專利名稱：：箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種動(dòng)力電池，尤其是一種箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組及其制造方法。九十年代，隨著世界性控制治理大中城市環(huán)境污染，大力提倡綠色交通，各國(guó)相繼投入開(kāi)發(fā)應(yīng)用電動(dòng)汽車、電動(dòng)摩托車、電力助動(dòng)車和電動(dòng)自行車等各種類型的電動(dòng)交通工具。電動(dòng)自行車具有無(wú)污染、低噪聲、能耗少、故障率低、充電方便、易維修、輕巧、靈活、實(shí)用等一系列特點(diǎn)，已被人們接受，成為二十世紀(jì)末現(xiàn)代大中型城市，最具發(fā)展前景的綠色交通工具?，F(xiàn)代電動(dòng)自行車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工程，一般是由動(dòng)力電池、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電子控制器和充電器以及相應(yīng)的指示儀表等組成。其中動(dòng)力電池是電動(dòng)自行車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工程開(kāi)發(fā)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化的核心，由于動(dòng)力電池的應(yīng)用技術(shù)特征、形狀尺寸、重量和制造成本對(duì)電動(dòng)自行車的整車結(jié)構(gòu)、外觀設(shè)計(jì)、整車總量、一次充電續(xù)行里程和電動(dòng)自行車的制造成本與安全性、實(shí)用性以及控制環(huán)境污染的作用大小等具有很大影響，故一直受到有關(guān)方面的關(guān)注?，F(xiàn)有技術(shù)中，電動(dòng)自行車的動(dòng)力電池大部分采用比能量為25-30wh／kg，能量密度65wh／l左右，充放電使用壽命200-300次的小型免維護(hù)鉛酸電池或比能量為30-35wh／kg，能量密度85wh／l左右，充放電使用壽命500次左右的鎳鎘電池。這二種電池用于電動(dòng)自行車由于比能量和能量密度較小，且在大量制造過(guò)程中鉛與鎘都嚴(yán)重污染環(huán)境，特別鎘屬有毒物質(zhì)，回收處理不當(dāng)，將嚴(yán)重為害人類健康，故許多國(guó)家地區(qū)已采取措施禁止銷售。并大力開(kāi)發(fā)比能量和能量密度較大，使用壽命更長(zhǎng)，不含鉛和鎘，在制造和應(yīng)用過(guò)程中卻不污染環(huán)境和新型綠色動(dòng)力電池。(參見(jiàn)專利申請(qǐng)?zhí)?5109468．8、ZL95227246．6)本發(fā)明的目的是提供一種比能量大和無(wú)鉛、無(wú)鎘、在制造和應(yīng)用、回收各個(gè)流通環(huán)節(jié)都無(wú)污染的綠色鎳氫動(dòng)力電池?？晒┎煌愋偷碾妱?dòng)自行車作為動(dòng)力電池，也可供輕型電動(dòng)摩托車、電力助動(dòng)車用作動(dòng)力電池。為解決上述任務(wù)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組，包括動(dòng)力電池，其特征在于該動(dòng)力電池組是由單體圓柱形鎳氫電池構(gòu)成，還包括聯(lián)結(jié)片、工程塑料或碳玻璃纖維復(fù)合材料電池箱、蓋板、固定螺釘、絕緣底板、塑料封套、夾板或捆扎帶、電力輸出孔與充電孔、插接器、熱敏電阻或PCT電阻、絕緣防震等元件，所述箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池的電壓為24-48V，電容量為5-20AH，比能量＞60wh／kg，能量密度＞140wh／l，循環(huán)使用壽命＞600次，并可按電動(dòng)自行車，輕型摩托車和電力助動(dòng)車的外觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求組裝成扁平行、矩形、圓柱形、義形等不同形狀的鎳氫電池組和相應(yīng)的電池箱。一種箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池的制造方法，其特征在于1．采用快速凝固貯氫合金作負(fù)極制成的單體圓柱形鎳氫動(dòng)力電池的電壓為1．2V，電容量2．5-20AH，外形尺寸直徑17-42mm，高度60-100mm，比能量＞60wh／kg，能量密度＞140wh／l，循環(huán)使用壽命＞600次，同一電池組的單體電池電容量控制＜1％，電阻與內(nèi)阻控制＜1％，放電特性一致。2．對(duì)不同容量的單體圓柱形鎳氫電池，經(jīng)容量、內(nèi)阻、內(nèi)壓、充放電特性曲線檢測(cè)分組選配。