CN203300749U - 可充电电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种组装可充电电池的方法以及可充电电池。该方法包括：将可充电蓄能电池单元(104)插入电池外壳(102)中，该电池外壳具有基部(110)、从基部延伸的侧部(112)和由侧部限定的孔口(114)，其中，可充电蓄能电池单元经该孔口插入电池外壳；将绝缘体(106)安装在可充电蓄能电池单元上；以及将外壳盖(108)固定至电池外壳使得维持绝缘体和可充电蓄能电池单元被压缩在外壳盖与外壳基部之间。本实用新型还公开了一种可充电电池(100)，其包括电池外壳(102)、外壳盖(108)、配置在电池外壳内的多个可充电蓄能电池单元(104)、以及配置在可充电蓄能电池单元与外壳盖之间并且维持压缩的绝缘体(106)。

Description

可充电电池
技术领域
本发明的实施例涉及可充电电池。其它实施例涉及用于组装可充电电池的方法和设备。
背景技术
蓄能装置可具有损坏和可制造性方面的挑战。松散包装的电池可引起振动或摇动，其可损坏蓄能电池单元(cell)或蓄能电池单元之间的连接件，尤其是当电池在车辆或其它移动平台中使用时。
可能希望具有与当前可获得的电池包装不同的电池包装。
发明内容
本文公开了一种组装可充电电池的方法。在一实施例中，该方法包括：将可充电蓄能电池单元插入电池外壳中，该电池外壳具有基部、从基部延伸的侧部和由侧部限定的孔口，其中，可充电蓄能电池单元经该孔口插入电池外壳；将绝缘体安装在可充电蓄能电池单元上；以及将外壳盖固定至电池外壳以便维持绝缘体和可充电蓄能电池单元被压缩在外壳盖与外壳基部之间。
还公开了一种可充电电池。在一实施例中，电池外壳，其具有基部、从基部延伸的侧部和由侧部限定的孔口；外壳盖；其固定至电池外壳；多个可充电蓄能电池单元，其配置在电池外壳内，其中蓄能电池单元的至少一部分互相电气连接；以及绝缘体，其配置在可充电蓄能电池单元与外壳盖之间；其中，维持绝缘体和蓄能电池单元被压缩在外壳盖与外壳基部之间。
在另一实施例中，该可充电电池包括电池外壳，该电池外壳具有基部、从基部延伸的侧部和由侧部限定的孔口。该可充电电池还包括外壳盖，其固定至电池外壳的侧部并且覆盖孔口。该可充电电池还包括配置在电池外壳内的多个互相电气连接的、可充电蓄能电池单元。该可充电电池还包括配置在可充电蓄能电池单元与外壳盖之间的多个云母片。维持多个云母片和蓄能电池单元被压缩在外壳盖与外壳基部之间，以用于抑制蓄能电池单元在外壳盖和外壳基部之间的移动。压缩量包括：1.7kpa或更大的压缩力；和/或适合从多个云母片的未压缩状态将多个云母片的竖直尺寸压缩至少5%的压缩力。
在另一实施例中，蓄能电池单元是具有至少100摄氏度的工作温度的钠-卤化物电池单元。
附图说明
现在参考附图，附图中示出了如在以下描述中更详细地描述的本发明的具体实施例和更多益处，其中：
图1是蓄能装置的透视图；
图2是用于蓄能装置的封壳的透视图；
图3是用于蓄能装置的另一封壳的透视图；
图4是用于蓄能装置的另一封壳的透视图；
图5是用于蓄能装置的另一封壳的透视图；
图6是用于蓄能装置封壳的盖的透视图；
图7是用于蓄能装置封壳的另一盖的透视图；
图8是用于蓄能装置封壳的另一盖的透视图；
图9是用于蓄能装置封壳的另一盖的透视图；以及
图10是蓄能装置的截面图。
部件列表
100 可充电电池组件
102 外壳
104 电池单元
106 绝缘体
108 盖
110 基部
112 侧部
114 孔口
116 周缘
120 堵塞件
122 唇边。
具体实施方式
本文公开的主题涉及一种用于诸如可充电电池的蓄能装置的封壳。大致参照图1至图10，公开了用于蓄能装置的封壳和用于包装蓄能装置的方法的实施例。用于蓄能装置的封壳可支承各种的电化学电池单元，诸如钠-卤化物(例如钠-金属-卤化物)、钠-硫、锂-硫和用于蓄能的其它可用电化学电池单元。在一个实施例中，电化学电池单元具有由用于电池单元中的材料的熔点所决定的工作温度。例如，该工作温度可为至少或大于约100摄氏度，诸如在250摄氏度与400摄氏度之间，或在400摄氏度与700摄氏度之间，但其它期望的工作温度也是可能的。在一个实施例中，该工作温度介于250摄氏度与350摄氏度之间。
