CN1282988A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

提供一种电池内电阻小且能提高电池输出的二次电池。在其具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的长方体状电池槽内,装入有将与该长侧面平行的多个正极板18和负极板19夹着隔膜沿短侧面方向层叠而成的极板组5,使正极板18与负极板19的相互相反侧的侧边部伸出到两极板相对部分的外侧,并将伸出部作为引线部18a、19a,从而缩短从极板18、19的整个面至集电板21、22的平均距离,减小电池内电阻值,同时提高电极活性物质的利用率,提高电池输出。

Description

二次电池

本发明涉及二次电池，具体涉及电池内电阻小、能提高电池输出且适用于组合型二次电池的二次电池。

为了获得所需电池容量而连接多个单体电池结合成一体的传统的组合型二次电池，已知有如图10所示的装置。该组合型二次电池的构成为，将如图11所示的密封型碱性二次电池构成的多个单体电池41(41a-41j)其电池槽42的宽度较宽的长侧面相互相对地重叠配置，并将端板52压靠在两端的单体电池41a、41j的电池槽42的外侧，再用夹紧条53将两端板52、52之间夹紧而连接成一体。

单体电池41的构成为，电池槽42内装有将正极板与负极板夹着隔膜层叠而成的产生电能要素即极板组47和电解液，各电池槽42的开口部用设有安全阀45的盖子46封闭，从构成极板组47的各正极板的一侧部上端向上方引出导线49，在其上部连接正极端子43，同样，从各负极板的另一侧部上端向上方引出导线49，在其上部连接负极端子44，并将这些正极端子43和负极端子44安装在盖子46上。

被连结的相邻单体电池41之间的正极端子43与负极端子44由连接片51连接，各单体电池41被串联连接。此外，各电池槽42之间被连接时，在电池槽42的长侧面上沿上下方向突出设置的筋条48相邻之间相互紧贴，由各筋条48、48间的长侧面间的空间形成沿电池槽42上下方向贯穿的制冷剂通道，向制冷剂通道送风来冷却各单体电池41a-41j。

然而，因为在上述传统的组合型二次电池的多个单体电池41的结构中，是将导线49引出至极板上端一侧部来连接极端子43、44的，所以存在从极板整个面至导线49的集电部的平均距离较长，导致电池内电阻增大、且电极活性物质利用率低因而输出也低的问题。

此外，在组合型二次电池中，因为用连接板51将伸出在盖子46外部的端子43、44相连接，因此，必须保证电池槽42上部有连接用空间，同时因为连接部露出在外，故存在不能使设置空间紧凑的问题。

另外，在极端子43、44的极柱穿过盖子46的部分，一般仅在盖子内侧面设置O型圈，仅进行一次密封，故电池使用时有可能发生漏液。

鉴于上述传统技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种二次电池，该二次电池的电池内电阻小并能提高电池输出，同时在组合型二次电池中能使其设置空间紧凑，并且不会发生漏液。

本发明的二次电池，在具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的长方体状电池槽内，装入有将与该长侧面平行的多个正极板和负极板夹着隔膜沿短侧面方向层叠而成的极板组，使正极板与负极板的相互相反侧的侧边部伸出到两极板相对部分的外侧，并将伸出部作为引线部，因为各极板的一侧边部成为引线部，所以，从极板整个面至集电部的平均距离变短，能减小电池内电阻值，并且电极活性物质的利用率增高，能提高电池输出。

此外，如果将极板组的正、负引线部的侧端边分别固定在集电板上，用集电板保持极板组，则能以小型紧凑的结构保持极板组，产生电能区的面积可以取得较大，可以增大电池容量。

此外，如果在集电板的两端设置弯折部，用该弯折部夹持极板组，则极板组与集电板固定时，极板就不会伸展鼓出到集电板外侧，能将各极板与集电板可靠固定。

此外，设极板的设有引线部的侧边的长度为L，与此垂直的侧边的长度为D，通过使L＞D且L≤4D，则从极板整个面至集电部的平均距离更缩短，上述效果进一步提高。并且当D≥L时，极板组上端与电池槽上侧面之间的单体电池间的连接用空间相对极板组容积的比率就增大，不起作用空间的比例增大，存在电池容积效率差的问题，使L＞D且L≤4D就可以解决这一问题。此外，如果L＞4D，则纵横比过大，集电板的强度保持及电池槽制造等其它构成要件会发生问题，此外，使冷却媒体沿极板引线部长度方向流过电池槽外侧面进行冷却时，会出现极板组的冷却媒体流通方向一端部与另一端部之间的温度差异增大的问题，使L≤4D就不会发生这样的问题。

