電池組結構的製作方法
2023-05-14 21:01:56
專利名稱：電池組結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電池組結構，尤其指一種電池組的正、負極端與內部的正負極極板之間是採用緊壓方式接觸，且數個導電體亦採用緊壓方式連接各電極端，以串聯方式連結各單體電池，以增加接觸面積、減低電阻、增加放電效果，同時能降低放電後電池組的溫度，且組裝過程完全不需焊接，同時易於組裝。
目前一般電池組的組裝，請參閱
圖1所示，其主要是將複數個圓筒狀的電池10，依據電極端的方向交錯排列在一起，並利用數個導電片11將各電池10以焊接方式連接，並採用串聯方式，以形成一電池組，然而此種結構在使用上具有下列幾項缺點1．焊接點眾多，不良率高常用電池組會有諸多焊接點，例如正極端12與導體11之間、導體11與負極端13之間，若包括電池內部的焊接點，數量將更多，然而若有一處焊接點的品質不良，將影響整個電池組的放電效果，再者焊點的品質並不容易控制。
2．接觸面積小、電阻大，電能於焊點處耗損增大由電阻R=ρ(L/A)及電能損失P=I2×R，得知電能損失與電阻成正比，且因焊接點的截面積小，所產生的電阻大，當電池組應用於大電流放電時，焊點缺陷將造成能量損失及溫度升高現象，縮短電池組的壽命，又因為能量損失與放電電流的平方值成正比，此種現象會因放電流愈大而更加顯著。
3．目前電池的鋼殼尺寸皆採用固定的型式，若要生產不同尺寸大小的產品，至少需重新設計一組模具，以製造出新鋼殼的尺寸，若再加上其他構件成本，所需費用相當的高，且耗時，為一種變化性差的設計，換言之要改變一電池組的型式，亦較為麻煩。
本實用新型的主要目的是提供一種不需以焊接方式即可組成一電池組的結構，主要將電池組內各單體電池的正、負極端與內部的正、負極極板之間是緊壓方式接觸，且連接各電極端的導電體亦採用緊壓方式接觸，除能加大其接觸面積，降低電阻，減少電能損失，更能增加使用壽命。
本實用新型的次要目的是提供一種組裝多樣化的電池組結構，電池組的殼體可依使用空間的限制或預先設計的要求，製成所需的形狀，配合其他構件的組裝即可形成一電池組，可大幅降低成本、工時，同時易於組裝、生產容易。
為了實現上述目的，本實用新型提供了一種電池組結構，其特徵是在一殼體處設有複數個貫穿的容置孔，每一個容置孔內皆設由正極極板、隔離膜及負極極板所組成的結構體，每一個容置孔兩端分別固定有一正極端及負極端，該正極端是緊壓於正極極板並使兩者相接觸結合，而負極端亦壓緊於負極極板而使兩者相接觸結合，以構成一單體電池型態，另設有複數個導電體亦採用緊壓方式分別連接外殼處的正或負極端接觸，使整體以串聯或並聯方式，構成一完整導通的電子迴路。
每一所述導電體分別連接正、負極端，使該電池組依串聯方式，將各別的單體電池串聯導通。所述正極極板和負極極板的排列方式為分別錯開，再以隔離膜分開正、負極極板，以防止短路現象發生。該導電體與正或負極端的緊壓方式，是在該導電體上設有貫穿孔，而該正或負極端設有內螺紋孔，藉由一螺栓將導電體鎖固於兩電極端處。該正、負極端緊壓於正、負極極板的接觸方式，是在該容置孔兩端設有內螺紋，而該正、負極端圓周外圍設有外螺紋，該正、負極端並分別鎖固於容置孔兩端，並分別與該容置孔內相對應的正、負極極板緊壓接觸。該殼體為絕緣且剛性材質所製成。
該正、負極端緊壓於正、負極極板的接觸方式，也可是直接將正、負極極板卡掣緊迫於該容置孔的兩端，該正、負極端並分別與該容置孔內相對應的正、負極極板緊壓接觸。該殼體為絕緣且剛性材質所製成。該殼體也可為導電的金屬材質製成，且該殼體的容置孔與正、負極端之間設有絕緣材料製成的墊圈，防止發生短路現象。
該殼體所設的容置孔為圓形、長方形或方形。該正、負極端為導電材料所製成，該正、負極端與正、負極極板相接觸的一端面設有數個金字塔狀的突塊，以增加突塊斜面與正、負極極板的接觸面積，降低電阻值。該殼體設有複數個洩壓孔，該洩孔並分別與該殼體內的容置孔相通，該洩壓孔內植入有橡塑，平常狀態呈封密狀，當內部壓力過大時，會推橡塑而洩壓。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。
