CN106549184A - 一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法 - Google Patents
一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106549184A CN106549184A CN201611198150.3A CN201611198150A CN106549184A CN 106549184 A CN106549184 A CN 106549184A CN 201611198150 A CN201611198150 A CN 201611198150A CN 106549184 A CN106549184 A CN 106549184A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pole
- lug
- negative
- positive
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 27
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 26
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 12
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 5
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 3
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 102100023170 Nuclear receptor subfamily 1 group D member 1 Human genes 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000001996 bearing alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
- H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,包括电池壳、极组,其特征在于:所述极组由具有活性物质、基体、极耳的正极和负极以及在正极和负极之间起到电子导电绝缘作用的隔膜或隔板、极耳间垫片叠合而成;所述正极和负极叠合后的状态时,极耳及极耳间垫片分别位于电极的左右两边;所述正极和负极内连接片与通向电池壳外部的正极电流引出端和负极电流引出端连接。本发明易于制造,有较高的宽度利用率,易于实现大型化,可以较好的实现电化学反应的均匀性,可以具有良好的大电流输出能力。
Description
【技术领域】
本发明涉及方形电池的技术领域,特别是新型电流传导结构的方形电池及制造方法的技术领域。
【背景技术】
目前,市场上现有的方形电池结构主要有四种,第一种方形电池,其极组结构特点见图1和图2:A、电极(包括正极和负极)的极耳1与电极的基体2部分重叠并焊接结合;B、电极上3没有定位孔,或者只有一个定位孔,或者两个定位孔之间的距离很近、不超过电极宽度的1/3;C、正极和负极叠合成极组3后其极耳都在电极上部,正极和负极的极耳在高度和宽度方向部分重叠;D、正极的所有极耳通过焊接或螺栓压紧接触的方式与通向电池壳外部的正极电流引出端连接,负极的所有极耳通过焊接或螺栓压紧接触的方式与通向电池壳外部的负极电流引出端连接。这种极组结构有以下的缺点:A、由于正负极极耳1在高度和宽度方向部分重叠,极耳与引出端连接的部分的宽度通常不能超过电极全宽度的一半,因此,其大电流导电能力受到限制;B、由于正负极极耳1在高度和宽度方向部分重叠,其厚度不能太厚(通常不大于0.15mm),否则将导致正负极极耳1直接接触而短路,因此,其大电流导电能力受到限制;C、由于位于正极和负极引出端之间的电极部分导电长度很短,而远离正极和负极引出端之间的电极部分的导电长度很长,因此,电极上的各个部位不能同时均匀的参与电化学反应;D、极耳与涂有活性物质的部分连接部位和极耳与引出端连接部位的厚度不同,对电极形成一定的拉扯和挤压,易导致正负极之间的短路。
