專利名稱：軟包裝鉛酸單體電池及其電池組的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于化學電池生產技術領域，更具體地說，是涉及一種軟包裝鉛酸單體電池及其電池組。
背景技術：
人類進入21世紀后，面臨環(huán)境與資源兩大挑戰(zhàn)。在世界各國大力發(fā)展“綠色交通” 的背景下，零尾氣排放、無污染、無噪音的電動車輛有著廣闊發(fā)展前景。電動車輛的核心是作為動力的電源，目前動力電源主要還是化學電源，如鋰離子電池、鎳氫電池、燃料電池、鉛酸電池等。鉛酸蓄電池由于技術成熟、價格較低，被廣泛用來作為電動自行車、電動摩托車的動力電源，以及備用電源，汽車啟動電源等等。其技術水平和性能水平的不斷提高是決定鉛酸蓄電池在二次電池領域的市場占有率甚至生命力的關鍵。鉛酸蓄電池應用領域很廣，包括UPS電源、日用照明電源、應急電源、小型設備以及電動玩具、電動工具和電動車等。鉛酸蓄電池主要由外殼、正負極板、隔板和電解液組成， 其中外面的殼體的作用是盛放電解液和極板組，可耐酸、耐熱、耐震。目前的殼體多采用ABS 或PP塑料制成，為整體式結構，其外形尺寸是固定的，這使實際生產中需要開大量的模具才能滿足各種尺寸電池的要求，且工藝復雜，使用的密封膠容易失效導致電池報廢。另外， 鉛酸電池組的使用壽命是行業(yè)內的難題，比如現(xiàn)階段在實際生活中廣泛應用的48V的電動自行車電池，是由4個12V的電池串聯(lián)而成的。電池往往使用不到一年，其壽命就終止了， 而壽命終止的原因一般都是一兩個2V單體電池壞掉導致的，這使得只要有一個單體電池壞掉，就至少要更換一個12V的電池組，維修和更換成本很高。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種軟包裝鉛酸單體電池及電池組，旨在減輕電池自身的重量，提高其體積比能量，簡化生產工藝，降低電池生產、維護和更換成本。為解決上述技術問題，本實用新型的采用的技術方案是提供一種軟包裝鉛酸單體電池，包括一單體電池芯組件，所述單體電池芯組件包括間隔相設的多個正極板和多個負極板、設于相鄰所述正極板與所述負極板之間的多個隔板、連接各所述正極板的一正極匯流排和連接各所述負極板的一負極匯流排、以及與所述正極匯流排和所述負極匯流排分別連接的一正極柱和一負極柱；所述負極板比所述正極板高至少2mm ；電解液及所述單體電池芯組件通過軟薄外殼封裝。進一步地，所述軟薄外殼為長方體形，具有一頂部和一底部，在所述頂部上設有供所述正極柱和所述負極柱穿過的兩個極柱孔，所述正極柱和所述負極柱上設有螺紋且通過套設于其上的、分別位于所述軟薄外殼的內側和外側的兩螺母相夾固定；所述螺母與所述軟薄外殼之間還設有第一密封墊片。[0009]進一步地，所述負極板比所述正極板高2 50mm。進一步地，在所述軟薄外殼的頂部還設有一用于灌注電解液的注液孔，所述注液孔設有內螺紋，并與一套有第二密封墊片的螺栓緊密配合實現(xiàn)密封。進一步地，所述軟薄外殼的側部和底部為熱封裝連接，且所述軟薄外殼的底部為折疊式結構。進一步地，所述正極柱和所述負極柱的端頭為上小下大的圓臺結構。本實用新型提供的軟包裝鉛酸單體電池的有益效果在于與現(xiàn)有技術相比，本軟包裝鉛酸單體電池采用軟薄外殼密封封裝，充分利用軟質塑料材料和鋁塑膜等軟性材料的結構及性能，可完全隔離開電池內部和外界環(huán)境，軟質塑料和鋁塑膜可完成類似于金屬或硬質塑料外殼所具有的良好密封功能；這種軟包裝鉛酸單體電池外殼重量和厚度得到降低，電池的重量和體積比能量得到提高，從而具有重量輕、比能量高的優(yōu)點；同時，采用負極板比正極板的高度高出至少2mm的尺寸設計，使得電池內部多余的氣體得到良好吸收復合，形成負壓，保證軟包裝的裝配強度，在完全密封的情況下電池不會發(fā)生鼓脹，從而保證了電池的容量和使用壽命；另外，該軟包裝鉛酸單體電池還具有生產工藝簡單、尺寸可調、 外形設計靈活方便，成本低等優(yōu)點，是一種新型的鉛酸電池結構。