SE0901481A1 - Connecting structure for exteriorly connecting battery cells - Google Patents

Description

Härav följer föreliggande uppfinning, som uppkommit för att mildra och/eller undanröja ovannämnda nackdelar.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinnings huvudsyfte är att tillhandahålla en sammankopplingsstruktur för utvändig sammankoppling av battericeller, enligt denna uppfinning primärt med hjälp av minst ett kopplingsblock av grafitlegering som fungerar som brygga för sammankoppling av två battericeller i serie eller parallellt. I föreliggande uppfinning är kopplingsblocken av grafitlegering kopplade till elektrodpolerna på battericellema enligt en metod för direktkontakt, för att uppnå en sarnrnankoppling med hög konduktivitet utan användande av de konventionella svetsprocessema. Dessutom är kopplingsblocken av grafitlegering billigare jämfört med nickel så att produktionskostnaden kraftigt kan reduceras.

Föreliggande uppfinnings sekundära syfte är att tillhandahålla en sammankopplingsstruktur för extern sammankoppling av battericeller som primärt utnyttjar ett kopplingsblock av grafitlegering för att elektriskt koppla samman två battericeller i serie eller parallellt. Kopplingsblocket av grafitlegering är i sig självt resistent mot oxidation. Efter nära ömsesidig kontakt kommer kopplingsblocket av grafitlegering och den positiva, den negativa elektrodpolen hos battericellema att inleda en process där de löser sig inbördes; nämligen den process där kolpartiklama i kopplingsblocket av grafitlegering substituerar för de främmande ämnena på ytorna hos de negativa och de positiva elektrodpolema på battericellema, på så sätt att tomrummen i metallytoma hos de negativa och positiva elektrodpolema fylls, tills en blandningsbar kol-nickel legering uppstår, så att därigenom en jämn urladdning med hög strömstyrka tillförsäkras genom reduktion av den externa kopplingsresistansen.

För att uppnå ovanstående syften innefattar en kopplingsstruktur för extem sammankoppling av battericeller i serie enligt denna uppfinning följande: en första battericell som är extemt försedd med en positiv elektrodpol och en negativ elektrodpol; båda tillverkade av en nickelpläterad metall och tjänande som effektuttagspoler hos den första battericellen; minst ett kopplingsblock av grafitlegering som är tillverkat av en grafitlegering vald ur en grupp bestående av silvergrafit, koppargrafit och silver-koppargrafit; samt kopplad till den positiva elektrodpolen på den första battericellen; och en andra battericell som är extemt försedd med en positiv elektrodpol och en negativ elektrodpol, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tjänande som effektuttagspoler på den andra battericellen. Den negativa elektrodpolen på den andra battericellen är kopplad till kopplingsblocket av grafitlegering, på så sätt att den första battericellen och den andra battericellen kopplas ihop i serie.

Dessutom innefattar en kopplingsstruktur för extern sammankoppling av battericeller parallellt: en första battericell som är externt försedd med en positiv elektrodpol och en negativ elektrodpol, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tjänande som effektuttagspoler på den första battericellen; minst ett första sammankopplande grafitblock som är tillverkat av en grafitlegering utvald från en grupp bestående av silvergrafit, koppargrafit och silver-koppargrafit, samt kopplat till den positiva elektrodpolen på den första battericellen; en andra battericell som är externt försedd med en positiv elektrodpol och en negativ elektrodpol, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tjänande som effektuttagspoler på den andra battericellen; den positiva elektrodpolen på den andra battericellen är kopplad till det första sammankopplande grafitblocket; och minst ett andra sainmankopplande grafitblock som är tillverkat av en grafitlegering vald från en grupp bestående av silvergrafit, koppargrafit och silver-koppargrafit; samt kopplad till den negativa elektrodpolen på den första battericellen och den negativa elektrodpolen på den andra battericellen, på så sätt att den första och den andra battericellen kopplas ihop parallellt.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 är en partiell perspektiv-vy av ett konventionellt batteripaket som är konstruerat genom samrnarikoppling av battericeller i serie via en nickelplåt; Fig. 2 är en strukturvy av ett annat konventionellt batteripaket, som är konstruerat genom sammankoppling av battericeller parallellt via en nickelplåt; Fig. 3 är en schematisk vy av en kopplingsstruktur för extern sammankoppling av battericeller i serie via ett kopplingsblock av grafitlegering; Fig. 4 är en schematisk vy av en kopplingsstruktur för extern sammankoppling av battericeller parallellt via ett kopplingsblock av grafitlegering; Fig. 5-1 visar hur de respektive elektrodpolerna på battericellen kontamineras med främmande substans på en yta därav, enligt denna uppfinning.

