一体组合型塑料壳体二次电池组制造技术

本实用新型专利技术属于二次电池结构和制造，它包括有５－２００Ａｈ的Ｘ个单体电池或２×１／２Ｘ个单体电池与塑料壳体构成的一体组合型塑料壳体二次电池组，其中Ｘ＝２－１０。电池综合性能良好，有效地降低电池组零部件成本，大大简化生产工艺，有效降低设备投资和制造成本，显著提高电池组的重量比能量和重量比功率，如Ｎｉ／ＭＨ电池组的重量比能量由６０Ｗｈ／ｋｇ提高到７０－７５Ｗｈ／ｋｇ，显示出十分重要的经济效益和社会效益。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一体组合型塑料壳体二次电池组本技术涉及Ni/MH、Ni/Cd、Ni/Zn、Ni/Fe一体组合型塑料壳体二次电池组的制造。为了迎接未来的油气资源枯竭的严峻挑战和克服日益严重的环境污染，当前市场急需高性能价格比的二次电池组以满足电动工具、电动自行车、电动摩托车和电动汽车等各个领域对电源的迫切需求，但是现在二次电池组的价格较贵，普遍采用不锈钢、铁镀镍及塑料的单体壳体然后用组装件组装，在一定程度上影响了它的迅速推广使用。制造塑料壳体二次电池组需要解决下列问题：1)电池组内有一只电池失效，整个电池组就会失效，因此对电极组的电化学性能的均一性和长期使用的可靠性要求极高；2)由于电池组整体的密封性和单体电池之间的密封性会严重影响电池组的性能，因此要求绝对可靠的密封性；3)由于电池组的热效应会引起寿命缩短，塑料电池组增大了减少热效应影响的难度，因此要采用各种有效办法减小热效应的影响；4)由于该电池组的机械强度较差，引起了抗内压和安全性问题，因此要采取有效措施加以解决。中国专利CN 86 201602 U公开了塑料壳体碱锰二次电池，其结构复杂，难于实施。本技术的目的在于提供一种一体组合型塑料壳体二次电池组，可以克服现有技术的缺点，有效地降低电池组另部件成本，大大简化生产工艺，有效降低设备投资和制造成本，显著提高电池组的重量比能量和重量比功率。本技术一体组合型塑料壳体二次电池组有5-200Ah的X个单体电池或2×1/2X个单体电池的塑料壳体(X＝2-10)。在电池充电后期、过充电或反充电时会产生内压，但是电池组内部隔板两恻的压力可以基本抵消，并排X个Ni/MH单体电池的塑料电池组对降低内压影响较为有利。综合考虑电池组制造和使用的多方面因素，单体电池数以3-8为主。塑料壳体采用ABS、聚酰胺及其改性材料、聚亚酰胺、聚砜等高强度、流动性好、便于加工、耐老化和耐高温的高分子材料。上述材料中ABS的价格低，但是不耐老化，在进行产品设计时要根据实际需要全面考虑。采用了高度均一、周边光滑的正负电极片。在已经成熟的浆料配方、制造工艺的基础上，使用大型自动四维搅拌机，制造非常均匀的浆料，在自动化、高精度的拉浆机上对质量控制严格的基体涂浆，严格控制碾压、纵切、断切、冲切、焊筋、焊极耳、贴胶带等各道工序，制造出尺寸准确、重量均一，无瑕疵的电极极片，电极具有良好的电化学性能和机械强度。将间以隔膜的正、负极片制成单体电池电极组。采取穿壁串联或过桥串联工艺进行单体电池电极组串联。穿壁打孔尺寸为φ1-20。穿壁串联工艺只适用于热封方式，需配置直流电焊机或穿壁焊机；过桥串联工艺仅适用于胶封方式，使用点焊机将单体电池电极组用不锈钢片串联起来。也可采用铆焊、螺纹-->连接、卡簧连接方式，但是必须保证单格之间的隔绝，以防电解液串格。采用胶封和热合工艺进行电池组密封。胶封方式，适于小批量生产，操作方便易行，前期投入少，但是受温度环境的影响较大，生产操作中必须严格杜绝密封胶中气泡的产生；热合方式，适于大批量流水作业，气密性好，生产效率较高，但热合机及其模具，需投入一定资金。采用线密封方式应用弹簧的安全阀或线密封方式橡胶弹性启动原理的安全阀。安全阀的尺寸范围是φ0.5-20。该安全阀密封性能可靠，开启压力范围小，开启后可恢复性强。采用AB5型负极活性材和Ni(OH)2正极活性材料、6MKOH+0.5MLiOH电解液、极片予处理、电池组热处理及限制充电方式，有效地解决热效应问题。电极材料中的活性材料要足以抵抗强碱性电解质溶液的腐蚀和在充放电过程中电极剧烈的膨胀和收缩。通过选择电解质的组成和浓度可以有效改进电池在不同温度下的充放电特性，减少热效应。通过电池处理工艺，提高电池的活化程度，亦可有效减少热效应。选择正确充电方式和充电设备，也对减少电池的热效应有重要意义。采取一系列有效措施，显著减少了电池组的热效应。