CN101834305B - 可再充电电池 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例的一种可再充电电池包括电极组件、壳体、电极端子、盖板和集流板。所述电极组件包括第一电极、隔板和第二电极。所述壳体包含所述电极组件。所述电极端子被电连接到对应的电极。所述集流板具有***到所述电极组件的内部中的支撑突起和焊接到所述电极组件的侧向端部的焊接突起。

Description

可再充电电池

技术领域

以下描述涉及一种可再充电电池，更具体而言，涉及一种具有结构特性改进的集流板的可再充电电池。

背景技术

可再充电电池与一次电池不同在于它能够被反复充电和放电，而一次电池一般不可逆地将化学能转换成电能。低容量可再充电电池被用作小型电子设备的电源，例如移动电话、笔记本电脑和摄像机，而高容量可再充电电池被用作驱动例如混合动力汽车等的马达的电源。

近来开发出了使用具有高能量密度的非水电解液的大功率可再充电电池。例如，该大功率可再充电电池被构造为具有相互串联的多个可再充电电池的大容量可再充电电池，由此该大功率可再充电电池能够被用作驱动需要大功率的电动车辆中的马达的电源。

一个大容量可再充电电池通常由相互串联的多个可再充电电池形成。可再充电电池可以具有圆柱形状或棱柱形状。

棱柱形可再充电电池包括：具有正电极和负电极及***在这两个电极之间的隔板的电极组件、电极组件安装于其中的壳体、装到壳体上以将壳体密封且具有端子孔的盖板、以及***到盖板的端子孔中的端子，该端子伸出到壳体外。

在常规棱柱形可再充电电池中，用于将电极组件与端子相互电连接的引出接线片通过超声焊接被固定在未涂覆区域的侧向侧部。然而，为了将引出接线片焊接到未涂覆区域的侧向侧部，未涂覆区域具有较大的长度，从而不必要地增大了电极组件的体积。

此外，由于超声焊接通过引出接线片在未涂覆区域上执行，因此引出接线片应该较薄。然而，当引出接线片的厚度减小时，引出接线片的电阻增加，从而产生热，且输出功率降低。

此外，如果可再充电电池受到冲击，在引出接线片与电极组件之间可能会发生接触失效，使得在内部产生热，从而降低输出功率。

在本背景技术中公开的以上信息仅用于增进对本发明的背景的理解，因此其可能包含不构成本国本领域技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的实施例的一方面致力于一种在电极组件与端子之间具有稳固连接的可再充电电池。

本发明的示例性实施例包括一种可再充电电池，该可再充电电池包括电极组件，该电极组件具有第一电极，该第一电极在该第一电极的端部具有未涂覆区域，该未涂覆区域具有未涂覆侧部和未涂覆端部。该可再充电电池还包括集流板，该集流板具有与所述第一电极的所述未涂覆侧部相接触的第一构件和与所述第一电极的所述未涂覆端部相接触的第二构件，所述第二构件具有固定到所述第一电极的所述未涂覆端部的焊接部。

所述可再充电电池的所述电极组件可以具有内部空间。所述第一构件可以为支撑突起，并且该支撑突起可以位于所述内部空间中。所述支撑突起的高度可以基本上与所述内部空间的高度相同。

所述集流板的所述焊接部可以为焊接突起。所述焊接突起可以具有选自由三角形、四边形、弧形和这些形状的组合所组成的组中的形状。所述焊接突起可以被焊接到所述第一电极的所述未涂覆端部。

所述集流板可以具有第一边缘和第二边缘，并且所述第一构件可以进一步包括从所述第一边缘成一角度延伸的第一侧向支撑部和从所述第二边缘成一角度延伸的第二侧向支撑部。在所述第一电极的所述端部的所述未涂覆区域可以位于所述侧向支撑部与所述支撑突起之间。

所述集流板可以包括排气孔，用于排放在所述电极组件中形成的气体。

所述电极组件可以具有沟槽，并且所述支撑突起的高度可以基本上与所述内部空间加上所述沟槽的高度相同。

所述集流板可以进一步包括排气道凹槽，该排气道凹槽与所述支撑突起朝向相反并且位置与所述支撑突起相对应。

所述可再充电电池还可以包括容纳所述电极组件的壳体、电连接到所述电极组件的电极端子和联接到所述壳体的开口的盖板。所述电极组件还可以包括第二电极，该第二电极在该第二电极的端部具有未涂覆区域，该未涂覆区域具有未涂覆侧部和未涂覆端部。所述可再充电电池还可以包括第二集流板，该第二集流板包括与所述第二电极的所述未涂覆侧部相接触的第一构件和与所述第二电极的所述未涂覆端部相接触的第二构件。所述第二集流板的所述第二构件可以为固定到所述第二电极的所述未涂覆端部的焊接部。所述可再充电电池的所述壳体可以具有棱柱形。

