專利名稱：具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池及其端蓋組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池，且尤其涉及一種具有均溫與導(dǎo)熱的熱電共同信道結(jié)構(gòu)的電池。
背景技術(shù)：
在市面上，不論小至炙手可熱的攜帶式電子產(chǎn)品，或是大至代步用的汽機(jī)車，其中均裝設(shè)有電池。因此，如何能降低電池生產(chǎn)成本，且可提供消費(fèi)者一個安全且良好的電池， 一直是業(yè)界努力的目標(biāo)。鋰電池因其擁有高功率(輸出)及高能量密度而被廣泛的應(yīng)用。一般而言，鋰電池內(nèi)部具有由正極層、隔離層與負(fù)極層構(gòu)成的極卷，其中隔離層使得正極層與負(fù)極層不會直接接觸在一塊。此極卷是以層迭或卷繞的方式容納于電池容器中，且在該電池容器填滿電解液之后，該電池容器就被密封，該電池經(jīng)過起始充電后就可被用以當(dāng)作一電池。由于鋰電池充放電時，極卷的每一個位置都會放出熱，而在正極層與負(fù)極層之間以及多層堆?；蚓砝@的極卷之間的隔離層是熱的阻絕體，因此電池內(nèi)部的熱將不易散出， 而大量的蓄積在極卷內(nèi)部。而且，由于正極層與負(fù)極層的基材是導(dǎo)電材料，因此，電池內(nèi)部的熱會由正極層與負(fù)極層傳導(dǎo)，而集結(jié)在極卷電流集結(jié)點。一般而言，為了能將電流導(dǎo)出以及使電池容器容易密封，極卷電流集結(jié)點通常是設(shè)置在電池中心，如此將使得大量的熱蓄積在電池中心，導(dǎo)致電池內(nèi)部的溫度分布不均。結(jié)果電池內(nèi)部溫度的持續(xù)上升，意味者電池?zé)崾Э貦C(jī)會增加。一旦電池產(chǎn)生熱失控，最終可能導(dǎo)致電池爆炸?，F(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)于電池散熱的相關(guān)技術(shù)大多是采用在殼體上設(shè)置導(dǎo)熱層或散熱鰭片等方式，以使熱擴(kuò)散至外部。但是，從電池殼體的外部移走熱，仍無法使電池內(nèi)部的溫度分布均勻也無法避免熱集中極卷電流集結(jié)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種電池及其端蓋組，可以提高電極端子與匯集構(gòu)件間耦接的可靠度，并避免電池過熱的問題。本發(fā)明提出一種具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，包括多個電池極卷以及二端蓋組。各電池極卷包括中心構(gòu)件與至少一極片。中心構(gòu)件的兩端分別具有彎折部。極片至少包括正極層與負(fù)極層。極片卷繞在中心構(gòu)件外部，其中電池極卷并列配置，且兩端的彎折部構(gòu)成端子設(shè)置部。二端蓋組分別設(shè)置于端子設(shè)置部上。中心構(gòu)件作為熱與電流的熱電共同通道，熱與電流都通過涂布金屬基材引導(dǎo)至中心構(gòu)件再引導(dǎo)至電池的端子部位。在本發(fā)明的一實施例中，上述二端蓋組包括極卷組合構(gòu)件、端子結(jié)合構(gòu)件、電極端子、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊、端蓋以及墊片組。極卷組合構(gòu)件設(shè)置于電池極卷的一端，以組合電池極卷， 極卷組合構(gòu)件上至少具有一開口，彎折部可穿過開口。端子結(jié)合構(gòu)件、電極端子、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊、端蓋以及墊片組依序結(jié)合于極卷組合構(gòu)件的上。在本發(fā)明的一實施例中，上述端子結(jié)合構(gòu)件是以螺絲、鉚合或焊接方法固定在極卷組合構(gòu)件上。在本發(fā)明的一實施例中，上述墊片組、端蓋、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊以及電極端子是以螺絲、 鉚合或焊接方法固定在端子結(jié)合構(gòu)件上。在本發(fā)明的一實施例中，上述墊片組、端蓋以及強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊是以螺絲、鉚合或焊接方法固定在電極端子上。在本發(fā)明的一實施例中，上述墊片組選自絕緣墊片與氣密墊片所組的族群，且墊片組的材質(zhì)包括由多層不同高分子材料復(fù)合而成的材料。在本發(fā)明的一實施例中，上述電極端子包括導(dǎo)電部以及導(dǎo)熱部。