CN102437307A - 导电端子及其制造方法以及使用该导电端子的锂电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导电端子（10），其可安装到电池（100）上，所述导电端子包括用以机械连接到电池上的安装部（12）、及自安装部延伸出并可与外部设备连接的导接部（11），所述安装部与电池电性连接用以将电池内的电导出。所述导接部上设有螺纹（111）用以与外部设备螺纹锁紧，所述导电端子以冷冲压方式制造，呈台阶形状。相较于现有技术，本发明导电端子制造简单，结构稳定，具有较大的扭力。

Description

导电端子及其制造方法以及使用该导电端子的锂电池

技术领域

本发明涉及一种电池结构，尤其涉及一种导电端子及该导电端子的制造方法、使用该导电端子的锂电池。

背景技术

一般而言，根据电池的形状可将电池分为圆柱型与方型两种，而电池之组成则包括电池壳体 （电池芯外部之壳体）、电池芯盖、及内部之电池芯结构；将电池芯结构置入电池壳体中，再将电池芯盖与电池壳体以焊接等方式密合后，最后将电解液注入电池内，即完成电池之主要制造流程。

电池芯结构主要由正极、负极、隔离膜等材料构成，而电池与电池芯结构间通常充斥电解液。正极材料通常决定电池之种类，例如锂钴电池（LiCoO2）、锂锰电池（LiMnO2）、锂镍电池（LiNiO2）及磷酸锂铁电池（LiFePO4）等，可通称锂离子电池，当然尚具有其它种类，如镍氢、镍镉电池等。通常，电池之形状涉及到电池芯结构之制程与设计，例如圆筒型电池，其电池芯结构通常为卷绕体，而方型电池，其电池芯结构通常为叠片体。

叠片体之制程一般包括Z字型叠片法，该方法请参考中国专利第CN 101485033号揭示之内容;隔离膜制袋法，该方法请参考中国专利第CN 101174681号揭示之内容;隔离膜切片法，该方法请参考中国专利第CN 101405911号揭示之内容。以叠片法为例，正/负极是由正/负极材料涂布于极片后，再加上极耳以便将电导出，最后再以隔离膜隔开正/负极而成，如此则避免短路。如果正极与负极之极耳皆为同一方向，则电池之电池芯盖必须做相应之设计，将输出端子制作于电池芯盖上。由于输出端子都在同侧，且通常会做在电池芯盖上，因此，电池芯盖之绝缘、连接方式等设计就显得相当重要。好的绝缘设计，可以避免电池内部短路；好的连接方式，可以充分利用电池壳体内部之空间，又具有稳固耐冲撞等特性。

然而，现有方型电池之设计有几个盲点。

首先，方型电池的电池芯盖连接端子之固定方式，通常是利用螺丝而直接将叠片体之极耳锁定于电池芯盖上，具体请参考中国专利第CN101174681号揭示之内容；或是利用铆钉直接将叠片体之极耳铆在电池芯盖上。然而，在各种实际应用的场合中，上述物理固定之方式容易松动，于是极可能造成漏液情形的发生。此外，叠片体内各极片之极耳也是以物理方式连接，接触内阻较大，单位为毫欧姆，通常为超声波焊接之叠片体极耳接触内阻之好几倍。

其次，为了避免内部的极耳碰触到电池芯盖而造成短路的可能性，又必须做额外的绝缘设计，于是增加了电池芯整体的体积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导电端子，该导电端子具有较大扭力。

具体技术方案如下：一种导电端子，用于连接电池与外部设备，所述导电端子包括与用以机械连接到电池上的安装部及自安装部垂直延伸而出的导接部，所述安装部与电池电性连接用以将电池内的电导出，所述导接部上设有螺纹用以与外部设备螺纹锁紧，所述导电端子以冷冲压方式制造。

