专利名称：高性能电池组及其集电器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电池组，尤其涉及高性能电池组。
背景技术：
一般电池组包括一个或几个电化学电池，它们在电池组内电气相连，并作为电池组提供电源。这些电池一般包括4个基本元件正电极(充电时的阳极，放电时的阴极)，其在该电池放电时接收来自外电路的电子；负电极(充电时的阴极，放电时的阳极)，其在该电池放电时向外电路提供电子；电解液(通常是溶液或膏)，其提供使电荷在正极和负极之间流动的机制；以及一个或几个隔离器，用于电气隔离正极和负极。因为这些元件之间的电化学关系，这种结构能使电池产生电功率。一旦产生电流，电流一般通过载流子从正电极输送到一个端子，从该端子，电流被输送到外电路，并通过和负极板相连的一个端子(一般通过另一种载流子)流回电池组。
对于任何电池组，其性能可以用几个参数限定。其中这些参数可以包括电压、电流和电池组的容量。显然，对于特定用途的电池组应当按照这些参数设计。
在实现时可能具有困难的一组性能参数是可充电的高性能电池组的性能参数，该高性能电池组例如包括用于向“混合”电车(即依靠电池组驱动的马达和内燃发动机作为动力的车辆)、动力工具和电车供电的电池组。这种电池组一般具有低的电阻，使得可以非常快地产生电流并提供给外部装置。此外，特别是和混合车辆接合使用时，一般需要具有相当低的重量并且能够容易且快速地接收电荷的电池组。
在高性能电池组的电池中，电极板、电解液和隔离器应当这样选择，使得这些元件之间的电化学关系能够在一个可接受的放电时间内提供所需的电流值；当然，希望这种电池组能够利用当前可得到的材料。此外，电池应当提供具有相当低的电阻的由电极板到电池端子之间的电流通路。此外，希望电池的结构有利于制造。
发明内容
本发明涉及一种低容量的、低电阻的、高功率的电池。作为第一方面，本发明涉及一种用于电池组的绕组组件。该绕组组件包括正电极板，负电极板，隔离器片和集电器。该正负电极板和隔离器片以重叠的关系被绕制，使得该隔离器片位于正负电极板之间，正电极板的暴露的顶部边缘沿纵向和相邻的负电极板的未暴露的顶部边缘分开，并且负电极板的暴露的底部边缘沿纵向和该正电极板的未暴露的底部边缘分开。该集电器和正电极板、负电极板中的一个的暴露的边缘中的一个相连，并因而和另一个(即未连接的)电极板的相邻的未暴露的底部边缘分开。该集电器包括端子安装部分和径向延伸的收集盘。该集电器的收集盘包括周边部分，位于该周边部分处并从该周边部分沿径向向内延伸的至少一个端部敞开的周边孔，以及位于该端子部分和周边部分之间的至少一个端部闭合的内部孔。在这种结构中，集电器可以促进电流从和集电器相连的电极板通过端子流入外电路，因而提供能够快速地输出大电流的电池。此外，通过使连接工具(例如焊接装置)能够在集电器的内部位置和周边位置进入，这种结构可以简化集电器和相邻的电极板的连接。
该绕组组件尤其适合利用由含铅材料制成的正负电极板和集电器。在一个实施例中，集电器包括多个周边孔，多个内部孔，或者包括该两种孔(其中任何一种孔或者两种孔沿周向彼此等距离分布)。最好是，该结构的集电器被连接于绕组组件的两端。此外，最好是，该绕组被设置在容器中，并把端子加于集电器上而形成用于电池组的电池。
作为第二方面，本发明涉及一种用于电池的绕组组件，其包括按照上述沿周向绕制的正负电极板和隔离器，以及和正电极板的顶部边缘、负电极板的底部边缘相连的集电器。至少一个集电器由第三种材料制成，并包括端子安装部分和径向延伸的收集盘。该收集盘包括收集部分，在该收集部分内的至少一个凹入区域，以及位于该凹入区域内的孔。在这种结构中，施加预选的温度和时间的热量可以引起凹入区域和电极板边缘熔化而形成一个连接点(由于相似的热质量)，同时收集部分基本上保持形状不变。结果，有助于集电器和相邻的电极板的连接。
