TWI841877B - 鋁電池 - Google Patents
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Abstract
一種鋁電池，包括外殼、電芯、極柄以及接合件。外殼具有內部空間。電芯設置於內部空間內。電芯包括極片組，且極片組具有極耳。極柄部分外露於外殼。接合件穿設於極耳與極柄，以接合並電性連接極耳與極柄。
Description
本發明是有關於一種電池，且特別是有關於一種鋁電池。
一般而言，電池的極耳與極柄通常是選擇融溶式銲接，藉由摩擦、瞬間高放熱等方式，提供高溫使金屬融化進行接合，但將此種接合方式運用於鋁電池時，容易出現銲接處溫度提高，造成銲接處強度下降，進而有假銲(假性銲接)或沒銲牢的情形發生，如此一來，容易對鋁電池的整體效能表現有不良影響。因此，如何提升鋁電池的整體效能表現實為一種挑戰。
本發明提供一種鋁電池，可以提升其整體效能表現。
本發明的一種鋁電池，包括外殼、電芯、極柄以及接合件。外殼具有內部空間。電芯設置於內部空間內。電芯包括極片組，且極片組具有極耳。極柄部分外露於外殼。接合件穿設於極耳與極柄，以接合並電性連接極耳與極柄。
在本發明的一實施例中，上述的接合件包括鉚釘、螺絲或其組合。
在本發明的一實施例中，上述的極耳與極柄分別具有孔洞，且接合件藉由鉚接、鎖固或其組合的方式進行接合。
在本發明的一實施例中，上述的電芯的厚度至少大於1公分。
在本發明的一實施例中，上述的電芯的厚度介於1公分至3公分之間。
在本發明的一實施例中，上述的接合件的材料包括金屬，其中金屬的導電率至少大於3.78*10
7S/m。
在本發明的一實施例中，上述的金屬包括金、銅、銀、鋁或其組合。
在本發明的一實施例中，上述的極片組由多個正極極片與多個負極極片所組成，且負極極片為鋁極片，正極極片為鎳極片。
在本發明的一實施例中，上述的穿設於極耳與極柄的數量大於等於一個。
在本發明的一實施例中，上述的不直接接觸外殼。
基於上述，本發明對鋁電池的電芯(設置於外殼的內部空間內)的極耳與極柄之間的接合方式進行改善，即在鋁電池中使用接合件穿設於極耳與極柄，以接合電性連接極耳與極柄，藉由物理接合(機械接合)的方式，避免假銲或沒銲牢的情形發生，使極耳與極柄之間具有優良的接合效果與強度，因此可以提升其整體效能表現。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。為明確說明，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解的是，這些實務上的細節不應用被以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。
圖1A是依照本發明的一實施例的鋁電池的部分上視示意圖。圖1B是依照本發明的一實施例的鋁電池的部分剖面示意圖。圖2是依據本發明不同實施例的鋁電池的接合件數量於放電電量的結果示意圖。圖3是依據本發明不同實施例的鋁電池的接合件數量於庫倫效率的結果示意圖。圖4是比較實例與比較例於負極電阻值的結果示意圖。圖5是比較實例與比較例於正極電阻值的結果示意圖。圖6是比較實例與比較例於放電電量的結果示意圖。圖7是比較實例與比較例於庫倫效率的結果示意圖。圖8是比較實例與比較例於自放電率的結果示意圖。
請參考圖1A至圖8，本實施例的鋁電池100包括外殼110、電芯120、極柄130以及接合件140，其中外殼110具有內部空間112，電芯120設置於內部空間112內，且極柄130部分外露於外殼110(如圖1B所示，極柄130從內部空間112延伸至外殼110外面)。此外，電芯120包括具有極耳124的極片組122，且接合件140穿設於極耳124與極柄130，以接合並電性連接極耳124與極柄130。據此，本實施例對鋁電池100的電芯122的極耳124與極柄130之間的接合方式進行改善，即在鋁電池100中使用接合件140穿設於極耳124與極柄130，藉由物理接合(機械接合)的方式，避免假銲或沒銲牢的情形發生，使極耳124極柄130之間具有優良的接合效果與強度，因此可以提升其整體效能表現。
