專利名稱：電池導電裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及電池的導電裝置，尤其是一種利用中心棒、導電引子、電池端子及導電柄的結(jié)構(gòu)改進來降低電池內(nèi)阻抗及簡化制程的電池導電裝置，可應用于各種具有中心棒及極卷的電池結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有技術(shù)的電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)參見

圖1所示，是將極卷1一圈圈卷繞于具抗電解液材質(zhì)的中心棒2上，并將中心棒2作為極卷1卷繞時的支持物，采用抗電解液材質(zhì)的中心棒2是為了防止極卷1內(nèi)圈因充放電過程中極卷1膨脹及收縮所引起的松動，由于極卷1的圓弧弧度及層與層之間的空間狹小，因此大多以導電柄3將電流集束并引導至電池端子4，再借由電池端子4將電流導入或?qū)С鲋粮鞣N供電或需電載體上，而一般多采用焊接方式將導電柄3焊接于電池端子4上，采用焊接方式會使導電柄3于焊接前不易定位且因焊接空間狹小而不易施工，而隨著電池容量增加而導電柄3的數(shù)目隨之增加，致使電池制程更復雜與困難，如美國第5849431號專利所揭示的技術(shù)，再參見圖1所示，是采用一碟狀圓盤的電池端子4，并將導電柄3以超聲波或激光焊接于電池端子4的圓盤壁面，但由于圓盤壁面呈弧面故使焊接制程困難且復雜，另外由于碟狀圓盤電池端子4使電池重量增大且螺帽不易固定。因此，目前多采用螺接方式來克服焊接所產(chǎn)生的問題。
螺接方式參見圖2所示，是采用兩端具有公螺牙的導電引子5，首先將該導電引子5的一端鎖緊于兩端具有母螺牙的中心棒2上，然后將打洞的導電柄3由導電引子5的另一端套入至導電引子5的圓盤6上以防止導電柄3滑動，再將螺帽7鎖入使導電柄3固定于導電引子5的圓盤6上，其后將組裝完成電池端子4的一端蓋9鎖定于導電引子5上，此時將上述組裝完成的結(jié)構(gòu)裝入罐體8中，經(jīng)底焊罐體8及注入電解液后，再將導電柄3的另一端裝于導電引子5A并以螺帽7A固定，最后將另一具有電池端子4A的端蓋9A旋緊于導電引子5A的公螺牙上，并封焊以完成電池組裝。如圖3所示，是對上述結(jié)構(gòu)的22個電池進行檢測所得的內(nèi)阻抗值分布曲線圖。由圖可知，內(nèi)阻抗值的分布并不穩(wěn)定，使得電池性能不佳。而造成內(nèi)阻抗值不穩(wěn)定的因素在于一、累積公差的影響由于導電柄3疊合高度、螺帽7固鎖導電柄3機制以及各個零件尺寸的累積公差，將使得螺帽7A與電池端子4A間的距離無法估算，致使各零件的組裝高度與罐體8高度無法搭配，且當組裝高度高于罐體8高度時，將使得灌入電解液后無法緊密封焊端蓋9A；若組裝高度低于罐體8高度將使得螺帽7A無法緊密貼合于電池端子4A，而使導電機制僅可借由螺牙間接觸傳導，且電池經(jīng)震動后，因極卷1移位，使得電池端子4A與導電引子5A間公母牙接合部分因移位而造成內(nèi)阻抗有升高與下降的現(xiàn)象。即使以精密加工使各個零件尺寸精確，但也無法消除導電柄3疊合的誤差。
二、螺帽(7、7A)固定導電柄3的影響當進行固定導電柄3時，因螺帽(7、7A)旋轉(zhuǎn)帶動導電柄3，容易使導電柄3扭曲而造成螺帽(7、7A)與導電引子(5、5A)間的間距過大，引起內(nèi)阻抗分布過大而影響電池性能。
由上可知，現(xiàn)有技術(shù)的采用焊接或螺接方式的導電裝置，易造成內(nèi)阻抗值不穩(wěn)定且制程復雜、難度高等問題，尚待相關研究人員提出解決之道。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的電池導電裝置包括卷繞極卷的中心棒、設于中心棒兩端的至少二導電柄、二導電引子及二電池端子。其中該中心棒的兩端開設有多邊形孔洞，該導電引子的一端容置于該中心棒的多邊形孔洞內(nèi)，另一端螺接于電池端子上，并將導電柄的一端焊接于極卷上，另一端套設于電池端子與導電引子之間。借由該導電柄開設有開孔的設計，供導電柄套入該導電引子而防止導電柄在組裝時產(chǎn)生滑動，而該中心棒的多邊形孔洞設計，可防止導電引子的旋動，另利用中心棒與導電引子間的接合滑動間隙以吸收導電柄的疊合與各零件公差所引起的高度誤差，以達到簡化制程且降低并穩(wěn)定內(nèi)阻抗的效果。
圖2為現(xiàn)有采用螺接組裝的電池導電裝置示意圖。
圖3為采用現(xiàn)有導電裝置的電池其內(nèi)阻抗分布曲線圖。
圖4為本實用新型電池導電裝置的立體圖。
