CN100341191C - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

一种二次电池，包括：容器；具有正极板、负极板、和插在正、负极板之间的隔板的电极组件。电极组件安装在容器的内部，盖组件固定到容器上以密封容器。正集流器板和负集流器板电连接到电极组件的正、负极板上。正、负集流器板的至少一个集流器板包括板状主体和从板状主体突出的接触部分以接触对应板的集流器。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池，具体而言，本发明涉及连接盖组件的外部电池端子和安装在电池容器内部的电极组件的结构。
背景技术
非水电解质二次电池作为高功率二次电池，用于无害环境的马达驱动器和微型便携式电子设备。非水电解质二次电池的正极板和负极板通常包括碱金属例如锂，用于二次电池的容器具有密封结构以防止碱金属与来自空气中的水分反应。
这种具有密封结构的二次电池包括：上端具有开口的容器；安装在容器内并浸入电解液中的电极组件；例如采用带有正极端子的盖组件固定到容器以密封电池的外部端子。电极组件的正极板具有通过接头(tab)连接到盖组件的结构。
具有上述结构的二次电池的问题在于，把电极组件连接到外部端子的接头不能容易地承载由电极组件的各区域产生的电压，可能造成在电极组件焊接到接头的区域和远离接头的其它区域之间的电压差。由于反复地进行充电和放电，因此这种电压差增加了焊接部分的破坏程度，造成电池功率和使用寿命的下降。这种问题对于在短时间内重复进行充电和放电的马达驱动用电池尤为严重。
JP特开2003-7346公开了一种致力于克服上述困难的二次电池。该二次电池具有沿电极组件一个方向的多个接头，该接头固定到内部端子，该内部端子连接到外部端子。
上述二次电池的接头可与集流器一体地形成，或者单独地制造、然后焊到集流器上。在接头与集流器为一体形成的情况下，该集流器需要大量的原料，在接头单独制造、然后焊到集流器的情况下，需要多个制造步骤。尤其是，在把多个接头焊接到内部端子的情况下，为了尽量减小由接头产生的热量对电极组件的影响，相对增加接头的长度。接头长度的增加需要更大的接头用空间，由此降低了二次电池每单位体积的能量密度。
JP特开2001-102029、美国专利US6193765和US6372380描述了具有多个接头的二次电池的其它例子。
发明内容
本发明提供一种二次电池，该电池能够减少在焊接集流器和接头的过程中制造步骤的数量，并且可通过减少在电池容器内接头所需的空间而增加每单位体积的能量密度。
此外，本发明提供一种二次电池，该电池能够提高电极组件的集电效率，并且还可以通过尽量使由于电位差引起的热量最小化而防止功率和使用寿命的下降。
并且，本发明提供一种二次电池，该电池更加容易地瞬间放电，这样它可以用作高负载马达驱动装置用二次电池，如电动汽车或混合型电动汽车用二次电池。
根据本发明的一个方案，二次电池包括：容器，其上端具有一开口且其下端具有封闭底部；包括正极板、负极板、和插在正、负极板之间的隔板的电极组件；以及具有外部端子的盖组件。电极组件安装在容器的内部，盖组件固定到容器上以密封容器。正集流器板和负集流器板电连接到电极组件的正、负极板的集流器上。正、负集流器板的至少一个集流器板包括板状主体、从板状主体突出的接触部分以接触对应板的集流器或该容器和电连接到盖组件上的一体形成的接头。接触部分可至少具有一个在板状主体上以预定图形形成的凹槽，该凹槽具有矩形横截面形状且通过激光焊接固定。
凹槽可以放射状地设置在集流器板上。
集流器板可至少具有一个用于灌注电解液的通孔。
可通过激光焊接将接触部分固定到集流器上。
接头可通过切割一部分板状主体、并以从板状主体弯曲该切割部分的方式作为板状主体的一体部分来形成。
附图说明
下面通过结合附图对实施方式进行详细描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将更为显而易见并且更易理解，其中：
图1是根据本发明第一实施例的二次电池的截面图；
图2是根据本发明第二实施例的二次电池的截面图；
图3是根据本发明第一实施例的正集流器板的透视图；
图4是表示根据本发明第一实施例的、焊接到电极组件正极板的正集流器板的结构的局部截面图；和
图5是根据本发明第二实施例的正集流器板的透视图。
具体实施方式
现在，参照附图中所示出的例子详细描述本发明的实施方式。下面参照附图描述实施方式以解释本发明。
图1是根据本发明第一实施例的二次电池的截面图。如图1所示，二次电池包括：上端具有开口的圆柱形或六边形容器11；在容器11内安装的电极组件20；固定到容器11上以密封容器11的盖组件30；电连接到电极组件20的正极板21的集流器的集流器板40；和用于电连接集流器板40和盖组件30的接头50。
下面描述二次电池的各元件的细节。
容器11由导电金属制成，例如铝或铝合金。虽然容器11的形状表示为圆柱形或六边形，但是也可以采用其它任何形状，只要该形状限定了可如上所述安装电极组件20的空间。
电极组件20是如下的堆叠或层叠结构：隔板22设置在涂覆有相应活性材料的正极板21和负极板23之间，并且堆叠或卷绕成果冻卷的结构。本发明的示例性实施例的电池具有以下结构：容器11呈圆柱形；电极组件20呈果冻卷的结构。
在电极组件20的负极板23的下端(图1)，提供负极板23的集流器的未涂覆区域23a，该区域23a没有涂覆负极活性材料。该未涂覆区域接触容器11的底表面。同样，在正极板21的上端(图1)，提供正极板21的集流器边缘处的未涂覆区域21a，该区域21a没有涂覆正极活性材料。该未涂覆区域设置成电连接到集流器板40。
对于图2的实施例，在负极板23和容器11之间选择性地设置负集流器板60，以接触负极板23的未涂覆区域23a和容器11的底表面。
盖组件30固定到容器11上以密封容器11，盖组件30包括具有外部端子31a的盖板31和用于将盖板31与容器11绝缘的衬垫32。盖组件30和容器11一起限定了缓冲内部压力的空间，可进一步包括带有安全阀(未示出)的排气板33，所述安全阀在预定压力下打开以在高压状态下排出气体，由此防止电池爆炸。安全阀进一步导致在预定压力值下在外部端子和电极组件20之间经由接头50电短路。
如图3所示，集流器板40具有盘状主体41，主体41至少具有一个凹槽42，凹槽42向电极组件20突出，并用作接触部分以便与正极板21的未涂覆区域21a电接触。
主体41的形状不限于盘状，它可以是三角形、方形或多边形。凹槽42优选例如通过压边工艺(beading process)作为主体41的一体部分而形成。在一个实施例中，呈放射状地设置多个凹槽42。例如，如图中所示，在主体41上呈十字状地设置四个凹槽。
虽然本发明示例性实施例的凹槽42形成为从主体41边缘向主体41中心的直线形状，但是也可以形成为浮凸形状，所述凸起以预定距离隔开。此外，虽然对于此实施例，凹槽的横截面是矩形，但凹槽的横截面也可以是各种形状例如方形、三角形或半圆型。
主体41进一步包括在其中心部分的中心孔44，并具有从中心孔的边缘突出的夹持(gripping)部分45。
如图4所示，当制造具有上述结构的二次电池时，将集流器板40放置在被安装在容器11内部的电极组件20的上表面上，集流器板40连接到电极组件20的正极板21。将集流器板40的凹槽42激光焊接到正极板21的未涂覆区域21a，由此实现连接。
具有上述集流器板40的结构的二次电池10通过采用凹槽42而具备了在集流器板40和电极组件20之间更稳定的接触。更稳定的接触允许其从电极组件20更有效地收集电流。此外，通过将集流器板40焊接到电极组件20，生产效率得以改善。
如图2所示的选择性负集流器板60还可以达到与上述集流器板40相同的效果。可通过与上述正集流器板40相同的方法和结构实现负集流器板60的接触部分61的结构和负极板23向电极组件20的固定。
根据本发明的另一实施例，正集流器板40还包括如图5所示的选择性部件，图5是根据本发明另一实施例的正集流器板40的透视图。如图所示，基本结构与上述集流器板的结构相同。
集流器板40具有盘状的主体41，主体41具有用于电接触电极组件的多个凹槽42。集流器板40在主体41上具有至少一个通孔43，便于将电解液从集流器板40的外部注入容器11中。
此外，集流器板40具有用于将集流器板40电连接到盖组件的接头47，该接头作为主体的一体部分而形成。通过切割一部分主体41从而形成接头、并在保持与主体41为一体的同时从主体41弯曲所得到的接头。
根据此结构，集流器板40通过一体接头47连接到盖组件30。一体化接头47的使用有助于防止接头47从集流器板40和盖组件47断裂，由此改善了二次电池的功能。
本发明的二次电池可用作高负载马达驱动装置的电源，例如，混合电动汽车、电动汽车、无绳真空吸尘器、摩托车或小型摩托车的电源。
如上所述，本发明的二次电池通过采用单个集流器板而改善了与集流器的电接触，并且由于更容易将集流器板焊接到电极组件上、因此提高了生产效率。
此外，该二次电池可防止由于在短时间内反复充放电所产生的热量以及引起的焊接性变差，因此，有益于作为上述马达驱动装置的电源。
虽然已示出和描述了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应理解，在不背离本发明的原理和实质的条件下，可对所公开的实施例进行修改，本发明的范围由权利要求书以及它们的等同物所限定。

