CN1716660A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种二次电池，包括：具有正极和负极的电极组件；适于接纳该电极组件的壳体；具有至少两个暴露在该壳体外部的端子的盖组件，该盖组件适于安装在该壳体上以密封该壳体；和适于电连接到端子和电极组件上的引线元件。端子的中心与电极组件的中心对准，并且引线元件与它们相应的端子的中心间隔开，并适于被连接到它们相应的端子和该电池组件上。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池，更具体地，涉及二次电池的电极组件、端子和引线元件的装配结构。
背景技术
根据电池的用途或功率容量，二次电池可以分为由一个到几个电池组单元电池连接形成一个电池组的低功率电池(以下称“小型电池”)，以及由几个到几十个电池组单元电池连接形成一个电池组的用来驱动电机的大尺寸电池(以下称“大型电池”)。
小型电池用作各种便携电子设备的电源，例如便携式电话、膝上型计算机和可携式摄像机。大型电池适用于诸如混合电动车(hybrid electric vehicle)之类的电动机驱动装置的电源。
通常，当仅有一个单元电池时，小型电池为方形或圆柱形。小型电池包括电极组件，其中作为绝缘体的隔板被插入在带状正极板和负极板之间。该隔板和这两个极板随后被螺旋卷绕。电极组件被插入圆柱形壳体中以形成电池。
传送电池工作时产生的电流的导电引线元件被连接到正、负极。该引线元件将从正、负极产生的电流传送到正、负端子上。
当把上述小型电池的结构应用到大型电池上时，在容量和功率方面无法满足大型电池的动态动力学要求。为此，日本特开平专利No.2003-7346中提供了包括多接片结构的二次电池，其中多个接片被连接到电极组件上。该二次电池具有多个沿电极组件的一个方向在该电极组件上形成的接片，而且这些接片被连接到外部端子。
但是，这种多接片结构带来的问题是需要大量的劳动力。由于接片型集流结构中接片的单位面积较小，因此这样的电池具有不能满足大型电池所要求的功率特性的局限性。
此外，考虑到动态动力学，由于大型二次电池需要高的单位体积能量密度，所以当将电极组件安装到壳体中时，有必要尽量减小电极组件与壳体之间的空间。这样可以最小化电极组件占用具有固定体积的壳体的内部空间的体积，从而改进二次电池的容量。
但是，当将电极组件装入壳体中时，将不可避免地在电极组件和壳体之间形成间隙。这一方面是由生产工艺中的公差造成的，另一方面是由由于连接到电极组件上的引线元件的结构限制，引线元件占据壳体的体积在尺寸上无法缩小造成的。
发明内容
本发明的目的是提供一种二次电池，其中带有电连接在其上的引线元件的电极组件的连接结构被改进，以减小池壳体内的间隙。
根据本发明的一个方面，提供一种二次电池，包括：包含正极和负极的电极组件；适于接纳该电极组件的壳体；具有至少两个暴露在该壳体外部的端子的盖组件，该盖组件适于安装在该壳体上以密封该壳体；和适于电连接端子和电极组件的引线元件；其中端子的中心与电极组件的中心对准，并且引线元件与它们相应的端子的中心间隔开，并适于被连接到它们相应的端子和该电池组件上。
正极和负极优选分别具有无活性物质的未涂覆区，并且端子和引线元件优选分别被连接到正极未涂覆区和负极未涂覆区上。
正极未涂覆区和负极未涂覆区优选适于彼此相对布置，并且引线元件优选适于分别附着到正极未涂覆区的最外部分和负极未涂覆区的最外部分。
每个引线元件优选适于沿未涂覆区的长度方向接触并附着相应的未涂覆区。
正极未涂覆区和负极未涂覆区的最外部分优选适于彼此相对，并且正极引线元件和负极引线元件优选适于接触并附着至少一个最外部分。
各端子优选适于被插入盖组件的基板上的孔中，并优选在各端子和其相应的引线元件之间设置止动突起，以连接该端子和引线元件并将端子挡在基板上。
在各端子和基板之间优选设置有垫圈，并优选适于使各端子分别与基板绝缘。
优选地，在各端子的外圆周表面设置的螺纹适于与螺母相匹配以使各端子固定在基板上。
该二次电池优选为矩形形状。
