CN102024933A - 可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可再充电电池。在一个实施例中，电池包括：i)第一电流收集板；ii)多个电极组件，经由第一电流收集板彼此并联电连接，其中每个电极组件包括两个相对端和形成在该两端之间的外侧面，并且其中第一电流收集板电连接到电极组件的两端之一；iii)罐，构造为容纳第一电流收集板和多个电极组件，其中罐包括至少一个非线性部分，并且其中非线性部分的内表面面对至少一个电极组件的外侧面。

Description

可再充电电池
技术领域
本公开涉及一种可再充电电池。更具体地，本公开涉及一种具有高容量的可再充电电池。
背景技术
可再充电电池能够再充电和放电，不同于不能再充电的一次电池。例如，高容量的电池要求大尺寸的圆柱形电池。
在本背景部分公开的以上信息仅用于增强对所描述技术的背景的理解，因此它可以包含并不构成已经为该国本领域技术人员知晓的现有技术的信息。
发明内容
示范性实施例提供一种可再充电电池。另一实施例提供一种解决了高容量电极组件的安全问题、减少了电路器件和连接单元电池的部件的数量并防止了单元电池膨胀的可再充电电池。
另一实施例是一种可再充电电池，包括：第一电流收集板；多个电极组件，经由第一电流收集板彼此并联电连接，其中每个电极组件包括两个相对端和形成在该两端之间的外侧面，并且其中第一电流收集板电连接到电极组件的两端之一；以及罐，构造为容纳第一电流收集板和多个电极组件。该罐可包括至少一个非线性部分，并且其中非线性部分的内表面面对至少一个电极组件的外侧面。
在以上电池中，每个电极组件具有圆柱形状。在以上电池中，非线性部分包括至少一个弯曲形状。在以上电池中，至少一个弯曲侧面的曲率基本类似于或等于每个电极组件的外侧面的曲率。在以上电池中，至少一个弯曲侧面接触至少一个电极组件的外侧面。
以上电池还包括电连接到电极组件的另一端的第二电流收集板。在以上电池中，每个电极组件包括正电极、负电极以及插设在正电极与负电极之间的隔板，其中正电极和负电极分别电连接到第一电流收集板和第二电流收集板。
在以上电池中，正电极和负电极的每个均包括涂覆区域和未涂覆区域，并且其中正电极涂覆区域的宽度小于负电极涂覆区域的宽度。以上电池还包括：盖板，构造为封闭罐；电极端子，形成在盖板上；以及连接构件，构造为电连接电极端子和第一电流收集板，其中连接构件还构造为支撑电极组件使得电极组件不在罐中移动。
在以上电池中，罐包括两个相对端，其中盖板位于一端，其中电极端子构造为用作电池的正端子和负端子之一，并且其中罐的另一端构造为用作电池的另一端子。在以上电池中，电极组件布置为在罐内部形成单一行。在以上电池中，电极组件布置为在罐内部形成多行。
另一实施例是可再充电电池，包括：第一电流收集板；多个圆柱型电极组件，经由第一电流收集板彼此并联电连接，其中每个电极组件包括两个相对端和圆柱侧面，其中第一电流收集板分别电连接到电极组件的两端之一，并且其中电极组件并不被粘合介质围绕；以及罐，构造为容纳第一电流收集板和多个圆柱型电极组件，其中罐构造为充分紧密地支撑电极组件使得电极组件不在罐内部移动。
以上电池还包括电连接到电极组件的另一端的第二电流收集板。在以上电池中，罐包括两个相对端，并且其中电池还包括构造为封闭罐的一端的盖板，并且其中第二电流收集板直接连接到罐的另一端。以上电池还包括：盖板，构造为封闭罐；电极端子，形成在盖板上；以及连接构件，构造为电连接电极端子和第一电流收集板，其中连接构件还构造为支撑电极组件使得电极组件不在罐里面移动。
在以上电池中，罐包括两个弯曲侧面，其中每个弯曲侧面具有曲率，并且其中两个曲率是不同的。在以上电池中，电极组件布置为形成多个行。在以上电池中，每个电极组件包括正电极、负电极以及插设在正电极与负电极之间的隔板，其中正电极和负电极的每个均包括涂覆区域和未涂覆区域，并且其中正电极涂覆区域的宽度小于负电极涂覆区域的宽度。
