CN1985382A - 多电池式蓄电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种将多个电化学电池设置在蓄电池箱体(100)中的多电池式蓄电池。蓄电池箱体包括一个或多个间壁(113，115)，其将箱体的内部分隔成多个包含电化学电池的电池隔室。蓄电池箱体包括至少一个气体通道，其具有设计成可捕集可能从电池隔室中逃逸出来的电解质的弯曲路径。独特的蓄电池端子可被模制到蓄电池箱体中。

Description

多电池式蓄电池组件
政府权益
美国政府在由美国陆军坦克和机动车辆司令部资助的合同号DAAE070130007所提供的合理条件下而具有本发明的已付许可，以及在受限制的情形下要求专利所有人许可他人的权益。
发明领域
本发明大体上涉及对可再充电的高性能蓄电池、模块和电池组的改进。具体地说，本发明涉及多电池(cell)式的整体蓄电池(battery)。
发明背景
可再充电的镍-金属氢化物(Ni-MH)蓄电池用于各种工业和商业应用，例如叉式装卸车、高尔夫球车、不间断电源、纯电动车和混合动力电动车。车辆应用包括与牵引相关的应用以及与起动、照明和点火(″SLI″)相关的应用。Ovonic Battery公司(″OBC″)已经开发出用于许多不同应用的高能量且大功率的镍-金属氢化物蓄电池。OBC科学家和工程师已经在改进蓄电池操作的所有方面进行了广泛的研究。
对于电动车和混合动力车的应用而言尤其重要的蓄电池操作的一个方面是热管理。在电动车和混合动力车的应用中，将单独的电化学电池紧邻地捆束在一起。许多电池都是电连接且热连接在一起。因此，用于这些应用的镍-金属氢化物蓄电池在操作期间可能会产生极大的热量。热源主要为三个方面。首先，由于车辆在热气候下运转所引起的环境热。其次，在充电和放电时的电阻加热或I2R加热，其中I代表流入或流出蓄电池的电流，而R是蓄电池的电阻。第三，在过度充电期间由于气体再化合所产生的巨大热量。
虽然与热耗散相关的问题对于所有蓄电池系统是非常普遍的，但是它们对于镍-金属氢化物蓄电池系统特别重要。这是因为Ni-MH具有较高的比能，并且充电和放电电流也较高。其次，因为Ni-MH具有一种优越的能量密度(即能量存储得非常紧凑)，散热比例如铅酸蓄电池更为困难。这是因为表面面积对体积的比率比铅酸蓄电池低得多，这意味着，虽然Ni-MH蓄电池所产生的热量比铅酸蓄电池大得多，但是却减少了表面散热。
另外，虽然在Ni-MH蓄电池充电和放电期间所产生的热量在小型消费类蓄电池中通常不是问题，然而，大型蓄电池(尤其当串联或并联起来使用不只一个蓄电池时)在充电和放电时会产生足以影响蓄电池极限性能的热量。
在美国专利号6,255,015，美国专利申请序列号09/861,914和美国专利申请序列号10/391,886中，解决了镍-金属氢化物蓄电池的热管理问题。美国专利号6,255,015，美国专利申请序列号09/861,914和美国专利申请序列号10/391,886都通过引用而结合在本文中。
因此，在本领域中存在对这样一种蓄电池设计的需求，这种蓄电池设计可减少其整个重量，并结合有在电动和混合动力车中进行成功操作所需要的必要热管理，而不会减少其能量存储容量或功率输出。这种蓄电池的设计是整体蓄电池。Meadows等人的美国专利号5,356,735中提供了整体蓄电池的一个示例，其通过引用而结合在本文中。在Corrigan等人的美国专利号6,255,015中提供了另一示例，其通过引用而结合在本文中。在Gow等人的美国专利号6,255,015中提供了另一示例，其通过引用而结合在本文中。本发明还致力于蓄电池箱体的进一步改良。
发明概要
本发明公开了一种多电池式蓄电池，其包括蓄电池箱体，蓄电池箱体包括一个或多个将箱体内部分隔成多个隔室的间壁；以及多个设置在箱体中的电化学电池，蓄电池箱体包括将电池气体从其中至少两个隔室输送到气体出口的气体通道，所述气体通道具有弯曲的流动路径。
在这里还公开了一种蓄电池，其包括：包括蓄电池正极端子和蓄电池负极端子的蓄电池箱体，所述端子模制在蓄电池箱体中，各端子具有相应的纵轴线，各端子适合于防止围绕其纵轴线的旋转，各端子适合于防止平行于其纵轴线的运动；并且在箱体中设置了至少一个电化学电池。
附图简介
图1A是本发明的整体蓄电池箱体的一个实施例的三维视图，其显示了容器和盖子；
图1B是用于图1A中所示的整体蓄电池箱体的容器的三维视图；
图2A是本发明的整体蓄电池的一个实施例的顶视图，其具有与容器的侧壁基本上平行的电池间壁；
图2B是本发明的整体蓄电池的一个实施例的顶视图，其具有一组与容器的端壁基本上平行的电池间壁和一组与容器的侧壁基本上平行的电池间壁；
图3是作为一种整体结构而与容器侧壁整体成形的固定间壁的顶视图；
图4是作为一种整体结构而与容器底部整体成形的固定间壁的侧视图；
图5A是整体容器的侧视图，其显示了一种固定的且可插入的间壁布置；
图5B是整体容器的侧视图，其显示了一种备选的固定的且可插入的间壁布置；
图5C是整体容器的一个实施例，其显示了一种固定的分隔间壁和可插入的冷却剂间壁的布置；
图5D是整体容器的一个实施例，其显示了一种固定的分隔间壁和可插入的冷却剂间壁的备选布置；
图6是整体容器底部的平面图，其包括用于冷却剂通道的入口和出口；
图7是冷却剂间壁的视图，其显示了冷却剂流过冷却剂间壁的路径；
图8A是本发明的整体蓄电池箱体的一个实施例的分解图，其显示了容器，盖子和侧壁盖板；
图8B是显示了间壁的图8A所示整体容器的三维视图；
图8C是显示了容器底部的图8A所示整体容器的三维视图；
图8D是图8A中所示的整体容器的截面图，其显示了冷却剂穿过冷却间壁而流动；
图8E是图8A中所示的整体容器的截面图，其显示了冷却剂间壁中的冷却剂通道；
图9A是整体容器的顶视图，其显示了冷却剂以串流配置穿过容器的流动；
图9B是整体容器的顶视图，其显示了冷却剂以并流配置穿过容器的流动；
图10是本发明的整体蓄电池的一个实施例的截面图，其显示了在间壁以及公共气体区域之间的电互连；
图11是本发明的整体蓄电池的一个实施例的顶视图，其显示了在电化学电池之间的串联电联接；
图12是部分整体容器的侧截面图，其显示了与凸出部分相连的电互连；
图13是本发明的整体蓄电池的一个实施例的顶视图，其显示了在电化学电池之间的并联的电联接；
图14是本发明的整体蓄电池的一个实施例的侧视图，其显示了一种包括公共气体区域的特别设计的盖子；
图15A是图14中所示的盖子的三维视图，其显示了盖子顶部上的公共气体室；
图15B是图14中所示的盖子的三维视图，其显示了盖子底部上的气体通道；
图16A是本发明的整体蓄电池箱体的一个实施例的分解图，其显示了容器、盖子和侧壁盖板；
图16B是显示了间壁的图16A整体容器的三维视图；
图16C是图16B中所示的整体容器的侧视图，其显示了容器的侧壁；
图16D是图16B中所示的整体容器的侧视图，其显示了与图16C所示侧壁相对的侧壁；
图16E是图16B所示整体容器的水平截面图，其显示了冷却剂以串流配置穿过容器的流动；
图17A是本发明的蓄电池端子的一个实施例的三维视图；
图17B是与图17A的蓄电池端子的纵轴线平行的截面图；
图17C是与图17A的蓄电池端子的纵轴线垂直的截面图；
图18A是本发明的蓄电池端子的一个实施例的截面图；
图18B是图18A的蓄电池端子的另一截面图；和
图18C是显示了图18A所示端子如何定位在蓄电池容器端壁中的截面图。
本发明的详细描述
本发明致力于一种多电池的整体蓄电池。整体蓄电池包括多个设置在特别设计的蓄电池箱体中的电化学电池，蓄电池箱体在这里被称为″整体箱体″。本发明的整体箱体优选由绝缘材料组成。可使用的材料的示例包括塑料和陶瓷材料。在美国专利号5,800,945中展示了可使用的具体材料，该美国专利的公开内容通过引用而结合在本文中。
图1A是本发明的整体箱体的一个实施例。参看图1A，整体箱体100包括整体容器102和用于容器的盖子104。一个或多个端板103可用于提供额外的结构支撑。
整体容器包括多个壁和容器底部。参看图1B可以看出，整体容器102的实施例具有四个壁。容器的两个相对的壁被称为″侧壁″113，另两个壁被称为″端壁″115。端壁优选是与定位在容器内部的电化学电池的电极板基本上平行的容器的壁。
