CN203300763U - 一种多引流柱进行换热引流的碱性电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多引流柱进行换热引流的碱性电池，它由各单体电池组合而成，其各单体电池壳内设有电解液、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，极柱在两侧，极板汇流群上设有换热管孔，换热管孔中设有引流换热管(2)，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，其特征在于：引流换热管(2)的外周刻有多条相互平行的划痕线(15)，划痕线之间等距离间隔，引流换热管(2)的外周缠绕有石棉布(14)。通过设置划痕线和石棉布，引流换热管与电池壳体的安装稳固、密封可靠。

Description

一种多引流柱进行换热引流的碱性电池

技术领域

 本实用新型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，其电池壳体的宽度较宽的宽侧面相互相对的配合，并将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。

进一步地，现有的碱性电池组中，还存在散热效率不高，散热效率不高导致使用中电池温升明显，电池发烫，严重时会导致电池爆裂、变形，无法使用，存在严重的安全隐患，而为有效对电池降温，有些解决手段是通过引入换热部件，这又带来换热部件的安装问题，由于电池热胀冷缩，相应地换热部件也随之热胀冷缩，而由于二者材料不同，其与电池壳体的热胀冷缩并不同步，因此在电池的频繁使用中，换热部件与电池壳体之间容易松脱，导致电解液泄露，因此在碱性电池组领域需要一种换热效率高、安装可靠、密封牢固的解决方案。

发明内容

 本实用新型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。进一步地，本实用新型提供一种引流换热管的加强连接方式，提高了换热部件的固定、密封效果。

本实用新型提出了一种多引流柱进行换热引流的碱性电池，它由各单体电池组合而成，其各单体电池壳内设有电解液、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，极柱在两侧，极板汇流群上设有换热管孔，换热管孔中设有引流换热管，引流换热管中设有换热介质，其各单体电池引流换热管通过跨接管使其呈连通状态，其特征在于：引流换热管的外周刻有多条相互平行的划痕线，划痕线之间等距离间隔，引流换热管的外周缠绕有石棉布。

进一步地，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的凸台孔，其端头翻边呈扩口，由密封件将引流换热管固定在电池壳的凸台上，所述密封件外侧的孔口成斜切口状，斜切口长度占密封件长度的比例大于1/3。

进一步地，所述划痕线设置在密封件的区域内，且石棉布缠绕在划痕线外侧。

进一步地，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、铆管和电池壳呈紧密的结合状态，密封件与电池壳的凸台孔壁间设有热弹性O型密封圈。

进一步地，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，未涂覆活性物质的区域错开的正极板为正极板汇流群，未涂覆活性物质的区域错开的负极板为负极板汇流群。

进一步地，正、负极板的面积不相等，正、负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，其中0＜a＜1；负极板涂覆活性物质的区域的上下端高于正极板，正极板与负极板涂覆活性物质的区域等宽不等高，正极板与负极板等宽、等高。 

进一步地，每个单体电池至少含有3对以上正、负极柱，正、负极柱为正、负极板上的引流换热管。 

进一步地，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区域被隔膜袋包覆，正极板和负极板的未涂覆活性物质的区域用高分子绝缘材料包裹。

本实用新型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--2000mm² 或S_正＝aS_负，其中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。 

引流换热管的外周设置多条相互平行的划痕线，由此，在引流换热管通过机械涨管的方式膨胀管体时，换热管与安装凸台之间摩擦增大，换热管能够更稳固地固定在安装凸台内，并且在引流换热管的外周缠绕有石棉布，石棉布进一步增大安装界面的摩擦，石棉布与引流换热管外周的划痕线紧密咬合，不易松脱，石棉布与安装凸台之间也有较大的静摩擦力，这使引流换热管的固定非常牢靠；另一方面，由于石棉布非刚性材质，容易变形，其极好地解决了换热管与安装凸台的热胀冷缩不同步的问题，二者之间间隙的变化可以通过石棉布来弥补，因此，很好地实现了密封；此外，石棉布的使用还考虑了其耐高温、防火的性质，很适合使用在电池外壳中。综上，通过设计划痕线和石棉布，使引流换热管的安装稳固、密封可靠。

