專利名稱：可充電電池和使用其的電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在單元電池之間具有改進(jìn)的連接結(jié)構(gòu)的高功率、高容量可充電電池。本發(fā)明還涉及使用該可充電電池的電池組件。
背景技術(shù)：
目前需要開(kāi)發(fā)使用無(wú)水電解液及具有高能量密度的高功率可充電電池。這種電池可以使用在低容量電池中，其中在該低容量電池中，蓄電池組電池封裝成組，作為諸如便攜式電話、膝上型計(jì)算機(jī)和可攜式攝像機(jī)等各種便攜式小型電子設(shè)備的電源?；蛘撸环N高容量可充電電池可以用于諸如混合汽車中驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源，其中在該高容量可充電電池中，串聯(lián)或并聯(lián)有幾十個(gè)蓄電池組電池。
通常，通過(guò)將多個(gè)可充電電池串聯(lián)連接成單元電池來(lái)裝配這種高容量可充電電池或電池組件。每個(gè)單元電池包括電極部件、殼體和蓋部件。
也就是說(shuō)，單元電池可以制成圓柱形或矩形等不同的形狀。單元電池的電極部件可以包括正負(fù)電極板的桿，以及插入其中的絕緣器隔板，它們相互纏繞成膠卷(jelly roll)并插入殼體中。殼體安裝有具有外部端子的蓋部件，以形成電池。
在日本未決實(shí)用新型申請(qǐng)No.H06-86259中公開(kāi)了一種具有上述結(jié)構(gòu)的矩形單元電池。它還公開(kāi)了具有端子的蓋從矩形殼體表面伸出的結(jié)構(gòu)。
但是，由于在公布中公開(kāi)的這種可充電電池僅在電池的一側(cè)表面具有端子，因而單元電池不方便連接在一起，并且該電池的使用也受到了限制。也就是說(shuō)，電極部件的正極和負(fù)極安裝有導(dǎo)電接頭或集電板，用于收集在電池工作時(shí)所產(chǎn)生的電流。該接頭或集電板與通過(guò)石墨安裝在蓋部件上的正極端子和負(fù)極端子相連，以分別將正極和負(fù)極上產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到正極端子和負(fù)極端子。
但是，因?yàn)樯鲜鼋Y(jié)構(gòu)的正極端子和負(fù)極端子僅安裝在蓋部件的一側(cè)，單元電池中需要有隔離連接元件來(lái)形成電池組件。因此，連接單元電池較為困難，并且空間利用也不佳。
圖5示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電池組件100，該電池組件100中的單元電池串聯(lián)連接。根據(jù)圖5，正極端子114和負(fù)極端子115從每個(gè)單元電池111的蓋部件113上表面伸出，分別布置在相鄰單元電池111的負(fù)極端子115和正極端子114的旁邊。連接元件116通過(guò)螺母117、118連接帶螺紋的負(fù)極端子115和正極端子114。
如果根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的該單元電池的殼體下部朝向地板，由于正極端子和負(fù)極端子都僅布置在殼體上部，所以也許只能互相靠近地布置單元電池，才能讓其彼此串聯(lián)或并聯(lián)連接。所以，在一定的單元空間內(nèi)，單元電池布置效率較低。
對(duì)于需要將大量單元電池容納在一定的空間內(nèi)以提供高容量、高功率的混合電動(dòng)車來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題變得尤其嚴(yán)重。由于上述現(xiàn)有技術(shù)單元電池必須僅按一種方式來(lái)配置，所以減小了每單元面積上的容量和功率。
另外，為了提供根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電池組件，使用螺母來(lái)連接幾個(gè)或幾十個(gè)單元電池。螺母的絕緣較為困難和費(fèi)時(shí)，因而增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)一種可充電電池，通過(guò)改進(jìn)單元電池端子的連接結(jié)構(gòu)而提高空間利用率，以增加電池每單元面積的功率和容量。本發(fā)明還公開(kāi)了一種使用該電池的電池組件。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種可充電電池，通過(guò)簡(jiǎn)化單元電池之間的連接而改進(jìn)可充電電池的端子結(jié)構(gòu)，從而節(jié)省了連接和更換操作所需要的時(shí)間與工作。本發(fā)明還公開(kāi)了一種使用該電池的電池組件。