另一实施例是可再充电电池，包括：第一电流收集板；第二电流收集板；多个电极组件，经由第一电流收集板和第二电流收集板而彼此并联电连接，其中每个电极组件包括两个相对端以及形成在两端之间的外侧面，并且其中第一电流收集板和第二电流收集板电连接到电极组件的两端；罐，包括两个相对端，构造为容纳第一和第二电流收集板和多个电极组件，其中罐包括至少一个非线性部分，并且其中非线性部分的内表面面对至少一个电极组件的外侧面；以及盖板，构造为封闭罐的一端，其中第一和第二电流收集板之一直接连接到罐的另一端。
附图说明
图1是根据第一实施例的可再充电电池的透视图；
图2是图1的分解透视图；
图3是电极组件的分解透视图；
图4A是沿图1的线IV-IV剖取的截面图，以及图4B是根据第一实施例的变型的可再充电电池的截面图；
图5是沿图1的线V-V剖取的截面图；
图6是根据第一实施方式的另一变型的可再充电电池的横截面视图；
图7是根据第二实施例的可再充电电池的截面图；
图8是示出根据第一实施例的可再充电电池的制造工艺的流程图；
图9是示出根据第二实施例的可再充电电池的制造工艺的流程图。
具体实施方式
假设一个大尺寸的圆柱形电池与彼此连接的多个小尺寸的圆柱形电池提供相同的容量，那么因为减少了电路器件或连接单元电池(cell)的部件的数量，所以大尺寸的圆柱形电池可以优于彼此连接的多个小尺寸的圆柱形电池。然而，大尺寸的圆柱形电池会引起几个问题。
例如，当电极组件以果子冻卷形(Jelly Roll shape)螺旋缠绕以提供高容量的可再充电电池时，与低容量的可再充电电池相比，需要更大数量的绕转(revolution)。
随着螺旋缠绕的绕转数量增加，电极组件中正电极的面积与负电极的面积之间的差异增大并提供更安全的圆柱形电池。然而，由于大尺寸圆柱形电池具有高容量的电极组件，所以它会增大圆柱形电池的爆炸力，这恶化了可再充电电池的安全性。
在下文将参照附图更充分地描述本发明的实施例，其中附图中示出了本发明的示范性实施例。如本领域技术人员应理解的，描述的实施例可以以各种不同的方式修改，都不脱离本发明的精神或范围。附图和描述应被认为在本质上是说明性的而不是限制性的。在整个说明书中相似的附图标记始终指代相似的元件。
图1是根据第一实施例的可再充电电池的透视图，图2是图1的分解透视图。参照图1和图2，根据一个实施例的可再充电电池100包括多个电极组件10、第一电流收集板20(在下文，与“下电流收集板”可互换地使用)、第二电流收集板30(在下文，与“上电流收集板”可互换地使用)、罐40、盖板50和电极端子60。可再充电电池100可以通过将多个电极组件10容纳在罐40中而形成。
可再充电电池100能够实现高容量，并通过并联连接多个低容量的电极组件10而提供安全性。可再充电电池100还能够最小化或防止爆炸，因为较小电池的爆炸力显著小于大尺寸的可再充电电池的爆炸力。图3是电极组件的分解透视图，图4A是沿图1的线IV-IV剖取的截面图。在一个实施例中，如在图3和图4A中所示，电极组件10通过螺旋缠绕负电极11、正电极12以及插设在其间的绝缘隔板13而形成果子冻卷形。在一个实施例中，电极组件10可以是圆柱形。在一个实施例中，区段销(sector pin)14设置在圆柱形电极组件10的中央以保持电极组件10的圆柱形状(见图4A)。
在一个实施例中，负电极11和正电极12的每个均包括例如由薄膜金属箔形成的集电器。电极11和12还可以包括活性材料涂覆在集电器上的涂覆区域11a和12a以及活性材料没有涂覆在集电器上的未涂覆区域11b和12b。在一个实施例中，如图3所示，未涂覆区域11b和12b分别设置在关于涂覆区域11a和12a的相对端侧。
第一引线接头11c(在下文，与“负引线接头”可互换地使用)连接到负电极11的未涂覆区域11b；第二引线接头12c(在下文，与“正引线接头”可互换地使用)连接到正电极12的未涂覆区域12b。
因此，在其中负电极11、隔板13和正电极12缠绕的圆柱形电极组件10中，负引线接头11c在电极组件10的外部表面中朝向一个方向(例如，向下)突出；正引线接头12c在电极组件10的中央朝向负引线接头11c的相反方向(例如，向上)突出(见图2)。
此外，由于多个电极组件10设置在一个罐40中，所以每个电极组件形成为具有比罐40的整个体积更小的体积的圆柱。
因此，由于减少了缠绕电极组件10的数量，所以可以最小化用于保持可再充电电池100的安全性的负电极11与正电极12之间的宽度差异(W11-W12)。从而，可以防止可再充电电池100容量恶化同时保持较小尺寸。
