523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明"說明（1 ) 才目關中言奮案貧tfl 本申請案係1998年8月8日提出申請之美國專利申請案 09/139,384之部分續案。 5 發明領域 廣義言之，本發明與改良可充電之高性能電池、電池 模組及電池組有關。更明確地說，本發明與多電池單元的 單體電池有關。 10 發明背景 充電電池在工業及商業方面的應用極為普遍，例如叉 動車、高爾夫車、不斷電系統及電動車。 可充電的鉛-酸電池是内燃機之起動馬達有用的電 源。不過，它們的能量密度低（大約30Wh/k)且無法充分地 15 排熱，這使得它們無法成為電動車（EV)、混合式電動車 (HEV)及2-3輪摩托車的實用電源。使用鉛-酸電池的電動 車在需要充電前所能行駛的里程短，充電大約需要6至12 小時，且包含有毒物質。此外，電動車使用錯-酸電池加 速性能不佳，對深度放電的容忍性差，且電池的壽命僅大 20 約20,000英里。 鎳-金屬混合電池（nNi-MH電池’’）遠優於鉛-酸電池， 且Ni-MH電池是電動車、混合式電動車或其它型式之車輛 推進系統的理想電池。這類Ni-MH電池例如描述於美國專 利5,277,999，所揭示的内容併入本文參考，其能量密度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 ---------------------訂.-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 A7 B7 五、發明說明（2) 遠高於鉛-酸電池，在需要充電前可供電動車行駛250英 里，可在15分鐘内完成充電且不含有毒物質。 在過去，有關在電化學方面增進Ni-MH電池之功率與 電荷容量已有十分廣泛的研究，例如美國專利5,096,667、 5 5，104,617、5,238,756、5,277,999都有十分詳細的討論， 該些内容全部併入本文參考。 直到最近，Ni-MH電池之性能與機械及熱方面的關係 一直被忽略。例如在電動車及混合式電動車中，電池的重 量是一項重要因數。基於此一理由，在設計電動車及混合 10 式電動車的電池時，減輕各個電池的重量是一重要考量。 電池的重量要減輕，同時也要能滿足電池的機械需要（即 容易運送、堅固、結構的完整性等）。 應用於電動車及混合式電動車的關鍵需求是對熱的管 理。個別的電化學電池單元很緊密地排列在一起，並且是 15 很多電池單元電氣地耦合在一起。由於在充電及放電期間 天生會產生大量的熱，因此，電池的設計是否可切實可用 於電動車及混合式電動車，是由其所產生的熱是否能被充 分地控制來評斷。熱源主要來自三部分。第一，由於車輛 在熱氣候中行駛時四周環境的熱。第二，充電及放電時電 20 阻或I2R的加熱，其中，I代表流入及流出電池的電流，R 是電池電阻。第三，有大量的熱是在過度充電期間由於氣 體的再結合所產生。 因此，吾人需要的電池設計是總重量要輕，且結合能 使電池在電動及混合車中正常運作所需的熱管理，但不能 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 9L. 1. 3,000 1 I I I I I I--I---· 1 I I I---^ · I I I II--· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3) 降低它所儲存的能量或輸出的功率。此種電池設計之一是 單體電池。單體電池的背景技術例如見於授予Meadows等 人的美國專利5,356,735，該文的揭示併入本文參考。另 一例見於共同讓予的美國專利申請案09/139,384，該文的 5 揭示也併入本文參考。本發明與具有增進之熱管理與結構 完整性的單體電池有關。 發明概述 本發明的目的是提供一種具有增進之熱管理能力的單 10 體電池。本發明的目的是提供一種具有增進之結構完整性 的單體電池。本發明還有另一目的是提供一種容易製造的 單體電池。 本發明的這些及其它目的經由多-電池單元的單體電 池達成，包括： 15 電池外殼，包括一或多個電池單元隔板將外殼的内部 劃分成複數個電池單元隔間； 至少一條冷卻劑通道，與至少一片隔板一體成形，冷 卻劑通道具有入口及出口，成形在外殼的一或多面壁上； 以及 20 複數個電化學電池單元配置在電池外殼内。 本發明的這些及其它目的也可經由多-電池單元的單 體電池達成，包括： 電池外殼，包括： 壁、底、及蓋； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. L 3,000 ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949Α7 · .
五、發明說明（4) 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 一或夕片電池單元隔板，將外殼内部劃分成複數 個電池單元的隔間，以及 一或多條冷卻劑通道，與至少其中一片電池單元 隔板成形以形成一或多片冷卻劑隔板，至少 一個冷卻劑隔板與壁及/或底及/或蓋至少其中之 體成形為單件式結構；以及 複數個電化學電池單元配置在電池外殼内。 本發明的這些及其它目的也可經由多-電池單元的單 體電池達成，包括： 電池外殼，包括複數片電池單元隔板將外殼的内部割 分電池單元關，電池單_板至少包括具有通氣（_) 角的第-電池單元隔板以及相對於通氣角漸薄的第二電池 單元隔板；以及 複數個電化學電池單元配置在電池外殼内。 本發明的這些及其它目的也可經由多.電池單元的單 體電池達成，包括： 、私池外叙’包括複數片電池單元隔板將外殼的内部劃 分成複數個電池單元隔間； -或多片冷卻劑隔板配置在至少—個電池單元隔間 内’每-片冷卻劑隔板具有至少—條冷卻劑通道；以及 複數個電化學電池單元配置在電池外殼内。 、本發明的這些及其它目的可經由多·電池單元的單體 電池達成，包括： 電池外殼’包括一或多片電池單元隔板將外殼的内部 -6 · 本纸張尺度删巾ig g家群（CNS)A4規格（2lf 297公釐） -------I------ I I-----^ ---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 91. 1. 3,000 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523949 A7 B7 五、發明說明（5) 劃分成複數個電池單元隔間；以及 複數個電化學電池單元配置在電池外殼内，外殼是電 化學電池單元共用的壓力容器。 