关于本发明的第一方面，上述的绕组组件尤其适合利用由含铅材料制成的正负电极板和集电器。在一个实施例中，集电器包括多个周边孔，多个内部孔，或者包括该两种孔(其中任何一种孔或者两种孔沿周向彼此等距离分布)。最好是，该结构的集电器被连接于绕组组件的两端。此外，最好是，该绕组被设置在容器中，并把端子加于集电器上而形成用于电池组的电池。
作为第三方面，本发明涉及一种用于电池组电池的盖组件。该盖组件包括具有通气孔的内盖和以重叠关系与该内盖相连的外盖。该外盖包括定位在该通气孔的正上方的向下延伸的肋。该盖组件还包括柔性的隔膜，其位于该通气孔内，并包括向上延伸以与该外盖的肋接触的凸起。在这种结构中，在该肋和该凸起之间的相互作用使该隔膜保持定位在该通气孔内，使得电解液不会从电池的腔室中泄漏，而且当腔室内的压力太大时可以使电池组腔室通气。
图1是本发明的电池的正视截面图；图2是图1的电池的拆开的透视图；图3是图1的电池的正负电极板和隔离器片的放大的透视图；图4是图1的电池的集电器和端子的大大放大的透视图；图5是沿图4的线5-5取得集电器的截面图；图6是包括隔膜的顶盖组件的放大的截面图；以及图7是含有多个本发明电池的电池组的顶视图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的实施例。不过，本发明可以用许多不同的形式实施，因而不应当解释为如这些实施例所限制的；而是，提供这些实施例只是为了使本说明更加充分和完整，对于本领域的技术人员，完全可以得出本发明的范围。在所有附图中，相同的标号表示相同的元件。为清楚起见，一些元件的尺寸被扩大了。
现在参看附图，图1示出了以标号20表示的电池。电池20包括圆柱形的外壳22，正负电极板24，30，它们被绕成螺旋形的绕组38，其中具有隔离器片36(见图3)，顶部和底部集电器40A，40B(它们和绕组38一起形成绕组组件38A)，以及顶部和底部盖组件60A，60B。下面详细说明这些元件。
外壳22如图所示最好是圆柱形的，并且由电绝缘材料例如聚合物材料(例如包括聚碳酸酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及其共混物和共聚物)，或衬有聚合物的金属(例如包括铝和着色的软钢)形成。外壳22也可以采用圆柱形之外的其它形状，包括具有卵形的、椭圆形的或者其它非圆形的截面的形状，例如在本申请人的序列号为09/368769(769申请)的共同待审申请中所述的形状，该专利文件的全文被包括在此作为参考。不管采取何种形状，外壳22或其它的容器的尺寸应当这样选择，使得当把绕组38置于其中时，正极24，负极30和隔离器36被压缩，因为这种压缩可以增加这些元件之间的接触，借以改善电池组的性能。
现在参看图3，其中孤立地示出了绕组38，正极24和负极30是围绕轴线A设置在沿周向绕制的结构中的薄层，其中它们被隔离器36相互隔离，从而避免直接接触。这里使用的术语“沿周向绕制”的一层或几层指的是该层围绕中心轴线限定一个路径，其中，对于相对垂直于该轴线延伸的假想的基线的一个给定的角度，随后的层离开轴线的距离增加。这个术语旨在包括非圆形的螺旋路径，例如由卵形的、椭圆形的或者长圆形的层形成的路径，以及沿周向绕制成的圆形、椭圆形或卵形的形状通过从相对侧施加压力被压扁一些而成的螺旋路径。这种形状在上述的769专利申请中披露了。
用于正电极24和负电极30的材料应当这样选择，使得它们具有呈现为产生电功率所需的电化学关系的能力。类似地，用于隔离器36的材料应当这样选择，使得能够增强该电化学关系。此外，用于正负电极24，30以及隔离器36的材料应当具有足够的柔性和韧性，使得能够成功地沿周向绕制并被进一步压成所需的形状。用于正极24的示例的材料包括含铅的材料，例如铅氧化物和铅硫酸盐。这里使用的术语“含铅的材料”指的是材料含有至少为50％的重量的铅；最好含铅的材料含有至少68％的重量的铅。用于负极30的示例的材料包括含铅的材料，例如铅氧化物和铅硫酸盐。用于隔离器36的示例的材料包括玻璃微纤维和有机材料特别是聚合物材料。在一个实施例中，正负电极由含铅的材料制成，隔离器由利用玻璃微纤维或其它微纤维加强的聚合物板制成。这些材料在769专利申请中详细讨论了。
