专利名称：大中型电池的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及大中型电池。更具体地，涉及具有高体积能量密度的大中型电池，其通过改进大中型电池中的罐体结构和正负电极内部连接系统，从而具有用于制备具有大容量的末端电池(end cell)的优良的结构。
背景技术：
电池在各种领域中有广泛的应用，通常是在电化学氧化还原反应中把化学能转换成电能的装置。大中型电池具有大电流高能量，特别是在电动汽车中的应用。因此，提高这种大中型电池的能量密度的方法是期望的。图7是在相关技术中制备大中型电池的结构和方法。如图7所示，首先正极10的集流体，隔板(图中未标出)，和负极12的集流体依次堆叠(图7a)，从而制成以卷形状卷绕的电极卷芯(electrode jelly roll) 20 (图7b)。与此同时，由于正极10的集流体和负极12的集流体按预定的间隔以Z字形堆叠，因此，正极10和负极12的集流体的端部可能突出卷芯20的两侧(即，可能从卷芯20的侧而突起或延伸到卷芯20的侧面之外)。然后，可以焊接突出卷芯20的两侧的正负极10，12的集流体的端部和导线接头框架(lead tab framework)结构22a，22b (图7c)。接着，将焊接的材料插入罐体(即，电池箱30)，如图所示，罐体可以是具有敞开顶端的适合的形状。下一步，组装上盖组件(未标出)，并焊接罐体30和上盖组件之间的连接部，从而制备大中型电池。图8描述了用于现有的大中型电池的罐体30的例子。如图，罐体30通常是具有顶端开口的类似方形。这种常规罐体通常用模压软铝的方法形成，特别是通过应用深冲压工序而形成。也就是说，基于对软铝1材料的应用，经过几次(甚至几十次)油压压制过程， 得到顶部开口的类似方形的罐体30。然而，这种现有的大中型电池的结构存在多种问题。首先，软铝材料的应用导致罐体的强度减小，特别是这种通过深冲压工艺制成的顶部开口型罐体。为了保证罐体强度性能，底部和侧面要加厚。然而，其增加了罐体的重量， 不利地减小了体积能量密度。特别地，就增加电池单元的电容量来说，为了在制备过程中保证罐体的强度性能和减少缺陷罐体的百分比，罐体的尺寸可能被增加。然而，增加罐体底部和侧面的厚度在应用到大尺寸的电池中尤为困难。其次，就应用深冲压方法来说，需要几次(甚至几十次)油压过程，这需要过多的加工成本，进一步导致了缺陷罐体的高百分比。尤其在罐体边缘经常产生裂纹，这会导致缺陷罐体的产品，并增加罐体的单位成本。第三，由于为用于容纳形成在卷芯的两侧的导线接头(例如22a，22b)的空间，大中型电池的现有结构存在电池体积增加的缺点。参考图7，尽管与突出卷芯的两侧的正负极集流体的端部连接的导线接头伸出罐体顶部的开口部，例如，如图7e所示，但这种结构需要为将要设置在卷芯的两侧的导线接头提供额外的空间，这就减少了电池的体积能量密度。
在现有技术中仍然存在提供具有高能量密度的大中型电池的需要。
发明内容
因此，本发明提供了一种改进的电池，特别是改进的大中型电池。具体地，本发明提供了一种大中型电池，其中罐体由模压的金属材料形成，并且性能坚固，同时电池体积减小。具体地，本发明提供了具有改进的罐体结构和正负极的内部连接系统的大中型电池。根据本发明的实施方式，大中型电池包括在两侧形成有开口部的罐体；设置在罐体内部的电极卷芯，该电卷芯包括依次堆叠并被卷绕的正极集流体，隔板，和负极集流体； 连接到正极集流体和负极集流体的每一个的导线接头，其中正极集流体和负极集流体优选地设置在电极卷芯的每侧上或者从电极卷芯的每侧伸出；和与导线接头电接触，并被连接到具有开口部的罐体的两侧的侧盖组件。根据本发明的多种实施方式，侧盖组件包括具有连接部以与导线接头接触的导体板；和在其中设置有能使连接部和导线接头彼此接触的开孔的绝缘板，其中绝缘板在罐体和导体板之间并堆叠在罐体和导体板之间。根据一些实施方式，导体板的连接部向罐体的内部方向突出，以穿过绝缘板上的开孔并与导线接头接触。此外，在一些实施方式中，还将橡胶垫堆叠在侧盖组件和罐体的侧面之间。依照本发明的一些实施方式，例如，通过形成柔韧性材料或类似物的导线接头，可调节导线接头的形状。