專利名稱：電池連接組件及鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電池結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種電池連接組件及鋰電池。
背景技術(shù)：
一般而言，根據(jù)電池的形狀可將電池分為圓柱型與方型兩種，而電池之組成則包括電池殼體(電池芯外部之殼體)、電池芯蓋、及內(nèi)部之電池芯結(jié)構(gòu)；將電池芯結(jié)構(gòu)置入電池殼體中，再將電池芯蓋與電池殼體以焊接等方式密合后,最后將電解液注入電池內(nèi)，即完成電池之主要制造流程。電池芯結(jié)構(gòu)主要由正極、負(fù)極、隔離膜等材料構(gòu)成，而電池與電池芯結(jié)構(gòu)間通常充斥電解液。正極材料通常決定電池之種類，例如鋰鈷電池(LiCo02)、鋰錳電池(LiMn02)、鋰 鎳電池(LiNi02)及磷酸鋰鐵電池(LiFePCM)等，可通稱鋰離子電池，當(dāng)然尚具有其它種類，如鎳氫、鎳鎘電池等。通常，電池之形狀涉及到電池芯結(jié)構(gòu)之制程與設(shè)計，例如圓筒型電池，其電池芯結(jié)構(gòu)通常為卷繞體，而方型電池，其電池芯結(jié)構(gòu)通常為疊片體。疊片體之制程一般包括Z字型疊片法，該方法請參考中國專利第CN 101485033號揭示之內(nèi)容；隔離膜制袋法，該方法請參考中國專利第CN 101174681號揭示之內(nèi)容；隔離膜切片法，該方法請參考中國專利第CN 101405911號揭示之內(nèi)容。以疊片法為例，正/負(fù)極是由正/負(fù)極材料涂布于極片后，再加上極耳以便將電導(dǎo)出，最后再以隔離膜隔開正/負(fù)極而成，如此則避免短路。如果正極與負(fù)極之極耳皆為同一方向，則電池之電池芯蓋必須做相應(yīng)之設(shè)計，將輸出端子制作于電池芯蓋上。由于輸出端子都在同側(cè)，且通常會做在電池芯蓋上，因此，電池芯蓋之絕緣、連接方式等設(shè)計就顯得相當(dāng)重要。好的絕緣設(shè)計，可以避免電池內(nèi)部短路；好的連接方式,可以充分利用電池殼體內(nèi)部之空間,又具有穩(wěn)固耐沖撞等特性。然而，現(xiàn)有方型電池之設(shè)計有幾個盲點(diǎn)。首先，方型電池的電池芯蓋連接端子之固定方式，通常是利用螺絲而直接將疊片體之極耳鎖定于電池芯蓋上，具體請參考中國專利第CN101174681號揭示之內(nèi)容；或是利用鉚釘直接將疊片體之極耳鉚在電池芯蓋上。然而，在各種實際應(yīng)用的場合中，上述物理固定之方式容易松動，于是極可能造成漏液情形的發(fā)生。此外，疊片體內(nèi)各極片之極耳也是以物理方式連接，接觸內(nèi)阻較大，單位為毫歐姆，通常為超聲波焊接之疊片體極耳接觸內(nèi)阻之好幾倍。其次，為了避免內(nèi)部的極耳碰觸到電池芯蓋而造成短路的可能性，又必須做額外的絕緣設(shè)計，于是增加了電池芯整體的體積。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種電池連接組件，該電池連接組件節(jié)省空間且連接牢固。具體技術(shù)方案如下一種電池連接組件,包括電池芯結(jié)構(gòu)及電池芯蓋板,所述電池芯結(jié)構(gòu)包括電池芯極耳，所述電池連接組件還包括與電池芯蓋板機(jī)械但絕緣連接的電池芯蓋極耳，所述電池芯極耳與電池芯蓋極耳機(jī)械及電性連接，所述電池芯極耳與電池芯蓋極耳連接后的橫截面呈M字型。進(jìn)一步地,所述電池芯極耳包括與電池芯結(jié)構(gòu)連接的第一連接部及與第一連接部連接并與電池芯蓋極耳連接的第一結(jié)合部，所述電池芯蓋極耳包括與電池芯蓋連接的第二連接部及與第二連接部連接并與第一結(jié)合部連接的第二結(jié)合部。進(jìn)一步地，所述電池連接組件還包括設(shè)置在電池芯結(jié)構(gòu)與電池芯蓋板之間的絕緣片。