[发明专利]密封型碱性蓄电池的单元电池

说明书

本发明涉及较大容量的密封型碱性蓄电池的单元电池的构造。

密封型碱性蓄电池以镍镉蓄电池及镍氢蓄电池为代表，由于其能量密度高，可靠性优良，大多用作视频装置、便携式计算机、携带式电话等便携式设备的电源。这类单体电池是壳体为金属制的、形状为圆筒型或方型、电池容量约为0.5-5Ah的小型密封型碱性蓄电池。在实际使用时，通常把几个至十几个单体电池收存在树脂壳体或管体中加以使用。这类小型密封型碱性蓄电池其电池容量约为0.5至3Ah，所以每个单体电池充放电时的发热量小。因而，在收存于树脂壳体或管体中使用时，由于能恰如其分地进行发热和散热的平衡，不会产生电池温度显著上升的课题。又，虽然碱性蓄电池的电极群会由于反复充放电而膨胀，但因壳体是金属制的，具有耐久强度，不存在壳体显著变形等问题。

但是，近来，强烈希望从家电制品到电动汽车等移动体所用的电源中，使用能量密度高、高可靠性的中、大型电池(电池容量为10至100Ah定义为中型电池，电池容量为100Ah以上定义为大型电池，单体电池的使用个数均为几个至几百个)。目前，开放型的镍镉电池和铅蓄电池用于贮能和不间断电源装置中作为中、大型电池，但存在使用期间需要注液之类维护烦杂的问题。因而，作为从家电制品到电动汽车等移动体所用的电源有必要使电池不需维护，即电池密封化。

如上所述，采用碱性蓄电池作为从家电制品到电动汽车等移动体所用的电源时，有必要同时实行电池的密封和中、大型化。即，一方面谋求单体电池的密封，同时为了增大单体电池的电容量和增加电池电压，有必要串联连结多个单体电池。

电池伴随充放电产生电极反应带来的反应热和焦耳热。这样大容量的单元电池串联连接成的单元电池和单元电池串联连接的组电池配置成数十至数百电池相邻接。又，由于单体电池的电容量的增大及密封，产生的热量增大，向电池外部的散热迟缓，所以产生的热在电池内部积蓄。其结果是：与小型电池相比，中、大型电池，其内部的温度上升。为了解决该课题，在特开平3-291867号公报中，提出了一种蓄电池系统散热装置。该装置做成：在一个配置多个由正极、负极和电解液构成，且充电时伴有发热的单体电池的系统中，在各单体电池间设置空气流通的空间，使(空间宽度)/(单体电池宽度)为0.1至1.0。

但是，目前的移动体用的密封型碱性蓄电池具有以下的课题。

(1)在铅蓄电池的场合，即使是密封形，充电带来的电池内压上升约为0.05MPa，与之相反，在密封型碱性蓄电池中，充电时的电池内压上升可达到0.2至0.4MPa。作为移动体用电源，在室外高温环境下长时间使用时，尤其在充电状态使用或者放置时，电池壳体持续承受约0.2至0.4MPa的内压，因而存在随着低刚性、低强度的电池壳体的蠕变变形而发生破损的可能性。又，在室外高温环境下进行1000次以上循环充放电时，存在由于内压变化而引起的力学疲劳，使电池壳体破损的可能性，从长期可靠性及安全性的观点出发，有必要使单元电池构造能防止电池壳体变形引起的破损。

(2)由于电池内压上升而使电池壳体膨胀变形时，电极群与电池壳体间产生空间。如果电极群与电池壳体间存在空间，电极群产生的热传递至电池壳体的速度显著降低。从而，单元电池构造有必要抑制电池壳体的变形，使之与电极群始终接触。

(3)作为移动体电源而使用的场合，由于以把5-40个左右的单体电池层叠为单元电池或集合两个以上单元电池(若换算成单体电池数为10-300个)的状态加以使用，有必要减小几个至几百个单体电池中各电池的电池容量等电池性能的偏差，提高能量密度等电池性能，尤其要设法提高机械强度以防止振动引起的偏移及把充放电循环带来的尺寸变化抑制至一定范围。又，紧固电池的板和桥接体由于长时间在室外使用，有必要防止腐蚀引起的劣化。

本发明的主要目的是提供一种优良的蓄电池系统，它抑制单体电池的电池壳体的变形，提高了单元电池和组电池的体积能量密度和重量能量密度，且充放电时产生的电池内热能高效地向电池系统外释放，没有电池性能的偏差。

本发明的目的还在于：防止在室外高温环境下长时间使用和反复充放电中的电池壳体变形或疲劳引起的破损，即使用作移动体电源，充放电循环造成的尺寸变化也不大，改善即使作为单元电池和组电池对于振动的机械强度和耐腐蚀性，提高长期可靠性。