專利名稱：可充電電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可充電電池。特別地，本發(fā)明涉及一種將蓋組件(cap structure)的外部端子與電極組件連接的結(jié)構(gòu)，其中蓋組件和電極組件安裝在電池容器(battery container)內(nèi)部。
背景技術(shù)：
近來已經(jīng)對用于對環(huán)境友好的機(jī)動車輛和用于小且便攜電子器件的高功率可充電電池進(jìn)行了研制。非水電解質(zhì)可充電電池經(jīng)常用在這些應(yīng)用中。非水電解質(zhì)可充電電池的正極板和負(fù)極板通常包括堿金屬如鋰，并且密封可充電電池的容器，從而防止堿金屬與空氣中的濕氣發(fā)生反應(yīng)。
密封的可充電電池包括容器(container)和安裝在容器中的電極組件，容器在其上端具有開口，電極組件浸入在電解質(zhì)中。它還包括固定在容器上的外部端子以密封電池，例如通過帶有正極端子的蓋組件(cap assembly)。電極組件的正極板通過接頭件(tab)與蓋組件連接。
當(dāng)電極組件每個區(qū)域產(chǎn)生的電壓傳遞到外部端子時，上述類型的僅僅使用單個接頭件連接電極組件和外部端子的可充電電池增加了內(nèi)阻(internalresistance)。因此，它不能將電極組件的電流充分傳遞到外部端子上以使電池性能最大化。這使得這種類型的可充電電池不適合用于高功率的發(fā)動機(jī)驅(qū)動裝置中。
而且，這種類型的可充電電池沒有將電極組件每個區(qū)域產(chǎn)生的電壓均勻地引出。這使得在電極組件焊接到接頭件上的區(qū)域和與接頭件之間有一段距離的其他區(qū)域之間產(chǎn)生電壓差。在反復(fù)充電和放電步驟時，這種電壓差增加了焊接區(qū)域的劣化，還導(dǎo)致了功率和電池壽命的減少。這種問題在短時間內(nèi)反復(fù)充電和放電的用于發(fā)動機(jī)驅(qū)動的設(shè)備的電池中尤其嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可充電電池，當(dāng)通過集流板將由電極組件產(chǎn)生的電壓傳遞到蓋組件時，可以使內(nèi)阻最小。它在集流板和電極組件之間還提供了更穩(wěn)定的接觸。改進(jìn)的接觸使它可以更有效的收集來自電極組件的電流。這使得根據(jù)本發(fā)明的可充電電池通過使由單個接頭件焊接所引起的電勢差最小化，而使電池的發(fā)電性能和壽命最大化。因此，它可以用作高負(fù)載發(fā)動機(jī)驅(qū)動裝置如混合電動車、電動車、無線真空清潔機(jī)、摩托車或小型摩托車的電源。
本發(fā)明的其他特征將在下面的描述中闡述，并且部分將從描述中顯而易見，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)施而得出。
本發(fā)明公開了一種包括電極組件的可充電電池，該電極組件包括正極板、負(fù)極板和插在這兩種板之間的隔板。電池還包括用于電極組件的容器、固定到容器上以密封容器的蓋組件、和與電極組件的正極板或負(fù)極板電連接的集流板。集流板包括盤形主體和至少兩個接頭件，該接頭件與主體一體形成并與蓋組件連接。
本發(fā)明還公開了用于制造可充電電池的集流板的方法，該集流板電連接電極組件和蓋組件，該方法包括首先切開一部分具有預(yù)定形狀的主體。彎曲該切開部分并且形成為接頭件作為主體的組成部分。
可以理解的是，上述概略描述和下面的詳細(xì)描述都是示例性的和說明性的，是要進(jìn)一步提供對所要求保護(hù)的本發(fā)明的說明。


包括的附圖提供了本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且結(jié)合在且構(gòu)成了這個說明書的一部分，

了本發(fā)明的實(shí)施例并且連同說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的可充電電池的部分橫截面視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的可充電電池的集流板的透視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的可充電電池的部分橫截面視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的可充電電池的集流板的透視圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的可充電電池的部分橫截面視圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的可充電電池的集流板的透視圖；圖7A和7B為根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的可充電電池的集流板的透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的可充電電池的部分橫截面視圖；以及圖2為根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的可充電電池的集流板的透視圖。