進(jìn)一步地，所述絕緣片上設(shè)有通孔，所述電池芯蓋極耳的第二結(jié)合部穿過通孔與電池芯極耳的第一結(jié)合部連接。進(jìn)一步地，所述電池芯蓋與電池芯結(jié)構(gòu)之間的距離小于等于10毫米。進(jìn)一步地，所述電池芯極耳與電池芯蓋極耳是以超聲波焊方式焊接在一起。進(jìn)一步地，所述電池芯蓋極耳與所述電池芯蓋利用鉚釘連接。本實用新型的目的還在于提供一種鋰電池，該鋰電池的極耳連接結(jié)構(gòu)節(jié)省空間且連接牢固。具體技術(shù)方案如下一種鋰電池,包括電池外殼、電池芯結(jié)構(gòu)、電解液以及導(dǎo)電端子，其特征在于還包括M字型極耳連接結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述鋰電池還包括電池芯蓋安裝于電池外殼用以密封所述電池芯結(jié)構(gòu)與電解液。進(jìn)一步地，所述M字型極耳連接結(jié)構(gòu)包括電池芯極耳及電池芯蓋極耳。進(jìn)一步地，所述電池芯極耳與電池芯結(jié)構(gòu)連接，所述電池芯蓋極耳與電池芯蓋連接。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型電池連接組件節(jié)省空間且連接牢固；該鋰電池的極耳連接結(jié)構(gòu)節(jié)省空間且連接穩(wěn)固。

圖I是本實用新型電池芯蓋組件組裝于電池的立體圖。圖2是本實用新型電池芯蓋組件的立體示意圖。圖3是本實用新型電池芯蓋組件的另一立體示意圖(電池外殼被省略)。圖4是本實用新型電池芯蓋組件的另一視角的立體示意圖。圖5是圖I所示電池的局部立體圖(電池外殼被省略)。圖6是本實用新型電池芯蓋組件的側(cè)視示意圖。圖7是圖I所示電池的電池芯極耳與電池芯蓋極耳焊接前的示意圖。圖8是圖6之結(jié)合示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。請參閱圖I至圖5所示，本實用新型電池芯蓋組件300收容于電池100的電池外殼200內(nèi)。電池外殼200內(nèi)充滿電解液。所述電池芯蓋組件300包括電池芯蓋(未標(biāo)號)以及電池芯結(jié)構(gòu)20。本實用新型電池芯蓋包括電池芯蓋板30、設(shè)置在電池芯蓋板30 —側(cè)的導(dǎo)電端子10、設(shè)置在電池芯蓋板30另一側(cè)的電池芯蓋極耳41、42、固持件50以及絕緣墊70。如圖2、圖3所示，所述導(dǎo)電端子10包括安裝部12以及自安裝部12延伸而出用于與外部設(shè)備(圖未示)連接的導(dǎo)接部11。在本實施例中，所述導(dǎo)接部11上設(shè)有螺紋111用以與外部設(shè)備螺紋鎖緊，所述安裝部12呈長橢圓形?？梢岳斫猓灰m應(yīng)電池100的寬度，安裝部12的形狀并無特別限制。所述安裝部12上設(shè)有貫穿安裝部12的鉚接孔。所述導(dǎo)電端子10的橫截面呈臺階狀。所述導(dǎo)電端子10包括正極端子IOa與負(fù)極端子10b，主要材料均為黃銅。為了區(qū)分正極與負(fù)極，會于黃銅外側(cè)額外加上膜層。所述膜層是電鍍在導(dǎo)電端子10上的，材料一般為鎳或者青銅。所述導(dǎo)電端子10作為輸出端子，亦稱為極柱，主要用途是將電池芯結(jié)構(gòu)20的電從電池100內(nèi)導(dǎo)出至電池100外部，并可鎖緊。所述導(dǎo)電端子10以冷沖壓方式制造，包括如下步驟將長銅條裁切成料棒，所述料棒長為15-20毫米； 將所述料棒放入冷沖壓模具內(nèi)將一端打扁成圓餅狀，沖模該料棒形成用以安裝到電池100上的安裝部12，并將安裝部12裁切成長橢圓形；使用螺絲機(jī)在料棒上搓出具有螺紋111的導(dǎo)接部11 ;清洗步驟，所述清洗方法為超聲波清洗；及在清洗后的導(dǎo)電端子10上形成膜層，依照導(dǎo)電端子10的正極或是負(fù)極分別電鍍不同材料。