根据本发明的大中型电池，可以由不同于常规的拉模方法有利地制备。例如，根据一些实施方式，可以使用拉模铸造或压印法。这些方法可以根据已知的拉模铸造或压印法。 因此，根据本发明，可以用具有坚固性质的金属材料来制备罐体。因此，当使用强硬金属材料时，可以在罐体中形成薄壁，同时仍能保证电池的坚硬性能，此外，还能减轻电池的重量。进一步，与通过现有的深冲压方法制成的罐体比较，根据本发明的方法减少了加工成本，同时减少了缺陷产品罐体。此外，根据本发明，能从根本上减小导线接头占据的体积，并提高整个电池的体积能量密度，特别地，其中在卷芯的侧部的导线接头与连接到具有开口部的罐体的侧面(例如，罐体的侧面)的盖组件电连接。
图1是示出根据本发明实施方式的大中型电池的罐体和盖组件的结构图。图2是示出图1中盖组件结构的视图。图3是示出根据本发明实施方式的大中型电池的结构和制造方法的视图。图4是示出根据本发明的另一实施方式的罐体和侧盖组件之间的橡胶垫的堆叠的视图。图5是示出根据本发明实施方式的橡胶垫和侧盖组件的堆叠结构的视图。图6是示出根据本发明另一实施方式的大中型电池的结构和制造方法的视图。图7是示出根据现有技术的大中型电池的结构和制造方法的视图。图8是示出根据现有技术的大中型电池的罐体的制造方法视图。
具体实施例方式为了全面理解本发明，现参考
本发明的优选实施方式。图1至图3示出了根据本发明实施方式的大中型电池的结构和制造方法。图1示出了根据本发明实施方式的电池的罐体100和侧盖组件，图2示出了盖组件的结构。此外，图3示出了图1和2中的罐体100和侧盖组件120的组装过程，以及根据本发明实施方式的电极卷芯20。如图所示，根据本发明实施方式的大中型电池包括罐体100，电极卷芯20，侧盖组件120和导线接头140a，140b。如图中所示，罐体100有两个开口侧，例如两个侧面都是开口，从而形成一个根据本发明实施方式的用于容纳电极卷芯20的空间。因此，罐体100可以通过如拉模法，压印法的多种方法来制备，并且这些方法都可以用具有坚硬性能的金属来实行。因此，其可以形成薄壁罐体，同时能还提供具有所需强度罐体。例如，根据本发明实施方式，罐体100可以用铝来制造，并且根据另一个实施方式，具有高镁含量的硬铝可被用来制备罐体。根据进一步的实施方式，诸如铁和不锈钢的材料也可以用来制备罐体。电极卷芯20可以是常规使用，并没有特别限制。例如，根据常规制备，正极10的集流体，可以是任何已知的隔板(未标出)的隔板，和负极12的集流体被依次堆叠并卷绕形成电极卷芯20。本发明中的导线接头140a，140b可连接到电极卷芯20的两侧。例如，如图所示， 导线接头140a，140b可以分别连接到正极10的集流体和负极12的集流体的端部，从卷绕的电极卷芯20突出。根据一些实施方式，导线接头140a，140b和电极10，12之间的连接可通过焊接等形成。根据本发明的实施方式，一个或多个与侧盖组件120的连接部122连接的导线接头140a，140b被配置成能够改变其形状。例如，一个或多个导线接头140a，140b可用软材料制成，并且可以与侧盖组件120的连接部122接触，使得当侧盖组件120与罐体100(例如罐体100的侧面)连接时，一个或多个导线接头140a，140b可呈弯曲形状。如图所示，例如，图3中，侧盖组件120与罐体100的两个开口侧面连接，从而封闭罐体100，同时与导线接头140a，140b电连接。根据本发明的一个实施方式，如图2所示， 可以堆叠导体板120b和绝缘板120a以形成侧盖组件120。在罐体100的内部与导线接头 140a, 140b接触的连接部122可被形成在导体板120b上，孔IM被设置在绝缘板120a上， 连接部122和导线接头140a，140b通过该孔IM彼此接触。优选地，导体板120b的连接部122可向罐体100内部突出，并且可以通过绝缘板 120a上的孔IM与导线接头140a，140b接触。具体地，当堆叠绝缘板120a和导体板120b时，导体板120b的突出的连接部122 穿过绝缘板120a上的孔124，并且连接部122可以与连接到设置在罐体100内的电极卷芯 20侧部的导线接头140a接触，如图3所示。