专利名称：具有内部并联式结构的电池组及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池组及其制作方法，特别涉及一种具有内部并联式结构的电池 组及其制作方法。
背景技术：
随着社会的发展，电动产品对所使用的电池容量的要求越来越高，为了满足要求， 有两种途径第一，对小容量的单体电池采用连接导电元件将其并联组合而成一个高容量 的电池组，这种方式称为“外部并联”；第二，生产大容量单体电池。第一种方式组合时，对单 体电池之间的一致性要求很高，单体之间的差异会影响整体性能；且随着组合连接点的增 加，必然会增加组合内阻，同时外露的连接配件给电池组的安全带来隐患；同时随着组合个 数的增多，电池组体积变的越来越大；甚至组合过程中可能出现正负极装反、短路等现象； 且目前国内的组合技术发展落后，限制电池应用技术的发展。第二种方式即生产大容量单 体电池，为了达到大容量要求，极组的重量和体积也很大，这必然会给生产过程带来不便， 且因为层数太多，电池散热困难，且各层之间温度差异很大，导致充放效率差异很大。这将 严重影响电池的性能。
发明内容
本发明旨在提供一种总容量大、体积小、制作工艺相对简单的具有内部并联式结 构的电池组及制作方法，且该电池组的内部热量易散出，能提高电池内部热量分布的均勻 性，并且制作时更易控制一致性的问题。本发明是通过如下技术方案实现的具有内部并联式结构的电池组，在一个电池壳体内放置了一个带有N个洞穴的支 架，每个洞穴内放置一个极组，将每个极组的正极引出端均与电池的顶盖的汇流体正极端 连接，将每个极组的负极引出端均与顶盖的汇流体负极端连接，每个洞穴内注入有电解液 且密封，洞穴相互之间密封隔离，其中N为2以上的自然数。将上述这种方式称之为“内部 并联式”，每个注入电解液的洞穴及内部的极组所构成的整体称为“单元电芯”，同一电池壳 体内的多个单元电芯并联成为一个电池组，以满足电池容量的要求。目前实现比较好的方式是2 4个极组并联组合的电池组，即所述的N优选2、3 或4。为便于识别，降低生产中的出错机率，极组放置于洞穴内的方式优选为全部以相 同方向放置，即全部极组的极性方向相同。上述具有内部并联式结构的电池组的制作方法，在一个电池壳体内放置一个带有 N个洞穴的支架，在每个洞穴内放置一个极组，然后在每个洞穴内注入电解液且密封，洞穴 相互之间密封隔离；将每个极组的正极引出端均与电池的顶盖的汇流体正极端连接，将每 个极组的负极引出端均与顶盖的汇流体负极端连接；最后装好顶盖，完成制作；其中N为2 以上的自然数。
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目前实现比较好的方式是2 4个极组并联组合的电池组，即所述的N优选2、3 或4。为便于识别，降低生产中的出错机率，所有极组以相同的方向放入洞穴，即全部极 组的极性方向相同。为尽量减少电池组的体积，所述的每个洞穴的大小优选以刚好放置一个极组为限。根据需要和设计，支架上的洞穴可为方形或圆形。电池组也可为方形或圆形电池组。现行的所谓“外部并联”，是先做成独立的单体电池，每一个单体电池都有各自的 电池壳体和正极、负极引出端，再将单体电池通过外部连接导电元件并联各单体电池成为 一个电池组。而本发明的所谓“内部并联”，是在同一个电池壳体内部将多个单元电芯并联 连接至电池的同一个正极引出端和同一个负极引出端。而与部并联相比，内部并联的单元 电芯共用一个电池壳体，并联后的电池组只有一个正极端和一个负极端，各单元电芯不能 当作一个独立的个体使用，而外部并联的每个单体电池有独立的正极端和负极端，可以作 为一个独立的个体进行使用。与现有技术相比，本发明的优点是1.可根据需要设计和制作各种容量的电池组。2.与单体电池外部并联技术相比，内部并联可以简化生产工艺，并且由于电池生 产中，每增加一道工序就会降低电池间的一致性，因此工艺的简化和工序的减少更容易保 证单体间的一致性。3.同等容量下的电池体积更小，质量更轻，对电池组合技术的要求低；同时没有 电池组合时单体之间用于导电的连接件的存在，可以减少电池外部短路的发生机率。4.与大容量单体电池相比，单个极组的重量和体积较小，便于生产和装配；且极 组整体较小，有利于极组内部热量的传导和散发。
图1 实施例1的电池剖视2 实施例1电池装顶盖前电池俯视3 两种电池的5C充放电对比曲线
