DE60001206T2

DE60001206T2 - Verbindungsstruktur zum Befestigen von Gruppen von Elektrodenplatten in einer modular aufgebauten Batterie

Info

Publication number: DE60001206T2
Application number: DE60001206T
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Fujioka; Shinji Hamada; Munehisa Ikoma; Nobuyasu Morishita
Original assignee: Toyota Motor Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2020-10-07
Also published as: DE60001206D1; EP1091427A1; US6304057B1; JP4559566B2; JP2001110381A; CN1174498C; CN1292575A; EP1091427B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriemodul, das aus einer Mehrzahl von prismatischen Zellen besteht, die nebeneinander liegend miteinander verbunden sind, wobei in jeder dieser Zellen eine Gruppe von Elektrodenplatten untergebracht ist, die schichtweise angeordnete positive und negative Elektrodenplatten mit dazwischenliegenden Trennstücken umfasst, und bezieht sich insbesondere auf den Aufbau zur Befestigung der Gruppe von Elektrodenplatten in ihren jeweiligen Positionen innerhalb der Zelle.
Aufladbare Alkalibatterien, so wie Nickel-Metallhydrid-Batterien, haben ausgezeichnete Energiedichte-Eigenschaften und sind in den vergangenen Jahren als Stromquelle für elektrische Fahrzeuge verwendet worden. Der offengelegte japanische Patent-Antrag Nr. 7-161377 stellt eine aufladbare Batterie vor, die kompakt ist, aber dennoch eine große Menge an Energie erzeugt, in der ein prismatisches Batteriegehäuse zusammen mit flüssiger Füllsäure positive und negative Elektrodenplatten unterbringt, die parallel zu den langen Seitenwänden des Batteriegehäuses mit dazwischenliegenden Trennstücken aufeinander geschichtet sind, wobei das offene Ende des Batteriegehäuses mit einem Abdeckungsteil verschlossen ist.
Die Batterie, die in dieser Veröffentlichung dargestellt wird, wird unter Bezugnahme von Fig. 4 näher beschrieben. Die Bezugsziffern 31 und 32 kennzeichnen jeweils ein Batteriegehäuse und eine Abdeckung, beides aus Polypropylen gefertigt. Eine Gruppe von Elektrodenplatten 33 ist innerhalb des Batteriegehäuses 31 zusammen mit flüssiger Füllsäure untergebracht und das offene Ende des Batteriegehäuses ist mit der Abdeckung 32 verschlossen. Die Gruppe von Elektrodenplatten 33 umfasst eine Mehrzahl von negativen Elektrodenplatten, die durch das Auftragen einer Masse auf eine flache Platte als Kernmaterial erhalten wird, wobei die Masse hauptsächlich aus einer Wasserstoffabsorbierenden Legierung besteht; und einer Mehrzahl von positiven Elektrodenplatten, die durch das Versetzen des Kernmaterials, welches aus einem porösen Nickel besteht, mit Pulver, das hauptsächlich aus Nickel-Hydroxid besteht, erhalten wird; diese positiven und negativen Elektrodenplatten sind abwechselnd schichtweise angeordnet mit dazwischenliegenden Trennstücken aus Polypropylen, das behandelt wurde, um die Eigenschaft der Hydrophilie zu erhalten. Die positiven Elektrodenplatten und die negativen Elektrodenplatten sind jeweils an einer positiven und einer negativen Elektrodensäule 35a, 35b durch jeweilige Kollektorplatten 34a, 34b verbunden und die positiven und negativen Elektrodensäulen 35a, 35b sind fest an der Abdeckung 32 befestigt. In diesem Zustand besteht ein Spalt t&sub1; von etwa 2 bis 10 mm zwischen dem Boden der Gruppe von Elektrodenplatten 33 und der inneren Bodenfläche des Batteriegehäuses 31, und ein Spalt t&sub2; von etwa 1 bis 5 mm zwischen den Seitenkanten der Gruppe von Elektrodenplatten und der inneren Seitenfläche des Batteriegehäuses.
Die Spalte t&sub1;, t&sub2; sind für die folgenden Zwecke gebildet: 1. um eine einheitliche Verteilung der flüssigen Füllsäure zu erzielen, und 2. um zu verhindern, dass die Gruppe von Elektrodenplatten 33 von den Innenwänden des Batteriegehäuses 31 zusammengedrückt wird, wenn sich die Elektrodenplatte 33 während des Lade- und Entlade-Vorgangs der Batterie ausdehnt. Dieses ist so vorgesehen, da die Verformung der Gruppe von Elektrodenplatten 33 zu einer uneffizienten Nutzung von aktiver Masse und zu einer Verminderung der Entladekapazität führen könnte, zu Anstiegen des Innendrucks während des Ladevorgangs, zu Kurzschlüssen oder zum Ablösen von aktiver Masse von den Elektrodenplatten.