如圖1中所示，可充電電池包括電極組件10，電極組件10包括正極板11、負(fù)極板12和夾在這兩種板之間的隔板13。此外，電池包括用于容納電極組件10和電解質(zhì)的容器20、通過墊圈(gasket)31安裝在容器20開口處以塞住且密封容器20的蓋組件30、與電極組件10的正極板11的集流器(collector)連接的集流板(collector plate)40、和從集流板40朝向蓋組件30突起以被固定到蓋組件30上的多個接頭件(tab)41。
容器20由導(dǎo)電金屬例如鋁、鋁合金和鍍有鎳鋁的鋼制成，并且形成為具有能夠放置電極組件10的內(nèi)部空間的例如圓柱形、六邊形和其他形狀。
電極組件10包括設(shè)置在正極板11和負(fù)極板12之間的隔板13，正極板11和負(fù)極板12涂覆有相應(yīng)的活性物質(zhì)(active material)，然后堆疊或卷繞成果凍卷(jellyroll)結(jié)構(gòu)。圖1示出的可充電電池中，容器20為圓柱形并且電極組件10具有果凍卷(jellyroll)結(jié)構(gòu)。圖1示出了其中容器20具有圓柱形形狀并且電極組件10具有果凍卷結(jié)構(gòu)的可充電電池。
如圖1中所示，在電極組件10的負(fù)極板12下端有負(fù)極板12的集流器的未涂覆區(qū)域12a，其沒有用負(fù)極活性物質(zhì)涂覆。未涂覆區(qū)域接觸容器20。相類似地，在正極板11上端中的集流器的邊緣處，有未涂覆區(qū)域11，其沒有被正極活性物質(zhì)涂覆。未涂覆區(qū)域11a設(shè)置成與集流板40電連接。
蓋組件30包括具有外部端子32a的蓋板32和用于使蓋板32與容器20絕緣的墊圈31。蓋組件30還可以包括排放板(vent plate)33，排放板33在設(shè)定的壓力下打開以放出高壓氣體，由此避免電池的爆炸。排放板33不局限于圖中示出的結(jié)構(gòu)，并且它可以變化成在設(shè)定的壓力下能夠通過接頭件41短路外部端子32a和電極組件10之間的電連接的任何結(jié)構(gòu)。
如圖2中所示，集流板40包括圓盤形主體42和整體地從主體42朝向蓋組件30(圖1)突起的多個接頭件41。接頭件41的一端可固定到蓋組件。主體42的形狀不局限于圓盤形，它可以為三角形、方形或多邊形。
接頭件41的一端固定到蓋組件30的排放板33以電連接集流板40和蓋組件30。通過切開一部分主體42并且將得到的接頭件從主體42朝向蓋組件30彎曲來形成接頭件41。這使得接頭件41成為主體42的組成部分。至少兩個接頭件必須形成以擴(kuò)大集流板40和蓋組件30之間的接觸面積，如圖2所示。
集流板40的主體42還包括至少一個通孔45，以使電解質(zhì)容易地從集流板40的外部注入到容器20中。
而且，主體42在其中心部分具有中心孔47和從中心孔的邊緣突起的夾緊部分(gripping portion)49。在將集流板40焊接到正極板11上時，該夾緊部分49起到使設(shè)備能夠?qū)⒓靼?0放置在正極板11的精確位置處的作用。
在如圖3中所示的本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例中，可選的負(fù)極集流板50可以設(shè)置在負(fù)極板12和容器20之間以接觸負(fù)極板12的未涂覆區(qū)域12a和容器20。該負(fù)極集流板50可以獲得與圖1和圖2的第一實(shí)施例中描述的集流板40的凹槽43相同的作用。負(fù)極集流板50的結(jié)構(gòu)與正極集流板40的相同，只是它沒有接頭件41。當(dāng)負(fù)極集流板50安裝在容器20的內(nèi)部時，凹槽51接觸容器20的底部表面，并且通過電阻焊接(resistance welding)固定且電連接到容器20。
圖2示出集流板40具有兩個接頭件41，而圖4示出集流板40’具有四個接頭件41’。接頭件41，41’的數(shù)量不限于上述。在集流板40上設(shè)置多個接頭件41的情況，考慮到制造效率和集流板的對稱形狀，應(yīng)該優(yōu)選它們在主體42上排列成放射狀(radial shape)。
如圖5和圖6中所示，集流板40”上設(shè)置的接頭件41太短以致于不能通過其自身連接集流板40”和蓋組件30的情況下，還可以在接頭件41和蓋組件30之間設(shè)置輔助接頭件60。輔助接頭件60可以單獨(dú)制造，然后通過各種方法包括焊接連接到接頭件41上。
圖7A和7B為根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的集流板70、70’的透視圖。集流板70、70’在主體上72、72’具有多個接頭件74、74’，其具有簡單的突起形狀，而不是先前描述的具有從主體42上切開且彎曲的形狀的接頭件。
圖7A示出集流板70，其中從主體72突起的接頭件74直接焊接到蓋組件30。圖7B示出集流板70’，其中輔助接頭件76另外連接到從主體72’突起的接頭件74’上并且它們焊接到蓋組件30。