仍然参看图3，正电极24和负电极30被沿周向绕制，使得正电极24的顶部边缘26沿着轴线A沿纵向和负电极板30的顶部边缘32分开。最好是，该分开的间距在大约0.1和0.2英寸之间，最优选的间距是0.125英寸。类似地，负电极板3 0的底部边缘34沿轴线A沿纵向和正电极24的底部边缘28分开，该分开的间距和上面对于顶部边缘26，32所述的相似。在这种结构中，正电极24的顶部边缘26可用于和集电器40A实现电接触，而不使负电极30和其实现电接触，类似的，负电极30可以和集电器40B实现电接触，而不使集电器40B和正电极24实现电接触。这种结构在Juergens的美国专利5047300；5045086；5368961和Juergens等人的美国专利5677078中说明了，这些专利文件的全文被包括在此作为参考。
现在参看图4，该实施例的集电器40A的结构和集电器40B的结构基本相同(集电器40B相对于集电器40A被“倒置”)；因而，这里只说明集电器40A，应当理解，对集电器40A的说明同样适用于集电器40B。
集电器40A包括圆柱形端子42和具有端子安装部分44和收集部分46的收集盘43。端子42的下端被嵌入端子安装部分44中，端子42的其余部分从安装部分向上延伸。在这种结构中，端子42和收集盘43可被制成一个整体的元件，其中在收集盘43的模制期间使端子42下降到端子安装部分44中。此外，端子42可以用其它方式固定在端子安装部分44中，例如被焊接或钎焊在其上。如图所示，端子42包括外螺纹和内螺纹，用于帮助进行其它元件的连接。
最好是，端子42由高导电率的材料例如纯铜、黄铜或者一些其它的含铜合金形成，并具有相当大的横截面积，以便减少对电流的阻力。例如，如果电池20被设计用于提供200安培的电流，则最好是端子42具有至少大约0.08in2的横截面积。
仍然参看图4，端子安装部分4 4基本上设置在收集盘43的中心。端子安装部分44比收集部分46厚一些，从而使端子42的下端能够嵌入该安装部分中，并且使得减少电阻。
如图所示，收集部分46基本上呈圆形，虽然收集部分46可以是卵形、椭圆形或其它形状的，如769专利申请所述，以便和绕组38的形状匹配。收集部分46在其内部和端子安装部分44合并，并且包括基本上平的上表面48和基本上平的下表面50(见图5)，其中的一部分和正电极24的上边缘26相连。
端部敞开的周边槽52从收集部分46的周边缘径向向内延伸。如图所示，最好它们沿收集部分46的周边周向等距离地分布。此外，收集部分46还包括沿径向延伸的端部闭合的内部槽54；它们也沿收集部分46周向等距离地分布，并且，如图所示，最好是，沿周向被设置成交替的图案，使得一个内部槽54处于每对相邻的周边槽52之间，反之亦然。
在收集部分46中包括周边槽52和内部槽54，用于使焊接工具或一些其它的连接装置能够直接进入，这些工具被设计用于在收集部分46和顶部边缘26相遇的位置使收集部分46和正电极的顶部边缘26互连。最好是，槽52和54的宽度大约在0.04和0.19英寸之间，不过对于不同的焊接工具可以具有不同的尺寸。
当然，本领域的技术人员应当理解，在本发明的集电器中也可以使用其它的孔的图案。例如，所示的槽52、54的宽度基本上是均匀的。不过，其它的构型也可以包括非均匀宽度的孔，例如随着离开端子安装部分44的距离的增加而向外张开的或呈锥形的孔。此外，根据需要，所有的槽可以是端部开口的周边槽，或者所有的槽可以是端部闭合的内部槽。收集部分46的孔的图案应当使得在正电极上边缘26上的多个点能够连接到收集部分46上，并且最好是，应当使电流能够取相当直接的路径从正电极24的顶部边缘26到达端子安装部分44。
收集盘43可以用高导电率的材料制成一个连接的单元，该材料和正电极24的材料是兼容的，以便实现与正电极24的顶部边缘26的连接，并且能够从正电极顶部边缘26向端子42传送电流。例如，如果正电极24由含铅的材料制成，则最好收集盘43也由含铅的材料制成，例如“纯铅”(即包括至少99％的铅的材料)。