Fig. 5-2 visar hur den främmande substansen blir ersatt med kolpartiklar efter kopplingsblocket av grafitlegering i kontakt med elektrodpolens yta, enligt denna uppfinning; Fig. 6 är en sidovy som visar hur battericellerna är sammankopplade serie-parallellt via kopplingsblocket av grafitlegering enligt denna uppfinning för konstruktion av ett batteripaket; och Fig. 7 är en sidovy som visar att två battericeller, i "kaffepåsar" av aluminiumfolie, är kopplade i serie via kopplingsstrukturen enligt denna uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV DE FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMERNA Föreliggande uppfinning kan med lätthet förstås genom följande beskrivning sedd tillsammans med de bifogade ritningama, vilka, i rent illustrativa syften, visar den föredragna utföringsforrnen enligt föreliggande uppfinning.

Med referens till fig. 3, när två battericeller seriekopplats, mellan en första och en andra battericell 20, 40 har kopplats minst ett kopplingsblock av grafitlegering för att förbättra den elektriska konduktiviteten mellan den första och den andra battericellen 20, 40.

Den första battericellen 20 är en cylindrisk battericell och är externt försedd i sina båda ändar med en positiv elektrodpol 21 och en negativ elektrodpol 22, vilka båda är tillverkade av nickelpläterad metall och tjänar som effektuttagspoler på den första battericellen 20.

Kopplingsblocket av grafitlegering 30 är tillverkat av en grafitlegering vald från en grupp bestående av silvergrafrt (silver-kol legering), koppargrafit (koppar-kol legering) och silver-koppar grafit (silver-koppar-kol legering). Kopplingsblocket av grafitlegering 30 är elektriskt kopplat till den positiva elektrodpolen 21 på den första battericellen 20 enligt en metod för nära kontakt.

Den andra battericellen 40 är extemt försedd i sina båda ändar med en positiv elektrodpol 41 och en negativ elektrodpol 42, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tjänande som effektuttagspoler på den andra battericellen 40. Den negativa elektrodpolen 42 på den andra battericellen 40 är elektriskt kopplad till kopplingsblocket av grafitlegering 30 enligt en metod för nära kontakt. En fjäder 50 och en stödplatta 51 används för att trycka mot kopplingsblocket av grafitlegering 30 i nära kontakt med den första och den andra battericellen 20, 40. Därigenom är den första och den andra battericellen 20, 40 kopplade i serie.

Dessutom kan var och en av den negativa elektrodpolen 22 på den första battericellen 20, och den positiva elektrodpolen 41 på den andra battericellen 40, kopplas till en grafitpol 401, 402 som en slutlig effektuttagspol därav. Var och en av grafitpolerna 401, 402 är internt försedd med en metalltråd 403, 404 som tjänar som effektuttagsledning därav.

Vidare refererande till fig. 4, då två battericeller har kopplats parallellt används ett första kopplingsblock av grafitlegering och ett andra kopplingsblock av grafitlegering för att skapa en elektrisk koppling mellan den första battericellen och den andra battericellen parallellt, för att förbättra den elektriska konduktiviteten mellan den första och den andra battericellen.

Den första battericellen 60 är en cylindrisk battericell och extemt försedd i sina båda ändar med en positiv elektrodpol 61 och en negativ elektrodpol 62, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tj änande som effektuttagspoler hos den första battericellen 60.

I Det första kopplingsblocket av grafitlegering 70 är tillverkat av en grafitlegering vald från en grupp bestående av silvergrafit (silver-kol legering), koppargrafit (koppar-kol legering) och silver-koppar grafit (silver-koppar-kol legering). Det första kopplingsblocket av grafitlegering 70 är elektriskt kopplat till den positiva elektrodpolen 61 på den första battericellen 60 enligt en metod för nära kontakt.

Den andra battericellen 80 är en cylindrisk battericell och externt försedd i sina båda ändar med en positiv elektrodpol 81 och en negativ elektrodpol 82, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tj änande som effektuttagspoler på den andra battericellen 80. Den positiva elektrodpolen 81 på den andra battericellen 80 är elektriskt kopplad till det första kopplingsblocket av grafitlegering 70 enligt en metod för nära kontakt.

