专利名称：具有改进端子的电池的制作方法
具有改进端子的电池相关申请本申请根据35U. S.C. § 119(e)要求2010年7月16日提交的名称为“Battery with Improved Terminals”的美国临时专利申请61/364，977号的优先权，其全部内容为了全部目的通过引用合并于此。
背景技术：
已经为包括电动交通工具的各种应用开发了高容量电池或者电池单元。这种电池或者单元(cell)可以包括外壳，其具有用于经由单元外壳传输电流的一对端子。在该方面，通常使用安装到电极电流收集器的电流传导突出部(tab)，将端子电并机械连接到容纳于外壳内的电极。电池端子可以形成气密密封以防止损失电解液或者潮湿入侵。对于采用金属外壳的电池或者单元，端子也可以与外壳电绝缘。到电池或者单元的外部连接惯常通过将端子与汇流条或者其它单元到单元互连件相连接来实现。这种连接惯常使用拧入端子的螺栓或者螺钉或者使用被拧到端子柱上的螺母来实现。对于具有固定封装或者体积的电池或者单元，螺钉型端子可以减少可用于存储容量的体积的量。其它电池或者单元连接可以通过将单元互连件焊接到端子来实现，其可以比螺钉型连接要求的体积更少。还已知使用铆接端子。采用铆接端子的电池的示例在美国专利申请2008/0213657号公报中公开。
发明内容
在一个例示实施例中，一种电池单元包括外壳；容纳在外壳内的单元核心；将单元核心密封在外壳中的密封盖；电气连接到单元核心的第一端子，以及电气连接到单元核心的第二端子。第一端子用间隔第一距离的一对第一紧固件安装到密封盖，且第二端子用间隔不同于第一紧固件之间的第一距离的第二距离的一对第二紧固件安装到密封盖。在另一例示实施例中，一种电池单元包括外壳；容纳在外壳内的单元核心；将单元核心密封在外壳中的密封盖；电气连接到单元核心的第一端子，以及电气连接到单元核心的第二端子。第一端子用具有第一直径的一对第一紧固件安装到密封盖，且第二端子用具有不同于第一紧固件的第一直径的第二直径的一对第二紧固件安装到密封盖。在另一例示实施例中，一种电池单元包括外壳；容纳在外壳内的单元核心；将单元核心密封在外壳中的密封盖；以及电气连接到单元核心的至少一个端子。该至少一个端子用一对紧固件安装到密封盖，该紧固件沿着从至少一个端子的中心偏移的轴彼此对准。 该至少一个端子包括在轴的第一侧的第一部分和在轴的第二侧的大于第一部分的第二部分。
下面将参照附图通过示例描述本发明的各个实施例，其中图1是根据本发明一个示例实施例的电池单元的立体图；图2是沿着图1的截线2-2截取的截面图，例示根据本发明的一个示例实施例的电池端子；图3是类似于图2的截面图，例示用于电池端子的密封的另一实施例；图4是图3的用于电池端子的密封的立体图；图5是图1的电池单元的顶视图；图6是图5的电池单元盖子的底视图；以及图7是根据本发明的一个示例实施例的连接到汇流条的图1至图6的电池单元的示意顶视图。
具体实施例方式本发明涉及电池或者电池单元，诸如高容量电池或者单元，其可以特别适用于电动交通工具。然而，电池或者单元可以具有其它适当应用而不限于用于电动交通工具。电池或者单元可以包括外壳、外壳内容纳的电池单元核心，以及电气连接到电池单元核心的一个或者更多个端子。电池或者单元还可以包括盖子或者密封板，以将电池单元核心密封在外壳内。电池或者单元可以包括通过一对紧固件各自安装到盖子的一对端子。根据一个实施例，紧固件可以包括铆钉。然而，应理解不是本发明的每个实施例都要求使用铆钉。根据一个实施例，一个端子可以用大小和/或间隔不同于安装其它端子的紧固件的大小和/或间隔的紧固件安装。这种布置可以提供用于端子的键锁布置 (keying-arrangement)。然而，应理解不是本发明的每个实施例都要求使用不同大小和/ 间隔的紧固件。根据一个实施例，可以用沿着相对于端子偏移的纵向轴对准的诸如铆钉的一对紧固件将每个端子安装到盖子，使得位于轴的一侧的端子的部分大于位于轴另一侧的端子的部分。这种布置可以提供用于连接到端子的相对大的表面部分或者面积。然而，应理解不是本发明的每个实施例都要求偏移的端子安装布置。根据一个实施例，可以在盖子上设置密封和/或绝缘体以密封和/或电绝缘每个端子。一方面，可以针对每个端子提供单独的密封或者绝缘体。