CN100403592C - 二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次电池，包括：电极组件，该电极组件包括正电极和负电极以及置于它们之间的隔板，且所述正电极和负电极中的每个都具有沿其边缘没有活性物质的未涂覆区域。二次电池还包括用于容纳该电极组件的容器。盖组件被固定在该容器上以密封该容器。引线元件覆盖其中一个未涂覆区域的整个表面而与所述未涂覆区域接触并结合。接线片从引线元件伸出，且位于该引线元件的范围之内。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及一种二次电池，具体涉及连接二次电池中电极组件和端子的引线元件和接线片。

背景技术

根据对电池的使用或电池的容量，二次电池可分为低能电池(以下称为“小型电池”)和用于驱动电动机的大尺寸电池(以下称为“大型电池”)，在小型电池中，一个至几个单电池被制成一个电池组，而在大型电池中，几个到几十个单电池被连接成一个电池组。

小型电池被用作各种便携式电子装置的电源，如：蜂窝电话、便携式计算机和可携式摄像机等。大型电池适于用作电动机驱动装置的电源，如：混合电动车、无线真空清洁器、摩托车或小型摩托车等。

一般来讲，由一个单电池制成的小型电池具有正方形和圆柱体的形状。小型电池包括电极组件，在该电极组件中，隔板作为绝缘体置于正极板和负极板之间，然后它们被一起螺旋卷绕。该电极组件被插入圆柱形容器中而形成电池。

用于收集当电池工作时所产生的电流的导电接线片连接到正、负电极上。该导电接线片可通过焊接等方式连接到电极组件上，从而将产生的电流由正、负电极分别引向正、负极端子。

当上述小型电池的结构被用在大型电池中时，在容量与功率方面，都无法满足大型电池的动力需求。因此，提供了包含多接线片结构的二次电池，在该结构中，多个接线片被连接至电极组件。而且还提供了包括平板形状的引线元件的二次电池，其中平板被用作引线元件。

具有以上结构的二次电池可具有圆柱体或六面体形状，如方形电池。多个二次电池(如40个电池)可被制成一个电池模块。

需要高能量和大尺寸的电池模块的二次电池的动力不仅要求每个二次电池具有高的每单位体积能量密度，而且还要考虑该电池模块的集流容量。

发明内容

本发明提出一种二次电池，其中，集电板和连接至该集电板的电极组件间的接触阻抗被减小，以提高集电效率。

根据本发明的一个方面，一种二次电池包括电极组件，该电极组件包括正电极和负电极以及置于它们之间的隔板。该正、负电极中的每一个都具有沿其边缘没有活性物质的未涂覆区域。容器适于容纳该电极组件，盖组件被固定在该容器上以密封该容器。引线元件覆盖未涂覆区域的整个表面，并与该未涂覆区域接触和结合。第一接线片从该引线元件伸出，并位于该引线元件的范围之内。

该引线元件可与该第一接线片一体形成。

该引线元件可为正极引线元件，且该电池还可包括负极引线元件，正极引线元件和负极引线元件分别与正极未涂覆区域和负极未涂覆区域结合。该正极引线元件和负极引线元件可分别电连接到盖组件的正极端子和负极端子上。

该正极引线元件和负极引线元件可分别通过将第一接线片连接到正极端子上的连接元件以及将第二接线片连接到负极端子上的连接元件，电连接到正极端子和负极端子上。

该第一接线片可以是正极接线片或负极接线片，且可分别与正极引线元件或负极引线元件结合。该正极接线片和负极接线片可伸至正极引线元件和负极引线元件的范围之外，且可被分别直接连接到正极端子和负极端子上。

