一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法【技术领域】
本发明涉及方形电池的技术领域，特别是新型电流传导结构的方形电池及制造方
法的技术领域。
【背景技术】
目前，市场上现有的方形电池结构主要有四种，第一种方形电池，其极组结构特点
见图1和图2：A、电极(包括正极和负极)的极耳1与电极的基体2部分重叠并焊接结合；B、电
极上3没有定位孔，或者只有一个定位孔，或者两个定位孔之间的距离很近、不超过电极宽
度的1/3；C、正极和负极叠合成极组3后其极耳都在电极上部，正极和负极的极耳在高度和
宽度方向部分重叠；D、正极的所有极耳通过焊接或螺栓压紧接触的方式与通向电池壳外部
的正极电流引出端连接，负极的所有极耳通过焊接或螺栓压紧接触的方式与通向电池壳外
部的负极电流引出端连接。这种极组结构有以下的缺点：A、由于正负极极耳1在高度和宽度
方向部分重叠，极耳与引出端连接的部分的宽度通常不能超过电极全宽度的一半，因此，其
大电流导电能力受到限制；B、由于正负极极耳1在高度和宽度方向部分重叠，其厚度不能太
厚(通常不大于0.15mm)，否则将导致正负极极耳1直接接触而短路，因此，其大电流导电能
力受到限制；C、由于位于正极和负极引出端之间的电极部分导电长度很短，而远离正极和
负极引出端之间的电极部分的导电长度很长，因此，电极上的各个部位不能同时均匀的参
与电化学反应；D、极耳与涂有活性物质的部分连接部位和极耳与引出端连接部位的厚度不
同，对电极形成一定的拉扯和挤压，易导致正负极之间的短路。
第二种方形电池，其极组结构特点见图3和图4：A、电极(包括正极和负极)的极耳1
与电极的基体2部分重叠并焊接结合；B、电极的极耳1和基体2重叠的边缘冲有定位孔4，上
部定位孔与下部定位孔之间的距离不小于电极高度的1/2；C、正极和负极叠合成极组3后其
极耳分别位于电极的左右两边，正极和负极的极耳1在宽度方向完全没有重叠；D、极组中的
所有正极的极耳与一个正极导流片焊接连接，所有负极的极耳1与一个负极导流片5焊接连
接。在这种结构中，由于电极上有良好定位效果的定位孔，正负极叠合时能够很好的正对
(最大偏差通常不大于0.4mm)；同时，电极上各部位与正负极导流片5之间的距离一致、而正
负极导流片5相当于正负极的引出端，因此，电极上各部位的电化学反应较为均匀。但是，这
种结构有以下的缺点：A、正负极导流片5与正负极极耳1焊接的工艺难度非常大；B、由于焊
接的热量需要穿透导流片进行焊接，导流片的厚度不能很大(通常不大于1.0mm)，因此导流
片的大电流导电能力仍然受到限制。
第三种方形电池，其极组结构特点见图5和图6：A、电极上没有另外焊接的极耳，直
接留出较多的基体2代替极耳的作用；B、正极和负极叠合成极组后其极耳分别位于电极的
左右两边，正极和负极的极耳在宽度方向完全没有重叠；C、电极上没有定位孔，正负极叠合
时需要利用电极的边缘进行定位；D、极组中的所有正极基体的富余部分分成两组与一个正
极导流片5焊接连接，所有负极基体的富余部分分成两组与一个负极导流片5焊接连接。在
这种结构中，由于电极上各部位与正负极导流片5之间的距离一致、而正负极导流片5相当
于正负极的引出端，因此，电极上各部位的电化学反应较为均匀。但是，这种结构有以下的
缺点：A、由于不同电极与导流片5之间连接的基体长度不同，因此，不同电极之间的电流通
道的电阻不同，存在不同电极间电化学反应的不均匀性；B、由于需要利用电极的边缘进行
定位，因此可能产生毛刺，增大短路的风险；C、不同电极与导流片5之间连接的基体长度不
同，要么会增加电极制造时分类的难度，要么有一部分电极需要裁切去除一部分基体从而
增加了成本。
第四种方形电池，其极组结构特点见图7至图12：由具有活性物质7、基体2、带有定
位孔4的极耳1、导流条5等的正极和负极以及在正极和负极之间起到电子导电绝缘作用的
隔膜或隔板叠合形成极组3，正极和负极叠合成极组3后其极耳1及导流条5分别位于电极的
左右两边，正极和负极导流条5分别与通向电池壳外部的正极电流引出端和负极电流引出
端连接。在这种结构中，由于电极上各部位与正负极导流条5之间的距离一致、而正负极导
