专利名称：电动车用圆柱型碱性蓄电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种碱性蓄电池，尤其涉及其包括一两端开口的电池外壳与兼作电极端头两个封口盖帽密封组成的密封结构；以及尤其涉及其包括泡沫镍电极的两级或两级以上极耳集流结构和冲孔镀镍钢带电极的两级或两级以上极耳集流结构。
通常的镉镍蓄电池、金属氢化物镍蓄电池等碱性蓄电池是由正极、隔膜、负极叠置卷成卷绕状电芯，将其装入一端开口的电池外壳，由正极导出的集流极耳与封口盖帽焊接，注入碱性电解液，密封封口盖帽而制得，负极与电池外壳裸露接触并以电池外壳充当一集流端。这种结构对于普通的小型民用碱性蓄电池并不会有不良影响，但在应用于电动车等领域的大型碱性蓄电池，以负极与电池外壳裸露接触并以电池外壳充当一集流端的结构，往往会导致接触不良，电阻过大，大电流的充电、放电都不充分；其次，作为驱动电源使用时，电池要受到震动并有会导致集流极耳从封口盖帽脱落的危险，为防止这种情况，必须提高电池的耐震动性，针对此缺陷，1998年1月14日公布的中国专利CN1170242A公开了集流极耳与封口盖帽之间形成第一焊接部和第二焊接部的技术方案，但本设计人的研究发现，这一技术在实施及效果方面都存在着不足；另外，在常规电池组装过程会出现短路现象，因此，本实用新型的目的是提供一种电动车用圆柱型碱性蓄电池，以解决常规碱性蓄电池，以负极与电池外壳裸露接触并以电池外壳充当一集流端的结构，导致接触不良，电阻过大，大电流的充电、放电都不充分问题。
本实用新型的进一步目的是提供一种电动车用圆柱型碱性蓄电池，以解决电池要受到震动并会导致集流极耳从封口盖帽脱落以及降低或消除电池自短路等问题。
本实用新型的电动车用圆柱型碱性蓄电池，所述的碱性蓄电池包括一两端开口的电池外壳、密封所述开口并兼作电极端头的两个封口盖帽以及所述电池外壳与封口盖帽组成的电池容器中装有的由正极、隔膜、负极叠置组成的卷绕状电芯。最好所述的封口盖帽设有至少一个以上的排气孔，优选两个以上的排气孔，所述排气孔由上帽和防爆球组成的点焊盖帽密封。最好所述的封口盖帽设有一外螺栓，所述外螺栓外套有盖形端螺母。
本实用新型的电动车用圆柱型碱性蓄电池，进一步包括所述的正极、负极包括有电极基板和活性物质，所述的正极、负极基板至少其中之一选自泡沫镍，由所述泡沫镍焊接导出的集流极耳采用两级或两级以上极耳集流结构与所述的封口盖帽焊接，所述的两级极耳集流结构包括两片以上与泡沫镍焊接导出的第一级集流极耳以及两片以上与封口盖帽焊接的第二级集流极耳，第二级集流极耳与第一级集流极耳的连接端以层叠方式焊接在一起，第一级集流极耳分别焊接在此连接端。优选所述的第一级集流极耳的厚度为0.1-0.2毫米，第二级集流极耳的厚度为0.1 5-0.3毫米。优选所述的第一级集流极耳的间距为30-50毫米，所述的第一级集流极耳点焊在泡沫镍中的长度大于泡沫镍宽度的三分之一而不大于泡沫镍宽度。优选第二级集流极耳的截面积大于或等于第一级集流极耳的截面积之和。
本实用新型的电动车用圆柱型碱性蓄电池，进一步包括所述的正极、负极包括有电极基板和活性物质，所述的正极、负极基板至少其中之一选自冲孔的镀镍钢带，由所述镀镍钢带焊接导出的集流极耳采用两级或两级以上极耳集流结构与所述的封口盖帽焊接；所述的两级极耳集流结构包括一片以上与镀镍钢带焊接导出并与卷绕状电芯大小相适应的圆形或近似圆形的第一级集流片以及两片以上与封口盖帽焊接的第二级集流极耳，第二级集流极耳与第一级集流片的连接端以层叠方式焊接在一起，第一级集流片以层叠方式焊接在一起，第二级集流极耳焊接在第一级集流片端面上。优选所述的第一级集流片为镍圆形片，其厚度0.15-0.3毫米。优选所述的第二级集流极耳为4-8片。优选所述的第二级集流极耳为6片。
