CN1427489A - 电池 - Google Patents

Abstract

一种电池，是具有外壳容器、设置在上述外壳容器内的正极和负极以及设置于正极和负极之间的电解质，上述外壳容器与上述正或负极的一端电连接形成一端电极端子，同时将上述正或负极的另一端连接在与上述外壳容器电绝缘的另一端电极端子上，上述正或负电极中的至少一方和上述电极端子之间通过集电体连接的电池，其特征是，上述集电体具有板状的主体部和从上述主体部的端部沿近似垂直的方向延长的连接片，在上述主体部或上述连接片中设置使上述连接片可向接近上述主体部的方向弯曲的弯曲导向部。利用本发明可提供可靠性高且大容量的电池。

Description

电池

技术领域

本发明涉及一种电池，特别是涉及连接与正极或负极板中的至少一方连接的集电体和封口体的集电体的改善。

背景技术

通常，镍—氢化物蓄电池、镍—镉蓄电池等碱性蓄电池是在正极和负极之间夹杂隔膜，将正极和负极螺旋状缠绕、或将它们叠层后，在正极或负极的端部上连接集电导线，形成电极体，然后将该电极体装入作为外部容器的金属制电池盒内，将集电体焊接于封口体后，通过绝缘密封垫，将封口体装入电池盒开口部进行密封而构成。

如图5和图6所示的方形镍—氢化物蓄电池是，使正极用导电引板102突出于通过隔膜，缠绕正极板和负极板而形成的电极体101的上部，会聚上述多个正极用导电引板102，点焊于正极集电导线103的一端，而把另一端点焊在L字状的正极集电体108上，通过盖体105和密封垫107，密封构成正极端子的正极帽106和外壳109的开口部，形成封口体104而形成的。

通过上述结构，正极集电体108形成L字状，具有沿着开口部装入的主体部108a和从上述一端垂直延长的连接片108b，点焊上述集电导线103另一端时，为了使上述连接片108b容易接触到焊接电极，所以从主体部108a垂直延长形成连接片108b，从而提高组装性。

但是，在电池的封口帽106的下方和电极体101之间具有空间，在封口体焊接部的零件向下方延伸的状态下也能够形成上述空间部，但为了实现高容量，必须最大化电极体101占有的面积。但是，由此，电极体101的上部变得狭窄，所以用以往结构提高的容量是有一定限度的。

另外，在以往的结构中，因为正极集电体108的连接片108b垂直延长，所以，如图5所示，连接片108b的前端和电极体101的上端之间的空间变窄，存在正极集电导线103与电极体101接触，出现短路的不良现象。

发明内容

本发明是基于上述问题而做出的，其目的在于，提供一种可靠性高且可实现高容量化的电池。

本发明是，通过弯曲地装入焊接部中向下方延伸的零件(折叠使其沿着主体部)的方法，有效地利用空间。

即，本发明之1是，具有外壳容器、设置在上述外壳容器内的正极和负极以及设置于正极和负极之间的电解质，上述外壳容器与上述正或负极的一端电连接形成一端电极端子，同时将上述正或负极的另一端连接在与上述外壳容器电绝缘的另一端电极端子上，且上述正或负电极中的至少一方和上述电极端子之间是通过集电体连接的电池，其特征在于，上述集电体具有板状的主体部和从上述主体部的端部沿近似垂直的方向延长的连接片，在上述主体部或上述连接片中设置可使上述连接片向接近上述主体部的方向弯曲的弯曲导向部。

根据上述组成，集电体能够在上述主体部和连接片的边界附近弯曲，因为设置了用于促进局部弯曲变形的弯曲导向部，所以集电体能够良好地被折叠，可有效地利用空间，同时能够减少电池的电极端子和电极体之间的距离，降低内阻，可形成容量高且高可靠性的电池。

理想的是，上述连接片是由强度低于上述主体部的材料构成为特征。

理想的是，上述弯曲导向部的板厚比其它部分薄为特征。

另外，本发明之2是，具有外壳容器、设置在上述外壳容器内的正极和负极以及设置于正极和负极之间的电解质，上述外壳容器构成与上述正或负极的一端电连接的一端电极端子，同时将上述正或负极的另一端连接在与上述外壳容器电绝缘的另一端电极端子上，上述正或负电极中的至少一方和上述电极端子之间通过集电体连接的电池，其特征在于，上述集电体是由板状的主体部和从上述主体部的端部沿上述主体部的方向折叠的连接片构成。