仍然参见图4并且也参看图5，每个周边槽52和内部槽54被一个凹入区域56包围着(图5中示出了一个示例的内部槽54及其伴随的凹入区域56。凹入区域56由上表面58限定，该上表面58低于并且基本上平行于收集部分46的上表面48。凹入区域56的厚度t(即在凹入区域56的上表面58和收集部分46的下表面50之间测量的)被这样选择，使得凹入区域56具有和正电极24的顶部边缘26基本上相似的热质量。这样，当预选温度和时间的热量被加于凹入区域56和正电极24的顶部边缘26上时，这些区域将变软(或者熔化)并焊在一起而形成一个连接点。不过，收集部分46的其余部分的厚度T(即在收集部分46的上表面48和下表面50之间测量的)足够大，其热质量使其能够在施加足够的热量以使凹入区域56和顶部边缘26熔化的期间内不致熔化。因而，收集部分46便连附于正电极24上而不会使收集部分46的未凹入的区域发生严重变形。
作为例子，对于由含铅的材料制成的具有厚度1mm的正电极24和由纯铅制成的具有厚度t为0.8mm的凹入区域56的收集部分46，收集部分46的其余部分可以具有至少1.5mm的厚度T，并且在用焊炬的形式在621°F的温度下几毫秒的时间内，对凹入区域56和正电极24的顶部边缘26施加热量时，不会引起严重的变形。结果，可以把正电极24连接在凹入区域56上，而对收集部分46的未凹入的区域的形状(因而也是性能)没有不利影响。当然，收集部分46的厚度t和T和正电极24的厚度以及温度和施加热量的时间的其它的组合也可以适用于本发明。
如上所述，在所示的实施例中，集电器40B和集电器40A具有相同的构型。因而上面对于集电器40A的说明同样适用于集电器40B，所不同的是，由于集电器40B的端子42向下延伸，集电器40B的下表面和负电极30的底部边缘32相连。集电器还可以采取另外的构型，例如没有槽的集电器(没有周边槽和内部槽)或者只具有内部槽的集电器。作为其它的示例的例子，集电器可以没有端子安装部分，其厚度和收集部分相同，或者收集部分可以是锥形的，使得其厚度从周边到中心而增加。
回头参见图1和图2，电池20的端部借助于顶部和底部盖组件60A，60B密封。盖组件60A，60B的构型十分相似，因而下面只说明顶部盖组件60A，同时指出底部盖组件60B的区别。
顶部盖组件60A包括内盖62，如图所示，内盖62基本上是圆形的，但是该内盖62的形状也可以采用其它的构型；其最好和绕组38以及集电器40的形状一致。内盖62包括在其下表面上并向下延伸从而和集电器40A的上表面48接触的圆形中心肋64。中心孔72接收并包围集电器40A的端子安装部分44和端子42。
内盖62一般由聚合物材料或者衬有聚合物的金属制成。最好是由可以容易地连接(例如通过加热或者超声波焊接或者通过粘合剂粘结)到外壳22的顶部边缘的材料制成。
圆形的通气孔66(见图6)被偏心地设置在内盖62上，使得其位于集电器40A的收集部分46的一个小区域的上方。一个具有向上和向下延伸的柱70的柔性隔膜68盖住通气孔66，并且可以提供在电池20的腔室和外部环境之间的气密密封。该密封用于保持包含在电池中的电解液，不过，在电池20产生大的内部压力(例如当电池处于过充电的高状态下，这可以引起氧气低效的重新组合，未组合的氧气可以使得电池内部的压力大大增加)的情况下，隔膜68的边缘可以向上弯曲而离开通气孔66，借以释放内部压力。用于隔膜的示例的材料包括EPDM和氯丁橡胶。
一个环形的衬垫74包围着集电器40A的端子安装部分44，并被装配在内盖62的中心肋64内。和隔膜68一样，衬垫74使端子42和外部环境与电池20内的电解液密封隔离。螺母76被拧在端子42的外螺纹上，并对着收集盘43的径向向内的部分挤压衬垫74，从而提供在该位置的气密密封。该衬垫一般由EPDM橡胶制成。
