模塊電池的製作方法
2023-06-14 15:38:26 4
專利名稱：模塊電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種模塊電池，是一種新型動力電池，屬於動力電池 技術領域。
背景技術：
由於可充電電池單體電壓比較低，單體電壓最高的鋰離子電池才
3.6V，鉛酸電池2.0V，鎳氫電池和鎳鎘電池1.2V，因此使用時都需要 串聯組合使用。例如組成一個12V電池組，鉛酸電池組是用6格採用 內部穿壁焊接的方法組成。鉛酸電池導電體使用的是熔點很低的鉛， 因此採用內部穿壁焊接的方法是一種簡單實用的方法，但組成的電池 組體積仍然很龐大。如果要組成12V鎳氫或鎳鎘電池組就比鉛酸電池 組合方式要複雜得多。鎳氫或鎳鎘電池導電體是熔點高達IOO(TC以上 的金屬，如果使用內部穿壁焊接的方法，焊接產生的熱量必然將內部 絕緣隔壁熔化，導致電池內部短路，所以不能採用內部穿壁焊接的方 法來組成電池組，只能採用先製作成單體電池，再用外部連接的方法 來組成電池組。如一個12V鎳氫電池組，需由IO只鎳氫單體電池和其 若干件絕緣通風散熱板、連接條、極柱螺母、極柱平墊圈、極柱彈簧 墊圈、夾板、拉條、螺母、平墊圈、彈簧墊圈。這種組成電池組的方 式存在著零件數量多、重量重、體積大、接觸電阻大、成本高、可靠 性差的缺陷。在電動車上使用的電池組一般都在144V以上，有的高達 360V，組成144V電池組需要使用120隻單體電池，組成電池組的外部 零件就有1600多個，接觸點就有240個，每個接觸點產生的接觸電阻 按l.OmQ計算，144V電池組產生的接觸電阻就達到1.0X240=240.0(inQ)=0. 24Q，假如電池組放電電流達到150. OA以上 時，接觸電阻產生的電壓降達到150.0X0.24二36.0(V)，以致大電流 放電時電壓下降很快，放電電流更大時接觸電阻產生的壓降更大。這 就是一些電池測試單體電池時可以以很大倍率放電，但組成電池組後 的放電倍率遠遠低於單體電池的放電倍率，組合的電池只數越多，這 個矛盾越突出。為解決這個問題一般採用加大電池容量的辦法，即大 馬拉小車的辦法，這種辦法雖然解決了電池組使用性問題，由於零件 太多可靠性較低的問題無法解決，用大馬拉小車的辦法增大了使用成 本和電池組重量，造成電池組整體性能和性價比下降。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供結構簡單、體積小、 重量輕、成本低、不用組合就可以獲得較高電壓的模塊電池，即不用 單體電池組合成電池組而是直接製造成"電池組"，可以省去大量的用 於組合電池組的零部件，大大減小接觸電阻，並可以避免按現有技術 生產的電池組在極柱與極板連接處由於電流密度過大而引起局部高溫 和電池極化加劇的現象發生，電池內阻可以大大減小，可以使電池能 夠以更大的電流充電和更大的電流放電，電池的使用效能大大提高， 電池也能夠在更高的環境溫度中使用。
本發明的的目的是通過以下技術方案實現的， 一種模塊電池，包 括正電極、負電極，電池內的電解液，其特徵是所述模塊電池具有密 封外殼，正電極穿過密封外殼連接由並聯的N片正極組成的正極組， 負電極穿過密封外殼連接由並聯的N加一片負極組成的負極組，正極 組與負極組之間依次及依層擺放極板組，正極組、極板組中的正極包 裹隔膜，密封外殼一邊凸起部內設置安全裝置。
密封外殼由耐鹼絕緣材料製成的底板槽和蓋板構成。
極板組包括一片正極的導電體與一片負極的導電體焊接在一起和一片正極的導電體並焊二片負極的導電體兩種結構，焊接部位的兩面塗 刷耐鹼密封膠。
極板組由一片正極的導電體並焊二片負極的導電體時，二片負極 平行間距。
