專利名稱：一種用于層疊電池組的組合式槽體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)，特別涉及一種用于層疊電池組的組合式槽體，尤其 適用于雙極性極板、單極極板偶聯(lián)等特種極板/極群。
背景技術(shù)：
鉛蓄電池近年出現(xiàn)了多種不同于傳統(tǒng)的極板及連接結(jié)構(gòu)，例如水平連接極群的 電池、卷繞式電池、雙極性電池、單極偶聯(lián)電池等極板或連接方法的創(chuàng)新，其設(shè)計(jì)的共同特 點(diǎn)是盡量提升集電體的集電能力，力圖提高大電流充放電效率。雙極性電池、單極偶聯(lián)電池等連接方法的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，是基于極對(duì)之間連接無 需連橋的巧妙設(shè)計(jì)，內(nèi)串聯(lián)電池組不再需要導(dǎo)電跨橋。日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社在公開號(hào) CN101192684A的中國發(fā)明專利中提及的主要技術(shù)特征是“在該雙極性電極中，在集電極的 一側(cè)形成陰極而在集電極的另一側(cè)形成陽極，通過相互堆疊電解質(zhì)層形成層疊體”。在本申 請(qǐng)人提交的200910089193. 1專利申請(qǐng)文件中，提及主要技術(shù)特征是“在板狀集電體單側(cè)面 固定電活性物質(zhì)，η對(duì)單極向正/負(fù)板的集電面電連接構(gòu)成若干組反極向偶極對(duì)層疊安裝 在座架上”。鉛蓄電池行業(yè)習(xí)慣稱密封盒狀外殼為槽體，槽體是極群及電解質(zhì)的容器，主體是 一頂部敞開的五面空腔體，亦稱五面空腔盒形槽，一種常規(guī)6格槽體的主體結(jié)構(gòu)如圖1所 示；槽體上蓋通常又分解為帶安全閥的中蓋及固定安全閥的片狀上蓋組合形式，外設(shè)電極 端子位置。圖2a、圖2b所示的是一種典型的雙極性極板結(jié)構(gòu)示意圖，該類結(jié)構(gòu)也可用兩個(gè)不 同極性的單極向極板集電面電偶聯(lián)或其他方法等效形成，通稱偶極對(duì)，其結(jié)構(gòu)特征為在板 狀集電體1兩側(cè)面的一面是正極活性物質(zhì)2，另一面則是負(fù)極活性物質(zhì)3，若干偶極對(duì)集電 體可沿上、下、左、右橫向組合成大容量偶極群。偶極對(duì)極板的另一典型結(jié)構(gòu)特征為集電 體1的邊緣設(shè)置有邊框4，用于與槽體密封固連，正/負(fù)極活性物質(zhì)固定在邊框4內(nèi)，即邊框 4為集電體1不固定活性物質(zhì)2/3的邊緣結(jié)構(gòu)。理論上，若干偶極對(duì)只要正極和負(fù)極相對(duì)， 加多孔隔離板層疊設(shè)置及加電解液，即可自然形成內(nèi)串聯(lián)電池組，無需跨橋連接，如圖3所示。問題是，這類圖3所示的偶極對(duì)層疊連接結(jié)構(gòu)，無法安裝在圖1所示的這類行業(yè)常 見的槽體內(nèi)，或者，申請(qǐng)?zhí)?00610039194. 1提及的嵌插式拼接板，同樣不適用于內(nèi)部存在 析氣壓力的層疊結(jié)構(gòu)電池組。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)偶極對(duì)/極群層疊結(jié)構(gòu)連接方法對(duì)槽體結(jié)構(gòu)的要求，提 供一種用于層疊電池組的組合式槽體，為這類偶極對(duì)層疊電池組提供一種基礎(chǔ)組件簡單、 工藝容易實(shí)現(xiàn)的槽體組合方法，從而制造層疊式高電壓電池組。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于包括若干中間組件5和兩件極板組件6a、6b ；所述的中間組件5為環(huán)形框狀結(jié)構(gòu)，用于密封嵌合固定偶極對(duì)極板；所述的極板組件6a、6b為片狀結(jié)構(gòu)，用于嵌合固定正/負(fù)引極極板并引出電極；所述的若干中間組件5層疊設(shè)置于兩件極板組件6a、6b之間，相鄰的中間組件5 之間或相鄰的中間組件5與極板組件6a、6b之間密封嵌合形成格池8 ；所述的每個(gè)格池8至少有一個(gè)設(shè)置于中間組件5上的安全裝置11、設(shè)置于極板組 件6a、6b上的安全裝置11或由相鄰的組件嵌合形成的安全裝置11。作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的中間組件5和極板組件6a、6b的內(nèi)壁設(shè)置 有嵌接單元7，通過該嵌接單元7嵌合固定偶極對(duì)極板。所述的嵌接單元7為一凹型結(jié)構(gòu)或設(shè)置在突起狀對(duì)接筋條上的凹型結(jié)構(gòu)，該凹型 結(jié)構(gòu)和極板集電體1的邊框4嵌合的接口部位，采用熱塑或加環(huán)氧樹脂、熱熔材料密封。作為上述技術(shù)方案的又一種改進(jìn)，所述的相鄰的中間組件5之間或相鄰的極板組 件6a、6b與中間組件5之間的結(jié)合部對(duì)應(yīng)地互為凸部15和凹部16，設(shè)置形成氣密性機(jī)械密 封嵌合；凸部15、凹部16亦可采用對(duì)接柱17和孔18的方式，接口孔柱的橫截面形狀任意； 所述結(jié)合部的間隙，采用熱塑或加環(huán)氧樹脂、熱熔材料密封。