本申請涉及蓄電池領(lǐng)域，尤其涉及一種模塊化多單元格電池。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的密閉式鉛蓄電池，其缺點之一是：由于其內(nèi)的電池極板采用的垂直放置方式而導(dǎo)致的電解液層化現(xiàn)象；電解液層化現(xiàn)象，即電解液濃度差的極化現(xiàn)象，這是電池容量下降及壽命縮短的主要原因之一。缺點之二是傳統(tǒng)鉛酸電池內(nèi)部各單元格間通過鉛條極耳焊接進(jìn)行電連接，這使得電池內(nèi)阻大大提高，造成電池?zé)o法大功率放電和快速充電。缺點之三是傳統(tǒng)鉛酸電池在極板裝配完后，電池的裝配壓力靠電池殼擠壓來承受，因此傳統(tǒng)鉛酸電池在承受強(qiáng)沖擊時，電池結(jié)構(gòu)容易變形而失效，抗震動能力差。缺點之四是傳統(tǒng)電池生產(chǎn)對環(huán)境污染嚴(yán)重：板柵鉛合金熔煉及板柵鑄造成型工藝、采用外化成工藝產(chǎn)生極板洗滌所含酸、重金屬的廢水。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N模塊化多單元格電池。

具體地，本申請的模塊化多單元格電池，包括

電池芯，其包括若干雙極性極板、正端子極板、負(fù)端子極板和隔膜；其中，所述雙極性極板一半涂有正活性物質(zhì)以作為正極板，另一半涂有負(fù)活性物質(zhì)以作為負(fù)極板，中間留有一段未涂正、負(fù)活性物質(zhì)的間隔區(qū)，用于各單元格之間的電連接；正端子極板涂有正活性物質(zhì)以作為正極板，其一邊留有一段未涂正活性物質(zhì)的區(qū)域，作為電池芯的正極輸出端；負(fù)端子極板涂有負(fù)活性物質(zhì)以作為負(fù)極板，其一邊留有一段未涂負(fù)活性物質(zhì)的區(qū)域，作為電池芯的負(fù)極輸出端；隔膜用于吸酸，以使雙極性極板、正端子極板和負(fù)端子極板發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電；

壓力框架，其具有底面和多側(cè)面，用于放置所述電池芯；

壓力蓋板，其與所述壓力框架配合將電池芯壓裝固定，并形成所述電池的各單元格，各單元格之間通過一隔絕物質(zhì)進(jìn)行隔絕；

電池盒及電池蓋，用于封裝被所述壓力框架和壓力蓋板壓裝固定后的電池芯；

其中，所述正端子極板、雙極性極板和負(fù)端子極板水平交替放置，各上下 極板之間都放置有所述隔膜。

在一較優(yōu)實施例中，所述壓力框架的外側(cè)面的各單元格分界處，都開有孔，用于注入所述隔絕物質(zhì)。

在一較優(yōu)實施例中，壓力框架還具有凸起邊，壓力蓋板6還具有與所述凸起邊配合卡接使用的凹槽。

在一較優(yōu)實施例中，所述壓力框架的底面和側(cè)面的各單元格分界處都具有向內(nèi)的凹槽，以當(dāng)注入所述隔絕物質(zhì)時，使各單元格間達(dá)到更好的密封效果。

在一較優(yōu)實施例中，所述壓力蓋板上具有與單元格數(shù)量一致的安全閥孔，用于獨立向各單元格內(nèi)進(jìn)行注酸和排氣。

在一較優(yōu)實施例中，所述各安全閥孔都配備有安全閥。

在一較優(yōu)實施例中，所述壓力蓋板與壓力框架卡接，相接處刷有環(huán)氧樹脂膠，用于粘接并將各單元格與外界隔絕。

在一較優(yōu)實施例中，所述正端子極板都放置于第一個單元格或最后一個單元格，相應(yīng)地，所述負(fù)端子極板都放置于最后一個單元格或第一個單元格；所述模塊化多單元格電池還包括兩個鑄件端子，用于分別與所述正、負(fù)端子極板未涂活性物質(zhì)的區(qū)域電連接，以分別作為所述模塊化多單元格電池的正、負(fù)輸出端。

