CN100557858C - 二次锂电池的极卷导电结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次锂电池的极卷导电结构，本发明特别在极卷的正、负极层一端侧，一体设有大面积的正极导接区及负极导接区；并于该导出端子的中段处成型有一大面积的汇集区，该汇集区组设后位于与正极导接区或负极导接区相对应处；此外，本发明特别透过一束集构件以其束口套设于正极导接区或负极导接区的外部，并透过该束集构件的束口进行正极导接区或负极导接区与汇集区的束紧压合作业，使极卷的正极导接区或负极导接区的各层之间相紧密贴合，且正极导接区或负极导接区与汇集区作紧密的电性接触结合；即，本发明主要是藉由极卷与导出端子之间进行大面积且紧密电性连结的实施方式，有效降低电池的内阻值，并可供大电流顺畅通过。

Description

二次锂电池的极卷导电结构

技术领域

本发明涉及一种二次锂电池的极卷导电结构，尤其是指一种二次锂电池内部的极卷电能汇集导出的结构。

背景技术

目前的二次锂电池的极卷结构，如图1、图2所示，此为美国专利第5849431号，其中，极卷10由一正极层11、一隔离层12及一负极层13依序相迭置后，一圈圈卷绕于中心棒14外部所构成，在该结构中特别将正、负极层11、12的一端侧，藉由预先裁切方式成型有锯齿状的复数个导电柄111、131结构，可通过集中各导电柄111、131与碟盘状导电引子15的外端缘相焊接，进而将极卷10的电能导出；

值得一提的是，该极卷的各层经卷绕后为同心圆分布的结构型态，各导电柄的位置与作为焊接点的导电引子外端缘之间，因而有远、近之分，进行各导电柄与导电引子的焊接之前，必须先将各导电柄集中整理后，再一并与导电引子的外端缘进行焊接；

然而，上述的电池结构设计中，明显存在许多结构及实施上的重大缺陷，例如：

其一，该极卷的制造过程中，必须重视的是避免繁复的裁切作业，因为裁切过程中，会产生材料细屑，该细屑若附着于正极层或负极层的表面，会导致极卷日后无法恢复的导电故障，而上述结构中，该极卷进行锯齿状结构的裁切，不仅增加制程的困难、也会降低生产合格率，且会有裁切废料产生；

其二，由于该极卷各层的导电柄为同心圆排列，而导电柄的长度必须一致且取距导电引子外端缘较远的为基准值；因而进行各导电柄与外端缘的焊接时，必须将过长的导电柄先挤压集中，然而，该过程不仅会增加制程的复杂且有折断导电柄的风险。

其三，该碟盘状导电引子可供作为导电柄焊接的外端缘面积相当狭小，当导电柄的数量较多时，会导致电池的制程更趋复杂与困难。

如图3所示，此为美国专利第6447946号，其也公开了一种二次锂电池的结构，于极卷10a端侧先焊接有多数个导电柄111a、131a后，再将各导电柄111a、131a与电池端子16一侧所延设的边框161相焊接构成；

如上述的两种锂电池结构中，极卷均是通过成型或焊接有多数个导电柄后，再以该导电柄作为与电池端子或导电引子的焊接，再将极卷的电能导出电池；值得一提的是，对于高容量电池的设计而言，该导电柄的数量必需较一般容量的电池相对增加，否则电池进行大电流的充、放电时，会因为内阻抗的升高，而导致充、放电效能大幅降低或完全损坏，但对于上述结构来说，其导电柄数量受限于焊接及裁切技术而难以有效增加；

经过以上说明可知，对电池的结构，具有较多数量的导电柄可有效降低电池内阻及电抗，而符合高容量电池的需求，但数量庞大的导电柄，不仅焊接时相当费时费工，且会增加制程的困难与复杂。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可以大电流充、放电，高容量蓄电的二次锂电池的极卷导电结构。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种二次锂电池的极卷导电结构，主要于一电池罐内设有一中心棒，以二导出端子与中心棒的二端相固接，于中心棒外部则卷绕有一极卷，并以二束集构件使极卷端侧与导出端子接触导通，最后再以二组设螺帽固定电池构件与电池罐而构成电池；其特征在于：

