CN1658410A - 蓄电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池，该蓄电池包括电极组件，该电极组件具有置于正极板和负极板之间的隔板。正极板和负极板中每一个具有未涂敷活性材料的未涂敷区域。正极板和负极板的未涂敷区域通过焊接分别固定到正集电板和负集电板上。多条第一焊接线彼此以预定角度形成在正集电板上。而多条第二焊接线也彼此以预定角度形成在负集电板上。所述多条第一焊接线和多条第二焊接线彼此偏移。

Description

蓄电池
技术领域
本发明涉及一种蓄电池，并尤其涉及一种包括正极板、负极板和电连接到正极板和负极板上的集电板的电极组件。
背景技术
与原电池相比，蓄电池可以再充电。相同类型的蓄电池可以做成电池组并用来为诸如蜂窝电话、膝上型计算机和摄录机的各种便携电子设备的电源。锂蓄电池由于它们具有较高的驱动电压和较高的每单位重量能量密度而适于便携电子设备。
根据外形，蓄电池可以分为不同的类型，如方形电池和圆柱形电池。圆柱形蓄电池通常包括一个电极组件，其中正极板和负极板以及插入它们之间作为绝缘体的隔板以“果冻卷”的形式螺旋差绕。电极组件插入到圆柱形容器的内侧，以形成电池。
正极板和负极板具有引出端子，即，导电接头，该导电接头收集从正极板和负极板产生的电流。导电接头通过如焊接固定到相应的正极板或负极板上，以便将来自正极板和负极板的电流引到电池的正极端子和负极端子上。
这种结构在用于低电容量的小电池时可以实现足够的收集效率。但是，对于需要高功率的大电池，正极板和负极板的面积必须随着电池的尺寸增加而增大，于是，电阻增大。因此，使用导电接头的电池的收集效率降低。
在克服这些困难所作出的努力中，包括在日本公开专利11-233148中公开的电池在内，已经提出了多种蓄电池，该电池具有多个接头，以便更好地引导来自正极板和负极板中每一个的电流。
这种蓄电池可以通过将若干引出接头固定到正极板和负极板每一个上来提高收集效率，从而减小这些电池的内阻。
另外，日本公开6-267528公开了一种蓄电池，其中为每个正极板和负极板的集电器提供未涂敷活性材料的长条形的引出安装件，并且在引出安装件处焊接多条引线。
这种二次电极还具有这样一种结构，使得多条引线固定到引出安装件上。这可以通过以小内阻收集来自正极板和负极板的电流来改善收集效率。
然而，由于上述电池需要多条固定于正电极和负电极上的引线，因此，制造效率低下。
此外，由于上述电池利用点焊来将引出接头固定到正极板和负极板上，并且正极板和负极板的集电器是薄板，因此，引出固定区域可能会由于施加到引出固定区域上的压力而无法保持其形状，于是，使得焊接变得困难。
发明内容
提供了一种蓄电池，其中改善了对于正极板和负极板每一个的收集效率。此外收集来自正极板和负极板的电流的收集元件可以轻易固定到正极板和负极板上。
根据本发明的一个方面，蓄电池包括电极组件，该电极组件具有插入正极板和负极板之间的隔板。每个正极板和负极板具有具有一个未涂敷的区域，该未涂敷的区域形成在该极板的至少一部分上并且未涂敷有活性材料。正极板和负基板的未涂敷区域通过焊接分别固定到正集电板和负集电板上。以第一预定角度设置的多条第一焊接线形成在正集电板上，而以第二预定角度设置的多条第二焊接线形成在负集电板上。虽然正集电板和负集电板通常彼此间隔开，但是在一个实施例中，第一和第二焊接线彼此偏移。
第一焊接线可以布置成十字形，如同第二焊接线那样。
一条第一焊接线与相邻的第一焊接线之间的角度可以是90度。
类似地，形成在一条第二焊接线和相邻的第二焊接线之间的角度也可以是90度。
