CN218975535U - 一种无隔室铅酸模块电池及其电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无隔室铅酸模块电池及其电池组，利用柔性膜封装电池极群，取代了传统电池外壳的隔室结构，使电池极群更薄、极片面积更大，共同收容于电池壳体的一个连续收容空间内。封装条的设计可提供更好的刚性结构和整体性，通过正负电极串联，将多个柔性膜电池单元集成在一个铅酸模块电池内，可进一步将多个模块电池通过串联和/或并联的方式连接至负载。

Description

一种无隔室铅酸模块电池及其电池组

技术领域

本实用新型涉及铅酸电池领域，具体地说涉及一种无隔室铅酸模块电池及其电池组。

背景技术

传统铅酸电池的壳体为工程塑料制成，一般有6个隔室，组装6个额定电压为2V的极群后串联形成12V电池。该电池呈长条立体结构，占据空间较大。隔室用于注入电解液，但由于已经将电池极群挤压塞入隔室内，内部间隙小，现有注酸工艺安装漏斗、接管路、抽真空多次注液，由于隔室内的空间狭小，注液周期需要60-120S以上。

另一方面，本领域目前并未涉及到取消壳体的隔板设计，其主要原因在于隔板可为电池极群提供足够的压缩力，通过对极群的挤压，是电池寿命和性能的重要保障。一旦取消隔板后，将导致电池参数大大降低。

再者，现有的隔室壁厚一般为2-4mm，隔板增加了壳体的重量，同样导致化成过程中隔室内的热量难以和外界交换，为此需要延长化成时间来冷却电池。现有工艺是将电池放入水槽中，在水槽中加入冷却水，使用导线串联电池后，经过较长时间的准备工作后才能开始化成充电，充电时间长达80-100小时。

现有的铅酸电池中某一隔室内的集流体出现故障将导致整个电池单元或电池组不合格，因为电池单体统一密封在一个电池外壳中，需要破坏全部的电池单体才能取出，因此没有维修价值。

实用新型内容

发明目的：本实用新型的目的是提供一种壳体不具有隔室、利用柔性膜材封包宽扁形集流体，以获得电池寿命更高、性能更出色的铅酸模块电池；本实用新型还有一个目的是提供利用前述铅酸模块电池组合的电池组。

技术方案：为了实现上述发明目的，本实用新型的一种无隔室铅酸模块电池，包括壳体、设于壳体内的若干柔性膜铅酸电池单元、以及用于串联所述若干柔性膜铅酸电池单元的电极连接组件，所述壳体具有能容纳所述若干柔性膜铅酸电池单元的一个连续空间；所述柔性膜铅酸电池单元包括电池极群、用于包裹所述电池极群的柔性膜、以及与所述柔性膜热封的封装条，所述封装条设有供电池极群电极引出端延伸至外的电极孔。

本实用新型所述电池极群由正负板栅间隔AGM隔板分包加工而成，正极板栅和负极板栅分别形成一个正极引出端和一个负极引出端。整个集流体设计成宽扁形立体结构，厚度不超过其宽度或长度的20％-50％。

所述的柔性膜至少具有一层耐腐蚀性的高分子膜层，例如PP材料或PP同系物材料的单层膜或复合膜。所述柔性膜的厚度不超过1mm，可根据需要进行设计。柔性膜在充盈时厚度略大于极群厚度，长度和宽度大于集流体的长度和宽度，用于容纳足够的电解液。

本实用新型利用柔性膜封包电池极群并用于灌注电解液，所述壳体与现有技术不同，不具有隔室，壳体具有能容纳所述若干柔性膜铅酸电池单元的一个连续空间。因此降低了壳体的制作成本和质量。在这个连续空间内置入柔性膜铅酸电池单元更加方便、快捷，有利于提高生产效率。且相邻柔性膜铅酸电池单元之间没有塑料介质，更有利于传递化成过程产生的热量，提高冷却效率。

进一步地，所述封装条为刚性或柔性结构，至少有一个边与所述电池极群的一个边长度相适应，包括但不限于以下情况：所述封装条可以是一个长条形结构，也可以是两个长条平行或垂直连接的结构，也可以是三个长条组合形成的凹型框体结构，也可以是一个矩形框体结构。所述封装条与具有开口的柔性膜形成密封空间，通过包括但不限于粘合、热合、压合等方式与柔性膜连接。