密封外殼與極板組塗刷的耐鹼密封膠構成若干絕緣密封腔。 每個絕緣密封腔內的電極按負極、正極排列，最外層的電極為負極。
安全裝置由密封外殼內的排氣口及壓蓋在排氣口上的密封墊和密 封墊一側的彈性件構成。
本發明與現有技術相比具有如下優點1)極板組中的正極與負極 直接相連，省去了單體電池組合成電池組時必須使用的連接片、鎖緊 連接片的螺母、螺母墊圈、彈簧墊圈、絕緣通風散熱板等零件，體積 小，重量輕；2)極板組中的正極與負極的導電寬度與極板寬度基本一 致，因此導電截面大，而且長度短，正極、負極上電流密度分布均勻， 正極和負極橫向和縱向溫度分布也均勻一致，不會出現因局部流過的 電流過大導致發熱嚴重，熔化隔膜引起短路，減少故障的發生；極板 導電截面增大、長度縮短，歐姆電阻大幅度減小，且流過導電體的電 流密度也大幅度減小，避免了現有技術因極板導電體寬度窄，使極板 與導電體連接處電流密度過大，導致電池極化增大，充電效率下降， 電池內部發熱，使活性物質氧化加劇，電池使用壽命縮短，嚴重時會 熔化隔膜，造成電池短路現象發生，使電池更加適合大電流充、放電， 且充電效率得到很大提高，使用壽命也大大延長；3)結構大大簡化， 比現有技術的單體電池結構簡單，省去了原來單體電池中的絕緣側板、 金屬外殼、上蓋板、密封圈、極柱防轉結構、絕緣上蓋和導電極柱；4) 組成電池組可以節省約25%以上的製造成本；5)傳統電池組是採用在 單體電池之間加入絕緣散熱板，利用空氣對流散熱的方式將電池產生的熱量散發到大氣中去，使得電池組結構複雜、體積龐大，而且電池 組進風一側溫度低，出風一側溫度高，中間電池溫度高，兩邊電池溫 度低，造成電池性能提前衰減和性能一致性下降，電池組壽命縮短。 本發明由於是整體、平板結構，在組成高電壓電池組時，在電池模塊 中間加入傳熱快的金屬板，將電池熱量用傳導的方式傳遞到外部的梳 狀金屬散熱板上。將電池組6個面都用梳狀金屬散熱板與導熱板密封 並固定在一起形成一個整體，既可以將電池的熱量散發到空氣中去又 可以防止水、灰塵進入電池組，即使將電池組完全浸入水中也不會發 生短路，使電池組具有更高的可靠性和更高的耐振動、抗衝擊能力， 可以應用在更嚴酷的環境中。
圖1為本發明中極板組一片正極與一片負極連接結構示意圖2為本發明中極板組一片正極並焊二片負極結構示意圖3為本發明6V模塊電池結構示意圖4為圖3的C—C向剖視順時針旋轉90°後的結構示意圖5為本發明組成36V電池組的結構示意圖中，l底板槽，2正極組，3負極組，4隔膜，5正電極，6負電 極，7排氣口， 8電解液，9彈性件，IO密封墊，ll密封膠，12導熱 板，13梳狀金屬散熱板，14極板組，15蓋板，16極板組，17正極， 18負極。
具體實施例方式
結合附圖和實施例進一步說明本發明，如圖3所示，本發明由密 封殼體、正極組2、負極組3、隔膜4、正電極5、負電極6、極板組 14、極板組16、充填在密封殼體內的電解液8以及密封外殼一邊凸起 部內設置的安全裝置構成；正電極5穿過密封外殼的底板槽1連接由 並聯的N片正極組成的正極組2，負電極6穿過密封外殼的底板槽1連接由並聯的N加一片負極組成的負極組3，正極組2與負極組3之 間依次及依層擺放極板組14、極板組16，正極組2、極板組14、極板 組16中的正極17包裹隔膜4;密封外殼由耐鹼絕緣材料製成的底板 槽1和蓋板15構成。
如圖1所示，極板組14由一片正極17與一片負極18的導電體焊 接在一起，焊接部位兩面塗刷耐鹼密封膠ll，如圖2所示，極板組16 由一片正極17並焊二片平行間距的負極18的導電體，焊接部位兩面 塗刷耐鹼密封膠11;正極17由正極導電骨架、正極活性物質、正極 添加劑等物質構成；負極18由負極導電骨架、負極活性物質和負極添 加劑等物質構成。