導(dǎo)熱部環(huán)繞導(dǎo)電部。在本發(fā)明的一實施例中，上述中心構(gòu)件包括主體部、第一電極匯集構(gòu)件、第二電極匯集構(gòu)件以及第一連接構(gòu)件。主體部由高導(dǎo)熱材質(zhì)(高導(dǎo)熱材質(zhì)的傳導(dǎo)系數(shù)高于10W/mK) 構(gòu)成。第一電極匯集構(gòu)件與第二電極匯集構(gòu)件分別設(shè)置于主體部的第一端與第二端，第二端與第一端相對。第一連接構(gòu)件由高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)(高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)的傳導(dǎo)系數(shù)高于IOW/ mK)構(gòu)成。第一連接構(gòu)件設(shè)置于主體部與第一電極匯集構(gòu)件之間，以連接第一電極匯集構(gòu)件與主體部，其中彎折部是設(shè)置于第一電極匯集構(gòu)件與第二電極匯集構(gòu)件上。在本發(fā)明的一實施例中，上述第二電極匯集構(gòu)件與主體部是由相同導(dǎo)電材料構(gòu)成，第二電極匯集構(gòu)件與主體部是一體成形的單一組件。在本發(fā)明的一實施例中，上述第一連接構(gòu)件設(shè)置有接合槽，且主體部的第一端設(shè)置有凸緣，并以焊接、粘接、鉚接或卡筍方式連接于接合槽上。在本發(fā)明的一實施例中，上述電池更包括第二連接構(gòu)件。第二連接構(gòu)件由高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)(高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)的傳導(dǎo)系數(shù)高于10W/mK)構(gòu)成。第二連接構(gòu)件設(shè)置于主體部與第二電極匯集構(gòu)件之間，以連接第二電極匯集構(gòu)件與主體部。在本發(fā)明的一實施例中，上述第一連接構(gòu)件與第二連接構(gòu)件上分別設(shè)置有接合槽，且主體部的第二端與第一端分別設(shè)置有凸緣，并以焊接、粘接、鉚接或卡筍方式連接于接合槽上。在本發(fā)明的一實施例中，上述第一連接構(gòu)件與第二連接構(gòu)件上分別設(shè)置有接合槽，且第一電極匯集構(gòu)件與第二極電極匯集構(gòu)件分別設(shè)置有凸緣，并以焊接、粘接、鉚接或卡筍方式連接于接合槽上。在本發(fā)明的一實施例中，上述正極層具有多個正極導(dǎo)接部，連接至第一電極匯集構(gòu)件；負(fù)極層具有多個負(fù)極導(dǎo)接部，連接至第二電極匯集構(gòu)件。本發(fā)明提出一種電池的端蓋組，包括極卷組合構(gòu)件、端子結(jié)合構(gòu)件、電極端子、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊、端蓋以及墊片組。極卷組合構(gòu)件至少具有一開口，以使極卷的端子設(shè)置部可穿過開口，其中端子設(shè)置部由極卷的中心構(gòu)件的兩端的彎折部形成。端子結(jié)合構(gòu)件、電極端子、 強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊、端蓋以及墊片組依序結(jié)合于極卷組合構(gòu)件之上，其中電極端子包括導(dǎo)電部以及環(huán)繞導(dǎo)電部的導(dǎo)熱部。在本發(fā)明的一實施例中，上述端子結(jié)合構(gòu)件是以螺絲、鉚接或焊接方法固定在極卷組合構(gòu)件上。在本發(fā)明的一實施例中，上述墊片組、端蓋、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊以及電極端子是以螺絲、 鉚接或焊接方法固定在端子結(jié)合構(gòu)件上。
在本發(fā)明的一實施例中，上述墊片組、端蓋以及強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊是以螺絲、鉚接或焊接方法固定在電極端子上。在本發(fā)明的一實施例中，上述墊片組選自絕緣墊片與氣密墊片所組的族群。在本發(fā)明的電池及其端蓋組中，極卷組合構(gòu)件具有可使端子設(shè)置部穿過的開口， 而將多個極卷組合在一起。其中，端子設(shè)置部例如是由極卷的中心構(gòu)件的兩端的彎折部形成。電極端子與彎折部連接，且電極端子由導(dǎo)電部以及環(huán)繞導(dǎo)電部的導(dǎo)熱部構(gòu)成。在電池內(nèi)部，導(dǎo)電和導(dǎo)熱為同一路徑，但利用此電極端子分開導(dǎo)電路徑與導(dǎo)熱路徑。