專利名稱：具有改善的熱導率的電池殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改善的熱導率的電池殼和堿性蓄電池。更具體地，本 發(fā)明涉及包括導熱聚合物材料的電池殼和堿性蓄電池，其中該聚合物材料 容許熱量傳遞離開電池和電池殼。
背景技術(shù)：
可再充電電池用于各種工業(yè)和商業(yè)應用中，如叉車、高爾夫車、不間 斷電源和電動車。
可再充電鉛酸蓄電池是用于內(nèi)燃機的起動電動機的有用電源。但是，
它們的低能量密度(約30Wh/kg)和它們不能充分地排熱，使得它們對于電動 車(EV)、混合動力車(HEV)和2-3輪小型摩托車(scooter )/摩托車(motorcycle ) 是不實用的電源。使用鉛酸蓄電池的電動車需要再充電之前的行程短，需 要約6-12個小時以再充電并且包含有毒物質(zhì)。另外，使用鉛酸蓄電池的電 動車具有緩慢的加速、對深度放電的差的耐受性和僅約20,000英里的電池 壽命。
鎳-金屬氫化物電池("Ni-MH電池")遠遠優(yōu)于鉛酸蓄電池，并且Ni-MH 電池是可供電動車、混合動力車和其他形式的車輛動力裝置使用的理想電 池。例如，Ni-MH電池，如美國專利No. 5,277,999中描述的那些(其公開內(nèi) 容在此引入作為參考)，具有比鉛酸蓄電池高得多的能量密度，可以在需要 再充電前為電動車提供動力超過250英里，可以在15分鐘內(nèi)再充電，且不 包含有毒物質(zhì)。
過去已對改善Ni-MH電池的功率和充電容量的電化學方面進行了廣泛 的研究，其在美國專利No. 5,096,667、 5,104,617、 5,238,756和5，277，99中 詳細討論，其內(nèi)容全部在此引入作為參考。
Ni-MH電池的性能的才幾械和熱方面對于運行方面是重要的。例如，在 電動車和混合動力車中，電池重量是一個重要的因素。因此，在設計用于 電動車和混合動力車的電池中，減小單獨電池的重量是一個重要的考慮因素。電池重量應減小，同時提供電池的必要機械要求(即，容易運輸、強度、 結(jié)構(gòu)完整性等)。
電動車和混合動力車應用對于熱管理提出關(guān)鍵的要求。將單獨的電化 學電池緊密鄰近地放置在一起，許多電池電連接在一起。因此，由于在充 電和放電過程中有產(chǎn)生大量熱的固有趨勢，以產(chǎn)生的熱是否充分控制來判 斷用于電動車和混合動力車的可使用的電池設計。熱源主要有三種。第一，
由于在熱氣候中車輛運行引起的環(huán)境熱；第二，在充電和發(fā)電時的電阻或
fR加熱，其中I表示流入或流出電池的電流且R為電池的電阻；和第三，
在過度充電過程中由于氣體復合產(chǎn)生的大量熱。
已開發(fā)了這樣的電池，其減小其總重量并引入在電動車和混合動力車 以及其他應用中成功運行所需的必要熱管理，而沒有減小其儲能容量或功
率輸出。 一種這樣的電池設計是整體(monoblock)電池。整體電池的實例提 供在2001年7月3日授予Corrigan等的美國專利No. 6,255,051中，其內(nèi)容 在此引入 作為參考。整體電池的另一實例提供在2004年2月10日授予Gow 等的美國專利No. 6，689，510中，其內(nèi)容在此引入作為參考。整體電池的另 一實例提供在美國專利申請序列號No. 09/861914中，其公開內(nèi)容在此引入 作為參考。
由于許多優(yōu)點，聚合物廣泛用作在棱柱電池外殼中選擇的材料。那些 優(yōu)點包括較低的成本、較低的重量和相對金屬殼較容易的可制造性。為了 確保這種電池實現(xiàn)壽命預期，重要的是將熱量傳遞離開電池。盡管聚合物 通常具有優(yōu)異的體積電阻率和介電性能，但缺點是差的熱導率。