在一較優(yōu)實施例中，所述電池盒及電池蓋相接處，都加有環(huán)氧樹脂膠，所述電池盒上還具有一安全閥孔，所述安全閥孔配備有安全閥。

在一較優(yōu)實施例中，所述雙極性極板為準(zhǔn)雙極性結(jié)構(gòu)，其采用固態(tài)擠壓工藝把鉛包覆玻璃纖維制成鉛絲后，再織網(wǎng)制成鉛網(wǎng)板柵，在鉛網(wǎng)板柵的一半涂正活性物質(zhì)作為正極板，在此鉛網(wǎng)板柵的另一半涂負(fù)活性物質(zhì)作為負(fù)極板，雙極性極板的正、負(fù)活性物質(zhì)間留十毫米左右的空隙，用于單元格間的線連接；所述正端子極板，其采用固態(tài)擠壓工藝把鉛包覆玻璃纖維制成鉛絲后，再織網(wǎng)制成鉛網(wǎng)板柵，在鉛網(wǎng)板柵上涂正活性物質(zhì)，其中極板的一邊留有一段未涂正活性物質(zhì)的區(qū)域，作為正端子極板的端線；所述負(fù)端子極板，其采用固態(tài)擠壓工藝把鉛包覆玻璃纖維制成鉛絲后，再織網(wǎng)制成鉛網(wǎng)板柵，在鉛網(wǎng)板柵上涂負(fù)活性物質(zhì)，其中極板的一邊留有一段未涂負(fù)活性物質(zhì)的區(qū)域，作為負(fù)端子極板的端線。

本申請的有益效果是：

依上述實施的模塊化多單元格電池，由于所述正端子極板、雙極性極板和負(fù)端子極板水平交替放置，各上下極板之間都放置有所述隔膜，避免了傳統(tǒng)電解液層化的現(xiàn)象；

依上述實施的模塊化多單元格電池，由于采用了雙極性極板，其中間留有一段未涂正、負(fù)活性物質(zhì)的間隔區(qū)，用于各單元格之間的電連接，實現(xiàn)了內(nèi)部各單元之間的單體電池的可靠電連接，不再有傳統(tǒng)極耳焊接帶來的大內(nèi)阻等問題，實現(xiàn)了大功率放電和快速充電；

依上述實施的模塊化多單元格電池，由于引入壓力框架和壓力蓋板，兩者配合將電池芯壓裝固定，解決了極板膨脹變形和活性物質(zhì)易脫落的難題，同時大大提高了電池的抗震動和耐沖擊能力；

依上述實施的模塊化多單元格電池，由于所述壓力框架的外側(cè)面的各單元格分界處，都開有孔，用于注入瀝青和/或環(huán)氧樹脂膠等隔絕物質(zhì)，從而將電池中的各單元格隔絕，防止各單元格間串酸液和酸氣，避免了電池內(nèi)部一直處于串格狀態(tài)而造成的存放或充放電時內(nèi)部反應(yīng)不一，避免了電池單元格間及電池間自放電不一致，保證了電池各單元格間的電池一致性和電池壽命。

依上述實施的模塊化多單元格電池，由于各極板都是采用固態(tài)擠壓工藝把鉛包覆玻璃纖維制成鉛絲后，再織網(wǎng)制成鉛網(wǎng)板柵，因而大大提高了極板的耐腐蝕性能；

依上述實施的模塊化多單元格電池，可根據(jù)需求調(diào)整多單元格的數(shù)量，從而可模塊化地制成不同電壓的電池，方便、有效和簡潔。

附圖說明

圖1為本申請一實施例的模塊化多單元格電池的剖視圖，其中壓力框架、壓力蓋板和電池盒被剖去一部分，以更好地說明模塊化多單元格電池的結(jié)構(gòu)。

圖2(a)和(b)為本申請一實施例的雙極性極板的主視圖和俯視圖；

圖3(a)和(b)為本申請一實施例的正端子極板的主視圖和俯視圖；

圖4(a)和(b)為本申請一實施例的負(fù)端子極板的主視圖和俯視圖；

圖5為本申請一實施例的壓力框架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本申請一實施例的壓力蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本申請一實施例的被壓力框架和壓力蓋板壓裝固定后的、并電連接有鑄件端子的電池芯的示意圖；

圖8為申請一實施例的模塊化多單元格電池組裝第一層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本申請一實施例的模塊化多單元格電池壓裝前結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本申請一實施例的24v模塊化多單元格電池的成品示意圖；

圖11為本申請一實施例的36v模塊化多單元格電池壓裝前結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本申請一實施例的36v模塊化多單元格電池的成品示意圖；

圖13為本申請一實施例的48v模塊化多單元格電池壓裝前結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本申請一實施例的48v模塊化多單元格電池的成品示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