In der oben beschriebenen verschlossenen prismatischen Batterie ist jedoch die Gruppe von Elektrodenplatten 33 an der Abdeckung 32 durch die Elektrodensäulen 35a, 35b befestigt. Folglich gibt es Schwankungen bezüglich der Position der Gruppe von Elektrodenplatten 33 in Bezug auf das Batteriegehäuse 31, infolge der Verlagerung in der Ausrichtung zwischen dem Batteriegehäuse 31 und der Abdeckung 32 während des Schweißvorganges und die Spalte t&sub1;, t&sub2; sind nicht einheitlich gebildet und die Elektrodenplatten sind manchmal verformt, was zu den vorgenannten verschiedenen Problemen führen kann, so wie die Verminderung der Entladekapazität infolge uneffizienter Nutzung von aktiver Masse, den Anstiegen des Innendrucks während des Ladevorgangs und dem Ablösen von aktiver Masse von den Elektrodenplatten. Ferner bestand das Problem, dass die flüssige Füllsäure nicht einheitlich verteilt werden konnte.
EP-A-0264862 stellt einen Platten-Zusammenbau für eine Blei-Säure-Batterie vor, bei dem wie bei dem Aufbau von Fig. 4, Spalte zwischen den Gruppen von Platten und dem Batteriegehäuse vorgesehen sind, und die Kanten der Elektrodenplatten und der Trennplatten alle in eine gerade Linie gebracht sind. Die Elektrodenplatten sind parallel zu den langen seitlichen Seitenwänden der Zellengehäuse angeordnet und die nebeneinander liegenden Zellengehäuse weisen gemeinsame seitliche lange Seitenwände auf. Jeweils positive und negative Elektrodenplatten sind innerhalb jeder Zelle durch eine oder zwei Krampen miteinander verbunden, die an den langen seitlichen Seitenwänden befestigt sind, und die positiven und negativen Krampen sind an derselben Seite der Gruppen von Platten befestigt.
EP-A-1059680, veröffentlicht am 13.12.2000, stellt ein Batteriemodul in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 vor.
In Anbetracht dieser Probleme der herkömmlichen Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Aufbau von verschlossenen prismatischen Zellen, die ein Batteriemodul bilden, vorzustellen, in welcher die Gruppe von Elektrodenplatten an Positionen in Bezug zu dem Zellengehäuse befestigt werden kann, ungeachtet der Verlagerung in der Ausrichtung zwischen dem Batteriegehäuse und einem Abdeckungsteil zum Verschließen des Batteriegehäuses, so dass die Batterieleistung nicht durch die Verformung der Elektrodenplatten, verursacht durch die Ausdehnung/Zusammenziehung der Elektrodenplatten während des Lade- und Entladevorgangs gefährdet ist, und in welcher die flüssige Füllsäure einheitlich verteilt werden kann.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, wird ein Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung vorgestellt, das aus einer Mehrzahl von Zellen besteht, die nebeneinander liegend miteinander verbunden sind, wobei jede von dieser Mehrzahl von Zellen ein prismatisches Zellengehäuse einschließt, welches kurze Seitenwände und lange Seitenwände aufweist;
eine Gruppe von Elektrodenplatten, die durch das schichtweise Anordnen einer Mehrzahl von positiven Elektrodenplatten und einer Mehrzahl von negativen Elektrodenplatten, parallel zu den langen Seitenwänden des Zellengehäuses, mit dazwischenliegenden Trennstücken gebildet ist;
eine Kollektorplatte mit positiver Polarität und eine Kollektorplatte mit negativer Polarität, jeweils mit der Mehrzahl positiver Elektrodenplatten und der Mehrzahl negativer Elektrodenplatten an seitlich gegenüberliegenden Enden der Gruppe von Elektrodenplatten verbunden, wobei jede der Kollektorplatten an den kurzen Seitenwänden des Zellengehäuses befestigt ist, um die Gruppe der Elektrodenplatten in einer vorbestimmten Position innerhalb des Zellengehäuses anzuordnen;
flüssige Füllsäure, die in dem Zellengehäuse untergebracht ist; und ein Abdeckungsteil zum Verschließen eines offenen Endes des Zellengehäuses; dadurch gekennzeichnet, dass 0,5 mm ≤ W&sub1; ≤ 3 mm und 2 mm ≤ W&sub2; ≤ 10 mm ist, wobei W&sub1; einen Spalt zwischen einer inneren Bodenoberfläche des Zellengehäuses und einer Unterkante von aufeinander geschichteten Abschnitten aus der Gruppe von Elektrodenplatten kennzeichnet, in der die positiven Elektrodenplatten und die negativen Elektrodenplatten schichtweise aufeinander angeordnet sind, und W&sub2; einen Spalt zwischen jeder Seitenkante der aufeinander geschichteten Abschnitte und der nächsten Kollektorplatte kennzeichnet.
