TWI732371B - 電池導電架 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種電池導電架，用以連接複數個電池芯，其中電池導電架包括一第一導電部及複數個第二導電部，各個第二導電部的上表面分別透過一共晶部連接第一導電部。各個第二導電部的下表面設置至少一凸出銲部，其中第二導電部透過凸出銲部連接一電池芯的殼體。第一導電部及第二導電部為不同材質，其中第二導電部的電阻大於第一導電部的電阻。由於第二導電部具有較大的電阻值，因此透過電銲方式連接電池導電架及電池芯時，可使用較小的電流，不僅可降低電銲過程中所消耗的能量，亦可避免在電銲過程中造成電池芯損壞。

Description

電池導電架

本發明提供一種電池導電架，用以連接電池芯，並可避免在連接電池芯的過程中對電池芯造成損害。

二次電池主要包括鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、鋰高分子電池，鋰電池具有能量密度高、操作電壓高、使用溫度範圍大、無記憶效應、壽命長、可歷經多次充放電等優點，並被廣泛的使用在可攜式電子產品如手機、筆記型電腦、數位相機等，近年來更擴及汽車領域。

電池芯(Cell)的構造主要包括正極材料、電解液、負極材料、隔離層及殼體，其中隔離膜將正極材料及負極材料隔開以避免短路，而電解液則設置在多孔隙的隔離膜中，並作為離子電荷的傳導工作。殼體用以包覆上述的正極材料、隔離膜、電解液及負極材料，一般而言殼體通常由金屬材質所製成。

在使用時會透過電池導電架串聯及/或並聯複數個電池芯以形成一電池組，使得電池組可輸出產品需要的電壓。一般而言，會透過電銲的方式連接電池導電架及電池芯，在電銲的過程中需要增加電池導電架及電池芯的溫度，並將電池導電架向電池芯的正極/或負極的殼體施壓，以完成電池導電架與電池芯的連接。然而在上述連接電池導電架及電池芯的過程中，電池芯的殼體往往會因為承受過大的壓力及/或過高的溫度而產生破損，進而導致電池芯的損壞。

本發明一目的，在於提供一種電池導電架，包括一第一導電部及複數個第二導電部，其中第一導電部透過共晶部連接第二導電部。第一導電部及第二導電部分別為不同的金屬材質，其中第二導電部的電阻大於第一導電部的電阻。透過本發明所述的電池導電架的應用，可減少透過電銲方式連接電池導電架及電池芯時所消耗的能量，更可降低在電銲過程中對電池芯的結構造成的損害，以提高產品的良率及可靠度。

本發明一目的，在於提供一種電池導電架，主要包括一第一導電部及複數個第二導電部，其中第二導電部與第一導電部完全重疊，並在第一導電部的表面形成一凸起。電池導電架透過第二導電部連接電池芯，其中第一導電部與電池芯之間會形成一間隙，使得由故障的電池芯噴出的電池液氣體可由間隙排出，並降低電池液氣體與電池導電架或其他電池芯接觸的機會及可能造成的損害。

本發明一目的，在於提供一種電池導電架，用以串聯及/或並聯複數個電池芯，其中電池芯包括一正極、一負極及一絕緣環，絕緣環用以隔離電池芯的正極及負極。電池導電架可透過第二導電部連接電池芯的正極，其中第二導電部的截面積小於正極或絕緣環形成的環繞區域的截面積。

本發明提出一種電池導電架，包括：一第一導電部；複數個第二導電部，包括一第一表面及一第二表面，其中第二導電部的第一表面經由一共晶部連接第一導電部；及至少一凸出銲部，設置在第二導電部的第二表面，並用以連接一電池芯，其中第一導電部及第二導電部為不同的材質，且第二導電部的電阻大於第一導電部的電阻。

所述的電池導電架，其中第二導電部包括至少一凹部，位於第二導電部的第一表面，凹部的位置對應凸出銲部。

所述的電池導電架，其中第二導電部與第一導電部部分重疊。

所述的電池導電架，其中第二導電部上的凸出銲部不與第一導電部重疊。

所述的電池導電架，其中第二導電部與第一導電部完全重疊，並在第一導電部的一表面形成一凸起，使得第一導電部與相連接的電池芯之間具有一間隙。

所述的電池導電架，包括一絕緣環用以隔離電池芯的一正極及一負極，絕緣環具有一環繞區域，而電池芯的正極位於環繞區域內，且第二導電部的截面積小於或等於絕緣環的環繞區域或正極的截面積。

