CN200972881Y - 一种二次锂电池的极卷导电结构 - Google Patents

Abstract

一种二次锂电池的极卷导电结构，本实用新型特别在该极卷的正、负极层一端侧，一体设有大面积的正极导接区及负极导接区；并于该导出端子的中段处成型有一大面积的汇集区，该汇集区系组设后位于与正极导接区或负极导接区相对应处；此外，本实用新型特别透过一束集组件以其压片夹设配置于正极导接区或负极导接区的二对应外部，并透过该束集组件的二压片进行正极导接区或负极导接区与汇集区的压合迫紧作业，使该极卷的正极导接区或负极导接区的各层之间相紧密贴合，并使正极导接区或负极导接区与该汇集区作紧密的电性接触结合；本实用新型主要是藉由极卷与导出端子之间进行大面积且紧密电性连结的技术手段，有效降低电池的内阻值，并可供大电流顺畅通过。

Description

一种二次锂电池的极卷导电结构

技术领域

一种二次锂电池的极卷导电结构，特别是指二次锂电池内部的极卷电能汇集导出的结构设计。

背景技术

已知二次锂电池的极卷结构，请参阅图1、图2所示，此为美国专利第5849431号，其中，该极卷10由一正极层11、一隔离层12及一负极层13依序相叠置后，一圈圈卷绕于中心棒14外部所构成，在该专利案中特别将该正、负极层11 12的一端侧，藉由预先裁切方式成型有锯齿状的复数个导电柄111 131结构，俾可透过集中该各导电柄111 131与碟盘状导电引子15的外端缘相焊接，进而将极卷10的电能导出；

值得一提者是，该极卷的各层经卷绕后为同心圆分布的结构型态，该各导电柄的位置与作为焊接点的导电引子外端缘之间，因而有远、近之分，进行各导电柄与导电引子的焊接作业之前，必须先将该各导电柄集中整理后，再一并与导电引子的外端缘进行焊接作业；

然而，前述的电池结构设计中，明显存在者许多结构及制程上的重大缺陷，例如：

其一，该极卷的制造过程中，必须重视的是避免繁复的裁切作业，因为裁切作业过程中，会产生材料细屑，该细屑若附着于正极层或负极层的表面，会导致极卷日后无法恢复的导电故障，而已知结构中，该极卷进行锯齿状结构的裁切，不仅增加制程的困难、徒增制程良率降低的风险且会有裁切废料产生；

其二，由于该极卷各层的导电柄为同心圆排列，而该导电柄的长度必须一致且取距导电引子外端缘较远者为基准值；因而进行各导电柄与外端缘的焊接作业时，必须将过长的导电柄先作一挤压集中的整理作业，然而，该整理作业不仅会增加制程的复杂且有折断导电柄的风险。

其三，该碟盘状导电引子可供作为导电柄焊接的外端缘面积相当狭小，当该导电柄的数量较多时，会导致电池的制程更趋复杂与困难。

请参阅图3所示，此为美国专利第6447946号，其亦揭示一种二次锂电池的结构型态，其于极卷10a端侧则先焊接有多数个导电柄111a 131a后，再将该各导电柄111a131a与电池端子16一侧所延设的边框161相焊接构成；

如前述的二已知锂电池结构设计中，该极卷均透过成型或焊接有多数个导电柄后，再以该导电柄作为与电池端子或导电引子的焊接，俾将极卷的电能导出电池；值得一提的是，对于高容量电池的设计而言，该导电柄的数量必需较一般容量的电池相对增加，否则电池进行大电流的充、放电时，会因为内阻抗的升高，而导致充、放电效能大幅降低或完全故障，但以已知结构设计而言，其导电柄数量受限于焊接及裁切技术而难以有效增加；

经过以上说明可知，对于电池的设计而言，具有较多数量的导电柄可有效降低电池内阻及电抗，而可符合高容量电池的需求，但数量庞大的导电柄，不仅焊接作业进行时相当费时费工，且会增加制程的困难与复杂；

因此，本案的研发重心在于，一方面使极卷与电池端子之间，不需透过焊接作业即得以直接作电性连结，另一方面，则透过结构设计，使极卷得与电池端子之间作大面积的电性连接导通；藉使，使电池的内阻抗大幅度降低，本实用新型电池不仅可符合高容量电池的需求且作为小容量电池时，亦可发挥较高的效能表现。

