專利名稱：雙端引出式低內(nèi)阻儲能器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種儲能器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種雙端引出式低內(nèi)阻儲能器 件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
電源是各種電路都不可缺少的重要部分。在沒有市電的情況下，只有采取將電能 存儲的方式才能滿足電路使用，因此各種儲能器件是移動用電系統(tǒng)的重要組成部分，其性 能直接關(guān)系到移動用電器的使用壽命、功率特性等重要指標(biāo)。目前儲能器件有一次電池、二次電池、超級電容器等。一次電池不可充電，無法反 復(fù)使用，綜合使用成本高。二次電池可反復(fù)充放電，是目前許多移動用電器的首選儲能器 件；目前，常見二次電池有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、超級電容器等。鉛 酸電池、鎳鎘電池有鉛、鎘重金屬的污染，正逐步被世界各國限制使用；由于鎳的價格不斷 上漲，鎳氫電池的性價比也在不斷下降。鋰離子電池和超級電容器是近年來出現(xiàn)的新型儲 能器件，具有明顯的性能優(yōu)勢。鋰離子電池能量密度高，但功率密度較低，壽命較短(1000 次左右)；超級電容器壽命長(可達10萬次以上)，功率密度大，但能量密度較低。電動汽車、脈沖電源等裝置都對其儲能器件的功率性能提出了更高的要求。在提 高儲能器件功率性能方面，可以考慮的措施有①改善電極材料配方，提高電極的功率能 力；②改進電解液，減小電阻；③改善電極的極耳引出方式，減少接觸電阻。在改善電極配 方和改進電解液方面，許多研究者進行了大量研究，也取得了較大進展。當(dāng)電極電阻和電解 液電阻都降低到一定程度后，電極極耳的引出電阻在整個儲能器件總電阻中就逐漸上升到 重要位置；即需要改進電極極耳引出結(jié)構(gòu)才能進一步降低儲能器件的總電阻，才能達到進 一步提高儲能器件功率性能的目的。但在電極的引出方式上，雖然也有一些改進，但進展不 大，如(1)將電芯的極耳用超聲波焊接在連接片上，連接片通過鉚釘與儲能器件的外部接 線柱連接；( 在電極片上焊接多個極耳，將多個極耳焊接在一個小金屬板上，金屬板通過 卡簧結(jié)構(gòu)與端板連接，這種方式對卡簧的制造精度要求高，加工困難；(3)電極片上焊接 極耳，在芯包的心部留一個孔，用點焊機通過該孔將芯包的一個電極極耳焊接在殼的底部， 另一極用點焊機將極耳焊接在端板上，這種方式仍然要用極耳，焊點少，內(nèi)阻仍較大；(4) 將電芯的極耳上打孔，用螺絲固定在螺栓上，螺栓通過密封結(jié)構(gòu)直接伸出儲能器件殼體，但 用螺絲將極耳固定在螺栓上，由于螺絲松動會造成接觸不良。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)在電極引出上存在的不足，提供一種雙端引 出式低內(nèi)阻儲能器件中引出結(jié)構(gòu)的設(shè)計，從而使儲能器件的內(nèi)阻減小、可靠性增加、功率密
度提高。本實用新型提出一種新的電極極耳引出結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將器件的引出從兩端分別引 出，有利于降低儲能器件的內(nèi)阻，提高其功率性能，并具有連接可靠、接線方式靈活的特點；且將外連接螺栓與內(nèi)部連接件設(shè)計為一體，減小了連接電阻，提高了儲能器件的功率特性。 為實現(xiàn)上述目的本實用新型采取以下技術(shù)方案—種雙端引出式低內(nèi)阻儲能器件，包括穿過器件蓋板的外連螺栓部分、密封部分 及位于器件內(nèi)部的連接部分(包括鉚接柱連接和連接片連接)，作為正、負極的外連螺栓分 別通過密封絕緣材料固定于儲能器件蓋板上，其特征是儲能器件引出端分別位于器件的 兩端，在電芯的兩端均留有極耳；上、下蓋板引出的外連螺栓底部且伸入儲能器件殼體內(nèi)的 連接部分留有用于鉚接極耳的柱，該鉚接柱與外連螺栓的螺桿、螺桿頭為一個整體；電芯的 極耳上開有與螺栓鉚接柱相應(yīng)的孔，極耳通過鉚接柱與螺栓連接在一起；所述的儲能器件 包括由電化學(xué)原理進行儲能的器件和由物理原理進行儲能的器件。