CN102104167A - 具有内部串联式结构的电池组及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内部串联式的电池组及其制作方法，电池组是在一个电池壳体内有N个极组、(N-1)个具有导电性的隔板、电解液、密封圈，在电池壳体上有顶盖；用隔板将相邻两个极组分隔，并且一个极组的正极与隔板连接，另一个极组的负极则与隔板的另一边连接，以串联的方式连接两相邻极组；电池组是依据根据需要的电压而设计，实现在同一电池壳体内部串联多个单元电芯，作为一个整体使用，以满足电压要求。本发明的电池组在满足各种用电器的电压要求的同时，在同等电压下的电池体积更小，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。

Description

具有内部串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制作方法，特别涉及一种具有内部串联式结构的电池组及制作方法。

背景技术

随着社会的发展，电动产品越来越多样化和功率大型化，也即意味着对所使用的电池电压和容量的要求越来越复杂、越来越高，可能须对单体电池进行串联或并联组合，甚至既有串联又有并联；同时便携和紧凑也是发展的方向，即体积越来越小，给予电池的放置空间更小。目前的电池产品中，单体电池电压一般较低，如镍氢电池为1.2V，铅酸为2.0V，锂离子电池为3.6V，使用时需根据用电器的工作电压要求，用连接元件将多个单个电池将进行串联，这种连接形式称之为“外部串联”。这种外部串联式组合的电池组对单体电池之间的一致性要求很高，否则会严重影响整体性能；且随着组合连接点的增加，必然会增加组合电阻，同时外露的导电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，限制电池应用技术的发展。

发明内容

本发明旨在提供一种体积小，单元电芯之间一致性较易保证且没有外露连接元件的一种具有内部串联式结构的电池组及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种具有内部串联式结构的电池组，在一个电池壳体内有N个极组、(N-1)个具有导电性的隔板、电解液、密封圈，在电池壳体上有顶盖；用隔板将相邻两个极组分隔，并且一个极组的正极或负极引出端通过极耳与隔板连接，相邻的另一个极组则是负极或正极引出端通过极耳与隔板的另一边连接，即在隔板两边的极组的引出端极性完全相反，由此实现两相邻极组以串联的方式连接；在最末端的两个极组，一个极组的未与隔板连接的正极引出端通过极耳与电池顶盖正极端连接，另一个极组的未与隔板连接的负极引出端则通过极耳与电池顶盖负极端连接；其中N为2以上的自然数。电池组是依据根据需要的电压而设计，其电池组的电压＝N*单元极组的电压，由此实现在同一电池壳体内部串联多个单元极组，作为一个整体使用，以满足电压要求。

目前实现较好的方式是2～4个单元极组内部串联组合成的电池组，即所述的N优选2、3或4。

上述具有内部串联式结构的电池组的制备方法，将制备好的具有正负极引出端的N个极组装入一个电池壳体内，将极组正极或负极引出端与极耳之间焊接好，装入电池壳体内，采用(N-1)个具有导电性的隔板将相邻两极组分隔，且两个极组的不同的极性引出端分别通过极耳与隔板的两边连接，两相邻极组以串联的方式连接；在最末端的两个极组，一个极组的未与隔板连接的正极引出端通过极耳与电池顶盖的正极端连接，另一个极组的未与隔板连接的负极引出端则通过极耳与电池顶盖的负极端连接；之后按目前已有工序，包括注入电解液，密封，盖好顶盖等，完成电池组的制作；其中N为2以上的自然数。

目前实现较好的方式是2～4个单元极组内部串联组合成的电池组。

为保证单元极组之间电解液相互不渗露，在隔板上装有密封圈，以保证密封。

电池壳体可非金属壳体或金属壳体，当然，如果采用金属壳体，则最好在电池制作时，极组与壳体之间安装绝缘部件。

隔板为耐酸碱的电导体，起到导电和隔离单元之间电解液的作用。

上述电池组可适用于圆形电池组或方形电池组。

上述电池组及制作方法中的所谓内部串联，是指在同一电池壳体直接用隔板作为导电连接元件将极组相互串联组合成一个完整的电池组。实现方式为第一个单元电池的正极(或负极)引出端同时作为第二个单元电池的负极(或正极)引出端。而现行技术的外部串联，先做成独立的单体电池，各单体电池有各自独用的壳体，每一个单体电池都有各自的壳体和正极、负极引出端，再将单体电池通过外部的导电连接件串联。与现有技术的外部串联相比，内部串联电池组中的单元极组不能当作一个独立的个体使用，他们共用一个壳体。

与现有技术的外部串联相比，本发明的优点是：在满足各种用电器的电压要求的同时，可以以简化生产工艺，而在电池生产中，每增加一道工序就会降低电池间的一致性，而本发明的内部串联的工序减少，更容易保证单体间的一致性。并且本发明的电池组在同等电压下的电池体积更小，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。

