技术领域
[0001] 本
发明涉及电池领域，尤其涉及一种大容量镍氢圆柱电池。
背景技术
[0002] 大容量镍氢电池是指容量在50AH至2000AH的电池。目前，大容量镍氢电池都采用方形电池结构，
外壳有塑料壳和金属壳，正负
电极由同一侧输出，金属壳的外壳为负极。安全
阀的压
力，塑料壳的在0.2-0.4兆帕，金属壳的在0.3-0.7兆帕。现有的方形电池在实际应用中存在如下问题：
[0003] 1、鼓胀
变形问题，方形电池结构，在内部一定压力下，容易变形，壳体鼓胀是目前方形电池的普遍现象。由于鼓胀造成极板紧度产生变化，有效物资容易脱落，严重影响了电池寿命。2、
散热问题，塑料壳的电池由于塑料的导热性能差，为了减少鼓胀变形外壳要有必要厚度，造成了散热极差。金属壳的由于外壳是负极，为了保证电池与电池之间不造成
短路，必须用较厚的塑料进行绝缘，这样又产生了散热问题。3、电池内部充放电
电流不均衡问题，由于方形电池一般由上端引出，充放电时由上半部先进行，再传导到下半部。这样使上半部的极板寿命低于下半部，在传导的过程电池内部的发热增加。4、正负电极间漏电问题，由于方形电池电极由同一侧引出，两级相距较近，容易形成
碱桥，造成内部漏电。5、电极爬碱问题，目前方形电池的电极引出都是采用
橡胶密封引出，普遍存在爬碱问题。6、内压低的问题，镍氢电池在使用内部必然产生压力，由于方形电池的
安全阀的放气压力较低，容易产生放气，放气后
电解液减少，电池使用寿命减少。
[0004] 而传统的镍氢圆电池都在10AH以下，采用的是金属外壳，负极与外壳相连。圆电池的安全阀压力在1-2兆帕。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足，提供一种散热良好、放电均匀、高性能、安全、环保、长寿命的大容量镍氢圆柱电池。
[0006] 本发明采用的技术方案是：
[0007] 一种大容量镍氢圆柱电池，其包括金属外壳、
正极板和
负极板、正电极、负电极、绝缘
套管和有机绝缘密封材料，
[0008] 正极板和负极板呈交错排列，正极板和负极板之间设置有隔膜，所述正极板、负极板和隔膜卷曲成圆柱体，所述圆柱体沿轴中线设有作为储液区的通孔，所述正电极和负电极分别设置在圆柱体两端，所述正电极包括电极螺丝和正极汇流片，所述负电极包括电极
螺母和负极汇流片，所述正极汇流片和负极汇流片分别固定于圆柱体的两端构成电池内芯，正极汇流片和负极汇流片的中心
位置分别设有安装孔，所述正极汇流片的一表面与正极板的连接，电极螺丝位于正极汇流片另一表面，电极螺丝的一端固定于正极汇流片的安装孔内，电极螺丝的另一端设有连接柱，电极螺丝上设有与储液区连通的卸压孔，负极汇流片的一表面与负极板连接，电极螺母位于负极汇流片另一表面，电极螺母的一端固定于负极汇流片的安装孔内，电极螺母的另一端设有与连接柱相配套的连接孔，电极螺母上设有与储液区连通的注液孔，
[0009] 所述电池内芯套设于绝缘套管内，绝缘套管的两端长度均大于电池内芯的两端长度，电池内芯的两端分别设有绝缘
垫片，所述绝缘套管和绝缘垫片均由耐碱塑料成型，经塑料
热封形成电池内胆，
[0010] 所述金属外壳包括金属圆筒和金属紧固片，金属圆筒两端的内
侧壁上设有与金属紧固片相配合的内牙，所述电池内胆套设于金属圆筒内，金属紧固片分别设于电池内胆的两端，金属紧固片配
合金属圆筒将电池内胆固定在金属圆筒的中心部位，紧固片中心设有内六
角孔，所述电极螺丝或电极螺母非
