專(zhuān)利名稱(chēng)：雙端引出式低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種儲(chǔ)能器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種雙端引出式低內(nèi)阻儲(chǔ)能器 件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
電源是各種電路都不可缺少的重要部分。在沒(méi)有市電的情況下，只有采取將電能 存儲(chǔ)的方式才能滿足電路使用，因此各種儲(chǔ)能器件是移動(dòng)用電系統(tǒng)的重要組成部分，其性 能直接關(guān)系到移動(dòng)用電器的使用壽命、功率特性等重要指標(biāo)。目前儲(chǔ)能器件有一次電池、二次電池、超級(jí)電容器等。一次電池不可充電，無(wú)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(dòng)用電器的首選儲(chǔ)能器 件；目前，常見(jiàn)二次電池有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、超級(jí)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(guó)限制使用；由于鎳的價(jià)格不斷 上漲，鎳氫電池的性?xún)r(jià)比也在不斷下降。鋰離子電池和超級(jí)電容器是近年來(lái)出現(xiàn)的新型儲(chǔ) 能器件，具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。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(jí)電容器壽命長(zhǎng)(可達(dá)10萬(wàn)次以上)，功率密度大，但能量密度較低。電動(dòng)汽車(chē)、脈沖電源等裝置都對(duì)其儲(chǔ)能器件的功率性能提出了更高的要求。在提 高儲(chǔ)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(jìn)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(jìn)電解液方面，許多研究者進(jìn)行了大量研究，也取得了較大進(jìn)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(gè)儲(chǔ)能器件總電阻中就逐漸上升到 重要位置；即需要改進(jìn)電極極耳引出結(jié)構(gòu)才能進(jìn)一步降低儲(chǔ)能器件的總電阻，才能達(dá)到進(jìn) 一步提高儲(chǔ)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(jìn)，但進(jìn)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(guò)鉚釘與儲(chǔ)能器件的外部接 線柱連接；( 在電極片上焊接多個(gè)極耳，將多個(gè)極耳焊接在一個(gè)小金屬板上，金屬板通過(guò) 卡簧結(jié)構(gòu)與端板連接，這種方式對(duì)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(gè)孔，用點(diǎn)焊機(jī)通過(guò)該孔將芯包的一個(gè)電極極耳焊接在殼的底部， 另一極用點(diǎn)焊機(jī)將極耳焊接在端板上，這種方式仍然要用極耳，焊點(diǎn)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(guò)密封結(jié)構(gòu)直接伸出儲(chǔ)能器件殼體，但 用螺絲將極耳固定在螺栓上，由于螺絲松動(dòng)會(huì)造成接觸不良。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)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(chǔ)能器件中引出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而使儲(chǔ)能器件的內(nèi)阻減小、可靠性增加、功率密
度提高。本實(shí)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(chǔ)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(diǎn)；且將外連接螺栓與內(nèi)部連接件設(shè)計(jì)為一體，減小了連接電阻，提高了儲(chǔ)能器件的功率特性。 為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案—種雙端引出式低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，包括穿過(guò)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(fù)極的外連螺栓分 別通過(guò)密封絕緣材料固定于儲(chǔ)能器件蓋板上，其特征是儲(chǔ)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(chǔ)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(gè)整體；電芯的 極耳上開(kāi)有與螺栓鉚接柱相應(yīng)的孔，極耳通過(guò)鉚接柱與螺栓連接在一起；所述的儲(chǔ)能器件 包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件和由物理原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件。本實(shí)用新型還可以將外連螺栓與內(nèi)部連接件設(shè)計(jì)成另一種形式，即所述儲(chǔ)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(kāi)有用于鉚接或螺栓連接的孔，在電芯的極耳上開(kāi)有與連接片相應(yīng)的孔，極 耳通過(guò)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(jìn)行鉚接。鉚接前在極耳兩面放置保護(hù)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(duì)應(yīng)的極耳孔以及墊片鉚接孔是1個(gè)或者多個(gè)。本實(shí)用新型適合的儲(chǔ)能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件和由物理原理進(jìn) 行儲(chǔ)能的器件，所述的儲(chǔ)能器件為鋰離子電池、超級(jí)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(chǔ)能器件設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，所述器件的蓋板上至少有一個(gè)用于加注電解液的 注液孔，蓋板上還可以設(shè)計(jì)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(guò)程中移動(dòng)；鉚接柱與極耳鉚接前，在極耳上面放置 保護(hù)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(duì)應(yīng)的極耳孔以及墊片鉚接孔可以是1個(gè)或者多個(gè)；所述儲(chǔ)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(gè)或者多個(gè)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(shí)用新型的特點(diǎn)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(chǔ)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(diǎn)；將外連接螺栓與內(nèi)部連 接體設(shè)計(jì)為一體，進(jìn)一步減小了連接電阻，提高了儲(chǔ)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(diǎn)，有利于提高儲(chǔ)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(chǔ)能器件蓋板引出機(jī)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(shí)用新型帶兩個(gè)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(shí)用新型帶一個(gè)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(chǔ)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(shí)保護(hù)極耳的墊片主視圖與俯視圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，同時(shí)提供對(duì)比例說(shuō)明本 實(shí)用新型的效果。下面的實(shí)施例只是符合本實(shí)用新型技術(shù)內(nèi)容的實(shí)例，并不說(shuō)明本實(shí)用新 型僅限于下述實(shí)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(xiàng)制造的產(chǎn)品均屬本 實(shí)用新型內(nèi)容。