专利名称：具有一体形成端子的电池的制作方法
技术领域：
本申请的公开内容涉及电池和电池系统领域。更具体地 讲，涉及用于电池或电池单元(例如锂离子电池)的一体形成的端子。
背景技术：
在车辆例如汽车中提供电池或电池元件是已知的。举例而 言，铅酸电池被用于启动、照明、点火等用途。最近，研制出了混合 电动车辆，其使用电池(例如锂离子电池或镍-金属-混合电池)与其 它系统(例如内燃机)相组合，以便为车辆提供动力。
〖0004]已知电池大体上包括两个端子(例如正极端子和负极端子 等)，电池通过所述端子电连接至其它电池或其它元件。电池可以具有 从电池表面突出的端子和/或具有用作端子的外壳。这些端子被提供为 独立的元件，再被连接到电池上(例如被焊接到电池罩盖)。这会在制 造过程中增加额外的步骤，并且增加成本。在电池使用寿命中，这种 焊接或其它连接机构的完整性方面有可能会产生问题。电池系统或组件包括多个电池或电池单元，它们彼此之间 电连接和/或电连接着系统中的其它元件。这样的电池单元传统上通过 导电部件(例如母线条)连接在一起。这种导电部件可以焊接在电池 端子上或利用紧固件紧固。如果能不再需要这种导电部件以消除与这 种部件相关的额外成本和制造时间(例如减少电池系统中的零部件数 量并且不必在制造过程中传送和组装这种部件)，则是有利的。因此，有益的是，提供这样一种电池，其中的一或多个端子与电池本体或罩盖一体地形成。还有益的是，将端子构造成可直接 连接至相邻电池的端子。
发明内容
—种代表性实施方式涉及一种电池，其包括壳体以及连接 着壳体的罩盖。罩盖包括从罩盖延伸的至少一个端子。所述端子与罩 盖一体地形成。所述端子包括一部件，该部件具有第一部分和从第一 部分延伸的第二部分，以使得第一部分和第二部分不共线。另一代表性实施方式涉及一种制造电池的方法，其包括 提供电池壳体；在壳体中提供电极；提供罩盖，其具有一体形成的至 少一个端子；以及将罩盖连接至壳体，以将电极封闭在壳体中，从而 罩盖的内侧部分与壳体的外侧部分之间形成密封。另一代表性实施方式涉及一种电池系统。该电池系统包括 多个电池，每个电池包括第一端子和第二端子，第一端子和第二端子 是与电池的罩盖一体形成的。通过将所述多个电池中的第一电池的第 一端子直接连接到所述多个电池中的第二电池的第二端子，所述第一 电池被连接至第二电池。
图l是具有根据一种代表性实施方式的电池模块的车辆的
透视图。图2是根据一种代表性实施方式的电池模块的透视图。
图3是根据一种代表性实施方式的电池或电池单元的透视图。图4是图3所示根据一种代表性实施方式的电池的分解图。图5是根据一种代表性实施方式的电池罩盖的透视图。
图6是图5所示根据一种代表性实施方式的罩盖的俯视图。图7是图6所示根据一种代表性实施方式的罩盖沿着线
67-7所作的剖视图。图8是根据一种代表性实施方式的电池的透视图。图9是图8所示根据一种代表性实施方式的电池罩盖的透视图。图10是根据一种代表性实施方式连接在一起的多个电池 的视图。图11A-11G是根据各种代表性实施方式的电池的视图。
图12是根据一种代表性实施方式的电池的分解图。
图13是根据一种代表性实施方式的电池的分解图。
具体实施例方式在对电池系统的各代表性实施方式进行描述之前，应当指 出，本说明书中所提到的"顶侧"和"底侧"只是用于表示以图中所示定 向安置的各个元件，其中"顶侧"大致对应于电池或电池单元的罩盖侧， "底侧"大致对应于与罩盖相反的一侧。应当认识到，基于应用，电池 的定向可能发生变化，但"顶侧"仍大致上指电池的罩盖侧，"底侧"大 致上指与罩盖相反的一侧，而不论电池如何相对于车辆定向。在本说明书中为了公开的目的，术语"连接"指的是将两个 部件直接或间接地彼此结合。这种结合可以本质上是静态的或本质上 是动态的。这种结合可以由所述两个部件实现；或者由所述两个部件 以及任何附加中间部件实现，所述附加中间部件彼此之间或与所述两 个部件之间一体地形成为单件；或者由所述两个部件以及彼此相连的 任何附加中间部件实现。