CN1783534A - 电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池，所述电池包括：电极组件，包括正电极、负电极和夹置在电极之间的分隔体；容器，装入电极组件；翼片，附着到电极组件的非涂覆区域的第一侧，并且翼片具有端子；第一绝缘体，夹置在翼片和容器的第一内表面之间；以及盖组件，封闭容器并具有穿过其的端子。

Description

电池
技术领域
本发明涉及一种电池。更具体而言，本发明涉及具有简化容器和容器内的电极组件之间的绝缘的结构的电池。
背景技术
通常，一次电池是不能够再充电的，即，可废弃的。相反，二次电池可以再充电。高能量密度的非水电解质二次电池最近已经被开发为高功率二次电池。其中将一个电池单元形成为电池组的低功率电池可以用于为各种便携式电子装置供电，例如，蜂窝电话、膝上计算机、摄录机等。高功率电池，即体尺寸电池可以用于驱动马达，例如，在电动交通工具中所使用的电动马达。在这些高功率电池中，可以串联或并联几个单个的二次电池单元到几十个单个的二次电池单元。
基于电池的外部形状，二次电池可以划分为不同的类型。两类通常类型的二次电池是棱柱形和圆柱形二次电池。
二次电池可以包括电极组件。电极组件可以包括正电极和负电极，它们每个都可以具有长带状形状，即，带子形。电极组件还可以包括分隔体，以作为夹置在正电极和负电极之间的绝缘体。正电极、分隔体和负电极可以是螺旋缠绕的。或者正电极、分隔体和负电极可以堆叠为多层结构。通常将电极组件装入容器内部，并且将盖组件安装在容器上以密封该容器，并且完成该电池。
更加具体而言，在电极组件具有缠绕结构的情形，可以将引线单独地固定于正电极和负电极以收集从它们产生的电流。引线可以连接到外部端子，并且可以将在正电极和负电极产生的电流传载至外部端子。
对于体尺寸电池，例如，用于比如混合电动汽车(HEV)的马达驱动装置的那些电池，正电极和负电极的面积通常随着电池的尺寸增加而增加。这可能导致电池内部电阻的增加，因此体尺寸电池可以包括单独的翼片(tab)以最大化收集面积和降低电阻。具体而言，各个电极的未涂覆区域可以使用翼片与端子相连接。
但是，为了防止翼片和容器之间的电接触或防止电极组件和容器之间的电接触，这样的结构可能需要使用绝缘膜包裹电极组件的附加工艺。包裹电极组件增加了制造工艺的复杂性，并且由于消耗了绝缘膜和增加了制造时间而使得该工艺更昂贵。因此，需要一种简化的电池结构，而不需要使用绝缘膜包裹电极组件。
发明内容
因此，本发明涉及一种电池，其基本上克服了由于现有技术中的缺点和限制所导致的一个或多个问题。
因此，本发明实施例的一个特征是提供一种电池，其中，翼片结构连接到电极组件的非涂覆区域以将该翼片与容器电绝缘。
因此，本发明实施例的另一个特征是提供一种电池，其中，安装在电极组件的非涂覆区域上的翼片将电流从电极组件传载至电池容器的外部区域，同时还将该电极组件与电池容器绝缘。
因此，本发明实施例的另一个特征是提供一种电池，其中，电极组件可以设置在电池容器中，而无需要求电极组件包裹在绝缘膜中。
本发明上面的以及其它的特征和优点中的至少一个可以通过提供这样一种电池实现，所述电池包括：电极组件，包括正电极、负电极和夹置在电极之间的分隔体；容器，装入电极组件；翼片，附着到电极组件的非涂覆区域的第一侧，并且翼片具有端子；第一绝缘体，夹置在翼片和容器的第一内表面之间；以及盖组件，封闭容器并具有穿过其的端子。
第一绝缘体可以是施加至面对容器的第一内表面的翼片的表面的涂层。第一绝缘体还可以涂覆在翼片的侧表面上。第一绝缘体可以未涂覆在面对容器的第一内表面的翼片的部分表面上，使得部分的翼片表面暴露。电极组件的未涂覆部分可以与翼片焊接在一起，并且焊接对应于翼片的暴露部分。翼片的暴露部分可以具有沿翼片的长度方向的长轴状形状。第一绝缘体可以是由聚合物或聚丙烯制成。