再次参看图1B，可以看出，容器102的端壁115可经过特别设计，以便最大程度地减小端壁的凸出，并保证电化学电池在均匀的压缩下而保持在电池隔室中。如图1B中所示，端壁115可形成长方形的蜂巢结构，以提供额外的结构支撑。
本发明的整体容器包括一个或多个电池间壁，其将容器的内部分隔成多个电池隔室。在图1B所示容器的实施例中，整体容器包括多个电池间壁107，109，其将容器的内部(也即箱体100的内部)分隔成电池隔室105。电池隔室105可由其中两个电池间壁之间的区域或由电池间壁与端壁之间的区域来限定。在本发明的一个实施例中，电池间壁可以是基本上平的且为板状的形式。
在图1B所示的实施例中，电池间壁107，109定向成与底部115基本上平行。然而，在本发明的一个备选实施例中，电池间壁还可定位成使其与容器的侧壁基本上平行。图2A显示了整体容器202A，其具有电极板组280(与底部215基本上平行)和与侧壁215基本上平行的电池间壁207，209′。在本发明的又一实施例中，还可将容器分隔成电池隔室的阵列。图2B显示了整体容器202B，其具有与底部215基本上平行的第一组间壁207和209，以及与侧壁213基本上平行的第二组电池间壁207′和209′。同样，电极板组280与底部215基本上平行。
本发明的整体容器可包括一个或多个冷却剂通道。冷却剂通道优选与至少一个电池间壁整体地成形。冷却剂通道可形成于电池间壁的表面上，或者其可形成于电池间壁(内部)中。包括一个或多个冷却剂通道的电池间壁在这里被称为″冷却剂间壁″。在一个实施例中，本发明的整体蓄电池包括至少一个冷却剂间壁。
冷却剂间壁可以不同的方式来形成。它可由多个件来形成。例如，它可由两个固定在一起的分开的板组成，这里被称为″蛤壳″板。其中一个或这两个蛤壳板的内表面可以是带凸肋的，从而限定了用于流动用途的挡板(baffle)。(这些凸肋可模制在板上)。当将两个蛤壳板放置在一起时，其中一个板的内表面和另一蛤壳板的内表面共同协作而限定了冷却剂通道。
还可通过首先形成冷却剂通道的单独的件(例如流体细管)，之后将冷却剂通道固定(例如，通过利用密封剂、热密封、超声波焊接等等)到电池间壁的其中一个或两个面上(或甚至固定到其中一个或这两个蛤壳板的内部表面上)，这样来形成冷却剂间壁。
作为备选，冷却剂间壁和其冷却剂通道可作为一个整体结构而整体地成形。这可通过不同的方式，例如通过利用模制工序来实现。例如，可将冷却剂通道模制到冷却剂间壁的内部或模制到冷却剂间壁的外表面上。冷却剂间壁(以及其一个或多个冷却剂通道)还可以作为一个整体结构通过挤压工艺或甚至机械加工而成形。
冷却剂间壁提供了热管理功能。热管理功能优选是使蓄电池冷却和从电化学电池中传递出热量的冷却功能。然而，相同的冷却剂通道可以用于加热蓄电池和将热量传递给电化学电池。为了执行热管理功能，冷却剂通道含有流过冷却剂通道的冷却剂。冷却剂可以是例如液态或气态的流体。液体冷却剂的示例包括水或水/乙二醇的混合物。气态冷却剂的一个示例是空气。冷却剂优选是液体。同样，虽然冷却剂优选用于从电化学电池中传递出热量，但是冷却剂也可用于将热量传递给电化学电池。因此，液体或气体可循环穿过冷却剂通道，从而从电化学电池中吸取热量或给电化学电池提供热量。
不包括任何冷却剂通道的电池间壁在这里被称为″分隔间壁″。因此，电池间壁可以是冷却剂间壁(如果其包括一个或多个冷却剂通道)或分隔间壁(如果其不包括任何冷却剂通道)。
电池间壁(冷却剂间壁以及分隔间壁)可以是″固定间壁″或″可插入的间壁″。如果电池间壁是与至少一个容器的壁和/或与容器底部作为一个整体结构而整体地成形的，那么电池间壁是″固定间壁″。在一个实施例中，固定间壁与两个相对的壁(例如两个侧壁)作为一个整体结构而整体地成形。在另一实施例中，固定间壁与容器底部作为一个整体结构而整体地成形。在又一实施例中，固定间壁与两个相对的壁(例如两个侧壁)、并与容器底部作为一个整体结构而整体地成形。在另一实施例中，固定间壁、所有四个壁(即，两个侧壁和两个端壁)以及底部为一个整体结构。
图3是本发明的整体容器的一个实施例的一部分的顶视图，其显示了固定间壁318，第一侧壁的一部分313A和与第一侧壁相对的第二侧壁的一部分313B。固定间壁318、第一侧壁部分313A和第二侧壁部分313B是作为一个整体结构而整体地成形的。(当然，侧壁部分可被端壁部分替换)。
图4是本发明的整体容器的一个实施例的与侧壁平行的一部分的截面图，其显示了固定间壁418，其与容器的底部部分417作为一个整体结构而整体地成形。
应注意，电池间壁还可与至少箱体盖子的一部分作为一个整体结构而整体地成形。
可插入的电池间壁首先与壁及容器底部底部分开地制造出来，之后被插入到容器中。优选将其固定到所述壁和底部底部上。可插入的电池间壁可以不同的方式而固定到容器的壁和底部底部上。例如，可利用密封剂或和超声波焊接(或其它方式)而将其密封到壁和/或底部底部上，使其不能被拆除。作为备选，可将可插入的间壁以可被拆卸下的方式而固定到壁和/或底部底部上。例如，可将其插入到合适位置，并在其侧边和底部边缘处利用垫圈和/或模制进行密封。优选将可插入的间壁密封到容器中，而在相邻的电池隔室之间形成基本上不透液体的密封。
在整体容器的一个实施例中，容器包括至少一个固定间壁。具有至少一个固定间壁增强了整体容器的结构完整性。具体地说，与侧壁和/或容器底部形成整体结构的固定间壁，可防止侧壁的凸出和/或容器底部的凸出。这在某些蓄电池例如密封的镍-金属氢化物蓄电池的操作压力下是特别重要的。该一个或多个固定间壁可以只包括冷却剂间壁，或者可以只包括分隔间壁，或者可以包括至少一个冷却剂间壁和至少一个分隔间壁的组合。
本发明的整体容器可包括所有固定间壁、所有可插入的间壁，或至少一个固定间壁和至少一个可插入的间壁。图5A是整体容器的一个实施例的截面图，其显示了一种使固定间壁518和可插入的间壁519交替设置的特殊布置。横截面与容器的侧壁平行。如图5A中所示，固定间壁518可制造成带有″斜度角″。也就是说，可将其制成渐缩形，使得每个固定间壁518的厚度(平行于侧壁的尺寸)从其底端(与容器底部517相邻的末端)朝其顶端(远离容器底部117的末端)逐渐变小。因此，对于固定间壁，底端厚度T1优选大于顶端厚度T2。还可在容器的端壁和/或侧壁中包含斜度角。斜度角用于促进容器的注塑模制工艺。固定间壁和/或端壁和/或侧壁上的斜度角可通过容许容器更易于与铸模分开而有助于可制造性。
图5A中所示的整体容器502的实施例包括与容器的壁和底部分开制造的可插入的间壁519。可插入的间壁519可制造成使其在与固定间壁和/或端壁相对的方向上呈渐缩形。如图5A中所示，将其制成渐缩形，使得每个可插入的间壁的厚度从其底端至其顶端而逐渐变大。因此，顶端厚度T2优选大于底端厚度T1。这种可插入的间壁的″相反渐缩形″补偿了在固定间壁和/或端壁中制造出的″斜度角″，使得可插入的间壁519和相邻的固定间壁118(或相邻的端壁515)之间的距离″D″是基本上相同的。这导致电池隔室505具有基本上均匀的宽度″D″(间壁之间的距离，或间壁和端壁之间的距离)，并且确保在放置在电池隔室中的电化学电池的表面上的均匀压缩。图5A显示了如何能够在整体容器中将固定间壁518和可插入的间壁519结合起来使用，以提供容器的结构完整性以及电化学电池的均匀压缩。
在图5A显示的实施例中，各个可插入的间壁(以及各个固定间壁)将一个电池隔室505与相邻的电池隔室分开。因此，将可插入的间壁密封到容器中，使其在相邻的电池隔室之间形成基本上不透液体的密封。各个固定间壁518可以是冷却剂间壁或分隔间壁。类似地，各个可插入的间壁519可以是冷却剂间壁或分隔间壁。
图5B是本发明的整体容器的另一实施例，其显示了固定间壁518和可插入的间壁519的备选布置。在图5B所示的实施例中，可插入的间壁519定位在与各个固定间壁518相邻并与其中一个端壁515相邻的位置。可插入的间壁的″相反″斜度角足以补偿固定间壁和端壁的斜度角，使得电池隔室的宽度″D″是基本上相同的。图5B中所示的实施例还显示了如何能够将固定间壁518和可插入的间壁519结合起来使用，以提供整体容器的结构完整性以及保持在容器中的电化学电池的均匀压缩。注意，在图5B所示的实施例中，各个电池隔室505与相邻的电池隔室通过固定间壁518而间隔开，这防止了电解质从一个电池隔室进入另一个电池隔室中。因此，在这个具体实施例中，可插入的间壁相对于容器的侧壁或底部并不需要被密封。
