CN101872870A - 具有集流板的可再充电电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可再充电电池，其包括具有正电极、负电极和位于所述正电极与所述负电极之间的隔板的电极组件。所述电极组件具有弧形端部和位于所述弧形端部之间的平坦部分。此外，该可再充电电池包括容纳所述电极组件的壳体，联接到所述壳体的盖板以及电连接到所述电极组件并露出到所述电极组件的外部的端子。所述可再充电电池还包括将所述正电极和所述负电极的其中一个电连接到端子并焊接到所述电极组件的所述弯曲部分处的所述正电极或所述负电极的端部处的集流板。

Description

具有集流板的可再充电电池

技术领域

所述技术内容涉及一种可再充电电池。具体而言，涉及一种具有集流板的可再充电电池。

背景技术

与无法再充电的一次电池不同，可再充电电池能够充电和放电。低容量可再充电电池已被用于诸如移动电话、膝上型电脑和可携摄像机等小型便携式电子设备。高容量电池已被广泛用作驱动马达(例如混合式汽车的马达)的电源。

目前，已开发出一种使用具有高能量密度的非水电解液的高功率可再充电电池。该高功率可再充电电池是包括串联连接的多个可再充电电池的大容量可再充电电池。该高功率可再充电电池可用在需要大功率的设备中以驱动例如电动车辆的马达等的马达。

进一步，大容量电池模块通常包括串联连接的多个可再充电电池，其中，该可再充电电池可形成为圆柱形或方形形状等。

棱柱形可再充电电池通常包括具有正电极、负电极以及位于正、负电极之间的隔板的电极组件。其还可包括具有用于容纳电极组件的空间的壳体、密封壳体并具有供电极端子插入通过的端子孔的盖板。电极端子与电极组件电连接，并插入端子孔中以伸出到壳体之外。

在传统的棱柱形可再充电电池中，将电极组件和端子电连接的引线接线片通过超声波焊接固定到电极组件的未涂覆区域的侧表面。然而，当引线接线片焊接到电极组件的未涂覆区域的整个侧表面时，电极组件的体积不必要地增大。

另外，为了允许超声波焊接，引线接线片通常较薄，从而将超声波发送到未涂覆区域。然而，当引线接线片较薄时，其电阻增大，由此造成热产生和输出性能下降。

此外，当可再充电电池受到冲击时，会在引线接线片与电极组件之间发生接触性能下降，这会造成内热产生和输出减小。

而且，当引线接线片被焊接到未涂覆区域的侧端时，引线接线片由于未涂覆区域太薄而可能不会稳定地焊接到未涂覆区域。特别地，锂离子电池的未涂覆区域经常较薄和脆弱，从而难以粘附和焊接引线接线片和未涂覆区域。

公开在该背景部分中的上述信息仅用于增强对所描述技术的背景的理解，因此，可能包含在本国对本领域技术人员而言已知但未构成现有技术的信息。

发明内容

在本发明的实施例中，可再充电电池可具有稳定地连接到端子的电极组件。

根据本发明示例性实施例的可再充电电池包括：第一电极、第二电极、在所述第一电极的端部处的第一电极未涂覆区域、在所述第二电极的端部处与所述第一电极未涂覆区域相对的第二电极未涂覆区域以及在所述第一电极与所述第二电极之间的隔板。所述电极组件可具有弧形端部和在所述弧形端部之间的平坦部分。可再充电电池可包括容纳所述电极组件的壳体，结合到所述壳体的盖板以及电连接到所述第一电极和位于所述可再充电电池的外部的第一端子。所述可再充电电池可包括电连接所述第一电极和所述第一端子并焊接到在所述电极组件的所述弧形端部的其中一个处的所述第一电极未涂覆区域的集流板。

所述集流板可具有朝所述电极组件突出的突出部。所述突出部可为半圆形形状。

所述集流板可在所述集流板焊接到所述电极组件的位置具有焊接线。每个焊接线可沿径向方向延长。另外，所述集流板可具有多个突出部，每个突出部沿径向方向。

凹槽可与所述突出部相反并对应，并且电连接所述第一端子和所述集流板的引线构件可具有位于所述凹槽中的引线突出部。

所述集流板的端部可为弧形。所述集流板可具有在所述电极组件的所述弧形端部的其中一个上方延伸的支撑肋。所述支撑肋可具有弧状的截面。

电连接所述第一端子和所述集流板的引线构件可包括焊接到所述支撑肋的焊接肋。所述焊接肋可具有弧状的截面。

所述集流板可包括位于所述第一电极未涂覆区域的第一端部处的第一集流部分和位于所述第一电极未涂覆区域的第二端部处的第二集流部分。所述第一集流部分可焊接到所述第一电极未涂覆区域的所述第一端部，所述第二集流部分可焊接到所述第一电极未涂覆区域的所述第二端部。另外，所述第一集流部分和所述第二集流部分可通过连接杆连接。

