CN101167202B - 用于袋型电池的三维电极端子 - Google Patents
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Abstract
此处公开了一种电池的三维电极端子，该电池具有安装在袋形壳体中的电极组件，其中从电池壳体暴露的部分电极端子具有预定厚度，并且具有形成在其端部上的垂直表面(垂直端面)。根据本发明，在不改变电极端子的形状的情况下，可以容易地完成电极端子和电气连接部件之间的连接，以及可以容易地完成用于检测电池电压、电流以及温度的连接。此外，根据本发明的三维电极端子的机械强度高于常规板状电极端子的机械强度。因此，在电极端子与电气连接部件电连接的状态中，三维电极端子的稳定性较高，以及即使在小空间中也可以容易地完成电连接，特别是当高密度地彼此堆叠多个电池从而制造中或大型电池模块时。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于袋形电池的三维电极端子，以及更具体地，涉及一种三维电极端子，其中从电池壳体暴露的部分电极端子具有预定的厚度并且具有形成在其端部上的垂直表面(垂直端面)。
背景技术
随着可移动装置日益发展以及这样的可移动装置的需求的增加，作为可移动装置的能量源的二次电池的需求也急剧增加。此外，已经对满足各种需要的电池进行了许多研究。
就电池的材料而言，对于具有高能量密度、较高放电电压以及高输出稳定性的锂二次电池的需求是很高的，诸如锂钴聚合物电池。就电池的形状而言，矩形电池或者袋形电池的需求很高，该矩形电池或者袋形电池足够较薄从而可以应用于诸如移动电话的产品，并且可以被堆叠具有高集成度，从而足以被用作电池模块的电池。特别是，袋形电池非常轻并且可以以低成本制造，因此，袋形电池被广泛地用作中或大型设备以及小型可移动装置的能量源。
尽管有上述优点，然而，当袋形电池被用作电池模块的电池时，该袋形电池具有以下的若干问题。
具体地，袋形电池具有板状的电极端子，其从电池的一端向外突出。因此，当利用袋形电池制造电池模块时，难以完成电连接。通常，通过利用导线、板或者汇流条来焊接相应的电极端子，或者通过利用弹簧力或者另外的压力来连接相应的电极端子，从而完成电极端子的连接。然而，难以对板状的电极端子应用上述连接方法。通常，板状电极端子被局部地弯曲，由此使得每个板状电极端子具有与电池相垂直的表面，并且该板或者汇流条被焊接到板状电极端子的垂直表面，这需要熟练的技术并且使得制造工艺十分复杂。此外，袋形电池具有较低的机械强度，因此，耦合区域容易由于外部撞击而彼此分离，其可能导致袋形电池的故障。
此外，当多个电池被彼此堆叠以制造电池模块时，需要多个用于维持稳定耦合的附加部件以及多个电池的组件。当利用该袋形电池制造电池模块时，使用了诸如电池匣的附加安装部件来制造该电池模块。然而，使用安装部件使得电池模块的装配工艺复杂，并且进一步增加了电池模块的总体尺寸。
韩国专利申请No.2004-112592公开了互连板状电极端子的其它方法。其已经以本专利申请的申请人的名义提交。根据上述专利申请的公开，通孔被形成通过多个电极端子，并且附加的连接部件被插入通过该通孔，由此完成了板状电极端子之间的互连。然而，在上述常规的互连方法中，通孔和连接部件之间的接触力用于各个单元电池来说是不同的，这改变了电池的电阻。此外，具有较低机械强度的板状的结构被用作组装装置。
发明内容
因此，为了解决上述问题，及其他还有待于解决的技术问题，已经做出了本发明。
具体地，本发明的目的在于，提供一种三维电极端子，其具有足以容易地完成袋形电池之间的电连接的预定厚度。
本发明的另一目的在于，提供一种包括三维电极端子的袋形电池。根据本发明的一个方面，可以通过提供如下电池其三维电极端子来完成上述及其他目的，所述电池具有安装在带状壳体中的电极组件，其中从电池壳体暴露的部分电极端子具有预定厚度，并且具有形成在其端部上的垂直表面。
与通常被构造为板状结构的袋形电池的常规电极端子不同，根据本发明的电极端子的特征在于，从袋形电池壳体暴露的部分电极端子具有足以在其端部上形成垂直表面的预定厚度，其在电池的纵向方向上延伸。在根据本发明的三维电极端子的情况下，利用预定的厚度，在三维电极端子的末端形成垂直表面(垂直端面)，因此，根据本发明的三维电极端子不同于其中板状电极端子的端部被垂直弯曲以人为地形成垂直表面的结构。
