分體鉚接式低內阻儲能器件的製作方法

2023-05-28 00:07:51 1

專利名稱：分體鉚接式低內阻儲能器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種儲能器件製造領域，具體涉及一種分體鉚接式低內阻儲能器 件的內部結構設計。
背景技術：
電源是各種電路都不可缺少的重要部分。在沒有市電的情況下，只有採取將電能 存儲的方式才能滿足電路使用，因此各種儲能器件是移動用電系統的重要組成部分，其性 能直接關係到移動用電器的使用壽命、功率特性等重要指標。目前儲能器件有一次電池、二次電池、超級電容器等。一次電池不可充電，無法反 復使用，綜合使用成本高。二次電池可反覆充放電，是目前許多移動用電器的首選儲能器 件；目前，常見二次電池有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、超級電容器等。鉛 酸電池、鎳鎘電池有鉛、鎘重金屬的汙染，正逐步被世界各國限制使用；由於鎳的價格不斷 上漲，鎳氫電池的性價比也在不斷下降。鋰離子電池和超級電容器是近年來出現的新型儲 能器件，具有明顯的性能優勢。鋰離子電池能量密度高，但功率密度較低，壽命較短(1000 次左右)；超級電容器壽命長(可達10萬次以上)，功率密度大，但能量密度較低。電動汽車、脈衝電源等裝置都對其儲能器件的功率性能提出了更高的要求。在提 高儲能器件功率性能方面，可以考慮的措施有①改善電極材料配方，提高電極的功率能 力；②改進電解液，減小電阻；③改善電極的極耳引出方式，減少接觸電阻。在改善電極配 方和改進電解液方面，許多研究者進行了大量研究，也取得了較大進展。當電極電阻和電解 液電阻都降低到一定程度後，電極極耳的引出電阻在整個儲能器件總電阻中就逐漸上升到 重要位置；即需要改進電極極耳引出結構才能進一步降低儲能器件的總電阻，才能達到進 一步提高儲能器件功率性能的目的。但在電極的引出方式上，雖然也有一些改進，但進展不 大，如(1)將電芯的極耳用超聲波焊接在連接片上，連接片通過鉚釘與儲能器件的外部接 線柱連接；( 在電極片上焊接多個極耳，將多個極耳焊接在一個小金屬板上，金屬板通過 卡簧結構與端板連接，這種方式對卡簧的製造精度要求高，加工困難；(3)電極片上焊接 極耳，在芯包的心部留一個孔，用點焊機通過該孔將芯包的一個電極極耳焊接在殼的底部， 另一極用點焊機將極耳焊接在端板上，這種方式仍然要用極耳，焊點少，內阻仍較大；(4) 將電芯的極耳上打孔，用螺絲固定在螺栓上，螺栓通過密封結構直接伸出儲能器件殼體，但 用螺絲將極耳固定在螺栓上，由於螺絲鬆動會造成接觸不良。
發明內容本實用新型的目的是針對現有技術在電極引出技術上存在的不足，提供一種低 內阻儲能器件，從而使儲能器件的內阻減小、可靠性增加、功率密度提高。本實用新型提出一種分體鉚接式低內阻儲能器件中新的電極極耳引出結構，該結 構有利於降低儲能器件的內阻，提高其功率性能，並具有連接可靠的特點。本實用新型設計 有助於減小電芯與連接片之間的連接電阻，提高儲能器件的功率特性，為實現上述目的本實用新型採取以下技術方案—種分體鉚接式低內阻儲能器件，包括穿過器件蓋板的外連螺栓部分、密封部分 以及位於器件內部的連接片部分，其特徵是蓋板上的外部採用螺栓引出，在外連螺栓底部 且位於蓋板上設有螺栓底板，該底板上設有鉚釘孔，通過鉚釘將螺栓與器件內部的連接片 連通；所述內部連接片是呈90°的彎折結構，且彎折處位於鉚釘圍成空間的中部，連接片 上設有用於鉚接的孔；電芯的極耳開有與連接片相應的孔；極耳通過鉚接或螺栓與連接片 連接在一起；所述的儲能器件包括由電化學原理進行儲能的器件和由物理原理進行儲能的 器件。由於外部螺栓採用鉚釘與內部連接片相連，不易鬆動，有助於提高密封性能；電芯的 極耳與連接片採用鉚接方式有助於減小連接電阻，因此使整個儲能器件的內阻得到減小， 有利於實現高功率(大電流)輸出。