CN100423349C - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二次电池，其包括具有正极、负极和隔板的电极组件；内部容纳有电极组件的壳体；与壳体相连、具有正极端子以及负极端子的盖组件。正极和负极具有包含非活性物质的非活性材料部分，正极和负极端子分别电连接到正极和负极的非活性材料部分。电极组件的宽度W1大于正负电极非活性材料部分的宽度W2。在本发明的结构中，由于设有用于将电极端子与电极组件电连接的导线元件，故可使接触电阻减到最小，因而可提高集电效率。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及一种二次电池，特别涉及一种改善电极组件非活性材料部分的结构以提高集电性能的二次电池。
背景技术
二次电池被分为将一个或多个单电池(battary cells)包装成一组的形式的低容量二次电池(下文称作″低容量电池″)和将十几个单电池封装形成电池组、驱动电机的大容量二次电池(下文称作″大容量电池″)。
低容量电池用作小型电子设备的电源，例如向蜂窝电话、笔记本式电脑和摄录像机之类供电的电源，而大容量电池用作驱动燃油电力两用车等中的电机的电源。
当低容量电池由单体电池(cell)构成时，其主要形成为圆柱形或棱柱形。绝缘隔板被设置在卷绕成螺旋形而形成电极组件的带状正极和负极之间。电极组件被插入壳体中构成电池。
连接正极和负极的导电接头作为引线端子用于收集由正极和负极分别产生的电流。导电接头被焊接在正极和负极上，并且将由正极和负极产生的电流传输到正极和负极端子上。
将上面描述的低容量电池结构直接用于大容量电池中时，就容量或电力而言其不能满足后者的工作性能。因此，有人建议引入多抽头构件(multi-tap structure)以提高电池容量或电力。
这种多抽头构件被构成为使多个抽头与电极组件的正极和负极相连，将这些抽头合并成正极和负极抽头，随后将这些抽头连接到正极和负极端子上。
而且，可用集电板构件代替抽头构件以收集来自大容量电池中的电极组件的电流。
集电板构件通过将集电板连接到电极组件的正极和负极上将来自电极组件的电流传输到正极和负极端子。与抽头构件相比，这种构件的优点是，加大了起导线元件作用的集电板与电极组件的正负电极之间的接触面积。
由于这个原因，在形成驱动电机二次电池模块的二次电池中采用集电板来收集电流。
将驱动电机的二次电池形成为棱柱形而不是圆柱形时，正极和负极端子被设置在装配于壳体上的盖板上。电极端子被电连接到容纳在壳体内部的电极组件的正极和负极上，以收集由正极和负极产生的电流。
电极端子和电极组件之间的电连接结构直接影响棱柱形电池的集电效率。因此，必须以合理的方式进行电连接。
然而，当导线元件紧紧地粘附(adhered)于与电极端子接触的电极组件的接触面上以电连接电极端子和电极组件时，在接触面上将产生缝隙，因而难以获得优良的连接。
这种现象由于电极组件的正负电极的非活性材料部分的形状而引起，从而导致电极组件与导线元件紧密粘附。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种二次电池，其具有与电极组件的电极接触良好的导线元件，以使电极端子与电极连接。
所述目的及其它目的可以通过具有下列特征的二次电池来实现。
根据本发明一方面，所提供的二次电池包括：包括正极、负极和隔板的电极组件，正极和负极具有含有非活性材料的非活性材料部分；内部适于容纳电极组件的壳体；与壳体相连的盖组件，其包括正极端子和负极端子，所述正极和负极端子分别电连接到正极和负极的非活性材料部分；电极组件的宽度W1大于正极和负极非活性材料部分的宽度W2。
正极和负极非活性材料部分优选包括至少一个切口部分。正极和负极非活性材料部分优选包括六面体形状。正极和负极非活性材料部分优选分别包括层叠隔板和平的正、负集电体。
正极和负极端子优选分别通过导线元件电连接到正极和负极非活性材料部分。
盖组件优选包括具有适于接收正负电极端子的耦合孔的盖板，所述盖板优选与该壳体耦联并适于覆盖壳体的开口。
该二次电池优选具有棱柱形。该二次电池优选是电机驱动电池。
根据本发明另一方面，所提供的二次电池包括：包括正极、负极和隔板的电极组件，正极和负极具有含有非活性材料的非活性材料部分；内部适于容纳电极组件的壳体；与壳体相连的盖组件，其包括正极端子和负极端子，正极和负极端子分别电连接到正极和负极的非活性材料部分；电极组件的厚度D1大于正极和负极非活性材料部分的厚度D2。
正极和负极非活性材料部分优选包括至少一个切口部分。
正极和负极端子优选通过导线元件分别电连接到正极和负极非活性材料部分上，所述切口部分优选设置在与导线元件接触的正极和负极非活性材料部分的接触面上。
盖组件优选包括具有适于接收正负电极端子的耦合孔的盖板，盖板优选与壳体耦联并适于覆盖壳体的开口。
该二次电池优选具有棱柱形。该二次电池优选是电机驱动电池。
附图说明
通过下面结合附图的详细说明将能更全面地理解本发明，本发明的许多附加优点也将更清晰，附图中相同的附图标记表示相同或相似的部件。
附图中：
图1是本发明第一实施方式的二次电池局部剖切的透视图；
图2A、2B和2C是本发明第一实施方式的二次电池电极组件的透视图；
图3是本发明第一实施方式的二次电池的电极组件和导线元件的横向剖视图；
图4是本发明第二实施方式的二次电池局部透视图；
图5是本发明第二实施方式的二次电池的电极组件和导线元件的横向剖视图；
图6是本发明导线元件的一种变型的局部透视图；
图7是采用以本发明实施方式的二次电池为基础的二次电池模块驱动电机的方框图。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明进行更全面的描述，附图中示出了本发明的优选实施方式。
图1是本发明一实施方式的棱柱形二次电池的局部剖切的透视图.