进一步地，所述安装部呈长椭圆形。

进一步地，所述安装部上设有贯穿安装部的、用以与电池铆接的铆接孔。

进一步地，所述导电端子的材料为黄铜。

进一步地，所述导电端子上形成有膜层。

进一步地，所述膜层材料为镍或者青铜。

进一步地，所述导电端子的横截面呈台阶状。 

本发明的目的还在于提供一种导电端子的制造方法，该方法制造出的导电端子具有较大扭力。

具体技术方案如下：一种导电端子的制造方法，包括如下步骤：

提供料棒；

将所述料棒放入冷冲压模具内，冲压所述料棒，形成用以安装到电池上的安装部；

使用螺丝机加工料棒形成具有螺纹的导接部；及

清洗步骤。

进一步地，清洗方法为超声波清洗。

进一步地，冲模该料棒时将安装部裁切成长椭圆形。

进一步地，清洗步骤完成后，还包括在导电端子上形成膜层的步骤。

进一步地，所述料棒为15-20毫米长的铜棒。

进一步地，还包括在冷冲压模具内将料棒一端打扁成圆饼状

本发明的目的还在于提供一种锂电池，该锂电池的导电端子具有较大扭力。

具体技术方案如下：一种锂电池，包括电池外壳、电池芯结构、电解液以及导电端子，该导电端子具有前述的各个特征。

相较于现有技术，本发明锂电池的导电端子制造简单，结构稳定，具有较大的扭力。

附图说明

图1是本发明电池芯盖组件组装于电池的立体图。

图2是本发明电池芯盖组件的立体示意图。

图3是本发明电池芯盖组件的另一立体示意图（电池外壳被省略）。

图4是本发明电池芯盖组件的另一视角的立体示意图。

图5是图1所示电池的局部立体图（电池外壳被省略）。

图6是本发明电池芯盖组件的侧视示意图。

图7是图1所示电池的电池芯极耳与电池芯盖极耳焊接前的示意图。

图8是图6之结合示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

请参阅图1至图5所示，本发明电池芯盖组件300收容于电池100的电池外壳200内。所述电池外壳200内充满电解液。所述电池芯盖组件300包括电池芯盖（未标号）以及电池芯结构20。本发明电池芯盖包括电池芯盖板30、设置在电池芯盖板30一侧的导电端子10、设置在电池芯盖板30另一侧的电池芯盖极耳41、42、固持件50以及绝缘垫70。

如图2、图3所示，所述导电端子10包括安装部12以及自安装部12延伸而出用于与外部设备（图未示）连接的导接部11。在本实施例中，所述导接部11上设有螺纹111用以与外部设备螺纹锁紧，所述安装部12呈长椭圆形。可以理解，只要适应电池100的宽度，安装部12的形状并无特别限制。所述安装部12上设有贯穿安装部12的铆接孔。所述导电端子10的横截面呈台阶状。所述导电端子10包括正极端子10a与负极端子10b，主要材料均为黄铜。为了区分正极与负极，会于黄铜外侧额外加上膜层。所述膜层是电镀在导电端子10上的，材料一般为镍或者青铜。所述导电端子10作为输出端子，亦称为极柱，主要用途是将电池芯结构20的电从电池100内导出至电池100外部，并可锁紧。

所述导电端子10以冷冲压方式制造，包括如下步骤：

将长铜棒裁切成料棒，所述料棒长为15-20毫米；

将所述料棒放入冷冲压模具内将一端打扁成圆饼状，冲模该料棒形成用以安装到电池100上的安装部12，并将安装部12裁切成长椭圆形；

使用螺丝机在料棒上搓出具有螺纹111的导接部11； 

清洗步骤，所述清洗方法为超声波清洗；及

在清洗后的导电端子10上形成膜层，依照导电端子10的正极或是负极分别电镀不同材料。

以冷冲压方式所制造出来的导电端子10的扭力较大，可达10牛頓．米。现有技术中，主要利用车切加工制造导电端子，然而，以车切加工制造出来的导电端子扭力较小，最多到3牛頓．米即会滑牙。所述滑牙是指刚开始锁螺丝似乎有锁紧，但是再锁深一点又松掉的现象。因此，以冷冲压方式制造出来的导电端子10更加不容易发生滑牙。

所述电池芯结构20包括叠片体（未标号）及电池芯极耳（未标号），所述电池芯极耳与电池芯盖极耳41、42机械及电性连接在一起，具体细节将在本文后段阐述。所述电池芯极耳包括正极极片极耳21及负极极片极耳22。所述叠片体是由多片极片叠置而成，每一极片具有一极耳。所述正、负极极片极耳21、22分别由多片极片上的极耳以超声波焊接的方式焊成一体而形成。

所述电池芯盖板30的材料可与电池外壳200一致，比如均可为铝。所述电池芯盖板30的形状为方形。其尺寸设计主要是配合电池外壳200的开口大小，以便相互接合。同时，预留四个贯穿的盖孔（图未示）供绝缘垫70与固持件50穿设。所述电池芯盖板30将电池100密封，四个盖孔的内侧表面皆以绝缘垫70包覆，再将固持件50，比如铆钉等，穿过其中以铆接。

