CN1462084A - 碱性蓄电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多引流柱进行换热引流的碱性蓄电池。其电池壳内主要设有电解液、多片正极板、多片负极板和隔膜，隔膜在正极板和负极板之间，正极板、负极板和隔膜呈平行状重叠，其特征是正极板和负极板错开，即一边的正极板侧边伸出，相反边的负极板侧边伸出，形成正极板汇流群和负极板汇流群，正极板和负极板的重叠区域涂覆活性物质，正极板和负极板未涂覆活性物质的区域错开后的空隙为引流通道，正极板和负极板汇流群区未涂覆活性物质，正极板汇流群和负极板汇流群区域设有换热管孔，换热管孔中设有引流换热管。它有效的改降低电池的内阻并提高电池的输出功率，同时在组合型二次电池中，使各单体电池的温度均匀性得到改善，并且有效的提高电池组使用寿命。

Description

碱性蓄电池
所属领域
本发明涉及一种多引流柱进行换热引流的碱性蓄电池。
背景技术
为了满足EV或HEV电池模组的工作电压、容量要求，需要将图4所示的n个单体电池组合成电池模组，其电池电池壳体的宽度较宽的宽侧面相互相对的配合，并将电池电池壳体的宽度较窄的窄侧面相互配合成一个平面，宽侧面之间用铝散热翅片或其他物质隔开，最外侧面的2个电池宽侧面和所有电池的窄侧面用金属带夹紧而成一体。
单体电池的构成为，在电池电池壳体内装有正负极板汇流群，隔膜，电解液，上盖设有安全阀密封。引流线构成为从正负极板汇流群的各正极板一侧面的上端边向上引出引流片，其引流片上边连接正电极引流柱。同样，从各负极板一侧面的上端边向上引出引流片，其引流片上边连接负电极引流柱。
密封的各单体电池的正电极引流柱和负电极引流柱由跨极片采用螺母串联，在电池电池壳体宽侧面与所有串联电池窄侧面用金属带夹紧，铝散热翅片在电池电池壳体宽侧面之间形成散热通道，以便上下方向形成换热介质通道，通过冷风来换热各单体电池。
但是，上述电池的结构中，是将各极板汇流群的电化学反应的电子通过各极板汇流群的极板的上端的引流片。引出至极柱。由于该种引流方式从极板汇流群整个面至引流片的距离较长，导致电池内阻增大，并且电流密度分布不均，活性物质利用率差，因而输出功率低下。此外，由于电池内阻增大，导致温升速度提高，极板之间的温差加剧，使电池中某些活性物质提前产生相变、氧化，最终导致电池提前失效。
另一种如图5所示的电池，是将密封型二次电池的多个电池极板汇流群在其窄侧面之间相互构成一体而成一个电池模块，被分隔的单体电池上面开口用一个盖体整体密封，用贯穿两个单体电池间窄侧面的金属件连接两侧的集流板。上述的新型二次电池模块，是将正极板汇流群和负极板汇流群电化学反应的电子通过各极板的左右侧面引流至集流板，集流板分别焊接到各自的引流柱上。缩短了正负极板的整个面到集流板的平均距离，减少了电池内阻，同时提高了电极活性物质的利用率，提高了电池的输出能力，但该种结构没有从电池内部改善电极极板和模块的散热速度及温度均匀性，电池是由多个电池在同一电池壳体中串联而成，由于电池模组是应用于纯电动车和混合电动车，当制动大电流充电时，由于单体电池温度的差异较大，特别是模块最中间的单体电池温度与最边缘温差较大，导致充电接受能力不一致，个别电池提前析气现象，长期使用后，个别电池提前失效，导致该模块失效，无法修复。
发明内容
本发明提供一种碱性蓄电池，它有效的降低电池的内阻并提高电池的输出功率，同时在组合型二次电池中，使各单体电池的温度均匀性得到改善，并且有效的提高电池组使用寿命。
本发明电池壳内主要设有电解液、多片正极板、多片负极板和隔膜，隔膜在正极板和负极板之间，正极板、负极板和隔膜呈平行状重叠，正极板和负极板错开，即一边的正极板侧边伸出，相反边的负极板侧边伸出，形成正极板汇流群和负极板汇流群，正极板和负极板的重叠区域涂覆活性物质，正极板和负极板未涂覆活性物质的区域错开后的空隙为引流通道，正极板和负极板汇流群区未涂覆活性物质，正极板汇流群和负极板汇流群区域设有换热管孔，换热管孔中设有引流换热管。