参考图1，本二次电池包括：具有沿纵向延伸的棱柱形(以沿附图中X轴线方向)和开口11a的壳体11；被容纳在壳体11内部的电极组件25；及密封壳体11的开口11a的盖组件30。电极组件25通过卷绕正极和负极并将隔板插入其中而形成。
壳体11由导电的金属材料制成，例如由铝、铝合金或镀镍钢制成。壳体11具有六面体结构，其上形成有容纳棱柱形电极组件25的开口11a，电极组件容纳于其中。
盖组件30具有盖板32，该盖板的形状能很好地与壳体11的开口11a配合。在盖板32上设置有正负电极端子61和61′。
在此实施方式中，正极和负极端子61和61′的外周边上具有螺旋螺纹S，正极和负极端子与导线元件65和65′一体地电连接到正极和负极的非活性材料部分上。
如图中所示，正极和负极端子61和61′向外突出地被固定在盖板32上。延伸两个电极端子61和61′使得当多个单体电池组合形成二次电池模块时，连接件(未示出)能够连接于其上以使相邻单体电池相互连接。
在此实施方式中，正极和负极端子61和61′与导线元件65和65′彼此一体地结合在本体中。导线元件65和65′被形成为线性导体。
虽然在本发明此示例性实施方式中，正极和负极端子61和61′与导线元件65和65′一体地结合于一个本体中，但正极和负极端子61和61′与导线元件65和65′的组合或具体结构并不限于此。
而且，盖组件30包括用于排出壳体11内部产生的气体以防止电池爆炸的排气口40。排气口40位于盖板32的预定部位。
现在参考图2A到2C描述本发明此实施方式的电极组件25。
如这些附图所示，电极组件25被构成为使隔板21被置于正极和负极22和23之间，并沿轴线0被卷绕成凝胶物卷(jelly roll)，通过压制机对其施压以形成棱柱形。
正极和负极22和23以及隔板21呈带状，当其被卷绕时，正极和负极22和23的非活性材料部分22b和23b突出于电极组件25的两端并彼此面对。
正极和负极非活性材料部分22b和23b是这样的区域，在该区域，基本形成正极和负极22和23的各自的集电体上没有涂敷活性材料。
正极和负极非活性材料部分22b和23b是被多层层叠成的与电极组件25的凝胶物卷形结构一致的结构，其彼此紧紧粘附以有效地收集电极组件25产生的电流。
因此，对除两端之外的正极和负极非活性材料部分22b和23b的区域加压并且整平，这些部分在下文中被称为平坦部分22bb和23bb。
利用所形成的平坦部分22bb和23bb，可弯曲正极和负极非活性材料部分22b和23b的两端22ba和23ba，使得它们具有比平坦部分22bb和23bb的厚度更厚的厚度，如图2A所示。
然而，当正极和负极非活性材料部分22b和23b局部存在厚度差，与它们接触的导线元件65和65′不能完全粘附于正极和负极非活性材料部分22b和23b上，在其两端22ba和23ba与平坦部分22bb和23bb之间的边界区域产生松弛，同时形成缝隙。
在这种情况下，导线元件65和65′与正极和负极非活性材料部分22b和23b的接触电阻增加，因此，由于导线元件65和65′使得集电效果变差。
为了避免这种问题，对于本实施方式的电极组件25而言，从正极和负极非活性材料部分22b和23b切去其弯曲的末端22ba和23ba，致使在正极和负极非活性材料部分22b和23b上形成切口部分22c和23c，如图2B所示。
两个切口部分22c和23c被形成在正极和负极非活性材料部分22b和23b上。当然，不限于将切口部分形成在正极和负极非活性材料部分22b和23b处。
举例来说，对于上述结构的正极和负极非活性材料部分22b和23b而言，可以仅切割处于导线元件65和65′侧的末端22ba和23ba的那些部分而形成切口部分。
也就是说，可将至少一个切口部分形成在正极和负极非活性材料部分22b和23b处。
对于切口部分22c和23c而言，使正极和负极非活性材料部分22b和23b的宽度W2小于电极组件25的宽度W1，如图2C所示。
将正极和负极非活性材料部分22b和23b与隔板及平坦的彼此分别被多层层叠的正负电极电流集电体一起形成。