接触式穿过所述内六角孔设置，所述有机绝缘密封材料灌注于金属紧固片的内六角孔形成密封层。
[0011] 所述连接柱的外侧设有外螺牙，所述连接孔内设有与连接柱的外螺牙配合的内螺牙。
[0012] 所述连接柱的外螺牙为M8-M30的螺牙，连接柱的外螺牙长度为6-25毫米，所述连接孔的内螺牙为M8-M30的螺牙，连接孔的内螺牙的长度为4-25毫米。
[0013] 所述正电极还包括安全阀机构，所述卸压孔为与电极螺丝同轴的台阶孔，台阶孔的小径端设于电极螺丝的一端，台阶孔大口径设于电极螺丝的另一端，所述安全阀机构由内到外依次安装于台阶孔的大径端的不锈
钢钢珠、
不锈钢弹簧和中心穿孔的不锈钢内六角螺丝，所述不锈钢钢珠的直径大于台阶孔的小径端的直径，不锈钢钢珠由不锈钢弹簧顶置并对小径端形成密封，所述不锈钢钢珠与台阶孔的大径端的内壁滑动连接，所述台阶孔的大径端的内壁对应不锈钢内六角螺丝设有内螺牙。
[0014] 所述不锈钢内六角螺丝采用M3-M8的螺丝，不锈钢弹簧的中径为3-8毫米，不锈钢弹簧的长度为3-6毫米，不锈钢钢珠直径3-8毫米。
[0015] 所述负电极还包括用于注液孔密封的密封螺丝，所述密封螺丝为沉头尼龙螺丝，注液孔的内壁上设有与密封螺丝配合的内螺牙。
[0016] 所述注液孔为M3-M6的开孔，沉头尼龙螺丝为M3-M6的沉头尼龙螺丝，注液孔的内壁上的内螺牙长度为3-8毫米。
[0017] 所述金属圆筒和金属紧固片由不锈钢、
镀镍钢管或
铝合金管成型。
[0018] 所述正极板和负极板错位间隔2-6毫米；所述正极汇流片和负极汇流片的直径与电池内芯的直径相同，所述电池内芯的直径为30-120毫米，所述正极汇流片和负极汇流片的厚度0.5-4毫米，所述正极汇流片和负极汇流片的安装孔的直径为6-25毫米；所述绝缘套管的内径比电池内芯的直径大0.1-0.2毫米，绝缘套管的壁厚为0.5-2毫米，绝缘套管的两端长度比电池内芯的两端长度分别长2-8毫米；金属圆筒的内径为30-200毫米，金属圆筒的长度为50-300毫米，金属圆筒的壁厚为0.5-8毫米, 金属圆筒的内牙长度为3-30毫米，金属紧固片的厚度为0.5-8毫米。
[0019] 所述有机绝缘密封材料为环
氧树脂，所述
环氧树脂填充料灌注于金属紧固片的内六角孔形成环氧树脂密封层。
[0020] 本发明采用以上技术方案，本发明大容量镍氢圆柱形电池，克服了方形电池的鼓胀变形问题。采用较薄的塑料的绝缘套管3形成电池内胆配合较厚的金属外壳结构，电池的正负电极与金属外壳绝缘，解决了散热问题。电池的正负电极分别采用正电极和负电极结构，并设置圆柱两端引出，克服了电池内部充放电电流不均的问题和碱桥漏电问题，进一步采用二次环氧树脂封闭
引出电极技术，在紧固片密封的
基础上进一步用环氧树脂二次密封，使电池电极与金属紧固片合为一体，提高了电池牢靠度，同时也解决了爬碱问题。本发明完美的圆柱结构，完全解决了内压低问题，使镍氢电池真正成为一种高性能、安全、环保、长寿命的电池。本发明采用圆柱和塑料绝缘的电池内胆加金属外壳的结构，双次密封技术，使电池外壳承受的内压大于5兆帕，安全阀可以控制在1.5兆帕至3兆帕。电池正常使用的内压较大提高，限制了电池内部不良气相反应，稳定了液相反应，提高了电池的过充，过放能力，延长了使用寿命。安全阀和尼龙螺丝安全保护装置，使电池在各种恶劣的情况下确保了电池的安全性。
附图说明
[0021] 以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
[0022] 图1本发明一种大容量镍氢圆柱电池的结构示意图；