本發明適合的儲能器件包括由電化學原理進行儲能的器件和由物理原理進行儲 能的器件，該儲能器件為鋰離子電池、超級電容器、混合電容器、大功率電池、電容電池它 們中的任意一種。所述外連螺栓的材質選自銅或銅合金、鍍鎳銅合金、鋁或鋁合金、鎳或鎳合金、不 鏽鋼它們中的一種或一種以上。連接片的材質選用銅或銅合金、鋁或鋁合金、鍍鎳純銅、鍍 鎳銅合金、鎳或鎳合金、不鏽鋼它們中的一種或一種以上。本實用新型所述的蓋板上至少有一個用於加注電解液的注液孔，蓋板上還可以設 計有防爆閥或防爆膜；本發明所述的連接片可以由兩個折成90°的金屬片構成，也可以用 一塊整體金屬片一次折成倒T形，外連螺栓通過鉚釘與連接片的水平彎折面共同固定在儲 能器件蓋板上，在連接片的垂直彎折面上開有用於鉚接極耳的連接片孔；連接片上的用於 連接電芯極耳的鉚接孔為1個或者1個以上。位於蓋板兩邊的外連螺栓處各放置一塊螺栓 底板，每塊蓋板的底板上設有四個鉚釘孔，連接片的彎折處位於四個鉚釘圍成空間的中部。 電芯與蓋板之間還可以放置一個固定電芯的塑料或橡膠防轉支架，以防止電芯在應用過程 中移動；電芯的極耳可以分成兩部分，連接片置於這兩部分之間進行鉚接；鉚接時可以在 極耳兩面放置保護極耳的墊片，該墊片上設有與連接片相對應的鉚接孔；本實用新型的特點是由於外部螺栓採用鉚釘與內部連接片相連，不易鬆動，有助 於提高密封性能；電芯的極耳與連接片採用鉚接方式有助於減小電芯與連接片之間的連接 電阻，因此使整個儲能器件的內阻進一步減小，提高其功率性能，並具有連接可靠的特點， 有利於實現高功率(大電流)輸出。

圖1圖2圖3分別為現有儲能器件蓋板引出機構的俯視圖、側視圖及仰視圖。圖中a蓋板，b注液孔，c外連螺栓，d鉚釘，e防爆膜，f密封墊，g連接片，h螺栓 底板。圖4、圖5和圖6分別為蓋板引出機構的俯視圖、側視圖和仰視圖。圖7為儲能器件的電芯示意圖。圖8為本實用新型電芯與殼體蓋板連接的結構示意圖。圖9、圖10分別是用於鉚接時保護極耳的墊片主視圖與俯視圖。
具體實施方式
下面通過實施例並結合附圖對本實用新型進行詳細說明，同時提供對比例說明本 實用新型的效果。下面的實施例只是符合本實用新型技術內容的實例，並不說明本實用新 型僅限於下述實例所述的內容，本行業中的技術人員依照該權利要求項製造的產品均屬本 實用新型內容。實施例1 ①如圖4、圖5、圖6所示的結構加工成蓋板，圖中1蓋板，2注液孔，3外連螺栓，4 鉚釘，5防爆膜，6密封絕緣墊，7連接片，8螺栓底板，9連接片孔(為鉚接電芯極耳的鉚孔)。 蓋板1上的外部採用外連螺栓3引出，外連螺栓3通過鉚釘4與連接片7固定在儲能器件 蓋板1上(正負極各一個)，在螺栓3底部且位於蓋板1上設有螺栓底板8，該底板8上設 四個有鉚釘孔，通過鉚釘4使螺栓與器件內部的連接片7連通；連接片設計成一個90°的 彎折結構，該彎折處位於四個鉚釘4圍成空間的中部；連接片7可以由兩個折成90°的「」 」形金屬片製成，也可以用一個整體金屬片一次折成「丄」形，外連螺栓3通過鉚釘4與連接 片7的水平彎折面共同固定在儲能器件蓋板1上；在螺栓底板8與蓋板1之間裝有密封絕 緣墊6 ；蓋板8上設有防爆膜13 ；在蓋板8 一邊開有一個用於加注電解液的注液孔2 ；②按照傳統鋰離子電池的製造工藝配料-攪拌-塗布-軋制-分切-焊極耳卷 繞(疊片)，製作成電芯(按20Ah設計製造)。③如圖7、圖8所示，11為卷芯的極耳，12為卷繞好(或疊片好)的電芯，13為極 耳孔。在電芯12的極耳11上用專用工具衝出與連接片7相應的極耳孔13 ；在連接片7的 垂直彎折面上同樣開有用於鉚接的兩個連接片孔9 (孔13與孔9重合鉚接)；極耳11將通 過鉚接與連接片7連接在一起。