Claims (10)

1.一种二次电池，包括：
容器，其上端具有一开口且其下端具有封闭底部；
包括正极板、负极板、和插在正、负极板之间的隔板的电极组件，该电极组件安装在容器的内部；
具有外部端子的盖组件，该盖组件固定到容器上以密封该容器；以及
电连接到电极组件的正极板和负极板的集流器的正集流器板和负集流器板，
其中，该正集流器板和负集流器板中的至少一个集流器板包括：
板状主体；
从该板状主体突出的接触部分，以接触对应板的集流器或该容器，该接触部分至少具有一个以预定图形形成的凹槽，其中该凹槽具有矩形横截面形状且通过激光焊接固定；以及
一体形成的接头，该接头电连接到所述盖组件上。
2.根据权利要求1的二次电池，其中多个凹槽以放射状地设置在集流器板上。
3.根据权利要求2的二次电池，其中多个凹槽以十字形状设置在集流器板上。
4.根据权利要求1的二次电池，其中集流器板还至少具有一个用于灌注电解液的通孔。
5.根据权利要求1的二次电池，其中通过激光焊接将接触部分固定到集流器上。
6.根据权利要求1的二次电池，其中接头通过切割主体的一部分、并从该主体弯曲该切割部分而作为该主体的一体部分形成。
7.根据权利要求1的二次电池，其中二次电池呈圆柱状。
8.根据权利要求1的二次电池，其中二次电池用于马达驱动装置。
9.根据权利要求1的二次电池，其中该正集流器板具有第一板状主体和用于接触正极板的第一接触部分，该负集流器板具有第二板状主体和从第二主体突出以接触电极组件的负极板的第二接触部分，以分别作为该主体和该接触部分。
10.根据权利要求9的二次电池，其中各正、负集流器板至少具有一个作为相应的接触部分的凹槽，该凹槽以预定图形形成。
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