所述的電池導電架，其中第二導電部包括至少一凹部，位於第二導電部的第一表面，凹部的位置對應凸出銲部，而共晶部則連接第二導電部的第一表面及凹部。

所述的電池導電架，其中第一導電部包括複數個分枝，分別連接各個第二導電部。

所述的電池導電架，其中第一導電部包括複數個分枝，分別連接複數個次分枝，並透過次分枝連接一第二導電部。

請參閱圖1及圖2，分別為本發明電池導電架一實施例的俯視圖及側視圖。如圖所示，電池導電架10主要包括一第一導電部11、至少一第二導電部13及至少一凸出銲部151，其中第一導電部11及第二導電部13為不同的材質，並經由一共晶部12連接第一導電部11及第二導電部13。

第二導電部13包括一第一表面131及一第二表面133，例如第一表面131及第二表面133可以是第二導電部13上相對的兩個表面，其中第二導電部13的部分第一表面131透過共晶部12連接第一導電部11，以形成電池導電架10的主體構造，例如可透過銲接(welding)的方式連接第一導電部11及第二導電部13。

在本發明一實施例中，第二導電部13的第一表面131上可設置至少一凸出銲部155，其中凸出銲部155可為凸出第二導電部13的第一表面131的凸點，第二導電部13可經由凸出銲部155連接第一導電部11。在實際應用時可透過電阻銲連接第一導電部11及第二導電部13，例如可將位於第二導電部13的第一表面131上的凸出銲部155接觸第一導電部11的下表面，並透過第一導電部11對第二導電部13供電，以提高第二導電部13的凸出銲部155與接觸的第一導電部11的溫度，並在第一導電部11及第二導電部13之間形成共晶部12。

此外第二導電部13的第二表面133設置至少一凸出銲部151，其中凸出銲部151可為凸出第二導電部13的第二表面133的凸點，第二導電部13可經由凸出銲部151連接電池芯17的殼體171，例如連接殼體的正極或負極。

在本發明一實施例中，可透過衝壓成型的方式分別在第二導電部13的第一表面131及第二表面133上形成凸出銲部155/151，而第二導電部13的第二表面133及第一表面131則會形成至少一凹部157/153，其中凹部157/153的位置對應凸出銲部155/151的位置。

當然以衝壓成型方式製作第二導電部13僅為本發明一實施例，而非本發明權利範圍的限制，因此第二導電部13的第一表面131及第二表面133上具有至少一凹部153/157並非本發明的限制。在實際應用時可以其它方式製作第二導電部13，例如以鑄造的方式製作第二導電部13，使得第二導電部13的第一表面131及第二表面133上不存在凹部153/157。

在本發明實施例中，第二導電部13及第一導電部11部分重疊，其中第二導電部13的凸出銲部151及/或凹部153不會與第一導電部11重疊。具體而言可將凸出銲部151及/或凹部153設置在第二導電部13上未與第一導電部11重疊的區域，使得連接第一導電部11及第二導電部13的共晶部12不會接觸第二導電部13的凹部153。

在實際應用時主要透過銲接的方式連接第二導電部13、凸出銲部151及電池芯17的殼體171，銲接是一種透過加熱或加壓方式接合異質金屬的工藝技術。

本發明一實施例中，可透過電阻銲的方式連接第二導電部13、凸出銲部151及電池芯17的殼體171，首先將第二導電部13上的凸出銲部151接觸電池芯17，例如接觸電池芯17的正極或負極的殼體171，其中殼體171為金屬材質。

而後向第二導電部13、凸出銲部151及電池芯17的殼體171供給電流，由於第二導電部13、凸出銲部151及電池芯17的殼體171皆是金屬材質並具有電阻，因此電流通過第二導電部13、凸出銲部151及電池芯17的殼體171時，會使得凸出銲部151及其接觸的電池芯17的殼體171的溫度上升。

當第二導電部13、凸出銲部151及電池芯17的殼體171的溫度到達一特定值時，將會熔化形成熔池。而後透過第二導電部13及凸出銲部151對電池芯17的殼體171施加壓力，使得第二導電部13上的凸出銲部151陷入電池芯17的殼體171，待第二導電部13、凸出銲部151及電池芯17的殼體171溫度下降後，便完成第二導電部13與電池芯17之間的連接。