第一绝缘体可以是附着到面对容器的第一内表面的翼片的表面的单独构件。翼片可以包括结合部分，并且其中第一绝缘体的宽度可以比结合部分的宽度要大。第一绝缘体可以具有基本平坦的形状，并可以具有显露部分的翼片表面的开口。该开口可以具有沿翼片的长度方向的长轴状形状。电极组件的未涂覆区域和翼片可以焊接在一起，并且焊接对应于通过第一绝缘体中的开口暴露的部分翼片。
该电池还包括：辅助翼片，其中辅助翼片附着到与第一侧相对的非涂覆区域的第二侧；以及第二绝缘体，设置在辅助翼片和容器的第二内表面之间。该电池可以依顺序包括容器的第一内表面、第一绝缘体、翼片、电极组件、辅助翼片、第二绝缘体和容器的第二内表面。第二绝缘体可以是施加至面对容器的第二内表面的辅助翼片的表面的涂层。第二绝缘体还可以涂覆在辅助翼片的侧表面上。第二绝缘体未涂覆在面对容器的第二内表面的辅助翼片的部分表面上，使得辅助翼片的部分表面暴露。电极组件的未涂覆部分与辅助翼片可以焊接在一起，并且焊接点对应于辅助翼片的暴露部分。第二绝缘体可以是由聚合物或聚丙烯制成。第二绝缘体可以是附着到面对容器的第二内表面的辅助翼片的表面的单独构件。第二绝缘体可以具有基本平坦的形状，并具有显露辅助翼片的部分表面的开口。该开口可以具有沿辅助翼片的长度方向的长轴状形状。电极组件的未涂覆区域和辅助翼片可以由通过该绝缘体中的开口暴露的辅助翼片的表面来焊接。翼片可以覆盖非涂覆区域的第一侧的整个区域。该电池可以是二次棱形电池。该电池用于马达驱动的装置。
附图说明
通过参考附图对本发明的示范性实施例进行详细的说明，本发明的上述和其它特征和优点对于本领域的普通技术人员将变得更加明显，在附图中：
图1图示根据本发明的电池的部分剖切分解透视图；
图2图示根据本发明的组装的电池的横截面图；
图3图示图2所示的组装的电池的侧横截面图；
图4图示了根据本发明实施例的翼片的透视图；
图5图示了根据本发明另一实施例的翼片的透视图；
图6图示了图5所示的翼片的横截面侧视图；
图7示意性图示根据本发明的电池用于驱动马达的示例的框图。
具体实施方式
下面将参考示出了本发明示范性实施例的附图，对本发明进行更加全面地说明。但是，本发明可以以许多不同的形式实现且不应解释为限于这里阐释的实施例。而且，这些实施例提供来使得本公开全面而透彻，并且将本发明的范围全面地传达给本领域的普通技术人员。在附图中，为了清晰起见，可以放大层和区域的尺寸和相对尺寸。应该理解，当提及一层在另一层或衬底“上”时，它可以直接在其它层或衬底上，或者也可以有中间层存在。而且，也应该理解，当提及一层在另一层或衬底“下”时，它可以直接在其它层或衬底下，或者也可以有一个或多个中间层存在。另外，当提及一层在两层“之间”时，它可以仅在这两层之间，或者也可以有一个或多个中间层存在。通篇相似的附图标记指示相似的元件。
图1图示根据本发明的电池的部分分解剖切透视图，图2图示根据本发明的组装的电池的横截面图，以及图3图示图2所示的组装的电池的侧横截面图。为了清楚起见，图1和图3仅仅图示了根据本发明的电池的正电极端。但是应该理解，无论是正电极端、负电极端还是二者都具有所图示的结构。
参考图1，根据本发明的电池可以包括电极组件10，电极组件10装入在容器14中，并且由盖组件30覆盖。容器14可以是棱形容器，具有在它的一侧上形成的开口以容纳电极组件10。容器14例如由导电金属制成，比如铝、铝合金、镀镍的钢板等。容器14的形状例如可以是六面体等，例如具有容纳电极组件10的内部空间。
盖组件30可以关闭并密封容器14。盖组件30可以包括安装在容器14的开口上来密封容器14的盖板31，并且可以包括端子孔34和35。
电极组件可以包括正电极11和负电极12，其中分隔体13夹置在电极11和12之间。正电极11和负电极12每个都可以具有长带状形状，即，带子形。具有夹置于其间的分隔体13的正电极11和负电极12可以缠绕为拉长的螺旋形，也称为果冻卷(jellyroll)，使得电极和分隔体具有多层结构或叠层结构。