如上所述，本发明的整体蓄电池包括至少一个冷却剂间壁。冷却剂间壁可以是固定的和/或可插入的。因此，总的说来，整体容器中的所有冷却剂间壁可以是固定的，所有冷却剂间壁可以是可插入的，或者至少一个冷却剂间壁可以是固定的且至少一个冷却剂间壁可以是可插入的。类似地，分隔间壁可以是固定间壁和/或可插入的间壁。因此，总的说来，所有分隔间壁可以是固定的，所有分隔间壁可以是可插入的，或者至少一个分隔间壁可以是固定的且至少一个分隔间壁可以是可插入的。
在本发明的一个实施例中，所有冷却剂间壁都是可插入的，而所有分隔间壁多形成为固定间壁。将冷却剂间壁制成是可插入的，这就在冷却剂间壁的壁的尺寸方面提供了更大的灵活性。不仅可将其成形成使冷却剂间壁的渐缩形与固定间壁(如上所述)相反，而且还可将其成形成带有更薄的壁，从而提高了冷却容量。
图5C显示了其中所有冷却剂间壁509都是可插入的、而所有分隔间壁507都是固定的一个实施例。(图5C与图5A是相似的，图5A中的固定间壁518已经变成图5C中的分隔间壁507，并且图5A中的可插入的间壁519已经变成图5C中的冷却剂间壁519)。类似地，图5D显示了其中所有冷却剂间壁509都是可插入的、而所有分隔间壁507都是固定的一个备选实施例。(图5D与图5B是相似的，图5B中的所有固定间壁518是图5D中的分隔间壁507，而图5B中的所有可插入的间壁519是图5D中的冷却剂间壁509)。
参照图5D中所示的布置，分隔间壁507将容器的内部分隔成多个电池隔室505。因此，每个电池隔室505通过分隔间壁507而与相邻的电池隔室间隔开。每个分隔间壁都是固定间壁，并且与容器的侧壁(或可能的端壁)和/或与容器底部作为一个整体结构而整体地成形。分隔间壁优选与侧壁以及与底部作为一个整体结构而整体地成形。因此，在相邻的电池隔室之间存在基本上不透液体的密封，从而使得电解质不能从一个电池隔室进入相邻的隔室中。另外，如图所示，固定的分隔间壁优选都成形成带有斜度角，以便有助于制造工艺。
冷却剂间壁509是可插入的，并因而首先与容器的壁和底部分开地成形，之后插入到容器中。通常可将一个或多个冷却剂间壁509插入到至少一个电池隔室505中。优选将冷却剂间壁插入到每个电池隔室505中。冷却剂间壁可放置在与分隔间壁相邻或与端壁相邻的位置。
冷却剂间壁509优选制成带有″相反的″斜度角。也就是说，优选将其制成与分隔间壁507的斜度角相反的渐缩形。如上所述，这提供了对放置在电池隔室505中的电化学电池的基本均匀的压缩。每个冷却剂间壁509的至少一个外表面优选面向放置在相应电池隔室中的电极板组的至少一个极板。
将冷却剂间壁与容器的其余部分分开制作，可减少用于制造容器的模制操作的复杂性。它还使得冷却剂间壁的组装更适合于大批量的制造技术，例如热密封、摩擦焊接、振动焊接等(例如，冷却剂间壁可由可热密封在一起的两个蛤壳形成)。
相对于图5D中所示的实施例而言，电池隔室505通过固定的分隔间壁507而彼此间隔开，固定的分隔间壁507在电池隔室505之间形成了基本上不透液体的密封。因此，容器并不依靠冷却剂间壁509而将一个隔室的电解质与另一隔室的电解质隔离开来。因此，冷却剂间壁509相对于容器的侧壁或底部并不需要是密封的，就可防止电解质从一个电池隔室进入另一个电池隔室(因为这已经通过固定的分隔间壁507实现了)。当然，冷却剂间壁509仍然执行热交换功能。
与冷却剂间壁509构成一个整体的冷却剂通道的开口可放置在间壁的顶边上。这进一步消除了将冷却剂间壁相对于容器的侧壁或底部密封起来的需求。冷却剂间壁也可以是固定的，并且相对于盖子是密封的。盖子可包括流动通道，其用于使其中一个冷却剂间壁的冷却剂通道和另一间壁的冷却剂通道互连起来。此外，冷却剂间壁和盖子甚至可作为一个整体结构而整体地成形。
在本发明的另一实施例中，一个或多个冷却剂间壁可形成为固定间壁。将冷却剂间壁固定具有某些优势。在冷却剂间壁周边很少存在电解质从一个电池隔室泄漏到相邻电池隔室中的可能性。并且冷却剂也较少可能从冷却剂间壁的内部(从冷却剂通道的开口)泄漏出来和泄漏到电池隔室中，其在电池隔室中可与电解质相接触。另外，在冷却剂间壁本身由两个半蛤壳组成的情况下，还存在冷却剂从蛤壳固定在一起时所形成的缝隙中泄漏出来的可能性。
因此，在整体容器的一个备选实施例中，至少一个冷却剂间壁(并且优选所有冷却剂间壁)可形成为固定间壁。使所有的冷却剂间壁都形成为固定间壁，这可防止冷却剂泄漏到电池隔室，并且还可为整体容器提供改进的结构支撑。
至少一个分隔间壁(并且优选所有分隔间壁)可形成为可插入的间壁。通过将所有分隔间壁制成可插入的，可将其制造成使其可补偿制造在固定的冷却剂间壁上的斜度角。如上面所解释的那样，这可提供对放置在电池隔室中的电化学电池的基本均匀的压缩。
在本发明的另一实施例中，为了给整体容器提供甚至更大的结构支撑，所有的冷却剂间壁和所有的分隔间壁都可形成为固定间壁。也就是说，整体容器的所有间壁都可形成为固定间壁。
因此，在本发明的一个实施例中，整体容器包括至少一个形成为固定间壁的冷却剂间壁。也就是说，一个或多个冷却剂间壁(并且优选是所有的冷却剂间壁)与至少一个壁和/或容器底部作为一个整体结构而整体地成形。
如上面所述，有许多不同的方式可使固定间壁与蓄电池容器的其它部件整体地成形。这些实施例适用于形成为固定间壁的冷却剂间壁。一个或多个冷却剂间壁可与两个相对的壁(例如两个侧壁或两个端壁)和/或容器底部作为一个整体结构而整体地成形。
在另一实施例中，一个或多个冷却剂间壁(并且优选是所有的冷却剂间壁)、侧壁和端壁都作为一个整体结构而整体地成形。在另一实施例中，一个或多个冷却剂间壁(并且优选是所有的冷却剂间壁)、侧壁、端壁和容器底部都作为一个整体结构而整体地成形。利用注塑模制工艺可形成一个整体结构。然而，还可通过挤压工艺来形成侧壁和端壁以及电池间壁。
在本发明的另一实施例中，至少一个分隔间壁和至少一个冷却剂间壁形成为固定间壁。因此，在本发明的另一实施例中，至少一个冷却剂间壁(并且优选是所有的冷却剂间壁)和至少一个分隔间壁(优选是所有的分隔间壁)与至少一个壁和/或容器底部作为一个整体结构而整体地成形。在另一实施例中，至少一个冷却剂间壁(并且优选是所有的冷却剂间壁)，至少一个分隔间壁(并且优选是所有的分隔间壁)，侧壁和端壁都作为一个整体结构而整体地成形。在又一实施例中，至少一个冷却剂间壁(并且优选是所有的冷却剂间壁)，至少一个分隔间壁(并且优选是所有的分隔间壁)，侧壁，端壁和容器底部都作为一个整体结构而整体地成形。因此，蓄电池容器(所有的壁，底部和所有的电池间壁)都可形成为一个整体结构。
目前有许多不同的方式使冷却剂在冷却剂间壁中循环。也就是说，在单个的冷却剂间壁中存在许多用于冷却剂通道的不同路径和配置。另外，还有许多不同的使一个冷却剂间壁的冷却剂通道和至少另一个冷却剂间壁的冷却剂通道互连起来的方式。
在本发明的一个实施例中，冷却剂通过位于整体容器的特别设计的底部上的通道入口和相应的通道出口而进入和离开每个冷却剂间壁的冷却剂通道。图6显示了这种特别设计的容器底部617的一个实施例。容器底部617包括从底部617的表面上凸出来的凸肋643。凸肋643限定了用于流体流动用途的挡板。具体地说，凸肋643限定了底部外表面上的流体路径645(在凸肋之间的区域)。当底盖如刚性板固定在底部617的外表面上时，凸肋643和流体路径645与底部盖板协同合作，从而限定了将不同冷却剂间壁的冷却剂通道的开口互连起来的底部流动通道。因此，每个间壁的冷却剂通道和其它间壁的冷却剂通道是互连的。这就形成了一个互连的冷却剂通道网络，可使冷却剂在整个蓄电池箱体内循环。
参看图1B，冷却剂可通过入口管入口222而进入整体容器202，并通过入口管220而被携带到容器底部上。冷却剂通过入口管220而被输送到图6中所示的容器底部617的入口管出口孔660A中。参看图6，冷却剂进入一组底部流动通道630中，在这里它被流动通道引导至第一间壁入口620A中。冷却剂进入第一冷却剂间壁，流过第一冷却剂间壁中的冷却剂通道，之后通过第一间壁出口620B而离开第一冷却剂间壁。在离开第一间壁出口620B之后，冷却剂通过底部流动通道631而被引导至第二间壁入口620C。冷却剂循环穿过第二冷却剂间壁，并通过出口620D而离开第二冷却剂间壁。在离开第二冷却剂间壁出口620D之后，冷却剂通过底部流动通道632而被引导至第三冷却剂间壁入口620E，循环穿过第三间壁，并通过出口620F而离开第三冷却剂间壁。对于其余的冷却剂间壁，对于其余的入口/出口620G，620H，6201和620J以及其余的底部流动通道633和634而言，重复这个过程。在冷却剂离开最后的间壁出口620J之后，它被流动通道635引导至出口管入口660B中。
