TW201036232A - High conductivity battery connecting structure by using graphite - Google Patents

Description

201036232 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係以非焊接、不易氧化型態，進行電池個體之間高 導電率接續的技術結構。 【先前技術】 目月ή電量電池組的組成方式，主要係將多個電池個體，透 過金屬連接片進行該各電池個體的電力串聯、並聯或串、並聯後， Ο構成高電量的電池組者。其中，該電池個體的正極及負極外部金 屬極頭通常為含_金屬所製成，_金屬連接片亦為含鎳的金 屬所製成，主要是取含鎳金料易氧化及安定性高的特性。傳統 、連接序中’ 5月參閱第j、2圖所示，無論串聯或並聯連接， 都：以鎳金屬連接片1G透過電烊技術，將錄金屬連接片以點 電焊方式固接於電池11 _極頭12上，透過焊接點13的緊密 連結降低電池組的外部的接觸阻抗。 ❹ 值n的7^ ’傳統透過鎳金屬連接>{及焊接技術，作為二 個電池個體铜之_電性連接，軸符合電池_基本電性: 接需求’但對於產業界仍有諸多實際缺陷而不理想 ，例如： 1.長時間朗後鎳金屬連接片及焊點處仍有金屬氧化或附著 雜質問題’而導致連接片的電阻升高。 2·金屬連接片與電池極頭電焊連接部位為點焊 ’接觸點小而 抗门V致電池充、放電作業時’電池極頭及點焊部位 口阻抗而發生溫度上升的異常，並造成電池電力額外損耗。 201036232 3.鎳金屬片的造價成本昂貴，且電焊加L祕時費工，對電 池產業界而言，並非較經濟的電池接續連接技術。 緣此’本案發明人認為’傳統電池組的電池個體電性接續技 術’並無法壯縣_及高導鲜的基核求，崎想如果在 不需焊接工序、低材料成本的前提下，並能提高電池電性接續的 傳導效率，則不僅突破了傳統技術的發展瓶頸，更是大幅推進了 既有㈣池接續技術的發展，此即為本案發明的主要動機。 〇 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供一種透過石墨進行電池外部 高導電率接續的結構，主要係以石墨接塊作為二電池之間串聯 或並聯電性連接的橋接結構，本發明中該石墨接塊係與電池極 頭直接接觸連接，不需透過焊接工序，即得以高導電型態達成 電性連接，且石墨取得成本低，所以對於產業界而言可大幅降 低生產製造成本。 〇 ▲本發明之另-目的在於提供一種透過石墨進行電池外部 向導電率接續的結構，主要係以石墨接塊作為二電池之間串聯 或並聯的電性接續結構，該石墨接塊本身不易被氧化，該石墨接 塊與合鎳金屬的電池正、貞極極頭相接觸後會產生『互溶現象』， 亦即，該石墨接塊的碳微粒會取代含鎳金屬正、負極極頭表面的 雜貝’使该石墨接塊的碳微粒位於正、負極極頭的金屬表面凹洞 中而形成碳錄互溶合金狀態，藉此可解決電池因外部接續阻抗 過向無法順利大電流放電的問題。 201036232 緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供之透過石墨 進行電池外部高導電率串聯接續的結構，主要為：一第一電 池’該第-電池的外部設有含鎳金屬的正極及負極極頭，作為 該第-電池的電力輸出端；至少—石墨接塊，麟於該第一電 _ ;-第二電池’該第二電池的外部設有含錄金屬 的正極及負極極頭，作為該第二電池的電力輸出端，以該第二 電池的正極極軸該;ε墨接祕設，難f、二電池完成串 聯電性連接。再者，透過該石墨進行電池外部高導電率並聯接 續的'、。構時i要為：一第二電池，該第三電池的外部設有含 鎳金屬的正極及負極極頭，作為第三電池的電力輸出端；一第 一石墨接塊，接設於該第三電池的正極極頭；—第四電池，該 第四電池的外部⑦有含鎳金屬的正極及貞極極頭，作為該第四 電池的電力輸出端’以該第四電池的正極極頭與該第一石墨接 塊接設；-第二石墨接塊，接設於該第三電池的負極極頭及第 四電池的負極極頭’藉使第三、四電池完成並聯電性連接。 有關本發明為達成上述目的，所制之技術、手段及其他之 功效’辭-雜可行實猶彳並配合圖式詳細說明如后。 【實施方式】 本發明實施例所提供的一種透過石墨進行電池外部高導電 率串聯或並聯接續的結構； 首先，請參閱第3圖，進行該電池個體的串聯作業時，係 將邊第一、二電池之間以至少一石墨接塊作為電池串聯的電性 201036232 接續，藉使該第一、—干^ 該第一電池2Γ間具有較高的接續導電率，其中： 別設有含鎳金_如侧同型_電_體’於外部二端分 並透過該正__22’第—電池20 負桎極碩21、22作為該第—電池20的電力輸出 該石墨接地q 其中該合金石墨，例如該石墨接塊30可選用純石墨或合金石墨’ 〇合金㈣w 銀石墨（料合峨鋼石墨（銅碳 ,^s 將该石墨接塊30與該第—電池20的負極 極頭22相接觸後電性接設； ㈣才 41及Hi電池4〇 ’外部二端分別設有含錄金屬的正極極頭 電池偏—& ’並透過該正、負極極頭4卜42作為該第二 j 、電力輪出端，該第二電池4Q的正極極頭Ο與石墨 推抵琴相接觸後電性接設；並可透過―彈簧5G及—抵板51 〇 …石墨接塊30，使該石墨接塊30與該第一、二電池2〇、 4〇保持良好的電性接觸，藉此，可完成第-、二電池20、4〇 的串聯電性連接； 此外，於該第-電池2㈣負極極頭22及第二電池4〇的 正極極頭41可分別接設一石墨端？