参考图1，具有果冻卷构造的电极组件10可以受压和变平，并因此可以包括具有通常的平坦表面的平中心部分以及具有通常的圆形的弯曲边缘部分。可以将电极组件插入到棱形容器14中，使得弯曲部分面向容器14侧面上的开口，虽然本发明并不限于该布置。
正电极11和负电极12的收集极可以涂覆有相应的活性材料。具体而言，电极组件10的正电极11和负电极12可以包括收集极、涂覆有活性材料的涂覆区域和未涂覆有活性材料的非涂覆区域。在实施例中，非涂覆区域，例如图1中的非涂覆区域11a每个可以沿着每个电极的边缘连续地形成。非涂覆区域可以彼此相对设置，即，在电极组件10的相应端。
通过将翼片20的结合部分21焊接到正电极11的非涂覆区域11a，可以将翼片20附着到正电极11的非涂覆区域11a。绝缘体23可以设置来与结合部分21相邻。绝缘体23例如可以由聚合物、聚丙稀等制成。结合部分21的区域(A)可以不由绝缘体23覆盖，并且可以用于将结合部分21焊接到非涂覆区域11a。翼片20可以具有形成在一端并由连接部分22制成的端子32，端子32设置来向容器14的开口延伸。端子32可以穿过形成在盖板31中的端子孔34，从而将电流传载至容器之外。也可以将辅助翼片24附着至正电极11的未涂覆区域11a的相反面。
参考图2，在电池的另一端可以包括类似的结构。即，可以将翼片40焊接到负电极12的非涂覆区域12a，并且可以具有形成在一端并由连接部分42支撑的端子33。端子33可以设置来向容器14的开口延伸，并且可以通过形成在盖板31中的端子孔35。
如所描述的那样，非涂覆区域11a和12a可以分别电连接到翼片20和40，并且可以沿着电极组件10的正电极11和负电极12每个的一边缘形成。更具体而言，正电极11的非涂覆区域11a和负电极12的非涂覆区域12a可以设置在电极组件10的相对端。在如所图示的将螺旋缠绕的电极组件10插入到容器14中使得电极组件10的弯曲部分面对在容器14第一侧中的开口的情形，非涂覆区域11a和12a可以分别沿着容器14的第二侧和第三侧设置。
即，如图2所示，在容器14垂直取向使得容器14中的开口位于顶部并且盖组件30覆盖该顶部的情形，非涂覆区域11a和12a可以分别沿着容器14的右侧和左侧设置。正电极端子32可以朝向容器的一侧，例如右侧设置，并且可以通过将翼片20的主表面焊接到非涂覆区域11a的方法从而电连接到正电极11。类似的，负电极端子33可以朝向容器的一侧，例如左侧设置，并且可以通过将翼片40的主表面焊接到非涂覆区域12a的方法从而电连接到负电极12。但是，请注意本发明并不限于上述结构，而可以适当地应用于具有各种形状的容器和具有各种结构的非涂覆区域的其它类型的电池。
图3图示了图2所示的组装的电池的横截面视图。参考图3，端子32、连接部分22和结合部分21可以一体形成。如图所示，连接部分22可以向下延伸，并且可以设置来与正电极11的非涂覆区域11a的侧表面相邻。
结合部分21可以基本上覆盖正电极非涂覆区域11a的一个侧表面。结合部分21的侧面可以相邻于壳14的内表面设置。为了防止结合部分21与壳14电接触，可以在结合部分21和壳14之间设置绝缘体23。与接触非涂覆区域11a的表面相对的结合的21的表面可以具有未被绝缘体23覆盖的区域A。可能需要该区域(A)来使结合部分21能够附着，例如焊接到非涂覆区域11a。
根据本发明的电池还可以包括辅助翼片24。辅助翼片24可以附着到非涂覆区域11a的侧表面，与附着到结合部分21的非涂覆区域11a的表面相对。辅助翼片24可以设置在非涂覆区域11a和容器14之间。绝缘体25可以设置在辅助翼片24和容器14之间来将容器14从非涂覆区域11a的相对侧表面绝缘。
