CN102104128A - 可再充电电池及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可再充电电池及其形成方法。该可再充电电池包括：电极组件，包括多个正电极板、多个负电极板和多个隔板；以及壳，围绕该电极组件，其中多个隔板中的每个隔板包括面对正电极板和负电极板中的至少一个的中央部分以及延伸超过正电极板和负电极板的延伸部分，其中每个延伸部分包括粘合到相邻延伸部分的粘合部分。

Description

可再充电电池及其形成方法
技术领域
本发明涉及一种可再充电电池，更特别地，涉及层叠型电极组件的隔板结尾结构(separator finishing structure)。
背景技术
可再充电电池与一次电池不同在于它能够重复地充电和放电，而后者仅能不可逆地将化学能转化成电能。低容量可再充电电池通常用作小电子器件诸如便携式电话、笔记本计算机和摄像放像机的电源，而高容量可再充电电池通常用作驱动混合动力交通工具中的马达等的电源。
可再充电电池通常包括：电极组件，具有正电极板、隔板和负电极板；以及壳，接收电极组件。壳由圆柱形或棱柱形金属罐形成，或者由具有树脂片层和金属片层的层叠片形成。电极组件可以根据壳的形状形成为螺旋缠绕型或层叠型。
对于层叠型电极组件(其中若干片正电极板、隔板和负电极板层叠)，隔板的突出到正电极板和负电极板外的边缘通常彼此粘紧，并被粘合带缠绕，从而保持电极组件的形状。
然而，如果具有基于粘合带的结尾结构的可再充电电池使用较长的时间，则隔板的粘合会由于粘合带的恶化而变弱。结果，电极组件无法保持最初的结合，其对准会被破坏，从而正电极板和负电极板之间的结合变弱，可再充电电池的性能特性显著恶化。
发明内容
本发明的实施例旨在提供一种可再充电电池，该可再充电电池具有即使在长时间使用之后也允许电极组件保持最初固定特性的优点，从而实现高电池耐久性和长寿命跨度特性。
本发明一实施例提供一种可再充电电池，包括：电极组件，包括多个正电极板、多个负电极板和多个隔板；以及壳，围绕该电极组件，其中该多个隔板中的每个隔板包括面对该正电极板和该负电极板中的至少一个的中央部分以及延伸超过该正电极板和该负电极板的延伸部分，且其中每个所述延伸部分包括粘合到相邻延伸部分的粘合部分。
隔板的延伸部分还可包括弯曲部分，该弯曲部分未被粘合且从中央部分朝向粘合部分延伸。
该电极组件可具有横截面，该弯曲部分从该中央部分朝向横截面的中央弯曲，该粘合部分位于横截面的中央处。
该弯曲部分可以从该中央部分朝向电极组件的顶表面或底表面的平面弯曲，该粘合部分位于该平面上。
该粘合部分可被进一步弯曲。
该粘合部分可以在基本垂直于电极组件的顶表面或底表面的方向上被进一步弯曲。
该电极组件可以包括正电极板、负电极板和隔板的多个堆叠，其中该堆叠通过每个堆叠上的最外面的隔板粘合在一起。
该堆叠可以在最外面的隔板的粘合部分处粘合在一起。
该电极组件可以包括第一堆叠和第二堆叠，其中第一堆叠的弯曲部分从中央部分朝向第一堆叠的顶表面的平面弯曲，其中第二堆叠的弯曲部分从中央部分朝向第二堆叠的底表面的平面弯曲，且其中第一堆叠和第二堆叠粘合在一起使得粘合部分位于电极组件的横截面的中央处。
具有相同极性的每个电极板可以插设在成对的隔板之间，相反极性的每个电极板可以插设在相邻的隔板对之间。每对隔板中的隔板可以沿延伸部分中的初始粘合部分彼此粘合，相邻的隔板对可以彼此粘合以形成粘合部分。
隔板的粘合部分可以在从中央部分朝向延伸部分的边缘的方向上在长度上小于初始粘合部分。
该可再充电电池还可以包括在电极组件的相反侧面与电极组件耦接的电极端子，其中隔板的粘合部分从电极组件的相反侧延伸，该电极组件的相反侧与电极端子从其延伸的侧面相邻。
该可再充电电池还可以包括在电极组件的相反侧与电极组件耦接的电极端子，其中隔板的粘合部分从电极组件的所有侧延伸，除了电极端子从其延伸的区域之外。
该粘合部分可以在电极组件的相反侧的整个长度上延伸。