流条5相当于正负极的引出端，因此，电极上各部位的电化学反应较为均匀；同时，由于可利
用极耳上的定位孔进行定位，正极和负极叠合时的位置精度较高。但是，这种结构有以下的
缺点：A、每个电极导流条与极耳焊接，增加了制造成本；B、由于导流条的厚度大于电极涂有
活性物质的部分，因此，带有导流条的电极不便于叠合，增大了制造难度；C、由于极耳上定
位孔的存在，导致电极的无效宽度有所增加，空间利用率下降，对于宽度较窄的电池则更为
明显。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种新型电流传导结构的方形电
池及制造方法，易于制造，有较高的宽度利用率，易于实现大型化；同时，可以较好的实现电
化学反应的均匀性，可以具有良好的大电流输出能力。
为实现上述目的，本发明提出了一种新型电流传导结构的方形电池，包括电池壳、
极组，其特征在于：所述极组由具有活性物质、基体、极耳的正极和负极以及在正极和负极
之间起到电子导电绝缘作用的隔膜或隔板、极耳间垫片叠合而成；所述正极和负极叠合后
的状态时，极耳及极耳间垫片分别位于电极的左右两边，正极和负极极耳分别与正极和负
极内连接片焊接连接于高度方向上；所述正极和负极内连接片与通向电池壳外部的正极电
流引出端和负极电流引出端连接。
作为优选，所述电池的电极包括正极和负极，正极和负极极耳分别与正极和负极
内连接片焊接连接于高度方向的2n个等分点上，n为自然数，在每一个电极的基体上都具有
一块没有活性物质的区域，每一个电极基体上的此区域与一个极耳通过焊接连接。
作为优选，所述极组至少包含所述正极结构或所述负极结构，电池的极组叠合时，
在设备或工装上设置至少四个定位槽，不少于两个定位槽用于正极定位、不少于两个定位
槽用于负极定位，正极极耳间垫片上、下端穿入所有正极的定位槽中，负极极耳间垫片上、
下端穿入所有负极的定位槽中；两个槽位配合使用定位，正负极精确定位到偏差不超过
0.3mm。由于定位槽在极耳上的正负极的宽度方向非重叠区域，不会因为装配过程的接触产
生可增大短路风险的毛刺。
作为优选，所述极耳间垫片宽度和厚度截面形状为正方形，该截面正方形的边长
尺寸为L，边长与正极厚度TP、负极厚度TN、隔膜厚度TS的关系为：(TP+TN+2TS)≤L≤3(TP+TN+
2TS)，1.5mm≤L≤3mm。
一种新型电流传导结构的方形电池的制造方法，其特征在于：包括具体步骤如下：
(a)正电极的制造：将正极活性物质附着到正极基体上并充分干燥，保留有未附着
活性物质的无浆部区域，干燥后的正极通过滚压方式压到所需的厚度；然后再加工成所需
宽度和高度尺寸的单个半成品正电极，确保正极无浆部区域的宽度满足要求，将正极极耳
按照所需尺寸与半成品正电极的无浆部焊接在一起；再将正电极插入到隔膜袋中，控制隔
膜袋的尺寸使极耳间垫片在隔膜袋外；
(b)负电极的制造：将负极活性物质附着到负极基体上并充分干燥，保留有未附着
活性物质的无浆部区域，干燥后的负极通过滚压方式压到所需的厚度，再加工成所需宽度
和高度尺寸的单个半成品负电极，将负极极耳按照所需尺寸与半成品负电极的无浆部焊接
在一起；
(c)极组的组装：带有至少两个正极定位槽和至少两个负极定位槽的夹具中，所需
数量的成品负电极与所需数量的包裹有隔膜袋的成品正电极交替叠放，每叠2～4个正电极
时在正极定位槽内叠入一片极耳间垫片，同样，每叠2～4个负电极时在负极定位槽内叠入
一片极耳间垫片，直到完成一个极组的叠片，通过顶盖板将极组压紧固；
(d)成品电池外引出端与内引出片焊接：正极电流外引出端、正极电流内引出部件
按照所需顺序组合在一起，并用夹具夹紧，负极电流外引出端、负极电流内引出端按照所需
顺序组合在一起，用激光焊接使正极电流外引出端和正极电流内引出部件焊接在一起，并
使负极电流外引出端和负极电流内引出部件焊接在一起；
(e)负极电流内引出部件和负极极耳顶端焊接：通过夹具将成品极组与焊接好的
组件定位组装在一起，使正极电流内引出部件与极组的所有正极极耳顶端紧靠在一起，并
使负极电流内引出部件与所有负电极极耳顶端紧靠在一起，将组装配合好的极组与焊接组
件焊接在一起，并使负极电流内引出部件和与极组的所有负极极耳顶端焊接在一起；