Da die Gruppe von Elektrodenplatten durch die Kollektorplatten an dem Zellengehäuse befestigt ist, kann sie in einer Position im Bezug zum Zellengehäuse richtig befestigt werden, ungeachtet von der Verlagerung in der Ausrichtung zwischen dem Abdeckungsteil und dem Zellengehäuse, die sich während des Zusammenschweißens von ihnen ereignet, und deshalb können zwischen den Gruppen von Elektrodenplatten und dem inneren Boden oder Seitenflächen des Zellengehäuses ausreichende Spalte vorgesehen werden, um die Ausdehnung und Zusammenziehung der Elektrodenplatten während des Lade- und Entladevorganges zu erlauben, wobei der Verschlechterung der Batterieleistung infolge der Verformung der Elektrodenplatten vorgebeugt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1A eine Aufsicht und Fig. 1B eine Vorderansicht eines Batteriemoduls, in welchem eine verschlossene prismatische Batterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 eine partielle Seiten-Querschnittsansicht in Längsrichtung derselben Ausführungsform;
Fig. 3 eine partielle Vorderseiten-Querschnittsansicht in Längsrichtung derselben Ausführungsform; und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen verschlossenen prismatischen Batterie in Längsrichtung.
Die vorliegende Erfindung wird durch die Form eines verschlossenen prismatischen Batteriemoduls verkörpert, welches mit einer Mehrzahl von prismatischen Zellen gestaltet ist. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben werden.
Das verschlossene prismatische Batteriemodul dieser Ausführungsform stellt eine Nickel-Metallhydrid-Batterie dar, die für die Nutzung als Antriebs-Stromquelle für ein elektrisches Fahrzeug geeignet ist. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, besteht ein Batteriemodul 1 aus einer Mehrzahl von (sechs in dem Beispiel, das in der Abbildung dargestellt ist) Zellen 7, die in einer Reihe nebeneinander liegend angeordnet sind. Zellengehäuse 3 von jeder dieser Zellen, die in einer prismatischen Form mit kurzen Seitenwänden 3a, langen Seitenwänden und oberen offenen Enden gestaltet sind, weisen gemeinsame kurze Seitenwände 3a auf und bilden dadurch ein integrales Batteriegehäuse 2. Die oberen offenen Enden der Zellengehäuse 3 werden alle zusammen durch ein integrales Abdeckungsteil 4 verschlossen.
Jedes der Zellengehäuse 3 bildet eine Zelle 7, die eine Gruppe von Elektrodenplatten 5 darin unterbringt und Kollektorplatten umfasst, die mit den gegenüberliegenden Seitenenden der Gruppe von Elektrodenplatten 5 durch Füllsäure verbunden sind. Die Gruppe von Elektrodenplatten 5 umfasst eine große Anzahl von positiven Elektrodenplatten und negativen Elektrodenplatten, die parallel zu den langen Seitenwänden des Zellengehäuses 3 angeordnet und in der Richtung der kurzen Seitenwände 3a des Zellengehäuses 3 mit dazwischenliegenden Trennstücken geschichtet sind.
Verbindungslöcher 8 sind gebildet auf den oberen Kantenabschnitten der äußeren kurzen Seitenwände 3a der Zellengehäuse 3 an den zwei Enden des integralen Batteriegehäuses 2 und jeweils zwischen zwei Zellengehäusen 3.
Positive und negative Verbindungspunkte 9 sind jeweils an den Verbindungslöchern 8 an den äußeren kurzen Seitenwänden 3a der zwei äußeren Zellengehäuse 3 befestigt, und Verbindungsbefestigungen 9 zur Reihenschaltung zweier nebeneinander liegender Zellen 7 sind mit den Verbindungslöchern 8 in den dazwischen liegenden kurzen Seitenwänden zwischen jeweils zwei Zellengehäusen 3 befestigt.