该引线元件可具有多个引线板，该引线板通过将该引线元件在接触面分成相互紧密接触的至少两块板而形成，并与未涂覆区域结合。

该第一接线片可位于引线元件接触面的中心。

该引线板可具有关于接触面的对称形状。

该引线元件可由单板元件形成。

该第一接线片可被形成为从引线元件的边缘伸出。

该引线元件可通过激光焊接固定在未涂覆区域。

该盖组件包括在容器中相对的正极盖组件和负极盖组件，并与容器结合。

该电池可具有基本的六面体形状。

该电池还可用在电动机驱动装置中。

附图说明

通过以下参照附图对实施例所作的详细描述，可以更清楚地展示并帮助理解本发明的上述及其它方面和优点，其中：

图1为根据本发明一个实施例的二次电池的透视图；

图2为根据本发明一个实施例的二次电池的电极组件的透视图；

图3为根据本发明一个实施例的引线元件和接线片的透视图；

图4示出了根据图3所示实施例的引线元件和接线片的制造过程；

图5为根据本发明另一个实施例的引线元件和接线片的透视图；

图6为根据本发明又一个实施例的引线元件和接线片的透视图；

图7为具有图3所示引线元件和接线片的二次电池的分解透视图；

图8为根据本发明再一个实施例的引线元件和接线片的分解透视图；和

图9为根据本发明的具有二次电池的二次电池模块驱动电动机的示意框图。

具体实施方式

如图1和图2所示，二次电池为方形电池，该二次电池包括具有开口的六面体形状的容器11、电极组件25以及密封容器11的开口的盖组件30，电极组件25包括正电极22、负电极23和由绝缘材料制成且置于放在容器中的那两个电极之间的隔板21。

容器11由导电金属制成，如铝、铝合金或镀镍钢等，且容器11为六面体形状，它还具有开口11a以容纳容器11中的电极组件25。然而，容器的形状不必限于六面体形状。

电极组件25具有螺旋堆或胶卷结构，该结构是通过将隔板21置于正电极22和负电极23之间，然后将它们一起螺旋卷绕而成。在形成为胶卷结构之后，电极组件25被挤压以最终形成平板型形状。

正极未涂覆区域22a和负极未涂覆区域23a在电极组件25的各个端部形成，且彼此相对。由于如上所述，电极组件25为胶卷结构，因此正极未涂覆区域22a和负极未涂覆区域23a被布置成多层彼此相对。

未涂覆区域22a和23a为没有用相应活性物质22c和23c沿正集电体22b和负集电体23b各自的边缘进行涂覆的区域。

电极组件25被放置在容器11中，并保持未涂覆区域22a和23a被置于相对端的状态。

盖组件30包括基板301，基板301被通过焊接的方式安装在容器11的开口11a上以密封容器11。

正极端子31和负极端子33被固定在基板301上，且在容器11的外面露出一部分。

在正极端子31和负极端子33的外圆周面上形成有螺纹S，正极端子31和负极端子33可通过在基板301和螺母41之间插放垫圈G的状态下，将螺母41扣紧在螺纹S上而被固定在基板301上。

另外，基板301可进一步包括通风元件40和电解液注入孔(未示出)。

正极引线元件35和负极引线元件37分别接触正极未涂覆区域22a和负极未涂覆区域23a。正极引线元件35和负极引线元件37还分别被连接到正极端子31和负极端子33上。

正极端子31和负极端子33为具有预定高度的圆柱体形状，且如上所述在其外圆周面上形成有螺纹S。端子31和33的长度可以如此设置，即：在将几个二次电池制成电池模块时，端子31和33的长度应能在端子31和33被置于容器11的里边和外边时，使连接元件电连接将要扣紧至端子31和33上的电池。

正极引线元件35和负极引线元件37位于容器11内，并分别与正极未涂覆区域22a和负极未涂覆区域23a保持接触，因此它们实质上将端子31和33与电极组件25电连接起来。正极引线元件35和负极引线元件37与正极未涂覆区域22a和负极未涂覆区域23a的整个表面接触，并以焊接的方式被固定住，从而覆盖正极未涂覆区域22a和负极未涂覆区域23a的整个表面。

在图1和图2所示的实施例中，正极引线元件35和负极引线元件37的结构可防止因接触阻抗所导致的集电效率的降低。

图3更具体地示出了该结构。由于本实施例的正极引线元件35和负极引线元件37具有相同的形状，为了方便，将它们在图3一张图中示出，并因此将在下面对正极引线元件35和负极引线元件37一并进行描述。

如图1至3所示，正极引线元件35和负极引线元件37具有多个引线板35a、35b、37a和37b，这些引线板是通过将引线元件分成至少两块板而形成，并被布置为相互紧密接触状态。在本实施例中，正极引线元件35和负极引线元件37分别由关于接触面对称的两块引线板35a和35b，以及37a和37b组成。