本實用新型還可以將外連螺栓與內(nèi)部連接件設(shè)計成另一種形式，即所述儲能器件 殼體內(nèi)的連接部分是呈扁平狀帶孔的連接片，該連接片與外連螺栓的螺桿、螺桿頭為連接 整體；連接片上開有用于鉚接或螺栓連接的孔，在電芯的極耳上開有與連接片相應(yīng)的孔，極 耳通過鉚接或螺栓與連接片連接在一起；電芯的極耳分成兩部分，連接片置于這兩部分之 間進行鉚接。鉚接前在極耳兩面放置保護極耳的墊片，并且該墊片上設(shè)有與連接片相應(yīng)的 鉚接孔；所述的連接片孔、對應(yīng)的極耳孔以及墊片鉚接孔是1個或者多個。本實用新型適合的儲能器件包括由電化學(xué)原理進行儲能的器件和由物理原理進 行儲能的器件，所述的儲能器件為鋰離子電池、超級電容器、混合電容器、大功率電池、電 容電池它們中的任意一種。所述外連螺栓的材質(zhì)選用銅或銅合金、鍍鎳銅合金、鋁或鋁合金、鎳或鎳合金、不 銹鋼中的一種或一種以上。本儲能器件設(shè)計為長方體結(jié)構(gòu)，所述器件的蓋板上至少有一個用于加注電解液的 注液孔，蓋板上還可以設(shè)計有防爆閥或防爆膜；蓋板與電芯之間可以放置有塑料或橡膠的 防轉(zhuǎn)支架，以固定電芯，防止其在應(yīng)用過程中移動；鉚接柱與極耳鉚接前，在極耳上面放置 保護極耳的墊片，并且該墊片上設(shè)有與螺栓鉚接柱相應(yīng)的鉚接孔，外連螺栓底部的鉚接柱、 對應(yīng)的極耳孔以及墊片鉚接孔可以是1個或者多個；所述儲能器件的外連螺栓引出端分別 位于器件的兩端，其中每一端設(shè)置1個或者多個外連螺栓；外連螺栓的螺桿頭可以設(shè)置在 螺桿的底部，或者設(shè)在螺桿的中部。本實用新型的特點是由于采用兩端引出的方式，使極耳連接更加可靠，有利于降 低儲能器件的內(nèi)阻，提高其功率性能，并具有接線方式靈活的特點；將外連接螺栓與內(nèi)部連 接體設(shè)計為一體，進一步減小了連接電阻，提高了儲能器件的功率特性；直接將電芯的極耳 鉚接在螺栓上，提高了器件內(nèi)部的空間利用率，有助于提高器件的體積容量；上述連接引出 方法具有連接可靠，連接電阻小的特點，有利于提高儲能器件的功率特性(大電流特性)和 體積能量密度。

圖1、圖2和圖3分別是現(xiàn)有儲能器件蓋板引出機構(gòu)的俯視圖、側(cè)視圖和仰視圖。圖中a蓋板，b注液孔，c外連螺栓，d鉚釘，e防爆膜，f密封墊，g連接片，h螺栓 底板。圖4、圖5分別是本實用新型帶兩個鉚接柱的螺栓連接體主視圖與仰視圖。[0016]圖6、圖7分別是本實用新型帶一個鉚接柱的螺栓連接體主視圖與仰視圖。圖8、圖9分別是帶連接片的螺栓連接體主視圖與側(cè)視圖。圖10為兩端雙極耳引出的電芯示意圖。圖11為兩端單極耳引出的電芯示意圖。圖12為儲能器件電芯與蓋板連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖13、圖14分別是用于鉚接時保護極耳的墊片主視圖與俯視圖。
具體實施方式
下面通過實施例并結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明，同時提供對比例說明本 實用新型的效果。下面的實施例只是符合本實用新型技術(shù)內(nèi)容的實例，并不說明本實用新 型僅限于下述實例所述的內(nèi)容，本行業(yè)中的技術(shù)人員依照該權(quán)利要求項制造的產(chǎn)品均屬本 實用新型內(nèi)容。實施例1 ①將儲能器件上、下蓋板11引出的外連接螺栓14底部(即伸入儲能器件殼體內(nèi) 部的鉚接部分)設(shè)計成為帶鉚接柱3的結(jié)構(gòu)，如圖4、圖5、圖6、圖7所示，外連螺栓14由 螺桿1、螺桿頭2和鉚接柱3組成，1、2、3設(shè)計成一個連接整體。圖4、圖5中的螺桿頭2位 于螺栓底部，緊靠螺桿頭2設(shè)有兩個鉚接柱3 ；圖6、圖7中的螺桿頭2位于螺栓中部，螺桿 1底部設(shè)置一個鉚接柱3。②按照傳統(tǒng)鋰離子電池的制造工藝配料-攪拌-涂布-軋制-分切-焊極耳卷 繞(疊片)，制作成電芯(按20Ah設(shè)計制造)。