5 圖式簡單說明 圖1A是本發明之單體電池外殼實施例的3維視圖，圖 中顯示容器及蓋； 圖1B是單體電池外殼的3維視圖； 圖2A是本發明之單體電池外殼實施例的頂視圖，具 10 有實質平行於容器側壁的電池單元隔板； 圖2B是本發明之單體電池外殼實施例的頂視圖，具 有一組實質平行於容器端壁的電池單元隔板以及一組實質 平行於容器側壁的電池單元隔板； 圖3是與容器側壁一體成形為單件式結構之固定式隔 15 板的頂視圖； 圖4是與容器之底一體成形為單件式結構之固定式隔 板側頂視圖； 圖5A是單體容器的側視圖，顯示固定式與插入式隔 板的配置； 20 圖5B是單體容器的側視圖，顯示固定式與插入式隔 板另一種配置； 圖5C是單體容器的實施例，顯示固定式分隔隔板與 插入式冷卻劑隔板的配置； 圖5D是單體容器的實施例，顯示固定式分隔隔板與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 ---- I I-------· I i 丨 1 1 I I 訂.11111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（s) 插入式冷卻劑隔板的另一種配置； 圖6是單體容器的底部平面圖，包括冷卻劑通道的入 口及出口； 圖7是冷卻劑隔板的視圖，顯示冷卻劑流過冷卻劑隔 5 板的路徑； 圖8A是本發明之單體電池外殼實施例的分解圖，顯 示容器、蓋及側壁蓋板； 圖8B是從圖8A所示隔板之角度看單體容器的3維視 圖， 10 圖8C是從圖8A所示容器底部看單體容器的3維視圖； 圖8D是圖8A所示單體容器的橫剖面圖，顯示冷卻劑 流過冷卻劑隔板； 圖8E是圖8A所示單體容器的橫剖面圖，顯示冷卻劑 隔板内的冷卻劑通道； 15 圖9A是單體容器的頂視圖，顯示冷卻劑以串聯的方 式流過容器的配置； 圖9B是單體容器的頂視圖，顯示冷卻劑以並聯的方 式流過容器的配置； 圖10是本發明之單體電池實施例的橫剖面圖，顯示隔 20 板間的電氣連接以及共用氣體區； 圖11是本發明之單體電池實施例的頂視圖，顯示電化 學電池單元間的_聯電氣耦合； 圖12是部分單體容器的侧橫剖面圖，顯示以凸出物電 氣互連； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. I. 3,000 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7) 圖13是本發明之單體電池實施例的頂視圖，顯示電化 學電池單元間的並聯電氣耦合； 圖14是本發明之單體電池實施例的側視圖，顯示特殊 設計的蓋，其包括共用的氣體區； 5 圖15A是圖14所示之蓋的3維視圖，顯示蓋頂上的共 用氣體室； 圖15B是圖14所示之蓋的3維視圖，顯示蓋底部的氣 體通道。 10 發明詳細說明 本發明與多電池單元的單體電池有關。單體電池包括 複數個電化學電池單元，配置在特殊設計的電池外殼中， 在本文中將該電池外殼稱為’’單體外殼”。在本發明中，單 體外殼使用不導電的材料製造較佳。可用的材料例如包括 15 塑膠材料及陶瓷材料。可以使用美國專利5,800,945所描 述的特定材料’該文的揭不併入本文夢考。 圖1A是本發明之單體外殼的實施例。現請參閱圖1A， 單體外殼100包括單體容器102及容器的蓋104。可以使用 一或多片端板103提供額外的結構支托。 20 單體容器包括複數面壁及一容器底。現請參閱圖1B， 從圖中可看出單體容器102的實施例具有4面壁。容器兩相 對的壁稱為’’側壁”113及"端壁"115。較佳的做法是端壁為 容器的壁，它與置於容器内之電化學電池單元的電極板實 質上平行。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標苹（CNS)A4規格（210x297公釐） 91. 1. 3,000 ----------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523949 A7 B7 五、發明說明（8) 現請再參閱圖1B，從圖中可看出，單體容器102的端 壁115可以是特殊設計以使端壁的膨脹減至最小，以確保 電化學電池單元是在均勻的壓擠下固定在電池單元的隔間 内。如圖1B所示，端壁115可以製造成長方的蜂巢形以提 5 供額外的結構支托。 本發明的單體容器包括一或多片電池單元隔板，它將 容器内部劃分成複數個電池單元隔間。在圖1B所示的容 器實施例中，單體容器包括複數個電池單元隔板107、109， 將容器的内部（也就是外殼100的内部）劃分成電池單元隔 10 間105。電池單元隔間105的定義為兩電池單元隔板間的區 域或電池單元隔板與端壁間的區域。在本發明的實施例 中，電池單元隔板可以實質上是平面及板狀的型式。 在圖1B所示的實施例中，電池單元隔板107、109的 方向是實質地平行於端壁115。不過，在本發明的另一實 15 施例中，電池單元隔板的配置可以實質地平行於容器的側 壁。圖2A顯示單體容器202A以及實質平行於端壁215的電 極板堆疊280與實質平行於容器側壁213的電池單元隔板 207f、209’。在本發明的又一實施例中，將容器劃分成電 池單元隔間的陣列。圖2B顯示的單體容器202B具有實質 20 平行於端壁215的第一組隔板207及209以及實質平行於側 壁213的第二組電池單元隔板207’及20W。再次說明，電極 板堆疊280實質平行於端壁215。 本發明的單體容器還包括一或多條冷卻劑通道。較佳 的做法是冷卻劑通道與至少其中之一的電池單元隔板一體 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9) 成形。冷卻劑通道可以成形在電池單元隔板的表面，或成 形，電池單元隔板的内部。包括一或多條冷卻劑通道的電 池單元隔板在本文中稱為”冷卻劑隔板"。在一實施例中， 本發明的單體電池至少包括一片冷卻劑隔板。 5 有幾種不同的方法可用來成形冷卻劑隔板。它可以由 複2片構成。例如，它可以由兩片稱為”蛤殼板，，的獨立板 固定而成。在一或兩片蛤殼板的内表面有加有肋狀物以定 義供冷卻劑流動的擋板。此肋狀物可以模造在板上。者 片蛤殼板合在一起時，其中一片板的内表面與另一片蛤殼 10板的内表面共同定義冷卻劑通道。 製造冷卻劑隔板的方法也可以先成形獨立的冷卻劑通 道（例如細的流體管），再將冷卻劑通道固定（例如使用密 封劑、加熱密封、超音波焊接）到電池單元隔板的一或兩 個表面（或是一或兩片蛤殼板的内表面）。 15 或者，冷卻劑隔板與它的冷卻劑通道可以一體成形為 單件式結構。製造的方法也有數種，諸如使用模造法。例 如，冷卻劑通道可以模造在冷卻劑隔板的内部，或模造在 冷卻劑隔板的外表面上。冷卻劑隔板也可使用擠壓法甚或 機械加工法成形為單件式結構。 20 冷卻劑隔板提供熱管理功能。熱管理功能是冷卻電池 並將熱π離電化學電池單元的冷卻功能。不過，相同的冷 卻劑通道也可用來加熱電池以及將熱傳送給電化學電池單 元。為執行熱管理功能，冷卻劑通道内裝有冷卻劑，冷卻 劑流過冷卻劑通道。冷卻劑可以是流體，例如液體或氣體。 -11 - 本紙張尺度刺㈣國家標準(CNS)A4規格 111 — — I · I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .. -丨線- 523949 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合泎社印製 五、發明說明（10) 液to冷部劑的例子包括水或水/乙二醇混合物。氣體冷卻 d例如是空氣。較佳的冷卻劑是液體。再次說明，雖然冷 部劑疋用來將熱帶離電化學電池單元，但冷卻劑也可用來 加熱電化學電池單元。因此，液體或氣體可以循環通過冷 5卻背丨通道，彳疋電化學電池單元吸取熱，或供應熱給電化學 電池單元。 不包括任何冷卻劑通道的電池單元隔板在本文中稱為 ’·分^隔隔板”。因此，電池單元隔板可以是冷卻劑隔板（如 果匕包括一或多條冷卻劑通道）或是分隔隔板（如果它不包 10 括任何冷卻劑通道）。 