CN1178398A - 电池组冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蓄电池组合在一起的电池组的冷却方法,其目的在于抑制电池间的温度差异和电池性能的差异。单位电池10是这样一种结构,单个电池7的电槽2外侧设有的凸部8互相接触,由凹部9形成单个电池7之间上下方向的空间11,该单位电池10靠铝制板12和铁条13按组装方向约束两端单个电池7,横向放置该单位电池,使端子同一朝向,致冷剂流向极柱所在面。
Description
本发明涉及一种蓄电池组合在一起的电池组的冷却方法。
密闭式碱性蓄电池以镍镉电池和镍氢蓄电池为代表，能量密度高，可靠性出色，因而大多用作便携器材(电视摄像机、膝面计算机、便携电话等)的电源。这些单个电池属于金属制外壳、形状为圆筒或矩形、容量为0.5～3Ah左右的小型密闭式碱性蓄电池。实际使用中，一般是将几个至十几个单个电池装在树脂壳体和筒中使用。这些小型密闭式碱性蓄电池其电池容量为0.5～3Ah左右，因而充放电时单个电池的平均发热量很少。因而装在树脂壳体和筒中用时，由于适当地对发热和散热进行了平衡，因而没有引起涉及电池温升的明显问题。
碱性蓄电池电极组因反复充放电而膨胀，但壳体为金属圆筒，因而没有电极组膨胀造成壳体变形等明显课题。矩形场合也因小型而不必对壳体等专门花工夫。
但最近强烈需求高能量密度和高可靠性的大、中型电池(中型电池定义为容量10～100Ah，大型电池定义为容量100Ah以上。使用个数都定义为几个至几百个)，以满足从家电产品至电动汽车等的移动电源。就大、中型电池而言，开放式镍镉电池和铅蓄电池用于能量贮存用途和UPS等用途，但使用期间注液等维护较烦琐。因而，对于家电产品至电动汽车的移动电源来说，需要电池免维护，也就是说，需要电池密闭。如上所述将碱性蓄电池用作家电产品至电动汽车的移动电源的时候，需要同时完成电池的密闭和大、中型化。具体来说，达到单个电池密闭目的的同时，需要增大单个电池的容量，以及为了增加电池电压需要使多个单个电池串联连接。
电池伴随着充放电有电极反应产生的反应热和焦耳热发生。由于单个电池的容量增大和密闭所产生的热量增加，向电池外部的散热较慢，所产生的热蓄积于电池内部，结果电池内部温度比小型电池有所上升。此外，这种大容量单个电池串联连接而成的单位电池和单位电池串联连接而成的电池组相邻配置有几十个至几百个单元电池，因而，怎样向外部释放这种热成为问题。为了解决这种问题，特开平3-291867号公报提出一种由正极、负极和电解液构成、充电时伴有发热的单个蓄电池多个排列而成的系统在各单个电池间设有空气流通空间的蓄电池系统散热装置。
但以汽车用途为代表的移动电池，由于车载空间较小，因而为了装上很多电池，需要将电池分成2层堆放。简单分为2层堆放场合，冷却用空气流就从上往下或从下往上，带有前面电池所释放热量的暖空气流经后面的电池，致使后面电池的冷却能力下降。前面电池和后面电池其冷却能力有差异发生的话，随电池温度的差异，充电效率便出现差异，致使电池容量存在差异。
电池容量存在差异的话，容量较小的电池在放电末期就会过放电，处于发热量急剧增加这种危险状况。而且，可以预计这种充放电的重复造成循环寿命也变短这种问题。
本发明正是解决这种问题，其目的在于，提供一种可抑制这种电池间温度差异，电池性能无差异的出色的电池组的冷却方法。
本发明是一种将多个单位电池组合在一起的电池组，每一单位电池保持多个长方体电槽，其内部收容有电极组，仅在某一面上有正极和负极极柱，至少在与另一电槽的接触面上具有形成致冷剂通过的空间所用的突起，其中致冷剂与非连续设有电槽凸缘的面相接触，致冷剂从极柱所在面相对面流向极柱所在面。
按照上述构成，可以将电池内产生的热高效率地释放至电池外部，可以减少每一电池的温差。因而，可以防止各个电池的容量差异，从而能够提供循环寿命特性出色的电池组。
图1是本发明一实施例单个电池的构成图。
图2是本发明一实施例单位电池的构成图。
图3是本发明一实施例电池组的构成图。
图4是对比例1电池组的构成图。
图5是对比例2电池组的构成图。
图6是寿命试验结果的示意图。
图7是本发明一实施例电池组的构成图。
图8是本发明一实施例电池组的构成图。
以下参照附图说明本发明一实施例。图1示出本发明所用的密闭式碱性蓄电池的单个电池，图2示出单位电池的结构。
电极组1如下制作。正极板在发泡状镍镉多孔体中充填活性物质氢氧化镍镉粉末，压延和切断为规定尺寸，制作成每一极板平均容量为10Ah的镍镉正极。接下来，负极板是将可电化学方式吸收释放氢的MmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.4组成的氢吸收合金粉末与粘接剂一起涂覆在穿孔金属上，压延和切断为规定尺寸，制作成每一极板平均容量为13Ah的氢吸收合金负极。