当入口和出口都定位在容器底部上时，可以不同的方式使冷却剂循环穿过每个冷却剂间壁的冷却剂通道。循环方案的一个示例如图7中所示。图7显示了冷却剂间壁709，其具有位于冷却剂间壁的底部边缘上的间壁开口，这些开口与容器底部617的通道入口620A以及通道出口620B对准。箭头显示了冷却剂在冷却剂间壁709内部的冷却剂通道730中流动的大致路径。如图所示，在通过入口620A而进入冷却剂间壁之后，冷却剂垂直地向上流过一半冷却剂间壁，水平地穿过间壁，之后垂直地向下流过另一半冷却剂间壁(之后其通过通道出口620B而离开)。这是″闭合环路″方案的一个示例。在每个电池之间或每隔一定的间隔，例如在每隔两个或每隔三个电池之间，可采用闭合环路的电池之间的冷却。冷却剂间壁709的入口和出口位于冷却剂间壁709的底边上。
冷却剂可水平地以蜿蜒的方式在电池之间和其周围行进，或者垂直地在″半螺旋形′的路径中，在电池上下行进，穿过冷却剂间壁的空心壁，之后穿过电池下方或上方的通道。作为备选，在垂直或水平定向的电池之间的壁中，可模制出空气流动路径。
如图6所示，一个冷却剂间壁的冷却剂通道出口在流体流通性上与另一冷却剂间壁冷却剂通道入口相连。在图6所示的具体连接方案中，底部冷却剂通道将冷却剂的行进路径确定成使得冷却剂在进入第二、第三冷却剂间壁等等之前，必须进入和离开第一冷却剂间壁。这是一种″串行″连接。其它行进路径的方案也是可行的。例如，可引导冷却剂在基本上同一时间进入所有的冷却剂间壁。这是一种″并行″连接。
其它使冷却剂通道的入口和出口定位以及使冷却剂通道互连起来的方式也是可行的。图8A中显示了本发明的整体蓄电池箱体的一个备选实施例。图8A显示了整体蓄电池箱体800。箱体包括容器802，以及用于容器的盖子804。另外，在所示的实施例中，箱体还包括侧壁盖810。如以下将更详细解释的那样，每个侧壁盖810，当被固定在容器的侧壁813上时，将与相应的侧壁协同，从而限定了使冷却剂间壁中的冷却剂通道互连起来的流动通道。图8B中显示了整体容器802的三维视图。
参看图8B，容器802包括两个侧壁813、两个端壁815和底部(未显示)。应该注意，图8B中显示了两个侧壁813中的第一侧壁，而第二侧壁是与第一侧壁相对的，并且在图中是看不见的。类似地，图8B中显示了两个端壁815中的第一端壁，而第二端壁是与第一端壁相对的，并且在图中是看不见的。图8C是显示了容器底部817的整体容器802的三维视图。
整体容器802包括一个或多个电池间壁，其将箱体的内部分隔成多个电池隔室。如上所述，每个电池间壁可以是分隔间壁或冷却剂间壁。分隔间壁807不包括冷却剂通道，而冷却剂间壁809包括冷却剂通道。整体容器802优选包括至少一个冷却剂间壁。
冷却剂通道优选与冷却剂间壁整体成形。更优选的是，冷却剂通道优选形成于冷却剂间壁的内部。另外，冷却剂间壁可形成为一个整体结构。
在图8B所示的整体容器802的实施例中，冷却剂通道的入口和出口形成于容器的侧壁813中。根据冷却剂在冷却剂通道中流动的方向，每个开口820可以是冷却剂通道的入口或出口。将冷却剂通道的入口和出口设置在侧壁813中，这就提高了可靠性，因为它将冷却剂通道密封与底部电解质密封分开了。
图8D显示了沿着整体箱体的宽度(即，在与端板815平行的方向上)的冷却剂间壁809的截面图。箭头指示了冷却剂在冷却剂间壁内部流过冷却剂通道830的方向。冷却剂间壁809的入口和出口孔位于间壁四周的垂直边缘上。冷却剂通道830引导冷却剂从一个侧壁813流向相对的侧壁813中。这是″交叉流动设计″的一个示例。
在图8D所示的示例中，冷却剂通道基本上是水平设置的，并且冷却剂流动的方向基本上是与冷却剂间壁的外表面相平行的。图8E显示了沿着容器长度而穿过电池间壁(即与侧壁813平行的)的整体容器802的截面图。图8E显示了基本上水平设置的冷却剂通道830，其整体地形成于冷却剂间壁809的内部。用于冷却剂通道的其它配置也是可行的。例如，可使冷却剂通道倾斜，使得它们既不是水平的也不是垂直的。作为备选，冷却剂通道可采用穿过间壁的迂回路径。
另外，在图8D所示的实施例中，相同冷却剂通道的入口和出口位于相对的侧壁上。相同冷却剂通道的入口和出口还可以位于同一侧壁上。
其中一个冷却剂间壁中的冷却剂通道优选与其它冷却剂间壁中的冷却剂通道相通。这形成了完全整体式的冷却系统，其允许冷却剂流过所有的冷却剂间壁。不同冷却剂间壁的冷却剂通道可以许多不同的方式流体流通式地连接在一起。在图8A所示的蓄电池箱体800的实施例中，这利用一对壁盖810来实现。壁盖810优选采用刚性板的形式(也就是说，它们是侧壁盖板)。参看图8A，可以看出容器802的侧壁813的外表面包括凸肋843。凸肋843限定了用于流体流动用途的挡板。具体地说，凸肋843限定了侧壁813外表面上的流体路径。当壁盖810固定在其相应的侧壁813上时，凸肋843和流体路径与壁盖810协同合作，从而限定了流体通道845，其在这里被称为″壁流动通道″或″壁连接器通道″。壁连接器通道使不同冷却剂间壁的冷却剂通道的开口820互连起来。因此，每个冷却剂间壁的冷却剂通道和其它冷却剂间壁的冷却剂通道是互连的。这就形成了一个互连的冷却剂通道网络，其可使冷却剂在整个蓄电池箱体内循环。应当注意，侧壁813和其相应的所附侧壁盖板810的组合共同地形成了双层侧壁。因而壁连接器通道位于这种双层侧壁中。
注意，有许多其它方式可使冷却剂通道互连起来。例如，壁连接器通道可集成在容器802侧壁的内部或表面中。作为备选，与不同的(或相同的)冷却剂间壁的开口820互相连接的壁连接器通道(例如，采用管的形式)可简单地固定在开口820上。
冷却剂可以不同的方式而循环穿过容器802。在一个实施例中，可引导冷却剂流入蜿蜒的路径，在相对的侧壁之间来回流动。图9A是整体容器802的顶视图，其更清晰地显示了冷却剂穿过冷却剂通道的路径。图9A显示了分隔间壁807和冷却剂间壁809。图9A还显示了由第一侧壁813A和其相应壁盖810A限定的壁连接器通道845，以及由第二侧壁813B和其相应侧壁盖810B限定的壁连接器通道845。箭头显示了冷却剂在冷却剂通道中流动的方向。
在图9A所示的实施例中，冷却剂通过容器入口850而进入整体容器802，并被引导至第一侧壁813A中的开口820A(通道入口)中。冷却剂被冷却剂间壁809中的冷却剂通道引导至第二侧壁813B(其与第一侧壁813A相对)中的开口820B(通道出口)中。之后，第二侧壁813B中的壁连接器通道845将冷却剂引导至开口820C(通道入口)中，在这里其被冷却剂间壁809带回到第一侧壁813A，并离开开口820D(通道出口)。对于其它冷却通道开口820E至820L，重复这个过程，之后在冷却通道开口820L处将冷却剂引导至容器出口870中。因此，通过冷却剂间壁中的冷却剂通道而在第一和第二侧壁之间来回地携带冷却剂。如上所述，这种流动被称为″串行″连接，因为冷却剂是从一个间壁行进至另一间壁的。
图9B中显示了引导冷却剂的另一方式。图9B显示了本发明的整体容器802′的顶视图，其具有侧壁813A′和813B′。在这个实施例中，通过每个冷却剂间壁809将冷却剂从第一侧壁813A′引导至第二侧壁813B′。因此，冷却剂通过设置在第一侧壁813A′中的开口820A，820D，820E，820H，820I和820L而进入冷却剂间壁809中，并通过设置在第二侧壁813B′中的开口820B，820C，820F，820G，820J和820K而离开冷却剂间壁。因而冷却剂被定向成使其基本上同时地进入所有的冷却剂间壁中。因此，这种配置被称为″并行″的流动配置。
如上所述，冷却剂间壁和分隔间壁可以是固定的或可插入的。对于图8B中所示的容器的实施例(也就是说，对于侧壁上的通道入口和出口)而言，一个或多个冷却剂间壁优选是固定的。更优选的是，所有的冷却剂间壁都是固定的。在一个实施例中，所有的冷却剂间壁都是固定的，而所有的分隔间壁都是可插入的。在另一实施例中，所有的冷却剂间壁和所有的分隔间壁都是固定的。当然，本发明并不局限于这些实施例，其它实施例也是可行的。