請參照圖1～圖4，本申請?zhí)岢隽艘环N模塊化多單元格電池，其包括電池芯、壓力框架5、壓力蓋板6、電池盒10和電池蓋11，下面具體說明。

電池芯包括若干雙極性極板1、正端子極板2、負(fù)端子極板3和隔膜4。

請參照圖2，雙極性極板1的一半涂有正活性物質(zhì)以作為正極板，另一半涂有負(fù)活性物質(zhì)以作為負(fù)極板，中間留有一段未涂正、負(fù)活性物質(zhì)的間隔區(qū)，用于各單元格之間的電連接。在一較優(yōu)的實施例中，雙極性極板1為準(zhǔn)雙極性結(jié)構(gòu)，其采用固態(tài)擠壓工藝把鉛包覆玻璃纖維制成鉛絲后，再織網(wǎng)制成鉛網(wǎng)板柵，在鉛網(wǎng)板柵的一半涂正活性物質(zhì)作為正極板，在此鉛網(wǎng)板柵的另一半涂負(fù)活性物質(zhì)作為負(fù)極板，雙極性極板的正、負(fù)活性物質(zhì)間留十毫米左右的空隙，用于單元格間的線連接。

請參照圖3，正端子極板2涂有正活性物質(zhì)以作為正極板，其一邊留有一段未涂正活性物質(zhì)的區(qū)域，作為電池芯的正極輸出端。在一較優(yōu)的實施例中，正端子極板2采用固態(tài)擠壓工藝把鉛包覆玻璃纖維制成鉛絲后，再織網(wǎng)制成鉛網(wǎng)板柵，在鉛網(wǎng)板柵上涂正活性物質(zhì)，其中極板的一邊留有一段未涂正活性物質(zhì)的區(qū)域，作為正端子極板的端線。

請參照圖4，負(fù)端子極板3涂有負(fù)活性物質(zhì)以作為負(fù)極板，其一邊留有一段未涂負(fù)活性物質(zhì)的區(qū)域，作為電池芯的負(fù)極輸出端。在一較優(yōu)的實施例中，負(fù)端子極板3采用固態(tài)擠壓工藝把鉛包覆玻璃纖維制成鉛絲后，再織網(wǎng)制成鉛網(wǎng)板柵，在鉛網(wǎng)板柵上涂負(fù)活性物質(zhì)，其中極板的一邊留有一段未涂負(fù)活性物質(zhì)的區(qū)域，作為負(fù)端子極板的端線。上述各極板都是采用固態(tài)擠壓工藝把鉛包覆玻璃纖維制成鉛絲后，再織網(wǎng)制成鉛網(wǎng)板柵，因而大大提高了極板的耐腐蝕性能，同時生產(chǎn)過程中不會產(chǎn)生像傳統(tǒng)電池生產(chǎn)一樣的嚴(yán)重環(huán)境污染問題。

隔膜4用于吸酸，以使雙極性極板1、正端子極板2和負(fù)端子極板3發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電。

請參照圖5，為壓力框架5的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其可以形成12個單元格。在一實施例中，壓力框架5具有底面和多側(cè)面，用于放置電池芯。在一實施例中，壓力框架5的外側(cè)面的各單元格分界處，都開有孔52，用于注入瀝青和/或環(huán)氧樹脂膠等隔絕物質(zhì)。在一實施例中，壓力框架5的底面和側(cè)面的各單元格 分界處都具有向內(nèi)的凹槽51，以當(dāng)注入隔絕物質(zhì)時，使各單元格間達(dá)到更好的密封效果。

請參照圖6，為壓力蓋板6的一種結(jié)果示意圖。在一實施例中，壓力蓋板6與壓力框架5配合將電池芯壓裝固定，并形成電池的各單元格，各單元格之間通過隔絕物質(zhì)進(jìn)行隔絕。在一實施例中，壓力蓋板6上具有與單元格數(shù)量一致的安全閥孔61，用于獨立向各單元格內(nèi)進(jìn)行注酸和排氣。在一實施例中，各安全閥孔61都配備有安全閥9，安全閥9可配置膠帽。在一實施例中，壓力蓋板6向內(nèi)的一面，即與電池芯接觸的那一面，具有凹槽63，其作為內(nèi)部排氣或注酸的通道。在一實施例中，壓力蓋板6向內(nèi)的一面，各單元格分界處還具有凹槽64，用于注膠或瀝青時作為膠或瀝青與壓力蓋板6的密封接觸面，以使各單元格間達(dá)到更好的密封效果。