根据本发明的另一方面，蓄电池包括电极组件，该电极组件具有插入正极板和负极板之间的隔板。正极板和负极板中的每一个具有一个未涂敷区域，该未涂敷区域形成在极板的至少一部分上，并且保持未用活性材料涂敷。正极板和负极板的未涂敷区域通过焊接分别固定到正集电板和负集电板上。当形成在正集电板上的正焊接线或多条正焊接线重叠在形成于负集电板上的负焊接线或多条负焊接线上时，相应的正焊接线和负焊接线并不正好重叠，而是彼此交叉形成预定的偏移角度。在正集电板和负集电板每一个上设置两对垂直焊接线的情况下，偏移角大致在10度和80度之间，并且优选地是45度。
在这个实施例的又一种变型中，如果提供了单独一根正焊接线和单独一根负焊接线，那么偏移角选定成使得正焊接线和负焊接线布置成十字形，优选地彼此成90度。
附图说明
从下面参照附图对实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得清楚并更容易理解，图中：
图1是根据本发明一个实施例的蓄电池的横截面图；
图2是根据本发明实施例的电极组件的示意性分解透视图；
图3A和3B分别是根据本发明实施例的正集电板和负集电板的平面图；以及
图4和5是说明彼此叠置的正集电板和负集电板的两个不同实施例的结构的平面图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，该实施例的示例在附图中示出，其中，附图标记在所有附图中标识相同的元件。下面将描述实施例以便通过参照附图来解释本发明。
图1是根据本发明一个实施例的蓄电池的横截面图。
如图1所示，蓄电池包括电极组件10，该电极组件10具有正极板11、负基板12和介于两个极板之间的隔板13。在一端形成有开口的容器20接纳电极组件10和电解质。端帽组件30借助于垫圈31安装在容器20的开口的上端，由此封闭和密封容器20。正集电板40连接到电极组件10的正极板11上，并与该正极板11电接触，而负集电板50连接到电极组件的负极板12上并与该负极板12电接触。
更具体地说，容器20由导电金属和合金制成，该导电金属或合金诸如是铝、铝合金或镀镍的钢。根据所示出的实施例，它具有一个限定圆柱形内部空间的圆柱形状，用来接纳电极组件10。
虽然在示例性实施例中解释的蓄电池具有圆柱形状，但是其形状并不受此限制，并可以是其他形状，例如正方形。
电极组件10具有分层结构，使得隔板13置于正极板11和负极板12之间。这种组件可以以多层结构叠置，或者可以缠绕成果冻卷的结构，如图2所示。
根据图1，电极组件10的集电板40、50分别电连接到正极板11和负极板12，以形成电极组件。根据图2，尽管正极板的大部分包括涂敷有负活性材料的涂敷区域12b，但是设置了一个未涂敷有负活性材料的下部未涂敷区域12c，以提供一个与负集电板50电接触的区域。类似地，虽然正极板的大部分包括涂敷有正活性材料的涂敷区域11b，但是提供了未涂敷正活性材料的上部未涂敷区域11c，以提供一个与正集电板40电接触的区域。
参照图1，端帽组件30包括盖板32和垫圈31，盖板32具有外部端子32a，而垫圈31将盖板32与容器20绝缘。它还可以包括通气板33，该通气板33在预定的压力水平下破裂，以便排出高压状态下的气体，由此防止电池爆炸。通气板33通过引线35电连接到正集电板40。
通气板33可以改进成任何结构，只要它可以在规定的高压水平下切断外部端子32a通过引线35与电极组件的电连接即可。
正极板和负极板的未涂敷区域11c、12c中每一个布置成从隔板13突出，以便正极板和负极板的未涂敷区域可以接触与其相对应的正集电板40和负集电板50。
每个未涂敷区域11c、12c通过焊接固定到相应的集电板40、50上，参照图3A和3B，焊接线L1+、L2+、L1-、L2-分别形成在正集电板和负集电板40、50上。
在本发明的示例性实施例中，每个集电板40、50由涂敷了导电材料的板状元件制成，并且它为圆形，以适应蓄电池的总体形状。优选的是，集电板40、50的厚度比正极板和负极板11、12的厚度大两到三倍。
