专利名称：安装于高温工作型模块电池的主极结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种使用于模块电池中的主极结构，该模块电池是对钠硫电池(以下称为NAS电池)等高温工作型电池进行模块化的电池。
背景技术：
通常，在NAS电池等高温工作型电池中，将多个单电池连接并容纳于绝热容器内作为模块电池而使用。而且通过安装于模块电池的主极结构，对各单电池的电力进行集电并向绝热容器的外部放出电力。
实用新型内容实用新型要解决的问题这样的模块电池的内部温度，即使在充电时或停止时也需要保持在280_320°C以上，因此最好减少从主极结构向外部的放热量。另外，为避免从各单电池集中的电流变为热量而导致的损失，需要提高电池效率。该实用新型是着眼于这样的问题点而做出的，其目的在于提供一种高温工作型模块电池的主极结构，该主极结构能减少向模块电池外部的放热量且能够防止由焦耳热所弓I起的损失，提闻电池效率。解决问题的手段为达到上述目的，本实用新型的主极结构，其安装于将多个单电池容纳于绝热容器内的模块电池，该多个单电池在高温下工作而进行充放电，其特征在于，具备主极母线板，该主极母线板将配置于所述绝热容器内侧且对各单电池的电力进行集电的集电体形成为板状，并在该集电板两面配置绝缘材料；筒状主极棒，其一端安装于所述集电板，另一端突出于所述绝热容器外；主极插头端子，其安装于所述主极棒。所述主极棒具备本体部，其壁厚从所述集电板向所述绝热容器外变小；电极熔接部位，其在突出于所述绝热容器外的所述本体部外侧端部上一体形成且壁厚大于该端部。所述主极插头端子具备胴体部，其具有嵌合于所述主极棒的贯通孔；柱状电缆连接部，其从该胴体部突出而形成。所述主极母线板、所述主极棒和所述主极插头端子的通电面积分别在170_2以上。此处，优选地，所述电缆连接部有两个，这两个电缆连接部从所述胴体部向同一方向突出。另外，优选所述主极棒的通电面积在170mm2以上2400mm2以下。另外，优选地，所述主极母线板沿着所述绝热容器的一个侧面形成为四角板状，且其面积占所述绝热容器一个侧面的面积的50%以上。另外，优选所述主极插头端子的表面积在300cm2以上。另外，优选地，在所述集电体的上端突出形成有用于对各单电池的电力进行集电的多个端子，并且在该端子上设有缩颈部，端子能通过该缩颈部弯曲。另外，优选地，在所述主极棒的内周面或外周面设有锥度，该锥度的大小为1.05以上2. O以下。[0014]另外，优选所述主极插头端子的两个电缆连接部以相对于所述贯通孔的位置对称的方式配置。另外，优选地，所述主极插头端子由铝或铝合金构成，且所述电缆连接部的外表面形成有金或银的被膜。实用新型效果若采用本实用新型的主极结构，具备在集电板两面配置有绝缘材料的主极母线板和壁厚从集电板向绝热容器外变小的主极棒等，且主极母线板、主极棒和主极插头端子通电面积分别在170mm2以上，由此能使向模块电池外部的放热量变少且能防止由焦耳热所引起的损失、提闻电池效率。
图I是安装了本实用新型的主极结构的模块电池的部分切断的主视图。图2是上述模块电池的盖体取下后的状态下的俯视图。图3是图I的部分放大剖视图。图4是上述主极结构的切掉主极母线板的一部分的主视图。图5是上述主极结构的主极母线板和主极棒(pole)的侧视图。图6是上述主极母线板的集电板的部分放大立体图。图7是上述主极结构的主极插头(plug)端子的剖视图。图8是上述主极插头端子的三视图。图9是表示上述主极插头端子和电力电缆连接状态的说明图。附图标记说明I模块电池2单电池3绝热容器4主极结构31容器主体32 盖体41主极母线板42主极棒42a本体部42b电极熔接部位43主极插头端子51集电板52绝缘材料54上部连接端子55缩颈部
具体实施方式