Auf der oberen Fläche des Abdeckungsteils 4 sind in nebeneinander liegenden Kantenabschnitten von benachbarten Zellengehäusen 3, 3 Durchgangslöcher 10 gebildet. Verbindende Abdeckungen 11 bilden Verbindungsstrecken 12, um zwei Durchgangslöcher 10, 10 miteinander zu verbinden, die auf das Abdeckungsteil 4 geschweißt sind. Bezugsziffer 11a kennzeichnet verstärkende Vorsprünge, die von der Mitte der inneren Wand der verbindenden Abdeckungen 11 hervorstehen. Die Größe der verstärkenden Vorsprünge 11a ist so gestaltet, dass sie die Verbindungsstrecken 12 nicht verschließen und ihre vordere Enden grenzen an die obere Fläche des Abdeckungsteils 4 und sind an diese geschweißt, um die Druckstärke der verbindenden Abdeckungen 11 zu gewährleisten. Das integrierte Batteriegehäuse 2, das Abdeckungsteil 4 und die verbindenden Abdeckungen 11 sind aus einem Kunstharz gefertigt, so wie eine PP/PPE-Legierung und sie wirken abstoßend gegen die Füllsäure.
Zusätzlich ist das Abdeckungsteil 4 mit einer Sicherheits-Entlüftungsöffnung 13 ausgestattet, um Druck freizugeben wenn der Innendruck in den Zellengehäusen 3 einen bestimmten Wert überschreitet. Außerdem ist ein Befestigungsloch für einen Sensor 14, zur Befestigung eines Temperaturermittlungs-Sensors, zur Ermittlung der Temperatur der Zellen 7, in den Zellengehäusen 3 der passenden Zellen 7 gebildet, in der Weise, dass die Unterseite des Befestigungsloches für einen Sensor mit dem oberen Ende der Gruppe von Elektrodenplatten 5 in Berührung kommt.
Die langen Seitenwände von sechs Zellen 7 bilden zusammen eine integrale Seitenwand 15 des integralen Batteriegehäuses 2. Auf dieser Seitenwand 15 des integralen Batteriegehäuses 2 sind vorstehende Rippen 16 vorgesehen, die sich an Positionen entsprechend der Seitenkanten von zwei nebeneinander liegenden Zellengehäusen 3 vertikal ausdehnen. Ferner ist eine große Anzahl von relativ kleinen runden Vorsprüngen 17 in passenden Abständen in Matrix-Form zwischen jeweils zwei Rippen 16 gebildet. Die Rippen 16 und die Vorsprünge 17 haben die gleiche Höhe. Außerdem haben verbindende Rippen 18a und 18b die gleiche Höhe wie die Rippen 16, und die Vorsprünge 17 sind auf den Seitenwänden der oberen Kante der Zellengehäuse 3 und den Seitenwänden des Abdeckungsteils 4 gebildet, um die Seitenwände der Zellengehäuse 3 und des Abdeckungsteils 4 zu überbrücken, an Positionen, die einer Verlängerung der Rippen 16 und der Vorsprünge 17 entsprechen. Wenn eine Mehrzahl von integralen Batteriegehäusen 2 parallel in einer Reihe eingerichtet sind, um eine Batteriegruppe zu bilden, formen die Rippen 16, die Vorsprünge 17 und die verbindenden Rippen 18a und 18b Kühlmittel-Durchgangskanäle für die wirkungsvolle und einheitliche Kühlung der Zellengehäuse 3.
Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 19 und Vertiefungen 20, um integrale Batteriegehäuse 2 in die richtige Lage zu bringen und zusammenzufügen wenn ihre Seitenwände 15 aufeinander stoßen, sind im Wesentlichen in der Mitte der äußeren Oberfläche der zwei Rippen 16 angeordnet, in einer Position symmetrisch zur Mittellinie der Seitenwand des integralen Batteriegehäuses 2.