延伸部分可以在电极组件的相反侧的整个长度上延伸，且粘合部分仅在电极组件的每个相反侧的部分长度上延伸。
粘合部分可以位于电极组件的每个相反侧的中央处。
粘合部分可以位于电极组件的每个相反侧的端部处。
粘合部分可以在电极组件的每个相反侧的整个长度上与未被粘合的延伸部分交替。
本发明的另一实施例提供一种形成可再充电电池的方法，包括：提供电极组件，该电极组件包括多个正电极板、多个负电极板和多个隔板；以及用壳围绕该电极组件，其中多个隔板中的每个隔板包括面对正电极板和负电极板中的至少一个的中央部分以及延伸超过正电极板和负电极板的延伸部分，且其中每个延伸部分包括粘合到相邻延伸部分的粘合部分。
该粘合部分可以通过热处理或超声工艺形成。
根据一实施例，延伸部分彼此焊接以形成粘合部分，从而简化了隔板的结尾工艺并牢固地结合电极组件。因此，对于可再充电电池，正电极板和负电极板之间的结合可以在即使长时间使用之后仍被保持，从而可以防止其对准被破坏，并能够实现高结构稳定性和坚固性。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的可再充电电池的局部切除透视图。
图2是图1所示的可再充电电池中的电极组件和电极端子的透视图。
图3是图2所示的电极组件的局部放大剖视图。
图4是根据本发明另一实施例的可再充电电池中的电极组件的局部放大剖视图。
图5是根据本发明另一实施例的可再充电电池中的电极组件的局部放大剖视图。
图6是根据本发明另一实施例的可再充电电池中的电极组件的局部放大剖视图。
图7是根据本发明另一实施例的可再充电电池中的电极组件的局部放大剖视图。
图8是根据本发明另一实施例的可再充电电池中的电极组件的透视图图。
图9是根据本发明另一实施例的可再充电电池中的电极组件的透视图图。
图10是根据本发明另一实施例的可再充电电池中的电极组件的透视图图。
图11是根据本发明另一实施例的可再充电电池中的电极组件的透视图图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更全面地描述某些实施例。
下文将参照附图更全面地描述本发明的实施例。本领域技术人员将理解，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，而都不背离本发明的精神或范围。
图1是根据本发明第一实施例的可再充电电池的局部切除透视图，图2是图1所示的可再充电电池中的电极组件和电极端子的透视图。
参照图1和图2，根据所示实施例的可再充电电池100包括：电极组件10，具有正电极板11、隔板20和负电极板12；壳30，接收电极组件10；以及电极端子41和42，连接到电极组件10并从壳30引出。
隔板20、正电极板11、隔板20、负电极板12和隔板20可以顺序并重复地层叠从而形成电极组件10。在此顺序中，正电极板11可以被负电极板12替换，负电极板12可以被正电极板11替换。一片隔板20可以设置在正电极板11和负电极板12之间使得正电极板11和负电极板12不彼此接触。
电极端子41和42可包括连接到正电极板11的正电极端子41和连接到负电极板12的负电极端子42。正电极板11和负电极板12可分别包括电流收集区13和14，电流收集区13和14突出到隔板20之外并通过压它们而分别彼此紧密粘合。正电极端子41和负电极端子42可以分别连接到正电极板11的电流收集区13和负电极板12的电流收集区14。
正电极端子41和负电极端子42可以引出到壳30的一侧或到其两侧。图1和图2示出这样的情形，其中正电极板11的电流收集区13和负电极板12的电流收集区14彼此相对地形成，正电极端子41和负电极端子42被引出到壳30的两侧。
壳30可以包括具有凹陷中央的上壳31、以及下壳32。上壳31和下壳32可以由层叠的片形成。上壳31和下壳32能够将电解质浸渍的电极组件10接收在其中，并可以在其边缘处粘合例如热焊接到彼此从而密封电极组件10。壳30的形状和材料不限于上述形状和材料，而是可以以各种方式改变。