姻、4〇2作為第一、二電 2 2〇、40的電力最終輸出端，該石墨端子401、402可於成型 日诗内設有—導線、404作為電力輸出導線。 ,再者，請參閱第4圖，進行二個電池個體的並聯作業時， 係將該第三、四電池之間以至少—第—石墨接塊及至少一第二 7 201036232 石墨接塊作為並聯的電性接續，藉使該第三、四電池之間具有 較高的並聯接續導電率，其中： S亥第三電池60，係圓筒型態的電池個體，於外部二端分 別設有含鎳金屬的正極極頭61及負極極頭62，並透過該正、 負極極頭61、62作為該第三電池6〇的電力輪出端； 該第-石墨接塊70，係與該第三電池6◦的正極極頭Μ 相接觸電性接設； 〇 5亥第四電池80 ’係圓筒型態的電池個體，於外部二端分 別設有含鎳金屬的正極極頭81及負極極頭82，並 負極極頭8卜82作為第四電池80的電力輸出端；該第四電池 80的正極極頭81與該第一石墨接塊7〇相接觸電性接設； 〃該第二石墨接塊9G，接設於該第三電池6G的負極極頭62 及第四電池80的負極極頭82,並可透過一組彈黃心、5此 及抵板51a、51b，分別推抵該第一、二石墨接塊7〇、9〇，使 〇該第一、二石墨接塊70、90與第三、四電池6〇、8〇保持良好 的電性接觸狀態，並藉使第三、四電池6〇、8〇完成並聯電性 連接。 此外，該第一、二石墨接塊70 於成型時即内設有 導線405、權作為第三、四電池6()、8_力輸出導線。 以上所述即為本發明實施例各主要構件之結構及其組態說 直接::本發明實施例的功效’由於本發明主要係透過石墨接塊 直I、電池個體作㈣或並聯接觸麟，過財，並不需要透過 8 201036232 焊接工序，且具有高的電傳導率，對於電池產業界而言，免卻了 傳統焊接工序的成本。 值得注意的是，該第一、二電池2〇、40外部的正、負極極頭 41、22皆為含鎳金屬的極頭結構，請參閱第η圖所示，在鍊金 屬正、負極極頭4卜22表面會附著有雜質5〇〇或氧化物，該= _或氧化物會造成第-、二電池20、4〇放電時的接續阻抗升高 而降低電池的放電效能，請參閱第3、W圖所示，此即為透過: ❹發明結構設計，而得以高導電率進行電池外部接續者，其中，該 石墨接塊30係與該第…二電池2Q、4Q的金屬正、負極極頭41、 22電性接設，該石墨接塊3G本身並不容諸氧化，域石墨接塊 3〇與含鎳金屬的該第一、二電池20、4〇正、負極極頭4卜22相 接觸後會產生『互溶現象』，亦接塊3Q的碳微粒_ 會取代含錄金屬正、負極極頭4卜22表面的雜質5〇〇或氧化物， 使該石墨接塊30的碳微粒600位於正、負極極頭&、41的金屬 ◎表面凹财，㈣成碳鎳互溶合金祕，藉此即可提高該石墨接 塊30與第-、二電池2〇、4〇之間的接續導電率，換言之，透過 本發明結構f池導通後電流不會受到氧化物或雜f 5⑼所造成的 位能阻礙影響，而能順利親於該第―電池20、石墨接塊30與第 一電池40之間，不僅降低了該第一、二電池20、40之間的外部 接續阻抗，並有助於促使該第一、二電池20、40順利放電。 透過本發明的結構設計，請參閱第6圖所示，當以數個電 池個體301 if過本發明婁文個石墨接塊3〇2進行電池個體3〇1的 201036232 串聯或並聯或串、並聯構成高電量的電池組3〇〇時，由於該石 墨接塊302與含鎳金屬極頭接觸B夺會發生互溶現象，而提高該 各電池個體301之間的連接導電率，藉此該電池組·的外部 阻抗損耗，相較於傳統以鎳金屬片點焊電性接設者，顯然的， 透過本發明技術電池電性連接後的外部阻抗較低，而且電池個 體301與石墨接塊302電性接觸部位的接觸電阻降低，相對而 言工作溫度亦降低，換言之，透過本發明技術的電池阻放電損 〇耗得崎低，電池_電量可糊高效率輸出。 此外’目前電池個體的型態除了如前述的金屬圓罐結構以 外’睛參閱第7圖’銘箱袋裝電池亦可適用本發明的技術，該 鋁羯袋裝電池的正、負極通常延伸有含鎳金屬的極柄，如第7 圖所不者，透過本發明的技術進行二個紹落袋裝電池^〇工、⑽ $串聯作業4，可將—石墨接塊分別與該二個射备袋裝電 池m、ι〇2的含錦金屬正、負極極柄1〇3、1〇4進行電性接續 連接卩可值得-提者是，金屬殼電池與射自袋裝電池僅電池 外觀型式不同，但實質電性連接效果並無差異，換言之，本發 明的技術與電池内部結構無關，只要電池的正、負極極頭為: 、'、，屬者即可透過本發明的石墨接塊進行高導電率的電池 部接續。 10 201036232 【圖式簡單說明j 第i圓係f知電池透過糾 9 a ^ 串耳η1的結構示意圖。 弟2圖係習知電池透過鎳片進行並聯的結 弟3圖縣發_過石顯 〜 ^ A ^ «Τ电池串聯的示意圓。 透過石墨魏進行電池並聯的示意圖。 圖輸嫩蝴_轉狀態。 弟5 2圖係本發明石墨接 Ο 微粒取侧示意圖 她頭表面接觸後雜質被碳 =圖圖係本發明透過石墨接塊進行電池串、並聯構成電池組的 第7圖係、二個紹箱袋裝電池透過本發明結 裝電池串聯的示意圖。 丁一銘紅