在一个实施例中，可充电蓄能电池单元具有约37mm×27mm×240mm的尺寸，根据各种实施例，其任何尺寸最高可变动+/- 50%。在其它实施例中，蓄能电池单元可具有约10mm的直径和在110mm与210mm之间的长度。在实施例中，电池单元的化学成分属于钠-金属-卤化物型，其中NaCl和Ni在电池充电期间转化为Na和NiCl2。蓄能电池单元的能量容量可以在从约2安培·小时至约250安培·小时的范围内。可充电电池包括带有电池外壳的多个蓄能电池单元，该电池外壳定尺寸为容纳多个蓄能电池单元。在一个实施例中，可充电电池包括一百个蓄能电池单元并且电池外壳具有约400mm×300mm×300mm的尺寸。在其它实施例中，可充电电池可包括至少20个电池单元、至少50个电池单元或至少150个电池单元，其中电池外壳相应地确定大小。在一些实施例中，电池外壳定尺寸为容纳设置在可充电电池中的多于蓄能电池单元。例如，电池外壳可容纳多达50个电池单元，但可充电电池基于电力需求可仅设置有40个电池单元，并且外壳内的剩余空间可由填充材料或其它支承物占据以抑制配置在电池外壳内的电池的电池单元的移动。
在各种实施例中，可充电电池包括电池外壳，该电池外壳具有基部、从基部延伸的侧部和由侧部限定的孔口。该可充电电池还包括固定至电池外壳的外壳盖，其中多个可充电蓄能电池单元配置在电池外壳内。在一个实施例中，蓄能电池单元通过在蓄能电池单元的相应正极端子和负极端子之间的焊接连接件而电气连接。该可充电电池还包括配置在可充电电池的电池单元与外壳盖之间的绝缘体，其抑制蓄能电池单元的移动并且避免对焊接的电池单元间连接件加压。在一个实施例中，外壳包括在基部的远端限定孔口的周缘，可充电蓄能电池单元经该孔口插入电池外壳的内部容积。该孔口定尺寸为在可充电电池的组装期间接纳一个或多个电化学电池单元。在各种实施例中，配置在蓄能电池单元与外壳盖之间的绝缘体由电绝缘或绝热或两者的一种或多种材料形成。在一个实施例中，该绝缘体包括分立部分，此处诸如绝缘体的外覆盖部的第一部分是电绝缘的，而诸如绝缘体的内部部分的第二部分是绝热的。在一个实施例中，外壳盖可固定至电池外壳的周缘。这样，外壳和盖构造成容纳处于大于100摄氏度的工作温度下的至少一个电化学电池单元。在一些实施例中，外壳和盖构造成收容在大于约250摄氏度或大于约400摄氏度的温度下工作的电化学电池单元。
参照图1，示出了可充电电池组件100的实施例的剖面图。在所示的实施例中，该可充电电池包括用于接纳一个或多个可充电蓄能电池单元104的电池外壳102。盖108固定至电池外壳102以将电池单元104封闭在外壳内。绝缘体106设置在外壳盖108与电池单元104之间。在一个实施例中，绝缘体106包括在外壳盖与外壳基部之间的方向“D”(参看图10)上具有充分的厚度的材料，使得当盖108固定至电池外壳102时，向绝缘体并且向电池单元104施加压力以抑制电池单元的移动。在一些实施例中，当外壳102被盖108封闭时，绝缘体106被压缩。
图2示出了电池外壳102的实施例的透视图。外壳102包括基部110和侧部112，该侧部112大致垂直于基部110延伸以形成孔口114。在所图示的实施例中，基部110是矩形并且电池外壳102包括绕基部110的周边布置的四个侧部112。孔口114因此具有矩形轮廓。此外，根据图示的实施例，侧部112以邻接关系互相连结。
根据电池外壳102的各种其它实施例，基部110可具有圆形、六边形、卵形或其它形状的轮廓，并且侧部112从基部110的周边延伸而形成孔口114。根据更多变型，侧部112可以以不同于垂直于基部110的角度延伸，或者可具有限定不规则的孔口114的不相等的高度。