以冷沖壓方式所制造出來的導(dǎo)電端子10的扭力較大，可達(dá)10牛頓.米?，F(xiàn)有技術(shù)中，主要利用車切加工制造導(dǎo)電端子，然而，以車切加工制造出來的導(dǎo)電端子扭力較小，最多到3牛頓.米即會滑牙。所述滑牙是指剛開始鎖螺絲似乎有鎖緊，但是再鎖深一點(diǎn)又松掉的現(xiàn)象。因此，以冷沖壓方式制造出來的導(dǎo)電端子10更加不容易發(fā)生滑牙。所述電池芯結(jié)構(gòu)20包括疊片體(未標(biāo)號)及電池芯極耳21、22，所述電池芯極耳21，22與電池芯蓋極耳41、42機(jī)械及電性連接在一起，具體細(xì)節(jié)將在本文后段闡述。所述電池芯極耳21、22包括正極極片極耳21及負(fù)極極片極耳22。所述疊片體是由多片極片疊置而成，每一極片具有一極耳。所述正、負(fù)電池芯極耳21、22分別由多片極片上的極耳以超聲波焊接的方式焊成一體而形成。所述電池芯蓋板30的材料可與電池外殼200 —致，比如均可為鋁。所述電池芯蓋板30的形狀為方形。其尺寸設(shè)計主要是配合電池外殼200的開口大小，以便相互接合。同時，預(yù)留四個貫穿的蓋孔(圖未示)供絕緣墊70與固持件50穿設(shè)。所述電池芯蓋板30將電池100密封，四個蓋孔的內(nèi)側(cè)表面皆以絕緣墊70包覆，再將固持件50，比如鉚釘?shù)?，穿過其中以鉚接。所述電池芯蓋極耳包括正電池芯蓋極耳41及負(fù)電池芯蓋極耳42。所述正、負(fù)電池芯蓋極耳41、42的材料不同，正電池芯蓋極耳41的材料為鋁，負(fù)電池芯蓋極耳42的材料為銅鍍鎳。所述電池芯蓋極耳材料的選取原則為正極極片極耳21材料需與其連接的正電池芯蓋極耳41材料一致，負(fù)極亦同。所述電池芯蓋極耳41、42為片狀金屬，其寬窄取決于過電流的大小。電流越大，電池芯蓋極耳41、42的寬度越大。例如25安時的電池芯蓋極耳寬度一般為2(T25毫米，16安時的電池芯蓋極耳寬度一般為15 20毫米，12安時的電池芯蓋極耳寬度一般為10 15毫米。所述電池芯蓋極耳被鉚釘50鉚接于電池芯蓋板30上，用于與電池芯極耳焊接，并與電池芯極耳共同形成M字型極耳結(jié)構(gòu)。所述正電池芯蓋極耳41與正極極片極耳21通過超聲波焊接連接。所述負(fù)電池芯蓋極耳42與負(fù)極極片極耳22通過超聲波焊接連接。所述電池芯蓋組件300還可進(jìn)一步包括設(shè)置在電池芯結(jié)構(gòu)20與電池芯蓋板30之間的絕緣片60。所述絕緣片60上進(jìn)一步設(shè)有通孔(未標(biāo)號)，所述電池芯蓋極耳41、42穿過絕緣片60的通孔與電池芯極耳21、22機(jī)械及電性連接在一起。請參閱圖3至圖6所示，所述電池芯極耳21、22包括與電池芯結(jié)構(gòu)20疊片體連接的第一連接部211、221及與電池芯蓋極耳41、42連接的第一結(jié)合部212、222。所述電池芯蓋極耳41、42包括與電池芯蓋板30連接的第二連接部411、421及與第二連接部411、421連接并與第一結(jié)合部212、222連接的第二結(jié)合部412、422。所述正極極片極耳21與正電池芯蓋極耳41機(jī)械及電性連接后的橫截面呈M字型。所述負(fù)極極片極耳22與負(fù)電池芯蓋極耳42機(jī)械及電性連接后的橫截面大致呈M字型。采用該種M字型的連接方式，則所述電池芯蓋板30與電池芯結(jié)構(gòu)20之間的距離小于等于10毫米，從而減少電池殼體200內(nèi)部空間 的浪費(fèi)。該種M字型的連接方式可方便使用超聲波焊接，超聲波焊接可減少接觸內(nèi)阻。另夕卜，該種M字型極耳結(jié)構(gòu)也使得連接更加牢固。如圖2所示，所述固持件50將電池芯蓋板30、導(dǎo)電端子10、電池芯蓋極耳41、42機(jī)械及電性地連接在一起。本實施例中，所述固持件50為鉚釘，所述導(dǎo)電端子10、電池芯蓋板30、電池芯蓋極耳41、42及絕緣墊70通過鉚釘鉚接固持在一起。