或者，所述的相鄰的中間組件5之間或相鄰的極板組件6a、6b與中間組件5之間 的結(jié)合部，均設(shè)置為凹部16，相鄰兩凹部16之間設(shè)置有氣密性防漏隔離件19。作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的層疊設(shè)置的中間組件5或極板組件6a、6b 之間為可拆卸形式，并通過外設(shè)機(jī)械連體裝置緊固。作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的中間組件5和極板組件6a、6b采用硬質(zhì)成 形絕緣材料制成，包括ABS、PP、PVC或橡膠。所述的中間組件5和極板組件6a、6b的側(cè)面 呈矩形、正方形、多邊形或圓形。作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的安全裝置11是內(nèi)部過壓開啟排氣式安全 閾或迷宮式析氣裝置。所述的內(nèi)部過壓開啟排氣式安全閥包括同軸設(shè)置的閥孔12、彈性 壓力閥13以及閥蓋片14 ；所述的彈性壓力閥13扣設(shè)在閥孔12上，所述的閥蓋片14固定 在彈性壓力閥13的上方。作為上述技術(shù)方案的再一種改進(jìn)，所述的極板組件6a、6b的側(cè)面或密封壁設(shè)有 孔，引極9、10穿設(shè)該孔引出的間隙加環(huán)氧樹脂或熱熔材料密封。優(yōu)選地，在所述的極板組 件6a、6b的中心設(shè)孔，引極9、10穿設(shè)中心的孔后的間隙，加環(huán)氧樹脂或熱熔材料密封。
η個(gè)中間組件5同向?qū)盈B排布密封嵌合，層疊后的η個(gè)中間組件5兩端分別嵌合兩 件極板組件6a、6b，通過極板集電體1在中間組件5內(nèi)壁嵌合的氣密性隔離，形成帶η個(gè)內(nèi) 格壁及(η+1)個(gè)格池8的盒狀層疊槽體，η為> 1的正整數(shù)；相鄰組件之間的層疊接口，設(shè) 置為氣密性機(jī)械密封嵌合，每個(gè)密封格池8至少對(duì)應(yīng)有一個(gè)由中間組件5或極板組件6a、6b 設(shè)置附帶或相鄰組件嵌合形成的安全裝置11。 中間組件5或極板組件6a、6b可選擇性設(shè)置安全裝置11，技術(shù)目標(biāo)是保障槽體形 成后的每個(gè)密封格池8至少對(duì)應(yīng)有一個(gè)安全裝置11。所述的選擇性之一，是安全裝置11可 設(shè)置為帶安全閥的形式，也可在組件內(nèi)壁設(shè)置有行業(yè)公知的迷宮式析氣裝置；所述的選擇 性之二，是安全閥11可在組件單獨(dú)附帶設(shè)置或在相鄰組件層疊時(shí)嵌合形成；所述的選擇性 之三，是安全閥11可在組件的任一側(cè)設(shè)置或若干側(cè)組合設(shè)置，即組件5/6a/6b可設(shè)置多個(gè)安全閥11。實(shí)施本發(fā)明槽體的要點(diǎn)，在于組件6a/5/6b之間層疊嵌合的密封方式設(shè)計(jì)，在槽 體成型工藝上可分步層疊組合安裝，也可積木式層疊后再整體加工成型。所述的層疊組合 槽體結(jié)構(gòu)，同樣適用于配合制造若干偶極群層疊連接的內(nèi)串聯(lián)電池組。偶極對(duì)連接方法與傳統(tǒng)極群連接方式的本質(zhì)不同，是將常規(guī)極群“同電壓疊容量” 的方案改變?yōu)椤巴萘刊B電壓”，偶極對(duì)集電體1在槽體內(nèi)部空間充當(dāng)了“氣密隔離板”的格 壁角色，分格形成格池8。當(dāng)僅僅使用一個(gè)截面呈U狀組件6a與一個(gè)片狀組件6b嵌合時(shí)，可形成一個(gè)帶內(nèi) 部空間的密封盒狀槽體；當(dāng)組件6a/6b之間間隔嵌合1個(gè)組件5時(shí)，通過組件5內(nèi)壁與內(nèi)置 極板集電體1的密封嵌合，形成內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)分格，在槽體內(nèi)部自然形成2格密封結(jié)構(gòu)；如 此類推，當(dāng)組件6a/6b之間嵌合η個(gè)組件5時(shí)，η個(gè)層疊的組件5之間通過內(nèi)壁與η組內(nèi)置 極板集電體1的密封嵌合，在內(nèi)部自然形成η個(gè)格壁及(η+1)個(gè)格池8的密封槽體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，槽體組件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡單、工藝容易實(shí)現(xiàn)，可解決偶極對(duì)/極 群層疊連接結(jié)構(gòu)對(duì)槽體的裝配需求；偶極對(duì)層疊連接電池組的技術(shù)優(yōu)勢為行業(yè)所共識(shí)，因 極板結(jié)構(gòu)及成流原理簡單，內(nèi)串聯(lián)無需跨橋連接，內(nèi)阻極小，適用于所有需求0+2r)V的電 池組(χ為》1的正整數(shù))，比功率大，電池組的電動(dòng)勢要求越高，其結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)勢越明顯。 運(yùn)用本層疊式槽體可有效配合雙極性、單極偶聯(lián)、層疊偶聯(lián)等特種極板制造層疊式電池組， 適應(yīng)快速充放電的需求。


