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電池組件.pdf

摘要
申請專利號:

CN200880111375.8

申請日:

2008.08.14

公開號:

CN101842920B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01M 2/02申請日:20080814|||公開
IPC分類號: H01M2/02; H01M2/20 主分類號: H01M2/02
申請人: 科巴西斯有限公司
發明人: J·V·赫爾曼
地址: 美國
優先權: 2007.08.14 US 60/955,705
專利代理機構: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245 代理人: 趙蓉民;張全信
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200880111375.8

授權公告號:

101842920B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2010.11.10|||2010.09.22

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種包括外殼的電池組件。至少一個端子與外殼的匯流部件熔融連接,從而相對于匯流部件密封端子,并且提供一個通向電池組件的內部的導電通道。端子可通過超聲連接操作或者熱插入操作進行熔融連接。多個電池布置在外殼內,并且電池中的每一個通過集成在匯流部件內的匯流條電連接。電池中的每一個都包括多個通過隔離板隔開的正電極和負電極。負電極包括一個具有突出物的底板,交匯在與電極的活性材料部分連接的凸緣處。正電極包括一個具有突出物的底板,交匯在與電極的活性材料部分連接的凸緣處。

權利要求書

1: 一種電池組件,包括: 具有匯流部件的外殼; 至少一個與所述匯流部件熔融連接的端子,相對于所述匯流部件密封所述端子并且提供到達所述外殼內部的導電通道。
2: 如權利要求1所述的電池組件,其中所述端子以超聲連接操作熔融連接。
3: 如權利要求1所述的電池組件,其中所述端子以熱插入操作熔融連接。
4: 如權利要求1所述的電池組件,其中所述至少一個端子包括適于與所述匯流部件相互作用的桿,所述桿縱向延伸到轉換部分。
5: 如權利要求4所述的電池組件,其中所述桿包括布置在其上的第一O形環,當所述端子與所述外殼連接時所述第一O形環相對于所述匯流部件進行密封。
6: 如權利要求4所述的電池組件,其中所述桿包括在其上布置的粘性材料,所述粘性材料在所述端子和外殼之間提供屏障。
7: 如權利要求4所述的電池組件,其中所述轉換部分包括容納用于使所述端子相對于所述外殼密封的第二O形環的溝槽。
8: 如權利要求7所述的電池組件,包括從所述轉換部分縱向延伸的端子部分,所述端子部分包括具有壓花構造的外表面,當連接到匯流部件時所述壓花構造提供抗旋轉作用。
9: 如權利要求8所述的電池組件,其中所述端子部分的外表面包括形成在其上的抗拔出結構。
10: 如權利要求8所述的電池組件,其中所述端子部分終止于適于連接外部負載的連接表面。
11: 如權利要求10所述的電池組件,其中所述連接表面包括適于連接外部負載的螺紋部分。
12: 如權利要求1所述的電池組件,其中所述外殼由選自聚亞苯基醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫或上述物質的任意組合的塑料形成。
13: 如權利要求1所述的電池組件,其中所述外殼是具有側壁、頂部、底部和所述匯流部件的容器,所述匯流部件適于容納連接電池組件的電池和所述至少一個端子的多個連接器,所述匯流部件設置在所述容器內。
14: 如權利要求13所述的電池組件,其中所述至少一個端子超聲或者熱連接至所述匯流部件。
15: 如權利要求13所述的電池組件,包括用于在電池組件短路或者過量充電的情況下釋放壓力的安全出口。
16: 如權利要求13所述的電池組件,其中所述側壁之一包括公口對準部件,另一側壁包括適于互相配合的母口對準部件。
17: 如權利要求10所述的電池組件,其中側壁部件中的至少一個包括塑料、塑料膜、粘結劑、鋁、粘結劑和塑料膜形成的層狀結構,形成滲透屏障。
18: 如權利要求1所述的電池組件,其中側壁部件包括間隔材料。
19: 如權利要求18所述的電池組件,其中一個組件的間隔材料壓在鄰近的側壁上,以提供均勻的壓縮和間隔。
20: 根據權利要求13所述的電池組件,其中所述外殼的側壁中的一個包括用于監控電池組件的溫度的熱電偶。
21: 根據權利要求18所述的電池組件,其中所述間隔材料從所述側壁部件延伸出一段距離,該距離大于在最大容許程度進行修整的溢邊高度的兩倍。
22: 根據權利要求1所述的電池組件,其中所述至少一個端子由鎳制成。
23: 根據權利要求4所述的電池組件,其中所述桿由鎳制成,并且所述端子部分由鐵銅材料結合在一起制成。
24: 根據權利要求23所述的電池組件,其中所述鐵銅材料是其中分散了銅的燒結鐵材料。
25: 根據權利要求24所述的電池組件,其中所分散的銅以所述鐵銅材料重量的20%-25%的量存在。
26: 一種電池組件,包括: 外殼; 設置在所述外殼中的多個電池,所述電池與匯流部件電連接; 電池中的每一個包括多個被隔離板隔開的正電極和負電極, 所述負電極包括具有突出物的底板,所述突出物和底板交匯在與電極的活性材料部分連接的凸緣處。
27: 如權利要求26所述的電池組件,其中所述底板由穿孔的鍍鎳鋼制成。
28: 如權利要求26所述的電池組件,其中所述活性材料是應用于所述活性材料部分的AB5氫化物合金的膏狀物,其中A選自La、Ce、Ti和稀土金屬混合物,B選自Ni、Co、Mn和Al。
29: 如權利要求26所述的電池組件,其中所述凸緣的尺寸設計為使電壓降最小化。
30: 如權利要求26所述的電池組件,其中所述凸緣改善穿過所述電極的電流分布。
31: 一種電池組件,包括: 外殼; 多個布置在所述外殼中的電池,所述電池與匯流部件電連接; 所述電池中的每一個包括多個通過隔離板隔開的正電極和負電極,所述正電極包括具有突出物的底板,所述突出物和底板交匯在與電極的活性材料部分連接的凸緣處。
32: 如權利要求31所述的電池組件,其中所述底板由鎳泡沫制成。
33: 如權利要求31所述的電池組件,其中活性材料是氫氧化鎳和其它材料的膏狀物。
34: 如權利要求31所述的電池組件,其中所述凸緣的尺寸設計為使電壓降最小化。
35: 如權利要求31所述的電池組件,其中所述凸緣改善穿過所述電極的電流分布。

