СОЕДИНИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОДОВ, СОДЕРЖАЩИЙ ПЛАСТИНУ, И ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ С НИМ МОДУЛЬ БАТАРЕИ Российский патент 2008 года по МПК H01M2/20 H01M10/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к соединителю электродов для соединения электродов элементов друг с другом, а более конкретно к соединителю электродов, имеющему закрепленные на проводе пластины, которые являются привариваемыми к электродам, тем самым легко и удобно выполняется электрическое соединение между электродами, при этом минимизируется повреждение элементов и обеспечивается недорогое производство соединителя электродов. Также настоящее изобретение относится к модулю батареи, изготовленному с таким соединителем электродов.

Уровень техники

Так как мобильные устройства все больше и больше развиваются и спрос на такие мобильные устройства увеличился, также резко увеличилась потребность во вторичных батареях, используемых в качестве источника энергии для мобильных устройств. Одной из таких вторичных батарей является литиевая вторичная батарея, имеющая высокие удельную энергию и разрядное напряжение, в отношении которой было выполнено множество исследований и которая теперь промышленно широко используется.

В зависимости от видов внешних устройств, в которых используется эта вторичная батарея, она может использоваться в форме единственного отдельного элемента (аккумулятора) или в форме блока батарей (аккумуляторной батареи), включающего в себя множество отдельных элементов, электрически соединенных друг с другом. Например, устройства небольших размеров, такие как мобильный телефон, могут работать в течение заданного периода времени от выходной мощности и емкости единственного отдельного элемента. С другой стороны, крупногабаритные устройства, такие как портативные компьютеры или электромобили, требуют использования средне- и крупногабаритного блока батарей, так как необходимы высокая выходная мощность и большая емкость.

Блок батарей является структурой батарей, включающей в себя множество отдельных элементов, электрически соединенных друг с другом последовательно и/или параллельно. Для того, чтобы выполнить электрическое соединение между электродами отдельных элементов, в блоке батарей обычно используются провод, пластина и гибкая печатная плата (FPCB).

Провод представляет собой линейную проводящую деталь. Как правило, внешняя поверхность провода покрыта изолирующим полимером, и поэтому провод имеет преимущества, состоящие в том, что линейная проводящая деталь легко деформируется, а затраты на эту линейную проводящую деталь являются невысокими. Однако провод имеет проблемы, заключающиеся в том, что трудно выполнить электрическое соединение между электродами элементов посредством процесса сварки, такого как точечная сварка, ультразвуковая сварка или лазерная сварка, поскольку во время процесса сварки элементам передается большое количество тепла, что вызывает повреждение этих элементов.

Пластина, которая является листообразной проводящей деталью, имеет преимущество, состоящее в том, что электрическое соединение между электродами элементов может быть легко выполнено с помощью вышеупомянутого процесса сварки. Однако пластина имеет проблему, заключающуюся в том, что трудно выполнить электрическое соединение между электродами элементов даже при небольшой ошибке.

FPCB, которая широко используется в последние годы, имеет преимущества, состоящие в том, что электрическое соединение между электродами элементов может легко выполняться подобно пластине, и она подходит для электрического соединения в сложной структуре. Однако FPCB имеет проблемы, заключающиеся в том, что FPCB является очень дорогой, ее способность к формоизменению является низкой, а операция сборки является трудной.

Процессы составления модуля батареи через электрическое соединение между электродами множества элементов с использованием FPCB частично показаны на фиг.1 и 2. Фиг.1 иллюстрирует обычный процесс сборки модуля батареи, в котором соединение между электродами выполняется обычным образом, а фиг.2 иллюстрирует ненормальный процесс сборки модуля батареи, в котором соединение между электродами выполняется неправильно.

Обращаясь к фиг.1 и 2, FPCB 10 включает в себя гибкую плату 12, на которой сформирована схема 14. К схеме 14 присоединяются электроды 22 элементов 20. Когда соединительная схема 14 FPCB 10 правильно размещена на электродах 22 элементов 20, которые располагаются симметрично, как показано на фиг.1, выполняется нормальное электрическое соединение между электродами. С другой стороны, когда происходит ошибка при первом процессе соединения, как показано на фиг.2, последующие электрические соединения между электродами выполнить трудно. Следовательно, операция сборки осуществляется неточно.

Сущность изобретения

Соответственно цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы, по существу, устранить вышеупомянутые проблемы традиционного уровня техники, так же как и технические проблемы, пришедшие из прошлого.