Det andra kopplingsblocket av grafitlegering 90 är tillverkat av en grafitlegering vald från en grupp bestående av silvergrafit (silver-kol legering), koppargrafit (koppar-kol legering) och silver-koppar grafit (silver-koppar-kol legering). Det andra kopplingsblocket av grafitlegering 90 är kopplat till den negativa elektrodpolen 62 på den första battericellen 60 och den negativa elektrodpolen 82 på den andra battericellen 80. Två grupper av fjädrar 50a, 50b och stödplattor 51a, 5lb används för att trycka mot det första och det andra kopplingsblocket av grafitlegering 70, 90, respektive; för att få tät kontakt med den första och den andra battericellen 60, 80. Därigenom kopplas den första och den andra battericellen 60, 80 parallellt.

Dessutom är det första och det andra kopplingsblocket av grafitlegering 70, 90 internt försedda med en metalltråd 405, 406 som fungerar som effektuttagsledning därav.

Det föregående är sammanfattningen av de positionella och strukturella relationerna mellan de respektive komponenterna hos den föredragna utföringsformen av föreliggande uppfinning.

Vad beträffar funktionen hos föreliggande uppfinning så använder denna uppfinning huvudsakligen kopplingsblock av grafitlegering för att direkt koppla ihop battericellerna i serie eller parallellt utan användning av de konventionella svetsmetoderna; och därigenom förbättras konduktiviteten hos anslutningen och produktionskostnaderna reduceras eftersom den konventionella svetsmetoden eliminerats.

Det bör noteras, med referens till fig. 5-1, att den negativa elektrodpolen 22 och den positiva elektrodpolen 41 på den första och den andra battericellen 20, 40 båda är tillverkade av den nickelpläterade metallen, den positiva och den negativa elektrodpolen 41, 22 båda har vidhäftande främmande substanser 500 eller oxider 200 på en yta därav; de främmande substansema 500 eller oxiderna 200 kommer att öka kopplingsmotståndet under urladdningsprocessen hos den första och den andra battericellen 20, 40 och reducera l effektiviteten i urladdningskraften hos battericellerna. Med hänvisning till fig. 3 och fig. 5-2, som visar hur en koppling med hög konduktivitet mellan battericeller kan uppnås, är kopplingsblocket av grafitlegering 30 elektriskt kopplat till den positiva och den negativa elektrodpolen 41, 22 på den första och den andra battericellen 20, 40; kopplingsblocket av grafitlegering 30 är i sig självt resistent mot oxidation, och kopplingsblocket av grafitlegering 30 samt den positiva, den negativa elektrodpolen 41 , 22 på den första och den andra battericellen 20, 40 kommer att lösa sig inbördes efter ömsesidig kontakt; det vill säga, kolpartiklarna 600 hos kopplingsblocket av grafitlegering 30 kommer att substituera för de främmande substanserna 500 eller oxiderna 200 på de positiva och de negativa elektrodpolema 41, 22 tillverkade av den nickelpläterade metallen, så att tomrummen i den positiva och den negativa elektrodpolen 41, 22 fylls, och sedan bildar en blandbar kol-nickel legering, därigenom förbättrande kopplings-konduktiviteten mellan kopplingsblocket av grafitlegering 30, den första battericellen 20 och den andra battericellen 40. Med andra ord, sedan batteripaketet enligt föreliggande uppfinning kopplats på, kommer elektrisk ström att flyta jämnt mellan den första battericellen 20, kopplingsblocket av grafitlegering 30 och den andra battericellen 40 genom kopplingsstriikturen fór extern sammankoppling av battericeller enligt föreliggande uppfinning, utan att påverkas av den inneboende resistans som orsakas av oxidema 200 eller de främmande substanserna 500, därigenom inte endast reducerande den externa kopplingsresistansen mellan den första och den andra battericellen 20, 40 utan underlättande den framgångsrika urladdningen av den första och den andra battericellen 20, 40.

Med hänvisning till fig. 6, då flera battericeller 301 kopplas samman i serie, parallellt eller serie-parallellt för att konstruera ett kraftfullt batteripaket 300 via flera kopplingsblock av grafitlegering 302 enligt föreliggande uppfinning, eftersom kopplingsblocken av grafitlegering 302 kommer att lösa sig i de positiva och negativa elektrodpolerna som båda är tillverkade av nickelpläterad metall för att förbättra kopplingskonduktiviteten mellan de respektive battericellerna 301, krafiförlusten genom extern resistans hos batteripaketet 300 är jämförelsevis lägre än hos det konventionella batteripaketet där battericellerna är sammankopplade via nickelplåtar genom punktsvetsning. Uppenbarligen är den externa resistansen hos batteripaketet som konstruerats genom användande av kopplingstekniken enligt denna uppfinning relativt liten, och kontaktresistansen hos battericellerna 301 och kopplingsblocken av grafitlegering 302 är reducerad, vilket resulterar i reduktion av arbetstemperaturen. Med andra ord, urladdningsförlustema hos batteripaketet som konstruerats genom användande av tekniken enligt föreliggande uppfinning är reducerade, och effekten i batteripaketet kan levereras jämnt med hög effektivitet.

