CN100340028C - 可再充电电池 - Google Patents

Abstract

一种可再充电电池，包括具有正电极、负电极和置于该正负电极之间的隔板的电极组件，用于容纳该电极组件的壳体，以及置于该电极组件和该壳体之间的隔离物。

Description

可再充电电池

技术领域

本发明涉及可再充电电池，更具体地，涉及具有最小非必要内部空间的可再充电电池。

背景技术

与不能再充电的原电池不同，可再充电电池能够反复充电和放电。使用单个电池单元的低容量可再充电电池，可以被用作诸如便携式电话、笔记本式电脑和可携式摄像机的各种便携式电子设备的能源。使用数十个以电池组形式相互连接的电池单元的高容量可再充电电池，可以被用作驱动诸如混合动力车(HEV)上的电动机的能源。根据外部形状，可再充电电池可以分为圆柱形、棱柱形或袋形。

可再充电电池一般包括电极组件，该电极组件通过将正电极、负电极和隔板螺旋卷绕为胶卷结构而形成。隔板置于正电极和负电极之间，并充当绝缘体。可替代地，电极组件还可通过堆叠正电极、负电极和隔板而形成。电极组件容纳在壳体内，该壳体由带有外部端子的盖组件封闭。

日本未审专利申请公开2000-40501和2001-38475中描述了棱柱形可再充电电池的电极组件的结构，在此引入其完整内容以供参考。

与圆柱形可再充电电池相比，由于其结构的原因，该棱柱形可再充电电池容易在壳体和容纳在壳体中的电极组件之间存在非必要内部“死空间”。

死空间是由电极组件自身的形状造成的。在电极组件采用胶卷结构的情况下，电极组件的边缘呈部分圆形。当电极组件置于电池外壳的内部空间中时，该圆形边缘在壳体内部造成间隙，导致死空间。

由于该间隙的容积而形成的死空间，可能引起在可再充电电池制造中过量电解液被注入，导致电解液浪费和可再充电电池性能退化。

特别是，驱动混合动力车的电动机的可充电电池需要一种适于获得高能量的结构，并且上述问题在大尺寸电池的情况下较之在小尺寸电池中可能更加严重。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种可再充电电池，其具有壳体和容纳于壳体中的电极组件之间的最小的间隔，从而避免过量使用电解液。

该可再充电电池可以包括：电极组件，该电极组件具有正电极、负电极和置于该正负电极之间的隔板；用于容纳该电极组件的壳体；以及置于该壳体中的隔离物，该隔离物环绕该电极组件的圆形部分。

该隔离物可以包括第一隔离物和第二隔离物，该第一隔离物对着该电极组件的第一端并被装配以接纳该第一端，该第二隔离物对着该电极组件的第二端并被装配以接纳该第二端。

该隔离物可以包括与该电极组件的圆形部分相对应的槽，以及被置为与该壳体内侧相邻的主体。

该正负电极分别包括其上不含有活性材料的正极和负极非涂层区域，且该正极和负极非涂层区域上能够被置为彼此相对。

正极引线连接器和负极引线连接器被分别电连接到该正极和负极非涂层区域上。引线连接器盖可以环绕正极和负极非涂层区域，并可以被装配在其上。

该可再充电电池可以进一步包括被分别电连接到正负电极上的正电极端子和负电极端子以及被连接到壳体上的盖组件。该隔离物可以包括适于在其中插入该正极端子和负极端子的端子插入狭槽。该隔离物可包括多个通孔，并可由绝缘体构成。该第一隔离物和第二隔离物可以通过连接器被相互连接。该引线连接器盖和该隔离物也可以通过连接器被相互连接。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的可再充电电池的分解示意透视图。

图2是根据本发明一个实施例的可再充电电池的截面图。

图3是根据本发明一个实施例的包含装配后的隔离物的电极组件的侧视图。

图4是根据本发明一个示例性实施例的可再充电电池的截面图。

图5是根据本发明另一个示例性实施例的可再充电电池的截面图。

具体实施方式

参考图1和图2，根据本发明一个实施例的可再充电电池包括电极组件14，该电极组件14包括正电极11、负电极12以及分别置于正电极和负电极11、12之间的隔板13。正电极和负电极11、12以及隔板13以胶卷结构被螺旋缠绕在一起，以形成电极组件14。电极组件14置于壳体15中，且该壳体15被盖组件30封闭。该盖组件30可以被接合到壳体15的开口15a上，从而密封壳体。盖组件30进一步包括正电极端子31和负电极端子32，该正电极端子31和负电极端子32通过引线连接器17电连接到电极组件14上。隔离物20、20′位于电极组件14和壳体15之间的间隙中。