在图8A-E和9A-B所示的本发明的实施例中，冷却剂间壁与端壁基本上平行，并且冷却剂通道的开口形成于容器的侧壁上。参看图2A，可以看出，可将冷却剂间壁定位成使其与容器的侧壁基本上平行。因此，冷却剂通道的入口和出口可以形成于容器的端壁上。参看图2B，可以看出，至冷却剂通道的其中一个开口形成于端壁中且另一开口形成于侧壁中也是可行的。
注意，在本发明的另一实施例中，可以与蓄电池箱体的盖子一起作为整体结构而形成至少一个冷却剂间壁(和/或至少一个分隔间壁)。在这个实施例中，冷却剂通道的入口和出口优选形成于盖子的一部分中。然而，还可以使入口和出口形成于容器的壁或底部中。
此外，应该注意，在上面所示的整体箱体的实施例中，尤其在图1A和图8A中，容器包括壁和底部。盖子显示为一个分开的件。因而在将盖子设置在(并且优选是密封在)容器上之前，可从顶部将电化学电池放置到容器中。在整体箱体的一个备选实施例中，盖子和壁可以作为一个整体结构而成形，而″箱体底部″形成为单独的件。在这种情况下，可在实际上将″箱体底部″放置到容器上之前，从容器的底部将电化学电池放置到箱体中。
本发明的整体蓄电池箱体可容纳多个电化学电池，从而形成整体蓄电池。每个电化学电池优选都设置在唯一的其中一个电池隔室中。其中一些或所有的电化学电池都可以电串联连接和/或电并联连接的方式而电联接在一起。一个或多个电池不与任何其它电池进行电连接也是可行的。在一个实施例中，所有电化学电池都是串联电联接的。在另一实施例中，所有电化学电池都是并联电联接的。在又一个实施例中，一部分电化学电池是串联电联接的，而另外一部分电化学电池是并联电联接的。
图10显示了本发明的整体蓄电池1000的截面图。该截面图平行于侧壁。整体蓄电池1000包括整体容器1002和盖子1004。蓄电池容器包括冷却剂间壁1009以及分隔间壁1007。分隔间壁和冷却剂间壁形成蓄电池隔室1005。封装在每个电池隔室1005中的是单个的电化学电池1080，其包括成组的正电极、负电极、隔板和电解质。
在图10所示的实施例中，多个电化学电池1080是串联电联接的。在相邻电池之间的电联接可以不同的方式来实现。在所示的实施例中，正电极和负电极包括连接在电极上，用于将电能输送到电极和从电极中输出电能的集电片。正电极的集电片都一起焊接到正极互连件1086A上。类似地，负电极的集电片都一起焊接到负极互连件1086B上。为了串联地连接电化学电池，一个电化学电池的正极互连件1086A电联接在位于间壁对边上的相邻电化学电池的负极互连件1086B上。这可以不同的方式来实现。在所示的实施例中，这通过放置连接垫片1088，使其穿过间壁中的开口，并将连接垫片1088的末端焊接在位于相对的间壁两边的正极互连件1086A和负极互连件1086B上来实现。还可放置连接垫片1088，使其穿过端壁中的开口，从而将正极互连件电连接在蓄电池正极端子1090A上，并将负极互连件电连接在蓄电池负极端子1090B上。
连接垫片可由许多不同的传导材料形成。连接垫片1088可包括镍、铜、镍合金、铜合金、镍铜合金、铜镍合金。此外，连接垫片还可包括铜和镍。例如，连接垫片可包括镀镍的铜，或者连接垫片可包括被镍包围的铜控制部分。作为备选，连接器可包括铜圆柱体和沿着铜圆柱体长度缠绕成螺旋形的镍丝。
可通过电池间壁的开口放置互连垫片，所述电池间壁的开口可进行密封，以防止其中一个电池隔室中的电解质与位于电池间壁另一侧的相邻电池隔室相通。这种密封可利用聚合体垫圈、例如氯丁橡胶或塑料垫圈来实现。还可通过热熔性胶粘剂或环氧树脂粘合剂来实现密封。还可通过使连接垫片1088周围的间壁的塑料材料熔化来实现密封。
图11中显示了整体蓄电池1000的截面顶视图。图11显示了正极互连件1086A和负极互连件1086B如何与穿过电池间壁壁的连接垫片1088进行电联接，以便将所有的电化学电池串联地连接起来。图11显示了形成电池隔室1005的分隔间壁1007和冷却剂间壁1009。图11还显示了放置在隔室1005中的电化学电池1080。
在正极互连件和负极互连件之间进行连接也是可行的，而无须使用单独的连接垫片。图12显示了本发明的整体蓄电池的一部分的侧视图。所示的是改进的正极互连件1286A和改进的负极互连件1286B。改进的正极互连件1286A和改进的负极互连件1286B各自成形成具有凸出部分1287A和1287B，其延伸穿过分隔间壁1007和冷却剂间壁1009的壁中的开口1011。正极互连件的凸出部分1287A与负极互连件的凸出部分1287B之间形成物理接触和电接触。因此，相应的正电极和负电极电联接在一起。正极互连件的凸出部分1287A优选焊接在负极互连件的凸出部分1287B上。
在本发明的另一实施例中，正电极和负电极可在电池间壁上而非穿过电池间壁地互连起来。这可以不同的方式，例如通过使正极互连件和/或负极互连件在电池间壁上延伸而实现。也可通过将互连垫片定位在电池间壁上方来实现这种互连。
整体蓄电池中的两个或更多个电化学电池可并联地电联接在一起。图13显示了本发明的整体蓄电池1000′的一个实施例的顶视图，其中所有的电化学电池都是并联地电联接的。参看图13，可以看出，正极互连件1086A都电联接在一起，并电联接在蓄电池正极端子1090A上。通过优选穿过电池间壁的第一电接触片1395A来实现这种电联接。类似地，负极互连件386B都电联接在一起，并电联接在蓄电池负极端子1090B上。电联接通过优选穿过电池间壁(或在其上方)的第二电接触片1395B来实现。再次参看图10，可以看出，整体蓄电池1000包括蓄电池箱体，其包括蓄电池容器1002和用于容器的盖子1004。箱体优选设计成使得每个电池隔室中的电解质与任何其它电池隔室中的电解质隔离开。这样做就可避免电池之间的自放电的电短路路径。然而，来自每个单个电池中的气体优选都在蓄电池箱体的公共区域中进行共享。在图10所示的实施例中，位于电池隔室1005的顶部中的每个开口都被可透气的疏水性膜片1060遮盖住。膜片盖1060将防止电解质从每个隔室逸出。然而，因为它们是透气的，所以这将允许气体从每个电池隔室进入蓄电池箱体的公共区域1020中。因此，来自每个电化学电池的气体都在整体箱体的公共区域中进行共享。因而蓄电池箱体用作所有电化学电池的公共压力容器。蓄电池箱体优选是密封的；然而，它可包括一个或多个减压孔1030。
蓄电池箱体的公共区域1020可并入到特别设计的容器的盖子中。图14显示了本发明的整体蓄电池1400的一个实施例的截面图。整体蓄电池1400包括图10中所示的容器1002。然而，蓄电池1400包括特别设计的盖子1404，其密封地安装在整体容器1002的顶部。盖子1404包括多个气体通道1410，其在每个电池隔室1005和盖子中的公共气体区域1420之间提供了气体流通性。
气体通道设计成可防止电解质在隔室彼此之间相通。这通过将透气的疏水性的膜片1060夹在气体通道1410和电池隔室1005的开口之间来实现。
图10和图14中所示的疏水性膜片1060可由一种材料组成，这种材料具有足以补偿过度充电的气体的逸出速率的气体扩散表面积。所述面积可为每个12Ah电池大约5cm2至大约50cm2。一般说来，疏水性的材料是容许蓄电池气体通过、但不容许蓄电池的电解质通过的任何材料。这类材料的示例是包含带碳酸钙填料的聚乙烯的材料。其它示例包括许多类型的菱纹麻布材料。可使用的这种材料的一个示例是由Tridegar产品提供的可透气型的XBF-100W EXXAIRE薄膜。这种薄膜是已经和细小的碳酸钙颗粒混合、之后进行进一步掺杂而变得多孔性的聚乙烯薄膜。在一个实施例中，该薄膜层经过选择而具有大约0.25规格(0.25g每平方米)的厚度，其相当于大约0.001英寸。材料的Gurley多孔性选择为大约360(在4.9英寸水的气体压力下，每平方英寸通过100cc气体需要360秒的时间)。这种薄膜的疏水性由在大约120度的30％KOH电解质中具有非常高的接触角度来表示。
盖子1404还包括用于公共压力区域1420的一对减压孔1430。图15A和15B是盖子1404的三维的顶面和底面透视图，其显示了气体通道1410，疏水性的膜片1460和公共气体室1420。
参看图10和14中所示的整体容器1002，应该注意，可以将疏水性的材料放置在每个电池隔室1005的开口的边界周围，而非用透气的疏水性的膜片1060覆盖每个隔室。疏水性的边界应该足以断开电解质的漂移径迹，从而可防止电解质从一个电池漂移越过间壁壁而进入到相邻的电池隔室中。