另一方面，可以对多个端子利用一个密封。在一个实施例中，每个密封/绝缘体可以被二次成型(over-mold)到盖子上。然而，应理解不是本发明的每个实施例都要求包胶模的密封或者绝缘体。在图1所示的一个示例实施例中，电池或者电池单元10可以包括单元外壳或者壳体12、容纳在单元外壳内的电池或者单元核心14，以及密封单元外壳的密封盖或者覆盖物 16。一对端子18、20，诸如正端子和负端子，可以被支撑在盖子上以将内部电池或者单元核心电气连接到一个或者更多个外部互连件。然而，应理解可以在电池或者单元盖子上提供一个或者更多个端子。在图2所示的一个示例实施例中，每个端子18、20可以包括位于盖子16的相对侧的第一或者外部端子突出部22以及第二或者内部端子突出部M。一个或者更多个紧固件可以穿过盖子16和端子突出部22、24中的对应的孔，以将端子突出部彼此结合。
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可以提供一个或者更多个密封，以密封端子防止电解液从外壳泄露。在一个实施例中，可以针对每个端子提供单独的密封。在另一实施例中，可以针对多个端子提供一个密封。在图2所示的一个示例实施例中，密封沈可以包括分别位于盖子16与外部端子突出部22、内部端子突出部M之间的外部密封28和内部密封30。外部和内部密封之一可以包括突出(boss)或者隆突32，其被配置为穿过设置在盖子16中的紧固件孔延伸或者突起，并密封设置在盖子16中的紧固件孔。密封沈可以被形成为单个整体部件，诸如护环(grommet)，其中外部密封观、内部密封30和突出32被集成为单件。可选择地，密封可以由一起提供期望的密封功能的分离的部件形成。如果期望，则每个密封可以被粘结或者热封到盖子。然而，应理解不是本发明的每个实施例都要求将密封粘结或者热封到盖子。在一个实施例中，外部和内部密封观、30被形成为分离的部件，其中突出32被包括为外部密封或者内部密封的整体部件。这种布置可以帮助便于安装并且允许使用具有适用于具体应用的不同大小和/或结构的密封部件。在图2所示的一个例示实施例中，外部密封观、内部密封30和突出32可以在盖子16上集成到一起，以形成单个整体的密封结构。外部和内部密封可以被形成为分离的部件，其在盖子上结合在一起以形成整体密封结构。在一个实施例中，外部和内部密封可以被热熔到一起以形成整体的密封。然而，应理解对本领域技术人员明显的可以使用任何合适技术将密封结合以形成整体密封。在一个实施例中，每个密封可以包括预制的类似护环的密封，其通过对本领域技术人员明显的方式经由盖子中相应的孔给送内部或者外部密封来安装在盖子上。每个密封可以包括一个或者更多个孔，并且可以被配置为密封一个或者更多个端子。在图3至图4所示的一个例示实施例中，外部密封观可以被形成为具有用于容纳多个端子紧固件的多个孔的单个密封部分，并且内部密封30可以被形成为单独的密封部分 30a、30b，其在每个紧固件孔处与单个外部密封观整体形成并且从其延伸。每个单独的密封部分30a、30b可以被配置为穿过盖子中与外部密封观相应的孔、跨过盖子的外表面延伸来安装。如果期望，则内部密封可以被形成为单个密封部分，外部密封被整体地形成为从单个内部密封延伸的单独密封部分。对于一些应用，可以期望将每个密封沈密封到盖子16。在一个实施例中，每个密封可以粘性粘结到盖子。在另一实施例中，每个密封可以热熔到盖子。然而，应理解可以使用对本领域技术人员明显的任何合适技术将每个密封密封到盖子。在一个实施例中，可以通过将外部密封观、内部密封30和突出32二次成型到盖子上作为单个结构来形成整体密封。因为密封被预组装到盖子上，所以由此方式包胶模密封 26可以便于组装电池或者单元。包胶模的密封还可能是令人期望的，因为其可以允许以适合于特定应用的各种形状和结构来形成外部密封观和内部密封30，所述特定应用否则可能难以用将需要安装到盖子上的预制的类似护环的密封来实现或得到。在一个实施例中，包胶模的密封沈可以以对本领域技术人员明显的方式注模到盖子16上。然而，应理解可以使用对本领域技术人员明显的任何合适的制模技术将密封包胶模到盖子上。