圖1為常用電池組的結構示意圖；圖2為本實用新型的剖面圖；圖3為本實用新型的分解圖；圖4為本實用新型另一實施例的剖面圖；圖5為本實用新型的電池組與常用電池組以30安培放電的放電曲線圖；圖6為本實用新型的電池組與常用電池組以50安培放電的放電曲線圖。圖中10電池11導電片12正極端 13負極端2殼體 21容置孔22正極極板23隔離膜24負極極板25洩壓孔26墊圈3正極端31外螺紋 32突塊33內螺紋孔4負極端41外螺紋 42突塊43內螺紋孔請參閱圖2所示，圖2為本實用新型的剖面圖，主要是在一殼體2處設有複數個貫穿的容置孔21，每一容置孔21內設有由正極極板22、隔離膜23及負極極板24纏繞而形成的蝸旋狀結構體(圖2、圖3中是以剖面簡示圖的方式表示)，每一個容置孔21兩端分別固定有一正極端3及一負極端4，該正、負極端3、4分別採用緊壓方式與正、負極極板22、24相接觸，以形成一單體電池型態，另設有複數個導電體5亦採用緊壓方式連接各電極端，以串聯方式連接導通各單體電池，形成一電池組。
以下就各構件的連接關係作一說明首先就正、負極端3、4如何與正、負極極板22、24採用緊壓方式結合接觸，形成一基本的單體電池作一說明，如圖2和圖3所示，該殼體2的容置孔21兩端設有內螺紋211、212，而該正、負極端3、4的圓周外圍則設有外螺紋31、41，藉此將正、負極端3、4鎖固定容置孔21兩端，並使其分別緊壓於容置孔21內與之相對應的正、負極極板22、24處，即可構成一單體電池的迴路，又為增加其接觸面積，於該正、負極端3、4的接觸端面形成有複數個如金字塔狀的突塊32、42，在緊壓接觸時，電極極板是彎曲緊貼粘於突塊的斜面，以增加接觸面積降低電阻，減少電能量損失，適用於大電流放電。該正、負極端3、4採用緊壓接觸的結合方式中，此種螺紋方式僅為本實用新型的其中一實施例，並不因此限制本實用新型的範圍，在本實用新型中為防止發生短路現象，該殼體20必需由絕緣材質所製成。
下面就複數個導電體5如何與各電極端接觸，並以串聯方式形成一電池組作一說明，如圖3所示，該導電體5為一金屬的導片，其上設有兩貫穿孔51，而於該正、負極端3、4的中心處設有內螺紋孔33、43，配合兩金屬的螺栓52即可將導電體5鎖固於相鄰的正、負極端3、4之間，藉此以串聯方式形成一電池組。
為了達到電池組安全的功能，於殼體2處設有數個洩壓孔25，該洩壓孔25是與每一個容置孔21相通，內置入有彈性橡塑，當內部壓力超過設定值時，將推擠具有彈性的橡塑產生間隙，使氣體因此得以洩出。
在本實用新型中該殼體2可依實際的需要(如空間的限制)改變外型及尺寸，富彈性且組裝上有多樣的變化。而該容置孔21則以中空圓形為佳，亦可採用長條型或方型或其它型較適合的孔型，依使用情狀可改變。諸如此類的改變在生產製造上並不會增加許多成本，但更符合消費者的要求，增加市場競爭力。
如圖4所示為本實用新型另一實施例的剖面圖，其為正、負極端3、4另一種與正、負極極板22、24採用緊壓方式結合接觸的另一種實施例，如圖所示，該正、負極端3、4是直接卡掣於該殼體2的容置孔21兩端，故免除螺紋的設置，方便快速，其餘結構是與上述實施例相同，此結構體另一優點為當殼體2為導電的金屬材質所製成時，僅需於該正、負極端3、4與殼體2的容置孔21之間增設有絕緣材料所製成的墊圈26，即可防止短路現象發生，而該墊圈26的材質則以具彈性的橡膠或塑膠為佳，以利組裝時達到較佳的密封效果。
綜合以上所述，本實用新型電池組結構在製作過程中，完全不需要焊接，因此沒有任何焊接點，不需顧慮焊接品質，再者利用緊壓接觸方式能增大導電面積，更適用於大電流放電的應用場合，能有效避免大電流放電時的能量損失，以及降低電池組放電後的溫度。