所述极卷，由一正极层、一负极层及至少一隔离层构成，该正、负极层表面分别涂有正极材料和负极材料，该隔离层设于正、负极层之间；于正极层的一端侧设有一未涂正极材料的正极导接区，于负极层相对于正极层的另一端侧，亦设有一未涂负极材料的负极导接区，正极层、隔离层及负极层依序相迭置，且正极导接区及负极导接区分别自二端侧凸伸露出，当各层一圈圈卷绕于中心棒的外部构成极卷后，该极卷的二端分别凸伸露出正极导接区及负极导接区；

所述导出端子，为一导电结构，以一端的一连结端与中心棒的连接部相结合；该导出端子的另一端则成型为一输出端；该导出端子在位于连结端与输出端之间成型有一凸缘及一汇集区，该汇集区位于与极卷的正极导接区或负极导接区相对应位置，而凸缘则与电池罐的端盖相邻；

所述束集构件，具有一束带及一组设框，该组设框内设有一卡掣部，而束带表面则设有复数个齿沟，该束带穿设过组设框后成型有一束口，且齿沟与卡掣部所单向卡掣，而可使得束口渐缩；该束集构件以束口套置于极卷的正极导接区或负极导接区外部，通过渐缩束口，使极卷的正极导接区或负极导接区与导出端子的汇集区相紧密接触而电性结合。

所述中心棒的连接部为一插槽，而导出端子的连结端为一插杆，其中，插杆与插槽插连接。

所述束集构件的组设框穿设有一束带及一旋钮，该旋钮表面成型有一螺纹，使螺纹与束带的齿沟相齿合，通过转动旋钮可调动束带的束口逐渐紧缩。

于所述端盖内端面与凸缘之间配设有一气密垫片，以及于所述组设螺帽与端盖外端面之间配置另一气密垫片，其中，可通过组设螺帽的迫紧使凸缘与端盖的穿槽之间维持良好的气密状态。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明特别将极卷的正、负极层一端侧，一体设有大面积的正极导接区及负极导接区，而于导出端子的中段处则成型有一大面积的汇集区，并以一束集构件使正、负极导接区与汇集区作紧密的电性接触结合，且使该正极导接区或负极导接区的各层之间亦相紧密贴合；藉此，极卷与导出端子之间得以大面积直接且紧密电连结，而大幅降低了电池的内阻抗值，并符合高容量电池的大电流充、放电的需求。

因此，本发明一方面使极卷与电池端子之间，无需透过焊接作业即得以直接作电性连结，另一方面，则通过结构设计，使极卷与电池端子之间作大面积的电性连接导通；从而，使电池的内阻抗大幅度降低，本发明电池不仅可符合高容量电池的需求且作为小容量电池时，亦可发挥较高的效能表现。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

图1是美国专利第5849431号所述的极卷组成结构立体示意图；

图2是美国专利第5849431号所述的导电柄与导电引子焊接结构示意图；

图3是美国专利第6447946号所述的锂电池组成结构剖视示意图；

图4是本发明所述的极卷组成立体示意图；

图5是本发明所述的束集构件与极卷套设前立体示意图；

图6是本发明所述的束集构件与极卷套设后立体示意图；

图7是本发明所述的束集构件与极卷结合的局部立体放大示意图；

图8是本发明所述的结构组设于电池罐内状态剖视示意图；

图9是本发明所述的束集构件与极卷套设前另一实施方式的立体示意图；

图10是图9所述的束集构件与极卷套设后局部放大立体示意图。

附图标记：

10、10a极卷，11正极层，111、131、111a、131a导电柄，12隔离层，13负极层，14中心棒，15导电引子，16电池端子，161边框，20电池罐，201端口，21端盖，211穿槽，30中心棒，31连接部，311插槽，40极卷，41正极层，411正极材料，412正极导接区，42负极层，421负极材料，422负极导接区，43隔离层，50导出端子，51连结端，511插杆，52输出端，53凸缘，54汇集区，60束集构件，61、61a束带，611、611a齿沟，612、612a束口，62旋钮，621螺纹，63、63a组设框，64卡掣部，70组设螺帽

