TWI376831B - High conductivity battery connecting structure by using graphite - Google Patents

Description

1376831 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】 目前高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， 鲁構成尚電量的電池組者。其中，該電池個體的正極及負極外部金 屬極頭通常為含鎳的金屬所製成，而該金屬連接片亦為含鎳的金 屬所製成，主要是取含鎳金屬不易氧化及安定性高的特性。傳統 電池連接工序中，請參閱第卜2圖所示，無論串聯或並聯連接， 都會以鎳金屬連接片10透過電焊技術，將錄金屬連接片1〇以點 電焊方式H]接於電池u的金屬極頭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。

值得注意的是，傳統透過鎳金屬連接片及焊接技術，作為二 個電池個體極狀_電性連接，雖簡合電齡的基本電性: 接需求，但對於產業界财料實際缺陷而不㈣，例如. 1. 長時間使用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 阻抗高’導致電池充、放電作業時，電池極頭及點焊部位 因阻抗而發生溫度上升的異常，並造成電池電力額外損耗。 4 1376831 3.鎳m屬片的造價成本昂貴，且電浮力口卫亦耗時費工，對電 池產業界而言’並非較經濟的電池接續連接技術。 ’彖此本案發明人認為，傳統電池組的電池個體電性接續技 術’並無法符合成本_及高導鲜的基本需求，職想如果在 不給焊接序、低材料成本的前提下，並能提高電池電性接續的 傳導效率，則讀突破了傳統技術的發展瓶頸，更是大幅推進了 既有的電池接續技術的發展，此即為本案發_主要動機。 【發明内容】 本％明之主要目的在於提供一種透過石墨進行電池外部 南導電率接續的結構，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，本發明巾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。 本發明之另一目的在於提供一種透過石墨進行電池外部 咼導電率接續的結構，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 塊與含鎳金屬的電池正、負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 雜質’使該石墨接塊的碳微粒位於正、負極極頭的金屬表面凹洞 中’而形成反錄互溶合金狀感’藉此可解決電池因外部接續阻抗 過高無法順利大電流放電的問題。

緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供 進行電池外部高導電率串聯接續的結構，主要為第1 :第該第-電池的外部設有含錄金屬的正極及負極極頭作: Μ電池的電力輸出端；至少—石墨接塊，接設於 雷 池的負極極頭.^ χ 電 ㈣’-第二電池，該第二電池料料有含錄 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

電池的正極極頭與該石墨接塊接設，藉使第―、二電池 祕電ί·生連接。再者，透職^墨進行電池外部高導電率並聯接 的n主要為：―第三電池’該第三電池的外部設有含 錄金属的正極及負極極頭，作為第三電池的電力輸出端；一第

