鋰電池及電極連接模組

专利摘要:
一種鋰電池電極連接模組，包含有一電池蓋板，以及至少一電極連接器，安裝於電池蓋板之上。每一電極連接器，更包含有一連接柱、複數個密封環、一螺帽以及一內部連接端子。連接柱貫穿電池蓋板，複數個密封環安裝於電池蓋板，且連接柱由密封環中間貫穿，螺帽鎖固於連接柱，並壓迫密封環於電池蓋板之上。內部連接端子干涉配合於連接柱之上。此外，一種鋰電池亦在此揭露。
公开号:TW201318244A
申请号:TW100137744
申请日:2011-10-18
公开日:2013-05-01
发明作者:Hong-Wen Hwang
申请人:Hong-Wen Hwang；
IPC主号:Y02E60-00

专利说明:
鋰電池及電極連接模組
本發明是有關於一種鋰電池及其電極連接模組，且特別是有關於一種鋰鐵電池及其電極連接模組。
自電動車發展以來，最早被應用于電動車電池的是鉛酸蓄電池，因為鉛酸蓄電池成本低，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，無可厚非的鋰電池將成為動力電池發展的方向。鋰電池重量輕，儲能大，又無污染，但是在目前由於技術限制，它在動力車上的應用還是非常有利。有鑑於此，廠商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。
傳統的鋰鈷電池具有高能量密度的優點，惟近年危安事件頻傳，產品安全性待提昇。採用鋰鈷氧化物作為正極材料的鋰電池又稱為鋰鈷電池，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電腦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為目前鋰電池之正極材料中之最佳者。磷酸鋰鐵電池具有安全性高及壽命長等優點，惟其封裝與電極連接仍有進一步的改善空間，以使磷酸鋰鐵電池的使用更為廣泛與安全。
本發明之一目的，在於提供一種鋰電池的電極連接模組，可以用來耦接鋰電池之導電端子，以方便封裝鋰電池，提高鋰電池的品質。
本發明之另一目的，在於提供一種鋰電池的電極連接模組，可以將電極連接器之固定螺帽，安裝於電池外殼之中，可有效地避免人為使用時螺帽鬆脫，進而方便封裝鋰電池，且提高鋰電池的品質。
因此，本發明係提供一種鋰電池電極連接模組，其包含有一電池蓋板具有至少一開口，以及至少一電極連接器，安裝於電池蓋板之至少一開口。其中，每一電極連接器，更包含有一連接柱、複數個密封環、一螺帽以及一內部連接端子。連接柱貫穿電池蓋板，複數個密封環安裝於電池蓋板，且連接柱由密封環中間貫穿，螺帽鎖固於連接柱，並壓迫密封環於電池蓋板之上，以及內部連接端子干涉配合於連接柱之上。
其中，螺帽係位於電池蓋板與內部連接端子之間，亦即螺帽位於電池蓋板內側安裝於電池外殼內部的一面。上述之密封環包含有一防旋轉密封環、一U形密封環耦合於電池蓋板以及一內部密封環形成於U形密封環相對於防旋轉密封環的另一側。防旋轉密封環包含一防旋轉凸緣以及一防旋轉外緣。而連接柱包含一防旋轉部與防旋轉密封環之防旋轉凸緣耦合。此外，電池蓋板更包含一固定框，以與防旋轉密封環之防旋轉外緣耦合。
上述之電池蓋板更包含一環形凸緣，而U形密封環包利用U形槽耦合於電池蓋板之環形凸緣。連接柱更包含有一固定部形成有螺紋，以使螺帽鎖固定於連接柱，並壓迫密封環。連接柱更可包含有一連接部，內部連接端子則包含一連接環，且連接部與連接環內部的連接孔為干涉配合。
此外，本發明之另一態樣，係提供一種鋰電池包含有上述之鋰電池電極連接模組、一外殼以及一電池芯安裝於外殼之中，電池芯並與鋰電池電極連接模組之電極連接器電性連接。其中，上述之電極連接器之連接柱係由鋁金屬或銅金屬所構成。
因此，本發明之電極連接模組以及配置有此電極連接模組之鋰電池，可有效地將電極連接器上的螺帽安裝於電池蓋板的內側，有效地避免電池電極連接器產生鬆脫的情況。此外，利用連接柱的防旋轉部，防旋轉密封環，以及蓋板本體的固定框更可有效地避免電極連接器於使用時產生旋轉的情況。再者，本發明之電極接模組利用內部連接端子干涉配合於連接柱，不僅可以調整接合時的角度，更可以方便地與內部的電池芯進行電性連接。
有關本發明之詳細說明及技術內容，將配合圖示說明如下，然而所附圖示僅作為說明用途，並非用於侷限本發明。