根据上述构成，因为连接片能够从主体部的端部沿着上述主体部的方向折叠，所以可良好地折叠集电体，可有效地利用空间，同时能够减少电池的电极端子和电极体之间的距离，降低内阻，可形成大容量且高可靠性的电池。

附图说明

图1为本发明实施例1的电池的主要部分截面图。

图2为用于本发明实施例1的电池的集电体的截面图。

图3为本发明实施例2的电池的主要部分截面图。

图4为用于本发明实施例1的电池的集电体的截面图。

图5为以往例电池的主要部分截面图。

图6为用于以往例电池的集电体的截面图。

图中，1—电极体，2—正极用引板，3—正极集电引板，4—封口体，5—封口板，6—正极帽，7—密封垫，8—集电体，8a—主体部，8b—连接片，8c—弯曲导向部，9—外部容器。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明在镍—氢蓄电池中的应用。另外，图1是装入本发明集电体的镍—氢蓄电池的主要部分的截面图，图2为上述集电体的截面图，上述集电体是由由镀镍的铁板构成、形成中央有孔的长方形状的主体部8a和安装于上述主体部的边缘并由镀镍的铁板构成的L字状的连接片8b构成，上述主体部8a和连接片8b之间通过焊接进行连接。

另外，在上述镍—氢蓄电池中，使集电体8形成为其主体部8a的板厚大于连接片8b的板厚，可在上述边界部附近弯曲，而上述边界部上设置促进局部弯曲变形的弯曲导向部8c，组装时，在上述弯曲导向部内容易折叠集电体，从而有效利用空间，同时减少电池的电极端子和电极体之间的通电距离，使内阻降低。上述折叠角度应小于30度，理想的是小于15度，使连接片8b的面沿着主体部8a接触进行折叠是理想的。

下面，说明利用上述集电体形成的镍—氢蓄电池。

1、电极体的制备

如图1所示，本实施例的镍—氢蓄电池是将3张镍正极板和4张氢吸留合金负极板通过隔膜叠层后形成电极体1的电池。镍正极板是在由加强金属所构成的极板芯体表面上形成镍烧结多孔体之后，通过化学浸渍法，将以氢氧化镍为主体的活性物质浸渍到镍烧结多孔体内而制作的。另外，氢吸留合金负极板是，通过化学浸渍法，将由氢吸留合金构成的负极物质浸渍于按照同样方法形成的镍烧结多孔体的表面而制作。

通过将上述镍正极板装入到由聚丙烯制无纺布构成的袋状隔膜中，在氢吸留合金负极板之间夹杂隔膜并进行叠层，制备了叠层体。在上述叠层体的上端部暴露作为镍正极板的极板芯体的加强金属端部。并且制备了，暴露在上述叠层体上端面的正极芯体上焊接正极用引板2，同时侧周面上暴露负极芯体的电极体1。这里，通过除去最外层的负极活性物质，暴露负极芯体，使其与外部容器连接。

2、镍—氢蓄电池的制备

(1)实施例1

如图2所示的镍—氢蓄电池具有由板厚为0.5mm的镀镍铁板构成、并由中央有插通孔的长方形板状体构成的主体部8a和安装于上述主体部的边缘并由板厚为0.3mm的镀镍铁板构成的L字状的连接片8b，通过焊接，连接这些主体部8a和连接片8b之间。

通过设置如上所述的板厚小的连接片8b，能够提高集电体在上述边界部上的挠性、弹性，完成良好的电接触，同时，能够微细化空间。首先，能够吸收微小的位置偏差，集电引板和集电体或封口体和集电体之间的焊接也变得容易和可靠。

另外，将封口体铆接于外部容器开口部的操作也变得容易，在压入压接工序中，为了能够在焊接点附近维持良好的结合状态，通过压力，使弯曲导向部8c产生弯曲变形，相对于集电体平行地维持焊接面，良好地保持焊接部。因此，容易地制造蓄电池。

