多电池的塑料的镍-金属氢化物整体电池组制造技术

一种多电池整体电池组（１），其中在塑料或金属外壳中布置多个电化学电池（３），每个电池包括一个封装（１１），使气体可以排出而电解质不能排出所述封装。一种新型整体流动通道系统（１０９），使液体冷却剂可以在相邻的电池之间流动。描述了其它特征，如电池相互连接（１５ａ和１５ｂ）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域本专利技术一般涉及可充电高容量电池组、模块、组件的改进。具体地，本专利技术涉及多电池整体电池组，在各个电池之间的电连接以及用于各个电池的电解质封装。本专利技术的背景可充电柱状电池组用于各种工业和商业用途中，如叉车、高尔夫球车、不间断电源和电动车辆。可充电铅酸电池组目前是最广泛应用的电池组种类。铅酸电池组是用于内燃机的起动电动机的有用的能源。但是，其低能量密度，约30Wh/Kg，并且不能足够地耐热，使得它们对于电动车辆、混合式电动车辆以及2-3轮小型摩托车/摩托车是不适用的电源。使用铅酸电池组的电动车辆在需要充电之前的范围小，要求再充电约6-12小时并含有有毒材料。此外，使用铅酸电池组的电动车辆加速缓慢，耐深度放电能力差并且电池的寿命仅有约20,000英里。镍金属氢化物电池组(“Ni-MH电池”)远优于铅酸电池组，Ni-MH电池组是用于电动车辆和其它形式的车用驱动的可以获得的理想电池组。例如，在Ovshinsky和Fetcenko的共同未决美国专利申请No.07/934,976(该专利在本文中引作参考)中描述的那些Ni-MH电池组，具有比铅酸电池组高得多的能量密度，可以驱动电动车辆250英里以上才需要再充电，可以在15分钟之内再充电，并且不含有毒物质。使用Ni-MH电池组的电动车辆已经表明具有非常大的加速度，电池组寿命大于约100,000英里。过去，在改进Ni-MH电池组的功率和发电容量的电化学方面已经进行了广泛的研究，这在美国专利No.5,096,667和5,104,617以及美国专利申请No.07/746,015和07/934,976中已经详细讨论。所有这些参考文献的内容具体地引作参考。Ovonic电池公司已经开发了高能量高功率的镍-金属氢化物电池组，用于电动车辆用途的容量范围为90-150Ah，混合电动车辆用途的容量范围为30-60Ah。目前，对于某些用途，如电动助力HEV，甚至需要在5-20Ah范围内的更小容量。然而，在使用非常短的外壳时，电池组电极的纵横比不利地变宽。所以，对于适用于EV尺寸的电池组(约50-100Ah)的基底面积的单个电池，容量的实用下限约为25-30Ah。为了获得约20Ah的高功率HEV电池组，已经使用了更小基底面积的外壳，并计划更小的外壳可能提供约12-15Ah的电池组。但是，这些更小的电池不能提供比功率或比能量的改进。实际上，比功率和比能量以及功率和能量密度随外壳的尺寸减小而降低，除非电极接头布置和电池硬件重新设计并重新优化。具有目前的柱状电池组设计的小电池组的最大问题是单位储能的成本(比成本)随尺寸减小而增大。这是因为电池组硬件元件的成本不与尺寸成比例。一些成本更多地涉及所用部件的数量，这一般根本不随电池组尺寸变小而降低。为此，需要新的电池组设计。此外，应该注意，直到最近，Ni-MH电池组的机械性能和热性能已经被忽略。例如，在电动车辆中，电池组的重量是一种有意义的因素，因为电池组重量是车辆重量的最大部分。为此，降低单个电池组的重量在设计电动车辆中是有意义的考虑。除了降低电池组的重量以外，在仍然能够提供模块的必须的机械要求(即容易运输、坚固性等)的同时，还必须降低电池组模块的重量。在把这些电池组模块引入到电池组组件系统(例如用于电动车辆)中时，电池组组件的元件必须尽可能是轻质的。应该特别注意的是，电动车辆用途引入了对于热控制的重要要求。这是因为单个的电池紧密地包在一起，并且许多电池电连接或热连接在一起。所以，由于在充电和发电过程中产生大量热量的固有趋势，因此，通过能否充分控制所产生的热量来判断用于电动车辆的可用性电池组设计。热源基本为三方面的。首先，由于车辆在炎热气候中运行时周围的热量，其次，充放电时的电阻或I2R加热，其中，I表示流入或流出电池的电流，R是电池组的电阻。第三，由于气体再化合的过充电过程中产生的大量热量。