導(dǎo)熱部與電池外部設(shè)置的散熱裝置連接，而可以快速的將電池內(nèi)部的熱量抽走、降低電池組中各電池的溫度差異性，進(jìn)而降低熱失控的發(fā)生。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖IA所繪示為一實施例的電池極卷的中心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖IB所繪示本發(fā)明一實施例的中心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖IC所繪示本發(fā)明另一實施例的中心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖ID所繪示為另一實施例的電池極卷的中心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所繪示為本發(fā)明一實施例的電池極卷的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所繪示為本發(fā)明的一實施例的端蓋組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所繪示為本發(fā)明的一實施例的電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5A至5B所繪示為本發(fā)明的一實施例的電池的結(jié)構(gòu)部分示意圖。其中，附圖標(biāo)記100:中心構(gòu)件102 主體部104、106:連接構(gòu)件108、110 電極匯集構(gòu)件102a、102b、108c、110c 凸緣102c、302a:開口102d:吸熱材料104a, 104bU06a, 106b 接合槽。108a、1 IOa 連接部10汕、IlOb:彎折部200 電池極卷202 極片204 正極層206、210:隔離層208:負(fù)極層212 正極導(dǎo)接部214 負(fù)極導(dǎo)接部300 端蓋組
6
302 極卷組合構(gòu)件304 端子結(jié)合構(gòu)件306 電極端子308 強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊310 端蓋312 墊片組306a:導(dǎo)電部306b 導(dǎo)熱部312a,312c 絕緣墊片312b 氣密墊片316a、316b、318a、318b、320a、320b、320c、320d 螺絲400 外殼體402 端子設(shè)置部404 端子組
具體實施例方式本發(fā)明提出一種電池結(jié)構(gòu)，具有中心構(gòu)件與端蓋組。中心構(gòu)件例如設(shè)置于極卷內(nèi)部。中心構(gòu)件例如由主體部、電極匯集構(gòu)件與連接構(gòu)件所組成。中心構(gòu)件的主體部由高導(dǎo)熱材質(zhì)構(gòu)成；連接構(gòu)件由高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)構(gòu)成；且電極匯集構(gòu)件由導(dǎo)電材質(zhì)構(gòu)成。因此整個中心構(gòu)件可以快速的導(dǎo)熱，使電池內(nèi)部的溫度分布均勻，而可避免熱集中極卷電流集結(jié)點。而且，通過電池外部設(shè)置的散熱裝置，也可快速的將電池內(nèi)部的熱量抽走。此外，中心構(gòu)件的兩末端亦可以設(shè)計成具有彎折部，此彎折部是作為端子連接部，并可以用作為散熱鰭片。端蓋組例如由極卷組合構(gòu)件、端子結(jié)合構(gòu)件、電極端子、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊、端蓋以及墊片組構(gòu)成。極卷組合構(gòu)件具有可使端子設(shè)置部穿過的開口，而將多個極卷組合在一起。其中，端子設(shè)置部例如是由極卷的中心構(gòu)件的兩端的彎折部形成。電極端子與彎折部連接，且電極端子例如由導(dǎo)電部以及環(huán)繞導(dǎo)電部的導(dǎo)熱部構(gòu)成。在電池內(nèi)部，導(dǎo)電和導(dǎo)熱為同一路徑，但利用此電極端子分開導(dǎo)電路徑與導(dǎo)熱路徑。導(dǎo)熱部與電池外部設(shè)置的散熱裝置連接， 而可以快速的將電池內(nèi)部的熱量抽走、降低電池組中各電池的溫度差異性，進(jìn)而降低熱失控的發(fā)生。