專利名稱：布置橢圓柱形電池的方法和組合電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及當(dāng)多個電池組合使用時布置多個電池的方法，也涉及使用該布置方法布置的組合電池。
在使用中布置多個電池時，電池布置成垂直于它們放置其上的表面。由于對提高空間效率的需要，放置電池的空間限制在相當(dāng)小的空間。例如，在電動汽車中，為了充分保證座位空間和行李空間，多數(shù)情況下電池放在地板下。在這種情況下，為保證汽車地板所需的最低高度，在實際情況下不能得到放置電池的足夠空間高度。鑒于該情況，要求電池的高度盡可能的小。而且，放置電池的空間形狀和大小在每個電動汽車制造公司和每種類型汽車中不同。因此，電池設(shè)計成其尺寸適合于每個汽車制造公司和每種汽車中將被放置的空間，然后，制造由此設(shè)計的電池并安裝在汽車中。
然而，在放置電池時，因為每個電池的尺寸是按照放置電池的空間重新設(shè)計的，所以難以大量生產(chǎn)該電池并且需要很多時間和精力。因此，產(chǎn)生的問題是電池成本增加并且不能按照需求很快地供給電池。
因此，本發(fā)明的目的是提供在有限空間內(nèi)放置電池的方法，而不使用改變電池設(shè)計的工藝，并且提供在該空間內(nèi)放置的組合電池。
為解決上述問題而布置多個橢圓柱形電池的方法中，每個橢圓柱形電池包括(1)蓋壁；和(2)具有側(cè)壁和與蓋壁相對的底壁的電池殼主體，其中(3)蓋壁和底壁的每個以大致橢圓形構(gòu)成，具有長軸A、短軸B和在長軸兩端的弧部或橢圓弧部，以及(4)電池殼主體具有在長軸兩端的弧形或橢圓弧形的側(cè)壁，即弧形側(cè)壁，其中每個電池以如下方式布置假設(shè)包括蓋壁長軸和底壁長軸的截面是假想橫截表面C，當(dāng)朝布置基準(zhǔn)表面D放置每個電池的弧形側(cè)壁時，首先假想橫截表面C布置成與布置基準(zhǔn)表面D垂直的垂直線傾斜。這樣，雖然布置基準(zhǔn)表面D表示按照具體條件放置電池時用作布置基準(zhǔn)表面的表面，但布置基準(zhǔn)表面可以是多個電池設(shè)置其上的實際表面或在其側(cè)壁上。而且，當(dāng)布置基準(zhǔn)表面D是實際平面時，該平面可設(shè)有凸部或通孔。
此外，在上述電池布置方法中，為把電池容納在有限空間中，優(yōu)選把每個電池的弧形側(cè)壁設(shè)置成基本上與布置基準(zhǔn)表面D接觸。在這點上，詞語“設(shè)置成基本上接觸”指該設(shè)置也包括這樣一種情況依據(jù)放置的具體條件，在本發(fā)明目的范圍內(nèi)，弧形側(cè)壁稍遠(yuǎn)離“接觸”狀態(tài)。
還有，在上述電池布置方法中，為改進(jìn)布置的空間效率，優(yōu)選以電池的假想橫截表面C基本上相互平行的方式來放置電池。當(dāng)然，該布置包括該假想橫截表面不嚴(yán)格平行的情況，即假想橫截表面基本平行的情況。
根據(jù)該布置，使放置時的電池高度變低，而不改變電池設(shè)計。
再有，作為實際中合適的布置方法，最好以其蓋壁或底壁在相同平面上找平的方式來放置電池。根據(jù)該布置電池端子容易相互連接并且提高電池的體積效率。
而且，在上述布置中，電池布置成其間有空間并且多個電池之間的空間形成液體通路，由此冷卻劑能通過該空間。
在這種情況下，橢圓柱形電池設(shè)置在沿布置基準(zhǔn)表面D冷卻劑流入的位置，并且在電池布置的方向假想橫截表面C和從冷卻劑流入方向的布置基準(zhǔn)表面D之間的角度形成鈍角，由此，冷卻劑在電池之間流動時的阻力變小并且能改善電池的冷卻效率。
此外，為解決上述問題，在由多個橢圓柱形電池形成的組合電池中，使用上述布置方法之一把電池容納在外殼中。
根據(jù)本發(fā)明，使放置時的電池高度容易變低而不改變電池設(shè)計，并且還實現(xiàn)了適合使冷卻劑通過的布置。
在附圖中，