[0023] 图2本发明一种大容量镍氢圆柱电池的正电极的结构示意图；
[0024] 图3本发明一种大容量镍氢圆柱电池的负电极的结构示意图。
具体实施方式
[0025] 如图1至3之一所示，本发明包括金属外壳10、正极板和负极板、正电极1、负电极2、绝缘套管3和有机绝缘密封材料8，
[0026] 正极板和负极板呈交错排列，正极板和负极板之间设置有隔膜，所述正极板、负极板和隔膜卷曲成圆柱体，所述圆柱体沿轴中线设有作为储液区7的通孔，所述正电极1和负电极2分别设置在圆柱体两端，所述正电极1包括电极螺丝11和正极汇流片12，所述负电极2包括电极螺母21和负极汇流片22，所述正极汇流片11和负极汇流片21分别固定于圆柱体的两端构成电池内芯，正极汇流片12和负极汇流片22的中心位置分别设有安装孔，所述正极汇流片12的一表面与正极板的连接，电极螺丝11位于正极汇流片12另一表面，电极螺丝11的一端固定于正极汇流片12的安装孔内，电极螺丝11的另一端设有连接柱13，电极螺丝11上设有与储液区7连通的卸压孔14，负极汇流片22的一表面与负极板连接，电极螺母21位于负极汇流片22另一表面，电极螺母21的一端固定于负极汇流片22的安装孔内，电极螺母21的另一端设有与连接柱13相配套的连接孔23，电极螺母21上设有与储液区7连通的注液孔24，
[0027] 所述电池内芯套设于绝缘套管3内，绝缘套管3的两端长度均大于电池内芯的两端长度，电池内芯的两端分别设有绝缘垫片4，所述绝缘套管3和绝缘垫片4均由耐碱塑料成型，经塑料热封并形成电池内胆，
[0028] 所述金属外壳10包括金属圆筒5和金属紧固片6，金属圆筒5两端的内侧壁上设有与金属紧固片6相配合的内牙，所述电池内胆套设于金属圆筒5内，金属紧固片6分别设于电池内胆的两端，金属紧固片6配合金属圆筒5将电池内胆固定在金属圆筒5的中心部位，紧固片中心设有内六角孔，所述电极螺丝11或电极螺母21非接触式穿过所述内六角孔设置，所述有机绝缘密封材料灌注于金属紧固片的内六角孔形成密封层。
[0029] 所述连接柱13的外侧设有外螺牙，所述连接孔23内设有与连接柱13的外螺牙配合的内螺牙。
[0030] 所述连接柱13的外螺牙为M8-M30的螺牙，连接柱13的外螺牙长度为6-25毫米，所述连接孔23的内螺牙为M8-M30的螺牙，连接孔23的内螺牙的长度为4-25毫米。
[0031] 所述正电极1还包括安全阀机构，所述卸压孔14为与电极螺丝11同轴的台阶孔，台阶孔的小径端设于电极螺丝11的一端，台阶孔大口径设于电极螺丝11的另一端，所述安全阀机构由内到外依次安装于台阶孔的大径端的不锈钢钢珠15、不锈钢弹簧16和中心穿孔的不锈钢内六角螺丝17，所述不锈钢钢珠15的直径大于台阶孔的小径端的直径，不锈钢钢珠15由不锈钢弹簧16顶置并对小径端形成密封，所述不锈钢钢珠15与台阶孔的大径端的内壁滑动连接，所述台阶孔的大径端的内壁对应不锈钢内六角螺丝17设有内螺牙。
[0032] 所述不锈钢内六角螺丝17采用M3-M8的螺丝，不锈钢弹簧16的中径为3-8毫米，不锈钢弹簧16的长度为3-6毫米，不锈钢钢珠15直径3-8毫米。
[0033] 所述负电极2还包括用于注液孔24密封的密封螺丝25，所述密封螺丝25为沉头尼龙螺丝，注液孔24的内壁上设有与密封螺丝25配合的内螺牙。
[0034] 所述注液孔24为M3-M6的开孔，沉头尼龙螺丝为M3-M6的沉头尼龙螺丝，注液孔24的内壁上的内螺牙长度为3-8毫米。