如圖3所示，密封外殼的底板槽1和蓋板15與極板組的密封膠 11構成了一格一格的密封腔，每格密封膾就相當於一個1. 2V的電池， 圖3中的每個虛線框就是一個密封腔，密封外殼保證在電池每一格之 間是密封和絕緣的，即保證電池每格密封腔中的帶電離子是不能遷移 到另一格密封腔去的，電子是不能從密封殼體通過的，只能從正極17 和負極18的連接處通過到達電池的另一格密封腔。
如圖4所示，在密封外殼底板槽1的一邊設置防止電池因內部氣 壓升高而爆裂的安全裝置，安全裝置由密封外殼內的排氣口 7及壓蓋 在排氣口 7上的密封墊10和密封墊10 —側的彈性件9構成。
如圖3所示，按照一定順序將正極組2、負極組3、極板組14、 極板組16擺放到電池密封外殼的底板槽1中，先擺放右邊的負極組3， 再將如圖1所示的極板組14的正極17 —端插入負極組3兩片負極之 間，再依次擺放如圖l所示的極板組14，擺放過程中保證負極在正極 17下面，擺放到最左邊時擺放正極組2，重複上述過程，最後擺放如 圖2所示的極板組16。擺放過程中所用的全部正極17每一片都要用 隔膜4包裹起來，使正極17與負極18隔離。極板擺放完畢後用蓋板15將擺放好的極板密封並固定起來。
如圖4所示，從安全裝置的排氣口 7注入電解液8，然後放上密 封墊10和彈性件9，模塊電池就裝配完畢，再經過充放電活化模塊電 池就生產出來了。
如圖5所示，將本發明組成電池組時，若干模塊電池置於封閉的 梳狀金屬散熱板13內，兩相鄰的模塊電池之間設置導熱板12，導熱 板12與梳狀金屬散熱板13固定形成整體，若干模塊電池串聯。
權利要求
1、一種模塊電池，包括正電極、負電極，電池內的電解液，其特徵是所述模塊電池具有密封外殼，正電極穿過密封外殼連接由並聯的N片正極組成的正極組，負電極穿過密封外殼連接由並聯的N加一片負極組成的負極組，正極組與負極組之間依次及依層擺放極板組，正極組、極板組中的正極包裹隔膜，密封外殼一邊凸起部內設置安全裝置。
2、 根據權利要求l所述的模塊電池，其特徵是密封外殼由耐鹼絕 緣材料製成的底板槽和蓋板構成。
3、 根據權利要求1所述的模塊電池，其特徵是極板組包括一片正 極的導電體與一片負極的導電體焊接在一起和一片正極的導電體並焊 二片負極的導電體兩種結構，焊接部位的兩面塗刷耐鹼密封膠。
4、 根據權利要求1或3所述的模塊電池，其特徵是極板組由一片 正極的導電體並焊二片負極的導電體時，二片負極平行間距。
5、 根據權利要求1或3所述的模塊電池，其特徵是密封外殼與極 板組塗刷的耐鹼密封膠構成若干絕緣密封腔。
6、 根據權利要求5所述的模塊電池，其特徵是每個絕緣密封腔內 的電極按負極、正極排列，最外層的電極為負極。
7、 根據權利要求1所述的模塊電池，其特徵是安全裝置由密封外 殼內的排氣口及壓蓋在排氣口上的密封墊和密封墊一側的彈性件構 成。
全文摘要
本發明涉及一種模塊電池，是一種新型動力電池，屬於動力電池技術領域，本發明主要特點是在密封殼體內設置正極組、負極組和其之間由正、負極的導電體連接構成的極板組以及密封外殼一邊的安全裝置構成，本發明體積小，重量輕，可降低製造成本，適合大電流充、放電，充電效率得到很大提高，使用壽命大大延長，本發明由於是整體、平板結構，在組成高電壓電池組時，通過傳熱快的金屬板將電池熱量傳遞到外部的梳狀金屬散熱板上，本發明使電池組具有更高的可靠性和更高的耐振動、抗衝擊能力，可以應用在更嚴酷的環境中。
文檔編號H01M10/04GK101315989SQ20071002299
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月29日 優先權日2007年5月29日
發明者林 楊, 石印洲 申請人:揚州福德電池有限公司;上海交通大學