CN1694279A - 可充电电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可充电电池，其包括电极组件，该电极组件包括正极板、负极板和插在这两种板之间的隔板。还包括用于电极组件的容器、固定到容器以密封容器的盖组件、和连接到电极组件的正极板或负极板的集流板。集流板包括盘形主体和至少两个接头件，该接头件与主体一体形成为与盖组件连接。

Description

可充电电池
技术领域
本发明涉及可充电电池。特别地，本发明涉及一种将盖组件(cap structure)的外部端子与电极组件连接的结构，其中盖组件和电极组件安装在电池容器(battery container)内部。
背景技术
近来已经对用于对环境友好的机动车辆和用于小且便携电子器件的高功率可充电电池进行了研制。非水电解质可充电电池经常用在这些应用中。非水电解质可充电电池的正极板和负极板通常包括碱金属如锂，并且密封可充电电池的容器，从而防止碱金属与空气中的湿气发生反应。
密封的可充电电池包括容器(container)和安装在容器中的电极组件，容器在其上端具有开口，电极组件浸入在电解质中。它还包括固定在容器上的外部端子以密封电池，例如通过带有正极端子的盖组件(cap assembly)。电极组件的正极板通过接头件(tab)与盖组件连接。
当电极组件每个区域产生的电压传递到外部端子时，上述类型的仅仅使用单个接头件连接电极组件和外部端子的可充电电池增加了内阻(internalresistance)。因此，它不能将电极组件的电流充分传递到外部端子上以使电池性能最大化。这使得这种类型的可充电电池不适合用于高功率的发动机驱动装置中。
而且，这种类型的可充电电池没有将电极组件每个区域产生的电压均匀地引出。这使得在电极组件焊接到接头件上的区域和与接头件之间有一段距离的其他区域之间产生电压差。在反复充电和放电步骤时，这种电压差增加了焊接区域的劣化，还导致了功率和电池寿命的减少。这种问题在短时间内反复充电和放电的用于发动机驱动的设备的电池中尤其严重。
发明内容
本发明提供了一种可充电电池，当通过集流板将由电极组件产生的电压传递到盖组件时，可以使内阻最小。它在集流板和电极组件之间还提供了更稳定的接触。改进的接触使它可以更有效的收集来自电极组件的电流。这使得根据本发明的可充电电池通过使由单个接头件焊接所引起的电势差最小化，而使电池的发电性能和寿命最大化。因此，它可以用作高负载发动机驱动装置如混合电动车、电动车、无线真空清洁机、摩托车或小型摩托车的电源。
本发明的其他特征将在下面的描述中阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实施而得出。
本发明公开了一种包括电极组件的可充电电池，该电极组件包括正极板、负极板和插在这两种板之间的隔板。电池还包括用于电极组件的容器、固定到容器上以密封容器的盖组件、和与电极组件的正极板或负极板电连接的集流板。集流板包括盘形主体和至少两个接头件，该接头件与主体一体形成并与盖组件连接。
本发明还公开了用于制造可充电电池的集流板的方法，该集流板电连接电极组件和盖组件，该方法包括首先切开一部分具有预定形状的主体。弯曲该切开部分并且形成为接头件作为主体的组成部分。
可以理解的是，上述概略描述和下面的详细描述都是示例性的和说明性的，是要进一步提供对所要求保护的本发明的说明。
附图说明
包括的附图提供了本发明的进一步理解，并且结合在且构成了这个说明书的一部分，附图说明了本发明的实施例并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1为根据本发明第一示例性实施例的可充电电池的部分横截面视图；
图2为根据本发明第一示例性实施例的可充电电池的集流板的透视图；
图3为根据本发明第二示例性实施例的可充电电池的部分横截面视图；
图4为根据本发明第三示例性实施例的可充电电池的集流板的透视图；
图5为根据本发明第四示例性实施例的可充电电池的部分横截面视图；
图6为根据本发明第四示例性实施例的可充电电池的集流板的透视图；
图7A和7B为根据本发明第五示例性实施例的可充电电池的集流板的透视图。
具体实施方式
图1为根据本发明第一示例性实施例的可充电电池的部分横截面视图；以及图2为根据本发明第一示例性实施例的可充电电池的集流板的透视图。