图16A中显示了多电池整体蓄电池箱体1600的一个备选实施例。箱体1600包括蓄电池容器1602，以及用于该容器的盖子1604。在所示的实施例中，箱体还包括壁盖1610A，1610B，其安装在相应的箱体侧壁上。
图16B中显示了容器1602的三维视图。参看图16B，容器1602包括两个侧壁1613A，1613B和两个端壁1615。图16B显示了第一侧壁1613A。侧壁1613B与1613A相对，并且是不可见的。类似地，图16B中显示了两个端壁1615中的第一端壁，而第二端壁是与第一端壁相对的，并且在图中是看不见的。容器1602还包括一个或多个电池间壁1607，1609，其将箱体的内部分隔成多个电池隔室1605。蓄电池箱体可保持一个或多个电化学电池，并且优选保持至少两个电化学电池。优选将每个电化学电池放置在其本身相对应的电池隔室中。电化学电池可以串联和/或并联的配置而联接在一起。
每个电池间壁可以是分隔间壁1607或冷却剂间壁1609。分隔间壁1607不包括冷却剂通道，而冷却剂间壁1609包括冷却剂通道。容器1602优选包括至少一个冷却剂间壁。冷却剂通道优选与冷却剂间壁整体地成形。更优选的是，冷却剂通道优选形成于冷却剂间壁的内部。另外，冷却剂间壁可形成为一个整体式结构。
在图16B所示容器1602的实施例中，冷却剂通道的入口和出口形成于容器的侧壁中。根据冷却剂在冷却剂通道中流动的方向，每个开口1620可以是冷却剂通道的入口或出口。冷却剂通道将冷却剂从一个侧壁引导至相对的侧壁中。这是″交叉流动设计″的另一示例。在图16B所示的容器中，冷却剂通道基本上是水平设置的，并且冷却剂流动的方向是与冷却剂间壁的外表面基本上平行的。
其中一个冷却剂间壁中的冷却剂通道优选与其它冷却剂间壁中的冷却剂通道相通。这就形成了完全集成的冷却系统，其允许冷却剂流过所有的冷却剂间壁。不同冷却剂间壁的冷却剂通道可以许多不同的方式流体流通式地连接在一起。在图16A所示蓄电池箱体1600的实施例中，这利用壁盖1610A，1610B来实现。壁盖1610A，1610B优选采用刚性板的形式。
图16C是容器1602的侧视图，其显示了侧壁1613A(其也被称为容器的冷却剂进出口侧)。图16D是容器的相对一侧的侧视图，其显示了与侧壁1613A相对的侧壁1613B(也称为容器的气体进出口侧)。参看图16C和16D的侧视图可以看出，容器1602的侧壁1613A，1613B的外表面包括凸肋1643。凸肋1643限定了用于流体流动用途的挡板。具体地说，凸肋1643限定了侧壁1613A，1613B的外表面上的流体路径。当壁盖1610A，1610B(图16A中所示的)固定在其相应的侧壁1613A，1613B上时，流体路径结合其相应的壁盖1610A，1610B一起限定了壁连接器通道1645(在这里也称为壁流动通道)。这些壁连接器通道1645使不同的冷却剂间壁的冷却剂通道的开口1620互连起来。因此，每个冷却剂间壁的冷却剂通道和其它冷却剂间壁的冷却剂通道是互连的。这就形成了一个互连的冷却剂通道网络，其可使冷却剂在整个蓄电池箱体内循环。注意，侧壁1613A，1613B和其连接的相应壁盖1610A，1610B的组合共同形成了双层的侧壁。因而壁冷却剂通道就位于这些双层的侧壁中。
目前有许多将冷却剂通道互连起来的其它方式。例如，壁连接器通道可作为单独的件(例如管道)而成形，其整体地联接在侧壁1613A，1613B的开口1620上。
冷却剂可以不同的方式而循环穿过容器1602。在图16B所示的容器的实施例中，可引导冷却剂流入蜿蜒的路径，并在相对的侧壁之间来回流动。图16E是容器1602的水平截面图，其更清晰地显示了冷却剂穿过冷却剂通道的路径。图16E显示了分隔间壁1607和冷却剂间壁1609。图16C还显示了由第一侧壁1613A和其相应的壁盖1610A限定的壁连接器通道1645，以及由第二侧壁1613B和其相应的侧壁盖1610B限定的壁连接器通道1645。在壁连接器通道1645和冷却剂通道中所示的箭头显示了冷却剂流动的方向。
参看图16E，冷却剂通过容器入口1650而进入容器1602，并被引导至第一侧壁1613A中的开口1620A(通道入口)中。冷却剂间壁1609中的冷却剂通道将冷却剂引导至第二侧壁1620B(其与第一侧壁1613A相对)中的开口1613B(通道出口)中。之后，第二侧壁1613B中的壁连接器通道1645将冷却剂引导至开口1620C(通道入口)中，在这里其被冷却剂间壁1609带回到第一侧壁1613A中，并离开开口1620D(通道出口)。针对其它的冷却通道开口1620E至1620L重复这个过程，之后在冷却通道开口1620L处将冷却剂引导至容器出口1670。因此，通过冷却剂间壁中的冷却剂通道而在第一侧壁和第二侧壁之间来回携带冷却剂。如上所述，这种流动被称为″串行″连接，这是因为冷却剂从一个间壁行进至另一间壁。当然，图9B中所示的冷却剂流动的类型(″并行″连接)对于这种多电池式蓄电池箱体也是可行的。
当蓄电池的电化学电池释放出气体(例如氧气和氢气)时，需要将气体从蓄电池中排出。在排放气体的过程中，来自每个电池的某些电解质可能随着气体一起被携带并脱离其相应的电池隔室。虽然对于一个电化学电池气体与另一电化学电池的气体混合是可接受的，但是，对于一个电池的电解质进入另一电化学电池中是不可接受的。因此，在设计用于蓄电池的气体排放系统时，必须仔细谨慎，以防止电解质从一个电池进入蓄电池的任何其它电化学电池中。出于讨论的目的，从其电池隔室逸出的电解质被称为″逸出的电解质″。
再次参看图16C和16D，可以看出，侧壁1613A，1613B还包括凸肋1686B和1686T。凸肋1686B，1686T限定了用于流体流动用途的挡板。具体地说，凸肋1686B，1686T之间的区域限定了侧壁1613A，1613B表面上的路径。
当壁盖1610A，1610B(如图中1 6A所示)固定在其相应的侧壁1613A，1613B上时，侧壁1613A，1613B以及相应的壁盖1610A，1610B和凸肋1686B，1686T就限定了气体通道1688。每个气体通道1688通过孔1684而与每个电池隔室1605以及每个电化学电池相通(参见图16C和16D)。注意，在图16C和16D中所示的蓄电池箱体的实施例中，孔1684优选不被任何类型的膜片材料遮盖住。电池气体以及液体电解质可沿其路径从每个电池隔室进入每个气体通道中。因此，每个气体通道1688优选与每个电池隔室气流相通以及液流相通(因此，每个电池隔室可描述为与每个气体通道流体相通)。如上所述，侧壁1610A，1610B和其相应的壁盖1610A，1610B的组合共同形成了双层的侧壁。因此，气体通道1688位于这些双层的侧壁中。
当蓄电池的每个电化学电池释放出气体时，电池气体和逸出的电解质一起进入(通过凹槽1682)与相应的电池隔室1605(图16B中所示)相邻的管道1680中。一部分逸出的电解质被捕集在管道1680中，从而防止了这部分逸出的电解质到达任何其它的电化学电池中。电池气体和逸出的电解质的其余部分通过开口1684(图16C和16D中所示)而离开管道1680，并进入气体通道1688中。(因此，气体通道1688会输送电池气体以及与电池气体一起被携带出的液体电解质)。进入侧壁1613B(图16D中所示)上的气体通道1688中的电池气体将顺应于穿过气体通道的路径，并在气体压力变得足够高时，通过排气口1670而离开该气体通道。
凸肋1686B，1686T的布置形成了气体通道1688，其优选具有弯曲的流动路径。当电池气体和逃逸的液体电解质穿过气体通道1688时，气体通道1688迫使其进入相应弯曲通道的流动路径中。由于气体和逸出的电解质沿着弯曲的流动路径行进，所以逸出的电解质被捕集在由底部凸肋1686B所限定的凹池1690的底部中。因为逸出的电解质被凹池1690捕集，所以基本上没有电解质从一个电池隔室1605进入另一电池隔室1605中。因此，基本上没有一个电化学电池的电解质会与任何其它电化学电池相接触。
可以注意到，电池气体通过定位在气体通道两端上的排气口1694而离开图16D中所示的通道。因此，在图16A-D所示的蓄电池箱体的实施例中，排气口只联接在其中一个气体通道上。然而，当然也可以将一个或多个排气口布置在每个侧壁的气体通道上。类似地，可将蓄电池制作成只在其中一个侧壁上仅有一个单独的气体通道。