目前，在本領(lǐng)域中需要這樣的電池殼，其具有可以為多種應用進行容 易地改變并提供有效的熱管理和機械穩(wěn)定性的設計。本發(fā)明通過引入釆用 具有不同熱阻率的聚合物材料的柔性電池殼設計來克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺 陷，以開發(fā)具有改善的熱管理和改善的結(jié)構(gòu)完整性的電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了電池殼，包括基體殼(base case)和插入物作為外殼的兩個 部件?；w殼由第一聚合物材料形成，并且插入物由第二聚合物材料形成， 其中該第二聚合物材料具有高于第一聚合物材料的熱導率。第二聚合物材 料可以包括基體聚合物和至少一種導熱填料，如陶瓷、玻璃或碳纖維。第二聚合物材料的基體聚合物可選自聚苯醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚，
并且陶瓷填料可選自氧化鋁、熔融石英、以MACOI^作為商標出售的玻璃 陶瓷、氮化硼、氮化硅、碳化硼、氮化鋁、碳化硅、氧化鋯及其組合。第 一聚合物材料可選自聚苯醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚。基體殼和插 入物可用第一聚合物材料和第二聚合物材料通過雙色模塑和嵌件模塑之一 整體模塑。
優(yōu)選的實施方式在電池殼的外部上引入翅片(fin)。翅片的使用提供機械 穩(wěn)定性和更有效的冷卻。翅片在殼上提供額外的表面積，其有助于從電池 內(nèi)部傳遞熱量。
該殼可設計為可并入各種應用的基體形狀。基體形狀設計為具有可以 接收插入物的開口。插入物可以由具有不同程度熱導率的材料構(gòu)成。插入 物可以由至少如基體形狀一樣導熱的材料構(gòu)成，優(yōu)選插入物比基體形狀更 導熱。隨著電池尺寸增加，產(chǎn)生的熱量也增加。另外，可以使用液體或氣 體/空氣冷卻進一步消散熱量以幫助熱管理。這些冷卻策略可與本發(fā)明的殼 一起使用。


為了輔助理解本發(fā)明的各個方面及其各個實施方式，現(xiàn)在參考附圖， 其中相同的附圖標記表示相同的元素。附圖僅是示例性的，且不應理解為 限制本發(fā)明。
圖1A是本發(fā)明電池殼實施方式的側(cè)視解，其中第一聚合物材料和 第二聚合物材料形成電池殼，第二聚合物材料形成電池殼的側(cè)壁； 圖1B是圖1A沿線B-B的橫截面圖解，其中說明優(yōu)選的組件； 圖1C是圖1A的頂視解，其中說明孔組件； 圖1D是圖1B沿線D的放大圖，其中說明電池內(nèi)的連接和焊接； 圖1E是本發(fā)明電池殼實施方式的側(cè)視解，其中說明導熱翅片和電 池Jf關(guān)鎖(interlock);
圖2A是本發(fā)明電池殼實施方式的側(cè)視解，其中第一殼部分設計有 用于接收第二殼部分的開口 ；
圖2B是圖2A沿線B的放大圖，其中說明跨越側(cè)壁的空氣流動；
圖2C是本發(fā)明電池殼的實施方式的圖解，其中說明跨越前蓋的空氣流動；
圖3A是本發(fā)明實施方式的圖解，其中說明跨越一系列聯(lián)鎖的電池殼的
前蓋的空氣流動；
圖3B是本發(fā)明實施方式的圖解，其中說明在一系列聯(lián)鎖的電池殼的側(cè)
壁之間的橫向空氣流動；
圖3C是本發(fā)明實施方式的圖解，其中說明在一系列聯(lián)鎖電池殼的側(cè)壁
之間和跨越一 系列聯(lián)鎖電池殼的蓋的縱向空氣流動；
圖4A是本發(fā)明雙電池整體模塊的實施方式的前蓋視解，其中第一
