專利名稱：蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池，并尤其涉及一種包括正極板、負(fù)極板和電連接到正極板和負(fù)極板上的集電板的電極組件。
背景技術(shù)：
與原電池相比，蓄電池可以再充電。相同類型的蓄電池可以做成電池組并用來為諸如蜂窩電話、膝上型計(jì)算機(jī)和攝錄機(jī)的各種便攜電子設(shè)備的電源。鋰蓄電池由于它們具有較高的驅(qū)動(dòng)電壓和較高的每單位重量能量密度而適于便攜電子設(shè)備。
根據(jù)外形，蓄電池可以分為不同的類型，如方形電池和圓柱形電池。圓柱形蓄電池通常包括一個(gè)電極組件，其中正極板和負(fù)極板以及插入它們之間作為絕緣體的隔板以“果凍卷”的形式螺旋差繞。電極組件插入到圓柱形容器的內(nèi)側(cè)，以形成電池。
正極板和負(fù)極板具有引出端子，即，導(dǎo)電接頭，該導(dǎo)電接頭收集從正極板和負(fù)極板產(chǎn)生的電流。導(dǎo)電接頭通過如焊接固定到相應(yīng)的正極板或負(fù)極板上，以便將來自正極板和負(fù)極板的電流引到電池的正極端子和負(fù)極端子上。
這種結(jié)構(gòu)在用于低電容量的小電池時(shí)可以實(shí)現(xiàn)足夠的收集效率。但是，對于需要高功率的大電池，正極板和負(fù)極板的面積必須隨著電池的尺寸增加而增大，于是，電阻增大。因此，使用導(dǎo)電接頭的電池的收集效率降低。
在克服這些困難所作出的努力中，包括在日本公開專利11-233148中公開的電池在內(nèi)，已經(jīng)提出了多種蓄電池，該電池具有多個(gè)接頭，以便更好地引導(dǎo)來自正極板和負(fù)極板中每一個(gè)的電流。
這種蓄電池可以通過將若干引出接頭固定到正極板和負(fù)極板每一個(gè)上來提高收集效率，從而減小這些電池的內(nèi)阻。
另外，日本公開6-267528公開了一種蓄電池，其中為每個(gè)正極板和負(fù)極板的集電器提供未涂敷活性材料的長條形的引出安裝件，并且在引出安裝件處焊接多條引線。
這種二次電極還具有這樣一種結(jié)構(gòu)，使得多條引線固定到引出安裝件上。這可以通過以小內(nèi)阻收集來自正極板和負(fù)極板的電流來改善收集效率。
然而，由于上述電池需要多條固定于正電極和負(fù)電極上的引線，因此，制造效率低下。
此外，由于上述電池利用點(diǎn)焊來將引出接頭固定到正極板和負(fù)極板上，并且正極板和負(fù)極板的集電器是薄板，因此，引出固定區(qū)域可能會(huì)由于施加到引出固定區(qū)域上的壓力而無法保持其形狀，于是，使得焊接變得困難。
發(fā)明內(nèi)容
提供了一種蓄電池，其中改善了對于正極板和負(fù)極板每一個(gè)的收集效率。此外收集來自正極板和負(fù)極板的電流的收集元件可以輕易固定到正極板和負(fù)極板上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，蓄電池包括電極組件，該電極組件具有插入正極板和負(fù)極板之間的隔板。每個(gè)正極板和負(fù)極板具有具有一個(gè)未涂敷的區(qū)域，該未涂敷的區(qū)域形成在該極板的至少一部分上并且未涂敷有活性材料。正極板和負(fù)基板的未涂敷區(qū)域通過焊接分別固定到正集電板和負(fù)集電板上。以第一預(yù)定角度設(shè)置的多條第一焊接線形成在正集電板上，而以第二預(yù)定角度設(shè)置的多條第二焊接線形成在負(fù)集電板上。雖然正集電板和負(fù)集電板通常彼此間隔開，但是在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二焊接線彼此偏移。
第一焊接線可以布置成十字形，如同第二焊接線那樣。
一條第一焊接線與相鄰的第一焊接線之間的角度可以是90度。
類似地，形成在一條第二焊接線和相鄰的第二焊接線之間的角度也可以是90度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，蓄電池包括電極組件，該電極組件具有插入正極板和負(fù)極板之間的隔板。正極板和負(fù)極板中的每一個(gè)具有一個(gè)未涂敷區(qū)域，該未涂敷區(qū)域形成在極板的至少一部分上，并且保持未用活性材料涂敷。正極板和負(fù)極板的未涂敷區(qū)域通過焊接分別固定到正集電板和負(fù)集電板上。當(dāng)形成在正集電板上的正焊接線或多條正焊接線重疊在形成于負(fù)集電板上的負(fù)焊接線或多條負(fù)焊接線上時(shí)，相應(yīng)的正焊接線和負(fù)焊接線并不正好重疊，而是彼此交叉形成預(yù)定的偏移角度。在正集電板和負(fù)集電板每一個(gè)上設(shè)置兩對垂直焊接線的情況下，偏移角大致在10度和80度之間，并且優(yōu)選地是45度。