附图说明

图1：实施例1的电池组剖视图

图2：实施例1电池组中金属隔板剖视图

图3：0.5C充放电对比曲线

具体实施方式

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3.6V圆柱形AA镍氢电池组，图1是其结构的剖面示意图。在塑料壳体2内有3个容量均为2500mAh、电压均为1.2V的极组4a、4b和4c，每个极组的正极引出端与负极引出端分别与一个极耳6连接，极组之间是金属隔板7将其分隔开，在隔板上放置有密封圈5，放置方式见图2，是在隔板上套密封圈5；电池顶盖的正极端3和壳体的负极端1用于电池与外部连接；极组4a的负极引出端则通过耳6与电池顶盖的负极端1连接，极组4a的正极引出端与隔板7通过极耳6连接；而极组4b的负极引出端与该隔板7通过极耳6连接，正极引出端与另一隔板7通过极耳6连接；极组4c的负极引出端与该隔板7连接，其正极引出端则通过极耳6与电池顶盖的正极端3连接；在放置极组的空间内注入有电解液，金属隔板与电池壳体之间有密封圈。

上述电池组在同一电池壳体内部串联多个单元极组，作为一个整体使用，其向外供电电压为3.6V。

为便于对比，按现有方法，将3个单电池电压为1.2V容量为2500mAh的圆柱形AA镍氢电池用导线将其正负极串联成一个电池组，作为对比电池组。在相同条件下，分别电池活化后性能检测，结果如下表：

	内阻	0.5C容量	放电平台
				实施例1电池组	48.1mΩ	2523mAh	高
对比电池组	52.3mΩ	2499mAh	低

0.5C(1250mA)充放电曲线见图3，对比电池0.5C充电曲线8、实施例1的电池组0.5C充电曲线9、对比电池组0.5C放电曲线10、实施例1的电池组0.5C放电曲线11，从上述曲线可见实施例1的电池组具有较低的内阻和较好的放电平台，对比电池组的放电平台较低。

实施例2

上述实施例1的电池组制作方法如下：

备好极组3个(极组跟常规高容AA电池无差别)、塑料电池壳体1个、开有凹槽的金属隔板及密封圈2套、顶盖2个(正负极各一个)，极耳6个，将电池电池顶盖引出一端作为电池组的负极端，电池顶盖引出一端作为电池组的正极端。每个极组的正极和负极端先分别与一个极耳焊接好后，将第一个极组按照壳体上的正负极标示方向装入壳体中，对该极组的负极极耳和电池顶盖的负极端进行连接，注入电解液，装入带密封圈的金属隔板，然后对该极组的正极极耳与第一个金属隔板进行连接；再装入第2个极组，对该极组的负极极耳与该第一个金属隔板进行连接，注入电解液，装入第二个金属隔板，对该极组的正极极耳与该第二个金属隔板进行连接；再装入第3个极组，对该极组的负极极耳与该第二个金属隔板进行连接，注入电解液，对该极组的正极极耳与电池顶盖的正极端进行连接；最后封口，完成电池的制作。

Claims (6)

1.一种具有内部串联式结构的电池组，其特征在于：在一个电池壳体内有N个极组、(N-1)个具有导电性的隔板、电解液、密封圈，在电池壳体上有顶盖；用隔板将相邻两个极组分隔，一个极组的正极或负极引出端通过极耳与隔板连接，相邻的另一个极组则是与上述极组相反极性的一端通过极耳则与隔板的另一边连接；在最末端的两个极组，一个极组的未与隔板连接的正极引出端通过极耳与电池顶盖的正极端连接，另一个极组的未与隔板连接的负极引出端则通过极耳与电池顶盖的负极端连接；其中N为2以上的自然数。

2.如权利要求1所述的一种具有内部串联式结构的电池组，其特征在于：所述的N优选2、3或4。

3.一种具有内部串联式结构的电池组的制备方法，其特征在于：将制备好的具有正负极引出端的N个极组装入一个电池壳体内，采用(N-1)个具有导电性的隔板将相邻两极组分隔，且两个极组的不同的极性引出端分别通过极耳与隔板的两边连接；在最末端的两个极组，一个极组的未与隔板连接的正极引出端通过极耳与电池顶盖正极端连接，另一个极组的未与隔板连接的负极引出端则通过极耳与电池顶盖负极端连接；之后注入电解液，密封，盖好顶盖，完成制作；其中N为2以上的自然数。

4.如权利要求2所述的具有内部串联式结构的电池组的制备方法，其特征在于：所述的N优选2、3或4。

5.如权利要求3或4所述的具有内部串联式结构的电池组的制备方法，其特征在于：在隔板上装有密封圈。

6.如权利要求5所述的具有内部串联式结构的电池组的制备方法，其特征在于：在隔板上装有密封圈。

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