聚合物材料和第二聚合物材料形成模塊的電池殼，第二聚合物材料構(gòu)成插
入電池殼前蓋的插入物；
圖4B是圖4A的側(cè)視解，其中說明模塊的孔組件和模塊端子；
圖4C是圖4B沿線C-C的橫截面圖解，其中說明模塊的優(yōu)選組件；
圖4D是圖4A的頂視解，其中說明模塊的頂蓋；
圖4E是圖4A的底視解，其中說明模塊的底蓋和腳；
圖4F是本發(fā)明實施方式的正視解，其中說明基體殼；
圖4G是本發(fā)明實施方式的正視圖，其中說明有相應凹槽的插入物；
圖5A是本發(fā)明雙電池整體模塊的實施方式的前蓋視解，其中說明
跨越插入物和通過翅片的縱向空氣流動；
圖5B是圖5A沿線B的側(cè)視圖，其中說明跨越側(cè)壁的空氣流動；
圖6A是本發(fā)明實施方式的圖解，其中說明跨越一系列聯(lián)鎖的雙電池模
塊的蓋和在該蓋之間的空氣流動；
圖6B是本發(fā)明實施方式的圖解，其中說明跨越一系列聯(lián)鎖的電池殼的
側(cè)壁和在該側(cè)壁之間的縱向空氣流動；
圖6C是一系列聯(lián)鎖的雙電池模塊的頂視圖；和 圖6D是一 系列聯(lián)鎖的雙電池模塊的透視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明公開了具有改善的熱導率的電池和電池殼。電池殼可以由第一 聚合物材料和第二聚合物材料形成，其中第二聚合物材料具有比第 一聚合 物材料高的熱導率。不同的熱導率促進熱量傳遞離開電池。另外，通過導 熱材料的策略性布置，系統(tǒng)的總重量不顯著增加，并且熱傳遞最大化。
參考圖1A-1E，說明本發(fā)明電池(通常稱作IOO)的實施方式。第一聚合 物材料構(gòu)成頂部121A和底部121B上的電池外殼和在前部123A和后部123B上的電池蓋。第二聚合物材料構(gòu)成導熱側(cè)壁126A和126B。在該實施 方式中，導熱側(cè)壁126A和126B幫助傳遞由電極組IIO產(chǎn)生的熱，且將熱 傳遞離開電池100。焊接溢料阱(weld flash trap)129確保由焊接過程擠出的 塑料熔體陷入其中。這消除了除去焊接溢料即熔體的非必要二次操作。優(yōu) 選的是，擋板幫助空氣流動的調(diào)節(jié)。擋板的設計可以優(yōu)化以向模塊提供足 夠的空氣流動和用于產(chǎn)生對流循環(huán)。這將改善模塊傳遞產(chǎn)生的熱的能力。
當電極組110充電和》文電時，導熱側(cè)壁126A和126B將產(chǎn)生的熱傳遞 離開。優(yōu)選的是，將熱交換翅片128引入系統(tǒng)中在前電池蓋123A和后電池 蓋123B上。翅片128優(yōu)選包括導熱材料，其中該導熱材料可以與用于導熱 側(cè)壁126A和126B的材料相同或不同。在熱產(chǎn)生時，熱交換翅片128將熱 從電池蓋引走。此外，如圖2C所示，優(yōu)選通過在電池蓋123A和123B上 和經(jīng)過翅片128流動的空氣使熱消散。隨著熱產(chǎn)生，熱將上升離開電池殼 并引入較冷的空氣與電池蓋123A和123B及翅片128接觸。翅片128在殼 上提供額外的表面積，所述額外的表面積幫助從電池內(nèi)部傳遞熱。除了熱 消散外，翅片128還向電池IOO提供機械穩(wěn)定性。
參考圖1D，說明電池內(nèi)連接。優(yōu)選的是，本發(fā)明的電池具有至少一個 電池內(nèi)連接，如后所述。更優(yōu)選的是，本發(fā)明的電池每側(cè)126A和126B具 有三個電池內(nèi)連接。電極組110與第一電極片(tab)116電連通。第一電極片 116與第二電極片111電連通，和設置電極片111接近內(nèi)集電體112并與其 接觸。設置內(nèi)集電體12接近外集電體127并與其接觸。優(yōu)選的是，內(nèi)集電 體112焊接到外集電體127。通過導熱側(cè)壁126A和126B保持結(jié)構(gòu)完整性， 該導熱側(cè)壁126A和126B還傳遞由系統(tǒng)產(chǎn)生的熱。