圖IA所繪示為一實施例的電池極卷的中心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖IB所繪示本發(fā)明一實施例的中心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖IC所繪示本發(fā)明另一實施例的中心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖IB與圖IC所繪示為圖IA中沿A-A線的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在圖1A、圖 IB與圖IC中以方形的中心構(gòu)件為例做說明。如圖IA所示，電池極卷的中心構(gòu)件100例如由主體部102、連接構(gòu)件104、106與電極匯集構(gòu)件108、110構(gòu)成。主體部102由高導(dǎo)熱材質(zhì)構(gòu)成，其中高導(dǎo)熱材質(zhì)的傳導(dǎo)系數(shù)高于10W/mK。主體部 102的材質(zhì)可以是導(dǎo)電材質(zhì)，也可以是絕緣材質(zhì)。主體部的材質(zhì)是選自金屬材質(zhì)與復(fù)合材料(如碳纖復(fù)合材料、高分子絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料等)所組的族群的其中之一。主體部102的兩端例如設(shè)置有凸緣l(^a、102b。在本發(fā)明的一實施例中，如圖IB所示，主體部102內(nèi)部設(shè)有多個開口 102c，該些開口 102c中填滿吸熱材料102d。在本發(fā)明的另一實施例中，如圖IC所示，主體部102內(nèi)部設(shè)有多個毛細(xì)孔，且主體部102內(nèi)部填充有液體或氣體的吸熱材料，例如乙醇等。連接構(gòu)件104、106由高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)構(gòu)成，用以分開正、負(fù)極兩電極，以避免短路。高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)的傳導(dǎo)系數(shù)高于10W/mK。連接構(gòu)件104、106的材質(zhì)是選自高導(dǎo)熱絕緣塑料Polyolefin添加納米碳球、金屬粉末或碳粉等所組的族群的其中之一。連接構(gòu)件104、 106例如設(shè)置于主體部102的兩端。連接構(gòu)件104連接電極匯集構(gòu)件108與主體部102 ；連接構(gòu)件106連接電極匯集構(gòu)件110與主體部102。連接構(gòu)件104、106上分別設(shè)置有多個接合槽 104a、104b、106a、106b。電極匯集構(gòu)件108、110由導(dǎo)電材質(zhì)構(gòu)成，分別作為正極電極匯集構(gòu)件與負(fù)極電極匯集構(gòu)件。電極匯集構(gòu)件108、110的材質(zhì)是選自銅、鋁、金、鎳與鐵所組的族群的其中之一。 電極匯集構(gòu)件108、110具有連接部108a、IlOa與彎折部108b、110b。彎折部108b、IlOb設(shè)置成垂直于連接部108a、110a。而且，在連接部108a、IlOa設(shè)置有凸緣108c、110c。電極匯集構(gòu)件108、110的凸緣108c、110c以焊接、粘接、鉚接、卡筍等物理方式連接于接合槽104a、106a上。主體部102的凸緣l(^a、102a以卡筍、焊接、粘接、鉚接等物理方式連于接合槽104b、106b上。由于本發(fā)明的中心構(gòu)件100的主體部102由高導(dǎo)熱材質(zhì)構(gòu)成；連接構(gòu)件104、106 由高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)構(gòu)成；且電極匯集構(gòu)件108、110由導(dǎo)電材質(zhì)構(gòu)成。因此整個中心構(gòu)件100 可以快速的導(dǎo)熱，使電池內(nèi)部的溫度分布均勻，而可避免熱集中極卷電流集結(jié)點。在上述實施例中，雖然以方型的中心構(gòu)件為例做說明，但是本發(fā)明的中心構(gòu)件的形狀可以對應(yīng)電池的形狀以及結(jié)構(gòu)而改變，因此中心構(gòu)件亦可以為圓柱形等。在上述實施例中所描述的僅為其中一種連結(jié)方式，重要的是連接構(gòu)件104與電極匯集構(gòu)件108、主體部102再加上連接構(gòu)件106與電極匯集構(gòu)件110組合成一平面式中心卷繞片(中心構(gòu)件)，此中心卷繞片(中心構(gòu)件)可提供卷繞時的支撐能力，使極片卷繞于其上形成極卷，而此中心卷繞片(中心構(gòu)件)是可以導(dǎo)電以及導(dǎo)熱的一種裝置。