壳体15可以包括诸如铝、铝合金或镀镍钢之类的可导电金属。壳体15可采用任意需要的形状来限定用于接纳电极组件14的内部空间。例如，该壳体可以是六边柱形、圆柱形或其他形状。

电极组件14可以为多层结构，其中隔板13置于正电极11和负电极12之间，正电极11和负电极12上涂覆有正极和负极活性物质。可替代地，电机组件14可以为胶卷结构，其中正电极、负电极和隔板被连续堆叠然后螺旋卷绕。

根据本实施例，如图1所示，通过将胶卷形状的电极组件14插入棱柱形壳体15而形成可再充电电池。

该实施例中，隔板13置于正负电极11、12之间，电极组件14被螺旋卷绕成胶卷结构。正负电极11、12包括涂覆有活性物质的集流体。此外，绕制的电极组件14采用圆柱形，但是一般可以被压至矩形。在这种结构中，正极非涂层区域11a和负极非涂层区域12a相对于隔板13的外侧而彼此相对。

关于这点，正极端子31被连接到正极非涂层区域11a，该正极非涂层区域沿着正极边沿未涂覆正极活性物质；负极端子32被连接到负极非涂层区域12a，该负极非涂层区域沿着负极边沿未涂覆负极活性物质。

正极端子31和负极端子32与引线连接器17的端部相结合，引线连接器17被插入正极非涂层区域11a和负极非涂层区域12a中，并通过焊接固定在其上。

形成上述的电极组件14后，正极非涂层区域11a和负极非涂层区域12a保持其多层结构。在引线连接器17被插入正极和负极非涂层区域中后，正极和负极非涂层区域11a、12a的中部分别被压紧，以将该区域接合到引线连接器17上。因此，正如从电极组件14的侧面所看到的，所形成的正负极非涂层区域11a、12a的中部较其上部和下部薄。

盖组件30包括盖板33，盖板33被气密地接合到开口15a上，作为壳体15的顶部。在盖板33的两侧，形成用于插入正极端子31和负极端子32的孔33a、33b。

引线连接器17的一部分被插入到正极非涂层区域11a和负极非涂层区域12a中，其剩余部分沿着非涂层区域11a、12a的纵向显露，以通过例如焊接与非涂层区域11a、12a相连接。

然而，引线连接器17的结构以及引线连接器17与非涂层区域11a和12a之间的连接结构并不仅限于上述具体结构，而是可以采用各种结构。

隔离物20、20′被置于电极组件14的相对两端14a、14a′处，从而填充电极组件14插入壳体15中时产生的间隙。

第一隔离物20对着并适于接纳待与其连接的电极组件14的第一端14a。第二隔离物20′对着并适于接纳待与其连接的电极组件14的第二端14a′。第一隔离物20和第二隔离物20′被置为彼此相对。

根据本实施例，容纳在壳体15内的电极组件14具有配置在壳体15任意一侧的正极非涂层区域11a和负极非涂层区域12a，以及分别配置在壳体15顶部和底部的第一端14a和第二端14a′。

第一端14a和第二端14a′可以具有圆形部分，以对应于电极组件14的胶卷结构。

隔离物20、20′包括主体20a、20a′，主体20a、20a′沿第一端14a和第二端14a′的长度方向呈直角棱柱形状。

主体20a、20a′中每一个的一端(分别与第一端14a和第二端14a′直接相对的端)包括槽20b、20b′，且第一端14a和第二端14a′被分别插入到槽20b、20b′内。

槽20b、20b′的形状对应于第一端14a和第二端14a′。

具体地说，当从它们的纵向看时，槽20b、20b′具有弧形横截面(参见图3)。

该隔离物20、20′可以包括绝缘材料，以便不影响可再充电电池的性能。合适的绝缘材料的示例包括诸如聚酰亚胺之类的塑料或者粉末状金刚石与塑料的复合材料。

进一步，隔离物20、20′可以包括多个用于排放壳体15中所产生热量和气体的通孔20c、20c′。

制造可再充电电池时，通孔20c、20c′可以充当用于注入电解液到壳体15中的注入孔。

在第一隔离物20的两端可以形成端子插入狭槽22d，以便正电极端子31和负电极端子32可以不受第一隔离物20任何妨碍地被分别插入盖板33的孔33a、33b中。

当隔离物20、20′插入到电极组件14的第一端14a和第二端14a′上时，第一端14a和第二端14a′被接纳在隔离物20、20′的槽20b、20b′中，使得第一端14a和第二端14a′被隔离物20和20′所环绕。

