[發明專利]在電極和端子之間具有最大平衡電流傳輸的改進的棱柱形電池

有效

• 申請號: 01143751.0
• 申請日: 2001-12-21
• 公開（公告）號: CN1366360A
• 公開（公告）日: 2002-08-28
• 發明（設計）人: 吳崇安;淩沛錚
• 申請（專利權）人: 吳崇安;淩沛錚
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M2/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 崔曉光

發明領域

本發明涉及一種把電能傳輸給電池外部并從電池外部傳輸電能、在電極和端子之間具有電傳輸的可再充電池，這將使兩處之間的電流流動最大化。

發明背景

制造常規的電化學裝置例如電池以向各種裝置提供電能，滿足上述裝置對可靠方便的電供應的需要。這些電池裝置向從手表到汽車的各種物品提供電能，結果，其價值主要在這些裝置的能量密度或電儲存容量以及它們持續地向電傳輸器件充分供應電流的能力。

對于更小的電池，在密封電池殼中制造的簡易性和密封的需要促進了電池單元中柱形設計的采用。在典型的柱形結構中，正極和負極以薄板的型式機械地卷繞成具有夾在薄板電極之間的隔膜或吸收器的膠輥形態薄板電極。一個或多個導電片與電極連接，從這里將功率傳輸到與電池單元外部相聯系的端子。許多時候含有電池的殼體用作端子之一。為了放在需要電池、但缺少用于柱形設計所需空間的電話機中或為了用于需要大電流的裝置例如交通工具中的大電池，形成矩形或立方形的其它電池。

可再充電池廣泛用于工業和商業應用的各領域以給交通工具、電子設備或相似裝置提供功率。但由于需要電流以足量水平流到電池之外以提供功率到與電池連接的裝置，因此必須考慮到可再充電池存在的另一問題。當給交通工具加速的情況時，有時此電流流動可能處于極度狀態。但是一旦放電，可充電池還需要電流能夠以足量水平流回到電池電極以給電池充電，但是不夠快以至于破壞了從端子到電極的內部連接，使電池過熱，甚至毀壞電池。

因此，將功率輸出到特定元件的電池單元的選擇，是對特定電池類型固有的不同狀態的折中或平衡。在可再充電池中，例如，為了獲得每單位重量更高功率輸出，與那個電池中導電材料的量相比，需要更多的電解活性材料。相反，如果希望更高的功率輸出，需要增加導電電極材料的量。

通常，在圓柱形可充電池中更厚的電極提供更高的能量容量，這是由于對于相同能量比率，電極比更薄的電極要短，因此需要更短的尺寸。較厚電極產生每單位體積更少的表面積，因此存在更多的活性材料。但是，在經常受到如何制造薄型電極的限制時，這將導致電池功率性能的降低。另外，柱形電池的直徑也經常受到熱處理問題的限制。

對于這種設計觀念普遍的選擇是通過棱形電池提供，此棱形電池設計成為適用于即將開始工作的功率和能量流動特性的恰當結合。棱形可充電池的常規設計具有以不連續的薄板形成的正極和負極，薄板被隔開地彼此相鄰，形成電池組。導電片通過焊接或其它方式連接到形成正極和負極基礎的極板的一個邊緣的位置上，并與在相對端面上的正極或負極端子連接，以提供電池的外部連接。

在常規電池設計中，與兩個端子最接近的各電極部分將進行最多的電解反應，相反，那些與電極最遠的僅在接近耗盡的電極的最近部分參與反應。常規電池設計的另一個有問題的方面是常規電池設計源于如下事實：只要放置在正極和負極端子之間的電解質在電解反應中開始減少，電池內阻就會增加。更進一步說，當采用與電極連通的上述常規導電片和端子，在放電和充電期間，從電極到端子的高電流流動可能導致對于處理電流流動電極與端子的連接不充分而造成電池嚴重的損壞。

可以看到，在電極和端子傳輸之間的腐蝕應當減小到最低程度是必須的。另外，從電極到端子必須提供導電路徑，除了抵抗高電流的需要，相對于從端子到電極的距離應當基本上均衡考慮，使在單個電極上反應面積最大，由此電流流動最大和熱量最小。

迫切需要一種棱柱形電池，此電池具有補救有關上述常規設計問題的元件。這樣的棱柱形電池將在兩個電極和從電極傳輸電流到兩個端子的集電體之間提供最大的傳輸面積，以便在兩個方向上使傳送電流最大并使熱量最小。這種棱柱形構造的電池還具有在最小物理面積中的高容量并容易制造。

發明概述

常規制造的棱柱形電池一般以多個疊層電極容納在電池殼中、并與外部端子連接為特色。在常規棱柱形電池中，通過將正極活性材料放置在平的基板上形成的正極形成正極的正活性表面區域。以相同方式，通過將負極活性材料放置在平的基板上由此形成負極的負活性表面，從而形成的負極的負活性表面區。正極和負極與位于每個正、負極之間的多孔非導電材料的隔板以疊層設置在電池殼的內部。

通過各電極的正活性表面區域和負活性表面區域產生的電流通過導電片傳輸，導電片焊接或附在基板的邊緣或角上，上述基板提供正極和負極活性區域的基礎。所有負極的接片電連接并與電池的負極柱相連，與正極相連的接片彼此電連接并與電池的正極柱相連。