通过防止正电极12的涂覆区域12a和负电极11的涂覆区域11a彼此短路而保证可再充电电池100的安全性。
为此目的，正电极12的涂覆区域12a的宽度(W12)形成为小于负电极11的涂覆区域11a的宽度(W11)(W12＜W11)。由于减少了缠绕电极组件10的数量，所以可以最小化需要用于保持可再充电电池100的安全性的宽度差异(W11-W12)。在一个实施例中，罐40可以包括至少一个非线性部分。非线性部分可以包括至少一个弯曲侧面。该至少一个弯曲侧面的曲率可以与每个电极组件10的外侧面的曲率基本相似或基本相同。至少一个弯曲侧面可以接触至少一个电极组件10的外侧面。罐40可以包括两个弯曲侧面。在一个实施例中，每个弯曲侧面具有曲率，这两个曲率彼此基本相同或基本相似，例如如图4A所示。在根据第一实施例的变型的可再充电电池100’中，这两个曲率可以不同，例如如图4B所示。本段的描述也适用于图2和图4A-7。
图5是沿图1的线V-V剖取的截面图。在一个实施例中，如图5所示，在每个电极组件10中，负引线接头11c朝向电极组件10的下方突出并被焊接且连接到设置在电极组件10下方的下电流收集板20。
在一个实施例中，正引线接头12c朝向电极组件10的上侧突出，并被焊接且连接到设置在电极组件10上方的上电流收集板30。在一个实施例中，电极组件10通过下电流收集板20和上电流收集板30并联连接，从而实现高容量电池。
如在第一实施例中所示，罐40可以设置为修改的棱柱形，使得一侧敞开，从而插入并容纳多个电极组件10。棱柱形状的拐角部分可以修改为与电极组件10的外部形状相对应的弯曲表面。
由于罐40具有能够容纳多个低容量圆柱形电极组件10的空间，所以可以提供高容量的可再充电电池。因此，当多个可再充电电池100彼此连接时，可能减少部件或电路器件的数量并防止单元电池膨胀。
在一个实施例中，在电极组件10的行方向上的两个端表面均弯曲的罐40可以接触最外侧的电极组件10的外部形状(见图2和图4)，从而在电极组件10的插入状态下可以有效防止电极组件10震动。在电极组件10插入罐40中的状态下，罐40可以焊接到下电流收集板20。
在一个实施例中，当负引线接头11c连接到下电流收集板20时，连接到下电流收集板20的罐40可以在可再充电电池100中起到负端子的作用。此外，当正引线接头连接到可再充电电池中的下电流收集板时，连接到下电流收集板的罐40可以在可再充电电池(未示出)中起到正端子的作用。罐40可以由诸如铁或铝的导电金属形成。
在一个实施例中，当罐40连接到电极组件10的负电极11以起到负端子的作用时，罐40可以由铁形成。此外，当罐连接到电极组件10的正电极12以起到正端子的作用时，罐40可以由具有比铁(未示出)更优良的导电性的铝形成。
盖板50连接到罐40的插入电极组件10的开口。盖板50可以密封容纳电极组件10和电解液溶液的罐40。
电极端子60安装在盖板50中以连接罐40内部的电极组件10的正电极12。电极端子60通过连接构件31连接到上电流收集板30。例如，连接构件31在一端焊接并连接到上电流收集板30，其另一端通过提供连接开口32而电连接到电极端子60。换句话说，电极端子60可以通过连接构件31和上电流收集板30电连接到电极组件10的正电极12。
此外，盖板50可以通过罐40电连接到电极组件10的负电极11。因此，电连接到正电极12的连接构件31和电极端子60可以与盖板50一起提供电绝缘结构。例如，下绝缘体33插设在盖板50与连接构件31之间以使连接构件31与盖板50之间电绝缘。
上绝缘体34插设在盖板50的上表面与电极端子60之间以及在盖板50的电极端子开口51与电极端子60之间，从而使盖板50和电极端子60电绝缘以及使电极端子开口51和电极端子60电绝缘。
图6是根据第一实施例的另一变型的可再充电电池100’的横截面视图。
参见图6中所示的可再充电电池100’，罐40”可以设置为立方棱柱形使得一侧敞开，从而插入并容纳多个电极组件10。其它元件可以类似于第一实施例设置。
图7是根据第二实施例的可再充电电池的截面图。参照图7，根据第二实施例的可再充电电池200包括电极组件10，电极组件10布置为形成多行。
