專利名稱：新型動力電池單元及集成式電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型動力電池單元及利用該電池單元組成的集成式電池組。
2、背景技術(shù)目前，傳統(tǒng)氫鎳電池的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如圖1所示，每個電池單元包括正極板、負(fù)極板、電解液、分隔正極板和負(fù)極板的絕緣隔膜E、金屬外殼A、上蓋板B、正極集流體C、負(fù)極集流體D、密封圈F、極柱防轉(zhuǎn)裝置G、安全閥H、單體電池電極相互連接的連接片和鎖緊連接片的螺母I、螺母墊圈J、彈簧墊圈L、絕緣側(cè)板M、絕緣上蓋N和圓柱狀的極柱O等，這種單體電池的結(jié)構(gòu)存在如下缺點1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)目多，體積大，重量重，制造成本高，組裝起來工序多、裝配麻煩、故障率高；2)正、負(fù)極集流體都在電池同一方向，要防止正、負(fù)極之間短路，正、負(fù)極集流體寬度必須小于正、負(fù)極板寬度的1/2，在集流體部位形成導(dǎo)電“瓶頸“，大電流放電能力受到很大限制，使得電池的功率密度上不去。如圖2所示，在充放電時，極板頂部的正極集流體C、負(fù)極集流體D電流分布密度非常大，導(dǎo)致靠近正、負(fù)極柱O位置的極板頂部發(fā)熱非常厲害，溫度很高，使靠近上部的負(fù)極活性物質(zhì)過早氧化，過高的溫度還容易燒毀隔膜而造成短路；3)如圖3所示，正、負(fù)極板頂部發(fā)熱非常厲害，溫度很高，使得密封材料軟化，密封性能下降造成電池“爬堿”；4)由于電流分布不均勻，造成在電池高度方向冷、熱不均勻電池頂部溫度高，中部、底部的溫度較低，空氣接觸電池被加熱后上升，因此在電池高度方向環(huán)境溫度也是上高下低，造成電池上下部溫度差距更大。為解決電池冷卻的問題必須采用上面鼓風(fēng)或下部抽氣的辦法才行，這就增加了成本、重量、體積、耗能。如圖4所示，利用多塊電池單元組成的電池組，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連接不方便，體積大，重量重。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供新型動力電池單元。
本實用新型的另一個目的是提供利用上述多塊新型動力電池單元組成的集成式電池組，它結(jié)構(gòu)簡單，連接方便，體積小，重量輕，既具有高能量密度又具有高功率密度。
本實用新型的新型動力電池單元的技術(shù)方案是如下實現(xiàn)的它包括正極板、負(fù)極板、極板隔膜、電解液和密封外套，若干塊正極板和負(fù)極板疊裝在一起并且在它們之間用極板隔膜隔離，然后用密封外套密封起來，密封外套里面存儲有電解液，正極板和負(fù)極板都是由電化學(xué)物質(zhì)層和導(dǎo)電骨架組成，正極板和負(fù)極板上的導(dǎo)電骨架的一端頂部凸出一塊電極片，所有正極板上的電極片排列分布在一側(cè)并連接起來形成正極集流體，所有負(fù)極板上的電極片排列在另一側(cè)并連接起來形成負(fù)極集流體，正極集流體與負(fù)極集流體分別位于電池的兩端，正極集流體與負(fù)極集流體的頂端伸出密封外套的外面。
上述所述凸出正極板或負(fù)極板上的電極片的最小寬度W與正極板或負(fù)極板的寬度W0的比例范圍是1∶4至1∶1。
上述所述的密封外套是絕緣密封材料。
本實用新型的集成式電池組的技術(shù)方案是如下實現(xiàn)它包括夾板、電池單元、散熱隔板和拉條，若干塊電池單元并排放置，中間用散熱隔板隔開，然后用夾板和拉條緊固安裝在一起，相鄰的兩電池單元的正極集流體與負(fù)極集流體分別錯開擺放，除第一塊和最尾的一塊電池單元分別保留一個用于外部接線用的正極集流體與負(fù)極集流體外，相鄰的兩個電池單元的正極集流體與負(fù)極集流體串聯(lián)焊接在一起。
