由經(jīng)改進(jìn)的正極引流片構(gòu)筑的圓柱形電池的正極組合結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種由經(jīng)改進(jìn)的正極引流片構(gòu)筑的圓柱形電池的正極組合結(jié)構(gòu)，其特征在于改進(jìn)后的環(huán)形的正極引流元件替代傳統(tǒng)的正極引流元件，使集流面積的增加。本實(shí)用新型提供的正極組合結(jié)構(gòu)，由于增加了正極引流結(jié)構(gòu)的接觸面積，即減小了電池內(nèi)阻，提高了蓄電池的正極集流效果。
【專利說明】由經(jīng)改進(jìn)的正極引流片構(gòu)筑的圓柱形電池的正極組合結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種提高集流效果的經(jīng)改進(jìn)的環(huán)形正極引流片及電池結(jié)構(gòu)體，更確切地說本實(shí)用新型涉及提高圓柱型蓄電池正極集流效果的電池結(jié)構(gòu)體。屬于圓柱形電池的結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，在提倡低碳綠色環(huán)保的背景下，機(jī)動車輛排放的尾氣所造成的大氣污染已經(jīng)成為一個世界性的難題。該難題的一種解決途徑是以零排放的電力作為機(jī)動車輛的動力，如電動汽車、混合動力汽車，它們受到越來越多的關(guān)注和發(fā)展。因此車載的高容量及高輸出蓄電池的開發(fā)也越來越被重視。
[0003]而提高蓄電池輸出的一種方法就是電池集流效果的改善，因此蓄電池集流結(jié)構(gòu)的改進(jìn)就顯得越發(fā)重要。
[0004]可是，目前被廣泛使用的蓄電池，如氫鎳電池、鎳鎘電池、鋰離子電池及鉛酸電池，都存在著單體電池的容量越大，其輸出性能顯著下降的情況。造成這種結(jié)果的原因很多，但是，其中最主要的一個原因是電池本身的集流效果下降、內(nèi)阻較大所導(dǎo)致的。特別是在大電流充放電時，因電池產(chǎn)生的熱量不能及時導(dǎo)出，整組電池就會在高溫下工作，因而導(dǎo)致電池性能的迅速劣化；更為嚴(yán)重的是，如果電池組內(nèi)部熱量導(dǎo)出不均勻，就會使個別電池處于比同組中其它電池更高的環(huán)境溫度下工作，從而易造成這部分電池過充或過放，性能過早衰退，從而導(dǎo)致整組電池性能降低和壽命縮短。為了減少電池組內(nèi)部熱量局部積聚和溫度不均勻，人們不得不加大電池之間的排列間距，采取通風(fēng)甚至通水等強(qiáng)制冷卻措施，這樣不僅增大了電池組的體積，更提高了設(shè)計難度和制造成本。
[0005]傳統(tǒng)的蓄電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，所述的結(jié)構(gòu)是采用金屬殼的圓柱型蓄電池電池殼3為中空帶底部的圓柱型，安全閥4是目前堿性密封蓄電池上普遍采用的一種安全閥，也就是正極端子2，安全閥4與電池殼3通過一個塑膠材質(zhì)的絕緣墊5來實(shí)現(xiàn)電氣絕緣，同時起到密封作用。
[0006]經(jīng)查，日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社的專利(ZL02145775.1)及三洋電機(jī)株式會社的專利(ZL02145739.5)均采用的是如附圖1所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，蓄電池高度越高，內(nèi)部的集流越困難，本實(shí)用新型針對傳統(tǒng)的蓄電池結(jié)構(gòu)集流性能較差的問題，提出了能有效增加集流效果提高輸出性能的蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)。所提供的蓄電池結(jié)構(gòu)由于改善了正極集流效果，降低了電池內(nèi)阻，從而提高了輸出性能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型就是為了解決上述問題而形成的，本實(shí)用新型的目的在于提供一種經(jīng)改進(jìn)的正極引流片以及圓柱形電池正極組合結(jié)構(gòu)，以提高圓柱型蓄電池正極集流效果。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型擬通過一個環(huán)形的正極引流片替代傳統(tǒng)的正極引流元件，由于環(huán)形的結(jié)構(gòu)可以在比較大程度上增加正極引流片與正極端子的接觸面積，相應(yīng)的減小內(nèi)阻，增加正極的引流效果，達(dá)到提高電池的性能的目的。
[0009]本實(shí)用新型的電池的結(jié)構(gòu)體包括:一個圓柱形電池殼體；一個放置在圓柱形電池殼體內(nèi)的發(fā)電兀件；一個將發(fā)電兀件密封在電池殼腔內(nèi)的圓形正極端子，正極端子可將發(fā)電元件產(chǎn)生的電流導(dǎo)出并裝有保證電池在意外情況下不破裂、不爆炸的安全裝置。