鉚釘?shù)牟牧现饕獮殇X，也可以為紅銅或其他同等性能的材料。所述鉚釘50的形狀為圓型柱狀，具有類似梯型的頭，較大頭位于電池芯蓋板30的下方。所述鉚釘50的尺寸為頭部寬度可為7 10毫米，厚度可為0. 8^1. 5毫米，桿徑可為3. 5飛毫米，高度根據(jù)電池芯蓋板30的尺寸作相應(yīng)調(diào)整。導(dǎo)電端子10安裝部12上的四個鉚接孔之洞壁皆以絕緣墊70包覆，再將鉚釘50穿過予以鉚接。本實施例中，利用鉚接方式固定導(dǎo)電端子10、絕緣墊70、電池芯蓋板30以及電池芯蓋極耳41、42。所述絕緣片60為絕緣體，其材料可為塑料。所述絕緣片60的形狀為一片狀絕緣體，可為方形，片體中間劃出兩道方形開口，以利電池芯蓋極耳41、42穿過該絕緣片60。所述絕緣片60的功效為避免電池芯極耳21、22與電池芯蓋極耳41、42連接的部分接觸到電池芯蓋板30。如圖6與圖7所示，所述絕緣墊70包括位于電池芯蓋板30 —側(cè)的用以電絕緣導(dǎo)電端子10與電池芯蓋板30的第一絕緣部71、位于電池芯蓋板30另一側(cè)用于電絕緣電池芯蓋板30與電池芯蓋極耳41、42的第二絕緣部72、及位于連接第一絕緣部71與第二絕緣部72并電絕緣固持件50與電池芯蓋板30的連接部(圖未示)。所述第一絕緣部71部分地包覆在電池芯蓋板30上方，所述第二絕緣部72部分地包覆在電池芯蓋板30下方，所述連接部覆蓋電池芯蓋板30蓋孔內(nèi)壁上，所述蓋孔是使得鉚釘50可以穿過電池芯蓋板30。所述絕緣墊70的材料為PP (聚丙烯)，亦可為其它絕緣且耐電解液腐蝕的材料，于此不一一列舉。所述絕緣墊70具有工字型剖面形狀。在俯視方向上為呈方型，且四端圓角?？梢岳斫獾兀鼋^緣墊70面積須比導(dǎo)電端子10安裝部12的面積大，也要比電池芯蓋極耳41、42的面積大，俯視方向上亦可為其他形狀。所述絕緣墊70的加工方法是將電池芯蓋板30先置入注塑機(jī)，然后以射出成型之方式做出橫截面為工字型之絕緣結(jié)構(gòu)。因為導(dǎo)電端子10、電池芯蓋板30、電池芯極耳21、22，及電池芯蓋極耳41、42均為金屬材料，所以所述絕緣墊70的用途為避免正負(fù)極短路。具體而言，所述絕緣墊70用于同時隔離電池芯蓋板30與鉚釘50、隔離電池芯蓋板30與電池芯蓋極耳41、42、隔離電池芯蓋板30與導(dǎo)電端子10之間的電連接。在本實用新型中，所述絕緣片60與絕緣墊70構(gòu)成雙層絕緣結(jié)構(gòu)，使得電池的絕緣效果更佳。所述電池芯蓋組件300的制造方法，包括以下步驟提供電池芯結(jié)構(gòu)20，所述電池芯結(jié)構(gòu)20設(shè)有電池芯極耳21、22 ;提供電池芯蓋板30，將所述電池芯蓋板30置入注塑機(jī)； 在電池芯蓋板30上注塑成型絕緣墊70 ； 提供導(dǎo)電端子10，將導(dǎo)電端子10置于電池芯蓋板30 —側(cè)；提供電池芯蓋極耳41、42，將電池芯蓋極耳41、42置于電池芯蓋板30另一側(cè)；提供固持件50，所述固持件50將電池芯蓋板30、絕緣墊70、導(dǎo)電端子10及電池蓋極耳41、42機(jī)械及電性地固持連接在一起；將所述電池芯蓋極耳41、42與電池芯極耳21、22以超聲波焊接的方式機(jī)械及電性
連接在一起。在以上步驟中，所述導(dǎo)電端子10、電池芯蓋極耳41、42及固持件50均通過絕緣墊70而與電池芯蓋板30相絕緣。所述電池芯極耳21、22與電池芯蓋極耳41、42的機(jī)械及電性連接是使用超聲波焊方式將兩者焊接熔解在一起。如圖8所示，焊接電池芯蓋極耳與電池芯極耳之前，先將電池芯蓋極耳的第二連接部411、421鉚接于電池芯蓋板30上，再將電池芯蓋極耳折彎使得第二連接部411、421與第二結(jié)合部412、422垂直。同時，將電池芯蓋極耳也折彎使得第一連接部211、221與第一結(jié)合部212、222的夾角也呈90度，也即相互垂直。然后，將電池芯蓋極耳與電池芯極耳按照正、負(fù)極兩兩對應(yīng)。