所述可再充电电池的所述盖板可以具有排放部。所述第二集流板可以包括排气孔，所述第二集流板的所述第一构件可以具有支撑突起，并且所述第二集流板可以具有与所述支撑突起相反且对应于所述支撑突起的排气道凹槽。所述排放部、所述排气孔和所述排气道凹槽可以被配置为通过允许气体行进通过所述排气孔、通过所述排气道凹槽并离开所述排放部来释放所述电极组件中产生的气体。

根据本发明的示例性实施例的一种可再充电电池可以包括电极组件，该电极组件包括第一电极，该第一电极包括位于该第一电极的端部的未涂覆区域，该未涂覆区域具有第一未涂覆侧部、第二未涂覆侧部和未涂覆端部。该可再充电电池还可以包括集流板，该集流板包括第一构件和第二构件，所述第一构件延伸离开所述集流板并与所述第一电极的所述第一未涂覆侧部和所述第二未涂覆侧部的至少之一相接触，所述第二构件与所述第一电极的所述未涂覆端部相接触，所述第二构件具有固定到所述第一电极的所述未涂覆端部的焊接部。

所述可再充电电池的所述电极组件可以包含内部空间，并且所述第一构件可以包括与所述第一电极的所述第一未涂覆侧部相接触的支撑突起。所述第一构件还可以包括从所述集流板的侧面成一角度延伸且与所述第一电极的所述第二未涂覆侧部相接触的侧向支撑部。所述电极组件可以被紧固在所述支撑突起与所述侧向支撑部之间。

根据本发明的示例性实施例的一种可再充电电池可以包括电极组件，该电极组件包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的隔板。所述电极组件还可以具有内部空间。该可再充电电池还可以包括集流板，该集流板与所述第一电极的未涂覆端部相接触，并具有位于所述内部空间中的支撑突起。所述支撑突起可以具有基本上与所述内部空间相同的高度。所述集流板还可以包括固定到所述第一电极的所述未涂覆端部的焊接突起。

附图说明

图1为根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图。

图2为沿图1的II-II线截取的可再充电电池的剖视图。

图3为根据本发明的第一示例性实施例的电极组件和集流板的分解透视图。

图4为根据本发明的第二示例性实施例的集流板的透视图。

图5为根据本发明的第三示例性实施例的集流板和电极组件的透视图。

指示附图中某些元件的附图标记的说明

100：可再充电电池     10：电极组件

11：正电极            12：负电极

13：隔板              14：内部空间

15：沟槽              21：正电极端子

22：负电极端子        30：盖板

34：壳体              50：集流板

51：附接板            52：支撑突起

54：焊接突起          63：侧向支撑部

75：排气孔            76：排气道凹槽

具体实施方式

在下文中将参照示出本发明的示例性实施例的附图对本发明进行更加完整的描述。本领域技术人员应该意识到，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式对所描述的实施例进行修改。贯穿说明书相似的附图标记自始至终指代相似的元件。

图1为根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2为沿图1的II-II线截取的可再充电电池的剖视图。

参见图1和图2，根据第一示例性实施例的可再充电电池100包括电极组件10，该电极组件10通过将正电极11和负电极12与这两个电极之间的绝缘隔板13一同卷绕来形成。电极组件10被安装在壳体34中，正电极端子21和负电极端子22被电连接到电极组件10，并且盖板30被装配到壳体34的开口上。作为一种示例，根据第一示例性实施例的可再充电电池将被描述为棱柱形锂离子可再充电电池。

正电极11和负电极12各自均具有涂覆区域，在该涂覆区域，活性物质被涂覆到能够位于薄金属箔板上的集流体上。每个电极还具有未涂覆区域11a和12a，在该未涂覆区域11a和12a，没有涂覆活性物质。

正电极未涂覆区域11a形成在正电极11的沿其长度方向的一个侧向端部上，负电极未涂覆区域12a形成在负电极12的沿其长度方向的相反侧向端部上。在绝缘隔板13被***到正电极11和负电极12之间后，电极11、12和隔板13被卷绕。如图3所示，电极组件10被卷绕并被压平呈板状，使得平整部分18与弯曲(或圆形)部分19一起形成在电极组件10的圆周面上，该弯曲(或圆形)部分19位于平整部分18的两端。