因此，与常规的板状电极端子相比，根据本发明的三维电极端子实现了更容易的电池的电连接以及更加稳定的连接。具体地，电极端子具有三维垂直端面以及较高的机械强度，因此，例如，利用机械耦合完成了电连接，以及即使当利用焊接或者焊料进行耦合时，也可以完成电池的电连接而不会改变电极端子的形状。换言之，非常容易且方便地完成了电池的电连接。因此，即使当电极端子的电连接不容易时，例如，当以高密度彼此堆叠多个电池以制造中或大型电池模块时，可以容易地以小空间完成电连接。
通常，袋形电池的电极端子包括阴极端子和阳极端子。每个电极端子的一端连接到构成电极组件的电极中的相应的一个，且每个电极端子的另一端暴露于电池壳体之外。因此，“从电池壳体暴露的部分电极端子”包括暴露于电池壳体之外的电极端子的露出端以及其围绕物。
根据本发明，″预定厚度″是完成电极端子的电连接结构而不人为地改变电极端子的形状的厚度，以及该预定厚度是使得电极端子被通常形成为三维结构而不是形成板状结构的厚度。因此，根据本发明的结构明显地不同于其中仅有电极端子的端部被垂直弯曲的结构。可以利用各种方法构造根据本发明的结构，以下将要描述其中一些的方法。
首先，可以通过形成具有预定厚度的电极端子的材料来制造电极端子。例如，可以通过模铸法形成电极端子的基本三维结构，随后，在电池壳体中将要与电极组件相接触的电极端子的下部可以通过滚压而被形成为板的形状。
其次，不仅可以弯曲板状电极端子的端部，而且可以弯曲板状电极端子的侧面，由此使得在电极端子的端部上形成垂直表面，同时该电极端子具有预定厚度，由此以三维结构制造了电极端子。根据情况，在弯曲板状电极端子的端部以及侧面的同时，具有预定厚度的芯材料被安装在电极端子中或者连接到电极端子，由此以期望的三维结构制造了电极端子。
″垂直表面″或者″垂直端面″包括以预定角度倾斜的电极端子的端面，以及包括相对于电极端子的等势面形成90度角的电极端子的端面。垂直表面或者垂直端面可以具有各种形状。
在优选实施例中，电极端子可以被构造为电极端子的厚度朝着其端部的方向增加。
根据情况，具有预定厚度的电极端子的垂直端面和/或电极端子的侧面(端侧面)可以配置有通孔或者凹陷，在该通孔或者凹陷插入用于进行电连接的其它部件(以下，有时被称为″电气连接部件″)的部分。电连接包括用于输出功率的电连接以及用于检测电流，电压以及温度的电连接。在壳体的内表面上形成了螺纹部分(阴螺旋结构)，在该壳体中，增加了电极端子以及电气连接部件之间的耦合力。
只要通过该电气连接部件能完成电极端子的电连接，连接到电极端子的垂直端面以及端侧面的电气连接部件没有特定的限制。例如，电气连接部件可以是汇流条、导线、或者具有特定形状的金属部件。
在另一优选实施例中，电极端子的垂直端面或者端侧面可以配置有具有预定尺寸的突出，其有利于电连接。该突出可以被形成为各种形状，诸如正方形形状以及圆柱形形状。作为一个例子，在该突出的外表面处可以配置具有螺纹部分或者凹槽，通过该螺纹部分或者凹槽，增加了电极端子以及电气连接部件之间的耦合力。毫无疑问，该突出可以配置有上述通孔或者凹陷。
根据情况，电极端子的部分垂直端面可以从电极端子的侧面延伸，从而形成侧面延伸端。通过电极端子以及电气连接部件或者附加设备(例如电池模块的另一区域)之间的机械耦合和点焊，侧面延伸端可以用于促进电极端子以及电气连接部件之间的连接。此外，该侧面延伸端可以配置有上述通孔或者凹陷。此外，电极端子的垂直端面和/或端侧面可以配置有凹陷，其分别在电极端子的纵向方向上和/或在与电极端子的纵向方向相垂直的方向上延伸，该凹陷有利于电极端子与电气连接部件或者附加装置(例如电池模块的另一区域)的机械耦合。
本发明的另一方面，提供了一种包括上述三维电极端子的袋形电池。
根据本发明的袋形电池被构造为在袋形壳体中安装电极组件的结构。袋形壳体是指形成为袋形状的壳体，其区别于圆柱形壳体或者矩形壳体，因此，根据本发明的壳体可以形成为各种形状。在本发明所述的现有技术领域中，袋形壳体是公知的，因此，不再给出其具体描述。典型地，可以利用铝或者塑料树脂的层压片来形成袋形壳体；然而，袋形壳体的材料不局限于上述材料。
只要电极组件具有阴极/间隔物/阳极的结构，则安装在袋形壳体中的电极组件没有特别的限制。例如，电极组件可以被构造为卷筒型结构或者栈型结构。