[0010]上述發(fā)電元件的正極通過環(huán)形正極引流片與正極端子相連，發(fā)電元件的負(fù)極通過負(fù)極引流片與負(fù)極端子相連。
[0011]所述的每個發(fā)電單元是由薄片狀正極、負(fù)極、隔膜及電解質(zhì)和引流元件構(gòu)成，正極和負(fù)極分別處于隔膜的兩側(cè)并被隔膜隔開。電解質(zhì)可以是液態(tài)的，或凝膠狀的分布在正極、負(fù)極和隔膜中并被電池殼體收容，并與正極、負(fù)極和隔膜一起密封在電池中；當(dāng)電解質(zhì)呈凝膠狀時，它和隔膜結(jié)合在一起。
[0012]雖然制備方法不屬于實(shí)用新型保護(hù)范圍，但為了清楚描述環(huán)形正極引流片的結(jié)構(gòu)和作用，擬從圓形蓄電池的制造方法著手，對本實(shí)用新型涉及的正極引流片的結(jié)構(gòu)和特征上的描述。
[0013]本實(shí)用新型的蓄電池制造方法，包括:
[0014](I)制備圓柱電池殼體
[0015]電池殼體可以由金屬，如堿性蓄電池常用的鍍鎳碳鋼、鋰離子電池常用的鋁、不銹鋼等材料制成，也可以由樹脂，如酸性蓄電池及堿性蓄電池常用的pp、PE、PPE、ABS、MBS等材料制成。
[0016]當(dāng)所述電池殼體為金屬材料時，可以采用減薄拉伸等加工方法一次成型，也可以采用焊接的方法將殼壁和殼底連接在一起而成。
[0017](2)正極板和負(fù)極板的制作與傳統(tǒng)的方法保持一致。首先把配好的正負(fù)極粉料加入膠水及純潔水?dāng)嚢杈鶆?，使用拉漿爐將攪拌好的正負(fù)極漿料涂覆在泡沫鎳(正極)和鍍鎳鋼帶(負(fù)極)上，經(jīng)烘干和壓輥機(jī)的碾壓，形成工藝要求的厚度，然后用裁片機(jī)裁出固定尺寸的正極板和負(fù)極板。
[0018](3)將正極板、負(fù)極板與隔膜一起，螺旋式地卷繞成極組，并且極組外徑比圓柱形電池殼體的內(nèi)徑小0.1?0.5mm。
[0019](4)為步驟3制作的極組的正極和負(fù)極裝配上引流元件。
[0020]本實(shí)用新型采用的負(fù)極引流元件以及負(fù)極和傳統(tǒng)的一樣，保持不變，正極采用環(huán)形的引流片結(jié)構(gòu)。
[0021](5)將步驟4組合好的發(fā)電元件裝入電池殼體中，使負(fù)極集流片與電池殼體底座良好的接觸，并用電阻焊焊接進(jìn)行連接密封，隨后加入電解液。
[0022](6)蓋上正極端子，將正極端子與電池殼口通過塑膠材質(zhì)的絕緣環(huán)機(jī)械密封在一起，把環(huán)形正極引流片與正極端子采用電阻焊焊接在一起，焊接要保證焊接牢固且不焊穿不漏氣，起到密封的效果。
[0023]本實(shí)用新型的，與現(xiàn)有的相同充放電容量的圓柱形電池相比，由于正極集流面積增大，使電池內(nèi)阻降低，輸出性能大幅度提高，從而可以避免使用過程中電池溫度過高，改善電池組溫度場的均一性，提升電池組的性能和可靠性，延長使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是傳統(tǒng)的蓄電池結(jié)構(gòu)；
[0025]圖2是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；
[0026]圖3(1)為本實(shí)用新型改進(jìn)前正極引流片的正視圖，圖3(2)為本實(shí)用新型改進(jìn)前正極引流片的外觀斜視圖；
[0027]圖4(1)為本實(shí)用新型改進(jìn)后環(huán)形正極引流片的正視圖，圖4(2)為本實(shí)用新型改進(jìn)后環(huán)形正極引流片的外觀斜視圖；
[0028]圖5(1)為本實(shí)用新型改進(jìn)前正極端子與正極引流片組合的正視圖，圖5(2)為本實(shí)用新型改進(jìn)前正極端子與正極引流片組合的左視圖；
[0029]圖6(1)為本實(shí)用新型改進(jìn)后正極端子與環(huán)形正極引流片組合的正視圖，圖6(2)為本實(shí)用新型改進(jìn)后正極端子與環(huán)形正極引流片組合的左視圖；
[0030]圖7是本實(shí)用新型改進(jìn)后正極組合結(jié)構(gòu)。
[0031]圖中，1、蓄電池；2、正極端子；3、電池殼體；4、安全閥；5、絕緣環(huán)；6、正極引流條或正極引流元件；7、正極集流片；8、負(fù)極集流片；9、正極板；10、負(fù)極板；11、隔膜；12、環(huán)形正極引流片；13、負(fù)極引流片；14、電池柱狀發(fā)電單元。

【具體實(shí)施方式】
[0032]以下是根據(jù)特定的具體實(shí)例說明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可由以下實(shí)施例中所揭示的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的構(gòu)造，優(yōu)點(diǎn)與功效。
[0033]本實(shí)用新型亦可藉由其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不悖離本創(chuàng)作之精神下進(jìn)行各種修飾與變更。