本實用新型還提供了一種軟包裝鉛酸電池組，其由至少兩個單體電池連接組合而成，所述單體電池為上述所述的軟包裝鉛酸單體電池，所述軟包裝鉛酸單體電池之間的連接方式為串聯(lián)、或者并聯(lián)、或者串并聯(lián)結合。進一步地，各所述單體電池通過連接條連接，所述連接條兩端各設有一個可以與所述正極柱和所述負極柱的端頭圓臺結構倒掛相扣的上寬下窄的環(huán)狀連接頭。優(yōu)化地，所述軟包裝鉛酸電池組還連接有一防止電池過充或者過放的保護板。進一步地，所述軟包裝鉛酸電池組的外圍通過打包鋼帶緊固，或者，所述軟包裝鉛酸電池組設于一硬質電池箱內。本實用新型提供的軟包裝鉛酸電池組，具有重量輕、工藝簡單、尺寸可調、外形設計靈活方便、成本低等特點；使用軟包裝外殼的單體電池電壓設計為2V，可顯著降低電池維護和更換成本；同時由于外殼重量和厚度得到降低，電池的重量和體積比能量提高可達 3% 15%。

圖1為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸單體電池的立體結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸單體電池的正視結構示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸單體電池的左視結構示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸單體電池的俯視結構示意圖；圖5為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸單體電池的仰視結構示意圖；圖6為圖1中A處的局部放大結構示意圖；圖7為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸單體電池的正極板與負極板正視結構的對比示意圖；圖8為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸單體電池的外殼的立體結構示意圖；圖9為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸電池組的立體結構示意圖；[0028]圖10為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸電池組的連接帶的立體結構示意圖；圖11為圖10的后視結構圖；圖12為圖10的正視結構圖；圖13為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸電池組采用打包鋼帶緊固后的立體結構示意圖；圖14為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸電池組裝于硬質電池箱后的立體結構示意圖；圖15為本實用新型實施例提供的軟包裝鉛酸電池組裝于硬質電池箱并用頂頂蓋封裝后的立體結構示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。請一并參照圖1至圖7，現(xiàn)對本實用新型提供的軟包裝鉛酸單體電池進行說明。所述軟包裝鉛酸單體電池，包括一單體電池芯組件，所述單體電池芯組件包括間隔相設的多個正極板12和多個負極板13、設于相鄰所述正極板12與所述負極板13之間的多個隔板 14、連接各所述正極板12的一正極匯流排15和連接各所述負極板13的一負極匯流排16、 以及與所述正極匯流排15和所述負極匯流排16分別連接的一正極柱17和一負極柱18 ；所述負極板13比所述正極板12高，其兩者之間的高度差H至少為2mm ；當然還包括電解液， 電解液及所述單體電池芯組件由軟薄外殼11封裝，從而得到所述軟包裝鉛酸單體電池。本實用新型提供的軟包裝鉛酸單體電池，在單體電池殼體外形包裝上采用如采用鋁塑膜材料或者具有一定強度的軟質塑料的軟薄外殼，充分利用軟質塑料材料和鋁塑膜等軟性材料的結構及性能，可完全隔離開電池內部和外界環(huán)境，軟質塑料和鋁塑膜可完成類似于金屬或硬質塑料外殼所具有的良好密封功能；其電池內部設計為負極板13比正極板 12高至少2mm，使得電池內部多余的氣體得到良好吸收復合，形成負壓，保證軟包裝的裝配強度，在完全密封的情況下電池不會發(fā)生鼓脹，從而保證了電池的容量和使用壽命。本單體電池的外殼厚度及重量得到降低，因此電池的質量和體積比能量得到提高；同時本單體電池還具有重量輕、工藝簡單、尺寸可調、外形設計靈活方便、成本低等特點，是一種新型的鉛酸電池結構。進一步地，請一并參見圖1、圖2及圖8，作為本實用新型提供的軟包裝鉛酸單體電池的一種具體實施方式