進一步而言，由於本實施例的鋁電池使用接合件140直接將極片組122之極耳124接合在內部空間112的極柄130集電處，藉由接合件140接合之物理接合(機械接合)的模式，以提供穩定的機械強度，與高的集電效果(低電阻)，使本實施例的鋁電池100即使在較高充放電率(C-rate)與較高電流之情況下，仍舊具有較佳的放電電量與庫倫效率的表現。另一方面，由於本實施例的鋁電池100使用的是物理接合(機械接合)的模式，亦即不需要進行高溫銲接，因此不會有假銲或沒銲牢的情形發生，如此一來，可以使極片組122的極耳124與極柄130之間貼合良好，進而造成外部電路電損下降，使鋁電池100的自放電率也具有較佳的表現，但本發明不限於此。
在一些實施例中，接合件140包括鉚釘、螺絲或其組合。此外，極耳124與極柄130可以分別具有孔洞，因此接合件140可以是藉由鉚接、鎖固或其組合的方式進行接合，舉例而言，當接合件140為鉚釘時，可以是藉由鉚接的方式進行接合，當接合件140為螺絲時，可以是藉由鎖固的方式進行接合，但本發明不限於此，接合件140可以是任何適宜的可以穿設於極耳與極柄130的元件且可以藉由接合的方式可以對應元件進行選擇。
在一些實施例中，電芯120的厚度越厚，使用銲接產生假銲或沒銲牢的情形的機率就越大，舉例而言，當電芯120的厚度至少大於1公分，如電芯120的厚度介於1公分至3公分之間使用本實施例的物理接合(機械接合)的方式相較於銲接方式可以更明顯地提升鋁電池100的整體效能表現，但本發明不限於此，本實施例的物理接合(機械接合)的方式應用於電芯120的厚度小於1公分的狀況時相較於銲接方式亦可以提升鋁電池100的整體效能表現。
在一些實施例中，接合件140的材料包括金屬，其中金屬的導電率至少大於3.78*10
7S/m(高導熱金屬)，舉例而言，金屬可以包括金、銅、銀、鋁或其組合，但本發明不限於此。
在一些實施例中，接合件140的導熱率可以是大於237 W/m*K，但本發明不限於此。
在一些實施例中，極片組122是由多個正極極片與多個負極極片所組成，且極柄130具有二個以分別與極片組122的正極/負極耳124電性連接，其中負極極片可以為鋁(Al)極片，正極極片可以為鎳(Ni)極片，但本發明不限於此。
在一些實施例中，接合件140不直接接觸外殼110，換句話說，接合件140並不是用於外殼110與其他元件之間的固接，但本發明不限於此。
在一些實施例中，極片組122的多個極片之間更包括隔離膜150，換句話說，在相鄰的兩極片會配置有隔離膜150，以防止兩極之間的短路問題，其中隔離膜150例如是玻璃纖維、高分子薄膜，但本發明不限於此。
在一些實施例中，接合件140穿設極耳124與極柄130的數量大於等於一個，舉例而言，如圖2、圖3所示，接合件140穿設極耳124與極柄130的數量為一個或多個(2個)時皆可以具有相當的效能(放電電量與庫倫效率)表現。在此，圖2與圖3是以測試儀器：承德 BT2000-5V50A，正極為鋁箔，隔離膜為玻璃纖維，負極為塗碳鎳箔，且以4C充放電(15分鐘內充飽/放乾)，電壓區間:1.0伏特(V)至2.4伏特，電流大小：2.4安培(A)為條件分別進行放電電量的測試與進行庫倫效率的測試。在此，4C為1/4小時完成充放電(個別1/4小時)。
下文將參照實例1及比較例1與比較例2，更具體地描述本發明的功效。此外，雖然描述了以下實例1，但是在不逾越本發明範疇之情況下，可適當地改變所用材料細節以及流程等等。因此，不應由下文所述之實例1對本發明作出限制性地解釋。
＜實例1＞
實例1的鋁電池的極片組的正極極片為鎳極片，負極極片為鋁極片，且極耳與極柄藉由鉚接的方式進行接合，以使鉚釘穿設於極耳與極柄。
＜比較例1＞
比較例1的鋁電池的極片組的正極極片為鎳極片，負極極片為鋁極片，且極耳與極柄藉由電容式銲接方式進行接合。
＜比較例2＞
比較例2的鋁電池的極片組的正極極片為鎳極片，負極極片為鋁極片，且極耳與極柄藉由超音波方式進行接合。
在此，鋁電池其他未說明的組成與規格應是本發明所屬領域的普通技術人員可以依據任何涵蓋包含在隨附申請專利範圍的精神及範圍內的內容所得。此外，電容式銲接方式與超音波方式可以為任何所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的技藝，於此不再贅述。