密封沈还可以用作绝缘体以将端子突出部22J4与盖子电绝缘。在这一方面，密封26可以由提供密封和电绝缘两种属性的材料形成。在一些实施例中，绝缘密封可以由化学惰性高温含氟聚合物材料形成。然而，应理解密封可以由对本领域技术人员明显的任何合适材料形成以提供期望属性之一或其组合，期望属性包括密封、电绝缘和/或化学稳定性。在一个实施例中，每个端子18、20使用一对紧固件33结合到盖子16，以帮助减少或者避免外部和内部端子突出部的潜在旋转，该潜在旋转可能潜在地导致端子密封的短路或者故障。然而，应理解不是电池或者单元的每个实施例都要求一对紧固件并且可以采用单个紧固件来将每个端子结合到密封盖。在一个实施例中，端子18、20用一对铆钉安装。这种布置可以帮助减少被紧固件占据的整个电池或者单元体积量，使得更大量的整个电池或者单元体积量可用于存储容量。由于铆钉直径膨胀动作以及铆钉引发的密封盖与外部和内部突出部22、M之间的外部和内部密封观、30的压缩，铆钉还可以增强端子密封的密封能力。铆钉还可以包括相对大的平坦头部以在密封上产生压缩密封。尽管使用铆钉可以提供一个或者更多个优点，应理解可以采用对本领域技术人员明显的任何合适的紧固件来将端子安装到密封盖。为了帮助组装端子，可以期望将紧固件预结合到外部或者内部端子突出部22、24 之一。例如，铆钉可以经过压配合、模压或者焊接被预结合到端子突出部。然而，应理解如果期望，可以利用对本领域技术人员明显的任何合适的技术来将紧固件预结合到端子突出部。对于一些应用，可以期望用一个或者更多个零件配置端子紧固件33，以在电池或者单元组装之后将端子连接到单元互连件。在一个实施例中，每个紧固件可以是铆钉，其包括配置为铆接到单元互连件的外部延伸。这种紧固件配置可以从端子的外部端子突出部侧安装。可以期望提供一个或者更多个键锁零件，其可以帮助组装和/或互连端子。作为一个示例，可以期望减少因为疏忽将阳极和/或阴极内部突出部附接切换到端子的可能性。作为另一实例，可以期望帮助电池或者单元相对于外部连接的适当定向，诸如汇流条。在一个实施例中，端子之一可以用大小和/或间隔不同于安装另一端子的紧固件的大小和/或间隔的紧固件安装。这种布置可以确保特别为用作阴极或者阳极设计的端子部件被适当地组装到密封盖。在图5所示的一个示例实施例中，第一端子18可以用间隔第一距离Y1的一对第一紧固件；34安装，并且第二端子20可以用间隔小于第一距离的第二距离Y2的一对第二紧固件36安装。在一个实施例中，第一紧固件34之间的第一距离Y1可以是大约14mm，并且第二紧固件36之间的第二距离\可以是大约10mm。应理解紧固件之间可以采用任何合适的间隔以将端子安装到密封盖。在图7所示的一个示例实施例中，端子可以被配置为与外部汇流条38、40连接，以互连电池或者单元的端子。如图所示，一个汇流条38可以包括凸出物41，其被配置为仅仅在第一端子18的紧固件34之间配合以确保电池或者单元互联到适当的汇流条。然而，应理解端子可以按照对本领域技术人员明显的任何适当方式被配置以进行互连。在图5至图6所示的一个实施例中，第一端子18可以用具有第一直径D1的一对第一紧固件34安装，并且第二端子20可以用具有大于第一紧固件的直径的第二直径D2的一对第二紧固件36安装。在一个实施例中，第一紧固件34可以具有约4. 5mm的第一直径 D1,并且第二紧固件36可以具有约6. Omm的第二直径D2。这种布置可以帮助确保采用合适的紧固件来将端子安装到密封盖。例如，第一和第二端子18、20可以用具有对应于特定材料的不同直径的紧固件34、36安装，以用作阴极或者阳极。在一个实施例中，第一紧固件34可以用铜制成，且第二紧固件36可以用铝制成。尽管在例示实施例中端子18、20可以用具有不同间隔、不同大小和不同材料的紧固件34、36安装，应理解端子可以用对本领域技术人员明显的具有相同或者不同间隔、相同或者不同大小和/或相同或者其它合适材料的紧固件安装。还应理解对本领域技术人员明显的，如果期望，端子还可以采用其它键锁零件。可以期望按照这样的方式配置和/或安装一个或者更多个端子18、20 提供用于将端子互连的相对大的表面或者接触面积。在图5所示的一个例示实施例中，每个端子18、 20可以用沿着从端子的中心44偏移的纵向轴42对准的一对紧固件34、36安装到密封盖 16。这种布置提供在轴一侧的端子的第一部分43和在轴另一侧的端子的大于第一部分的第二部分45。