这种结合可以本质上是永久性的，或者本质 上是可移除或可释放的。参看图1，根据一种代表性实施方式，车辆12被示出，并 且包括电池模块14。电池模块14的尺寸、形状、配置和定位以及车 辆12的类型可以根据不同的代表性实施方式而变化。举例而言，虽然 车辆12在图1中被显示为汽车，但根据不同的代表性实施方式，车辆 12可以包括大范围的不同类型的车辆，其中包括摩托车、公共汽车、 娱乐车辆、船等等。根据一种代表性实施方式，车辆12是混合电力车或电动车。参看图2，根据一种代表性实施方式，电池模块14被示出。 电池模块14包括多个电化学电池单元或电池，图中表示为电池IO(例 如锂离子电池、NiMH电池、锂聚合物电池等)。电池10可以被安置 在壳体中，壳体可以包括诸如电池管理系统、冷却扇、压力通风组件 等特征。根据各种其它代表性实施方式，电池模块14的其它配置也可 以使用。现在参看图3-4，根据一种代表性实施方式，电池或电池 单元10被示出。电池10呈大致圆柱形，并且包括容器20(例如壳 体、外壳、罐等)，连接着容器20的罩盖或盖子30，采用绝缘体40 形式的组成部件，其将容器20和罩盖30分开，以及一或多个端子50。 容器20为大致中空体(例如罐、杯、筒等)，由铝或其它导电性材料 制成。容器20中设有电极60和电解质(未示出)，并且容器可以用作 电池10的端子50。根据一种代表性实施方式，电池10为锂离子电池， 尽管在阅读了本说明书后可以认识到，其它类型的电池也可以使用这 里描述的特征(例如镍-金属-混合电池、锂-聚合物电池等)。罩盖30为大致平面形部件或元件(例如盖子、罩、顶部 等)，其将电极60和电解质封闭在容器20中，并且通过绝缘体40而 与容器20不相导电地分离。根据一种代表性实施方式，罩盖30由铝 或其它适宜的导电性材料制成，并且导电性地连接着电池10中的电极 60。参看图5-7，根据一种代表性实施方式，端子50为突出部 或延伸部，其通过挤出、拉伸、模塑、铸造或以其它方式形成为罩盖 30的一体部分。根据其它代表性实施方式，端子50可以具有与图5-7 所示不同的各种形状(例如圆柱形、矩形、梯形等)，并且可以设置在 各种位置(例如中心、接近边缘等)和定向。根据其它代表性实施方 式，端子50可以设置在容器20上，或者端子50可以设置在容器20 和罩盖30二者上。端子50可以进一步被机加工或成形，以提供用于 将端子50连接至电线、插槽、母线条或其它元件上的特征。应当指出， 端子50既可以随从于罩盖的轮廓，也可以是扁平的，从而根据其它代表性实施方式，标准的铲形连接器(spade connector)可以被平坦地安 置在端子表面上。现在参看图8，根据一种代表性实施方式，电池110被示 出。电池110呈大致圆柱形，并且包括容器或壳体120以及连接着容 器120的罩盖或盖子130。容器120为大致薄壁中空体(例如罐、杯、 筒等)，由铝或其它导电性材料制成，并且导电性地连接着电极(例如 阴极或阳极)。容器120保持着电极和电解质(未示出)，并且可以用 作电池110的端子。容器120包括具有边缘123的侧壁122。容器120 还包括被显示为凸缘124的特征。凸缘124为大致平坦的部件(例如凸片、翼板、突出部、 延伸部等)，其与侧壁122—体地形成，并且向上延伸超过边缘123。 凸缘124可以被弯折，并且具有竖直部分126和延伸超出侧壁122的 水平部分128。凸缘124被构造成与相邻电池110的罩盖130上的凸 缘134接合(后文中将针对图IO详细描述)。如示于图9，罩盖130是大致平坦体(例如盖子、罩、顶 部等)，其将电极和电解质封闭在容器120中，并且通过绝缘体(未示 出)而与容器120不相导电地分离。根据一种代表性实施方式，罩盖 130由铝或其它适宜的导电性材料制成，并且导电性地连接着电池110 中的电极。