构成具有高载流量的电池，必须在不过度增加各电池芯尺寸之下，增加该阳极 及阴极的活性表面积。这可以通过制作所谓包卷（jelly-roll)型式的电池芯而达成。在 此型式中，该阳极、阴极及隔离件材料形成为连续带体。在将这些带体堆栈使得该隔离件带 体介于阳极材料带体及阴极材料带体之间后，该经堆栈的带体以螺旋方式卷起以产生该包 卷。于一较佳实施方案中，使用两种隔离件材料带体，与阳极及阴极而形成该包卷。例如， 该连续带体的堆栈物依序包含：隔离件材料的第一带体、阳极、隔离件材料的第二带体、及 阴极。随着该堆栈物的卷起，该隔离件材料的第一带体会形成该包卷的外表而。以此方式 形成的包卷，可邻近另一包卷而放置，不会在两电池芯间发生短路。
[0037] 在该包卷实施方案中，该阳极系由涂覆有该阳极材料的薄箔型负电流集电器所构 成，而该阴极系由涂覆有该阴极材料的薄箔型正电流集电器所形成。
[0038] 有利地，该包卷电池芯具有相当低的内电阻。另外，该包卷可适用于不同的形状因 子，例如圆筒形或扁长形（flattened oblong)，取决于所欲电池设计。该包卷的尺寸亦可适 用于装配特定壳体尺寸。于一特定实施方案中，该包卷是20cm x30cm。
[0039] 为了将各电池芯的阳极及阴极电性连接至该池的其他组件，提供一接片 (connector tab)于各阳极和阴极上。该阳极包含负接片，其由附接至该负电流集电器的 镍所形成。该阴极包含正接片，其由附接至该正电流集电器的铝所形成。该负接片及正接 片可通过电阻熔接、超音波熔接、雷射熔接来附接至它们各自的集电器。例如，见于可在 batterypoweronline. com 全球信息网找到的 2009 年 11 月 /12 月发行之 Battery Power Products&Technology。
[0040] 如前所述，个别锂离子电池芯可以串联、并联或两者并存的方式彼此电性连接。为 了将其实现，提供跨接连接器（cross-over connector),其可附接至负接片及正接片两者 以串联连接电池芯。相同跨接连接器可附接至多于一个负接片及多于一个正接片以同时 建立并联及串联连接。该跨接连接器可为导电金属所形成，如镍、铜及铝。经镀面或包层 (clad)的金属亦可使用，例如经镀镍的铜、经镀镍的铝、镍-铜包层、及镍-铝包层。在一较 佳实施方案中，该跨接连接器是镍-铝包层所形成。
[0041]该跨接连接器可通过熔接方法而附接至该负接片及正接片，如电阻熔接、超音波 熔接、或雷射熔接。在一些实施方案中，提供了并联连接器，其熔接至两个以上的负接片而 未接至任何正接片。
[0042]亦包含于锂离子电池中的有单头正端子，其与一或多个正端子直接接触；以及单 头负端子，其与一或多个负接片直接接触。该正端子被熔接至该正接片；而该负端子被熔接 至该负接片。这些端子担任电路接点之功用，该电路系该电池将供应电力的电路。
[0043]壳体系包含在内，其容纳该锂离子电池芯、正端子、负端子及跨接连接器，并内含 电解质。该壳体可为金属或塑料所形成。在一较佳实施方案中，该壳体由塑料所形成。
[0044] 该壳体包含内部分隔件，其将该壳体划分成区块。该内部分隔件物理性地将这些 电池芯彼此隔开。该内部分隔件可在壳体内平均地作出间隔，藉此产生具有相同体积的区 块。各区块可含有单个包卷电池芯或一组并联的包卷电池芯。例如，4个包卷电池芯可纳入 一个具有三个分隔件而形成4个区块的壳体中，各区块有一个包卷。两者择一地，各3个包 卷的4个群组可纳入一个具有三分隔件而形成4个区块的壳体中，各区块有3个包卷。该 内部分隔件可由与壳体相同的材料所形成。
[0045] 该壳体通过壳体盖闭合，该盖系于电池制造期间密着至该壳体。该壳体盖包含安 全通气孔，以预防电池充放电期间积聚在壳体内的过量压力。在一些实施方案中，该壳体盖 可包含接片狭缝，该正接片及负接片经由该接片狭缝而伸出。这让这些连接得以在该经密 封壳体外部完成。例如，可在该壳体盖外表面上制作该正接片及该跨接连接器之间的连接、 或该负接片与该跨接连接器的连接。
[0046] 在一包含电池芯彼此间壳体外连接的实施方案中，包含有第二外盖，以保护这些 连接免遭环境伤害。该外盖包含外正端子及外负端子，它们提供对外部负载或充电装置的 接点。该位于外盖上的外正端子可经由正端子连接器连到在壳体盖外表面上的正端子。同 理，该外盖上的负端子可经由负端子连接器连到在壳体盖外表面上的负端子。