此外，装入有上述L＞D且L≤4D关系的极板所构成的极板组的电池槽，设该电池槽的与极板引线部平行方向的长侧面长度为l，与其垂直的长侧面长度为d，当l＞d且l≤4d时，不起作用空间的比例恰当，电池槽的容积效率提高。还有，使冷却媒体沿电池槽长侧面的上下方向流通进行冷却时，可以减小下端部与上端部之间的温度差异。

此外，因为如上所述，将正极板组与负极板组的相互伸出到相反侧的侧边部作为引线部，所以，在正极板与负极板之间可以夹装连续弯折状的隔膜，这样，与在各极板包覆袋状隔膜相比，可以更方便地夹装隔膜。

此外，如果设置将多个电池槽在其短侧面相互一体连接而成的一体电池槽，并用盖体将各电池槽的上面开口整体封闭，用贯穿电池槽间短侧面的金属连接件连接两侧的集电板，则能在一体电池槽的内部进行相邻单体电池的连接，能使组合型二次电池的设置空间小型紧凑。

此外，如果在电池槽间的短侧面形成贯穿的连接孔，用一对金属小配件构成金属连接件，该金属小配件插入连接孔内，具有其顶端相互焊接的凸出轴部且其基端面上固定着集电板，则用一对金属小配件，通过焊接就能方便地连接集电板。

此外，如果在具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的长方体状电池槽内，装入在其长侧面方向两端有正极和负极集电板的极板组和电解液，构成单体电池，在电池槽短侧面的上端部贯穿形成连接孔，将插入连接孔内的有凸出轴部且其端面固定着集电板的一对金属小配件，或者，将有同样的凸出轴部的连接端子和金属小配件配置在短侧面的两侧，并将它们的凸出轴部的顶端相互焊接，则使用一对金属小配件，通过焊接，就能方便地完成电池槽与其外部的连接，且连接结构小型紧凑。

此外，如果在设于短侧面两侧的金属小配件或连接端子的凸出轴部周围，分别设置进行与短侧面之间的密封的密封件，则可以在短侧面两侧进行双重密封，能可靠防止使用过程中发生漏液。

附图简介。

图1所示为本发明一实施形态的组合型二次电池的外观立体图。

图2所示为该实施形态的局部纵剖侧视图。

图3所示为沿图2的A-A线的剖视图。

图4所示为该实施形态的极板组的主视图。

图5所示为沿图4的B-B线的剖视图。

图6为示出该实施形态中的正极板，其中(a)为主视图，(b)为俯视图及其局部详细图。

图7所示为该实施形态的负极板，其中(a)为主视图，(b)为俯视图及其局部详细图。

图8为示出该实施形态中的单体电池间连接部结构的纵剖视图。

图9所示为本发明其它实施形态中的极板组的分解立体图。

图10所示为传统例子的组合型二次电池的外观立体图。

图11所示为该传统例子的单体电池的局部剖切立体图。

以下参照图1-图8，对本发明-实施形态的组合型二次电池进行说明。

本实施形态的组合型二次电池1是适合用作电动汽车的驱动电源的镍氢二次电池，如图1-图3所示，由将具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的、上侧开口的长方体状多个(在图示例子中为6个)电池槽3在共用其短侧面的状态下相互一体连接而成的一体电池槽2所构成，且各电池槽3的上侧开口用一体的盖体4整体封闭。

在各电池槽3内，如后面将详细说明的那样，与电池槽3的长侧面平行的多个正极板与负极板夹着隔膜沿短侧面方向层叠而构成极板组5，该极板组5与电解液一起装在各电池槽3内，构成单体电池6。

在一体电池槽2两端的电池槽3的外侧短侧面及各电池槽3、3间的短侧面的上端部形成有连接孔7，在两端电池槽3外侧的短侧面的连接孔7上安装有正极或负极的连接端子8，在中间电池槽3、3间的短侧面的连接孔7上，安装有将两侧的单体电池6、6串联连接的金属连接件9。另外在盖体4上，每一电池槽3设有当内部压力达到一定压力以上时释放压力用的安全阀10，此外，在适当的单体电池6或每一个单体电池6，形成有安装检测单体电池6温度的温度检测传感器的传感器安装孔11。