電池盒10和電池蓋11，兩者配合用于封裝被壓力框架5和壓力蓋板6壓裝固定后的電池芯。

在一實施例中，壓力框架5與壓力蓋板6是通過壓力框架5上的凸起邊53與壓力蓋板6上配合使用的凹槽62進(jìn)行卡接。

請參照圖7，正端子極板2都放置于第一個單元格或最后一個單元格，相應(yīng)地，負(fù)端子極板3都放置于最后一個單元格或第一個單元格；模塊化多單元格電池還包括兩個鑄件端子8，用于分別與正、負(fù)端子極板2、3未涂活性物質(zhì)的區(qū)域電連接，以分別作為模塊化多單元格電池的正、負(fù)輸出端。

在上述各實施例中，壓力框架5上的凸起邊53與壓力蓋板6的凹槽62相接處，都刷有環(huán)氧樹脂膠，用于粘接并將各單元格與外界隔絕。類似地，電池盒10和電池蓋11各相接處，也可以都刷環(huán)氧樹脂膠，用于粘接及密封等。

在上述各實施例中，正端子極板2、雙極性極板1和負(fù)端子極板3水平交替放置，各上下極板之間都放置有隔膜4。下面通過一個實際例子來進(jìn)一步說明。

請參照圖8，在組裝設(shè)備上固定壓力框架5，壓力框架5有前后橫向兩個組裝位，每個組裝位可組裝6個單元格，共12個單元格進(jìn)行串聯(lián)。具體地，組裝有前后左右四個方位，不妨令第一單元格為前右方位，則第六單元為前左方位，第七單元格為后左方位，第十二單元格為后右方位。用機(jī)械手在壓力框架5的第一到第十二單元格對應(yīng)的各單元格的位置上依次放置一片隔膜4。

接著在隔膜4上水平放置雙極性極板1，具體地，從第一單元格到第十二單元格放置六片雙極性極板1，第一片雙極性極板1的負(fù)極板(指雙極性極板1上涂有負(fù)活性物質(zhì)的極板地帶)放在第一單元格區(qū)域，正極板(指雙極性極板1上涂有正活性物質(zhì)的極板地帶)放在第二單元格區(qū)域，第二片雙極性極板1的 負(fù)極放在第三單元格區(qū)域，正極放在第四單元格區(qū)域，第三片雙極性極板1的負(fù)極放在第五單元格區(qū)域，正極放在第六單元格區(qū)域，第四片雙極性極板1的負(fù)極放在第七單元格區(qū)域，正極放在第八單元格區(qū)域，第五片雙極性極板1的負(fù)極放在第九單元格區(qū)域，正極放在第十單元格區(qū)域，第六片雙極性極板1的負(fù)極放在第十一單元格區(qū)域，正極放在第十二單元格區(qū)域，這樣，自然而然地，雙極性極板1正、負(fù)活性物質(zhì)間留有約10mm的間隔區(qū)定位在壓力框架5單元格間分界處。

接著再在每單元格上放一片隔膜4，十二個單元共十二片隔膜，每一片雙極性極板1的正極和負(fù)極上分別放置有一片隔膜4

接著再在第一單元格放置一片正端子極板2，第十二單元格放置一片負(fù)端子極板3，第二單元格和第三單元格放置一片雙極性極板1，其正極位于第三單元格區(qū)域，負(fù)極位于第二單元格區(qū)域，第四單元格和第五單元格放置一片雙極性極板1，其正極位于第五單元格區(qū)域，負(fù)極位于第四單元格區(qū)域，第六單元格和第七單元格放置一片雙極性極板1，其正極位于第七單元格區(qū)域，負(fù)極位于第六單元格區(qū)域，第六、第七單元格位于電池拐角處，因此該片雙極板放置位置相對其它極板為前后垂直位置。第八單元格和第九單元格放置一片雙極性極板1，其正極位于第九單元格區(qū)域，負(fù)極位于第八單元格區(qū)域，第十單元格和第十一單元格放置一片雙極性極板1，其正極位于第十一單元格區(qū)域，負(fù)極位于第十單元格區(qū)域，另外第一單元格的正端子極板2和第十二單元格的負(fù)端子極板3的端線分別向外朝向電池的右邊方位。