罩盖130包括大致平坦的圆形表面或本体132，以及从表 面132向上延伸并且实质上垂直于表面132的大致竖直侧壁133。侧 壁133构成一个弯曲特征，其实质上随从于容器120的侧壁122的轮 廓，并且外径小于侧壁122的内径。罩盖130被构造成装配在容器120 的开口端内。罩盖130还包括被显示为凸缘134的特征。凸缘134为大致平坦部件(例如凸片、翼板、突出部、延 伸部等)，其与侧壁133 —体地形成，并且由此向上延伸。凸缘134 可以被弯折，并且具有竖直部分136和沿着与凸缘124的水平部分128 大致相反的方向向外延伸超过侧壁133的水平部分138。现在参看图10，多个电池110被显示为串联连接以形成电 池模块或电池系统的一部分。根据一种代表性实施方式，罩盖130上 的凸缘134的竖直部分136比容器120上的凸缘124的竖直部分126
9长。当第一电池110连接至第二电池110时(例如通过焊接)， 一个电 池110上的凸缘134的水平部分138抵靠在另一电池110上的凸缘124 的水平部分128上。根据一种代表性实施方式，凸缘124、 134被悍接 在一起。根据其它代表性实施方式，凸缘124、 134可以以其它适宜的 方式连接，既可以是永久性的、也可以是临时性的(例如栓接、铆接、 压接、卡扣等)。凸缘124、 134可以用作将两个电池直接地且导电性 地连接在一起的端子，从而不必采用单独的部件来导电性连接电池。现在参看图11A-11G，根据各种代表性实施方式，多个电 池被显示。每个电池包括第一端子和第二端子。根据各种代表性实施 方式，所述端子之一或二者可以被一体地形成为电池的罩盖和/或容器 的一部分。图IIA示出了电池210，其端子220、 230设置在电池210 的同一端，并且是实质上光滑的销。图11B示出了电池310，其第一 端子320设在一端，第二端子330设在相反端。根据一种代表性实施 方式，端子320、 330是实质上光滑的销。图11C示出了一种代表性实施方式的电池410，其具有端 子420、 430，所述端子设置在电池410的同一端，并且大致上是薄平 坦部件(例如叶板)。根据一种代表性实施方式，端子420、 430大致 平行。根据其它代表性实施方式，端子420、 430可以彼此相对于对方 形成其它的角度(例如在图IID中彼此垂直)。图IIE示出了一种代表性实施方式的电池510，其第一端 子520位于一端，第二端子530位于相反端。端子520、 530大致为薄 平坦部件(例如叶板)。图11F示出了一种代表性实施方式的电池610，其端子 620、 630设置在电池610的同一端，并且大致为薄平坦部件，弯折成 大致L形轮廓。根据一种代表性实施方式，第一端子620和第二端子 630被弯折，从而端子620、 630的水平部分朝向电池610的外周延伸 并超出该外周。第一端子620和第二端子630被构造成具有长度略微 不同的水平部分，从而一个电池610上的第一端子620可以抵靠在相 邻电池610上的第二端子630上。图11G示出了一种代表性实施方式的电池710，其第一端
10子720位于一端，第二端子730位于相反端。端子720、 730是大致薄 平坦部件，被弯折成大致L形轮廓。根据一种代表性实施方式，端子 720、 730被弯折，从而端子720、 730的水平部分沿相同方向延伸。 根据其它代表性实施方式，端子720、 730可以被沿彼此相反的方向弯 折，或者可以彼此相对于对方以某种其它角度延伸。参看图12，根据一种代表性实施方式，电池810被示出， 并且包括顶部或罩盖830、底部或容器820以及密封件部分860。根据 一种代表性实施方式，罩盖830设有隆起部分或端子840、 850，它们 可以用作电池810的正极和/或负极端子。端子840、 850可以与罩盖 830 —体地形成(例如非焊接)，从而减少制造成本以及电池810的相 关组成部件的数量。如示于图12，密封件860可以围绕容器820的上部施加。 