專利名稱：高功率放電的圓柱形蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高功率放電的圓柱形蓄電池。
背景技術(shù)：
隨著電動(dòng)工具及電動(dòng)玩具遙控跑車的發(fā)展，對(duì)電池的放電中位點(diǎn)電壓(Mid Point Voltage)要求不斷提高。為了達(dá)到此要求，電池的內(nèi)阻必須要降低。要達(dá)至降低內(nèi)阻的目的，其中一個(gè)方法是增加電池內(nèi)部過(guò)電部件的載電橫切面積。一般圓柱形蓄電池是利用焊接把小導(dǎo)片從正電極片連接到電池正極蓋下端面，或利用焊接把單翼設(shè)計(jì)的導(dǎo)片連接到螺旋繞制電極片組件的正極邊端部份和電池正極蓋下端面。要降低電池內(nèi)阻從而提高放電平均電壓，此焊接及導(dǎo)片的載電橫切面積必須增加。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于，增大焊接及導(dǎo)電片的載電橫切面積，達(dá)到降低電池內(nèi)阻及提高放電中位點(diǎn)電壓的目的。
本實(shí)用新型提供了一種高功率放電的圓柱形蓄電池，包括由正極，負(fù)極及隔膜所組成的螺旋繞制電極片組件，其特征是正極雙翼導(dǎo)片與螺旋繞制電極片組件正極邊端部份焊接；負(fù)極導(dǎo)片與螺旋繞制電極片組件負(fù)極邊端部份焊接；螺旋繞制電極片組件放置在電池外殼內(nèi)，外殼并與負(fù)極導(dǎo)片焊接；正極雙翼導(dǎo)片與電池正極蓋下端面焊接；電池正極蓋與外殼密封。
根據(jù)本實(shí)用新型，電池在放電時(shí)電流能在螺旋繞制電極片組件的正極中，經(jīng)過(guò)正極雙翼導(dǎo)片特大的載電橫切面?zhèn)鲗?dǎo)到電池正極蓋，這包括正極與正極雙翼導(dǎo)片連接的多個(gè)焊點(diǎn)、雙翼導(dǎo)片、及每翼末端的多個(gè)與電池正極蓋連接的凸焊。在負(fù)極方面，負(fù)極的電流也能有效地經(jīng)過(guò)多個(gè)與負(fù)極導(dǎo)片連接的焊點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)與電池外殼連接的焊點(diǎn)傳導(dǎo)到外殼上。由于載電橫切面積加大，電池內(nèi)阻因而減低。電池的放電中位點(diǎn)電壓便能有效提升。及因正極雙翼導(dǎo)片加了長(zhǎng)坑及中孔，電池仍能排出氣體，使電池的安全性得到保證。


圖1為圓柱形蓄電池剖面?zhèn)纫晥D。
圖2為焊接到螺旋繞制電極片組件的正極邊端部份的正極雙翼導(dǎo)片。
圖3為焊接到螺旋繞制電極片組件的正極邊端部份的正極雙翼導(dǎo)片的焊接位置。
圖4為焊接到螺旋繞制電極片組件的負(fù)極邊端部份的負(fù)極導(dǎo)片。
圖5為焊接到螺旋繞制電極片組件的負(fù)極邊端部份的負(fù)極導(dǎo)片的焊接位置。
圖6為正極雙翼導(dǎo)片、負(fù)極導(dǎo)片、螺旋繞制電極片組件及電池正極蓋的連接圖。
圖7為利用本實(shí)用新型所制做電池的放電曲線。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是使用圖2的正極雙翼導(dǎo)片，焊接到螺旋繞制電極片組件的正極邊端部份，并再焊接到電池正極蓋下端面。也用圖4的負(fù)極導(dǎo)片，焊接到螺旋繞制電極片組件的負(fù)極邊端部份，并再焊接到電池外殼上。
正極雙翼導(dǎo)片的設(shè)計(jì)原理首先是增大與電池正極的接觸。所以，螺旋繞制電極片組件正極邊端部份必須向中心方向折疊以便成為平面，加上正極雙翼導(dǎo)片也是用平面設(shè)計(jì)并加以焊接(3a)，這種方法能提供一個(gè)最大的載電橫切面積。另外，此正極雙翼導(dǎo)片利用雙翼把電流傳導(dǎo)到電池正極蓋，而每翼橫切面積是非常重要的。所以其寬度(3b)約是圓柱形蓄電池直徑的0.1到0.8倍及其厚度約0.1毫米(mm)到0.6毫米(mm)。而總長(zhǎng)度(3c)方面，也應(yīng)約是圓柱形蓄電池直徑的1到3倍。為了增加與電池正極蓋下端面的導(dǎo)電橫切面積，雙翼導(dǎo)片每翼末端加上了一至五個(gè)凸點(diǎn)(2d及2e)，以便與正極蓋下端面進(jìn)行凸焊連接。在以上的設(shè)計(jì)中，電池正極與正極雙翼導(dǎo)片、正極雙翼導(dǎo)片的每翼及每翼與電池正極蓋都能達(dá)到最大的載電橫切面積。