第二种方形电池,其极组结构特点见图3和图4:A、电极(包括正极和负极)的极耳1与电极的基体2部分重叠并焊接结合;B、电极的极耳1和基体2重叠的边缘冲有定位孔4,上部定位孔与下部定位孔之间的距离不小于电极高度的1/2;C、正极和负极叠合成极组3后其极耳分别位于电极的左右两边,正极和负极的极耳1在宽度方向完全没有重叠;D、极组中的所有正极的极耳与一个正极导流片焊接连接,所有负极的极耳1与一个负极导流片5焊接连接。在这种结构中,由于电极上有良好定位效果的定位孔,正负极叠合时能够很好的正对(最大偏差通常不大于0.4mm);同时,电极上各部位与正负极导流片5之间的距离一致、而正负极导流片5相当于正负极的引出端,因此,电极上各部位的电化学反应较为均匀。但是,这种结构有以下的缺点:A、正负极导流片5与正负极极耳1焊接的工艺难度非常大;B、由于焊接的热量需要穿透导流片进行焊接,导流片的厚度不能很大(通常不大于1.0mm),因此导流片的大电流导电能力仍然受到限制。
第三种方形电池,其极组结构特点见图5和图6:A、电极上没有另外焊接的极耳,直接留出较多的基体2代替极耳的作用;B、正极和负极叠合成极组后其极耳分别位于电极的左右两边,正极和负极的极耳在宽度方向完全没有重叠;C、电极上没有定位孔,正负极叠合时需要利用电极的边缘进行定位;D、极组中的所有正极基体的富余部分分成两组与一个正极导流片5焊接连接,所有负极基体的富余部分分成两组与一个负极导流片5焊接连接。在这种结构中,由于电极上各部位与正负极导流片5之间的距离一致、而正负极导流片5相当于正负极的引出端,因此,电极上各部位的电化学反应较为均匀。但是,这种结构有以下的缺点:A、由于不同电极与导流片5之间连接的基体长度不同,因此,不同电极之间的电流通道的电阻不同,存在不同电极间电化学反应的不均匀性;B、由于需要利用电极的边缘进行定位,因此可能产生毛刺,增大短路的风险;C、不同电极与导流片5之间连接的基体长度不同,要么会增加电极制造时分类的难度,要么有一部分电极需要裁切去除一部分基体从而增加了成本。
第四种方形电池,其极组结构特点见图7至图12:由具有活性物质7、基体2、带有定位孔4的极耳1、导流条5等的正极和负极以及在正极和负极之间起到电子导电绝缘作用的隔膜或隔板叠合形成极组3,正极和负极叠合成极组3后其极耳1及导流条5分别位于电极的左右两边,正极和负极导流条5分别与通向电池壳外部的正极电流引出端和负极电流引出端连接。在这种结构中,由于电极上各部位与正负极导流条5之间的距离一致、而正负极导流条5相当于正负极的引出端,因此,电极上各部位的电化学反应较为均匀;同时,由于可利用极耳上的定位孔进行定位,正极和负极叠合时的位置精度较高。但是,这种结构有以下的缺点:A、每个电极导流条与极耳焊接,增加了制造成本;B、由于导流条的厚度大于电极涂有活性物质的部分,因此,带有导流条的电极不便于叠合,增大了制造难度;C、由于极耳上定位孔的存在,导致电极的无效宽度有所增加,空间利用率下降,对于宽度较窄的电池则更为明显。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题,提出一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,易于制造,有较高的宽度利用率,易于实现大型化;同时,可以较好的实现电化学反应的均匀性,可以具有良好的大电流输出能力。
为实现上述目的,本发明提出了一种新型电流传导结构的方形电池,包括电池壳、极组,其特征在于:所述极组由具有活性物质、基体、极耳的正极和负极以及在正极和负极之间起到电子导电绝缘作用的隔膜或隔板、极耳间垫片叠合而成;所述正极和负极叠合后的状态时,极耳及极耳间垫片分别位于电极的左右两边,正极和负极极耳分别与正极和负极内连接片焊接连接于高度方向上;所述正极和负极内连接片与通向电池壳外部的正极电流引出端和负极电流引出端连接。
作为优选,所述电池的电极包括正极和负极,正极和负极极耳分别与正极和负极内连接片焊接连接于高度方向的2n个等分点上,n为自然数,在每一个电极的基体上都具有一块没有活性物质的区域,每一个电极基体上的此区域与一个极耳通过焊接连接。
作为优选,所述极组至少包含所述正极结构或所述负极结构,电池的极组叠合时,在设备或工装上设置至少四个定位槽,不少于两个定位槽用于正极定位、不少于两个定位槽用于负极定位,正极极耳间垫片上、下端穿入所有正极的定位槽中,负极极耳间垫片上、下端穿入所有负极的定位槽中;两个槽位配合使用定位,正负极精确定位到偏差不超过0.3mm。由于定位槽在极耳上的正负极的宽度方向非重叠区域,不会因为装配过程的接触产生可增大短路风险的毛刺。