Die oben erwähnte Gruppe von Elektrodenplatte 5 umfasst, wie in Fig. 4 dargestellt, eine große Anzahl von positiven Elektrodenplatten 21 und negativen Elektrodenplatten 22, die abwechselnd angeordnet sind, wobei die positiven Elektrodenplatten 21 mit Trennstücken 23 in Form einer Tasche, die auf einer Seite eine Öffnung aufweist, bedeckt sind. Die positiven Elektrodenplatten 21 und die negativen Elektrodenplatten 22 sind mit dazwischenliegenden Trennstücken 23 aufeinander geschichtet, und dadurch bilden sie die Einheit von Elektrodenplatten 5. In Fig. 3 stellt der Bereich, der durch schräge Linien gekennzeichnet ist, aufeinander geschichtete Abschnitte 24 dar, in denen die positiven Elektrodenplatten 21 und die negativen Elektrodenplatten 22 sich mit den dazwischenliegenden Trennstücken 23 gegenüberliegen und elektrischen Strom erzeugen. Die Seitenkanten der Gruppe von positiven Elektrodenplatten 21 stehen hinter der Gruppe von negativen Elektrodenplatten 22 auf einer Seite hervor, und die Seitenkanten der Gruppe von negativen Elektrodenplatten 22 stehen hinter der Gruppe von positiven Elektrodenplatten 21 auf der gegenüberliegenden Seite hervor, und diese hervorstehenden seitlichen Abschnitte bilden die Bleiabschnitte 21a und 22a, an deren seitliche Enden die Kollektorplatten 6 geschweißt sind. Bezugsziffer 29 kennzeichnet ein Lötmaterial zum Schweißen der Kollektorplatten 6 an die Bleiabschnitte 21a, 22a, wobei das Lötmaterial in einer Mehrzahl von Reihen in passenden Abständen entlang der Längsrichtung der Kollektorplatten 6 angeordnet ist.
Die positiven Elektrodenplatten 21 sind aus mit Nickel geschäumten Metall gefertigt. Der Bleiabschnitt 21a ist gestaltet durch das Verdichten einer Seitenkante der Platte aus geschäumten Metall und das Befestigen einer Bleiplatte auf einer Oberfläche des Bleiabschnitts 21a durch Ultraschall-Schweißen oder Nahtschweißen. Die negativen Elektrodenplatten 22 sind aus mit Nickel gestanztem Metall gefertigt, das, außer an den Bleiabschnitten 22a, mit einer aktiven Masse überzogen ist.
Bezugsziffer 25 kennzeichnet Paare von Fixierlöchern, die in den Bleiabschnitten 21a und 22a in einem passenden Abstand von deren Oberseite und Unterseite gebildet sind. Durch das Einführen von Fixierstiften in diese Fixierlöcher 25 und durch das Anwenden von Druck auf die seitlichen Enden der Bleiabschnitte 21a und 22a, werden diese seitlichen Enden der Bleiabschnitte 21a und 22a in eine gerade Linie gebracht und sicher und gleichmäßig an die Kollektorplatten 6 geschweißt.
Die Kollektorplatten 6 sind an die gegenüberliegenden Seitenkanten der Gruppe von Elektrodenplatten 5 geschweißt. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist an der oberen Kante einer Kollektorplatte 6 ein Verbindungsvorsprung 26 gebildet, um nach außen hin hervorzustehen. Durch das Einpassen dieses Verbindungsvorsprungs 26 in ein Verbindungsloch 8, das an der oberen Kante der kurzen Seitenwand 3a des Zellengehäuses 3 gebildet ist, ist die Gruppe von Elektrodenplatten 5 in Bezug zum Zellengehäuse fest angebracht. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist eine Mehrzahl von Zellen 7 nebeneinander liegend angeordnet, wobei die Verbindungsvorsprünge 26 der Kollektorplatten 6 in die Verbindungslöcher 8 in den kurzen Seitenwänden 3a des Zellengehäuses 3 eingepasst und zusammengeschweißt sind. Dadurch ist die Gruppe von Elektrodenplatten 5 von jeder der Zellen 7 an den kurzen Seitenwänden 3a von den jeweiligen Zellengehäusen 3 befestigt und es wird auch eine gemeinsame elektrische Verbindung zwischen den nebeneinander liegenden Zellen 7 erlangt.
Auf der Außenseite der kurzen Seitenwände 3a der Zellen, an gegenüberliegenden äußeren Enden des Batteriemoduls 1, ist ein Elektroden- Anschlusspunkt 9 befestigt. Der Elektroden-Anschlusspunkt 9 ist auch mit einem Verbindungsvorsprung 27 versehen, der in das Verbindungsloch 8 eingepasst werden kann, so dass es an den Verbindungsvorsprung 26 der Kollektorplatte 6 geschweißt werden kann. Ringförmige Nuten sind um die Verbindungsvorsprünge 26 der Kollektorplatten 6 und den Elektroden-Anschlusspunkt 9 herum gebildet, wobei in dem Elektroden-Anschlusspunkt 9 O-Ringe 28 eingepasst sind, um die Löcher in den kurzen Seitenwänden 3a zu verschließen.