在正极引线元件35和负极引线元件37中，从各自引线元件35和37延伸的接线片39和41设置在引线元件35和37的范围内。

本实施例的接线片39和41具有预定长度，且当它们被置于引线板35a、35b、37a和37b的接触面的中心时，被布置成垂直于引线板35a、35b、37a和37b。

在本实施例中，引线元件35和37以及接线片39和41由单板元件形成。即，如图4所示，预先设置的具有预定形状的单板元件47被按照预置顺序进行处理，从而形成具有上述形状的正极引线元件35和负极引线元件37。

在一些实施例中，各引线板35a、35b，以及37a、37b分别被相互焊接在一起。这是因为，当正极引线元件35和负极引线元件37被分别电连接至正极未涂覆区域22a和负极未涂覆区域23a时，可减小因各引线板35a、35b以及37a、37b之间的接触状态而引起的阻抗。

而且，由于引线元件35和37以及对应接线片39和41由如上所述的单板元件形成，也就是一体地形成，因此每个引线元件和接线片之间的接触阻抗也可被最小化。

另外，在本实施例中，由于引线元件35和37分别与正极未涂覆区域22a和负极未涂覆区域23a结合而覆盖未涂覆区域22a和23a的整个表面，因此增加了它们之间的接触面积，从而使得从电极组件25导引至正极端子31和负极端子33的电流的收集效率最大化。

端子31和33与接线片39和41之间的电连接可通过连接在它们之间的单独的连接元件43和45实现。

参见图5，引线元件51具有引线板51a，引线板51a接触并与未涂覆区域结合，而覆盖如图1所示的未涂覆区域的整个表面。然而，引线板51a由不同于第一实施例的单板元件构成。接线片53a被形成为从引线元件51的边缘伸出，且垂直于引线元件51。

在本实施例中，接线片53位于引线元件的范围之内，且被布置在引线元件51的侧端，而且引线元件51被固定在未涂覆区域的整个表面上，并由引线板51a构成，因此如同第一实施例，可提高集电效率。

根据图6所示的实施例，引线元件61具有两个引线板61a和61b，与图1、图3和图4所示的引线元件相似。

如图1至4所示的实施例，接线片63被布置在引线板61a和61b的中心区域，从而与引线板61a和61b一体形成。接线片63不仅具有位于引线元件61范围之内的第一部分63a，而且具有从第一部分63a伸出而位于引线元件61范围之外的第二部分63b。

引线元件61和接线片63直接将位于该引线元件61范围之外的接线片63的第二部分63b连接到端子65上，从而在它们之间形成电路。该第二部分63b与端子65可单独形成，或与端子65一体形成，但其形状并不限于此，可采用其它各种形状。

因此，当二次电池被制造成具有本实施例的引线元件61和接线片63时，它就不需要单独的连接元件来连接该接线片63和端子65，因此可以简化生产过程。

图5和图6所示实施例的引线元件和接线片可同时适用于本发明的正电极和负电极。

图7示出了另一具有与图1、图3和图4所示引线元件和接线片相似的引线元件和接线片的二次电池。

如图7所示，二次电池具有长的基本六面体形状，并具有沿电极组件25’的长度方向(图中的X轴方向)的圆形拐角。该电极组件25’被插入具有沿其长度方向两端形成的开口的容器11’中，且容器11’两端的开口被盖组件30’和30”封住。

电极组件25’与图2所示电极组件的形状相同，因此这里对它不进行详细描述。电极组件25’被插入容器11’中，以便正极未涂覆区域22a’和负极未涂覆区域23a’可位于容器11’的开口110a’和112a’上。

盖组件30’和30”分别具有正极端子31’和负极端子33’，且被焊接固定在容器11’的开口110a’和112a’上。

当制造出这样一个二次电池后，它具有如此结构，即盖组件30’和30”位于容器11’中彼此相对的两个开口110a’和112a’上，而且位于盖组件30’和30”中的正极端子31’和负极端子33’在容器11’两端突起，这一点与图1不同。

