CN102986061B - 锂电池的电极结构 - Google Patents

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Abstract

一种锂电池的电极结构，将锂电池的罐体内电池正极、负极对外电性连接的电极结构，其包括:一盖板本体(100)；至少一片状金属材质的电极本体(200)，其被包覆部设置于该盖板本体(100)内，且被包覆部(210)两端分别形成弯折部(201，202)，分别由弯折部(201，202)延伸形成连接部(220)与输出部(230)并由该盖板本体(100)表面露出。通过包覆与非直接贯穿的方式，形成锂电池的导电电极结构，达到电极导电处的密封效果。

Description

锂电池的电极结构
技术领域
本发明涉及锂电池的电极结构，尤指通过包覆与非直接贯穿的方式，形成锂电池的导电电极结构，达到电极导电处的密封效果。
背景技术
锂电池由于材料技术的大幅突破，已可作为高电量需求的供电源(如：磷酸铁锂二次电池)，例如使用于电动自行车、电动轮椅等高电力需求的设备，此种高容量的非水电解液二次锂电池的储电量及供电量均较传统锂电池大。前述二次锂电池的电池罐通常为铝制的金属罐，一般而言，金属罐是由铝或不锈钢制成至少一端开口的圆柱形或方形，待电池正极、负极及隔离膜封装于金属罐后，为了保持电池内部的长期稳定密封，在电池罐的开口部位，会以盖板通过不同的密封技术而将其确实封闭，以确保电池具有良好的防水防气性能。
现有方形的锂电池电极是将对外电性连接的电极端子设置于盖板上，且二者之间用绝缘片隔开，且通过铆钉穿透该盖板、正极端子及绝缘片，以将正极端子紧固于盖板上；另设置绝缘片于盖板下方绝缘该铆钉与盖板，而电极接头焊接于该铆钉的下端，该正极接头与金属罐内的电池的正极(或负极)相连。
而圆柱形电池是由一体成型或焊接所构成的导电柄与贯穿盖板的导电端子的电性连结，完成对外放电的应用。
值得注意的是，目前锂电池连接金属罐内部电池至盖板外的电极结构设计上都是贯穿盖板的方式，且由钢性的铆钉或螺栓(导电端子)作为对外的电极。这种贯穿盖板与使用钢性材料将会有以下缺点：
1．以贯穿方式的电极结构，虽然通过绝缘片可以达到该处密封的效果，但当长时间使用后，一般使用橡胶的绝缘片将会因为老化而产生间隙，此时贯穿孔处将不再是密封状态，水气将会由此处进入电池的金属罐内部，降低电池的使用寿命。
2．钢性材料的对外电极，当二个以上的锂电池通过电性连接组件相串联或并联时，如果电性连接组件也为钢性材料，在如电动自行车、电动轮椅等高震荡环境使用时，将因为钢性材料的相对应力使得电极贯穿孔被破坏而变形，使贯穿孔处不是密封状态，水气将会由此处进入电池金属罐内部，降低电池的使用寿命。
3．以贯穿方式的电极结构的贯穿盖板的部分(铆钉或螺栓(导电端子))与对外的接触点截面积不大，这种结构原理乃如一条宽广的大马路在某一段为一条不成比例的桥梁，故要通过桥梁的车子愈多时，在桥梁的入口愈容易产生塞车。同理，当大量电子要通过电极时，会因贯穿盖板部分的阻抗而产生热能，因此在充电时会增加温度，而温升效应乃进一步导致阻抗再予增加的恶性循环，使用安全性会不佳。再者，当大量电荷受电压驱使且通过电极时，该电极的电阻提高，充放电的效率自然降低。
4．现有以贯穿方式的电极结构其贯穿盖板需装设绝缘片等用以密封的组件，要达到密封标准其制造难度与成本都相当高。
发明内容
为克服上述的缺点，本发明的一目的是提供一种锂电池的电极结构，通过非直接贯穿的方式，形成锂电池的导电电极结构，水气不易处进入电池金属罐内部，轻易的达到电极导电处的密封标准。
本发明的另一目的是，通过弹性接触的电极结构设计，当在高震荡环境使用时，电极在盖体的导出处将不易被破坏而变形，增加电池的使用寿命。
本发明的另一目的是，电极对外的接触面积增大，适合应用于大量电流，降低电极的电阻影响，增加大电流应用的安全性，增加锂电池充放电的效率。
本发明的再一目的是，简化电极及盖板的密封结构，结构简单，达到密封标准的制造难度与成本都比现有技术低。
为达到上述目的，本发明揭示一种锂电池的电极结构，将锂电池的罐体内电池正极、负极对外电性连接的电极结构，其包括:一盖板本体，该盖板本体利用绝缘防水材以射出成型方式一体成型；及依需至少一金属材质的电极本体，该电极本体中间段为一被包覆部，该被包覆部设置于该盖板本体内，且该被包覆部一端形成一第一弯折部，该第一弯折部延伸形成一连接部并由该盖板本体下表面露出，与罐体内电池的正极(或负极)电性连接；而该被包覆部另一端形成一第二弯折部，该第二弯折部延伸形成一输出部并由该盖板本体上表面露出，用以对外导电。
