TWI427848B - 鋰電池及電極連接模組 - Google Patents

Description

鋰電池及電極連接模組

本發明是有關於一種鋰電池及其電極連接模組，且特別是有關於一種鋰鐵電池及其電極連接模組。

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的電極連接模組，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。

本發明之另一目的，在於提供一種鋰電池的電極連接模組，具有一體成型的單體式連接元件，其具有單一導電元件所構成之外部端子與內部固定板，以有效地提高鋰電池的品質。

因此，本發明係提供一種鋰電池電極連接模組，其包含有一電池蓋板以及至少一電極連接器，安裝於電池蓋板之開口。電極連接器更包含有一單體式連接元件經由電池蓋板之開口，貫穿電池蓋板、複數個密封環以及一螺帽。其中，單體式連接元件包含一外部端子、一防旋轉部以及一固定板。密封環安裝於電池蓋板之開口，且單體式連接元件由密封環中間貫穿。螺帽鎖固於單體式連接元件，並壓迫密封環於電池蓋板之上。其中，螺帽位於電池蓋板與固定板之間，且位於防旋轉部以及固定板之間，而防旋轉部以及固定板的尺寸大於螺帽的內徑。

上述之密封環包含有一防旋轉密封環、一U形密封環耦合於電池蓋板以及一內部密封環形成於U形密封環相對於防旋轉密封環的另一側，其中防旋轉部以及固定板的尺寸大於防旋轉密封環、U形密封環以及內部密封環的內徑。

防旋轉密封環更包含有一防旋轉凹槽以與單體式連接元件之防旋轉部耦合。電池蓋板則包含有一固定槽，以與防旋轉密封環之防旋轉凸緣耦合。

其中，U形密封環係利用嵌入成型(Insert Molding)的方式，以形成於單體式連接元件與電池蓋板之間。或者是，單體式連接元件之防旋轉部以及固定板之其中之一，係在單體式連接元件與電池蓋板、密封環以及螺帽組合後，才利用衝壓或滾壓成型的。

此外，單體式連接元件更包含一固定部，形成有螺紋，以使螺帽鎖固於單體式連接元件，並壓迫密封環。

此外，本發明之另一態樣，係提供一種鋰電池包含有上述之鋰電池電極連接模組、一外殼以及一電池芯安裝於外殼之中，電池芯並與鋰電池電極連接模組之電極連接器電性連接。其中，上述之電極連接器之單體式連接元件係由鋁金屬或銅金屬所構成。

因此，本發明之電極連接模組以及配置有此電極連接模組之鋰電池，可有效地將電極連接器上的螺帽安裝於電池蓋板的內側，有效地避免電池電極連接器產生鬆脫的情況。此外，單一導體所構成之單體式連接元件更可進一步的提高電池的安全性與品質。此外，防旋轉部，防旋轉密封環，以及蓋板本體的固定槽更可有效地避免電極連接器於使用時產生旋轉的情況。

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示意圖。如圖中所示，鋰電池100，例如是磷酸鋰鐵電池(LiFePO₄ )，其利用一外殼110包覆內部的電池芯，並利用電極連接模組120密封。其中，電極連接模組120分別形成有一負極連接器122與一正極連接器124，以將電池所儲存的電能傳輸至所需的設備。

進一步參閱第2圖。第2圖係繪示本發明之鋰電池連接器之一較佳實施例之示意圖，以方便說明電極連接模組200之結構。如圖所示，電極連接模組200包含有一電池蓋板210，其上分別安裝有一正極連接器220與一負極連接器230。其中，以負極連接器230為例，負極連接器230進一步包含有一單體式連接元件242、一防旋轉密封環234、一U形密封環236、一內部密封環238、一螺帽240以及一端子蓋板260。單體式連接元件242包含有固定板2428，其上形成有開口2429，而端子蓋板260亦具有開口262，兩者可以利用螺栓與螺帽，或者利用其他的固定裝置，例如是拉釘或鉚丁，以有效地固定固定板2428與端子蓋板260，其均不脫離本發明之精神與範圍。

而固定板2428與端子蓋板260可以用來有效地夾持電池芯之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，並利用螺栓與螺帽有效 地增加夾持的力量。