作为优选,所述极耳间垫片宽度和厚度截面形状为正方形,该截面正方形的边长尺寸为L,边长与正极厚度TP、负极厚度TN、隔膜厚度TS的关系为:(TP+TN+2TS)≤L≤3(TP+TN+2TS),1.5mm≤L≤3mm。
一种新型电流传导结构的方形电池的制造方法,其特征在于:包括具体步骤如下:
(a)正电极的制造:将正极活性物质附着到正极基体上并充分干燥,保留有未附着活性物质的无浆部区域,干燥后的正极通过滚压方式压到所需的厚度;然后再加工成所需宽度和高度尺寸的单个半成品正电极,确保正极无浆部区域的宽度满足要求,将正极极耳按照所需尺寸与半成品正电极的无浆部焊接在一起;再将正电极***到隔膜袋中,控制隔膜袋的尺寸使极耳间垫片在隔膜袋外;
(b)负电极的制造:将负极活性物质附着到负极基体上并充分干燥,保留有未附着活性物质的无浆部区域,干燥后的负极通过滚压方式压到所需的厚度,再加工成所需宽度和高度尺寸的单个半成品负电极,将负极极耳按照所需尺寸与半成品负电极的无浆部焊接在一起;
(c)极组的组装:带有至少两个正极定位槽和至少两个负极定位槽的夹具中,所需数量的成品负电极与所需数量的包裹有隔膜袋的成品正电极交替叠放,每叠2~4个正电极时在正极定位槽内叠入一片极耳间垫片,同样,每叠2~4个负电极时在负极定位槽内叠入一片极耳间垫片,直到完成一个极组的叠片,通过顶盖板将极组压紧固;
(d)成品电池外引出端与内引出片焊接:正极电流外引出端、正极电流内引出部件按照所需顺序组合在一起,并用夹具夹紧,负极电流外引出端、负极电流内引出端按照所需顺序组合在一起,用激光焊接使正极电流外引出端和正极电流内引出部件焊接在一起,并使负极电流外引出端和负极电流内引出部件焊接在一起;
(e)负极电流内引出部件和负极极耳顶端焊接:通过夹具将成品极组与焊接好的组件定位组装在一起,使正极电流内引出部件与极组的所有正极极耳顶端紧靠在一起,并使负极电流内引出部件与所有负电极极耳顶端紧靠在一起,将组装配合好的极组与焊接组件焊接在一起,并使负极电流内引出部件和与极组的所有负极极耳顶端焊接在一起;
(f)成品电池:将已与电池盖组件焊接连接的极组***到电池壳中,并通过焊接使电池盖与电池壳连接成为整体,其连接部位具有密封性,使极组、电流内引出部件容纳在电池壳与电池盖形成的整体容器内,将所需量的电解液通过注液孔加入到电池壳体,将注液口通过焊接或密封部件的方式实现密封,完成电池的组装,组装完成后的电池通过必要的充放电活化过程后,成为具有完整电功能的成品电池。
作为优选,所述基体的材质为泡沫镍或冲孔镀镍钢带,所述活性物质,正极活性物质为氢氧化镍;负极活性物质为贮氢合金粉、镉、锌或铁其中一种。
作为优选,所述极耳的材质为镍带或镀镍钢带,其厚度为0.05~0.20mm。
作为优选,所述极耳间垫片的材质可以是镍、铁或铁镀镍类导电物质,也可以是陶瓷、玻璃、水泥类耐热非金属材料。
作为优选,所述电极的基体上涂有活性物质的部分,均经滚压设备在130~1000MPa压强下压制成型。
极组3的所有正极极耳1之间,除了与正极电流引出端9相连接的部位以外,可以不通过焊接进行相互连接。同样的,所有负极极耳1之间,除了与负极电流引出端9相连接的部位以外,可以不通过焊接进行相互连接。
所述极组的极耳间垫片,可以是导电的金属材料,也可以是不导电的耐热非金属材料。当极耳间垫片为不导电的耐热非金属材料时,极耳间垫片除了保持极耳的平行以外,还有利于阻止极耳与内连接片焊接时的熔融金属液进入极组内部;而极耳间垫片为导电的金属材料时,除了起到与不导电的耐热非金属材料的极耳间垫片相同的作用以外,还可以起到辅助导电的作用。
本发明的有益效果:
1、本发明的方形电池易于制造:首先,由于极耳间垫片的存在,使内连接片6与极耳1之间焊接时的熔融金属液不会进入到极组内部(熔融金属液进入到极组内部将烧坏隔膜、引起极组正负极之间短路),因此,可降低焊接难度和焊接缺陷率;其次,极耳间垫片不需要与极耳固定连接,而只需要在叠片时叠合在一起,使电极的制造和储运更为方便;再次,极耳间垫片数量可远少于电极数量,因此,极组叠合时具有更高的效率;此外,极耳与间垫片的截面为正方形,无须分辨宽度和厚度方向,可降低极耳间垫片组装时的难度。