盖板30使用薄板形成，并且电解液注入口形成在盖板30中。密封栓塞38被设置在电解液注入口处。排放构件39被包含在盖板30上，该排放构件39可以在设定或预定内部压力下破裂。排放构件39可以具有凹槽或沟槽，该凹槽或沟槽被配置为当电池壳体内部的压力达到设定或预定内部压力时导致排放构件39破裂。

上垫圈25和下垫圈27被设置在盖板30与各个端子21和22之间，以将盖板30与端子21和22相互绝缘。除非另有说明，本文中使用的术语“端子”同时指代正电极端子和负电极端子。

下垫圈27被装配到端子孔，上垫圈25被安装在盖板30上。垫片24被设置在上垫圈25上，以提高上垫圈25的联接。螺母29被分别联接到正电极端子21和负电极端子22以从上部支撑正电极端子21和负电极端子22。

集流板50被焊接到电极组件10的正电极未涂覆区域11a，并通过引出构件28被电连接到正电极端子21。此外，另一个集流板50被焊接到负电极未涂覆区域12a，并通过相应的引出构件28被电连接到负电极端子22。绝缘构件26被设置在每个引出构件28与盖板30之间，以使引出构件28相互绝缘并使引出构件28与盖板30绝缘。每个引出构件28包括被附接到对应的集流板50的集流引出部28b和被分别附接到端子21和22的端子引出部28a。

图3为根据本发明的第一示例性实施例的电极组件和集流板的分解透视图。

参见图3，根据第一示例性实施例的电极组件10被卷绕并压平呈板形。内部空间14形成在电极组件10的中心。

每个集流板50各自均具有与对应电极的未涂覆区域的侧部相接触的第一构件。第一构件可以是被***到电极组件10的内部空间中的支撑突起52。每个集流板50还具有与对应电极的未涂覆区域的端部相接触的第二构件。第二构件可以是焊接突起54，该焊接突起被附接到电极组件10的侧向端部以压靠电极组件10的对应未涂覆区域11a和12a。

支撑突起52被形成在集流板50的沿宽度方向的中心处，并沿集流板50的长度方向延伸。集流板50被弯曲以形成支撑突起52，因此，凹状的沟槽被形成在支撑突起52的背侧，即与支撑突起52相反。支撑突起52的高度对应于电极组件10的内部空间14的高度。

支撑突起52被***到电极组件10的内部空间14中并支撑电极组件10，使得电极组件10与集流板50之间因外部冲击而发生接触失效的可能性能够被减小或防止。支撑突起52同时沿内部空间14的宽度方向和长度方向支撑电极组件10，由此进一步使电极组件10稳定。

附接板51被连接到支撑突起52的两个侧向端部，并且焊接突起54沿附接板51的宽度方向被连接到附接板51。焊接突起54朝向对应的未涂覆区域11a和12a伸出，使得焊接突起54接触对应的未涂覆区域11a和12a。附接板51被弯曲为弧形形状以形成焊接突起54，由此，凹状的沟槽被形成在焊接突起54的背侧，即与凸状的突起相反。然而，本发明不限于此，并且焊接突起54的截面也可以被形成为三角形、四边形、弧形或任何其它合适的形状。

附接板51被牢固地粘接在电极组件10的对应的侧向侧部或称侧向端部上，并且焊接突起54压靠设置在电极组件10的侧向端部的对应的未涂覆区域11a和12a。本文中所使用的术语“侧向侧部”指代沿与卷绕中心轴线平行的方向竖直地延伸的对象的侧部。

因此，在本发明的实施例中，焊接突起54与未涂覆区域11a和12a之间的接触面积能够相对较大。多个焊接突起54沿集流板50的长度方向布置，使得各个焊接突起54相互间隔一定距离，并且通过激光焊接被附接到电极组件10的侧向侧部。当焊接突起使用激光焊接来附接时，与使用超声焊接来附接时相比，集流板相对较厚，由此集流板的电阻能够被最小化或减小。

由于集流板50被固定到未涂覆区域11a和12a的侧向端部，因此需要较少的未涂覆区域11a或12a的面积，并且可以包含更多的具有活性物质的涂覆区域面积，从而增加电极组件10的输出功率。

图4为根据本发明的第二示例性实施例的集流板的透视图。参见图4，根据第二示例性实施例的集流板60具有以凸状方式在中心突出的支撑突起62、从支撑突起62的两侧延伸的附接板61、以及从对应的附接板61的侧向端部延伸的侧向支撑部63。该侧向支撑部与电极组件10的未涂覆区域11a或12a接触。