[0043]以下参照附图对将本实用新型具体化的实施方案进行详细说明。如图I至图3所示，模块电池I具备在高温下进行工作从而进行充放电的多个单电池2和用于容纳该单电池2的绝热容器3。绝热容器3具备上面开口的箱型容器主体31、遮蔽该容器主体31的上面的盖体32、和安装于容器主体31的主极结构4。此外，在图I至图3中，省略了对后述的主极结构4的主极插头端子的显示。多个单电池2竖立设置于容器主体31内，并以在容器主体31的长尺寸方向上排成一线的方式被容纳。在绝热容器31的宽度方向上邻接的单电池2错开半个电池直径的距离而排列。组列(string)21通过利用连接板23将在绝热容器31的长尺寸方向上邻接的多个单电池2的电池端子22连接而形成。电池块24通过利用并联连接母线25将在绝热容器31的宽度方向上邻接的多个组列21并联连接而形成。这些各单电池2由NAS电池构成，在其内部金属钠与硫磺由固体电解质管分开而容纳。以从绝热容器31内的一侧部向另一侧部排列的方式配置上述那样的电池块24，邻接的各电池块24间通过并联连接母线25串联连接。此外，绝热容器31内填充有消火砂，固定各单电池2使其无法随便动，从而提高模块电池I整体的安全性。容器主体31和盖体32在外壁11和内壁12之间装有绝热材料13而构成。电加热器5被容纳配置于容器主体31的内底部，绝热容器3的内部通过该电加热器5被加热到规定温度。主极结构4具备主极母线板41，其配置于绝热容器3内侧，将对各单电池2的电力进行集电的集电体形成为板状，并在该集电板51的两面配置绝缘材料52 (参照图4和图5);筒状的主极棒42，其一端安装于集电板41，另一端突出于绝热容器3外而配置(参照图3和图5);主极插头端子43，其安装于主极棒42(参照图7)。另外，在本实用新型的主极结构4中，主极母线板41、主极棒42和主极插头端子43各自的通电面积在170mm2以上。这样的构成就能减少向模块电池I外部的放热量，防止由焦耳热所引起的损失，并提高电池效率。另外，主极母线板41沿着绝热容器3的一个侧面形成为四角板状，且使其面积占绝热容器3的一侧面面积的50%以上。如图I所示，在本实施方案中，两个主极结构4分别配置于容器主体31的互相对置的一对侧面上。在集电板51两面上由云母等构成的绝缘板52由铆钉53接合固定于多处。铆钉53适合使用与集电板51相同的铝合金，以免损伤云母制的绝缘板52。尤其是适合使用耐腐蚀性优异的铝-锰(Mn)类合金。该集电板51由电阻小且在高温大气和二氧化硫(S02)中耐腐蚀性优异的铝或铝合金形成。另外，多个上部连接端子54在集电板51的上端缘隔开规定间隔而突出形成。如图6所示，在该上部连接端子54的两侧中间部切开形成缩颈部55，且该上部连接端子54在该缩颈部55向并联连接母线25侧弯曲。于是，将该上部连接端子54的缩颈部55弯曲，并将其与并联连接母线25电连接，该并联连接母线25并联连接了各单电池2的电池端子22。另外，如图4所示，集电板51的下端缘中央形成有主极棒插通孔56。如图3所示，主极棒42插通于主极棒插通孔56和绝热容器31的贯通孔57，接合于其内端的环状接触板58熔接接合于集电板51的内面。这些主极棒42和环状接触板58也与集电板51同样地由铝或铝合金形成，通过该主极棒42，将电力从集电板51向外部送出。在该实施方案中，配置于绝热容器31内侧的集电板51以四角板状形成。因此，就能确保集电板51的宽广面积从而降低电阻，并能够抑制由流过此处的电流的焦耳热所引起的损失。因此，就能防止电力损失从而提闻1旲块电池I的电池效率。另外，由于集电板51的两面接合固定有绝缘板52，因此，就能保持绝热容器I两侧壁和各单电池2之间的高绝缘性，从而提高电池的可靠性。另外，由于使集电板51沿着绝热容器31的两侧面设置，因此不会在狭窄的空 间形成死角区域从而提高模块电池I的能量密度。另外，集电板51沿着绝热容器31两侧内面形成为四角板状。因此，将集电板51组装在绝热容器31内时，就能使集电板51沿着绝热容器31内面顺利地移动至规定位置而配置，就能使集电板51的组装容易进行。另外，将长尺寸的板状材料以规定长度切断，由此就能将集电板51形成为四角板状，并能够容易制作集电板51。另外，集电板51的上端突出形成有多个上部连接端子54，并且在下端也设有主极棒插通孔56。因此，即使使用有盖体32的绝热容器3，也能通过集电板51的上部连接端子54将来自各单电池2的电力集电在集电板51上，并能通过熔接于下端的主极棒插通孔56的主极棒42将来自集电板51的电力有效向外部送出。另外，在上部连接端子54上设置有缩颈部55。因此，就能使该上部连接端子54通过缩颈部55容易横向弯 曲而连接于并联连接母线25，从而能使上部连接端子54容易连接于并联连接母线25。接着对主极棒42进行说明。如图3和图7所示，主极棒42具备其壁厚从集电板51向绝热容器3外变小的本体部42a。