2、本发明的电池的极组内部具有良好的电化学反应的一致性:首先,极组3中不同电极的极耳1与内连接片6连接于相同位置,因此,电极间具有良好的一致性;其次,由于正负极具有活性物质的部位7与极耳和内连接片6之间的距离是相等的,导电通道长度基本一致;再次,由于极耳1于高度方向的多个等分点上与内连接片6焊接连接,因此,电极内部不同高度具有较好的一致性。所以,整个极组具有良好的电化学反应一致性。
3、本发明的电池的极组可以具有良好的大电流输出能力:首先,由于极耳的宽度很小,因此,极耳对电流输出不造成显著障碍;其次,由于极耳间垫片8的存在,内连接片可根据需要选择较大的厚度。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1、图2是第一种方形电池及电极结构的示意图;
图3、图4是第二种方形电池及电极结构的示意图;
图5、图6是第三种方形电池及电极结构的示意图;
图7、图8、图9、图10是第四种方形电池及电极结构的示意图;
图11是第四种方形电池采用的导流条及导流条的导电截面的结构示意图;
图12A、12B、12C、12D是第四种方形电池的电极叠合形成极组示意图;
图13、图14是本发明一种新型电流传导结构的方形电池的电极结构示意图;
图15A、图15B、图15C是本发明一种新型电流传导结构的方形电池的极片、极片截面及极耳间垫片叠加的结构示意图;
图16A、图16B、图16C、图16D是本发明一种新型电流传导结构的方形电池的电极叠合形成极组示意图;
图17A、图17B、图17C是本发明一种新型电流传导结构的方形电池的另一角度示意图。
图中:1-极耳、2-基体、3-极组、4-定位孔、5-导流片、6-内连接片、7-活性物质、8-极耳间垫片、9-引出端、10-定位槽。
【具体实施方式】
参阅图13~图17C。
实施例一为镍系列水系二次电池,简称镍电池,其可以用做驱动电动汽车和混合动力汽车的电源等。电池由极组3、电流引出部件、电池外壳组件、电解液等构成。电池外壳组件由容纳极组的电池壳与电池盖组件构成,电池壳呈长方体形状,电池盖组件包括有电池盖、电流引出部件、密封件、安全装置等。极组3由正极组、负极组、在正极和负极之间的隔膜或隔板构成。极组3和电解液等都容纳在电池外壳内,并经电流引出部件连接至电池盖外部,形成一个完整的电池。
极组3由正极组、负极组、在正极和负极之间的隔膜或隔板构成。所有的正极共同组成正极组,并与正极电流引出部件通过焊接连接;所有的负极共同组成负极组,并与负极电流引出部件通过焊接连接。正极与负极是交替叠合的,在所有叠合的正极与负极之间夹有隔膜或隔板。
正极包括以下部分:包括氢氧化镍的活性物质附着在正极基体2上形成的正极有浆部,由没有附着活性物质的正极基体2构成的正极无浆部,与无浆部通过焊接连接的正极极耳1。正极无浆部基体2与正极有浆部基体2为一个整体,基体2可以是泡沫镍等多孔金属材料。正极极耳1可以是镍带或镀镍钢带等薄金属板。正极基体2、正极极耳1、正极导流条均为具有电子导电能力的金属材料且通过焊接形成电连接,活性物质发生电化学反应所产生的电流可以通过正极基体2、正极极耳1、正极电流引出部件,并最终传导至正极电流外引出端。
负极包括以下部分:包括储氢合金的活性物质附着在负极基体上形成的负极有浆部,由没有附着活性物质的负极基体构成的负极无浆部,与无浆部通过焊接连接的负极极耳1。负极无浆部基体与负极有浆部基体为一个整体,基体可以是泡沫镍等多孔金属材料,也可以是冲孔镀镍钢带。负极极耳可以是镍带或镀镍钢带等薄金属板。负极基体、负极极耳通过焊接形成电连接,活性物质发生电化学反应所产生的电流可以通过负极基体、负极极耳、引出部件,并最终传导至负极电流外引出端。
电解液为强碱水溶液,可以是包括KOH、NaOH、LiOH、BaOH2等强碱的一种或多种。
电池壳材质为耐碱的塑料,如聚丙烯。在***侧有开口,极组从此处***至电池壳中。
电池盖组件包括有电池盖、电流引出部件、密封件、安全装置等。电池盖材质为耐碱的塑料,如聚丙烯;电流引出部件材质为镍或铁或铁镀镍;密封件材质为耐碱的橡胶,如三元乙丙橡胶。
以下说明实施例一的电池的制造方法。
首先,将正极活性物质附着到正极基体上并充分干燥,保留有未附着活性物质的无浆部区域。干燥后的正极通过滚压方式压到所需的厚度;然后再加工成所需宽度和高度尺寸的单个半成品正电极,同时,确保正极无浆部区域的宽度满足要求。之后,将正极极耳按照所需尺寸与半成品正电极的无浆部通过电阻焊或超声焊等方式焊接在一起;然后,再将正电极***到隔膜袋中,控制隔膜袋的尺寸使定位孔和导流条在隔膜袋外。至此,完成成品正电极的制造。