接鬼接。又於3亥第二電池的正極極頭；一第四電池，該 第四電池的外部設有含鎳金屬的正極及負極極頭，作為該第3 電池: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《«又，帛一石墨接塊，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，所採用之技術、手段及其他之 功效【實T方：可行實施例並配合圖式詳細說明如后。 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β玄第—電池之間以至少一石墨接塊作為電池串聯的電性 6 接貝^使°亥第"~、二電池之間具有較高的接續導電率，其中： • ~電池20 ’係圓筒型態的電池個體， 別設有含鎳金屬的正極極頭21及負極_ 22，$_^: ，透過該正、負極_21、22作卿—電池20的電力 端， &接塊3Q ’該石錢塊3(3可選料石墨或合金石墨， 二該合金石墨，例如可為：銀石墨（銀碳合金）或銅石墨（銅碳 或導電碳等’將該石墨接塊30與該第-電池20的負極 極頊22相接觸後電性接設； 帛電池40 ’外部二端分別設有含鎳金屬的正極極頭 1及負極極頭42，並透過該正、負極極頭4卜42作為該第二 電池40的電力輸出端，該第二電池4〇的正極極頭41與石墨 接塊3〇相接觸後電性接設；並可透過一彈簧50及-抵板51 推抵該石墨接塊3G，使該石墨接塊3Q與該第―、二電池2〇、 4〇保持良好的電性捿觸，藉此，可完成第一、二電池2〇、仙 的串聯電性連接； 此外’於該第—電池20的負極極頭22及第二電池4〇的 極極頭41可分別接設一石墨端子4〇1、作為第—、二電 池20、40的電力最終輸出端，該石墨端子4〇1、可於成型 時即内設有一導線403、404作為電力輸出導線。 時， 第二 再者，請參閱第4圖，進行二個電池個體的並聯作業 係將該第三、四電池之間以至少—第一石墨接塊及至少一 1376831 石墨接塊作為並聯的電性接轉，藉使該第三、四電池之間具有 較高的並聯接續導電率，其中： 該第三電池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60的電力輸出端； 該第一石墨接塊70 ,係與該第三電池6〇的正極極頭61 相接觸電性接設； 該第四電池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，並透過該正、 負極極頭8卜82作為第四電池8G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70相接觸電性接設； 该第二石墨接塊9〇，接設於該第三電池6〇的負極極頭62 及第四電池80的負極極頭82，並可透過一組彈簧5〇a、5〇b 及抵板51a、51b ’分別推抵該第一、二石墨接塊7〇、9〇，使 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60、8〇完成並聯電性 連接。 此外，该第一、二石墨接塊70、90於成型時即内設有一 導線405、406作為第三、四電池60、80的電力輸出導線。 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 明，至於本發明實施例的功效’由於本發明主要係透過石墨接塊 直接與電池個體作串聯或並聯接觸接設，過程中，並不需要透過 1376831 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-、二電池2〇、4〇外部的正、負極極頭 4卜22皆為含鎳金屬的極頭結構，請參閱第圖所*，在錄金 屬正、負極極頭4卜22表面會附著有雜質5〇〇或氧化物該雜質 500或氧化物會造成第-、二電池2〇、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、5_2圖所示，此即為透過本 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係與該第一、二電池2〇、4〇的金屬正、負極極頭41、 22電性接設，該石墨接塊30本身並不容易被氧化，且該石墨接塊 30與含鎳金屬的該第一、二電池2〇、4〇正、負極極頭μ、22相 接觸後會產生『互溶現象』，亦即，該石墨接塊3〇的碳微粒6〇〇 會取代含鎳金屬正、負極極頭41、22表面的雜質500或氧化物， 使該石墨接塊30的碳微粒600位於正、負極極頭22、41的金屬 表面凹洞中，而形成碳鎳互溶合金狀態，藉此即可提高該石墨接 塊30與第一、二電池2〇、40之間的接續導電率，換言之，透過 本發明結構電池導通後電流不會受到氧化物或雜質5〇〇所造成的 位能阻礙影響’而能順利流通於該第一電池2〇、石墨接塊3〇與第· 二電池40之間，不僅降低了該第一、二電池2〇、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透過本發明數個石墨接塊302進行電池個體3〇1的 9 串聯或亚聯或串、並聯構成高電量的電池紐咖時’由於該石 墨接塊302與含㈣屬極頭接觸時會發生互溶縣，而提高兮 各電池個體3G1之間的連接導電率，藉此該電池組的㈣ 阻^貝耗’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 f 301與石墨接塊3〇2電性接觸部位的接觸電阻降低相對而 。工作溫度亦降低，換言之，透過本發日倾術的電池阻放電損 耗得以降低，電池_電量可順利高效率輪出。 、 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^參閱第7圖，郎袋裝電池亦可義本發明的技術，該 1呂治袋I電池的正、負極通常延伸有含鎳金屬的極柄，如第? 圖所不者’透過本發明的技術進行二個織袋裝電池1〇1、1〇2 串聯作業時，可將一石墨接塊別分別與該二個鋁箔袋裝電 〇1 102的含錄金屬正、負極極柄1〇3、1〇4進行電性接續 連接即可，值得一提者是，金屬殼電池與鋁箔袋裝電池僅電池 外觀型式不同，但實質電性連接效果並無差異，換言之，本發 月的技術與電池内部結構無關，只要電池的正、負極極頭為含 鎳灸屬者，即可透過本發明的石墨接塊進行高導電率的電池外 邹接續。 1376831 • 【圖式簡單說明】 ， 们圖係習知電池透過鎳片進行串聯的結構示意圖。 .第2圖剌知電池透過糾進行並聯的結構示意圖。 第3圖係本發明透過石墨接塊進行電池串聯的示意圖。 帛4圖係本發明透過石墨接塊進行電池並聯的示意圖。 .® 5 1圖係電池金屬極頭表面附著有雜質狀態。 第5 2圖縣發明；5墨接塊與金屬_表面接觸後雜質被碳 • 微粒取代狀態示意圖。 第6圖係本發明透過石墨接塊進行電池串、並聯構成電池組的 示意圖。 第7圖係二個雜箔袋裝電池透過本發明結構進行二紹箔袋 裝電池串聯的示意圖。 【主要元件符號說明】 10連接片 11電池 12金屬極頭 13焊接點 20第一電池 21正極極頭 22負極極頭 30石墨接塊 40第二電池 41正極極頭 42負極極頭 50、50a、50b 彈簧 51、51a、51b 抵板 60第三電池 61正極極頭 62負極極頭 70第一石墨接塊 80第四電池 1376831 81正極極頭 82負極極頭 9 0第二石墨接塊 101、102鋁箔袋裝電池 10 3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 4(M、402石墨端子 403、404、405、406 導線 500雜質 600碳微粒 12

Claims (1)

1. 七、申請專利範園： 1· -種透過石墨進行電池 構，包含：-第-電池，該第―、導電率串聯接續的結 極極頭及負極極頭，作為該第設有含鎳金屬的正 銀碳合金石墨或鋼碳合金 輸出端’*至少-為 的負極極頭·自φ 墨接塊’接設於該第一電池 的負極極頭’ -第二電池，該第二電池的 Ρ 正極極頭及負極極頭，作為該第二電輸 二電池的正極極頭與該石墨接塊接設，藉使兮 成串聯電性連接。 °第一電池元 2·如申請專圍第1項所述的透過石墨進行電池外 =:一串聯接續的結構，透過-. 墨接塊與第一電池緊密接觸。 •如申請專觀@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 池的正極極頭分難設-石墨端子作為第-、二電池的電力最 終輸出端’該石墨端子於成型時即内設有一導線作為電力輸出 導線。 4.-種透過石墨進行電池外部高導電率並聯接續的結 構’包含：-第三電池，該第三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 為銀碳合金石墨或銅碳合金石墨的第一石墨接塊，該第一石 墨接塊接tsL於該第二電池的正極極頭；一第四電池該第四 13 1376831 電池的外料有含錄金屬的正極極頭及負極 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 墨接塊相接設，至少一為銀碳合金石墨或銅碳合金石墨的第 二石墨接塊’該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。