正极端子31和负极端子32被插入第一隔离物20的端子插入狭槽22d中，以装配到第一隔离物20上。

当相互连接的电极组件14与隔离物20、20′如上所述被插入到壳体15中时，隔离物20、20′可以填充电极组件14和壳体15之间的间隔，并被置于壳体15内，因而在根据本实施例的可再充电电池中，壳体15内不必要的死空间被消除。

隔离物20、20′与电极组件14和壳体15之间是分离的，因此随着电解液被注入到壳体15，隔离物20和20′可以在壳体15内的各处浮动。如果隔离物20、20′在各处浮动，隔离物20、20′与电极组件14间的固定位置可能改变，使得壳体15内部的元件难以保持在它们的正确位置上，从而潜在地导致产品缺陷。

为防止隔离物20、20′浮动和离开电极组件14，可通过如图4所示的连接器40连接隔离物20和20′以相互固定二者。

连接器40可以是粘附到隔离物20、20′上以固定它们的胶带，或者是插在隔离物20、20′的槽内以将它们固定在一起的杆。连接器40并不仅限于此，还可以是能够将隔离物20、20′固定在一起的任何工具。

此外，如图5所示，可在电极组件14的两侧装配引线连接器盖50和50′，以覆盖并电保护和物理保护引线连接器17。引线连接器盖50、50′具有槽，适于分别接纳包括引线连接器17在内的正极非涂层区域11a和负极非涂层区域12a。

在本实施例中，隔离物20、20′二者和引线连接器盖50、50′二者间通过连接器60连接以相互固定。

在本发明的一个示例性实施例中，连接到电极组件的圆形部分上的隔离物将电极组件14和壳体15之间的间隙减至最小，从而防止电解液漏到该间隙中。这种结构将所需的电解液量减至最少，并防止了因电池中存在过量电解液而产生的电池性能退化。

在本发明的可再充电电池的示例性实施例中，非涂层区域和接合在其上的引线连接器被成形盖所环绕，从而保护它们免受外部冲击。根据本发明的该盖可防止由外部冲击能量所引起的非涂层区域11a、12a的潜在损坏，从而防止非涂层区域11a、12a与引线连接器17断开。其结果是，电池耐用性提高了。

本发明的可再充电电池可用于诸如电动汽车(EV)、混合动力车(HEV)、无线真空吸尘器、摩托车、小型摩托车之类的由电机驱动的高能电子设备的能源。

虽然所描述的是本发明的典型实施例，但本领域的技术人员应能理解在不背离所附权利要求要求中公开的本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种改进和变更。

Claims (12)

1、一种可再充电电池，包括：

电极组件，具有正电极、负电极和置于该正电极和该负电极之间的隔板，所述正电极、负电极和隔板被卷绕成具有两个对置的圆形端部的方形；

用于容纳该电极组件的壳体；和

置于该端部和该壳体间用于填充其间隙的至少一个隔离物，所述隔离物包括与所述电极组件的圆形端部之一相配合的槽。

2、如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述至少一个隔离物包括第一隔离物和第二隔离物，第一隔离物对着所述电极组件的第一端并被装配在其上，第二隔离物对着所述电极组件的第二端并被装配在其上。

3、如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述正电极和负电极分别包括其上不含有活性材料的正极非涂层区域和负极非涂层区域，其中所述正极非涂层区域和负极非涂层区域彼此相对。

4、如权利要求3所述的可再充电电池，进一步包括：

分别可电连接到所述正极非涂层区域和负极非涂层区域的正极引线接线器和负极引线连接器；和

分别环绕所述正极非涂层区域和负极非涂层区域并可装配在其上的引线连接器盖。

5、如权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括：

连接到所述壳体上的盖组件；

分别电连接到所述正电极和所述负电极上的正电极端子和负电极端子；

其中所述至少一个隔离物包括适于容纳所述正极端子和负极端子的端子插入狭槽。

6、如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述至少一个隔离物包括多个通孔。

7、如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述至少一个隔离物包含绝缘材料。

8、如权利要求2所述的可再充电电池，其中所述第一隔离物和所述第二隔离物通过连接器相互连接。

9、如权利要求4所述的可再充电电池，其中每个引线连接器盖和所述至少一个隔离物通过连接器相互连接。

10、如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电极组件具有胶卷结构。

11、如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述可再充电电池具有棱柱形状。

12、如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述可再充电电池适于电动机驱动设备使用。

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