In einem Zustand, in dem die Gruppe von Elektrodenplatten 5 innerhalb des Zellengehäuses 3 fest ausgerichtet ist, ist der Spalt W&sub1; zwischen der inneren Bodenoberfläche des Zellengehäuses 3 und den aufeinander geschichteten Abschnitten 24, in denen die Elektrodenplatten beider Polaritäten aufeinander geschichtet sind, wie in Fig. 3 dargestellt, innerhalb eines Bereiches von 0,5 mm ≤ W&sub1; ≤ 3 mm eingerichtet. Außerdem ist der Spalt W&sub2; zwischen einer Seitenkante der aufeinander geschichteten Abschnitte 24 und der Kollektorplatte 6 auf einer Seite innerhalb eines Bereiches von 2 mm ≤ W&sub2; ≤ 10 mm eingerichtet.
Dem Batteriemodul 1 der vorliegenden Erfindung gemäß, wie oben beschrieben, bringt jede der Mehrzahl von Zellen in ihr eine Gruppe von Elektroden 5 unter, mit denen Kollektorplatten 6 auf den gegenüberliegenden seitlichen Enden der Gruppe von Elektrodenplatten verbunden sind; die Verbindungsvorsprünge 26 auf den Kollektorplatten 6 sind in die Verbindungslöcher 8 eingepasst, die in den kurzen Seitenwänden 3a der Zellengehäuse 3 gebildet sind; und die Verbindungsvorsprünge von zwei nebeneinander liegenden Zellen 7 stoßen aneinander und sind miteinander verschweißt, während die Verbindungsvorsprünge 26 der Kollektorplatten 6 in den Zellen 7 an gegenüberliegenden Enden des Batteriemoduls 1 an die Verbindungsvorsprünge 27 der Elektroden- Anschlusspunkte 9 auf der Außenseite der Zellengehäuse 3 geschweißt sind.
Dadurch ist die Gruppe von Elektrodenplatten 5 angemessen in jedem der Zellengehäuse 3 in einer Position befestigt. Währenddessen sind benachbarte Zellen 7 miteinander in Reihe verbunden, und die Zellen an den äußeren gegenüberliegenden Enden des Batteriemoduls 1 sind mit den Elektroden- Anschlusspunkten 9 verbunden, die an den gegenüberliegenden Enden des integralen Batteriegehäuses 2 hervorstehen.
In dem Batteriemodul 1 der vorliegenden Erfindung kann die Gruppe von Elektrodenplatten 5 in Bezug zu den Zellengehäusen 3 befestigt werden, durch die Nutzung der Verbindungsstruktur der Gruppe von Elektrodenplatten 5 von der Mehrzahl von nebeneinander liegenden Zellen 7 durch die kurzen Seitenwände 3a der Zellengehäuse 3, oder durch die Nutzung der Verbindungsstruktur der Gruppe von Elektrodenplatten 5 der äußeren Zellen 7 an gegenüberliegenden Enden des Batteriemoduls 1 an die Elektroden-Anschlusspunkte 9. Folglich kann das Batteriemodul einfach und kompakt mit niedrigen Kosten gestaltet werden. Außerdem sind die benachbarten Zellen 7 innerhalb desintegralen Batteriegehäuses 2 verbunden und, da die Verbindungskonfiguration der Zellen 7 nicht nach außen freigelegt ist, kann der Installationsraum für das Batteriemodul 1 kompakt gestaltet werden.
Da das Zellengehäuse 3 und die Gruppe von Elektrodenplatten 5, wie oben beschrieben, in der Form gestaltet sind, dass wenn die Gruppe von Elektrodenplatten 5 in einer bestimmten Position innerhalb des Zellengehäuses 3 befestigt ist, immer ein Spalt W&sub1; innerhalb eines Bereiches von 0,5 mm ≤ W&sub1; ≤ 3 mm zwischen der inneren Bodenoberfläche des Zeilengehäuses 3 und den aufeinander geschichteten Abschnitten 24 der Elektrodenplatten beider Polaritäten eingerichtet ist und ein Spalt W&sub2; innerhalb eines Bereiches von 2 mm ≤ W&sub2; ≤ 10 mm zwischen einer Seitenkante der aufeinander geschichteten Abschnitte 24 und der Kollektorplatte 6 auf einer Seite eingerichtet ist, kann durch die Benutzung einer Einspritzdüse flüssige Füllsäure von dem oberen Ende des Zellengehäuses 3 durch einen Spalt zwischen der Kollektorplatte 6 und der Gruppe von Elektrodenplatten 5 ohne Schwierigkeiten und beständig in das Zellengehäuse 3 eingefüllt werden. Die flüssige Füllsäure kann ruhig durch die Spalte fließen und gleichmäßig verteilt werden, wobei eine gleichmäßige Batterieleistung sichergestellt werden kann.