其中，防旋轉密封環234、U形密封環236以及內部密封環238，係利用複數個密封元件，以有效地避免洩漏的情況發生。

單體式連接元件242更包含有一外部端子2422、一防旋轉部2423、一穿設部2424以及一固定部2426。

蓋板本體212包含有一開口2126，開口2126的周圍較佳地形成有一固定槽2124。其中，固定槽2124可以是一正方形、三角形，或者是多邊形，較佳地不為圓形。

防旋轉密封環234則形成有一開口2342，開口的周圍形成有一防旋轉凹槽2344。防旋轉凹槽2344的形狀與防旋轉部2423的形狀較佳地係為互補的形狀，例如是正方形、三角形，或者是多邊形，一般而言，其不為圓形。相同地，防旋轉凸緣2348的形狀與固定槽2124的形狀較佳地係為互補的形狀，故亦可以是一正方形、三角形，或者是多邊形，較佳地不為圓形。

U形密封環236夾住蓋板本體212開口2126的兩側，而U形密封環236的中間則形成有一開口2364，以使單體式連接元件242的穿設部2424穿設於其中。

內部密封環238的下方則包含有一螺帽240，用以與單體式連接元件242的固定部2426鎖固。因此，單體式連接元件242的固定部2426較佳地亦包含有一螺紋，以與螺帽240的螺紋鎖固。當利用螺帽240與單體式連接元件242的固定部2426鎖固後，利用螺帽240與單體式連接元件242的防旋轉部2423產生的夾持力，使得防旋轉密封環 234、U形密封環236以及內部密封環238可以有效地固定於蓋板本體212之上，並增加其密封性。

再藉由單體式連接元件242的防旋轉部2423，防旋轉密封環234，以及蓋板本體212的固定槽2124可以有效地避免電極連接器230於使用時產生旋轉的情況。且由於螺帽240係固定於單體式連接元件242的固定部2426，其位於鋰電池的外殼之中，亦即電池蓋板210的內側，電池蓋板210與固定板2428之間，故在使用鋰電池時，使用者不會接觸到螺帽，可以有效地避免習知鋰電池電極連接器產生鬆脫的情況。

其中，本發明之單體式連接元件242之固定板2428、防旋轉部2423與外部端子2422的外部尺寸均大於U形密封環236的開口2364以及螺帽240的內徑。因此，為了有效使得單體式連接元件242可穿設於U形密封環236的開口2364、防旋轉密封環234的開口2342以及內部密封環238之開口，U形密封環236、防旋轉密封環234以及內部密封環238可以利用嵌入成型(Insert Molding)的方式，形成於單體式連接元件242與電池蓋板210之間。而螺帽240可先置於單體式連接元件242，再成型所需的固定板2428、防旋轉部2423與外部端子2422。

在一實施例中，穿設部2424亦可以具有正方形、三角形，或者是多邊形，的形狀，以進一步避免單體式連接元件242的轉動。

此外，本發明之單體式連接元件242亦可先穿過U形密封環236的開口2364、防旋轉密封環234的開口2342、 內部密封環238之開口以及螺帽240的開口，再利用衝壓成型該(stamping forming)、滾壓成型(rolling forming)或其他金屬成型的方式，以形成尺寸較U形密封環236的開口2364以及螺帽240的內徑為大的防旋轉部2423或固定板2428，其均不脫離本發明之精神與範圍。

因此，本發明之電極連接模組可以利用單體式連接元件242，具有單一金屬所形成之外部端子2422與內部端子(固定板2428)，有效的降低電池之電極連接模組的電阻，進而提高電池的品質與安全性。

外部端子2422較佳地亦可包含有一螺紋，以方便與其他的鋰電池或者是負載電性連接。正極連接器的單體式連接元件較佳地係利用銅金屬所構成，而負極連接器的單體式連接元件較佳地係利用鋁金屬所構成。此外，U形密封環236的材料較佳地係利用橡膠所構成，例如是天然橡膠或氟橡膠(Fluorine rubber)所構成。

因此，本發明之鋰電池與電極連接模組可有效地將電極連接器上的螺帽安裝於電池的外殼之中，亦即電池蓋板的內側，故在使用電池時，使用者不會接觸到螺帽，可以有效地避免電池電極連接器產生鬆脫的情況。此外，藉由單體式連接元件的防旋轉部，防旋轉密封環，以及蓋板本體的固定槽更可有效地避免電極連接器於使用時產生旋轉的情況。再者，本發明之電極連接模組利用單體式連接元件更可進一步的提高電池的安全性與品質。

