低长度直径比螺旋卷绕式阀控式铅酸蓄电池制造技术

一种阀控式铅酸(VRLA)蓄电池，具有多个堆叠的互连螺旋卷绕式电池，每个电池具有小于直径(D)的长度(L)，并且每个电池具有非导电外壳，非导电外壳容纳螺旋卷绕的正极板、负极板、板之间的隔板、酸性电解质以及穿过外壳配置用于与串联的相邻电池电连接的正极极柱和负极极柱。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及汽车蓄电池，并且尤其涉及阀控式铅酸(VRLA)蓄电池和用于改进电池和蓄电池性能的构成技术。
技术介绍
汽车工业需要例如在混合电动车辆(HEV)中提供用于增加数量应用的高电压、高功率、低成本、长寿命和再充电性能的蓄电池技术。阀控式铅酸(VRLA)蓄电池技术可满足或超过对于低成本、充分的功率和再充电性能的许多要求，并且最近表明了满足关于高倍率部分充电状态循环方面的寿命要求。尽管有这些积极的属性，但是可以要求VRLA技术的改进来改进能量密度、形式、功能、安装和热管理，特别是对于在混合电动车辆中的使用而言。可以使用的一种类型的VRLA蓄电池技术为螺旋卷绕式电池技术。螺旋卷绕式VRLA电池通常比常规的铅酸蓄电池更紧凑，并且提供非常高的功率和延长的循环寿命。这样的电池通常包括具有极栅状构成的间隔开的正极板和负极板。用于螺旋卷绕式VRLA蓄电池的细长极栅结构被填充活性材料，以形成正极板或负极板。薄的多孔超细玻璃纤维(AGM)隔板夹在正极板与负极板之间。板-隔板组件被卷绕成紧凑粗糙的圆柱形式，具有正极板和负极板以及板之间的隔板。隔板使板彼此电绝缘，并且还用作有效的吸收芯或吸收剂，以在板之间保持电池的电解质(硫酸水溶液)，并且保持电池的电解质在电池的工作区中均匀地分布。薄的高度多孔的隔板还保持正极板与负极板之间的离子路径较短，从而允许电解质快速扩散。因此，板与隔板的密集构成都有助于电池高速放电的能力。典型的螺旋卷绕式VR LA电池通常还包括足以优化蓄电池寿命和性能同时使电池中的气体形成最少的正极活性材料与负极活性材料的预定比。针对VRLA电池提供可再密封的通风口，用于在生成过量或不期望的气体的情况下释放电池中的内部压力。由多个VLRA电池构成的常规螺旋卷绕式VLRA蓄电池的一个缺点在于获得具有期望电压的蓄电池的空间要求。VLRA蓄电池由通常具有高的长度(L)与直径⑶的长度直径比的电池组成,其中L>D。这样的VLRA电池往往并排定位，并且然后利用小的电线和电夹串联连接以获得所需蓄电池或系统电压。生产较大的螺旋卷绕式VRLA单个电池(>5Ah)和多电池蓄电池，用于UPS应用且以类似果汁罐或汤罐的定制电池大小销售。单个电池以3个、6个或更大的组使用，并且以与较小电池类似的方式并排定位和电连接。当生产为多电池单块蓄电池时，这些单块蓄电池往往为电池并排定位的2、3或4的电池包。在这些单块蓄电池中在内部做出电池间连接，试图使蓄电池“占用空间”最小，即蓄电池的平面空间要求。还向汽车蓄电池工业引入了螺旋卷绕式VRLA技术用于启动、照明和点火(SLI)应用。这样的蓄电池类似“6只装”啤酒或苏打水，并且在汽车或海洋应用中可具有适当的起动功率、长寿命和足够的性能。如以上关于较小的螺旋卷绕式VLRA蓄电池描述的那样，螺旋卷绕式SLI蓄电池使用高长度直径比的电池。尽管事实上这些蓄电池可能以定制的六腔容器形状构成且具有铸焊端子电池间连接，这些蓄电池通常并不紧凑，并且可能不容易彼此互连以用于高电压HEV应用。尽管应用和设计不同，但常规螺旋卷绕式VRLA电池全都具有与其形状有关的相同的共同特征，即，所有螺旋卷绕式VRLA蓄电池都具有高的长度直径比，其中L>D。因此，常规VRLA蓄电池如果并排放置而不是彼此上下堆叠，则往往更好地发挥作用。用于VRLA蓄电池的电端子往往从电池顶部突出，从而进一步限制了堆叠高长度直径比电池的能力。高长度直径比蓄电池还在L方向上具有高的极栅，这可能在需要高功率的应用例如HEV中导致更高的电阻率和更多的电压损失。曾经尝试通过使用多个内部极耳来改进这些电池的高倍率性能，但这些尝试仅具有有限的成功。由于需要布线和较长的电池间连接，所以难以由常规VRLA电池或模块组装相对较高电压的蓄电池Γ200ν)，例如HEV应用所需的那些蓄电池。因此需要一种具有充分利用螺旋卷绕式电池技术的能力的用于高电压应用的VRLA电池设计。
技术实现思路
