专利名称：焊接型固定帽和配备有该固定帽的电池组件的制作方法
焊接型固定帽和配备有该固定帽的电池组件技术领域本公开总体上涉及电池，更具体而言，涉及可焊接到圓柱形电池两端的 固定帽，该固定帽可用于装配包括多个圆柱形电池的电池组件。
背景技术：
圓柱形结构被广泛应用于日常遇到的产品中，例如被用于作为诸如氟利 昂气体容器、丁烷气罐、氧气罐等的气压容器，以及被用于诸如碱性电池、 镍金属氢化物电池等的电能存储系统中。圆柱形电池易于产生所希望的容 量，因此，圓柱形电池被用作干电池。为了得到足够的电压和/或电流，多个圓柱形干电池通常被串联和/或并 联地连接，以形成提供所希望的电压和/或电流的持续输出的电池组件。通 常，多个圓柱形电池被安装在包括一个或者多个形成于其中的安装槽的盒 中。固定帽紧固到多个圓柱形电池的两端以便装入安装槽中，然后再将所述 多个圓柱形电池装配到盒中。这里，每一个圆柱形电池可以是一节干电池或 者是包括多个串联连接的干电池的圓柱形串联电池。固定帽应该具有足够的厚度以保持机械完整性，但是厚度不要太大，否 则在焊接过程中很大比例的电流会通过固定帽而不是通过电池外壁泄漏，导 致焊接质量较差。发明内容因此，在此公开的一些实施例克服了一个或者多个缺点，例如，提供一 种呈现足够强度和/或在电池进行接触电阻焊接过程中呈现减小的电流泄漏 的焊接型固定帽，和包括这种固定帽的电池组件。而且，其他实施例提供一种适于制造包括多个串联和/或并联连接圆柱形电池的电池组件的焊接型固定帽，以及装备有这种固定帽的电池组件。一个实施例提供了一种焊接型固定帽，其包括环形侧壁；从所述侧壁的一端向外延伸的帽檐表面，其中，在所述帽檐表面中形成有在焊接工艺过程 中被熔化的焊接部分，在所述侧壁中形成有用于排放内部气体的切割孔，所 述焊接部分被定位在其中带有切割孔的所述侧壁的外部区域中。在一 些实施 例中，来自所述焊接部分中心点的垂直于所述帽檐表面的线与所述切削区的 至少一部分相交。另 一实施例提供了 一种电池组件，所述电池组件包括具有多个形成于其中的安装孔的框架；以及具有被焊接到各端部的固定帽的圓柱形电池，每一 个固定帽均与一安装孔相连，其中，所述固定帽包括侧壁，该侧壁与安装孔 相接触并包括用于排放内部气体的形成于其中的切割孔；以及帽檐表面，该 帽檐表面与所述圓柱形电池相接触并包括形成在所述带有切割孔的侧壁的 外部区域中的焊接部分，所述焊接部分在焊接工艺过程中被熔化。一些实施例提供了 一种焊接型固定帽和一种电池组件，所述电池组件包 括框架，所述框架包括多个形成在其内的安装孔；和圓柱形电池，所述圓柱 形电池包括第一端和第二端，以及被焊接到第一端和第二端中的每一个的固 定帽，其中，每一个固定帽均与一安装孔相连。一些实施例提供了一种焊接型固定帽，所述焊接型固定帽包括环形侧 壁；从所述侧壁的一端向外延伸的帽檐表面；形成在所述帽檐表面上并在焊 接工艺过程中可操作以被熔化的焊接突起；以及形成在所述侧壁中且尺寸和 结构被设计为用于排放内部气体的切削区，其中，通过所述焊接突起的中心 点并垂直于所述侧壁的线与切削区的至少 一部分相交。在一些实施例中，在所述侧壁末端的帽檐表面上形成至少两个焊接突 起。在一些实施例中，所述焊接突起可操作，并被设置为用于使用接触电阻 焊接法进行焊接。在一些实施例中，在所述帽檐表面中形成有切割槽，所述切割槽增大了 相邻焊接突起之间的电阻。一些实施例进一 步包括形成在所述帽檐表面上并在所述焊接突起上方 基本以所述焊接突起为中心的焊接突起包围区域，其中，所述焊接突起包围 区域比相邻的所述帽檐表面薄。在一些实施例中，所述切削区和所述帽檐表面之间的间隙约为2mm或 者更小，在所述侧壁中的切削区的圓周长度为所述侧壁总圆周长度的大约 40%至大约60%。在一些实施例中，所述切削区的边界表面与所述焊接突起 的边界表面之间的外公切线与垂直于所述帽檐表面并经过所述切削区中心 的线形成从大约20°至大约60。