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‧‧‧電極連接模組

122‧‧‧負極連接器

124‧‧‧正極連接器

200‧‧‧電極連接模組

210‧‧‧電池蓋板

212‧‧‧蓋板本體

2124‧‧‧固定槽

2126‧‧‧開口

220‧‧‧正極連接器

230‧‧‧負極連接器

234‧‧‧防旋轉密封環

2342‧‧‧開口

2348‧‧‧防旋轉凸緣

236‧‧‧U形密封環

2364‧‧‧開口

238‧‧‧內部密封環

240‧‧‧螺帽

242‧‧‧單體式連接元件

2422‧‧‧外部端子

2423‧‧‧防旋轉部

2424‧‧‧穿設部

2426‧‧‧固定部

2428‧‧‧固定板

2429‧‧‧開口

260‧‧‧端子蓋板

262‧‧‧開口

2344‧‧‧防旋轉凹槽

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示意圖。

200．．．電極連接模組

210．．．電池蓋板

212．．．蓋板本體

2124．．．固定槽

2126．．．開口

220．．．正極連接器

230．．．負極連接器

234．．．防旋轉密封環

2342．．．開口

2344．．．防旋轉凹槽

2348．．．防旋轉凸緣

236．．．U形密封環

2364．．．開口

238．．．內部密封環

240．．．螺帽

242．．．單體式連接元件

2422．．．外部端子

2423．．．防旋轉部

2424．．．穿設部

2426．．．固定部

2428．．．固定板

2429．．．開口

260．．．端子蓋板

262．．．開口

Claims (10)

1. 一種鋰電池電極連接模組，包含：一電池蓋板，包含至少一開口；以及至少一電極連接器，安裝於該電池蓋板之該至少一開口，其中，每一該至少一電極連接器，更包含：一單體式連接元件，經由該電池蓋板之該開口，貫穿該電池蓋板，其中該單體式連接元件包含一外部端子、一防旋轉部以及一固定板；複數個密封環，安裝於該電池蓋板之該開口，且該單體式連接元件由該些密封環中間貫穿；一螺帽，鎖固於該單體式連接元件，並壓迫該些密封環於該電池蓋板之上，其中該螺帽位於該電池蓋板與該固定板之間，且位於該防旋轉部以及該固定板之間，而該防旋轉部以及該固定板的尺寸大於該螺帽的內徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之密封環包含：一防旋轉密封環；一U形密封環，耦合於該電池蓋板；以及一內部密封環，形成於該U形密封環相對於該防旋轉密封環的另一側，其中該防旋轉部以及該固定板的尺寸大於該防旋轉密封環、該U形密封環以及該內部密封環的內徑。
3. 如申請專利範圍第2項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之防旋轉密封環包含一防旋轉凹槽與一防旋轉凸緣。
4. 如申請專利範圍第3項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之單體式連接元件包含一防旋轉部，以與該防旋轉密封環之該防旋轉凹槽耦合。
5. 如申請專利範圍第3項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之電池蓋板更包含一固定槽，以與該防旋轉密封環之該防旋轉凸緣耦合。
6. 如申請專利範圍第2項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之U形密封環係利用嵌入成型(Insert Molding)的方式，形成於該單體式連接元件與該電池蓋板之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之單體式連接元件更包含：一固定部，形成有螺紋，以使該螺帽鎖固於該單體式連接元件，並壓迫該些密封環。
8. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之單體式連接元件之該防旋轉部以及該固定板之其中之一，係在該單體式連接元件與該電池蓋板、該 些密封環以及該螺帽組合後，才利用衝壓或滾壓成型的。
9. 一種鋰電池，包含：如申請專利範圍第1項至第8項任一項所述之鋰電池電極連接模組；一外殼；以及一電池芯，安裝於該外殼之中，並與該鋰電池電極連接模組之電極連接器電性連接。
10. 如申請專利範圍第9項所述之鋰電池，其中上述之電極連接器之單體式連接元件係由鋁金屬或銅金屬所構成。