顶部盖组件60A还包括外盖80，其位于内盖62的顶上，并利用焊接或其它方式和其周边相连。外盖80包括向下延伸的六边形的中心肋82，其内具有六边形的螺母76，中心肋82阻止螺母76在拧紧的时候被松开。此外，外盖80包括向下延伸的环形的中间肋84，当安装上外盖80并就位时，该中间肋被定位以用于对隔膜68的向上延伸的柱70施加一个向下的力。在这种结构中，中间肋84能够保持隔膜68定位，从而提供外部密封防止电解液泄漏。外部肋85从外盖80的周边部分向下延伸，用于帮助外盖80和内盖62实现连接。外盖80还包括用于接收端子42的孔86，该端子然后在外盖80的上方延伸，用于提供接触元件作为柱或其它的连接元件。
外盖80一般由聚合物材料或衬有聚合物的金属材料制成。外盖80的材料最好是有助于使外盖和内盖62连接的材料。例如，如果内盖62由聚合物材料制成，并且内盖和外盖80要焊接在一起，则外盖80也应当用相同的聚合物材料或者其物理性能使得在与内盖62的材料一起焊接时兼容的材料制成。
底部盖组件60B包括外盖80和衬垫74，该衬垫74和外盖80与顶部盖组件60A的衬垫74和外盖80相同。和底部盖组件相连的内盖62没有通气孔66。因而，也省略了隔膜68，但是也可以使用相同的内盖62。上述用于顶部盖组件60A的内盖、外盖62、80和隔膜68的材料也适用于底部盖组件60B。
电池20的装配过程如下。首先沿周向把正负电极24、30和隔离器36绕制成绕组38，使得正负电极24、30的顶部边缘和底部边缘沿纵向分开，如上所述。顶部集电器40A和正电极24的顶部边缘26接触，并通过在各个周边和内部槽52，54中插入焊接工具被焊接在该顶部边缘上。在焊接期间，槽52、54的凹入区域56趋于熔化，正电极24的顶部边缘26的区域也趋于熔化，这是因为它们的热质量相似，但是收集部分46的其余部分保持其形状不变。最好在顶部边缘26和收集部分46之间的尽可能大的面积上形成焊接，以便帮助电流通过。一旦集电器40A被连接，便重复进行这些处理，以便把集电器40B连接在负极30的底部边缘32，从而形成绕组组件38A。然后，把绕组组件38A插入壳体22中。衬垫74在集电器40A，40B的端子安装部分44上方滑动，把螺母76拧在端子42的外螺纹上。然后，内盖62利用超声波焊接或者其它方式连接到壳体22的上下周边上。把电解质溶液通过通气孔66加入正负电极24、30中。把隔膜68设置在通气孔66的上方，并把外盖80利用超声波焊接连接到内盖60上，每个盖的中心肋82配合在螺母76的上方，顶部外盖80的中间肋84向下压在隔膜68的柱70上，以便使其保持定位。然后可以在端子42的内螺纹中旋入端子连接器，以便提供和外电路的连接点。
电池20一旦装配完成之后，便被配置用于有效地从绕组38向集电器40A、40B、端子42和电池20的外部输送电流。集电器40A、40B的构型使得它们能够通过由槽52、54提供的通道沿着电极24、30的边缘高效率地和许多点连接，而基本上不改变收集部分46的形状。槽52、54的构型使得电流能够沿着直接的低电阻的路径向端子42行进。端子42本身在选择合适的尺寸和材料的情况下可用于增强电流。因而，这种构型使得电池能够为电池组提供所需的电流性能，特别是提供用于高性能应用中的电池组，例如用于混合车辆、电车和便携动力工具中，但是本领域技术人员能够理解，电池20也适用于许多其它的应用。
值得注意的是，盖组件60A，60B也有助于电池20的制造，因为它们使制造者能够把包括出气孔的盖快速地连接到壳体22上。中间肋84和柱70的存在使得隔膜68能够保持定位，而不需其它的保持结构，并且内盖62和外盖80的构型使得它们能够快速地相互连接和被连接到壳体22上。
本领域技术人员应当理解，本发明的电池本身便可以使用，或者组合多个电池而形成多电池的电池组使用(如图7的100所示，其中包括6个互连的电池20)。如果要使用多个电池，则电池的端子一般通过导线、金属带或其类似物电连接。此时，互连的电池可被置于一个壳体101中。