电连接所述第一端子和所述集流板的引线构件可焊接到所述连接杆的沿长度方向的中心。所述电极组件的正电极的活性物质可包含锂化合物。

根据本发明的示例性实施例，所述集流板焊接到所述电极组件的弯曲部分处的第一电极未涂覆区域，以使集流板和电极组件能在集流板和第一电极未涂覆区域粘附的同时更稳定地焊接，因此，端子和所述电极组件能稳定地连接。

附图说明

图1为根据本发明第一示例性实施例的可再充电电池的透视图。

图2为图1的沿II-II线截取的剖视图。

图3为根据本发明第一示例性实施例的电极组件和集流板的分解透视图。

图4为根据本发明第一示例性实施例的焊接到电极组件的集流板的侧视图。

图5为根据本发明第一示例性实施例的集流板和引线构件的分解透视图。

图6为根据本发明第二示例性实施例的集流板和引线构件的剖视透视图。

图7为根据本发明第三示例性实施例的电极组件和集流板的分解透视图。

图8为根据本发明第三示例性实施例的集流板和引线构件的透视图。

指示附图中的一些元件的附图标记的说明

100：可再充电电池       10：电极组件

11：正电极              11a：正电极未涂覆区域

12：负电极              12a：负电极未涂覆区域

13：隔板                18：平坦部分

19：弯曲部分            21、22：端子

30：盖板                34：壳体

40、40’：集流板        42、42’：凹槽

43、43’：突出部        45、45’：支撑肋

49：焊接线              50、50’：引线构件

51、51’：端子引线部分  52、52’：集流引线部分

53、53’：引线突出部    73：焊接肋

82：上集流部分          83：下集流部分

85：连接杆

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的实施例，以使本领域技术人员能够实现本发明。然而，本发明能实现为各种方式，并不限于下述示例性实施例。而且，相同的附图标记在整个说明书和附图中指示相同或相似的部分。

图1为根据本发明第一示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2为图1的沿线II-II截取的剖视图。

参见图1和图2，根据第一示例性实施例的可再充电电池100包括：通过将绝缘隔板13放置在正电极11与负电极12之间卷绕而成的电极组件10；其中安装有电极组件10的壳体34；电连接到电极组件10的正电极端子21；负电极端子22；和结合到壳体34的开口的盖板30。在本发明的一些实施例中，正电极11可称为第一电极或第二电极，负电极12可称为第一电极和第二电极中的另外一个。根据第一示例性实施例的可在充电电池100为方形的锂离子可再充电电池。

正电极11和负电极12具有由金属箔薄板形成的主体，并包括其中涂覆有活性物质的涂覆区域和其中未涂覆有活性物质的未涂覆区域11a和12a。在此，正电极活性物质可包含锂化合物，并且，根据本示例性实施例的可再充电电池为锂离子类型的可再充电电池。

正电极未涂覆区域11a位于正电极11的沿正电极11的长度方向的一端，负电极未涂覆区域12a位于负电极12的沿负电极12的长度方向的另一端。另外，作为绝缘体的隔板13位于正电极11与负电极12之间。

盖板30为薄板。用于注入电解质的电解质入口形成在盖板30中，并且，一旦电解质放置在电池中，则密封盖38安装在电解质入口中。另外，排气构件39设置在盖板30中，该排气构件具有当内部压力达到预定值时会破裂的槽。

上衬垫25和下衬垫27设置在盖板30与端子21和22之间，从而将盖板30与端子21和22绝缘。在此，端子包括正电极端子和负电极端子。在本发明的一些实施例中，正电极端子可称为第一端子或第二端子，负电极端子可称为第一端子和第二端子中的另外一个。

下衬垫27插到端子孔中，上衬垫25设置在盖板30上。垫圈24设置在上衬垫25上用于缓冲紧固力。螺母29、29’设置在正电极端子21和负电极端子22中，用于从顶部支撑所述端子。