【主要元件符號說明】 忉連接片 12金屬極頭 20第一電池 22負極極頭 40第二電池 42負極極頭 51、51a、51b 抵板 61正極極頭 第一石墨接塊 11電池 13焊接點 21正極極頭 30石墨接塊 41正極極頭 50、50a、50b 彈菁 60第三電池 62負極極頭 80第四電池 11 201036232 81正極極頭 82負極極頭 90第二石墨接塊 101、102鋁箔袋裝電池 103金屬正極極柄 104金屬負極極柄 200氧化物 300電池組 301電池個體 302石墨接塊 401、402石墨端子 403、404、405、406 導線 500雜質 〇 600碳微粒 12

Claims (1)

1. 201036232 七、申請專利範圍： 1. -種透過石墨進行電池外部高導電率串聯接續的結 構’主要為：-第-電池’該第—電池的外部設有含鎖金屬 正極極頭及負極極頭，作為該第—電池的電力輸出端；至少— 石墨接塊，接設於該第-電池的負極極頭；一第二電池， 二電池的外部設有含鎳金屬的正極極頭及負極極頭，作為該第 二電池的電力輸出端，以該第二電池的正極極頭與該石墨接 〇接設，藉使該第-、二電池完成串聯電性連接。 2. -種透過石墨進行電池外部高導電率並聯接續的結 構，主要為：一第三電池，該第主電池的外部設有含錄金屬的 正極極頭及負極極頭，作為該第三電池的電力輸出端；至少 一第一石墨接塊，該第一石墨接塊接設於該第三電池的正極 極頭；-第四電池，該第四電池的外部設有含鎳金屬的正極 極頭及負極極頭，作為該第四電池的電力輸出端，以該第四 〇電池的正極極頭與該第一石墨接塊相接設；至少—第二石黑 接塊，戎第二石墨接塊接設於該第三電池的負極極頭及第四 電池的負極極頭，藉使該第三、四電池完成並聯電性連接。 3. 如申請專利範圍第1項所述的透過石墨進行電池外部 向導電率串聯接續的結構，該石墨接塊為純石墨或合金石墨。 4. 如申請專利範圍第3項所述的透過石墨進行電池外部 两‘電率串聯接續的結構，該合金石墨為銀碳合金石墨或銅碳 合金石墨。 13 201036232 5. 如申請專利範圍第1項戶斤述的透過石墨進行電池外部 高導電率串聯接續的結構，透過〆彈簧及一抵板推抵該石墨接 塊與第一、二電池緊密接觸。 6. 如申請專利範圍第1項所述的透過石墨進行電池外部 高導電率串聯接續的結構’於該第一電池的負極極頭及第二電 池的正極極頭分別接設一石墨端子作為第一、二電池的電力最 終輸出端’該石墨端子於成型時即内設有—導線作為電力輪出

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