的夹角。一些实施例进一步包括封闭所述侧壁另一端的底壁。在一些实施例中， 在所述底壁的中心区域中形成有连接孔，其尺寸和结构被设计为接收外部线 性结构，以与圓柱形结构体相连。在一些实施例中，在所述连接孔的内壁中 形成有螺紋，以与所述线性结构相连。在一些实施例中，两条切线与所述侧壁上的每一个切割孔相切，并基本 上垂直于所述帽檐表面，在所述帽檐表面上的两条放射线垂直于侧壁所述， 每一条放射线均与一切线相交，所述焊接突起形成在所述两条放射线之间。
通过在下文中参照附图对某些优选的实施例的描述，这些和/或其他特 点和优点将变得更为显而易见和容易理解。图1A为与固定帽的实施例相连的圓柱形电池的侧视截面图； 图1B为安装在框架中的图1A的圓柱形电池与固定帽的透视图； 图2A为焊接型固定帽的实施例的透视图； 图2B为焊接型固定帽的实施例的侧视图；图2C为示意显示图2A的焊接型固定帽的成一定比例的切削区的侧视图；图2D为图2A的焊接型固定帽的局部俯视截面图；图3 A为示意显示在焊接型固定帽实施例中电流泄漏通道的透视图；图3B为示意显示在焊接型固定帽的另一实施例中的电流泄漏通道的透视图；图3C为在图2A的焊接型固定帽中焊接突起包围区域的局部截面图； 图4为将焊接型固定帽的实施例焊接到圓柱形电池所在的电池组件结 构的实施例的透视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对一些优选实施例进行描述。当提及第一部件与 第二部件相连接和/或连结时，该第 一部件不仅可能直接地与第二部件相连 接和/或连结，而且可能通过一个或者多个其他部件间接地与第二部件相连 接和/或连结。为了清楚，省略与所关心的特征无关的部件。全文中相同的 附图标记代表相同的部件。元件的相对位置和/或元件之间的比例根据显示在一些附图中的线和/或 表面进行描述。元件、线、和/或表面之间的关系基于示于参考附图中的二 维方位，而不涉及元件、线、和/或表面之间的三维关系。图1A和1B显示盒和使用固定帽的圆柱形电池的实施例。图1A为圓柱 形电池20的视图，在圓柱形电池20两端安装有固定帽10和30,每一个固 定帽均包括盘形接头12,该盘形接头形成在端部并设置为易于装入盒40的 安装连接件42(图1B)中。在圆柱形电池20的外壁包括金属材料且固定帽 10和30包括金属材料的实施例中，接触电阻焊接法是用于将固定帽10和 30连接到电池20端部的方〗更而经济的方法。图2A为焊接型固定帽的实施例的透视图。图2B为侧视图，图2C为另 一侧视图，图2D为图2A的实施例的局部俯视截面图。如图2A所示，焊接 型固定帽具有类似帽子的形状，包括环形侧壁120;封闭侧壁120—端的底 壁130;和v^人侧壁120的另一端向外延伸的帽檐表面110,其在所示的实施 例中大致垂直于侧壁120。尺寸和结构被设计为用于将外部线性结构连结到 焊接型固定帽的连接孔132可成形在底壁130的中心区域。如图2A所示，在连接孔132的内壁中可形成螺紋134,用于与线性结构相连。外部线性结 构的例子包括用于将电池与 一个或者多个其他圆柱形电池串联和/或并联连 接的电源线。如图2B所示，用于接触电阻焊接的焊接突起或焊接部分112形成于帽 檐表面110上与侧壁120相反的表面上。在接触电阻焊接工艺中，电极与帽 檐表面110上与焊接突起112相反的点相接触。然后，向电极施加电压，使 电流从中流过，通过焊接突起112到达与焊接突起112直接接触的圓柱形电 池外壁上的点。焊接突起112与电池外壁之间的接触电阻使一部分焊接突起 112熔化，从而在其间形成焊接。回到图2A,在帽檐表面IIO上与焊接突起112相反的面上可形成焊接 突起包围区域111。在所示的实施例中，焊接突起包围区域111大致呈圆形， 并以焊接突起112为中心。