圖4、圖5是以測試儀器：Fluke BT508數位交流電錶，極柄-鎳極柄(2公分(cm)*6公分*0.2公分)，鎳箔-20片(2公分*6公分*0.03公分) 鋁箔-20片(2公分*6公分*0.05公分)為條件分別進行電阻的測試，從圖4與圖5的結果顯示，相較於比較例1與比較例2，實例1於負極(圖4)與正極(圖5)的垂直電阻有明顯下降(盒鬚圖中的條狀方塊較集中在低處，比較例2具有高處的離群值)，進而可降低電子進出電芯之阻抗，因此使用物理接合(機械接合)的鋁電池在放電電量、庫倫效率與自放電率皆會具有較好的表現。
圖6、圖7是以測試儀器：承德 BT2000-5V50A，正極為鋁箔，隔離膜為玻璃纖維，負極為塗碳鎳箔，且以4C充放電(15分鐘內充飽/放乾)，電壓區間:1.0伏特(V)至2.4伏特，電流大小：2.4安培(A)為條件分別進行放電電量的測試與進行庫倫效率的測試，從圖6與圖7的結果顯示使用4C大電流之充放電速率時，相較於比較例1，實例1於放電電量與庫倫效率都有明顯上升(盒鬚圖中的條狀方塊較集中在高處)。進一步而言，由於使用物理接合(機械接合)取代傳統電容式銲接接合時，於鋁電池的操作環境下，物理接合(機械接合)之接合強度較高，因此可以大幅減少銲接處電阻與避免假銲或沒銲牢的情形發生，如此一來，若鋁電池系統後續因系統之特殊性往更高的充放電電流調整時，物理接合(機械接合)之使用可以更具優勢及經濟價值。
圖8是以測試儀器：承德 BT2000-5V50A，正極為鋁箔，隔離膜為玻璃纖維，負極為塗碳鎳箔，且以4C充放電(15分鐘內充飽/放乾)，電壓區間:1.0伏特(V)至2.4伏特，電流大小：2.4安培(A)，自放電時間1天為條件進行自放電率的測試，由於在電池領域裡，自放電率也是重要的關鍵指標之一，自放電率關係到電池充電後，有多少電是實際可以被使用的，有多少是會自然放掉浪費的，其中接合方式即是會影響自放電率的因素，由於接合方式會與外電路的損失相關，不同集流體與導流體之接合程度，會直接影響到外電路的電流損失程度，進而影響自放電的結果，因此，從圖8的結果顯示，相較於比較例1，實例1在進行一天自放電後，自放電率有明顯下降(盒鬚圖中的條狀方塊較集中在低處)。
綜上所述，本發明對鋁電池的電芯(設置於外殼的內部空間內)的極耳與極柄之間的接合方式進行改善，即在鋁電池中使用接合件穿設於極耳與極柄，以接合並電性連接極耳與極柄，藉由物理接合(機械接合)的方式，避免假銲或沒銲牢的情形發生，使極耳與極柄之間具有優良的接合效果與強度，因此可以提升其整體效能表現。此外，當電芯的厚度至少大於1公分，使用本發明的物理接合(機械接合)的方式相較於銲接方式可以更明顯地提升鋁電池的整體效能表現。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:鋁電池
110:外殼
112:內部空間
120:電芯
122:極片組
124:極耳
130:極柄
140:接合件
150:隔離膜
圖1A是依照本發明的一實施例的鋁電池的部分上視示意圖。
圖1B是依照本發明的一實施例的鋁電池的部分剖面示意圖。
圖2是依據本發明不同實施例的鋁電池的接合件數量於放電電量的結果示意圖。
圖3是依據本發明不同實施例的鋁電池的接合件數量於庫倫效率的結果示意圖。
圖4是比較實例與比較例於負極電阻值的結果示意圖。
圖5是比較實例與比較例於正極電阻值的結果示意圖
圖6是比較實例與比較例於放電電量的結果示意圖。
圖7是比較實例與比較例於庫倫效率的結果示意圖。
圖8是比較實例與比較例於自放電率的結果示意圖。
應說明的是，為了清楚表示其他構件，圖1A省略繪示外殼。
100:鋁電池
110:外殼
112:內部空間
120:電芯
122:極片組
124:極耳
130:極柄
140:接合件
150:隔離膜
Claims (10)
- 一種鋁電池，包括：外殼，具有內部空間；電芯，設置於所述內部空間內，其中所述電芯包括極片組，且所述極片組具有極耳；極柄，部分外露於所述外殼；以及接合件，穿設於所述極耳與位於所述內部空間的所述極柄，以接合並電性連接所述極耳與所述極柄。
- 如請求項1所述的鋁電池，其中所述接合件包括鉚釘、螺絲或其組合。
- 如請求項1所述的鋁電池，其中所述極耳與所述極柄分別具有孔洞，且所述接合件藉由鉚接、鎖固或其組合的方式進行接合。