本发明的上面的说明不是限制性的。虽然说明了本发明的实施例，但是本领域技术人员容易理解，不脱离本发明的新的教导和本发明的优点，可以对这些示例的实施例作出许多改变和改型。因而，所有这些改型都被包括在权利要求限定的本发明的范围内。本发明的范围由下面的权利要求限定。所有的等效物都将被包括在所附的权利要求中。
权利要求
1.一种用于电池组的绕组组件，该绕组组件包括正电极板；负电极板；隔离器片；所述正负电极板和所述隔离器片以重叠的关系被绕制，使得所述隔离器片位于所述正负电极板之间，所述正电极板的暴露的顶部边缘沿纵向和相邻的所述负电极板的未暴露的顶部边缘分开，并且所述负电极板的暴露的底部边缘沿纵向和所述负电极板的未暴露的底部边缘分开；以及集电器，所述集电器和所述正负电极板中的一个的所述暴露的边缘其中之一相连，所述集电器和所述正负电极板中的另一个电极板的所述相邻的未暴露的边缘分开，所述集电器包括端子安装部分和径向延伸的收集盘，所述收集盘包括周边部分，位于所述周边部分处并从所述周边部分沿径向向内延伸的至少一个端部敞开的周边孔，和位于所述端子部分和所述周边部分之间的至少一个端部闭合的内部孔。
2.如权利要求1所述的绕组组件，其中所述至少一个内部孔包括径向延伸的槽。
3.如权利要求1所述的绕组组件，其中所述至少一个周边孔包括径向延伸的槽。
4.如权利要求1所述的绕组组件，其中所述至少一个内部孔包括沿周向基本上等距离地彼此分开的多个内部孔。
5.如权利要求4所述的绕组组件，其中所述至少一个周边孔包括沿周向基本上等距离地彼此分开的多个周边孔。
6.如权利要求4所述的绕组组件，其中所述集电器包括相同数量的内部孔和周边孔，并且其中所述内部孔和周边孔以沿周向交错的图案被设置。
7.如权利要求1所述的绕组组件，其中所述正电极板、所述负电极板和所述集电器由含铅的材料制成。
8.如权利要求1所述的绕组组件，其中所述收集盘基本上是圆形的。
9.如权利要求1所述的绕组组件，其中所述集电器还包括被安装在所述端子安装部分中的端子。
10.一种用于电池组的绕组组件，该绕组组件包括正电极板；负电极板；隔离器片；所述正负电极板和所述隔离器片以重叠的关系被绕制，使得所述隔离器片位于所述正负电极板之间，并使得所述正电极板的暴露的顶部边缘沿纵向和所述负电极板的未暴露的顶部边缘分开，并且所述负电极板的暴露的底部边缘沿纵向和所述正电极板的未暴露的底部边缘分开；以及第一集电器，其和所述正电极板的所述顶部边缘相连，并和所述负电极板的所述顶部边缘分开；第二集电器，其和所述负电极板的所述底部边缘相连，并和所述正电极板的所述底部边缘分开；所述第一和第二集电器中的至少一个包括端子安装部分和径向延伸的收集盘，所述收集盘包括收集部分、至少一个凹入区域和位于所述凹入区域内的孔。
11.如权利要求10所述的绕组组件，其中所述正电极板具有第一厚度并由第一材料制成，所述负电极板具有第二厚度并由第二材料制成，所述收集盘由第三材料制成并具有第三厚度，所述凹入区域具有第四厚度，并且所述第一、第二、第三和第四厚度以及所述第一、第二和第三材料被这样选择，使得所述凹入区域和与其相邻的所述电极板顶部边缘在施加预选的温度和持续时间的热量时熔化，并且所述收集部分在施加所述预选的温度和持续时间的热量时不熔化。
12.如权利要求10所述的绕组组件，其中所述收集部分具有基本上是圆形的周边部分。
13.如权利要求10所述的绕组组件，其中所述收集部分包括下表面，所述凹入区域包括上表面，并且所述上下表面基本上平行。
14.如权利要求10所述的绕组组件，其中所述至少一个孔是至少一个径向延伸的槽。
15.如权利要求14所述的绕组组件，其中所述至少一个凹入区域是多个凹入区域，并且所述至少一个槽是多个径向延伸的槽，所述槽的每一个被定位在所述凹入区域的各个区域内。
16.如权利要求15所述的绕组组件，其中所述多个槽的至少一个具有位于所述收集部分的周边上的敞开的端部。
17.如权利要求15所述的绕组组件，其中所述多个槽中的至少一个具有闭合的端部，并且位于所述端子部分和所述收集部分的周边之间。