圖ID所繪示為另一實施例的電池極卷的中心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖ID所示，本發(fā)明的中心構(gòu)件也可以只具有一個連接構(gòu)件106，其中第二電極匯集構(gòu)件108與主體部102是一體成型，且由相同導(dǎo)電材料構(gòu)成。接著說明本案的電池極卷，圖2所繪示為本發(fā)明一實施例的電池極卷的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖2中，構(gòu)件與圖IA相同者給予相同的標(biāo)號并省略其說明。如圖2A所示，在電池極卷200具有中心構(gòu)件100與至少一極片202。中心構(gòu)件100 的結(jié)構(gòu)如圖IA所示。極片202包括正極層204、隔離層206、負(fù)極層208與隔離層210依序堆棧而成。在本實施例中，極片202例如是卷繞設(shè)置在中心構(gòu)件100上。正極層204例如是表面涂布有正極活性物質(zhì)的鋁箔、鎳箔、不銹鋼箔等金屬箔。正極活性物質(zhì)包括鋰過渡金屬氧化物，其中就容量或循環(huán)特性等平衡觀點而言，例如是鈷酸鋰、磷酸鐵或鋰錳氧等化合物。負(fù)極層208例如是表面涂布有負(fù)活性物質(zhì)的銅箔、鎳箔、不銹鋼箔等金屬箔。負(fù)極活性物質(zhì)包括碳、鈦、硅或其化合物等材料。于正極層204的一側(cè)設(shè)有未涂布有正極活性物質(zhì)的正極導(dǎo)接部212 (留白部分)，此正極導(dǎo)接部212連接至匯集構(gòu)件110。于負(fù)極層208的一側(cè)設(shè)有未涂布有負(fù)活性物質(zhì)的負(fù)極導(dǎo)接部214(留白部分)，此負(fù)極導(dǎo)接部214連接至匯集構(gòu)件108。正極導(dǎo)接部212與負(fù)極導(dǎo)接部214(留白部分)形成一層層堆棧區(qū)域，直接將留白部分多層焊接或鉚接于中心構(gòu)件的金屬部分(電極匯集構(gòu)件)。因此正極層204(例如鋁箔)、負(fù)極層208(例如銅箔)將形成散熱鰭片，經(jīng)過中心構(gòu)件金屬部分(電極匯集構(gòu)件)收集熱電后傳導(dǎo)至端子部位后再用電池外部散熱裝置抽取熱量。中心構(gòu)件作為熱與電流的熱電共同通道，熱與電流都通過涂布金屬基材引導(dǎo)至中心構(gòu)件再引導(dǎo)至電池的端子部位。隔離層206與隔離層210的材質(zhì)包括有機(jī)高分子材料(例如包含聚丙烯或聚乙烯等的聚烯烴系材料的多孔質(zhì)膜)或無機(jī)材料(例如陶瓷制的不織布等的多孔質(zhì)膜)。隔離層206與隔離層210可為單層結(jié)構(gòu)也可為多層結(jié)構(gòu)。在電池極卷200的結(jié)構(gòu)中，首先將中心構(gòu)件100卡入卷繞機(jī)(圖中未示)，再覆上一層隔離層于中心構(gòu)件100上(圖中未示)，將卷繞機(jī)的頂端旋轉(zhuǎn)至少一圈以上，使該隔離層完全包覆中心構(gòu)件100，然后在該隔離層間依序加入正極層204、負(fù)極層208并開始卷繞， 使正極層204、隔離層206、負(fù)極層208與隔離層210繼續(xù)包覆該中心構(gòu)件100卷繞成極卷 300。另外，于該中心構(gòu)件100、正極層204、負(fù)極層208之間注入電解液(例如鋰離子溶液)， 而形成導(dǎo)電功能。在上述實施例的電池極卷200中，在中心構(gòu)件100兩端設(shè)置電極匯集構(gòu)件108與電極匯集構(gòu)件110。極片202的正極導(dǎo)接部210與負(fù)極導(dǎo)接部214例如分別焊接在電極匯集構(gòu)件110與電極匯集構(gòu)件108上，即構(gòu)成所謂極卷電流集結(jié)點。由于整個中心構(gòu)件100由高導(dǎo)熱材質(zhì)構(gòu)成，而可以快速的導(dǎo)熱。因此，在電池內(nèi)部所蓄積的熱可以經(jīng)由中心構(gòu)件100 將熱散出。因此，通過中心構(gòu)件100可以移走電池內(nèi)部以及電池電流集結(jié)點的熱累積、降低電池組中各電池的溫度差異性，進(jìn)而降低熱失控的發(fā)生。圖3所繪示為本發(fā)明的一實施例的端蓋組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4所繪示為本發(fā)明的一實施例的電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5A至5B所繪示為本發(fā)明的一實施例的電池的結(jié)構(gòu)部分示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的電池的端蓋組例如由極卷組合構(gòu)件302、端子結(jié)合構(gòu)件304、 電極端子306、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊308、端蓋310以及墊片組312構(gòu)成。