第二聚合物材料可以包括基體聚合物和至少 一種導熱填料，如陶瓷或
玻璃。第二聚合物材料的基體聚合物可以選自聚苯醚、聚苯乙烯、聚丙烯、 聚苯碌u醚或其任意組合。
可以用作導熱填料的陶瓷的實例包括，但不限于，氧化鋁、熔融石英、 以MACOI^作為商標出售的玻璃陶瓷、氮化硼、氮化硅、碳化硼、氮化鋁、 碳化硅、氧化鋯及其任意組合。氮化硼是優(yōu)選的導熱填料。第一聚合物材 料可以選自聚苯醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚或其任意組合?；w殼 和插入物可用第一聚合物材料和第二聚合物材料通過雙色模塑和嵌件模塑 之一整體模塑。優(yōu)選的是，第二聚合物材料的熱導率高于第一聚合物材料。優(yōu)選的是，
第二聚合物材料的熱導率為約l.OW/mk-約10W/mk，并且第一聚合物材料 的熱導率為約0.2W/mk-約1.0W/mk。優(yōu)選的是，第二聚合物材料的體積電 阻率為約0.1歐姆.厘米-約1E15歐姆.厘米，并且第一聚合物材料的體積電 阻率為約1E12歐姆.厘米-約1E15歐姆.厘米。
陶瓷填料的尺寸和形狀取決于所需電池或模塊的特定需要。典型地， 隨著由電池產(chǎn)生的能量的量增加，熱量也增加。結(jié)果，第二聚合物材料的 熱導率優(yōu)選增加以容許熱有效的傳遞離開電池。此外，其他因素如成本將
決定填料在第二聚合物材料中的百分比。
陶瓷填料顆粒可以為小片或球形，取決于所需的熱傳遞的性質(zhì)。例如， 小片典型地用于熱擴散(heat spreading)應用并提供各向異性的熱傳遞，而球 形顆粒提供更加各向同性的熱傳遞。填料顆粒的導熱率可從50W/mk變化 至300W/mk以上。陶f:填料顆?？蓮膩單⒚字睆阶兓?00微米以上，取 決于塑料組件的厚度。
參考圖3A，說明本發(fā)明的實施方式，其中多個電池301聯(lián)鎖并電連接 以產(chǎn)生模塊，通常稱作300。
本發(fā)明的導熱電池殼可容納多個電化學電池以形成整體電池，通常稱 作400，如圖4A-4E所示。優(yōu)選的是，單個電化學電池置于各個單獨的電池 室中。在一個實施方式中，單個電化學電池置于每個電池室中。
整體電池400的電池殼可具有可交換的部分，其設計成容許基體殼用 于多種應用?；w殼示于圖4F中。凹槽可以引入基體殼450中，其中凹槽 對應于插入物451中的互補凹槽，如圖4G所示。插入物451可以設計有變 化的重量和氬不滲透性，取決于給定系統(tǒng)的需要。優(yōu)選的是，插入物451 具有比基體殼高的熱導率。
基體殼450可以i殳計有在開口周圍的法蘭。插入物451可以設計成配 合該法蘭安裝。此外，可通過焊接或其他方法如粘合劑固定基體殼和插入 物之間的接觸點。焊接可以為任意焊接方法，如激光焊接、振動焊接或超 聲焊接。優(yōu)選使電池殼密封以防止氫和其他氣體從電池不受控制的逸出。 如下所述，孔組件控制和監(jiān)控氫和其他氣體從電池逸出。而且，通過使電 池殼密封，可以抑制和優(yōu)選防止如濕氣的成分進入電池殼內(nèi)部。