在根据本发明的袋形电池中，电极端子，即，阴极端子和阳极端子可以被配置在电池壳体的相同侧面，或者可以被配置在电池壳体的不同侧面处。在后者的情况下，阴极端子和阳极端子被配置在电池壳体的上端和下端，由此使得阴极端子和阳极端子彼此相对。同时，阴极端子和阳极端子都可以被形成为三维电极端子结构，或者仅仅阴极端子和阳极端子中的一个可以被形成为三维电极端子结构。
附图说明
参考附图，根据以下某些优选实施例的说明，本发明的上述及其他目的、特征以及优点将变得更加明显，其中：
图1示出了根据本发明优选实施例的三维电极端子的典型视图；
图2至10分别示出了如图1所示的电极端子的各种改型的典型视图；以及
图11示出了根据本发明的优选实施例的袋形电池的典型视图，其包括如图2所示的三维电极端子。
附图的主要参考数字的描述
100：电极端子
110：电极端子的下部
120：电极端子的上部
130：突出
140：凹陷
150：通孔
200：袋形电池
210：袋形壳体
220：电极组件
优选实施例的具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。然而，应当指出，本发明的保护范围不被所示的实施例所限制。
图1典型地示出了根据本发明优选实施例的三维电极端子的视图；
参考图1，根据本发明的三维电极端子100由导体材料制成，其包括下部110，连接到袋形电池的电极组件(未示出)，以及上部120，其连接到电气连接部件(未示出)。三维电极端子100的下部110被形成为薄板形状，其可以以较高的密封性紧密地连接到袋形电池的壳体。另一方面三维电极端子的上部120的预定厚度t大于下部110的厚度。此外，上部120具有在其端部122上形成的垂直表面124(或者垂直端面)，其在电池的纵向方向L上延伸。此外，上部120被构造为上部120的厚度朝着其端部122的方向增加，以及其侧面126是锥形的。因此，电极端子100具有这样一种三维结构，其中电极端子100具有预定厚度t以及垂直表面124形成在上部120的端部122上。
由于上部120的上述特定形状，三维电极端子100可以被机械地耦合到电气连接部件(未示出)。此外，电气连接部件可以被焊到垂直表面124，而不改变电极端子100的形状。因此，可以非常容易地完成了三维电极端子100的电连接。
图2至10分别示出了如图1所示的电极端子的各种改型的典型视图。
首先参考图2，圆柱形突出130被形成在垂直端面124处。该突出130促进了电极端子100以及电气连接部件之间的耦合。例如，可以在电气连接部件中形成与突出130相对应的耦合凹槽，由此使得突出130可以被插入在耦合凹槽中，由此完成了电极端子100以及电气连接部件之间的电连接。
如图3所示，可以在突出130的外圆周表面处形成螺纹部分132。在这种情况下，螺纹部分132增加了电极端子100以及电气连接部件之间的耦合力。
可选地，如图4至6所示，可以在垂直端面124中形成一个或多个凹陷140，或者可以在端部122的侧面126中形成一个或多个通孔150，由此使得电极端子100可以通过该一个或多个凹陷140或者一个或多个通孔150与电气连接部件相连接，由此完成了电极端子100以及电气连接部件之间的电连接。凹陷140以及通孔150可以形成在端部122的上端表面128或者突出130中。可以根据情况需要，恰当地决定凹陷140以及通孔150的数目。特别是，耦合到凹陷140以及通孔150的电气连接部件可以用于检测电池的电压、电流以及温度。在图5和6中，例如，可以通过突出130完成用于输出功率的电连接，以及可以通过凹陷140以及通孔150完成用于检测电压、电流和温度的电连接。
图7和8示出了根据本发明的三维电极端子的其他改型。参考图7和8，部分垂直端面124从电极端子的端部的侧面延伸。当焊接端部(未示出)与侧面延伸端160的上下端部相接触，由此使得电极端子和电气连接部件通过点焊彼此连接，同时电气连接部件(未示出)位于侧面延伸端160的上端上时，垂直端面124的侧面延伸端160尤其有用。如图8所示，在通孔150形成在侧面延伸端160中的壳体中，还可以通过通孔150机械地将电极端子与电气连接部件彼此耦合。在垂直端面124的其他部分中还形成了凹陷140，用于输出功率或者检测电压、电流和温度。
