專利名稱：堿性蓄電池的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種多引流柱進(jìn)行換熱引流的堿性蓄電池。
單體電池的構(gòu)成為，在電池電池殼體內(nèi)裝有正負(fù)極板匯流群，隔膜，電解液，上蓋設(shè)有安全閥密封。引流線構(gòu)成為從正負(fù)極板匯流群的各正極板一側(cè)面的上端邊向上引出引流片，其引流片上邊連接正電極引流柱。同樣，從各負(fù)極板一側(cè)面的上端邊向上引出引流片，其引流片上邊連接負(fù)電極引流柱。
密封的各單體電池的正電極引流柱和負(fù)電極引流柱由跨極片采用螺母串聯(lián)，在電池電池殼體寬側(cè)面與所有串聯(lián)電池窄側(cè)面用金屬帶夾緊，鋁散熱翅片在電池電池殼體寬側(cè)面之間形成散熱通道，以便上下方向形成換熱介質(zhì)通道，通過(guò)冷風(fēng)來(lái)?yè)Q熱各單體電池。
但是，上述電池的結(jié)構(gòu)中，是將各極板匯流群的電化學(xué)反應(yīng)的電子通過(guò)各極板匯流群的極板的上端的引流片。引出至極柱。由于該種引流方式從極板匯流群整個(gè)面至引流片的距離較長(zhǎng)，導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，并且電流密度分布不均，活性物質(zhì)利用率差，因而輸出功率低下。此外，由于電池內(nèi)阻增大，導(dǎo)致溫升速度提高，極板之間的溫差加劇，使電池中某些活性物質(zhì)提前產(chǎn)生相變、氧化，最終導(dǎo)致電池提前失效。
另一種如圖5所示的電池，是將密封型二次電池的多個(gè)電池極板匯流群在其窄側(cè)面之間相互構(gòu)成一體而成一個(gè)電池模塊，被分隔的單體電池上面開(kāi)口用一個(gè)蓋體整體密封，用貫穿兩個(gè)單體電池間窄側(cè)面的金屬件連接兩側(cè)的集流板。上述的新型二次電池模塊，是將正極板匯流群和負(fù)極板匯流群電化學(xué)反應(yīng)的電子通過(guò)各極板的左右側(cè)面引流至集流板，集流板分別焊接到各自的引流柱上。縮短了正負(fù)極板的整個(gè)面到集流板的平均距離，減少了電池內(nèi)阻，同時(shí)提高了電極活性物質(zhì)的利用率，提高了電池的輸出能力，但該種結(jié)構(gòu)沒(méi)有從電池內(nèi)部改善電極極板和模塊的散熱速度及溫度均勻性，電池是由多個(gè)電池在同一電池殼體中串聯(lián)而成，由于電池模組是應(yīng)用于純電動(dòng)車和混合電動(dòng)車，當(dāng)制動(dòng)大電流充電時(shí)，由于單體電池溫度的差異較大，特別是模塊最中間的單體電池溫度與最邊緣溫差較大，導(dǎo)致充電接受能力不一致，個(gè)別電池提前析氣現(xiàn)象，長(zhǎng)期使用后，個(gè)別電池提前失效，導(dǎo)致該模塊失效，無(wú)法修復(fù)。
本發(fā)明電池殼內(nèi)主要設(shè)有電解液、多片正極板、多片負(fù)極板和隔膜，隔膜在正極板和負(fù)極板之間，正極板、負(fù)極板和隔膜呈平行狀重疊，正極板和負(fù)極板錯(cuò)開(kāi)，即一邊的正極板側(cè)邊伸出，相反邊的負(fù)極板側(cè)邊伸出，形成正極板匯流群和負(fù)極板匯流群，正極板和負(fù)極板的重疊區(qū)域涂覆活性物質(zhì)，正極板和負(fù)極板未涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域錯(cuò)開(kāi)后的空隙為引流通道，正極板和負(fù)極板匯流群區(qū)未涂覆活性物質(zhì)，正極板匯流群和負(fù)極板匯流群區(qū)域設(shè)有換熱管孔，換熱管孔中設(shè)有引流換熱管。