圖5為本實用新型電池導電裝置的分解圖。
圖6為本實用新型電池導電裝置的剖視圖。
圖7為本實用新型極卷與導電柄結(jié)合的示意圖。
圖8為本實用新型具有多邊形孔的中心棒立體示意圖。
圖9為本實用新型具有矩形溝槽的中心棒立體示意圖。
圖10為本實用新型具有矩形孔的中心棒立體示意圖。
圖11為采用本實用新型導電裝置的電池其內(nèi)阻抗分布曲線圖。
以下配合附圖給出一較佳實施例參見圖5所示，本實用新型的導電裝置裝設于電池的正負兩端，且其包括卷繞極卷1的中心棒10，設于中心棒10兩端的至少二導電柄20(圖中采用二導電柄)、二導電引子30及二電池端子40。該中心棒10可作為卷繞極卷1的支持物，且其為抗電解質(zhì)材質(zhì)，以防止注入電解液后在充放電的過程中極卷1膨脹、縮小所造成極卷1內(nèi)層的松動或變形，該中心棒10的一端或兩端開設有多邊形孔洞11，其多邊形孔洞11可為矩形孔(如圖10)、矩形溝槽(如圖9)或其它各種多邊形型式(如圖8)，使導電裝置套入中心棒10的對應孔洞11中，不致產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。該導電引子30的兩端分設有一螺紋端31及滑動端32，而該滑動端32容置于該中心棒10的多邊形孔洞11內(nèi)，且其形狀依多邊形孔洞11而設，使該導電引子30可在多邊形孔洞11內(nèi)作上下移動而無法轉(zhuǎn)動，本實施例中配合多邊形孔洞11而該滑動端32設為矩形，該中心棒10其多邊形孔洞11的深度配合導電引子30的滑動端32高度而設。本實施例中采用夾持方式固定導電柄20，在該導電柄20一端的預定位置設有開孔21，以供導電柄20套入該導電引子30的螺紋端31而定位，且該開孔21的直徑需大于該螺紋端31的直徑以防止扭曲，當裝設多個導電柄20時借由開孔21可防止導電柄20滑動，該導電柄20另一端則以熔接方式接合于該極卷1，參見圖7所示，該極卷1包含正極51、隔絕膜52及負極53三層，本實施例中是將一導電柄20的一端焊接于正極51，另一導電柄20的一端焊接于負極53。而該電池端子40的一端設有一螺孔41以供導電引子30的螺紋端31螺接。該導電端子40與導電柄20接觸的端面其中心可設一導角孔42，以吸收多個導電柄20開孔后的毛邊。另該導電引子30及電池端子40與導電柄20相接觸的端面可分別設置下凸緣33及上凸緣43，以增加導電引子30與電池端子40夾擠導電柄20的接觸面積。由上述組成本實用新型的導電裝置。
其組裝程序再參見圖5所示，首先，將導電柄20的一端焊接于極卷1，再將導電引子30的滑動端32容置于卷繞極卷1的中心棒10多邊形孔洞11內(nèi)，再將導電柄20的開孔21套入該導電引子30的螺紋端31，然后將端蓋9中電池端子40的螺孔41螺接于導電引子30的螺紋端31，以形成半成品后，再置入罐體8內(nèi)并以焊接方式將端蓋9固定于罐體8，然后將另一端蓋9以工具或手動方式使其電池端子40的螺孔41螺接于導電引子30的螺紋端31，再將端蓋9焊接于罐體8上以完成該電池制作，組成本實用新型的導電裝置(如圖4所示)。
借由上述的組裝方式，由于該電池一端的端蓋9先行焊接于罐體8而成固定機制，因此在注入電解液完成后鎖緊另一端蓋9時，可將內(nèi)部的導電引子30自動往電池端子40方向吊離中心棒10，此時即由導電引子30與中心棒10間的距離來吸收各零件加工的累積公差及導電柄20的疊合高度誤差，但此高度誤差值并不大，因此不會使導電引子30脫離中心棒10，因此可解決現(xiàn)有技術(shù)由螺帽與端蓋的間距來吸收高度誤差而造成無法旋緊端蓋的問題。
由于該導電引子30其滑動端32的矩形設計與中心棒10其多邊形孔洞11的矩形孔或矩形溝槽設計，當導電引子30置放于中心棒10時，導電引子30可由中心棒10的兩端往外移動，而當導電引子30旋轉(zhuǎn)時，由中心棒10的多邊形孔洞11套住導電引子30的滑動端32以限制導電引子30的旋動，同時可防止套設于導電引子30的導電柄20因?qū)щ娨?0的旋動而產(chǎn)生的扭曲變形，故上述的設計使本實用新型的中心棒10與導電引子30間可作移動而無法旋轉(zhuǎn)。
該電池端子40的螺孔41配合導電引子30的螺紋端31的螺牙而設，使端蓋9旋轉(zhuǎn)時，可將導電引子30拉離中心棒10的多邊形孔洞11，使導電柄20借由導電引子30的下凸緣33與電池端子40的上凸緣43的夾擠而固定，故不會造成導電柄20扭曲狀況，而此方式取代了現(xiàn)有技術(shù)以螺帽固定導電柄的機制，因此可解決因螺帽旋轉(zhuǎn)帶動導電柄易使導電柄扭曲而引起內(nèi)阻抗分布過大的問題。