所述电池芯盖极耳包括正电池芯盖极耳41及负电池芯盖极耳42。所述正、负电池芯盖极耳41、42的材料不同，正电池芯盖极耳41的材料为铝，负电池芯盖极耳42的材料为铜镀镍。所述电池芯盖极耳材料的选取原则为正电池芯极耳21材料需与其连接的正电池芯盖极耳41材料一致，负极亦同。所述电池芯盖极耳41、42为片状金属，其宽窄取决于过电流的大小。电流越大，电池芯盖极耳41、42的宽度越大。例如：25安时的电池芯盖极耳宽度一般为20~25毫米，16安时的电池芯盖极耳宽度一般为15~20毫米，12安时的电池芯盖极耳宽度一般为10~15毫米。所述电池芯盖极耳被铆钉50铆接于电池芯盖板30上，用于与电池芯极耳焊接，并与电池芯极耳共同形成M字型极耳结构。

所述正电池芯盖极耳41与正极极片极耳21通过超声波焊接连接。所述负电池芯盖极耳42与负极极片极耳22通过超声波焊接连接。所述电池芯盖组件300还可进一步包括设置在电池芯结构20与电池芯盖板30之间的绝缘片60。所述绝缘片60上进一步设有通孔（未标号），所述电池芯盖极耳41、42穿过绝缘片60的通孔与电池芯极耳21、22机械及电性连接在一起。

请参阅图3至图6所示，所述电池芯极耳21、22包括与电池芯结构20叠片体连接的第一连接部211、221及与电池芯盖极耳41、42连接的第一结合部212、222。所述电池芯盖极耳41、42包括与电池芯盖板30连接的第二连接部411、421及与第二连接部411、421连接并与第一结合部212、222连接的第二结合部412、422。所述正极极片极耳21与正电池芯盖极耳41机械及电性连接后的横截面呈M字型。所述负极极片极耳22与负电池芯盖极耳42机械及电性连接后的横截面大致呈M字型。采用该种M字型的连接方式，则所述电池芯盖板30与电池芯结构20之间的距离小于等于10毫米，从而减少电池壳体200内部空间的浪费。该种M字型的连接方式可方便使用超声波焊接，超声波焊接可减少接触内阻。另外，该种M字型极耳结构也使得连接更加牢固。

如图2所示，所述固持件50将电池芯盖板30、导电端子10、电池芯盖极耳41、42机械及电性地连接在一起。本实施例中，所述固持件50为铆钉，所述导电端子10、电池芯盖板30、电池芯盖极耳41、42及绝缘垫70通过铆钉铆接固持在一起。铆钉的材料主要为铝，也可以为红铜或其他同等性能的材料。所述铆钉50的形状为圆型柱状，具有类似梯型的头，较大头位于电池芯盖板30的下方。所述铆钉50的尺寸为：头部宽度可为7~10毫米，厚度可为0.8~1.5毫米，杆径可为3.5~5毫米，高度根据电池芯盖板30的尺寸作相应调整。导电端子10安装部12上的四个铆接孔之洞壁皆以绝缘垫70包覆，再将铆钉50穿过予以铆接。本实施例中，利用铆接方式固定导电端子10、绝缘垫70、电池芯盖板30以及电池芯盖极耳41、42。

 所述绝缘片60为绝缘体，其材料可为塑料。所述绝缘片60的形状为一片状绝缘体，可为方形，片体中间划出两道方形开口，以利电池芯盖极耳41、42穿过该绝缘片60。所述绝缘片60的功效为避免电池芯极耳21、22与电池芯盖极耳41、42连接的部分接触到电池芯盖板30。

如图6与图7所示，所述绝缘垫70包括位于电池芯盖板30一侧的用以电绝缘导电端子10与电池芯盖板30的第一绝缘部71、位于电池芯盖板30另一侧用于电绝缘电池芯盖板30与电池芯盖极耳41、42的第二绝缘部72、及位于连接第一绝缘部71与第二绝缘部72并电绝缘固持件50与电池芯盖板30的连接部（图未示）。所述第一绝缘部71部分地包覆在电池芯盖板30上方，所述第二绝缘部72部分地包覆在电池芯盖板30下方，所述连接部覆盖电池芯盖板30盖孔内壁上，所述盖孔是使得铆钉50可以穿过电池芯盖板30。所述绝缘垫70的材料为PP (聚丙烯)，亦可为其它绝缘且耐电解液腐蚀的材料，于此不一一列举。所述绝缘垫70具有工字型剖面形状。在俯视方向上为呈方型，且四端圆角。可以理解地，所述绝缘垫70面积须比导电端子10安装部12的面积大，也要比电池芯盖极耳41、42的面积大，俯视方向上亦可为其他形状。所述绝缘垫70的加工方法是将电池芯盖板30先置入注塑机，然后以射出成型之方式做出横截面为工字型之绝缘结构。因为导电端子10、电池芯盖板30、电池芯极耳21、22，及电池芯盖极耳41、42均为金属材料，所以所述绝缘垫70的用途为避免正负极短路。具体而言，所述绝缘垫70用于同时隔离电池芯盖板30与铆钉50、隔离电池芯盖板30与电池芯盖极耳41、42、隔离电池芯盖板30与导电端子10之间的电连接。在本发明中，所述绝缘片60与绝缘垫70构成双层绝缘结构，使得电池的绝缘效果更佳。

