可再充电电池及其模块

本申请是向中国国家知识产权局提交的申请日为2017年10月18日的标题为“可再充电电池及其模块”的第201780065389.X号申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种可再充电电池及其模块，更具体地讲，涉及一种使从电极组件引出的多个未涂覆接线片连接到电极端子的可再充电电池及其模块。

背景技术

不同于原电池，可再充电电池可以被重复地充电和放电。低容量可再充电电池被用于诸如移动电话、笔记本计算机和便携式摄像机的小型便携式电子装置，大容量可再充电电池被用作用于驱动诸如混合动力汽车的电动机的电源。

例如，可再充电电池包括用于充放电的电极组件、容纳电极组件和电解质溶液的壳体、结合到壳体的开口的盖板以及电连接到电极组件以将其电极组件引出到盖板外部的电极端子。

电极组件的未涂覆接线片连接到集流构件，并且集流构件连接到电极端子。通过在盖板的内侧处将铆接部焊接到集流构件，将铆接部插入到盖板的端子孔中穿过垫圈而引出至外部，并且从盖板的外侧将板端子结合到铆接部来形成电极端子。

结果，电极端子的结构在盖板的端子孔周围变得复杂，连接电极端子和电极组件的构成元件的数量增加，并且构成元件所需的空间增大。这样的结构、构成元件以及空间需求导致可再充电电池的重量增加、制作成本增加、单电池高度增加以及空间利用率降低。

发明内容

技术问题

本发明的示例性实施例致力于提供一种简化在盖板的端子孔周围的电极组件的结构并减少连接电极组件和电极端子的构成元件的数量的可再充电电池。本发明的示例性实施例致力于提供一种降低重量和制造成本、降低单电池高度并改善空间利用率可再充电电池。本发明的示例性实施例致力于提供一种采用所述可再充电电池的可再充电电池模块。

技术方案

本发明的示例性实施例提供了一种可再充电电池，其包括：电极组件，通过在隔膜的相对侧处设置具有涂覆区域和未涂覆接线片的电极而形成；壳体，被构造为在其中容纳电极组件；盖板，结合到壳体的开口；电极端子，注塑成型到盖板的端子孔中以连接到未涂覆接线片；其中，电极端子包括被构造为突出到盖板的外部的外部端子部、设置在盖板内以连接到未涂覆接线片的内部端子部、以及被构造为连接外部端子部和内部端子部并且设置在端子孔中以通过成型树脂材料绝缘的连接部。