鉴于前文的描述和其它需要，本专利技术的实施例提供一种阀控式铅酸(VRLA)蓄电池，具有多个堆叠的互连螺旋卷绕式电池，每个电池具有小于直径(D)的长度(L)，并且每个电池具有非导电外壳，非导电外壳容纳螺旋卷绕的正极板、负极板、板之间的隔板、酸性电解质以及穿过外壳配置用于与串联的相邻电池电连接的正极极柱和负极极柱。本专利技术的另一实施例提供一种用于蓄电池的阀控式铅酸(VRLA)储能电池。储能电池具有非导电外壳、以及配置于外壳中的螺旋卷绕的正极板和负极板以及板之间的隔板。在板之间配置有用于传递能量的液体电解质，正极板和负极板具有多个极耳。正极汇流排和极柱连接到正极极耳，并 且负极汇流排和极柱附接到负极极耳。正极极柱和负极极柱穿过外壳的非导电盖配置。端子附接到暴露的极柱端部以用作电池间连接件。储能电池具有小于直径(D)的长度(L)。前述VRLA电池和蓄电池的优点在于，通过电池的低长度直径比(L〈D)的性质使得可以能够堆叠电池。因而，多个电池可以以比常规螺旋卷绕式VRLA电池更少的空间互连。具有低长度直径比即L〈D的螺旋卷绕式电池的第二优点在于，电池在L方向上具有较短的极栅，因此由于从电池的一端到电池的相对端的较低的电阻，可表现出改进的电池性能。而且，通过使电池的直径大于电池的长度，从而可以在电池的整个直径上使用更多的极耳，从而进一步减小用于电池互连的电池电阻值。直径大于高度的电池可以提供更稳定的堆叠布置，这归因于用于使电池首尾相连堆叠的更大的面积。对于相对较大直径的螺旋卷绕式VRLA电池，具有环形或开放芯设计的电池可使用例如空气、水和传热流体等多种冷却介质来提供电池的更均匀冷却。相比而言，常规SLI蓄电池为方形设计，因此几乎不能提供均匀的电池冷却。附图说明通过以下结合附图的示例性实施例的详细描述，所公开的实施例的进一步的益处和优点可显而易见，其中相同的附图标记表示相同的特征。图1为根据本专利技术的实施例的低长度直径比螺旋卷绕式VRLA电池组的不按比例的某种程度上的示意性立体图。图2为常规螺旋卷绕式VRLA电池的构成特征的不按比例的立体图。图3为根据本专利技术的低长度直径比螺旋卷绕式VRLA电池的构成特征的不按比例的立体图。图4为根据本专利技术的低长度直径比螺旋卷绕式VRLA电池的不按比例的立体图。图5A至图5F为根据本专利技术的VRLA电池的各种汇流排和极柱构造的不按比例的俯视图。图6A至图6C为根据本专利技术的VRLA电池的壳体表面冷却特征的不按比例的立体图。图7为根据本专利技术的实施例的包含堆叠的低长度直径比螺旋卷绕式VRLA电池的阵列的管状蓄电池的不按比例的立体图。图8为根据本专利技术的实施例的包含堆叠的低长度直径比螺旋卷绕式VRLA电池的阵列的矩形蓄电池的不按比例的立体图。图9为根据 本专利技术的实施例的具有用于堆叠螺旋卷绕式VRLA电池的互锁装置的VRLA电池的不按比例的立体图。具体实施例方式为了例示所公开的实施例的特征，现在参考图1，其中示出了阀控式铅酸(VRLA)能量电池12A-12E的电池组10。每个能量电池12A-12E具有用来与相邻的能量电池互连的正极端子16和负极端子18。例如，能量电池12B与电池12C和电池12A串联地互连。同样，电池12C与电池12D和电池12B串联地互连。电池12D与电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.30 US 61/378055;2011.03.02 US 13/0387581.一种阀控式铅酸(VRLA)蓄电池，包括多个堆叠的互连螺旋卷绕式电池，每个电池具有小于直径(D)的长度(L)，并且每个电池具有非导电外壳，所述非导电外壳容纳螺旋卷绕的正极板、负极板、在所述板之间的隔板、酸性电解质以及穿过所述外壳配置的用于与串联的相邻电池电连接的正极极柱和负极极柱。2.根据权利要求1所述的VRLA蓄电池，其中，每个电池具有环形构造，该环形构造具有用于对所述蓄电池进行冷却和热管理的开放芯。3.根据权利要求1所述的VRLA蓄电池，其中，每个电池具有用于电池与电池的串联连接的偏置且相对对置的电端子。4.根据权利要求1所述的VRLA蓄电池，其中，所述正极板和负极板包括正极栅和负极栅，所述正极栅和所述负极栅中的每一个具有三个或更多个极耳。5.根据权利要求1所述的VRLA蓄电池，其中，用于每个电池的外壳包括从以下组中选择的材料该组由聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯(ABS)构成。6.根据权利要求5所述的VRLA蓄电池，其中，用于每个电池的外壳还包括互锁特征，该互锁特征用于使电池和与之串联电连接的相邻电池互锁。7.根据权利要求6所述的VRLA蓄电池，其中，所述互锁特征使得所述电池能够以串联电连接堆叠。8.根据权利要求6所述的VRLA蓄电池，其中，所述互锁特征使得所述电池能够以串联电连接并排定位。9.根据权利要求1所述的VRLA蓄电池，其中，所述正极板是从以下组中选择的该组由纯铅螺旋卷绕式极栅、铅锡螺旋卷绕式极栅、铅锡钙螺旋卷绕式极栅和铅锡钙银螺旋卷绕式极栅构成。10.根据权利要求1所述的VRLA蓄电池，其中，所述负极板包括铜螺旋卷绕式极栅。11.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：GH布里尔迈尔，
申请(专利权)人：高水创新有限责任公司，
类型：
国别省市：