這樣就完成正負(fù)一層電池的組裝，可以根據(jù)組裝的電池層數(shù)依次一直向上疊加隔膜4和各極板。

請參照圖9，如此，各極板的排列是按照從前位右到左，從后位左到右，從下到上，正、負(fù)極板(正極板指正端子極板2和雙極性極板1上的正極板；負(fù)極板指負(fù)端子極板3和雙極性極板1上的負(fù)極板)交錯放置的順序放置，并每片極板的上下均是被隔膜4包覆，雙極性極板1正負(fù)活性物質(zhì)間留有約10mm的間隔區(qū)定位在壓力框架5單元格間分界處位置，如此，完成整個電池芯的組裝。

接著，將壓力蓋板6放置于壓力框架5上，在兩者的粘貼位置刷膠，用壓裝機(jī)設(shè)備把壓力蓋板6與壓力框架5粘接固定，壓裝設(shè)計壓力可達(dá)100kpa。

之后，對第一及第十二單元格的電池芯的端線，即正端子極板2和負(fù)端子極板3露出的端線分別鑄焊上鑄件端子8，以分別作為模塊化多單元格電池的正極和負(fù)極。

再通過從壓力框架5的外側(cè)面單元格分界處的孔52內(nèi)注入瀝青或膠，使瀝青或膠完全填充并密封住壓力框架5及壓力蓋板6的單元格分界處，以便將各單元格隔絕，通過上述過程，實現(xiàn)了十二個單元格間的完全單獨密封與隔離。

之后，從壓力蓋板6上的安全閥孔61通過抽真空后分別獨立地向各單元格內(nèi)注酸，電池再進(jìn)行化成。

電池化成完后，安上安全閥9的膠帽，再安裝電池盒10及電池蓋11，在電池蓋11與電池盒10密封面的凹槽，電池蓋11與電池盒10的相接密封處，都加有膠，用于粘接密封，作為電池保護(hù)外殼，并在電池外殼10上安裝外安全閥7，成為成品電池，如圖10所示。

上述制成的模塊化多單元格電池，其各單元格可視為2v的單體電池，因此，上述的模塊化多單元格電池由于具有12個單元格，故其為24v的電池，其可通過調(diào)整單元格的數(shù)量，制成不同電壓規(guī)格的模塊電池，例如制成2～48v的模塊電池等。例如，圖10為本申請一實施例的24v電池示意圖；圖11和圖12為本申請一實施例的36v電池示意圖；圖13和圖14為本申請一實施例的48v電池示意圖。

本申請為解決傳統(tǒng)鉛酸電池中電池液分層、無法高倍率充放電、抗震動能力差及生產(chǎn)過程環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，發(fā)明人考慮將2v模塊化多單元格電池生產(chǎn)技術(shù)更改為鉛包覆擠壓板柵技術(shù)、雙極板技術(shù)、壓力框架技術(shù)、新密封技術(shù)、單元格模塊化生產(chǎn)。

本申請通過以2v單體電池為基礎(chǔ)，可通過雙極板組裝串接，形成2～48v的模塊電池。通過采用基于鉛包覆玻璃纖維制成鉛絲后織網(wǎng)制成板柵技術(shù)，這大大提高各極板柵耐腐蝕性能，從而大大提高電池循環(huán)壽命。通過采用準(zhǔn)雙極板技術(shù)，單體電池單元間的串聯(lián)由鉛網(wǎng)直接連通實現(xiàn)，實現(xiàn)了內(nèi)部單體電池的可靠連接，不再有極耳焊接的問題，解決了傳統(tǒng)電池的濃差極化現(xiàn)象，同時使電池可大功率放電和快速充電。采用壓力框架結(jié)構(gòu)技術(shù)，解決了極板膨脹變形和活性物質(zhì)易脫落的難題，同時大大提高了電池的抗震動和耐沖擊能力。同時在單元格間注膠或瀝青來實現(xiàn)電池芯單元格間的密封，解決了電池單元格間內(nèi)部串液串氣而造成的電池單元格間及各單體電池間自放電不一致，大大提高了電池的荷電保持能力及電池的一致性。

通過以上技術(shù)有效結(jié)合，使2v模塊化多單元格電池具有高比能量、大功率充放電、抗震動能力強(qiáng)、循環(huán)壽命長等新特點，這些優(yōu)點都是現(xiàn)傳統(tǒng)電池技術(shù)所無法比擬的。同時該技術(shù)保證保持傳統(tǒng)鉛酸電池的其它優(yōu)異性能不受影響，部分性能達(dá)到鋰電池水平。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本申請所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。