③如圖10、圖11所示，在卷繞好(或疊片好)的電芯12的兩端極耳6(雙極耳或 單極耳)上用專用工具打出與鉚接柱3相對應(yīng)的極耳孔7。④如圖12所示，將極耳孔6對準(zhǔn)螺栓的鉚接柱3，然后在上面墊上墊片10(墊片結(jié) 構(gòu)如圖13、14所示)，該墊片10上設(shè)有與螺栓鉚接柱3相應(yīng)的鉚接孔，鉚接柱3、對應(yīng)的極 耳孔7以及墊片10鉚接孔均為兩個；再用鉚接機將墊片10、極耳6以及外連螺栓14伸入 器件殼體內(nèi)的螺栓鉚接柱3鉚接在一起，使鉚接柱3在極耳孔7處形成鉚接點9。見圖12， 雙端引出的外連螺栓14通過密封絕緣墊16固定于儲能器件蓋板11上(每端2個外連螺 栓分別作正負極)，外連螺栓14的材質(zhì)正極選用牌號為3003的鋁合金，負極選用無鉛黃銅 合金；在外連螺栓14靠蓋板上面絕緣墊16處設(shè)有緊固螺母13 ；蓋板11上設(shè)有防爆閥15 ； 在上蓋板11的一邊開有一個用于加注電解液的注液孔8 ；為防止螺栓轉(zhuǎn)動，在蓋板11的底 面設(shè)置塑料防轉(zhuǎn)支架17。⑤按照鋰離子電池的后續(xù)工藝密封焊接(將蓋板與殼體焊接在一起)_干燥-注 電解液-化成-測試，即可得到低內(nèi)阻鋰離子電池產(chǎn)品。⑥檢測用電池充放電測試儀對制成的鋰離子電池產(chǎn)品進行測試，以IC進行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內(nèi)阻3. Im Ω。對比例1 ①按照傳統(tǒng)鋰離子電池的制造工藝配料-攪拌-涂布-軋制-分切-焊極耳卷 繞(疊片)，制作成電芯(按20Ah設(shè)計制造)。②將電芯的極耳用超聲波焊接在已有技術(shù)的蓋板(如圖1、圖2、圖3所示)的在連接片上。③按照鋰離子電池的后續(xù)工藝密封焊接(將蓋板與殼體焊接在一起)_干燥-注 電解液-化成-測試，即可得到鋰離子電池產(chǎn)品。④檢測用電池充放電測試儀對制成的鋰離子電池產(chǎn)品進行測試，以IC進行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內(nèi)阻4. 6m Ω。實施例2 ①將儲能器件上、下蓋板的外連接螺栓底部(伸入儲能器件殼體內(nèi)部的部分)設(shè) 計成一個扁平狀帶孔的片，如圖8、圖9所示，外連螺栓14由螺桿1、螺桿頭2和連接片5組 成，1、2、5設(shè)計成一個連接整體，由于連接片與螺栓是一體的，無連接電阻，因此使整個儲能 器件的內(nèi)阻得到減小，有利于實現(xiàn)高功率(大電流)輸出；連接片5上開有用于鉚接或螺栓 連接極耳6的連接片孔4;②按照傳統(tǒng)鋰離子電池的制造工藝配料-攪拌-涂布-軋制-分切-焊極耳卷 繞(疊片)，制作成電芯(按20Ah設(shè)計制造)。③如圖10、圖11所示，在卷繞好(或疊片好)的電芯12的兩端極耳6(雙極耳或 單極耳)上用專用工具打出與連接片孔4相對應(yīng)的極耳孔7 (極耳與連接片的鉚接點)，連 接片孔4、對應(yīng)的極耳孔7以及墊片10鉚接孔均為兩個，然后用鉚釘將極耳鉚接在連接片5 上或用螺栓將極耳6固定在連接片5對應(yīng)的孔4處。④將電芯的極耳6可以分為兩部分，并分別置于連接片5的前后兩面，連接片置于 這兩部分之間進行鉚接；鉚接時分別墊上極耳墊片10，該墊片10上設(shè)有與連接片5相應(yīng) 的鉚接孔(如圖13、圖14所示)；再用鉚釘將墊片10、極耳6、連接片5鉚接在一起，雙端引 出的外連螺栓14通過密封絕緣墊16固定于儲能器件蓋板上(每端2個外連螺栓分別作正 負極)，外連螺栓14的材質(zhì)正極選用牌號為6082的鋁合金，負極選用316不銹鋼；在外連 螺栓14靠蓋板11上面絕緣墊16處設(shè)有緊固螺母13 ；蓋板11上設(shè)有防爆閥15 ；在上蓋板 的一邊開有一個用于加注電解液的注液孔8 ；為了防止螺栓轉(zhuǎn)動，在蓋板11底面設(shè)置塑料 防轉(zhuǎn)支架17。⑤按照鋰離子電池的后續(xù)工藝密封焊接(將蓋板與殼體焊接在一起)_干燥-注 電解液-化成-測試，即可得到低內(nèi)阻鋰離子電池產(chǎn)品。⑥檢測用電池充放電測試儀對制成的鋰離子電池產(chǎn)品進行測試，以IC進行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內(nèi)阻3. 5m Ω。對比例2同對比例1。