由此方式，端子的第二部分具有可用于连接到电池或者电池单元的相对大的不中断的表面或者接触表面。在图5所示的一个例示实施例中，每个外部端子具有约21mm的长度L和约16mm 的宽度W。每个端子用从外部端子的中心偏移约2mm距离X的一对紧固件安装。然而，应理解对本领域技术人员明显的，端子可以用任何合适形状和大小配置并且用任何合适偏移安装。如图1和图5至图6所示，每个端子突出部22、对可以包括具有总体矩形或者正方形结构的板。然而，应理解对本领域技术人员明显的，端子突出部可以被配置为具有任何合适形状以提供期望的连接。可以期望用在各个阳极和阴极电势稳定的材料形成紧固件和内部端子部件。在一个实施例中，内部端子突出部、紧固件和电流收集器由相同基材料制成，以防止由于与不同材料的湿连接而可能发生的腐蚀。在一个实施例中，端子部件可以由镀镍铜形成，尽管对本领域技术人员明显的可以利用任何合适材料。可以期望用能够结合到各种互连的材料形成端子的外部部件，例如焊接的外部端子。在一个实施例中，外部端子突出部可以由镍或者镀镍钢形成，以帮助将单元互连件焊接到端子。然而，对本领域技术人员明显的可以利用任何合适材料。电池或者单元10可以包括用于用电解液填充外壳12的端口或者开口。如图1所示，端口 50可以位于盖子16的角上。第一端子18的外部端子突出部22可以包括切口或者凹凸52以容纳该端口。然而，如果被设置，则对本领域技术人员明显的端口可以被设置在任何合适位置。在经由端口将电解液注入外壳内之后，可以使用对本领域技术人员明显的任何合适技术密封端口。可以期望设置一个或者更多个安全零件以减少潜在的电池或者单元爆炸。在一个例示实施例中，可以在盖子16中设置压力限制断裂盘M。如图所示，压力限制断裂盘可以位于端子18、20之间。然而，应理解如果期望，则对本领域技术人员明显的，压力限制断裂盘可以被设置在任何合适位置。
2010 年 7 月 16 曰提交的名称为 “Battery with Improved Terminals” 的美国临时专利申请61/364，977号为了全部目的通过引用合并于此。应理解本发明的各种实施例的以上描述仅仅旨在例示，并且本发明的其它实施例、修改和等同物在所附的权利要求限定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种电池单元，包括夕卜壳；容纳在所述外壳内的单元核心；将所述单元核心密封在所述外壳中的密封盖；电气连接到所述单元核心的第一端子，所述第一端子用间隔第一距离的一对第一紧固件安装到所述密封盖；以及电气连接到所述单元核心的第二端子，所述第二端子用间隔不同于所述第一紧固件之间的第一距离的第二距离的一对第二紧固件安装到所述密封盖。
2.根据权利要求1所述的电池单元，还包括适用于密封所述第一端子以防止从外壳泄露的第一密封，以及适用于密封所述第二端子以防止从外壳泄露的第二密封。
3.根据权利要求2所述的电池单元，其中，第一端子和第二端子中的每一个包括位于所述密封盖的相对侧上的外部端子突出部和内部端子突出部，并且其中，每个密封包括位于所述外部端子突出部和所述密封盖之间的外部密封和位于所述内部端子突出部和所述密封盖之间的内部密封。
4.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述一对第一紧固件沿着从所述第一端子的中心偏移的轴彼此对准，所述第一端子包括在所述轴的第一侧的第一部分和在所述轴的第二侧的大于所述第一部分的第二部分。
5.根据权利要求4所述的电池单元，其中，所述一对第二紧固件沿着从所述第二端子的中心偏移的轴彼此对准，所述第二端子包括在所述轴的第一侧的第一部分和在所述轴的第二侧的大于所述第一部分的第二部分。
6.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述第一紧固件中的每一个具有第一直径， 且所述第二紧固件中的每一个具有不同于所述第一紧固件的第一直径的第二直径。
7.一种电池单元，包括夕卜壳；容纳在所述外壳内的单元核心；将所述单元核心密封在所述外壳中的密封盖；电气连接到所述单元核心的第一端子，所述第一端子用具有第一直径的一对第一紧固件安装到所述密封盖；以及电气连接到所述单元核心的第二端子，所述第二端子用具有不同于所述第一紧固件的第一直径的第二直径的一对第二紧固件安装到所述密封盖。