正極雙翼導(dǎo)片每翼須屈曲成“之”字形(6b)以便與電池正極蓋下端面焊接。為了保證電池的安全性，電池正極蓋的排氣孔(1a)不能被遮蓋。為此，正極雙翼導(dǎo)片在每翼上開了一個(gè)長(zhǎng)坑(2b及2g)。長(zhǎng)坑的長(zhǎng)度不超過(guò)18毫米(mm)，而寬度不超過(guò)5毫米(mm)。而且在正極雙翼導(dǎo)片中央處開了一個(gè)直徑不超過(guò)15毫米(mm)的中孔(2c)。這設(shè)計(jì)能使正極雙翼導(dǎo)片屈曲成“之”字形后也不會(huì)遮蓋電池正極蓋的排氣孔，也能在電池制作中的灌電解液工序時(shí)，電解液能從此孔中灌進(jìn)正極、負(fù)極及隔膜所組成螺旋繞制電極片組件內(nèi)(6a)。
負(fù)極導(dǎo)片(圖4)是雙層圓形設(shè)計(jì)，其厚度約0.1毫米(mm)到0.6毫米(mm)，其中負(fù)極導(dǎo)片的第一層(4a)與螺旋繞制電極片組件負(fù)極邊端部份進(jìn)行多次焊接，而第二層(4b)與電池外殼焊接。設(shè)計(jì)原理同樣是加大與電池負(fù)極的接觸。所以，螺旋繞制電極片組件負(fù)極邊端部份必須向中心方向折疊以便成為平面，加上負(fù)極導(dǎo)片的第一層也是用平面設(shè)計(jì)并加以焊接(5b)，這種方法能提供一個(gè)最大的載電橫切面積。而第二層(4b)與電池外殼焊接(5a)。在以上的設(shè)計(jì)中，負(fù)極與負(fù)極導(dǎo)片、及負(fù)極導(dǎo)片與電池外殼都能達(dá)到最大的載電橫切面積。
一個(gè)特有例子本例子是用直徑約23毫米(mm)高約43毫米(mm)容量3.3安時(shí)(Ah)的鎳氫圓柱形蓄電池。正極雙翼導(dǎo)片是用雙翼(2a及2f)設(shè)計(jì)，而導(dǎo)片每翼的作用是把電流傳導(dǎo)到電池正極蓋。此正極雙翼導(dǎo)片總長(zhǎng)度(3c)是41毫米(mm)并由純鎳制做。導(dǎo)片的每翼寬度是9毫米(mm)而厚度為0.3毫米(mm)。由此可見，正極雙翼導(dǎo)片設(shè)計(jì)上是在有限空間之內(nèi)優(yōu)化利用最大的橫切面積。加上是雙翼設(shè)計(jì)，比以往的單翼導(dǎo)片設(shè)計(jì)，有效提高了載電橫切面積。為了保證導(dǎo)片的每翼與電池正極蓋下端面有良好及最大載電橫切面積的焊接，每翼末端加上了三個(gè)凸點(diǎn)(2d及2e)，這保證了與電池正極蓋下端面利用凸焊連接時(shí)也有最大的載電橫切面積。
在正極雙翼導(dǎo)片每翼上開了一個(gè)長(zhǎng)8毫米(mm)寬1毫米(mm)的長(zhǎng)坑(2b及2g)，作用是當(dāng)電池制作完成時(shí)，電池正極蓋上的排氣孔(1a)沒(méi)有被已屈曲的正極雙翼導(dǎo)片遮蓋。另外在正極雙翼導(dǎo)片中央處，也有一個(gè)直徑4毫米(mm)的小孔(2c)，其作用也是避免電池正極蓋上的排氣孔被遮蓋，以及在電池制作中的灌電解液工序時(shí)，電解液也能從此孔中灌進(jìn)正極、負(fù)極及隔膜所組成螺旋繞制電極片組件內(nèi)(6a)。
當(dāng)正極、負(fù)極及隔膜被組成螺旋繞制電極片組件后，正極與負(fù)極的邊端部份必須向螺旋中心方向分別折疊成平面，以便與正極雙翼導(dǎo)片接觸及焊接，并也能與負(fù)極導(dǎo)片接觸及焊接。接著是利用焊接方法把此組件的正極邊端部份與正極雙翼導(dǎo)片連接。焊接是用一對(duì)焊接電極并施加大約30牛頓(N)力壓到正極雙翼導(dǎo)片，在此電極間通過(guò)約1000安培(Amp)交流電及經(jīng)過(guò)約120毫秒(millisecond)而成為一焊點(diǎn)(3a)。為加大電池放電時(shí)內(nèi)部導(dǎo)電部件的載電橫切面積，焊點(diǎn)的數(shù)量必須增加。此焊接工序必須在正極雙翼導(dǎo)片表面不同地方重復(fù)8次。此8焊點(diǎn)必須平均地分布在正極雙翼導(dǎo)片表面如圖3。此設(shè)計(jì)可令在不同正極地方上的電流在電池放電時(shí)也可以有效率的同步傳導(dǎo)到正極雙翼導(dǎo)片。