權(quán)利要求1.一種雙端引出式低內(nèi)阻儲能器件，包括穿過器件蓋板的外連螺栓部分、密封部分 及位于器件內(nèi)部的連接部分，作為正、負極的外連螺栓分別通過密封絕緣材料固定于儲能 器件蓋板上，其特征是儲能器件引出端分別位于器件的兩端，在電芯的兩端均留有極耳； 上、下蓋板引出的外連螺栓底部且伸入儲能器件殼體內(nèi)的連接部分留有用于鉚接極耳的 柱，該鉚接柱與外連螺栓的螺桿、螺桿頭為一個整體；電芯的極耳上開有與螺栓鉚接柱相應(yīng) 的孔，極耳通過鉚接柱與螺栓連接在一起；所述的儲能器件包括由電化學(xué)原理進行儲能的 器件和由物理原理進行儲能的器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于所述儲能器件殼體內(nèi)的連接 部分是呈扁平狀帶孔的連接片，該連接片與外連螺栓的螺桿、螺桿頭為連接整體，連接片上 開有用于鉚接或螺栓連接的孔，在電芯的極耳上開有與連接片相應(yīng)的孔，極耳通過鉚接或 螺栓與連接片連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于所述的儲能器件為長方 體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于該儲能器件為鋰離子電 池、超級電容器、混合電容器、大功率電池、電容電池它們中的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于所述的蓋板上設(shè)有防爆 膜或防爆閥，蓋板與電芯之間設(shè)置塑料或橡膠防轉(zhuǎn)支架。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于鉚接前在極耳上面放置保護 極耳的墊片，該墊片上設(shè)有與螺栓鉚接柱相應(yīng)的鉚接孔；所述的鉚接柱、對應(yīng)的極耳孔以及 墊片鉚接孔是1個或者多個。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于鉚接前在極耳兩面放置保護 極耳的墊片，該墊片上設(shè)有與連接片相應(yīng)的鉚接孔；所述的連接片孔、對應(yīng)的極耳孔以及墊 片鉚接孔是1個或者多個；電芯的極耳分成兩部分，連接片置于這兩部分之間進行鉚接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于所述外連螺栓的螺桿頭設(shè)置 在螺桿的底部，或者設(shè)在螺桿的中部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于所述位于器件兩端的外 連螺栓引出端，其中每一端設(shè)置1個或多個外連螺栓。
專利摘要本實用新型提供一種雙端引出式低內(nèi)阻儲能器件，包括穿過器件蓋板的外連螺栓、密封及位于器件內(nèi)的連接部分，外連螺栓分別通過密封絕緣墊固定于儲能器件蓋板上，其引出端分別位于器件兩端，電芯兩端留有極耳；上、下蓋板引出的外連螺栓底部且伸入器件殼體內(nèi)的連接部分留有用于鉚接極耳的柱，鉚接柱與外連螺栓的螺桿、螺桿頭為連接整體；電芯極耳上開有與螺栓鉚接柱相應(yīng)的孔，極耳通過鉚接柱與螺栓連接在一起；儲能器件包括由電化學(xué)原理進行儲能的器件和由物理原理進行儲能的器件。采用雙端引出方式，使極耳連接更加可靠，能降低器件內(nèi)阻，提高其功率性能，又接線靈活；外螺栓與內(nèi)部連接體為一體，減小連接電阻，提高了器件的功率特性。
文檔編號H01G9/00GK201853757SQ20102023903
公開日2011年6月1日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者李國君, 李薦 申請人:朝陽立塬新能源有限公司