在由各电池槽3的长侧面形成一个平面的一体电池槽2的长侧面12上，在与各电池槽3的两侧端对应的位置，突出设有沿上下方向延伸的筋条13，并在筋条13、13之间以适当间距的间隔突出设有矩阵状的多个较小圆形的凸起14。这些筋条13与凸起14高度相同。还有，在电池槽3的上端部与盖体4的侧面，与筋条13的延长位置及凸起14的配置位置对应，涉及它们的侧面之间，形成有与筋条13及凸起14相同高度的连接筋条15a及15b。此外，在一体电池槽2的长侧面12两端附近的两个筋条13外表面的上部和下部，设有将一体电池槽2以其长侧面12相互重叠时相互嵌合的多个定位用凸起16和凹坑17。这些筋条13、凸起14及连接筋条15a、15b在将一体电池槽2并列配置时，在它们之间形成有效且均匀地冷却各电池槽3用的制冷剂通道。

参照图4-图7对上述极板组5进行详细说明。在图4、图5中，多片正极板18与多片负极板19交替配置，各正极板18包覆有横方向有开口的袋状隔膜20。由此构成由正极板18与负极板19在两者之间夹装有隔膜20的状态下层叠而成的极板组5。在图4中，斜线所示区域表示正极板18与负极板19夹着隔膜20相对、起产生电能作用的区域。这些正极板18组与负极板19组的相互相反侧的侧边部向外侧伸出，该伸出侧边部构成引线部18a、19a，在其侧端边分别熔接着集电板21、22。各集电板21、22的两侧边向内侧弯折，来夹持正极板18组及负极板19组，并进行尺寸限制，以使极板18、19与集电板21、22熔接时即使加压也不会向外侧扩展。23为设于极板组5的集电板21、22之间外侧面上的外周隔膜。

正极板18由Ni的发泡金属构成，并如图6所示，引线部18a是对发泡金属进行加压压缩并在其一个面上超声波焊接或线焊引线板24而构成的。此外，负极板19如图7所示，是在Ni的穿孔金属上，在除了引线部19a之外的部分涂上活性物质而构成的。这些正极板18及负极板19，设设有引线部18a、19a的侧边的长度为L，设与其正交方向的侧边的长度为D，设定为L比D大且在4D以下。

29为在引线部18a、19a上下留有适当间隔分别形成的一对定位孔，定位销穿过该定位孔29压紧引线部18a、19a的侧端边，从而使引线部18a、19a的侧端边对齐，能将该侧端边与集电板21、22可靠且均匀地熔接。

此外，串联连接单体电池6、6的金属连接件9如图8所示，由在其底端面分别焊接着相邻单体电池6的集电板21、22上端部的一对金属小配件25构成，突出设于该金属小配件25的轴心部的凸出轴部26从两侧插入形成于电池槽3短侧面的连接孔7，使其顶端面相互靠紧并加以焊接从而相连接。另外，集电板21、22上端部与金属小配件25的基端面的焊接及凸出轴部26项端面间的焊接是在它们组装的状态下用电阻焊一下子进行的。此外，在这些金属小配件25的凸出轴部26的周围形成有环状槽27，利用安装在这些环状槽27内的O型圈28对连接孔7进行双重密封。

在以上构成的组合型二次电池1中，将长方体状的多个电池槽3在其短侧面相互一体连接而构成一体电池槽2，并用盖体4将各电池槽3的上侧开口整体封闭，再用贯穿形成于电池槽3、3间短侧面上端部的连接孔7的金属连接件9将两侧的极板组5的集电板21、22相连接，所以，能在一体电池槽2的内部进行相邻单体电池6的连接，连接结构不露出于外部，所以能使组合型二次电池1的设置空间紧凑。

此外，因为金属连接件9是由具有从两侧插入上述连接孔7且顶端相焊接的凸出轴部26、并且其底端面固定着集电板21、22的一对金属小配件25构成的，所以通过金属小配件25的焊接，能将相邻电池槽3的极板组5即单体电池6方便地串联连接。此外，在两端电池槽3外侧的短侧面，将同样有凸出轴部26的连接端子8和金属小配件25配置在短侧面的两侧并将该凸出轴部26、26的顶端相互焊接，从而能使电池槽3与其外部的连接结构紧凑，且能方便进行。

