CN100544073C - 层叠高能锂聚合物电池的单体电池的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种层叠锂聚合物电池的单体电池的结构，其中电极端子设置在锂聚合物电池的各个单体电池的表面上，并且交替层叠，从而仅仅通过层叠操作可以串联连接单体电池，而不需要额外的连接装置。所述电池系统包括第一单体电池和第二单体电池，每个单体电池都具有袋以及阳极端子和阴极端子，所述阳极端子和阴极端子连接到所述袋的表面并沿向上和向下方向相反弯曲。在这种情况下，第二单体电池的阴极端子直接连接到第一单体电池的阳极端子。

Description

层叠高能锂聚合物电池的单体电池的结构

技术领域

本发明涉及一种层叠高能锂聚合物电池的单体电池的结构。

更具体地，本发明涉及一种层叠锂聚合物电池的单体电池的结构，其中电极端子设置在锂聚合物电池的各个单体电池的表面上，并交替层叠，从而使单体电池仅仅通过层叠操作串联连接，而不需要额外的连接装置。

背景技术

一般地，与一次电池不同，二次电池是可以充电和放电的。对二次电池的研究已经使二次电池适用于高科技领域，例如数码相机、手机、笔记本电脑或混合动力汽车。作为二次电池的例子，已经有镍—镉电池、镍—金属氢化物电池、镍—氢电池、可充电锂电池和其它电池。在这些电池中，可充电锂电池的工作电压为3.6V或更高，并且用作便携式电子产品的电源。此外，将数个可充电锂电池串联连接可以用于混合动力汽车。可充电锂电池的工作电压是镍—镉电池或镍—金属氢化物电池的3倍。此外，可充电锂电池的单位重量的能量密度高。基于这些原因，可充电锂电池的使用快速增长。

可充电锂电池可以制成不同形状，例如，圆柱形或棱柱形，这可以用于锂离子电池。锂聚合物电池最近引起极大关注，它可以制成柔性袋式，从而其形状可以有不同变化。此外，锂聚合物电池的稳定性优异且重量轻，因此其优点是可实现小巧而轻便的便携式电子产品。

参看图1，传统的袋式可充电锂电池10包括电池部分11和壳体12。壳体12提供用于在其中容纳电池部分11的空间12a。

电池部分11是通过依次放置阳极板、隔膜和阴极板并将它们沿一个方向卷绕而制成，或者是通过层叠多层阳极板、隔膜和阴极板而制成。电池部分11的每块电极板电连接到阳极端子13或阴极端子14。

每个阳极端子13和阴极端子14的一端伸出壳体12的密封表面12b。阳极端子13和阴极端子14的伸出端连接到保护电路板的端子，这在附图中未表示。

在每个阳极端子13和阴极端子14的外表面与密封表面12b的接合处缠绕密封胶带15，从而防止壳体12与电极端子13和14之间短路。

壳体12不是由厚金材料(thick gold material)制成的圆柱形或棱柱形罐状结构，而是一种袋式结构，该结构的中间层是金属箔，附着于金属箔的相反两面上的是由绝缘膜制成的内层和外层。这样，袋式结构具有优异的韧性，从而可以根据需要进行弯曲。如上所述，壳体12具有用于在其中容纳电池部分11的空间12a，并且在沿空间12a边缘热熔合的表面上具有密封面12b。

图2是沿图1中的线1—1的放大图。

参看附图，壳体12包括具有中间层12c、内层12d和外层12e的复合膜。中间层12c是由金属箔制成的，例如铝箔。内层12d和外层12e包括绝缘膜，贴在中间层12c的内外表面上以保护中间层12c。

电池部分11具有依次设置的阳极板11a、隔膜11c和阴极板11b，装在壳体12的空间12a中。阳极端子13和阴极端子14从阳极板11a和阴极板11b伸出，如图1所示。电极端子13和14的末端穿过壳体12的密封面12b露在外面。密封胶带15在密封面12b中缠绕每个电极端子13和14的外表面。

如上所述构成的袋式可充电锂电池10的电池部分11通过以下工艺制得。首先，将阳极端子13和阴极端子14电连接到阳极板11a和阴极板11b。接着，依次排列阳极板11a、隔膜11c和阴极板11b。在这种状态下，将它们沿一个方向缠绕，由此制成电池部分11。

将完成的电池部分11通过拉拔过程(drawing process)装在具有空间12a的壳体12中。在安装过程中，每个电极端子13和14的一端露在壳体12外部。在这种状态下，对壳体12的密封面12b施加预定的加热和压力，从而执行热熔合。由此完成袋式可充电锂电池10。将完成的袋式可充电锂电池10经过一系列成型过程，包括充电操作、老化操作、放电操作，从而检测缺陷电池，并稳定电池结构。