參閱第1圖，其係揭露本發明之鋰電池之示意圖。如圖中所示，鋰電池100，例如是磷酸鋰鐵電池(LiFePO₄)，其利用一外殼110包覆內部的電池芯，並利用電極連接模組120密封。其中，電極連接模組120分別形成有一負極連接器122與一正極連接器124，以將電池所儲存的電能傳輸至所需的設備。
進一步參閱第2圖與第3圖。第2圖係繪示本發明之鋰電池連接器之一較佳實施例之示意圖，而第3圖則係繪示第2圖之較佳實施例之部份剖面示意圖，以方便說明電極連接模組200之結構。
如圖所示，電極連接模組200包含有一電池蓋板210，其上分別安裝有一正極連接器220與一負極連接器230。其中，以負極連接器230為例，負極連接器230進一步包含有一連接柱232、一防旋轉密封環234、一U形密封環236、一內部密封環238、一螺帽240以及一內部連接端子242，並將其固定於蓋板本體212。其中，防旋轉密封環234、U形密封環236以及內部密封環238，係利用複數個密封環，例如是利用三層式密封環，以有效地避免洩漏的情況發生。
蓋板本體212包含有一開口2126，開口2126的周圍較佳地形成有一環形凸緣2122，而環形凸緣2122的外側則形成有一固定框2124。其中，固定框2124可以是一正方形、三角形，或者是多邊形，較佳地不為圓形。
連接柱232則包含有一外部端子2322、一防旋轉部2324、一穿設部2326、一固定部2328以及一連接部2329。
防旋轉密封環234則形成有一開口2342，開口的周圍形成有一防旋轉凸緣2344，其外側則形成有一防旋轉外緣2346。防旋轉凸緣2344的形狀與防旋轉部2324的形狀較佳地係為互補的形狀，例如是正方形、三角形，或者是多邊形，一般而言，其不為圓形。相同地，防旋轉外緣2346的形狀與固定框2124的形狀較佳地係為互補的形狀，故亦可以是一正方形、三角形，或者是多邊形，較佳地不為圓形。防旋轉密封環234的下方更包含有一密封凸緣2348，以更緊密的與下方的U形密封環236結合。
U形密封環236較佳地包含有一上密封部2362與一下密封部2368，上密封部2362與下密封部2368之間形成有一U形槽2366，以夾住蓋板本體212之環形凸緣2122的上下兩側，而U形密封環236的中間則形成有一開口2364，以使連接柱232的穿設部2326穿設於其中。
下密封部2368較佳地更形成有一凹槽2369，以與安裝於其下方的內部密封環238的凸緣2382密接。
內部密封環238的下方則包含有一螺帽240，用以與連接柱232的固定部2328鎖固。因此，連接柱232的固定部2328較佳地亦包含有一螺紋，以與螺帽240的螺紋鎖固。當利用螺帽240與連接柱232的固定部2328鎖固後，利用螺帽240與連接柱232的防旋轉部2324產生的夾持力，使得防旋轉密封環234、U形密封環236以及內部密封環238可以有效地固定於蓋板本體212之上，並增加其密封性。
再藉由連接柱232的防旋轉部2324，防旋轉密封環234，以及蓋板本體212的固定框2124可以有效地避免電極連接器230於使用時產生旋轉的情況。且由於螺帽240係固定於連接柱232的固定部2328，其位於鋰電池的外殼之中，亦即電池蓋板210的內側，電池蓋板210與內部連接端子242之間，故在使用鋰電池時，使用者不會接觸到螺帽，可以有效地避免習知鋰電池電極連接器產生鬆脫的情況。
接著，本發明之連接柱232在與內部連接端子242加以固定，其可以利用液態氮將連接柱232的連接部2329的尺寸因熱漲冷縮的原理縮小，再與內部連接端子242結合。其中，內部連接端子242係由底板2422、連接環2424以及連接孔2426所形成。當連接柱232的連接部2329縮小後，插入內部連接端子242之連接環2424內部的連接孔2426，以在回復常溫後與連接孔2426產生緊密的干涉配合，進而避免產生滑動或轉動的情況，且維持良好的電性連接。
因此，本發明之電極接模組可以利用內部連接端子242調整與連接柱232接合的角度，進而方便地與內部的電池芯電性連接。本發明之電極接模組之內部連接端子242則可以利用焊接等方式電性連接電極薄膜材料所構成之電池芯端子。
其中，連接柱232的外部端子2322較佳地亦可包含有一螺紋，以方便與其他的鋰電池或者是負載電性連接。正極連接器的連接柱較佳地係利用銅金屬所構成，而負極連接器的連接柱較佳地係利用鋁金屬所構成。此外，U形密封環236的材料較佳地係利用橡膠所構成，例如是天然橡膠或氟橡膠(Fluorine rubber)所構成。