加以串聯(lián)把電池組的電壓提高到24-48V。并根據(jù)設(shè)計(jì)要求把電池組并聯(lián)控制電容量在5-20AH范圍，單體電池的聯(lián)結(jié)采用電子點(diǎn)焊聯(lián)結(jié)片，焊接時(shí)要絕對(duì)避免電池外殼穿孔。3．經(jīng)串聯(lián)／并聯(lián)的鎳氫電池組用絕緣底板和塑料封套、夾板或捆扎帶捆扎，固定相互位置，再將整塊電池組裝入防震、通風(fēng)、絕緣的工程塑料電池箱，并用埋頭螺釘將蓋板封妥。4．工程塑料或碳玻璃纖維復(fù)合材料電池箱，按電動(dòng)自行車不同的結(jié)構(gòu)和外觀設(shè)計(jì)要求，采用ABS工程塑料或碳玻璃纖維復(fù)合材料整體注塑成型工藝加工扁平形、矩形、棍形等不同形狀、大小的電池盒殼體與沖制蓋板。用埋頭螺釘固定成為一個(gè)整體電池箱。在殼體上設(shè)置電力輸出孔、充電孔與通風(fēng)孔，并按電動(dòng)自行車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝要求，在電池箱殼體外部相應(yīng)設(shè)置固定裝置。5．為了便于在電動(dòng)車上拆卸、更換鎳氫動(dòng)力電池或充電，在電池盒的端部設(shè)有電力輸出孔并安裝接插件以便與電動(dòng)自行車的電子控制器相聯(lián)結(jié)，在電池箱的側(cè)端設(shè)有充電孔，以便聯(lián)結(jié)便攜式快速充電器。6．在動(dòng)力電池箱內(nèi)裝熱敏電阻或正溫度系數(shù)PCT電阻等安全器件控制電池組的溫度，并在電池箱的上方設(shè)置排氣孔，以利通風(fēng)冷卻和保證電池安全閥中泄出的氫氣有效排出和防止意外事故。采用上述方案后，由于電池組采用了鎳氫電池，無(wú)鉛無(wú)鎘，因而從制造到應(yīng)用以及回收諸環(huán)節(jié)均無(wú)毒無(wú)污染，而且比能量＞60wh／kg，能量密度＞140wh／l，循環(huán)使用靜＞600次，可供電動(dòng)自行車等輕型電力車用作動(dòng)力電池。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。圖1是扁平箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池的示意圖。圖中1是鎳氫動(dòng)力電池組；2是電池箱殼體；3是蓋板；4是電力輸出孔；5是充電孔；6是通風(fēng)孔。圖2是本發(fā)明的箱式柱形鎳氫動(dòng)力電池的組裝方式示意圖(一)；圖2a是本發(fā)明的箱式圓柱鎳氫動(dòng)力電池的組裝方式示意圖(二)；圖2b是本發(fā)明的箱式圓柱鎳氫動(dòng)力電池的組裝方式示意圖(三)；圖2、圖2a和圖2b的標(biāo)號(hào)名稱如下11是圓柱形鎳氫動(dòng)力電池；12是聯(lián)結(jié)片；13是捆扎帶；14是絕緣底板。圖3是單體圓柱鎳氫動(dòng)力電池在20℃的放電特性曲線(一)；圖3a單體圓柱形鎳氫動(dòng)力電池在20℃的放電特性曲線(二)；圖4是扁平形鎳氫動(dòng)力電池箱的放電特性曲線(一)；圖4a是扁平形鎳氫動(dòng)力電池箱的放電特性曲線(二)；表1所示為電動(dòng)自行車、電力助動(dòng)車、輕型電動(dòng)摩托車用圓柱形鎳氫動(dòng)力電池的常用型號(hào)與主要性能。以下是具體實(shí)施例方式實(shí)施例一根據(jù)本發(fā)明制造的24V5AH箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組，采用HR17／70型1．2V2．8AH圓柱形鎳氫電池，42支，經(jīng)電池特性容量控制土2％，電阻控制土2％，充放電特性曲線均勻一致。每7只一組用聯(lián)結(jié)片點(diǎn)焊進(jìn)行串聯(lián)聯(lián)結(jié)，共21支電池把電壓提高到25．2V，固定在絕緣板上，組成一個(gè)25．2V5AH的組合電池塊，然后把另外21支HR17／70型圓柱形鎳氫電池也組成一個(gè)組合電池塊。再把二塊組合電池并聯(lián)成為25．2V5AH的電池組，進(jìn)行塑料包套固定位置，再裝入具有防震、絕緣、通風(fēng)的扁平形工程塑料電池盒的殼體內(nèi)并接上電力輸出和充電用導(dǎo)線與接插件和熱敏電阻等安全元件，再把電池盒蓋用埋頭螺釘固定密封，并檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)特性，合乎要求即成為扁平形24V、5AH鎳氫動(dòng)力電池。經(jīng)用于EB-2型輕型電動(dòng)自行車，用“人力合力”電子控制器其一次充電續(xù)行里程為＞40公里。完全充電時(shí)間12-14小時(shí)，快速充電1-2小時(shí)。實(shí)施例二根據(jù)本發(fā)明制造的24V6AH箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池，采用HR26／70型1．