實(shí)施例1 ①將儲(chǔ)能器件上、下蓋板11引出的外連接螺栓14底部(即伸入儲(chǔ)能器件殼體內(nèi) 部的鉚接部分)設(shè)計(jì)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(jì)成一個(gè)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(gè)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(gè)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(jì)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(zhuān)用工具打出與鉚接柱3相對(duì)應(yīng)的極耳孔7。④如圖12所示，將極耳孔6對(duì)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(duì)應(yīng)的極 耳孔7以及墊片10鉚接孔均為兩個(gè)；再用鉚接機(jī)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(diǎn)9。見(jiàn)圖12， 雙端引出的外連螺栓14通過(guò)密封絕緣墊16固定于儲(chǔ)能器件蓋板11上(每端2個(gè)外連螺 栓分別作正負(fù)極)，外連螺栓14的材質(zhì)正極選用牌號(hào)為3003的鋁合金，負(fù)極選用無(wú)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(kāi)有一個(gè)用于加注電解液的注液孔8 ；為防止螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，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(cè)試，即可得到低內(nèi)阻鋰離子電池產(chǎn)品。⑥檢測(cè)用電池充放電測(cè)試儀對(duì)制成的鋰離子電池產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，以IC進(jìn)行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內(nèi)阻3. Im Ω。對(duì)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(jì)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(cè)試，即可得到鋰離子電池產(chǎn)品。④檢測(cè)用電池充放電測(cè)試儀對(duì)制成的鋰離子電池產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，以IC進(jìn)行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內(nèi)阻4. 6m Ω。實(shí)施例2 ①將儲(chǔ)能器件上、下蓋板的外連接螺栓底部(伸入儲(chǔ)能器件殼體內(nèi)部的部分)設(shè) 計(jì)成一個(gè)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(jì)成一個(gè)連接整體，由于連接片與螺栓是一體的，無(wú)連接電阻，因此使整個(gè)儲(chǔ)能 器件的內(nèi)阻得到減小，有利于實(shí)現(xiàn)高功率(大電流)輸出；連接片5上開(kāi)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(jì)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(zhuān)用工具打出與連接片孔4相對(duì)應(yīng)的極耳孔7 (極耳與連接片的鉚接點(diǎn))，連 接片孔4、對(duì)應(yīng)的極耳孔7以及墊片10鉚接孔均為兩個(gè)，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(duì)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(jìn)行鉚接；鉚接時(shí)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(guò)密封絕緣墊16固定于儲(chǔ)能器件蓋板上(每端2個(gè)外連螺栓分別作正 負(fù)極)，外連螺栓14的材質(zhì)正極選用牌號(hào)為6082的鋁合金，負(fù)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(kāi)有一個(gè)用于加注電解液的注液孔8 ；為了防止螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，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(cè)試，即可得到低內(nèi)阻鋰離子電池產(chǎn)品。⑥檢測(cè)用電池充放電測(cè)試儀對(duì)制成的鋰離子電池產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，以IC進(jìn)行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內(nèi)阻3. 5m Ω。對(duì)比例2同對(duì)比例1。
權(quán)利要求1.一種雙端引出式低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，包括穿過(guò)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(fù)極的外連螺栓分別通過(guò)密封絕緣材料固定于儲(chǔ)能 器件蓋板上，其特征是儲(chǔ)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(chǔ)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(gè)整體；電芯的極耳上開(kāi)有與螺栓鉚接柱相應(yīng) 的孔，極耳通過(guò)鉚接柱與螺栓連接在一起；所述的儲(chǔ)能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲(chǔ)能的 器件和由物理原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，其特征在于所述儲(chǔ)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(kāi)有用于鉚接或螺栓連接的孔，在電芯的極耳上開(kāi)有與連接片相應(yīng)的孔，極耳通過(guò)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(chǔ)能器件，其特征在于所述的儲(chǔ)能器件為長(zhǎng)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(chǔ)能器件，其特征在于該儲(chǔ)能器件為鋰離子電 池、超級(jí)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(chǔ)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(chǔ)能器件，其特征在于鉚接前在極耳上面放置保護(hù) 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(duì)應(yīng)的極耳孔以及 墊片鉚接孔是1個(gè)或者多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，其特征在于鉚接前在極耳兩面放置保護(hù) 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(duì)應(yīng)的極耳孔以及墊 片鉚接孔是1個(gè)或者多個(gè)；電芯的極耳分成兩部分，連接片置于這兩部分之間進(jìn)行鉚接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲(chǔ)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(chǔ)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(gè)或多個(gè)外連螺栓。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種雙端引出式低內(nèi)阻儲(chǔ)能器件，包括穿過(guò)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(guò)密封絕緣墊固定于儲(chǔ)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(kāi)有與螺栓鉚接柱相應(yīng)的孔，極耳通過(guò)鉚接柱與螺栓連接在一起；儲(chǔ)能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲(chǔ)能的器件和由物理原理進(jìn)行儲(chǔ)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(hào)H01G9/00GK201853757SQ20102023903
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)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(guó)君, 李薦 申請(qǐng)人:朝陽(yáng)立塬新能源有限公司