電池單元隔板（冷卻劑隔板以及分隔隔板）可以是，，固 定式隔板’’或’’插入式隔板”。如果電池單元隔板與容器至 少其中一壁及/或與容器的底一體成形為單件式結構則是,， 固定式隔板”。在一實施例中，固定式隔板與兩相互面對 15的壁（如兩面側壁）一體成形為單件式結構。在另一實施例 中，固定式隔板與容器的底一體成形為單件式結構。在又 一實施例中，固定式隔板與兩相互面對的壁（如兩面側壁） 及容器的底一體成形為單件式結構。在又另一實施例中， 固定式隔板、所有4面壁（2面側壁及2面端壁）及底全部成 20 形為單件式結構。 圖3是本發明之單體容器實施例的頂視圖，圖中顯示 固疋式隔板318、部分的第一側壁313A以及面對第一側壁 的部分第二側壁3 13B。固定式隔板3 18、部分的第一側壁 313A以及部分的第二側壁313B全部一體成形為單件式結 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Μ---------1---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 91. 1. 3,000 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（11) 構。（當然，端壁部可以取代側壁部）。 圖4是本發明之單體容器實施例的部分橫剖面圖，平 行於側壁，圖中顯示固定式隔板418與容器的底部417—體 成形為單件式結構。 5 須注意，電池單元隔板也可以與部分的外殼蓋一體成 形為單件式結構。 插入式的電池單元隔板是與容器的壁及底分開製造， 之後再插入容器内。較佳的做法是將這些插入式隔板固定 於壁及底。將它們固定於壁及底的方法也有數種。例如， 10 可以使用密封劑或以超音波（或其它方法）將它們密封於壁 及/或底，使其在容器内不能取出。另者，插入式隔板也 可採可取出的方式固定於壁及/或底。例如，它們可插入 定位，並以墊圈及/或模造物將它們的側邊及底緣密封住。 較佳的做法是將插入式隔板密封到容器内以便使毗鄰之電 15 池單元隔間之間實質的不漏液。在單體容器的一實施例 中，容器包括至少一片固定式隔板。至少具有一片固定式 隔板可增加單體容器之結構的完整性。特別是，固定式隔 板是與側壁及/或容器底一體成形為單件式結構，以防止 側壁膨脹及/或容器底部膨脹。此點對某些電池的操作壓 20 力特別重要，如密封的Ni-MH電池。一或多片固定式隔板 可以只包括冷卻劑隔板，它們也可只包括分隔隔板，或者， 它們可包括至少一片冷卻劑隔板及至少一片分隔隔板。 本發明的單體容器也包括所有都是固定式隔板，所有 都是插入式隔板，或者，至少一片固定式隔板以及至少一 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1, 3,000 ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949
片插入式隔板。圖5A是單體容器實施例的橫剖面圖，顯 示固定式隔板518與插入式隔板519交替配置。橫剖面平行 於容器的側壁。如圖5A所示，固定式隔板518可以製造成 具有一”通氣（draft)角”。易言之，它們可以製造成往尖端 5漸薄，以使每一片固定式隔板518的厚度（平行於側壁的尺 寸）從它的底部往頂端逐漸變小（端部遠離容器的底部 117)。因此，固定式隔板在底端的厚度71大於頂端的厚度 T2。容器的端壁及/或側壁也包括通氣角。通氣角有利於 以射模製造容器。固定式隔板及/或端壁及/或側壁的通氣 10角使得容器容易製造，容易與模脫離。 圖5A所示的單體容器5〇2實施例包括插入式隔板 519，它是與容器的壁及底分開製造。插入式隔板519可以 製造成漸薄的方向與固定式隔板及/或端壁相反。如圖5a 所不，它們被製造成漸薄，因此，每一片插入式隔板的厚 15度從它的底端往它的頂端逐漸變大。因此，頂端的厚度丁2 $於底端的厚度Τ1。此種，，反向漸薄”的插入式隔板用以補 償固定式隔板及/或端壁的，，通氣角”，以使插人式隔板519 與毗鄰之固定式隔板518(或毗鄰的端壁515)間的距離”D,， 貝貝上一致。結果是電池單元隔間5〇5具有實質一致寬度 20 ’’D”（隔板間的距離或隔板與端壁間的距離），以確保放置 在電池單元隔間中之電化學電池單元整個表面所受的壓力 -致。H5A顯示在單體容器中可以同時使龍定式隔板 518及插入式隔板519以提供容器的結構完整性以及對電化 學電池單元的均勻擠壓。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14-
本纸張尺度顧巾關家標準(eMS)A4規17^7^7公釐） 91. 1. 3,000 523949 A7 B7 玉、發明說明（13) 裝--- Γ 请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在圖5A所示的實施例中，每一片插入式隔板（以及每 片固疋式隔板）將電池單元隔間505與赴鄰的電池單元隔 間分開。因此，插入式隔板可以密封到容器内，以便做到 田比鄰之電池單元隔間之間實質不漏液的密封。每一片固定 5式隔板518可以是冷卻劑隔板或分隔隔板。同樣地，每一 片插入式隔板519也可以是冷卻劑隔板或分隔隔板。 --線· 圖5B是本發明之單體容器的另一實施例，顯示固定 式隔板518與插入式隔板519的另一種配置。在圖5β所示 的實施例中，插入式隔板519毗鄰其中一片固定式隔板518 10以及毗鄰其中一面端壁515。插入式隔板具有相反的”通氣 角足以補{美固疋式隔板以及端壁的通氣角，以使電池單 7L隔間之間寬度實質上相同。圖5B所顯示的實施例中也 顯示固定式隔板518與插入式隔板519結合以提供單體容器 的結構完整性以及對裝在容器内之電化學電池單元的均勻 15 ^ ^ 須/主思’在圖5 B所示的實施例中，每一電池單元 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 隔間505被固定式隔板518與毗鄰的電池單元隔間隔開，如 此可避免電解液從一個電池單元隔間進入另一個電池單元 I高間。因此，在此特別的實施例中，插入式隔板與容器的 側壁或底部間不需密封。 20 如前文中的討論，本發明的單體電池包括至少一片冷 部劑隔板較佳。冷卻劑隔板可以是固定式及/或插入式。 因此，一般言之，在單體容器中所有的冷卻劑隔板可以全 口I5都疋固疋式，也可以全部是插入式，或至少一片冷卻劑 隔板是固定式以及至少一片冷卻劑隔板是插入式。同樣 -15- 00 本紙張尺度適用中國國家標# (CNS)A4規格⑽x 297公爱 --—-- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523949 A7 B7 五、發明說明（14) 地’分隔隔板可以是固定式隔板及/或插入式隔板。因此， 一般言之，所有分隔隔板可以全部都是固定式，所有分隔 隔板也可以全部都是插入式，或至少一片分隔隔板是固定 式以及至少一片分隔隔板是插入式。 5 在本發明的一實施例中，所有的冷卻劑隔板都是插入 式同時所有的分隔隔板都是固定式隔板。插入式的冷卻劑 隔板給予冷卻劑隔板之壁之尺寸極大的彈性。不僅可將冷 卻劑隔板製造成與固定式隔板反方向地漸薄（如文中的討 論），同時還可以較薄的壁製成，藉以提供較大的冷卻能 10 力。 