根据第一实施例的可再充电电池100提供有一行电极组件10，罐40对应于该行电极组件10(见图4A和4B)。在根据第二实施例的可再充电电池200中，提供了多行电极组件10(例如，三行)，罐240可以形成为具有与多行电极组件10相对应的结构(见图7)。
根据第二实施例的可再充电电池200示出电极组件10在罐240中的不同设置，并与根据第一实施例的可再充电电池100相比容纳更多的电极组件10。因此，与第一实施例相比，可以减少电路器件和从外部连接到可再充电电池200的部件。
图8是示出根据第一实施例的可再充电电池的制造工艺的流程图。为了方便起见，描述了制造根据第一实施例的可再充电电池的方法。根据实施例，可以添加额外的工艺、去除一些工艺或者改变工艺的顺序。这适用于图9。
参照图8，制造可再充电电池100的方法包括第一步骤(ST11)至第六步骤(ST16)。第一步骤(ST11)是将电极组件10的每个第一引线接头11c(负引线接头)焊接到第一电流收集板20(下电流收集板)。
第二步骤(ST12)是在下电流收集板20焊接到负引线接头11c的状态下将电极组件10插入罐40中。
第三步骤(ST13)是将电极组件10的插入的下电流收集板20与罐40焊接并电连接。第二步骤和第三步骤(ST12和ST13)是通过插设下电流收集板20而将电极组件10的负引线接头11c电连接到罐40。
第四步骤(ST14)是将电极组件10的第二引线接头12c(正引线接头)焊接到处于被插入罐40中的状态的第二电流收集板30(上电流收集板)。第五步骤(ST15)是利用连接构件31将上电流收集板30连接到盖板50的电极端子60。换句话说，连接构件31的一端焊接到上电流收集板30并将连接构件31的连接开口32铆接(rivet-connect)到电极端子60。第四和第五步骤(ST14和ST15)通过插设连接构件31和上电流收集板30而将电极组件10的正引线接头12c电连接到电极端子60。第六步骤(ST16)是结合盖板50与罐40并将电极组件10容纳在罐40中且密封罐40。
图9是示出根据第二实施例的可再充电电池的制造工艺的流程图。根据第一实施例的制造方法是将其中下电流收集板20连接到负引线接头11c的电极组件10插入罐40中并将电极组件10的正引线接头12c连接到上电流收集板30。
根据第二实施例的制造方法是将下电流收集板20连接到负引线接头11c并将其中上电流收集板30连接到正引线接头12c的电极组件插入罐40中。
参照图9，在根据第二实施例的制造方法中，第一步骤(ST21)是将电极组件10的每个第一引线接头11c(负引线接头)焊接到第一电流收集板20(下电流收集板)。
第二步骤(ST22)将电极组件10的每个第二引线接头12c(正引线接头)焊接到第二电流收集板30(上电流收集板)。
第三步骤(ST23)是在正引线接头12c与上电流收集板30焊接以及负引线接头11c与下电流收集板20焊接的状态下，将电极组件10插入罐40中。第四步骤(ST24)是将下电流收集板20焊接到罐40，从而通过插设下电流收集板20将电极组件10的负引线接头11c电连接到罐40。
第五步骤(ST25)是利用连接构件31将上电流收集板30连接到盖板50的电极端子60，从而通过插设连接构件31和上电流收集板30将电极组件10的正引线接头12c电连接到电极端子60。第六步骤(ST26)是将盖板50结合到罐40、将电极组件10容纳在罐40中并密封罐40。
根据至少一个实施例，通过将多个低容量的圆柱形电极组件容纳在一个罐中并将它们并联耦接以最小化正电极与负电极之间的宽度差异，可以实现具有单元电池的高容量可再充电电池。此外，可以减少电路器件和从外部连接可再充电电池的部件的数量，即使可再充电电池是高容量也可以确保电极组件的安全性，并可以防止在常规棱柱形可再充电电池中产生的单元电池膨胀。
尽管以上描述指出了本发明的应用于各实施例的新颖特征，但是本领域技术人员将理解，可以对器件或工艺的形式和细节上进行各种省略、替换和变化，而不脱离本发明的范围。因此，本发明的范围由附加的权利要求书限定，而不是由之前的描述限定。落在权利要求书的等同物的含义和范围内的所有变化包含在它们的范围内。

Claims (21)

1.一种可再充电电池，包括：