2V6．5AH圓柱形鎳氫電池21支，經(jīng)電池特性選配，容量控制1％，電阻控制1％，充放電特性曲線均勻一致。每7只一組用聯(lián)結(jié)片點(diǎn)焊進(jìn)行串聯(lián)聯(lián)結(jié)，共3組，電池提電壓提高到25．2V，固定在絕緣板上。組成一個(gè)25．2V6．5AH的組合電池塊。在電池塊中部裝上熱敏電阻等安全元件，裝入具有防震、絕緣、通風(fēng)的扁平形工程塑料電池箱的殼體內(nèi)，并接上電力輸出導(dǎo)線和充電導(dǎo)線以及引出電力的接插件，再把電池盒蓋板用埋頭螺釘固定、密封，并檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)特性，合乎要求即成為扁平形盒式24V6．5AH鎳氫動(dòng)力電池。本實(shí)施例二的24V6．5AH箱式動(dòng)力電池，經(jīng)用于EB2407型輕型電動(dòng)自行車，一次充電用“人電合力”電子控制器為＞45公里，續(xù)行里程，電動(dòng)行駛為30公里。完全充電時(shí)間12-14小時(shí)，快速充電1-2小時(shí)。實(shí)施例三根據(jù)本發(fā)明制造的24V9AH箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池，采用HR3360型1．2V9AH圓柱形鎳氫電池21支，經(jīng)電池特性選配，容量控制1％，電阻控制1％，充放電特性曲線均勻一致。每7只一組用聯(lián)結(jié)片點(diǎn)焊進(jìn)行串聯(lián)聯(lián)結(jié)，共3組，把電池的電壓提高到25．2V，固定在絕緣板上，組成一個(gè)25．2V9AH的組合電池塊。在電池塊中部裝上熱敏電阻等安全元件，裝入具有防震、絕緣、通風(fēng)的扁平形工程塑料電池盒殼體內(nèi)，并接上電力輸出導(dǎo)線和充電導(dǎo)線以及引出電力的接插件。再把電池盒板用埋頭螺釘固定密封并檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)特性，合乎要求即成為扁平形箱式24V9AH鎳氫動(dòng)力電池。本實(shí)施例三的24V9AH箱式鎳氫動(dòng)力電池，經(jīng)用于EB2409型輕型電動(dòng)自行車，一次充電續(xù)行里程電力驅(qū)動(dòng)40公里，人電合力驅(qū)動(dòng)＞60公里。完全充電時(shí)間12-14小時(shí)，快速充電時(shí)間1-2小時(shí)。實(shí)施例四根據(jù)本實(shí)用新型制造的24V12AH矩形箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池，采用HR33／90型1．2V12AH圓柱形鎳氫電池20支，經(jīng)電池特性選配，容量控制＜1％，電阻控制＜1％，充放電電特性曲線均勻一致。圓柱形鎳氫電池用串聯(lián)提高電壓并用夾板固定相對(duì)位置，在矩形電池箱中的接線路圖如圖5所示。24V12AH矩形箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池箱的總裝圖如圖6所示。圖中1-充電插座與熱敏電阻，2-密封蓋，3-矩形電池箱上蓋，4-矩形電池箱殼體，5-固定螺釘，6-電池夾板，7-HR33／90型鎳氫電池，8-聯(lián)結(jié)鎳帶，9-12AH電源插座，10-PTC熱敏電阻自復(fù)保險(xiǎn)絲。本實(shí)例四的24V12AH矩形箱式鎳氫動(dòng)力電池，經(jīng)用于EB2412型輕型電動(dòng)自行車，一次充電續(xù)行里程電力驅(qū)動(dòng)40公里，人電合力驅(qū)動(dòng)＞80公里，完全充電時(shí)間12-14小時(shí)，快速充電時(shí)間1-2小時(shí)。圓柱形鎳氫動(dòng)力電池的型號(hào)與主要性能表<tablesid="table1"num="001"><table>型號(hào)外形尺寸MM公稱電壓V公稱容量mAh重量g(約)比能量wh／kg循環(huán)壽命次0．3C充放電充電，電流mAh／時(shí)間hr直徑高度標(biāo)準(zhǔn)快速1HR17／70+017．0-0．7+070-1．51．228005561．09＞600300／12-141400／22HR23／84+023．0-1．0+084-1．51．2560011260＞600500／12-142800／23HR26／70+025．8-1．0+070-1．51．2650012562．4＞600600／12-143000／24HR33／60+033．0-1．0+061-1．51．2900017063．5＞600800／12-143000／35HR33／90+033．0-1．0+090-1．51．212，00022065．4＞6001000／12-144000／36HR42／90+042．0-1．0+090-1．51．220，00040060＞6002000／12-145000/4</table></tables>權(quán)利要求1．