辅助翼片24可以基本上呈界定的矩形和平面形状来覆盖非涂覆区域11a。辅助翼片24的表面的区域(B)可以未由绝缘体25覆盖，并且可以用来将辅助翼片24附着，例如焊接到非涂覆区域11a。但是，为了保持容器14和辅助翼片24之间的电隔离，除区域(B)之外的其余区域可以由绝缘体25覆盖。可以将绝缘体25涂覆在辅助翼片24的表面和/或侧面上，或者可以是附着到辅助翼片24的单独的绝缘构件。
在图1-3所示的根据本发明的电池中，例如通过焊接，翼片20的结合部分21可以附着到电极组件10的非涂覆区域11a的侧表面，并且在翼片20端部一体形成的端子32可以穿过盖板31的端子孔34延伸到电池的外部。翼片20的结合部分21和辅助翼片24可以形成得大于非涂覆区域11a的平坦表面，从而它们可以充分覆盖非涂覆区域11a的两个侧表面，由此防止非涂覆区域11a和容器14之间的电接触。翼片20和辅助翼片24可以分别通过区域(A)和(B)焊接到非涂覆区域11a的相对表面，区域(A)和(B)留下而未由绝缘体23和25覆盖。区域(A)和(B)可以分别形成在翼片20的结合部分21和辅助翼片24每个的中部。
图4图示了根据本发明实施例的翼片的透视图。参考图4，翼片20包括焊接至非涂覆区域11a的侧表面的结合部分21以及与结合部分21一体形成的连接部分22，以收集从非涂覆区域11a传输到结合部分21的电流。端子32可以一体形成在连接部分21的上端上。
翼片的结合部分21的外表面，即除提供来将结合部分21附着到非涂覆区域11a的区域(A)之外的区域，可以具有涂覆在其上的绝缘体23。即，绝缘体23可以是在结合部分21的外表面上施加至预定厚度的绝缘涂层。此外，绝缘体23可以不仅涂覆在结合部分21的外表面上，而且涂覆在翼片20的边缘和角上，从而将翼片20完全从容器14绝缘。因此，当电极组件10和翼片20被装入到容器14中时，涂覆在翼片20的结合部分21上的绝缘体23可以夹置在翼片20和容器14之间，由此防止翼片20与容器14电接触。
此外，虽然区域(A)未涂覆有绝缘体23，但是区域(A)从容器14的内表面隔开绝缘体23的厚度，从而不存在结合部分21的未覆盖区域(A)与容器14电接触的危险。
图5图示了根据本发明另一实施例的翼片的透视图，并且图6图示了图5所示的翼片的横截面侧视图。参考图5和图6，翼片50可以安装到电极组件10的非涂覆区域11a和12a。翼片50可以包括用于附着到非涂覆区域的结合部分51，以及一体连接到结合部分51的连接部分52，连接部分52在它的上端具有端子62。绝缘构件56可以单独地形成并附着到结合部分51的外侧表面。绝缘构件56可以覆盖结合部分51并将它和翼片50从容器14绝缘。绝缘构件56可以通过例如粘结剂附着到结合部分。
绝缘构件56可以夹置在容器14和翼片50的结合部分51之间，来将翼片50从容器14绝缘。绝缘构件56可以具有足够的尺寸以覆盖结合部分51，并且可以具有在其中形成的孔57，以允许将结合部分附着，例如焊接到电极组件的非涂覆区域。孔57可以形成在绝缘构件56的中部。在将绝缘构件56附着到翼片50，将翼片50设置得与非涂覆区域11a、12a的任意之一相邻之后，翼片的结合部分51可以很容易地通过形成在绝缘构件56中的孔57焊接。
当然，根据本实施例的翼片50可以不但用于正电极(非涂覆区域11a)，也可以用于负电极(非涂覆区域12a)。
图7是示意性图示根据本发明的电池用于驱动马达的示例的框图。如图所示，电池70的正电极端子和负电极端子分别连接到马达80，以用于驱动马达80。
根据本发明的电池可以是二次电池，并且可以用作马达驱动装置的电源，这例如是混合电动汽车、电动汽车、无线吸尘器、电动自行车、电动踏板车等。虽然上述说明主要着重于电池的正电极侧和翼片，但是这样做仅仅是为了清楚，设置在电池负电极侧上的翼片的结构和特征可以相同的。因此，应该清楚，本发明涵盖了在一个或两个电极处具有所述结构的电池。