極卷組合構(gòu)件302至少具有開口 302a，以使極卷的端子設(shè)置部可穿過開口 302a。 端子設(shè)置部由極卷的中心構(gòu)件的兩端的彎折部形成(如圖2所示)。電極端子306包括導(dǎo)電部306a以及環(huán)繞導(dǎo)電部306a的導(dǎo)熱部306b。電極端子 306的材質(zhì)例如是銅或鋁。強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊308的材質(zhì)例如是不銹鋼。墊片組312選自絕緣墊片312a、312c與氣密墊片312b所組的族群。墊片組312 的材質(zhì)包括由多層不同高分子材料復(fù)合而成的材料。端子結(jié)合構(gòu)件304、電極端子306、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊308、端蓋310以及墊片組312依序結(jié)合于極卷組合構(gòu)件302之上。端子結(jié)合構(gòu)件304例如是以螺絲316a、316b固定在極卷組合構(gòu)件302上。墊片組312、端蓋310、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊308以及電極端子306例如是以螺絲 318a、318b固定在端子結(jié)合構(gòu)件304上。墊片組312、端蓋310以及強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊308例如是以螺絲320a、320b、320c、320d固定在電極端子306上。
如圖4所示，本發(fā)明的電池，其組成包括多個電池極卷200、二端蓋組300與外殼體 400。在本實施例中，以組合4個極卷200為例作說明，當(dāng)然也可以視實際需要或設(shè)計而組合適當(dāng)個數(shù)的極卷200。4個極卷200并列配置，以兩個極卷200為一組，且兩端的彎折部以相對的方式配置。這些彎折部構(gòu)成一個平面區(qū)域，而作為端子設(shè)置部402。如圖5A所示，端子設(shè)置部 402(彎折部)的面積遠(yuǎn)大于中心構(gòu)件的截面積，因此可有效的于中心構(gòu)件和端子連接界面中傳導(dǎo)熱。然后，利用兩個極卷組合構(gòu)件302從兩端將電池極卷200組合在一起，電池極卷 200的彎折部(端子設(shè)置部40 穿過極卷組合構(gòu)件上的開口 30加。接著，以螺絲將端子結(jié)合構(gòu)件304固定于極卷組合構(gòu)件302上。在套上外殼體400 之后，再利用螺絲、鉚釘或焊接等的物理接合方法將電極端子、強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊、端蓋以及墊片組構(gòu)成的端子組404結(jié)合于極卷組合構(gòu)件304之上。如圖5B所示，電極端子的面積涵蓋端子設(shè)置部402(中心構(gòu)件的彎折部)面積，電流路徑可以均勻分布在每一極卷中。在上述實施例的電池中，電極端子的面積涵蓋端子設(shè)置部(中心構(gòu)件的彎折部) 面積，電流路徑可以均勻分布在每一極卷中。而且，端子設(shè)置部的面積遠(yuǎn)大于中心構(gòu)件的截面積，因此，可有效的于中心構(gòu)件和端子連接界面中傳導(dǎo)熱，而可以降低電池組中各電池的溫度差異性，進(jìn)而降低熱失控的發(fā)生。在上述實施例中，雖然分別以方型電池與圓筒型電池為例做說明，但是本發(fā)明可適用于各種形狀的電池。因此，中心構(gòu)件的形狀可以對應(yīng)電池的形狀以及結(jié)構(gòu)而改變。而且，端蓋組的形狀也可以對應(yīng)電池的形狀以及結(jié)構(gòu)而改變。綜上所述，本發(fā)明的中心構(gòu)件由高導(dǎo)熱材質(zhì)構(gòu)成，而可以快速的導(dǎo)熱以及均熱。因此，在電池內(nèi)部所蓄積的熱通過涂布活物的基材(銅、鋁箔)為導(dǎo)電與熱量收集的鰭片方式，可以經(jīng)由中心構(gòu)件將熱與電流共同導(dǎo)至端子部，再分別或同時進(jìn)行抽熱或散熱以及導(dǎo)電的功能(熱、電共通道)、可降低電池組中各電池的溫度差異性，進(jìn)而降低熱失控的發(fā)生。而且，由于電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱大多會集結(jié)在極卷的電流集結(jié)點(正極匯集構(gòu)件與負(fù)極匯集構(gòu)件)，因此，通過使極卷的電流集結(jié)點具有彎折部的設(shè)計，彎折部的面積遠(yuǎn)大于中心構(gòu)件的截面積，因此可有效的于中心構(gòu)件和端子連接界面中傳導(dǎo)熱，而且電極端子的面積涵蓋端子設(shè)置部(中心構(gòu)件的彎折部)面積，電流路徑可以均勻分布在每一極卷中，而可以降低電池內(nèi)部的溫度差異性，進(jìn)而降低熱失控的發(fā)生。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