另外，因为在金属小配件25及连接端子8的凸出轴部26的周围设有进行与短侧面间的密封的O型圈28，所以能在短侧面的两侧进行双重密封，能可靠防止使用过程中发生漏液。

此外，在各单体电池6的极板组5中，使正极板18组与负极板19组的相互相反侧的侧边部伸出到相对部分的外侧，将该伸出部作为引线部18a、19a，对该引线部18a、19a在其整个长度固定有集电板21、22，所以，从极板18、19的整个面至集电板21、22的平均距离可以缩短，结果是电池内电阻减小，并且电极活性物质的利用率提高，可以提高电池输出。另外在图4中，对引线部18a、19a，在其全长固定着集电板21、22，但如果在引线部18a、19a长度的1／2以上固定集电板21、22，则可以获得大致相同的效果。

此外，因为通过将极板18、19的引线部18a、19a的侧端边固定在集电板21、22上来保持极板18、19，所以，能以紧凑的结构保持极板18、19，产生电能区的面积可以取得较大，能增大电池容量。

此外，因为设各极板18、19的设有引线部18a、19a的侧边的长度为L，与此垂直的侧边的长度为D，并使L＞D且L≤4D，所以，相对极板的总面积，从极板整个面至集电板21、22的平均距离可以进一步缩短，上述效果进一步提高。并且还可以解决如下问题，即，当D≥L时存在的问题：极板组5上端与盖体4上壁之间连接单体电池6、6之间用的空间(不起作用空间)相对极板组5的容积(起产生电能使用的空间)的比率就增大，不起作用空间的比例增大，电池容积效率差。使L＞D就可以解决这一问题。

另一方面，如果L＞4D，则纵横比过大，集电板21、22的强度保持及电池槽3的制造等其它构成要件会发生问题，此外，使冷却媒体沿与各电池槽3的排列方向正交的上下方向即极板组5的引线部长度方向流过一体电池槽2外侧面进行冷却时，会出现极板组5的下端部与上端部之间的温度差异增大的问题，通过如上所述设定L、D，就不会发生这样的问题。

此外，将有上述L＞D、L≤4D关系的极板18、19构成的极板组5装入电池槽3，对这样的电池槽3如图2所示，设与极板18、19的引线部18a、19a平行方向的长侧面长度为l，与其正交的长侧面长度为d，并使l＞d、l≤4d，则不起作用空间的比例恰当，电池槽的容积效率提高。还有，使冷却媒体沿电池槽3的长侧面的上下方向流通进行冷却时，可以减小下端部与上端部之间的温度差异。

以下参照图9，对本发明二次电池的其它实施形态进行说明。在上述实施形态中，是通过将袋状隔膜20包覆在正极板18上，将隔膜20夹装在正极板18与负极板19之间的，但因为正极板18组与负极板19组的相互相反侧的侧边部伸出到外侧，将该侧边部作为引线部18a、19a，所以，可以在正极板18与负极板19之间夹装连续弯折状的隔膜，在本实施形态中，配置着连续弯折状的隔膜30。若采用本实施形态，与将袋状隔膜20包覆在各极板18、19上相比，可以方便地夹装上隔膜。

若采用本发明的组合型二次电池，从以上说明可知，因为正极板组与负极板组的相互相反侧的侧边部伸出到两极板相对部分的外侧，并将伸出部作为引线部，所以，各极板的一侧边部成为引线部，从极板整个面至集电部的平均距离可以变短，可以减小电池内电阻，且电极活性物质的利用率提高，可以提高电池输出。

此外，如果将极板组的正负各引线部的侧端边固定在集电板上，用集电板保持极板组，则可以以紧凑的结构保持极板组，将产生电能区的面积取大，可以增大电池容量。

此外，如果用设于集电板两端的弯折部夹持极板组，则极板组与集电板固定时，极板就不会扩展鼓出到集电板外侧，可以将各极板与集电板可靠固定。

此外，设极板的设有引线部的侧边长度为L，与其正交侧边的长度为D，通过使L＞D，从极板整个面至集电部的平均距离进一步缩短，可以加大上述效果，同时，可以减小不起作用空间的比率，可以提高电池的容积效率，另外，通过使L≤4D，极板组两端的温度差异就不会增大。