虽然上述因素对于所有电池组系统一般是共同的，但是它们对于镍一金属氢化物电池组系统特别重要。这是因为Ni-MH具有更高的比能量，并且充放电电流也高。例如，为了在1小时内充电铅酸电池组，可以使用35安培的电流，而对于同样的1小时再充电，Ni-MH电池组的再充电可能使用100安培的电流。其次，因为NI-MH具有非常高的能量密度(即能量非常紧密地储存)，散热比铅酸电池组更困难。这是因为表面积与体积的比值比铅酸电池组小得多，这意味着虽然Ni-MH电池组产生的热量比铅酸电池组大2.5倍，但是，散热表面却减小了。下面的说明性实施例用于理解在设计电动车辆用的Ni-MH电池组组件时面临的热控制问题。在General Motors的美国专利5,378,555(本文引作参考)中，描述了使用铅酸电池组的电动车辆电池组组件。利用铅酸电池组的电池组组件系统的容量约为13kWh，重量约800磅，行车距离约90英里。通过用相同尺寸的Ovonic电池组组件代替铅酸电池组组件，容量增大到35kWh，行车距离延长到约250英里。这种对比的一种含义是，在15分钟的再充电过程中，提供给Ni-MH电池组组件的功率比提供到铅酸电池组组件的功率大2.7倍，并且产生与其相当的附加热量。然而，这种情况在放电过程中略有不同。为了在高速公路上以恒定的速度驱动车辆，在电池组上引出的电流是相同的，无论它是Ni-MH电池组还是铅酸电池组(或者在这方面的任何其它能源)。实际上，驱动车辆的电动机并不知道或者不关心它从哪里获得能量或者哪种电池组提供功率。在Ni-MH电池组和铅酸电池组放电时放热的差异是放热时间的长短。即由于Ni-MH电池组比铅酸电池组驱动车辆远2.7倍，所以，在其有机会“冷却”之前要运行长得多的时间。此外，虽然在充电和发电过程中产生热量，Ni-MH电池组在小型消费电池组中通常不是问题，即使在更大的电池组中，在其仅用于有限的时间周期内也不是问题，用作连续电源的大型电池组，特别是在串联或并联使用一个以上的电池组时，例如在卫星或电动车辆中，确实在充放电时产生足以影响电池组模块或电池组组件系统最终性能的热量。因此，在该技术中对于电池组、电池组模块和电池组组件系统的设计，在降低其总重量并引入电动车辆成功运行所必需的热控制而不降低其储能容量或功率输出、增大电池组可靠性并降低成本方面存在着一种需求。简言之，现有技术没有说明轻质、简单、便宜的并且把电池组、模块和组件的结构支撑与空冷或水冷热控制系统结合起来的整体电池组结构/内部设计、电池组模块和热控制的电池组组件系统。本专利技术概述这里公开的是一种多电池整体电池组，包括电池组外壳；多个电化学电池，多个电连接的电池布置在电池组外壳内，每个电化学电池包括a)至少一个正极；b)至少一个负极；c)隔膜，电隔离正极和负极并允许在正极和负极之间进行离子传输；d)包围并润湿电极和隔膜的电解质；和e)包围并封装电极、隔膜和电解质的封装；所述封装具有一定尺寸的开口，允许气体和电解质通过；所述开口还包括憎水装置，隔离每个电池的电解质，并允许每个独立电池产生的气体从该电池的封装排出。所述多电池整体电池组还可以包括一个底座、外壳盖和电池接线端。电池接线端提供给外壳内的所述相互连接的电化学电池的电连接。所述接线端可以用金属箔材料制成，所述金属箔材料通过所述电池盖电连接到所述相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多电池、整体电池组，包括： 一种电池组外壳；和 多个电化学电池，所述多个电连接的电池布置在所述电池组外壳内，每个电化学电池包括： ａ） 至少一个正极； ｂ） 至少一个负极； ｃ） 隔板，电隔离所述正极和负极，但是允许离子在所述正极和负极之间传送； ｄ） 包围并润湿所述电极和所述隔板的电解质；和 ｅ） 一种包围并封装所述电极、所述隔板和所述电解质的封装，所述封装有一个开口，其尺寸允许气体和电解质通过；所述开口还包括憎水装置，来隔离每个电池的电解质，同时允许每个单独的电池产生的气体可以从该电池的封装排出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DA科里甘，P戈夫，LR希格利，MD穆勒尔，A奥斯古德，SR奥夫辛斯基，J佩尼，R普泰尔，
申请(专利权)人：双向电池公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]