在这样的二次电池中，具有与如图1至4中所示的对应元件相同结构的正极引线元件71和负极引线元件73被分别固定在正极未涂覆区域22a’和负极未涂覆区域23a’上。在正极引线元件71上形成的接线片75被直接连接到正极端子31’上，而在负极引线元件73上形成的接线片77被直接连接到负极端子33’上。

该接线片本身可通过伸到容器外面而另外具有端子的作用。图8示出了这一点。在引线元件81上形成的接线片83的一部分上具有螺纹S’，且通过在盖组件85的基板85a上形成的孔85b露在容器87的外面。

如果接线片83伸到容器87的外面，且被用作如上所述的二次电池的端子，该单独形成且仅执行自身功能的接线片和端子可被整合成一个元件，从而节约生产成本和减少生产步骤。

因此，所描述的连接至电极组件的引线元件和接线片的结构可增加集电效率。具体来讲，由于引线元件为平板形状而覆盖电极组件的未涂覆区域的整个表面，所以可提高集电容量。而且，如果该引线元件和接线片一体形成，内部阻抗可被最小化，从而满足大型电池的动力需求。

所以，本发明的二次电池的各实施例可有效用作要求高能量和大体积的混合电动车的电源，但其使用并不限于混合电动车。也就是说，以上系统还可有效用于其它电动机驱动电池模块，如电动车、电动小型摩托车、摩托车或电动真空清洁器等。

图9为具有图1至8所描述的二次电池的二次电池模块90驱动电动机92的示意框图。

虽然描述了本发明的各实施例，但本领域的技术人员将会明白，可以在不背离本发明的原则、精神以及权利要求所限定的范围及其等同替换的前提下，对其实施例进行各种改变。

Claims (15)

1.一种二次电池，包括：

电极组件，该电极组件包括正电极和负电极以及置于它们之间的隔板，所述正电极和负电极中的每个都具有沿其边缘没有活性物质的未涂覆区域；

适于容纳该电极组件的容器；

固定在所述容器上以密封该容器的盖组件；

覆盖未涂覆区域的一个的整个表面，且与所述未涂覆区域接触并结合的引线元件；和

从所述引线元件伸出且位于该引线元件范围内的第一接线片。

2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述引线元件与所述第一接线片一体形成。

3.如权利要求1所述的二次电池，其中所述引线元件为与所述正电极的未涂覆区域结合的正极引线元件，且该正极引线元件电连接到所述盖组件的正极端子上。

4.如权利要求3所述的二次电池，进一步包括：

覆盖所述负电极的未涂覆区域的整个表面的负极引线元件，该负极引线元件与该负电极的未涂覆区域接触并结合，且电连接到所述盖组件的负极端子上；和

从该负极引线元件伸出的第二接线片。

5.如权利要求4所述的二次电池，其中通过连接元件将第一接线片和第二接线片分别连接到所述正极端子和负极端子，所述正极引线元件和负极引线元件分别电连接到所述正极端子和负极端子上。

6.如权利要求4所述的二次电池，其中所述第一接线片和第二接线片分别包括分别与所述正极引线元件和负极引线元件结合的正极接线片和负极接线片，该正极接线片和负极接线片分别延伸至所述正极引线元件和负极引线元件的范围之外，并分别被直接连接到所述正极端子和负极端子上。

7.如权利要求1所述的二次电池，其中所述引线元件具有多个引线板，该引线板通过将该引线元件在接触面分成相互紧密接触的至少两块板并与未涂覆区域结合而形成。

8.如权利要求7所述的二次电池，其中所述第一接线片位于所述多个引线板的接触面的中心。

9.如权利要求7所述的二次电池，其中所述引线板具有对于所述接触面的对称形状。

10.如权利要求1所述的二次电池，其中所述引线元件由单板元件形成。

11.如权利要求10所述的二次电池，其中所述第一接线片被形成为从所述引线元件的边缘伸出。

12.如权利要求1所述的二次电池，其中所述引线元件被通过激光焊接的方式固定到所述未涂覆区域。

13.如权利要求1所述的二次电池，其中所述盖组件包括在所述容器中彼此相对且与该容器结合的正极盖组件和负极盖组件。

14.如权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池具有大致六面体形状。

15.如权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池适于用在电动机驱动装置中。

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