电极组件10可以大致形成为实心矩形的形状。电极组件10可以包括在第一方向上(在y轴方向上)彼此面对的一对第一侧面101以及在第二方向上(在x轴方向上)彼此面对的一对第二侧面102。电流收集区13和14以及电极端子41和42可以置于一对第一侧面101中的至少一个上。第一侧面101可以是电极组件10的短侧面，第二侧面102可以是其长侧面。
图3是图2所示的电极组件的局部放大剖视图。
参照图1至图3，隔板20每个可包括：中央21，面对正电极板11和负电极板12的至少一个并与其交迭；以及一对延伸部，包括弯曲部分22和粘合部分23，从中央21延伸到正电极板11和负电极板12之外。包括部分22和23的成对的延伸部可以置于没有电流收集区13和14以及电极端子41和42的第二侧面102处。
延伸部可以在第二侧面102处彼此交迭，并可以在其边缘处彼此紧密地粘合成一体从而形成粘合部分23。粘合部分23可以通过例如热焊接或超声焊接将隔板20的表面熔化并压在一起而形成，使得正电极板11和负电极板12稳定地固定在隔板20的中央21之间。
粘合部分23连接到设置在电极组件10中的所有隔板20的弯曲部分22从而将它们束成一体。也就是说，单个粘合部分23可以存在于电极组件10的厚度方向上(在z轴方向上)。因此，能够简化隔板20的结尾工艺，电极组件10的结合可以变得总体增强。粘合部分23能够具有优良的粘合强度和气密性，因此即使在长时间使用之后延伸部也不会彼此分离，从而可以有效地改善可再充电电池的耐久性。
延伸部可以在电极组件10的厚度方向上(在z轴方向上)对称地聚集，使得粘合部分23能够形成在电极组件10的在电极组件10的厚度方向上(在z轴方向上)的中央处。在此情形下，粘合部分23可以在均匀地压延伸部的同时形成，从而能够增强电极组件10的形状稳定性。
粘合部分23可以设置在具有比第一侧面101的长度更长的长度的第二侧面102处。因此，结合区域能够沿电极组件10的边缘变得扩大，能够增强电极组件10的固定。特别地，当粘合部分23具有与第二侧面102相同的长度时，电极组件10的固定能够被最大化。
以此方式，对于根据第一实施例的可再充电电池100，电极组件10能够通过粘合部分23在成对的第二侧面102的整个区域上牢固地结合隔板20的延伸部。因此，即使在可再充电电池100的长时间使用之后，正电极板11和负电极板12的结合能保持在二者之间，从而防止其对准被破坏，由此保证高的结构稳定性和坚固性。
图4是根据本发明第二实施例的可再充电电池中的电极组件的局部放大剖视图。
参照图4，根据第二示范性实施例的可再充电电池具有与根据第一示范性实施例的可再充电电池的结构部件相同的结构部件，除了包括弯曲部分221和粘合部分231的延伸部在电极组件110的厚度方向上(在z轴方向上)不对称地聚集和粘合部分231在电极组件110的厚度方向上(在z轴方向上)被偏置到电极组件110的一侧之外。
图4的附图标记201指示隔板，附图标记211指示隔板的中央。与根据第一示范性实施例的可再充电电池相同的附图标记用于指示除隔板之外的结构部件。
根据第二示范性实施例的延伸部可以朝向最外面的延伸部聚拢，粘合部分231可以位于电极组件110的延伸的顶侧或底侧处。图4中示出粘合部分231位于电极组件110的延伸的底侧处。
延伸部可以设置在提供于焊接机处的一对加热板(未示出)之间，并通过加热板被压和焊接从而形成粘合部分231。在此工艺中，对于第一示范性实施例，该对加热板能同时移动从而形成粘合部分23，而对于第二示范性实施例，仅一个加热板能移动而另一加热板被固定从而形成粘合部分231。因此，根据第二实施例的壳更适于批量制造。
图5是根据本发明第三实施例的可再充电电池中的电极组件的局部放大剖视图。
参照图5，根据第三示范性实施例的可再充电电池可以具有与根据第二示范性实施例的可再充电电池的结构部件相同的结构部件，除了粘合部分232可以在电极组件120的厚度方向上(在z轴方向上)被偏置到电极组件120的一侧，即偏置到图5的下侧，同时弯曲到电极组件120的另一侧，即弯曲到图5的上侧，从而在其端部形成折叠部24。