本实用新型的电动车用圆柱型碱性蓄电池，更进一步包括所述的正极、负极包括有电极基板和活性物质，所述的正极基板选自泡沫镍，由所述泡沫镍焊接导出的集流极耳采用两级或两级以上极耳集流结构与其一所述的封口盖帽焊接，所述的两级极耳集流结构包括两片以上与泡沫镍焊接导出的第一级集流极耳以及两片以上与封口盖帽焊接的第二级集流极耳，第二级集流极耳与第一级集流极耳的连接端以层叠方式焊接在一起，第一级集流极耳分别焊接在此连接端；所述的负极基板选自冲孔的镀镍钢带，由所述镀镍钢带焊接导出的集流极耳采用两级或两级以上极耳集流结构与其二所述的封口盖帽焊接，所述的两级极耳集流结构包括一片以上与镀镍钢带焊接导出并与卷绕状电芯大小相适应的圆形或近似圆形的第一级集流片以及两片以上与封口盖帽焊接的第二级集流极耳，第二级集流极耳与第一级集流片的连接端以层叠方式焊接在一起，第一级集流片以层叠方式焊接在一起，第二级集流极耳焊接在第一级集流片端面上。优选所述第二级集流极耳的截面积大于或等于第一级集流极耳的截面积之和。优选所述正极的第一级集流极耳的厚度为0.1-0.2毫米，第一级集流极耳的间距为30-50毫米，第一级集流极耳点焊在泡沫镍中的长度大于泡沫镍宽度的三分之一而不大于泡沫镍宽度。优选所述负极的第一级集流片为镍圆形片，其厚度0.15-0.3毫米，所述正极和负极的第二级集流极耳为4-8片，极耳厚度为0.15-0.3毫米。
本实用新型采用双封口盖帽结构，解决了常规碱性蓄电池，以负极与电池外壳裸露接触并以电池外壳充当一集流端的结构，导致接触不良，电阻过大，大电流的充电、放电都不充分问题；二级极耳结构，一方面弥补了泡沫镍导电能力的不足，增强正极导电性和集流效果，另一方面使负极放电效果更好，与常规结构的相同碱性电池相比，1C放电时间增加5分钟以上，内阻减低1Ωm以上；同时，电池短路率由原来的2％减低为0％；解决了电池受到震动导致集流极耳从封口盖帽脱落等问题。
图1是本实用新型的实施例的截面图；图2是本实用新型的实施例的正极两级极耳集流结构截面图；图3是本实用新型的实施例的负极两级极耳集流结构截面图。
以下结合附图对本实用新型具体说明如下符号说明
2-钢管，3a、3b-封口盖帽，4-防爆球，5-上帽，6-盖帽外螺栓，7-卷绕状电芯，8-负极片，8a-负极第一级集流片，8b-负极第二级极耳，9-正极片，9a-正极第一级极耳，9b-正极第二级极耳，10-隔膜，11-盖形螺母如图1所示，截取φ68×壁厚0.5×长234(单位毫米)的钢管，经过常规电镀镍的防锈防腐处理后作为本实用新型碱性蓄电池的电池外壳2；加工与电池外壳开口大小相适应的密封所述开口并兼作电极端头的两个封口盖帽3a与3b，每一封口盖帽设有两个排气孔，所述排气孔由上帽5和防爆球4组成的点焊盖帽密封，所述的封口盖帽上还设有一外螺栓6，所述外螺栓外套有盖形端螺母11；截取长1700×宽195(单位毫米)的泡沫镍，按长度方向以40毫米的等距离以常规方式焊接长150×宽4×厚0.15(单位毫米)共计40根第一级极耳9a，其中焊接在泡沫镍中的极耳长度为130毫米，然后以常规方法制得正极板9；截取长2000×宽205(单位毫米)的镀镍钢带以常规的拉浆生产工艺制得负极板8；将正极板9、隔膜10、负极板8叠置以常规方法组成卷绕状电芯7，并在与正极板第一级极耳的相对方向的回形负极外露端以焊接一0.2毫米厚的圆形镍片充当第一级集流片8a；取6根70×25×0.2(单位毫米)的镍带层叠并将其一端点焊为一体充当正极板9的第二级极耳9b,40根第一级极耳9a向电芯7中心方向折成辐射状并分别焊接在层叠镍带点焊端；取6根70×25×0.2(单位毫米)的镍带充当负极板8第二级极耳8b分别与圆形镍片焊接；将经过上述步骤的电芯装入电池外壳1中，在距钢管两端5.5毫米处分别冲槽，正极板第二极耳9b的层叠镍带另一端分别与所述的封口盖帽3a焊接，负极板第二极耳的镍带另一端分别与另一所述的封口盖帽3b焊接，密封其中端封口盖帽3b，注入电解液，密封另一端封口盖帽3a，即制得本实用新型实施例的电动车用圆柱型镉-镍碱性蓄电池；