說明書


電池組件

    相關申請的引用

    該申請要求申請日為2007年8月14日的美國臨時專利申請序列號60/955,705的優先權,其內容在此通過引用以其整體引入。

    【技術領域】

    本發明涉及電池組件。

    背景技術

    電池組件可包括一個具有外殼的結構,交錯地堆疊的正和負電極片位于該外殼中。在現有技術中,正和負電極可表現出電壓降,并且穿過電極具有不均勻的電流分布。因此,在本領域需要改進的正電極和負電極,其使電壓降最小化,并改善穿過電極的電流分布。

    另外,現有技術中電池組件可包含有連接到外殼和與電極連接的匯流條或者其它系統相接的端子(接線柱)。現有技術的電池組件中與外殼連接的端子為電池組件增加了顯著的成本,這是由于端子本身的成本以及需要將端子連接到匯流條上的成本。另外,與電池組件連接的端子應當相對于外殼密封,來阻止電池組件中氣體的排出,同時阻止電池組件外部的氣體傳入電池組件。因此,在本領域需要一種改善的具有端子的電池組件,所述端子是成本有效的并且提供與外殼的密封相接。

    【發明內容】

    一方面,本發明公開了一種包含有外殼的電池組件。至少一個端子與外殼熔融連接(melt?join),這使端子相對于外殼密封,并且提供了到達電池組件內部的導電通路。端子可通過超聲連接操作或者熱插入操作熔融連接。

    另一方面,本發明公開了一種包含有外殼的電池組件。外殼中布置有多個電池,每一個電池都與匯流部件(bus?member)電連接。每個電池包括多個通過隔離板分開的正電極和負電極。負電極包括底板,底板具有突出物(tab),交匯在與電極的活性材料部分連接的凸緣上。

    另一方面,本發明公開了一種包含有外殼的電池組件。外殼中布置有多個電池,每一個電池都與匯流部件電連接。每個電池包括多個通過隔離板分開的正電極和負電極。正電極包括底板,底板具有突出物,交匯在與電極的活性材料部分連接的凸緣上。

    附圖簡述

    圖1是電池組件的分解透視圖;

    圖2是電池組件的組裝透視圖;