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圖1是現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)6格槽體的主體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖加是現(xiàn)有技術(shù)中典型的雙極性/偶極對(duì)極板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2b是圖加的側(cè)視圖3是現(xiàn)有技術(shù)中若干偶極對(duì)依次層疊成電池組的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是內(nèi)部過壓開啟式安全閥的常規(guī)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖如是一種框狀中間組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖恥是圖fe的側(cè)視圖6a是一種安全閥設(shè)置在側(cè)面的框狀中間組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6b是圖6a的側(cè)視圖； 圖7a是一種極板組件6a的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7b是圖7a的縱切面示意圖8a是另一種不設(shè)置安全閥的極板組件6b的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8b是圖8a的縱切面示意圖9a是一種框狀中間組件與偶極對(duì)集電體嵌合的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9b是圖9a的縱切面示意圖IOa是帶有突起狀筋條的框狀中間組件與偶極對(duì)集電體嵌合的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖IOb是圖IOa的縱切面示意圖； 圖Ila是一種極板組件6a與引極極板嵌合的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖lib是圖Ila的縱切面示意圖1 是一種不設(shè)置安全閥的極板組件6b與引極極板嵌合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12b是圖12a的縱切面示意圖；圖13是兩個(gè)帶有突起狀筋條的中間組件嵌合形成密封格池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖14a是相鄰中間組件接口設(shè)置為凸凹部嵌合對(duì)接的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖14b是相鄰中間組件接口設(shè)置有防漏隔離件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是一種實(shí)施本發(fā)明組合式槽體的優(yōu)選結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是另一種實(shí)施本發(fā)明組合式槽體的優(yōu)選結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)識(shí)1、板狀集電體 2、正極活性物質(zhì) 3、負(fù)極活性物質(zhì)4、集電體邊框 5、中間組件6a、設(shè)置安全閥的極板組件 6b、不設(shè)置安全閥的極板組件7、嵌接單元 8、格池 9、正引極端子10、負(fù)引極端子 11、安全閥裝置 12、閥孔13、彈性壓力閥 14、閥蓋片 15、凸型邊框16、凹型邊框 17、凸型嵌接柱 18、凹型嵌接孔19、防漏隔離件 20、極板隔膜
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。層疊電池組用的槽體包括中間組件5和正/負(fù)引極極板組件6a、6b，與偶極對(duì)嵌合 的的中間組件5為環(huán)形框狀結(jié)構(gòu)，與正/負(fù)引極嵌合的兩端的極板組件為單側(cè)密封的U狀 結(jié)構(gòu)6a或片狀結(jié)構(gòu)6b，所有組件的內(nèi)壁設(shè)置有嵌接單元7，偶極對(duì)極板及正/負(fù)引極極板 的集電體1密封安裝在嵌接單元7上；η個(gè)組件5同向?qū)盈B排布密封嵌合，層疊組件5兩端分別嵌合組件6a、6b，通過極 板集電體1在組件5內(nèi)壁嵌合的氣密性隔離，形成帶η個(gè)內(nèi)格壁及η+1個(gè)格池8的盒狀層 疊槽體，11為> 1的正整數(shù)；相鄰組件之間的層疊接口，設(shè)置為氣密性機(jī)械密封嵌合，每個(gè)密 封格池8至少對(duì)應(yīng)有一個(gè)由組件5/6設(shè)置附帶或相鄰組件嵌合形成的安全裝置11。