本领域技术人员应该理解的是，可以在其他实施 例中使用其他结构。在所示的实施例中，焊接突起包围区域111比帽檐表面 IIO的相邻部分薄。将在下文中更详细讨论的是，使焊接突起包围区域lll 变薄会增大区域电阻，这将改善焊接工艺。为了增大在多个焊接突起112之间的焊接型固定帽的电阻，在两个相邻 焊接突起112之间的帽檐表面110中可形成有切割槽114，从而在焊接过程 中，减小流向相邻的、先被焊接的焊接突起112的电流。在图2A和2B所示的实施例中，在侧壁120中形成有切削区122。在所 示的实施例中，切削区122大致呈带有圓角的矩形形状。切削区122能够排 放圆柱形电池产生的气体，例如，焊接镍金属氢化物电池产生的气体，损坏 锂电池所产生的压缩气体，等。图2A还示出了切削区122与焊接突起112之间的几何关系。侧壁120 上的两条切线H和I与每一个切削区122的两端相切，并垂直于帽檐表面 110。每一条切线H和I分别与在垂直于侧壁120的帽檐表面IIO上延伸的 放射线L和M相交。焊接突起112被布置在放射线L和M之间。在图2C中所示的优选实施例中，形成切削区122以使大致将焊接型固定帽通过切削区122的中心对开的垂直线VL也与焊接突起112相交。由切 削区122的边界表面和焊接突起112的边界表面限定的外公切线CL1和CL2 与垂直线VL形成夹角p 。垂直线VL与外公切线CL1和CL2之间的夹角^为 大约20。至大约60。，优选为大约25。至大约35°。在一些实施例中，太窄的 夹角会导致焊接性能变差，而太宽的夹角会导致固定帽的机械强度減小。参见图2C和2D,在一些实施例中，切削区122与帽檐表面110之间的 距离g (图2C)大约为2mm或更小，所有切削区122的圓周长度的总和 (户+《+ r + 5 )(图2D)为侧壁120的整个圓周长度的大约40%至大约60%。在所示的实施例中，在帽檐表面IIO上引出的垂直于侧壁120并通过焊 接突起112的中心点cp的线TL与至少一部分切削区122相交，如图2D中 所示。因此，在一些实施例中，焊接突起112形成在侧壁120末端并接近切 削区122的帽檐表面110的一部分上。图3A和3B图解说明由于切削区122的存在而引起的电阻增加。图3A 显示一焊接型固定帽，其中并未设置如上所述的表示在图2A-2D中的切削 区。如图3A所示，用A表示在两个相对的焊接突起112-a和112-b之间的 电流通道。由于通道A相对地厚和宽，所以通道A中的电阻很小。因此， 在焊接突起112-a的焊接过程中，很大一部分电流从电极通过先被焊接的焊 接突起，例如焊接突起112-b泄漏，导致焊接性能变差。相反，在图3B中显示两个相对焊*接突起112-c和112-d之间的电流通 道B。因为宽度较窄且由于存在切削区122而使得该通道较长，所以通道B 的电阻相对于通道A(图3A)大。因此，在焊接过程中，减小了来自电极 并通过先被焊接的相对焊接突起的电流的泄漏，致使焊接性能得到改善。图3C图解说明了一部分帽檐表面IIO的截面，该帽檐表面提供了由于 焊接突起包围区域111的存在而增大的电阻。如图3C所示，焊接突起包围 区域111的厚度T2比相邻帽檐表面110的厚度Tl薄。这样，在焊接突起 包围区域111中的电阻按照减小的厚度成比例地增大，因而，减小了电流从电极通过帽檐表面110的泄漏。图4透视显示一电池组件的实施例，其中，多个与焊接型固定帽10的 实施例相连的圆柱型电池安装在盒80中。这里，多个圓柱形电池的每一个 可以是 一 节干电池，和/或包括多个串联连接的干电池的圆柱形串联电池。 使用例如以上所述的接触电阻焊接工艺，固定帽IO被连接到每一个圆柱形 电池的两端。通常，圆形安装孔98成形在盒80的上盖90和下底部(未示 出)中。通过将固定帽10的盘形接头装入安装孔98,多个圓柱形电池可被 安装在盒80中。