如上所述，本發(fā)明的實施方式可以引入具有任意數(shù)量的電池的整體電池中。參考圖4A-4E,說明具有兩個電池的整體電池400。電池可以串聯(lián) 或并聯(lián)。但是，應當理解，在圖4A-4E中描述的實施方式公開了雙電池整 體模塊400;但是，可以引入額外的電池，取決于給定系統(tǒng)的需要。電池 的公共壁之間的基體互連將保持一致。第一聚合物材料構(gòu)成模塊頂蓋401 和模塊外殼402。模塊外殼402形成整體模塊400的框架，并設計成接收 一個或多個插入物403。第二聚合物材料構(gòu)成插入物403。優(yōu)選的是，插 入物403具有比模塊外殼402高的熱導率。導熱插入物403幫助傳遞由電 極組406產(chǎn)生的熱，且熱傳遞離開電池400。
優(yōu)選的是，模塊頂蓋401具有集成的孔組件411。孔組件411監(jiān)控和 控制模塊400內(nèi)部產(chǎn)生的氫和其他氣體的釋放?？捉M件411適于釋放內(nèi)部 壓力，該內(nèi)部壓力可^s皮壞電^ l組406和才莫塊密封。
當電極組406充電和放電時，模塊外殼402將產(chǎn)生的熱傳遞離開。優(yōu) 選的是，熱交換翅片428引入系統(tǒng)中在插入物403上。翅片428優(yōu)選包括 導熱材料，其中該導熱材料可以與用于模塊外殼402的材料相同或不同。 在熱產(chǎn)生時，熱交換翅片428將熱從電池400引走。此外，優(yōu)選通過在插 入物403上和經(jīng)過翅片428流動的空氣使熱消散，如圖5A和5B所示。隨 著熱產(chǎn)生，熱將上升離開電池殼并引入較冷的空氣與插入物403和翅片428 接觸。模塊400可以設計有側(cè)蓋404,其中該側(cè)蓋設計成接收和固定插入 物403。
參考圖4C,本發(fā)明的電池(battery)優(yōu)選每個電池(cell)中具有至少一個 電池內(nèi)連接，如后所述。更優(yōu)選的是，模塊400的每個電池每側(cè)具有三個 電池內(nèi)連接。電極組406與電極片412電連通，并且電極片412設置接近 內(nèi)集電體407并與其接觸。內(nèi)集電體407設置接近外集電體414并與其接 觸。優(yōu)選的是，內(nèi)集電體407焊接到外集電體414。
優(yōu)選的是，模塊400包括至少一個集成到模塊外殼402中的端子409。 模塊端子409提供使得使用者能夠使用由包含在模塊400內(nèi)的電池產(chǎn)生的 電流的機構(gòu)。盡管描述了圖解的設計，但端子可以引入任何已知的端子設 計。
多于一個的電化學電池置于電池室的至少一個中也是可以的。例如， 通過首先將這些電化學電池的每個置于現(xiàn)有的保護聚合物袋中并將該電 池置于電池室中，可以將兩個或多個電化學電池置于單獨電池室中。聚合物袋防止(在室中的)每個電化學電池的電解質(zhì)與在室中的任何其他電化學 電池的電解質(zhì)接觸。
下面 一般涉及以上討論的全部實施方式。每個電化學電池優(yōu)選包括一 個或多個正極、 一個或多個負極、將正極與負極分離的隔膜和電解質(zhì)的組。 該電極組優(yōu)選位于每個電池室中，使得電極板的寬面與每個容器的縱向壁 平行。但是，電極組以其他方式定位于電池室內(nèi)也是能想到的。例如，板 的寬面可以設置平行于橫向壁。
布置在電池殼中的電化學電池的一些或全部可以以串聯(lián)電連接和/或 并聯(lián)電連接的方式電連接在一起。在一個實施方式中，電化學電池全部串 聯(lián)電連接。在另一實施方式中，電化學電池全部并聯(lián)電連接。在再一實施 方式中，電化學電池部分串聯(lián)電連接，而部分并聯(lián)電連接。也可以具有多 組電池，其中每組內(nèi)的電池彼此電互連，而一組中的電池不與任何其他組 的電池電連^t妄。