此外，优选主极棒42的通电面积在170mm2以上2400mm2以下。这样的构成能减少向模块电池I外部的放热量，并能防止由焦耳热所引起的损失，提高电池效率。模块电池I的绝热容器3的内部比绝热容器3的外部温度更高。因此，主极棒42的集电板I侧的端部被置于高温下，并且主极棒42的突出于绝热容器3外部的部分被置于常温下。另一方面，温度越高金属电阻则越大，温度越低则越小。因此，在本实用新型中，通过使置于高温下且电阻大的主极棒42 (更具体地是本体部42a)的集电板51侧的部分的壁厚变大来使该部分的电阻变小。另外，如果主极棒42的长度一定，则热传导率与其剖面积成比例。因此，在本实用新型中，通过使主极棒42(更具体地是本体部42a)的绝热容器3外部侧部分的壁厚变小，使主极棒42的剖面积变小，从而减少绝热容器3内的热量通过主极棒42发散到外部的量。此外，主极棒42的绝热容器3外部侧的部分被置于常温下且电阻小，因此，即使壁厚小，从导电性的观点来看也没有障碍。即，在本实用新型中，将主极棒42的本体部42a的壁厚以从集电板51向绝热容器3外变小的方式形成，由此可以不影响绝热容器3内的温度分布而使主极棒42的电阻进一步变小，并能有效地将模块电池I的电力向外部供给。另外，将本体部42a的集电体51侧端部的内径以从集电板51向绝热容器3外变小的方式形成，由此能够防止填充于绝热容器31内的消火砂通过主极棒42向绝热容器3外部流出。此外，在本实用新型中，本体部42a的壁厚可以阶梯式变小，也可以连续地变小，从确保主极棒42的温度分布均匀性的观点来看，优选本体部42a的壁厚连续变小。另外，本体部42a的壁厚在集电板51侧的端部优选为3-6_，在绝热容器3外部侧的端部优选为2-4mm。[0059]另外，优选锥度的大小⑴在I. 05以上2. O以下。此处，“锥度大小”是指本体部
42a高温侧端部的壁厚/本体部42a低温侧端部的壁厚求得的值。本体部42a的剖面形状并无特别限制，例如可以是圆形、椭圆形、以及三角形、矩形等多边形，为了切削加工易于进行，优选为圆形。主极棒42的材质，可以使用具有高导电性和低热传导性、并兼具适度的强度、耐氧化性、耐热性、耐腐蚀性的材料，具体地，适合使用铝5056 (JIS)、铝3003 (JIS)等。另外，如图3、图5和图7所示，主极棒42具有筒状电极熔接部位42b，其在突出于 绝热容器3外的本体部42a外侧端部上一体形成、且具有比该端部壁厚更大的一定壁厚。设置具有一定壁厚的电极熔接部位42b，是由于设置锥度的部分壁厚较薄，电极的溶接较困难。优选电极熔接部位42b的长度为20-30mm，且优选其壁厚为3_6mm。接着对主极插头端子43进行说明，如图7至图9所示，主极插头端子43由胴体部71和两个柱状电缆连接部72构成。在胴体部71上设置有与主极棒42嵌合的贯通孔73。另外，两个电缆连接部72以相对于贯通孔73的位置对称的方式配置，并从胴体部71向同一方向突出而形成。此处优选主极插头端子43的表面积在300cm2以上。这样的构成，能使向模块电池I外部的放热量减少，并能防止由焦耳热所引起的损失，提高电池效率。优选地，将贯通孔73的形状设定成与主极棒42的形状互补的形状，并被加工形成，并且将电缆连接部72与胴体部71 一体形成以确保具有期望的机械强度。因此，作为主极插头端子43用的材料，要求其容易加工。进而，主极插头端子43是电连接部件，因此理所当然要求其导电性优异。如上所述，优选地，作为主极插头端子43用的材料具体地适合使用铝或铝合金，将这些材料块(块)通过机械加工等切割，并通过研磨加工来制作插头端子。优选在这样制作的主极插头端子43的电缆连接部72的外表面形成金或银的被膜。这是为了减小在将电缆连接部72和连接器(连结端子)结合并形成流向电力电缆80的电流通路时的接触电阻。此处，对形成这样的金或银被膜的方法无特别限定，可以使用电镀、溅射法、或膏状物的烧镀等各种方法。通过嵌合熔接贯通孔73与主极棒42将主极插头端子43固定于主极棒42。优选地，柱状电缆连接部72以如下方式形成当胴体部71和主极棒42接合时，使设置于主极棒42的容器主体31的侧面与电缆连接部72的长度方向平行。如果电缆连接部72的方向定位成水平方向，则由于电力电缆80所设置的自由度高，所以即使在台架内插入多个模块电池并将其串并联连接而配置的情况下，也能实现节省空间，因而优选。