光面，使得塑料与铅接触紧密，见图12，有效防止爬酸的发生。设计方案——PP铅管PP铅管第33页/共39页新的端子结构设计当温度较高，发生膨胀时，塑料想要脱离端子凹槽束缚，但是由于因倒梯形结构或者带有倒钩限制结构的端子凹槽，较好的抑制了塑料与铅发生位移，而且由于塑料向外膨胀力的作用，使得位于凹槽侧壁或者受抑制部位的塑料与端子凹槽相应部位紧密结合，防止微小缝隙的产生，从而防止了爬酸的发生。设计方案——PP铅管PP铅管第34页/共39页新的端子结构设计端子采用冷轧或冷冲的方式，解决端子裂纹、内部气泡、砂眼等制造缺陷，辅助解决端子爬酸问题。新的端子结构设计端子采用二次加工处理，解决了纵向凸起的合模线问题。设计方案——第35页/共39页结论第36页/共39页通过对铅酸蓄电池端子爬酸机理分析和端子结构的研究，所设计的是一种较好的防爬酸端子结构，该结构通过二次加工，实现了包塑部位