圖5C的實施例顯示所有的冷卻劑隔板509都是插入 式，同時，所有的分隔隔板507都是固定式。（圖5C與圖5A 相同’圖5A中的固定式隔板518在圖5C中變成分隔隔板 507，圖5A中的插入式隔板519在圖5C中變成冷卻劑隔板 15 509)。同樣地，圖5D顯示的另一款實施例是所有的冷卻 劑隔板509都是插入式而所有的分隔隔板507都是固定式。 (圖5D與圖5B相同，圖5B中的所有固定式隔板518在圖5D 中變成分隔隔板507,圖5B中的所有插入式隔板519在圖5D 中變成冷卻劑隔板509)。 20 現請參閱圖5D的配置，分隔隔板507將容器的内部分 隔成複數個電池單元隔間505。因此，每一個電池單元隔 間505與毗鄰的電池單元隔間被分隔隔板507隔開。每一片 分隔隔板是固定式隔板，且是與容器的側壁（或端壁）及/ 或容器的底部一體成形為單件式結構。較佳的做法是將分 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 A7 B7 五、發明說明（15) 隔隔板與側壁及底部一體成形為單件式結構。因此，毗鄰 之電池單元隔間之間是實質的不漏液密封，因此，某一電 池單元隔間中的電解液不能進入毗鄰的隔間。此外，如圖 所示，所有固定式分隔隔板都有通氣角較佳，以使製程容 5 易。 冷卻劑隔板509是插入式，因此，是與容器的壁及底 分開來製造，之後再插入容器内。一般言之，在其中一個 電池單元隔間505内至少插入一或多片冷卻劑隔板509。較 佳的做法是在每一個電池單元隔間505内都插入一冷卻劑 10 隔板。冷卻劑隔板可以毗鄰分隔隔板或毗鄰端壁配置。 較佳的做法是將冷卻劑隔板509製造成具有反向的通 氣角。易言之，它們漸薄的方向與分隔隔板507的通氣角 相反。如前所述，此提供放置在電池單元隔間505内之電 化學電池單元實質均勻的擠壓。較佳的做法是每一片冷卻 15 劑隔板5 0 9至少有一外表面與放置在對應電池單元隔間中 之電極堆疊之至少一片極板面對。 冷卻劑隔板與容器其餘部分分離可以降低製造容器時 之模造操作的複雜度。這也使得冷卻劑隔板更適合以大量 製造技術組裝，諸如熱密封、摩擦熔接、振動熔接及類似 20 方法（例如，它們可以由可熱密封在一起的兩蛤殼製成）。 關於圖5D所示的實施例，電池單元隔間505相互間被 固定式分隔隔板507分開，分隔隔板507在電池單元隔間505 間構成實質的不漏液密封。因此，容器並不是靠冷卻劑隔 板509將每一個隔間的電解液隔開。因此，不需為了防止 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n I- - I n n n ϋλ n n ϊ n ϋ I 0 n m n n n l i 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 91. 1. 3,000 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（18) 電解液在兩電池單元隔間間流動而將冷卻劑隔板509與容 器的側壁或底部密封（這是因為固定式分隔隔板507已做到 此點）。當然，冷卻劑隔板509仍執行熱交換功能。 冷卻劑通道的開孔與冷卻劑隔板509 —體成形，可置 5 於隔板的頂緣。此進一步免除了將冷卻劑隔板密封到容器 之側壁或底部的需要。取而代之的是可將冷卻劑隔板固定 及密封於蓋。蓋中可包括流動通道做為某一片冷卻劑隔板 之冷卻劑通道與另一隔板之冷卻劑通道間的互連。.此外， 冷卻劑隔板與蓋甚至可一體成形為單件式結構。 10 在本發明的又一實施例中，一或多片冷卻劑隔板可以 製造成固定式隔板。將冷卻劑隔板製造成固定式當然有某 些優點。這使得某一電池單元隔間的電解液從冷卻劑隔板 四周漏到毗鄰電池單元隔間的機率降低。此外，這也使得 冷卻劑從冷卻劑隔板的内部（從冷卻劑通道的開孔）漏到電 15 池單元隔間中與電解液接觸的機率降低。此外，如果冷卻 劑隔板本身是由兩片蛤殼板製成，當蛤殼板固定在一起 時，冷卻劑也有可能從接縫處漏出。 因此，在單體容器的另一實施例中，將至少其中一片 冷卻劑隔板製造成固定式隔板，但以所有冷卻劑隔板都是 20 固定式較佳。將所有冷卻劑隔板都製造成固定式隔板可以 防止冷卻劑漏入電池單元隔間，且可提供單體容器更佳的 結構支撐。 至少其中一片分隔隔板可以製造成插入式隔板，但以 所有分隔隔板都是插入式較佳。經由將所有分隔隔板都製 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 n n n «ϋ n ϋ n n n ϋ n n 1 ϋ n n n ·ϋ n n 一：OJa n a— n ϋ ·ϋ ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 五、發明說明（17) 5 造成插人式’它射以製造絲補償製造錢定式冷卻劑 、=上的通乳角。如前文t的解釋，此可以提 池早X隔間内之電化學電池單元均句的擠塵。 在- 構支ΐ發實施例，為提供單體容器更結實的結 固=:劑=所有的_ 固定=早體谷器内的所有隔板都可製造成 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 因此，在本發明的一實施例，，單體容器，至少包括 、片以成固定式的冷卻觀板。易言之，—或多片的冷 部劑隔板（以所有冷卻劑隔板為佳）與至少 : 的底部一體成形為單件式結構。 戈谷。。 士月j文中的„寸_ ’固定式隔板與單體電池中盆它部分 报多。這些實施例也都適用於將糊隔 成固疋式隔板。-或多片冷卻劑隔板可與兩相面對 壁或兩端壁)及/或與容器的底部-體成形為 在另-實施例中，-或多片冷卻劑隔板（以所有冷卻 划隔板為佳）與側壁及端壁所有_體成形為單件式结構。 在又另一實施例中，一或多片冷卻劑隔板(以所有冷卻劑 =板為佳m側壁、端壁及容器的底部所有—體成形為單 件式結構。單件式結構可以❹㈣法成形。科，也可 以使用擠壓成形法製造側壁與端壁以及電池單元隔板。 在本發明的另一實施例中，至少其中—片分隔隔板與 至少其中-片冷卻劑隔板是製造成固定式隔板。因此，在 -19-
本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 3,0〇〇
523949 Α7