在电极组件10的正电极未涂覆区域11a中，集流板40通过引线构件50焊接并电连接到正电极端子21。另外，在负电极未涂覆区域12a中，第二集流板40’通过引线构件50’焊接并电连接到负电极端子22。绝缘构件26设置在引线构件50、50’中的每一个与盖板30之间。引线构件50、50’包括分别连接到正电极端子21和负电极端子22其中之一的端子引线部分51、51’和附接到相应的集流板40、40’的集流引线部分52、52’。并且，集流引线部分52、52’分别包括引线突出部53、53’。

图3为根据本发明的第一示例性实施例的电极组件和集流板的分解透视图。

参见图3，根据第一示例性实施例的电极组件10在卷绕的同时被压成平坦的板状，因此，形成为板状的平坦部分18和在平坦部分18的相应端部弯曲的弯曲部分19被形成。

每个集流板40、40’均包括紧密粘附到电极组件10的弯曲部分的凹槽42、42’和突出部43、43’。每个突出部43、43’然后焊接到电极组件10的相应侧部。支撑肋45、45’从每个集流板40、40’的边缘向外突出。

为了与弯曲部分19对应，每个集流板40、40’的上部均是弧形的，每个集流板40、40’的侧端从该弧形部分直线延续。每个支撑肋45、45’沿弧形部分和连接到该弧形部分的侧端形成。然而，各个支撑肋45、45’均并未形成在各个集流板40、40’的底部。当电极组件的上弯曲部分19插到每个集流板40、40’中时，每个支撑肋45、45’于是粘附到电极组件10的外周界表面。因此，每个支撑肋45、45’相对于电极组件10从上、左和右的方向支撑集流板40、40’，以便每个集流板40、40’均能安装到正确的位置。另外，能防止每个集流板40、40’与相应的未涂覆区域11a和12a之间由于震动或振动导致的接触性能降低。

朝电极组件10突出的突出部43、43’粘附到未涂覆区域11a和12a的相应的侧端表面，以固定相应的突出部43、43’和未涂覆区域11a和12a。然后在每个突出部43、43’粘附到电极组件10的同时进行激光焊接。在此，侧端表面指的是电极组件10的使堆叠的未涂覆区域11a和12a的端部露出所通过的截面。突出部43、43’具有近似半圆形形状，从而具有由连接弧的相应端部的直线形成的截面。

如图4所示，突出部43粘附到侧端表面，特别是粘附到电极组件10的弯曲部分19，并通过激光焊接固定。在此情况下，形成在凹槽42中的焊接线49沿与集流板40下面的未涂覆区域11a和12a的方向垂直的径向方向延伸。如所述，当焊接线49沿径向方向形成时，每个突出部43接触相应的堆叠的未涂覆区域11a和12a，以使电流能通过突出部43均匀地输出。这防止过电流聚集在中心区域。

张力被施加到弯曲部分19中的未涂覆区域11a和12a，因此，未涂覆区域11a和12a相对于平坦部分18密实压紧。由于未涂覆区域11a和12a在弯曲部分密实压紧，所以未涂覆区域11a和12a牢固并抵抗所在处的弯曲。因此，当突出部43粘附到未涂覆区域11a和12a时，能防止由于未涂覆区域11a和12a的弯曲导致的粘附性能下降。在突出部43粘附到未涂覆区域11a和12a的同时，未涂覆区域11a和12a和突出部43通过激光焊接稳定地固定。

在平坦部分18，未涂覆区域11a和12a并未被密实聚合，且用于沿侧向进行支撑的结构也未提供，使得未涂覆区域11a和12a和集流板40无法被容易地粘附。特别地，在锂可再充电电池的情况下，平坦部分18处的未涂覆区域11a和12a太薄而不能充分地提高支撑力。因此，如果平坦部分18处的未涂覆区域11a和12a用于支撑集流板，则需要用于聚合未涂覆区域11a和12a的结构。然而，这种情况下增加这种组件会不必要地增大电极组件的体积，从而减小每单位体积的功率输出。

然而，根据本示例性实施例，弧形端部处的未涂覆区域11a和12a能充分地提供支撑力，以使集流板40和未涂覆区域11a和12a能够稳定地结合，且支撑肋45能够稳定地支撑集流板40。