图5的附图标记202指示隔板，附图标记212指示隔板的中央，附图标记222指示隔板的延伸部的弯曲部分。与根据第二示范性实施例的可再充电电池相同的附图标记用于指示除隔板之外的结构部件。
随着粘合部分232的宽度增大，延伸部的结合区域扩大从而隔板202之间的结合加强。然而，因为电极组件120的粘合部分232不参与电池反应，所以当与相同尺寸的壳30相比粘合部分232的宽度增大时，电极区域会被减小。
在此连接中，对于粘合部分232弯曲从而形成与电极组件10的厚度方向(z轴方向)平行的弯曲部分24的结构，与相同尺寸的壳30相比能够加宽正电极板11和负电极板12的面积，同时扩大粘合部分232的宽度以增强隔板202之间的结合，从而提高电池效率。
图6是根据本发明第四实施例的可再充电电池中的电极组件的局部放大剖视图。
参照图6，可再充电电池具有与根据本发明第一示范性实施例的可再充电电池的结构部件相同的结构部件，除了电极组件130具有层叠结构之外，该层叠结构具有第一电极组件部131和第二电极组件部132，第一电极组件部131具有至少一个正电极板11、至少一个负电极板12、以及初始粘合部分25，第二电极组件部132具有至少一个正电极板11、至少一个负电极板12、以及初始粘合部分25。第一电极组件部131的初始粘合部分25和第二电极组件部132的初始粘合部分25被再次粘合从而形成粘合部分233。
图6示出电极组件130包括两个电极组件部131和132，但是根据第四示范性实施例的可再充电电池可以包括三个电极组件部或更多，每个具有初始粘合部分25，电极组件部的初始粘合部分25可以被再次粘合以形成粘合部分233。
图6的附图标记203指示隔板，附图标记213指示隔板的中央，附图标记223指示隔板的延伸部的弯曲部分。与根据第一示范性实施例的可再充电电池相同的附图标记用于指示除隔板203之外的结构部件。
隔板203的边缘可以关于各第一电极组件部131和第二电极组件部132彼此粘合以形成初始粘合部分25。第一电极组件部131和第二电极组件部132可以层叠，两个初始粘合部分25可以彼此粘合以形成粘合部分233。在此情形下，两个隔板203存在于第一电极组件部131和第二电极组件部132的接触区域处。也就是说，电极组件部之一的最外面的隔板可以与另一电极组件板的最外面的隔板接触。
这样，当电极组件130分成两个部分或更多并形成初始粘合部分25时，可以有效防止电极组件130在焊接工艺期间变形或产生缺陷，从而提高电极组件130的质量。图6示出第一电极组件部131和第二电极组件部132具有六片隔板203，但是包含在各电极组件部中的隔板203的数目不限于所示出的数目。
图7是根据本发明第五实施例的可再充电电池中的电极组件的局部放大剖视图。
参照图7，根据第五示范性实施例的可再充电电池具有与根据第一示范性实施例的可再充电电池的结构部件相同的结构部件，除了电极组件140具有层叠结构之外，该层叠结构具有多个构造、以及设置在构造之间并紧密粘合到这些构造的多个正电极板12或负电极板11，每个构造具有一个正电极板11或负电极板12、两片隔板204、以及初始粘合部分251。被多个构造141层叠的初始粘合部分251可以被再次彼此焊接从而形成粘合部分234。
图7的附图标记214指示隔板的中央，附图标记224指示隔板的延伸部。与根据第一示范性实施例的可再充电电池相同的附图标记用于指示除隔板204之外的结构部件。
正电极板11或负电极板12可以设置在两片隔板204之间，两个隔板延伸部224的边缘可以彼此粘合从而形成初始粘合部分251。这样，多个构造141可以形成且与多个负电极板12或正电极板11顺序层叠在一起。层叠的初始粘合部分251可以被再次彼此粘合从而形成粘合部分234。在此情形下，在每个构造141测量的初始粘合部分251的长度L1可以大于作为整体的电极组件140测量的粘合部分234的长度L2。