参照图3-6示出和描述的电池外壳102的更多实施例。根据图3中所示的实施例，外壳102的侧部112终止于顶部边缘。根据诸如在图4中示出的第二实施例，附接至侧部112上的可以是绕孔口114的开口侧延伸的周缘116。根据图5中所示的实施例，周缘116延伸离开孔口114并且可垂直于侧部112。根据图6中所示的实施例，周缘116可延伸到孔口114中并且垂直于侧部112。在各种备选实施例中，周缘116可相对于侧部112成锐角或钝角延伸并且可折弯、卷起、弯曲或者以其它方式延伸到孔口114中或者延伸成离开孔口114。
根据一个实施例，外壳102由单片锻压金属构成。但是，可设想其它制作方法，包括焊接、挤塑、用紧固件组装、铸造或其它金属制作方法或制作方法的组合。在一个实施例中，电池外壳是深拉成型封壳。深拉成型封壳由一次或多次压制成型以实现期望构型的诸如金属片材区段的材料形成。在一个实施例中，压制成型包括使用模锻压金属钢材区段以改变该金属的形状。得到的深拉成型封壳保留了原始材料的连续性，这避免了形成接缝或其它不连续。深拉成型封壳是由单个完整构件组成的整体结构。
图7-10中示出了图示各种盖的各种实施例。根据图7中所示的实施例，盖108可以是具有与孔口114匹配的轮廓的平坦部件。根据另一实施例，例如在滑动布置中，盖108可包括如图8中所示的通槽118，其用于接合周缘116。根据图9中所示的另一方面，盖108可包括待接纳在孔口114内的堵塞件120并且盖108的平坦部分可接合侧部112或周缘116。根据又一方面，盖108可包括唇边122，其可在盖108定位在孔口114上方时包围侧部112。
根据图1中所示的实施例，可充电电池组件100还包括绝缘体106，其提供至少在盖108和可充电蓄能电池单元104之间的隔热和电绝缘。根据此实施例的各个方面，绝缘体106可由Teflon®或其它品牌的PTFE、玻璃纤维、云母或其它热和/或电绝缘体构成。
根据第一布置，绝缘体106包括以重叠、并排或堆叠布置而布置的、在承压时抵抗变形的大致刚性的绝缘材料板材，诸如一个或多个云母片。根据备选布置，绝缘体106是在施加力时可压缩、变形、且改变形状的可变形绝缘材料，诸如编织玻璃纤维。
关于第一实施例，绝缘体106定位在可充电蓄能电池单元104和盖108之间并且压缩力施加至盖108。根据一个方面，该压缩力为至少0.25磅每平方英寸(“psi”)(至少1.7kpa)。备选地或者另外地，该压缩力可足以将绝缘体106的竖直尺寸从其未压缩的状态压缩至少5%。可使用用于实现此布置的各种方法，如后文将参照外壳102和盖108的各种布置所述地。
还公开了一种组装可充电电池的方法。可充电蓄能电池单元104插入具有基部110和侧部112的电池外壳102，该侧部112从基部110延伸而限定孔口114。可充电蓄能电池单元104可经孔口114插入。绝缘体106设置在可充电蓄能电池单元104上并且外壳盖108固定至外壳102以便压缩绝缘体106。组装可充电电池的方法还可包括在将外壳盖固定至电池外壳后抽空可充电电池。在实施例中，电池外壳包括可密封的端口，其构造用于抽空电池外壳的内部使得将可充电蓄能电池单元维持在降低的压力下。在一个实施例中，降低的压力是大致真空，一旦可密封的端口在对电池外壳进行抽空后密封便维持该大致真空状态。
根据上述方法的各种实施例，电池外壳102可包括用于将可充电蓄能电池单元104支承、接合、接纳或锁定在外壳102中的附加结构。该结构可包括而不限于扣件、轨道、用于摩擦接合的唇、紧固件、用于接纳紧固件的开口、凹部或其它接合结构。
而且，根据各种实施例，绝缘体106可包括Teflon®或其它品牌的PTFE、云母、玻璃纤维或其它热和/或电绝缘体。绝缘体106可具有在施加的力与位移之间的低比率，诸如编织玻璃纤维，或者可具有高比率，诸如云母片。压缩比率可改变向盖108施加的力的量以便保护可充电蓄能电池单元104免于由于振动或损坏而引起的移位。
根据第一实施例，盖108固定至外壳102以便向绝缘体106提供压缩力，由此确保可充电电池的电池单元104免受振动力。