在這個(gè)實(shí)施例的又一種變型中，如果提供了單獨(dú)一根正焊接線和單獨(dú)一根負(fù)焊接線，那么偏移角選定成使得正焊接線和負(fù)焊接線布置成十字形，優(yōu)選地彼此成90度。
從下面參照附圖對實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚并更容易理解，圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的蓄電池的橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電極組件的示意性分解透視圖；圖3A和3B分別是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的正集電板和負(fù)集電板的平面圖；以及圖4和5是說明彼此疊置的正集電板和負(fù)集電板的兩個(gè)不同實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施例，該實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中，附圖標(biāo)記在所有附圖中標(biāo)識相同的元件。下面將描述實(shí)施例以便通過參照附圖來解釋本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的蓄電池的橫截面圖。
如圖1所示，蓄電池包括電極組件10，該電極組件10具有正極板11、負(fù)基板12和介于兩個(gè)極板之間的隔板13。在一端形成有開口的容器20接納電極組件10和電解質(zhì)。端帽組件30借助于墊圈31安裝在容器20的開口的上端，由此封閉和密封容器20。正集電板40連接到電極組件10的正極板11上，并與該正極板11電接觸，而負(fù)集電板50連接到電極組件的負(fù)極板12上并與該負(fù)極板12電接觸。
更具體地說，容器20由導(dǎo)電金屬和合金制成，該導(dǎo)電金屬或合金諸如是鋁、鋁合金或鍍鎳的鋼。根據(jù)所示出的實(shí)施例，它具有一個(gè)限定圓柱形內(nèi)部空間的圓柱形狀，用來接納電極組件10。
雖然在示例性實(shí)施例中解釋的蓄電池具有圓柱形狀，但是其形狀并不受此限制，并可以是其他形狀，例如正方形。
電極組件10具有分層結(jié)構(gòu)，使得隔板13置于正極板11和負(fù)極板12之間。這種組件可以以多層結(jié)構(gòu)疊置，或者可以纏繞成果凍卷的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
根據(jù)圖1，電極組件10的集電板40、50分別電連接到正極板11和負(fù)極板12，以形成電極組件。根據(jù)圖2，盡管正極板的大部分包括涂敷有負(fù)活性材料的涂敷區(qū)域12b，但是設(shè)置了一個(gè)未涂敷有負(fù)活性材料的下部未涂敷區(qū)域12c，以提供一個(gè)與負(fù)集電板50電接觸的區(qū)域。類似地，雖然正極板的大部分包括涂敷有正活性材料的涂敷區(qū)域11b，但是提供了未涂敷正活性材料的上部未涂敷區(qū)域11c，以提供一個(gè)與正集電板40電接觸的區(qū)域。
參照圖1，端帽組件30包括蓋板32和墊圈31，蓋板32具有外部端子32a，而墊圈31將蓋板32與容器20絕緣。它還可以包括通氣板33，該通氣板33在預(yù)定的壓力水平下破裂，以便排出高壓狀態(tài)下的氣體，由此防止電池爆炸。通氣板33通過引線35電連接到正集電板40。
通氣板33可以改進(jìn)成任何結(jié)構(gòu)，只要它可以在規(guī)定的高壓水平下切斷外部端子32a通過引線35與電極組件的電連接即可。
正極板和負(fù)極板的未涂敷區(qū)域11c、12c中每一個(gè)布置成從隔板13突出，以便正極板和負(fù)極板的未涂敷區(qū)域可以接觸與其相對應(yīng)的正集電板40和負(fù)集電板50。
每個(gè)未涂敷區(qū)域11c、12c通過焊接固定到相應(yīng)的集電板40、50上，參照圖3A和3B，焊接線L1+、L2+、L1-、L2-分別形成在正集電板和負(fù)集電板40、50上。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，每個(gè)集電板40、50由涂敷了導(dǎo)電材料的板狀元件制成，并且它為圓形，以適應(yīng)蓄電池的總體形狀。優(yōu)選的是，集電板40、50的厚度比正極板和負(fù)極板11、12的厚度大兩到三倍。
此外，優(yōu)選的是，未涂敷區(qū)域11c、12c通過激光焊接固定到集電板40、50上。不同于點(diǎn)焊，由于激光焊接可以在無壓力的情況下將集電板40、50焊接到那些未涂敷區(qū)域11c、12c上，因此它能夠在不改變未涂敷區(qū)域11c、12c形狀的前提下將集電板40、50固定到未涂敷區(qū)域11c、12c上。