图5是根据本发明第一示例性实施例的集流板和引线构件的分解透视图。

参见图5，根据本示例性实施例的引线构件50包括：连接到端子的端子引线部分51、附接到端子引线部分51和集流板40的集流引线部分52、以及插到集流板40的外侧表面处的凹槽42中的引线突出部53。突出部43朝未涂覆区域11a和12a延伸，以使凹槽42形成在突出部43的相反侧。

引线突出部53为与凹槽42对应的近似半圆形，并在引线突出部53插到凹槽42的同时焊接到凹槽42。

如所述，当引线突出部53通过插到集流板40的凹槽42中而与凹槽42结合时，能防止由于外部震动或冲击导致的引线构件50和集流板40的接触性能下降。

采用上述结构，收集在未涂覆区域11a和12a处的电流能通过集流板40和引线构件50传递到端子21和22。

图6是根据本发明第二实施例的可再充电电池的集流板和引线构件的剖视透视图。

参见图6，根据本发明第二实施例的可再充电电池6除了集流板60和引线构件70的结构之外与根据第一示例性实施例的可再充电电池具有相同的结构。因此将省略相同结构的描述。

根据本示例性实施例的集流板60包括粘附到电极组件10的侧表面的板状部66以及从该板状部66的侧端和上端延伸的支撑肋63。

支撑肋63为弧形，也就是，板状部66的上部为弧形。多个突出部62沿径向方向延长并沿板状部66的上部的周界连续形成。板状部66的上部粘附到电极组件10的弯曲部分19。支撑肋63粘附到弯曲部分19的外周界，以支撑集流板60。

每个突出部62均沿径向方向，并垂直于集流板下面的相应的未涂覆区域11a或12a。当每个集流板60与相应的未涂覆区域11a和12a相邻设置时，每个集流板60和相应的未涂覆区域11a和12a通过沿突出部62的长度方向照射激光而焊接。

换句话说，在此情况下，突出部62挤压相应的未涂覆区域11a或12a，以保持与下面的未涂覆区域11a或12a表面接触，并且，每个集流板60通过沿突出部62的长度方向照射激光被焊接到相应的未涂覆区域11a或12a。

焊接到集流板60的引线构件70包括：连接到端子的端子引线部分71、附接到集流板60的集流引线部分72、以及形成在集流引线部分72的下部并附接到支撑肋63的焊接肋73。

焊接肋73具有弧状截面，并且，焊接肋73的形状与支撑肋63的上部的形状对应。因此，焊接肋73可粘附到支撑肋63的顶侧，且焊接肋73和支撑肋63可被焊接。

如所述，当焊接肋73结合到支撑肋63的上端时，电流路径具有最短距离，从而能够使功率损耗和热产生最小化。

由于电流具有通过最短距离的特性，所以电流移动通过端子与未涂覆区域之间的最短距离。如本示例性实施例中，集流板60固定在未涂覆区域11a和12a的上端，且引线构件70固定到集流板60的上端处的支撑肋63，以使电流能够移动而不经过不必要的部分。当电流通过的距离减小时，能够减少或最小化由于构件的电阻率导致的功率损耗，并能够减少热产生。

另外，由于焊接肋73在弧状上方接触支撑肋63，所以机械地防止沿侧向的运动，由此防止由于沿侧向的振动导致的接触性能下降。

图7是根据本发明第三示例性实施例的电极组件和集流板的分解透视图，图8是根据本发明第三示例性实施例的集流板和引线构件的透视图。

参见图7和图8，根据本示例性实施例的集流板80、80’包括上集流部分82、82’、下集流部分83、83’、以及连接上、下集流部分82、82’和83、83’的连接杆85、85’。

集流板80、80’的上集流部分82、82’焊接到电极组件10的上端处的弯曲部分19的相应侧部。上集流部分82、82’可包括朝相应的未涂覆区域11a和12a突出的突出部82a、82a’。上集流部分82、82’还可包括在相应的上集流部分82、82’的边缘处并接触弯曲部分19的上端的外周界的相应侧部的支撑肋82b、82b’。

下集流部分83、83’焊接到电极组件10的下端处的弯曲部分19的相应侧部。下集流部分83、83’可包括朝相应的未涂覆区域11a和12a突出的突出部83a、83a’。下集流部分83、83’还可包括在相应的下集流部分83、83’的边缘处并接触弯曲部分19的下端的外周界的相应侧部的支撑肋83b、83b’。

