TWI427841B - 鋰電池及其連接器 - Google Patents

Description

鋰電池及其連接器

本發明是有關於一種鋰電池及其連接器，且特別是有關於一種鋰鐵電池及其連接器。

自電動車發展以來，最早被應用于電動車電池的是鉛酸蓄電池，因為鉛酸蓄電池成本低，性價比高的特點，在如今也是應用最為廣泛的一種電動車電池。

而在未來，無可厚非的鋰電池將成為動力電池發展的方向。鋰電池重量輕，儲能大，又無污染，但是在目前由於技術限制，它在動力車上的應用還是非常有利。有鑑於此，廠商看好鋰電池市場的商機，大舉投入鋰電池的研發生產，近來磷酸鋰鐵電池的技術更是日新月異。

傳統的鋰鈷電池具有高能量密度的優點，惟近年危安事件頻傳，產品安全性待提昇。採用鋰鈷氧化物作為正極材料的鋰電池又稱為鋰鈷電池，除了具有高電容量及高能量密度的優點之外，溫度特性及電池壽命的表現也不俗。然而，鋰鈷電池的產品安全性較讓人憂心，尤其近幾年來筆記型電腦及手機用鋰電池的危安事件頻傳，更使得消費者對於鋰鈷電池的信任度下降。

磷酸鋰鐵電池的產品安全性遠高於鋰鈷電池，但磷酸鋰鐵導電問題仍待改善，尤以安全性、增加電池蓄電量及降低成本為三大發展主軸。磷酸鋰鐵電池具有許多優點，例如高溫特性佳、循環壽命長及材料成本低等，且磷酸鋰鐵電池的安全性更為目前鋰電池之正極材料中之最佳者。磷酸鋰鐵電池具有安全性高及壽命長等優點，惟其封裝與電極連接仍有進一步的改善空間，以使磷酸鋰鐵電池的使用更為廣泛與安全。

本發明之一目的，在於提供一種鋰電池連接器，可以用來耦接鋰電池之導電端子，以方便封裝鋰電池，提高鋰電池的品質。

因此，本發明係提供一種鋰電池連接器，其包含有一承載座與一蓋板。承載座上形成有一固定板與一外部連接頭，而蓋板可將複數個電池材料薄膜，例如是正極材料薄膜或負極材料薄膜，堆疊而成一電極端子，並固定於承載座之固定板與蓋板之間。其中上述之承載座更包含有複數個固定裝置，例如是螺栓與螺帽，或者是形成於承載座上的螺柱與螺帽，以將電極端子固定於承載座之固定板與蓋板之間。此外，固定板上更可以形成一凹槽，以將電極端子固定於承載座之凹槽與蓋板之間其中上述之鋰電池連接器係由鋁金屬或銅金屬所構成。

此外，根據本發明之另一態樣，本發明係揭露一種鋰電池，包含有一外殼、一正極端子由複數個正極材料薄膜堆疊而成、一負極端子由複數個負極材料薄膜堆疊而成、複數個鋰電池連接器分別夾緊正極端子與負極端子，以及一外殼密封板。

其中，每一鋰電池連接器包含有一承載座與一蓋板，承載座包含有一固定板與一外部連接頭，並利用蓋板將正極端子或負極端子固定於承載座之固定板與蓋板之間。外殼密封板則用來密封正極端子、負極端子與鋰電池連接器於外殼之中，且經由外殼密封板之開口，以露出鋰電池連接器之外部連接頭。

其中上述之承載座與蓋板可以利複數個固定裝置，例如是螺栓與螺帽，或複數個螺柱形成於承載座與螺帽，將正極端子或負極端子固定於承載座之固定板與蓋板之間。其中，一般而言，正極連接器較佳地係由銅金屬所構成，而負極連接器較佳地係由鋁金屬所構成。

此外，此鋰電池更可以在承載座之固定板形成凹槽，並利用複數個輔助端子層，其一端電性連接凹槽之一凹槽端面，另一端則電性連接正極端子或負極端子。而，上述之外部連接頭更包含一內螺紋與一外螺紋，以方便使用者將鋰電池串聯、並聯或連接一外部的負載。其中鋰電池較佳地係為一鋰鐵電池。

因此，本發明之鋰電池與其所使用之連接器，可以利用蓋板與承載座有效地固定電極端子，故無需再使用焊接的方式連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子。因此，有效地降低了鋰電池製造時的風險，更可以方便連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子，有效地改善鋰電池的生產流程。此外，本發明之鋰電池與其所使用之連接器，更進一步利用輔助端子層準確地連接凹槽的端面，以消除電極端子的誤差，有效地增加電極端子與連接器之間的導電效率。