Nach dem Einfüllen der flüssigen Füllsäure wird das Abdeckungsteil 4 auf das obere Ende des integralen Batteriegehäuses 2 geschweißt, um dadurch das Batteriemodul 1 zu vervollständigen.
In diesem Batteriemodul 1 kann einer Verschlechterung der Batterieleistung infolge einer Verformung der Gruppen von Elektrodenplatten vorgebeugt werden, weil die oben genannten Spalte zwischen der inneren Bodenoberfläche oder der kurzen Seitenwände und der Gruppe von Elektrodenplatten 5 eingerichtet sind, und diese eine Ausdehnung oder Zusammenziehung der Gruppe von Elektrodenplatten 5, die während des Lade- und Entladevorgangs der Batterie entstehen, zulassen.
Da die benachbarten Zellen 7 durch das Zusammenschweißen der Verbindungsvorsprünge 26, die auf den Kollektorplatten 6 durch Pressformung gebildet sind, miteinander in Serie verbunden sind, sind keine weiteren Bestandteile zur Verbindung notwendig. Deshalb können die Zellen einfach mit einer verminderten Anzahl von Bestandteilen zu niedrigen Kosten verbunden werden. Außerdem ist der elektrische Widerstand an den Verbindungsabschnitten bemerkenswert niedrig, da die Verbindungsvorsprünge 26 integral mit den Kollektorplatten 6 und den angrenzenden Verbindungsvorsprüngen 26 an einem Punkt zusammengeschweißt sind.
Außerdem stehen in der Gruppe von Elektrodenplatten 5 der Zellen 7 die seitlichen Kantenabschnitte der Gruppe positiver Elektrodenplatten 21 hinter der Gruppe negativer Elektrodenplatten 22 auf einer Seite hervor, und die seitlichen Kantenabschnitte der Gruppe negativer Elektrodenplatten 22 stehen hinter der Gruppe positiver Elektrodenplatten 21 auf der gegenüberliegenden Seite hervor, und diese hervorstehenden seitlichen Abschnitte bilden die Bleiabschnitte 21a und 22a, an welche über ihre gesamt Länge die Kollektorplatten 6 geschweißt sind. Deshalb kann der durchschnittliche Abstand von den Oberflächen der Elektroden 21 und 22 zu den Kollektorplatten 6 kurz gestaltet sein, und als eine Folge kann der innere Batterie-Widerstand klein gestaltet sein und die Nutzungsrate der aktiven Masse der Elektrode wird groß, was die Batterieleistung vergrößert.
Außerdem sind auf der Oberfläche des Abdeckungsteils 4 Durchgangslöcher 10 in nebeneinander liegenden Kantenabschnitten von benachbarten Zellengehäusen 3, 3 gebildet. Verbindende Abdeckungen 11 bilden Verbindungsstrecken 12, um zwei Durchgangslöcher 10, 10 zu verbinden, die auf das Abdeckungsteil 4 geschweißt sind. Dadurch kann der Innendruck zwischen der Mehrzahl von Zellen einheitlich gestaltet werden, und es wird dem Umstand vorgebeugt, dass die Lebensdauer von einzelnen Zellen 7 durch den teilweisen Anstieg des Innendrucks vermindert wird. Dadurch wird das gesamte Batteriemodul 1 vor einer verminderten Lebensdauer geschützt. Außerdem ist es lediglich notwendig, eine einzelne Sicherheits-Entlüftungsöffnung 14 auf dem Abdeckungsteil 4 vorzusehen, und eine weitere Verringerung der Kosten kann erreicht werden.