\ I Förutom de cylindriska metallbaserade battericellerna, som visas i fig. 7, är denna uppfinning även tillämplig på battericeller i "kaffepåsar" med aluminiumfolie. De positiva och negativa elektroderna hos battericellerna i "kaffepåsar" är normalt utstansade till elektrodflikar tillverkade av nickelpläterad metall, vilket visas i fig.7. När två battericeller i "kaffepåsar" 101, 102 kopplas i serie används ett kopplingsblock av grafitlegering 30 för att elektriskt koppla ihop den positiva och den negativa elektrodfliken 105, 106 på respektive de två battericellerna 101, 102. Det bör noteras att de metallinkapslade battericellerna endast skiljer sig till formen från battericellerna i "kaffepåsar", det vill säga; det finns ingen skillnad i effekterna på den elektriska kopplingen. Med andra ord så gäller att tekniken enligt denna uppfinning är oberoende av den interna konfigurationen hos battericellema så länge den positiva och den negativa elektrodpolen på battericellerna är tillverkade av den nickelpläterade metallen. Därför kan battericellerna vara sammankopplade via kopplingsblocket av grafitlegering enligt denna uppfinning för att möjliggöra den externa sammankopplingen av battericellema med hög konduktivitet.

Medan vi har visat och beskrivit olika utföringsforrner enligt föreliggande uppfinning är det begripligt för den som är kunnig inom området att fler utföringsforiner kan åstadkommas utan att avvikelse sker från omfånget i föreliggande uppfinning.

Claims (5)

PATENTKRAV:

1. l. En kopplingsstruktur för extern seriekoppling av battericeller, kännetecknad av: en första battericell förses externt med en positiv elektrodpol och en negativ elektrodpol, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tjänande som effektuttagspoler på den första battericellen; minst ett kopplingsblock av grafitlegering som tillverkas av en grafitlegering vald ur en grupp bestående av silvergrafit, koppargrafit och silver-koppargrafit, samt kopplad till den positiva elektrodpolen på den första battericellen; och en andra battericell som är externt försedd med en positiv elektrodpol och en negativ elektrodpol, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tj änande som effektuttagspoler på den andra battericellen, den negativa elektrodpolen på den andra battericellen är kopplad till kopplingsblocket av grafitlegering på så sätt att den första battericellen och den andra battericellen sarnmarikopplas i serie.

2. Kopplingsstrukturen för extern seriekoppling av battericeller i enlighet med krav 1, där en fjäder och en stödplatta används för att trycka mot kopplingsblocket av grafitlegering i nära kontakt med den första och den andra battericellen.

3. Kopplingsstrukturen för extern seriekoppling av battericeller i enlighet med krav l, där var och en av den negativa elektrodpolen på den första battericellen och den positiva elektrodpolen på den andra battericellen är kopplad till en grafitpol som en slutlig effektuttagspol därav, var och en av grafitpolerna är internt försedda med en metalltråd tj änande som effektuttagsledning därav.

4. En kopplingsstruktur för extern parallellkoppling av battericeller kännetec knad av: en första battericell förses externt med en positiv elektrodpol och en negativ elektrodpol, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tjänande som effektuttagspoler på den första battericellen; minst ett första kopplingsblock av grafitlegering som tillverkas av en grafitlegering vald ur en grupp bestående av silvergrafit, koppargrafit och silver-koppargrafit, samt kopplad till den positiva elektrodpolen på den första battericellen; och I v en andra battericell som är externt försedd med en positiv elektrodpol och en negativ elektrodpol, båda tillverkade av nickelpläterad metall och tjänande som effektuttagspoler på den andra battericellen, den positiva elektrodpolen på den andra battericellen är kopplad till det första kopplingsblocket av grafitlegering; och minst ett andra kopplingsblock av grafitlegering som tillverkas av en grafitlegering vald ur en grupp bestående av silvergrafit, koppargrafit och silver-koppargrafit, samt kopplad till den negativa elektrodpolen på den forsta battericellen och den negativa elektrodpolen på den andra battericellen på så sätt att den första och den andra battericellen kopplas samman parallellt.

5. Kopplingsstrukturen fór extern parallellkoppling av battericeller i enlighet med krav 4, där två uppsättningar av fjädrar och stödplattor används för att trycka mot respektive det forsta och det andra kopplingsblocket av grafitlegering, för att få nära kontakt med den första och den andra battericellen.