    圖3是電池組件的部分組裝透視圖,其中頂蓋移開以展示匯流部件;

    圖4是圖3的電池組件的俯視圖;

    圖5是電池組件的側視圖;

    圖6是沿圖4和5的線6-6的部分截面圖;

    圖7是電池組件的部分端視圖,其中端子相對于匯流部件的負極部分布置;

    圖8是電池組件的負電極的側視圖;

    圖9是圖8的負電極的凸緣和底板的細節圖;

    圖10是電池組件的正電極的側視圖;

    圖11是圖10的正電極的凸緣和底板的細節圖;

    圖12是多個相對于彼此堆疊的正電極和負電極的透視圖,其中隔離板布置在正電極和負電極之間;

    圖13是顯示正電極的多個電極的端視圖;

    圖14是多個正電極和負電極的前視圖;

    圖15是顯示負電極的細節的多個正電極和負電極的端視圖;

    圖16是顯示外殼的公口和母口對準部件的電池組件的局部側視圖;

    圖17是沿著圖16中的線17-17的鄰近電池組件的截面圖;

    圖18是沿著圖16中的線18-18的鄰近電池組件的局部截面圖;

    圖19是示于圖18中的鄰近電池組件的公口和母口對準部件的細節圖;

    圖20是詳細示出間隔材料的鄰近電池組件的截面圖;

    圖21是示于圖20中的間隔材料的細節圖;

    圖22是沿著圖1中的線22-22的電池組件的外殼側壁的截面圖。

    【具體實施方式】

    參考圖1,示出了電池組件30。電池組件30包括外殼32,外殼32是具有側壁34、頂部36、底部38和匯流部件40的容器,匯流部件40適于容納連接電池組件30的電池35的多個連接器。另外,至少一個端子42與匯流部件40熔融連接,這使端子42相對于匯流部件40密封,并且提供了到達電池組件30內部的導電通路。

    一方面,端子42可利用超聲連接操作熔融連接。另一方面,端子42可以在熱插入操作中熔融連接。兩種操作會在下文中詳述。

    如上文所述,至少一個端子42與匯流部件40熔融連接,使端子42相對于匯流部件40密封。一方面并且如圖6最佳顯示,至少一個端子42包括一個適于與匯流部件40相互作用的桿44,該匯流部件40與外殼32連接。桿44縱向延伸到轉換部分46。桿44可包括布置在其上的第一O形環48,當端子42與匯流部件40連接時該O形環48用于相對于匯流部件40密封。桿44還可包括布置在其上的粘性的粘結層50,以在端子42和匯流部件40之間提供蒸汽阻擋層。一方面,轉換部分46可包括溝槽52,其容納用于使端子42相對于匯流部件40密封的第二O形環54。

    另一方面,端子42可包括從轉換部分46縱向延伸的端子部分56。端子部分56可包括具有壓花構造60的外表面58,當與外殼32連接時壓花構造60提供抗旋轉作用。另外,端子部分56的外表面58還可包括在其上形成的抗拔出結構62,以便當連接操作后可阻止端子42從匯流部件40中拔出。例如,抗拔出結構62可以是能夠使端子部分56的外表面58與匯流部件40的內表面緊扣或者連接的脊狀物(ridge)。

    端子部分56終止于連接表面64,該連接表面64適于連接至外部負載。連接表面64可包括螺紋部分66,其允許外部負載以螺旋式嚙合與連接表面64嚙合。另外,連接表面64可包括允許外部負載嚙合的其它結構,包括狹縫、孔、夾子或者任何其它的連接結構。

    一方面,并且如圖1-3和圖7最佳顯示,外殼32可用塑料制成,包括具有側壁34、頂部36、底部38和匯流部件40的容器,匯流部件40適于容納用于連接電池組件30的電池35和至少一個端子42的多個連接器。匯流部件40可設置在容器內。如上文所述,該至少一個端子42可超聲或者熱的方式連接至匯流部件40,或者另一方面,可與匯流部件40連接。匯流部件40可包括一個安全出口68,用于在電池組件30短路或者過量充電時釋放壓力。安全出口68可與匯流部件40形成一體。匯流部件40可包括通道70,其可使各電池35的加壓氣體穿行通過通道70到達位于匯流部件40一端的安全出口68。