Claims

1. Batteriemodul (1), das aus einer Mehrzahl von Zellen (7) besteht, die nebeneinanderliegend miteinander verbunden sind, wobei jede von dieser Mehrzahl von Zellen ein prismatisches Zellengehäuse (3) einschließt, welches kurze Seitenwände (3a) und lange Seitenwände aufweist;

eine Gruppe von Elektrodenplatten (5), die durch das schichtweise Anordnen einer Mehrzahl von positiven Elektrodenplatten (21) und einer Mehrzahl von negativen Elektrodenplatten (22), parallel zu den langen Seitenwänden des Zellengehäuses (3), mit dazwischenliegenden Trennstücken (23) gebildet ist;

eine Kollektorplatte (6) mit positiver Polarität und eine Kollektorplatte (6) mit negativer Polarität, jeweils mit der Mehrzahl positiver Elektrodenplatten (21) und der Mehrzahl negativer Elektrodenplatten (22) an seitlich gegenüberliegenden Enden der Gruppe von Elektrodenplatten (5) verbunden, wobei jede der Kollektorplatten (6) an den kurzen Seitenwänden (3a) des Zellengehäuses (3) befestigt ist, um die Gruppe der Elektrodenplatten in einer vorbestimmten Position innerhalb des Zellengehäuses (3) anzuordnen;

flüssige Füllsäure, die in dem Zellengehäuse (3) untergebracht ist; und

ein Abdeckungsteil (4), zum Verschließen eines offenen Endes des Zellengehäuses (3);

wobei 0,5 mm ≤ W&sub1; ≤ 3 mm und 2 mm ≤ W&sub2; ≤ 10 mm ist, wobei W&sub1; einen Abstand zwischen einer inneren Bodenoberfläche des Zellengehäuses (3) und einer Unterkante von aufeinander geschichteten Teilen (24) aus der Gruppe von Elektrodenplatten (5) kennzeichnet, in der die positiven Elektrodenplatten (21) und die negativen Elektrodenplatten (22) schichtweise aufeinander angeordnet sind, und W&sub2; einen Abstand zwischen jeder Seitenkante der aufeinander geschichteten Teile (24) und der nächsten Kollektorplatte kennzeichnet.

2. Batteriemodul (1) nach Anspruch 1, bei dem Verbindungslöcher (8) in den kurzen Seitenwänden (3a) des Zellengehäuses (3) gebildet sind, Verbindungsvorsprünge (26) auf den Kollektorplatten (6) gebildet sind, und die Kollektorplatten auf den kurzen Seitenwänden (3a) des Zellengehäuses (3) durch das Einpassen der Verbindungsvorsprünge (26) in die Verbindungslöcher (8) in den kurzen Seitenwänden (3a) des Zellengehäuses (3) befestigt sind.

3. Batteriemodul (1) nach Anspruch 2, das ferner äußere Elektrodenanschlüsse (9) aufweist, die auf einer Außenseite an gegenüberliegenden Enden des Batteriemoduls (1) befestigt sind, wobei die äußeren Elektrodenanschlüsse (9) mit Verbindungsvorsprüngen (27) gebildet sind, die in die Verbindungslöcher (8) in den kurzen Seitenwänden (3a) des Zellengehäuses (3) passen, in welchem nebeneinander liegende Zellen (7) durch das Verschweißen der Verbindungsvorsprünge (26) der Kollektorplatten (6) durch die Verbindungslöcher (8) in den kurzen Seitenwänden (3a) des Zellengehäuses (3) hindurch miteinander verbunden sind; und zwei Zellen, die an gegenüberliegenden Enden des Batteriemoduls (1) untergebracht sind, mit den äußeren Elektrodenanschlüssen (9) verbunden sind, durch das Verschweißen der Verbindungsvorsprünge (26, 27) der Kollektorplatten und der äußeren Elektrodenanschlüsse (9) durch die Verbindungslöcher (8) in den kurzen Seitenwänden (3a) des Zellengehäuses (3) hindurch.

4. Batteriemodul (1) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, in welchem nebeneinander liegende Zellen (7) entlang ihrer kurzen Seitenwände (3a) miteinander verbunden sind.

5. Batteriemodul (1) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, in welchem die schichtweise angeordneten positiven (21) und negativen (22) Elektrodenplatten in der Weise angeordnet sind, dass auf einer Seite die Seitenkanten von der Gruppe der positiven Elektrodenplatten (21) über die Gruppe der negativen Elektrodenplatten (22) hervorstehen und auf der gegenüberliegenden Seite die Seitenkanten von der Gruppe der negativen Elektrodenplatten (22) über die positiven Elektrodenplatten (21) hervorstehen.