正極和負極可以包括附著到電極上用于將電能傳輸進入電極板和從 電極板傳輸出來的集電片。每個電化學電池正極的集電片全部一起焊接到 正極互連中。同樣，每個電化學電池負極的集電片全部一起焊接到負極互 連中。為了串聯(lián)連接全部電化學電池， 一個電化學電池的正極互連與相鄰 的電化學電池負極互連相連接。這可以通過本領(lǐng)域已知的許多方式中的任 意方式進行。例如，電化學電池可通過在相鄰的電池室中的另一電化學電 池的正極互連之間連接的連接隔離物串聯(lián)連接。連接隔離物還可以將電化 學電池連接到負極電池端子和正極電池端子。連接隔離物可以由許多不同 的導電材料形成。例如，它們可以由鎳、銅、鎳合金、銅合金、鍍鎳的銅、 或鍍鎳的銅合金形成。連接隔離物優(yōu)選焊接到正極和負極互連以及正極和 負才及電池端子。
優(yōu)選布置連接隔離物，使得它們越過容器隔板和壁的頂部。這可通過 將連接隔離物置于用于電池殼的特殊設計的蓋子中而實現(xiàn)。還可以想到， 可布置連接隔離物使得它們通過位于容器的隔板和壁中的小開口 。
優(yōu)選設計本發(fā)明的實施方式，使得在每個電池室中的電解質(zhì)與任何其 他電池室中的電解質(zhì)隔離。這避免電池之間的自放電電短路。但是，優(yōu)選 來自每個單獨電池的氣體全部共享在電池殼的公共區(qū)域中，使得電池殼用 作電池中每個電化學電池的公共壓力容器。此外， 一個或多個孔組件優(yōu)選集成到電池殼中以監(jiān)控和控制氣體的釋放。電池殼的公共區(qū)域可引入用于
電池殼的特殊設計的頂部中，如圖4C所示。在該實施方式中，孔組件411 集成在頂部401中。
為了幫助防止電解質(zhì)在電池室之間的泄漏，在電池室頂部中的每個開 口可以用氣體能滲透的疏水膜覆蓋。該膜覆蓋將防止電解質(zhì)從每個室逸 出。但是，由于它們是氣體能滲透的，它們將容許氣體從每個電池室進入 電池殼中的^^共區(qū)域。
氣體能滲透的疏水膜可以由具有足以補償過度充電(overcharge)氣體 逸出速率的氣體擴散表面積的材料形成。其可以為每12Ah電池約5cm2-約50cm2。通常，疏水材料為容許電池氣體而不是電解質(zhì)通過的任何材料。 該材料的實例為包括具有碳酸鈣填料的聚乙烯的材料。其他實例包括許多 類型的尿布(diaper)材料。可以使用的材料的實例為由Tridegar產(chǎn)品供應的 透氣型XBF-100W EXXAIRE膜。該膜為聚乙烯膜，其已與細碳酸4丐顆粒 混合然后進一步拉伸以使其為多孔的。在一個實施方式中，選擇該層以具 有約0.25標準規(guī)格(0.25g/平方米)的厚度，其相當于約0.001英寸。材料的 Gurley孔隙率選擇為約360(在4.9英寸水的氣壓下每平方英寸通過100cc 氣體為360秒)。該膜的疏水性質(zhì)表現(xiàn)為在約120°C的30%KOH電解質(zhì)中 的接觸角非常高。
通常，用于本發(fā)明電池殼的電解質(zhì)可為任何含水或非水電解質(zhì)。非水 電化學電池的實例為鋰離子電池，其使用插層化合物用于負極和正極以及 使用液體有機或聚合物電解質(zhì)。含水電化學電池可分為"酸性的"或"堿 性的"。酸性電化學電池的實例為鉛酸電池，其使用二氧化鉛作為正極活 性物質(zhì)和高表面積多孔結(jié)構(gòu)的金屬鉛作為負極活性物質(zhì)。優(yōu)選的是，本發(fā) 明的電化學電池為石威性電化學電池。石咸性電解質(zhì)可以為i威金屬氬氧化物的 水溶液。優(yōu)選的是，堿性電解質(zhì)包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰或其 混合物的水溶液。堿性電解質(zhì)可為氫氧化鉀和氫氧化鋰的混合堿金屬氫氧 化物。