具体实施方式

如图4、5、6、7、8所示，本发明实施例所提供的一种二次锂电池的极卷导电结构，主要于一电池罐内设有一中心棒，以二导出端子与中心棒的二端相固接，于中心棒外部则卷绕有一极卷，并以二束集构件使极卷端侧与导出端子接触导通，最后再以二组设螺帽固定该内部构件与电池罐而构成电池；其中：

所述电池罐20，二端各开设有一端口201，内部可供电池构件组设，并可通过一端盖21作为端口201的封闭盖设，该端盖21上则开设有一穿槽211供电池构件穿出；

所述中心棒30，为一绝缘结构，组设于电池罐20内部，该中心棒30二端分别各成型为一连接部31，该连接部31可为一插槽311结构；

所述极卷40，由一正极层41、一负极层42及至少一隔离层43所构成，该正、负极层41、42表面分别涂有正极材料411和负极材料421，该隔离层43位于正、负极层41、42之间；于正极层41的一端侧设有一未涂正极材料411的正极导接区412，于负极层42相对于正极层41的另一端侧，亦设有一未涂负极材料421的负极导接区422，正极层41、隔离层43及负极层42依序相迭置，且正极导接区412及负极导接区422分别自二端侧凸伸露出，当各层一圈圈卷绕于中心棒30的外部构成极卷40后，该极卷40的二端可分别凸伸露出正极导接区412及负极导接区422；

所述导出端子50，为一导电结构，一端成型为一连结端51，连结端51可为一插杆511结构，可与中心棒30的连接部31相结合；导出端子50的另一端则成型为一输出端52，而该输出端52可成型为一螺杆结构；导出端子50位于连结端51与输出端52之间，特别成型有一凸缘53及一汇集区54，该汇集区54位于与极卷40的正极导接区412或负极导接区422相对应的位置，而该凸缘53则与电池罐20的端盖21相邻；

所述束集构件60，具有一束带61、一旋钮62及一组设框63，该旋钮62表面成型有一螺纹621，而束带61表面则设有复数个齿沟611，该旋钮62及束带61分别穿设过组设框63，使束带61成型有一束口612且螺纹621与齿沟611得以相齿合，透过转动旋钮62可调动束口612逐渐紧缩；该束集构件60以束口612套置于极卷40的正极导接区412或负极导接区422外部，通过追紧锁设束集构件60，使极卷40的正极导接区412或负极导接区422与导出端子50的汇集区54相紧密接触而电性结合；

所述组设螺帽70，当极卷40与中心棒30及导出端子50透过束集构件60完成组设后，以导出端子50的输出端52穿设过端盖21的穿槽211，并透过凸缘53与端盖21内端面相靠抵，则得以组设螺帽70锁设于输出端52上，并透过组设螺帽70的锁设，使各电池构件与电池罐20稳固结合。

以上所述，即为本发明二次锂电池的结构组成及构件组配关系，本发明极卷得以大面积型态直接与导出端子电连结，使电池可符合大电流充、放电的使用需求；其具体实施方式如下：

如图4、5所示，本发明为了使电池得以符合大电流充、放电的高容量电池需求，将极卷40及导出端子50作了特殊的结构设计，其中，极卷40于各正、负极层41、42的一端侧，均一体设有大面积未涂正、负极材料411、421的正极导接区412及负极导接区422；此外，导出端子50于中段处则成型有一大面积的汇集区54，该汇集区54位于与正极导接区412或负极导接区422相对应处，并以一束集构件60套设于正极导接区412或负极导接区422的外部；藉此，恰可透过束集构件60的束口612进行正极导接区412或负极导接区422的环状渐缩紧迫锁设作业，一方面使极卷40的正极导接区412或负极导接区422的各层之间相紧密贴合，另一方面，则可使最内层的正极导接区412或负极导接区422与汇集区54作紧密的电性接触结合；

依据上述结构，本发明之所以能降低内阻抗值的原因如下：

其一，该正、负极导接区与极卷为一体结构，在电性型态上正、负极导接区等同于具有无数个导电柄一般，可供大电流顺畅通过，而相对降低了内阻抗值；

其二，该正、负极导接区与汇集区，均以大面积型态作电性连结，而可供大电流顺畅通过，可有效降低接触内阻抗值；

其三，该束集构件可迫使正、负极导接区的各层相紧密贴合，而完成各层间的电性连结，各层紧密贴合后可有效降低内阻抗值。

值得注意的是，本发明以极卷一端侧的正极导接区或负极导接区，直接与导出端子的汇集区进行电性连结，完全未采用传统的导电柄结构；由于未采用导电柄，对于电池的制程而言，本发明无导电柄构件，因此不需进行导电柄与导出端子的焊接作业，节省了庞大的工序及设备成本。

