TWM499653U - 電池芯及使用其之電池組 - Google Patents

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TWM499653U
TWM499653U TW103222145U TW103222145U TWM499653U TW M499653 U TWM499653 U TW M499653U TW 103222145 U TW103222145 U TW 103222145U TW 103222145 U TW103222145 U TW 103222145U TW M499653 U TWM499653 U TW M499653U
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Sheng-Fa Yeh
Deng-Tswen Shieh
Jiun-Jui Hung
Li-Lun Liu
Yu-Han Lin
Kao-Hung Yeh
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Ind Tech Res Inst
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Description

電池芯及使用其之電池組
本提案係關於一種電池芯及使用其之電池組，特別是有關於一種提供大電流及高功率之電池芯及使用其之電池組。
現今的電子裝置中，可攜式電子裝置的種類愈來愈多。此些可攜式電子裝置，小從智慧型手機、平板電腦及筆記型電腦，大至電動車等裝置，皆需要電池等元件提供電子裝置運作用的電源。於各種電池中，雖然無法充電的一次電池易於取得，但卻不夠環保。因此，可反覆進行充電的二次電池的發展，便日益蓬勃了起來。
目前能夠提供大電流及高功率的二次電池中，內部的元件常需要以鎖固方式彼此固定。但當電池內部的元件於運作時，常會有膨脹或收縮的情形。單純以鎖固的方式固定電池的內部元件，往往會受到內部原件膨脹或收縮的影響而導致電性連接不良。另外，單純以鎖固的方式固定電池的內部元件，也容易受到震動的影響而鬆脫。
本提案提出一種電池芯及使用其之電池組，藉以提 升內部元件的電性連接特性。
本提案提出一種電池芯，包括多個中心片、多個極捲、至少一第一導電柄及一第一端子。各中心片包括一第一導電部、一第二導電部及一絕緣部。各第一導電部及各第二導電部設置於各絕緣部之相對兩側。多個極捲分別纏繞於多個中心片。各極捲包括一第一電極及一第二電極。各第一電極電性連接於各第一導電部。多個第一導電部金屬焊接於至少一第一導電柄。第一端子電性連接於多個第一導電部。
本提案另外提出一種電池組，包括如上所述之電池芯、一外殼、一絕緣環、一擠壓環、一絕緣片、一端蓋及一固定件。電池芯之第一端子包括彼此相連之一基部及一穿設部。基部電性連接於多個第一導電部。穿設部設置於基部遠離於多個第一導電部之一側。外殼具有一容置空間及一開口。電池芯容置於容置空間內。第一端子位於開口，且穿設部從基部朝向容置空間之外延伸。絕緣環設置於第一端子之基部且第一端子之穿設部貫穿絕緣環。擠壓環堆疊於絕緣環且穿設部貫穿擠壓環。擠壓環之硬度大於絕緣環之硬度。絕緣片堆疊於擠壓環且穿設部貫穿絕緣片。絕緣片之硬度小於擠壓環之硬度。端蓋堆疊於絕緣片且穿設部貫穿端蓋。固定件堆疊於端蓋且固設於穿設部。
根據本提案之電池芯及使用其之電池組，能夠藉由以金屬焊接方式電性連接中心片之第一導電部及第一導電柄，以增加第一導電部及第一導電柄之間的電性連接的穩定性，而可避 免極捲在使用時所發生的膨脹或收縮造成第一導電部及第一導電柄之間的電性連接負面影響，也能避免電池芯或電池組受到震動或外力衝擊時造成第一導電部及第一導電柄之間的電性連接負面影響。此外，第一端子之基部、絕緣環、擠壓環、絕緣片及端蓋依序堆疊的方式，於固定件固設於穿設部時，擠壓環能整圈陷入絕緣環及絕緣片中，進而使端蓋之內及之外形成氣密隔絕的狀態。絕緣環受到垂直壓迫的力量而非受到扭轉，故能夠延長其使用壽命。如此的組裝方式還可導入自動化製程。