毛月的另一貫施例中，至少一片冷 卻劑隔板為佳）以及至少-片分隔 ^^乂所有冷 佳）與至少一伽辟芬/七六。σ认产 （乂所有分隔隔板為 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 構。在另-實_中體成形為單件式結劑隔板_、至少一織隔 =二端壁所有都一體成形為單件式結構。在還有二 二二片至、二片冷卻劑隔板(以所有冷卻劑隔板心 二上板(以所有分隔隔板為佳)、㈣、端壁及 :^底销有都—體成形為單件式結構。因此，可 正個電池容器（所有的壁、底、以 、 製造成單件式結構。㈣“早疋隔間) 。使冷卻劑在冷卻劑隔板中循環方法也报多。易言之， j單片冷卻劑隔板中的冷卻劑通道可有很多不同的ς徑及 π構。此外，將一冷卻劑隔板的冷卻劑通道連接到至少另 一冷卻劑隔板之冷卻劑通道的方法也很多。 。在本發明的一實施例中，冷卻劑經由一通道入口及位 在單體容器底部之特殊設計的對應通道出σ進人及離開每 一片冷卻劑隔板中的冷卻劑通道。圖6顯示此款特殊設計 之容器底部617的實施例。容器底部617包括突出於底部617 表面的肋狀物643。肋狀物643定義供流體流動的障板。特 別是，肋狀物643定義底部外表面上的流體路徑料5(肋狀 物間的區域）。當底蓋（諸如堅固的板）固定到底部617的外 表面時，肋狀物643、流體路徑645及底蓋板共同定義底部 的流動通道，它與不同之冷卻劑隔板中的冷卻劑通道連 -20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 91. 1. 3,000 --------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（19 ) 通。因此，每一片隔板中的冷卻劑通道與另一隔板中的冷 卻劑通道連通。此產生一冷卻劑通道的互連網路，可以使 冷卻劑在整個電池外殼内循環。 現請參閱圖1B，冷卻劑可以經由入口管入口 222進入 5 單體容器202，並經由入口管220傳送到容器的底部。冷卻 劑經由入口管220傳送到容器底部617的入口管出口 660A，如圖6所示。現請參閱圖6，冷卻劑進入底部流動 通道組630，冷卻劑被流動通道導引到第一隔板入口 620A。冷卻劑進入第一冷卻劑隔板，流過第一冷卻劑隔 10 板内的冷卻劑通道並從第一隔板出口 620B離開。在離開 第一隔板出口 620B之後，冷卻劑經由底部流動通道631被 連通到第二隔板入口 620C。冷卻劑循環通過第二冷卻劑 隔板並從出口 620D離開第二隔板。在離開第二冷卻劑隔 板出口 620D之後，冷卻劑經由底部流動通道632被連通到 15 第三冷卻劑隔板入口 620E，循環通過第三隔板並從出口 620F離開第三冷卻劑隔板。剩下的冷卻劑隔板重複此過 程，冷卻劑繼續通過入口 /出口 620G、620H、6201、620J， 以及剩下的底部流動通道633及634。冷卻劑離開最後一個 隔板出口 620J之後，它被流動通道635導引到出口管的出 20 口 660B 〇 當入口及出口都在容器底部時，冷卻劑在每一片冷卻 劑隔板之冷卻劑通道中有幾種不同的循環方式。循環設計 其中一例見圖7。圖7顯示的冷卻劑隔板709在它的底緣具 有兩個與容器底部617之通道入口 620八及通道出口62(^對 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. i. 3,000 ---------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（20) 齊的隔板開孔。箭頭顯示冷卻劑在冷卻劑隔板709内部之 冷卻劑通道7 3 0内流動的路徑。如所見，冷卻劑經由入口 620A進入冷卻劑隔板之後，在冷卻劑隔板内之一半垂直 向上，水平地橫過隔板，並接著在冷卻劑隔板的另一半垂 5 直向下，接著經由通道出口 620B離開。此為”閉迴路式”設 計的例子。電池單元間的閉迴路冷卻可配置於每一個電池 單元之間，或按規律之間隔配置，例如每2個或每3個電池 單元配置一片冷卻劑隔板。冷卻劑隔板709的入口及出口 是在冷卻劑隔板709的底緣。 10 冷卻劑可水平地蜿蜒於電池單元之間及四周，或者， 垂直地按’’半螺旋狀的"路徑上下地通過冷卻劑隔板中空的 壁，並接著通過電池單元上及上的通道。或者，可以在電 池單元間的壁中在垂直或水平方向模造空氣流動的路徑。 如圖6所示，冷卻劑隔板的冷卻劑通道出口流體地連 15 通到另一片冷卻劑通道的入口。在圖6所示的特定連通設 計中，底部的冷卻劑通道路由冷卻劑，以使它在進入第二 冷卻劑隔板之前必須先進入及離開第一冷卻劑隔板，等 等。此為’’串聯式π連通。還有另一款路由設計。例如，冷 卻劑可以同時導入所有的冷卻劑隔板。此為”並聯式”連 20 通。 還有其它配置冷卻劑通道之入口及出口以及互連冷卻 劑通道的方法。圖8Α顯示本發明之單體電池外殼的另一 實施例。圖8Α顯示單體電池外殼800。外殼包括單體容器 802以及容器的蓋804。此外，在所示的實施例中，外殼也 -22- --------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί 言 Τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 91. 1. 3,000 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523949 A7 —__B7 五、發明說明（21) 包括側壁蓋810。如以下更詳細的解釋，當每一片側壁蓋 覆蓋到容器802的側壁813時，與各該側壁共同定義流動通 道，用以連通冷卻劑隔板中的冷卻劑通道。圖8B顯示單 體容器802的3維圖。 5 現請參閱圖8B，容器802包括兩面側壁813，兩面端 壁815及底（未顯示）。須注意，在圖中只顯示2面側壁813 中的第一面，第二面側壁在第一面側壁的對面被圖擋住。 同樣地，在圖8B中只顯示2面端壁815的第一面，第二面 端壁在第一面端壁的對面被圖擋住。圖8C是單體容器8〇2 10的3維圖，圖中顯示容器底部817。單體容器8〇2還包括一 或多片電池單元隔板，它將外殼的内部分隔成複數個電池 單元隔間。如以上的討論，每一片冷卻劑隔板可以是分隔 隔板或冷卻劑隔板。分隔隔板807内沒有冷卻劑通道而冷 卻劑隔板809内包括冷卻劑通道。較佳的做法是單體容器 15 802至少包括一片冷卻劑隔板。 冷卻劑通道與冷卻劑隔板一體成形較佳。更明確地 說，冷卻劑通道成形在冷卻劑隔板的内部較佳。此外，冷 卻劑隔板可以成形為單件式結構。 在圖8B所示的單體容器8〇2實施例中，冷卻劑通道的 20出口及入口是成形在容器的側壁813。每一個開孔820可以 是冷卻劑通道的入口或出口，視冷卻劑在冷卻劑通道内流 動的方向而定。將冷卻劑通道的入口及出口配置在側壁可 提兩可靠度，因為它使冷卻劑通道的密封與底部電解液的 密封分開。 -23 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS)A4規格（210x297公爱） ---I----t---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 91. 1. 3,000 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523949 A7 B7 五、發明說明（22) 圖8D顯示冷卻劑隔板809沿著單體外殼之寬度（即平 行於端壁815的方向）的橫剖面圖。箭頭指示冷卻劑在冷卻 劑隔板内流經冷卻劑通道830的方向。冷卻劑隔板809之入 口及出口的開孔位在隔板周邊的垂直緣。冷卻劑通道830 5 導引冷卻劑從側壁813流到對面的側壁813。此例稱為”橫 流設計”。 在圖8D所示的例中，冷卻劑通道實質上是水平配置， 冷卻劑流動的方向實質上與冷卻劑隔板的外表面平行。圖 8E顯示單體容器802沿著容器長度（即平行於側壁813)通過 10 冷卻劑隔板的橫剖面圖。圖8E顯示實質水平配置的冷卻 劑通道830，它一體成形在冷卻劑隔板809的内部。冷卻劑 通道還有另一款結構。例如，冷卻劑通道可以傾斜，使其 既在水平方向亦在垂直方向。或者，冷卻劑通道在隔板内 可以是繞行的路徑。 