分别由袋状隔离物包住这些正、负极板，为隔离物包住的10片正极板与11片负极板交替组合，制作成电极组1。另外，电极组1制作成相对于电槽2内部尺寸具有约85～100％的厚度。将极柱即铜和镍镉构成的正极端子3和负极端子4与该电极组1连接，插入聚丙烯制的电槽2。接下来，注入180cm3碱性电解液。接着，由具有安全阀5(作用压为2～3kg/cm2)的盖子6密闭该电槽2的开口部，制成单个电池7。
电槽2具有外侧沿上下方向设有让致冷剂流过用的多条凸缘即凸部8和凹部9的结构。具体来说，致冷剂并非始终连续地与设有凸缘的电槽相接触，而是由凸缘分断非连续地接触。另外，凸部8的高度为1.5mm，单个电池7进行初次充放电(充电＝10A×15小时，放电＝以20A放电直到1.0V为止)，由于电极组1的膨胀，电极组1的最外部与电槽2处于相接触状态。这种单个电池7由正极规定电池容量，电池容量为100Ah。
将10个这样制成的单个电池7串联连接，制成图2所示的单位电池12。这种单位电池12形成为单个电池7的电槽2外侧所设置的凸部8相互接触，靠凹部9在单个电池7之间设有上下方向空间11的结构。单位电池10由铝制板12和铁条13将两端单个电池7沿组装方向约束构成。另外，电池电压为12V。
对于用两个这种单位电池迭成两层时的冷却方法，包括对比例在内，对以下三种作比较。另外，各图中用箭头表示致冷剂流体方向。(本实施例)如图3所示，使电池横放，端子朝同一方向，致冷剂流向设有极柱的一面。(对比例1)如图4所示，使电池仍然处于纵向状态，致冷剂连续地冷却单位电池。(对比例2)如图5所示，使电槽表面的凸部方向采取横向，制成相同的电池，电池仍然处于纵向，使致冷剂横穿单个电池。
用两个单位电池对本发明和对比例1、2这三种构成进行循环寿命试验。试验是以10A充电12小时后，放置1小时，再以20A放电，直到20V为止。单位电池放电容量的计算是用电池电压放电至20V的放电时间计算的。充电时，由风扇沿图中箭头方向对单位电池单个电池之间和铝板与单个电池之间各自空间部分送风。空气通过空间部分13的平均风速为2.0m/sec。环境温度为20℃。图6示出试验结果。
由图6可知，寿命试验结果，对比例1单位电池容量最先下降，接下来对比例2单位电池容量下降。本发明单位电池寿命最长。这首先是，对比例1单位电池是由下方来的冷却风使下部单位电池冷却，再带有其热量通过上部单位电池中各单个电池之间的。因而，上部电池没有怎么冷却，因此两组单位电池之间温度会有差异。由于这种温度差异，致使充电效率有差异，从而放电容量有所不同。上部单位电池进入过放电状态，便对负极合金进行腐蚀，寿命变短。其次，对比例2尽管上下无温差，单个电池间没有差异，但左右却产生温差。因此，极板内部的充电效率有差异发生，极板内部的反应不均匀，因而充电时局部过充电，放电时过放电，活性物质变差，寿命变短。
与此不同，本发明单位电池使冷却风均匀通过各电池，单个电池间没有差异。此外，冷却风出口一侧温度尽管上升，但通过端子来除去极板组释放的热，可抑制极板内部的差异。从而达到长寿命。
另外，对比例1送风截面是对比例2的一半，因而总送风量也是对比例2的一半。由于使对比例1与对比例2的总送风量相同，因而可确认，若为对比例1送风流量2倍的话，循环寿命特性比对比例2提高。
另外，通过如图7所示将两组这种结构背对着并排在一起，可均匀冷却更多电池，可以获得本发明效果。此外，通过如图8所示将这样得到的结构再稍稍远离并排留下送风出口，就可以均匀冷却更多电池。
综上所述，按照本发明，为一种将多个单位电池组合在一起的电池组，每一单位电池保持多个长方体电槽，其内部收容有电极组，仅在某一面上有正极和负极极柱，至少在与另一电槽的接触面上具有形成致冷剂通过空间所用的突起，其中致冷剂与非连续设有电槽凸缘的面相接触，致冷剂从极柱所在面相对面流向极柱所在面，利用这种电池组冷却方法，可以将电池内产生的热高效率地释放至电池外部，可以减少每一电池的温差。因而，可以防止各个电池的容量差异，从而能够提供循环寿命特性出色的电池组。
Claims (3)
1.一种电池组冷却方法，所述电池组由多个单位电池组合而成，每一单位电池保持多个长方体电槽，其内部收容有电极组，仅在某一面上有正极和负极极柱，至少在与另一电槽的接触面上具有形成致冷剂通过空间所用的突起，其特征在于，致冷剂从所述极柱所在面相对面流向所述极柱所在面。
2.如权利要求1所述的电池组冷却方法，其特征在于，致冷剂与设有所述突起的电槽表面非连续接触。
3.一种电池组冷却方法，所述电池组将多个单位电池横向放置，每一单位电池保持多个长方体电槽，其内部收容有电极组，仅在某一面上有正极和负极极柱，至少在与另一电槽的接触面上具有形成致冷剂通过空间所用的突起，使所述极柱所在面朝向相同方向将单位电池迭层组合而成，其特征在于，致冷剂从所述极柱所在面相对面流向所述极柱所在面。
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