一般情况下铅酸电池都设有排气口，防止充电时产生的气体造成鼓包，本实用新型将排气口设计在封装条上。

更优选地，所述封装条上还设有用于注入电解质的注液管，注液管可在化成后可选择地保留或密封剪除。

更优选的，所述排气口和所述注液管为同一管体，制造时利用管体注入电解液，组装后盖上封帽，内压过高时可通过管体与封帽的间隙排气。

更优选地，本实用新型所述的柔性膜铅酸电池单元还包括用于连接相邻封装条的连接件。所述连接件可以是一个独立的分别与相邻封装条连接的中间件，也可以是所述封装条上一体成型的结构件。所述连接件用于将所述若干柔性膜铅酸电池单元组装成一个紧凑、对齐的组件，有利于高效、准确地装入壳体内腔。所述连接件通过包括但不限于卡扣配合、插槽配合、过盈配合、螺栓配合、磁吸配合、焊接、铆接的任意一种方式连接相邻封装条。

进一步地，所述电池引出端包括正极引出端和负极引出端，相邻模块电池的正极引出端与负极引出端相互串联。

所述电极连接组件还包括延伸至所述壳体外的总正电缆和总负电缆。所述总正电缆和总负电缆分别连接一个蓄电池端子，或所述总正电缆和总负电缆连接至一个蓄电池端子。

本实用新型还进一步提供了一种铅酸模块电池组，包括不少于2个相互串联和/或并联的前述无隔室铅酸模块电池。本领域技术人员在本实用新型技术原理的基础上，根据负载电压设计、结构需求、检修需求等，可设计出任意规格的无隔室铅酸模块电池，并通过串联和/或并联的方式进行组合，以获得满足设计需求的铅酸模块电池组。

有益效果：本实用新型利用柔性薄膜代替了工程塑料，壳体不再具有多个隔室，大幅降低了壳体的重量。将电池极群与柔性膜封装操作效率更高，电池极群具有厚度更薄、极片面积更大、活性物质利用率更高的特点，可进一步减轻正负极板栅的重量，再一次的提高了能量密度。柔性薄膜的设计可显著优化化成散热效果，柔性薄膜电芯散热面积、散热速度均优于传统电池，因此可以提高化成电流，大幅提高生产效率。通过连接件将刚性封装条连成一体，弥补了柔性膜封包电池极群容易变形、排列不整齐的不足。基于本实用新型提供的模块电池和电池组，电解液的注液速度更快，可单独进行重量控制，化成下线后再进行配组，更加有利于质量管理，提升电池组均一性。

附图说明

图1是实施例1无隔室铅酸模块电池的分解结构示意图；

图2是实施例1不含上盖的组装结构示意图；

图3是实施例1电池单元的结构示意图；

图4是实施例1电池单元俯视视角的立体结构示意图；

图5是实施例2电池单元的结构示意图；

图6为实施例3额定电压为48V铅酸电池组的组装结构示意图；

图7为实施例4额定电压为60V铅酸电池组的组装结构示意图；

图8为实施例5额定电压为72V铅酸电池组的组装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供了一个额定电压为24V的无隔板铅酸模块电池，包括壳体100和12个电池单元200，壳体100包括厢体110和上盖120，上盖120开设有2个总排气孔122，厢体110内没有隔室，为一个完整的收容空间。

请进一步结合图3和图4所示，对于每个电池单元200，包括由正负极板栅、AGM分包制备获得的电池极群210、用于包裹电池极群210的柔性膜220、以及与柔性膜220热封形成密封空间的封装条230。

电池极群210的长度和宽度大约为100-200mm，厚度为5-20mm，正极极耳和负极极耳分别焊接一个电极柱212。柔性膜220至少包括一层PP或CPP膜，也可以是复合膜，一般厚度为0.1-0.5mm。封装条230为PP或改性PP材料制成的长条形结构，封装条230的两端宽度逐渐减小形成尖头部231。封装条230的两侧分别设有一个卡槽232和一个卡凸233，可以和相邻封装条之间相互卡扣配合，组装成一个整体。封装条230中心位置设有一个排气管234，排气管234在化成时用于灌注电解液，排气管234的自由端设有便于排气的缺口235，组装后再利用橡胶封帽236盖住排气管234，当柔性膜220内压过高时气体可经缺口235、经过封帽236和排气管234管壁之间逸出。在排气管234的左右两侧分别设有一个贯通封装条的、供电极引出端延伸至外的电极孔237。

