本发明公开一种可再充电电池,具有增大的输出和容量以及提高的可靠性和安全性。一种可再充电电池包括:电极组件,包括第一电极板和第二电极板,所述第一电极板包括从所述电极组件的端部延伸的多个第一突起,所述第二电极板包括从所述电极组件的所述端部延伸的多个第二突起,所述多个第一突起和所述多个第二突起的至少之一包括平坦部分和弯曲部分;容纳所述电极组件的壳体;和集电板,其被联接到所述多个第一突起和所述多个第二突起的所述至少之一,并至少覆盖所述弯曲部分。
1.一种可再充电电池,包括:电极组件,包括第一电极板和第二电极板,所述第一电极板包括从所述电极组件的端部延伸的多个第一突起,所述第二电极板包括从所述电极组件的所述端部延伸的多个第二突起,至少所述多个第一突起包括平坦部分和弯曲部分;容纳所述电极组件的壳体;第一集电板,其在所述电极组件的所述端部的第一侧被联接到所述多个第一突起,并至少覆盖所述多个第一突起的所述弯曲部分;和第二集电板,其在所述电极组件的所述端部的与所述第一侧相对的第二侧被联接到所述多个第二突起;其中所述第一集电板包括面向所述电极组件的基部,形成于所述基部并位于与所述多个第一突起的所述弯曲部分对应的位置处的弯曲区域,以及,形成于所述第一集电板的所述弯曲区域中的凹部;其中所述凹部具有与所述弯曲区域形状匹配的平坦表面,并且多个狭缝被形成为穿透所述凹部。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池,其中所述多个第一突起的所述平坦部分沿长度方向延伸,所述多个第一突起的所述弯曲部分位于所述电极组件的远离该电极组件的中心轴线的一侧,并且所述第一集电板的所述弯曲区域被焊接到所述多个第一突起的所述弯曲部分。
3.根据权利要求2所述的可再充电电池,其中所述多个第一突起的所述平坦部分在接近所述中心轴线的一侧具有平坦边缘,该平坦边缘垂直于所述长度方向。
4.根据权利要求2所述的可再充电电池,其中所述多个第一突起的所述平坦部分具有平坦边缘,该平坦边缘沿所述长度方向朝向所述电极组件的中心区域成一角度。
5.根据权利要求2所述的可再充电电池,其中所述第一集电板进一步包括在与所述多个第一突起的所述平坦部分对应的位置处的平坦区域。
6.根据权利要求1所述的可再充电电池,其中所述第一集电板的所述凹部挤压和/或弯曲所述多个第一突起的所述弯曲部分。
7.根据权利要求1所述的可再充电电池,其中所述第一集电板进一步包括围绕所述基部的法兰部。
8.根据权利要求1所述的可再充电电池,其中所述电极组件的所述端部没有涂覆电极活性物质。
9.根据权利要求1所述的可再充电电池,进一步包括盖组件,该盖组件包括密封所述壳体的开口的盖板和被配置为从所述可再充电电池释放气体的安全排气部。
10.根据权利要求1所述的可再充电电池,其中所述第一集电板被激光焊接到所述多个第一突起。技术领域
本发明的实施例的各方面涉及一种可再充电电池。
背景技术
与不能被再充电的一次电池不同,可再充电电池能够被反复充电和放电。包含有以组的形式封装的一个电池单元的低容量电池被使用在小型便携式电子设备中,例如移动电话或可携式摄像机。包含有相互连接的数十个电池组的高容量电池被广泛用作驱动诸如混合式电动车辆等车辆中的马达的电源。可再充电电池被制造成各种形状,典型地有圆柱形和棱柱形。可再充电电池通常通过将隔板作为绝缘体介于带状的正电极板与负电极板之间、螺旋地卷绕该电极叠层以构成电极组件(或胶卷)、将该电极组件容纳于壳体中、将设置有电极端子的盖组件安装到壳体上而制造。普通的高容量可再充电电池包括集电板,用于在容量或输出方面在短时间内收集大量电流。集电板被电连接到正电极板的正电极未涂覆部分和负电极板的负电极未涂覆部分,以将在正、负电极板中生成的电流分别引导到正、负端子。电极未涂覆部分在电极组件的相对端处露出。
发明内容