下面描述电极组件25和正极和负极端子61和61′之间的连接关系。
如图3所示，将导线元件65和65′紧紧地粘附于正负电极非活性材料部分22b和23b的一侧端部，并对其进行焊接，使它们与后者电连接。
因为正极和负极非活性材料部分22b和23b保持平坦、没有任何弯曲部分，所以导线元件65和65′能够与正极和负极非活性材料部分22b和23b良好地接触而没有任何缝隙。
据此，能够增加导线元件65和65′与正极和负极非活性材料部分22b和23b的接触面，并且能够减小接触电阻。
图4和5示出了本发明第二实施方式的二次电池。
如这些附图所示，与在前的实施方式一样地形成电极组件71和盖组件73，因此省略对它们的具体说明。
对于第二实施方式而言，将导线元件77设置在盖组件73的盖板73a上的正极端子75电性连接到电极组件71的正极非活性材料部分71a上。为了使导线元件77没有任何缝隙地紧紧粘附到正极非活性材料部分71a上，正极非活性材料部分71a的弯曲端部710a并没有象前面实施方式那样完全被切割，而是部分地被切断。
被切割的正极非活性材料部分71a的弯曲末端710a的大小足以使得平坦部分712a和其表面基本齐平。
为了便于说明，图4和5仅示出了电极组件71的正极非活性材料部分71a、正极端子75和正极导线元件77。正极非活性材料部分和与其连接的导线元件的结构也能用于电极组件71的负极非活性材料部分与负极导线元件的连接。
此外，对于第二实施方式而言，可以切割正极非活性材料部分71a的末端710a的一个或多个部分。同样，这种结构也能应用于负极非活性材料部分。
对于这种结构，第二实施方式的电极组件71的厚度D1大于正极非活性材料部分71a或负极非活性材料部分的厚度D2。
图6示出了本发明的二次电池的变型。在该变型中，用于电极组件中的导线元件80的结构与第一和第二实施方式中的结构不同，由此形成二次电池。
如图中所示，将被分成两部分的导线元件80与外部端子相连，所述两部分被装于电极组件的非活性材料部分，同时与其接触。
将多个具有上述结构的二次电池彼此串联或并联，以构成二次电池模块，并且用作驱动燃油电力两用车辆HEVs、电动车辆EVs、无线吸尘器、电动自行车、电动摩托车等中的电机的电源。
图7是用以本发明实施方式的二次电池为基础的二次电池模块90驱动电机92的方框图。
采用本发明的结构，由于设有用于将电极端子与电极组件电连接的导线元件，可使接触电阻减到最小，因而可提高集电效率。
因此，可提高二次电池的能量密度，借此可改善其工作性能。
虽然上文已对本发明的示例性实施方式进行了详细描述，但是应当清楚地认识到，本领域技术人员根据本发明构思的教导，可在本发明的构思和由所附权利要求限定的保护范围内作出各种变换和/或改型。

Claims (4)

1. 一种二次电池，包括：
包括正极、负极和隔板的电极组件，所述正极和负极具有不包含活性材料的非活性材料部分；
内部适于容纳所述电极组件的壳体；及
与所述壳体相连、包括正极端子和负极端子的盖组件，所述正极和负极端子分别电连接到所述正极和负极的非活性材料部分；
其中，所述电极组件的厚度(D1)大于所述正极和负极非活性材料部分的厚度(D2)，
所述正极和负极非活性材料部分包括至少一个切口部分，并且
所述正极和负极端子通过导线元件分别电连接到所述正极和负极非活性材料部分上；所述切口部分被设置在与所述导线元件接触的所述正极和负极非活性材料部分的接触面上。
2. 如权利要求1所述的二次电池，其中，所述盖组件包括具有适于接收所述正负电极端子的耦合孔的盖板；该盖板与所述壳体耦联，并且适于覆盖所述壳体的开口。
3. 如权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池为棱柱形状。
4. 如权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池包括电机驱动电池。
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