碱性二次电池制造技术

本实用新型专利技术碱性二次电池包括电极板组件及集电器，该电极板组件包括正、负电极板，正电极板具有正极端子，负电极板具有负极端子，该正、负极端子中至少之一固接有集电器，该集电器中包括第一、第二部分，第一部分包括分离设置的多个集电板，各个集电板围合出一个中心孔，且各集电板沿该中心孔的径向呈放射状分布，各集电板径向的两边缘均同向弯折有突出部，该突出部与所述端子的边缘交叉并通过多个部位焊接，第一部分的各集电板均附着于第二部分上并通过焊接而与第二部分相接合。本实用新型专利技术二次电池的内阻低，电流分布均匀，具有优良的大电流充放电性能及较高的放电容量。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池领域，尤其是关于一种能实现大电流充放电和高放电容量的碱性二次电池。
技术介绍
随着各种便携式电器产品及电动工具的广泛使用，人们对作为上述器件备用电源的二次电池的性能要求越来越高。特别是对于工具电池，要求其具有良好的大电流充放电性能及较高的大电流放电容量。为了提高工具电池的大电流性能，通过对电极进行端面焊接这一方法被越来越多地采用。在对电极进行端面焊接时，集电器的形状及结构对电池的放电性能有着较大影响。目前一般是在集电器上穿孔或开口，使其形成均匀的毛刺，从而有利于集电器与极片相接触及焊接。专利号为ZL98105286.X、公告日为2004年11月17日、专利技术名称为“圆柱形蓄电池”的中国专利提出了一种集电器结构，该集电器是以径向方式装有多个开口部件并从中心附近延伸到其外周边缘，开口边缘形成的突出部件与电极端子边缘咬合并焊接。此种结构有效地提高了电池的充放电速度，但由于它要保证集电器本身的强度，开口部位不能靠近中心太近，这就使得涡卷状电极端子的最内圈得不到焊接，影响端面的集电效果。更为重要的是，为使电极与电池密封外壳顶部的帽型端子相连接导通，必须有一连接件，这样就增加了电池的内部接触电阻，影响其大电流性能。请参阅图1至图4，专利号为ZL 03224363.4、公告日为2004年2月25日、名称为“碱性二次电池”的中国专利提及一种连接有极耳和具有非对称翻边肋结构的正、负极集电器8、9，它利用连接极耳81和集电器主体80的整体化，可有效地降低电池的内部接触电阻。另外，集电器主体的部分翻边肋801靠近孔心，其翻边肋可与涡卷状电极组件最内侧圆周彼此咬合焊接，这将极大地改善端面的汇流效果，从而获得了较佳的大电流充放电性能。但是，由于上述翻边肋结构的集电器在形成肋的过程中，必须将集电器上的一部分开口，否则无法形成翻边肋结构。开口的部分使集电器汇集电极电流后，必须通过一个比较曲折的路径和中心孔附近狭窄的2a区域后，才能到达连接极耳而形成通路，最远端的开口部分电流的流经路径如图2中的箭头所示。当电池需要承受较大电流工作时，使得电流通过集电器表面时产生的IR电压降较大，集电器也不就能获得充分的集流效果。特别是在焊接翻边肋与电极端面时，为获得良好的焊接牢固性，采用的电流较大，中心孔附近狭窄的2a区域容易出现被熔断的现象，尤其是开口比较靠近中心孔的2a区域更容易在焊接中被熔断，电流通过集电器表面时产生的IR电压降将会更大，其集流效果也将会变得更差。其次，上述集电器的翻边肋在电池正负极端面的焊接过程中，焊接电流分为2个通路，相当于一个并联电路。一部分流经集电器主体表面，属无效电流，无助于焊接；另一部分流经集电器的翻边肋和涡卷状的正负极端面，此通路电流的大小将直接决定焊接的质量，属有效电流。根据欧姆定律R＝ρL/S可知有效通路的电阻要大于无效通路的电阻，再根据并联电路原理I＝V/R可知，有效电流要小于无效电流。经过测试可知，目前焊接电流的利用率基本上不超过40％，焊接电流利用率低，则要求焊接电极需提供较大的电流才能满足焊接的牢固性。然而焊接电流过大，将很容易产生炸火、虚焊、集电器主体狭窄部分被熔断等问题，非常不利于焊接质量水平的稳定性。同时造成翻边肋与电极端面接触电阻大，集电器的电阻也增大，从而增大了电池的内阻，严重影响电池的大电流性能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种内阻低，电流分布均匀，具有优良的大电流充放电性能及较高的放电容量的碱性二次电池。