，所述軟薄外殼11為長方體形，具有一頂部111和一底部112，在所述頂部111上設有供所述正極柱17和所述負極柱18穿過的兩個極柱孔110，所述正極柱 17和所述負極柱18上設有螺紋且通過套設于其上的、分別位于所述軟薄外殼11的內側和外側的兩螺母21相夾固定；所述螺母21與所述軟薄外殼11之間還設有第一密封墊片31。 本實施方式中，正負極柱各通過兩螺母21的夾持而固定于所述軟薄外殼11之上，且利用第一密封墊片31實現(xiàn)密封，結構合理巧妙，密封效果好。進一步地，請參見圖1及圖7，作為本實用新型提供的軟包裝鉛酸單體電池的一種具體實施方式
，所述負極板13比所述正極板12高2 50mm。經試驗證明，所述負極板13 比所述正極板12高2 50mm為較佳的范圍，高出的具體數(shù)值H需視負極板13的厚度和寬度等參數(shù)而定，只要保證負極板13和正極板12的容量比在1. 1以上的一個合適值即可；這個合適的值是要保證電池在以2. 45 2. 5V充電時，產生的氧氣能及時在負極完全復合掉， 不會有多余氣體產生，從而保證外殼11不易因內部氣壓過大而鼓包或脹裂。進一步地，參見圖1、圖4及圖8，作為本實用新型提供的軟包裝鉛酸單體電池的一種具體實施方式
，在所述軟薄外殼11的頂部111還設有一用于灌注電解液的注液孔120，所述注液孔120設有內螺紋，并與一套有第二密封墊片(圖中未示)的螺栓(圖中未示)緊密配合實現(xiàn)密封。本實施方式中，注液孔120的采用螺栓配合密封墊圈的方式密封效果好， 不易失效，維護電池時可重復開啟且操作方便。當然，所述注液孔120也可以通過填注密封膠實現(xiàn)密封，只是這種方式在需要再次開啟注液孔時十分不方便，不利于加酸等維護操作， 而且種密封方式的密封強度欠佳。進一步地，請參見圖5，作為本實用新型提供的軟包裝鉛酸單體電池的一種具體實施方式
，所述軟薄外殼11的側部和底部112為熱封方式封裝連接，且所述軟薄外殼11的底部112為折疊式結構。本實施方式中，采用熱封的方式對軟薄外殼11的側部和底部112進行機械壓緊實現(xiàn)封裝，這種封裝方式使得軟薄外殼11的密封性好，且連接不宜失效；當然， 也可以采用環(huán)氧等粘接劑粘接等方式實現(xiàn)殼體密封，但其密封性和連接強度不及熱封方式好；而底部112還采用“Y”形折疊式結構，使得軟薄外殼的底部封裝時重合面積增大，且“Y” 形折疊結構也改變了連接處所受的拉力的方向，進一步加大了連接強度，保證電池在內部氣壓強度較大的情況下其外殼的封裝連接處也不易因鼓脹而破裂。進一步地，請參見圖6，作為本實用新型提供的軟包裝鉛酸單體電池的一種具體實施方式
，所述正極柱17和所述負極柱18的端頭為上小下大的圓臺結構。本實施方式中，這種上大下小的圓臺結構利于將兩個或者多個單體電池配組組合時與連接帶結合。當然，極柱的端頭也可是上大下小的棱臺結構等。本實用新型還提供一種軟包裝鉛酸電池組。請參見圖9，所述軟包裝鉛酸電池組由至少兩個單體電池連接組合而成，所述單體電池為上述所述的軟包裝鉛酸單體電池1，所述軟包裝鉛酸單體電池1之間的連接方式為串聯(lián)、或者并聯(lián)、或者串并聯(lián)結合。本實用新型提供的軟包裝鉛酸電池組，由多個上述所述的軟包裝鉛酸單體電池1 分組配容后以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結合的方式連接組成，具有重量輕，工藝簡單，尺寸可調， 外形設計靈活方便，成本低等特點；使用軟包裝外殼的單體電池電壓設計為2V，可顯著降低電池維護和更換成本；同時由于外殼重量和厚度得到降低，電池的重量和體積比能量提高可達3% 15%。進一步地，參見圖9及圖12，作為本實用新型提供的軟包裝鉛酸電池組的一種具體實施方式