韩国专利申请公开号2005—594公开了有关封装袋式可充电锂电池的方法的现有技术。根据这篇文献，袋式可充电锂电池对壳体的金属层和阳极端子施加相同的正电位，从而破坏壳体内层。由于内层的破坏，则当阴极端子与壳体的金属层彼此接触时将造成短路，从而容易检测到开路电压差。

同时，当需要高能锂电池时，如在混合动力汽车中，可以将几十或几百个如图1和图2所示的袋式电池层叠并串联，从而提供高电压。

由于袋式锂聚合物电池包括容易弯折或弯曲的易碎铝袋，因此必须通过坚固的壳体来保护袋，以便长时间使用。根据现有技术，为了串联连接袋，通过具有电路图案的PCB(印刷电路板)连接每个袋的阳极端子和阴极端子。然后将连接的袋置于壳体中。

但是，通过层叠锂聚合物袋得到高能锂电池的传统方法的问题在于，它难以完美地保护易碎的锂聚合物袋。并且，层叠多个袋并将袋连接到PCB的方法是不完善的，因此它容易受环境影响，例如外部冲击。

因此，需要一种方法来更加牢固和可靠地层叠构成作为高能源的锂电池的袋并可靠地串联连接所述袋。

发明内容

因此，考虑到现有技术中出现的上述问题而提出本发明，并且本发明的一个目的是提供一种结构，能够牢固而稳定地层叠多个锂单体电池。

本发明的另一个目的是提供一种层叠结构，能同时层叠并连接多个锂单体电池，而不需要额外的连接装置。

本发明的另一个目的是提供一种层叠结构，能容易地层叠多个锂单体电池，而不需要额外的支撑装置。

为了达到上述目的，本发明提供一种电池系统，包括第一单体电池和第二单体电池，每个单体电池都具有袋以及阳极端子和阴极端子，阳极端子和阴极端子连接到所述袋的表面并沿向上和向下方向相反弯曲。在这种情况下，第二单体电池的阴极端子直接连接到第一单体电池的阳极端子。

如上所述，本发明提供一种能牢固地和可靠地层叠多个锂单体电池的结构。

并且，本发明提供一种层叠结构，能同时层叠和连接多个锂单体电池，而不需要额外的连接装置。

此外，本发明提供一种层叠结构，能容易地层叠多个锂单体电池，而不需要额外的支撑装置。

附图说明

图1表示一种传统的袋式可充电锂电池；

图2是图1中的传统的袋式可充电锂电池沿线I—I的放大图；

图3是根据本发明的锂单体电池的立体图；

图4表示两个图3中的单体电池层叠的结构；

图5是表示根据本发明的用于夹持单体电池的主框架的立体图；

图6是表示根据本发明的用于覆盖单体电池的盖框架的立体图；

图7表示根据本发明的层叠单体电池的结构；以及

图8是表示根据本发明的锂电池系统的层叠结构的立体图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。

图3是根据本发明的锂单体电池31的立体图；

根据本发明，锂单体电池31包括袋34和一对阳极端子32和阴极端子33。袋34中具有可充电锂电池结构。阳极端子32和阴极端子33设置在袋34的表面上，每个端子都具有支架形状。

袋34可以具有图2所示的传统袋式可充电锂电池的结构，即，通过多次层叠阳极板、阴极板和隔膜而形成的结构。此外，这种袋不是刚性的，而是柔性的，与典型的金属或塑料不同。

阳极端子32和阴极端子33连接到袋34中的阳极板和阴极板(未图示)。阳极端子32的一端和阴极端子33的一端相对袋34沿相反方向弯曲。

优选地，如图3所示，位于阳极端子32和袋34之间以及阴极端子33和袋34之间的连接部分35是台阶状的，因此容易连接到其它单体电池的电极端子。

优选地，阳极端子32可以由铝制成，阴极端子33可以由镍或铜制成。

图4表示两个图3中的单体电池31a和31b层叠的状态。

图4中的第一单体电池31a和第二单体电池31b具有相同的形状。第一单体电池31a和第二单体电池31b的阳极端子的末端沿相反方向弯曲。同样，第一单体电池31a和第二单体电池31b的阴极端子的末端沿相反方向弯曲。

当一个单体电池叠加在具有相同形状的另一个单体电池上时，将另一个单体电池上下颠倒。即，层叠单体电池，如图4所示。阳极端子和阴极端子交替地彼此连接，从而将两个单体电池串联连接。

即，如图4所示，第一单体电池31a的阳极端子32a的末端向下弯曲，阴极端子33a的末端向上弯曲。第二单体电池31b的阳极端子33b的末端向下弯曲，阴极端子32b的末端向上弯曲。