并且，组装利用上述集电体8的镍—氢蓄电池时，首先，将上述电极体1装入到铁上镀镍的有底筒状的外部容器9(底面的外部成为负极外部电极)内，并通过将暴露于氢吸留合金负极板最外周的负极芯体接触到外部容器的内壁，实现负极侧的电连接。然后，将上述的集电体8的连接片8 b，焊接到另一端与电极引板2连接的集电引板3的一端，在连接片8b的边界部折叠，使主体部8a位于电极体1上部。

如上述，连接集电体8和电极体正极板之后，如图2所示，在外部容器9的上部内周侧插入隔振环(未图示)，然后，在外部容器9内注入由30质量％的氢氧化钾(KOH)水溶液构成的电解液，最后在上述外部容器9的开口部的上部设置封口体4。这时，使封口体4的底面接触集电体8。另外，封口体4具备在底面形成圆形状下方突出部的盖体5、周围具有嵌入绝缘密封垫7的正极帽6(正极外部端子)，并在盖体5的中央形成通气孔。

如图1所示，按照上述方法制备了公称容量为700mAh的方形镍—氢蓄电池。

(2)实施例2

图3为表示使用实施例2的集电体的电池的图，图4为上述集电体的截面图，另外，实施例2中使用的电极体1与实施例1的相同，实施例2中，电极体是一体形成，加压成形使在主体部18a和连接片18b的边界部附近变薄，并由构成弯曲导向部18c的镀镍铁板构成，形状也是与实施例1相同的L字状体。

如上述，通过一体形成板厚小的连接片18b，不需用焊接等方法接合集电体18自身。并且，与上述实施例1相同，在该边界部，集电体的挠性和弹性得到提高，强度也变弱，实现良好的电接触，同时，集电体的弯曲成形变得容易，能够谋求微细化空间。并且通过可吸收微小的位置偏差，集电引板和集电体或封口体和集电体之间的焊接也变得容易和可靠。

(3)比较例

作为比较例，如图6所示，使用L字状的集电体108，然后用完全相同于上述实施例的方法形成电池(图5)。比较例1中，稍微减小正极和负极尺寸，其结果极板群的上部空间变得与往常一样大，而在比较例2中，与实施例1和实施例2相同地减小极板群的上部空间，制造了使用以往集电体的电池。

3、电池特性实验

使用如上述制备的各实施例和以往例的电池，测定的短路不合格率如下表。

表1

	比较例1	比较例2	实施例1	实施例2
					电池尺寸(mm)	35.×16.4×5.6	同左	同左	同左
公称容量(mAh)	650	700	700	700
					正极尺寸(mm)	15.0×27.0	15.0×30.0	15.0×30.0	15.0×30.0
负极尺寸(mm)	15.0×28.0	15.0×30.5	15.0×30.5	15.0×30.5
					极板群上部空间(mm)	2.8	1.4	1.4	1.4
不合格率(％)	0.35	60.0	0.40	0.32

从上述结果中明确，本发明通过将集电体弯曲成形装入，能够实现高容量化，不合格率也控制在与以往相同的水平。另一方面，减小至相当于本发明实施例的极板群上部空间时，不合格率上升至60％，使用以往例的集电体时，用相同的外部容器尺寸，增大容量是困难的。

从上述实施例中明确，根据本发明，在相同的外壳尺寸下能够增大容量，成品率也能够达到与小容量相同的水平。

另外，将上述实施例2的集电体的边界部附近的薄壁部的厚度从原来的0.3mm，压碎至40％，50％，60％，70％，80％时，测定短路不合格率。在表2中表示出其结果。

表2

	30％	40％	50％	60％	70％	80％
							短路不合格率	1.31％	0.34％	0.36％	0.31％	0.32％	1.47％

其结果，通过压碎使壁厚成为原来的40％至70％左右，能够弯曲装入，并减少不合格率。

另外，调整弯曲部强度时，可通过对弯曲变形部进行退火处理或激光照射、蚀刻处理而实现。

另外，也可以改变材料如用镍等小硬度材料形成连接片。

或者作为弯曲导向部，可以在连接片形成微缝，促进弯曲变形。

如上述，通过使用在边界部具有弯曲导向部的集电体，压接时容易受压均匀地变形，如图1中表示的压接后的截面图，因为封口体和集电体(电极)之间的距离变小，能够实现低电阻。