，各所述單體電池1通過連接條101連接，所述連接條101兩端各設有一個可以與所述正極柱17和所述負極柱18的端頭圓臺結構倒掛相扣的上寬下窄的環(huán)狀連接頭 1011。本實施方式中，連接條101采用特殊的上寬下窄的環(huán)狀結構設計，與極柱上小下大的圓臺結構設計形成倒掛形式，當連接條101套在電池極柱上時，連接條101的環(huán)狀連接頭 1011下沿與極柱緊密配合，在兩者的連接處采用將極柱融化的方式，使極柱和連接條101 的連接穩(wěn)固可靠。[0045]進一步地，作為本實用新型提供的軟包裝鉛酸電池組的一種優(yōu)化實施方式，所述軟包裝鉛酸電池組還連接有一防止電池過充或者過放的保護板(未圖示)。本實施方式中， 將保護板接入電池組中，對電池的電壓進行監(jiān)控，防止電池過充或過放、也起到過壓、過流、 短路保護等功能。不過此保護板屬于可選擇范疇，在單體電池內部負極板13比正極板12 高2 50mm及良好的電池結構設計情況下，鉛酸電池的氧復合效率達到或超過100 %，電池內部形成負壓，正常使用時產生的游離氣體很少，不會對電池造成破壞性影響，因此亦可不用保護板。進一步地，請參見圖13至圖15，作為本實用新型提供的軟包裝鉛酸電池組的具體實施方式
，所述軟包裝鉛酸電池組的外圍通過打包鋼帶200緊固，或者，所述軟包裝鉛酸電池組設于一硬質電池箱300內。本實施方式中，通過使用打包鋼帶200在整組電池外面進行打包，或者使用硬質塑料外包裝如硬質電池箱來增加強度，防止軟包裝鉛酸電池在循環(huán)壽命后期因正極板12的膨脹而加速失效。該些方法可保證軟包裝鉛酸電池內部的裝配壓力，并有效地防止單體電池鼓脹和變形。另外，在硬質電池箱300的上方還可以設置一電池蓋301使整組電池完全封閉于箱體內從而得到全方位的保護，并從箱體的頂部引出正極端子221和負極端子222，供用電設備連接之用。最后，請一并參見圖1至圖15，先對本實用新型提供的軟包裝鉛酸電池及電池組的制作過程如做如下說明，其工藝步驟包括(1)將正極板12、負極板13、隔板14進行包板、匯流排焊接操作，形成電池內的極組，其中正極板12和負極板13的寬度一樣，但正極板12的高度比負極板13低2 50mm， 這樣的設計使得鉛酸電池內部的氧復合效率達到或超過100%，在電池正常使用過程中產生的氣體均實現(xiàn)復合，在完全密封的情況下電池不會發(fā)生鼓脹，從而保證了電池的容量和使用壽命；(2)將極組的正負極分別焊接至正極柱17和負極柱18上，從軟包裝上部極柱孔 110中引出軟包裝外面形成軟包裝電池的正負極；(3)進行鋁塑膜或軟質塑料外殼進行底封和側封操作，優(yōu)選熱封方式，且底部采用 “Y”形折疊式結構，保證其連接強度；(4)從注液孔120處注入電解液并進行開口化成；(5)化成后排出多余的電解液，然后進行頂封操作封口，在極柱孔110下部采用螺母21和密封墊圈31對極柱孔110密封，上部采用螺母21和密封墊圈31在外部對極柱孔 110進行密封，得到單體電池；(6)對單體電池進行分容，并按單體電池的容量和內阻進行配組；(7)采用特殊設計的鉛連接條101將配好組的單體電池以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結合的方式進行組合，形成一定電壓和容量的電池組。連接條101結構采用上寬下窄的環(huán)狀設計，與極柱設計的上窄下寬形成倒掛形式，當連接條101套在電池極柱上時，連接條的環(huán)狀結構下沿與極柱緊密配合，在兩者的連接處采用將極柱融化的方式，使極柱和連接條的連接穩(wěn)固可靠；(8)可將保護板接入電池組中，對電池的電壓進行監(jiān)控，防止電池過充或過放。此保護板屬于可選擇范疇，在內部負極板比正極板高2 50mm及良好的電池結構設計情況下，鉛酸電池的氧復合效率達到或超過100%，電池內部形成負壓，正常使用時產生的游離氣體很少，不會對電池造成破壞性影響，因此亦可不用保護板；(10)對連接好的整組電池采用打包鋼帶200進行打包，或者裝入硬質電池箱300 中，以保證裝配壓力及防止電池循環(huán)后期因正極板膨脹造成的單體電池鼓脹和變形。