正極板一側(cè)的正極板匯流群和負(fù)極板一側(cè)的負(fù)極板匯流群區(qū)域各設(shè)有一個(gè)與其尺寸相對(duì)應(yīng)的呈匚形導(dǎo)流板，導(dǎo)流板在與極板相同位置設(shè)有換熱管孔。正負(fù)極板的面積可以不相等，正極板涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域表面面積存在關(guān)系，ΔS＝S負(fù)-S正＝0--2000mm2或S正＝aS負(fù)0＜a＜1；負(fù)極板涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域的上下端高于正極板，正極板與負(fù)極板可以等寬、等高，正極板與負(fù)極板涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域可以等寬不等高。正極板匯流群和負(fù)極板匯流群區(qū)域以及匯流板處的換熱管孔內(nèi)、引流換熱管外側(cè)設(shè)有呈焊接或者鉚接方式的鉚管。引流換熱管穿過(guò)電池殼體的凸臺(tái)孔其端頭翻邊呈擴(kuò)口，密封件、導(dǎo)流板、極板匯流群、鉚管被引流換熱管穿過(guò)，引流換熱管通過(guò)機(jī)械漲管的方式膨脹管體使密封件、導(dǎo)流板、極板匯流群、鉚管和電池殼體呈緊密的結(jié)合狀態(tài)，密封件與電池殼體的凸臺(tái)孔壁間設(shè)有熱彈性O(shè)型密封圈。每個(gè)單體電池至少含有3對(duì)以上正負(fù)極柱，正負(fù)極板上的正負(fù)極柱為引流換熱管。隔優(yōu)選為隔膜袋，隔膜袋一面設(shè)有開(kāi)口，正極板涂覆活性物質(zhì)的部位被隔膜袋包覆，正極板和負(fù)極板的未涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域面用高分子絕緣材料包裹。各單體電池組合時(shí)，其引流換熱管通過(guò)跨接管使其呈連通狀態(tài)，引流換熱管中設(shè)有換熱介質(zhì)。
本發(fā)明在未涂覆活性物質(zhì)區(qū)域的正、負(fù)極板匯流群采用穿孔鉚接在引流條的方式，使極板匯流群緊湊，不產(chǎn)生變形，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電子能夠迅速到達(dá)極柱，電化學(xué)反應(yīng)活性物質(zhì)反應(yīng)面積達(dá)到較高，增大電池的能量。穿壁管穿過(guò)鉚管的孔中，機(jī)械脹管后，使極板匯流群、引流條、穿壁管、電池殼體形成一體，這樣能將4者可靠地緊密固定。正負(fù)極涂覆活性物質(zhì)區(qū)域面積不相等，負(fù)極涂覆活性物質(zhì)上端高于正極涂覆活性物質(zhì)上端，正負(fù)極涂覆活性物質(zhì)區(qū)域表面積存在ΔS＝S負(fù)-S正＝0-2000m2或S正＝aS負(fù)0＜a＜1，正負(fù)極等寬等長(zhǎng)，而涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域等寬不等長(zhǎng)，這樣有利于解決電池的內(nèi)壓密封，產(chǎn)生的氣體不必通過(guò)隔膜和電解液相傳遞，而可以直接擴(kuò)散到負(fù)極，在負(fù)極高于正極的活性物質(zhì)區(qū)域的固相表面直接進(jìn)行復(fù)合，即提供了足夠的氣體復(fù)合空間，又大大增加了氣相復(fù)合(催化)反應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)，從而提高了氣體復(fù)合能力，加速了氣體復(fù)合速度，使電池的內(nèi)壓大大降低，避免了因內(nèi)壓升高而導(dǎo)致電池溫升加速，電池容量下降，避免了內(nèi)壓過(guò)高，造成安全閥的過(guò)頻開(kāi)啟，析氣頻繁，電池提前失效的現(xiàn)象，提高了各單體電池壽命一致性。正負(fù)極板等寬、等高而涂覆活性物質(zhì)區(qū)域等寬不等高，正極板上部未涂活性物質(zhì)部分采用高分子絕緣材料包覆可避免正負(fù)極板邊緣的毛刺相互重疊。不但降低了電池在初始裝配時(shí)發(fā)生短路的幾率，并且也減少了電池在充放電循環(huán)中因電極膨脹相互擠壓造成毛刺穿透隔膜而引起短路幾率。穿壁脹管引流結(jié)構(gòu)，通過(guò)介質(zhì)在電池內(nèi)部的強(qiáng)制換熱，帶出由于電池充放電時(shí)電化學(xué)反應(yīng)熱和歐姆熱，介質(zhì)在各單體電池內(nèi)部快速流動(dòng)，使各單體電池的溫度一致性得到穩(wěn)定，從而避免了各單體電池溫度差異，特別是避免了電池電化學(xué)反應(yīng)熱和歐姆熱從極片傳遞至電池殼體的熱傳導(dǎo)速度差的難題。