附图说明
通过以下对实施例的描述，同时参考附图，本发明的这些和/或其他方面以及优点将变得更为明显和更容易理解，其中：
图1是根据本发明第一实施例的二次电池的透视图；
图2是根据本发明第一实施例的电极组件的透视图；
图3是根据本发明第一实施例的端子和引线元件的透视图；
图4是根据本发明第一实施例连接到盖组件的基板上的端子的横截面图；
图5是根据本发明第一实施例安装到壳体中的电极组件的平面示意图；
图6是根据本发明第二实施例的端子和引线元件的透视图；
图7是根据本发明第二实施例的端子和引线元件的仰视图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，即附图中用图说明的实例。
图1是根据本发明第一实施例的二次电池的透视图，图2是根据本发明第一实施例的电极组件的透视图。
如图所示，根据本发明的该实施例的二次电池是矩形的电池。它包括带有开口的六面体形状的壳体11、布置在该壳体中的电极组件25和用来密封壳体11的开口的盖组件30，其中电极组件25包括正极22、负极23和插入这两个电极之间的绝缘材料的隔板21。
壳体11由导电的金属，例如铝、铝合金和镀镍钢板制成，并且该壳体是六面体形状的，具有开口11a，用来接纳电极组件25以放入壳体11中。但是，其形状不须局限于六面体形状。
电极组件25具有通过将隔板21插入正极22和负极23之间并相对核心进行卷绕而形成的胶卷结构。在电极组件25形成胶卷结构后，将它压成板形组件。
在电极组件25的两端相对地形成正极未涂覆区22a和负极未涂覆区23a。由于如上所述电极组件25具有胶卷构造，因此正极未涂覆区22a和负极未涂覆区23a被布置成彼此相对。
未涂覆区22a和23a是指沿正极集电体22b和负极集电体23b边缘未涂覆相应的活性物质22c和23c的区域。
未涂覆区22a和23a的厚度(d1)小于电极组件25的厚度(d2)(图2)。
电极组件25被安装在壳体11中，其中未涂覆区22a和23a分别位于电极组件25的左端和右端。
盖组件30包括通过焊接固定在壳体11的开口11a上以密封壳体11的基板301。
正极端子31和负极端子33被固定在基板301上，同时它们的一部分暴露在壳体11的外面。
在正极端子31和负极端子33的外圆周表面上形成有螺纹(S)，并且通过紧固在该螺纹(S)上的螺母41将正极端子31和负极端子33固定在基板301上，并且使垫圈43置于基板301和螺母41之间。
尽管图中没有显示，基板301还可以包括电解液注入孔和排气件。
与正极未涂覆区22a和负极未涂覆区23a分别接触并分别装配的正极引线元件35和负极引线元件37被连接到正极端子31和负极端子33。
在本实施例中，正极和负极端子31和33以及正极和负极引线元件35和37是相互对称形成的。
图3是正极和负极端子31和33以及正极和负极引线元件35和37的透视图。为作图方便，图3用一个图来表示正极和负极端子31和33以及正极和负极引线元件35和37，因此以下将对正极和负极端子31和33以及正极和负极引线元件35和37一起进行描述。
正极端子31和负极端子33具有预定高度的圆柱形状。并且如上所述在外圆周表面上形成有螺纹(S)。当几个二次电池被组合形成电池组件时，端子31和33的长度足够长，使用于电连接电池的任何连接构件能够紧固到端子31和33上，无论端子31和33是位于壳体11的内部还是外部。
正极引线元件35和负极引线元件37被分别连接到正极端子31和负极端子33的一侧，并在端子31和33与引线元件35和37之间形成圆盘形止动突起。当正极端子31和负极端子33被插入孔301a和301a’中(图4)时，通过在基板301悬置止动突起39和39’，止动突起39和39’将正极端子31和负极端子33挡在基板301的预定位置处。
为此，止动突起39和39’具有直径大于孔301a和301a’直径的圆盘形状。
引线元件35和37被设置在壳体11的内部，并分别与正极未涂覆区22a和负极未涂覆区23a接触，以使端子31和33电连接到电极组件25上。引线元件35和37分别通过焊接与正极未涂覆区22a和负极未涂覆区23a的最外部紧密接触。