根据本发明的实施例的一方面,一种可再充电电池包括:电极端子和联接到电极未涂覆部分的弧形或弯曲部分的集电板,从而减小电极端子和电极组件之间的电流路径的长度并减小内阻。根据本发明的实施例的另一方面,一种可再充电电池包括电极组件,该电极组件被联接到集电板而没有使用连接接线片,以节省该可再充电电池的壳体中的空间并使电极组件的圈数能够增加,从而增加该可再充电电池的容量。根据本发明实施例的另一方面,一种可再充电电池包括集电板,该集电板通过激光焊接被联接到具有竖直卷绕轴线的电极组件,以便于从电极组件释放的气体平稳地流到位于电极组件上方的安全排气部,并提供从电极组件释放的气体流动所经过的区域,从而使可再充电电池具有高可靠性和安全性。根据一示例性实施例,一种可再充电电池包括:电极组件,包括第一电极板和第二电极板,所述第一电极板包括从所述电极组件的端部延伸的多个第一突起,所述第二电极板包括从所述电极组件的所述端部延伸的多个第二突起,所述多个第一突起和所述多个第二突起的至少之一包括平坦部分和弯曲部分;容纳所述电极组件的壳体;和集电板,其被联接到所述多个第一突起和所述多个第二突起的所述至少之一,并至少覆盖所述弯曲部分。在一个实施例中,所述平坦部分沿长度方向延伸,所述弯曲部分位于所述电极组件的远离该电极组件的中心轴线的一侧,并且所述集电板被焊接到所述弯曲部分。所述平坦部分可以具有平坦边缘,该平坦边缘在接近所述中心轴线的一侧基本上垂直于所述长度方向。所述平坦部分可以具有平坦边缘,该平坦边缘沿所述长度方向朝向所述电极组件的中心区域成一角度。所述集电板可以包括在与所述电极组件的所述平坦部分对应的位置处的平坦区域和焊接到所述电极组件的所述弯曲部分的弯曲区域。所述集电板可以为在所述电极组件的所述端部的第一侧被联接到所述多个第一突起的第一集电板,并且所述可再充电电池可以进一步包括第二集电板,该第二集电板在所述电极组件的所述端部的与所述第一侧相对的第二侧被联接到所述多个第二突起。在一个实施例中,所述集电板包括凹部,并在所述凹部处被焊接到所述电极组件。所述集电板的所述凹部可以挤压和/或弯曲所述多个第一突起和所述多个第二突起的所述至少之一。所述集电板可以进一步包括包含所述凹部的基部和围绕所述基部的法兰部。所述集电板的所述凹部可以包括沿所述长度方向延伸并被焊接到所述电极组件的多个凹部。所述集电板的所述凹部可以包括沿基本上垂直于所述长度方向的方向延伸并被焊接到所述电极组件的多个凹部。所述集电板可以具有被形成为穿过所述凹部的至少一个开口。所述至少一个开口可以包括多个狭缝。在一个实施例中,所述电极组件的所述端部没有涂覆电极活性物质。在一个实施例中,一种可再充电电池包括盖组件,该盖组件包括密封所述壳体的开口的盖板和被配置为从所述可再充电电池释放的气体的安全排气部。在一个实施例中,所述集电板被激光焊接到所述多个第一突起和所述多个第二突起的所述至少之一。在本发明的可再充电电池的一个实施例中,集电板被联接到具有竖直卷绕轴线的电极组件的电极未涂覆部分的向上突出的弧形或弯曲部分。集电板被进一步联接到对应的电极端子,从而在电极端子和电极组件之间提供长度短的电流路径,并减小该可再充电电池的内阻。另外,在本发明的可再充电电池的一个实施例中,电极组件被直接联接到集电板而没有使用连接接线片,允许节省可再充电电池的壳体中的空间,该节省的空间可以被用来增加电极组件的圈数,并相应地增加可再充电电池的容量。此外,在本发明的可再充电电池的一个实施例中,集电板通过激光焊接被结合到具有竖直卷绕轴线的电极组件的上表面。激光焊接的构造允许气体从电极组件平稳地流动到位于电极组件上方的安全排气部,同时提供从电极组件释放的气体流动所经过的区域,从而使得可再充电电池具有高可靠性和安全性。
附图说明