下面將詳細(xì)描述將未涂敷區(qū)域11c、12c焊接到集電板40、50上的焊接結(jié)構(gòu)。
在如上所述制備電極組件10之后，正集電板40和負(fù)集電板50與正基板和負(fù)極板的相應(yīng)的未涂敷區(qū)域11c、12c相接觸并通過激光焊接焊接到其上。
于是，如圖3A所示，第一對焊接線L1+、L2+形成在正集電板40上。如圖3B所示，第二對焊接線L1-、L2-形成在負(fù)集電板50上。
優(yōu)選的是，每條焊接線L1+、L2+、L1-、L2-形成一條穿過相應(yīng)集電板40、50的中心的直線，并且在示例性實(shí)施例中，第一焊接線L1+、L2+在正集電板40上布置成十字形，第二焊接線L1-、L2-同樣在負(fù)集電板50上布置成十字形。
第一焊接線L1+、L2+之間的角度α以及第二焊接線L1-、L2-之間的角度θ中的每一個(gè)角度優(yōu)選為90度，但是本發(fā)明的角度α、θ并不局限于90度。
第一焊接線L1+、L2+和第二焊接線L1-、L2-在集電板40、50上進(jìn)一步排列成偏移結(jié)構(gòu)，如圖4清楚示出的。根據(jù)圖4，正集電板疊置在負(fù)集電板50上，使得第一和第二焊接線相對于彼此的取向可見。在圖4中，第一焊接線L1+、L2+和第二焊接線L1-、L2-彼此偏移角度β。
在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是，第一焊接線L1+、L2+和相鄰的第二焊接線L1-、L2-之間的角度β在10和80度的范圍內(nèi)，并且該示例性實(shí)施例中的角度為45度。
沿著如上所述的焊接線L1+、L2+、L1-、L2-，正極板和負(fù)極板的未涂敷區(qū)域11c、12c接觸集電板40、50。每個(gè)極板通過焊接線L1+、L2+和L1-、L2-焊接并固定到它相應(yīng)的正集電板上。
由于自正極板和負(fù)極板11、12收集電流是通過集電板40、50來實(shí)現(xiàn)的，該集電板40、50與正極板和負(fù)極板的未涂敷區(qū)域11c、12c形成電接觸和固定，因此，從正極板和負(fù)極板11、12到正端子和負(fù)端子的內(nèi)阻減小，由此改善了電池的功率。
此外，由于電流收集結(jié)構(gòu)是通過將集電板40、50布置在未涂敷區(qū)域11c、12c上并且然后將它們激光焊接到正極板和負(fù)極板上，因此，改善了制造該結(jié)構(gòu)的效率。
表1給出了對根據(jù)本發(fā)明制造的蓄電池(稱為示例)的測試結(jié)果以及根據(jù)將引出接頭固定到正極板和負(fù)極板上的傳統(tǒng)方法制造的蓄電池(成為對比例)的測試結(jié)果。該測試是通過100000次充/放電循環(huán)來進(jìn)行的，并且示出示例和對比例的能量密度。如表1所示，根據(jù)本發(fā)明的電池具有高于傳統(tǒng)電池的能量密度。
表1
根據(jù)本發(fā)明，易于將正極板和負(fù)極板的未涂敷區(qū)域焊接到集電板上。另外，由于本發(fā)明能夠使未涂敷區(qū)域的多個(gè)部分在形狀不變的情況下焊接到一個(gè)集電板上，因此收集效率增大，由此改善電池功率。
本發(fā)明的蓄電池可用作大功率電子設(shè)備的電源，這種大功率電子設(shè)備如電動(dòng)車、混合電動(dòng)車、無線吸塵器、電動(dòng)自行車和小型摩托車。
應(yīng)指出的是本發(fā)明的其他實(shí)施例也是可行的。例如，取代形成在每個(gè)集電板上的多條焊接線，如圖5所示，也可以在每個(gè)集電板上形成單獨(dú)一條焊接線。對于這樣的實(shí)施例，焊接線L+、L-相對彼此排列成十字形，且兩條焊接線以預(yù)定角度彼此交叉。在一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)定角度約為90度。
雖然已經(jīng)圖示和描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到可以在不背離本發(fā)明的原理和精髓前提下作出各種變化，而本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其等價(jià)物限定。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池，包括正集電板和負(fù)集電板；正極板和負(fù)極板，每個(gè)極板涂敷有活性材料；置于正極板和負(fù)極板之間的隔板；多條第一焊接線，該第一焊接線相對于彼此以預(yù)定角度布置在正集電板上，用于將正集電板焊接到正極板上；以及多條第二焊接線，該第二焊接線相對于彼此以預(yù)定角度布置在負(fù)集電板上，用于將負(fù)集電板焊接到負(fù)極板上。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄電池，其中，第一焊接線和第二焊接線彼此偏移。