其中，该输出部形成一第三弯折部，由该第三弯折部延伸形成一接触部。
其中，该盖板本体的上表面设有至少一固定组件，该固定组件在设置上可与该电极本体的被包覆部形成非接触状态或接触状态。
本发明的优点在于，电极本体的被包覆部与第一、二弯折部形成于该盖板本体内部，除了包覆所形成的密封效果，弯折部也使得电极本体在盖板上形成非直接贯穿的上下外露形态，通过弯折形态用以延长万一由接缝处渗入的水气行程，阻隔因毛细现象而进入锂电池罐体内部。且因为电极本体为片状，通过第三弯折部延伸形成的接触部，除了对外可形成大接点面积，当大量电荷受电压驱使且通过电极时，降低电极的电阻，提高充放电的效率，也因为第三弯折部而形成一防震效果，减少已知因为钢性材料的相对应力使得电极在盖板上所产生的破坏变形，增加锂电池的使用寿命。有因为不同于已知以贯穿方式的电极结构，简化电极及盖板的密封结构，所以不需要多余的密封组件就可以达到密封的标准，制造难度与成本都比现有揭露技术低。
附图说明
图1为本发明第一实施例的立体示意图。
图2为本发明第一实施例的剖面示意图。
图3为本发明第一实施例的另一应用示意图。
图4为本发明第二实施例的立体示意图。
图5为本发明第二实施例的剖面示意图。
图6为本发明第三实施例的另一应用示意图。
符号说明
100、500：盖板本体101、501：下表面
102、502：上表面200、600：电极本体
201、601：第一弯折部202、602：第二弯折部
203、603：第三弯折部210、610：被包覆部
220、620：连接部230、630：输出部
240、640：接触部300、700：罐体
400、800：固定组件401、801：封接部
402、802：固定部
具体实施方式
有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来做进一步说明，但应了解的是，该等实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为对本发明实施的限制。
请参阅图1与图2，为本发明第一实施例的立体与剖面示意图。以方形的锂电池为说明例，需将锂电池的罐体300内电池正极、负极对外电性连接，一般方形锂电池于该盖板本体100上会有二片状金属材质的电极本体200，分别用以电性连接罐体300内电池的正极、负极(图中未示)，每一个电极本体200中间段为一被包覆部210，该被包覆部210设置于该盖板本体100内，且该被包覆部210一端形成一第一弯折部201，该第一弯折部201延伸形成一连接部220并由该盖板本体100下表面101露出，使该连接部220与罐体300内电池的正极(或负极)电性连接；而该被包覆部210另一端形成一第二弯折部202，该第二弯折部202延伸形成一输出部230并由该盖板本体100上表面102露出，通过该输出部230用以对外导电。进一步该输出部230一端形成一第三弯折部203，由该第三弯折部203延伸形成一接触部240，用于对外电性连接时的接触应用。
实施上，该盖板本体100是利用绝缘防水材以射出成型方式一体成型，是可采用任何已知的材料与方法，例如使用塑料材料射出成型方式形成。
实施上，为了预防光线通过该盖板本体100照射罐体300内部，破坏罐体300内部的化学材料，可采用任何已知方法，如在该盖板本体100内设置金属片增加物理强度与防光，或在该盖板本体100贴附或涂抹防光材料。
电极本体200可采用任何已知的导电金属材质，例如常用的铜、铝等金属材质，电极本体200的被包覆部210与第一弯折部201、第二弯折部202形成于该盖板本体100内部，实施上除了包覆所形成的密封效果，第一弯折部201、第二弯折部202也使得该电极本体200在盖板本体100上形成非直接贯穿的上下外露形态，通过第一弯折部201与第二弯折部202也可以延长万一由外露的接缝处渗入的水气行程，阻隔水气因毛细现象而进入锂电池罐体300的内部。