支撑突起62沿集流板60的长度方向形成在集流板60的沿宽度方向的中心。支撑突起62被***到电极组件10的内部空间中以支撑电极组件10。

焊接突起64从连接到支撑突起62的两个侧向端部的附接板61沿宽度方向延伸，并曲形地压靠电极组件的端部，使得焊接突起与对应的未涂覆区域11a或12a相接触。焊接突起64朝向对应的未涂覆区域11a或12a伸出，使得焊接突起64接触对应的未涂覆区域11a或12a。附接板61按四边形形状弯曲以形成焊接突起64，因此，凹状的沟槽形成在焊接突起64的背侧，即与凸状的焊接突起相反。

根据本示例性实施例的焊接突起64具有梯形截面形状，但是本发明不限于此。焊接突起64的截面可以被形成为各种形状，例如三角形、弧形、四边形或任何其它合适的形状。

侧向支撑部63被形成在附接板61的侧向端部，侧向支撑部63例如以倾斜方式从附接板61弯曲。侧向支撑部63接触对应的未涂覆区域11a或12a的最外面或最外侧，以牢固地保持对应的未涂覆区域11a或12a。也就是，一侧的未涂覆区域部分被牢固地保持在一侧的侧向支撑部63与支撑突起62之间，另一侧的未涂覆区域部分被牢固地保持在另一侧的侧向支撑部63与支撑突起62之间。

由于根据本示例性实施例的可再充电电池为锂离子电池，因此锂离子电池的未涂覆区域11a和12a由薄膜形成，使得未涂覆区域11a和12a薄于例如锂聚合物电池等其它类型的电池的未涂覆区域。此外，由于未涂覆区域11a和12a薄于包含活性物质的涂覆区域，因此在卷绕后的电极组件中，未涂覆区域可以因涂覆区域的厚度而相互分离一定距离。因此，由于未涂覆区域11a和12a的端部较薄，可能难以将集流板60附接到未涂覆区域11a和12a的对应的端部。然而，在本示例性实施例中，当未涂覆区域11a或12a被保持在对应的集流板60的侧向支撑部63与支撑突起62之间时，相对易于通过焊接将集流板60固定到未涂覆区域11a或12a的对应的端部。

图5为根据本发明的第三示例性实施例的集流板和电极组件的透视图。参见图5，根据第三示例性实施例的集流板70包括以凸状方式在中心突出的支撑突起72、从支撑突起72的两侧延伸的附接板71、以及从附接板71的侧向端部延伸且接触电极组件10的未涂覆区域11a或12a的侧向支撑部73。

支撑突起72形成在集流板70的沿宽度方向的中心，并沿长度方向延伸。支撑突起72被***到电极组件10的内部空间中以支撑电极组件10。

附接板71被连接到支撑突起72的两个侧向端部，并且焊接突起74沿宽度方向被连接到附接板71，并曲形地压靠电极组件的端部，使得焊接突起与对应的未涂覆区域11a或12a相接触。附接板71被周期性地弯折为三角形形状以形成焊接突起74，因此焊接突起74在其三角形拐角处曲形地施加压力到未涂覆区域11a或12a上。

由于焊接突起74形成为三角形形状，因此焊接热聚集在三角形拐角上，从而集流板与未涂覆区域之一能够被容易地相互焊接。此外，由于应力集中在三角形拐角上，因此未涂覆区域能够被容易地弯曲。

侧向支撑部73被形成在附接板71的侧向端部，使得侧向支撑部73以倾斜方式从附接板71弯曲。侧向支撑部73接触未涂覆区域11a或12a的最外面或最外侧，以牢固地接触未涂覆区域11a和12a之一。

电极组件10的顶端被切割以形成用于接纳支撑突起72的沟槽15。沟槽15被设置在电极组件10的两个侧向端部的顶部，使得电极组件10的内部空间中的气体可以流动到电极组件10外部的区域。此外，支撑突起72在被***到位于内部空间的顶端的沟槽15中的同时接触该内部空间的底端。

排气孔75分别形成在集流板70的顶端和底端处，使得每个排气孔75均穿过附接板71和支撑突起72。此外，凹状的排气道凹槽76位于支撑突起72的背侧，即与支撑突起72相反，使得凹状的排气道凹槽76穿过沟槽15并延伸到电极组件10的顶端。因此，从电极组件10的内部产生的气体可以通过排气孔75和排气道凹槽76流动到壳体34的顶部。

当在电极组件10内产生气体时，电极组件10膨胀，使得充电和放电效率可能下降。然而，当如同本示例性实施例中形成有排气孔75时，气体能够被容易地排出。

此外，从电极组件10排出的气体需要流动到顶部，以向顶部施加压力并以设定或预定压力操作排放构件39。在本示例性实施例中，当排气道凹槽76延伸到电极组件10的顶端时，产生的气体能够容易地流动到壳体34的顶部。