參閱第4圖，其係繪示本發明之鋰電池連接器之另一較佳實施例之示意圖。如圖所示，電極連接模組300包含有一電池蓋板310，其上分別安裝有一正極連接器320與一負極連接器330。其中，以負極連接器330為例，負極連接器330進一步包含有一連接柱332、一防旋轉密封環334、一U形密封環336、一內部密封環338、一螺帽340以及一內部連接端子342，並將其固定於蓋板本體312。其中，防旋轉密封環334、U形密封環336以及內部密封環338，係利用複數個密封環，例如是利用三層式密封環，以有效地避免洩漏的情況發生。
內部密封環338的下方則包含有一螺帽340，用以與連接柱332鎖固。當利用螺帽340與連接柱332鎖固後產生的夾持力，使得防旋轉密封環334、U形密封環336以及內部密封環338可以有效地固定於蓋板本體312之上，並增加其密封性。
由於螺帽340係固定於連接柱332的固定部3328，其位於鋰電池的外殼之中，亦即電池蓋板310的內側，電池蓋板310與內部連接端子342之間，故在使用鋰電池時，使用者不會接觸到螺帽，可以有效地避免習知鋰電池電極連接器產生鬆脫的情況。
接著，本發明之連接柱332在與內部連接端子342加以固定，其可以利用液態氮將連接柱332的連接部3329的尺寸因熱漲冷縮的原理縮小，再與內部連接端子342結合。
其中，內部連接端子342係由固定板3422、連接環3424以及連接孔3426所形成。當連接柱332的連接部3329縮小後，插入內部連接端子342之連接環3424內部的連接孔3426，以在回復常溫後與連接孔3426產生緊密的干涉配合，進而避免產生滑動或轉動的情況，且維持良好的電性連接。
因此，本發明之電極接模組可以利用內部連接端子342調整與連接柱332接合的角度，進而方便地與內部的電池芯電性連接。本發明之電極接模組更包含有一端子蓋板360其上設置有開口362，其位置對應於固定板3422上的開口3428。因此，本發明之電極接模組之內部連接端子342與端子蓋板360，可以利用螺栓350與螺帽370穿過開口3428與開口362加以固定，並有效地夾持與電性連接電極薄膜材料所構成之電池芯端子。
因此，本發明之鋰電池與電極連接模組可有效地將電極連接器上的螺帽安裝於電池的外殼之中，亦即電池蓋板的內側，故在使用電池時，使用者不會接觸到螺帽，可以有效地避免電池電極連接器產生鬆脫的情況。此外，藉由連接柱的防旋轉部，防旋轉密封環，以及蓋板本體的固定框更可有效地避免電極連接器於使用時產生旋轉的情況。再者，本發明之電極接模組利用內部連接端子干涉配合於連接柱，不僅可以調整接合時的角度，更可以方便地與內部的電池芯電性連接。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．鋰電池
110．．．外殼
120．．．電極連接模組
122．．．負極連接器
124．．．正極連接器
200．．．電極連接模組
210．．．電池蓋板
212．．．蓋板本體
2122．．．環形凸緣
2124．．．固定框
2126．．．開口
220．．．正極連接器
230．．．負極連接器
232．．．連接柱
2322．．．外部端子
2324．．．防旋轉部
2326．．．穿設部
2328．．．固定部
2329．．．連接部
234．．．防旋轉密封環
2342．．．開口
2344．．．防旋轉凸緣
2346．．．防旋轉外緣
2348．．．密封凸緣
236．．．U形密封環
2362．．．上密封部
2364．．．開口
2366．．．U形槽
2368．．．下密封部
2369．．．凹槽
238．．．內部密封環
2382．．．凸緣
240．．．螺帽
242．．．內部連接端子
2422．．．底板
2424．．．連接環
2426．．．連接孔
300．．．電極連接模組
310．．．電池蓋板
312．．．蓋板本體
320．．．正極連接器
330．．．負極連接器
332．．．連接柱
334．．．防旋轉密封環
336．．．U形密封環
338．．．內部密封環
340．．．螺帽
342．．．內部連接端子
3422．．．固定板
3424．．．連接環
3426．．．連接孔
3428．．．開口
350．．．螺栓
360．．．端子蓋板
362．．．開口
370．．．螺帽