集流板40、40’、40”、70、70’的主體42、72、72’的下端連接到正極板11的未涂覆區(qū)域11a。而且，朝向電極組件10突起的凹槽43可以形成在主體42、72、72’上，從而便于接觸正極板11的未涂覆區(qū)域11a。
利用主體42、72、72’的壓出工藝(beading process)可以形成凹槽43，并且多個凹槽43設(shè)置并放射狀地排列在主體42、72、72’上。例如，如圖中所示，四個凹槽43在主體42、72、72’上排列成十字形狀，其中每個接頭件41、41’、74、74’可以設(shè)置在凹槽43之間。
當(dāng)制造具有上述結(jié)構(gòu)的可充電電池時，集流板40設(shè)置在電極組件10的上表面，該電極組件10安裝在容器20中。利用激光焊接將集流板40的凹槽43與正極板11的未涂覆區(qū)域11a連接，從而連接集流板40和正極板11。
此外，利用激光焊接、電阻焊接或超聲波焊接將設(shè)置在集流板40上的接頭件41連接到蓋組件30的排放板33上。
在具有上述結(jié)構(gòu)的可充電電池中，接頭件41能夠擴(kuò)大集流板40和蓋組件30之間的接觸面積，由此當(dāng)將電極組件10產(chǎn)生的電壓通過集流板40傳遞到蓋組件30時，使電池內(nèi)阻最小化。因此，根據(jù)本發(fā)明的可充電電池能夠使它的高發(fā)電(power generating)性能最大化。
表1給出了具有設(shè)置在集流板上的多個接頭件的本發(fā)明(示例)和具有設(shè)置在集流板上的單個接頭件的傳統(tǒng)技術(shù)(比較例)之間的對比數(shù)據(jù)。
如表1中所示，具有若干接頭件的集流板能夠縮短收集的電流從電極板到端子的路徑，這降低了集流板的電阻，由此增加了集流效率(collectingefficiency)。
表1

具有上述結(jié)構(gòu)的可充電電池通過使用凹槽43在集流板40和正極板11的未涂覆區(qū)域11a之間提供了更穩(wěn)定的接觸。更穩(wěn)定的接觸使得電池更有效地從電極組件10收集電流。因此，通過使電極組件10內(nèi)部的電勢差最小化，本發(fā)明的可充電電池能夠防止功率損失和壽命降低。
在不脫離本發(fā)明的精神或范圍下，可以在本發(fā)明中進(jìn)行各種改動和變化，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本發(fā)明是要覆蓋在所附權(quán)利要求和它們等價物的范圍內(nèi)提供的本發(fā)明的改動和變化。
權(quán)利要求
1.一種可充電電池，包括電極組件，其包括正極板、負(fù)極板和所述正極板與所述負(fù)極板之間的隔板；容納所述電極組件的容器；密封所述容器的蓋組件；和與所述正極板或所述負(fù)極板連接的集流板，其中所述集流板包括主體，該主體具有連接到所述蓋組件的至少兩個接頭件。
2.如權(quán)利要求1的可充電電池，其中所述接頭件在所述主體上排列成放射狀。
3.如權(quán)利要求1的可充電電池，其中所述接頭件包括切開且彎曲的一部分所述主體。
4.如權(quán)利要求1的可充電電池，其中所述接頭件通過激光焊接、電阻焊接或超聲波焊接連接到所述蓋組件上的。
5.如權(quán)利要求1的可充電電池，還包括將接頭件連接到所述蓋組件上的輔助接頭件。
6.如權(quán)利要求1的可充電電池，其中所述集流板還包括從所述主體突出從而與相應(yīng)的正極板或負(fù)極板連接的接觸部分。
7.如權(quán)利要求6的可充電電池，其中所述接觸部分具有在所述主體上以預(yù)定圖案形成的至少一個凹槽。
8.如權(quán)利要求7的可充電電池，其中凹槽在所述主體上排列成放射狀。
9.如權(quán)利要求8的可充電電池，其中凹槽在所述主體上排列成十字狀。
10.如權(quán)利要求1的可充電電池，其中所述接頭件從所述主體突出。
11.如權(quán)利要求1的可充電電池，其中所述可充電電池具有圓柱形。
12.一種發(fā)動機(jī)驅(qū)動的裝置，包括如權(quán)利要求1的電池。
13.一種用于制造可充電電池的集流板的方法，包括切開所述集流板的一部分主體；及彎曲所述切開的部分形成接頭件。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中在所述主體上形成多個接頭件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可充電電池，其包括電極組件，該電極組件包括正極板、負(fù)極板和插在這兩種板之間的隔板。還包括用于電極組件的容器、固定到容器以密封容器的蓋組件、和連接到電極組件的正極板或負(fù)極板的集流板。集流板包括盤形主體和至少兩個接頭件，該接頭件與主體一體形成為與蓋組件連接。
文檔編號H01M2/26GK1694279SQ20051007925
公開日2005年11月9日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者金容三 申請人:三星Sdi株式會社