透过本发明的结构设计，作为高容量电池使用时，该极卷在充、放电时所产生的大电流，可透过大面积的正极导接区或负极导接区与大面积的汇集区传递，由于内阻抗被降低，充、放电过程中该极卷的温度亦不容易大幅升高，因此电池的运作稳定性及使用寿命相对得以提升。

另外，如图8所示，为了使电池各构件与电池罐20完成组配后得以气密，特别是电池罐20与导出端子50之间得以气密，其中，可配设一气密垫片位于端盖21内端面与凸缘53之间，以及配置另一气密垫片位于组设螺帽70与端盖21外端面之件，可通过组设螺帽70的迫紧使凸缘53与端盖21的穿槽211之间维持良好的气密状态。

特别是，该束集构件60的组设框63与旋钮62可结合为一体结构，如图9、10所示，直接于组设框63a内一体成型有一具有单向凸齿的卡掣部64藉以取代旋钮62，使束带61a穿设过组设框63a后，束带61a的齿沟611a得为卡掣部64的凸齿所单向卡掣，而可进行束口612a渐缩作业，通过渐缩束口612a，使极卷40的正极导接区412或负极导接区422与导出端子50的汇集区54相紧密接触而电性结合。

Claims (4)

1、一种二次锂电池的极卷导电结构，主要于一电池罐内设有一中心棒，以二导出端子与中心棒的二端相固接，于中心棒外部则卷绕有一极卷，并以二束集构件使极卷端侧与导出端子接触导通，最后再以二组设螺帽固定电池构件与电池罐而构成电池；其特征在于：

所述极卷，由一正极层、一负极层及至少一隔离层构成，该正、负极层表面分别涂有正极材料和负极材料，该隔离层设于正、负极层之间；于正极层的一端侧设有一未涂正极材料的正极导接区，于负极层相对于正极层的另一端侧，亦设有一未涂负极材料的负极导接区，正极层、隔离层及负极层依序相迭置，且正极导接区及负极导接区分别自二端侧凸伸露出，当各层一圈圈卷绕于中心棒的外部构成极卷后，该极卷的二端分别凸伸露出正极导接区及负极导接区；

所述导出端子，为一导电结构，以一端的一连结端与中心棒的连接部相结合；该导出端子的另一端则成型为一输出端；该导出端子在位于连结端与输出端之间成型有一凸缘及一汇集区，该汇集区位于与极卷的正极导接区或负极导接区相对应位置，而凸缘则与电池罐的端盖相邻；

所述束集构件，具有一束带及一组设框，该组设框内设有一卡掣部，而束带表面则设有复数个齿沟，该束带穿设过组设框后成型有一束口，且齿沟与卡掣部所单向卡掣，而可使得束口渐缩；该束集构件以束口套置于极卷的正极导接区或负极导接区外部，通过渐缩束口，使极卷的正极导接区或负极导接区与导出端子的汇集区相紧密接触而电性结合。

2、根据权利要求1所述的一种二次锂电池的极卷导电结构，其特征在于：所述中心棒的连接部为一插槽，而导出端子的连结端为一插杆，其中，插杆与插槽插连接。

3、根据权利要求1所述的一种二次锂电池的极卷导电结构，其特征在于：所述束集构件的组设框穿设有一束带及一旋钮，该旋钮表面成型有一螺纹，使螺纹与束带的齿沟相齿合，通过转动旋钮可调动束带的束口逐渐紧缩。

4、根据权利要求1所述的一种二次锂电池的极卷导电结构，其特征在于：于所述端盖内端面与凸缘之间配设有一气密垫片，以及于所述组设螺帽与端盖外端面之间配置另一气密垫片，其中，可通过组设螺帽的迫紧使凸缘与端盖的穿槽之间维持良好的气密状态。

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