端子孔可以在盖板的宽度方向上形成有第一间隙，并且可以在与宽度方向相交的长度方向上形成有大于第一间隙的第二间隙以与电极端子间隔开。

电极端子可以在宽度方向上具有小于第一间隙的厚度，并且可以在长度方向上具有小于第二间隙且大于所述厚度的宽度。

外部端子部和内部端子部可以由相同的材料或不同的材料形成。

外部端子部和内部端子部可以分开形成，并且连接部可以通过在宽度方向上堆叠并焊接外部端子部和内部端子部来形成。

外部端子部和内部端子部可以在长度方向上具有相同的宽度。

外部端子部和内部端子部可以在宽度方向上具有相同的厚度t11。

连接部可以形成为在宽度方向上具有外部端子部和内部端子部的总厚度(2×t11)。

成型树脂材料可以将外部端子部的处侧端部和内部端子部的外侧端部密封在端子孔的外侧，并且可以将外部端子部的内侧端部和内部端子部的内侧端部密封在端子孔的内侧。

外部端子部可以在宽度方向上具有第一厚度t1，内部端子部可以在宽度方向上具有比第一厚度薄的第二厚度t2。

连接部可以形成为在宽度方向上具有外部端子部的第一厚度和内部端子部的第二厚度的总厚度(t1+t2)。

外部端子部和内部端子部可以一体地形成，并且连接部可以通过外部端子部的第一厚度和内部端子部的第二厚度形成台阶，以在与盖板的平面相交的高度方向上延伸。

成型树脂材料可以将外部端子部密封在端子孔的外侧，可以将内部端子部密封在端子孔的内侧，并且可以将台阶密封在盖板的厚度范围内。

连接部还可以在台阶的上部处形成凹槽。

成型树脂材料还可以将凹槽密封在盖板的厚度范围内。

本发明的示例性实施例提供了一种包括至少一个第一单电池和一个第二单电池的可再充电电池模块，每个单电池由可再充电电池形成，该可再充电电池包括被构造成突出在盖板的外部的外部端子部、设置在盖板的内部以连接到电极组件的内部端子部、以及被构造为连接外部端子部和内部端子部并且设置在盖板的端子孔中通过成型树脂材料绝缘的连接部，并且每个单电池设置在盖板的宽度方向上，其中，第一单电池的外部端子部朝向第二单电池横向弯曲，并且第二单电池的外部端子部朝向第一单电池的外部端子部的上侧弯曲，从而焊接到彼此。

端子孔可以形成有沿盖板的宽度方向的的第一间隙，并且可以形成有沿与宽度方向相交的长度方向的的大于第一间隙的第二间隙，以与电极端子间隔开。

第一单电池的外部端子部和第二单电池的外部端子部可以具有沿宽度方向的小于第一间隙的厚度，并且可以具有沿长度方向的小于第二间隙且大于所述厚度的宽度。

有益效果

这样，根据本发明的示例性实施例，内部端子部连接到电极组件，外部端子部通过连接部连接到内部端子以突出到盖板的外部，并且通过成型树脂材料使连接部绝缘。因此，能够简化电极组件的在盖板的端子孔周围的结构，并且能够减少连接电极组件和电极端子的构成元件的数量。因此，可以降低可再充电电池的重量和制造成本。

此外，示例性实施例的可再充电电池可以减小盖板的内表面与电极组件之间的空间，从而减小了单电池高度并改善了空间利用率。示例性实施例的可再充电电池模块通过弯曲并焊接第一单电池的外部端子部和第二单电池的外部端子部以将外部端子部彼此电连接来形成，因此不需要用于连接电极端子的附加汇流条。因此，由于不使用汇流条，所以可以减小模块的总高度。

由于连接内部端子部和外部端子部的连接部由内部端子部的一侧的厚度和外部端子部的一侧的厚度而形成为不同厚度，并且大面积地附于填充在端子孔中的成型树脂材料，所以能够提供耐受可能施加在其上的外力和撞击的强的抵抗性。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图。

图2示出了沿图1中的II-II线截取的剖视图。

图3示出了沿图1中的III-III线截取的剖视图。

图4示出了应用于图3的电极组件的透视图。

图5示出了连接了电极端子的图4的电极组件的透视图。

图6示出了图3的盖板的其中注塑成型有电极端子的端子孔的剖视图。

图7示出了图6的连接到电极组件的注塑成型电极端子的剖视图。

图8示出了根据本发明的第二示例性实施例的其中电极端子被注塑成型到盖板的端子孔中的可再充电电池的剖视图。

图9示出了根据本发明的第三示例性实施例的其中电极端子被注塑成型到盖板的端子孔中的可再充电电池的剖视图。

图10示出了根据本发明的第四示例性实施例的其中电极端子被注塑成型到盖板的端子孔中的可再充电电池的剖视图。

图11示出了根据本发明的示例性实施例的可再充电电池模块的透视图。

图12示出了沿图11的XII-XII线截取的剖视图。

具体实施方式

在下文中将参照示出了本发明的示例性实施例的附图更充分地描述本发明。如同本领域的技术人员将认识到的，在全都不脱离本发明的精神或范围的情况下可以以各种不同的方式对所描述的实施例进行修改。

附图和说明要被看做本质上是说明性的而不是限制性。在整个说明书中，同样的标号指代同样的元件。

在整个说明书和权利要求书中，当描述一个元件“结合/连接”到另一元件时，该元件可以通过第三元件“直接结合/连接”到所述另一元件或者“间接结合/连接”到所述另一元件。另外，除非明确地给出相反的描述，否则词语“包括“及其变型(诸如“包含”或“含有”)将被理解为意指包括所陈述的元件但不排除任何其他元件。