另外，如果使电缆连接部72的尺寸、形状为与市售的连接器互补的尺寸、形状，就无需自制特别的连接器，因此有削减成本的效果。为了进一步提高实际安装到主极棒42后的作业安全性，优选在主极插头端子43上安装树脂制或橡胶制的插头端子盖。使电缆连接部72的最高温度通常在150°C以下，并使胴体部71的温度比这个温度稍高，因此，插头端子盖至少需要170°C左右的耐热性，另夕卜，当然需要绝缘性。接着，作为前述的主极插头端子43和插头端子盖的使用例，图9表示主极插头端子43和电力电缆80之间的连接状态。电力电缆80以如下方式构成电线81压接固定于由铆接部82和插口部83构成的压接端子84的铆接部82，压接端子84的插口部83连接于连接器85。此处，连接器85利用弹簧86将筒状体89向筒状体89的内部方向压迫，并将插口部83夹持并固定于筒状体89内部，因此呈能使电缆连接部72的装卸也同样容易进行的结构。 另外，在电力电缆80端部设置有铆接部82用的铆接部盖90、连接器85和兼用插 口部83的连接器用盖87，另一方面，在主极插头端子43上也设置有插头端子盖88。另外，从防止触电等事故的安全性方面优选在连接主极插头端子43和连接器85时使其互相重合而没有露出部分。更优选在这些盖87、88上形成互补的凹凸部，使其具有防止脱落的功能。
权利要求1.ー种主极结构，其安装于将多个单电池容纳于绝热容器内的模块电池，该多个单电池在高温下工作而进行充放电，其特征在于，具备 主极母线板，该主极母线板将配置于所述绝热容器内侧且对各单电池的电カ进行集电的集电体形成为板状，并在该集电板两面配置绝缘材料， 筒状主极棒，其一端安装于所述集电板，另一端突出于所述绝热容器外， 主极插头端子，其安装于所述主极棒， 所述主极棒具备本体部，其壁厚从所述集电板向所述绝热容器外变小；电极熔接部位，其在突出于所述绝热容器外的所述本体部的外侧端部上一体形成且壁厚大于该端部， 所述主极插头端子具备胴体部，其具有嵌合于所述主极棒的贯通孔；柱状电缆连接部，其从该胴体部突出而形成， 所述主极母线板、所述主极棒和所述主极插头端子的通电面积分别在170_2以上。
2.根据权利要求I所述的主极结构，其特征在于，所述电缆连接部有两个，这两个电缆连接部从所述胴体部向同一方向突出。
3.根据权利要求2所述的主极结构，其特征在于，所述主极棒的通电面积在170mm2以上2400mm2以下。
4.根据权利要求3所述的主极结构，其特征在于，所述主极母线板沿着所述绝热容器的一个侧面形成为四角板状，且其面积占所述绝热容器一个侧面的面积的50%以上。
5.根据权利要求4所述的主极结构，其特征在干，所述主极插头端子的表面积在300cm2 以上。
6.根据权利要求5所述的主极结构，其特征在于，在所述集电体的上端突出形成有用于对各单电池的电カ进行集电的多个端子，并且在该端子上设有缩颈部，端子能通过该缩颈部弯曲。
7.根据权利要求6所述的主极结构，其特征在于，在所述主极棒的内周面或外周面设有锥度，该锥度的大小为I. 05以上2. O以下。
8.根据权利要求7所述的主极结构，其特征在于，所述主极插头端子的两个电缆连接部以相对于所述贯通孔的位置対称的方式配置。
9.根据权利要求8所述的主极结构，其特征在于，所述主极插头端子由铝或铝合金构成，且所述电缆连接部的外表面形成有金或银的被膜。
专利摘要本实用新型涉及一种安装于将高温工作型模块电池(1)的主极结构(4)，其具备主极母线板(41)，该主极母线板(41)将配置于绝热容器(3)内侧且对各单电池(2)的电力进行集电的集电体(51)形成为板状，并在该集电板(51)两面配置绝缘材料(52)；筒状主极棒(42)，其一端安装于集电板(51)，另一端突出于绝热容器(3)外；主极插头端子(43)，其安装于主极棒(42)。主极棒(42)具备本体部(42a)，其壁厚从集电板(51)向绝热容器(3)外变小；电极熔接部位(42b)，其在本体部(42a)外侧端部上一体形成且壁厚大于本体部(42a)的外侧端部。主极母线板(41)、主极棒(42)和主极插头端子(43)各自的通电面积在170mm2以上。
文档编号H01M2/26GK202423437SQ20112053053
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者白井觉 申请人:日本碍子株式会社