鋰電池及其連接器的製作方法
2023-11-09 04:26:17
專利名稱：鋰電池及其連接器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰電池及其連接器，且特別是涉及一種鋰鐵電池及其連接器。
背景技術：
自電動車發展以來，最早被應用於電動車電池的是鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池由於成本低、性價比高的特點，在如今也是應用最為廣泛的一種電動車電池。而在未來，鋰電池無疑將成為動力電池發展的方向。鋰電池重量輕、儲能大、無汙染，但是目前由於技術限制，它在動力車上的應用還非常有限。有鑑於此，業界看好鋰電池市場的商機，大舉投入鋰電池的研發生產，近來磷酸鋰鐵電池的技術更是日新月異。採用鋰鈷氧化物作為正極材料的鋰電池又稱為鋰鈷電池，鋰鈷電池除了具有高電容量及高能量密度的優點之外，溫度特性及電池壽命的表現也不俗。然而，鋰鈷電池的產品安全性較讓人憂心，尤其近幾年來筆記型計算機及手機用鋰電池的危安事件頻傳，更使得消費者對於鋰鈷電池的信任度下降。磷酸鋰鐵電池的產品安全性遠高於鋰鈷電池，但磷酸鋰鐵導電問題仍待改善，尤以安全性、增加電池蓄電量及降低成本為三大發展主軸。磷酸鋰鐵電池具有許多優點，例如高溫特性佳、循環壽命長及材料成本低等，且磷酸鋰鐵電池的安全性更是目前鋰電池的正極材料中最佳的。磷酸鋰鐵電池具有安全性高及壽命長等優點，但其封裝與電極連接仍有進一步改善的空間，以使磷酸鋰鐵電池的使用更為廣泛與安全。
發明內容
本發明的一個目的在於提供一種鋰電池連接器，所述連接器可以用來耦接鋰電池的導電端子，以方便封裝鋰電池，提高鋰電池 的質量。因此，本發明提供一種鋰電池連接器，其包括一承載座與一蓋板。承載座上形成有一固定板與一外部連接頭，而蓋板可將多個電池材料薄膜(例如正極材料薄膜或負極材料薄膜)堆疊而成的電極端子固定於承載座的固定板與蓋板之間。其中所述承載座進一步包括多個固定裝置，例如螺栓與螺帽，或者形成於承載座上的螺柱與螺帽，以將電極端子固定於承載座的固定板與蓋板之間。此外，固定板上還可以形成一凹槽，以將電極端子固定於承載座的凹槽與蓋板之間。其中，所述鋰電池連接器是由鋁金屬或銅金屬所構成。此外，根據本發明的另一方面，本發明公開了一種鋰電池，包括外殼、由多個正極材料薄膜堆疊而成的正極端子、由多個負極材料薄膜堆疊而成的負極端子、分別夾緊正極端子與負極端子的多個鋰電池連接器，以及外殼密封板。其中，每一鋰電池連接器包括一承載座與一蓋板，承載座包括一固定板與一外部連接頭，並利用蓋板將正極端子或負極端子固定於承載座的固定板與蓋板之間。外殼密封板則用來將正極端子、負極端子與鋰電池連接器密封於外殼之中，且經由外殼密封板的開口露出鋰電池連接器的外部連接頭。
其中所述承載座與蓋板可以利多個固定裝置，例如螺栓與螺帽，或多個形成於承載座上的螺柱與螺帽，將正極端子或負極端子固定於承載座的固定板與蓋板之間。其中，一般而言，正極連接器較佳地是由銅金屬所構成，而負極連接器較佳地是由鋁金屬所構成。此外，此鋰電池更可以在承載座的固定板形成凹槽，並利用多個輔助端子層，所述輔助端子層一端電性連接凹槽的一凹槽端面，另一端則電性連接正極端子或負極端子。而所述外部連接頭更包含一內螺紋與一外螺紋，以方便使用者將鋰電池串聯、並聯或連接一外部的負載。其中鋰電池較佳地為鋰鐵電池。因此，本發明的鋰電池與其所使用的連接器，可以利用蓋板與承載座有效地固定電極端子，故無需再使用焊接的方式連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子。因此，有效地降低了鋰電池製造時的風險，更可以方便連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子，有效地改善鋰電池的生產流程。此外，本發明的鋰電池與其所使用的連接器，更進一步利用輔助端子層準確地連接凹槽的端面，以消除電極端子的誤差，有效地增加電極端子與連接器之間的導電效率。
