CN102569706B - 可再充电电池和制造电池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可再充电电池，所述可再充电电池包括：电极组件，包括多个电极，其中，所述多个电极中的每个包括涂覆区域和未涂覆区域；壳体，容纳电极组件；盖板，结合到壳体，用于将电极组件封闭在壳体中；集流板，结合到盖板；连接构件，电连接到至少两个电极的未涂覆区域。

Description

可再充电电池和制造电池的方法

技术领域

所描述的技术总体上涉及一种具有通过焊接结构而彼此连接的电极组件和集流板的可再充电电池。

背景技术

可再充电电池通常包括电极组件、用于容纳电极组件的壳体、用于打开和关闭壳体的开口的盖板、连接到电极组件的未涂覆区域的集流板以及电连接到集流板并突出到盖板的外部的电极端子。电极组件通常包括分隔件和设置在分隔件的两侧上的正电极和负电极，所述正电极和负电极以胶卷(jelly-roll)形状螺旋地卷绕。

未涂覆区域和集流板通常通过焊接彼此机械连接和电连接。例如，未涂覆区域通常置于集流板上方，并且通常在超声波焊接法中通过施加超声波振动将未涂覆区域焊接到集流板。如果未涂覆区域的宽度窄，则难以在超声波焊接机的焊头与焊座之间接合未涂覆区域。

在激光焊接方法中，集流板的突出构件通常竖立地位于未涂覆区域上，并且通常通过辐射激光束将该突出构件焊接到未涂覆区域。然而，难以确保未涂覆区域均匀地附着到集流板。

在激光焊接中，在集流板处形成缝隙，并且未涂覆区域插入到该缝隙中。即使在这样的情况下，当未涂覆区域的宽度窄时，也难以接合未涂覆区域，而且由于激光束在穿过未涂覆区域后穿透电极组件，所以会损坏分隔件。

为了改善焊接性能，可以通过弯曲未涂覆区域的预定部分来加宽集流板与未涂覆区域的接触区域。在这样的情况下，难以以恒定的宽度来弯曲未涂覆区域。此外，难以螺旋地卷绕弯曲的正电极或弯曲的负电极。

本部分公开的信息仅用于增进对所描述的技术的背景的理解，因此可能包含不构成在这个国家对本领域普通技术人员来说已知的现有技术的信息。

发明内容

一个实施例提供了一种可再充电电池，所述可再充电电池包括：电极组件，包括多个电极，其中，所述多个电极中的每个包括涂覆区域和未涂覆区域；壳体，容纳电极组件；盖板，结合到壳体，用于将电极组件封闭在壳体中；集流板，结合到盖板；以及连接构件，电连接到至少两个电极的未涂覆区域。

另一个实施例提供了一种制造电池的方法，所述方法包括：形成包括第一电极、第二电极和设置在第一电极与第二电极之间的分隔件的电极组件；形成从第一电极延伸的多个电极接线片；将集流板结合到第一电极的所述多个电极接线片；在集流板与第一电极之间注入熔融状态的金属；使注入的金属硬化以形成被布置为将所述多个电极接线片中的两个或更多个电极接线片彼此结合并结合到集流板的连接构件。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的可再充电电池的透视图。

图2是沿线II-II截取的图1的剖视图。

图3是示出电极组件和集流板的分解透视图。

图4是沿线IV-IV截取的图3的剖视图。

图5是根据本发明的第二实施例的可再充电电池的电极组件和集流板的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更加充分地描述本发明的实施例，附图中示出了本发明的特定实施例。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以以各种不同的方式来修改，而均未脱离本发明的精神或范围。附图和说明在本质上应当看作是示例性的而非限制性的。在整个说明书中，相同的标号表示相同的元件。

图1是根据本发明的第一实施例的可再充电电池的透视图。图2是沿线II-II截取的图1的剖视图。参照图1和图2，可再充电电池100可包括用于容纳电极组件10的壳体20、连接到形成在壳体20的一侧处的开口的用于关闭和打开壳体20的盖板30、电连接到电极组件10的集流板41和42以及连接到集流板41和42并穿过盖板30的电极端子51和52。