本實用新型的電池單元與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1)利用正極板和負(fù)極板上的導(dǎo)電骨架一端頂部凸出一塊電極片作集流體，所有正極板上的電極片排列分布在一側(cè)并連接起來形成正極集流體，所有負(fù)極板上的電極片排列在另一側(cè)并連接起來形成負(fù)極集流體，取消原來電池的圓柱狀的極柱結(jié)構(gòu)。電極片集流體的寬度與正極板和負(fù)極板寬度一致或相差很小，因此集流體導(dǎo)電截面增大，正極、負(fù)極集流體長度縮短，集流體電阻大幅度減小，電流流出和流入都比較均勻，正極板、負(fù)極板電流分布均勻，各個部分發(fā)熱較為均勻，溫度一致，不會因局部流過的電流過大導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，燒毀電池，減少故障的發(fā)生；2)電極片集流體的導(dǎo)電截面增大、長度縮短，集流體電阻大幅度減小，與正極板和負(fù)極板寬度相當(dāng)，單位時間流過的電流較大，因此更加適合大電流充放電，充放電功率和效率也大大提高，比功率可以提高到原結(jié)構(gòu)的4～5倍；3)結(jié)構(gòu)大大簡化，省去了原來單體電池中的“絕緣側(cè)板、金屬外殼、上蓋板、密封圈、極柱防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、絕緣上蓋和圓柱狀的極柱”。節(jié)省了約20％的制造成本，安裝簡單方便；4)體積小、重量輕。由于省去了許多結(jié)構(gòu)件，體積縮小了30％以上，重量減輕了18％；5)正極集流體與負(fù)極集流體分別位于電池的兩端，使其結(jié)構(gòu)更加合理，有效利用了空間。
本實用新型的集成式電池組與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點由于采用了上述的電池單元，簡化了結(jié)構(gòu)，省去了單體電池電極相互連接的連接片、鎖緊連接片的螺母、螺母墊圈、彈簧墊圈、絕緣隔板”，連接方便，體積小，重量輕，成本低，具有更高的比能量和比功率，電池組具有更高的耐振動、抗沖擊能力。


以下結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)的說明圖1是傳統(tǒng)電池單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是傳統(tǒng)電池單元正負(fù)極板的電流分布示意圖圖3是傳統(tǒng)電池單元正負(fù)極板的溫度分布示意圖；圖4是傳統(tǒng)電池組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型電池單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的A-A剖視圖；圖7本實用新型電池單元正或負(fù)極板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型電池單元正負(fù)極板的電流分布示意圖；圖9是本實用新型電池單元正負(fù)極板的溫度分布示意圖；圖10是本實用新型的集成式電池組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖5、圖6、圖7所示，本實用新型電池單元包括正極板1、負(fù)極板2、極板隔膜3、電解液和密封外套4，若干塊正極板1和負(fù)極板2疊裝在一起并且在它們之間用極板隔膜3隔離，然后用密封外套4密封起來，密封外套4里存儲有電解液，正極板1和負(fù)極板2都是由電化學(xué)物質(zhì)層5和導(dǎo)電骨架6組成，正極板1和負(fù)極板2上的導(dǎo)電骨架6的一端頂部凸出一塊電極片7，所有正極板1上的電極片7排列分布在一側(cè)并連接起來形成正極集流體8，所有負(fù)極板2上的電極片7排列在另一側(cè)并連接起來形成負(fù)極集流體9，正極集流體8與負(fù)極集流體9分別位于電池的兩端，正極集流體8與負(fù)極集流體9的頂端伸出密封外套4的外面。凸出正極板1或負(fù)極板2上的電極片7的最小寬度W與正極板1或負(fù)極板2的寬度W0的比例范圍是1∶4至1∶1。凸出正極板1或負(fù)極板2上的電極片7可以是焊接在導(dǎo)電骨架6頂端的鋼片或者是直接從導(dǎo)電骨架6延伸出來導(dǎo)電片。密封外套4是絕緣密封材料。
