CN1713437A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

一种二次电池，包括：壳体；具有正电极、负电极和插在正、负电极之间的隔板的电极组件，该电极组件放置在该壳体内；附着于壳体上适于密封壳体的盖组件，该盖组件电连接到该电极组件；以及一对适于分别电连接到正、负电极上的集流板。每个电极包含没有活性物质的非涂层区域，每个电极的非涂层区域与对应的集流板接触。每个非涂层区域包含多个彼此分离的独立区域，该多个独立区域弯曲并固定在对应的集流板上。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及二次电池，具体涉及二次电池电极组件的电极。

背景技术

二次电池根据用途和电池容量的不同可以分为低容量二次电池和高容量二次电池，在下文中将低容量二次电池称为“小型电池”，它们使用以包的形式封装的单独电池组单元电池；而将高容量二次电池称为“大型电池”，它们用多个电池组单元电池封装成电池组以驱动电动机。

小型电池为诸如移动电话、便携式计算机和可携式摄像机等小型电子设备供电，而大型电池为诸如混合电动车等设备提供电源以驱动电动机。

根据外部形状的不同，小型电池可以分为不同的类型，例如方形和圆柱形。典型的小型电池包括正电极、负电极和隔板，隔板作为绝缘体插在正、负电极之间，正、负电极和隔板以螺旋状卷绕，从而形成电极组件。电极组件插入圆柱形的壳体形成电池。

二次电池的正、负电极都有一种可导电的引线元件，该引线元件用于收集在二次电池的使用过程中正、负电极产生的电流。引线元件将正、负电极产生的电流引入到正、负端子。

当把小型电池的结构直接应用在大型电池的结构中时，大型电池的操作特性不能达到预期的电池容量和功率输出。因此，日本未审专利公开2003-7346提出一种将多个接线片连在电极组件上的多接线片结构。这种电池沿着电极组件的一个方向有多个接线片，这些接线片和连接到外部端子的内部端子相结合。

然而，这种多接线片结构需要许多工序。尤其是，接线片的单位面积小，因此难以达到大型电池所需的输出功率特性。

引线元件的另一种形式是集流板。由于集流板比接线片有更宽的单位面积，因此，通过减小接线片在壳体中所占的空间，在每单位面积上，集流板比接线片有更高的电流收集效率和更高的能量密度。

但是，集流板也有一个缺点，那就是它不能牢靠地固定在电极组件上。具体地说，集流板通常主要通过焊接固定在电极组件上。如果电极组件是通过缠绕正、负电极和隔板形成的胶卷式的形状，并且集流板是通过焊接的方式固定在电极组件上，那么与中心部分的集流板与电极组件的接触面积相比，外围部分的集流板与电极组件的接触面积相对较小。因此，外部焊接如果操作不好会导致集流板与电极组件之间的连接不稳定。

发明内容

为了消除上述问题，本发明的一方面提出了一种将引线元件牢靠地固定连接在电极组件上的二次电池，该引线元件电连接在电极组件上。

本发明的另一方面提供了一种二次电池，包括壳体；设置在壳体内部的电极组件，电极组件包括正、负电极和插在正、负电极之间的隔板；盖组件，固定在壳体上用来密封壳体，盖组件是通过电的方式连接在电极组件上；和一对集流板，各自用电的方式连接在正、负电极上；其中每个电极都包含没有活性物质的非涂层区域，每个电极的非涂层区域分别连在各自电极的集流板上；其中每个非涂层区域都彼此独立，多个独立的区域弯曲并固定在它们各自电极的集流板上。

该多个独立区域较佳地由非涂层区域的纵向上任意间隔的各自非涂层区域狭缝分割形成的多个部分组成。

较佳地，该独立区域的宽度在电极的纵向上从各自电极的一边到另一边逐渐变宽。

较佳地，该独立区域的宽度在电极组件的中心部分比在电极组件的外围部分窄。

较佳地，每个非涂层区域包括适于连接它们各自的独立区域以形成一个整体的关联区域。

该关联区域较佳地是弯曲的。

该独立区域较佳地弯向电极组件的中心。

较佳地，该独立区域包括由设置在它们各自非涂层区域纵向上的一条边的边缘的凸起部分和凹入部分。

较佳地，该独立区域的宽度在电极的纵向上从各自电极的一边到另一边逐渐变宽。

较佳地，该独立区域的宽度在电极组件的中心部分比在电极组件的外围部分窄。

凸起部分较佳地是角形的。

凸起部分较佳地是圆形的。

该电极组件较佳地成胶卷形状。

该二次电池较佳地是圆柱形电池。

附图说明

通过结合附图进行的下述详细说明，可以对本发明有一个更加完整的了解，并且可以更加容易理解本发明的上述和其他特征和优点。附图中相同的参考符号表示相同的或相近的元件，其中：