本實(shí)施例中，所述的偶極對(duì)極板的集電體1為板狀，集電體1兩側(cè)面分別為正/負(fù) 極，可通過在集電體1兩側(cè)面分別固定正極活性物質(zhì)2/負(fù)極活性物質(zhì)3而形成；亦可在板 狀集電體1單側(cè)面固定正/負(fù)極活性物質(zhì)3、通過單極向正/負(fù)板的集電面電連接或其他等 效方法形成。槽體組件采用硬質(zhì)成形絕緣材料制成，包括但不限于ABS、PP、PVC、橡膠；所述的 槽體組件的側(cè)面外形為矩形、正方形、多邊形或圓形。如圖9b所示，所述的嵌接單元7，可在組件5/6a/6b內(nèi)壁直接設(shè)置凹型結(jié)構(gòu)，與極 板集電體1的邊框4密封嵌合，接口部位采用熱塑或加環(huán)氧樹脂、熱熔材料以及其它專用材 料密封。如圖1 所示，組件5之間及組件6a/5/6b之間的層疊排布密封嵌合，層疊邊框設(shè) 置為凸15/凹16嵌合；或邊框設(shè)置有若干凸/凹對(duì)接柱17/孔18，接口孔柱的橫截面形狀 任意；所有相鄰組件之間接合部位，采用熱塑或加環(huán)氧樹脂、熱熔材料以及其它專用材料密封。如圖14b所示，亦可在組件6a/5/6b之間相對(duì)均設(shè)為凹部，兩者之間還專門設(shè)置有防漏 隔離件19 ；防漏隔離件19，可以用橡膠或其它軟件防酸堿材料制作，在氣密性有效隔離各 層疊組件的前提下，截面形狀任意。所述對(duì)應(yīng)的每個(gè)密封格池8設(shè)置的安全裝置11，可以是各種形狀的內(nèi)部過壓開啟 排氣式安全閾，或在組件5/6上設(shè)置行業(yè)公知的迷宮式析氣裝置。安全閥11可在組件5/6單獨(dú)設(shè)置，亦可在相鄰兩組件5/6層疊部位設(shè)置經(jīng)嵌合而 形成；當(dāng)格池8對(duì)應(yīng)設(shè)置多個(gè)內(nèi)部過壓開啟排氣式安全閥11時(shí)，可在組件5/6的任一側(cè)或 若干側(cè)組合設(shè)置，所述的內(nèi)部過壓開啟排氣式安全閥包括閥孔12、內(nèi)部過壓開啟式彈性壓 力閥13以及閥蓋片14。所述內(nèi)部過壓開啟排氣式安全閥11的閥蓋片14對(duì)彈性壓力閥13的固定形式，可 對(duì)應(yīng)每個(gè)彈性壓力閥13單獨(dú)一一設(shè)置，亦可設(shè)置為一個(gè)閥蓋片14對(duì)應(yīng)若干彈性壓力閥13 的任意組合形式。所述的層疊電池組，是通過嵌合極板的若干組件5/6與若干極板隔膜20依次層疊 排布、加電解質(zhì)而形成，電池組正/負(fù)引極穿設(shè)于槽體組件6a或組件6b外部的任一側(cè)面， 引極穿設(shè)的接口間隙，可加環(huán)氧樹脂、熱熔材料以及其它專用材料密封，層疊槽體的外部可 外置機(jī)械連體裝置緊固。實(shí)際應(yīng)用中，要組合形成這種適合偶極對(duì)層疊安裝結(jié)構(gòu)的密封盒狀槽體，首先要 制作2類基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組件第一類為帶安全裝置11的環(huán)形框狀組件5，環(huán)形框狀是忽略連體安全裝置11和內(nèi) 壁嵌接單元7的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征，為兩面對(duì)稱/不對(duì)稱敞開的四面空腔體。第二類為與組件5框口兩側(cè)分別機(jī)械密封接合的封端組件6a/6b，其特征為單側(cè) 設(shè)置為密封壁的U狀6a/片狀6b ；組件6a可視為組件5增設(shè)單側(cè)密封壁的結(jié)構(gòu)，U狀是忽 略連體安全裝置11和內(nèi)壁嵌接單元7的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征，為一面敞開的五面空腔體；組件6b 可視為組件6a的變形結(jié)構(gòu)，片狀是相對(duì)U狀而言。內(nèi)部過壓開啟式安全閥的常規(guī)結(jié)構(gòu)，如圖4所示，閥蓋板14的主要作用是固定彈 性壓力閥13，既可設(shè)計(jì)為每個(gè)閥蓋片14對(duì)應(yīng)固定一個(gè)彈性壓力閥13，也可設(shè)計(jì)為一片或若 干閥蓋片14固定所有彈性壓力閥13。偶極對(duì)連接方法與傳統(tǒng)極群連接方式的本質(zhì)不同，是將常規(guī)極群“同電壓疊容量，， 的方案改變?yōu)椤巴萘刊B電壓”，偶極對(duì)集電體1在槽體內(nèi)部空間充當(dāng)了“氣密隔離板”的格 壁角色，分格形成格池8。當(dāng)僅僅使用一個(gè)U狀組件6a與一個(gè)片狀組件6b嵌合時(shí)，可形成一個(gè)帶內(nèi)部空間 的密封盒狀槽體；當(dāng)組件6a/6b之間間隔嵌合1個(gè)組件5時(shí)，通過組件5內(nèi)壁與內(nèi)置極板集 電體1的密封嵌合，形成內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)分格，在槽體內(nèi)部自然形成2格密封結(jié)構(gòu)；如此類推， 當(dāng)組件6a/6b之間嵌合η個(gè)組件5時(shí)，η個(gè)層疊的組件5之間通過內(nèi)壁與η組內(nèi)置極板集 電體1的密封嵌合，在內(nèi)部自然形成η個(gè)格壁及(η+1個(gè)格池8的密封槽體結(jié)構(gòu)。