[0034]請參見圖1 一 7，本實(shí)用新型采用金屬殼的蓄電池I的外形同傳統(tǒng)電池(圖1)相同，頂部為正極端子2，電池殼3作為負(fù)極端。頂部還裝配有一個安全閥4。安全閥4可以采用目前堿性密封蓄電池上普遍采用的一種安全閥，正極端子2通過塑膠材質(zhì)的絕緣環(huán)5與電池殼3之間實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封，同時也實(shí)現(xiàn)電氣絕緣。
[0035]蓄電池I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2，本實(shí)施例的蓄電池可以按以下步驟制作:
[0036](I)按傳統(tǒng)的技術(shù)制作出正極板9、負(fù)極板10，將隔膜11放在正極板9和負(fù)極板10之間，一起卷繞成一個圓柱狀極組，圓柱狀極組的外徑略小于電池殼的內(nèi)徑。
[0037](2)然后把負(fù)極集流片8與電池柱狀發(fā)電單元體14的負(fù)極進(jìn)行電阻焊結(jié)，然后把負(fù)極引流片13再用電阻焊焊接到負(fù)極集流片8上，正極集流片7與電池柱狀發(fā)電單元體14的正極進(jìn)行電阻焊結(jié)，然后再把類似于倒裝的梯形結(jié)構(gòu)的兩個環(huán)形正極引流片12(如圖7所示)焊接在正極集流片7上面。也即圖4(1)所示的兩個環(huán)形正極引流片構(gòu)成倒裝梯形的底面焊接在正極集流片7上面，圖7所示的倒裝梯形的地面焊接在正極集流片7上面；倒置梯形的頂面與正極端子2焊接；采用機(jī)械方法通過絕緣環(huán)5使電池殼體與安全閥(4)密封。
[0038](3)將上述焊接好正極集流片7和負(fù)極集流片8的電池柱狀發(fā)電單元體14裝入電池殼3內(nèi)，負(fù)極引流片13與電池殼體3的底座采用電阻焊接，使電池柱狀發(fā)電單元14、負(fù)極集流片8、負(fù)極引流片13與電池殼體3連接在電池底座，環(huán)形正極引流片12與電池正極端子進(jìn)行電阻焊接，使電池柱狀發(fā)電單元14，正極集流片7，呈倒梯形的環(huán)形正極引流片12及正極端子2電阻焊焊接連接在一起。
[0039](4)注入電解液，蓋上正極端子2，將正極端子2與電池殼口通過塑膠材質(zhì)的絕緣環(huán)5機(jī)械密封在一起。
[0040](5)將制作好的電池采用與傳統(tǒng)電池相同的方法用小電流完全充放電數(shù)次，對電池進(jìn)行活化。
[0041]參見圖3(1)-6(2)，可以明顯的看出改進(jìn)的效果。在圖3(1)中，改進(jìn)前的正極引流片頂端為半圓形，當(dāng)此半圓形的引流片與正極端子連接的時候接觸面積大約是個半圓形，如圖5(1)所示；改進(jìn)后的正極引流片頂端為環(huán)形，如圖4(1)所示，當(dāng)此改進(jìn)后的引流片與正極端子連接的時候接觸面積大約是個環(huán)形，如圖6(1)所示；由此，改進(jìn)后的接觸面積大約是改進(jìn)前接觸面積的兩倍，可以在比較大的程度上增加正極引流片與正極端子的接觸面積，增加正極的引流效果，相應(yīng)地減小內(nèi)阻，改善電池組溫度場的均一性，提升電池組的性能和可靠性，延長使用壽命。
[0042]本實(shí)施例制作的電池與相同的傳統(tǒng)圓柱型電池相比，集流效果明顯增加，輸出性能明顯提聞。
[0043]上述本實(shí)用新型的實(shí)施例僅例示性的說明了本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型，熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，對本實(shí)用新型所作的任何改變和改進(jìn)都在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如本申請的申請專利范圍所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種由經(jīng)改進(jìn)的正極引流片構(gòu)筑的圓柱形電池的正極組合結(jié)構(gòu)，所述經(jīng)改進(jìn)的正極引流片的頂端為環(huán)形，其特征在于由改進(jìn)后的兩個環(huán)形正極引流片(12)構(gòu)成倒置的梯形，倒置的梯形的底面焊接在正極集流片(7)上面；倒置梯形的頂面與正極端子(2)焊接；采用機(jī)械方法通過絕緣環(huán)(5)使電池殼體與安全閥(4)密封。
2.按權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于正極集流片(7)、呈倒梯形的環(huán)形正極引流片(12)與正極端子(2)電阻焊焊接在一起。
3.按權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于經(jīng)改進(jìn)的引流片與正極端子連接時接觸面積增加兩倍。
【文檔編號】H01M10/04GK204067477SQ201320585673
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】周明明, 婁豫皖, 江強(qiáng), 葛建民, 浦江艷, 黃佳春 申請人:上海萬宏動力能源有限公司