[实用新型]半椭球形高压氢镍电池壳盖

说明书

技术领域

本实用新型属于电池领域，涉及高压氢镍电池壳体技术，尤其是一种半椭球形高压氢镍电池壳盖。

背景技术

我国高压氢镍电池的研究已经有近30年的历史，主要作为储能电源应用于空间飞行器上。在此期间我国研发出了3.5″、4.5″系列氢镍电池，容量覆盖15Ah～150Ah，并且产品已在多颗在轨飞行的卫星上应用。

高压氢镍电池负极活性物质是氢气，充电时产生氢气，放电时消耗氢气。因此电池壳体要具有一定的耐高压和压力疲劳能力。现有电池壳体直径最大为4.5″(115mm)，包括电池壳盖、壳底两部分，且多数电池壳盖、壳底两端是球形结构，少部分电池壳盖为球形结构、壳底为椭球形结构。对于超大容量氢镍电池(200Ah～400Ah)，直径为145mm(5.5″)，若电池壳盖仍然采用球形结构、壳底采用球形或椭球形结构，会使电池较长，既不利于电液回流，又使电池内部正负极引线较长，在增加电池内阻的同时也增加了电池重量。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，从提高电池比能量角度出发，提供一种半椭球形高压氢镍电池壳盖，既满足规定安全系数，又能实现重量轻、体积小的壳体结构设计。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种半椭球形高压氢镍电池壳盖，包括电池壳盖、壳底，壳底和壳盖同轴密封固装后所构成的腔体内安装有极组，壳底与壳盖通过焊接环同轴密封固装，在壳盖上固装有极柱，其中壳盖为半椭球形结构。

而且，所述壳底为半椭球形结构或者半球形结构。

本实用新型的优点和有益效果为：

1、本实用新型的壳体设计不再采用传统的半球形壳盖，而是同壳底一样均采用半椭球形结构，这样可以缩短电池电解液回流路径，减少电极引线的长度；而且应用于电池组时不仅可以减轻结构件重量，还有利于电池组热设计的改善。

2、本实用新型为超大容量氢镍蓄电池(200Ah～400Ah)提供一种壳盖的新型结构设计，达到提高电池重量、体积比能量的目的。经过测试，采用本壳体设计结构的300Ah氢镍单体电池，爆破压力大于等于18MPa，安全系数大于等于2.5，耐压力循环(0～6MPa)50000次以上，满足超大容量氢镍电池安全可靠性要求。

附图说明

图1为本实用新型的外部示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的截面剖视图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种半椭球形高压氢镍电池壳盖，包括电池壳盖2、壳底4，壳底和壳盖同轴密封固装后所构成的腔体内安装有极组6，壳底与壳盖通过焊接环3同轴密封固装，壳底为半椭球形结构或者半球形结构，本实例为半椭球形结构，在壳盖上固装有两个极柱1，该极柱与腔体内的与极组相连的电极引线5连接。

本实用新型的创新点是：壳盖为半椭球形结构。

壳盖的半椭球形结构与壳底的半椭球形结构为镜向对称设置。

本实用新型适于0.5英寸～40.0英寸直径的电池。

本实用新型的加工工艺是：

电池壳盖通过拉伸工艺进行加工，步骤如下：1)将电池壳体材料裁成600×600mm的方块；2)将材料置于凹模上，使用压板施一压边力Q；3)在一定引伸力F下，调整凸模的行程、拉伸速度；4)将拉伸完成后的零件切口(为了保证切口的完整性，可在切口工序中留出余量)；5)在壳盖需要安装极柱的位置按照与极柱配合的尺寸加工成圆孔。

进行半椭球形状设计时，考虑到壳体制造的拉伸加工工艺的特点(拉伸工艺使得壳盖椭球顶部变薄为直壁的0.9倍)，若采用标准型椭球(长轴∶短轴＝2∶1)形状，则会使得椭球顶部的应力大于壳体直壁部分，而成为薄弱环节，因此设计时的椭球形短半轴比长半轴的一半略长，这样就使得电池壳盖、壳底椭球顶部的应力和直壁部分基本相等，使得壳体接近等强度的设计。

超大容量氢镍电池(200Ah～400Ah)的研制必须加大电池壳体直径，同时权衡直径加大之后对电池性能的影响，最终确定电池壳体的最佳直径为145mm(5.5英寸)。

本实用新型的工作原理是：

高压氢镍电池壳体是一种全密封的压力容器，由于氢气作为活性物质，其需耐受电池充放电过程中的压力交变，且不允许出现氢气、电解液等泄漏现象。图3为电池装配示意图，壳底和壳盖通过焊接环焊接在一起，起到固定极组的作用；和电极引线连接的极柱则焊接在壳盖的极柱孔上，形成电池输出的正负端子。

电池在充电末期和放电时会释放热量，极组温度升高，会使极组中的电解液中的水分挥发并在较冷的壳体处冷凝下来，然后再通过壳壁的氧化锆涂层回流到极组中去。