安全閥11在組件5/6某單側(cè)設(shè)置可細(xì)分為偏左、偏右或居中等任意形式，如圖fe、 圖恥所示，為組件5安全閥居中的一種方式；另一種閥位凸出的變形方式，如圖6a、圖6b 所示；U狀封端組件6a設(shè)置安全閥的原則與組件5類同，如圖7a所示，其中，切剖面示意如 圖7b所示；片狀組件6b —般不必要設(shè)置安全閥，亦可在側(cè)面選擇性設(shè)置，一種不設(shè)置安全閥的片狀組件如圖8a所示，其中切剖面示意如圖8b所示。組件5內(nèi)壁設(shè)置的嵌接單元7，不僅是為解決集電體1通過邊框4嵌合在嵌接單 元7上的安裝固定，更重要的是利用嵌接單元7與內(nèi)置偶極對(duì)集電體1的密封嵌合，解決組 件層疊成槽體的內(nèi)部分格問題。嵌接單元7在組件5內(nèi)壁有兩類典型設(shè)置形式一類是集 電體邊框4與組件5環(huán)形內(nèi)壁接合，其安裝結(jié)構(gòu)示意如圖9a所示，中切剖面示意如圖9b所 示；另一類是是沿環(huán)形內(nèi)壁設(shè)置部分呈突起狀筋條與集電體1的邊框4嵌合固連，其安裝結(jié) 構(gòu)示意如圖IOa所示，中切剖面示意如圖IOb所示。組件6a、6b內(nèi)壁設(shè)置的嵌接單元7是為解決正/負(fù)引極集電體1的安裝固定，所述 的引極，是偶極對(duì)極板應(yīng)用的一類特殊匹配組件，一般結(jié)構(gòu)是在板狀集電體單側(cè)面固定正/ 負(fù)活性物質(zhì)而形成，作為偶極對(duì)電池組正、負(fù)兩極引出的專用極板。組件6a/6b嵌接單元7 的典型設(shè)置形式與組件5類同，組件6a的引極安裝結(jié)構(gòu)示意如圖Ila所示，中切剖面示意 如圖lib所示；組件6b的引極安裝結(jié)構(gòu)示意如圖1 所示，中切剖面示意如圖12b所示。偶極對(duì)在本發(fā)明槽體的分步安裝與傳統(tǒng)組裝方法不同，傳統(tǒng)電池組是將極群放置 入分格成型的五面空腔槽體中，而本發(fā)明是將若干偶極對(duì)/引極首先與若干組件5/6a/6b 嵌合成若干待裝配組件，然后將若干組件與若干隔膜20依次積木式層疊形成分格槽體。換 言之，在若干組件層疊安裝前，并無電池組槽體和內(nèi)部密封格池8的概念，密封格池8的內(nèi) 格壁是通過組件5內(nèi)壁與偶極對(duì)集電體1在內(nèi)部密封嵌合而形成，如圖13所示。本發(fā)明槽體組件實(shí)施首要解決一個(gè)重要問題，是組件內(nèi)壁嵌接單元7與內(nèi)置偶極 對(duì)/引極集電體1的密封嵌合，除了在機(jī)械結(jié)構(gòu)首先要嵌合之外，安裝實(shí)施時(shí)需解決氣密性 密封問題。組件5/6內(nèi)壁嵌接單元7與內(nèi)置集電體1的嵌合，涉及到兩種不同材料的密封 嵌合，具體實(shí)施時(shí)，可在集電體1的邊框4使用軟性材料包裹，達(dá)到氣密性密封隔離效果。本發(fā)明所述若干組件層疊成電池組槽體的實(shí)施，還要解決相鄰組件之間的密封嵌 合，同樣必須要達(dá)到氣密級(jí)。傳統(tǒng)槽體在五面空腔體與中蓋的粘合設(shè)計(jì)方面，已有非常成熟 的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可優(yōu)選借鑒，例如層疊接口設(shè)計(jì)為凸15/凹16邊框機(jī)械嵌合，或?qū)盈B接口設(shè)置 有若干凸柱17/凹孔18機(jī)械對(duì)接，接口框/孔柱橫截面形狀任意，如圖Ha所示；另一種優(yōu) 選結(jié)構(gòu)，是相鄰組件之間的結(jié)合部均設(shè)置為凹部16，在相鄰組件之間專門設(shè)置防漏隔離層， 例如橡膠或其它軟件防酸堿材料制作的環(huán)形圈，其截面形狀在有效隔離組件之間的氣密性 前提下可以任意。一種組件之間設(shè)置有圓形截面防漏隔離環(huán)形圈的優(yōu)選實(shí)施結(jié)構(gòu)，如圖14b 所示。以上兩類氣密性密封問題，可通過已有的多種工業(yè)密封方法解決，例如用熱塑、超 聲波粘合、加環(huán)氧樹脂及熱熔材料粘合等等，這些成熟的工業(yè)方法都適用，在工藝要求方面 與傳統(tǒng)槽體的中蓋粘合的氣密性等級(jí)類同。本發(fā)明槽體亦可將各組件整體加工成型，若干嵌合偶極對(duì)的中間組件5、若干極板 隔膜20與嵌合正/負(fù)引極的極板組件6a/6b依次積木式層疊后，采用專門設(shè)計(jì)的模具用 熱塑等成熟的工業(yè)方法整體加工成型，一次或若干次加工形成內(nèi)部分若干格的密封盒狀槽 體。極板組件6a、6b的側(cè)面或密封壁設(shè)有孔，偶極對(duì)電池組的正/負(fù)引極9、10穿設(shè) 該孔引出，具體實(shí)施可將引極集電體1直接延伸至極板組件6a、6b外部任一側(cè)面兼作端子 9/10，或與槽體外部的專用接線端子9/10電固連，接口間隙采用熱塑或填充環(huán)氧樹脂、熱熔材料以及其它專用材料密封。例如，引極集電體1沿極板組件6a/6b側(cè)面引出兼作端子 9/10，或引極集電體1穿過極板組件6a/6b密封壁引出。