通过以下结合附图对一些示例性实施例的描述,本发明的这些和/或其它特征和方面将变得清楚且更加易于理解,附图中:图1为例示出根据本发明实施例的可再充电电池的透视图;图2为例示出图1的可再充电电池的剖视图;图3为例示出图1的可再充电电池的电极组件在卷绕之前的分解剖视图;图4为例示出图1的可再充电电池的电极组件、第一和第二集电板以及第一和第二电极端子的局部分解透视图;图5为例示出图4的第一集电板的透视图,其中下表面被示出为朝上;图6为例示出图4的区域‘A’的放大透视图;图7为例示出根据本发明另一实施例的电极组件的透视图;图8为例示出根据本发明另一实施例的电极组件的透视图;图9为例示出图8的电极组件的俯视图;图10为例示出根据本发明另一实施例的第一集电板的对应于图4的区域‘A’的透视图;图11为例示出图10的第一集电板的透视图,其中下表面被示出为朝上;图12为例示出根据本发明另一实施例的第一集电板的对应于图4的区域‘A’的透视图;图13为例示出图12的第一集电板的透视图,其中下表面被示出为朝上;图14为例示出根据本发明另一实施例的第一集电板的对应于图4的区域‘A’的透视图;以及图15为沿着图15的线15-15截取的图14的第一集电板的剖视图。
具体实施方式
现在将进一步详细参照本发明的一些示例性实施例,这些示例性实施例的示例被展示在附图中,其中相似的附图标记自始至终指代相似的元件。图1为例示出根据本发明实施例的可再充电电池的透视图。图2为例示出图1的可再充电电池的剖视图。图3为例示出图1的可再充电电池的电极组件在卷绕之前的分解剖视图。图4为例示出图1的可再充电电池的电极组件、第一和第二集电板以及第一和第二电极端子的局部分解透视图。图5为例示出图4的第一集电板的透视图,其中下表面被示出为朝上。图6为例示出图4的区域‘A’的放大透视图。参见图1至图3,可再充电电池100可以是能够高容量输出的棱柱形可再充电电池。可再充电电池100包括:电极组件110;设置在电极组件110上并电连接到电极组件110的第一集电板120和第二集电板130;将电极组件110、第一集电板120、第二集电板130和电解液(未示出)容纳于其中的壳体140;和封闭壳体140的敞口上部的盖组件150。电极组件110通过卷绕或折叠第一电极板111、隔板113和第二电极板112的叠层而制造,第一电极板111、隔板113和第二电极板112全部为薄板或薄膜的形式。第一电极板111和第二电极板112可以分别用作正电极和负电极。在示出的实施例中,电极组件110被设置为具有在壳体140内的竖直卷绕轴线(或中心轴线)C。在此,竖直卷绕轴线C的顶部被限定为电极组件110的顶部。第一电极板111包括第一电极集电体111a和涂覆在第一电极集电体111a的两个表面上的第一电极活性物质层111b。第一电极集电体111a具有未涂覆有第一电极活性物质的第一电极未涂覆部分111c。第一电极集电体111a在一个实施例中为金属箔的形式以收集电流,并且在一个实施例中由铝制成,或可替代地可由任何其它合适的材料制成。第一电极活性物质层111b用于发电,并且在一个实施例中由例如LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4的过渡金属氧化物形成,或由任何其它合适的材料形成。第一电极未涂覆部分111c形成在第一电极集电体111a的上表面上,并用作电流从第一电极板111流到外部所经过的路径。第一电极未涂覆部分111c在一个实施例中为大致矩形,并包括第一水平部分114和多个第一突起115。第一水平部分114和第一突起115可以通过以预定间隔沿长度方向部分地切割第一电极未涂覆部分而形成。第一水平部分114在一个实施例中具有与第一电极集电体111a相同的长度。第一突起115沿垂直于第一水平部分114的方向向上突出。如图4所示,第一突起115被设置在电极组件110的上表面的相对于卷绕轴线C的一侧,而且暴露于电极组件110的上表面之外。第一突起115在一个实施例中被划分为弧形或弯曲部分R和平坦或平直部分P,这些部分由电极组件110的卷绕形状限定。弧形部分R被设置为比平坦部分P更加远离电极组件110的卷绕轴线C。进一步,在一个实施例中,当考虑到电极组件110的卷绕形状时,第一突起115在弧形部分R中比在平坦部分P中密集。如图4所示,在一个实施例中,第一突起115的朝向电极组件110的卷绕轴线C的端部被布置在一条直线上。