本發(fā)明的可充電電池和電池組件可以用作諸如電動(dòng)車、混合電動(dòng)車、無(wú)線吸塵器、摩托車以及小型摩托車等高功率電器設(shè)備的電源。
本發(fā)明的其它特點(diǎn)將在以下進(jìn)行闡述，這些特點(diǎn)在說(shuō)明中將會(huì)變得很清楚，或在本發(fā)明的實(shí)踐中得到認(rèn)識(shí)。
本發(fā)明提供的可充電電池包括電極部件，該電極部件包括正極、負(fù)極以及插入正負(fù)極之間的隔板。該電池還包括容納電極部件的殼體，以及露在該殼體外的多個(gè)正極端子和負(fù)極端子，正極端子和負(fù)極端子與殼體連接，并且與該電極部件相連。
本發(fā)明還提供一種包括可充電電池的電池組件，該可充電電池包括多個(gè)單元電池。該多個(gè)單元電池相連，其中單元電池的一端和另一端分別具有正極端子和負(fù)極端子，從而至少兩個(gè)單元電池能夠相互連接。
可以理解的是，以上總體描述和以下詳細(xì)描述都是示范性和說(shuō)明性的，都是為了對(duì)由權(quán)利要求所聲明的本發(fā)明提供進(jìn)一步說(shuō)明。


提供附圖用于進(jìn)一步理解本發(fā)明，并且附圖是組成本說(shuō)明書(shū)的一部分，它們圖示了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并結(jié)合說(shuō)明來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可充電電池的透視示意圖。
圖2A為示出了膠卷型電極部件的透視圖。
圖2B示出了為迭片型電極部件的分解透視圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的可充電電池的前視圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的電池組件的透視示意圖，該電池組件中連接有單元電池。
圖5為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的可充電電池組件的透視示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的可充電電池包含電極部件，該電極部件包括正極、負(fù)極以及插入正負(fù)極之間的隔板。該可充電電池還包括容納電極部件的殼體，以及露在該殼體外的多個(gè)正極端子和負(fù)極端子，所述正極端子和負(fù)極端子與殼體連接，并且與該電極部件相連?？沙潆婋姵貎?yōu)選形成為矩形的殼體和可以纏繞成與膠卷相似的電極部件。
電極部件的每個(gè)正極和負(fù)極包括集電器、涂有活性材料的涂層區(qū)域以及無(wú)涂層區(qū)域。無(wú)涂層區(qū)域沿每個(gè)正極和負(fù)極的一端以相對(duì)方向形成，以形成電極部件的兩端。
當(dāng)上蓋部件向上朝向而布置殼體時(shí)，負(fù)極的無(wú)涂層區(qū)域和正極的無(wú)涂層區(qū)域位于殼體的兩側(cè)。這使得安裝在上蓋部件的正極端子和負(fù)極端子與安裝在下蓋部件的正極端子和負(fù)極端子分別通過(guò)接頭(或集電板)連接到該正極和負(fù)極的無(wú)涂層區(qū)域。
在上述結(jié)構(gòu)中，殼體的另一端可以具有正極端子和負(fù)極端子，并且在殼體和負(fù)極端子及正極端子之間具有隔板絕緣元件，用來(lái)使它們絕緣?？沙潆婋姵貧んw的每端可以具有安裝有正極端子和負(fù)極端子的蓋部件，以使殼體封閉，并連接到電極部件。
安裝在殼體每端的正極和負(fù)極端子對(duì)可以按以下布置，即正極和負(fù)極分別安裝在相同一側(cè)或相對(duì)的兩側(cè)。另外，安裝在殼體端部的端子優(yōu)選具有螺紋表面的柱狀結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的電池組件，該電池組件中連接有幾個(gè)單元電池，單元電池的兩端分別安裝有正極端子和負(fù)極端子，這樣至少兩個(gè)單元電池可以通過(guò)連接元件連接在一起。
當(dāng)將電池組件在水平和垂直方向上布置時(shí)，可以通過(guò)連接元件將電池組件的電池單元串聯(lián)或者并聯(lián)連接。通過(guò)連接導(dǎo)體，將安裝在單元電池端部的上部端子連接到其正上方單元電池的下部端子，電池組件的單元電池在垂直方向以串聯(lián)或并聯(lián)而布置。另外，單元電池布置在水平和垂直方向，以通過(guò)連接導(dǎo)體或連接元件串聯(lián)或并聯(lián)連接相鄰單元電池。