根据一种代表性实施方式，密封件860包括聚合物材料，例如聚乙烯 等。根据各种代表性实施方式，其它材料可以被用于制作密封件860。 密封件860可以提供为料带或料条的形式，并且围绕容器820缠绕， 如示于图12，并且如有必要，通过粘合剂保持就位(例如作为密封件 860的一体部分或作为单独提供的部件)。根据一种代表性实施方式，为了将罩盖830附装到容器820 上，罩盖830首先被加热以扩张罩盖830的内径。在扩张状态，罩盖 830被装配在容器820和密封件860上，从而来自罩盖830的热量至 少部分地熔化密封件860，以有助于将罩盖830密封在容器820上。 随着罩盖830被冷却，罩盖830收縮并定位在容器820上，在罩盖830 和容器820之间形成牢固的密封结合部。根据一种代表性实施方式，罩盖830的内径与容器820的 外径基本相同，从而在将罩盖830连接至壳体820上后，提供罩盖830 和容器820之间的牢固配合。根据各种代表性实施方式，罩盖830和/ 或容器820的尺寸可以变化，以便为不同的应用提供程度不同的紧密 配合。此外，密封件860可以设置在罩盖830上而非容器820上。根据一种代表性实施方式，密封件860被构造成用作电池 810的排气孔。举例而言，作为电池810中的压力和/或温度达到预定级别的结果，密封件860可以被破坏(例如熔化等)，从而允许压力气 体或其它流体从电池810内部溢出。这提供了为电池810排气的方法， 以避免为电池810排气提供单独的部件所需的费用和制造及组装时 间。如示于图12，电池810被提供为大致圆柱形电池，具有圆 形横截面。示于图12的端子840、 850与罩盖830 —体地形成。罩盖 830既可以导电性连接至容器820，也可以与容器820绝缘。根据各种 其它代表性实施方式，电池810可以采用其它形状和形式，并且端子 840、 850可以作为一体形成的端子提供在各种位置上。现在参看图13，根据一种代表性实施方式，电池910被示 出。如示于图13，电池910包括罩盖930和容器920。根据一种代表 性实施方式，容器920包括端子940、 950，它们可以与容器920 —体 地形成。密封件960可以类似于针对图12讨论的密封件860，并且围 绕着容器920的下部设置，从而以类似于针对图12所讨论的方式将罩 盖930密封在容器920上。根据一种代表性实施方式，电池910类似于电池810并且 可以以类似的方式制造和组装，除了端子940、 950被与容器920 (而 非与罩盖930) —体地形成，并且罩盖930被用于接合容器920的底 部(而非图12所示的部分)。此外，电池910具有细长的(例如椭圆 形等)横截面，而非电池810的大致圆形横截面。根据各种其它代表 性实施方式，可以对电池810、 910作出其它修改，以适应于各种特定 应用。举例而言，密封件860、960可以通过其它密封方法而被加强(例 如激光焊接、超声焊接、利用粘合剂等)。在阅读了本说明书后可以理解，各种代表性实施方式被显 示和描述，并且根据各种代表性实施方式，与某个代表性实施方式相 关的特征可以与其它代表性实施方式中包含的特征一起使用。提供与电池或电池单元的罩盖、盖子或容器一体形成的端 子，可以获得的一个有益特征是，不再需要单独地制造并连接端子至 罩盖、盖子或容器。通过这种方式，同端子相对于盖子、罩盖或容器 而言单独制造的电池单元相比，人工和制造成本可以降低(例如消除