一種箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組包括動(dòng)力電池，其特征在于該動(dòng)力電池組是由單體圓柱形鎳氫電池構(gòu)成，還包括聯(lián)結(jié)片、工程塑料或碳玻璃纖維復(fù)合材料電池箱、蓋板、固定螺釘、絕緣底板、塑料封套或捆扎帶、電力輸出與充電孔、接插器、熱敏電阻或PCT電阻、絕緣防震等元件，所述箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組的電壓24-48V，電容量5-20AH，比能量＞60wh／kg，能量密度＞140wh／l，循環(huán)使用壽命＞600次，并可按電動(dòng)自行車、輕型摩托車和電力助動(dòng)車的外觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求組裝成扁平形、矩形、圓柱形、義形等不同形狀的鎳氫動(dòng)力電池組和相應(yīng)的電池箱。2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組，其特征在于所述工程塑料電池殼箱由電池箱體和蓋板組成，并用埋頭螺釘固接構(gòu)成一個(gè)整體電池箱。3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組，其特征在于所述工程塑料電池箱的殼體上設(shè)置電力輸出孔、充電孔和通風(fēng)孔。4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組，其特征在于在所述工程塑料電池箱殼體外部按電動(dòng)自行車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝要求相應(yīng)設(shè)置固定裝置。5．一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組的制造方法，其特征在于1)采用快速凝固貯氫合金作負(fù)極制成的單體圓柱形鎳氫動(dòng)力電池的電壓為1．2V，電容量2．5-20AH，外形尺寸直徑17～42mm，高度60～100mm，比能量＞60wh／kg，能量密度＞140wh／l，循環(huán)使用壽命600次，同一電池組的單體電池容量控制＜1％，電阻與內(nèi)阻控制＜1％，充放電特性一致；2)對(duì)不同容量的單體圓柱形鎳氫電池，經(jīng)容量、內(nèi)阻、內(nèi)壓充放電特性曲線檢測(cè)分組選配，加以串聯(lián)把電池組的電壓提高到24-48V，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求和把電池組并聯(lián)，控制電容量在5-20AH范圍，單體電池聯(lián)結(jié)采用電子點(diǎn)焊聯(lián)結(jié)片，焊接時(shí)要絕對(duì)避免電池外殼穿孔；3)經(jīng)串聯(lián)／并聯(lián)的鎳氫電池組用絕緣底板和塑料封套或捆孔帶捆扎，固定相互位置，再將整塊電池組裝入防震、通風(fēng)、絕緣的工程塑料電池箱，并用埋頭螺釘將蓋板封妥。4)工程塑料電池箱采用ABS工程塑料或碳玻璃纖維復(fù)合材料整體注塑成型工藝加工成設(shè)計(jì)所需的扁平形、矩形、圓柱形、義形等不同形狀、大小的電池箱殼體與沖制蓋板。5)為便于在電動(dòng)車上拆卸，更換鎳氫動(dòng)力電池或充電，在工程塑料電池箱的端部開(kāi)設(shè)有電力輸出孔并安裝插接器，以便與電動(dòng)自行車的電子控制器相聯(lián)結(jié)，在工程塑料電池箱的側(cè)端設(shè)有充電孔，以便聯(lián)結(jié)便攜式快速充電器。6)在工程塑料電池箱內(nèi)裝設(shè)熱敏電阻或正溫度系數(shù)PCT電阻等安全器件控制電池組的溫度，并在其上方設(shè)置排氣孔，以利通風(fēng)冷卻和保證電池安全閥中泄出的氫氣有效排出和防止意外事故。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種箱式圓柱形鎳氫動(dòng)力電池組及其制造方法,其比能量>60瓦時(shí)/公斤,單體電池經(jīng)串聯(lián)一并聯(lián)組成電壓為24—48V,容量為5—20AH的電池組,用套管、夾板或帶子捆扎固定在絕緣底板上,再將整塊電池裝入防震、通風(fēng)的工程塑料或碳玻璃纖維復(fù)合材料電池箱中,箱的一端設(shè)有電力輸出孔,側(cè)端設(shè)有可移動(dòng)蓋板的充電孔,電池組中部設(shè)有熱敏電阻等安全器件,用于電動(dòng)自行車、電力助動(dòng)車、輕型、電動(dòng)摩托車的動(dòng)力電源。文檔編號(hào)H01M10/42GK1280400SQ9910973公開(kāi)日2001年1月17日申請(qǐng)日期1999年7月9日優(yōu)先權(quán)日1999年7月9日發(fā)明者陳迂,蔡韻,俞東平,趙筱貞申請(qǐng)人:上海申建冶金機(jī)電技術(shù)工程公司