例如，电极组件10可包括作为绝缘体的分隔件13以及设置在分隔件13的两侧处的负电极11和正电极12。电极组件10可具有通过用分隔件13螺旋地卷绕负电极11和正电极12而形成的胶卷形状。此外，尽管未示出，但是可通过堆叠负电极和正电极并且在正电极和负电极之间插入分隔件来形成电极组件。这里，负电极和正电极是单个的金属板。此外，可通过以Z字形方式(未示出)折叠负电极、分隔件和正电极来形成电极组件。

可通过用活性材料涂覆集流体来形成负电极11和正电极12。这里，集流体可以是薄金属板。因此，负电极11和正电极12可被划分为涂覆区域和未涂覆区域111和121，在涂覆区域，集流体涂覆有活性材料，在未涂覆区域111和121，集流体未涂覆有活性材料。涂覆区域可几乎占据负电极11和正电极12的整个区域。未涂覆区域111和121可形成在胶卷状态的电极组件10的涂覆区域的两侧处。例如，负电极11的集流体可由铜制成，正电极12的集流体可由铝制成。

壳体20形成可再充电电池100的外部。壳体20可由诸如铝、铝合金或镀镍钢的导电金属制成。壳体20能够提供用于容纳电极组件10的空间。例如，壳体20可以形成为在其一端处包括开口的立方体形状，该立方体形状用于容纳同样具有立方体形状的电极组件10。如图1和图2中所示，开口面向上方(z轴方向)。

盖板30可由薄板形成并可连接到开口。因此，盖板30能够关闭并密封壳体20。根据需要，这样的盖板30可包括通过将壳体20的内侧和外侧彼此阻隔或将内侧和外侧连接来形成并驱动可再充电电池100的元件。例如，盖板30可包括使电极端子51穿过的端子孔311和使电极端子52穿过的端子孔312、用于注入电解质溶液的电解质注入开口32以及用于确保可再充电电池100的稳定性的排气孔35。

在将电解质溶液注入到具有连接到壳体20的盖板30的壳体内侧之后，电解质注入开口32可用密封盖33来密封。排气孔35可用排气板34来密封，该排气板保持关闭状态并当内部压力增加时打开排气孔35。

穿过端子孔311的电极端子51和穿过端子孔312的电极端子52安装在端子孔311和312处。电极端子51电连接到电极组件10的负电极11，电极端子52电连接到电极组件10的正电极12。电极端子51和52可安装有设置在端子孔311和312的内侧处的绝缘体511和521和设置在端子孔311和312的外侧处的垫圈512和522。

绝缘体511和521可使电极端子51和52与盖板30电绝缘。此外，绝缘体511和521还可在盖板30的内侧处在集流板41和42与盖板30之间延伸，从而使集流板41和42与盖板30电绝缘。通过用螺母61和62组装电极端子51和52，垫圈512和522可在电极端子51和52与端子孔311和312之间形成密封结构。

集流板41和42可将电极组件10与电极端子51和52电连接。例如，可从盖板30的内侧通过嵌缝(caulking)或铆接安装在端子孔311和312处的电极端子51和52来将集流板41和42电连接到电极端子51和52。此外，集流板41和42可通过焊接连接到电极组件10的未涂覆区域111和121。

由于集流板41和42与电极组件10的未涂覆区域111和121的连接结构同样地形成在负电极11处和正电极12处，所以在下文中将把负电极11的集流板41与未涂覆区域111的连接结构作为示例来描述本发明。

图3是示出电极组件和集流板的分解透视图。图4是沿线IV-IV截取的图3的剖视图。参照图3和图4，可在螺旋卷绕的电极组件10中的未涂覆区域111之间形成空的空间C。电极组件10可包括通过设置嵌入金属而形成的连接或加固构件70，该嵌入金属通过在未涂覆区域111之间的空间C处注入熔融金属并随后使熔融金属硬化而形成。