发明内容

本实用新型的主要目的，在于提供一种二次锂电池的极卷导电结构，本实用新型特别将该极卷的正、负极层一端侧，一体设有大面积的正极导接区及负极导接区，而于该导出端子的中段处则成型有一大面积的汇集区，并以一束集组件使该正、负极导接区与汇集区作紧密的电性接触结合，且使该正极导接区或负极导接区的各层之间亦相紧密贴合；该极卷与导出端子之间得以大面积直接且紧密电连结，而大幅降低了电池的内阻抗值，并可符合高容量电池的大电流充、放电需求。

为实现上述目的本实用新型采用的技术手段为：一种二次锂电池的极卷导电结构，主要于一电池罐内设有一中心棒，以二导出端子与该中心棒的二端相固接，于中心棒外部则卷绕有一极卷，并以一束集组件使极卷端侧与导出端子接触导通，最后再以二组设螺帽固定该电池构件与电池罐而构成电池；

该极卷，由一正极层、一负极层及至少一隔离层构成，该正、负极层表面分别涂布有正极材料或负极材料，该隔离层设置位于正、负极层之间；于正极层的一端侧设有一未涂布正极材料的正极导接区，于负极层则相对于正极层的另一端侧，亦设有一未涂布负极材料的负极导接区，令正极层、隔离层及负极层依序相叠置，且令正极导接区及负极导接区分别自二端侧凸伸露出，当各层一圈圈卷绕于中心棒的外部构成极卷后，该极卷的二端恰分别凸伸露出正极导接区及负极导接区；

该导出端子，为一导电结构，以一端的一连结端与该中心棒的连接部相结合；该导出端子的另端则成型为一输出端；该导出端子位于该连结端与该输出端之间，则特别成型有一凸缘及一汇集区，该汇集区系位于与该极卷的正极导接区或负极导接区相对应位置者，而该凸缘则与电池罐的端盖相靠抵；

该束集组件，具有至少一螺杆及二压片，该压片开设有一穿孔，该压片分别配置位于该正极导接区或负极导接区的外部相对位置，该螺杆依序穿过一压片的穿孔、汇集区的通孔及另一压片的穿孔，透过螺杆的锁设，使该二压片与正极导接区或负极导接区得以相紧密压合，且使该正极导接区或负极导接区与该汇集区之间相紧密接触电性结合。

该束集组件中的压片，其一端面可为圆弧凹面俾与圆柱状的汇集区对应并凹凸紧密贴合。

该束集组件中的压片其一端面为具有高、低部位的阶层结构，俾以较低部位与多层的正极导接区或负极导接区压合后，避免高、低落差所引起的压片贴合性不佳问题。

一种二次锂电池的极卷导电结构，主要于一电池罐内设有一中心棒，以二导出端子与该中心棒的二端相固接，于中心棒外部则卷绕有一极卷，并以二束集组件使极卷端侧与导出端子接触导通，最后再以二组设螺帽固定该电池构件与电池罐而构成电池；

该极卷，由一正极层、一负极层及至少一隔离层构成，该正、负极层表面分别涂布有正极材料或负极材料，该隔离层设置位于正、负极层之间；于正极层的一端侧设有一未涂布正极材料的正极导接区，于负极层则相对于正极层的另一端侧，亦设有一未涂布负极材料的负极导接区，令正极层、隔离层及负极层依序相叠置，且令正极导接区及负极导接区分别自二端侧凸伸露出，当各层一圈圈卷绕于中心棒的外部构成极卷后，该极卷的二端恰分别凸伸露出正极导接区及负极导接区；

该导出端子，为一导电结构，以一端的一连结端与该中心棒的连接部相结合；该导出端子的另端则成型为一输出端；该导出端子位于该连结端与该输出端之间，则特别成型有一凸缘及一汇集区，该汇集区系位于与该极卷的正极导接区或负极导接区相对应位置者，而该凸缘则与电池罐的端盖相靠抵；