綜上所述，一種實(shí)施本發(fā)明的偶極對(duì)電池組優(yōu)選結(jié)構(gòu)剖面示意圖如圖15所示，各 中間組件5之間的環(huán)形邊框接口采用凸15/凹16機(jī)械嵌合對(duì)接，引極集電體1與外接端子 9/10 一體化設(shè)計(jì)，端子穿過極板組件6a/6b密封壁；另一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)剖面示意圖如圖16所 示，各組件之間的環(huán)形邊框接口，采用圓形截面的環(huán)形橡膠圈防漏隔離性機(jī)械嵌合對(duì)接，端 子設(shè)計(jì)與圖15類同。實(shí)施圖16所示的層疊槽體結(jié)構(gòu)時(shí)，一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是層疊組件之間設(shè)置為可拆 卸形式，即各層疊組件6a/5/6b之間無需固化粘合，外加可活動(dòng)的機(jī)械連體裝置使各層疊 組件緊固地連為一體。所述的可活動(dòng)的機(jī)械緊固連體裝置，可以是帶強(qiáng)力彈性的環(huán)形圈、收 縮膜，或U型緊固件，或?qū)ｉT設(shè)計(jì)的剛性緊固框架，等等。各層疊組件可活動(dòng)式拆卸的最大 優(yōu)勢，是可以在使用中更換組件，減少廢棄及使用成本。以電動(dòng)大巴常用的384V鉛電池組為例，常規(guī)設(shè)計(jì)習(xí)慣用12V六格結(jié)構(gòu)的內(nèi)串聯(lián)電 池組組合，隱含了 192個(gè)單格和160道內(nèi)串聯(lián)跨橋，任1道跨橋出故障都會(huì)引至電池組工作 癱瘓。應(yīng)用本發(fā)明配合偶極對(duì)層疊連接結(jié)構(gòu)，容易制造出高電動(dòng)勢電池組，內(nèi)部串聯(lián)無跨 橋，接點(diǎn)少隱患也微，內(nèi)阻極小，可運(yùn)用2 5倍率大電流充電，滿足電動(dòng)汽車應(yīng)用對(duì)蓄電池 Ih內(nèi)快速充滿電的技術(shù)要求。又例如通訊機(jī)站常見的48V大容量電池組，常規(guī)方案是制造2V電池M只外串聯(lián) 使用，每只電池在運(yùn)行中保持一致的概率不高，任一只電池容量落后都會(huì)影響整組電池的 工作狀態(tài)。采用本發(fā)明配合偶極對(duì)層疊連接很方便制造48V無跨橋電池組，將若干只大容 量電池串聯(lián)方案改變?yōu)槿舾芍?8V電池并聯(lián)使用，則每只電池的充電工作狀態(tài)都可以得到 均衡保障，極大地提高了電池組運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。在鉛蓄電池制造行業(yè)，對(duì)水平電池及雙極性電池較深入了解的普通專業(yè)人士，都 可以在本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，舉一反三地變形實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明所述的設(shè)置安全裝 置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組件、組件層疊形成槽體和內(nèi)部分格的原理方法，以及本發(fā)明原理方法衍生 的技術(shù)變形實(shí)施，均應(yīng)被列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例實(shí)施例1、制作一種電動(dòng)汽車用的48V鉛電池組，如圖15所示結(jié)構(gòu)。首先制作若干圖5所示的框狀中間組件5，框口設(shè)計(jì)為200X 150mm矩形，側(cè)面寬度 12mm，組件壁厚2mm，中間組件5設(shè)置有一個(gè)安全閥11，中間組件5內(nèi)壁設(shè)置部分呈突起狀 筋條上的凹槽7與雙極性極板的集電體1邊框4嵌合固連，接口加熱熔材料粘合，氣密性密 封，制作成層疊電池組用的第一類組件。另制作若干第二類極板組件6a和極板組件6b，極板組件6a的U狀框口與中間組 件5的框口大小、側(cè)面寬度和壁厚相同，設(shè)置有一個(gè)安全閥11，極板組件6a內(nèi)壁設(shè)置有嵌接 單元7與正引極極板的集電體1嵌合固連，引極從極板組件6a側(cè)面穿出；極板組件6b的片 狀側(cè)面尺寸與中間組件5的框口大小相同，壁厚2. 2mm，極板組件6b不設(shè)置安全閥11，其內(nèi) 壁設(shè)置有嵌接單元7與負(fù)引極極板的集電體1嵌合固連，引極從極板組件6b側(cè)面穿出。各組件的層疊相鄰接口邊框采用凸15/凹16相對(duì)設(shè)置，將23個(gè)第一類中間組件 與AGM隔膜20依次間隔層疊，雙極性極板的極向同方向排列，組件層疊內(nèi)部各極板的極向正/負(fù)相對(duì)(間以AGM隔膜)；23個(gè)第一類中間組件層疊的兩端，負(fù)板一端嵌合帶正引極 的U狀極板組件6a，正板一端嵌合帶負(fù)引極的片狀極板組件6b，所有組件接口之間加環(huán)氧 樹脂粘合，氣密性密封。通過在安全閥孔12注入密度為1. 