有關本發明之詳細說明及技術內容，將配合圖示說明如下，然而所附圖示僅作為說明用途，並非用於侷限本發明。

參閱第1圖，其係揭露本發明之鋰電池之部份爆炸示意圖。如圖中所示，鋰電池100，例如是磷酸鋰鐵電池(LiFePO₄ )，其電池芯140安裝於外殼110之中，而電池芯140由絕緣包覆層142包覆電池材料薄膜，例如是正極薄膜材料與負極薄膜材料，所構成，正極薄膜材料之一端形成凸出於絕緣包覆層142的一正極端子144，而負極薄膜材料一端形成凸出於絕緣包覆層142的一負極端子146。

正極端子144進一步利用鋰電池連接器120將其固定，並使正極端子144的每一正極薄膜材料均與鋰電池連接器120電性連接。而負極端子146亦進一步利用鋰電池連接器121將其固定，並使負極端子146的每一負極薄膜材料均與鋰電池連接器121電性連接。一般而言，正極端子144的鋰電池連接器120較佳地係利用銅金屬所構成，而負極端子146的鋰電池連接器121較佳地係利用鋁金屬所構成。

鋰電池連接器120包含有蓋板126與承載座128，並利用固定裝置(參閱第2圖與第3圖)將蓋板126與承載座128固定，使正極端子144被固定於其中。

鋰電池連接器121包含有蓋板122與承載座124，並利用固定裝置(參閱第2圖與第3圖)將蓋板122與承載座124固定，使負極端子146被固定於其中。

當鋰電池連接器120與鋰電池連接器121被分別固定於正極端子144與負極端子146之上後，電池芯140被安裝於外殼110之中，並利用外殼密封板130將其覆蓋，並使承載座124與承載座128的一端的外部接頭由外殼密封板本體132上的開口134與開口136穿出，以用來與其他的鋰電池或者是負載電性連接。

由於本發明利用蓋板與承載座有效地固定電極端子，並利用承載座的外部接頭，方便地與其他的鋰電池或者是負載電性連接，故本發明之鋰電池可以無需使用焊接的方式連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子。因此，有效地降低了鋰電池製造時的風險，更可以方便連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子，有效地改善鋰電池的生產流程。

進一步參閱第2圖，其係繪示本發明之鋰電池連接器之一較佳實施例之爆炸示意圖。如圖中所示，鋰電池連接器200包含有承載座210以及蓋板220，並利用螺栓230與螺帽240固定。因此，電極端子250，例如是正極薄膜材料所延伸出來的正極端子，或者是負極薄膜材料所延伸出來的負極端子，可有效地被承載座210與蓋板220所夾持，並利用螺栓230與螺帽240增加夾持的力量。

其中，承載座210較佳地包含有一固定板，其上形成一凸緣212，並配置有一凹槽214，凹槽214的大小與電極端子250的尺寸較佳地相同，以增加接觸面積。另凸緣212上更配置有複數個開口216，而蓋板本體222上則配置有複數個開口224，以供螺栓230穿過並與螺帽240旋緊。此外，承載座210相對於凹槽214的另一端則形成有一外部接頭218，以用來連接其他的鋰電池或者是負載。

再參閱第3圖，其係繪示本發明之鋰電池連接器之另一較佳實施例之爆炸示意圖。如圖中所示，鋰電池連接器300包含有承載座310以及蓋板320，並利用形成於承載座310之上的螺柱316與螺帽340固定。因此，電極端子350，例如是正極薄膜材料所延伸出來的正極端子，或者是負極薄膜材料所延伸出來的負極端子，可有效地被承載座310與蓋板320所夾持，並利用螺柱316與螺帽340增加夾持的力量。其中，本發明並不限定於螺栓與螺帽、或者螺柱與螺帽，本發明亦可以利用其他的固定裝置，例如是拉釘或鉚丁，以有效地固定承載座與蓋板，其均不脫離本發明之精神與範圍。

其中，承載座310較佳地亦包含一固定板，其上有一凸緣312，並配置有一凹槽314，凹槽314的大小與電極端子350的尺寸較佳地相同，以增加接觸面積。另凸緣312上直接形成螺柱316更可以方便與蓋板320之定位與固接。而蓋板本體322上則配置有複數個開口324，以供螺柱316穿過並與螺帽340旋緊。此外，承載座310相對於凹槽314的另一端則亦形成有一外部接頭318，以用來連接其他的鋰電池或者是負載。

此外，本發明之鋰電池連接器亦可以將螺帽形成於蓋板或承載座之上，然後利用螺栓穿過承載座或蓋板上的開口，以結合蓋板與承載座，並將電極端子夾緊，其亦不脫離本發明之精神與範圍。