為了使本發明的上述以及其它目的、特徵、優點與實施例更明顯易懂，提供附圖，在附圖中圖1是本發明鋰電池的部分分解示意圖。圖2是本發明鋰電池連接器的一較佳實施例的分解示意圖。圖3是本發明鋰電池連接器的另一較佳實施例的分解示意圖。圖4是本發明鋰 電池連接器的又一較佳實施例，應用輔助端子層以提升導電效率。圖5是圖2的本發明鋰電池連接器的承載座的另一實施例示意圖。圖6是圖3的本發明鋰電池連接器的承載座的另一實施例示意圖。
具體實施例方式有關本發明的詳細說明及技術內容，將配合圖示說明如下，然而附圖僅作為說明用途，並非用於局限本發明。參閱圖1，其公開了本發明的鋰電池的部分分解示意圖。如圖1所示，鋰電池100，例如磷酸鋰鐵電池(LiFePO4)，其電池芯140安裝於外殼110之中，而電池芯140由絕緣包覆層142包覆電池材料薄膜所構成,所述電池材料薄膜例如正極薄膜材料與負極薄膜材料，正極薄膜材料一端形成凸出於絕緣包覆層142的正極端子144，而負極薄膜材料一端形成凸出於絕緣包覆層142的負極端子146。正極端子144進一步利用鋰電池連接器120來固定，並且正極端子144的每一正極薄膜材料均與鋰電池連接器120電性連接。而負極端子146亦進一步利用鋰電池連接器121來固定，並且負極端子146的每一負極薄膜材料均與鋰電池連接器121電性連接。一般而言，正極端子144的鋰電池連接器120較佳地是利用銅金屬所構成，而負極端子146的鋰電池連接器121較佳地是利用鋁金屬所構成。鋰電池連接器120包括蓋板126與承載座128，並利用固定裝置(參閱圖2與圖3)將蓋板126與承載座128固定，使正極端子144被固定於其中。鋰電池連接器121包括蓋板122與承載座124，並利用固定裝置(參閱圖2與圖3)將蓋板122與承載座124固定，使負極端子146被固定於其中。當鋰電池連接器120與鋰電池連接器121被分別固定於正極端子144與負極端子146之上後，電池芯140被安裝於外殼110之中，利用外殼密封板130將電池芯140覆蓋，並使外殼密封板本體132上的開口 134與開口 136穿出承載座124與承載座128的一端的外部接頭，以用來與其它鋰電池或者負載電性連接。由於本發明利用蓋板與承載座有效地固定電極端子，並利用承載座的外部接頭，方便地與其它鋰電池或者負載電性連接，故本發明的鋰電池可以無需使用焊接的方式來連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子。因此，有效地降低了鋰電池製造時的風險，更可以方便連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子，有效地改善鋰電池的生產流程。進一步參閱圖2，其繪示本發明鋰電池連接器的一較佳實施例的分解示意圖。如圖2所示，鋰電池連接器200包括承載座210以及蓋板220，並利用螺栓230與螺帽240固定。因此，電極端子250，例如正極薄膜材料所延伸出來的正極端子，或者負極薄膜材料所延伸出來的負極端子，可有效地被承載座210與蓋板220所夾持，並利用螺栓230與螺帽240增加夾持的力量。其中，承載座210較佳地包括一固定板，其上形成有一凸緣212，並配置有一凹槽214，較佳地，凹槽214的大小與電極端子250的尺寸相同，以增加接觸面積。另外，凸緣212上還配置有多個開口 216，而蓋板本體222上則配置有多個開口 224，以供螺栓230穿過並與螺帽240旋緊。此外，承載座210相對於凹槽214的另一端則形成有一外部接頭218，以連接其它鋰電池或者負載。再參閱圖3，其繪示本發明鋰電池連接器的另一較佳實施例的分解示意圖。如圖3所示，鋰電池連接器300包括承載座310以及蓋板320，並利用形成於承載座310之上的螺柱316與螺帽340固定。