可通过在与将要和集流板41连接的未涂覆区域111对应的位置处部分地注入熔融金属并随后使该熔融金属硬化来使嵌入的金属形成连接构件70。此外，可通过使未涂覆区域111部分地浸在熔融金属中并随后使该熔融金属硬化来使嵌入金属形成连接构件70。为此，可使用具有注入部的熔融金属液体注入装置，该注入部布置为在将要焊接到集流板41的对应位置处注入熔融金属。在未涂覆区域111的整个长度L中，连接构件70可形成在未侵入涂覆区域112和122、分隔件13和正电极12的连接构件长度L1内。因此，连接构件长度L1能够加宽集流板41的焊接区域，可以保护涂覆区域112和122以及分隔件13不被损坏，并可以防止负电极11与正电极12短路。

由于连接构件70加宽了未涂覆区域111与集流板41的接触区域，所以当使用激光束将电极组件10的连接构件70焊接到集流板41时，可以提高焊接性能。

尽管因未涂覆区域111由铜制成而导致其具有低的焊接性能，但是形成在未涂覆区域111处的连接构件70能够改善未涂覆区域111与集流板41的焊接性能。

例如，连接构件70可由在未涂覆区域111的空间C之间以及在未涂覆区域111的端部处注入的且随后被硬化的嵌入铜来形成。即，连接构件70可以包括另外提供的熔融状态的铜71和在未涂覆区域111的端部处的由熔融的铜71熔化的铜72。即，可通过由相同材料制成的并且熔化的且随后硬化的铜71和72在连接构件范围L1处一体地形成连接构件70。

可沿宽度方向(y轴方向)按照针对未涂覆区域111的高度方向(z轴方向)设置的预定间隙来形成连接构件70。集流板41能够紧密地附着到并焊接到与连接构件70对应的未涂覆区域111。即，连接构件70能够使电极组件10被损坏的可能性最小化，该损坏可能由形成在包括集流板41被焊接的区域在内的预定区域处的熔化并随后硬化的铜71和72引起。集流板41可包括与连接构件70对应的焊接单元411和不与连接构件70对应的通孔412。因此，集流板41可使由焊接产生的热导致的变形最小化，并可以排出在充电和放电过程中在电极组件内部产生的气体。即，通孔412可与焊接单元411交替设置。

连接构件可对应于未涂覆区域111的一侧的整个区域形成，该整个区域随高度-宽度方向设置。在这样的情况下，在未涂覆区域中的连接构件的区域的增量可使得将集流板与连接构件(未示出)焊接更容易。

此外，可通过用熔化的且随后硬化的铜71填充未涂覆区域111之间的空间C来形成连接构件70。因此，可以防止在焊接过程中激光束穿过电极组件10的内部。即，连接构件70可防止因激光束而导致涂覆区域112和122以及分隔件13的损坏。

图5是根据本发明的第二实施例的可再充电电池中的电极组件210和集流板241的剖视图。

在描述的第一实施例中，连接构件70可使用熔点与未涂覆区域111的熔点相同的熔融的铜来形成。与第一实施例不同，在描述的第二实施例中，连接或加固构件270可使用熔点比未涂覆区域211的熔点低且熔化的并且随后硬化的嵌入铝来形成。

在描述的第一实施例中，连接构件70通过熔化的且随后硬化的铜71和72一体地形成在未涂覆区域111的端部处。与第一实施例不同，连接构件270可形成为在未涂覆区域211的端构件272处形成的铜与设置在未涂覆区域211的端构件272之间的嵌入铝271的层结构。

由于嵌入铝271的熔点比铜的熔点低，所以与描述的第一实施例的连接构件70相比，描述的第二实施例的连接构件270可进一步减小未涂覆区域211被损坏的可能性。即，在连接构件270中，端构件272保持其形状。