安裝在單元電池上的端子具有螺栓裝配形式的螺紋軸結(jié)構(gòu)。連接導(dǎo)體包括具有將兩個(gè)端子固定在一起的足夠長(zhǎng)度的螺母，這樣當(dāng)兩個(gè)單元電池的端子在縱向方向上排列時(shí)，兩個(gè)單元電池能夠連接起來(lái)。
以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1為根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的可充電電池的透視示意圖。圖2A為示出了膠卷型電極部件的透視圖。圖2B為示出了迭片型電極部件的分解透視圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的可充電電池的前視圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明電池組件的透視示意圖，該電池組件中連接有單元電池。
參見(jiàn)圖1，用于高容量電池組件的每個(gè)單元電池11包括電極部件12，電極部件12包括負(fù)極、正極以及插入正負(fù)極之間的隔板。該單元電池還包括殼體13，殼體13封閉時(shí)通過(guò)墊圈形成了一個(gè)空間，該空間容納電極部件12和分別連接到殼體上端和下端的蓋部件14a、14b。另外，正極端子16a、17a和負(fù)極端子16b、17b從每個(gè)單元電池11的每個(gè)蓋部件14a、14b上伸出。每個(gè)端子16a、16b、17a和17b具有螺紋，并且通過(guò)接頭15連接到正極12a和負(fù)極12b。
殼體13由諸如鋁、鋁合金或鍍鎳鋼等導(dǎo)電材料制成，并且為六面體或者具有容納電極部件的內(nèi)空間的其它形狀。
另外，蓋部件14a、14b牢固地安裝在表面的端子上，并且可以包括殼體13和蓋片140a、140b之間絕緣的墊圈(未示出)。蓋部件可以進(jìn)一步包括在設(shè)定壓力下破裂以釋放氣體的通氣板(未示出)，以防止電池爆炸。
參見(jiàn)圖2A，該電極部件12可以形成纏繞膠卷型，其中正極12a和負(fù)極12b分別在其集電器上具有適當(dāng)?shù)幕钚圆牧?，并形成中間具有隔板的薄片，然后旋轉(zhuǎn)纏繞成膠卷形。膠卷型電極部件的兩端具有無(wú)涂層區(qū)域12d、12e。圖2B表示了一種迭片型電極部件120，其中正極120a和負(fù)極120b分別在其各自的集電器上涂有活性材料，并形成中間具有隔板120c的薄片，分別在正極120a和負(fù)極120b的一端具有無(wú)涂層區(qū)域120d、120e。
以下，將參考如圖2A所示的膠卷型電極部件進(jìn)行舉例說(shuō)明。顯然，也可以使用如圖2B所示的迭片型電極部件120。
另外，這些示例都是參照以下結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的，也就是分別連接到端子上的正極的無(wú)涂層區(qū)域12d和負(fù)極的無(wú)涂層區(qū)域12e沿每個(gè)電極的一端形成電極部件12。顯然，本發(fā)明并不局限于上述結(jié)構(gòu)，還可以應(yīng)用到所有電池形狀以及沒(méi)有無(wú)涂層區(qū)域的電池。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，可充電電池的電極部件12包括正極的無(wú)涂層區(qū)域12d和負(fù)極的無(wú)涂層區(qū)域12e，它們分別在膠卷型電極部件的兩端互相面對(duì)。正極12a、負(fù)極12b以及插入正負(fù)極之間的隔板纏繞成膠卷型。當(dāng)殼體13垂直布置以在其上下端安裝蓋部件14a、14b時(shí)，正極12a和負(fù)極12b的無(wú)涂層區(qū)域12d和12e位于殼體的相對(duì)兩端。蓋部件14a、14b的端子16a、17a、16b和17b通過(guò)安裝在無(wú)涂層區(qū)域12d和12e上的接頭15(或集電板)連接。
在該可充電電池的結(jié)構(gòu)中，電極端子16a、16b和電極端子17a和17b分別從殼體13的端部向上和向下伸出。
如圖4所示，多個(gè)上述結(jié)構(gòu)的單元電池11以串聯(lián)或并聯(lián)布置，并且互相連接形成電池組件10。根據(jù)該實(shí)施例，當(dāng)單元電池垂直布置時(shí)，端子16a、16b和17a、17b分別向上和向下，單元電池11布置于水平堆積方向(圖4中的H方向)和垂直方向(圖4中的V方向)，以將它們連接在一起。