(f)成品电池：将已与电池盖组件焊接连接的极组插入到电池壳中，并通过焊接使
电池盖与电池壳连接成为整体，其连接部位具有密封性，使极组、电流内引出部件容纳在电
池壳与电池盖形成的整体容器内，将所需量的电解液通过注液孔加入到电池壳体，将注液
口通过焊接或密封部件的方式实现密封，完成电池的组装，组装完成后的电池通过必要的
充放电活化过程后，成为具有完整电功能的成品电池。
作为优选，所述基体的材质为泡沫镍或冲孔镀镍钢带，所述活性物质，正极活性物
质为氢氧化镍；负极活性物质为贮氢合金粉、镉、锌或铁其中一种。
作为优选，所述极耳的材质为镍带或镀镍钢带，其厚度为0.05～0.20mm。
作为优选，所述极耳间垫片的材质可以是镍、铁或铁镀镍类导电物质，也可以是陶
瓷、玻璃、水泥类耐热非金属材料。
作为优选，所述电极的基体上涂有活性物质的部分，均经滚压设备在130～1000M
Pa压强下压制成型。
极组3的所有正极极耳1之间，除了与正极电流引出端9相连接的部位以外，可以不
通过焊接进行相互连接。同样的，所有负极极耳1之间，除了与负极电流引出端9相连接的部
位以外，可以不通过焊接进行相互连接。
所述极组的极耳间垫片，可以是导电的金属材料，也可以是不导电的耐热非金属
材料。当极耳间垫片为不导电的耐热非金属材料时，极耳间垫片除了保持极耳的平行以外，
还有利于阻止极耳与内连接片焊接时的熔融金属液进入极组内部；而极耳间垫片为导电的
金属材料时，除了起到与不导电的耐热非金属材料的极耳间垫片相同的作用以外，还可以
起到辅助导电的作用。
本发明的有益效果：
1、本发明的方形电池易于制造：首先，由于极耳间垫片的存在，使内连接片6与极
耳1之间焊接时的熔融金属液不会进入到极组内部(熔融金属液进入到极组内部将烧坏隔
膜、引起极组正负极之间短路)，因此，可降低焊接难度和焊接缺陷率；其次，极耳间垫片不
需要与极耳固定连接，而只需要在叠片时叠合在一起，使电极的制造和储运更为方便；再
次，极耳间垫片数量可远少于电极数量，因此，极组叠合时具有更高的效率；此外，极耳与间
垫片的截面为正方形，无须分辨宽度和厚度方向，可降低极耳间垫片组装时的难度。
2、本发明的电池的极组内部具有良好的电化学反应的一致性：首先，极组3中不同
电极的极耳1与内连接片6连接于相同位置，因此，电极间具有良好的一致性；其次，由于正
负极具有活性物质的部位7与极耳和内连接片6之间的距离是相等的，导电通道长度基本一
致；再次，由于极耳1于高度方向的多个等分点上与内连接片6焊接连接，因此，电极内部不
同高度具有较好的一致性。所以，整个极组具有良好的电化学反应一致性。
3、本发明的电池的极组可以具有良好的大电流输出能力：首先，由于极耳的宽度
很小，因此，极耳对电流输出不造成显著障碍；其次，由于极耳间垫片8的存在，内连接片可
根据需要选择较大的厚度。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1、图2是第一种方形电池及电极结构的示意图；
图3、图4是第二种方形电池及电极结构的示意图；
图5、图6是第三种方形电池及电极结构的示意图；
图7、图8、图9、图10是第四种方形电池及电极结构的示意图；
图11是第四种方形电池采用的导流条及导流条的导电截面的结构示意图；
图12A、12B、12C、12D是第四种方形电池的电极叠合形成极组示意图；
图13、图14是本发明一种新型电流传导结构的方形电池的电极结构示意图；
图15A、图15B、图15C是本发明一种新型电流传导结构的方形电池的极片、极片截
面及极耳间垫片叠加的结构示意图；
图16A、图16B、图16C、图16D是本发明一种新型电流传导结构的方形电池的电极叠
合形成极组示意图；
图17A、图17B、图17C是本发明一种新型电流传导结构的方形电池的另一角度示意
图。
图中：1-极耳、2-基体、3-极组、4-定位孔、5-导流片、6-内连接片、7-活性物质、8-
极耳间垫片、9-引出端、10-定位槽。
【具体实施方式】
参阅图13～图17C。
实施例一为镍系列水系二次电池，简称镍电池，其可以用做驱动电动汽车和混合
动力汽车的电源等。电池由极组3、电流引出部件、电池外壳组件、电解液等构成。电池外壳
组件由容纳极组的电池壳与电池盖组件构成，电池壳呈长方体形状，电池盖组件包括有电