尽管结合特定的示例性实施例对本发明进行了描述，但应该理解本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明致力于覆盖包含在所附权利要求及其等同物的精神与范围内的各种修改和等同装置。

Claims (16)

1.一种可再充电电池，包括：

电极组件，包括第一电极，该第一电极在该第一电极的端部包括未涂覆区域，该未涂覆区域具有未涂覆侧部和未涂覆端部；和

集流板，包括与所述第一电极的所述未涂覆侧部相接触的第一构件和与所述第一电极的所述未涂覆端部相接触的第二构件，所述第二构件具有固定到所述第一电极的所述未涂覆端部的焊接部，

其中所述电极组件具有内部空间，所述第一构件为支撑突起，并且该支撑突起在所述内部空间中，

其中所述电极组件具有沟槽，并且所述支撑突起的高度与所述内部空间加上所述沟槽的高度相同。

2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述焊接部为焊接突起。

3.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中所述焊接突起具有选自由三角形、四边形、弧形和这些形状的组合所组成的组中的形状。

4.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中所述焊接突起被焊接到所述第一电极的所述未涂覆端部。

5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述集流板具有第一边缘和第二边缘，并且所述第一构件进一步包括从所述第一边缘成一角度延伸的第一侧向支撑部和从所述第二边缘成一角度延伸的第二侧向支撑部。

6.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中在所述第一电极的所述端部的所述未涂覆区域位于所述第一和第二侧向支撑部与所述支撑突起之间。

7.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述集流板具有排气孔，用于排放在所述电极组件中形成的气体。

8.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述集流板进一步包括排气道凹槽，该排气道凹槽与所述支撑突起朝向相反并且位置与所述支撑突起相对应。

9.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括：

容纳所述电极组件的壳体；

电连接到所述电极组件的电极端子；和

联接到所述壳体的开口的盖板；

其中所述电极组件进一步包括第二电极，所述第二电极在该第二电极的端部包括未涂覆区域，该未涂覆区域具有未涂覆侧部和未涂覆端部，并且该可再充电电池还包括第二集流板，该第二集流板包括与所述第二电极的所述未涂覆侧部相接触的第一构件和与所述第二电极的所述未涂覆端部相接触的第二构件，所述第二构件具有固定到所述第二电极的所述未涂覆端部的焊接部。

10.根据权利要求9所述的可再充电电池，其中所述壳体具有棱柱形状。

11.根据权利要求9所述的可再充电电池，其中所述盖板具有排放部。

12.根据权利要求11所述的可再充电电池，其中所述第二集流板包括排气孔，所述第二集流板的所述第一构件为支撑突起，并且所述第二集流板包括与所述支撑突起相反且对应于所述支撑突起的排气道凹槽，并且所述排放部、所述排气孔和所述排气道凹槽被配置为通过允许气体行进通过所述排气孔、通过所述排气道凹槽并离开所述排放部来释放所述电极组件中产生的气体。

13.一种可再充电电池，包括：

电极组件，包括第一电极，该第一电极包括位于该第一电极的端部的未涂覆区域，该未涂覆区域具有第一未涂覆侧部、第二未涂覆侧部和未涂覆端部；和

集流板，包括第一构件和第二构件，所述第一构件延伸离开所述集流板并与所述第一电极的所述第一未涂覆侧部和所述第二未涂覆侧部中的至少之一相接触，所述第二构件与所述第一电极的所述未涂覆端部相接触，所述第二构件具有固定到所述第一电极的所述未涂覆端部的焊接部，

其中所述电极组件包括内部空间；并且所述第一构件包括与所述第一电极的所述第一未涂覆侧部相接触的支撑突起，

其中所述电极组件具有沟槽，并且所述支撑突起的高度与所述内部空间加上所述沟槽的高度相同。

14.根据权利要求13所述的可再充电电池，其中：

所述第一构件还包括从所述集流板的侧面成一角度延伸且与所述第一电极的所述第二未涂覆侧部相接触的侧向支撑部。

15.根据权利要求14所述的可再充电电池，其中所述电极组件被紧固在所述支撑突起与所述侧向支撑部之间。

16.一种可再充电电池，包括：

电极组件，该电极组件包括

第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的隔板，所述电极组件具有内部空间；

集流板，该集流板与所述第一电极的未涂覆端部相接触，并具有位于所述内部空间中的支撑突起和固定到所述第一电极的所述未涂覆端部的焊接突起，

其中所述电极组件具有沟槽，并且所述支撑突起的高度与所述内部空间加上所述沟槽的高度相同。

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