如图1中所示，可充电电池包括电极组件10，电极组件10包括正极板11、负极板12和夹在这两种板之间的隔板13。此外，电池包括用于容纳电极组件10和电解质的容器20、通过垫圈(gasket)31安装在容器20开口处以塞住且密封容器20的盖组件30、与电极组件10的正极板11的集流器(collector)连接的集流板(collector plate)40、和从集流板40朝向盖组件30突起以被固定到盖组件30上的多个接头件(tab)41。
容器20由导电金属例如铝、铝合金和镀有镍铝的钢制成，并且形成为具有能够放置电极组件10的内部空间的例如圆柱形、六边形和其他形状。
电极组件10包括设置在正极板11和负极板12之间的隔板13，正极板11和负极板12涂覆有相应的活性物质(active material)，然后堆叠或卷绕成果冻卷(jellyroll)结构。图1示出的可充电电池中，容器20为圆柱形并且电极组件10具有果冻卷(jellyroll)结构。图1示出了其中容器20具有圆柱形形状并且电极组件10具有果冻卷结构的可充电电池。
如图1中所示，在电极组件10的负极板12下端有负极板12的集流器的未涂覆区域12a，其没有用负极活性物质涂覆。未涂覆区域接触容器20。相类似地，在正极板11上端中的集流器的边缘处，有未涂覆区域11，其没有被正极活性物质涂覆。未涂覆区域11a设置成与集流板40电连接。
盖组件30包括具有外部端子32a的盖板32和用于使盖板32与容器20绝缘的垫圈31。盖组件30还可以包括排放板(vent plate)33，排放板33在设定的压力下打开以放出高压气体，由此避免电池的***。排放板33不局限于图中示出的结构，并且它可以变化成在设定的压力下能够通过接头件41短路外部端子32a和电极组件10之间的电连接的任何结构。
如图2中所示，集流板40包括圆盘形主体42和整体地从主体42朝向盖组件30(图1)突起的多个接头件41。接头件41的一端可固定到盖组件。主体42的形状不局限于圆盘形，它可以为三角形、方形或多边形。
接头件41的一端固定到盖组件30的排放板33以电连接集流板40和盖组件30。通过切开一部分主体42并且将得到的接头件从主体42朝向盖组件30弯曲来形成接头件41。这使得接头件41成为主体42的组成部分。至少两个接头件必须形成以扩大集流板40和盖组件30之间的接触面积，如图2所示。
集流板40的主体42还包括至少一个通孔45，以使电解质容易地从集流板40的外部注入到容器20中。
而且，主体42在其中心部分具有中心孔47和从中心孔的边缘突起的夹紧部分(gripping portion)49。在将集流板40焊接到正极板11上时，该夹紧部分49起到使设备能够将集流板40放置在正极板11的精确位置处的作用。
在如图3中所示的本发明的第二示例性实施例中，可选的负极集流板50可以设置在负极板12和容器20之间以接触负极板12的未涂覆区域12a和容器20。该负极集流板50可以获得与图1和图2的第一实施例中描述的集流板40的凹槽43相同的作用。负极集流板50的结构与正极集流板40的相同，只是它没有接头件41。当负极集流板50安装在容器20的内部时，凹槽51接触容器20的底部表面，并且通过电阻焊接(resistance welding)固定且电连接到容器20。
图2示出集流板40具有两个接头件41，而图4示出集流板40’具有四个接头件41’。接头件41，41’的数量不限于上述。在集流板40上设置多个接头件41的情况，考虑到制造效率和集流板的对称形状，应该优选它们在主体42上排列成放射状(radial shape)。
如图5和图6中所示，集流板40”上设置的接头件41太短以致于不能通过其自身连接集流板40”和盖组件30的情况下，还可以在接头件41和盖组件30之间设置辅助接头件60。辅助接头件60可以单独制造，然后通过各种方法包括焊接连接到接头件41上。
图7A和7B为根据本发明另一个实施例的集流板70、70’的透视图。集流板70、70’在主体上72、72’具有多个接头件74、74’，其具有简单的突起形状，而不是先前描述的具有从主体42上切开且弯曲的形状的接头件。