在整个说明书和权利要求书中，将理解的是，当诸如层、膜、区域或基底的元件被称作在另一元件“上”时，该元件可以直接在所述另一元件上或者也可以存在中间元件。此外，在说明书中，词语“上”或“上方”意味着位于目标部分上或下，而不必意味着基于重力方向位于目标部分的上侧上。

图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2示出了沿图1中的II-II线截取的剖视图，图3示出了沿图1中的III-III线截取的剖视图。

参照图1至图3，根据第一示例性实施例的可再充电电池100包括用于充放电电流的电极组件10、用于容纳电极组件10及其内的电解质溶液的壳体30、结合到壳体30上的开口31的用于封闭和密封开口30的盖板40以及电连接到电极组件10以通过利用注塑成型(注入成型)法安装在盖板40的端子孔H1和H2中的电极端子51和52。

尽管未示出，但是可再充电电池100还可以包括由电绝缘材料形成的顶部绝缘件。顶部绝缘件设置在盖板的内表面和电极组件之间，以使盖板的内表面与电极组件电绝缘。

壳体30设定用于容纳板状电极组件10和电解质溶液的空间。例如，壳体30被形成为具有大致长方体形状，并且在其一侧具有用于将电极组件10置于其中的四边形形状的开口31。例如，壳体30和盖板40可以由铝形成，并且因此在开口31处结合以焊接到彼此。

除了包括端子孔H1和H2之外，盖板40还包括通气孔41和电解质注入口42。通气孔41被通气板411封闭并密封以排出其内部压力，内部压力是因在电极组件10的充放电操作而在可再充电电池100中产生的气体引起的。通气板411包括用于引导其切开的刻痕412。

电解液注入口42有助于在将盖板40焊接到壳体30之后将电解质溶液注入盖板40和壳体30中。在注入电解质溶液之后，可以用密封塞421密封电解质注入口42。

图4是应用于图3电极组件的透视图。参照图2至图4，电极组件10是通过在由电绝缘材料形成的隔膜13的相对侧处设置第一电极(例如，负极)11和第二电极(例如，正极)12而形成的。

作为示例，负极11、隔膜13和正极12可以是螺旋缠绕的。虽然未示出，但是负极11、隔膜13和正极12可以被堆叠以构成电极组件。

负极11和正极12分别包括通过在由金属箔(诸如，Cu箔或Al箔)制成的集流体上涂覆活性物质形成的涂覆区域111和121以及未涂覆活性物质而被暴露的形成为集流体的未涂覆接线片112和122。

未涂覆接线片112和122设置在螺旋卷绕的电极组件10的一端，并且设置在电极组件10的一个卷绕范围W内的距离D处。

具体地，负极11的未涂覆接线片112设置在螺旋卷绕的电极组件10的一端(图4中的上端)的一侧(图4中的左侧)处，正极12的未涂覆接线片122设置在螺旋卷绕的电极组件10的同一端(图4中的上端)处的彼此相距距离D的另一侧(图4中的右侧)处。

由于在电极组件10的每个卷绕周期内逐一提供未涂覆接线片112和122以允许充放电电流在其中流动，所以未涂覆接线片112和122的总电阻是减小的。因此，电极组件10可以通过未涂覆接线片112和122进行高电流充放电。

在第一示例性实施例中，电极组件10形成为包括两个组件。虽然未示出，但是电极组件可以形成为包括一个、三个或四个电极组件。即，电极组件10包括设置在盖板40的宽度方向(x轴方向)上的第一组件101和第二组件102。

此外，第一组件101和第二组件102可以形成为呈y轴方向上的相对侧具有半圆形形状的板形状，以被容纳在具有大致长方体形状的壳体30中。

图5示出了连接了电极端子的图4的电极组件的透视图。参照图3至图5，电极组件10的第一组件101和第二组件102并排设置以并联电连接。

电极端子51和52通过注塑成型法分别安装在盖板40的端子孔H1和H2中。电极端子51和52在通过成型树脂材料61和62(参见图1至图3和图5)与盖板40电绝缘的同时分别电连接到未涂覆接线片112和122。即，未涂覆接线片112和122将第一和第二组件101和102连接到电极端子51和52。