具体实施例方式为了进一步说明而不是限制本发明的实现方式，下面结合附图加以说明，但并不 因此将本发明限制在所述的实施范围之中。实施例1一种4X 30Ah的方形镍氢电池组，电池设计总容量120Ah，电池组的结构平面示意 图如图ι所示。在一个不锈钢的电池壳体1内放置了一个带有四个圆形洞穴的支架2 ；参 见装顶盖前电池俯视图，每个洞穴内放置一个极组3，极组的极性方向相同，每个极组的容 量为30Ah，每个极组正中的卷芯位置4装有绝缘垫片5 ；将每个极组的正极引出端均与电池 的顶盖6的汇流体正极端连接，将每个极组的负极引出端均与顶盖6的汇流体负极端连接，每个洞穴内注入有电解液且密封，洞穴相互之间密封隔离；在顶盖6与支架2的接触处有密 封圈7。将上述这种方式称之为“内部并联式”，每个注入电解液的洞穴及内部的极组所构 成的整体称为“单元电芯”，同一电池壳体内的多个单元电芯并联成为一个电池组，电池组 的容量可达到120Ah。为了比较，按现行大容量电池制备方法制作了一个120Ah的金属外壳圆柱形镍氢 电池，以作为对比电池。过程如下将卷绕好的极组入壳，极组容量120Ah，壳体为不锈钢材 质，极组与钢壳之间有绝缘套，滚槽封口，注入电解液，密封。极组重量结果显示，相同容量 下，实施例1的电池组的单元极组重量仅为0. 9Kg，而对比电池极组重量高达3. 5Kgo而极 组的重量大小影响着生产和装配工作的困难程度，重量大的极组将给生产和装配工作带来 困难，如果容量进一步增加，这种困难将体现得更明显。在相同条件下分别对实施例1和对比电池进行充放电测试，充放电条件如下 600A充12min或-Δ V = 5My，搁置30min，600A放电到1. 0V，同时测量电池内部温度。大电 流5C放电对比曲线见图3，图中曲线8是实施例1电池组充电温度，曲线9是实施例1电 池组充电电压，曲线10是对比电池充电温度，曲线11是对比电池充电电压。由图3可见， 5C(600A)连续充电，实施例1电池组充电电压为1.69V，充电温度约45°C，而对比电池充电 电压达到1. 73V，充电温度高达65°C。本实施例1的电池组由于内部热量能够快速导出，所 以电池内部温度较低，这也有利于电池性能的稳定。实施例2实施例1的电池组的制作方法如下备好容量均为30Ah的极组4个(极组制作跟常规电池无差别)、不锈钢电池壳体1 个、开有四个相同大小的圆形洞穴(洞穴尺寸以刚好放下一个极组为限)的塑料支架1个、 正负极顶盖各1套(包括集流体、引出端)、密封圈1套。将支架2放入电池壳体1中，再将 极组3按照壳体上的正负极标示方向装入塑料支架2的洞穴中，每个洞穴放一个极组且方 向一致；待四个极组都装好后，在极组正中的卷芯4位置放上绝缘垫片5 ；然后向每个洞穴 中注入电解液，再装入顶盖6，顶盖6由汇流体和引出端组成，汇流体的正极端与极组3所有 的正极引出端连接，汇流体的负极端与极组3所有的负极引出端连接，起到汇流的作用；而 顶盖的引出端则用于电池与外部连接；顶盖6与塑料支架2的接触处还有密封圈7，起到密 封的作用，顶盖装好后即完成电池的制作。
权利要求
1.一种具有内部并联式结构的电池组，其特征在于在一个电池壳体内放置了一个带 有N个洞穴的支架，每个洞穴内放置一个极组，将每个极组的正极引出端均与电池的顶盖 的汇流体正极端连接，将每个极组的负极引出端均与顶盖的汇流体负极端连接，每个洞穴 内注入有电解液且密封，洞穴相互之间密封隔离；其中N为2以上的自然数。
2.如权利要求1所述的具有内部并联式结构的电池组，其特征在于所述的N优选2、 3或4。
3.如权利要求1或2所述的的具有内部并联式结构的电池组，其特征在于所述的极 组放置于洞穴的方式优选为以相同方向放置。
4.一种具有内部并联式结构的电池组的制作方法，其特征在于在一个电池壳体内放 置一个带有N个洞穴的支架，在每个洞穴内放置一个极组，然后在每个洞穴内注入电解液 密封，洞穴相互之间密封隔离；将每个极组的正极引出端均与电池的顶盖的汇流体正极端 连接，将每个极组的负极引出端均与顶盖的汇流体负极端连接；最后装好顶盖，完成制作； 其中N为2以上的自然数。
5.如权利要求4所述的具有内部并联式结构的电池组的制作方法，其特征在于所述 的N优选2、3或4。
6.如权利要求4或5所述的具有内部并联式结构的电池组的制作方法，其特征在于 所有极组以相同的方向放入洞穴。
7.如权利要求4或5所述的具有内部并联式结构的电池组的制作方法，其特征在于 所述的每个洞穴的大小优选以刚好放置一个极组为限。
8.如权利要求6所述的具有内部并联式结构的电池组的制作方法，其特征在于所述的每个洞穴的大小优选以刚好放置一个极组为限。
全文摘要
本发明提供了一种具有内部并联式结构的电池组及其制作方法，在一个电池壳体内放置一个带有多个洞穴的支架，每个洞穴内放置一个极组，然后将极组并联，并与顶盖的汇流体正、负极端连接。实现同一电池壳体内部并联多个单元电池，以满足电池容量的要求，作为一个整体使用。通过用此法制作的电池可根据需要设计和制作各种容量的电池；与单体电池外部并联相比，内部并联可以简化生产工艺，同等容量下的电池体积更小，质量更轻，对电池组合技术的要求低。
文档编号H01M10/04GK102064336SQ20101058466
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者何策衡, 卢海军, 杨亚男, 陈风 申请人:湖南科力远新能源股份有限公司