第一单体电池31a的阳极端子32a连接到第二单体电池31b的阴极端子32b。

通过这种结构，第一单体电池31a和第二单体电池31b可以仅仅通过层叠操作彼此串联连接，而不需要额外的连接装置，例如PCB，这与现有技术不同。接触电阻变得很低。

根据需要，可以将另外的单体电池层叠在图4的层叠结构上。通过交替连接阳极端子和阴极端子使它们串联连接，可以层叠另外的单体电池。

图5是根据本发明的主框架41的立体图，用于包装具有图3中的袋和电极端子的单体电池或者具有其它袋和电极端子的单体电池。

主框架41包括袋支撑框架47、散热部分46和端子支撑件42。袋支撑框架47支撑单体电池的袋。散热部分46以支架的形式形成在袋支撑框架47的侧面。端子支撑件42以壁的形式形成在散热部分46的侧壁，并支撑单体电池的电极端子。

优选地，主框架41是使用整体塑料件制成的。

袋支撑框架47将袋夹持在其中，并用于通过袋支撑框架47的外表面支撑袋。散热部分46的功能是散发袋中产生的热量。

如图5所示，袋支撑框架47优选具有预定深度，以将袋夹持在其中。

优选地，在袋支撑框架47中具有支撑格43，用于稳定地支撑夹持在主框架41中的袋。

袋支撑框架47可以具有框架锁部分44a和44b，可以通过将螺钉拧入框架锁部分44a和44b而连接到其它框架。

端子支撑件42用于支撑单体电池的阳极端子和阴极端子。优选地，端子支撑件可以具有端子锁部分45，从而可以利用螺钉将阳极端子和阴极端子固定在端子锁部分45上。

此外，在端子支撑件42的相反末端具有框架连接部分48a和48b，在框架彼此连接时，用于连接到另一个框架的框架连接部分。优选地，主框架41可以具有另一个框架锁部分44c，以便锁到另一个框架上。

图6是盖框架51的立体图，用于层叠在图5中的主框架41上并连接到主框架41上以覆盖单体电池。

盖框架51包括袋支撑框架57、散热部分56和端子支撑件52，像主框架41一样。袋支撑框架57支撑单体电池的袋。散热部分56以支架形式形成在袋支架框架57的侧面。端子支撑件52以壁的形式形成在散热部分56的侧壁，并支撑单体电池的电极端子。

优选地，盖框架51是使用整体塑料件制成的。

主框架41和盖框架51形成电池壳体。盖框架51层叠在主框架41上，并连接在主框架41上。优选地，盖框架51作为覆盖主框架41的盖。在这种情况下，主框架41的框架连接部分48a和48b连接到相应的盖框架51的框架连接部分58a和58b。

即，将单体电池置于主框架41中，然后将盖框架51覆盖在主框架41上，从而稳定地包装单体电池。

图7表示这种层叠结构。将主框架41和盖框架51层叠，将图3中的单体电池插入主框架41和盖框架51中。在这种情况下，单体电池的层叠使得阳极端子和阴极端子彼此交叉串联连接。

这种层叠结构使主框架41和盖框架51彼此稳定连接，而不需要额外的支撑或连接装置。柔性单体电池可以插入此结构中。

并且，根据需要，可以在袋支撑框架47和57上以及端子支撑件42和52上的框架锁部分44a、44b、44c、54a、54b和54c中拧入螺钉或螺栓，从而增大稳定性。并且，电极端子可以用螺钉或螺栓固定到端子支撑件42和52上的端子锁部分45和55。

主框架、单体电池和盖框架构成一个单元。将其它单体电池插入被层叠的单元中。从而，将多个单体电池，例如100个单体电池，串联连接。

图8是锂电池系统的层叠结构的立体图，包括多个主框架和盖框架，以及插入主框架和盖框架之间的单体电池。

工业实用性

如上所述，本发明能牢固而稳定地层叠多个锂单体电池。

此外，根据本发明，能够同时层叠和连接多个锂单体电池，而不需要额外的连接装置。

并且，根据本发明，能够容易地层叠多个锂单体电池，而不需要额外的支撑装置。

虽然为了解释的目的已经公开了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员应该认识到，在不偏离权利要求给出的本发明范围和精神的情况下，可以做出修改、增添和替代。

Claims (3)

1.一种电池系统，包括：

第一单体电池和第二单体电池，每个单体电池都具有袋以及阳极端子和阴极端子，所述袋为矩形板型，所述阳极端子和阴极端子从所述袋的侧面向外延伸，并且分别朝第一方向和第二方向弯曲，所述第二方向与所述第一方向相反，其中

所述第二单体电池的阴极端子直接连接到第一单体电池的阳极端子。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述第一单体电池和第二单体电池的每个阳极端子和阴极端子以板的形式从所述袋的侧面向外延伸。

3.根据权利要求1所述的电池系统，还包括：

至少一个单体电池，所述至少一个单体电池具有与所述第一单体电池和第二单体电池相同的形状，额外地层叠在所述第一单体电池和第二单体电池上，并且所述至少一个单体电池具有阳极端子和阴极端子，所述至少一个单体电池的阴极端子直接连接到所述第一单体电池或第二单体电池的阳极端子，所述至少一个单体电池的阳极端子直接连接到所述第一单体电池或第二单体电池的阴极端子。

Images