按通常的方法测试，电池性能测试结果如下容量90AH重量2.1KG比能量51。4WH/KG最大放电电流360A1C放电时间平均为55分钟电池放电态内阻＜3.5Ωm比功率200W/KG循环寿命1000次以上充电16A充电6H，充电量100％；90A充电1H，充电量95％。
高低温性能65c°充电，充电量＞80％,-18c°充电，充电量＞85％。
一次充电行驶距离130KM最大时速＞110KM/H安全性1．台架振动试验12万次以上不短路；2．90A过充电30分钟不爆炸，不漏液；3．90A过放电18分钟不爆炸；4．带电电池短路不爆炸。比较例参照实施例，正极、负极分别仅采用40根第一级极耳集流结构做成比较例电池，测试结果如下1C放电时间平均为50分钟最大放电电流200安培放电态内阻4.5Ωm短路率＞2％预备试验1-镍带电流性能取一横截面积为0.15×4(单位毫米)的镍带，以常规方法测试其电流随电压成线性变化范围为0-16安培，当电流升高至14安培时开始发热，因此，该规格镍带安全使用范围为0-14安培；同样，对于横截面积为0.2×25(单位毫米)镍带的安全使用范围为0-150安培；因此，对于本实用新型的实施例正极板的第一极耳汇流出口的安全使用范围为0-560安培，第二极耳汇流入口的安全使用范围为0-900安培，大于第一极耳汇流出口的安全使用范围，符合设计要求的最大放电电流240安培的要求。预备试验2-正极极耳抗短路性能仅以本实用新型的实施例的正极的第一极耳集流结构所制得同类电池作为对比例，与上述实施例比较，按如下的振动实验测试①振动条件环境温度20±5℃峰值加速度98m/s2(10g)相应脉冲时间16ms相应速度变化1.00m/s振动次数60000次将实验电池放置在常规的台架振动机上，测试数据电池短路率由5％下降为0％。
权利要求1．一种电动车用圆柱型碱性蓄电池，其特征是所述的碱性蓄电池包括一两端开口的电池外壳、密封所述开口并兼作电极端头的两个封口盖帽以及所述电池外壳与封口盖帽组成的电池容器中装有的由正极、隔膜、负极叠置组成的卷绕状电芯。
2．根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是所述的封口盖帽设有至少一个以上的排气孔，所述排气孔由上帽和防爆球组成的点焊盖帽密封。
3．根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是所述的封口盖帽设有一外螺栓，所述外螺栓外套有盖形端螺母。
4．根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是所述的正极、负极包括有电极基板和活性物质，所述的正极、负极基板至少其中之一选自泡沫镍，由所述泡沫镍焊接导出的集流极耳采用两级或两级以上极耳集流结构与所述的封口盖帽焊接，所述的两级极耳集流结构包括两片以上与泡沫镍焊接导出的第一级集流极耳以及两片以上与封口盖帽焊接的第二级集流极耳，第二级集流极耳与第一级集流极耳的连接端以层叠方式焊接在一起，第一级集流极耳分别焊接在此连接端。
5．根据权利要求4所述的碱性蓄电池，其特征是所述的第一级集流极耳的厚度为0.1-0.2毫米，第二级集流极耳的厚度为0.15-0.3毫米。