Авторы настоящего изобретения выполнили различные эксперименты и исследования и в конечном итоге разработали соединитель электродов, обладающий преимуществами как провода, так и пластины. Конкретно, соединитель электродов включает в себя гибкий провод и закрепленные на этом проводе пластины, которые могут быть легко приварены к электродам элементов. Следовательно, соединитель электродов может быть изготовлен недорогим образом, операция сборки осуществляется легко благодаря характеристикам деформируемого провода, а электрическое соединение между электродами элементов выполняется пластинами, которые могут быть легко приварены к электродам.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения вышеописанные и другие цели могут быть достигнуты посредством предложения соединителя электродов, содержащего проводящий провод и пластины, закрепленные на этом проводе так, что пластины могут быть электрически соединены с электродами элементов, при этом пластины электрически соединены с проводом.

Проводящий провод представляет собой линейную проводящую деталь. Предпочтительно, проводящий провод покрыт изолирующим полимером, так что предотвращается короткое замыкание с периферийным устройством. Материал провода особенно не ограничивается при условии, что этот материал является проводящим. Например, для выполнения провода могут использоваться проводящие материалы, обычно используемые в электротехнических областях применения, такие как медь, железо и свинец. Предпочтительно, провод выполнен из меди, которая обладает отличной гибкостью и электрической проводимостью.

Пластины представляют собой листообразные проводящие детали, которые являются частями соединителя электродов и которые электрически соединяются с электродами элементов. Материал пластин особенно не ограничивается при условии, что выполняется электрическое соединение между пластинами и электродами элементов. Например, для выполнения пластин может использоваться никель, алюминий, медь, железо и их сплав. Предпочтительно, пластины выполнены из никеля или никелевого сплава, который является отличным в точки зрения стоимости и электрической проводимости.

Электрическое соединение между пластинами и электродами элементов может быть выполнено разными способами. Например, пластины и электроды элементов могут быть электрически соединены друг с другом посредством сварки, механического соединения или склеивания. Предпочтительно, электрическое соединение между пластинами и электродами элементов выполняется точечной сваркой, ультразвуковой сваркой, лазерной сваркой или пайкой.

Настоящее изобретение характеризуется тем, что электрическое соединение между соединителем электродов и электродами элементов выполняется пластинами, а взаимное соединение этих пластин выполняется проводом. Следовательно, присоединение электродов и пластин является легким, а электрическое соединение пластин выполняется с использованием гибкого провода независимо от расстояния между электродами.

Соединитель электродов согласно настоящему изобретению может быть создан путем изготовления провода и пластин по отдельности и затем присоединения провода и пластин друг к другу. Альтернативно для создания соединителя электродов провод и пластины выполняют заодно в одном теле. В предпочтительном варианте реализации соединитель электродов создают посредством прикрепления множества пластин к одному проводу. В соответствии с обстоятельствами множество отдельных деталей, каждая из которых изготавливается присоединением одной пластины к одному проводу, соединяют друг с другом для создания соединителя электродов согласно настоящему изобретению.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен модуль батареи, изготовленный с описанным выше соединителем электродов.

Модуль батареи включает в себя два или более элемента, которые электрически и механически соединены друг с другом для обеспечения тока высокой выходной мощности и большой емкости, который не может быть достигнут при одном единственном элементе. В модуле батареи используется соединитель для соединения отдельных элементов друг с другом последовательно и/или параллельно. Соединитель электродов служит для того, чтобы электрически соединять множество элементов (отдельных элементов), и поэтому соединитель электродов пригоден для использования с целью соединения электродов отдельных элементов друг с другом и с целью соединения электродов отдельных элементов с определенным внешним устройством при изготовлении средне- или крупногабаритного модуля батареи.

Структура модуля батареи, изготовленного с двумя или более отдельными элементами для обеспечения высокой выходной мощности и большой емкости, может быть различной. Структура модуля батареи хорошо известна специалистам в данной области техники, к которой относится настоящее изобретение, и поэтому детальное ее описание здесь приводиться не будет. Однако следует отметить, что структура модуля батареи с использованием соединителя электродов согласно настоящему изобретению входит в объем настоящего изобретения.

Предпочтительно, модуль батареи согласно настоящему изобретению используется в блоке батарей, который является источником питания для малогабаритных устройств, таких как портативные компьютеры, и крупногабаритных устройств, таких как электромобили или гибридные электромобили.

Краткое описание чертежей

Вышеописанные и другие цели, признаки и прочие преимущества настоящего изобретения будут более понятны из следующего детального описания, приведенного в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:

фиг.1 и 2 являются типичными видами, соответственно иллюстрирующими процессы правильной и неправильной сборки, когда электроды элементов соединяются друг с другом с использованием гибкой печатной платы (FPCB) согласно традиционному уровню техники;

фиг.3 представляет собой типичный частичный вид, иллюстрирующий соединитель электродов согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.4 представляет собой типичный вид, иллюстрирующий примерную пластину, использованную в соединителе электродов согласно настоящему изобретению; и

фиг.5 представляет собой вид в разрезе по линии A-A на фиг.3.