- 如請求項1所述的鋁電池，其中所述電芯的厚度至少大於1公分。
- 如請求項1所述的鋁電池，其中所述電芯的厚度介於1公分至3公分之間。
- 如請求項1所述的鋁電池，其中所述接合件的材料包括金屬，其中所述金屬的導電率至少大於3.78*107S/m。
- 如請求項6所述的鋁電池，其中所述金屬包括金、銅、銀、鋁或其組合。
- 如請求項1所述的鋁電池，其中所述極片組由多個正極極片與多個負極極片所組成，且所述多個負極極片為鋁極片，所述多個正極極片為鎳極片。
- 如請求項1所述的鋁電池，其中所述接合件穿設於所述極耳與所述極柄的數量大於等於一個。
- 如請求項1所述的鋁電池，其中所述接合件不直接接觸所述外殼。
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|---|---|---|---|
| TW110141782A TWI841877B (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 鋁電池 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| TW (1) | TWI841877B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI529996B (zh) * | 2015-04-23 | 2016-04-11 | Changs Ascending Entpr Co Ltd | Soft package lithium battery package structure |
| CN112585811A (zh) * | 2018-09-25 | 2021-03-30 | 松下电器产业株式会社 | 二次电池 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112014004280T5 (de) * | 2013-09-18 | 2016-06-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Stromspeichereinrichtung |
| CN111697192A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-09-22 | 万向一二三股份公司 | 一种软包电池极耳与电芯的连接结构 |
-
2021
- 2021-11-10 TW TW110141782A patent/TWI841877B/zh active
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2022
- 2022-11-02 US US17/979,722 patent/US20230148155A1/en active Pending
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- 2022-11-04 CN CN202211378356.XA patent/CN116111292A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI529996B (zh) * | 2015-04-23 | 2016-04-11 | Changs Ascending Entpr Co Ltd | Soft package lithium battery package structure |
| CN112585811A (zh) * | 2018-09-25 | 2021-03-30 | 松下电器产业株式会社 | 二次电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230148155A1 (en) | 2023-05-11 |
| EP4181260A1 (en) | 2023-05-17 |
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