本技术的目的是这样实现的该碱性二次电池包括电极板组件及集电器，该电极板组件包括正、负电极板，正电极板具有正极端子，负电极板具有负极端子，该正、负极端子中至少之一固接有集电器，该集电器中包括第一、第二部分，第一部分包括分离设置的多个集电板，各个集电板围合出一个中心孔，且各集电板沿该中心孔的径向呈放射状分布，各集电板径向的两边缘均同向弯折有突出部，该突出部与所述端子的边缘交叉并通过多个部位焊接，第一部分的各集电板均附着于第二部分上并通过焊接而与第二部分相接合。所述的第二部分包括主体部及与其一体连接的极耳部，该主体部与第一部分相接合。所述的负极集电器的极耳部为自主体部的中央位置延伸的凸台。所述的第二部分的主体部的外周边缘上分布有定位缺口。所述的第一部分的各集电板为扇形或三角形。所述的第一部分的集电板的数目为3-24个。所述的电极板组件和集电器置于外壳中并通过帽型端子密封，正极端子与该帽型端子导接，负极端子与该外壳导接。所述的正、负极端子均固接有集电器，与正极端子固接的集电器与帽型端子焊接一体，与负极端子固接的集电器与外壳焊接一体。与现有技术相比，本技术具有如下优点1)集电器的第二部分通过焊接与第一部分形成整体，这样相当于2个内部电阻并联在一起形成了一个并联电路。设定第一部分电阻为R1，第二部分电阻为R2，总电阻为R，当集电器在汇集电极电流后，电流可以在集电器的第二部分获得短而宽的通路直接到达极耳部，根据欧姆定律R＝ρL/S可知R2＜R1，所以大部分电流将会从R2通过，即使集电器的第一部分在焊接过程中2a区域被熔断，影响也很小。又根据并联电路原理1/R＝1/R1+1/R2，我们可知，并联电路的总电阻R＜R2＜R1。这样就可以在最大程度上降低电流通过集电器表面时产生的IR电压降，进一步减小了电池的内阻，提高了电池的大电流充放电性能；2)由于将集电器的第一部分设计成若干个具有突出部的集电板，集电板之间没有连通。因此，在集电器的突出部和电池正、负极端子的边缘的焊接过程中，焊接电流只有唯一一条通路，所有电流均属于有效电流，利用率近100％，这样的焊接方式将较容易达到焊接牢固的效果，同时可以降低焊接电流，减少虚焊、炸火等现象，有利于降低接触内阻，有利于提高焊接质量的稳定性，有利于提高电池质量水平的一致性；3)由于所有的集电板均分开制作，其突出部的长度、高度以及间距的设计不会像整体式集电器那样受到强度的制约，故每个集电板的突出部均可与涡卷状电极组件最内侧圆周彼此咬合焊接。而且目前的整体式集电器突出部的个数只有8-12个，相当于4-6个扇形金属板，因受到强度的制约，其个数很难再得到突破，从而成为改善电池大电流充放电性能的瓶颈。在本技术中，因集电器是分体式的，不会受到强度等条件的制约，以SC电池为例，至少可以制作8-12个扇形金属板，即拥有16-24个翻边肋，是目前集电器的2-3倍，其翻边肋与电极端面的焊接点也相应翻倍地增加，这将会大大改善电池内电极电流分布的均匀性，提高了电池大电流充放电性能及放电容量。附图说明图1为现有技术电池中采用的正极集电器展平状态的俯视图。图2是图1沿A-A方向的剖视图。图3是现有技术电池采用的负极集电器展平状态的俯视图。图4是图3沿B-B方向的剖视图。图5是本技术碱性二次电池局部剖视图。图6是本技术采用的正、负极集电器的第一部分的俯视图。图7是本技术采用的正极集电器的第二部分展平状态的俯视图。图8是本技术的正极集电器的第一、第二部分组合后的展平状态的俯视图。图9是图8沿C-C方向的剖视图。图10是本技术采用的负极集电器的第二部分展平状态的俯视图。图11是本技术采用的负极集电器的第二部分展平状态的后视图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性二次电池，包括电极板组件及集电器，该电极板组件包括正、负电极板，正电极板具有正极端子，负电极板具有负极端子，该正、负极端子中至少之一固接有集电器，其特征在于：该集电器中包括第一、第二部分，第一部分包括分离设置的多个集电板，各个集电板围合出一个中心孔，且各集电板沿该中心孔的径向呈放射状分布，各集电板径向的两边缘均同向弯折有突出部，该突出部与所述端子的边缘交叉并通过多个部位焊接，第一部分的各集电板均附着于第二部分上并通过焊接而与第二部分相接合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩垂华，颜海鹏，汪鲁建，陈国藩，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]