因 此，電極端子350，例如正極薄膜材料所延伸出來的正極端子，或者負極薄膜材料所延伸出來的負極端子，可有效地被承載座310與蓋板320所夾持，並利用螺柱316與螺帽340增加夾持的力量。其中，本發明並不限於螺栓與螺帽、或者螺柱與螺帽，本發明也可以利用其它的固定裝置，例如拉釘或鉚丁，以有效地固定承載座與蓋板，其均不脫離本發明的精神與範圍。其中，承載座310較佳地還包括一固定板，其上有一凸緣312，並配置有一凹槽314，較佳地，凹槽314的大小與電極端子350的尺寸相同，以增加接觸面積。另外，凸緣312上直接形成螺柱316更可以方便與蓋板320的定位與固接。而蓋板本體322上則配置有多個開口 324，以供螺柱316穿過並與螺帽340旋緊。此外，承載座310相對於凹槽314的另一端也形成有一外部接頭318，以連接其它鋰電池或者負載。此外，本發明的鋰電池連接器也可以將螺帽形成於蓋板或承載座之上，然後利用螺栓穿過承載座或蓋板上的開口，以結合蓋板與承載座，並將電極端子夾緊，其亦不脫離本發明的精神與範圍。再進一步參閱圖4，其是本發明鋰電池連接器的又一較佳實施例。此鋰電池連接器300有效地利用了輔助端子層454以提升電極端子與連接器之間的導電效率。如圖4所示，承載座利用凹槽414容置電極端子450，而電極端子450是由正極材料薄膜或負極材料薄膜所形成的內部的電極端子。在疊置正極材料薄膜與負極材料薄膜時，電極端子450的前緣(即接近凹槽端面418的位置)並不會有相同的長度，而可能有一誤差458，這是正極材料薄膜或負極材料薄膜的製造誤差，或者是疊置正極材料薄膜與負極材料薄膜時的組裝誤差。如此，將使得並非每一層正極材料薄膜或負極材料薄膜均可有效地接觸承載座的凹槽端面418。為了改善這種現象，本發明的鋰電池連接器可進一步採用輔助端子層454，該輔助端子層454分別疊置於正極材料薄膜或負極材料薄膜的電極端子之間，即每放一層正極材料薄膜或負極材料薄膜，即疊上一層輔助端子層454，而輔助端子層454的一端形成一輔助端子層端面456，該輔助端子層端面456可以準確地連接凹槽端面418，並消除電極端子450的誤差458，有效地增加電極端子與連接器之間的導電效率。相同地，再利用螺栓430與螺帽440可有效地經由開口 424與開口 416將蓋板420與承載座固定，並夾緊電極端子450與輔助端子層454。此外，外部接頭410較佳地包括一外螺紋417與一內螺紋419，以方便利用螺帽或螺栓連接外部接頭410，進而方便使用者進行鋰電池的並聯、串聯或連接外部的負載，例如電動馬達等。參閱圖5與圖6，其分別繪示圖2與圖3的鋰電池連接器的承載板的變化。圖5的鋰電池連接器500包括承載座510以及蓋板520，並利用螺栓530與螺帽540固定。因此，電極端子550，例如正極薄膜材料所延伸出來的正極端子，或者負極薄膜材料所延伸出來的負極端子，可有效地被承載座510與蓋板520所夾持，並利用螺栓530與螺帽540增加夾持的力量。其中，承載座510較佳地包括一固定板511，所述固定板511並未配置圖2中的凹槽214，而承載座510相對於固定板511的另一端則形成有一外部接頭518，以連接其它的鋰電池或者負載。固定板511上更配置有多個開口 516，而蓋板本體522上則配置有多個開口 524，以供螺栓530 穿過並與螺帽540旋緊。相較於圖2的承載座210，圖5的承載座510並未在固定板上形成凹槽，可進一步降低生產成本，而亦可以進一步減少用來固定的螺絲530與螺帽540的數量，僅需達到所需的夾持力，即可有效地夾持正極端子與負極端子。再參閱圖6，鋰電池連接器600包括承載座610以及蓋板620，並利用形成於承載座610之上的螺柱616與螺帽640固定。因此，電極端子350，例如正極薄膜材料所延伸出來的正極端子，或者負極薄膜材料所延伸出來的負極端子，可有效地被承載座610與蓋板620所夾持，並利用螺柱616與螺帽640增加夾持的力量。其中，本發明並不限於螺栓與螺帽、或者螺柱與螺帽，本發明亦可以利用其它的固定裝置，例如拉釘或鉚丁，以有效地固定承載座與蓋板，其均不脫離本發明的精神與範圍。