圖1是表示以傾斜方式放置電池的本發(fā)明實施例的圖圖2是表示橢圓柱形電池的該實施例的透視圖；圖3是表示橢圓柱形電池結(jié)構(gòu)的說明圖；圖4是表示現(xiàn)有電池布置方法的透視圖；圖5是表示另一現(xiàn)有電池布置方法的透視圖；圖6是說明橢圓柱形電池的蓋壁和底壁的結(jié)構(gòu)的圖；圖7是與現(xiàn)有實例比較用于說明本發(fā)明的圖；圖8是表示電池布置成其間有空間的本發(fā)明實施例的圖，并且該圖還示出流過該空間的冷卻劑的移動；圖9是表示本發(fā)明實施例及橢圓柱形電池的結(jié)構(gòu)實例的側(cè)視圖；圖10是表示發(fā)電元件結(jié)構(gòu)的透視圖；以及圖11是表示發(fā)電元件、集電體和端子的結(jié)構(gòu)的透視圖。
橢圓柱形電池的構(gòu)成方式為電池外殼的形狀是大致橢圓柱形并且電池的外觀如圖2所示。具體地，該電池包括蓋壁6、具有側(cè)壁的電池殼主體3、以及與蓋壁相對的底壁7。而且，參見圖3的說明圖，蓋壁6和底壁7中的每個以大致橢圓形按如下方式構(gòu)成每個壁具有長軸A和短軸B并且每個長軸的相對端部每個均以弧形或橢圓弧形構(gòu)成。因此，電池殼主體具有在長軸兩端的弧形或橢圓弧形的側(cè)壁，即弧形側(cè)壁3a。在短軸兩端，電池殼主體可具有平面形的側(cè)壁、或不規(guī)則形狀側(cè)壁。以發(fā)電元件設(shè)在電池殼主體內(nèi)并且電池殼由蓋壁6氣密密封的方式制造該電池。
在本發(fā)明中，電池的結(jié)構(gòu)基本成橢圓柱形，蓋壁6和底壁7每個的結(jié)構(gòu)基本成橢圓形。
優(yōu)選地，如圖6所示，假設(shè)蓋壁和底壁每個基本上以橢圓形構(gòu)成并且從壁的中心部分(點O)沿長軸到其端部的長度是R，該大致橢圓形包含在所畫的圓內(nèi)，該圓具有從中心部分O的半徑R。當(dāng)電池制造成具有該結(jié)構(gòu)時，甚至通過稍微傾斜該電池就能實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果。
電池端子的結(jié)構(gòu)不限于特定形狀。例如，可以以如下方式形成端子正極和負(fù)極每個都設(shè)在蓋壁，一個端子和另一個端子分別設(shè)在蓋壁和底壁，或者電池殼用作一個端子。
設(shè)在電池殼內(nèi)的發(fā)電元件不限于特定類型，但可以是卷繞型、疊層型等。電池種類也不限于特定類型，可以是鋰電池、鎳氫化物電池等。
在下面的說明中，假想橫截表面C是假想截面，包括大致橢圓形蓋壁的長軸A和底壁的長軸A(圖3)。
本發(fā)明的布置基準(zhǔn)表面D是電池殼主體的弧形側(cè)壁3a對著的平面并且當(dāng)根據(jù)具體條件布置電池時用作布置的基準(zhǔn)表面。然而，布置基準(zhǔn)表面可以是多個電池放置其上或側(cè)壁上的實際平面。
通常，在底壁與放置表面10(圖4)接觸以及電池殼主體的弧形側(cè)壁與放置表面接觸10(圖5)的兩種情況下，以假想橫截表面C垂直于放置表面的方式設(shè)置橢圓柱形電池。在如圖4所示，底壁與放置表面接觸的情況下，本發(fā)明中的布置基準(zhǔn)表面D垂直于放置表面10并且是設(shè)在電池弧形側(cè)壁上的假想或?qū)嶋H平面，同時現(xiàn)有布置方法的假想橫截表面C也設(shè)置成垂直于布置基準(zhǔn)表面D。如圖5所示，在電池殼主體的弧形側(cè)壁對著放置表面的情況下，放置表面10用作布置基準(zhǔn)表面D，并且在這種情況下假想橫截表面C也設(shè)置成垂直于布置基準(zhǔn)表面D。這些傳統(tǒng)布置方法稱為“垂直布置”。
在傳統(tǒng)方法中，當(dāng)要求設(shè)置電池的空間尺寸沿長軸變小時，需要改變電池尺寸來適應(yīng)小尺寸的空間并且制造由此變化尺寸的電池。
因此，在本發(fā)明中，傳統(tǒng)上設(shè)置成垂直于布置基準(zhǔn)表面的電池是傾斜的。即，在本發(fā)明中假想橫截表面C與垂直于布置基準(zhǔn)表面D的線傾斜(圖1)。本發(fā)明的該布置方法稱為“傾斜布置”。