④將極耳11分為兩部分，分別置於連接片7垂直彎折面的前後兩面，然後分別墊 上墊片10 (如圖9、圖10所示)；再用鉚釘將墊片10、極耳11、連接片7鉚接在一起(如圖 8所示)，外連螺栓3的材質正極選用牌號為3003的鋁合金，負極選用無鉛黃銅合金；連接 片7材質正極選用純鋁，負極選用純銅。⑤按照鋰離子電池的後續工藝密封焊接(將蓋板與殼體焊接在一起)_乾燥-注 電解液-化成-測試，即可得到低內阻鋰離子電池產品。⑥檢測用電池充放電測試儀對製成的鋰離子電池產品進行測試，以IC進行充放 電，其放電容量為20. 2Ah，直流內阻3. 7m Ω。對比例1 ①按照傳統鋰離子電池的製造工藝配料-攪拌-塗布-軋制-分切-焊極耳卷 繞(疊片)，製作成電芯(按20Ah設計製造)。②將電芯的極耳用超聲波焊接在已有技術的蓋板(如圖1、圖2、圖3所示)的連 接片上。③按照鋰離子電池的後續工藝密封焊接(將蓋板與殼體焊接在一起)_乾燥-注 電解液-化成-測試，即可得到鋰離子電池產品。④檢測用電池充放電測試儀對製成的鋰離子電池產品進行測試，以IC進行充放 電，其放電容量為20. 3Ah，直流內阻4. 6m Ω。
權利要求1.一種分體鉚接式低內阻儲能器件，包括穿過器件蓋板的外連螺栓部分、密封部分以 及位於器件內部的連接片部分，其特徵是蓋板上的外部採用螺栓引出，在外連螺栓底部且 位於蓋板上設有螺栓底板，該底板上設有鉚釘孔，通過鉚釘將螺栓與器件內部的連接片連 通；所述內部連接片是呈90°的彎折結構，且彎折處位於鉚釘圍成空間的中部，連接片上 設有用於鉚接的孔；電芯的極耳開有與連接片相應的孔；極耳通過鉚接或螺栓與連接片連 接在一起；所述的儲能器件包括由電化學原理進行儲能的器件和由物理原理進行儲能的器 件。
2.根據權利要求1所述的低內阻儲能器件，其特徵在於該儲能器件為鋰離子電池、超 級電容器、混合電容器、大功率電池、電容電池它們中的任意一種。
3.根據權利要求1所述的低內阻儲能器件，其特徵在於所述的蓋板上設有防爆膜或 防爆閥。
4.根據權利要求1所述的低內阻儲能器件，其特徵在於所述的連接片是由兩個折成 90°的金屬片構成，或者用一塊整體金屬片一次折成倒T形，外連螺栓通過鉚釘與連接片 的水平彎折面共同固定在儲能器件蓋板上，在連接片的垂直彎折面上開有用於鉚接極耳的 連接片孔。
5.根據權利要求1所述的低內阻儲能器件，其特徵在於位於蓋板兩邊的外連螺栓處 各放置一塊螺栓底板，每塊蓋板的底板上設有四個鉚釘孔，連接片的彎折處位於四個鉚釘 圍成空間的中部。
6.根據權利要求1所述的低內阻儲能器件，其特徵在於在極耳兩面放置保護極耳的 墊片，該墊片上設有與連接片相應的鉚接孔。
7.根據權利要求1所述的低內阻儲能器件，其特徵在於電芯的極耳分成兩部分，連接 片置於這兩部分之間進行鉚接。
8.根據權利要求1所述的低內阻儲能器件，其特徵在於所述連接片上的用於連接電 芯極耳的鉚接孔為1個或者1個以上。
專利摘要本實用新型提供一種分體鉚接式低內阻儲能器件，器件蓋板的外部採用螺栓引出，在外連螺栓底部且位於蓋板上設有螺栓底板，該底板上有鉚釘孔，通過鉚釘將螺栓與器件內部的連接片連通；內部連接片為直角彎折結構，且彎折處位於鉚釘圍成空間的中部，連接片上設有用於鉚接的孔，電芯的極耳開有與連接片相應的孔，極耳通過鉚接或螺栓與連接片連接在一起；儲能器件包括由電化學原理進行儲能的器件和由物理原理進行儲能的器件。本實用新型由於外部螺栓用鉚釘與內部連接片相連，不易鬆動，有助於提高密封性；電芯的極耳與連接片鉚接有助於減小它們之間的連接電阻，使整個儲能器件內阻進一步減小，具有連接可靠、實現高功率(大電流)輸出的特點。
文檔編號H01M2/12GK201853759SQ20102023905
公開日2011年6月1日 申請日期2010年6月24日 優先權日2010年6月24日
發明者李國君, 李薦 申請人:朝陽立塬新能源有限公司