其中，承載座610較佳地由一固定板611所構成，固定板611上形成有螺柱616,以方便與蓋板620上配置的多個開口 624定位與固定。此外，承載座310相對於固定板611的另一端也形成有一外部接頭618，以連接其它的鋰電池或者負載。相同地，螺柱616與螺帽640的數量亦可根據需求而變化，其並不脫離本發明的精神與範圍。本發明利用蓋板與承載座的固定板，有效地固定電極端子，故本發明的鋰電池可以無需使用焊接的方式連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子。因此，有效地降低了鋰電池製造時的風險，更可以方便連接鋰電池連接器與正極端子或負極端子，有效地改善鋰電池的生產流程。此外，本發明更進一步利用輔助端子層準確地連接承載座的固定板上的凹槽的端面，以消除電極端子的誤差，有效地增加電極端子與連接器之間的導電效率。本發明更利用承載座的外部接頭，形成一外螺紋與一內螺紋，以方便利用螺帽或螺栓連接外部接頭，進而方便使用者進行鋰電池的並聯、串聯或連接外部的負載。雖然本發明已以實施方式公開如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明 的精神和範圍內，可作各種修改與改變，因此本發明的保護範圍以權利要求書所界定為準。
權利要求
1.一種鋰電池，包括 一外殼; 一正極端子，由多個正極材料薄膜堆疊而成； 一負極端子，由多個負極材料薄膜堆疊而成； 多個鋰電池連接器，每一鋰電池連接器包括 一承載座，包括一固定板與一外部連接頭，以及 一蓋板，以將該正極端子或該負極端子固定於該承載座的固定板與該蓋板之間；以及一外殼密封板，將該正極端子、該負極端子與該些鋰電池連接器密封於該外殼之中，且經由該外殼密封板的開口，露出每一該些鋰電池連接器的該外部連接頭。
2.根據權利要求1所述的鋰電池，其中所述承載座的固定板進一步包括一凹槽形成於其上。
3.根據權利要求1所述的鋰電池，其中所述承載座進一步包含多個開口形成於其上，該蓋板也包含多個開口形成於其上，以利用多個螺栓與螺帽將該正極端子或該負極端子固定於該承載座的該凹槽與該蓋板之間。
4.根據權利要求1所述的鋰電池，其中所述承載座進一步包含多個螺柱形成於其上，該蓋板包含多個開口形成於其上，以利用多個螺帽將該正極端子或該負極端子固定於該承載座的該凹槽與該蓋板之間。
5.根據權利要求1所述的鋰電池，其中所述鋰電池連接器包含鋁金屬的鋰電池連接器以及銅金屬的鋰電池連接器。
6.根據權利要求2所述的鋰電池，進一步包含多個輔助端子層，所述輔助端子層的一端電性連接該凹槽的一凹槽端面，另一端電性連接該正極端子或該負極端子。
7.根據權利要求1所述的鋰電池，其中所述外部連接頭進一步包含一內螺紋與一外螺紋。
8.根據權利要求1所述的鋰電池，其中所述鋰電池為鋰鐵電池。
9.一種鋰電池連接器，包括 一承載座，承載座上形成有一固定板與一外部連接頭；以及 一蓋板，以將多個電池材料薄膜堆疊而成一電極端子固定於該承載座的固定板與該蓋板之間。
10.根據權利要求9所述的鋰電池連接器，其中所述承載座的固定板進一步包含一凹槽與多個固定裝置，以將該電極端子固定於該承載座的該凹槽與該蓋板之間。
全文摘要
本發明涉及一種鋰電池連接器，包括一承載座與一蓋板。承載座包括一固定板與一外部連接頭，通過蓋板將鋰電池的正極端子或負極端子固定於承載座的固定板與蓋板之間。本發明也公開了具有此鋰電池連接器的鋰電池，該鋰電池包括外殼、由多個正極材料薄膜堆疊而成的正極端子、由多個負極材料薄膜堆疊而成的負極端子、分別夾緊正極端子與負極端子的多個鋰電池連接器，以及外殼密封板。
文檔編號H01M2/26GK103066220SQ201110327090
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者黃泓雯 申請人:黃泓雯