CN100364148C - 二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次电池，包括：具有正电极、负电极和介于正电极和负电极之间的隔板的电极组件；容纳该电极组件的壳体；被固定在壳体上以密封该壳体、且具有暴露在壳体外部的端子的盖组件；以及把该电极组件电连接到该端子上的引线元件。该电极组件包含没有活性物质的无涂层区域，而且该引线元件有与该无涂层区域的构形相应的构形，并且该引线元件被紧密地贴到该无涂层区域上。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及一种二次电池，更具体地说，涉及连接电极组件与引线元件的结构。

背景技术

不同于不能充电的一次电池，二次电池可以被充电和放电。仅有一个电池单元的低容量电池被组装成的包形状，并可以用作各种各样的便携式小型电子设备，例如便携式电话、膝上型电脑和可携式摄像机的电源。有着几十个电池单元的高容量二次电池，可以用作驱动诸如在混合动力汽车中的电动机的电源。

二次电池可以被制造成各种形状，比如圆柱形和棱柱形，且包括具有条片状(bar of sheet-shaped)正电极和负电极以及插在正、负电极中间的绝缘隔板的电极组件(或胶卷)，电极和隔板被卷绕在一起并塞进壳体中。该壳体包括具有外部端子的盖组件，以形成电池。

正、负电极中的每个都配备了导电的引线元件，用于通过在电池运行中产生的电流。该引线元件把正、负电极中产生的电流传给正极端子和负极端子。

当把电极组件与将电极组件连接到外部端子的引线元件结合在一起时，输出在电极组件各个部分中产生的电压比较困难，而且造成了电极组件焊接到引线元件的区域和除焊接区域外的区域之间的电位差。该电位差降级电极组件焊接到引线元件的区域，并且降级的程度随着电池充电和放电的重复变得越来越大。因此，电池的输出下降，并且电池的使用期限缩短。这种现象在用来驱动在很短时间内重复充放电的电动机的电池中更加恶劣。

由于这种原因，在高能二次电池中使用多接片(multi-tab)作为引线元件。

多接片被焊接到形成电极组件的正、负电极的集流体上，或者将多接片形成为集流体的一部分。因为这要求很多工人来制造二次电池，因而降低了工作效率。

此外，由于多接片类型的引线元件被部分连接到正、负电极，并且通过在正、负电极上产生的电流，因而难以通过充足的电流，尤其是在要求高输出功率的驱动电动机的电池中。这样，多接片类型的引线元件非常可能降低所述电池的性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个方面是提供一种二次电池，其具有通过改进引线元件及将引线元件和电极组件结合的结构而获得的增强的电流产生效率。

为了达到这些方面，本发明提供一种二次电池，包括：具有正电极、负电极和介于正电极和负电极之间的隔板的电极组件；适于容纳该电极组件的壳体；适于连到该壳体上以密封该壳体的盖组件，该盖组件包括至少一个暴露在该壳体外部的端子；以及至少一个适于把该电极组件电连接到所述至少一个端子上的引线元件；其中该电极组件包含没有活性物质的无涂层区域；并且其中至少一个引线元件有与无涂层区域的构形(configuration)相应的构形，并且被紧密地贴到该无涂层区域上。

所述至少一个端子优选包括正极端子和负极端子。

该正、负电极优选分别包括无涂层区域，而且该正、负电极的无涂层区域优选被安排为互相面对的多层，且正、负极端子优选分别连接到正电极无涂层区域的最外部和负电极无涂层区域的最外部。

所述至少一个引线元件优选沿无涂层区域的长度方向接触无涂层区域，并且被电连接到该无涂层区域。

一个端子和所述至少一个引线元件中的一个优选被整体地形成一体。

一个端子优选被安排在设置于盖组件底板上的孔内且被连接到那里，并且优选在该端子和至少一个引线元件之间设置止动突起，该止动突起适于把它们连接在一起且将该端子止动在该底板上。

该二次电池优选进一步包括被安排在该端子和底板之间、且适于使它们彼此电绝缘的密封垫。

该二次电池优选进一步包括用于紧固被安排在该端子的外圆周表面上的螺母的螺纹，并且该螺纹适于把该端子固定在底板上。

所述至少一个引线元件优选包括具有适于接收该无涂层区域的弯曲表面的接收槽的第一引线区域。

所述至少一个引线元件优选进一步包括适于被紧密地贴到该无涂层区域的平直区域上的第二引线区域。

该第一引线区域的宽度优选大于第二引线区域的宽度。

该二次电池优选包括棱柱形电池。

该二次电池优选适于驱动电动机。

附图说明

随着通过参考以下与附图相结合的详细描述而使本发明变得更加容易理解，故对本发明及其附带的许多优点更全面的评价将容易明白，在附图中，同样的附图标记表示相同或类似的部件，其中：