可以为了各种目的而改变垂直端面124和/或端侧面126。首先参考图9，凹陷170和172形成在端侧面126的一部分中，由此使得凹陷170和712分别在电极端子的纵向方向上和在与电极端子的纵向方向相垂直的方向上延伸。凹陷170和172促进了电极端子与电池模块的电气连接部件或者其他区域的机械耦合。除了机械耦合之外，还同时通过凹陷170和172完成了电连接。可选地，如图10所示，在端侧面126的一部分中形成凹陷170，由此使得该凹陷在电极端子的纵向方向上延伸，以及通孔150形成在凹陷170的中间部分中。因此，当通过通孔150进行用于输出功率或者检测电压、电流以及温度的电连接时，防止了连接部件(未示出)在电极端子的垂直方向上突出。
除了上述结构之外，根据本发明的三维电极端子可以被形成为具有不同厚度以及不同垂直端面的各种形状。
图11示出了根据本发明优选实施例的袋形电池的典型视图。参考图11，袋形电池200被构造为这样一种结构，其中包括阴极、分隔器以及阳极的电极组件220安装在袋形壳体210中。电极组件220电连接到根据本发明的三维电极端子100，其配置在壳体210的上端部和下端部处。根据情况，电极端子100可以配置在壳体210的上端部处，或者可以配置在壳体210的侧面以及上端部处。
尽管已经为了说明目的而公开了本发明的优选实施例，本领域技术人员将理解，在不背离所附的权利要求书中公开的本发明的精神以及保护范围的情况下，各种改型，增加以及替换都是可能的。
工业实用性
从上述说明很清楚的，根据本发明的用于袋形电池的三维电极端子具有预定厚度以及垂直端面。因此，可以容易地完成电极端子以及电气连接部件之间的连接，而不改变电极端子的形状。优选地，可以容易地完成用于检测电池的电压、电流、以及温度的连接。
此外，根据本发明的三维电极端子的机械强度高于常规板状电极端子的机械强度。因此，在电极端子与电气连接部件电连接的状态中，三维电极端子的稳定性较高，以及即使在小空间中也可以容易地完成电连接，特别是当高密度地彼此堆叠多个电池从而制造中或大型电池模块时。
Claims (15)
1.一种电池的三维电极端子，该电池具有安装在袋形电池壳体中的电极组件，其中
从电池壳体暴露的部分电极端子具有预定厚度，以及具有形成在其端部上的垂直端面，
其中所述预定厚度是允许电极端子的电连接而不人为地改变电极端子的形状的厚度，以及所述预定厚度是使得电极端子被形成为三维结构而不是板状结构的厚度。
2.根据权利要求1的电极端子，其中通过形成具有所述预定厚度的电极端子的材料来制造电极端子。
3.根据权利要求2的电极端子，其中通过模铸法形成电极端子的基本三维结构，随后，在电池壳体中将要与电极组件相接触的电极端子的下部通过滚压而被形成为板的形状。
4.根据权利要求1的电极端子，其中板状电极端子的端部和侧面被弯曲，由此使得在电极端子的端部上形成垂直表面，同时该电极端子具有所述预定厚度，由此以三维结构制造了电极端子。
5.根据权利要求4的电极端子，其中在弯曲板状电极端子的端部以及侧面的同时，具有一预定厚度的芯材料被安装在电极端子中或者连接到电极端子。
6.根据权利要求1的电极端子，其中电极端子被构造为电极端子的厚度朝着其端部增加。
7.根据权利要求1的电极端子，其中具有预定厚度的电极端子的垂直端面和/或电极端子的端侧面配置有通孔或者凹陷。
8.根据权利要求7的电极端子，其中通孔或者凹陷具有形成在其内表面上的螺纹部分。
9.根据权利要求1的电极端子，其中电极端子的垂直端面或者端侧面配置有突出，其促进了电连接。
10.根据权利要求9的电极端子，其中在所述突出的外表面处配置有螺纹部分或者凹槽。
11.根据权利要求1的电极端子，其中电极端子的部分垂直端面从电极端子的侧面延伸，从而形成侧面延伸端。
12.根据权利要求1的电极端子，其中电极端子的垂直端面和/或电极端子的端侧面配置有凹陷，其分别在电极端子的纵向方向上和/或在与电极端子的纵向方向相垂直的方向上延伸，该凹陷促进了电极端子与电气连接部件或者附加装置的机械耦合。
13.一种袋形电池，其包括根据权利要求1至12任意一项的三维电极端子。
14.根据权利要求13的电池，其中电极端子，即，阴极端子和阳极端子，被配置在电池壳体的相同侧面，或者被配置在电池壳体的不同侧面。
15.根据权利要求14的电池，其中阴极端子和/或阳极端子是三维电极端子。
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