15 此外，在圖9D所示的實施例中，同一冷卻劑通道的 入口及出口可以在相對的側壁。同一冷卻劑通道的入口及 出口也可以在同一側壁。 較佳的做法是冷卻劑隔板内的冷卻劑通道與其它冷卻 劑隔板内的冷卻劑通道連通。此產生一完全整合的冷卻系 20 統，它允許冷卻劑流過所有的冷卻劑隔板。將不同冷卻劑 隔板的冷卻劑通道流體地連通在一起的方法也有很多。在 圖8A所示的電池外殼800實施例中，此是由一對側壁蓋810 達成。側壁蓋810是堅固硬板的形式較佳（亦即，它們是側 壁的蓋板）。現請參閱圖8A，從圖中可看出，容器802之 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 ---1--- --------I---訂--------1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（23) 側壁813的外表面包括肋狀物843。肋狀物843的用途是定 義流體流動的障板。更明確地說，肋狀物843定義側壁813 之外表面上的流體路徑845。當側壁蓋810貼到它對應的側 壁813時，肋狀物843及流體路徑845與側壁蓋810共同定義 5 側壁中的流體通道，本文將其稱為"側壁的流動通道”，或 簡稱為”側壁通道’’。側壁通道連通不同冷卻劑隔板之冷卻 劑通道的開孔820。因此，每一片冷卻劑隔板的冷卻劑通 道與其它冷卻劑隔板的冷卻劑通道相互連通。此產生冷卻 劑通道的互連網路，它可使冷卻劑在整個電池外殼中循 10 環。 須注意，互連冷卻劑通道的方法很多。例如，側壁通 道可以一體成形在容器802側壁表面的内部。或者，互連 不同（或相同）冷卻劑隔板之開孔820的側壁通道（例如管狀 物的形式）只是簡單地固定到各該開孔820。 15 冷卻劑在容器802内循環的方式也各有不同。在一實 施例中，冷卻劑可以直接流入蜿蜒的路徑，往返於相對的 側壁之間。圖9A是單體容器802的頂視圖，它更清楚顯示 冷卻劑流過冷卻劑通道的路徑。圖9A顯示分隔隔板807及 冷卻劑隔板809。圖9A也顯示第二側壁813B及與其對應之 20 側壁蓋810B所定義的側壁通道845。標示於側壁通道845 内的箭頭顯示冷卻劑在冷卻劑通道内流動的方向。 在圖9A所示的實施例中，冷卻劑經由容器入口 850進 入單體容器802，並被導向位在第一側壁813A内的開孔 820A(通道入口）。冷卻劑被冷卻劑隔板809中的冷卻劑通 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 II I — — — 1 — — — — —— · I I 1 I I I I ^ 0 I I I I I I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（24) 道導向位在第二側壁813B(位在第一側壁813A的對面）内 的開孔820B(通道出口）。接著，在第二側壁813B中的側壁 通道845將冷卻劑導引到開孔82〇c(通道入口），它被冷卻 劑隔板809帶回第一側壁813A，並從開孔820D(通道出口） 5 離開。其它的冷卻劑通道開孔820E到820L重覆此過程， 接著將冷卻劑導向容器的出口 870。因此，冷卻劑在第一 及第二側壁之間被冷卻劑隔板内的冷卻劑通道往返地傳 送。如前文的討論，此類型的流動稱為”串聯，，連通，因為 冷卻劑是從一片隔板路由到另一片隔板。 10 圖9B顯示導引冷卻劑的另一種方式。圖9B中顯示本 發明之單體容器802’的頂視圖，其中包括側壁813Af及 813Bf。在本實施例中，冷卻劑經由每一片冷卻劑隔板809 從第一側壁813A’導引到第二側壁813B’。因此，冷卻劑從 配置在第一側壁813Af的開孔820A、820D、820E、820H、 15 8201及820L進入冷卻劑隔板809，並從配置在第二側壁 813B’的開孔 820B、820C、820F、820G、820J及 820K離 開冷卻劑隔板。因此，冷卻劑在同一時間被導引進入所有 的冷卻劑隔板。因此，此結構稱為”並聯”流動的結構。 如前所述，冷卻劑隔板與分隔隔板可以是固定式或插 20入式。關於圖8B所示的容器實施例（即，通道之入口及出 口在側壁上），較佳的做法是有一或多片的冷卻劑隔板為 固定式。所有的冷卻劑隔板都為固定式更佳。在一實施例 中’所有的冷卻劑隔板都為固定式同時所有的分隔隔板都 為插入式。在另一實施例中，所有的冷卻劑隔板與所有的 •26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 ---------------------訂-----I---線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（25) 分隔隔板都為固定式。當然，本發明並不限於這些實施例， 其它實施例也包括在内。 在圖8A-E及9A-B的實施例中，冷卻劑隔板與端壁實 質上平行，且冷卻劑通道的開孔成形在容器的側壁上。現 5 請參閱圖2A，從圖中可看出，冷卻劑隔板的配置實質上 平行於容器的側壁。因此，冷卻劑通道的入口及出口成形 在容器的端壁。現請參閱圖2B，從圖中也可看出其中一 個連通冷卻劑通道的開孔成形在端壁，另一個開孔成形在 側壁。 10 須注意，本發明還有另外的實施例，至少一片冷卻劑 隔板（及/或至少一片分隔隔板）可與電池外殼的蓋成為單 件式結構。在此實施例中，連通冷卻劑通道的入口及出口 成形為蓋的一部分較佳。不過，入口及出口還是可以成形 在容器的壁或底部。 15 此外，須注意，在以上所示的單體外殼實施例中，特 別是圖1A及圖8A中所示，容器包括壁及底。它們的蓋是 分離的單獨件。因此，可從頂上將電化學電池單元置入容 器再將蓋置於容器的頂上，以密封為較佳。在單體外殼的 另一實施例中，蓋與壁可以一體成形為單件式結構，而" 20 外殼底”為分離的單獨件。在此情況，電化學電池單元可 從容器的底部置入外殼，再將π外殼底’’與容器確實地密 封。 本發明的單體電池外殼可容納複數個電化學電池單元 以構成單體電池。較佳的做法是每一個電化學電池單元單 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 91. 1. 3,000 -------------· I I I----訂·-------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 經濟部智慧財產局員Η消費合阼fi印製 A7 B7 五、發明說明（26) 獨地放置在一個電池單元隔間内。部分或所有的電化學電 池單元以串聯及/或並聯方式電氣地耦合在一起。一或多 個電池單元與任何其它的電池單元也可以不電氣連接。在 一實施例中，所有電化學電池單元都是以串聯的方式電氣 5 地耦合。在另一實施例中，所有的電化學電池單元都是以 並聯的方式電氣地耦合。在又另一實施例中，部分的電化 學電池單元以串聯電氣地耦合，同時，另外部分以並聯電 氣地搞合。 圖10顯示本發明之單體電池1000的橫剖面圖。此橫剖 10 面圖平行於側壁。單體電池1000包括單體容器1002及蓋 1004。電池容器包括冷卻劑隔板1009及分隔隔板1007。分 隔隔板及冷卻劑隔板構成電池單元隔間1005。每一個電池 單元隔間1005内放置一個電化學電池單元1080，電化學電 池單元1080包括正電極、負電極、隔板的堆疊以及電解液。 