第一电流收集板；
多个电极组件，经由所述第一电流收集板彼此并联电连接，其中每个电极组件包括两个相对端和形成在该两端之间的外侧面，并且其中所述第一电流收集板电连接到所述电极组件的两端之一；以及
罐，构造为容纳所述第一电流收集板和所述多个电极组件。
2.如权利要求1所述的电池，其中每个所述电极组件具有圆柱形状。
3.如权利要求1所述的电池，其中所述罐包括至少一个非线性部分，并且其中所述非线性部分的内表面面对至少一个电极组件的外侧面。
4.如权利要求3所述的电池，其中所述非线性部分包括至少一个弯曲侧面。
5.如权利要求4所述的电池，其中所述至少一个弯曲侧面的曲率类似于或等于每个电极组件的外侧面的曲率。
6.如权利要求4所述的电池，其中所述至少一个弯曲侧面接触至少一个电极组件的外侧面。
7.如权利要求1所述的电池，还包括电连接到所述电极组件的另一端的第二电流收集板。
8.如权利要求7所述的电池，其中每个电极组件包括正电极、负电极以及插设在所述正电极与所述负电极之间的隔板，并且其中所述正电极和所述负电极分别电连接到所述第一电流收集板和所述第二电流收集板。
9.如权利要求8所述的电池，其中所述正电极和所述负电极的每个包括涂覆区域和未涂覆区域，并且其中正电极涂覆区域的宽度小于负电极涂覆区域的宽度。
10.如权利要求1所述的电池，还包括：
盖板，构造为封闭所述罐；
电极端子，形成在所述盖板上；以及
连接构件，构造为电连接所述电极端子和所述第一电流收集板，其中所述连接构件还构造为支撑所述电极组件使得所述电极组件不在所述罐中移动。
11.如权利要求10所述的电池，其中所述罐包括两个相对端，其中所述盖板位于一端，其中所述电极端子构造为用作所述电池的正端子和负端子之一，并且其中所述罐的另一端构造为用作所述电池的另一端子。
12.如权利要求1所述的电池，其中所述电极组件布置为在所述罐内部形成单一行。
13.如权利要求1所述的电池，其中所述电极组件布置为在所述罐内部形成多行。
14.一种可再充电电池，包括：
第一电流收集板；
多个圆柱型电极组件，经由所述第一电流收集板彼此并联电连接，其中每个电极组件包括两个相对端和圆柱侧面，其中所述第一电流收集板分别电连接到所述电极组件的两端之一；以及
罐，构造为容纳所述第一电流收集板和所述多个圆柱型电极组件，其中所述罐构造为足够紧密地支撑所述电极组件使得所述电极组件不在所述罐内部移动。
15.如权利要求14所述的电池，还包括电连接到所述电极组件的另一端的第二电流收集板。
16.如权利要求15所述的电池，其中所述罐包括两个相对端，并且其中所述电池还包括构造为封闭所述罐的一端的盖板，并且其中所述第二电流收集板直接连接到所述罐的另一端。
17.如权利要求14所述的电池，还包括：
盖板，构造为封闭所述罐；
电极端子，形成在所述盖板上；以及
连接构件，构造为电连接所述电极端子和所述第一电流收集板，其中所述连接构件还构造为支撑所述电极组件使得所述电极组件不在所述罐内移动。
18.如权利要求14所述的电池，其中所述罐包括两个弯曲侧面，其中每个弯曲侧面具有曲率，并且其中两个曲率不同。
19.如权利要求14所述的电池，其中所述电极组件布置为形成多行。
20.如权利要求14所述的电池，其中每个电极组件包括正电极、负电极以及插设在正电极与负电极之间的隔板，其中所述正电极和所述负电极的每个包括涂覆区域和未涂覆区域，并且其中正电极涂覆区域的宽度小于负电极涂覆区域的宽度。
21.一种可再充电电池，包括：
第一电流收集板；
第二电流收集板；
多个电极组件，经由所述第一电流收集板和所述第二电流收集板而彼此并联电连接，其中每个电极组件包括两个相对端以及形成在两端之间的外侧面，并且其中所述第一电流收集板和所述第二电流收集板电连接到所述电极组件的两端；
罐，包括两个相对端，构造为容纳所述第一电流收集板和第二电流收集板以及所述多个电极组件，其中所述罐包括至少一个非线性部分，并且其中所述非线性部分的内表面面对至少一个电极组件的外侧面；以及
盖板，构造为封闭所述罐的一端，其中所述第一电流收集板和第二电流收集板之一直接连接到所述罐的另一端。
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