又，通过第三弯折部203延伸形成的接触部240，除了对外可形成大的接点面积，当大量电荷受电压驱使且通过电极本体200时，可降低电极本体200对外接触面的电阻，提高充放电的效率。而第三弯折部203也因为该电极本体200是由片状金属材质所形成，通过片状金属原有的弹性效果，以该第三弯折部203为支撑点，使该接触部240对外连接时具有上下的缓冲效果，该接触部240形成具防震效果的对外接触点，减少已知钢性材料的相对应力对电极所产生的破坏变形，增加锂电池的使用寿命。
请再参阅图3，实施上因为固定的需求，例如二个以上的锂电池通过电性连接组件相串联或并联时，该盖板本体100的上表面102可设置一固定组件400，实施上可以在该盖板本体100一体成型时将该固定组件400的封接部401包覆于该盖板本体100内，在由该盖板本体100的上表面102外露的固定部402，方便串联或并联时锂电池连接时通过该固定部402锁固连接。实施上该固定组件400可形成于接触部240下方，且依该盖板本体100的厚度因素，制造上在该盖板本体100内部，该固定组件400的封接部401与被包覆部210可以是非接触状态或接触状态。
借此该固定组件400不再如同现有技术与电极直接相连接，在如电动自行车、电动轮椅等高震荡环境使用时，将不再因为连接固定因素而破坏电极本体200与盖板本体100间的连接关系。
请再参阅图4与图5，为本发明第二实施例的立体与剖面示意图。以本发明应用于圆柱形的锂电池为说明例，一般圆柱形锂电池的电极分别由两端导电，所以盖板本体500上会有一片状金属材质的电极本体600，用以电性连接罐体700内电池的正极或负极(图中未示)，电极本体600中间段为被包覆部610，该被包覆部610设置于该盖板本体500内，且该被包覆部610两端分别形成第一弯折部601及第二弯折部602，第一弯折部601延伸形成该连接部620并由该盖板本体500下表面501露出，用于与罐体700内电池的正极(或负极)电性连接，而该第二弯折部602延伸形成输出部630并由该盖板本体700上表面502露出，用以对外导电；且该输出部630一端形成第三弯折部603，由该第三弯折部603延伸形成该接触部640，可用于对外电性连接时的接触应用。
与第一实施例相同，该盖板本体500利用绝缘防水材以射出成型方式一体成型，可采用任何已知的材料与方法。为了预防光线，可采用任何已知方法，如在该盖板本体500内设置金属片增加物理强度与防光，或在该盖板本体500贴附或涂抹防光材料。
电极本体600也与第一实施说明的相同，可采用任何已知的导电金属材质，例如常用的铜、铝等金属材质。
请再参阅图6，实施上因为固定的需求，例如二个以上的锂电池通过电性连接组件相串联或并联时，该盖板本体500的上表面502也可设置一固定组件800，该固定组件800的封接部801包覆于该盖板本体500内，在由该盖板本体500的上表面502外露的固定部802，实施制造上在该盖板本体500内部，该封接部801与被包覆部610可以是非接触状态或接触状态。一般圆柱形的锂电池将该固定组件800设于该盖板本体500的上表面502的圆心处，形成于接触部640下方，方便串联或并联圆柱形的锂电池连接使用。
以上所述，仅为本发明专利的较佳实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明专利申请保护范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属于本发明权利要求涵盖的范围内。

Claims (3)

1.一种锂电池的电极结构，将锂电池的罐体内电池正极、负极对外电性连接的电极结构，其特征在于，包括:
一盖板本体，该盖板本体的上表面设有至少一固定组件；
至少一片状金属材质的电极本体，该电极本体中间段为一被包覆部，该被包覆部设置于该盖板本体内，且该被包覆部一端形成一第一弯折部，该第一弯折部延伸形成一连接部并由该盖板本体下表面露出，该被包覆部另一端形成一第二弯折部，该第二弯折部延伸形成一输出部并由该盖板本体上表面露出；该输出部形成一第三弯折部，由该第三弯折部延伸形成一接触部，
其中，该盖板本体利用绝缘防水材以射出成型方式一体成型。
2.如权利要求1所述的电极结构，其特征在于，该固定组件与该电极本体的被包覆部为非接触状态。
3.如权利要求1所述的电极结构，其特征在于，该固定组件与该电极本体的被包覆部为接触状态。
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