根据此实施例的第一方面，首先可将盖108置于绝缘体106上。接下来，通过使绝缘体106、电化学电池单元104的某一部分或外壳102的某一部分(诸如底部绝缘层或弹簧，未示出)变形，可向盖108施加力以压缩绝缘体106和电化学电池单元104。该变形将允许盖108与外壳102接触，由此借助于焊接、紧固件或其它类型的永久或半永久连接件将盖108固定至外壳。根据此方面，压缩力可为至少0.25 psi(至少1.7kpa)。在其它实施例中，压缩力可为至少0.5 psi，或至少1.0 psi。用于任意给定应用中的压缩力的级别将根据可充电电化学电池单元104的预期振动振幅而不同。
根据另一方面，使用螺钉、钉子或其它机械紧固件来将盖108固定至外壳102。根据此方面，盖108包括通孔(未示出)并且周缘116包括用于接纳紧固件的对等紧固件(未示出)，诸如螺母。首先将盖108置于绝缘体106上并且将螺钉插入通孔以接合对等紧固件。然后可紧固螺钉，将盖108驱至外壳102，从而通过移位来压缩绝缘体106。根据一种布置，绝缘体106的厚度可以被压缩10%。在这方面，紧固件的长度将取决于所选择的绝缘体的类型。
根据本发明的又一方面，盖108可包括用于可滑动地接合外壳102的周缘116的通槽118。可向绝缘体106施加例如至少0.25 psi(至少1.7kpa)的压缩力，并且盖108可在外壳102上滑动，由此借助于在通槽118与周缘116之间的互相作用来维持压缩。根据一种布置，一旦盖108位于固定位置，便可将盖108焊接、紧固或以其它方式永久固定至外壳102。
根据本发明的又一方面，绝缘体106可具有热膨胀率使得绝缘体的厚度随环境温度变化。绝缘体106在组装期间被维持在基础温度，由此绝缘体106处于未膨胀状态下。由于蓄能装置的高工作温度，外壳102内的温度在工作期间将升高，从而使绝缘体106试图膨胀。随着加热后的电池单元膨胀，根据用于构成蓄能电池单元、绝缘材料和外壳的材料的膨胀系数，可引起绝缘材料的更大压缩。但是，绝缘体106的膨胀将被盖108阻止，由此提供必要的压缩力以防振动。根据一个变型，一旦热致动，绝缘体106甚至在温度降低时也维持其膨胀状态。根据一个备选变型，绝缘体106可以是热响应的，在加热时膨胀并且在冷却时收缩。
根据本发明的又一方面，绝缘体106可在未膨胀状态下设置并且在与空气或诸如化学加速剂的其它的一些其它加速剂接触时膨胀。在此方面，当绝缘体106处于未膨胀状态时，盖108定位在外壳102上，并且在盖108固定至外壳102后，允许绝缘体106膨胀。根据一个变型，可在盖108定位在外壳102上前将绝缘体106设置在可充电的电化学电池单元104上。然后将盖108固定至外壳102并且允许绝缘体106膨胀，由此提供压缩力。根据另一变型，绝缘体106可需要加速剂来膨胀。可将绝缘体106设置在可充电的电化学电池单元104上并且将盖108固定至外壳102。根据此变型的盖108包括用于接纳加速剂的开口或通孔。一旦绝缘体106接收加速剂，则绝缘体便可膨胀，由此在可充电的电化学电池单元104与盖108之间产生期望的压缩力。
根据本发明的又一方面，可提供绝缘体的组合。根据此方面的一个变型，跨电化学电池单元设置诸如刚性云母片的第一绝缘体106以提供结构支承。然后在刚性云母片与盖108之间设置诸如泡沫绝缘材料的第二绝缘体，由此提供用于固定电化学电池单元104以防振动所需的压缩力。根据此方面的另一变型，首先将诸如玻璃纤维的可容易变形的绝缘体106设置在电化学电池单元104上，以保护电池单元104的端子或其它构件。然后将诸如云母片的第二、更刚性的绝缘体106设置在第一绝缘体上，由此提供另外的结构和绝缘。根据又一变型，呈现高电阻的第一绝缘体跨电化学电池单元104设置并且呈现高热阻的第二绝缘体设置在第一绝缘体与盖108之间。也可想到各种其它实施例。