3.如權(quán)利要求2所述的蓄電池，其中，第一焊接線和第二焊接線彼此偏移從大約10度到大約80度的偏移角。
4.如權(quán)利要求3所述的蓄電池，其中，偏移角是大約45度。
5.如權(quán)利要求1所述的蓄電池，其中，蓄電池為圓柱形的。
6.如權(quán)利要求5所述的蓄電池，其中，集電板是圓形的。
7.如權(quán)利要求1所述的蓄電池，其中，焊接線是激光焊接線。
8.如權(quán)利要求1所述的蓄電池，其中，蓄電池用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。
9.一種蓄電池，包括正集電板和負(fù)集電板；正極板和負(fù)極板，每個(gè)極板具有未涂敷活性材料的未涂敷區(qū)域；介于正極板和負(fù)極板之間的隔板；在正集電板上的正焊接線，用來將正集電板焊接到正極板的未涂敷區(qū)域上；以及負(fù)集電板上的負(fù)焊接線，用于將負(fù)集電板焊接到負(fù)極板上的未涂敷區(qū)域。
10.如權(quán)利要求9所述的蓄電池，其中，正焊接線和負(fù)焊接線彼此偏移。
11.如權(quán)利要求10所述的蓄電池，其中，正焊接線和負(fù)焊接線彼此偏移大約90度。
12.如權(quán)利要求9所述的蓄電池，其中，正焊接線是多條正焊接線中的第一條，多條第一正焊接線彼此以預(yù)定角度設(shè)置在正集電板上，負(fù)焊接線是多條負(fù)焊接線中的第一條，多條第一負(fù)焊接線彼此以預(yù)定角度設(shè)置在負(fù)集電板上。
13.如權(quán)利要求12所述的蓄電池，其中，多條正焊接線和多條負(fù)焊接線彼此偏移。
14.如權(quán)利要求13所述的蓄電池，其中，多條正焊接線和多條負(fù)焊接線彼此偏移從大約10度到大約80的偏移角。
15.如權(quán)利要求14所述的蓄電池，其中，偏移角大約為45度。
16.如權(quán)利要求9所述的蓄電池，其中，蓄電池是圓柱形的。
17.如權(quán)利要求16所述的蓄電池，其中，集電板是圓形的。
18.如權(quán)利要求9所述的蓄電池，其中，焊接線是激光焊接線。
19.如權(quán)利要求9所述的蓄電池，其中，蓄電池用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。
20.一種蓄電池，包括正集電板和負(fù)集電板；正極板和負(fù)極板，每個(gè)極板涂敷有活性材料；置于正極板和負(fù)極板之間的隔板；多條第一焊接線，它們相對于彼此以預(yù)定角度布置在正集電板上，用來將正集電板焊接到正極板上；以及多條第二焊接線，它們相對彼此以預(yù)定角度布置在負(fù)集電板上，用來將負(fù)集電板焊接到負(fù)極板上，其中，第一焊接線和第二焊接線彼此偏移。
21.如權(quán)利要求20所述的蓄電池，其中，第一焊接線和第二焊接線彼此偏移從大約10度到大約80度的偏移角。
22.如權(quán)利要求20所述的蓄電池，包括兩條第一焊接線和兩條第二焊接線。
23.如權(quán)利要求22所述的蓄電池，其中，兩條第一焊接線以大約直角彼此取向，而兩條第二焊接線以大約直角彼此取向。
24.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中，第一焊接線和第二焊接線彼此偏移大約45度的偏移角。
25.如權(quán)利要求20所述的蓄電池，其中，焊接線是激光焊接線。
26.如權(quán)利要求20所述的蓄電池，其中，正極板和負(fù)極板包括未涂敷有活性材料的未涂敷部分，而正集電板和負(fù)集電板分別焊接到正極板和負(fù)極板的未涂敷部分上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蓄電池，該蓄電池包括電極組件，該電極組件具有置于正極板和負(fù)極板之間的隔板。正極板和負(fù)極板中每一個(gè)具有未涂敷活性材料的未涂敷區(qū)域。正極板和負(fù)極板的未涂敷區(qū)域通過焊接分別固定到正集電板和負(fù)集電板上。多條第一焊接線彼此以預(yù)定角度形成在正集電板上。而多條第二焊接線也彼此以預(yù)定角度形成在負(fù)集電板上。所述多條第一焊接線和多條第二焊接線彼此偏移。
文檔編號H01M10/04GK1658410SQ200510008228
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月16日
發(fā)明者金容三 申請人:三星Sdi株式會(huì)社