再進一步參閱第4圖，其係本發明之鋰電池連接器之又一較佳實施例。此鋰電池連接器300有效地利用了輔助端子層454以提升電極端子與連接器之間的導電效率。如圖中所示，承載座利用凹槽414容置電極端子450，而電極端子450係內部的電極端子由正極材料薄膜或負極材料薄膜所形成。在疊置正極材料薄膜與負極材料薄膜時，電極端子450的前緣，亦即接近凹槽端面418的位置，並不會有相同的長度，其可能有一誤差458，其肇因於正極材料薄膜或負極材料薄膜的製造誤差，或者是疊置正極材料薄膜與負極材料薄膜時的組裝誤差。如此，將使得並非每一層正極材料薄膜或負極材料薄膜均可有效地接觸承載座的凹槽端面418。

為了改善這樣的現象，本發明之鋰電池連接器可進一步採用輔助端子層454其分別疊置於正極材料薄膜或負極材料薄膜的電極端子之間，亦即每放一層正極材料薄膜或負極材料薄膜，即疊上一層輔助端子層454，而輔助端子層454之一端形成一輔助端子層端面456，其可以準確地連接凹槽端面418，並消除電極端子450的誤差458，有效地增加電極端子與連接器之間的導電效率。

相同地，再利用螺栓430與螺帽440可有效地經由開口424與開口416將蓋板420與承載座固定，並夾緊電極端子450與輔助端子層454。

此外，外部接頭410較佳地包含有一外螺紋417與一內螺紋419，以方便利用螺帽或螺栓連接外部接頭410，進而方便使用者進行鋰電池的並聯、串聯或連接外部的負載，例如是一電動馬達等。

參閱第5圖與第6圖，其分別繪示第2圖與第3圖之鋰電池連接器的承載板的變化。第5圖之鋰電池連接器之鋰電池連接器500包含有承載座510以及蓋板520，並利用螺栓530與螺帽540固定。因此，電極端子550，例如是正極薄膜材料所延伸出來的正極端子，或者是負極薄膜材料所延伸出來的負極端子，可有效地被承載座510與蓋板520所夾持，並利用螺栓530與螺帽540增加夾持的力量。

其中，承載座510較佳地包含有一固定板511，其並未配置有第2圖中的凹槽214，而承載座510相對於固定板511的另一端則形成有一外部接頭518，以用來連接其他的鋰電池或者是負載。固定板511上更配置有複數個開口516，而蓋板本體522上則配置有複數個開口524，以供螺栓530穿過並與螺帽540旋緊。相較於第2圖之承載座210，第5圖的承載座510並未在固定板上形成凹槽，可進一步的降低生產成本，而用來固定的螺絲530與螺帽540亦可以進一步減少所需的數量，僅需達到所需的夾持力，即可有效地夾持正極端子與負極端子。

再參閱第6圖，鋰電池連接器600包含有承載座610以及蓋板620，並利用形成於承載座610之上的螺柱616與螺帽640固定。因此，電極端子350，例如是正極薄膜材料所延伸出來的正極端子，或者是負極薄膜材料所延伸出來的負極端子，可有效地被承載座610與蓋板620所夾持，並利用螺柱616與螺帽640增加夾持的力量。其中，本發明並不限定於螺栓與螺帽、或者螺柱與螺帽，本發明亦可以利用其他的固定裝置，例如是拉釘或鉚丁，以有效地固定承載座與蓋板，其均不脫離本發明之精神與範圍。

其中，承載座610較佳地係由一固定板611所構成，固定板611上形成螺柱616，以方便與蓋板620配置的複數個開口624，定位與固定。此外，承載座310相對於固定板611的另一端則亦形成有一外部接頭618，以用來連接其他的鋰電池或者是負載。相同地，螺柱616與螺帽640的數量亦可是需求變化，其並不脫離本發明之精神與範圍。

本發明利用蓋板與承載座之固定板，有效地固定電極端子，故本發明之鋰電池可以無需使用焊接的方式連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子。因此，有效地降低了鋰電池製造時的風險，更可以方便連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子，有效地改善鋰電池的生產流程。

此外，本發明更進一步利用輔助端子層準確地連接承載座之固定板上之凹槽的端面，以消除電極端子的誤差，有效地增加電極端子與連接器之間的導電效率。本發明更利用承載座的外部接頭，形成一外螺紋與一內螺紋，以方便利用螺帽或螺栓連接外部接頭，進而方便使用者進行鋰電池的並聯、串聯或連接外部的負載。雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．鋰電池