優(yōu)選的是，電解質(zhì)不使第一聚合物材料或第二聚合物材料退化。而且， 用于第二聚合物材料的填料優(yōu)選不在所選的電解質(zhì)中退化。例如，含水氫 氧化鉀和含水氬氧化鋰使鋁退化。結(jié)果，當電解質(zhì)如氫氧化鉀或氫氧化鋰 可以使含鋁填料退化時，氮化鋁對于第二聚合物材料是較不優(yōu)選的填料。任何類型的活性電池物質(zhì)。正極物質(zhì)的實例為氧化鉛、鋰鈷二氧化物、鋰 鎳二氧化物、鋰鎳二氧化物、鋰錳氧化物、鋰釩氧化物、鋰鐵氧化物、鋰 化合物、即這些化合物和過渡金屬氧化物的復合氧化物、二氧化錳、氧化 鋅、氧化鎳、氫氧化鎳、氫氧化錳、氧化銅、氧化鉬、氟化碳等。優(yōu)選的 是，正極活性物質(zhì)為氫氧化鎳材料。
負極物質(zhì)的實例包括金屬鋰等堿金屬、其合金、吸收堿金屬的碳材料、 鋅、氫氧化鎘、吸氫合金等。優(yōu)選的是，負極活性物質(zhì)為吸氫合金(在本領(lǐng) 域中還稱作儲氫合金)。在本發(fā)明精神和意圖中，可以使用任何吸氫合金。 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，每個電化學電池為包括負極和正極的鎳-金屬 氫化物電池，該負極包括作為活性物質(zhì)的吸氫合金物質(zhì)，該正極包括作為 活性物質(zhì)的氫氧化鎳。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，電池為鎳-金屬氫化物整體電池。因此， 本發(fā)明的整體電池殼實施方式優(yōu)選經(jīng)受得起的壓力至少為密封鎳-金屬氫 化物電池的標準運行壓力。這可以根據(jù)用作活性電極物質(zhì)的實際吸氫合金 和氫氧化鎳材料而變化。在本發(fā)明的一個實施方式中，整體電池可以在至
少10psi的最大壓力下，優(yōu)選在至少25psi的最大壓力下和更優(yōu)選在至少 50psi的最大壓力下運行。在本發(fā)明的另一實施方式中，整體電池可以在高 達約140psi的最大壓力下運行。因此，優(yōu)選整體殼的實施方式應當能夠經(jīng) 受得住約10psi-約140psi的最大運行壓力。但是，本發(fā)明的整體電池和電 池殼不限于這種運行壓力。
盡管在附圖和上述說明中詳細描述了本發(fā)明，但它們對于本發(fā)明在性 質(zhì)上被認為是說明性的而非限制性的，且本文中的概念可以應用于任何可 成形的材料。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或精 神的情況下，可以進行本發(fā)明的變化和改性。因此，本發(fā)明應覆蓋在所附 權(quán)利要求及其等價物范圍內(nèi)的發(fā)明的所有這種改性和變化。
權(quán)利要求
1. 一種電池殼，包括第一聚合物材料；和第二聚合物材料，所述第二聚合物材料具有比所述第一聚合物材料高的熱導率，所述第二聚合物材料促進熱傳遞離開所述電池殼。
2、 權(quán)利要求l的電池殼，所述第二聚合物材料包括基體聚合物和至少 一種導熱填料。
3、 權(quán)利要求2的電池殼，所述導熱填料包括陶瓷填料。
4、 權(quán)利要求3的電池殼，所述陶瓷填料選自氧化鋁、熔融石英、氮化 硼、氮化硅、碳化硼、氮化鋁、碳化硅、氧化鋯及其任意組合。
5、 權(quán)利要求4的電池殼，所述第一聚合物材料選自聚苯醚、聚苯乙烯、 聚丙烯、聚苯硫醚及其任意組合。
6、 權(quán)利要求1的電池殼，所述第二聚合物材料具有約1.0W/mk-約 10W/mk的熱導率，并且所述第一聚合物材料具有約0.2W/mk-約1.0W/mk 的熱導率。