如上所述，当电极组件140形成有多个构造141时，防止了电极组件140在焊接工艺期间变形或有缺陷，从而提高电极组件的质量，如第四示范性实施例那样。
图8是根据本发明第六实施例的可再充电电池中的电极组件的透视图。
参照图8，根据第六示范性实施例的可再充电电池具有与根据本发明的第一至第五示范性实施例中的任何一个的可再充电电池的结构部件相同的结构部件，除了延伸部22可以形成在电极组件150的除电流收集区13和14之外的第一侧面101处以及在电极组件150的第二侧面102处，且粘合部分23可形成在每个延伸部22的边缘处之外。图8示出这样的情形，其中根据第六示范性实施例的特征与根据第一示范性实施例的结构组合。
对于第六示范性实施例，粘合部分23形成在第一侧面101的除电流收集区13和14之外的整个区域以及第二侧面102上。因而，与第一至第五示范性实施例相比，沿电极组件150的边缘的结合区域可以被扩大从而实现优良的结构稳定性和坚固性。
图9是根据本发明第七示范性实施例的可再充电电池中的电极组件的透视图。
参照图9，根据第七示范性实施例的可再充电电池具有与根据第一至第五示范性实施例中的任一个的可再充电电池的结构部件相同的结构部件，除了粘合部分235具有比第二侧面102的长度更短的长度并位于第二侧面102的中央之外。图9示出这样的情形，其中根据第七示范性实施例的特征与根据第一示范性实施例的结构组合。
图10是根据本发明第八实施例的可再充电电池中的电极组件的透视图。
参照图10，根据第八示范性实施例的可再充电电池具有与根据第一至第五示范性实施例中的任一个的可再充电电池的结构部件相同的结构部件，除了两个粘合部分236形成在各第二侧面102处且同时彼此间隔开一距离之外。图10示出这样的情形，其中根据第八示范性实施例的特征与根据第一示范性实施例的结构组合。
对于根据第七和第八示范性实施例的电极组件160和170，延伸部22在除了粘合部分235和236之外的第二侧面处通过压而层叠，但没有粘合从而预定间隙形成在层叠的延伸部22之间。
当根据第七和第八示范性实施例的可再充电电池与根据第一至第六示范性实施例的可再充电电池相比时，粘合部分235和236具有比第二侧面102的长度更短的长度，使得电极组件160和170具有降低的坚固性，但是它们具有增强的电解质浸渍特性，因为电极组件160和170通过延伸部22之间的间隙易于被电解质浸渍。
图11是根据本发明第九示范性实施例的可再充电电池中的电极组件的透视图。
参照图11，根据第九示范性实施例的可再充电电池具有与根据第一至第五示范性实施例中的任一个的可再充电电池的结构部件相同的结构部件，除了三个或更多粘合部分237形成在各第二侧面102处且同时彼此间隔开一距离之外。图11示出这样的情形，其中根据第九示范性实施例的特征与根据第一示范性实施例的结构组合。
对于根据第九示范性实施例的电极组件180，延伸部22在除粘合部分之外的第二侧面102处通过压而层叠，但没有粘合从而预定间隙形成在层叠的延伸部22之间。
三个或更多粘合部分237形成在第二侧面102处且同时彼此间隔开一距离，从而沿第二侧面102的纵向方向产生均匀的固定，且电极组件180通过层叠的延伸部22之间的间隙被电解质均匀地浸渍。因此，根据第九示范性实施例的可再充电电池合适地具有优良的坚固性(这是根据第一至第六示范性实施例的可再充电电池的优点)以及优良的电解质浸渍特性(这是根据第七和第八示范性实施例的可再充电电池的优点)。
尽管已经结合目前认为是实际的实施例描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反地，旨在覆盖包括在权利要求书的思想和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (20)

1.一种可再充电电池，包括：
电极组件，包括多个正电极板、多个负电极板和多个隔板；以及
壳，围绕所述电极组件；
其中所述多个隔板中的每个隔板包括面对所述正电极板和所述负电极板中的至少一个的中央部分以及延伸超过所述正电极板和所述负电极板的延伸部分，且其中每个所述延伸部分包括粘合到相邻延伸部分的粘合部分。