所述电池芯盖组件300的制造方法，包括以下步骤：

提供电池芯结构20，所述电池芯结构20设有电池芯极耳21、22；

提供电池芯盖板30，将所述电池芯盖板30置入注塑机；

在电池芯盖板30上注塑成型绝缘垫70；

提供导电端子10，将导电端子10置于电池芯盖板30一侧；

提供电池芯盖极耳41、42，将电池芯盖极耳41、42置于电池芯盖板30另一侧；

提供固持件50，所述固持件50将电池芯盖板30、绝缘垫70、导电端子10及电池盖极耳41、42机械及电性地固持连接在一起；

将所述电池芯盖极耳41、42与电池芯极耳21、22以超声波焊接的方式机械及电性连接在一起。

 

在以上步骤中，所述导电端子10、电池芯盖极耳41、42及固持件50均通过绝缘垫70而与电池芯盖板30相绝缘。所述电池芯极耳21、22与电池芯盖极耳41、42的机械及电性连接是使用超声波焊方式将两者焊接熔解在一起。

如图8所示，焊接电池芯盖极耳与电池芯极耳之前，先将电池芯盖极耳的第二连接部411、421铆接于电池芯盖板30上，再将电池芯盖极耳折弯使得第二连接部411、421与第二结合部412、422垂直。同时，将电池芯盖极耳也折弯使得第一连接部211、221与第一结合部212、222的夹角也呈90度，也即相互垂直。然后，将电池芯盖极耳与电池芯极耳按照正、负极两两对应。接着，以超声波焊方式将两者焊接于一体。最后，将电池芯盖板30翻转固定后使得所述电池芯极耳21、22与电池芯盖极耳41、42连接后的横截面大致呈M字型，如图6所示，也即最后形成M字型极耳连接结构。

在本发明中，电池芯盖组件300使用铆接的固定方式，可避免产生类似螺丝松动的现象，且可避免电池漏液的可能性，整体结构得以精简。另外，本发明电池芯盖组件避免短路的效果良好同时可实现大量生产。除此以外，电池芯极耳21、22与电池芯盖极耳41、42采用超声波焊接的连接方式并凹折成M字型，从而可以节省空间且焊接牢固。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种导电端子，用于连接电池（100）与外部设备，其特征在于：所述导电端子包括与用以机械连接到电池上的安装部（12）、及自安装部垂直延伸而出的导接部（11），所述安装部与电池电性连接用以将电池内的电导出，所述导接部上设有螺纹（111）用以与外部设备螺纹锁紧，所述导电端子以冷冲压方式制造。

2.如权利要求1所述的导电端子，其特征在于：所述安装部呈长椭圆形。

3.如权利要求1所述的导电端子，其特征在于：所述安装部上设有贯穿安装部的、用以与电池铆接的铆接孔（121）。

4.如权利要求1所述的导电端子，其特征在于：所述导电端子的材料为黄铜。

5.如权利要求1所述的导电端子，其特征在于：所述导电端子上形成有膜层。

6.如权利要求5所述的导电端子，其特征在于：所述膜层材料为镍或者青铜。

7.如权利要求1所述的导电端子，其特征在于：所述导电端子的横截面呈台阶状。

8.一种导电端子（10）的制造方法，所述导电端子可安装到电池（100）上，其特征在于：所述制造方法包括如下步骤：

提供料棒；

将所述料棒放入冷冲压模具内，冲压所述料棒，形成用以安装到电池上的安装部（12）；

使用螺丝机加工料棒形成具有螺纹（111）的导接部（11）；及

清洗步骤。

9.如权利要求8所述的导电端子的制造方法，其特征在于：清洗方法为超声波清洗。

10.如权利要求8所述的导电端子的制造方法，其特征在于：冲模该料棒时将安装部裁切成长椭圆形。

11.如权利要求8所述的导电端子的制造方法，其特征在于：清洗步骤完成后，还包括在导电端子上形成膜层的步骤。

12.如权利要求8所述的导电端子的制造方法，其特征在于：所述料棒为15-20毫米长的铜棒。

13.如权利要求8所述的导电端子的制造方法，其特征在于：还包括在冷冲压模具内将料棒一端打扁成圆饼状。

14.一种锂电池，包括电池外壳、电池芯结构、电解液，其特征在于：还包括如权利要求1-7任意一项所述的导电端子。

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