图1为本发明一个实施例的二次电池的横截面图；

图2为本发明一个实施例的电极组件的分解透视图；

图3为本发明一个实施例的正电极的平面图；

图4为本发明一个实施例的连接到电极组件的集流板的透视图；

图5为本发明的一个改进实施例的正电极是怎样连接到集流板的横向截面图；和

图6和图7为本发明其它实施例的正电极的平面图。

具体实施方式

在下面详细说明中，简单地以示例的方式示出和说明了本发明的下述实施例。正如将要实现的那样，本发明可以在不同方面进行修改，而不脱离本发明的范围。因此，应当理解图和说明书实质上是示例性的，而不是对本发明的限制。

图1是本发明一个实施例的二次电池的横截面图。

本实施例中，二次电池是一个圆柱体或六面体，它通过将电极组件20放入壳体11内形成，电极组件20通过将隔板21插入在正电极22、负电极23之间并对它们进行卷绕而形成，壳体11有一个开口，开口用盖组件30和密封垫32密封。

壳体11是由诸如铝、铝合金和镀镍钢等导电金属形成。较佳地，壳体11是圆柱形，具有容纳电极组件20的空间，但是本发明并不限于圆柱型。

电极组件20通过将隔板21插入到正电极22和负电极23之间并将它们卷绕在一起而形成。正电极22和负电极23分别具有非涂层区域22b和23b，也就是没有涂覆活性物质的区域。正电极非涂层区域22b和负电极非涂层区域23b分别连到正集流板50和负集流板70用以收集电流。

图1是一个胶卷型电极组件20设置在壳体11中的示例的视图，在下文中基于该示例描述本发明。但是本发明并不限于这个示例。

盖组件30具有一个有外部端子31a的盖板31和用于把壳体11和盖板31绝缘的密封垫32。盖组件30包括一个用以缓冲内部压力的空间，它进一步包括一个有安全阀的通气板33，安全阀能在预先设定的压力水平下破裂并释放气体以避免电池爆炸。安全阀不限于形成在通气板33上，而是任何位置都可以，只要安全阀在预先设定的压力水平下能使外部端子31a与电极组件20电断开即可。

密封垫32由绝缘材料组成，不仅用来密封壳体11而且用来使形成正极柱的盖组件30和形成负极柱的壳体11之间电绝缘。

本发明中盖组件30通过一个引线60电连接到电极组件20。

参见图2，电极组件20通过将隔板21插入到正电极22和负电极23之间并将它们卷绕在一起而形成。正电极22和负电极23是分别在正、负电流集电极221和231上涂上相应的活性物质22a和23a形成的。活性物质不涂在电流集电极221和231一边的边缘，在下文中将没有涂活性物质的区域称为非涂层区域22b和23b。

正非涂层区域22b和负非涂层区域23b在电极组件20完成后彼此相反设置，并从隔板21伸出。

对于如上所述形成的电极组件20，正集流板50与正非涂层区域22b接触，负集流板70与负非涂层区域23b接触。集流板50和70各自通过例如激光焊接的方式电连接到非涂层区域22b和23b。

为了最小化非涂层区域22b和23b与集流板50和70之间的接触阻抗，将非涂层区域22b和23b向电极组件20的中心弯曲，以便使它们面对面地与集流板50和70接触。

图3是依照本发明一个实施例的电极组件的电极的平面图。因为正电极22和负电极23有相同的形状，为了方便下文仅以正电极22为例加以描述。正电极22的描述同样适用于负电极23。

参见图3，沿着正电极22的边缘形成的非涂层区域22b以任意间隔在纵向上被分割。也就是说，非涂层区域22b的一部分被任意长度1的狭缝22c不完整地分割。这样，非涂层区域22b有多个独立区域220b和一个关联区域222b，独立区域220b彼此分离从而形成它们各自不同的整体，关联区域222b连接独立的区域220b形成一个整体。