為了驗證本實用新型電池組的功效，將五個電池容量為10Ah(安培-小時)的電池，以傳統方式焊接成一電池組(如圖1所示)，另一組為運用本實用新型的電池組結構(如圖2所示)做測試。測試方法為利用電源供應器(Power supply)以固定3安培電流充電，再分別以30A放電(如圖5所示)和50A放電(如圖6所示)。其中曲線A為常用電池組測試曲線，曲線B為本實用新型電池組測試曲線。測試結果(1)充電溫度變化以傳統焊接法組成的電池組，當充入11.7Ah的電量時，溫度升高了22℃，而以本實用新型的電池組，溫度則僅升高15℃。
(2)放電測試(如下表)
由以上結果可知，運用本實用新型的電池組結構，不管在電容量或放電後電池組的溫度變化，皆優於傳統方式組成的電池組，顯現本實用新型具有增進功效的事實。
以上所述，僅為本實用新型較佳實施例，並非用來限定本實用新型實施的範圍。即凡依本實用新型申請專利範圍所作的均等變化及修飾，皆為本實用新型專利範圍所涵蓋。
權利要求1．一種電池組結構，其特徵是在一殼體處設有複數個貫穿的容置孔，每一個容置孔內皆設由正極極板、隔離膜及負極極板所組成的結構體，每一個容置孔兩端分別固定有一正極端及負極端，該正極端是緊壓於正極極板並使兩者相接觸結合，而負極端亦壓緊於負極極板而使兩者相接觸結合，以構成一單體電池型態，另設有複數個導電體亦採用緊壓方式分別連接外殼處的正或負極端接觸，使整體以串聯或並聯方式，構成一完整導通的電子迴路。
2．如權利要求1所述的電池組結構，其特徵是每一所述導電體分別連接正、負極端，使該電池組依串聯方式，將各別的單體電池串聯導通。
3．如權利要求1所述的電池組結構，其特徵是所述正極極板和負極極板的排列方式為分別錯開，再以隔離膜分開正、負極極板，以防止短路現象發生。
4．如權利要求1所述的電池組結構，其特徵是該導電體與正或負極端的緊壓方式，是在該導電體上設有貫穿孔，而該正或負極端設有內螺紋孔，藉由一螺栓將導電體鎖固於兩電極端處。
5．如權利要求1所述的電池組結構，其特徵是該正、負極端緊壓於正、負極極板的接觸方式，是在該容置孔兩端設有內螺紋，而該正、負極端圓周外圍設有外螺紋，該正、負極端並分別鎖固於容置孔兩端，並分別與該容置孔內相對應的正、負極極板緊壓接觸。
6．如權利要求5所述的電池組結構，其特徵是該殼體為絕緣且剛性材質所製成。
7．如權利要求1所述的電池組結構，其特徵是該正、負極端緊壓於正、負極極板的接觸方式，是直接將正、負極極板卡掣緊迫於該容置孔的兩端，該正、負極端並分別與該容置孔內相對應的正、負極極板緊壓接觸。
8．如權利要求7所述的電池組結構，其特徵是該殼體為絕緣且剛性材質所製成。
9．如權利要求7所述的電池組結構，其特徵是該殼體為導電的金屬材質製成，且該殼體的容置孔與正、負極端之間設有絕緣材料製成的墊圈，防止發生短路現象。
10．如權利要求1所述的電池組結構，其特徵是該殼體所設的容置孔為圓形、長方形或方形。
11．如權利要求1所述的電池組結構，其特徵是該正、負極端為導電材料所製成，該正、負極端與正、負極極板相接觸的一端面設有數個金字塔狀的突塊，以增加突塊斜面與正、負極極板的接觸面積，降低電阻值。
12．如權利要求1所述的電池組結構，其特徵是該殼體設有複數個洩壓孔，該洩孔並分別與該殼體內的容置孔相通，該洩壓孔內植入有橡塑，平常狀態呈封密狀，當內部壓力過大時，會推橡塑而洩壓。
專利摘要一種電池組結構,主要是在一殼體處設有複數個貫穿的容置孔,每一容置孔內設有由正極極板、隔離膜及負極極板纏繞而形成的蝸旋狀結構體,每一個容置孔兩端分別固定有一正極端及一負極端,該正、負極端分別採用緊壓方式與正、負極極板相接觸,以形成一單體電池型態,另設有複數個導電體亦採用緊壓方式連接各電極端,以串聯方式連接導通各個單體電池,以形成一電池組。
文檔編號H01M6/42GK2422729SQ00236069
公開日2001年3月7日 申請日期2000年6月5日 優先權日2000年5月31日
發明者何策衡, 陳學哲 申請人:威稷股份有限公司