按照電池形狀和設(shè)置電池的放置部分形狀，傾斜角可適當(dāng)調(diào)整成所需角度。即，當(dāng)電池沿長度方向布置時，使放置部分的厚度小到所需程度，同時當(dāng)沿寬度方向放置電池時，使放置部分的高度低到所需程度(圖7)。根據(jù)電池設(shè)計圖通過計算可以得到或確定傾斜角，同時調(diào)整傾斜角，使電池實際上容納在放置部分。因此，能不改變每個電池設(shè)計而把電池放置在有限空間內(nèi)，該電池不相對于布置基準(zhǔn)表面垂直放置。
最好以蓋壁或底壁在相同平面上找平的方式來布置將要放置的橢圓柱形電池。這是因為由此布置電池的體積效率好并且電池端子相互容易連接。
因為改進(jìn)電池的冷卻效率，電池優(yōu)選布置成其間有空間，如圖1所示。這樣，如圖8所示，當(dāng)以電池布置的方向假想橫截表面C與從冷卻劑流入方向的布置基準(zhǔn)表面D的角度形成鈍角的方式布置電池時，使冷卻劑在電池之間流動時的對冷卻劑阻力變小，這樣冷卻劑順利流動。當(dāng)電池安裝在電動汽車等上時，因為在多數(shù)情況下汽車在移動側(cè)上設(shè)有進(jìn)氣口并且在相對側(cè)上設(shè)有排氣口，冷卻劑從進(jìn)氣口側(cè)流入電池。
如圖9所示，以其截面形狀是橢圓形的方式構(gòu)成電池。
當(dāng)使用該布置方法把電池布置成組合電池時，其外殼不限于特定材料和形狀，可適當(dāng)選擇其材料和形狀。即，使用金屬、樹脂等可以形成該材料。當(dāng)考慮對電池的安全和影響時，優(yōu)選低導(dǎo)電率的材料或防燃材料，另外，當(dāng)材料有絕緣性能時更好。例如，絕緣、防燃復(fù)合樹脂如ABS樹脂較好。按照放置組合電池的空間來形成外殼形狀。
就橢圓柱形大型鋰二次電池設(shè)置在電動汽車上的情況來說明本發(fā)明的具體實施例。
將示出大尺寸、大容量和橢圓柱形的非水電解質(zhì)二次電池的結(jié)構(gòu)例子。如圖10所示，以帶狀正極2a和帶狀負(fù)極2b通過帶狀隔板2c卷繞成橢圓柱形的方式形成非水電解質(zhì)二次電池1的發(fā)電元件2。
如圖11所示，負(fù)極集電體9與發(fā)電元件2的向上延伸的負(fù)極2b上端部連接并固定，正極集電體8與發(fā)電元件2的向下延伸的正極2a下端部連接并固定。正極集電體8其一端延伸到負(fù)極集電體9的上部，并且由鋁合金制成的正極端子4通過嵌縫工藝、焊接工藝等固定地連接到該延伸的上部。
通過連接正極集電體8和負(fù)極集電體9形成的發(fā)電元件2容納在橢圓柱形的電池殼3的主體中，如圖2所示。由鋁合金板、不銹鋼板等形成電池殼3的主體。電池殼3的形成方法為橢圓形蓋壁6配合在橢圓柱形外殼主體的上端開口部分中，并通過焊接工藝等牢固地密封蓋壁的邊緣。然后，牢固地連接到發(fā)電元件2的正極端子4和負(fù)極端子5通過設(shè)在蓋壁6上的兩個開孔從內(nèi)側(cè)向上突出，并且通過在兩個開孔之間的空間中形成的玻璃氣密封接來絕緣地牢固密封這些端子。
該橢圓柱形電池的具體規(guī)格為額定電壓3．6V，額定容量110Ah，外部尺寸高度210mm，寬度130mm，厚度50mm，質(zhì)量2780g，以及能量密度316Wh／l，129Wh／kg。蓋壁和底壁每個都以橢圓形構(gòu)成，具有長軸130mm、短軸50mm以及在兩端的半圓部分半徑為25mm。因此，該電池殼具有弧形側(cè)壁3a。
