高性能电池组及其集电器制造技术

一种用于电池组的绕组组件包括：正电极板，负电极板，隔离器片和集电器。所述正负电极板和隔离器片以重叠的关系被绕制，使得所述隔离器片位于所述正负电极板之间，所述正电极板的暴露的顶部边缘沿纵向和相邻的所述负电极板的未暴露的顶部边缘分开，并且所述负电极板的暴露的底部边缘沿纵向和未暴露的所述正电极板的底部边缘分开。所述集电器和所述正电极板、负电极板中的一个的暴露的边缘其中之一相连，并因而和另一个（即未连接的）电极板的相邻的未暴露的底部边缘分开。所述集电器（４０Ａ）包括端子安装部分（４４）和径向延伸的收集盘（４３）。所述集电器的收集盘包括周边部分，位于所述周边部分并从所述周边部分沿径向向内延伸的至少一个端部敞开的周边孔（５２），以及位于所述端子部分和周边部分之间的至少一个端部闭合的内部孔（５４）。此外，所述集电器还具有围绕着所述孔的凹入区域，用于帮助实现所述集电器和所述电极板的连接。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及电池组，尤其涉及高性能电池组。
技术介绍
一般电池组包括一个或几个电化学电池，它们在电池组内电气相连，并作为电池组提供电源。这些电池一般包括4个基本元件正电极(充电时的阳极，放电时的阴极)，其在该电池放电时接收来自外电路的电子；负电极(充电时的阴极，放电时的阳极)，其在该电池放电时向外电路提供电子；电解液(通常是溶液或膏)，其提供使电荷在正极和负极之间流动的机制；以及一个或几个隔离器，用于电气隔离正极和负极。因为这些元件之间的电化学关系，这种结构能使电池产生电功率。一旦产生电流，电流一般通过载流子从正电极输送到一个端子，从该端子，电流被输送到外电路，并通过和负极板相连的一个端子(一般通过另一种载流子)流回电池组。对于任何电池组，其性能可以用几个参数限定。其中这些参数可以包括电压、电流和电池组的容量。显然，对于特定用途的电池组应当按照这些参数设计。在实现时可能具有困难的一组性能参数是可充电的高性能电池组的性能参数，该高性能电池组例如包括用于向“混合”电车(即依靠电池组驱动的马达和内燃发动机作为动力的车辆)、动力工具和电车供电的电池组。这种电池组一般具有低的电阻，使得可以非常快地产生电流并提供给外部装置。此外，特别是和混合车辆接合使用时，一般需要具有相当低的重量并且能够容易且快速地接收电荷的电池组。在高性能电池组的电池中，电极板、电解液和隔离器应当这样选择，使得这些元件之间的电化学关系能够在一个可接受的放电时间内提供所需的电流值；当然，希望这种电池组能够利用当前可得到的材料。此外，电池应当提供具有相当低的电阻的由电极板到电池端子之间的电流通路。此外，希望电池的结构有利于制造。
技术实现思路
本专利技术涉及一种低容量的、低电阻的、高功率的电池。作为第一方面，本专利技术涉及一种用于电池组的绕组组件。该绕组组件包括正电极板，负电极板，隔离器片和集电器。该正负电极板和隔离器片以重叠的关系被绕制，使得该隔离器片位于正负电极板之间，正电极板的暴露的顶部边缘沿纵向和相邻的负电极板的未暴露的顶部边缘分开，并且负电极板的暴露的底部边缘沿纵向和该正电极板的未暴露的底部边缘分开。该集电器和正电极板、负电极板中的一个的暴露的边缘中的一个相连，并因而和另一个(即未连接的)电极板的相邻的未暴露的底部边缘分开。该集电器包括端子安装部分和径向延伸的收集盘。该集电器的收集盘包括周边部分，位于该周边部分处并从该周边部分沿径向向内延伸的至少一个端部敞开的周边孔，以及位于该端子部分和周边部分之间的至少一个端部闭合的内部孔。在这种结构中，集电器可以促进电流从和集电器相连的电极板通过端子流入外电路，因而提供能够快速地输出大电流的电池。此外，通过使连接工具(例如焊接装置)能够在集电器的内部位置和周边位置进入，这种结构可以简化集电器和相邻的电极板的连接。该绕组组件尤其适合利用由含铅材料制成的正负电极板和集电器。在一个实施例中，集电器包括多个周边孔，多个内部孔，或者包括该两种孔(其中任何一种孔或者两种孔沿周向彼此等距离分布)。最好是，该结构的集电器被连接于绕组组件的两端。此外，最好是，该绕组被设置在容器中，并把端子加于集电器上而形成用于电池组的电池。作为第二方面，本专利技术涉及一种用于电池的绕组组件，其包括按照上述沿周向绕制的正负电极板和隔离器，以及和正电极板的顶部边缘、负电极板的底部边缘相连的集电器。至少一个集电器由第三种材料制成，并包括端子安装部分和径向延伸的收集盘。该收集盘包括收集部分，在该收集部分内的至少一个凹入区域，以及位于该凹入区域内的孔。在这种结构中，施加预选的温度和时间的热量可以引起凹入区域和电极板边缘熔化而形成一个连接点(由于相似的热质量)，同时收集部分基本上保持形状不变。