2.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述隔板的延伸部分还包括弯曲部分，该弯曲部分未被粘合且从所述中央部分朝向所述粘合部分延伸。
3.如权利要求2所述的可再充电电池，其中所述电极组件具有横截面，所述弯曲部分从所述中央部分朝向所述横截面的中央弯曲，所述粘合部分位于所述横截面的中央处。
4.如权利要求2所述的可再充电电池，其中所述弯曲部分从所述中央部分朝向所述电极组件的顶表面或底表面的平面弯曲，所述粘合部分位于该平面上。
5.如权利要求1所述的可再充电电池，其中该粘合部分被进一步弯曲。
6.如权利要求5所述的可再充电电池，其中所述粘合部分沿基本垂直于所述电极组件的顶表面或底表面的方向被进一步弯曲。
7.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电极组件包括正电极板、负电极板和隔板的多个堆叠，且其中所述堆叠通过每个堆叠上的最外面的隔板粘合在一起。
8.如权利要求7所述的可再充电电池，其中所述堆叠在所述最外面的隔板的粘合部分处粘合在一起。
9.如权利要求7所述的可再充电电池，其中所述电极组件包括第一堆叠和第二堆叠，其中所述第一堆叠的弯曲部分从所述中央部分朝向所述第一堆叠的顶表面的平面弯曲，其中所述第二堆叠的弯曲部分从所述中央部分朝向所述第二堆叠的底表面的平面弯曲，且其中所述第一堆叠和所述第二堆叠粘合在一起使得所述粘合部分位于所述电极组件的横截面的中央处。
10.如权利要求1所述的可再充电电池，其中具有相同极性的每个电极板插设在成对的隔板之间，相反极性的每个电极板插设在相邻的隔板对之间，每对隔板中的隔板沿所述延伸部分中的初始粘合部分彼此粘合，相邻的隔板对彼此粘合以形成所述粘合部分。
11.如权利要求10所述的可再充电电池，其中所述隔板的粘合部分在从所述中央部分朝向所述延伸部分的边缘的方向上在长度上小于所述初始粘合部分。
12.如权利要求1所述的可再充电电池，还包括在所述电极组件的相反侧与所述电极组件耦接的电极端子，其中所述隔板的粘合部分从该电极组件的相反侧延伸，该电极组件的相反侧与所述电极端子从其延伸的侧面相邻。
13.如权利要求1所述的可再充电电池，还包括在所述电极组件的相反侧与所述电极组件耦接的电极端子，其中所述隔板的粘合部分从除了所述电极端子从其延伸的区域之外的所述电极组件的所有侧面延伸。
14.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述粘合部分在所述电极组件的相反侧的整个长度上延伸。
15.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述延伸部分在所述电极组件的相反侧的整个长度上延伸，且所述粘合部分仅在所述电极组件的每个相反侧的部分长度上延伸。
16.如权利要求15所述的可再充电电池，其中所述粘合部分位于所述电极组件的每个相反侧的中央处。
17.如权利要求15所述的可再充电电池，其中所述粘合部分位于所述电极组件的每个相反侧的端部处。
18.如权利要求15所述的可再充电电池，其中所述粘合部分在所述电极组件的每个相反侧的整个长度上与未粘合的延伸部分交替。
19.一种形成可再充电电池的方法，包括：
提供电极组件，该电极组件包括多个正电极板、多个负电极板和多个隔板；以及
用壳围绕所述电极组件，
其中所述多个隔板中的每个隔板包括面对所述正电极板和所述负电极板中的至少一个的中央部分以及延伸超过所述正电极板和所述负电极板的延伸部分，且其中每个所述延伸部分包括粘合到相邻延伸部分的粘合部分。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述粘合部分通过热处理或超声工艺形成。
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