7、 權(quán)利要求l的電池殼，所述殼包括至少一個插入物和基體，所述第 二聚合物材料構(gòu)成所述插入物并且所述第一聚合物材料構(gòu)成所述基體。
8、 一種^5咸性蓄電池，包括 包括第一聚合物材料的基體殼；包括第二聚合物材料的插入物，所述第二聚合物材料具有比所述第一 聚合物材料高的熱導率，所述插入物促進熱傳遞離開所述電池殼；和 至少一個電才及組。
9、 權(quán)利要求8的堿性蓄電池，所述基體殼用于接收所述插入物。
10、 權(quán)利要求8的堿性蓄電池，所述第二聚合物材料包括基體聚合物 和至少一種陶瓷填料。
11、 權(quán)利要求10的堿性蓄電池，所述陶瓷填料選自氧化鋁、熔融石英、 氮化硼、玻璃陶資、氮化硅、碳化硼、氮化鋁、碳化硅、氧化鋯及其混合 物。
12、 權(quán)利要求11的堿性蓄電池，所述第一聚合物材料選自聚苯醚、聚 苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚及其任意組合。
13、 權(quán)利要求8的堿性蓄電池，所述基體殼和插入物用所述第一聚合 物材料和第二聚合物材料通過雙色模塑和嵌件模塑之一整體模塑。
14、 權(quán)利要求9的堿性蓄電池，所述基體殼進一步包括外部法蘭，并 且所述插入物進一步包括內(nèi)部法蘭，所述外部法蘭接觸所述內(nèi)部法蘭。
15、 權(quán)利要求8的堿性蓄電池，所述第二聚合物材料具有約0.1歐姆-厘 米-約1E15歐姆.厘米的體積電阻率，并且所述第一聚合物材料具有約1E12 歐姆.厘米-約1E15歐姆.厘米的體積電阻率。
16、 權(quán)利要求8的堿性蓄電池，進一步包括導熱翅片。
17、 一種整體^ 威性蓄電池，包括 包括第一聚合物材料的基體殼；包括第二聚合物材料的插入物，所述第二聚合物材料具有比所述第一 聚合物材料高的熱導率，所述插入物促進熱傳遞離開所述電池殼；和 多個電極組。
18、 權(quán)利要求17的堿性蓄電池，所述第二聚合物材料包括基體聚合物 和至少一種陶瓷填料。
19、 權(quán)利要求18的堿性蓄電池，所述陶瓷填料選自氧化鋁、熔融石英、 氮化硼、玻璃陶瓷、氮化硅、碳化硼、氮化鋁、碳化硅、氧化鋯及其混合物。
20、 權(quán)利要求19的堿性蓄電池，所述第一聚合物材料選自聚苯醚、聚 苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚及其任意組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了電池殼，包括基體殼和插入物作為外殼的兩個部件。基體殼由第一聚合物材料形成，和插入物由第二聚合物材料形成，其中該第二聚合物材料具有高于第一聚合物材料的熱導率。第二聚合物材料可以包括基體聚合物和至少一種導熱填料，如陶瓷、玻璃或碳纖維。第二聚合物材料的基體聚合物可選自聚苯醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚，和陶瓷填料可選自氧化鋁、熔融石英、以MACOR^作為商標出售的玻璃陶瓷、氮化硼、氮化硅、碳化硼、氮化鋁、碳化硅、氧化鋯及其組合。第一聚合物材料可選自聚苯醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚?；w殼和插入物可以用第一聚合物材料和第二聚合物材料通過雙色模塑和嵌件模塑之一整體模塑。本發(fā)明的電池殼可以包括整體堿性蓄電池殼。
文檔編號H01M2/02GK101288189SQ200680038088
公開日2008年10月15日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者薩蒂施·阿南薩拉曼 申請人:科巴西斯有限責任公司