图1为根据本发明一实施例的二次电池的透视图。

图2为根据本发明该实施例的电极组件的透视图。

图3为根据本发明该实施例的二次电池的端子和引线元件的透视图。

图4为根据本发明该实施例的装配在盖组件底板上的端子的横断面视图。

图5为根据本发明另一实施例的二次电池的透视图。

图6A、6B、6C、6D和6E为根据本发明变形实施例的引线元件的视图。

具体实施方式

下面参考附图详细介绍本发明的示范性实施例。然而，本发明包括其它各种可能的实施例，并且不受这里介绍的示范性实施例的限制。

图1是根据本发明一实施例的二次电池的透视图，而图2是根据本发明一实施例的电极组件的透视图。

参见图1到图2，根据本发明该实施例的二次电池是把包括正电极22、负电极23和介于正电极22和负电极23之间的绝缘隔板21的电极组件25，插入图中X-轴方向较长的六面体形状的、且一部分敞开的壳体11中，并用盖组件30密封壳体11的敞开部分而制造的棱柱状电池。

壳体11是用诸如铝、铝合金或镀镍钢的导电金属形成的。它被形成为有开口的六面体形状，通过该开口可以插入电极组件25。然而，本发明的壳体11不限定于六面体形状。

电极组件25是把隔板21插入到正电极22和负电极23之间，并把它们相对旋转轴(O)卷绕成胶卷结构而形成的。在将电极组件25卷绕成胶卷形状之后，将其挤压并最终形成为板状。

在电极组件25的两端，正电极的无涂层区域22a和负电极的无涂层区域23a被彼此面对放置。由于电极组件25形成为胶卷结构，它具有正电极的无涂层区域22a和负电极的无涂层区域23a被安排为多层的构成。

无涂层区域22a和23a是在一端沿正极集流体22c和负极集流体23c的边缘没有相应活性物质22c和23c的部分。

如图2中所示，无涂层区域22a和23a的厚度d1和d2局部地薄于电极组件25的整个厚度d3。在厚度为无涂层区域22a和23a的厚度d1和d2的区域(下文中称为平直区域)，无涂层区域22a和23a彼此靠近以改进电流效率。

为形成上述平直区域，无涂层区域22a和23a的其它部分(下文中称为弯曲区域)，是厚度为d4和d5的弯曲形状，其中厚度d4和d5比厚度d1和d2大。

盖组件30包括焊接到壳体11的开口11a以密封壳体11的底板301。

在正极端子61和负极端子63的外圆周表面上形成有螺纹(S)，该螺纹可以在将密封垫G插在底板301和螺母N之间时，将被紧固于螺纹(S)上的螺母41固定在底板301上。

底板301可以进一步包括通气构件和电解液注入孔。

分别与正极无涂层区域22a和负极无涂层区域23a接触并组装在一起的正极引线元件65和负极引线元件67，被连接到正极端子61和负极端子63上。

在本发明中，正、负极端子61和63与正、负极无涂层区域22a和23a被形成为直接相连接或用单独的连接件连接。在本实施例中，它们被直接连接而整体地形成为一体。

在本实施例中，正、负极端子61和63以及正、负极引线元件65和67被形成为彼此对称。

图3是正、负极端子61和63以及正、负极引线元件65和67的透视图。为了作图方便，在图3一个图中显示正、负极端子61和63以及正、负极引线元件65和67，相应地，在下文中也一起描述正、负极端子61和63以及正、负极引线元件65和67。

参见图3，正极端子61和负极端子63形状为具有预定高度的圆柱形，并且如前文所述，在该圆柱形的外圆周表面上形成螺纹(S)。在几个二次电池结合起来形成一个电池模块时，如果端子的长度能使任意用于电连接上述电池的连接件被紧固到端子61和63上，同时将端子61和63定位在壳体11的内外，那么端子61和63的长度就是足够的。

条状的正极引线元件65和负极引线元件67被连接到正极端子61和负极端子63的一端，并且在正、负极端子61和63与正、负极引线元件65和67之间形成盘状止动突起69和69’。参见图4，止动突起69和69’通过在正极端子61和负极端子63被插入孔301a和301a’中时，把它们悬置在底板301上，从而在底板301的预定位置止动正极端子61和负极端子63。

为此，止动突起69和69’由直径比孔301a和301a’的直径大的盘状构件构成。

引线元件65和67被设置在壳体11内部，并且与正极无涂层区域22a和负极无涂层区域23a保持接触，以电连接端子61及63与电极组件25。引线元件65和67与正极无涂层区域22a和负极无涂层区域23a的最外部保持紧密接触并通过焊接连接到正极无涂层区域22a和负极无涂层区域23a的最外部。