在本实施例中，当具有上述结构的端子31和33以及引线元件35和37被电连接到电极组件25时，它们满足以下条件。
如图5所示，端子31和33被布置在基板301上，以使它们的中心与电极组件25的中心，即未涂覆区22a和23a，基本对准。
引线元件35和37与各端子31和33的中心(O)间隔间隙(d3)，并且引线元件35和37的一侧分别被固定在止动突起39和39’上，它们的另一侧分别与正极未涂覆区22a和负极未涂覆区23a的最外部的一侧紧密接触，从而被固定在它们上。在本实施例中，端子31和33、引线元件35和37以及止动突起39和39’形成一个整体。
如图6所示，引线元件35、37、35’和37’可以彼此面对的形成在止动突起39和39’上。
如图7所示，引线元件35、37、35’和37’与各端子31和33的中心(O)分别间隔上述间隙，并且引线元件35、37、35’和37’分别与正极未涂覆区22a和负极未涂覆区23a的最外部的两侧紧密接触，从而被固定在它们上。
如果二次电池通过这样的端子31和33的组装结构制造，引线元件35和37以及电极组件25可以传送来自电极组件25的电流，同时将引线元件35和37布置在壳体11内部围绕未涂覆区22a和23a形成的空间中。这使得在二次电池中壳体内形成的间隙尽可能地小。
此外，引线元件35和37被布置在沿着未涂覆区22a和23a的长度方向上，并且通过表面接触被固定在未涂覆区22a和23a上，这可以减小接触电阻，从而加强集电效率。
根据本发明，安放在具有固定体积的壳体中的电极组件的体积可以通过节省电极组件和壳体之间的空间而增加。因此，本发明的二次电池可增加能量密度并加强集电效率，从而用于大型电池。
因此，本发明的二次电池可有效地用作要求高功率、大容量的混合电动车的电源。但是，其用途并不限于混合电动车。也就是说，以上系统可有效地在电动车、小摩托车、摩托车或电池式吸尘器等中用于其它驱动电机的电池模块。
虽然对本发明的示例性实施例进行了显示和描述，但是本领域技术人员应理解，在不背离本发明的原理和精神的情况下可对这些实施例进行修改，本发明的范围由附带的权利要求进行限定。

Claims (9)

1、一种二次电池，包括：
包含正极和负极的电极组件；
适于接纳该电极组件的壳体；
具有至少两个暴露在该壳体外部的端子的盖组件，该盖组件适于安装在该壳体上以密封该壳体；和
适于电连接所述端子和电极组件的引线元件；
其中所述端子的中心与电极组件的中心对准，并且所述引线元件与它们相应的端子的中心间隔开，并适于被连接到它们相应的端子和该电池组件上。
2、如权利要求1所述的二次电池，其中该正极和负极分别具有没有活性物质的未涂覆区，并且所述端子和引线元件分别被连接到该正极未涂覆区和负极未涂覆区上。
3、如权利要求2所述的二次电池，其中该正极未涂覆区和负极未涂覆区适于彼此相对布置，并且所述引线元件适于分别附着在正极未涂覆区的最外部分和负极未涂覆区的最外部分上。
4、如权利要求2所述的二次电池，其中每个引线元件适于沿未涂覆区的长度方向接触并附着相应的未涂覆区。
5、如权利要求3所述的二次电池，其中该正极未涂覆区和负极未涂覆区的最外部分适于彼此相对，并且该正极引线元件和负极引线元件适于接触并附着至少一个最外部分。
6、如权利要求1所述的二次电池，其中每个端子适于被插入该盖组件的基板上的孔中，并且在每个端子和其相应的引线元件之间设置有止动突起，以连接该端子和引线元件，并将该端子挡在该基板上。
7、如权利要求6所述的二次电池，其中在各端子和基板之间设置有垫圈，并且该垫圈适于分别使各端子与该基板绝缘。
8、如权利要求6所述的二次电池，其中在各端子的外圆周表面上设置的螺纹适于与螺母相匹配，以将各端子固定在该基板上。
9、如权利要求1所述的二次电池，其中该二次电池为矩形形状。
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