此外，优选的是，未涂敷区域11c、12c通过激光焊接固定到集电板40、50上。不同于点焊，由于激光焊接可以在无压力的情况下将集电板40、50焊接到那些未涂敷区域11c、12c上，因此它能够在不改变未涂敷区域11c、12c形状的前提下将集电板40、50固定到未涂敷区域11c、12c上。
下面将详细描述将未涂敷区域11c、12c焊接到集电板40、50上的焊接结构。
在如上所述制备电极组件10之后，正集电板40和负集电板50与正基板和负极板的相应的未涂敷区域11c、12c相接触并通过激光焊接焊接到其上。
于是，如图3A所示，第一对焊接线L1+、L2+形成在正集电板40上。如图3B所示，第二对焊接线L1-、L2-形成在负集电板50上。
优选的是，每条焊接线L1+、L2+、L1-、L2-形成一条穿过相应集电板40、50的中心的直线，并且在示例性实施例中，第一焊接线L1+、L2+在正集电板40上布置成十字形，第二焊接线L1-、L2-同样在负集电板50上布置成十字形。
第一焊接线L1+、L2+之间的角度α以及第二焊接线L1-、L2-之间的角度θ中的每一个角度优选为90度，但是本发明的角度α、θ并不局限于90度。
第一焊接线L1+、L2+和第二焊接线L1-、L2-在集电板40、50上进一步排列成偏移结构，如图4清楚示出的。根据图4，正集电板叠置在负集电板50上，使得第一和第二焊接线相对于彼此的取向可见。在图4中，第一焊接线L1+、L2+和第二焊接线L1-、L2-彼此偏移角度β。
在一个实施例中，优选的是，第一焊接线L1+、L2+和相邻的第二焊接线L1-、L2-之间的角度β在10和80度的范围内，并且该示例性实施例中的角度为45度。
沿着如上所述的焊接线L1+、L2+、L1-、L2-，正极板和负极板的未涂敷区域11c、12c接触集电板40、50。每个极板通过焊接线L1+、L2+和L1-、L2-焊接并固定到它相应的正集电板上。
由于自正极板和负极板11、12收集电流是通过集电板40、50来实现的，该集电板40、50与正极板和负极板的未涂敷区域11c、12c形成电接触和固定，因此，从正极板和负极板11、12到正端子和负端子的内阻减小，由此改善了电池的功率。
此外，由于电流收集结构是通过将集电板40、50布置在未涂敷区域11c、12c上并且然后将它们激光焊接到正极板和负极板上，因此，改善了制造该结构的效率。
表1给出了对根据本发明制造的蓄电池(称为示例)的测试结果以及根据将引出接头固定到正极板和负极板上的传统方法制造的蓄电池(成为对比例)的测试结果。该测试是通过100000次充/放电循环来进行的，并且示出示例和对比例的能量密度。如表1所示，根据本发明的电池具有高于传统电池的能量密度。
表1：
    对比例     示例
    1     1325W/Kg     1433W/Kg
    2     1319W/Kg     1452W/Kg
    3     1297W/Kg     1392W/Kg
    4     1299W/Kg     1431W/Kg
    5     1345W/Kg     1430W/Kg
根据本发明，易于将正极板和负极板的未涂敷区域焊接到集电板上。另外，由于本发明能够使未涂敷区域的多个部分在形状不变的情况下焊接到一个集电板上，因此收集效率增大，由此改善电池功率。
本发明的蓄电池可用作大功率电子设备的电源，这种大功率电子设备如电动车、混合电动车、无线吸尘器、电动自行车和小型摩托车。
应指出的是本发明的其他实施例也是可行的。例如，取代形成在每个集电板上的多条焊接线，如图5所示，也可以在每个集电板上形成单独一条焊接线。对于这样的实施例，焊接线L+、L-相对彼此排列成十字形，且两条焊接线以预定角度彼此交叉。在一个实施例中，该预定角度约为90度。
