專利名稱：自鉚接式低內(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，具體涉及一種自鉚接式低內(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(dá)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(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儲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)一步降低儲能器件的總電阻，才能達(dá)到進(jìn) 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(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；C3)電極片上焊接極 耳，在芯包的心部留一個孔，用點(diǎn)焊機(jī)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(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。
發(fā)明內(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，提供一種自鉚接 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、功率密度提尚。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)有利于降低儲能器件的內(nèi) 阻，提高其功率性能，并具有連接可靠的特點(diǎn)。即將外連接螺栓與內(nèi)部連接片設(shè)計為一體，
3以減小連接電阻，提高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—種自鉚接式低內(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)部的鉚接部分，作為正、負(fù)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，其特征是蓋板上引出的外連螺栓底部且伸入儲能器件殼體內(nèi)部的鉚接部分留 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，極耳通過鉚接柱直接與螺栓連接在一起(螺栓上的鉚接柱代替鉚 釘)；所述的儲能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲能的器件和由物理原理進(jìn)行儲能的器件。本實用新型適合的儲能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲能的器件和由物理原理進(jìn) 行儲能的器件，該儲能器件為鋰離子電池、超級電容器、混合電容器、電化學(xué)電容器、雙電層 電容器、電容電池、大功率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。所述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(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可以是1個或者多個；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(diǎn)是由于沒有連接片，極耳直接與外連螺栓連接體鉚接在一起， 所以連接可靠，接觸電阻小，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；將外連螺栓與鉚接柱設(shè)計為一個整體，減少了連接，降低了連接電阻；又由于 是直接將電芯的極耳直接鉚接在螺栓上，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)，有利于提高儲能器件的 功率特性(大電流特性)和體積能量密度。

圖1圖2圖3分別是現(xiàn)有儲能器件蓋板引出機(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分別是本實用新型帶兩個鉚接柱的螺栓連接體主視圖與仰視圖。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為儲能器件的電芯示意圖。圖9為儲能器件電芯與蓋板連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖10、圖11分別是用于鉚接時保護(hù)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(jìn)行詳細(xì)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將儲能器件蓋板11上的外連螺栓8底部(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，外連螺栓由螺桿1、螺桿頭2和鉚 接柱3組成，1、2、3設(shè)計成一個整體(整體加工)。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。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8所示，在卷繞好(或疊片好)的電芯6的極耳4上用專用工具打出與鉚 接柱3相對應(yīng)的極耳孔5 ；鉚接柱3、對應(yīng)的極耳孔5以及墊片10鉚接孔均為兩個。④如圖9所示，將極耳孔5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10、11所示)，該墊片上設(shè)有與螺栓鉚接柱3相應(yīng)的鉚接孔；再用鉚接機(jī)將墊片10、 極耳4、外連螺栓8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5處 形成鉚接點(diǎn)9。見圖9，外連螺栓8通過密封絕緣墊14固定于儲能器件蓋板11上(正負(fù)極 各一個)，外連螺栓8的材質(zhì)正極選用牌號為3003的鋁合金，負(fù)極選用無鉛黃銅合金；在外 連螺栓8靠蓋板上面絕緣墊14處設(shè)有緊固螺母10 ；蓋板11上設(shè)有防爆膜或防爆閥15 ；在 蓋板一邊開有一個用于加注電解液的注液孔7 ；為防止螺栓轉(zhuǎn)動，在蓋板8的底面設(shè)置塑料 防轉(zhuǎn)支架12。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(jìn)行測試，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(jìn)行測試，以IC進(jìn)行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內(nèi)阻4. 6m Ω。
權(quán)利要求1.一種自鉚接式低內(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)部的鉚接部分，作為正、負(fù)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，其特征是蓋板上引出的外連螺栓底部且伸入儲能器件殼體內(nèi)的鉚接部分留有用 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(jìn)行儲能的器件和由物理原理進(jìn)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，其特征在于該儲能器件為鋰離子電池、超 級電容器、混合電容器、電化學(xué)電容器、雙電層電容器、電容電池、大功率電池它們中的任意 一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于所述的蓋板上設(shè)有防爆膜或防爆閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于所述蓋板與電芯之間設(shè)置塑 料或橡膠防轉(zhuǎn)支架。
5.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(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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于外連螺栓底部的鉚接柱是1 個或者多個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的低內(nèi)阻儲能器件，其特征在于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。
專利摘要本實用新型提供一種自鉚接式低內(nèi)阻儲能器件，包括穿過器件蓋板的外連螺栓、密封及器件內(nèi)的鉚接部分，外連螺栓通過密封絕緣墊固定于器件蓋板上，蓋板上引出的外連螺栓底部且伸入儲能器件殼體內(nèi)的部分留有鉚接柱，該鉚接柱與外連螺栓的螺桿、螺桿頭為連接整體；電芯極耳開有與鉚接柱相應(yīng)的孔，極耳通過鉚接柱與螺栓連接在一起；所述儲能器件包括由電化學(xué)原理進(jìn)行儲能的器件和由物理原理進(jìn)行儲能的器件。由于沒有連接片，使整個儲能器件的內(nèi)阻減小，有利于實現(xiàn)高功率輸出；外連螺栓與鉚接柱成整體，減少連接又降低了連接電阻；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，提高儲能器件的功率特性(大電流特性)和體積能量密度。
文檔編號H01M2/12GK201853758SQ20102023904
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