[0035] 所述金属圆筒5和金属紧固片6由不锈钢、镀镍钢管或
铝合金管成型。
[0036] 所述正极板和负极板错位间隔2-6毫米；所述正极汇流片12和负极汇流片22的直径与电池内芯的直径相同，所述电池内芯的直径为30-120毫米，所述正极汇流片12和负极汇流片22的厚度0.5-4毫米，所述正极汇流片12和负极汇流片22的安装孔的直径为6-25毫米；所述绝缘套管3的内径比电池内芯的直径大0.1-0.2毫米，绝缘套管3的壁厚为0.5-2毫米，绝缘套管3的两端长度比电池内芯的两端长度分别长2-8毫米；金属圆筒5的内径为30-200毫米，金属圆筒5的长度为50-300毫米，金属圆筒5的壁厚为0.5-8毫米, 金属圆筒5的内牙长度为3-30毫米，金属紧固片6的厚度为0.5-8毫米。
[0037] 所述有机绝缘密封材料8为环氧树脂，所述环氧树脂填充料灌注于金属紧固片6的内六角孔形成环氧树脂密封层。
[0038] 下面对本发明做详细说明。
[0039] 本发明包括金属外壳10、正极板和负极板、正电极1、负电极2、绝缘套管3和有机绝缘密封材料8。本发明大体上可以分以下几个制作部分：
[0040] 如图2所示，正电极1制作：所述正电极1包括电极螺丝11、正极汇流片12和安全阀机构，正极汇流片12为不锈钢材料，正极汇流片12的直径与电池内芯的直径相同，正极汇流片12的直径的30-120毫米，厚度0.5-4毫米，中心开设6-25毫米的安装孔，所述电极螺丝11为不锈钢材料成型，电极螺丝11的最大外径为10-35毫米，电极螺丝11的整体长度为6-35毫米，电极螺丝11的另一端设有连接柱13的外侧开设有M8-M30长度为6-25毫米的外螺牙，在所述电极螺丝11同轴开设卸压孔14，所述卸压孔14为台阶孔，台阶孔的小径端设于电极螺丝11的一端，台阶孔的小径端的直径3-7毫米，台阶孔大口径设于电极螺丝11的另一端，所述安全阀机构由内到外依次安装于台阶孔的大径端的不锈钢钢珠15、不锈钢弹簧16和中心穿孔的不锈钢内六角螺丝17，所述不锈钢内六角螺丝17为中心穿孔为M3-M8、长度为3-6毫米的不锈钢不锈钢内六角螺丝17，不锈钢弹簧16的中径为3-8毫米，不锈钢弹簧16的长度3-6毫米，不锈钢弹簧16的压强在0.1-0.8公斤。不锈钢钢珠15的直径为3-8毫米。所述不锈钢钢珠15的直径大于或者等于台阶孔的小径端的直径，所述台阶孔的大径端的内壁对应不锈钢内六角螺丝17设有内螺牙，不锈钢内六角螺丝17与台阶孔的大径端内壁
螺纹连接，所述不锈钢钢珠15与台阶孔的大径端的内壁滑动连接，不锈钢钢珠15由不锈钢弹簧16顶置并对小径端形成密封。将不锈钢钢珠15、不锈钢弹簧16和中心穿孔的不锈钢内六角螺丝17依次在台阶孔的大径端组装，对带有安全阀机构的电极螺丝11在气压测试台进行调节测试，合格后用
激光焊接将内不锈钢六角螺丝焊牢固定；通过电加热结合
超声波焊接技术将正极汇流片12的一表面与正极板的连接，再将电极螺丝11的一端焊接固定于正极汇流片12的安装孔内，并保证电极螺丝11位于正极汇流片12另一表面。
[0041] 如图3所示，负电极2制作：所述负电极2包括电极螺母21、负极汇流片22和密封螺丝25，负极汇流片22为不锈钢材料，负极汇流片22的直径与电池内芯的直径相同，负极汇流片22的直径的30-120毫米，厚度0.5-4毫米，中心开设6-25毫米的安装孔，负极汇流片22的一表面通过电加热结合