作为示例，未涂覆接线片112和122可以形成为多个组。未涂覆接线片112和122使电极端子51和52沿盖板40的宽度方向(x轴方向)设置在其之间，并且通过形成在使电极组件10的平面(yz平面)延伸的方向上设定的区域而接合到电极端子51和52的侧面。在这种情况下，电极端子51和52形成与未涂覆接线片112和122的区域相对应的区域以平面接合到未涂覆接线片112和122。

在第一示例性实施例中，未涂覆接线片112和122分别包括第一接线片组G11和G21以及第二接线片组G12和G22。第一接线片组G11和G21分别连接到第一组件101的负极11和正极12以连接到电极端子51和52，第二接片组G12和G22分别连接到第二组件102的负极11和正极12以连接到电极端子51和52。

图6示出了图3的盖板的其中注塑成型有电极端子的端子孔的剖视图。参照图2、图3、图5和图6，电极端子51和52可以具有相同的结构。例如，电极端子51和52分别包括外部端子部511和521、内部端子部512和522以及连接部513和523。

外部端子部511和521突出到盖板40的外部，内部端子部512和522突出到盖板40的内部，以连接到未涂覆接线片112和122。连接部513和523分别连接外部端子部511和521与内部端子部512和522，并且设置在端子孔H1和H2的内部以被成型树脂材料61和62覆盖，从而与端子孔H1和H2电绝缘。

例如，内部端子部512和522与未涂覆接线片112和122可以通过超声波焊接连接，并且连接部513和523可以通过超声波焊接或激光焊接连接到内部端子部512和522。连接部513和523具有设定在端子孔H1和H2中的高度H，并且高度H在形成端子孔H1和H2的盖板40的厚度t的范围内。

即，高度H可以小于或等于厚度t(H≤t)。因此，连接部513和523在盖板40的端子孔H1和H2的内部通过成型树脂材料61和62而稳定地绝缘，并且没有突出到盖板40的外表面或内表面。

为了方便起见，将描述一个端子孔H1作为示例。端子孔H1形成为在盖板40的宽度方向(x轴方向)上具有第一间隙G1以与电极端子51间隔开，并且形成为在与宽度方向相交的长度方向(y轴方向)上具有第二间隙G2以与电极端子51间隔开。y轴方向上的第二间隙G2大于x轴方向上的第一间隙G1。

电极端子51在宽度方向(x轴方向)上具有小于第一间隙G1的厚度t11并且在长度方向(y轴方向)上具有小于第二间隙G2且大于厚度t11的宽度W11，以在z轴方向上延伸。因此，具有厚度t11和宽度W11并且在高度方向(z轴方向)上形成平面(yz平面)的电极端子51可以通过注塑成型法安装在端子孔H1中。

参照图2和图5，在电极端子51和52中，外部端子部511和521与内部端子部512和522可以由相同的材料或不同的材料形成。例如，连接到负极11的由铜(Cu)形成的未涂覆接线片112的内部端子部512可以由铜(Cu)形成，并且外部端子部511可以由铝(Al)形成。

由铜(Cu)形成的内部端子部512可以改善与由同一材料制成的由铜(Cu)形成的未涂覆接线片112的可焊性。此外，当模块形成时，由铝(Al)制成的外部端子部511可以与不同单电池(cell，或称为“单体”)的不同电极端子51和52的外部端子部511和521(由同一材料铝(Al)制成)并联或串联连接，从而改善可焊性。

将描述第一示例性实施例中的一个端子孔H1作为示例。在电极端子51中，外部端子部511和内部端子部512分开形成，并且通过在宽度方向(x轴方向)上堆叠并焊接外部端子部511和内部端子部512来形成连接部513。

外部端子部511和内部端子部512在长度方向(y轴方向)上具有相同的宽度W11。外部端子部511和内部端子部512在宽度方向(x轴方向)上具有相同的厚度t11。因此，连接部523形成为在宽度方向(x轴方向)上具有外部端子部511和内部端子部512的总厚度(2*t11)。