18.如权利要求10所述的绕组组件，其还包括从所述端子安装部分向上延伸的端子。
19.如权利要求18所述的绕组组件，其中所述端子由黄铜制成。
20.一种用于电池组的电池，其包括一中空的容器；位于所述容器内的绕组组件，所述绕组组件包括正电极板；负电极板；隔离器片；所述正负电极板和所述隔离器片以重叠的关系被周向绕制，使得所述隔离器片位于所述正负电极板之间，所述正电极板的暴露的顶部边缘沿纵向和相邻的所述负电极板的未暴露的顶部边缘分开，并且所述负电极板的暴露的底部边缘沿纵向和相邻的所述正电极板的未暴露的底部边缘分开；第一集电器，其和所述正电极板的所述暴露的边缘相连，并和所述负电极板的未暴露的顶部边缘分开，所述第一集电器包括端子安装部分和沿径向延伸的收集盘；第二集电器，其和所述负电极板的所述暴露的底部边缘相连，并和所述正电极板的所述未暴露的底部边缘分开，所述第二集电器包括端子安装部分和沿径向延伸的收集盘；所述第一和第二集电器中的至少一个具有收集盘，所述收集盘包括周边部分、位于所述周边部分处并从所述周边部分沿径向向内延伸的至少一个端部敞开的周边孔，以及位于所述端子部分和所述周边部分之间的至少一个端部闭合的内部孔；以及被分别安装在所述第一和第二集电器的所述端子安装部分中的第一和第二端子。
21.如权利要求20所述的电池，其还包括顶部和底部盖组件，这些组件和所述容器的顶部和底部相连，所述顶部和底部盖组件的每一个包括内盖和与所述内盖相邻的外盖，其中每个内盖被定位在所述第一和第二集电器中的各个集电器附近。
22.如权利要求21所述的电池，其中所述内盖中的一个包括通气孔。
23.如权利要求22所述的电池，其还包括在所述通气孔内的隔膜阀。
24.如权利要求23所述的电池，其中所述隔膜阀包括朝向所述外盖延伸的凸起，并且其中所述相邻的外盖包括朝向所述内盖延伸并和所述凸起接触的肋。
25.一种用于电池组的电池，其包括一中空的容器；位于所述容器内的绕组组件，所述绕组组件包括正电极板；负电极板；隔离器片；所述正负电极板和所述隔离器片沿周向以重叠的关系被绕制，使得所述隔离器片位于所述正负电极板之间，所述正电极板的暴露的顶部边缘沿纵向和相邻的所述负电极板的未暴露的顶部边缘分开，并且所述正电极板的暴露的底部边缘沿纵向和相邻的所述负电极板的未暴露的底部边缘分开；第一集电器，其和所述正电极板的所述顶部边缘相连，并和所述负电极板的所述顶部边缘分开，所述第一集电器包括基本上位于中心的端子安装部分和沿径向延伸的收集盘；第二集电器，其和所述负电极板的所述底部边缘相连，并和所述正电极板的所述底部边缘分开，所述第二集电器包括基本上位于中心的端子安装部分和沿径向延伸的收集盘；所述第一和第二集电器中的至少一个的所述收集盘具有收集部分、至少一个凹入区域、以及位于所述凹入区域内的孔；以及被分别安装在所述第一和第二集电器的所述端子安装部分中的第一和第二端子。
26.如权利要求25所述的电池，其中所述正电极板具有第一厚度并由第一材料制成，所述负电极板具有第二厚度并由第二材料制成，所述收集部分由第三材料制成并具有第三厚度，所述凹入区域具有第四厚度，并且所述第一、第二、第三和第四厚度以及所述第一、第二和第三材料被这样选择，使得所述凹入区域和与其相邻的所述电极板顶部边缘在施加预选的温度和持续时间的热量时熔化，并且所述收集部分在施加所述预选的温度和持续时间的热量时不熔化。
27.如权利要求25所述的电池，其还包括顶部和底部盖组件，这些组件和所述容器的顶部和底部相连，所述顶部和底部盖组件的每一个包括内盖和与所述内盖相邻的外盖，其中每个内盖被定位在所述第一和第二集电器中的各个集电器附近。
28.如权利要求27所述的电池，其中所述内盖中的一个包括通气孔。
29.如权利要求28所述的电池，其还包括在所述通气孔内的隔膜阀，其中所述隔膜阀包括朝向所述外盖延伸的凸起，并且其中所述相邻的外盖包括朝向所述内盖延伸并和所述凸起接触的肋。