在说明书和权利要求书中，将参考具有以下含义的多个术语。单数形式“一”、“一个”和“所述”包括多个指代对象，除非在上下文中清楚地另有所指。如文中贯穿说明书和权利要求书所用的近似语可适用于修饰准许改变而不会引起它所涉及的基本功能的变化的任何量化表示。因此，由诸如“约”的用语修饰的值并不限于所指出的精确的值。在一些例子中，近似语可对应于用于测量该值的仪器的精度。类似地，“无”可与用语结合地使用，并且可包括非实在(insubstantial)数量，或者痕量，同时仍视为不存在所修饰的用语。此外，除非特别地另有所述，否则用语“第一”、“第二”等的任何使用并非表示任何次序或重要性，而是相反地，用语“第一”、“第二”等用于将一个元件与另一个元件加以区分。
如文中所用，术语“可”和“可以是”表示一组情形内发生的可能性；指定性质、性质或功能的具备；和/或通过表达与所限定的动词相关的能力、性能或可能性中的一个或多个来限定另一动词。因此，“可”和“可以是”的使用表示所修饰的用语对于所指出的性能、功能或用途而言显然是适当的、可胜任的或合适的，同时考虑到在一些情形中所修饰的用语有时可能不是适当的、可胜任的或合适的。例如，在一些情形中，可以预期一事件或性能，而在其它情形中，该事件或性能不会发生——通过术语“可”和“可以是”来捕捉这种区别。用语“发电机”和“交流发电机”在文中互换地使用(但是，应该认识到，根据应用，一个用语或另一个用语可能更适当)。如文中关于控制器或处理器所用的用语“指令”可指的是计算机可执行指令。
此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使本领域普通技术人员能够实施本发明，包括制备并使用任何装置或系统并且执行任何所结合的方法。本发明可取得专利权的范围通过权利要求来限定，并且可包括本领域普通技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例没有不同于权利要求的字面语言所描述的结构元件，或者它们包括与权利要求的字面语言无实质性区别的等同结构元件，则预期此类其它实例包含在权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可充电电池，包括：
电池外壳，其具有基部、从所述基部延伸的侧部和由所述侧部限定的孔口；
固定至所述电池外壳的外壳盖；
配置在所述电池外壳内的多个可充电蓄能电池单元，其中，所述蓄能电池单元的至少一部分互相电气连接；以及
绝缘体，其配置在所述可充电蓄能电池单元与所述外壳盖之间；
其中，维持所述绝缘体和所述蓄能电池单元被压缩在所述外壳盖与所述外壳基部之间。
2.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述绝缘体包括多个云母片。
3.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述绝缘体以至少1.7kpa的压缩力而维持压缩。
4.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述绝缘体的压缩抑制所述蓄能电池单元在所述外壳盖与所述外壳基部之间的移动。
5.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述蓄能电池单元的所述至少一部分通过焊接连接件而电气连接。
6.一种可充电电池，包括：
电池外壳，其具有基部、从所述基部延伸的侧部和由所述侧部限定的孔口；
外壳盖，其被固定至所述电池外壳的侧部并且覆盖所述孔口；
多个互相电气连接的可充电蓄能电池单元，其配置在所述电池外壳内；以及
多个云母片，其配置在所述可充电蓄能电池单元与所述外壳盖之间；
其中，维持所述多个云母片和所述蓄能电池单元被压缩在所述外壳盖与所述外壳基部之间，以抑制所述蓄能电池单元在所述外壳盖与所述外壳基部之间的移动，并且其中，所述压缩包括1.7 kpa或更大的压缩力或适于将所述多个云母片的竖直尺寸从其未压缩状态压缩至少5%的压缩力中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的可充电电池，其特征在于，所述蓄能电池单元是具有至少100摄氏度的工作温度的钠-卤化物电池单元。
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