图7A示出集流板70，其中从主体72突起的接头件74直接焊接到盖组件30。图7B示出集流板70’，其中辅助接头件76另外连接到从主体72’突起的接头件74’上并且它们焊接到盖组件30。
集流板40、40’、40”、70、70’的主体42、72、72’的下端连接到正极板11的未涂覆区域11a。而且，朝向电极组件10突起的凹槽43可以形成在主体42、72、72’上，从而便于接触正极板11的未涂覆区域11a。
利用主体42、72、72’的压出工艺(beading process)可以形成凹槽43，并且多个凹槽43设置并放射状地排列在主体42、72、72’上。例如，如图中所示，四个凹槽43在主体42、72、72’上排列成十字形状，其中每个接头件41、41’、74、74’可以设置在凹槽43之间。
当制造具有上述结构的可充电电池时，集流板40设置在电极组件10的上表面，该电极组件10安装在容器20中。利用激光焊接将集流板40的凹槽43与正极板11的未涂覆区域11a连接，从而连接集流板40和正极板11。
此外，利用激光焊接、电阻焊接或超声波焊接将设置在集流板40上的接头件41连接到盖组件30的排放板33上。
在具有上述结构的可充电电池中，接头件41能够扩大集流板40和盖组件30之间的接触面积，由此当将电极组件10产生的电压通过集流板40传递到盖组件30时，使电池内阻最小化。因此，根据本发明的可充电电池能够使它的高发电(power generating)性能最大化。
表1给出了具有设置在集流板上的多个接头件的本发明(示例)和具有设置在集流板上的单个接头件的传统技术(比较例)之间的对比数据。
如表1中所示，具有若干接头件的集流板能够缩短收集的电流从电极板到端子的路径，这降低了集流板的电阻，由此增加了集流效率(collectingefficiency)。
表1
电导率(Ω-1cm-1)  路径(mm)  厚度(mm)  宽度(mm)  电阻(mΩ)
比较例 3.40×10-6  59.88  0.3  10  0.67864
示例 3.40×10-6  35.08  0.3  10  0.39757
具有上述结构的可充电电池通过使用凹槽43在集流板40和正极板11的未涂覆区域11a之间提供了更稳定的接触。更稳定的接触使得电池更有效地从电极组件10收集电流。因此，通过使电极组件10内部的电势差最小化，本发明的可充电电池能够防止功率损失和寿命降低。
在不脱离本发明的精神或范围下，可以在本发明中进行各种改动和变化，这对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本发明是要覆盖在所附权利要求和它们等价物的范围内提供的本发明的改动和变化。

Claims (14)

1.一种可充电电池，包括：
电极组件，其包括正极板、负极板和所述正极板与所述负极板之间的隔板；
容纳所述电极组件的容器；
密封所述容器的盖组件；和
与所述正极板或所述负极板连接的集流板，
其中所述集流板包括主体，该主体具有连接到所述盖组件的至少两个接头件。
2.如权利要求1的可充电电池，其中所述接头件在所述主体上排列成放射状。
3.如权利要求1的可充电电池，其中所述接头件包括切开且弯曲的一部分所述主体。
4.如权利要求1的可充电电池，其中所述接头件通过激光焊接、电阻焊接或超声波焊接连接到所述盖组件上的。
5.如权利要求1的可充电电池，还包括将接头件连接到所述盖组件上的辅助接头件。
6.如权利要求1的可充电电池，其中所述集流板还包括从所述主体突出从而与相应的正极板或负极板连接的接触部分。
7.如权利要求6的可充电电池，其中所述接触部分具有在所述主体上以预定图案形成的至少一个凹槽。
8.如权利要求7的可充电电池，其中凹槽在所述主体上排列成放射状。
9.如权利要求8的可充电电池，其中凹槽在所述主体上排列成十字状。
10.如权利要求1的可充电电池，其中所述接头件从所述主体突出。
11.如权利要求1的可充电电池，其中所述可充电电池具有圆柱形。
12.一种发动机驱动的装置，包括如权利要求1的电池。
13.一种用于制造可充电电池的集流板的方法，包括：
切开所述集流板的一部分主体；及
弯曲所述切开的部分形成接头件。
14.如权利要求13的方法，其中在所述主体上形成多个接头件。
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