另外，由于兩端蓋9的電池端子40旋入的方向相反，當一端往螺紋松開方向旋動，另一端則往螺紋旋緊方向旋動；當振動狀況發(fā)生或中心棒10在固定過程累積應力時，由中心棒10所提供的應力回復會將導電引子30更加固定于電池端子40，因此只要確保電池組裝時固定并封焊完成及中心棒10無斷裂的情況下，導電引子30與電池端子40間則不會有松動的現(xiàn)象發(fā)生，由此可使電池內(nèi)部保持穩(wěn)定的內(nèi)阻抗值。
參見圖11所示，是由同一極板制作極卷的一批半成品中，取9顆以本實用新型結(jié)構(gòu)制作電池，另取13顆以現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)制作電池，進行其內(nèi)阻抗值的測量實驗所得的內(nèi)阻抗值的分布圖，圖中“◆”、“■”及“▲”分別表示采用本實用新型結(jié)構(gòu)的電池其活化前、活化后及靜置后所測得的內(nèi)阻抗值，而“◇”、“□”及“△”分別表示采用現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的電池其活化前、活化后及靜置后所測得的內(nèi)阻抗值。由圖可知采用現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的電池其內(nèi)阻抗值約在5mΩ以上，且內(nèi)阻抗值在5mΩ至12mΩ間變動，此表示采用該結(jié)構(gòu)的制程穩(wěn)定性差而造成內(nèi)阻抗值的變動、且對電池施予較大的振動，其內(nèi)阻抗值極易大幅變動；而改為采用本實用新型結(jié)構(gòu)的電池，其內(nèi)阻抗值降低至3mΩ至4mΩ間，可見有效地降低了內(nèi)電阻值且使內(nèi)電阻值僅在小幅區(qū)間內(nèi)變動，證明本實用新型的結(jié)構(gòu)及制程可提高制作電池的穩(wěn)定度及降低內(nèi)電阻值而改善電池性能。
權(quán)利要求1.一種電池導電裝置，由至少二導電柄(20)及二導電引子(30)組裝于卷繞極卷(1)的一中心棒(10)的兩端，再連接于電池兩端端蓋(9)內(nèi)電池端子(40)而成，其特征在于該中心棒(10)的兩端開設有多邊形孔洞(11)，該導電引子(30)的一端螺接于電池端子(40)，另一端置于中心棒(10)的多邊形孔洞(11)內(nèi)，且該導電柄(20)一端固設于極卷(1)上，另一端接合于導電引子(30)與電池端子(40)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池導電裝置，其特征在于該導電引子(30)及電池端子(40)與導電柄(20)相接觸的端面設置凸緣以增加導電引子(30)與電池端子(40)夾緊導電柄(20)的接觸面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池導電裝置，其特征在于該中心棒(10)的多邊形孔洞(11)可為矩形孔、矩形溝槽或其它各種多邊形的型式，使導電裝置套入中心棒(10)的對應孔洞(11)中，不致產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池導電裝置，其特征在于該導電引子(30)置于中心棒(10)的多邊形孔洞(11)內(nèi)的一端，其形狀依多邊形孔洞(11)形狀而設。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池導電裝置，其特征在于該導電柄(20)的一端以夾持、機械、化學或熔接方式接合于導電引子(30)與電池端子(40)之間。
專利摘要一種電池導電裝置，是將中心棒的兩端開設多邊形孔洞，并將導電引子的一端置于中心棒的多邊形孔洞內(nèi)，另一端則供打孔的導電柄穿入，然后將導電引子與電池端子間以螺接方式固定，利用導電引子與電池端子將導電柄夾擠固定，使導電柄不致產(chǎn)生扭曲變形。借由中心棒的多邊形孔洞設計，可防止導電引子的旋動，另外利用中心棒與導電引子的接合間隙以吸收導電柄的疊合與各零件公差所引起的高度誤差，以達到簡化制程且降低并穩(wěn)定內(nèi)阻抗的效果。
文檔編號H01M2/20GK2587066SQ02259770
公開日2003年11月19日 申請日期2002年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月28日
發(fā)明者葉勝發(fā), 郭鎮(zhèn)水, 楊模樺, 方瑞欽, 姚慶意 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院, 臺灣超能源股份有限公司