Описание основных ссылочных позиций на чертежах

100 соединитель электродов

200 провод

300 пластина

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации

Теперь будет подробно описан предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи. Однако следует отметить, что объем настоящего изобретения не ограничивается проиллюстрированным вариантом реализации.

Фиг.3 представляет собой типичный частичный вид, иллюстрирующий соединитель 100 электродов согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения.

Обращаясь к фиг.3, соединитель 100 электродов включает в себя провод 200 и множество пластин 300, закрепленных на проводе 200. Провод 200 включает в себя проводящую жилу 210 и изолирующую оболочку 220 для покрытия проводящей жилы 210.

Конструкция пластины 300 показана более детально на фиг.4. Как показано на фиг.4, пластина 300 имеет боковую зажимную часть 320, сформированную с одного бокового края листообразной основной части 310, и нижнюю зажимную часть 330, сформированную на нижнем краю листообразной основной части 310. Пластина 300 надежно закреплена на проводящей жиле 210 провода (двойная штрихпунктирная линия) посредством зажимных частей 320 и 330, и таким образом достигается электрическое соединение между пластиной и проводом. Боковая зажимная часть 320 может быть сформирована на другом боковом конце листообразной основной части 310. Каждый электрод элементов (не показаны) электрически соединен с листообразной основной частью 310, предпочтительно, посредством сварки.

Обращаясь снова к фиг.3, проводящая жила 210 обнажена в той области провода 200, где закреплена пластина 300. Следовательно, пластина 300 соединяется с проводом 200 зажимными частями 320 и 330 пластины 300, и таким образом достигается электрическое соединение между пластиной и проводом.

Фиг.5 является видом в разрезе по линии A-A на фиг.3. Изолирующая оболочка 220 (двойная штрихпунктирная линия) отсутствует в той области провода, где пластина соединяется с проводом. В результате проводящая жила 210 приводится в непосредственный контакт с боковой зажимной частью 320 пластины 300, и таким образом достигается электрическое соединение между пластиной и проводом.

Хотя выше был в иллюстративных целях раскрыт предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения, специалисты в данной области техники поймут, что возможны различные модификации, добавления и замены без отклонения от объема и сущности изобретения, раскрытые в следующей далее формуле изобретения.

Например, конструкция пластины и электрическое соединение между пластиной и проводом могут быть модифицированы различными путями на основе иллюстративного примера на фиг.3.

Промышленная применимость

Как ясно из вышеприведенного описания, соединитель электродов согласно настоящему изобретению электрически соединяется с электродами элементов посредством пластин. В результате, присоединение соединителя электродов к электродам элементов легко выполняется посредством сварки, при этом повреждение элементов минимизируется. Кроме того, электрическое соединение между пластинами выполняется посредством гибкого провода. Следовательно, операция сборки электродного соединения осуществляется очень легко, а соединитель электродов может быть изготовлен с невысокими затратами.

Изобретение относится к соединителю электродов элементов друг с другом в батарейном модуле. Согласно изобретению соединитель электродов включает в себя проводящий провод и пластины, закрепленные на этом проводе так, что пластины могут быть электрически соединены с электродами элементов. Пластины электрически соединены с проводом. Модуль батареи изготавливается с таким соединителем электродов. Соединитель электродов электрически соединяется с электродами элементов посредством пластин. Техническим результатом изобретения является снижение стоимости соединителя и упрощение операции сборки. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Соединитель электродов, содержащий проводящий провод и пластины, закрепленные на этом проводе так, что пластины могут быть электрически соединены с электродами элементов, при этом пластины электрически соединяются с проводом, и электрическое соединение между пластинами и электродом элементов выполняется точечной сваркой, ультразвуковой сваркой, лазерной сваркой или пайкой, и соединитель электродов выполнен посредством прижима множества пластин к единственному проводу.2. Соединитель электродов по п.1, в котором провод покрыт изолирующим полимером.3. Соединитель электродов по п.1, в котором провод выполнен из меди, а пластины выполнены из никеля.4. Модуль батареи, изготовленный с соединителем электродов по п.1.5. Модуль батареи по п.4, в котором соединитель электродов используется для того, чтобы соединить электроды множества элементов (отдельных элементов) друг с другом или соединить электрод одного из отдельных элементов с определенным внешним устройством.