结果，有助于集电器和相邻的电极板的连接。关于本专利技术的第一方面，上述的绕组组件尤其适合利用由含铅材料制成的正负电极板和集电器。在一个实施例中，集电器包括多个周边孔，多个内部孔，或者包括该两种孔(其中任何一种孔或者两种孔沿周向彼此等距离分布)。最好是，该结构的集电器被连接于绕组组件的两端。此外，最好是，该绕组被设置在容器中，并把端子加于集电器上而形成用于电池组的电池。作为第三方面，本专利技术涉及一种用于电池组电池的盖组件。该盖组件包括具有通气孔的内盖和以重叠关系与该内盖相连的外盖。该外盖包括定位在该通气孔的正上方的向下延伸的肋。该盖组件还包括柔性的隔膜，其位于该通气孔内，并包括向上延伸以与该外盖的肋接触的凸起。在这种结构中，在该肋和该凸起之间的相互作用使该隔膜保持定位在该通气孔内，使得电解液不会从电池的腔室中泄漏，而且当腔室内的压力太大时可以使电池组腔室通气。附图说明图1是本专利技术的电池的正视截面图；图2是图1的电池的拆开的透视图；图3是图1的电池的正负电极板和隔离器片的放大的透视图；图4是图1的电池的集电器和端子的大大放大的透视图；图5是沿图4的线5-5取得集电器的截面图；图6是包括隔膜的顶盖组件的放大的截面图；以及图7是含有多个本专利技术电池的电池组的顶视图。具体实施例方式下面参照附图详细说明本专利技术的实施例。不过，本专利技术可以用许多不同的形式实施，因而不应当解释为如这些实施例所限制的；而是，提供这些实施例只是为了使本说明更加充分和完整，对于本领域的技术人员，完全可以得出本专利技术的范围。在所有附图中，相同的标号表示相同的元件。为清楚起见，一些元件的尺寸被扩大了。现在参看附图，图1示出了以标号20表示的电池。电池20包括圆柱形的外壳22，正负电极板24，30，它们被绕成螺旋形的绕组38，其中具有隔离器片36(见图3)，顶部和底部集电器40A，40B(它们和绕组38一起形成绕组组件38A)，以及顶部和底部盖组件60A，60B。下面详细说明这些元件。外壳22如图所示最好是圆柱形的，并且由电绝缘材料例如聚合物材料(例如包括聚碳酸酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及其共混物和共聚物)，或衬有聚合物的金属(例如包括铝和着色的软钢)形成。外壳22也可以采用圆柱形之外的其它形状，包括具有卵形的、椭圆形的或者其它非圆形的截面的形状，例如在本申请人的序列号为09/368769(769申请)的共同待审申请中所述的形状，该专利文件的全文被包括在此作为参考。不管采取何种形状，外壳22或其它的容器的尺寸应当这样选择，使得当把绕组38置于其中时，正极24，负极30和隔离器36被压缩，因为这种压缩可以增加这些元件之间的接触，借以改善电池组的性能。现在参看图3，其中孤立地示出了绕组38，正极24和负极30是围绕轴线A设置在沿周向绕制的结构中的薄层，其中它们被隔离器36相互隔离，从而避免直接接触。这里使用的术语“沿周向绕制”的一层或几层指的是该层围绕中心轴线限定一个路径，其中，对于相对垂直于该轴线延伸的假想的基线的一个给定的角度，随后的层离开轴线的距离增加。这个术语旨在包括非圆形的螺旋路径，例如由卵形的、椭圆形的或者长圆形的层形成的路径，以及沿周向绕制成的圆形、椭圆形或卵形的形状通过从相对侧施加压力被压扁一些而成的螺旋路径。这种形状在上述的769专利申请中披露了。用于正电极24和负电极30的材料应当这样选择，使得它们具有呈现为产生电功率所需的电化学关系的能力。类似地，用于隔离器36的材料应当这样选择，使得能够增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池组的绕组组件，该绕组组件包括： 正电极板； 负电极板； 隔离器片； 所述正负电极板和所述隔离器片以重叠的关系被绕制，使得所述隔离器片位于所述正负电极板之间，所述正电极板的暴露的顶部边缘沿纵向和相邻的所述负电极板的未暴露的顶部边缘分开，并且所述负电极板的暴露的底部边缘沿纵向和所述负电极板的未暴露的底部边缘分开；以及 集电器，所述集电器和所述正负电极板中的一个的所述暴露的边缘其中之一相连，所述集电器和所述正负电极板中的另一个电极板的所述相邻的未暴露的边缘分开，所述集电器包括端子安装部分和径向延伸的收集盘，所述收集盘包括周边部分，位于所述周边部分处并从所述周边部分沿径向向内延伸的至少一个端部敞开的周边孔，和位于所述端子部分和所述周边部分之间的至少一个端部闭合的内部孔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JW霍克，
申请(专利权)人：霍克能源产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]