此外，内装具有上述关系的极板构成的极板组的电池槽，设与极板的引线部平行方向的长侧面长度为l，与其正交的长侧面长度为d，当l＞d、l≤4d时，不起作用空间的比例恰当，电池的容积效率提高。还有，使冷却媒体流过电池槽长侧面的上下方向进行冷却时，可以减小下端部与上端部之间的温度差异。

此外，如果在正极板与负极板之间夹装连续弯折状的隔膜，则与在各极板上包覆袋状隔膜相比，可以更方便地夹装隔膜。

此外，如果设置将多个电池槽在其短侧面相互一体连接而构成的一体电池槽，并用盖体整体封闭各电池槽的上面开口，用贯穿电池槽之间的短侧面的金属连接件连接两侧的集电板，则可以在一体电池槽内部进行相邻单体电池的连接，可以使组合型二次电池的设置空间紧凑。

此外，如果在电池槽间的短侧面形成贯穿的连接孔，用插入连接孔、具有其顶端相互焊接的凸出轴部且基端面固定着集电板的一对金属小配件构成金属连接件，则用一对金属小配件进行焊接，就能方便地连接集电板。

此外，如果在电池槽短侧面的上端部形成贯穿的连接孔，将插入连接孔、有凸出轴部且基端面固定着集电板的一对金属小配件，或者将同样有凸出轴部的连接端子和金属小配件配置在短侧面的两侧，再将它们的凸出轴部的顶端相互焊接，则用一对金属小配件进行焊接，就能以紧凑的结构方便地进行电池槽与其外部的连接。

此外，如果在设于短侧面两侧的金属小配件或连接端子的凸出轴部周围，分别设置进行与短侧面之间的密封的密封件，则可以在短侧面的两侧进行双重密封，可以可靠防止使用过程中发生漏液。

Claims (11)

1．一种二次电池，在其具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的长方体状电池槽内，装入有将与该长侧面平行的多个正极板和负极板夹着隔膜沿短侧面方向层叠而成的极板组，其特征在于，使正极板与负极板的相互相反侧的侧边部伸出到两极板相对部分的外侧，并将伸出部作为引线部。

2．根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，极板组的正、负各引线部的侧端边分别固定在集电板上，用集电板保持极板组。

3．根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，在集电板的两端设有弯折部，用该弯折部夹持极板组。

4．根据权利要求1-3中的任一项所述的二次电池，其特征在于，设极板的设有引线部的侧边的长度为L，与此正交的侧边的长度为D，使L＞D且L≤4D。

5．根据权利要求1-4中的任一项所述的二次电池，其特征在于，设电池槽的与极板引线部平行方向的长侧面长度为l，与其正交的长侧面长度为d，使l＞d且l≤4d。

6．根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，在正极板与负极板之间夹装着连续弯折状的隔膜。

7．根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，设置将多个电池槽在其短侧面相互一体连接而成的一体电池槽，并用盖体将各电池槽的上面开口整体封闭，用贯穿电池槽间短侧面的金属连接件连接两侧的集电板。

8．根据权利要求2或7所述的二次电池，其特征在于，在集电板的上端，与其它极板组或外部端子连接。

9．根据权利要求7或8所述的二次电池，其特征在于，在电池槽间的短侧面形成贯穿的连接孔，用一对金属小配件构成金属连接件，该金属小配件插入连接孔内，具有其顶端相互焊接的凸出轴部且其基端面上固定着集电板。

10．一种二次电池，其特征在于，在具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的长方体状电池槽内，装入在其长侧面方向两端有正极和负极集电板的极板组和电解液，构成单体电池，在电池槽短侧面的上端部贯穿形成连接孔，将插入连接孔内的有凸出轴部且基端面固定着集电板的一对金属小配件，或者，将有同样的凸出轴部的连接端子和金属小配件配置在短侧面的两侧，并将它们的凸出轴部的顶端相互焊接。

11．根据权利要求9或10所述的二次电池，其特征在于，在设于短侧面两侧的金属小配件或连接端子的凸出轴部周围，设有分别进行与短侧面之间的密封的密封件。

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