當(dāng)單元電池11沿水平方向H布置以互相連接時(shí)，單元電池以一定的間隔面向相鄰的單元電池而布置。從單元電池的上蓋部件14a伸出的正極端子16a和負(fù)極端子16b按如下布置，即一個(gè)單元電池的正極端子16a和另一個(gè)單元電池的端子16b彼此相鄰。重復(fù)這種結(jié)構(gòu)，并在中心基礎(chǔ)上保持單元電池11之間一定的距離，從而形成端子排，即端子極性交叉布置的一條線。
為了串聯(lián)連接單元電池11，一個(gè)單元電池11的正極端子16a和相鄰單元電池的負(fù)極端子16b通過(guò)連接元件20相連。連接元件20具有極板結(jié)構(gòu)，在其兩端具有孔21。螺母18安裝在每個(gè)端子16a、16b上，端子16a、16b通過(guò)孔21插入，并且連接元件20以螺母22緊固在其上。這就使得單元電池11的正極端子16a通過(guò)連接元件20連接到相鄰單元電池11的負(fù)極端子16b，以形成沿H方向串聯(lián)連接的單元電池11的端子排。
另外，如圖4所示，單元電池可以沿垂直方向V彼此連接而布置。安裝在一個(gè)單元電池11的下蓋部件14b上的正極端子17a和負(fù)極端子17b分別朝向安裝在垂直方向上另一個(gè)相鄰單元電池11的上蓋部件14a上的正極端子16a和負(fù)極端子16b。相鄰單元電池11上的正極端子17a、16a在并聯(lián)電路中以螺母相互連接，并且通過(guò)連接元件30緊固到一起。
換句話說(shuō)，安裝在上部單元電池底端蓋部件14b上的正極端子(或負(fù)極端子)通過(guò)兩端的連接導(dǎo)體30連接到安裝在下部單元電池頂端蓋部件14b上的正極端子(或負(fù)極端子)上。這種結(jié)構(gòu)使得兩個(gè)單元電池上的端子通過(guò)一個(gè)連接導(dǎo)體30就可以相互并聯(lián)連接在一起。所以，單元電池既可以按垂直方向V也可以按水平方向H彼此電連接。還有可能連接多個(gè)單元電池11，使電池組件10的容量達(dá)到最大化。
H或V結(jié)構(gòu)的單元電池可以串聯(lián)或并聯(lián)連接。當(dāng)單元電池按垂直方向布置時(shí)，單元電池11的端子位置可以交叉形成一個(gè)端子排，其中正極端子和負(fù)極端子在垂直方向上交替相互連接。因此，一個(gè)單元電池11的正極端子17a通過(guò)連接元件30以一定的間隔緊固在垂直相鄰單元電池的負(fù)極端子16b上，從而將單元電池11串聯(lián)連接起來(lái)。
沿水平或垂直方向布置的所有單元電池總體上為串聯(lián)連接，所以電池組件的功率得到了最大化。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，幾個(gè)單元電池可以容易地串聯(lián)或并聯(lián)連接成電池組件。另外，當(dāng)多個(gè)單元電池連接在一起時(shí)，單元電池的布置結(jié)構(gòu)可以變化，以在一定的單元空間內(nèi)容納更多的單元電池，這樣每單位面積內(nèi)的功率和容量就得到了最大化。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可以不脫離本發(fā)明的原理和范圍對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變換和修改。因此，只要這些變換和改變?cè)诟綄俚臋?quán)利要求書(shū)及其等同范圍之內(nèi)，那么本發(fā)明就應(yīng)當(dāng)包括這些修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種可充電電池，包括包括正極、負(fù)極以及插入所述正負(fù)極之間的隔板的電極部件；容納該電極部件的殼體；以及露在該殼體外的多個(gè)正極端子和負(fù)極端子，所述正極端子和負(fù)極端子與該殼體連接，并且與該電極部件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的可充電電池，其中正極端子和負(fù)極端子對(duì)以相對(duì)方向布置在該殼體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的可充電電池，其中正極端子和負(fù)極端子對(duì)分別提供在蓋部件上，并且安裝在該殼體的相對(duì)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的可充電電池，其中在殼體一端提供的正極端子和負(fù)極端子與在該殼體另一端提供的正極端子和負(fù)極端子具有相同的極性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的可充電電池，其中該電極部件的相對(duì)端表面分別具有正極無(wú)涂層區(qū)域和負(fù)極無(wú)涂層區(qū)域，以及其中安裝在該殼體各端的正極端子和負(fù)極端子分別通過(guò)接頭或集電板連接到該正極無(wú)涂層區(qū)域和負(fù)極無(wú)涂層區(qū)域。