当正电极22电连接到正集流板50时，独立区域220b是正集流板50与正电极22充分接触并通过焊接固定于正电极22上的地方。

更确切地说，独立区域220b是这样的一部分：当电极组件20完成时，独立区域220b向电极组件20的中心弯曲，而且面对面地接触和固定于正集流板50上(参见图4)。

依照本实施例，因为独立区域220b能随着它们之间的狭缝22c随意移动，所以它们能共同地弯向电极组件20的中心，因此可以增加与正集流板50的接触面积。

可以逐渐增大或减小正电极22纵向上的宽度形成独立区域220b。本实施例的独立区域220b就是通过从电极组件20外部到中心部分(O)逐渐减小宽度形成的。

当电极组件20是通过将正电极22缠绕成胶卷形状并且独立区域220b向电极组件20中心弯曲而形成的时候，考虑到电极组件20的周长越到电极组件20的外部越长，独立区域220b的宽度在电极组件20的中心处窄(W1)，而在电极组件20的外部宽(W2)。这样，独立区域220b就能以很好的形态弯曲，而不会被挤压和缠绕，与正集流板50的接触区域也会加宽。

因此，由于正非涂层区域22b的上述结构使得正电极22能以电和机械的方式接触正集流板50。

当正非涂层区域22b与正集流板50接触时，正非涂层区域22b上不仅独立区域220b而且关联区域222b也弯曲并接触正集流板50。正非涂层区域22b与正集流板50的接触面积进一步增加，电流收集效率得到提高。

图6和图7是本发明另外实施例的正电极平面图。在这两个实施例中，独立区域220b是凸起和凹入的形状。

在图6和图7中，为了方便，以正电极为例描述独立区域的凸起和凹入的形状。

参照本实施例，独立区域220b’和220b”由形成于非涂层区域22b’和22b”的一边边缘的凹入形状224b’和224b”与凸起形状226b’和226b”组成。

换句话说，在这两个实施例中，凹入区域224b’和224b”与凸起区域226b’和226b”形成在非涂层区域22b’和22b”上。由于凹入区域224b’和224b”，凸起区域226b’和226b”形成独立的整体，它们被用作独立区域220b’和220b”。图6显示了凸起区域226b’的诸如三角形的角形，而图7显示了凸起区域226b”的诸如半月形的圆形。

既然独立区域220b’和220b”的形状和作用与前述相似，那么这里就省略它们的详细描述。

依照本发明，集流板和电极组件之间的接触面积增加了，因此减少了接触阻抗而相反地提高了电流收集效率。

依照本发明实施例的二次电池作为驱动电动机的动力源非常有效，尤其是用在需要较大功率的诸如电动车、混合电动车、无绳真空清洁器、摩托车和小型摩托车等的大功率电气设备的电动机中。

虽然本发明是以当前认为实用的示例性实施例加以描述的，但是应当理解本发明并不局限于已公开的这些实施例，相反，应当理解本发明包含了落入附加权利要求的精神和范围之内的任何修改和等同替换。

Claims (15)

1、一种二次电池，包括：

壳体；

具有正电极、负电极和插在正、负电极之间的隔板的电极组件，所述电极组件放置在该壳体内；

固定于壳体并适于密封壳体的盖组件，所述盖组件电连接到该电极组件；和

一对适于分别电连接到正电极和负电极的集流板；

其中每个电极包含没有活性物质的非涂层区域，每个电极的非涂层区域分别与各自的集流板接触；和

其中每个非涂层区域包括多个彼此分离的独立区域，所述多个独立区域弯曲并固定在各自的集流板上。

2、如权利要求1所述的二次电池，其中多个独立区域包括由非涂层区域的纵向上任意间隔的对应非涂层区域狭缝分割形成的多个部分。

3、如权利要求2所述的二次电池，其中该独立区域的宽度在电极的纵向上从对应电极的一侧到该电极的另一侧逐渐变宽。

4、如权利要求3所述的二次电池，其中该独立区域的宽度在电极组件的中心部分比在电极组件的外围部分窄。

5、如权利要求1所述的二次电池，其中每个非涂层区域包括适于连接独立区域以形成一个整体的关联区域。

6、如权利要求5所述的二次电池，其中该关联区域是弯曲的。

7、如权利要求1所述的二次电池，其中该独立区域弯向电极组件的中心。

8、如权利要求1所述的二次电池，其中该独立区域包括设置在它们对应非涂层区域纵向上的一条边的边缘的凸起和凹入部分。

9、如权利要求8所述的二次电池，其中该独立区域的宽度在电极的纵向上从对应电极的一侧到该电极的另一侧逐渐变宽。

10、如权利要求9所述的二次电池，其中该独立区域的宽度在电极组件的中心部分比在电极组件的外围部分窄。

11、如权利要求8所述的二次电池，其中该凸起部分包括角形。

12、如权利要求8所述的二次电池，其中该凸起部分包括圆形。

13、如权利要求1所述的二次电池，其中该电极组件包括胶卷结构。

14、如权利要求1所述的二次电池，其中该二次电池包括圆柱形电池。

15、如权利要求1所述的二次电池，其中该二次电池是电动机驱动电池。

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