12制造过程中的相关步骤)。此外，提供一体形成的端子可降低故障模式 发生的几率(例如由于端子没有被焊接在罩盖或容器上，因此没有焊 点构成可能导致电学短路或故障的点)。需要着重指出，各种代表性实施方式中所示的电池的结构 和配置仅仅是为了解释的目的。虽然本说明书中只详细描述了本发明 的少量实施方式，但本领域技术人员在阅读了本说明书后容易理解， 各种修改是可行的(例如各种元件的外形大小、尺寸、结构、形状和 比例，各种参数值，安装结构，所用材料，颜色，定向等)，而不实质 上脱离权利要求书中限定的主题的新颖技术和优点。举例而言，电池 可以是非圆柱形的(例如椭圆形、矩形等)，元件的位置可以颠倒或以 其它方式改变(例如端子的定向)，并且电池可以是多种不同类型的(例 如镍-金属混合电池、锂离子电池、锂-聚合物电池等)。因此，所有这 些修改都应认为包含在本发明的范围内。根据代表性实施方式，任何 工艺或方法的次序或顺序可以改变或重新排序。在不脱离本发明范围 的前提下，可以对各种代表性实施方式的涉及、操作条件和配置作出 其它替换、修改、变化或省略。
权利要求
1、一种电池，包括壳体；以及罩盖，其连接着壳体并且包括从罩盖延伸的至少一个端子；其中，所述至少一个端子与罩盖一体地形成；并且其中，所述至少一个端子包括一部件，该部件具有第一部分和从第一部分延伸的第二部分，以使得第一部分和第二部分不共线。
2、 如权利要求1所述的电池，进一步包括与壳体一体形成的第二 端子。
3、 如权利要求1所述的电池， 子，并且罩盖与壳体绝缘。
4、 如权利要求3所述的电池， 第二端子与所述侧壁一体地形成。
5、 如权利要求1所述的电池， 的边缘部分设置。
6、 如权利要求l所述的电池，其中，壳体导电性地连接着第二端 其中，壳体包括大致圆柱形侧壁，其中，所述至少一个端子靠近罩盖 其中，罩盖由铝构成。
7、 如权利要求6所述的电池，其中，所述至少一个端子由铝构成。
8、 一种制造电池的方法，包括 提供电池壳体； 在壳体中提供电极；提供罩盖，其具有一体形成的至少一个端子；以及 将罩盖连接至壳体，以将电极封闭在壳体中，从而罩盖的内侧部分与壳体的外侧部分之间形成密封。
9、 如权利要求8所述的方法，其中，提供罩盖的步骤包括挤出成 型所述一体形成的端子。
10、 如权利要求8所述的方法，其中，提供罩盖的步骤包括铸造 成型所述一体形成的端子。
11、 如权利要求8所述的方法，进一步包括 扩张罩盖的内径； 将罩盖装配到壳体上；以及 收縮罩盖的内径，以将罩盖连接在壳体上。
12、 如权利要求8所述的方法，进一步包括 加热罩盖；以及 在加热之后使罩盖冷却。
13、 如权利要求8所述的方法，进一步包括 在罩盖和壳体之间提供聚合物密封件。
14、 如权利要求13所述的方法，进一步包括 通过将罩盖连接到壳体上而至少部分地熔化所述密封件。
15、 如权利要求13所述的方法，其中，所述密封件被构造成当电 池中的温度和压力之一超过预定级别时至少部分地熔化。
16、 如权利要求15所述的方法，其中，所述密封件为聚乙烯材料。
17、 一种电池系统，包括多个电池，每个电池包括第一端子和第二端子，所述第一端子和第二端子是与电池的罩盖一体形成的；其中，通过将所述多个电池中的第一电池的第一端子直接连接到 所述多个电池中的第二电池的第二端子，所述第一电池被导电性地连 接至第二电池。
18、 如权利要求17所述的电池系统，其中，每个第一端子和每个 第二端子分别包括第一部分和相对于第一部分弯折的第二部分。
19、 如权利要求17所述的电池系统，其中，第一电池的第一端子 被激光焊接至第二电池的第二端子。
全文摘要
一种电池包括壳体以及连接着壳体的罩盖。罩盖包括从罩盖延伸的至少一个端子。所述至少一个端子与罩盖一体地形成。所述至少一个端子包括一部件，该部件具有第一部分和从第一部分延伸的第二部分，以使得第一部分和第二部分不共线。第二方面涉及带有一体形成的端子的罩盖与壳体的组件，罩盖和壳体之间具有密封。第三方面涉及多个电池的互联，电具有罩盖，罩盖上一体形成有第一和第二端子。
文档编号H01M2/30GK101501885SQ200780029735
公开日2009年8月5日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年8月11日
发明者D·B.·特雷斯特, G·P.·霍钦米勒, J·富尔, S·J.·伍德, T·J.·多尔蒂 申请人:约翰逊控制技术公司