本技术参照附图描述如下：图1是使用穿壁串联的一体组合型塑料壳体二次电池组的剖面示意图；图2是使用过桥串联的一体组合型塑料壳体二次电池组的剖面示意图；图3是14Ah、7.2V塑料壳体Ni/MH电池外形图；图4是14Ah、7.2V塑料壳体镍氢电池组0.2C放电曲线；图5是14Ah、7.2V塑料壳体镍氢电池组循环寿命曲线；图6是18Ah、7.2V塑料壳体镍氢电池组0.5C放电曲线；图7是18Ah、7.2V塑料壳体镍氢电池组循环寿命曲线；图8是12Ah、6V塑料壳体Ni/MH电池；图9是12Ah、6V塑料壳体镍氢电池组0.2C放电曲线；图10是12Ah、6V塑料壳体镍氢电池组循环寿命曲线。如图所示，1-极柱；2-安全阀盖片；3-安全阀；4-上盖；5-密封胶；6-壳体；7-电极组；8-极耳；9-穿壁部件，10-过桥部件。本技术一体组合型塑料壳体二次电池组具有很多独特的优点，它的塑料电池组壳盖比不锈钢、铁镀镍、单体塑料电池组壳盖价格下降10倍以上，并且非常适宜于大规模生产，另外可以不使用原电池极柱和密封元件，另部件大大减少，结构变得简单合理，便宜实用；制造一体组合型塑料壳体二次电池组大大简化了原生产工艺，不必使用大电流点焊机、激光焊机、氩弧焊机，有利于大规模生产，有效降低了设备投资和制造成本；一体组合型塑料壳体二次电池组显著提高动力电池组的重量比能量和重量比功率，例如，Ni/MH电池组的重量比能量由60Wh/kg提高到70-75Wh/kg，重量比功率也从600W/kg提高到700W/kg，同时电池综合性能良好，显示出十分重要的经济效益和社会效益。本技术突出的实质性特点和显著效果可以从下述的实施例得以体现，但它们不是对本技术作任何限制。-->实施例114Ah、7.2V塑料壳体Ni/MH电池是按下述方法制备的。该电池组的外形尺寸为111mm×68mm×105mm，外壳材质为改性聚酰胺树脂塑料。电池组由六个单体电池组成，每个单体电池内部尺寸为89mm×63mm×17.7mm。该电池组重1460g。以活性物质Ni(OH)2、导电剂CoO、粘结剂作为原材料，使用大型拉浆机在1.6mm厚、410g/m2的泡沫镍上涂浆，经200℃左右烘干、碾压、纵切、断切、冲切、焊筋、焊极耳、贴胶带，制备出正极片；以活性物质Mn(CoNiAlMn)5合金、导电剂碳黑、粘结剂作为原材料，使用大型拉浆机在0.06mm厚的穿孔镀镍钢带上涂浆，经180℃左右烘干、碾压、纵切、断切、冲切、焊筋、焊极耳，制备出负极片。正极尺寸为0.64mm×62mm×57mm，重8.2±0.05g；负极尺寸为0.37mm×65mm×59mm，重8.5±0.05g。将正极装入焊接好的70mm×60mm接枝聚丙烯材料隔膜袋。将10片正极片、11片负极片按正负相隔的顺序组装电极组，极耳分别在两侧对齐，并且要严格保证每个极组中极片重量均一。将每个电极组陆续装入壳体，进行过桥串联，过桥部件采用0.5mm厚、5mm宽不锈钢板，全部焊完后检验有无短路。然后将事先调好的密封胶均匀的倒入上盖的密封槽内，将装有6个串联电极组的壳体倒插入槽内，待密封胶完全凝固后，从安全阀向每个电池单体内分别注入30g浓度为6.5KOH＋0.05LiOH的电解质溶液，然后安装安全阀，安全阀内径φ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一体组合型塑料壳体二次电池组，二次电池系指Ｎｉ／ＭＨ、Ｎｉ／Ｃｄ、Ｎｉ／Ｚｎ、Ｎｉ／Ｆｅ电池，其特征在于它包括有５－２００Ａｈ的Ｘ个单体电池或２×１／２Ｘ个单体电池与塑料壳体构成，其中Ｘ＝２－１０。

【技术特征摘要】
1、一体组合型塑料壳体二次电池组，二次电池系指Ni/MH、Ni/Cd、Ni/Zn、Ni/Fe电池，其特征在于它包括有5-200Ah的X个单体电池或2×1/2X个单体电池与塑料壳体构成，其中X＝2-10。2、按照权利要求1所述的一体组合型塑料壳体二次电池组，其特征在于所述的Ni/MH二次电池X＝3-8。3、按照权利要求1所述的一体组合型塑料壳体二次电池组，其特征在于所述的壳体是ABS、聚酰胺及其改性材料、聚亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫德意，马云洲，许克学，于泓，赵文亮，贾伟，陈志平，张俊英，蔡静娴，
申请(专利权)人：天津和平海湾电源集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]