30的硫酸液，經(jīng)常規(guī)充電工藝處 理，即可制得一無跨橋的48V層疊式電池組。本實(shí)施例得到的48V電池組，與常規(guī)極群跨橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)串聯(lián)電池組相比，單位體 積重量輕，耗材降，其突出的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)阻比常規(guī)極群結(jié)構(gòu)的電池組小一個(gè)數(shù)量級(jí)，適應(yīng)1 3倍率大電流快速充電，可滿足30 50分鐘基本充滿電的市場需求。實(shí)施例2、將實(shí)施例1所述的雙極性極板改變?yōu)閱螛O向正/負(fù)極板集電體1機(jī)械嵌合、電連 接短路偶聯(lián)，技術(shù)上等效于應(yīng)用雙極性極板，電池組的引極方案采用圖16所示的結(jié)構(gòu)，實(shí) 施時(shí)，在極板組件6a/6b密封壁的中心設(shè)孔，正/負(fù)引極采用穿過該孔引出，與正/負(fù)極外 接端子9/10電固連。相鄰各組件之間的環(huán)形邊框接口，間隔安裝矩形截面的防漏橡膠圈 19 ；各組件依次層疊安裝后，層疊組件形成的槽體兩端外加4個(gè)U型框，U型框兩端設(shè)置有 螺絲緊固，使層疊組件之間緊密地機(jī)械嵌合。其余數(shù)據(jù)及制造方法與實(shí)施例1類同，制得的 48V層疊式電池組與實(shí)施例1的電池組類同，但有利于組件拆卸，維護(hù)維修方便。實(shí)施例3、將實(shí)施例1的中間組件5的內(nèi)壁形狀變形實(shí)施，將矩形內(nèi)壁的突起狀筋條7改變 為中間組件5上直接設(shè)置的凹狀接口槽，雙極性極板的集電體1的邊框4加大設(shè)計(jì)，與中間 組件5內(nèi)壁凹狀接口槽7全部嵌合，接口間加環(huán)氧樹脂材料固連，氣密性密封。其余制造方 法與實(shí)施例1類同，制得的電池組實(shí)施效果與實(shí)施例類同。實(shí)施例4、將實(shí)施例1的框狀中間組件5的框口設(shè)計(jì)為圓環(huán)形，直徑30mm，壁厚1mm，側(cè)面寬 度5mm，內(nèi)壁設(shè)計(jì)采用類似實(shí)施例3的方法，極板組件6a/6b相應(yīng)與中間組件5配套設(shè)計(jì)，用 5個(gè)中間組件5層疊配合兩端引極的極板組件6a/6b，可制得內(nèi)阻極低的12V結(jié)構(gòu)電池組， 在制作中，注意處理好各結(jié)構(gòu)組件內(nèi)部及各組件之間的氣密性密封工藝。本實(shí)施例制得的 圓形電池工藝簡單，組裝方便。實(shí)施例5、以上所述的的實(shí)施例，都是將若干中間組件5和極板組件6a、6b相間極板隔膜層 疊成整個(gè)電池組槽體，如實(shí)施例1、實(shí)施例2所述的層疊電池組，也可將若干組件層疊“分步 加工”成槽的工藝方法改為“整體加工”成槽，具體方法為將若干偶極對(duì)、若干極板隔膜20 以及正、負(fù)引極依次積木式層疊后，采用專門設(shè)計(jì)的模具，用熱塑工藝一次性整體加工，形 成與實(shí)施例1、實(shí)施例2等效的密封盒狀槽體。本實(shí)施例與實(shí)施例1、實(shí)施例2所述的最終 成槽方法相比，所有組件接口之間無需另外加環(huán)氧樹脂粘合，氣密性密封的效果更好，有利 于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。實(shí)施例6、將中間組件5擴(kuò)張?jiān)O(shè)計(jì)為建筑物式的座架，以工程嵌裝形式在座架內(nèi)嵌裝偶極 群，使座架5內(nèi)壁空間被板狀集電體1填滿，集電體一面為正活性物質(zhì)2，另一面為負(fù)活性物 質(zhì)3。若干座架5沿縱向或橫向?qū)盈B建造，座架之間間隔極板隔板20，座架5相鄰的偶極群 極性(活性物質(zhì))相反，即偶極群同極向排列，建造一座IOOKAh巨容量的鉛電堆式的儲(chǔ)電庫。具體實(shí)施方案為用200塊單片容量500Ah的正極板，先用50塊極板按5 X 10方式 沿上、下、左、右平展組合成25KAh的正極群，再將4個(gè)25KAh平展組合極群層疊組成IOOKAh 正極群，各正極板的集電體1電固連；用類同方法將200塊500Ah的負(fù)板組合層疊成IOOKAh 負(fù)極群，各負(fù)板的集電體1電固連；正/負(fù)極群之間加耐高溫高強(qiáng)度纖維隔離板，以正/負(fù) 極群集電體1焊接電固連的形式獲得一個(gè)巨容量的等效雙極性偶極群。將偶極群分步安裝 在座架5內(nèi)壁，正極群2和負(fù)極群3分別位于座架5兩側(cè)。每個(gè)座架5的壁內(nèi)偶極群焊接安 裝方法類同，若干座架5同極向排列嵌合成室，與座架5內(nèi)壁嵌合的纖維隔離板形成室與室 之間的隔壁，每間室內(nèi)的偶極群極向都是正負(fù)極相對(duì)，正/負(fù)極群之間填充若干層AGM隔膜 20，每間室頂部設(shè)置有安全閥裝置11，室與室之間加熱熔材料密封，室內(nèi)填充聚合物凝聚的 硫酸基膠體，含酸密度為1. ^0/25°C，液量以AGM吸液飽和見游離液面為限。該蓄電庫的電動(dòng)勢可根據(jù)實(shí)際需要而定，例如需要48V建M個(gè)室體，需要220V建 110個(gè)室體。蓄電庫的正/負(fù)引極采用金屬構(gòu)件，分別固焊正/負(fù)引極極群的集電體作為外 接端子9/10。本蓄電庫的建造方案簡單，工程容易實(shí)現(xiàn)，內(nèi)阻極小，充電效率高，輸出功率 大，可配合局部電網(wǎng)作調(diào)峰儲(chǔ)能用，亦可配合風(fēng)能太陽能儲(chǔ)電應(yīng)用。最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于包括若干中間組件( 和兩件極 板組件(6a、6b)；所述的中間組件(5)為環(huán)形框狀結(jié)構(gòu)，用于密封嵌合固定偶極對(duì)極板；所述的極板組件(6a、6b)為片狀結(jié)構(gòu)，用于嵌合固定正/負(fù)引極極板并引出電極；所述的若干中間組件( 層疊設(shè)置于兩件極板組件(6a、6b)之間，相鄰的中間組件(5) 之間或相鄰的中間組件(5)與極板組件(6a、6b)之間密封嵌合形成格池(8)；所述的每個(gè)格池(8)至少有一個(gè)設(shè)置于中間組件(5)上的安全裝置(11)、設(shè)置于極板 組件(6a、6b)上的安全裝置(11)或由相鄰的組件嵌合形成的安全裝置(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于所述的中間組 件(5)和極板組件(6a、6b)的內(nèi)壁設(shè)置有嵌接單元(7)，通過該嵌接單元(7)嵌合固定偶極 對(duì)極板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于所述的嵌接單 元(7)為一凹型結(jié)構(gòu)或設(shè)置在突起狀對(duì)接筋條上的凹型結(jié)構(gòu)，該凹型結(jié)構(gòu)和極板嵌合的接 口間隙，采用熱塑或加環(huán)氧樹脂、熱熔材料密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于所述的相鄰的 中間組件5之間或相鄰的極板組件6a、6b與中間組件5之間的結(jié)合部對(duì)應(yīng)地互為凸部15 和凹部16，設(shè)置形成氣密性機(jī)械密封嵌合；所述結(jié)合部的間隙，采用熱塑或加環(huán)氧樹脂、熱 熔材料密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于所述的相鄰 的中間組件(5)之間或相鄰的極板組件(6a、6b)與中間組件(5)之間的結(jié)合部均為凹部 (16)，相鄰兩凹部(16)之間設(shè)置有氣密性防漏隔離件(19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于所述的層 疊設(shè)置的中間組件( 或極板組件(6a、6b)之間為可拆卸形式，并通過外設(shè)機(jī)械連體裝置 緊固。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于所述的安全裝 置(11)是內(nèi)部過壓開啟排氣式安全閾或迷宮式析氣裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于所述的內(nèi)部過 壓開啟排氣式安全閥包括同軸設(shè)置的閥孔(12)、彈性壓力閥(13)以及閥蓋片(14)；所述 的彈性壓力閥(13)扣設(shè)在閥孔(12)上，所述的閥蓋片(14)固定在彈性壓力閥(13)的上 方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于所述的中間組 件(5)和極板組件(6a、6b)采用硬質(zhì)成形絕緣材料制成，包括ABS、PP、PVC或橡膠；所述的 中間組件( 和極板組件(6a、6b)的側(cè)面呈矩形、正方形、多邊形或圓形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層疊電池組的組合式槽體，其特征在于所述的極板組 件(6a、6b)的側(cè)面或密封壁設(shè)有孔，引極(9、10)穿設(shè)該孔引出的間隙，加環(huán)氧樹脂或熱熔 材料密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于層疊電池組的組合式槽體，包括若干中間組件和兩件極板組件；所述的中間組件為環(huán)形框狀結(jié)構(gòu)，用于密封嵌合固定偶極對(duì)極板；所述的極板組件為片狀結(jié)構(gòu)，用于嵌合固定正/負(fù)引極極板并引出電極；所述的若干中間組件層疊設(shè)置于兩件極板組件之間，相鄰的中間組件之間或相鄰的中間組件與極板組件之間密封嵌合形成格池；所述的每個(gè)格池至少有一個(gè)設(shè)置于中間組件上的安全裝置、設(shè)置于極板組件上的安全裝置或由相鄰的組件嵌合形成的安全裝置。該槽體可有效配合雙極性、單極偶聯(lián)、層疊偶聯(lián)等特種極板制造層疊式電池組，比功率大，適應(yīng)快速充放電的需求。
文檔編號(hào)H01M10/14GK102088114SQ20101061687
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者劉粵榮, 陳方 申請(qǐng)人:劉粵榮, 陳方