该束集组件，具有一螺杆及一压片，该压片开设有一穿孔，该压片配置位于该正极导接区或负极导接区的外部单侧，该螺杆依序穿过该压片的穿孔、汇集区的螺孔，透过螺杆的锁设，使该压片与正极导接区或负极导接区单侧得以相紧密压合，且使该正极导接区或负极导接区与该汇集区之间相紧密接触电性结合。

本实用新型的有益效果为：该极卷与导出端子之间得以大面积直接且紧密电连结，而大幅降低了电池的内阻抗值，并可符合高容量电池的大电流充、放电需求。

附图说明

图1美国专利第5849431号的已知极卷组成结构立体示意图。

图2美国专利第5849431号的导电柄与导电引子焊接结构示意图。

图3美国专利第6447946号的已知锂电池组成结构剖视示意图。

图4本实用新型极卷组成立体示意图。

图5本实用新型束集组件与极卷夹设前的立体示意图。

图6本实用新型束集组件与极卷夹设后的局部放大立体示意图。

图7本实用新型结构组设于电池罐内状态剖视示意图。

图8本实用新型以单一压片与极卷配合的立体分解示意图。

图9本实用新型以单一压片与极卷配合并组设于电池罐内状态示意图。

10 10a极卷                  11正极层

111 131 111a 131a导电柄     12隔离层

13负极层                    14中心棒

15导电引子                  16电池端子

161边框

20电池罐                    201端口

21端盖                      211穿槽

30中心棒                    31连接部

311插槽             40极卷

41正极层            411正极材料

412正极导接区       42负极层

421负极材料         422负极导接区

43隔离层            50导出端子

51连结端            511插杆

52输出端            53凸缘

54汇集区            541通孔

542螺孔

60束集组件          61 61a螺杆

62 62a 62b压片      621穿孔

622高部位           623低部位

63螺帽              70组设螺帽

801 802气密垫片

具体实施方式

关于本实用新型为达成上述目的，所采用之技术、手段及功效，兹举一较佳可行实施例并配合图式详细说明如后；首先，请配合参阅图4、图5、图6、图7所示，本实用新型实施例所提供的一种二次锂电池的极卷导电结构，主要于一电池罐内设有一中心棒，以二导出端子与该中心棒的二端相固接，于中心棒外部则卷绕有一极卷，并以二束集组件使极卷端侧与导出端子接触导通，最后再以二组设螺帽固定该内部构件与电池罐而构成电池；

该电池罐20，二端各开设有一端口201，内部可供电池构件组设，并可透过一端盖21作为该端口201的封闭盖设，该端盖21上则开设有一穿槽211供电池构件穿出；

该中心棒30，为一绝缘结构，组设于电池罐20内部，该中心棒30二端分别各成型为一连接部31，该连接部31可为一插槽311结构；

该极卷40，由一正极层41、一负极层42及至少一隔离层43所构成，该正、负极层41 42表面分别涂布有正极材料411或负极材料421，该隔离层43设置位于正、负极层41 42之间；于正极层41的一端侧设有一未涂布正极材料411的正极导接区412，于负极层42则相对于正极层41的另一端侧，亦设有一未涂布负极材料421的负极导接区422，令正极层41、隔离层43及负极层42依序相叠置，且令正极导接区412及负极导接区422分别自二端侧凸伸露出，当各层一圈圈卷绕于中心棒30的外部构成该极卷40后，该极卷40的二端恰可分别凸伸露出正极导接区412及负极导接区422；

该导出端子50，为一导电结构，一端成型为一连结端51，连结端51可为一插杆511结构，该中心棒30的连接部31相结合；该导出端子50的另端则成型为一输出端52，而该输出端52可成型为一螺杆结构；该导出端子50位于该连结端51与该输出端52之间，则特别成型有一凸缘53及一汇集区54，该汇集区54可为圆柱结构，并于汇集区54上开设有一通孔541，该汇集区54位于与该极卷40的正极导接区412或负极导接区422相对应位置者，而该凸缘53则与电池罐20的端盖21相靠抵；

