半橢球形高壓氫鎳電池殼蓋的製作方法
2023-10-08 07:54:59 1
專利名稱：半橢球形高壓氫鎳電池殼蓋的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電池領域，涉及高壓氫鎳電池殼體技術，尤其是一種半橢球形高
壓氫鎳電池殼蓋。
背景技術：
我國高壓氫鎳電池的研究已經有近30年的歷史，主要作為儲能電源應用於空間飛行器上。在此期間我國研發出了 3. 5〃 、4. 5〃系列氫鎳電池，容量覆蓋15Ah 150Ah，並且產品已在多顆在軌飛行的衛星上應用。 高壓氫鎳電池負極活性物質是氫氣，充電時產生氫氣，放電時消耗氫氣。因此電池殼體要具有一定的耐高壓和壓力疲勞能力。現有電池殼體直徑最大為4. 5〃 (115mm)，包括電池殼蓋、殼底兩部分，且多數電池殼蓋、殼底兩端是球形結構，少部分電池殼蓋為球形結構、殼底為橢球形結構。對於超大容量氫鎳電池(200Ah 400Ah)，直徑為145mm(5. 5〃 )，若電池殼蓋仍然採用球形結構、殼底採用球形或橢球形結構，會使電池較長，既不利於電液回流，又使電池內部正負極引線較長，在增加電池內阻的同時也增加了電池重量。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足之處，從提高電池比能量角度出發，提供一種半橢球形高壓氫鎳電池殼蓋，既滿足規定安全係數，又能實現重量輕、體積小的殼體結構設計。 本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的 —種半橢球形高壓氫鎳電池殼蓋，包括電池殼蓋、殼底，殼底和殼蓋同軸密封固裝後所構成的腔體內安裝有極組，殼底與殼蓋通過焊接環同軸密封固裝，在殼蓋上固裝有極柱，其中殼蓋為半橢球形結構。 而且，所述殼底為半橢球形結構或者半球形結構。[0008] 本實用新型的優點和有益效果為 1、本實用新型的殼體設計不再採用傳統的半球形殼蓋，而是同殼底一樣均採用半橢球形結構，這樣可以縮短電池電解液回流路徑，減少電極引線的長度；而且應用於電池組時不僅可以減輕結構件重量，還有利於電池組熱設計的改善。 2、本實用新型為超大容量氫鎳蓄電池(200Ah 400Ah)提供一種殼蓋的新型結構設計，達到提高電池重量、體積比能量的目的。經過測試，採用本殼體設計結構的300Ah氫鎳單體電池，爆破壓力大於等於18MPa，安全係數大於等於2. 5，耐壓力循環(0 6MPa) 50000次以上，滿足超大容量氫鎳電池安全可靠性要求。
圖1為本實用新型的外部示意圖；[0012] 圖2為圖1的左視圖；[0013] 圖3為圖1的截面剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖並通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護範圍。 —種半橢球形高壓氫鎳電池殼蓋，包括電池殼蓋2、殼底4，殼底和殼蓋同軸密封
固裝後所構成的腔體內安裝有極組6，殼底與殼蓋通過焊接環3同軸密封固裝，殼底為半橢
球形結構或者半球形結構，本實例為半橢球形結構，在殼蓋上固裝有兩個極柱l，該極柱與
腔體內的與極組相連的電極引線5連接。 本實用新型的創新點是殼蓋為半橢球形結構。 殼蓋的半橢球形結構與殼底的半橢球形結構為鏡向對稱設置。 本實用新型適於0. 5英寸 40. 0英寸直徑的電池。 本實用新型的加工工藝是 電池殼蓋通過拉伸工藝進行加工，步驟如下1)將電池殼體材料裁成600X600mm
的方塊；2)將材料置於凹模上，使用壓板施一壓邊力Q;3)在一定引伸力F下，調整凸模的
行程、拉伸速度；4)將拉伸完成後的零件切口 (為了保證切口的完整性，可在切口工序中留
出餘量)；5)在殼蓋需要安裝極柱的位置按照與極柱配合的尺寸加工成圓孔。 進行半橢球形狀設計時，考慮到殼體製造的拉伸加工工藝的特點(拉伸工藝使得
殼蓋橢球頂部變薄為直壁的0.9倍)，若採用標準型橢球(長軸短軸=2 : l)形狀，則會
使得橢球頂部的應力大於殼體直壁部分，而成為薄弱環節，因此設計時的橢球形短半軸比
長半軸的一半略長，這樣就使得電池殼蓋、殼底橢球頂部的應力和直壁部分基本相等，使得
殼體接近等強度的設計。 超大容量氫鎳電池(200Ah 400Ah)的研製必須加大電池殼體直徑，同時權衡直 徑加大之後對電池性能的影響，最終確定電池殼體的最佳直徑為145mm(5. 5英寸)。 本實用新型的工作原理是 高壓氫鎳電池殼體是一種全密封的壓力容器，由於氫氣作為活性物質，其需耐受 電池充放電過程中的壓力交變，且不允許出現氫氣、電解液等洩漏現象。圖3為電池裝配示 意圖，殼底和殼蓋通過焊接環焊接在一起，起到固定極組的作用；和電極引線連接的極柱則 焊接在殼蓋的極柱孔上，形成電池輸出的正負端子。 電池在充電末期和放電時會釋放熱量，極組溫度升高，會使極組中的電解液中的 水分揮發並在較冷的殼體處冷凝下來，然後再通過殼壁的氧化鋯塗層回流到極組中去。
權利要求一種半橢球形高壓氫鎳電池殼蓋，包括電池殼蓋、殼底，殼底和殼蓋同軸密封固裝後所構成的腔體內安裝有極組，殼底與殼蓋通過焊接環同軸密封固裝，在殼蓋上固裝有極柱，其特徵在於殼蓋為半橢球形結構。
2. 根據權利要求1所述的半橢球形高壓氫鎳電池殼蓋，其特徵在於所述殼底為半橢球形結構或者半球形結構。
專利摘要本實用新型涉及一種半橢球形高壓氫鎳電池殼蓋，包括電池殼蓋、殼底，殼底和殼蓋同軸密封固裝後所構成的腔體內安裝有極組，殼底與殼蓋通過焊接環同軸密封固裝，在殼蓋上固裝有極柱，其中殼蓋為半橢球形結構。本實用新型的殼體設計不再採用傳統的半球形殼蓋，而是同殼底一樣均採用半橢球形結構，這樣可以縮短電池電解液回流路徑，減少電極引線的長度；而且應用於電池組時不僅可以減輕結構件重量，還有利於電池組熱設計的改善。
文檔編號H01M2/02GK201466138SQ20092009676
公開日2010年5月12日 申請日期2009年5月15日 優先權日2009年5月15日
發明者李會娟, 李垚, 焦萌, 羅萍, 趙宏偉, 鄭義, 郝永輝, 靳增會 申請人:中國電子科技集團公司第十八研究所