以上之關於本提案內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本提案之精神與原理，並且提供本提案之專利申請範圍更進一步之解釋。
1‧‧‧電池組
10、10a、10b‧‧‧電池芯
11‧‧‧中心片
111‧‧‧第一導電部
111a、111a’‧‧‧第一凸起
112‧‧‧第二導電部
112a‧‧‧第二凸起
113‧‧‧絕緣部
12‧‧‧極捲
121‧‧‧陽極片
121a‧‧‧第一電極
122‧‧‧陰極片
122a‧‧‧第二電極
123‧‧‧隔絕片
131‧‧‧第一導電柄
131a‧‧‧第一彎折部
132‧‧‧第二導電柄
132a‧‧‧第二彎折部
141‧‧‧第一端子
1411‧‧‧第一穿設部
1412‧‧‧第一基部
1413‧‧‧第一焊接部
142‧‧‧第二端子
1421‧‧‧第二穿設部
1422‧‧‧第二基部
1423‧‧‧第二焊接部
20‧‧‧外殼
20a‧‧‧容置空間
201‧‧‧第一開口
202‧‧‧第二開口
31‧‧‧第一絕緣環
32‧‧‧第二絕緣環
41‧‧‧第一擠壓環
411‧‧‧第一本體部
412‧‧‧第一凸肋部
42‧‧‧第二擠壓環
421‧‧‧第二本體部
422‧‧‧第二凸肋部
51‧‧‧第一絕緣片
52‧‧‧第二絕緣片
61‧‧‧第一端蓋
61a‧‧‧第一貫通孔
62‧‧‧第二端蓋
62a‧‧‧第二貫通孔
71‧‧‧第一固定件
711‧‧‧第一絕緣座體
711a‧‧‧第一隔離環部
712‧‧‧第一螺帽
72‧‧‧第二固定件
721‧‧‧第二絕緣座體
721a‧‧‧第二隔離環部
722‧‧‧第二螺帽
第1圖繪示依照本提案之一實施例之電池組之立體示意圖。
第2圖繪示第1圖之電池組之分解立體示意圖。
第3圖繪示第1圖之電池組之電池芯之部分元件之分解立體示意圖。
第4圖繪示第1圖之電池組之電池芯之立體示意圖。
第5圖繪示第4圖之電池芯之俯視剖面示意圖。
第6圖繪示依照本提案之另一實施例之電池芯之俯視剖面示意圖。
第7圖繪示依照本提案之另一實施例之電池芯之俯視剖面示 意圖。
以下在實施方式中詳細敘述本提案之詳細特徵，其內容足以使任何本領域中具通常知識者了解本提案之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何本領域中具通常知識者可輕易地理解本提案相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本提案之觀點，但非以任何觀點限制本提案之範疇。
請參照第1圖及第2圖，第1圖繪示依照本提案之一實施例之電池組1之立體示意圖，第2圖繪示第1圖之電池組1之分解立體示意圖。電池組1包括一電池芯10、一外殼20、一第一絕緣環31、一第二絕緣環32、一第一擠壓環41、一第二擠壓環42、一第一絕緣片51、一第二絕緣片52、一第一端蓋61、一第二端蓋62、一第一固定件71及一第二固定件72。
電池芯10之兩端具有一第一端子141及一第二端子142。第一端子141包括依序相連之一第一穿設部1411、一第一基部1412及一第一焊接部1413，第一基部1412之外徑大於第一穿設部1411之外徑。第二端子142包括依序相連之一第二穿設部1421、一第二基部1422及一第二焊接部1423，第二基部1422之外徑大於第二穿設部1421之外徑。
外殼20具有一容置空間20a及位置相對之一第一開口201及一第二開口202。第一開口201及第二開口202皆與容 置空間20a相連通。電池芯10容置於容置空間20a內。第一端子141位於第一開口201，第二端子142位於第二開口202。第一穿設部1411從第一基部1412朝向容置空間20a之外延伸。第二穿設部1421從第二基部1422朝向容置空間20a之外延伸。
第一絕緣環31設置於第一端子141之第一基部1412，且第一端子141之第一穿設部1411貫穿第一絕緣環31。第二絕緣環32設置於第二端子142之第二基部1422，且第二端子142之第二穿設部1421貫穿第二絕緣環32。第一絕緣環31及第二絕緣環32之材質可例如由聚酯(polyester)材料製成。