同样的,将负极活性物质附着到负极基体上并充分干燥,保留有未附着活性物质的无浆部区域。干燥后的负极通过滚压方式压到所需的厚度;然后再加工成所需宽度和高度尺寸的单个半成品负电极,同时,确保负极无浆部区域的宽度满足要求。之后,将负极极耳按照所需尺寸与半成品负电极的无浆部通过电阻焊或超声焊等方式焊接在一起;至此,完成成品负电极的制造。
在一个图中所示的带有至少两个正极定位槽和至少两个负极定位槽的夹具中,所需数量的成品负电极与所需数量的包裹有隔膜袋的成品正电极交替叠放,每叠2~4个正电极时在正极定位槽内叠入一片垫片,同样,每叠2~4个负电极时在负极定位槽内叠入一片垫片,直到完成一个极组的叠片。然后,采用图中未示出的顶盖板将极组压紧固定,防止极组松脱,同时使所有正极与正极端的垫片紧密相贴,使所有负极与负极端的垫片紧密相贴。将盖板盖上。至此,完成极组的组装。
正极电流外引出端、正极电流内引出部件按照所需顺序组合在一起,并用图中未示出的夹具夹紧;同样的,负极电流外引出端、负极电流内引出端按照所需顺序组合在一起,并用图中未示出的夹具夹紧。用激光焊接使正极电流外引出端和正极电流内引出部件焊接在一起,并使负极电流外引出端和负极电流内引出部件焊接在一起。至此,完成成品电池外引出端与内引出片焊接的制造。
通过图中未示出的夹具将成品极组与焊接好的组件定位组装在一起,使正极电流内引出部件与极组的所有正极极耳顶端紧靠在一起,并使负极电流内引出部件与所有负电极极耳顶端紧靠在一起。然后,将组装配合好的极组与焊接组件焊接在一起,并使负极电流内引出部件和与极组的所有负极极耳顶端焊接在一起。
将已与电池盖组件焊接连接的极组***到电池壳中,并通过热熔焊接或超声波焊接使电池盖与电池壳连接成为整体,其连接部位具有密封性,使极组、电流内引出部件容纳在电池壳与电池盖形成的整体容器内。然后,将所需量的电解液通过注液孔加入到电池壳体。然后,将注液口的密封盖通过热熔或超声波焊接与注液口连接成为整体,其连接部位具有密封性。至此,电池外壳成为一个完整的密封腔体,完成电池的组装。
组装完成后的电池通过必要的充放电等活化过程后,成为具有完整电功能的成品电池。
本发明工作过程:
本发明一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法在工作过程中,本发明的方形电池易于制造:首先,由于极耳间垫片的存在,使内连接片6与极耳1之间焊接时的熔融金属液不会进入到极组内部(熔融金属液进入到极组内部将烧坏隔膜、引起极组正负极之间短路),因此,可降低焊接难度和焊接缺陷率;其次,极耳间垫片不需要与极耳固定连接,而只需要在叠片时叠合在一起,使电极的制造和储运更为方便;再次,极耳间垫片数量可远少于电极数量,因此,极组叠合时具有更高的效率;此外,极耳与间垫片的截面为正方形,无须分辨宽度和厚度方向,可降低极耳间垫片组装时的难度。
本发明的电池的极组内部具有良好的电化学反应的一致性:首先,极组3中不同电极的极耳1与内连接片6连接于相同位置,因此,电极间具有良好的一致性;其次,由于正负极具有活性物质的部位7与极耳和内连接片6之间的距离是相等的,导电通道长度基本一致;再次,由于极耳1于高度方向的多个等分点上与内连接片6焊接连接,因此,电极内部不同高度具有较好的一致性。所以,整个极组具有良好的电化学反应一致性。
本发明的电池的极组可以具有良好的大电流输出能力:首先,由于极耳的宽度很小,因此,极耳对电流输出不造成显著障碍;其次,由于极耳间垫片8的存在,内连接片可根据需要选择较大的厚度。
上述实施例是对本发明的说明,不是对本发明的限定,任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,包括电池壳、极组(3),其特征在于:所述极组(3)由具有活性物质(7)、基体(2)、极耳(1)的正极和负极以及在正极和负极之间起到电子导电绝缘作用的隔膜或隔板、极耳间垫片(8)叠合而成;所述正极和负极叠合后的状态时,极耳(1)及极耳间垫片(8)分别位于电极的左右两边,正极和负极极耳(1)分别与正极和负极内连接片(6)焊接连接于高度方向上;所述正极和负极内连接片(6)与通向电池壳外部的正极电流引出端和负极电流引出端(9)连接。