15 在圖10所示的實施例中，複數個電化學電池單元1080 以串聯的方式電氣地耦合。毗鄰電池單元間耦合有多種不 同方式。在所示的實施例中，正與負電極包括電流收集片 附接於電極，用以將電能傳入及傳出電極。正電極的電流 收集片全部焊接在一起成為正連接1086A。同樣地，負電 20 極的電流收集片也全部焊接在一起成為負連接1086B。為 串聯電化學電池單元，電化學電池單元的正連接1086A與 毗鄰電化學電池單元的負連接1086B電氣耦合在一起。電 氣耦合的方法也有多種。在所示的實施例中，連接間隔物 1088穿過隔板上的開孔並將連接間隔物1088的兩端焊接到 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 91. L 3,000 ---I I — — — —— I I — - — — — — ill ^ « I I I 1 I I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523949 A7 經濟部智慧財產局S工消費合泎社印製 五、發明說明（27) 位於隔板之相對側的正連接1〇86A與負連接1〇868。連接 間隔物1088也可穿過端壁上的開孔將正連接電氣連接到電 池的正端1090A以及將負連接電氣連接到電池的負端 1090B 。 ~ 連接間隔物可以由各種不同的導電材料製成。連接間 隔物1088的材料包括韓、銅、錄合金、銅合金、_合金、 銅鎳合金。此外，連接間隔物還可同時包括銅與錄。例如， 連接間隔物可包括鑛鎳的銅，或者，連接間隔物可包括銅 控制料由鎳包圍。或者，連接器可包括她及錄線，錄 線沿著銅柱的長度方向螺旋地纏繞。 、要將電池單元隔板上供連接間隔物通過的開孔密封住 = 方止批鄰於電池單元隔板兩側之兩電池單元隔間的電解 流通。密封可使用聚合物墊圏達成，例如橡 。密封也可經由熱㈣著劑或環氧樹脂黏著劑達 t料=也可經由溶融連接間隔物1088四周之隔板的塑膠 正遠=!池1000的頂視橫剖面圖如圖11所示。圖11顯示 接間連接1086B經由穿過電池單元隔板的連 ^ 88電氣_合，以將所有的電化學電池單元串聯 的^:圖11也顯科隔隔板騎及冷卻劑隔板娜構成 :池:心間娜。mi也還顯示電化學電池單元職 已置入黾池單元隔間1〇〇5中。 太2可以不使用連接間隔物連接正與負連接。圖12顯示 本兔明之單體電池的部分側視圖。圖中顯示經過修改的正 5 10 15 20 -29 ----------------------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 木紙張尺度適準（CNS)M W^Tm χ 297公釐） 91. I. 3,000 523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（28 )
連接1286A與負連接1286B分別具有凸出物1287八及1287B 延伸通過分隔隔板1007及冷卻劑隔板1〇〇9上的開孔。正連 接凸出物1287A與負連接凸出物1287B物理與電氣地接 觸。因此，對應的正與負電極電氣地耦合。正連接凸出物 5 .1287A與負連接凸出物1287B焊接在一起較佳。 在本發明的另一實施例中，正與負電極是越過電池單 元隔板而非穿過電池單元隔板相互連接。關於此也有數種 方式做到，如正連接及/或負連接延伸超過電池單元隔板。 相互的連接也可經由在電池單元隔板上配置連接間隔物達 10成。 在單體電池内的兩或多個電化學電池單元也可並聯地 電氣耦合。圖13顯示本發明之單體電池1000,實施例的頂 視圖，其中，所有電化學電池單元都並聯地電氣耦合。現 請參閱圖13，從圖中可看出，所有的正連接1〇86八都電氣 15 耦合在一起並連接到電池的正端1090A。電氣輕合是由穿 過電池單元隔板的第一電氣接觸條1395A達成。同樣地， 所有的負連接1086B都電氣耦合在一起並連接到電池的負 端1090B。電氣耦合是由穿過（或越過）電池單元隔板的第 二電氣接觸條1395B達成。 20 現請再參閱圖1〇，從圖中可看出，單體電池1〇〇〇包括 一電池外殼，它包括電池容器1002與容器的蓋1〇〇4。此為 較佳的設計，它使每一個電池單元隔間内的電解液都各自 獨立。如此可避免電池單元間内部放電的短路路徑。不過， 每一個單獨電池單元所產生的氣體，以在電池外殼中佔用 -30- -----------------I----訂· ------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}
523949 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（29) 公共的空間為佳。在圖ίο所示的實施例中，位在電池單元 隔間1005頂部每一個開孔都以透氣的疏水性薄膜1060覆 蓋。薄膜蓋1060可防止每一個隔間中的電解液漏出。不過， 由於它們具透氣性，因此，它們允許每一電池單元隔間内 5 產生的氣體進入到電池外殼内的公共區域1020。因此，來 自每一電化學電池單元的氣體都共用單體外殼内的公共區 域。因此，電池外殼做為所有電化學電池單元共用的壓力 容器。電池外殼以密封較佳；不過，它也要包括一或多個 壓力釋放閥1030。 10 電池外殼的公共區域1020可以結合到為容器特殊設計 的蓋中。圖14顯示本發明之單體電池1400實施例的橫剖面 圖。單體電池1400包括圖10所示的容器1002。不過，電池 1400包括一特殊設計的蓋1404，它與單體容器1002的頂密 封地配合。蓋1404包括複數條氣體通道1410，它提供每一 15 電池單元隔間1005與蓋内之公共氣體區1420間的氣體連 通。 氣體通道的設計要防止電解液在各隔間之間流通。為 達此目的，可在氣體通道1410與電池單元隔間1005的開孔 間夾一片透氣的疏水性薄膜1060。 20 製造圖10及圖14中所示疏水性薄膜1060的材料，其所 具有的氣體擴散表面須足以補償過量氣體釋放的速率。以 12安培小時的電池單元為例，電氣釋放率從大約5cm2到 大約50cm2。一般言之，疏水性材料可以是任何允許電池 氣體通過但不允許電池電解液通過的材料。材料的例子包 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 -----------—--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