第一擠壓環41具有一第一本體部411及一第一凸肋部412。第一凸肋部412相連於第一本體部411且位於第一本體部411之環狀外緣而成環狀。第一擠壓環41堆疊於第一絕緣環31且第一穿設部1411貫穿第一擠壓環41。第一擠壓環41之硬度大於第一絕緣環31之硬度。第二擠壓環42具有一第二本體部421及一第二凸肋部422。第二凸肋部422相連於第二本體部421且位於第二本體部421之環狀外緣而成環狀。第二擠壓環42堆疊於第二絕緣環32且第二穿設部1421貫穿第二擠壓環42。第二擠壓環42之硬度大於第二絕緣環32之硬度。
第一絕緣片51堆疊於第一擠壓環41且第一穿設部1411貫穿第一絕緣片51。第一絕緣片51之硬度小於第一擠壓環41之硬度。第二絕緣片52堆疊於第二擠壓環42且第二穿設部1421貫穿第二絕緣片52。第二絕緣片52之硬度小於第二擠壓環 42之硬度。
第一端蓋61具有一第一貫通孔61a。第一端蓋61堆疊於第一絕緣片51，且第一穿設部1411貫穿第一端蓋61之第一貫通孔61a。第二端蓋62具有一第二貫通孔62a。第二端蓋62堆疊於第二絕緣片52，且第二穿設部1421貫穿第二端蓋62之第二貫通孔62a。第一端蓋61及第二端蓋62可分別金屬焊接於外殼20之第一開口201及第二開口202。
第一固定件71包括可分離的一第一絕緣座體711及一第一螺帽712。第一絕緣座體711具有一第一隔離環部711a。第一螺帽712位於第一絕緣座體711遠離第一隔離環部711a之一側。第一絕緣座體711堆疊於第一端蓋61，且第一隔離環部711a位於第一貫通孔61a之內表面及第一穿設部1411之外表面之間。第一螺帽712堆疊於第一絕緣座體711且鎖固於第一穿設部1411，以電性絕緣第一穿設部1411及第一端蓋61。但不限於此，於其他實施例中，第一絕緣座體711及第一螺帽712亦可為一體不可分離，且以絕緣材料製成。
第二固定件72包括可分離的一第二絕緣座體721及一第二螺帽722。第二絕緣座體721具有一第二隔離環部721a。第二螺帽722位於第二絕緣座體721遠離第二隔離環部721a之一側。第二絕緣座體721堆疊於第二端蓋62，且第二隔離環部721a位於第二貫通孔62a之內表面及第二穿設部1421之外表面之間。第二螺帽722堆疊於第二絕緣座體721且鎖固於第二穿設 部1421，以電性絕緣第二穿設部1421及第二端蓋62。但不限於此，於其他實施例中，第二絕緣座體721及第二螺帽722亦可為一體不可分離，且以絕緣材料製成。
於第一固定件71固設於第一穿設部1411時，第一絕緣環31及第一絕緣片51會受到第一擠壓環41的擠壓，而使第一擠壓環41之第一凸肋部412整圈陷入第一絕緣環31及第一絕緣片51中，進而使第一端蓋61之內及之外得以氣密隔絕。於第二固定件72固設於第二穿設部1421時，第二絕緣環32及第二絕緣片52會受到第二擠壓環42的擠壓，而使第二擠壓環42之第二凸肋部422整圈陷入第二絕緣環32及第二絕緣片52中，進而使第二端蓋62之內外得以氣密隔絕。
以下將詳細說明電池芯10之結構。
請參照第3圖、第4圖及第5圖，第3圖繪示第1圖之電池組1之電池芯10之部分元件之分解立體示意圖，第4圖繪示第1圖之電池組1之電池芯10之立體示意圖，第5圖繪示第4圖之電池芯10之俯視剖面示意圖。
電池芯10包括多個中心片11、多個極捲12、一第一導電柄131、一第二導電柄132、上述之第一端子141及上述之第二端子142。
如第3圖所示，各個中心片11包括一第一導電部111、一第二導電部112及一絕緣部113。各第一導電部111及各第二導電部112嵌設於各絕緣部113之相對兩側。
多個極捲12之數量與多個中心片11之數量相等。各極捲12包括一陽極片121、一陰極片122及多個隔絕片123。隔絕片123位於各陽極片121及各陰極片122之間，且隔絕各陽極片121及各陰極片122。各陽極片121具有一第一電極121a。各陰極片122具有一第二電極122a。各第一電極121a及各第二電極122a位於各極捲12的相對兩側。各極捲12纏繞於各中心片11，且各第一電極121a電性連接於各第一導電部111，各第二電極122a電性連接於各第二導電部112。於本實施例中，各第一電極121a及各第二電極122a可以超音波熔接方式分別電性連接於各第一導電部111及各第二導電部112。