    一方面,圖16中最佳顯示的外殼32的側壁34中的一個可包括公口對準部件72,外殼32的另一側壁34可包括母口對準部件74。從圖18和19中可清楚看到,一個電池組件30的公口對準部件72可被容納在鄰近的電池組件30的母口對準部件74中,從而使組件30相對于彼此排成行,這提供了可靠的定位。電池組件30的這種排列提供了組件30的均勻壓縮和間距,提高了電池組件30的性能。

    一方面,并且如圖22所示,側壁34中的至少一個可包括層狀結構或者復合結構。層狀結構可包括塑料76、塑料膜78、粘合劑80、鋁82,形成滲透屏障。層狀結構控制材料經過側壁34在電池組件30的內部和外部之間傳輸。塑料可選自聚亞苯基醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫或者上述物質的任意組合。

    參考圖20和21,外殼32的側壁34可包括間隔材料82。一個組件30的間隔材料82壓在鄰近的側壁34上,以提供鄰近的電池組件30的均勻壓縮和間隔。一方面,間隔材料82從側壁34延伸出一段距離,該段距離大于在最大容許程度進行修整的溢邊(flash)的高度的兩倍。溢邊可在連接外殼32的不同部件時形成。

    一方面,所述至少一個端子42可由鎳或者鎳基合金制成。在可選方面,所述至少一個端子42的桿44可用抗堿性環境腐蝕的導電材料制成,如鎳,而端子部分56可由具有強的結構特性和對外殼40外部的區域具有足夠的耐腐蝕性的導電材料制成,如鐵銅材料。鐵銅材料可以是其中分散了銅的燒結鐵材料。一方面,分散的銅存在的量可以為鐵銅材料重量的20%到25%。

    如上文所述,電池組件30包括外殼32和布置在外殼32內的多個電池35。電池35可通過與匯流部件40一體的匯流條實現電連接。電池35中的每一個包括多個通過隔離板88分隔開的負電極84和正電極86。負電極84包括具有突出物92的底板90,交匯在與電極的活性材料部分連接的凸緣94處。一方面,底板90可以由穿孔的鍍鎳鋼制成。活性材料可以是應用于活性材料部分的AB5氫化物合金的膏狀物,其中A選自La、Ce、Ti和稀土金屬混合物(mischmetal),B選自Ni、Co、Mn和Al。形成在負電極84上的凸緣94的尺寸設計成使穿過電極的電壓降達到最小值。另外,與現有技術的電極相比,凸緣94能改善穿過電極的電流分布。

    與上面描述的負電極84相似,正電極86同樣包括具有突出物100的底板98,交匯在與電極的活性材料部分連接的凸緣102處。正電極86可具有由鎳泡沫形成的底板。活性材料可以是氫氧化鎳和其它材料的膏狀物。如負電極84的凸緣94一樣,與現有技術的電極相比,正電極凸緣102的尺寸設計為使穿過電極的電壓降最小并且改善穿過電極的電流分布。

    如上文中所述,端子42可以與匯流部件40熔融連接,使端子42相對于匯流部件40密封,并且提供到達電池組件30的內部的導電通路。端子42可通過超聲連接操作來熔融連接。在超聲連接操作中,可利用合適的夾具來固定電池組件30。夾具牢固地夾在匯流部件40上。O形環48、54可如上所述設置在端子42中,同樣焦油(tar)50也如上所述布置在端子42上。超聲能量作用在匯流部件40的局部區域,引起材料的局部熔化。作用在局部區域的超聲能量大約為20kHz,利用在表面64處緊靠端子42的喇叭施加。端子42在那里被壓入匯流部件40,使得抗拔出結構62、O形環48、54和壓花構造60與匯流部件40嚙合。插入端子42后,允許部件冷卻,形成端子42相對于匯流部件40的密封連接。

    仍然如上文所述,端子42可通過熱插入操作熔融連接。端子42可通過圍繞著端子部分56的感應加熱線圈進行加熱,直到在壓花表面58處達到塑料的熔化溫度。插入端子42并且壓入匯流部件40中,并且被固定在適當的位置,直到圍繞著表面58的塑料硬化,以固定端子42在匯流部件40中的位置。

    本發明已經以圖解的方式來描述。應當理解,所使用的術語只是用來描述而不是用來限定。根據上文的教導,本發明的很多修正和改變都是可能的。因此,在所附權利要求書的范圍內,本發明可以不同于如明確描述的那樣實施。

    

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