该束集组件60，具有一螺杆61及二压片62 62a，该压片62 62a一端面开设有一穿孔621，该二压片62 62a分别配置位于该正极导接区412或负极导接区422的外部相对位置，该螺杆61依序穿过其中一压片62的穿孔621、汇集区54的通孔541及另一压片62a的穿孔621，并透过螺帽63锁设螺杆61另端，使该二压片62 62a与正极导接区412或负极导接区422得以相紧密压合，且使该正极导接区412或负极导接区422与该汇集区54之间相紧密接触电性结合；

该组设螺帽70，当极卷40与中心棒30及导出端子50透过束集组件60完成组设后，以该导出端子50的输出端52穿设过该端盖21的穿槽211，并透过该凸缘53与该端盖21内端面相靠抵，则得以该组设螺帽70锁设于该输出端52上，并透过该组设螺帽70的锁设，使该各电池构件与电池罐20稳固结合。

以上所述，即为本实用新型二次锂电池的结构组成及构件组配关系位置，本实用新型极卷得以大面积型态直接与导出端子电连结，使电池可符合大电流充、放电的使用需求；兹将其使用操作状态详细说明如下：

请复参阅图4、图5、图6、图7所示，本实用新型为了使电池得以符合大电流充、放电的高容量电池需求，将该极卷40及导出端子50作了特殊的结构设计，其中，该极卷40于各正、负极层41 42的一端侧，均一体设有大面积未涂布正、负极材料411、421的正极导接区412及负极导接区422；此外，该导出端子50于中段处则成型有一大面积的汇集区54，该汇集区54位于与正极导接区412或负极导接区422相对应处，并以一束集组件60夹设配置于正极导接区412或负极导接区422的二对应外；恰可透过该束集组件60的二压片62 62a进行正极导按区412或负极导接区422的压合迫紧作业，一方面使该极卷40的正极导接区412或负极导接区422的各层之间相紧密贴合，另一方面，则可使最内层的正极导接区412或负极导接区422与该汇集区54作紧密的电性接触结合；

如前述者，本实用新型结构之所以能降低内阻抗值的原因整理如下：

其一，该正、负极导接区与极卷为一体的结构，在电性型态上该正、负极导接区等同于具有无数个导电柄一般，可供大电流顺畅通过，而相对降低了内阻抗值；

其二，该正、负极导接区与汇集区，均以大面积型态作电性连结，而可供大电流顺畅通过，可有效降低接触内阻抗值；

其三，该束集组件可迫使该正、负极导接区的各层相紧密贴合，而完成各层间的电性连结，该各层紧密贴合后可有效降低内阻抗值。

值得注意的是，本实用新型以极卷40一端侧的正极导接区412或负极导接区422，直接与导出端子50的汇集区54进行电性连结，完全未采用传统的导电柄结构；由于未采用导电柄，对于电池的制程而言，本实用新型无导电柄构件，因此不需进行导电柄与导出端子50的焊接作业，节省了庞大的工序及设备成本；

透过本实用新型的结构设计，作为高容量电池使用时，该极卷在充、放电时所产生的大电流，可透过大面积的正极导接区或负极导接区与大面积的汇集区传递，由于内阻抗被降低，充、放电过程中该极卷的温度亦不容易大幅升高，因此电池的运作稳定性及使用寿命相对得以提升；

值得一提者是，为了使电池各构件与电池罐20完成组配后得以气密，特别是该电池罐20与导出端子50之间得以气密，其中，可配设一气密垫片801位于端盖21内端面与凸缘53之间，以及配置另一气密垫片802位于组设螺帽70与端盖21外端面之间，可透过组设螺帽70的迫紧使该凸缘53与端盖21的穿槽211之间维持良好的气密状态；

请再参阅图5、图6、图7所示，该束集组件60中的压片62，其一端面可为圆弧凹面俾与圆柱状的汇集区54对应并凹凸紧密贴合；此外，该端面可为具有高、低部位622 623的阶层结构，以较低部位623与多层的正极导接区412或负极导接区422压合后，以该极卷40的多层厚度填补而与高部位622平整切齐，藉此解决高、低落差所引起的压片62贴合性不佳问题；