一般而言，電池導電架通常會選擇由低電阻及高電導率特性的材質製作，以降低電池芯經由電池導電架進行充放電時所造成的能量損耗。在透過電阻銲的方式連接低電阻的電池導電架及接觸的電池芯的殼體時，勢必要向電池導電架及電池芯的殼體提供較大的電流，並增加銲接電池導電架及電池芯所消耗的能量。

此外電池導電架通常會具有較大的厚度，以增加電池導電架的截面積，並降低電池導電架的電阻。然而隨著電池導電架的厚度增加，將會提高電池導電架的結構強度，使得電池導電架在連接電池芯的殼體時較不容易變形。因此在透過電池導電架向電池芯的殼體施加壓力時，將會導致電池芯的殼體產生較大的形變，例如電池導電架上的凸出銲部將會在電池芯的殼體形成更深或更廣的凹陷。

如此一來，在連接電池導電架及電池芯的過程中，將可能會破壞電池芯的殼體結構，例如在電池芯的殼體產生金屬裂紋，進而影響電池芯的可靠度及耐用性。然而若為了避免上述銲接電池導電架及電池芯時產生的問題，而選擇使用高電阻及低電導率的電池導電架，則會增加電池芯透過電池導電架進行充放電時所造成的能量損耗。

為了解決上述的問題，本發明提出以兩個不同的材質製作電池導電架10，其中第一導電部11及第二導電部13分別是不同的材質，第二導電部13的電阻及/或電阻系數大於第一導電部11，即第一導電部11的電導率高於第二導電部13。例如第一導電部11可以是銅，而第二導電部13可以是鎳。

由於第二導電部13具有較大的電阻，因此在以電阻銲的方式連接電池導電架10的第二導電部13及接觸的電池芯17的殼體171時，可降低提供給第二導電部13的電流，便可以電阻焊的方式連接第二導電部13及電池芯17的殼體171，藉此可有效降低連接電池導電部10與電池芯17時所消耗的能量。

此外亦可進一步減小第二導電部13的厚度，以降低第二導電部13的結構強度，例如第二導電渡13的厚度或截面積小於第一導電部11的厚度或截面積。在透過電阻銲連接第二導電部13與電池芯17的殼體171時，第二導電部13及電池芯17的殼體171都會產生變形，可降低電池芯17的殼體171的變形程度，例如第二導電部13上的凸出銲部151在電阻銲的過程中會產生變形，並可減少凸出銲部151對電池芯17的殼體171施壓所產生變形部173的深度及/或面積，如圖3所示。藉此可避免在連接電池導電架10及電池芯17的過程中破壞電池芯17的殼體171結構，例如可防止電池芯17的殼體171產生金屬裂紋，以提高電池芯17的耐用性及可靠度。

此外，由於第一導電部11的電阻值較低，因此電池導電架10的電阻值，並不會因為第二導電部13的設置而大幅增加，可減少透過電池導電架10對電池芯17充放電所造成的能量損耗。

在本發明圖1的實施例中，第一導電部11的外觀近似魚骨狀，並具有複數個分枝111，其中第一導電部11的各個分枝111分別透過共晶部12連接一第二導電部13，例如第一導電部11可包括六個分枝111，並透過六個分枝111分別連接六個第二導電部13，其中六個第二導電部13分別連接一電池芯17，使得電池導電架10串聯及/或並聯六個電池芯17。

在本發明另一實施例中，如圖4所示，第一導電部11的各個分枝111可分別設置複數個次分枝113，其中各個次分枝113分別連接一第二導電部13，使得第一導電部11的各個分枝111分別連接複數個第二導電部13。例如第一導電部11可包括六個分枝111，其中各個分枝111分別連接兩個次分枝113，而各個次分枝113分別連接一第二導電部13，使得各個分枝111透過兩個第二導電部13連接一電池芯17。

具體來說，第一導電部11上的分枝111及次分枝113的數量、第一導電部11連接的第二導電部13及電池芯17的數量皆不是本發明權利範圍的限制。

請參閱圖5及圖6，分別為本發明電池導電架又一實施例的俯視圖及側視圖。如圖所示，電池導電架20主要包括一第一導電部21、至少一第二導電部23及至少一凸出銲部251，其中第一導電部21及第二導電部23為不同的材質，並經由一共晶部22相連接。