多个圓柱形电池安装到盒80中之后，通过将电缆与每一个 被安装的圆柱型电池的固定帽10中的连接孔相连，以及随后完成适当的布 线处理，圆柱形电池就被串联和/或并联地连接。如上所述，焊接型固定帽的实施例具有足够的机械强度，并防止在接触 电阻焊接工艺过程中出现电流泄漏，因此，可用于制造其中圓柱形电池被串 联和/或并联连接的电池组件。在此描述的实施例只是为说明目的而提供示例，并非意图限制范围，应 该理解其包含在不脱离本发明精神和范围的情况下对本领域技术人员来说 显而易见的等同替换和修改。
权利要求
1、一种焊接型固定帽，包括限定一中心轴的环形侧壁，该环形侧壁具有一轴向端部和另一轴向端部；从所述侧壁的所述一轴向端部向外延伸的帽檐表面；形成在所述帽檐表面上的焊接突起，其在焊接过程中可操作以被熔化，并限定一中心点；和径向穿过所述侧壁形成的切削区，其中，所述焊接突起的中心点和所述侧壁的中心轴限定与所述切削区的至少一部分相交的垂直面。
2、 如权利要求1所述的焊接型固定帽，其中，在所述侧壁末端的帽檐 表面上形成至少两个焊接突起。
3、 如权利要求1所述的焊接型固定帽，其中，所述焊接突起可操作并 被设置为用于使用接触电阻焊接法进行焊接。
4、 如权利要求1所述的焊接型固定帽，其中，在所述帽檐表面中形成 有使相邻焊接突起之间的电阻增大的切割槽。
5、 如权利要求1所述的焊接型固定帽，进一步包括形成在所述帽檐表 面上并基本以所述焊接突起为中心在所述焊接突起上方的焊接突起包围区 域，其中，所述焊接突起包围区域比相邻的帽檐表面薄。
6、 如权利要求1所述的焊接型固定帽，其中，所述切削区与所述帽檐 表面之间的间隙约为2mm或者更小，所述侧壁中切削区的圓周长度为所述 侧壁整个圓周长度的约40%至约60%。
7、 如权利要求1所述的焊接型固定帽，其中，限定在所述切削区的边20。至大约60。，且垂直于所述帽檐表面的等分角线经过所述切削区的中心。
8、 如权利要求1所述的焊接型固定帽，进一步包括封闭所述侧壁的另一轴向端部的底壁。
9、 如权利要求8所述的焊接型固定帽，其中，在所述底壁的中心区域 中形成有连接孔，其尺寸和结构被设计为接收外部线性结构，以与圓柱形结 构体相连。
10、 如权利要求9所述的焊接型固定帽，其中，在所述连接孔的内壁中 形成有螺紋，以与所述线性结构相连。
11、 如权利要求1所述的焊接型固定帽，其中，两条切线与所述侧壁上 的每一个切削区相切，并基本垂直于所述帽檐表面，所述帽檐表面上的两条放射线垂直于所述侧壁，每一条放射线均与所述 切线中的一条相交，并且所述焊接突起圓周地形成在所述两条放射线之间。
12、 一种电池组件，包4舌框架，所述框架包括多个形成于其中的安装孔；和 圆柱形电池，所述圓柱形电池包括第一端和第二端，固定帽被焊接在每 一个第一端和第二端上，其中，每一个固定帽与一安装孔相连，其中，固定帽包括权利要求1-11中任一权利要求所述的焊接型固定帽。
全文摘要
本发明公开了一种用于与由金属材料组成的圆柱形电池两端相连接的焊接型固定帽。该焊接型固定帽包括限定一中心轴的环形侧壁，该环形侧壁具有一轴向端部和另一轴向端部；从所述侧壁的所述一轴向端部向外延伸的帽檐表面；形成在所述帽檐表面上的焊接突起，其中所述焊接突起在焊接过程中可熔化，并限定一中心点；径向穿过所述侧壁形成的切削区。所述焊接突起的中心点和所述侧壁的中心轴限定与所述切削区的至少一部分相交的垂直面。该焊接型固定帽具有足够的强度，同时在接触电阻焊接过程中减小电流泄漏。
文档编号H01M2/00GK101237035SQ20081000007
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月4日 优先权日2007年2月2日
发明者金泰容, 韩大元 申请人:三星Sdi株式会社