2.如权利要求1所述的一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,其特征在于:所述电池的电极包括正极和负极,正极和负极极耳(1)分别与正极和负极内连接片(6)焊接连接于高度方向的2n个等分点上,n为自然数,在每一个电极的基体(2)上都具有一块没有活性物质的区域,每一个电极基体(2)上的此区域与一个极耳(1)通过焊接连接。
3.如权利要求1所述的一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,其特征在于:所述极组(3)至少包含所述正极结构或所述负极结构,电池的极组(3)叠合时,在设备或工装上设置至少四个定位槽(10),不少于两个定位槽(10)用于正极定位、不少于两个定位槽(10)用于负极定位,正极极耳间垫片上、下端穿入所有正极的定位槽(10)中,负极极耳间垫片上、下端穿入所有负极的定位槽(10)中;两个槽位配合使用定位,正负极精确定位到偏差不超过0.3mm。
4.如权利要求1所述的一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,其特征在于:所述极耳间垫片(8)宽度和厚度截面形状为正方形,该截面正方形的边长尺寸为L,边长与正极厚度TP、负极厚度TN、隔膜厚度TS的关系为:(TP+TN+2TS)≤L≤3(TP+TN+2TS),1.5mm≤L≤3mm。
5.如权利要求1所述的一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,其特征在于:包括具体步骤如下:
(a)正电极的制造:将正极活性物质(7)附着到正极基体(2)上并充分干燥,保留有未附着活性物质(7)的无浆部区域,干燥后的正极通过滚压方式压到所需的厚度;然后再加工成所需宽度和高度尺寸的单个半成品正电极,确保正极无浆部区域的宽度满足要求,将正极极耳(1)按照所需尺寸与半成品正电极的无浆部焊接在一起;再将正电极***到隔膜袋中,控制隔膜袋的尺寸使极耳间垫片(8)在隔膜袋外;
(b)负电极的制造:将负极活性物质附着到负极基体(2)上并充分干燥,保留有未附着活性物质的无浆部区域,干燥后的负极通过滚压方式压到所需的厚度,再加工成所需宽度和高度尺寸的单个半成品负电极,将负极极耳(1)按照所需尺寸与半成品负电极的无浆部焊接在一起;
(c)极组的组装:带有至少两个正极定位槽(10)和至少两个负极定位槽(10)的夹具中,所需数量的成品负电极与所需数量的包裹有隔膜袋的成品正电极交替叠放,每叠2~4个正电极时在正极定位槽(10)内叠入一片极耳间垫片(8),同样,每叠2~4个负电极时在负极定位槽(10)内叠入一片极耳间垫片(8),直到完成一个极组的叠片,通过顶盖板将极组(3)压紧固;
(d)成品电池外引出端与内引出片焊接:正极电流外引出端、正极电流内引出部件按照所需顺序组合在一起,并用夹具夹紧,负极电流外引出端、负极电流内引出端按照所需顺序组合在一起,用激光焊接使正极电流外引出端和正极电流内引出部件焊接在一起,并使负极电流外引出端和负极电流内引出部件焊接在一起;
(e)负极电流内引出部件和负极极耳顶端焊接:通过夹具将成品极组(3)与焊接好的组件定位组装在一起,使正极电流内引出部件与极组(3)的所有正极极耳(1)顶端紧靠在一起,并使负极电流内引出部件与所有负电极极耳(1)顶端紧靠在一起,将组装配合好的极组(3)与焊接组件焊接在一起,并使负极电流内引出部件和与极组的所有负极极耳顶端焊接在一起;
(f)成品电池:将已与电池盖组件焊接连接的极组(3)***到电池壳中,并通过焊接使电池盖与电池壳连接成为整体,其连接部位具有密封性,使极组、电流内引出部件容纳在电池壳与电池盖形成的整体容器内,将所需量的电解液通过注液孔加入到电池壳体,将注液口通过焊接或密封部件的方式实现密封,完成电池的组装,组装完成后的电池通过必要的充放电活化过程后,成为具有完整电功能的成品电池。
6.如权利要求5所述的一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,其特征在于:所述基体(2)的材质为泡沫镍或冲孔镀镍钢带,所述活性物质(7),正极活性物质为氢氧化镍;负极活性物质为贮氢合金粉、镉、锌或铁其中一种。
7.如权利要求5所述的一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,,其特征在于:所述极耳(1)的材质为镍带或镀镍钢带,其厚度为0.05~0.20mm。