如圖8、圖9所示，本實用新型的電池單元的正極板、負(fù)極板電流分布均勻，各部分發(fā)熱一致，不會因局部流過的電流過大導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，燒毀電池，減少故障的發(fā)生。
如圖10所示，本實用新型集成式電池組包括夾板11、電池單元12、散熱隔板13和拉條10，若干塊電池單元12并排放置，中間用散熱隔板13隔開，然后用夾板11和拉條10緊固安裝在一起，相鄰的兩電池單元12的正極集流體8與負(fù)極集流體9分別錯開擺放，除第一塊和最尾的一塊電池單元12分別保留一個用于外部接線用的正極集流體8與負(fù)極集流體9外，相鄰的兩個電池單元12的正極集流體8與負(fù)極集流體9串聯(lián)焊接在一起。
權(quán)利要求1.新型動力電池單元，其特征在于它包括正極板(1)、負(fù)極板(2)、極板隔膜(3)、電解液和密封外套(4)，若干塊正極板(1)和負(fù)極板(2)疊裝在一起并且在它們之間用極板隔膜(3)隔離，然后用密封外套(4)密封起來，密封外套(4)里存儲有電解液，正極板(1)和負(fù)極板(2)都是由電化學(xué)物質(zhì)層(5)和導(dǎo)電骨架(6)組成，正極板(1)和負(fù)極板(2)上的導(dǎo)電骨架(6)的一端頂部凸出一塊電極片(7)，所有正極板(1)上的電極片(7)排列分布在一側(cè)并連接起來形成正極集流體(8)，所有負(fù)極板(2)上的電極片(7)排列在另一側(cè)并連接起來形成負(fù)極集流體(9)，正極集流體(8)與負(fù)極集流體(9)分別位于電池的兩端，正極集流體(8)與負(fù)極集流體(9)的頂端伸出密封外套(4)的外面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型動力電池單元，其特征在于凸出正極板(1)或負(fù)極板(2)上的電極片(7)的最小寬度W與正極板(1)或負(fù)極板(2)的寬度W0的比例范圍是1∶4至1∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型動力電池單元，其特征在于密封外套(4)是絕緣密封材料。
4.利用上述多塊新型動力電池單元組成的集成式電池組，其特征在于它包括夾板(11)、電池單元(12)、散熱隔板(13)和拉條(10)，若干塊電池單元(12)并排放置，中間用散熱隔板(13)隔開，然后用夾板(11)和拉條(10)緊固安裝在一起，相鄰的兩電池單元(12)的正極集流體(8)與負(fù)極集流體(9)分別錯開擺放，除第一塊和最尾的一塊電池單元(12)分別保留一個用于外部接線用的正極集流體(8)與負(fù)極集流體(9)外，相鄰的兩個電池單元(12)的正極集流體(8)與負(fù)極集流體(9)串聯(lián)焊接在一起。
專利摘要新型動力電池單元及集成式電池組，電池單元包括正極板1、負(fù)極板2、極板隔膜3、電解液和密封外套4，正極板1和負(fù)極板2由電化學(xué)物質(zhì)層5和導(dǎo)電骨架6組成，正極板1和負(fù)極板2上的導(dǎo)電骨架6一端頂部凸出一塊電極片7，所有正極板1上的電極片7分布在一側(cè)并連接形成正極集流體8，所有負(fù)極板2上的電極片7排列在另一側(cè)并連接形成負(fù)極集流體9，正極集流體8與負(fù)極集流體9分別位于電池的兩端并且其頂端伸出密封外套4外面，它電流分布均勻，各個部分發(fā)熱均勻，不會因局部電流過大導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，燒毀電池，減少故障發(fā)生，充放電功率和效率也大大提高，體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，降低了產(chǎn)品成本。由電池單元組成的集成式電池組具有體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)大大簡化，產(chǎn)品成本低等特點。
文檔編號H01M4/24GK2760775SQ20042009576
公開日2006年2月22日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者石印洲 申請人:中山中炬森萊高技術(shù)有限公司