气体通道可成形成具有任何弯曲的流动路径。例如，流动路径可以是蜿蜒的、迂回的、盘绕的、Z字形的，等等。在图16C和16D所示的实施例中，气体通道1688具有通过将基本垂直设置的凸肋1686B和基本垂直设置的凸肋1686T交替地放置而产生的蜿蜒的流动路径。然而，弯曲的流动路径可以许多不同的方式来形成。例如，可以去掉凸肋1686T，而只留下底部凸肋1686B来形成气体通道。在这种情况下，其余凸肋1686B仍将形成用于电池气体和逸出的电解质的弯曲流动路径。另外，还可以成角度地放置凸肋。另外，凸肋1686B，1686T还可以被可导致电池气体和逸出的电解质沿着弯曲流动路径而行进的凸块、叉形体、凹陷或其它凸起形式来替代。
图16C和16D中所示的气体通道1688各自通过孔1684而与每个隔室1605流体相通。因此，来自于所有设置在蓄电池箱体中的电化学电池的气体都被容许在每个气体通道1688中进行混合，使得蓄电池箱体可用作每个电化学电池的单一的或公共的压力容器。然而，蓄电池包括多个气体通道也是可行的，其中每个气体通道与少于全部的隔室是流体相通的。例如，每个气体通道可与至少两个隔室相通。每个隔室还可以具有使气体并不混合起来的唯一的相应气体通道和唯一的相应排气口。
如上所述，气体通道1688由侧壁1613A，1613B，相应的壁盖1610A，1610B和凸肋1686B，1686T来限定。然而，气体通道可以其它方式来成形。例如，气体通道可形成为细长管道的形式，使内部凸肋形成弯曲的流动路径。管道可作为分开的件而制成，之后通过连接到箱体上，而与箱体的一个或两个侧壁制成为整体结构。管道和箱体的侧壁可通过例如模制成单一件或通过以基本永久性的方式熔融在一起，从而整体地形成为单一件。气体通道可位于侧壁的内部或位于侧壁的外表面上。因此，可以消除对单独壁盖的需求。
另外，在上面所讨论的实施例中，气体通道与蓄电池箱体的侧壁是整体的。将气体通道与蓄电池箱体的任何一部分整体地制成也是可行的。例如，可将气体通道与蓄电池箱体的其中一个或两个端壁整体地制成。将气体通道与蓄电池箱体的顶部整体地制成也是可行的。将气体通道与蓄电池箱体的盖子整体地制成也是可行的。盖子其本身可成形成具有顶边和突出边。气体通道可与盖子的顶部或盖子的其中一个突出边而整体地制成。
还要注意，本发明的气体通道可用于任何多电池式蓄电池以及任何蓄电池的化学性质。在所示的实施例中，气体通道用于还包括冷却剂通道的多电池式蓄电池中。然而，也可以不必如此。气体通道可用于不包括冷却剂通道的蓄电池模块结构中。
图16B显示了电池间连接器1700，其可用于将其中一个电化学电池电联接到另一个电化学电池上。同一图16B显示了蓄电池正极端子和负极端子1710。图17A，17B，17C中显示了蓄电池端子1710的一个实施例(其可用于蓄电池正极端子或蓄电池负极端子)。图17A是具有纵轴线″A″的蓄电池端子1710的三维视图。图17B是该蓄电池端子的与纵轴线平行的截面图。图17C是蓄电池端子的与其纵轴线垂直的截面图。
如图17B中所示，蓄电池端子包括凸出部分1720和凹陷部分1730。蓄电池端子优选模制到蓄电池箱体中(也就是说，在蓄电池端子周围优选模制有蓄电池箱体的材料)。端子可模制到蓄电池箱体的侧壁、端壁或底部上(其中侧壁、端壁和底部形成了蓄电池箱体的蓄电池容器部分)。甚至可将端子模制到蓄电池箱体的盖子上。在图16B所示的本发明的实施例中，端子1710被模制在端壁1615中。也就是说，形成端壁1615的材料被模制在端子1710的周围。
凸出部分1720和凹陷部分1730被定向并设置成可阻止蓄电池端子1710沿着其纵轴线的运动。在所示的实施例中，每个凸出部分1710和每个凹陷部分1720围绕蓄电池端子的中心纵轴线向外延伸。注意，任何凸出部分或任何凹陷部分在其模制就位之后，都可适当地定向成可防止平行于纵轴线的运动。
另外，参看图17C可以看出，蓄电池端子1710具有凸出部分1720，其具有六边形的横截面。在端子1710已经被模制就位之后，六边形的横截面可防止蓄电池端子1710绕其中心轴线旋转。注意，六边形的横截面可被也可防止端子绕其中心轴线旋转的任何多边形横截面取代。一般来说，可利用任何非圆形的横截面形状来替换多边形的横截面，这也将防止电池端子绕其纵轴线旋转。
蓄电池端子优选由传导材料制成。蓄电池端子更优选由金属制成。蓄电池端子优选包括选自Cu和Ni的至少一种元素。可使用的金属的示例包括从镍、镍合金、铜、铜合金、镀有镍或镍合金的铜或铜合金、钢、镀有镍或镍合金的钢组成的金属组中选出的至少一种金属。优选将端子制成使其基本上不包括元素Pb(铅)。因此，优选将端子制成使其不包括铅金属或铅合金。蓄电池箱体优选由聚合材料、例如可模制在端子周围的塑料而制成。
图18A中显示了本发明的蓄电池端子的另一实施例。图18A中所示的蓄电池端子1800是旗状端子，其具有连接在蓄电池容器的电化学电池上的基本水平的部分1810。旗状端子1800还具有基本垂直的部分1820，其用于将蓄电池连接在另一蓄电池或外部负载上。图18A中所示的截面视图与水平部分1820的纵轴线平行。图18B是图18A中所示端子的另一截面视图。图18B中所示的截面视图与水平部分1820的纵轴线垂直。图18C显示了如何将蓄电池端子1800安装到蓄电池容器的端壁1615上。如所示，图18B显示了垂直于其纵轴线的蓄电池端子的水平部分的截面视图。在所示的实施例中，水平部分的横截面是椭圆形的。椭圆形状防止端子围绕其水平纵轴线旋转。椭圆形状可被任何其它非圆形的形状，例如任何多边形来取代。
注意，本发明的蓄电池端子可结合任何蓄电池箱体一起使用。蓄电池箱体可用于单个的电化学电池(在这种情况下，蓄电池是单个的电化学电池)。蓄电池箱体可用于多电池的蓄电池(在这种情况下，蓄电池包括多个电化学电池)。蓄电池箱体可用作所有电化学电池的公共压力容器。另外，这种蓄电池端子可与各种类型的蓄电池一起使用，包括棱柱状的、圆柱形的、扁平绕组式的等等。
一般说来，用于本发明蓄电池的电解质可以是任何水性的或非水性的电解质。非水性的电化学电池的一个示例是锂离子电池，其使用夹层复合物作为阳极和阴极以及有机液体或聚合体电解质。水性的电化学电池可被归类为″酸性″或″碱性″。酸性电化学电池的一个示例是铅酸电池，其使用二氧化铅作为正电极的活性材料，并使用大表面积的多孔性结构中的金属铅作为负电极的活性材料。本发明的电化学电池优选是碱性电化学电池。碱性电解质可以是碱金属类氢氧化物的水溶液。碱性电解质优选包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂或其混合物的水溶液。碱性电解质可以是混合的氢氧化钾和氢氧化锂。
一般说来，用于本发明蓄电池的正极和负极活性材料可以是本领域中所使用的任何类型的活性蓄电池材料。正电极材料的示例是氧化铅、钴酸锂、锂镍二氧化物、锂锰氧化物、锂钒氧化物、锂铁氧化物、锂化合物，即这些化合物和过渡金属氧化物、二氧化锰、氧化锌、氧化镍、氢氧化镍、氢氧化锰、氧化铜、氧化钼、氟化碳等等的复合氧化物的粉末。正极活性材料优选是氢氧化镍材料。负电极材料的示例包括金属锂和相似的碱金属、其合金、碱金属吸附的碳材料、锌、氢氧化镉、氢吸附的合金等等。活性负电极材料优选是氢吸附的合金。可使用任何氢吸附的合金，这属于本发明的精神和意图的范围内。因此，在本发明的一个优选实施例中，每个电化学电池都是镍-金属氢化物电池，其包括以储氢材料作为活性材料的负电极，以及含有氢氧化镍活性材料的正电极。
因此，在本发明的一个实施例中，蓄电池是镍-金属氢化物蓄电池。因此，本发明蓄电池的一个实施例因而可在至少密封的镍-金属氢化物蓄电池的标准操作压力下进行操作。这可根据用作活性材料的实际储氢合金，氢氧化镍材料而变化。在本发明的一个实施例中，蓄电池可在至少10psi的峰值压力下，优选在至少25psi的峰值压力下，更优选在至少50psi的峰值压力下进行操作。在本发明的另一实施例中，蓄电池可在高达大约140psi的峰值压力下进行操作。因此，蓄电池箱体的一个实施例优选能够承受大约10psi至大约140psi的峰值操作压力。当然，本发明的蓄电池和蓄电池箱体并不局限于这种操作压力。
本发明的蓄电池箱体包括壁、底部、盖子和间壁，并且本发明的蓄电池箱体优选由传导材料组成。可使用的材料的示例包括、但并不局限于聚合材料如塑料，以及某些陶瓷材料。