10
權(quán)利要求
1.一種具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，包括多個電池極卷，各該些電池極卷包括一中心構(gòu)件，該中心構(gòu)件的兩端分別具有一彎折部；以及至少一極片，至少包括一正極層與一負(fù)極層，該極片卷繞或堆棧在該中心構(gòu)件外部，其中該些電池極卷并列配置，且兩端的該彎折部構(gòu)成一端子設(shè)置部；以及二端蓋組，該二端蓋組分別設(shè)置于該端子設(shè)置部上，其中該中心構(gòu)件作為熱與電流的熱電共同通道，熱與電流都通過涂布金屬基材引導(dǎo)至該中心構(gòu)件再引導(dǎo)至電池的一端子部位進(jìn)行傳導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，各該二端蓋組包括一極卷組合構(gòu)件，設(shè)置于該些電池極卷的一端，以組合該些電池極卷，該極卷組合構(gòu)件上至少具有一開口，該彎折部可穿過該開口 ；以及一端子結(jié)合構(gòu)件、一電極端子、一強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊、一端蓋以及一墊片組，依序結(jié)合于該極卷組合構(gòu)件之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該端子結(jié)合構(gòu)件是以螺絲、鉚合或焊接方法固定在該極卷組合構(gòu)件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該墊片組、該端蓋、該強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊以及該電極端子是以螺絲、鉚合或焊接方法固定在該端子結(jié)合構(gòu)件上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該墊片組、該端蓋以及該強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊是以螺絲、鉚合或焊接方法固定在該電極端子上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該墊片組是選自一絕緣墊片與一氣密墊片所組的族群，且該墊片組的材質(zhì)包括由多層不同高分子材料復(fù)合而成的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該電極端子包括一導(dǎo)電部；以及一導(dǎo)熱部，環(huán)繞該導(dǎo)電部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該中心構(gòu)件，包括一主體部，由高導(dǎo)熱材質(zhì)構(gòu)成；一第一電極匯集構(gòu)件與一第二電極匯集構(gòu)件，設(shè)置于該主體部的一第一端與一第二端，該第二端與該第一端相對；以及一第一連接構(gòu)件，由高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)構(gòu)成，該高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)的傳導(dǎo)系數(shù)高于10W/mK， 該第一連接構(gòu)件設(shè)置于該主體部與該第一電極匯集構(gòu)件之間，以連接該第一電極匯集構(gòu)件與該主體部，其中該彎折部設(shè)置于該第一電極匯集構(gòu)件與該第二電極匯集構(gòu)件上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該第二電極匯集構(gòu)件與該主體部是由相同導(dǎo)電材料構(gòu)成，該第二電極匯集構(gòu)件與該主體部是一體成形的單一組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該第一連接構(gòu)件設(shè)置有一接合槽，且該主體部的該第一端設(shè)置有一凸緣，并以焊接、粘接、鉚接或卡筍方式連接于該接合槽上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，更包括一第二連接構(gòu)件，由高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)構(gòu)成，該高導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)的傳導(dǎo)系數(shù)高于10W/mK， 