成型树脂材料61在端子孔H1的外侧对外部端子部511和内部端子部512的外端部分(外侧端部)进行密封，并在端子孔H1的内侧对内部端子部512和外部端子部511的内端部分(内侧端部)进行密封。

这样，通过由连接部513使内部端子部512和外部端子部511彼此连接以突出到盖板40的外部，并且通过成型树脂材料61使连接部513绝缘，电极端子51和构成元件的结构在端子孔H1的周围得以简化。

因此，可以降低可再充电电池100的重量和制作成本。此外，使电极组件10和电极端子51之间的连接距离缩短而减小了电阻。由于低电阻，使得可再充电电池100还能够进行高电流的充放电。

总厚度(2*t11)的连接部513可以以大面积附着到填充在端子孔H1中的成型树脂材料61，从而对可能在电极端子51的纵向方向(Z轴方向)上作用于外部端子部511的撞击和外力提供强有力的抵抗。因此，电极端子51可以在盖板40的端子孔H1中保持稳固的安装状态。

图7示出了图6的连接到电极组件的注塑成型电极端子剖视图。参照图7，可通过将电极组件10连接到电极端子51，然后将电极组件10容纳在壳体30中，并且弯曲电极端子51和未涂覆接线片112以将盖板40结合到开口31来组装可再充电电池100。

在这种情况下，由于内部端子部512和未涂覆接线片112被弯曲，所以减小了盖板40的内表面和电极组件10之间的空间。因此，可以减小可再充电电池100的单电池高度，并且可以改善空间利用率。

在下文中，将对本发明的各种示例性实施例进行描述。为了方便起见，将省略相同的构成元件，并且将通过与第一实施例和前面描述的实施例相比较来描述不同的构成元件。

图8示出了根据本发明的第二示例性实施例的其中电极端子被注塑成型到盖板的端子孔中的可再充电电池的剖视图。参照图8，在根据第二示例性实施例的可再充电电池200的电极端子53中，外部端子部531和内部端子部532分开形成，并且通过在宽度方向(x轴方向)上堆叠并焊接外部端子部531和内部端子部532而形成连接部533。

外部端子部531在宽度方向(x轴方向)上具有第一厚度t1，内部端子部532在宽度方向上具有比第一厚度t1薄的第二厚度t2。连接部533在宽度方向(x轴方向)上形成为外部端子部531的第一厚度t1和内部端子部532的第二厚度t2的总厚度(t1+t2)。

薄的第二薄厚度t2的内部端子部532能够与电极组件10的未涂覆接线片112进行稳定的焊接连接。当形成模块时，厚的第一厚度t1的外部端子部531可以与不同单电池的不同电极端子的外部端子部并联或串联连接，从而改善了可焊性。

成型树脂材料261在端子孔H1的外侧密封外部端子部531和内部端子部532的外端部分，并在端子孔H1的内侧密封内部端子部532和外部端子部531的内端部分。

总厚度(t1+t2)的连接部533可以大面积地附着到填充在端子孔H1中的成型树脂材料261，从而提供对抗可能在电极端子53的纵向方向(Z轴方向)上作用于外部端子部531的外力和撞击的强有力的抵抗。

图9示出了根据本发明的第三示例性实施例的其中将电极端子注塑成型到盖板的端子孔中的可再充电电池的剖视图。参照图9，外部端子部541和内部端子部542一体地形成在根据第三示例性实施例的可再充电电池300的电极端子54中。

连接部543在宽度方向(x轴方向)上由外部端子部541的第一厚度t1和内部端子部542的第二厚度t2形成台阶，以在与盖板40的平面相交的高度方向上延伸。

薄的第二薄厚度t2的内部端子部542能够与未涂覆接线片112进行稳定的焊接连接。当形成模块时，厚的第一厚度t1的外部端子部541可以与不同单电池的不同电极端子的外部端子部并联或串联连接，从而改善了可焊性。