110．．．外殼

120．．．鋰電池連接器

121．．．鋰電池連接器

122．．．蓋板

124．．．承載座

126．．．蓋板

128．．．承載座

130．．．外殼密封板

132．．．外殼密封板本體

134．．．開口

136．．．開口

140．．．電池芯

142．．．絕緣包覆層

144．．．正極端子

146．．．負極端子

150．．．螺帽

200．．．鋰電池連接器

210．．．承載座

212．．．凸緣

214．．．凹槽

216．．．開口

218．．．外部接頭

220．．．蓋板

222．．．蓋板本體

224．．．開口

230．．．螺栓

240．．．螺帽

250．．．電極端子

300．．．鋰電池連接器

310．．．承載座

312．．．凸緣

314．．．凹槽

316．．．螺柱

318．．．外部接頭

320．．．蓋板

322．．．蓋板本體

324．．．開口

340．．．螺帽

350．．．電極端子

410．．．外部接頭

414．．．凹槽

416．．．開口

417．．．外螺紋

418．．．凹槽端面

419．．．內螺紋

420．．．蓋板

422．．．蓋板本體

424．．．開口

430．．．螺栓

440．．．螺帽

450．．．電極端子

454．．．輔助端子層

456．．．輔助端子層端面

458．．．誤差

500．．．鋰電池連接器

510．．．承載座

511．．．固定板

514．．．凹槽

516．．．開口

518．．．外部接頭

520．．．蓋板

522．．．蓋板本體

524．．．開口

530．．．螺栓

540．．．螺帽

550．．．電極端子

600．．．鋰電池連接器

610．．．承載座

611．．．固定板

614．．．凹槽

616．．．螺柱

618．．．外部接頭

620．．．蓋板

622．．．蓋板本體

624．．．開口

640．．．螺帽

650．．．電極端子

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係本發明之鋰電池之部份爆炸示意圖。

第2圖係本發明之鋰電池連接器之一較佳實施例之爆炸示意圖。

第3圖係本發明之鋰電池連接器之另一較佳實施例之爆炸示意圖。

第4圖係本發明之鋰電池連接器之又一較佳實施例，應用輔助端子層以提升導電效率。

第5圖係第2圖之本發明之鋰電池連接器之承載座之另一實施例示意圖。

第6圖係第3圖之本發明之鋰電池連接器之承載座之另一實施例示意圖。

100．．．鋰電池

110．．．外殼

120．．．鋰電池連接器

121．．．鋰電池連接器

122．．．蓋板

124．．．承載座

126．．．蓋板

128．．．承載座

130．．．外殼密封板

132．．．外殼密封板本體

134．．．開口

136．．．開口

140．．．電池芯

142．．．絕緣包覆層

144．．．正極端子

146．．．負極端子

150．．．螺帽

Claims (10)

1. 一種鋰電池，包含：一外殼；一正極端子，由複數個正極材料薄膜堆疊而成；一負極端子，由複數個負極材料薄膜堆疊而成；複數個鋰電池連接器，每一鋰電池連接器包含：一承載座，包含一固定板與一外部連接頭，以及一蓋板，以將該正極端子或該負極端子固定於該承載座之該固定板與該蓋板之間；以及一外殼密封板，密封該正極端子、該負極端子與該些鋰電池連接器於該外殼之中，且經由該外殼密封板之開口，露出每一該些鋰電池連接器之該外部連接頭。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中上述之承載座之該固定板更包含一凹槽形成於其上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中上述之承載座更包含複數個開口形成於其上，該蓋板亦包含複數個開口形成於其上，以利用複數個螺栓與螺帽將該正極端子或該負極端子固定於該承載座之該凹槽與該蓋板之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中上述之承載座更包含複數個螺柱形成於其上，該蓋板包含複數個開口形成於其上，以利用複數個螺帽將該正極端子或該負極端子固定於該承載座之該凹槽與該蓋板之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中上述之鋰電池連接器包含一鋁金屬的鋰電池連接器以及一銅金屬的鋰電池連接器。
6. 如申請專利範圍第2項所述之鋰電池，更包含複數個輔助端子層，一端電性連接該凹槽之一凹槽端面，另一端電性連接該正極端子或該負極端子。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中上述之外部連接頭更包含一內螺紋與一外螺紋。
8. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中上述之鋰電池係為一鋰鐵電池。
9. 一種鋰電池連接器，包含：一承載座，承載座上形成有一固定板與一外部連接頭；以及一蓋板，以將複數個電池材料薄膜堆疊而成一電極端子固定於該承載座之該固定板與該蓋板之間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之鋰電池連接器，其中上述之承載座之該固定板更包含一凹槽與複數個固定裝置，以將該電極端子固定於該承載座之該凹槽與該蓋板之間。