图3中，侧盖组件120可以装在罐体100的右侧，如图所示，以与导线接头140a接触，而另一侧盖组件120可以以同样的方式设置在罐体的左侧，导体板120b的连接部与导线接头140b接触。根据本发明的实施方式，连接部122和导线接头140a，140b之间的连接可以进一步焊接，使得，例如，如果盖组件120从罐体100上分离，连接部122和导线接头140a，140b 之间的连接也可以维持。该维持的连接可以进一步地通过使导线接头140a，140b配置成具有柔性的形状从而可改变它们的形状而被加强。根据一些实施方式，焊接并连接的盖组件120通过导线接头140a，140b设置在罐体上，使得当导线接头140a，140b接触连接部122和/或被连接部122压制时，导线接头 140a, 140b以曲线形状保持与连接部122的连结。因此，本发明的大中型电池能够提供减小的罐体100的体积，尤其减小了安装导线接头140a，140b的体积。在侧盖组件120安装到罐体100的侧面以后，其可以进一步用激光焊接或其他适合的方法连接。图4至6示出了根据本发明另一个实施方式的大中型电池的结构和制造方法。值得注意的是，图4至6中的详细描述大致对应于图1至3中的大中型电池相关描述。如图4至6所示，根据本发明另一实施方式，大中型电池可以进一步包括设置在侧盖组件120和罐体100的一侧或两侧之间的橡胶垫110。橡胶垫110优选地对应于形成在罐体100的侧面开口部的边界形状。根据一些实施方式，橡胶垫110可被堆叠在罐体100 的两侧和侧盖组件120之间，用来在罐体100和侧盖组件120之间辅助夹持或连接。根据一些实施方式，当橡胶垫Iio被设置成如图所示时，罐体100和侧盖组件120之间的连接可以实现无需额外的焊接。根据一些实施方式，橡胶垫110可以被配置成维持罐体100和侧盖组件120之间的连接，并且可以进一步固定设置在罐体100内的卷芯20，从而防止电极卷芯20由外部冲
击而产生震动。虽然已经结合某些示例性实施方式说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于公开的实施方式，相反，意图覆盖包括在所附权利要求及其等价物的精神和范围内的多种修正和等价配置。
权利要求
1.一种大中型电池，其包括具有在两个相反侧的每一侧形成的开口部的罐体；设置在所述罐体内的电极卷芯，所述的电极卷芯包括依次堆叠并卷绕的正极集流体， 隔板，和负极集流体；连接到被设置在所述电极卷芯的相反侧的所述正极集流体和所述负极集流体的导线接头；和设置在所述罐体的两个相反侧的每一侧，并与所述导线接头电接触的侧盖组件。
2.根据权利要求1所述的大中型电池，其中所述侧盖组件包括具有用于与所述导线接头接触的连接部的导体板；和设置有孔的绝缘板，其中所述绝缘板被设置在所述罐体和所述导体板之间，并且所述孔和所述连接部被配置成使所述连接部通过所述孔与所述导线接头接触。
3.根据权利要求2所述的大中型电池，其中所述导体板的所述连接部向所述罐体内部突出。
4.根据权利要求1所述的大中型电池，进一步包括设置在所述侧盖组件和所述罐体的相反侧的每一侧之间的橡胶垫。
5.根据权利要求1所述的大中型电池，其中所述导线接头是具有可调节形状的柔韧性的导线接头。
全文摘要
本发明公开了一种大中型电池，更具体地，通过改进大中型电池罐体的结构和正负极的内部连接系统，提供了一种具有高体积能量密度的大中型电池，并提供了用于制备具有大容量的末端电池的优良的结构。根据本发明，所提供的大中型电池包括具有在两个相反侧形成的开口部的罐体；设置在罐体内的电极卷芯，并且该电极卷芯包括依次堆叠并卷绕的正极集流体，隔板，和负极集流体；连接电极卷芯的相反侧的正极和负极集流体的导线接头；和与导线接头电接触并连接到罐体的相反侧的侧盖组件。
文档编号H01M2/02GK102487134SQ20111005409
公开日2012年6月6日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年12月3日
发明者郑竝早 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社