6.一種由權(quán)利要求1的可充電電池提供能量的電動(dòng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的可充電電池，其中該電極部件具有螺旋纏繞的膠卷形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的可充電電池，其中該殼體具有矩形箱體形狀。
9.一種電池組件，包括包括多個(gè)單元電池的可充電電池，其中該多個(gè)單元電池連接在一起，以及其中單元電池的一端和另一端分別具有正極端子和負(fù)極端子，從而至少兩個(gè)單元電池能夠相互連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電池組件，其中所述單元電池沿水平方向布置，并通過(guò)連接到所述電池端子的連接元件而連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電池組件，其中所述連接元件在其兩端具有孔，以在所述孔中插入單元電池的端子，以及其中所述端子具有待與螺母固定的外螺紋。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的電池組件，其中該連接元件將一個(gè)單元電池的正極端子與相鄰單元電池的負(fù)極端子串聯(lián)連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的電池組件，其中該連接元件將相鄰單元電池的電極端子以相同極性并聯(lián)連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的電池組件，其中所述單元電池沿水平方向布置，以通過(guò)連接導(dǎo)體將相鄰單元電池的電極端子以相同極性或不同極性并聯(lián)或串聯(lián)連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電池組件，其中該連接導(dǎo)體形成為螺母，以固定兩個(gè)具有外螺紋的端子。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電池組件，其中該連接導(dǎo)體將一個(gè)單元電池的正極端子與相鄰單元電池的負(fù)極端子串聯(lián)連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的電池組件，其中該連接導(dǎo)體連接相鄰單元電池上具有相同極性的電極端子，并且并聯(lián)連接所述單元電池。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的電池組件，其中所述單元電池彼此既垂直又水平地布置，以及其中所述單元電池通過(guò)連接導(dǎo)體或連接元件串聯(lián)或并聯(lián)連接到相鄰的單元電池。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的電池組件，其中所述單元電池彼此既垂直又水平地布置，以及其中所述單元電池通過(guò)連接導(dǎo)體或連接元件串聯(lián)或并聯(lián)連接到相鄰的單元電池。
20.一種由權(quán)利要求18的電池組件提供能量的電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括電極部件的可充電電池，該電極部件包括正極、負(fù)極以及插入所述正負(fù)極之間的隔板。該電池還包括容納電極部件的殼體，以及露在該殼體外的多個(gè)正極端子和負(fù)極端子，所述正極端子和負(fù)極端子與殼體連接，并且與該電極部件相連。
文檔編號(hào)H01M2/10GK1707829SQ20051007099
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者曹圭雄 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社