30.一种用于电池组的绕组组件的集电器，其包括端子安装部分；以及收集盘，其连接所述端子安装部分和周边部分，所述收集盘包括位于所述周边部分处并从所述周边部分沿径向向内延伸的至少一个端部敞开的周边孔，以及位于所述端子部分和所述周边部分之间的至少一个端部闭合的内部孔。
31.如权利要求30所述的集电器，其还包括被安装在所述端子安装部分中并且从所述端子安装部分向上延伸的端子。
32.如权利要求31所述的集电器，其中所述端子由黄铜制成。
33.如权利要求30所述的集电器，其中所述端子安装部分和所述收集盘是由含铅材料整体制成的。
34.如权利要求30所述的集电器，其中所述至少一个周边孔包括沿周向基本上等距离地彼此分开的多个周边孔。
35.如权利要求34所述的集电器，其中所述至少一个内部孔包括沿周向基本上等距离地彼此分开的多个内部孔。
36.如权利要求35所述的集电器，其中所述集电器包括相同数量的内部孔和周边孔，并且其中所述内部孔和周边孔以沿周向交错的图案被设置。
37.一种用于电池组的绕组组件的集电器，所述集电器包括端子安装部分；以及收集盘，其和所述端子安装部分相连，所述收集盘具有收集部分，并包括至少一个在所述收集部分内的凹入区域和位于所述凹入区域内的孔。
38.如权利要求37所述的集电器，其还包括被安装在所述端子安装部分中并从所述端子安装部分向上延伸的端子。
39.如权利要求38所述的集电器，其中所述端子由含铜的材料制成。
40.如权利要求37所述的集电器，其中所述端子安装部分和所述收集盘是由含铅材料整体制成的。
41.如权利要求37所述的集电器，其中所述至少一个孔是至少一个径向延伸的槽。
42.如权利要求41所述的集电器，其中所述至少一个凹入区域是多个凹入区域，并且所述至少一个槽是多个径向延伸的槽，所述槽的每一个被定位在所述凹入区域的各个区域内。
43.如权利要求37所述的集电器，其中所述多个槽的至少一个具有位于所述收集部分的周边上的敞开的端部。
44.如权利要求37所述的集电器，其中所述多个槽中的至少一个具有闭合的端部，并且位于所述端子部分和所述收集部分的周边之间。
45.如权利要求43所述的集电器，其中具有敞开的端部的所述孔的所述至少一个开口包括沿周向基本上等距离地彼此分开的具有敞开的端部的多个孔。
46.如权利要求44所述的集电器，其中所述具有闭合端部的至少一个孔包括沿周向基本上等距离地彼此分开的具有闭合的端部的多个孔。
47.一种用于电池组电池的盖组件，其包括包括通气孔的内盖；和所述内盖以重叠的关系相连的外盖，所述外盖包括定位在所述通气孔的正上方的向下延伸的肋；以及柔性的隔膜，其位于所述通气孔内，并包括向上延伸以与所述外盖的所述肋接触的凸起。
48.如权利要求47所述的盖组件，其中所述隔膜包括离开所述肋向下延伸的凸起。
49.如权利要求47所述的盖组件，其中所述内盖和外盖通过在其周边部分处焊接而实现连接。
50.如权利要求47所述的盖组件，其中所述外盖的所述肋基本上是圆形的。
全文摘要
一种用于电池组的绕组组件包括正电极板，负电极板，隔离器片和集电器。所述正负电极板和隔离器片以重叠的关系被绕制，使得所述隔离器片位于所述正负电极板之间，所述正电极板的暴露的顶部边缘沿纵向和相邻的所述负电极板的未暴露的顶部边缘分开，并且所述负电极板的暴露的底部边缘沿纵向和未暴露的所述正电极板的底部边缘分开。所述集电器和所述正电极板、负电极板中的一个的暴露的边缘其中之一相连，并因而和另一个(即未连接的)电极板的相邻的未暴露的底部边缘分开。所述集电器(40A)包括端子安装部分(44)和径向延伸的收集盘(43)。所述集电器的收集盘包括周边部分，位于所述周边部分并从所述周边部分沿径向向内延伸的至少一个端部敞开的周边孔(52)，以及位于所述端子部分和周边部分之间的至少一个端部闭合的内部孔(54)。此外，所述集电器还具有围绕着所述孔的凹入区域，用于帮助实现所述集电器和所述电极板的连接。
文档编号H01M2/10GK1440573SQ01812257
公开日2003年9月3日 申请日期2001年5月4日 优先权日2000年5月5日
发明者J·W·霍克 申请人:霍克能源产品公司