由此形成的每個橢圓柱形電池以如下方式放置電池殼的弧形側(cè)壁與電池放置部分的底壁接觸，并且電池基本上相互平行布置。這樣，當(dāng)按照包括蓋壁和底壁的假想橫截表面C垂直于用作實際電池放置表面的布置基準(zhǔn)表面D的方式來設(shè)置電池時，電池的高度是130mm。反之，當(dāng)按照假想橫截表面C與垂直于布置基準(zhǔn)表面D的垂直線傾斜的方式來設(shè)置電池時，電池的高度能在70mm和130mm之間任意調(diào)整(見圖7)。例如，當(dāng)高度減低10mm而設(shè)成120mm時，假想橫截表面C與垂直線傾斜20度。因此，電池放置部分的厚度變小并且電池安裝在汽車體地板下面的小空間中。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因為橢圓柱形電池以傾斜方式設(shè)置，在放置時的高度變低而不改變電池設(shè)計。因此，本發(fā)明電池能安裝在按照對各個制造公司唯一的標(biāo)準(zhǔn)所制造的電動汽車等的各種電池放置部分，這樣，能降低電池成本并提高電池安裝方法的效率。
而且，因為以蓋壁或底壁在相同平面上找平的方式來設(shè)置橢圓柱形電池，電池的端子易相互連接并且提高電池的體積效率。
另外，因為橢圓柱形電池布置成其間有空間，能提高電池的冷卻效率。
權(quán)利要求
1．布置多個橢圓柱形電池的方法，每個橢圓柱形電池包括(1)蓋壁；和(2)具有側(cè)壁和與所述蓋壁相對的底壁的電池殼主體；(3)所述蓋壁和所述底壁的每個以大致橢圓形構(gòu)成，具有長軸、短軸和在所述長軸兩端的弧部或橢圓弧部；(4)所述電池殼的所述主體具有側(cè)壁，且所述側(cè)壁為在所述長軸兩端的弧形側(cè)壁；其中假設(shè)包括所述蓋壁的長軸和所述底壁的長軸的截面是假想橫截表面C，當(dāng)朝布置基準(zhǔn)表面D放置每個所述電池的所述弧形側(cè)壁時，所述假想橫截表面C布置成與所述布置基準(zhǔn)表面D垂直的垂直線傾斜。
2．如權(quán)利要求1的布置多個橢圓柱形電池的方法，其中每個所述電池的所述弧形側(cè)壁設(shè)置成基本上與所述布置基準(zhǔn)表面D接觸。
3．如權(quán)利要求2的布置多個橢圓柱形電池的方法，其中以所述電池的假想橫截表面C設(shè)置成基本上相互平行的方式來布置所述電池。
4．如權(quán)利要求3的布置多個橢圓柱形電池的方法，其中以所述蓋壁或所述底壁在相同平面上找平的方式來布置所述多個橢圓柱形電池。
5．如權(quán)利要求3的布置多個橢圓柱形電池的方法，其中所述多個電池設(shè)置成其間有空間并且所述多個電池之間的所述空間形成液體通路。
6．如權(quán)利要求5的布置多個橢圓柱形電池的方法，其中所述多個橢圓柱形電池設(shè)置在沿所述布置基準(zhǔn)表面D冷卻劑流入的位置處，并且在所述電池布置的方向所述假想橫截表面C和從所述冷卻劑流入方向的所述布置基準(zhǔn)表面D之間的角度形成鈍角。
7．如權(quán)利要求5的布置多個橢圓柱形電池的方法，其中所述冷卻劑是空氣。
8．一種組合電池，包括設(shè)置在外殼內(nèi)的多個橢圓柱形電池，每個所述橢圓柱形電池包括(1)蓋壁；和(2)具有側(cè)壁和與所述蓋壁相對的底壁的電池殼主體；(3)所述蓋壁和所述底壁的每個以基本上橢圓形構(gòu)成，具有長軸、短軸和在所述長軸兩端的弧形或橢圓弧形部分；(4)所述電池的所述主體具有側(cè)壁，且所述側(cè)壁為在所述長軸兩端的弧形側(cè)壁，其中每個所述電池布置在所述外殼內(nèi)，從而(a)假想橫截表面C與垂直于所述外殼的內(nèi)側(cè)壁中之一的垂直線傾斜，假想橫截表面C包括每個所述電池的所述蓋壁的長軸和所述底壁的長軸；(b)每個所述電池的所述弧形側(cè)壁設(shè)置成基本上與所述外殼的所述內(nèi)側(cè)壁之一接觸；以及(c)以所述電池的假想橫截表面C設(shè)置成基本上相互平行的方式來把所述多個橢圓柱形電池布置在所述外殼內(nèi)。
全文摘要
在布置電池的方法中,多個橢圓柱形電池每個均以大致橢圓柱形構(gòu)成,在其截面形狀中有長軸和短軸,并且該橫截表面與垂直于布置基準(zhǔn)表面的垂直線傾斜,橫截表面包括每個電池的每個蓋壁和底壁的長軸。
文檔編號H01M10/50GK1282116SQ0012135
公開日2001年1月31日 申請日期2000年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月22日
發(fā)明者吉田浩明, 寺崎正直 申請人:日本電池株式會社