8.根据权利要求7所述的电池单元，还包括适用于密封所述第一端子以防止从所述外壳泄露的第一密封，以及适用于密封所述第二端子以防止从所述外壳泄露的第二密封。
9.根据权利要求8所述的电池单元，其中，所述第一端子和第二端子中的每一个包括位于所述密封盖的相对侧上的外部端子突出部和内部端子突出部，并且其中，每一个密封包括位于所述外部端子突出部和所述密封盖之间的外部密封、位于所述内部端子突出部和所述密封盖之间的内部密封，以及穿过所述密封盖从所述外部密封延伸到所述内部密封的密封突出。
10.根据权利要求7所述的电池单元，其中，所述一对第一紧固件沿着从所述第一端子的中心偏移的轴彼此对准，所述第一端子包括在所述轴的第一侧的第一部分和在所述轴的第二侧的大于所述第一部分的第二部分。
11.根据权利要求10所述的电池单元，其中，所述一对第二紧固件沿着从所述第二端子的中心偏移的轴彼此对准，所述第二端子包括在所述轴的第一侧的第一部分和在所述轴的第二侧的大于所述第一部分的第二部分。
12.根据权利要求7所述的电池单元，其中，所述一对第一紧固件间隔第一距离，并且所述一对第二紧固件间隔不同于所述第一紧固件之间的第一距离的第二距离。
13.一种电池单元，包括夕卜壳；容纳在所述外壳内的单元核心；将所述单元核心密封在所述外壳中的密封盖；以及电气连接到所述单元核心的至少一个端子，所述至少一个端子用一对紧固件安装到所述密封盖，所述紧固件沿着从所述至少一个端子的中心偏移的轴彼此对准，所述至少一个端子包括在所述轴的第一侧的第一部分和在所述轴的第二侧的大于所述第一部分的第二部分。
14.根据权利要求13所述的电池单元，还包括适用于密封所述至少一个端子以防止从外壳泄露的至少一个密封。
15.根据权利要求14所述的电池单元，其中，所述至少一个端子包括位于所述密封盖的相对侧的外部端子突出部和内部端子突出部，并且其中所述至少一个密封包括位于所述外部端子突出部和所述密封盖之间的外部密封、位于所述内部端子突出部和所述密封盖之间的内部密封以及穿过所述密封盖从所述外部密封延伸到所述内部密封的密封突出。
16.根据权利要求14所述的电池单元，其中，所述至少一个端子包括第一端子和第二端子，并且其中，所述至少一个密封包括被包胶模到所述密封盖上的第一密封和第二密封， 所述第一密封适用于密封所述第一端子，且所述第二密封适用于密封所述第二端子。
17.根据权利要求16所述的电池单元，其中，所述第一端子和第二端子中的每一个用一对紧固件安装到所述密封盖。
18.根据权利要求17所述的电池单元，其中，所述第一端子用间隔第一距离的一对第一紧固件安装到所述密封盖，并且所述第二端子用间隔不同于所述第一紧固件之间的第一距离的第二距离的一对第二紧固件安装到所述密封盖。
19.根据权利要求18所述的电池单元，其中，所述一对第一紧固件的每一个紧固件具有第一直径，并且所述一对第二紧固件的每一个具有不同于所述第一紧固件的第一直径的第二直径。
20.根据权利要求17所述的电池单元，其中，每一个紧固件包括适于压缩对应的端子和所述密封盖之间的对应的密封的铆钉。
全文摘要
提供一种具有改进端子的电池。电池或者电池单元可以包括外壳、容纳在外壳内的电池单元核心和电气连接到单元核心的至少一个端子。电池或者单元还可以包括盖子或者密封板以将单元核心密封在外壳内。端子可以用诸如铆钉的沿着相对端子偏移的纵向轴对准的一对紧固件安装到盖子，使得端子在轴一侧的部分大于端子在轴的另一侧的部分。这种布置可以提供相对大的表面部分，以连接到端子。电池或者单元可以包括每一个通过一对紧固件安装到盖子的一对端子。一个端子可以用具有不同于安装另一端子的紧固件的大小和/或间隔的大小和/或间隔的紧固件安装。这种布置可以为端子提供键锁式的零件。可以设置密封和/或绝缘体以密封和/或电绝缘每个端子。
文档编号H01M2/20GK102339972SQ201110201789
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月14日 优先权日2010年7月16日
发明者布罗克·威廉·滕豪滕, 菲利普·哈特·戈 申请人:科达汽车公司