对上述电池单元200先注酸化成，然后再组装到壳体100中。将电池单元200并排放入厢体110后，相邻模块电池的正负极通过汇流排310串联，经总正电缆320和总负电缆330穿过厢体，连接相应的端子。

实施例2

在实施例1的基础上，可对封装条进行必要的改良，例如在封装条上设计一些槽孔用于减轻重量，设计加强筋用于抵抗侧面压力防止封装条变形，在与柔性膜的热合处，可设有能提高热合效果的纹路。另外，可在封装条上的任何位置设置用于标记正负电极引出端的指示物。

如图5所示，本实施例体提供的柔性膜电池单元400，具有六面体PP材料制成的封装条430，以及在充盈状态下与封装条截面相同的柔性膜420，用于封包电池集群410。该形状的设计可保证相邻电池单元在收到挤压时能均匀受力，保证电池单元的均一性和性能的稳定性。但该设计会严重影响柔性膜420与封装条430之间的热合密封性，对工艺的要求也很高。

本实施例的电极孔437形状为方形，也可以是其他任意形状。可向电极孔437内注入密封胶，将电极柱412固定。密封胶中也可以加入红色色粉和蓝色色粉，用于指示正负电极。

实施例3

本实施例基于前述任意一种铅酸模块电池的方案，提供一种铅酸模块电池组。电池单元的额定电压均为2V，利用任意数量的柔性膜铅酸电池单元串联组装成一个铅酸模块电池，额定电压包括但不限于4V、8V、12V、24V、36V、48V、60V的任意一种。然后再将任意数量、任意额定电压的铅酸模块电池相互串联，形成期望额定电压的铅酸模块电池组，作为铅酸蓄电池为负载供电。也可以并联至负载，分别作为主驱动电源和备用驱动电源。

图6展示了两个24V铅酸模块电池520串联形成的48V电池组。图5同样展示了外壳上留有的总排气孔560。

实施例4

如图7所示，本实施例提供了一个24V铅酸电池模块520串联一个36V铅酸电池模块540形成的60V电池组。

实施例5

如图8所示，本实施例提供了一个36V铅酸电池模块540串联一个36V铅酸电池模块540形成的72V电池组。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种无隔室铅酸模块电池，其特征在于：包括壳体、设于壳体内的若干柔性膜铅酸电池单元、以及用于串联所述若干柔性膜铅酸电池单元的电极连接组件，所述壳体具有能容纳所述若干柔性膜铅酸电池单元的一个连续空间；所述柔性膜铅酸电池单元包括电池极群、用于包裹所述电池极群的柔性膜、以及与所述柔性膜热封的封装条，所述封装条设有供电池极群电极引出端延伸至外的电极孔。

2.根据权利要求1所述的一种无隔室铅酸模块电池，其特征在于：所述封装条上设有排气口。

3.根据权利要求2所述的一种无隔室铅酸模块电池，其特征在于：所述封装条上设有注液管。

4.根据权利要求3所述的一种无隔室铅酸模块电池，其特征在于：所述排气口和所述注液管为同一个管体。

5.根据权利要求1-2,4任意一项所述的一种无隔室铅酸模块电池，其特征在于：还包括用于连接相邻封装条的连接件。

6.根据权利要求1所述的一种无隔室铅酸模块电池，其特征在于：所述电池引出端包括正极引出端和负极引出端，相邻模块电池的正极引出端与负极引出端相互串联。

7.根据权利要求6所述的一种无隔室铅酸模块电池，其特征在于：所述电极连接组件还包括延伸至所述壳体外的总正电缆和总负电缆。

8.根据权利要求7所述的一种无隔室铅酸模块电池，其特征在于：所述总正电缆和总负电缆分别连接一个蓄电池端子，或所述总正电缆和总负电缆连接至一个蓄电池端子。

9.根据权利要求1-4,6-8任意一项所述的一种无隔室铅酸模块电池，其特征在于：所述电池极群的厚度不超过其宽度或长度的20％-50％。

10.一种铅酸模块电池组，其特征在于：包括不少于2个相互串联和/或并联的权利要求1所述的无隔室铅酸模块电池。

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