详细来讲，连接构件270可在未涂覆区域211的整个长度L中形成未侵入涂覆区域112和122、分隔件13以及正电极12的连接构件长度L1。因此，连接构件长度L1能够加宽集流板241的焊接区域，保护涂覆区域112和122、分隔件13以及正电极12免受因熔融金属而导致的损坏，并防止负电极11与正电极12短路。

由于连接构件270扩大了集流板与未涂覆区域211的接触区域，所以当使用激光束将电极组件210的连接构件270焊接到集流板241时，进一步提高了焊接性能。尽管由于未涂覆区域211由铜制成而使得其具有低的焊接性能，但是形成在未涂覆区域211处的连接构件270能够提高未涂覆区域211与集流板241的焊接性能。

例如，连接构件270可包括未涂覆区域211的端构件272和填充未涂覆区域211的空间C的嵌入铝271。即，连接构件270可形成为嵌入铝271与铜端构件272的堆叠结构。即，连接构件270可在连接构件范围L1内形成为嵌入铝271与铜端构件272的层结构。

此外，通过利用嵌入铝271填充未涂覆区域211之间的空间C，连接构件270能够防止激光束穿过到电极组件的内部。即，连接构件270能够防止由激光束引起的分隔件13的损坏。

尽管已经结合目前被视为实际的实施例的内容描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖被包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (8)

1.一种可再充电电池，所述可再充电电池包括：

电极组件，包括多个电极，其中，所述多个电极中的每个包括涂覆区域和未涂覆区域；

壳体，容纳电极组件；

盖板，结合到壳体，用于将电极组件封闭在壳体中；

集流板，结合到盖板；以及

连接构件，电连接到至少两个电极的未涂覆区域并且电连接到集流板；

其中，连接构件的长度小于电极的未涂覆区域的在集流板与电极的涂覆区域之间的长度，

集流板包括与连接构件交替地设置的多个孔，

连接构件为电连接到集流板的金属，

所述金属包括铝，所述电极的未涂覆区域包括铜。

2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，连接构件还包括电极的部分未涂覆区域。

3.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中，连接构件还包括在包含单一材料的整体结构中的电极的部分未涂覆区域。

4.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中，连接构件还包括在包含两种不同材料的层结构中的电极的部分未涂覆区域。

5.根据权利要求3所述的可再充电电池，其中，所述材料是铜或铝。

6.一种制造电池的方法，所述方法包括：

形成包括第一电极、第二电极和设置在第一电极与第二电极之间的分隔件的电极组件；

形成从第一电极延伸的多个未涂覆部；

将集流板结合到第一电极的所述多个未涂覆部；

在集流板与第一电极之间注入熔融状态的金属；以及

使注入的金属硬化以形成连接构件，所述连接构件被布置为将所述多个未涂覆部中的两个或更多个未涂覆部彼此结合并结合到集流板，其中，连接构件的长度小于未涂覆部的在集流板与第一电极的之间的长度，

其中，使注入的金属硬化以形成连接构件的步骤包括：

形成多个连接构件；

在集流板中形成设置为与连接构件的位置对应的焊接单元；

在交替地设置有焊接单元的集流板中形成多个开口；

将焊接单元焊接到连接构件。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，注入的熔融状态的金属具有与所述两个或更多个未涂覆部的熔点相同的熔点并包括铜，所述方法还包括：

用注入的熔融状态的金属将所述两个或更多个未涂覆部熔化；

使在所述两个或更多个未涂覆部之间的注入的熔融状态的金属的一部分硬化，以形成连接构件的第一部分；

使注入的熔融状态的金属和所述两个或更多个未涂覆部硬化，以形成连接构件的与所述两个或更多个未涂覆部一体地形成的第二部分。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，注入的熔融状态的金属具有比所述两个或更多个未涂覆部的熔点低的熔点并且为铝，所述方法还包括：

使在所述两个或更多个未涂覆部之间的注入的熔融状态的金属硬化，以形成连接构件。