这里已经公开了本发明的示范性实施例，虽然使用特定的术语，但是应以一般的和描述性的意味而非出于限制的目的来使用和解释它们。所以，本领域的普通技术人员应该理解，可以进行各种形式和细节的修改而不脱离权利要求所限定的本发明的范围和精神。

Claims (26)

1、一种电池，包括：
电极组件，包括正电极、负电极和夹置在所述电极之间的分隔体；
容器，装入所述电极组件；
翼片，附着到所述电极组件的非涂覆区域的第一侧，并且所述翼片具有端子；
第一绝缘体，夹置在所述翼片和所述容器的第一内表面之间；以及
盖组件，封闭所述容器并具有穿过其的端子。
2、根据权利要求1所述的电池，其中，所述第一绝缘体是施加至面对所述容器的第一内表面的翼片的表面的涂层。
3、根据权利要求2所述的电池，其中，所述第一绝缘体还涂覆在所述翼片的侧表面上。
4、根据权利要求2所述的电池，其中，所述第一绝缘体未涂覆在面对所述容器的第一内表面的翼片的部分表面上，使得暴露所述翼片的部分表面。
5、根据权利要求4所述的电池，其中，所述电极组件的未涂覆部分与所述翼片焊接在一起，并且所述焊接对应于所述翼片的暴露部分。
6、根据权利要求4所述的电池，其中，所述翼片的暴露部分具有沿翼片的长度方向的长轴状形状。
7、根据权利要求1所述的电池，其中，所述第一绝缘体由聚合物或聚丙烯制成。
8、根据权利要求1所述的电池，其中，所述第一绝缘体是附着到面对所述容器的第一内表面的翼片的表面的单独构件。
9、根据权利要求8所述的电池，其中，所述翼片包括结合部分，并且其中所述第一绝缘体的宽度比所述结合部分的宽度要大。
10、根据权利要求8所述的电池，其中，所述第一绝缘体具有基本平坦的形状，并具有显露所述翼片的部分表面的开口。
11、根据权利要求10所述的电池，其中，所述开口具有沿翼片的长度方向的长轴状形状。
12、根据权利要求9所述的电池，其中，所述电极组件的未涂覆区域和所述翼片焊接在一起，所述焊接对应于通过所述第一绝缘体中的开口暴露的部分翼片。
13、根据权利要求1所述的电池，还包括：
辅助翼片，其中所述辅助翼片附着到与所述第一侧相对的非涂覆区域的第二侧；以及
第二绝缘体，设置在所述辅助翼片和所述容器的第二内表面之间。
14、根据权利要求13所述的电池，其中，所述电池依顺序包括所述容器的第一内表面、所述第一绝缘体、所述翼片、所述电极组件、所述辅助翼片、所述第二绝缘体和所述容器的第二内表面。
15、根据权利要求13所述的电池，其中，所述第二绝缘体是施加至面对所述容器的第二内表面的辅助翼片的表面的涂层。
16、根据权利要求15所述的电池，其中，所述第二绝缘体还涂覆在所述辅助翼片的侧表面上。
17、根据权利要求15所述的电池，其中，所述第二绝缘体未涂覆在面对所述容器的第二内表面的辅助翼片的部分表面上，使得暴露所述辅助翼片的部分表面。
18、根据权利要求17所述的电池，其中，所述电极组件的未涂覆部分与所述辅助翼片焊接在一起，并且所述焊接对应于所述辅助翼片的暴露部分。
19、根据权利要求13所述的电池，其中，所述第二绝缘体由聚合物或聚丙烯制成。
20、根据权利要求13所述的电池，其中，所述第二绝缘体是附着到面对所述容器的第二内表面的辅助翼片的表面的单独构件。
21、根据权利要求20所述的电池，其中，所述第二绝缘体具有基本平坦的形状，并具有显露所述辅助翼片的部分表面的开口。
22、根据权利要求21所述的电池，其中，所述开口具有沿翼片的长度方向的长轴状形状。
23、根据权利要求21所述的电池，其中，所述电极组件的未涂覆区域和所述辅助翼片由通过所述绝缘体的开口暴露的辅助翼片的表面来焊接。
24、根据权利要求1所述的电池，其中，所述翼片覆盖所述非涂覆区域的第一侧的整个区域。
25、根据权利要求1所述的电池，其中，所述电池是二次棱形电池。
26、根据权利要求1所述的电池，其中，所述电池用于马达驱动的装置。
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