也就是,平坦部分P在接近卷绕轴线C的一侧具有基本垂直于长度方向的平坦边缘。在该实施例中,第一突起115被形成为使得第一突起115的宽度与第一电极板111的圈数成比例地增加。第二电极板112包括第二电极集电体112a和涂覆在第二电极集电体112a的两个表面上的第二电极活性物质层112b。第二电极集电体112a具有未涂覆有第二电极活性物质的第二电极未涂覆部分112c。第二电极集电体112a在一个实施例中为金属箔的形式以收集电流,并且在一个实施例中由镍或铜制成,或可替代地可由任何其它合适的材料制成。第二电极活性物质层112b被配置用于发电,并且在一个实施例中由石墨、碳或类似物形成,然而可替代地可由任何其它合适的材料形成。第二电极未涂覆部分112c形成在第二电极集电体112a的上表面上,并用作电流从第二电极板112流到外部所经过的路径。第二电极未涂覆部分112c在一个实施例中为基本矩形,并包括第二水平部分116和多个第二突起117。第二水平部分116和第二突起117可以通过以预定间隔沿长度方向部分地切割第二电极未涂覆部分而形成。第二水平部分116在一个实施例中具有与第二电极集电体112a相同的长度。第二突起117沿垂直于第二水平部分116的方向向上突出。如图4所示,第二突起117被设置在电极组件110的上表面的相对于卷绕轴线C的另一侧(即,与第一突起115相对的一侧),而且暴露于电极组件110的上表面之外。第二突起117可被划分为弧形或弯曲部分R和平坦或直边部分P,这些部分由电极组件110的卷绕形状限定。弧形部分R被设置为比平坦部分P更加远离电极组件110的卷绕轴线C。在一个实施例中,当考虑到电极组件110的卷绕形状时,第二突起117在弧形部分R中比在平坦部分P中密集。在一个实施例中,第二突起117的朝向电极组件110的卷绕轴线C的端部被布置在一条直线上。也就是,平坦部分P在接近卷绕轴线C的一侧具有基本垂直于长度方向的平坦边缘。在该实施例中,第二突起117被形成为使得第二突起117的宽度与第二电极板112的圈数成比例地增加。第一电极板111和第二电极板112可以被设置为带有不同极性。隔板113介于第一电极板111与第二电极板112之间,以防止在第一电极板111和第二电极板112之间发生短路。隔板113还用于允许锂离子通过该隔板113迁移,并可由聚乙烯、聚丙烯或任何其它合适的材料或它们的复合物制成。第一电极板111、第二电极板112和隔板113在一个实施例中可以分别为铝(Al)箔、铜(Cu)箔和聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)膜,但并不限于这些材料。如图3和图4所示,第一电极板111、隔板113和第二电极板112被布置为使得,第一电极未涂覆部分111c的第一突起115和第二电极未涂覆部分112c的第二突起117分别暴露于电极组件110的上表面的两侧之外。于是,在一个实施例中,第一电极板111和第二电极板112连同隔板113以螺旋形式卷绕在一起,以构成电极组件110。除螺旋卷绕以外,或作为螺旋卷绕的替代选择,第一电极板111、隔板113和第二电极板112可被层叠并卷绕成各种形式。第一集电板120和第二集电板130被联接到电极组件110的上表面的两侧,并分别被电连接到第一电极板111和第二电极板112。也就是,在一个实施例中,第一集电板120被联接到电极组件110的上表面的第一侧,第二集电板130被联接到电极组件110的上表面的与该第一侧相对的第二侧。第一集电板120由导电材料制成。第一集电板120与第一电极未涂覆部分111c的从电极组件110的上表面的一侧突出的第一突起115接触,并被电连接到第一电极板111。第一集电板120在一个实施例中通过激光焊接被结合到第一电极未涂覆部分111c的第一突起115。第二集电板130由导电材料制成。第二集电板130与第二电极未涂覆部分112c的从电极组件110的上表面的另一侧突出的第二突起117接触,并被电连接到第二电极板112。