当端子61和63与具有上述结构的引线元件65和67被电连接到电极组件25时，在本实施例中，它们遇到下列情况。

引线元件65和67由条状导电构件构成，该导电构件沿无涂层区域的长度方向接触正极无涂层区域22a和负极无涂层区域23a的最外部。

在本实施例中，引线元件65和67包括具有接收槽65a和67a的第一引线区域65b和67b，和连接到第一引线区域65b和67b的第二引线区域65c和67c。

无涂层区域22a和23a的弯曲区域22e和23e被插进第一引线区域65b和67b的接收槽65a和67a中，以完全或部分接触接收槽65a和67a。接收槽65a和67a的形状与弯曲区域22e和23e的外部形状一致。

第二引线区域65c和67c的形状是平的，以接触无涂层区域22a和23a的平直区域22d和23d。

如上所述的引线元件65和67在其接触无涂层区域22a和23a时，可以被紧密地贴到正、负无涂层区域22a和23a的外部构形上，且能够防止因接触阻抗增加而导致的电流收集效率的降低。

在现有技术中，不管电极组件的无涂层区域的外部构形如何，接触无涂层区域的引线元件通常是平直的，与无涂层区域的弯曲区域接触的引线元件部分不能紧密地接触无涂层区域，并且接触是局部而不牢固的。结果，在实际收集电流时，该部分的接触阻抗增加，因此电流收集效率降低。

在本实施例中，上述元件具有增大引线元件和无涂层区域的弯曲区域之间接触面积的结构，因而防止上述现象的发生。

图5是本发明另一实施例的视图，图中引线元件71具有增大的以使其宽度比第二引线区域71c的宽度更大的第一引线区域71b。

在此实施例中，当接触无涂层区域22a的弯曲区域22e的第一引线区域71b，使弯曲区域22e部分接触其接收槽71a，因而减小其接触面积时，上述增大的第一引线区域接触未涂层区域22a的弯曲区域22e更多，因此补偿了上述接触面积的减小。为了方便，图5中示出了正极引线元件71连接到正极无涂层区域22a。

图6A到图6E是根据本发明修改的实施例的引线元件的视图。如图6A到图6E所示，第一引线区域80a、82a、84a、86a和88a的接收槽80b、82b、84b、86b和88b可以根据第一引线区域80a、82a、84a、86a和88a的结构形成为各种形状。

如上所述，根据此实施例的引线元件的结构改进了电流收集效率。

根据上述示范性实施例的二次电池，可以用作驱动用在要求高功率性能的混合动力车、电动车、无绳真空清洁器、摩托车和小型摩托车上的电动机的能源。

尽管参考示范性实施例详细描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求中阐明的本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明做出各种修改、替换。

Claims (13)

1.一种二次电池，包括：

包含正电极、负电极和介于正电极和负电极之间的隔板的胶卷结构的电极组件；

适于容纳该电极组件的壳体；

适于连到该壳体上以密封该壳体的盖组件，此盖组件包括至少一个暴露在该壳体外部的端子；和

至少一个适于把电极组件电连接到所述至少一个端子上的引线元件；

其中该电极组件包含没有活性物质的无涂层区域，该无涂层区域被挤压形成弯曲表面；而且

其中所述至少一个引线元件具有与该无涂层区域的构形相应的构形，并且适于被紧密地贴到该无涂层区域上。

2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述至少一个端子包括正极端子和负极端子。

3.如权利要求2所述的二次电池，其中所述正、负电极分别包括无涂层区域，其中该正、负电极的无涂层区域被安排为互相面对的多层，并且其中所述正、负极端子适于分别连接到正电极无涂层区域的最外部和负电极无涂层区域的最外部。

4.如权利要求1所述的二次电池，其中所述至少一个引线元件适于沿无涂层区域的长度方向接触无涂层区域，并且被电连接到该无涂层区域。

5.如权利要求1所述的二次电池，其中一个端子和所述至少一个引线元件中的一个适于被整体地形成一体。

6.如权利要求1所述的二次电池，其中一个端子被安排在设置于盖组件底板上的孔内且被连接到那里，并且在所述一个端子和至少一个引线元件之间设置有止动突起，该止动突起适于把它们连接在一起且将所述一个端子止动在该底板处。

7.如权利要求6所述的二次电池，进一步包括被安排在所述一个端子和底板之间、且适于电绝缘所述一个端子和底板的密封垫。

8.如权利要求6所述的二次电池，进一步包括适于紧固安排在所述端子外圆周表面上螺母的螺纹，并把所述一个端子固定在所述底板上。

9.如权利要求1所述的二次电池，其中所述至少一个引线元件包括具有适于接收所述无涂层区域的弯曲表面的接收槽的第一引线区域。

10.如权利要求9所述的二次电池，其中所述至少一个引线元件进一步包括适于被紧密地贴到所述无涂层区域的平直区域的第二引线区域。

11.如权利要求10所述的二次电池，其中该第一引线区域的宽度大于第二引线区域的宽度。

12.如权利要求1所述的二次电池，其中该二次电池包括棱柱形电池。

13.如权利要求1所述的二次电池，其中该二次电池适于驱动电动机。

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