該第二連接構(gòu)件設(shè)置于該主體部與該第二電極匯集構(gòu)件之間，以連接該第二電極匯集構(gòu)件與該主體部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該第一連接構(gòu)件與該第二連接構(gòu)件上分別設(shè)置有一接合槽，且該主體部的該第二端與該第一端分別設(shè)置有一凸緣，并以焊接、粘接、鉚接或卡筍方式連接于該接合槽上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該第一連接構(gòu)件與該第二連接構(gòu)件上分別設(shè)置有一接合槽，且該第一電極匯集構(gòu)件與該第二極電極匯集構(gòu)件分別設(shè)置有一凸緣，并以焊接、粘接、鉚接或卡筍方式連接于該接合槽上。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的所述的具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池，其特征在于，該正極層具有多個正極導(dǎo)接部，連接至該第一電極匯集構(gòu)件；以及該負(fù)極層具有多個負(fù)極導(dǎo)接部，連接至該第二電極匯集構(gòu)件。
15.一種電池的端蓋組，其特征在于，包括一極卷組合構(gòu)件，至少具有一開口，以使一極卷的一端子設(shè)置部可穿過該開口，其中該端子設(shè)置部由該極卷的一中心構(gòu)件的兩端的一彎折部形成；以及一端子結(jié)合構(gòu)件、一電極端子、一強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊、一端蓋以及一墊片組，依序結(jié)合于該極卷組合構(gòu)件之上，其中該電極端子包括一導(dǎo)電部以及環(huán)繞該導(dǎo)電部的一導(dǎo)熱部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的所述的電池的端蓋組，其特征在于，該端子結(jié)合構(gòu)件是以螺絲、 鉚接或焊接方法固定在該極卷組合構(gòu)件上。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的所述的電池的端蓋組，其特征在于，該墊片組、該端蓋、該強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊以及該電極端子是以螺絲、鉚接或焊接方法固定在該端子結(jié)合構(gòu)件上。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的所述的電池的端蓋組，其特征在于，該墊片組、該端蓋以及該強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)塊是以螺絲、鉚接或焊接方法固定在該電極端子上。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的所述的電池的端蓋組，其特征在于，該墊片組是選自一絕緣墊片與一氣密墊片所組的族群。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池及其端蓋組，該具均溫與導(dǎo)熱的熱電共同通道的電池包括多個電池極卷以及二端蓋組。各電池極卷包括中心構(gòu)件與至少一極片。中心構(gòu)件的兩端分別具有彎折部。極片至少包括正極層與負(fù)極層。極片卷繞在中心構(gòu)件外部，其中電池極卷并列配置，且兩端的彎折部構(gòu)成端子設(shè)置部。二端蓋組分別設(shè)置于端子設(shè)置部上。本發(fā)明導(dǎo)熱部與電池外部設(shè)置的散熱裝置連接，而可以快速的將電池內(nèi)部的熱量抽走、降低電池組中各電池的溫度差異性，進(jìn)而降低熱失控的發(fā)生。
文檔編號H01M10/50GK102437391SQ20101050159
公開日2012年5月2日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者劉禮綸, 葉勝發(fā), 張金泉, 林淑蘋, 洪俊睿, 羅志倫, 謝登存, 賴秋助 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院