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖係本發明之鋰電池之示意圖。
第2圖係本發明之鋰電池連接器之一較佳實施例之示意圖。
第3圖係第2圖之本發明之鋰電池連接器之較佳實施例之部份剖面示意圖。
第4圖係本發明之鋰電池連接器之另一較佳實施例之示意圖。
200．．．電極連接模組
210．．．電池蓋板
212．．．蓋板本體
2122．．．環形凸緣
2124．．．固定框
2126．．．開口
220．．．正極連接器
230．．．負極連接器
232．．．連接柱
2322．．．外部端子
2324．．．防旋轉部
2326．．．穿設部
2328．．．固定部
2329．．．連接部
234．．．防旋轉密封環
2342．．．開口
2344．．．防旋轉凸緣
2346．．．防旋轉外緣
2348．．．密封凸緣
236．．．U形密封環
2362．．．上密封部
2364．．．開口
2366．．．U形槽
2368．．．下密封部
238．．．內部密封環
240．．．螺帽
242．．．內部連接端子
2422．．．底板
2424．．．連接環
2426．．．連接孔

权利要求:
Claims (10)
[1] 一種鋰電池電極連接模組，包含：一電池蓋板，包含至少一開口；以及至少一電極連接器，安裝於該電池蓋板之該至少一開口，其中，每一該至少一電極連接器，更包含：一連接柱，經由該電池蓋板之該開口，貫穿該電池蓋板；複數個密封環，安裝於該電池蓋板之該開口，且該連接柱由該些密封環中間貫穿；一螺帽，鎖固於該連接柱，並壓迫該些密封環於該電池蓋板之上；以及一內部連接端子，干涉配合於該連接柱之上，其中該螺帽位於該電池蓋板與該內部連接端子之間。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之密封環包含：一防旋轉密封環；一U形密封環，耦合於該電池蓋板；以及一內部密封環，形成於該U形密封環相對於該防旋轉密封環的另一側。
[3] 如申請專利範圍第2項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之防旋轉密封環包含一防旋轉凸緣以及一防旋轉外緣。
[4] 如申請專利範圍第3項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之連接柱包含一防旋轉部，以與該防旋轉密封環之該防旋轉凸緣耦合。
[5] 如申請專利範圍第3項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之電池蓋板更包含一固定框，以與該防旋轉密封環之該防旋轉外緣耦合。
[6] 如申請專利範圍第2項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之電池蓋板更包含一環形凸緣，該U形密封環包含一U形槽耦合於該電池蓋板之該環形凸緣。
[7] 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之連接柱更包含：一固定部，形成有螺紋，以使該螺帽鎖固於該連接柱，並壓迫該些密封環。
[8] 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池電極連接模組，其中上述之連接柱更包含一連接部，而該內部連接端子包含一連接環，且該連接部與連接環內部的連接孔為干涉配合。
[9] 一種鋰電池，包含：如申請專利範圍第1項至第8項任一項所述之鋰電池電極連接模組；一外殼；以及一電池芯，安裝於該外殼之中，並與該鋰電池電極連接模組之電極連接器電性連接。
[10] 如申請專利範圍第9項所述之鋰電池，其中上述之電極連接器之連接柱係由鋁金屬或銅金屬所構成。

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公开号 | 公开日

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法律状态:
2015-11-21| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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