正极板一侧的正极板汇流群和负极板一侧的负极板汇流群区域各设有一个与其尺寸相对应的呈匚形导流板，导流板在与极板相同位置设有换热管孔。正负极板的面积可以不相等，正极板涂覆活性物质的区域表面面积存在关系，ΔS＝S负-S正＝0--2000mm2或S正＝aS负0＜a＜1；负极板涂覆活性物质的区域的上下端高于正极板，正极板与负极板可以等宽、等高，正极板与负极板涂覆活性物质的区域可以等宽不等高。正极板汇流群和负极板汇流群区域以及汇流板处的换热管孔内、引流换热管外侧设有呈焊接或者铆接方式的铆管。引流换热管穿过电池壳体的凸台孔其端头翻边呈扩口，密封件、导流板、极板汇流群、铆管被引流换热管穿过，引流换热管通过机械涨管的方式膨胀管体使密封件、导流板、极板汇流群、铆管和电池壳体呈紧密的结合状态，密封件与电池壳体的凸台孔壁间设有热弹性O型密封圈。每个单体电池至少含有3对以上正负极柱，正负极板上的正负极柱为引流换热管。隔优选为隔膜袋，隔膜袋一面设有开口，正极板涂覆活性物质的部位被隔膜袋包覆，正极板和负极板的未涂覆活性物质的区域面用高分子绝缘材料包裹。各单体电池组合时，其引流换热管通过跨接管使其呈连通状态，引流换热管中设有换热介质。
本发明在未涂覆活性物质区域的正、负极板汇流群采用穿孔铆接在引流条的方式，使极板汇流群紧凑，不产生变形，通过电化学反应产生的电子能够迅速到达极柱，电化学反应活性物质反应面积达到较高，增大电池的能量。穿壁管穿过铆管的孔中，机械胀管后，使极板汇流群、引流条、穿壁管、电池壳体形成一体，这样能将4者可靠地紧密固定。正负极涂覆活性物质区域面积不相等，负极涂覆活性物质上端高于正极涂覆活性物质上端，正负极涂覆活性物质区域表面积存在ΔS＝S负-S正＝0-2000m2或S正＝aS负0＜a＜1，正负极等宽等长，而涂覆活性物质的区域等宽不等长，这样有利于解决电池的内压密封，产生的气体不必通过隔膜和电解液相传递，而可以直接扩散到负极，在负极高于正极的活性物质区域的固相表面直接进行复合，即提供了足够的气体复合空间，又大大增加了气相复合(催化)反应的质点数，从而提高了气体复合能力，加速了气体复合速度，使电池的内压大大降低，避免了因内压升高而导致电池温升加速，电池容量下降，避免了内压过高，造成安全阀的过频开启，析气频繁，电池提前失效的现象，提高了各单体电池寿命一致性。正负极板等宽、等高而涂覆活性物质区域等宽不等高，正极板上部未涂活性物质部分采用高分子绝缘材料包覆可避免正负极板边缘的毛刺相互重叠。不但降低了电池在初始装配时发生短路的几率，并且也减少了电池在充放电循环中因电极膨胀相互挤压造成毛刺穿透隔膜而引起短路几率。穿壁胀管引流结构，通过介质在电池内部的强制换热，带出由于电池充放电时电化学反应热和欧姆热，介质在各单体电池内部快速流动，使各单体电池的温度一致性得到稳定，从而避免了各单体电池温度差异，特别是避免了电池电化学反应热和欧姆热从极片传递至电池壳体的热传导速度差的难题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1为本发明的结构图
图2为本发明引流结构剖视图和密封结构剖视图
图3为本发明电池组合示意图
图4为比较例结构图
图5为比较例结构图
具体实施方式
根据图1、图2、图3所示，正极板由发泡金属镍构成，正极板引流部(7)由发泡金属镍通过压缩后并在其一面上焊接有被压缩减薄的发泡金属镍而构成，负极板由发泡金属镍或Ni穿孔金属构成，负极板引流部(8)由发泡金属镍通过压缩后并在其上焊接由被压缩减薄的发泡金属镍而构成，正极板和负极板的引流部以外的区域活性物质涂覆区域，正极板引流部(7)和负极板引流部(8)被高分子绝缘材料包覆。
电池壳体(1)长与宽成一定比例，电池壳(1)内主要设有电解液、多片正极板、多片负极板和隔膜，最外层的极板为负极板，即负极板数比干杯芨板当选多一片。正极板活性物质涂覆区域被公一侧设有出口的隔膜袋包覆，这样与在正极板与负极板之间夹装连续弯折状的隔膜相比，更有利于电池工艺装配。正极板、负极板呈平行状重叠并部分错开，即一边的正极板侧边伸出，相反边的负极板侧边伸出，正极板伸出部分为正极板引流部(7)形成正极板汇流群，负极板伸出部分为负极板引流部(8)未涂覆活性物质的区域形成负极板汇流群，正极板汇流群和负极板汇流群上各设有四个被三个换热管孔分别隔开的能将极片定位的定位孔，导流板上相应位置也设有定位孔，定位孔用铆管将汇流群铆紧。