電池殼體(1)長(zhǎng)與寬成一定比例，電池殼(1)內(nèi)主要設(shè)有電解液、多片正極板、多片負(fù)極板和隔膜，最外層的極板為負(fù)極板，即負(fù)極板數(shù)比干杯芨板當(dāng)選多一片。正極板活性物質(zhì)涂覆區(qū)域被公一側(cè)設(shè)有出口的隔膜袋包覆，這樣與在正極板與負(fù)極板之間夾裝連續(xù)彎折狀的隔膜相比，更有利于電池工藝裝配。正極板、負(fù)極板呈平行狀重疊并部分錯(cuò)開(kāi)，即一邊的正極板側(cè)邊伸出，相反邊的負(fù)極板側(cè)邊伸出，正極板伸出部分為正極板引流部(7)形成正極板匯流群，負(fù)極板伸出部分為負(fù)極板引流部(8)未涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域形成負(fù)極板匯流群，正極板匯流群和負(fù)極板匯流群上各設(shè)有四個(gè)被三個(gè)換熱管孔分別隔開(kāi)的能將極片定位的定位孔，導(dǎo)流板上相應(yīng)位置也設(shè)有定位孔，定位孔用鉚管將匯流群鉚緊。正極板和負(fù)極板未涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域錯(cuò)開(kāi)后的空隙為引流通道。電池殼(1)左右側(cè)含有一個(gè)凸臺(tái)(9)，在凸臺(tái)(9)上各含有3個(gè)均分的梯形圓凸臺(tái)(10)，梯形圓凸臺(tái)(10)的通孔中塞有密封件(4)，通孔與密封件(4)之間設(shè)有三個(gè)橡膠O型橡膠密封圈(6)，壓縮減薄并使其疊合的正極板匯流群和負(fù)極板匯流群區(qū)域分別打換熱管孔，換熱管孔中設(shè)有引流換熱管(2)，將引流換熱管(2)兩穿過(guò)兩端頭密封件(4)、兩側(cè)的導(dǎo)流板(3)、極板匯流群、鉚管(6)，引流換熱管(2)端頭在密封件(4)通孔口翻邊成擴(kuò)口，引流換熱管(2)通過(guò)機(jī)械漲管的方式膨脹管體造成密封件(4)向電池內(nèi)擠壓變形和O型橡膠密封圈(9引流換熱管(2)中設(shè)有換熱介質(zhì)，其各單體電池引流換熱管通過(guò)跨接管使其呈連通狀態(tài))變形，使密封件(4)、導(dǎo)流板(3)、極板匯流群、鉚管(6)和電池殼體(1)緊密結(jié)合，達(dá)到多重密封的狀態(tài)。電池殼(1)上面焊有與電池殼(1)截面相應(yīng)的蓋體(11)。上蓋體(11)上焊有安全閥(12)，當(dāng)達(dá)到析氣壓力時(shí)，安全閥開(kāi)啟以保護(hù)電池。當(dāng)各單體電池組合時(shí)，其引流換熱管(2)通過(guò)跨接管使其呈連通狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種堿性蓄電池，其電池殼(1)內(nèi)主要設(shè)有電解液、多片正極板、多片負(fù)極板和隔膜，隔膜在正極板和負(fù)極板之間，正極板、負(fù)極板和隔膜呈平行狀重疊，其特征是正極板和負(fù)極板錯(cuò)開(kāi)，即一邊的正極板側(cè)邊伸出，相反邊的負(fù)極板側(cè)邊伸出，形成正極板匯流群和負(fù)極板匯流群，正極板和負(fù)極板的重疊區(qū)域涂覆活性物質(zhì)，正極板和負(fù)極板未涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域錯(cuò)開(kāi)后的空隙為引流通道，正極板和負(fù)極板匯流群區(qū)未涂覆活性物質(zhì)，正極板匯流群和負(fù)極板匯流群區(qū)域設(shè)有換熱管孔，換熱管孔中設(shè)有引流換熱管(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性蓄電池，其特征是正極板匯流群和負(fù)極板匯流群區(qū)域各設(shè)有一個(gè)與其尺寸相對(duì)應(yīng)的呈匚形導(dǎo)流板(3)，導(dǎo)流板(3)在與極板相同位置設(shè)有換熱管孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