如第4圖及第5圖所示，第一導電柄131具有多個第一彎折部131a，且第一導電柄131之形狀為階梯狀。第一導電柄131之數量為多個中心片11之數量減一個。於本實施例中，中心片11之數量為二個，第一導電柄131之數量為一個。第一導電柄131位於多個中心片11之相鄰二者之間。多個中心片11之多個第一導電部111之多個第一凸起111A分別金屬焊接於第一導電柄131的相對兩端。於本實施例中，多個第一凸起111a可以超音波熔接方式分別金屬焊接於第一導電柄131的相對兩端。第二導電柄132與第一導電柄131類似，具有多個第二彎折部132a，且第二導電柄132之形狀為階梯狀。第二導電柄132之數量為多個中心片11之數量減一個。第二導電柄132位於多個中心片11之相鄰二者之間。多個中心片11之多個第二導電部112 之多個第二凸起112a分別金屬焊接於第二導電柄132的相對兩端。於本實施例中，多個第二凸起112a可以超音波熔接方式分別金屬焊接於第二導電柄132的相對兩端。第一導電柄131與第一端蓋61(繪於第2圖)之距離實質上不變，第二導電柄132與第二端蓋62(繪於第2圖)之距離實質上不變。
第一端子141之第一焊接部1413金屬焊接於第一導電柄131之中央部位，而得以電性連接於多個第一導電部111。第一穿設部1411位於第一基部1412遠離於第一導電部111之一側。第二端子142之第二焊接部1423金屬焊接於第二導電柄132之中央部位，而得以電性連接於多個第二導電部112。第二穿設部1421位於第二基部1422遠離於第二導電部112之一側。
多個極捲12所產生之電流或對多個極捲12充電的電流，可經由中心片11之第一導電部111及第二導電部112、第一導電柄131、第二導電柄132、第一端子141及第二端子142，與外界流通電流。第一導電柄131與第一導電部111透過金屬焊接能夠增加二者之間的電性連接穩定度。第二導電柄132與第二導電部112、第一端子141與第一導電柄131及第二端子142與第二導電柄132亦然。階梯狀之第一導電柄131及第二導電柄132由於可緩衝震動及變形的幅度，故可增加電池芯10的耐震度，且可於使用極捲12而發生膨脹或收縮的情形時提供變形的餘裕。
請參照第6圖，繪示依照本提案之另一實施例之電池芯10a之俯視剖面示意圖。於本實施例中，中心片11及極捲 12的數量為三個，第一導電柄131的數量為二個。第二導電柄的數量亦為二個，但圖中因遮住而未繪示，且以下僅描述中心片11之第一凸起111a、111a’、第一導電柄131及第一焊接部1413之間的聯結關係。而中心片11之第二凸起、第二導電柄、第二焊接部之間的聯結關係與前者的聯結關係相似而不多加贅述。
於本實施例中，第一導電柄131之相對兩端金屬焊接於相鄰之第一凸起111a、111a’。第一焊接部1413金屬焊接於多個第一凸起111a、111a’之其中之一個位於電池芯10a之中央位置之第一凸起111a’。
請參照第7圖，繪示依照本提案之另一實施例之電池芯10b之俯視剖面示意圖。於本實施例中，中心片11及極捲12的數量為四個，第一導電柄131的數量為三個。第二導電柄的數量亦為三個，但圖中因遮住而未繪示，且以下僅描述中心片11之第一凸起111a、第一導電柄131及第一焊接部1413之間的聯結關係。而中心片11之第二凸起、第二導電柄、第二焊接部之間的聯結關係與前者的聯結關係相似而不多加贅述。
於本實施例中，第一導電柄131之相對兩端金屬焊接於相鄰之第一凸起111a。第一焊接部1413金屬焊接於多個第一導電柄131之其中之一個位於電池芯10b中央位置之第一導電柄131之中央部位。
綜上所述，本提案之電池芯及使用其之電池組，能夠藉由以金屬焊接方式電性連接中心片之導電部與導電柄，，以 增加二者之間電性連接的穩定性。而且，導電柄之形狀為階梯狀，因具有變形的餘裕，而可避免極捲在使用時所發生的膨脹或收縮造成導電部及導電柄之間的電性連接負面影響，也能避免電池芯或電池組受到震動或外力衝擊時造成導電部及導電柄之間的電性連接負面影響。此外，端子之基部、絕緣環、擠壓環、絕緣片及端蓋依序堆疊的方式，於固定件固設於穿設部時，擠壓環能整圈陷入絕緣環及絕緣片中，進而使端蓋之內及之外形成氣密隔絕的狀態。絕緣環受到垂直壓迫的力量而非受到扭轉，故能夠延長其使用壽命。如此的組裝方式還可導入自動化製程。