具體而言，第二導電部23包括一第一表面231及一第二表面233，其中第二導電部23的第一表面231透過共晶部22連接第一導電部21，以形成電池導電架20的主體構造。

在本發明一實施例中，第二導電部23的第一表面231上可設置至少一凸出銲部255，其中凸出銲部255可為凸出第二導電部23的第一表面231的凸點，第二導電部23可經由凸出銲部255連接第一導電部21。在實際應用時可透過電阻銲連接第一導電部21及第二導電部23，例如可將位於第二導電部23的第一表面231上的凸出銲部255接觸第一導電部21的下表面，並透過第一導電部21對第二導電部23供電，以提高第二導電部23的凸出銲部255與接觸的第一導電部21的溫度，並在第一導電部21及第二導電部23之間形成共晶部22。

在本發明實施例中，如圖6所示，第二導電部23的截面積A2小於第一導電部21的截面積A1，其中第二導電部23與第一導電部21完全重疊，並在第一導電部21的表面形成一凸起，例如第一導電部21與第二導電部23的第一表面231及/或第二表面233完全重疊。第二導電部23透過共晶部22連接第一導電部21後，第二導電部23將會在第一導電部21的表面(如下表面)上形成一凸起的導電部。

第二導電部23的第二表面233設設置至少一凸出銲部251，其中凸出銲部251可為凸出第二導電部213的第二表面233的凸點，而第二導電部23的第一表面231可設置至少一凹部253，其中凹部253的設置位置對應凸出銲部251的設置位置。在不同實施例中，第二導電部23的第一表面231可上不存在凹部253。

由於第二導電部23與第一導電部21完全重疊，因此第二導電部23上的凸出銲部251及/或凹部253亦會與第一導電部21重疊。當第二導電部23的第一表面231具有凹部253時，連接第一導電部21及第二導電部23的共晶部22可僅位於第二導電部23的第一表面231上，其中凹部253內則未設置共晶部22。在不同實施例中，第二導電部23的第一表面231及凹部253內皆設置共晶部22。

本發明一實施例中，可透過電阻銲的方式連接第二導電部23、凸出銲部251及電池芯27的殼體271，以完成第二導電部23與電池芯27之間的連接。在本發明實施例以兩個不同的材質製作電池導電架20，其中第二導電部23的電阻及/或電阻系數大於第一導電部21，即第一導電部21的電導率高於第二導電部23。例如第一導電部21可以是銅，而第二導電部23可以是鎳。

因此在以電阻銲的方式連接電池導電架20及接觸的電池芯27的殼體271時，可降低由第一導電部21提供給第二導電部23及電池芯27的殼體271的電流，可有效降低連接電池導電部20與電池芯27時所消耗的能量。

此外亦可減小第二導電部23的厚度，以降低第二導電部23的結構強度，使得第二導電部23上的凸出銲部251在電阻銲的過程中亦會產生變形，可減少凸出銲部251對電池芯27的殼體271施壓所產生變形部273的深度及/或面積，如圖7所示，以避免在連接時破壞電池芯27的殼體結構。

在本發明圖5的實施例中，第一導電部21的外觀近似魚骨狀，具有複數個分枝211，並分別於第一導電部21的各個分枝211上透過共晶部22連接一第二導電部23，其中各個第二導電部23分別與連接的第一導電部21的分枝211完全重疊。

在本發明另一實施例中，如圖8所示，第一導電部21的各個分枝211可分別連接複數個次分枝213，其中各個次分枝213分別連接一第二導電部23，使得第一導電部21的各個分枝211分別連接複數個第二導電部23，並透過複數個第二導電部23連接一電池芯27。

具體來說，第一導電部21上的分枝211及次分枝213的數量、第一導電部21連接的第二導電部23及電池芯27的數量皆不是本發明權利範圍的限制。

由於第二導電部23與第一導電部21完全重疊，並凸出第一導電部21的表面(如下表面)，因此電池導電架20透過第二導電部23連接電池芯27的殼體271時，第一導電部21與相連接的電池芯27之間會形成一間隙G，如圖7所示。當電池芯27損壞而造成電池液的氣體噴出時，噴出的電池液氣體可以由第一導電部21與電池芯27之間的間隙G排出，並降低電池液氣體與電池導電架20及/或其他電池芯27接觸的時間或機會，以減少對其他電池芯27造成的損害。