第二集电板130在一个实施例中通过激光焊接被结合到第二电极未涂覆部分112c的第二突起117。第一集电板120和第二集电板130被联接到电极组件110的上部,以使电极组件110与位于电极组件110上的电极端子之间的电流路径的长度能够被缩短,从而导致内阻减小。一般而言,内阻随着电流路径长度的增加而增大。进一步,第一集电板120和第二集电板130在一个实施例中被直接联接到电极组件110而没有使用任何连接接线片,从而节省壳体140中的空间,不然该空间将被用于容纳连接接线片。在本发明的实施例中,电极组件110的圈数可因节省的壳体140中的空间而增加。在一个实施例中,第一集电板120和第二集电板130通过激光焊接被结合到电极组件110的上表面,使得从电极组件110释放的气体能够从电极组件110平稳地流动到位于电极组件110上方的安全排气部,而且提供可以使气体流动通过的充足的区域。第一集电板120和第二集电板130在其结构方面相互对应。因此,以下将详细给出对第一集电板120的结构的解释,而省略对第二集电板130的结构的解释。参见图4至图6,第一集电板120具有弧形或弯曲区域Sw,用于覆盖第一突起115的弧形部分R。第一集电板120可以进一步具有平坦或直边区域Sc,用于覆盖第一突起115的平坦部分P。具体地,在一个实施例中,第一集电板120具有基部121、法兰部122、端子孔123和凹部124。基部121面向电极组件110的第一突起115,并由具有与第一突起115基本相同的平坦形状的平坦板制成。也就是,在一个实施例中,基部121在弧形区域Sw中具有基本半椭圆形、半圆形或曲形,并在平坦区域Sc中具有基本矩形、或直边形状。法兰部122从基部121的末端向电极组件110的第一突起115延伸。法兰部122在其接近电极组件110的卷绕轴线C的一侧可以是敞口的,以允许第一集电板120与第一突起115之间的平稳联接。端子孔123在一个实施例中形成在基部121的平坦区域Sc中。将在下文中描述的第一电极端子152的一部分被配合到并联接到端子孔123。凹部124在一个实施例中形成在基部121的弧形区域Sw中,并提供为将第一集电板120结合到第一突起115而实施焊接所用的空间。凹部124从基部121向电极组件110突出。在一个实施例中,当电极组件110被联接到第一集电板120时,凹部124挤压并弯曲第一电极未涂覆部分111c的第一突起115。由此,凹部124的与第一突起115接触的下表面增加第一集电板120和第一突起115之间的接触面积,从而便于将第一集电板120附接到第一突起115(例如通过激光焊接)。第二集电板130的结构与第一集电板120的结构相对应。第二集电板130具有覆盖第二突起117的弧形部分R的弧形或弯曲区域Sw和覆盖第二突起117的平坦部分P的平坦或直边区域Sc。具体地,第二集电板130在一个实施例中具有基部131、法兰部132、端子孔133和凹部134。如上所述,第二集电板130的结构与第一集电板120的结构相对应,因此省略其详细描述。壳体140在一个实施例中由导电材料制成,例如铝、铝合金或镀镍钢。壳体140为大致六面体形并具有开口,通过该开口具有竖直卷绕轴线C的电极组件110能够被插入并容纳于壳体140中。尽管在图1中仅示出了壳体140和盖组件150之间的联接状态而没有示出壳体140的开口,应该理解的是,当壳体140基本打开时,盖组件150的周界部分140a指示出壳体140的开口。壳体140的内表面在一个实施例中被处理为将壳体140与电极组件110和/或盖组件150绝缘。如图1和图2所示,盖组件150被联接到壳体140。盖组件150在一个实施例中包括盖板151、第一电极端子152、第二电极端子153、垫圈154和螺母155。盖板151将壳体140密封,并且可以由与壳体140相同的材料制成。第一电极端子152和第二电极端子153在一个实施例中与盖板151绝缘。