接著用純鎳制做0.3毫米(mm)厚的負(fù)極導(dǎo)片也利用焊接方法與螺旋繞制電極片組件已折疊成平面的負(fù)極邊端部份連接。焊接是用一對(duì)焊接電極并施加大約30牛頓(N)力壓到負(fù)極導(dǎo)片，在此電極間通過(guò)約1000安培(Amp)交流電及經(jīng)過(guò)約120毫秒(millisecond)而成為一焊點(diǎn)(5b)。為加大電池放電時(shí)內(nèi)部導(dǎo)電部件的載電橫切面積，焊點(diǎn)的數(shù)量必須增加。此焊接工序必須在負(fù)極導(dǎo)片表面不同地方重復(fù)5次。此焊點(diǎn)必須平均地分布在負(fù)極導(dǎo)片表面如圖5。此設(shè)計(jì)也可令在不同負(fù)極地方上的電流在電池放電時(shí)也可以有效率同步傳導(dǎo)到負(fù)極導(dǎo)片。
完成正負(fù)極導(dǎo)片焊接的螺旋繞制電極片組件須放進(jìn)電池外殼內(nèi)以便與外殼焊接。焊接是利用一對(duì)焊接電極，其中一焊接電極穿越螺旋繞制電極片組件中心部份并施加約80牛頓(N)力壓在負(fù)極導(dǎo)片的中央，而另一焊接電極壓在電池外殼低端中央。在此電極間通過(guò)約70瓦特秒(Wattsec)及經(jīng)過(guò)約7毫秒(millisecond)而完成焊接(5a)。
當(dāng)其它電池制做工序完成并到了要把正極雙翼導(dǎo)片與電池正極蓋下端面焊接時(shí)，正極雙翼導(dǎo)片必須先進(jìn)行屈曲成“之”字形(6b)以便進(jìn)行焊接。焊接先在其中一翼進(jìn)行。并利用一對(duì)焊接電極施以約150牛頓(N)力壓到導(dǎo)片翼末端的凸點(diǎn)及電池正極蓋上，在此電極間通過(guò)約100瓦特秒(Wattsec)及經(jīng)過(guò)約7毫秒(millisecond)而成為凸焊點(diǎn)(3d)。此焊接必須在另一個(gè)導(dǎo)片翼并以同樣的參數(shù)再進(jìn)行一次。這樣，正極雙翼導(dǎo)片便能以最大的載電橫切面積與電池正極蓋焊接。
電池再經(jīng)封口及活化便能完成。以上利用這實(shí)用新型所制做的鎳氫圓柱形蓄電池在30安培(Amp)放電時(shí)，其放電中位點(diǎn)電壓能達(dá)到1.185伏特(Volt)(圖7)。而電池在充電后的內(nèi)阻只有4.7毫歐姆(milliohm)。
根據(jù)本實(shí)用新型，電池在放電時(shí)電流能在螺旋繞制電極片組件的正極中，經(jīng)過(guò)正極雙翼導(dǎo)片特大的載電橫切面?zhèn)鲗?dǎo)到電池正極蓋，這包括正極與正極雙翼導(dǎo)片連接的多個(gè)焊點(diǎn)、雙翼導(dǎo)片、及每翼末端的多個(gè)與電池正極蓋連接的凸焊。在負(fù)極方面，負(fù)極的電流也能有效地經(jīng)過(guò)多個(gè)與負(fù)極導(dǎo)片連接的焊點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)與電池外殼連接的焊點(diǎn)傳導(dǎo)到外殼上。由于載電橫切面積加大，電池內(nèi)阻因而減低。電池的放電中位點(diǎn)電壓便能有效提升。及因正極雙翼導(dǎo)片加了長(zhǎng)坑及中孔，電池仍能排出氣體，使電池的安全性得到保證。以上雖然只舉了一個(gè)圓柱形鎳氫蓄電池為例子，但本實(shí)用新型也能用于其它圓柱形蓄電池如鎳鎘圓柱形蓄電池。