此打打包鋼帶200或硬質電池箱300屬于可選擇范疇，在內部負極板比正極板高2 50mm及良好的電池結構設計情況下，鉛酸電池的氧復合效率達到或超過100%，電池內部形成負壓， 正常使用時產生的游離氣體很少，不會對電池造成破壞性影響，因此亦可不使用外部打包鋼帶200或硬質電池箱300。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種軟包裝鉛酸單體電池，包括一單體電池芯組件，所述單體電池芯組件包括間隔相設的多個正極板和多個負極板、設于相鄰所述正極板與所述負極板之間的多個隔板、 連接各所述正極板的一正極匯流排和連接各所述負極板的一負極匯流排、以及與所述正極匯流排和所述負極匯流排分別連接的一正極柱和一負極柱；其特征在于所述負極板比所述正極板高至少2mm ；電解液及所述單體電池芯組件通過軟薄外殼封裝。
2.根據(jù)權利要求1所述的軟包裝鉛酸單體電池，其特征在于所述軟薄外殼為長方體形，具有一頂部和一底部，在所述頂部上設有供所述正極柱和所述負極柱穿過的兩個極柱孔，所述正極柱和所述負極柱上設有螺紋且通過套設于其上的、分別位于所述軟薄外殼的內側和外側的兩螺母相夾固定；所述螺母與所述軟薄外殼之間還設有第一密封墊片。
3.根據(jù)權利要求1所述的軟包裝鉛酸單體電池，其特征在于所述負極板比所述正極板高2 50mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的軟包裝鉛酸單體電池，其特征在于在所述軟薄外殼的頂部還設有一用于灌注電解液的注液孔，所述注液孔設有內螺紋，并與一套有第二密封墊片的螺栓緊密配合實現(xiàn)密封。
5.根據(jù)權利要求1所述的軟包裝鉛酸單體電池，其特征在于所述軟薄外殼的側部和底部為熱封裝連接，且所述軟薄外殼的底部為“Y”形折疊式結構。
6.根據(jù)權利要求1所述的軟包裝鉛酸單體電池，其特征在于所述正極柱和所述負極柱的端頭為上小下大的圓臺結構。
7.一種軟包裝鉛酸電池組，由至少兩個單體電池連接組合而成，其特征在于所述單體電池為權利要求1至6任一項所述的軟包裝鉛酸單體電池，所述軟包裝鉛酸單體電池之間的連接方式為串聯(lián)、或者并聯(lián)、或者串并聯(lián)結合。
8.根據(jù)權利要求7所述的軟包裝鉛酸電池組，其特征在于各所述單體電池通過連接條連接，所述連接條兩端各設有一個可以與所述正極柱和所述負極柱的端頭圓臺結構倒掛相扣的上寬下窄的環(huán)狀連接頭。
9.根據(jù)權利要求7或者8所述的軟包裝鉛酸電池組，其特征在于所述軟包裝鉛酸電池組還連接有一防止電池過充或者過放的保護板。
10.根據(jù)權利要求7或者8所述的軟包裝鉛酸電池組，其特征在于所述軟包裝鉛酸電池組的外圍通過打包鋼帶緊固，或者，所述軟包裝鉛酸電池組設于一硬質電池箱內。
專利摘要本實用新型適用于化學電池生產技術領域，提供了一種軟包裝鉛酸單體電池及其電池組；該軟包裝鉛酸單體電池包括一單體電池芯組件和電解液，所述單體電池芯組件包括間隔相設的多個正極板和多個負極板、多個隔板、一正極匯流排，一負極匯流排、以及與所述正極匯流排和所述負極匯流排分別連接的一正極柱和一負極柱；所述負極板比所述正極板高至少2mm；所述單體電池芯組件和電解液由軟薄外殼封裝。該軟包裝鉛酸電池組由兩個以上的上述所述的軟包裝鉛酸單體電池通過串聯(lián)、并聯(lián)或者串并聯(lián)結合的方式連接組合而成。本實用新型提供的軟包裝鉛酸單體電池及電池組，自身重量輕，體積比能量高，生產工藝簡單，生產、維護和更換成本較低。
文檔編號H01M4/14GK202167547SQ20112026871
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權日2011年7月27日
發(fā)明者張華農, 梁國標, 胡金豐 申請人:深圳市雄韜電源科技股份有限公司