接著，以超聲波焊方式將兩者焊接于一體。最后，將電池芯蓋板30翻轉(zhuǎn)固定后使得所述電池芯極耳21、22與電池芯蓋極耳41、42連接后的橫截面大致呈M字型，如圖6所示，也即最后形成M字型極耳連接結(jié)構(gòu)。在本實用新型中，電池芯蓋組件300使用鉚接的固定方式，可避免產(chǎn)生類似螺絲松動的現(xiàn)象，且可避免電池漏液的可能性，整體結(jié)構(gòu)得以精簡。另外，本實用新型電池芯蓋組件避免短路的效果良好同時可實現(xiàn)大量生產(chǎn)。除此以外，電池芯極耳21、22與電池芯蓋極耳41、42采用超聲波焊接的連接方式并凹折成M字型，從而可以節(jié)省空間且焊接牢固。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電池連接組件，其包括電池芯結(jié)構(gòu)及電池芯蓋板，所述電池芯結(jié)構(gòu)包括電池芯極耳，其特征在于所述電池連接組件還包括與電池芯蓋板機(jī)械但絕緣連接的電池芯蓋極耳，所述電池芯極耳與電池芯蓋極耳機(jī)械及電性連接，所述電池芯極耳與電池芯蓋極耳連接后的橫截面呈M字型。
2.如權(quán)利要求I所述的電池連接組件，其特征在于所述電池芯極耳包括與電池芯結(jié)構(gòu)連接的第一連接部及與第一連接部連接并與電池芯蓋極耳連接的第一結(jié)合部，所述電池芯蓋極耳包括與電池芯蓋連接的第二連接部及與第二連接部連接并與第一結(jié)合部連接的第二結(jié)合部。
3.如權(quán)利要求I所述的電池連接組件，其特征在于所述電池連接組件還包括設(shè)置在電池芯結(jié)構(gòu)與電池芯蓋板之間的絕緣片。
4.如權(quán)利要求3所述的電池連接組件，其特征在于所述絕緣片上設(shè)有通孔，所述電池芯蓋極耳的第二結(jié)合部穿過通孔與電池芯極耳的第一結(jié)合部連接。
5.如權(quán)利要求I所述的電池連接組件，其特征在于所述電池芯蓋與電池芯結(jié)構(gòu)之間的距離小于等于10毫米。
6.如權(quán)利要求I所述的電池連接組件，其特征在于所述電池芯極耳與電池芯蓋極耳是以超聲波焊方式焊接在一起。
7.如權(quán)利要求I所述的電池連接組件，其特征在于所述電池芯蓋極耳與所述電池芯蓋利用鉚釘連接。
8.一種鋰電池，包括電池外殼、電池芯結(jié)構(gòu)、電解液以及導(dǎo)電端子，其特征在于還包括M字型極耳連接結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的鋰電池，其特征在于所述鋰電池還包括電池芯蓋安裝于電池外殼用以密封所述電池芯結(jié)構(gòu)與電解液。
10.如權(quán)利要求9所述的鋰電池，其特征在于所述M字型極耳連接結(jié)構(gòu)包括電池芯極耳及電池芯蓋極耳。
11.如權(quán)利要求10所述的鋰電池，其特征在于所述電池芯極耳與電池芯結(jié)構(gòu)連接，所述電池芯蓋極耳與電池芯蓋連接。
專利摘要本實用新型公開了一種電池連接組件，包括電池芯結(jié)構(gòu)及電池芯蓋板，所述電池芯結(jié)構(gòu)包括電池芯極耳，所述電池連接組件還包括與電池芯蓋板機(jī)械但絕緣連接的電池芯蓋極耳，所述電池芯極耳與電池芯蓋極耳機(jī)械及電性連接，所述電池芯極耳與電池芯蓋極耳連接后的橫截面呈M字型。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型電池連接組件節(jié)省空間且連接牢固；該鋰電池的極耳連接結(jié)構(gòu)節(jié)省空間且連接穩(wěn)固。本實用新型還提供了一種鋰電池。
文檔編號H01M2/26GK202495506SQ20112049557
公開日2012年10月17日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者宋華斌, 黃仁治 申請人:冠碩新能源(香港)有限公司, 蘇州冠碩新能源有限公司