第一电极端子152和第二电极端子153穿过盖板151并分别被电连接到第一集电板120和第二集电板130。垫圈154之一介于第一电极端子152和盖板151之间以将第一电极端子152与盖板151绝缘,而另一垫圈154介于第二电极端子153和盖板151之间以将第二电极端子153与盖板151绝缘。两个垫圈154各自均可具有联接槽154a,用于将垫圈物理地紧固到相应的电极端子152或153。参见图1,每个螺母155在一个实施例中均沿形成在相应的电极端子152或153中的螺纹部S被紧固,从而将电极端子152或153固定到盖板151。盖组件150可以包括用于封闭穿透盖板151的电解液注入孔(未示出)的塞子156,和/或形成在盖板151的下表面上的安全排气部157。电解液可以通过电解液注入孔(未示出)被注入到壳体140中。安全排气部157在一个实施例中具有较小的厚度,并被配置为当壳体140内部的气体压力超过参考值时,该安全排气部破裂以将内部气体释放到外部。盖组件150的第一和第二电极端子152和153在一个实施例中在结构上相互对应。因此,以下将详细给出对第一电极端子152的结构的解释,而省略对第二电极端子153的结构的解释。第一电极端子152在一个实施例中具有第一头部152a、第一板部152b、第一联接突起152c和第一固定部152d。第一头部152a穿过盖板151并从盖板151向上延伸。第一头部152a在形成在其外表面上的螺纹部S中被紧固到相应的螺母155。第一板部152b以直角连接到第一头部152a并位于盖板151的下方。第一联接突起152c从第一板部152b的一侧突出。第一联接突起152c在一个实施例中被联接到相应的垫圈154的联接槽154a,以防止第一电极端子152在可再充电电池100的制造过程中旋转。从第一板部152b的下表面延伸的延伸部52d(见图4)穿过第一集电板120的端子孔123,并通过铆接变形而形成第一固定部152d。也就是,形成在第一集电板120下方的第一固定部152d具有的面积大于第一集电板120的端子孔123的面积。利用这些尺寸,第一固定部152d用于将第一电极端子152固定到第一集电板120。尽管未示出,第一固定部152d可以在第一板部152b的下方设置有多个,以进一步提高第一电极端子152和第一集电板120之间的联接。在这种情况下,应该理解的是,第一集电板120的端子孔123也被设置有多个。第二电极端子153在一个实施例中具有第二头部153a、第二板部153b、第二联接突起153c和第二固定部153d。如上所述,第二电极端子153的结构在一个实施例中与第一电极端子152的结构相对应,因此省略其详细描述。可再充电电池100在一个实施例中通过以下步骤制造。首先,电极组件110通过壳体140的敞口上部插入壳体140中。然后,盖组件150被联接到壳体140。在电解液通过盖组件150的电解液注入孔被注入到壳体140中之后,电解液注入孔通过塞子156封闭。在一个实施例中,如图4所示,电极组件110的第一突起115和第二突起117的面向电极组件110的卷绕轴线C的末端在一条直线上。根据另一实施例,如图7所示,电极组件210的第一突起215和第二突起217的面向电极组件210的卷绕轴线C的末端被布置为“V”构造,以向电极组件210的卷绕轴线C突出。也就是,平坦部分P具有的平坦边缘沿长度方向朝向电极组件120的中心区域成一角度。根据另一实施例,如图8所示,电极组件310的第一突起315和第二突起317的面向电极组件310的卷绕轴线C的末端被布置为“V”构造,以沿横向从电极组件310的卷绕轴线C凹进。这里,“V”形远离卷绕轴线C指向。也就是,平坦部分P具有的平坦边缘沿长度方向朝向电极组件310的中心区域成一角度。下文中,将对图8中示出的电极组件310的构造进行描述。图4和图7中示出的电极组件110和210也分别根据以下示例性实施例中的描述来构造。参见图9,在示例性实施例中,电极组件310的构造满足以下条件:0