6．根据权利要求4或5所述的碱性蓄电池，其特征是所述的第一级集流极耳的间距为30-50毫米，所述的第一级集流极耳点焊在泡沫镍中的长度大于泡沫镍宽度的三分之一而不大于泡沫镍宽度。
7．根据权利要求4或5所述的碱性蓄电池，其特征是第二级集流极耳的截面积大于或等于第一级集流极耳的截面积之和。
8．根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是所述的正极、负极包括有电极基板和活性物质，所述的正极、负极基板至少其中之一选自冲孔的镀镍钢带，由所述镀镍钢带焊接导出的集流极耳采用两级或两级以上极耳集流结构与所述的封口盖帽焊接，所述的两级极耳集流结构包括一片以上与镀镍钢带焊接导出并与卷绕状电芯大小相适应的圆形或近似圆形的第一级集流片以及两片以上与封口盖帽焊接的第二级集流极耳，第二级集流极耳与第一级集流片的连接端以层叠方式焊接在一起，第一级集流片以层叠方式焊接在一起，第二级集流极耳焊接在第一级集流片端面上。
9．根据权利要求8所述的碱性蓄电池，其特征是所述的第一级集流片为镍圆形片，其厚度0.15-0.3毫米。
10．根据权利要求4或8所述的碱性蓄电池，其特征是所述的第二级集流极耳为4-8片。
11．根据权利要求10所述的碱性蓄电池，其特征是所述的第二级集流极耳为6片。
12．根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是所述的正极、负极包括有电极基板和活性物质，所述的正极基板选自泡沫镍，由所述泡镍焊接导出的集流极，耳采用两级或两级以上极耳集流结构与其一所述的封口盖帽焊接，所述的两级极耳集流结构包括两片以上与泡沫镍焊接导出的第一级集流极耳以及两片以上与封口盖帽焊接的第二级集流极耳，第二级集流极耳与第一级集流极耳的连接端以层叠方式焊接在一起，第一级集流极耳分别焊接在此连接端；所述的负极基板选自冲孔的镀镍钢带，由所述镀镍钢带焊接导出的集流极耳采用两级或两级以上极耳集流结构与其二所述的封口盖帽焊接，所述的两级极耳集流结构包括一片以上与镀镍钢带焊接导出并与卷绕状电芯大小相适应的圆形或近似圆形的第一级集流片以及两片以上与封口盖帽焊接的第二级集流极耳，第二级集流极耳与第一级集流片的连接端以层叠方式焊接在一起，第一级集流片以层叠方式焊接在一起，第二级集流极耳焊接在第一级集流片端面上。
13．根据权利要求12所述的碱性蓄电池，其特征是所述第二级集流极耳的截面积大于或等于第一级集流极耳的截面积之和。
14．根据权利要求12所述的碱性蓄电池，其特征是所述正极的第一级集流极耳的厚度为0.1-0.2毫米，第一级集流极耳的间距为30-50毫米，第一级集流极耳点焊在泡沫镍中的长度大于泡沫镍宽度的三分之一而不大于泡沫镍宽度。
15．根据权利要求12所述的碱性蓄电池，其特征是所述负极的第一级集流片为镍圆形片，其厚度0.15-0.3毫米，
16．根据权利要求14或15所述的碱性蓄电池，其特征是所述正极和负极的第二级集流极耳为4-8片，极耳厚度为0.15-0.3毫米。
专利摘要本实用新型涉及的碱性蓄电池,包括一两端开口的电池外壳、密封所述开口并兼作电极端头的两个封口盖帽以及所述电池外壳与封口盖帽组成的电池容器中装有的由正极、隔膜、负极叠置组成的卷绕状电芯,其正极板的基板选自泡沫镍,集流极耳采用两级极耳集流结构,负极板的基板选自冲孔的镀镍钢带,集流极耳采用两级极耳集流结构,本实用新型的碱性蓄电池内阻小、无短路、耐振动,可以作为电动汽车电池应用。
文档编号H01M10/28GK2454906SQ0024046
公开日2001年10月17日 申请日期2000年12月13日 优先权日2000年12月13日
发明者王传福, 柯国平, 王胜亚, 彭全旺 申请人:深圳市比亚迪实业有限公司