性蓄電池，其特征是正負(fù)極板的面積可以不相等，正極板涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域表面面積存在關(guān)系，ΔS＝S負(fù)-S正＝0--2000mm2或S正＝aS負(fù)0＜a＜1；負(fù)極板涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域的上下端高于正極板，正極板與負(fù)極板可以等寬、等高，正極板與負(fù)極板涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域可以等寬不等高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性蓄電池，其特征是正極板匯流群和負(fù)極板匯流群區(qū)域以及匯流板(3)處的換熱管孔內(nèi)、引流換熱管外側(cè)設(shè)有呈焊接或者鉚接方式的鉚管(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿性蓄電池，其特征是引流換熱管穿過(guò)電池殼體的凸臺(tái)孔其端頭翻邊呈擴(kuò)口，密封件(4)、導(dǎo)流板(3)、極板匯流群、鉚管(6)被引流換熱管(2)穿過(guò)，引流換熱管(2)通過(guò)機(jī)械漲管的方式膨脹管體使密封件(4)、導(dǎo)流板(3)、極板匯流群、鉚管(6)和電池殼體(1)呈緊密的結(jié)合狀態(tài)，密封件(4)與電池殼體(1)的凸臺(tái)孔壁間設(shè)有熱彈性O(shè)型密封圈(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性蓄電池，其特征是每個(gè)單體電池至少含有3對(duì)以上正負(fù)極柱，正負(fù)極板上的正負(fù)極柱為引流換熱管(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性蓄電池，其特征是隔膜為隔膜袋，隔膜袋一面設(shè)有開(kāi)口，正極板涂覆活性物質(zhì)的部位被隔膜袋包覆，正極板和負(fù)極板的未涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域面用高分子絕緣材料包裹。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性蓄電池，其特征是引流換熱管(2)中設(shè)有換熱介質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性蓄電池，其特征是當(dāng)各單體電池組合時(shí)，其引流換熱管(2)通過(guò)跨接管使其呈連通狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多引流柱進(jìn)行換熱引流的堿性蓄電池。其電池殼內(nèi)主要設(shè)有電解液、多片正極板、多片負(fù)極板和隔膜，隔膜在正極板和負(fù)極板之間，正極板、負(fù)極板和隔膜呈平行狀重疊，其特征是正極板和負(fù)極板錯(cuò)開(kāi)，即一邊的正極板側(cè)邊伸出，相反邊的負(fù)極板側(cè)邊伸出，形成正極板匯流群和負(fù)極板匯流群，正極板和負(fù)極板的重疊區(qū)域涂覆活性物質(zhì)，正極板和負(fù)極板未涂覆活性物質(zhì)的區(qū)域錯(cuò)開(kāi)后的空隙為引流通道，正極板和負(fù)極板匯流群區(qū)未涂覆活性物質(zhì)，正極板匯流群和負(fù)極板匯流群區(qū)域設(shè)有換熱管孔，換熱管孔中設(shè)有引流換熱管。它有效的改降低電池的內(nèi)阻并提高電池的輸出功率，同時(shí)在組合型二次電池中，使各單體電池的溫度均勻性得到改善，并且有效的提高電池組使用壽命。
文檔編號(hào)H01M10/28GK1462084SQ0211307
公開(kāi)日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者沈建, 宋翔, 葛建生, 馮夏至, 邢志勇, 丁干 申請(qǐng)人:春蘭(集團(tuán))公司