上集流部分82、82’的上端和下集流部分83、83’的下端为弧形。在本发明的一些实施例中，上集流部分可称为第一或第二集流部分，下集流部分可称为第一和第二集流部分中的另外一个。

连接杆85、85’形成为方形杆的形状，并将上集流部分82、82’和下集流部分83、83’电和机械连接。如本示例性实施例中所述，当提供上集流部分82、82’和下集流部分83、83’时，电流被收集在电极组件10的上、下端，从而会防止在未涂覆区域11a和12a的一端处的电流集中。另外，由于上集流部分82、82’和下集流部分83、83’通过相应的连接杆85、85’连接，所以能防止沿电极组件10的上下方向由于集流板80、80’的震动或振动导致的性能下降。

焊接到集流板80的引线构件90包括：连接到端子的端子引线部分91、附接到集流板80的集流引线部分95、以及连接集流板引线部分95和端子引线部分91的连接引线部分92。集流引线部分95焊接到连接杆85的沿长度方向的中心，因此，聚集在上集流部分82和下集流部分83的电流能通过引线构件90均匀传递到端子。当集流引线部分95被设置为更靠近上、下集流部分82和83的其中一个时，由于电流的特性，更多的电流能通过该上、下集流部分82和83的其中一个传递。然而，根据本示例性实施例，集流引线部分95设置在中心部，因此电流能均匀传递。

尽管结合目前被认为是可实施的示例性实施例对公开内容进行了描述，但应理解的是，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明意在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同设置。

Claims (17)

1.一种可再充电电池，包括：

电极组件，该电极组件包括：第一电极、第二电极、在所述第一电极的端部处的第一电极未涂覆区域、在所述第二电极的端部处与所述第一电极未涂覆区域相对的第二电极未涂覆区域、以及在所述第一电极与所述第二电极之间的隔板，所述电极组件具有弧形端部和在所述弧形端部之间的平坦部分；

容纳所述电极组件的壳体；

联接到所述壳体的盖板；

电连接到所述第一电极并露出到所述可再充电电池的外部的第一端子；以及

第一集流板，该第一集流板电连接所述第一电极和所述第一端子，并焊接到在所述电极组件的所述弧形端部的其中一个处的所述第一电极未涂覆区域。

2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一集流板具有朝所述第一电极未涂覆区域突出的突出部。

3.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中所述突出部为半圆形形状。

4.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中所述突出部具有多个焊接线，每个所述焊接线沿径向方向延长。

5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一集流板具有多个突出部，每个所述突出部沿径向方向延长。

6.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中所述第一集流板具有与所述突出部相反且对应的凹槽，并且电连接所述第一端子和所述第一集流板的引线构件具有位于所述凹槽中的引线突出部。

7.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一集流板的端部为弧形。

8.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一集流板具有在所述电极组件的所述弧形端部的其中一个上方延伸的支撑肋。

9.根据权利要求8所述的可再充电电池，其中所述支撑肋为弧形，以对应于所述电极组件的所述弧形端部的其中一个。

10.根据权利要求8所述的可再充电电池，其中电连接所述第一端子和所述第一集流板的引线构件包括焊接到所述支撑肋的焊接肋。

11.根据权利要求9所述的可再充电电池，其中电连接所述第一端子和所述第一集流板的引线构件包括焊接到所述支撑肋的焊接肋，并且所述焊接肋为弧形以对应于所述支撑肋。

12.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一集流板包括位于所述第一电极未涂覆区域的第一端部处的第一集流部分和位于所述第一电极未涂覆区域的第二端部处的第二集流部分，并且所述第一集流部分焊接到所述第一电极未涂覆区域的所述第一端部，所述第二集流部分焊接到所述第一电极未涂覆区域的所述第二端部。

13.根据权利要求12所述的可再充电电池，其中所述第一集流部分和所述第二集流部分通过连接杆连接。

14.根据权利要求13所述的可再充电电池，其中电连接所述第一端子和所述第一集流板的引线构件焊接到所述连接杆的沿长度方向的中心。

15.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电极组件的正电极的活性物质包含锂化合物。

16.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一集流板通过激光焊接附接到所述第一电极未涂覆区域。

17.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括电连接到所述第二电极并露出到所述可再充电电池的外部的第二端子；和电连接所述第二电极和所述第二端子的第二集流板。

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