此外，当以本实用新型技术作为小容量电池使用时，由于小容量电池的极卷40各层层数较少电池内部空间亦较狭小，因此，请参阅图8、图9所示，本实用新型中该束集组件60，可为以一螺杆61a配合单一压片62b而构成，亦即，以该单一压片62b配置位于该正极导接区412或负极导接区422的外部一侧，并以该螺杆61a穿设过该压片62b而锁设于汇集区54的螺孔542，使该压片62b与正极导接区412或负极导接区422的单侧相紧密压合，且使该正极导接区412或负极导接区422单侧与该汇集区54之间相紧密接触电性结合。

Claims (4)

1.一种二次锂电池的极卷导电结构，主要于一电池罐内设有一中心棒，以二导出端子与该中心棒的二端相固接，于中心棒外部则卷绕有一极卷，并以一束集组件使极卷端侧与导出端子接触导通，最后再以二组设螺帽固定该电池构件与电池罐而构成电池；其特征在于：

该极卷，由一正极层、一负极层及至少一隔离层构成，该正、负极层表面分别涂布有正极材料或负极材料，该隔离层设置位于正、负极层之间；于正极层的一端侧设有一未涂布正极材料的正极导接区，于负极层则相对于正极层的另一端侧，亦设有一未涂布负极材料的负极导接区，令正极层、隔离层及负极层依序相叠置，且令正极导接区及负极导接区分别自二端侧凸伸露出，当各层一圈圈卷绕于中心棒的外部构成极卷后，该极卷的二端恰分别凸伸露出正极导接区及负极导接区；

该导出端子，为一导电结构，以一端的一连结端与该中心棒的连接部相结合；该导出端子的另端则成型为一输出端；该导出端子位于该连结端与该输出端之间，则特别成型有一凸缘及一汇集区，该汇集区系位于与该极卷的正极导接区或负极导接区相对应位置者，而该凸缘则与电池罐的端盖相靠抵；

该束集组件，具有至少一螺杆及二压片，该压片开设有一穿孔，该压片分别配置位于该正极导接区或负极导接区的外部相对位置，该螺杆依序穿过一压片的穿孔、汇集区的通孔及另一压片的穿孔，透过螺杆的锁设，使该二压片与正极导接区或负极导接区得以相紧密压合，且使该正极导接区或负极导接区与该汇集区之间相紧密接触电性结合。

2.根据权利要求1所述的二次锂电池的极卷导电结构，其特征在于：该束集组件中的压片，其一端面可为圆弧凹面俾与圆柱状的汇集区对应并凹凸紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的二次锂电池的极卷导电结构，其特征在于：该束集组件中的压片其一端面为具有高、低部位的阶层结构，俾以较低部位与多层的正极导接区或负极导接区压合。

4.一种二次锂电池的极卷导电结构，主要于一电池罐内设有一中心棒，以二导出端子与该中心棒的二端相固接，于中心棒外部则卷绕有一极卷，并以二束集组件使极卷端侧与导出端子接触导通，最后再以二组设螺帽固定该电池构件与电池罐而构成电池；其特征在于：

该极卷，由一正极层、一负极层及至少一隔离层构成，该正、负极层表面分别涂布有正极材料或负极材料，该隔离层设置位于正、负极层之间；于正极层的一端侧设有一未涂布正极材料的正极导接区，于负极层则相对于正极层的另一端侧，亦设有一未涂布负极材料的负极导接区，令正极层、隔离层及负极层依序相叠置，且令正极导接区及负极导接区分别自二端侧凸伸露出，当各层一圈圈卷绕于中心棒的外部构成极卷后，该极卷的二端恰分别凸伸露出正极导接区及负极导接区；

该导出端子，为一导电结构，以一端的一连结端与该中心棒的连接部相结合；该导出端子的另端则成型为一输出端；该导出端子位于该连结端与该输出端之间，则特别成型有一凸缘及一汇集区，该汇集区系位于与该极卷的正极导接区或负极导接区相对应位置者，而该凸缘则与电池罐的端盖相靠抵；

该束集组件，具有一螺杆及一压片，该压片开设有一穿孔，该压片配置位于该正极导接区或负极导接区的外部单侧，该螺杆依序穿过该压片的穿孔、汇集区的螺孔，透过螺杆的锁设，使该压片与正极导接区或负极导接区单侧得以相紧密压合，且使该正极导接区或负极导接区与该汇集区之间相紧密接触电性结合。

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