虽然已经结合特定的实施例描述了本发明，但是，本领域中的那些普通技术人员应该懂得，在不脱离本发明范围和精神的条件下可进行多种修改和变化。这些修改和变化被认为是属于所附权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种多电池式蓄电池，包括：
蓄电池箱体，其包括一个或多个将所述箱体的内部分隔成多个隔室的间壁；和
多个设置在所述箱体中的电化学电池，
所述蓄电池箱体包括将电池气体从其中至少两个所述隔室输送到排气口的气体通道，所述气体通道具有弯曲的流动路径。
2.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述气体通道与所述箱体的壁是整体的。
3.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述气体通道与所述箱体的盖子是整体的。
4.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述气体通道与所述箱体的侧面是整体的。
5.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述气体通道与所述箱体的顶部是整体的。
6.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述气体通道具有Z字形的流动路径。
7.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述电化学电池是镍-金属氢化物电化学电池。
8.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述电解质是碱性电解质。
9.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述流动路径由多个与所述箱体的外表面整体成形的凸出部分来形成。
10.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述气体通道将电池气体从每个所述隔室输送到所述排气口。
11.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池箱体用作所有所述电化学电池的公共压力容器。
12.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池箱体包括聚合物。
13.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，每个所述电化学电池者设置在相应的隔室中。
14.一种蓄电池，包括：
蓄电池箱体，其包括蓄电池正极端子和蓄电池负极端子，所述端子模制在所述蓄电池箱体中，每个所述端子都具有相应的纵轴线，每个所述端子都适于防止围绕其纵轴线的旋转，每个所述端子都适于防止平行于其纵轴线的运动；和
至少一个设置在所述箱体中的电化学电池。
15.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，其中至少一个所述端子被模制在所述箱体的壁中。
16.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，其中至少一个所述端子被模制在所述箱体的盖子中。
17.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，其中至少一个所述端子被模制在所述箱体的侧面中。
18.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，其中至少一个所述端子被模制在所述箱体的顶部中。
19.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，每个所述端子的垂直于所述纵轴线的横截面是非圆形的。
20.根据权利要求19所述的蓄电池，其特征在于，所述横截面是多边形的。
21.根据权利要求20所述的蓄电池，其特征在于，所述多边形是六边形。
22.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，每个所述端子的与所述纵轴线平行的横截面具有凹陷部分。
23.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，所述端子的与所述纵轴线平行的横截面具有凸出部分。
24.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池箱体包括聚合物材料。
25.根据权利要求23所述的蓄电池，其特征在于，所述聚合物材料是塑料。
26.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，每个所述端子基本上不包括元素Pb。
27.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，每个所述端子包括选自镍、镍合金、铜、铜合金和钢的至少一种材料。
28.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，所述至少一个电化学电池是镍-金属氢化物电化学电池。
29.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，所述至少一个电化学电池是多个电化学电池。
30.根据权利要求14所述的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池箱体是用于每个所述电化学电池的公共压力容器。
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Assignee: Yuasa (Tianjin) Industrial Co., Ltd.

Assignor: GS Yuasa International Corporation

Contract record no.: 2011990000074

Denomination of invention: Multi-cell battery assembly

License type: Common License

Open date: 20070620

Record date: 20110201

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract

Assignee: Yuasa (Tianjin) Industrial Co., Ltd.

Assignor: GS Yuasa International Corporation

Contract record no.: 2011990000074

Date of cancellation: 20130217

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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20070620

Assignee: Yuasa (Tianjin) Industrial Co., Ltd.

Assignor: GS Yuasa International Corporation

Contract record no.: 2013990000255

Denomination of invention: Multi-cell battery assembly

Granted publication date: 20110223

License type: Common License

Record date: 20130520

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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20110223

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