另外，在上述实施例以及变形例中说明的是，将封口体作为正极端子，并将外部容器作为负极端子的电池，但也可以将封口体作为负极端子，并将外部容器作为正极端子。这时，正极集电体焊接于电池外部容器的内底面，而封口体的底面通过集电体焊接于负极集电体上。

另外，在上述实施例中，将电极体装入外部容器，焊接集电导线后注入了电解液，但使用固体电解质的蓄电池的情况下采取的是，在正极和负极之间夹住电解质的状态下装入于外部容器中，然后焊接集电体，封口，压焊的顺序。

另外，在上述实施例和变形例中说明的是，将本发明应用于镍—氢蓄电池的例子，而本发明并不限于镍—氢蓄电池，也可以应用于镍—镉蓄电池等其它的蓄电池。

理想的是，其特征在于，上述连接片是由比上述主体部壁薄的材料所构成。

理想的是，其特征在于，上述连接片的厚度为上述主体部板厚的70％以下。

理想的是，其特征在于，上述连接片是通过焊接接合在上述主体部上。

通过上述结构，连接片的弯曲变得容易。

本发明的方法可以包括以下工序，即兼做一极端子的具有开口部的外壳容器内设置负电极的工序；在上述电极的一端具有板状的主体部和从上述主体部的端部沿近似垂直的方向延长的连接片，为了能够在上述主体部和上述连接片边界部附近弯曲而焊接设有用于促进局部弯曲变形的弯曲导向部的集电体一端，同时将上述集电体的另一端焊接于兼做另一极端子的封口体的焊接工序；在上述外壳容器的上述开口部上设置上述封口体，铆接上述外壳容器的同时，使上述集电体在上述弯曲导向部内折叠，连接片沿着主体部压接的压接工序。

根据上述方法，在弯曲导向部内很容易地弯曲集电体，减少电极体和电极端子之间的接触距离，同时能够降低内阻，容易制造大容量且可靠性高的电池。

另外，根据本发明，因为预先在集电体上形成弯曲导向部，所以能够通过集电体，在外部容器的开口部使电极体和封口体确实成为良好接触状态地设置封口体。另外，即使是采用直接焊接法进行焊接时即在外壳容器和封口体之间通入焊接电流，并通过电解质使两个电极之间通电时，也可以在焊接时加压接触部。由此，不会出现“焊接喷溅”现象，且集电体与封口体或(通过集电体导线)电极体的任一极或两极的焊接良好。因此，集电导线只要具有使封口体和集电体接触的长度，则能够焊接到封口体或集电体上。并且，铆接外壳容器进行封口时，能够维持更加准确的水平状态，可进行确实可靠的焊接且铆接时焊接点不会受倾斜方向的不均匀应力，不会出现焊点的断路并可提高成品率。

综上所述，根据本发明，集电体被很好地折叠，能够有效地利用空间的同时，电池的电极端子和电极体之间的通电距离减小，可降低内阻，能够形成高容量且可靠性高的电池。

Claims (4)

1、一种电池，是具有外壳容器和设置在上述外壳容器内的正极和负极以及设置于正极和负极之间的电解质，上述外壳容器与上述正或负极的一端电连接形成一端电极端子，同时将上述正或负极的另一端连接在与上述外壳容器电绝缘的另一端电极端子上，上述正或负电极中的至少一方和上述电极端子之间通过集电体连接的电池，其特征在于，上述集电体具有板状的主体部和从上述主体部的端部沿近似垂直的方向延长的连接片，并在上述主体部或上述连接片中设置使上述连接片可向接近上述主体部的方向弯曲的弯曲导向部。

2、根据权利要求1所述的电池，其特征在于，上述连接片是由强度低于上述主体部的材料所构成。

3、根据权利要求1所述的电池，其特征在于，上述弯曲导向部的板厚比其它部分薄。

4、一种电池，是具有外壳容器和设置在上述外壳容器内的正极和负极以及设置于正极和负极之间的电解质，上述外壳容器与上述正或负极的一端电连接形成一端电极端子，同时将上述正或负极的另一端连接在与上述外壳容器电绝缘的另一端电极端子上，上述正或负电极中的至少一方和上述电极端子之间通过集电体连接的电池，其特征在于，上述集电体具有板状的主体部和从上述主体部的端部沿着上述主体部的方向折叠的连接片。

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