超声波焊接技术与负极板连接，所述电极螺母21为不锈钢材料成型，电极螺母21的外径为10-35毫米，电极螺母21的长度为6-35毫米，电极螺母21上设有与储液区7连通的注液孔24，注液孔24的内壁上设有与密封螺丝25配合且长度为3-8毫米的内螺牙，所述密封螺丝25为M3-6的沉头尼龙螺丝，所述密封螺丝25用于灌液后旋入注液孔24并对注液孔24进行密封，同时形成安全装置；电极螺母21的一端固定于负极汇流片22的安装孔内，并保证电极螺母21位于负极汇流片22另一表面，电极螺母21的另一端开设有与电极螺丝11的连接柱13相配套的连接孔23，连接孔23内部开设M8-M30且长度4-25毫米的内螺牙。
[0042] 电池内芯制作：由正极板加隔膜和负极板加隔膜在直径6-25毫米的轴，轴的直径决定于电池设计储液区7的体积，相错位2-6毫米绕制成圆柱体，该圆柱体进行整圆处理，确保其直径小于绝缘套管30.1-0.2毫米，所述正电极1和负电极2分别设置在圆柱体两端，通过电加热结合超声波焊接技术分别将正电极1的正极汇流片11与正极板以及负电极2的负极汇流片21与负极板焊接形成电池内芯。
[0043] 电池内胆制作：将电池内芯放入列长于电池内芯的绝缘套管3中，所述绝缘套管3的厚度在0.5-2毫米，绝缘套管3两端分别长于电池内芯2-8毫米。电池内芯两端加入绝缘垫片4，所述绝缘套管3和绝缘垫片4均采用尼龙成型，所述绝缘套管3和绝缘垫片4经塑料热熔技术配合电池内芯形成电池内胆。
[0044] 金属外壳10的组装：金属外壳10由金属圆筒5和金属紧固片6组成，金属圆筒5直径在30-200毫米，长度50-300毫米，壁厚在0.5-8毫米，金属圆筒5两端往内开设与金属紧固片6相配合长度为3-30毫米的内牙，金属紧固片6中心为六角内六角孔，金属紧固片6直径大于电极螺丝11或电极螺母21的最大外径2-4毫米，金属紧固片6的厚度为0.5-8毫米，金属圆筒
5和金属紧固片6可用不锈钢、镀镍钢管、铝合金管等材料成型。将电池内胆放入金属圆筒5中，电池内胆的两端分别加上尼龙的绝缘垫片4，金属圆筒5的两端分别旋入金属紧固片6，使电池内胆在金属筒中心部位，用扭力
扳手控制旋紧，扭力控制在5-20
牛米。通过注液孔24检测密封情况，确保在0.2-0,6兆帕无
泄漏。再在大容量镍氢电池的两端的金属紧固片6的内六角孔分别灌入有机绝缘密封材料8，
固化后完成二次密封。并再通过注液孔24进行密封测试应确保2-3兆帕无泄漏。进行
真空灌液，灌液后放置12小时进行高温
化成。2-3次的充放电后进行分容分类完成电池制作。
[0045] 本发明大容量镍氢圆柱形电池，克服了方形电池的鼓胀变形问题。采用较薄的塑料的绝缘套管3形成电池内胆配合较厚的金属外壳10结构，电池的正负电极与金属外壳10绝缘，解决了散热问题。电池的正负电极分别采用正电极1和负电极2结构，并设置圆柱两端引出，克服了电池内部充放电电流不均的问题和碱桥漏电问题，进一步采用二次环氧树脂封闭引出电极技术，在紧固片密封的基础上进一步用环氧树脂二次密封，使电池电极与金属紧固片6合为一体，提高了电池牢靠度，同时也解决了爬碱问题。本发明完美的圆柱结构，完全解决了内压低问题，使镍氢电池真正成为一种高性能、安全、环保、长寿命的电池。采用圆柱和塑料绝缘的电池内胆加金属外壳10的结构，双次密封技术，使电池外壳承受的内压大于5兆帕，安全阀可以控制在1.5兆帕至3兆帕。电池正常使用的内压较大提高，限制了电池内部不良气相反应，稳定了液相反应，提高了电池的过充，过放能力，延长了使用寿命。安全阀和尼龙螺丝安全保护装置，使电池在各种恶劣的情况下确保了电池的安全性。