雖然本提案以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案。在不脫離本提案之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本提案之專利保護範圍。關於本提案所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1‧‧‧電池組
10‧‧‧電池芯
141‧‧‧第一端子
1411‧‧‧第一穿設部
1412‧‧‧第一基部
1413‧‧‧第一焊接部
142‧‧‧第二端子
1421‧‧‧第二穿設部
1422‧‧‧第二基部
1423‧‧‧第二焊接部
20‧‧‧外殼
20a‧‧‧容置空間
201‧‧‧第一開口
202‧‧‧第二開口
31‧‧‧第一絕緣環
32‧‧‧第二絕緣環
41‧‧‧第一擠壓環
411‧‧‧第一本體部
412‧‧‧第一凸肋部
42‧‧‧第二擠壓環
421‧‧‧第二本體部
422‧‧‧第二凸肋部
51‧‧‧第一絕緣片
52‧‧‧第二絕緣片
61‧‧‧第一端蓋
61a‧‧‧第一貫通孔
62‧‧‧第二端蓋
62a‧‧‧第二貫通孔
71‧‧‧第一固定件
711‧‧‧第一絕緣座體
711a‧‧‧第一隔離環部
712‧‧‧第一螺帽
72‧‧‧第二固定件
721‧‧‧第二絕緣座體
721a‧‧‧第二隔離環部
722‧‧‧第二螺帽

Claims (10)

  1. 一種電池芯，包括：多個中心片，各該中心片包括一第一導電部、一第二導電部及一絕緣部，各該第一導電部及各該第二導電部設置於各該絕緣部之相對兩側；多個極捲，分別纏繞於該些中心片，各該極捲包括一第一電極及一第二電極，各該第一電極電性連接於各該第一導電部；至少一第一導電柄，該些第一導電部金屬焊接於該至少一第一導電柄；以及一第一端子，電性連接於該些第一導電部。
  2. 如請求項1所述之電池芯，更包括：至少一第二導電柄，該些第二導電部金屬焊接於該至少一第二導電柄；以及一第二端子，電性連接於該些第二導電部。
  3. 如請求項1所述之電池芯，其中該第一端子金屬焊接於該至少一第一導電柄之其中之一。
  4. 如請求項1所述之電池芯，其中該第一端子金屬焊接於該些第一導電部之其中之一。
  5. 如請求項1所述之電池芯，其中該至少一第一導電柄之數量為該些中心片之數量減一個，各該至少一第一導電柄位於該些中心片之相鄰二者之間。
  6. 如請求項1所述之電池芯，其中各該至少一第一導電柄具有多個彎折部，且各該至少一第一導電柄之形狀為階梯狀。
  7. 一種電池組，包括：如請求項1至6之其中之一所述之電池芯，該第一端子包括彼此相連之一基部及一穿設部，該基部電性連接於該些第一導電部，該穿設部設置於該基部遠離於該些第一導電部之一側，一外殼，具有一容置空間及一開口，該電池芯容置於該容置空間內，該第一端子位於該開口，且該穿設部從該基部朝向該容置空間之外延伸；一絕緣環，設置於該第一端子之該基部且該第一端子之該穿設部貫穿該絕緣環；一擠壓環，堆疊於該絕緣環且該穿設部貫穿該擠壓環，該擠壓環之硬度大於該絕緣環之硬度；一絕緣片，堆疊於該擠壓環且該穿設部貫穿該絕緣片，該絕緣片之硬度小於該擠壓環之硬度；一端蓋，堆疊於該絕緣片且該穿設部貫穿該端蓋；以及一固定件，堆疊於該端蓋且固設於該穿設部。
  8. 如請求項7所述之電池組，其中該端蓋具有一貫通孔，該固定件具有一隔離環部，該穿設部貫穿該貫通孔，該隔離環部位於該貫通孔之內表面及該穿設部之外表面之間。
  9. 如請求項8所述之電池組，其中該固定件包括可分離的一絕 緣座體及一螺帽，該絕緣座體具有該隔離環部，該螺帽位於該絕緣座體遠離該隔離環部之一側。
  10. 如請求項7所述之電池組，其中該擠壓環具有一本體部及一凸肋部，該凸肋部相連於該本體部且位於該本體部之環狀外緣。
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