8.如权利要求5所述的一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,其特征在于:所述极耳间垫片(8)的材质可以是镍、铁或铁镀镍类导电物质,也可以是陶瓷、玻璃、水泥类耐热非金属材料。
9.如权利要求5所述的一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法,其特征在于:所述电极的基体(2)上涂有活性物质的部分,均经滚压设备在130~1000M Pa压强下压制成型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611198150.3A CN106549184B (zh) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611198150.3A CN106549184B (zh) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106549184A true CN106549184A (zh) | 2017-03-29 |
CN106549184B CN106549184B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=58397712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201611198150.3A Active CN106549184B (zh) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106549184B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115224453A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-10-21 | 江苏时代新能源科技有限公司 | 电池单体、电池、用电装置以及焊接设备 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103117393A (zh) * | 2013-02-02 | 2013-05-22 | 吉林卓尔科技股份有限公司 | 镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池及其制造方法 |
CN103137937A (zh) * | 2013-02-25 | 2013-06-05 | 四川万凯丰稀土新能源科技有限公司 | 一种方形电池及制造方法 |
CN104505532A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-08 | 天津力神电池股份有限公司 | 叠片式动力型锂离子电池及其装配方法 |
CN105514337A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-04-20 | 福建卫东新能源有限公司 | 密封型电池 |
KR20160123854A (ko) * | 2015-04-17 | 2016-10-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
CN206742404U (zh) * | 2016-12-22 | 2017-12-12 | 中科泰能高铭科技发展有限公司 | 一种新型电流传导结构的方形电池 |
-
2016
- 2016-12-22 CN CN201611198150.3A patent/CN106549184B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103117393A (zh) * | 2013-02-02 | 2013-05-22 | 吉林卓尔科技股份有限公司 | 镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池及其制造方法 |
CN103137937A (zh) * | 2013-02-25 | 2013-06-05 | 四川万凯丰稀土新能源科技有限公司 | 一种方形电池及制造方法 |