權(quán)利要求1.一種高功率放電的圓柱形蓄電池，包括由正極，負(fù)極及隔膜所組成的螺旋繞制電極片組件，其特征是正極雙翼導(dǎo)片與螺旋繞制電極片組件正極邊端部份焊接；負(fù)極導(dǎo)片與螺旋繞制電極片組件負(fù)極邊端部份焊接；螺旋繞制電極片組件放置在電池外殼內(nèi)，外殼并與負(fù)極導(dǎo)片焊接；正極雙翼導(dǎo)片與電池正極蓋下端面焊接；電池正極蓋與外殼密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片是由純鎳或其它金屬制做，其厚度約0.1毫米(mm)到0.6毫米(mm)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片采用雙翼(2a及2f)設(shè)計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片的總長(zhǎng)度(3c)約是圓柱形蓄電池直徑的1到3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片每翼寬度(3b)約是圓柱形蓄電池直徑的0.1到0.8倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片每翼上開了一個(gè)長(zhǎng)坑(2b及2g)，長(zhǎng)坑的長(zhǎng)度不超過(guò)18毫米(mm)，而寬度不超過(guò)5毫米(mm)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片中央處開了一個(gè)約直徑不超過(guò)15毫米(mm)的中孔(2c)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片的每翼末端加上了一至五個(gè)凸點(diǎn)(2d及2e)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片的每翼須屈曲成“之”字形(6b)以便與電池正極蓋下端面焊接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片的每翼屈曲后與正極蓋下端面進(jìn)行凸焊連接(3d)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是在螺旋繞制電池片組件(6a)正極邊端部份必須向螺旋中心方向折疊成平面(1b)以便與正極雙翼導(dǎo)片接觸及焊接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是正極雙翼導(dǎo)片與螺旋繞制電極片組件的正極邊端部份進(jìn)行多次焊接(3a)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是負(fù)極導(dǎo)片(圖4)是雙層圓形設(shè)計(jì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是負(fù)極導(dǎo)片是由純鎳或其它金屬制做，其厚度約0.1毫米(mm)到0.6毫米(mm)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是在螺旋繞制電極片組件(6a)負(fù)極邊端部份必須向螺旋中心方向折疊成平面(1c)以便與負(fù)極導(dǎo)片接觸及焊接。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率放電的圓柱形蓄電池，其特征是負(fù)極導(dǎo)片的第一層(4a)與螺旋繞制電極片組件負(fù)極邊端部份進(jìn)行多次焊接(5b)，而第二層(4b)與電池外殼焊接(5a)。
專利摘要一種高功率放電的圓柱形蓄電池，運(yùn)用正極雙翼導(dǎo)片。正極雙翼導(dǎo)片其中每翼須屈曲及其末端的凸點(diǎn)與電池正極蓋下端面進(jìn)行焊接。此正極雙翼導(dǎo)片每個(gè)翼上加了長(zhǎng)坑，及中央也加了中孔。雙翼屈曲而互不交疊的正極雙翼導(dǎo)片更與螺旋繞制電極片組件正極邊端部份進(jìn)行多次焊接。而負(fù)導(dǎo)片與螺旋繞制電極片組件負(fù)極邊端部份進(jìn)行多次焊接，并與電池外殼焊接。電池正極蓋與外殼密封。
文檔編號(hào)H01M10/04GK2791896SQ20042004244
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者文月明, 郭玉杰, 何鏡成, 冼偉楷 申請(qǐng)人:時(shí)暉實(shí)業(yè)有限公司