在本發明一實施例中，電池芯27可包括一正極272及一負極274，並透過一絕緣環275隔離電池芯27的正極272及負極274。具體而言，絕緣環275可形成一環繞區域24，其中電池芯27的正極272位於絕緣環275的環繞區域24內，且正極272的面積小於或等於環繞區域24的面積，而負極274則位於絕緣環275的外部。

在本發明一實施例中，第二導電部23的截面積A2小於或等於絕緣環275內部的環繞區域24的截面積A3，即第二導電部23的截面積A2小於或等於電池芯27的正極272的截面積。當電池導電架20連接電池芯27的正極時，只有第二導電部23會與位於絕緣環275內的正極接觸。

一般而言，當電池芯27故障時，電池芯27內部的電池液氣體通常會由正極272與負極274交界的絕緣環275噴出電池芯27。在本發明實施例中，因為第二導電部23僅連接絕緣環275內部的正極272，而第一導電部21與電池芯27的絕緣環275及殼體271之間則會具有一間隙G，使得由電池芯27噴出的電池液氣體可由間隙G傳遞到外部。

以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10　　電池導電架 11        第一導電部 111      分枝 113      次分枝 12        共晶部 13        第二導電部 131      第一表面 133      第二表面 151      凸出銲部 153      凹部 17        電池芯 171      殼體 173      變形部 20　　電池導電架 21        第一導電部 211      分枝 213      次分枝 22        共晶部 23        第二導電部 231      第一表面 233      第二表面 24        環繞區域 251      凸出銲部 253      凹部 27        電池芯 271      殼體 272      正極 273      變形部 274      負極 275      絕緣環 A1       截面積 A2       截面積 A3       截面積 G         間隙

圖1：為本發明的電池導電架一實施例的俯視圖。

圖2：為本發明電池導電架與電池芯一實施例的側視圖。

圖3：為本發明電池導電架與電池芯一實施例的側面連接圖。

圖4：為本發明電池導電架又一實施例的俯視圖。

圖5：為本發明電池導電架又一實施例的俯視圖。

圖6：為本發明電池導電架與電池芯又一實施例的側視圖。

圖7：為本發明電池導電架與電池芯一實施例的側面連接圖

圖8：為本發明電池導電架又一實施例的俯視圖。

10　　電池導電架 11        第一導電部 12        共晶部 13        第二導電部 131      第一表面 133      第二表面 151      凸出銲部 153      凹部 17        電池芯 171      殼體

Claims (8)

1. 一種電池導電架，包括：一第一導電部；複數個第二導電部，包括一第一表面及一第二表面，其中該第二導電部的該第一表面經由一共晶部連接該第一導電部，其中該第二導電部與該第一導電部完全重疊，並在該第一導電部的一表面形成一凸起，使得該第一導電部與相連接的該電池芯之間具有一間隙；至少一凸出銲部，設置在該第二導電部的該第二表面，並用以連接一電池芯，其中該第一導電部及該第二導電部為不同的材質，且該第二導電部的電阻大於該第一導電部的電阻；及一絕緣環，用以隔離該電池芯的一正極及一負極，該絕緣環具有一環繞區域，而該電池芯的該正極位於該環繞區域內，其中該第二導電部的截面積小於或等於該絕緣環的該環繞區域或該正極的截面積。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電池導電架，其中該第二導電部包括至少一凹部，位於該第二導電部的該第一表面，該凹部的位置對應該凸出銲部。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電池導電架，其中該第二導電部與該第一導電部部分重疊。
4. 如申請專利範圍第3項所述的電池導電架，其中該第二導電部上的該凸出銲部不與該第一導電部重疊。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電池導電架，其中該第二導電部包括至少一凹部，位於該第二導電部的該第一表面，該凹部的位置對應該凸出銲部，而該共晶部則連接該第二導電部的該第一表面及該凹部。
6. 如申請專利範圍第1項所述的電池導電架，其中該第一導電部包括複數個分枝，分別連接各個該第二導電部。
7. 如申請專利範圍第1項所述的電池導電架，其中該第一導電部包括複數個分枝，分別連接複數個次分枝，並透過該次分枝連接一該第二導電部。
8. 如申請專利範圍第1項所述的電池導電架，其中該第二導電部的厚度或截面積小於該第一導電部的厚度或截面積。

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