解决了引流换热管的安装和密封问题，通过将密封件外侧的孔口设计成斜切口状，斜切口长度占密封件长度的比例大于1/3，这使引流换热管在长度不变的情况下，可以减少与安装凸台即电池壳体的接触，换热管内的热量能够得到释放，电池组在保持温度均匀的同时，也不会升温过快，设计斜切口是在引流换热管安装稳固、密封可靠的情况下作出的，由于引流换热管安装稳固、密封可靠，因此不再需要过大的固定接触面积，设计者也可以据此缩短换热管的长度。

附图说明

    下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明 

    图1为本实用新型电池组的结构图

    图2为本实用新型引流结构剖视图和密封结构剖视图

    图3为本实用新型引流换热管的结构示意图

图4为现有技术的电池组结构图

具体实施方式

    根据图1、图2所示，本实用新型碱性蓄电池由各单体电池组合，其各单体电池壳内主要设有电解液、多片正极板、多片负极板和隔膜，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涂覆活性物质，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，即负极板数比正极板多选一片。正极板活性物质涂覆区域被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，在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，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。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。

结合图2、图3所示，引流换热管2的外周刻有多条相互平行的划痕线15，划痕线15之间等距离间隔，引流换热管2的外周缠绕有石棉布14。所述密封件4外侧的孔口成斜切口状，斜切口13长度占密封件长度的比例大于1/3。所述划痕线15设置在密封件4的区域内，且石棉布14缠绕在划痕线15外侧。

Claims (8)

1.一种多引流柱进行换热引流的碱性电池，它由各单体电池组合而成，其各单体电池壳内设有电解液、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，极柱在两侧，极板汇流群上设有换热管孔，换热管孔中设有引流换热管(2)，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，其特征在于：引流换热管(2)的外周刻有多条相互平行的划痕线(15)，划痕线之间等距离间隔，引流换热管(2)的外周缠绕有石棉布(14)。

2.根据权利要求1所述的多引流柱进行换热引流的碱性电池，其特征在于，换热管孔内、引流换热管(2)外侧设有呈焊接或者铆接方式的铆管(6)，引流换热管(2)穿过电池壳(1)的凸台孔，其端头翻边呈扩口，由密封件（4）将引流换热管（2）固定在电池壳的凸台上，所述密封件（4）外侧的孔口成斜切口状，斜切口（13）长度占密封件长度的比例大于1/3。

3.根据权利要求2所述的多引流柱进行换热引流的碱性电池，其特征在于，所述划痕线(15)设置在密封件（4）的区域内，且石棉布(14)缠绕在划痕线外侧。

4.根据权利要求3所述的多引流柱进行换热引流的碱性电池，其特征在于，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(1)呈紧密的结合状态，密封件(4)与电池壳(1)的凸台孔壁间设有热弹性O型密封圈。

5.根据权利要求1所述的多引流柱进行换热引流的碱性电池，其特征在于，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，未涂覆活性物质的区域错开的正极板为正极板汇流群，未涂覆活性物质的区域错开的负极板为负极板汇流群。

6.根据权利要求5所述的多引流柱进行换热引流的碱性电池，其特征在于，正、负极板的面积不相等，正、负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，其中0＜a＜1；负极板涂覆活性物质的区域的上下端高于正极板，正极板与负极板涂覆活性物质的区域等宽不等高，正极板与负极板等宽、等高。

7.根据权利要求1所述的多引流柱进行换热引流的碱性电池，其特征在于，每个单体电池至少含有3对以上正、负极柱，正、负极柱为正、负极板上的引流换热管(2)。

8.根据权利要求5所述的多引流柱进行换热引流的碱性电池，其特征在于，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区域被隔膜袋包覆，正极板和负极板的未涂覆活性物质的区域用高分子绝缘材料包裹。

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