[0047] 具有所欲电压及电流容量的电池，可使用在单一密封壳体内之多锂离子电池芯来 构成。例如，为构成具有30Ah电流容量之12V电池，4个各具有30Ah电流容量的锂离子电 池芯系安置于壳体中并且串联。二择一地，具同样电压及容量的电池，可藉由并联三个各具 有10Ah容量的锂离子电池芯来获得。四个如此并联的电池芯系经串联以形成12V，30Ah电 池。
[0048] 如前所述，这些附接至该电池集电器的接片可经由跨接连接器彼此相连。可使用 跨接连接器以连接多个负接片、多个正接片、或将负接片连接至正接片。例如，为并联两电 池芯，两个负接片通过一个跨接连接器连接、而两个正接片通过第二跨接连接器连接。相似 地，两个电池芯可藉由下述而串联：经由跨接连接器将第一电池芯的负接片连接至第二电 池芯的正接片。该跨接连接器可通过电阻熔接、超音波熔接或雷射熔接而附接至该接片。 [0049] 可使用标准化模块来使成本最小化并简化电池组的维护。例如，使用具有 30Ah电池容量的3V锂离子电池芯，可轻易构组具下述电压/电池容量之组合的电池： (i) l2V/3〇Ah(串联4x3〇Ah电池芯）；（ii) l2V/6〇Ah(串联两组经并联之4x3〇Ah电池芯）； (i i i) 24V/30Ah (串联8x30Ah电池芯）；（iv) 12V/90Ah (串联3组经并联之4x30Ah电池芯）； (v)36V/3〇Ah(串联 l2x3〇Ah 电池芯）；及（vi)48V/3〇Ah(串联 l6x3〇Ah 电池芯）。
[0050] 有利地，锂离子电池可经组构以替代常用电池型式。例如，前述包含4个串联电池 芯的锂离子电池可替代12V铅酸电池，而包含8个串联电池芯的锂离子电池可替代24V铅 酸电池。
[0051] 于一实施方案中，包含有电池管理系统。该电池管理系统可包含一或多个电池芯 平衡装置，其系于充电期间使电池内个别锂离子电池芯间电压均等。例如，可使用一充电分 流电池芯平衡法（charge-shunting cell balancing method)来选择性将充电电流分流， 当各电池芯充饱电时绕过它们。另外，可使用活性电池芯平衡法（active cell balancing method)，其中一活性电荷分流组件或者电压或电流转换器将能量由一电池芯移到另一个 电池芯。电荷分流组件将电荷从选定的电池芯移走，将该电荷储存在电容器中，然后将它传 送到另一个电池芯。能量转换装置包含电感器或变换器，它们将能量自一个电池芯或一组 电池芯移到另一个电池芯或另一组电池芯。
[0052] 在一些实施方案中，未包含电池管理系统。有利地，这显著降低了电池制造成本。
[0053] 虽未进一步阐明，但是据信本领域技术人员基于上述说明能够利用本发明至其最 完整的延伸范围。以下具体实施例仅供例示之用，并未以任何方式限制本公开内容的其他 部份。
[0054] 实施例
[0055]实施例1何含12个锂离子电池芯的锂离子电池
[0056] 参照图1A，其描绘了 12芯锂离子电池的内视图。各电池芯（100)是角柱型包卷电 池芯，配置成实质上平行于其他电池芯（100)，且该角柱型包卷电池芯（100)内部各包含正 电流集电器及负电流集电器。该正电流集电器及负电流集电器被连接至正接片（102)及负 接片（101，103)。在图1B所绘的实施方案中，该电池芯（100)系经由跨接连接器（106)交 互连接，该跨接连接器（106)被附接至三个正接片（102)及三个负接片（101)。三个电池 芯（100)经由该跨接连接器（106)彼此并联连接，而每三个并联连接的电池芯（100)各组 经由跨接连接器（106)与另一组三个并联连接的电池芯（100)串联连接。负端子（104)被 连接至三个负接片（103)，而正端子（105)被连接至三个正接片（102)。该电池芯（100)含 纳在壳体（108)内，该壳体（108)包含具有一或多个安全通气孔（110)的壳体盖（109)。在 图1B所描绘的实施方案中，电池芯（100)彼此间经由跨接连接器（106)的连接，系在该壳 体盖（109)外部。可择地，可包含电池芯平衡装置（107)以在使用期间常态化（normalize) 电池芯之电压。该电池芯平衡装置（107)被连接在跨接连接器（106)及该负端子（104)之 间、在两个跨接连接器（106)之间、或在跨接连接器（106)及该