523949 五、發明說明（30) 括添加碳酸鈣的聚乙烯。其它例包括任何尿布類型的材 料。可以使用的材料例如Tridegar所供應之可呼吸的xbf_ 100WEXXAIRE膜。此膜是聚乙烯膜，它與細的碳酸鈣顆 粒混合，接著拉伸以使其產生孔。在一實施例中，該層的 5厚度選擇在大約〇.25gauge(每平方米〇·25克），對應於大約 0.001时。材料的Gurley多孔性選擇在大約360(在49吋水 柱的氣體壓力下，每平方吋通過l〇〇cc的氣體需時36〇秒）。 經驗證，此膜在30%的KOH電解液中有極佳的疏水性，接 觸角高達大約120度。 10 蓋1404也包括一對用於公共壓力區1420的壓力釋放閥 1430。圖15A及15B顯示蓋1404之頂與底的3維斜視圖，圖 中顯示氣體通道1410、疏水性薄膜丨460及公共氣體區 1420。 現請參閱圖10及14所示的單體容器1〇〇2，須注意，也 15可以在每一電池單元隔間1005之開孔的邊緣圍繞配置疏水 性材料，而非以透氣疏水性薄膜1060覆蓋每一個隔間。疏 水性邊緣足以阻斷電解液的潛行路徑，以使電解液不會潛 行過隔板進入赴鄰的電池單元隔間。 一般言之，本發明之單體電池所使用的電解液可以是 20任何水的或非水的電解液。非水的電化學電池單元例如鋰 離子電池單元，它的陽極與陰極都使用插入（intercalati〇n) 化合物，以及有機或聚合物的液體電解液。水的電化學電 池單元可歸類成”酸性的，，或，，驗性的，，電池單元。酸性電化 學電池單元例如鉛酸電池單元，正電極的活性材料使用二 -32 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） ------- ------ i I I I I I I 訂--1 I I I I I « (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523949 A7 Γ"---------- B7 五、發明說明（31) 氧化鉛，並以金屬鉛（表面多孔結構）做為負活性材料。 發明的電化學電池單元以使用鹼性電化學電池單元較佳本 鹼性電解液可以是鹼金屬之氫氧化物的水溶液。較佳的 性電解液包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰及其混合= 5的水溶液。鹼性電解液可以氫氧化鉀與氫氧化鋰的混合 物。 一般言之，本發明之單體電池所使用的正及負活性材 料可以是習知技術中所使用之任何類型的活性電池材料 ㈣虽的材料例如是氧化鉛、二氧化鈷鋰、二氧化鎳鋰： 10氧化猛鐘化合物、氧化減化合物、氧化鐵鐘、㈣化合 物，即這些化合物與過渡金屬氧化物的複合氧化物、二i 缝、氧化鋅、氧化鎳、氫氧化鎳、氫氧化猛、氧化銅、 氧化鉬、氟化碳等的粉末。較佳的正活性材料是氫氧化鎳。 負電極材料例如包括金屬鋰及類似的鹼金屬及它們的人 15金、吸收碳材料的驗金屬、辞、氫氧化辦、吸收氯的合ς (hydrogen absorbing alloy)等。較佳的負電極活性材料是 吸收氫的合金。在本發明的精神與範圍内，任何吸收氫的 合金都可使用。因此，在本發明的較佳實施例中，每一個 電化學電池單元都是鎳-金屬混合電池單元，是由以儲氮 20材料為活性材料的負電極以及以氫氧化鎳為活性材料為^ 電極所構成。 因此，本發明之實施例的單體電池是鎳-金屬混合單 體電池。因此，本發明之單體電池實施例必須至少可以在 密封之鎳-金屬混合電池之標準工作壓力的壓力下操作。 -33 - 家標準(CNS)A4規格⑽X 297公釐) -------_ 91· 3,0〇〇 Μ--------1---------線 Γ清先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 523949 A7 _B7_ 五、發明說明（32) 此隨活性材料實際使用的儲氫合金及氫氧化鎳材料而變。 在本發明的一實施例中，單體電池可在至少1 Opsi的峰值 壓力下操作，在至少25psi的峰值壓力下操作較佳，在至 少50psi的峰值壓力下操作更佳。在本發明的另一實施例 5 中，單體電池可以在至少140psi的峰值壓力下操作。因此， 較佳的單體外殼實施例要能承受大約lOpsi到大約140psi的 峰值操作壓力。當然，本發明的單體電池及單體外殼並不 限於此等操作壓力。 本發明的單體外殼（例如容器、蓋及隔板）以使用不導 10 電的材料製造為較佳。可使用的材料包括但不限於塑膠及 某些陶瓷材料。 雖然已使用特定的實施例描述本發明，但熟悉一般技 術之人士應瞭解，可做多樣的修改及變化都不會偏離本發 明的精神與範圍。這類修改與變化也在所附申請專利範圍 15 的範圍内。 ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000 523949 A7 B7五、發明說明（33) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖式之代號說明·· 代表 符號 名 稱 100 單體外殼 102 單體容器 104 蓋 105 電池單元隔間 107 電池單元隔板 109 電池單元隔板 113 側壁 115 端壁 202A 單體容器 202B 單體容器 202 單體容器 207 電池單元隔板 207 第一組電池單元隔板 207， 第二組電池單元隔板 209， 電池單元隔板 209 第一組電池單元隔板 2091 第二組電池單元隔板 213 側壁 215 端壁 220 入口管 222 冷卻劑入口 280 電極板堆疊 313A 部分的第一側壁 313B 部分的第二側壁 318 固定式隔板 417 容器的底部 418 固定式隔板 502 單體容器 505 電池單元隔間 507 分隔隔板 代表 符號 名 稱 509 冷卻劑隔板 515 端壁 518 固定式隔板 519 插入式隔板 617 容器底部 620A 第一冷卻劑隔板入口 620B 第一冷卻劑隔板出口 620C 弟一冷卻劑隔板入口 620D 第二冷卻劑隔板出口 620E 第三冷卻劑隔板入口 620F 第三冷卻劑隔板出口 620G 第四冷卻劑隔板入口 620H ^四冷卻劑隔板出口 6201 第五冷卻劑隔板入口 620J 第五冷卻劑隔板出口 630 底部流動通道組 631 底部流動通道 632 底部流動通道 633 底部流動通道 634 底部流動通道 635 底部流動通道 643 肋狀物 660A 入口管出口 660B 出口管出口 709 4卻劑隔板 730 冷卻劑通道 800 單體電池外殼 802 單體容器 804 蓋 807 分1¾隔板 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 規格（210 x 297公釐） 91. 1. 3,〇〇〇 523949 A7 B7 五、發明說明（34) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 代表 符號 名 稱 代表么 猛 符號名 ％ 809 冷卻劑隔板 1090B電池的負端 810 側壁蓋 1286A正連接 813 側壁 1286B負連接 813A 第一側壁 1287A正連接凸出物 813B 第二側壁 1287B負連接凸出物 815 端壁 1395A第一電氣接觸條 817 容器底部 1395B第二電氣接觸條 820 開孔 1400單體電池 820A 第一側壁的開孔 1404 蓋 820B 第二側壁的開孔 1410氣體通道 820C 開孔 1420公共氣體區 820D 開孔 1430壓力釋放閥 830 冷卻劑通道 1460疏水性薄膜 843 肋狀物 845 側壁通道 850 容器入口 870 容器出口 1000 單體電池 1000, 單體電池 1002 單體容器 1004 蓋 1005 電池單元隔間 1007 分隔隔板 1009 冷卻劑隔板 1020 公共區域 1030 氣體釋放閥 1060 薄膜蓋 1080 電化學電池單元 1086A正連接 1086B 負連接 1088 連接間隔物 1090A電池的正端 -36- ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 1. 3,000