虽然已经图示和描述了本发明的多个实施例，但本领域技术人员将理解到可以在不背离本发明的原理和精髓前提下作出各种变化，而本发明的范围由权利要求书及其等价物限定。

Claims (26)

1.一种蓄电池，包括：
正集电板和负集电板；
正极板和负极板，每个极板涂敷有活性材料；
置于正极板和负极板之间的隔板；
多条第一焊接线，该第一焊接线相对于彼此以预定角度布置在正集电板上，用于将正集电板焊接到正极板上；以及
多条第二焊接线，该第二焊接线相对于彼此以预定角度布置在负集电板上，用于将负集电板焊接到负极板上。
2.如权利要求1所述的蓄电池，其中，第一焊接线和第二焊接线彼此偏移。
3.如权利要求2所述的蓄电池，其中，第一焊接线和第二焊接线彼此偏移从大约10度到大约80度的偏移角。
4.如权利要求3所述的蓄电池，其中，偏移角是大约45度。
5.如权利要求1所述的蓄电池，其中，蓄电池为圆柱形的。
6.如权利要求5所述的蓄电池，其中，集电板是圆形的。
7.如权利要求1所述的蓄电池，其中，焊接线是激光焊接线。
8.如权利要求1所述的蓄电池，其中，蓄电池用于电机驱动的设备。
9.一种蓄电池，包括：
正集电板和负集电板；
正极板和负极板，每个极板具有未涂敷活性材料的未涂敷区域；
介于正极板和负极板之间的隔板；
在正集电板上的正焊接线，用来将正集电板焊接到正极板的未涂敷区域上；以及
负集电板上的负焊接线，用于将负集电板焊接到负极板上的未涂敷区域。
10.如权利要求9所述的蓄电池，其中，正焊接线和负焊接线彼此偏移。
11.如权利要求10所述的蓄电池，其中，正焊接线和负焊接线彼此偏移大约90度。
12.如权利要求9所述的蓄电池，其中，正焊接线是多条正焊接线中的第一条，多条第一正焊接线彼此以预定角度设置在正集电板上，负焊接线是多条负焊接线中的第一条，多条第一负焊接线彼此以预定角度设置在负集电板上。
13.如权利要求12所述的蓄电池，其中，多条正焊接线和多条负焊接线彼此偏移。
14.如权利要求13所述的蓄电池，其中，多条正焊接线和多条负焊接线彼此偏移从大约10度到大约80的偏移角。
15.如权利要求14所述的蓄电池，其中，偏移角大约为45度。
16.如权利要求9所述的蓄电池，其中，蓄电池是圆柱形的。
17.如权利要求16所述的蓄电池，其中，集电板是圆形的。
18.如权利要求9所述的蓄电池，其中，焊接线是激光焊接线。
19.如权利要求9所述的蓄电池，其中，蓄电池用于电机驱动的设备。
20.一种蓄电池，包括：
正集电板和负集电板；
正极板和负极板，每个极板涂敷有活性材料；
置于正极板和负极板之间的隔板；
多条第一焊接线，它们相对于彼此以预定角度布置在正集电板上，用来将正集电板焊接到正极板上；以及
多条第二焊接线，它们相对彼此以预定角度布置在负集电板上，用来将负集电板焊接到负极板上，其中，第一焊接线和第二焊接线彼此偏移。
21.如权利要求20所述的蓄电池，其中，第一焊接线和第二焊接线彼此偏移从大约10度到大约80度的偏移角。
22.如权利要求20所述的蓄电池，包括两条第一焊接线和两条第二焊接线。
23.如权利要求22所述的蓄电池，其中，两条第一焊接线以大约直角彼此取向，而两条第二焊接线以大约直角彼此取向。
24.如权利要求23所述的蓄电池，其中，第一焊接线和第二焊接线彼此偏移大约45度的偏移角。
25.如权利要求20所述的蓄电池，其中，焊接线是激光焊接线。
26.如权利要求20所述的蓄电池，其中，正极板和负极板包括未涂敷有活性材料的未涂敷部分，而正集电板和负集电板分别焊接到正极板和负极板的未涂敷部分上。
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