CN104505532A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-08 | 天津力神电池股份有限公司 | 叠片式动力型锂离子电池及其装配方法 |
KR20160123854A (ko) * | 2015-04-17 | 2016-10-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
CN105514337A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-04-20 | 福建卫东新能源有限公司 | 密封型电池 |
CN206742404U (zh) * | 2016-12-22 | 2017-12-12 | 中科泰能高铭科技发展有限公司 | 一种新型电流传导结构的方形电池 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115224453A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-10-21 | 江苏时代新能源科技有限公司 | 电池单体、电池、用电装置以及焊接设备 |
CN115224453B (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-27 | 江苏时代新能源科技有限公司 | 电池单体、电池、用电装置以及焊接设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106549184B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1804316B1 (en) | Pouch type battery | |
KR101387025B1 (ko) | 접촉저항이 개선된 이차전지 | |
CN104662697B (zh) | 具有提高耐久性的密封余量的袋式二次电池 | |
CN100502130C (zh) | 双极电池 | |
WO2006059733A1 (ja) | 密閉形電池とその製造方法及び密閉形電池の複数個で構成した組電池 | |
CN105932214A (zh) | 二次电池及其制造方法 | |
CN202503065U (zh) | 一种薄型锂离子电池 | |
JP2011065900A (ja) | 積層式電池 | |
CN205406574U (zh) | 层压式电池 | |
CN103137937B (zh) | 一种方形电池及制造方法 | |
CN105474457B (zh) | 空气电池及电池组 | |
CN206742404U (zh) | 一种新型电流传导结构的方形电池 | |
CN101978530A (zh) | 圆筒形电池及其制造方法 | |
JP2014000594A (ja) | 積層アルミニウム材の製造方法及びそれを含む密閉型電池の製造方法、並びに、密閉型電池 | |
TW201145647A (en) | Battery | |
CN106549184A (zh) | 一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法 | |
CN204204982U (zh) | 一种扣式锂离子电池 | |
JP7364445B2 (ja) | アルカリ二次電池 | |
CN109585770A (zh) | 二次电池及其制造方法 | |
EP3780162B1 (en) | Electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
CN202094230U (zh) | 一种超薄聚合物锂离子电池 | |
CN215815997U (zh) | 电芯及锂离子电池 | |
KR101955664B1 (ko) | 보강형 2극 배터리 조립체 | |
TW202002373A (zh) | 用於電池組之雙板格柵以及鑄造其之單一製程 | |
CN110336039A (zh) | 一种锂离子电池的卷芯 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |