專利名稱：具有內部并聯式結構的電池組及其制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池組及其制作方法，特別涉及一種具有內部并聯式結構的電池 組及其制作方法。
背景技術：
隨著社會的發展，電動產品對所使用的電池容量的要求越來越高，為了滿足要求， 有兩種途徑第一，對小容量的單體電池采用連接導電元件將其并聯組合而成一個高容量 的電池組，這種方式稱為“外部并聯”；第二，生產大容量單體電池。第一種方式組合時，對單 體電池之間的一致性要求很高，單體之間的差異會影響整體性能；且隨著組合連接點的增 加，必然會增加組合內阻，同時外露的連接配件給電池組的安全帶來隱患；同時隨著組合個 數的增多，電池組體積變的越來越大；甚至組合過程中可能出現正負極裝反、短路等現象； 且目前國內的組合技術發展落后，限制電池應用技術的發展。第二種方式即生產大容量單 體電池，為了達到大容量要求，極組的重量和體積也很大，這必然會給生產過程帶來不便， 且因為層數太多，電池散熱困難，且各層之間溫度差異很大，導致充放效率差異很大。這將 嚴重影響電池的性能。
發明內容
本發明旨在提供一種總容量大、體積小、制作工藝相對簡單的具有內部并聯式結 構的電池組及制作方法，且該電池組的內部熱量易散出，能提高電池內部熱量分布的均勻 性，并且制作時更易控制一致性的問題。本發明是通過如下技術方案實現的具有內部并聯式結構的電池組，在一個電池殼體內放置了一個帶有N個洞穴的支 架，每個洞穴內放置一個極組，將每個極組的正極引出端均與電池的頂蓋的匯流體正極端 連接，將每個極組的負極引出端均與頂蓋的匯流體負極端連接，每個洞穴內注入有電解液 且密封，洞穴相互之間密封隔離，其中N為2以上的自然數。將上述這種方式稱之為“內部 并聯式”，每個注入電解液的洞穴及內部的極組所構成的整體稱為“單元電芯”，同一電池殼 體內的多個單元電芯并聯成為一個電池組，以滿足電池容量的要求。目前實現比較好的方式是2 4個極組并聯組合的電池組，即所述的N優選2、3 或4。為便于識別，降低生產中的出錯機率，極組放置于洞穴內的方式優選為全部以相 同方向放置，即全部極組的極性方向相同。上述具有內部并聯式結構的電池組的制作方法，在一個電池殼體內放置一個帶有 N個洞穴的支架，在每個洞穴內放置一個極組，然后在每個洞穴內注入電解液且密封，洞穴 相互之間密封隔離；將每個極組的正極引出端均與電池的頂蓋的匯流體正極端連接，將每 個極組的負極引出端均與頂蓋的匯流體負極端連接；最后裝好頂蓋，完成制作；其中N為2 以上的自然數。
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目前實現比較好的方式是2 4個極組并聯組合的電池組，即所述的N優選2、3 或4。為便于識別，降低生產中的出錯機率，所有極組以相同的方向放入洞穴，即全部極 組的極性方向相同。為盡量減少電池組的體積，所述的每個洞穴的大小優選以剛好放置一個極組為限。根據需要和設計，支架上的洞穴可為方形或圓形。電池組也可為方形或圓形電池組。現行的所謂“外部并聯”，是先做成獨立的單體電池，每一個單體電池都有各自的 電池殼體和正極、負極引出端，再將單體電池通過外部連接導電元件并聯各單體電池成為 一個電池組。而本發明的所謂“內部并聯”，是在同一個電池殼體內部將多個單元電芯并聯 連接至電池的同一個正極引出端和同一個負極引出端。而與部并聯相比，內部并聯的單元 電芯共用一個電池殼體，并聯后的電池組只有一個正極端和一個負極端，各單元電芯不能 當作一個獨立的個體使用，而外部并聯的每個單體電池有獨立的正極端和負極端，可以作 為一個獨立的個體進行使用。與現有技術相比，本發明的優點是1.可根據需要設計和制作各種容量的電池組。2.與單體電池外部并聯技術相比，內部并聯可以簡化生產工藝，并且由于電池生 產中，每增加一道工序就會降低電池間的一致性，因此工藝的簡化和工序的減少更容易保 證單體間的一致性。3.同等容量下的電池體積更小，質量更輕，對電池組合技術的要求低；同時沒有 電池組合時單體之間用于導電的連接件的存在，可以減少電池外部短路的發生機率。4.與大容量單體電池相比，單個極組的重量和體積較小，便于生產和裝配；且極 組整體較小，有利于極組內部熱量的傳導和散發。
圖1 實施例1的電池剖視2 實施例1電池裝頂蓋前電池俯視3 兩種電池的5C充放電對比曲線
具體實施例方式為了進一步說明而不是限制本發明的實現方式，下面結合附圖加以說明，但并不 因此將本發明限制在所述的實施范圍之中。實施例1一種4X 30Ah的方形鎳氫電池組，電池設計總容量120Ah，電池組的結構平面示意 圖如圖ι所示。在一個不銹鋼的電池殼體1內放置了一個帶有四個圓形洞穴的支架2 ；參 見裝頂蓋前電池俯視圖，每個洞穴內放置一個極組3，極組的極性方向相同，每個極組的容 量為30Ah，每個極組正中的卷芯位置4裝有絕緣墊片5 ；將每個極組的正極引出端均與電池 的頂蓋6的匯流體正極端連接，將每個極組的負極引出端均與頂蓋6的匯流體負極端連接，每個洞穴內注入有電解液且密封，洞穴相互之間密封隔離；在頂蓋6與支架2的接觸處有密 封圈7。將上述這種方式稱之為“內部并聯式”，每個注入電解液的洞穴及內部的極組所構 成的整體稱為“單元電芯”，同一電池殼體內的多個單元電芯并聯成為一個電池組，電池組 的容量可達到120Ah。為了比較，按現行大容量電池制備方法制作了一個120Ah的金屬外殼圓柱形鎳氫 電池，以作為對比電池。過程如下將卷繞好的極組入殼，極組容量120Ah，殼體為不銹鋼材 質，極組與鋼殼之間有絕緣套，滾槽封口，注入電解液，密封。極組重量結果顯示，相同容量 下，實施例1的電池組的單元極組重量僅為0. 9Kg，而對比電池極組重量高達3. 5Kgo而極 組的重量大小影響著生產和裝配工作的困難程度，重量大的極組將給生產和裝配工作帶來 困難，如果容量進一步增加，這種困難將體現得更明顯。在相同條件下分別對實施例1和對比電池進行充放電測試，充放電條件如下 600A充12min或-Δ V = 5My，擱置30min，600A放電到1. 0V，同時測量電池內部溫度。大電 流5C放電對比曲線見圖3，圖中曲線8是實施例1電池組充電溫度，曲線9是實施例1電 池組充電電壓，曲線10是對比電池充電溫度，曲線11是對比電池充電電壓。由圖3可見， 5C(600A)連續充電，實施例1電池組充電電壓為1.69V，充電溫度約45°C，而對比電池充電 電壓達到1. 73V，充電溫度高達65°C。本實施例1的電池組由于內部熱量能夠快速導出，所 以電池內部溫度較低，這也有利于電池性能的穩定。實施例2實施例1的電池組的制作方法如下備好容量均為30Ah的極組4個(極組制作跟常規電池無差別)、不銹鋼電池殼體1 個、開有四個相同大小的圓形洞穴(洞穴尺寸以剛好放下一個極組為限)的塑料支架1個、 正負極頂蓋各1套(包括集流體、引出端)、密封圈1套。將支架2放入電池殼體1中，再將 極組3按照殼體上的正負極標示方向裝入塑料支架2的洞穴中，每個洞穴放一個極組且方 向一致；待四個極組都裝好后，在極組正中的卷芯4位置放上絕緣墊片5 ；然后向每個洞穴 中注入電解液，再裝入頂蓋6，頂蓋6由匯流體和引出端組成，匯流體的正極端與極組3所有 的正極引出端連接，匯流體的負極端與極組3所有的負極引出端連接，起到匯流的作用；而 頂蓋的引出端則用于電池與外部連接；頂蓋6與塑料支架2的接觸處還有密封圈7，起到密 封的作用，頂蓋裝好后即完成電池的制作。
權利要求
1.一種具有內部并聯式結構的電池組，其特征在于在一個電池殼體內放置了一個帶 有N個洞穴的支架，每個洞穴內放置一個極組，將每個極組的正極引出端均與電池的頂蓋 的匯流體正極端連接，將每個極組的負極引出端均與頂蓋的匯流體負極端連接，每個洞穴 內注入有電解液且密封，洞穴相互之間密封隔離；其中N為2以上的自然數。
2.如權利要求1所述的具有內部并聯式結構的電池組，其特征在于所述的N優選2、 3或4。
3.如權利要求1或2所述的的具有內部并聯式結構的電池組，其特征在于所述的極 組放置于洞穴的方式優選為以相同方向放置。
4.一種具有內部并聯式結構的電池組的制作方法，其特征在于在一個電池殼體內放 置一個帶有N個洞穴的支架，在每個洞穴內放置一個極組，然后在每個洞穴內注入電解液 密封，洞穴相互之間密封隔離；將每個極組的正極引出端均與電池的頂蓋的匯流體正極端 連接，將每個極組的負極引出端均與頂蓋的匯流體負極端連接；最后裝好頂蓋，完成制作； 其中N為2以上的自然數。
5.如權利要求4所述的具有內部并聯式結構的電池組的制作方法，其特征在于所述 的N優選2、3或4。
6.如權利要求4或5所述的具有內部并聯式結構的電池組的制作方法，其特征在于 所有極組以相同的方向放入洞穴。
7.如權利要求4或5所述的具有內部并聯式結構的電池組的制作方法，其特征在于 所述的每個洞穴的大小優選以剛好放置一個極組為限。
8.如權利要求6所述的具有內部并聯式結構的電池組的制作方法，其特征在于所述的每個洞穴的大小優選以剛好放置一個極組為限。
全文摘要
本發明提供了一種具有內部并聯式結構的電池組及其制作方法，在一個電池殼體內放置一個帶有多個洞穴的支架，每個洞穴內放置一個極組，然后將極組并聯，并與頂蓋的匯流體正、負極端連接。實現同一電池殼體內部并聯多個單元電池，以滿足電池容量的要求，作為一個整體使用。通過用此法制作的電池可根據需要設計和制作各種容量的電池；與單體電池外部并聯相比，內部并聯可以簡化生產工藝，同等容量下的電池體積更小，質量更輕，對電池組合技術的要求低。
文檔編號H01M10/04GK102064336SQ20101058466
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者何策衡, 盧海軍, 楊亞男, 陳風 申請人:湖南科力遠新能源股份有限公司