正极板和负极板未涂覆活性物质的区域错开后的空隙为引流通道。电池壳(1)左右侧含有一个凸台(9)，在凸台(9)上各含有3个均分的梯形圆凸台(10)，梯形圆凸台(10)的通孔中塞有密封件(4)，通孔与密封件(4)之间设有三个橡胶O型橡胶密封圈(6)，压缩减薄并使其叠合的正极板汇流群和负极板汇流群区域分别打换热管孔，换热管孔中设有引流换热管(2)，将引流换热管(2)两穿过两端头密封件(4)、两侧的导流板(3)、极板汇流群、铆管(6)，引流换热管(2)端头在密封件(4)通孔口翻边成扩口，引流换热管(2)通过机械涨管的方式膨胀管体造成密封件(4)向电池内挤压变形和O型橡胶密封圈(9引流换热管(2)中设有换热介质，其各单体电池引流换热管通过跨接管使其呈连通状态)变形，使密封件(4)、导流板(3)、极板汇流群、铆管(6)和电池壳体(1)紧密结合，达到多重密封的状态。电池壳(1)上面焊有与电池壳(1)截面相应的盖体(11)。上盖体(11)上焊有安全阀(12)，当达到析气压力时，安全阀开启以保护电池。当各单体电池组合时，其引流换热管(2)通过跨接管使其呈连通状态。

Claims (9)

1、一种碱性蓄电池，其电池壳(1)内主要设有电解液、多片正极板、多片负极板和隔膜，隔膜在正极板和负极板之间，正极板、负极板和隔膜呈平行状重叠，其特征是正极板和负极板错开，即一边的正极板侧边伸出，相反边的负极板侧边伸出，形成正极板汇流群和负极板汇流群，正极板和负极板的重叠区域涂覆活性物质，正极板和负极板未涂覆活性物质的区域错开后的空隙为引流通道，正极板和负极板汇流群区未涂覆活性物质，正极板汇流群和负极板汇流群区域设有换热管孔，换热管孔中设有引流换热管(2)。
2、根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是正极板汇流群和负极板汇流群区域各设有一个与其尺寸相对应的呈匚形导流板(3)，导流板(3)在与极板相同位置设有换热管孔。
3、根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是正负极板的面积可以不相等，正极板涂覆活性物质的区域表面面积存在关系，ΔS＝S负-S正＝0--2000mm2或S正＝aS负0＜a＜1；负极板涂覆活性物质的区域的上下端高于正极板，正极板与负极板可以等宽、等高，正极板与负极板涂覆活性物质的区域可以等宽不等高。
4、根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是正极板汇流群和负极板汇流群区域以及汇流板(3)处的换热管孔内、引流换热管外侧设有呈焊接或者铆接方式的铆管(6)。
5、根据权利要求2所述的碱性蓄电池，其特征是引流换热管穿过电池壳体的凸台孔其端头翻边呈扩口，密封件(4)、导流板(3)、极板汇流群、铆管(6)被引流换热管(2)穿过，引流换热管(2)通过机械涨管的方式膨胀管体使密封件(4)、导流板(3)、极板汇流群、铆管(6)和电池壳体(1)呈紧密的结合状态，密封件(4)与电池壳体(1)的凸台孔壁间设有热弹性O型密封圈(9)。
6、根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是每个单体电池至少含有3对以上正负极柱，正负极板上的正负极柱为引流换热管(2)。
7、根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是隔膜为隔膜袋，隔膜袋一面设有开口，正极板涂覆活性物质的部位被隔膜袋包覆，正极板和负极板的未涂覆活性物质的区域面用高分子绝缘材料包裹。
8、根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是引流换热管(2)中设有换热介质。
9、根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是当各单体电池组合时，其引流换热管(2)通过跨接管使其呈连通状态。
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