成型树脂材料361密封端子孔H1外侧上的外部端子部541，密封端子孔H1内侧上的内部端子部542，并密封盖板40的厚度范围内的连接部543和台阶。

具有台阶的连接部543可以以大面积附着到填充在端子孔H1中的成型树脂材料361，从而提供对抗可能在电极端子54的纵向方向(Z轴方向)上作用于外部端子部541的外力和撞击的强有力的抵抗。

图10示出了根据本发明的第四示例性实施例的其中电极端子被注塑成型到盖板的端子孔中的可再充电电池的剖视图。参照图10，外部端子部551和内部端子部552一体地形成在根据第四示例性实施例的可再充电电池400的电极端子55中。连接部553还在台阶的上部处限定凹槽554。

具体的，连接部553在宽度方向(x轴方向)上通过外部端子部551的第一厚度t1和内部端子部552的第二厚度t2形成台阶，以在与盖板40的平面相交的高度方向上延伸。凹槽554形成在外部端子部551和台阶之间。

薄的第二薄厚度t2的内部端子部552能够与未涂覆接线片112进行稳定的焊接连接。当形成模块时，厚的第一厚度t1的外部端子部551可以与不同单电池的不同电极端子的外部端子部并联或串联连接，从而改善了可焊性。

成型树脂材料461在端子孔H1外侧密封外部端子部551，在端子孔H1内侧密封内部端子部552，并且在盖板40的厚度范围内密封连接部553、凹槽554和台阶。

具有凹槽554和台阶的连接部553可以以大面积附着到填充在端子孔H1中的成型树脂材料461，从而提供强劲的抵抗力耐受可能在电极端子55的纵向方向(Z轴方向)上作用于外部端子部551的外力和撞击。

图11示出了根据本发明的示例性实施例的可再充电电池模块的透视图，图12示出了沿图11的XII-XII线截取的剖视图。在下文中，将参照图11和图12对可再充电电池进行描述。为了方便起见，将第一实施例的可再充电电池100应用于单元电池。

本示例性实施例的可再充电电池模块包括设置在盖板40的宽度方向(x轴方向)上的至少第一单电池201和第二单电池202。第一单电池201的外部端子部511朝向第二单电池202横向弯曲，并且第二单电池202的外部端子部521朝向第一单电池201的外部端子部511的上侧弯曲，从而焊接到彼此。

第一单电池201的外部端子部511和第二单电池202的外部端子部521形成在宽度方向(x轴方向)上的厚度t11和在长度方向(y轴方向)上的宽度W11，其中，厚度t11小于第一间隙G1，宽度W11大于厚度t11而小于第二间隙G2。

本示例性实施例的可再充电电池模块通过弯曲并焊接第一单电池201和第二单电池202的外部端子部511和521以使外部端子部511和521彼此电连接而形成，因此不需要用于连接电极端子51和52的附加汇流条。

这样，由于不使用汇流条，所以可以减小可再充电电池模块的总高度。当外部端子部511和521由相同的材料(例如Al)制成时，可以改善电极端子51和52之间的可焊性。

虽然已经结合当前被认为是实践性的示例性实施例的内容描述了本发明，但是要理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，意图覆盖包括在权利要求的精神和范围之内的各种修改和等同布置。

<符号说明>

10：电极组件11：第一电极(负极)

12:：第二电极(正极)13：隔膜

30：壳体31:开口

40：盖板41:通气孔

42：电解液注入口51、52、53、54、55：电极端子

61、62、261、361、461：成型树脂材料

100、200、300、400：可再充电电池

101、102：第一、第二组件111、121：涂覆区域

112、122：未涂覆接线片201、202：第一、第二单电池

411：通气板412：刻痕

421：密封塞511、521、531、541、551：外部端子部

554：凹槽512、522、532、542、552：内部端子部

D：距离513、523、533、543、553：连接部

G1、G2：第一、第二间隙G11、G21：第一接线片组

G12、G22：第二接线片组H：高度

H1、H2：端子孔t、t11：厚度

t1：第一厚度t2：第二厚度

W：宽度范围W11：宽度