池盖、电流引出部件、密封件、安全装置等。极组3由正极组、负极组、在正极和负极之间的隔
膜或隔板构成。极组3和电解液等都容纳在电池外壳内，并经电流引出部件连接至电池盖外
部，形成一个完整的电池。
极组3由正极组、负极组、在正极和负极之间的隔膜或隔板构成。所有的正极共同
组成正极组，并与正极电流引出部件通过焊接连接；所有的负极共同组成负极组，并与负极
电流引出部件通过焊接连接。正极与负极是交替叠合的，在所有叠合的正极与负极之间夹
有隔膜或隔板。
正极包括以下部分：包括氢氧化镍的活性物质附着在正极基体2上形成的正极有
浆部，由没有附着活性物质的正极基体2构成的正极无浆部，与无浆部通过焊接连接的正极
极耳1。正极无浆部基体2与正极有浆部基体2为一个整体，基体2可以是泡沫镍等多孔金属
材料。正极极耳1可以是镍带或镀镍钢带等薄金属板。正极基体2、正极极耳1、正极导流条均
为具有电子导电能力的金属材料且通过焊接形成电连接，活性物质发生电化学反应所产生
的电流可以通过正极基体2、正极极耳1、正极电流引出部件，并最终传导至正极电流外引出
端。
负极包括以下部分：包括储氢合金的活性物质附着在负极基体上形成的负极有浆
部，由没有附着活性物质的负极基体构成的负极无浆部，与无浆部通过焊接连接的负极极
耳1。负极无浆部基体与负极有浆部基体为一个整体，基体可以是泡沫镍等多孔金属材料，
也可以是冲孔镀镍钢带。负极极耳可以是镍带或镀镍钢带等薄金属板。负极基体、负极极耳
通过焊接形成电连接，活性物质发生电化学反应所产生的电流可以通过负极基体、负极极
耳、引出部件，并最终传导至负极电流外引出端。
电解液为强碱水溶液，可以是包括KOH、NaOH、LiOH、BaOH2等强碱的一种或多种。
电池壳材质为耐碱的塑料，如聚丙烯。在插入侧有开口，极组从此处插入至电池壳
中。
电池盖组件包括有电池盖、电流引出部件、密封件、安全装置等。电池盖材质为耐
碱的塑料，如聚丙烯；电流引出部件材质为镍或铁或铁镀镍；密封件材质为耐碱的橡胶，如
三元乙丙橡胶。
以下说明实施例一的电池的制造方法。
首先，将正极活性物质附着到正极基体上并充分干燥，保留有未附着活性物质的
无浆部区域。干燥后的正极通过滚压方式压到所需的厚度；然后再加工成所需宽度和高度
尺寸的单个半成品正电极，同时，确保正极无浆部区域的宽度满足要求。之后，将正极极耳
按照所需尺寸与半成品正电极的无浆部通过电阻焊或超声焊等方式焊接在一起；然后，再
将正电极插入到隔膜袋中，控制隔膜袋的尺寸使定位孔和导流条在隔膜袋外。至此，完成成
品正电极的制造。
同样的，将负极活性物质附着到负极基体上并充分干燥，保留有未附着活性物质
的无浆部区域。干燥后的负极通过滚压方式压到所需的厚度；然后再加工成所需宽度和高
度尺寸的单个半成品负电极，同时，确保负极无浆部区域的宽度满足要求。之后，将负极极
耳按照所需尺寸与半成品负电极的无浆部通过电阻焊或超声焊等方式焊接在一起；至此，
完成成品负电极的制造。
在一个图中所示的带有至少两个正极定位槽和至少两个负极定位槽的夹具中，所
需数量的成品负电极与所需数量的包裹有隔膜袋的成品正电极交替叠放，每叠2～4个正电
极时在正极定位槽内叠入一片垫片，同样，每叠2～4个负电极时在负极定位槽内叠入一片
垫片，直到完成一个极组的叠片。然后，采用图中未示出的顶盖板将极组压紧固定，防止极
组松脱，同时使所有正极与正极端的垫片紧密相贴，使所有负极与负极端的垫片紧密相贴。
将盖板盖上。至此，完成极组的组装。
正极电流外引出端、正极电流内引出部件按照所需顺序组合在一起，并用图中未
示出的夹具夹紧；同样的，负极电流外引出端、负极电流内引出端按照所需顺序组合在一
起，并用图中未示出的夹具夹紧。用激光焊接使正极电流外引出端和正极电流内引出部件
焊接在一起，并使负极电流外引出端和负极电流内引出部件焊接在一起。至此，完成成品电
池外引出端与内引出片焊接的制造。
通过图中未示出的夹具将成品极组与焊接好的组件定位组装在一起，使正极电流
内引出部件与极组的所有正极极耳顶端紧靠在一起，并使负极电流内引出部件与所有负电
极极耳顶端紧靠在一起。然后，将组装配合好的极组与焊接组件焊接在一起，并使负极电流
内引出部件和与极组的所有负极极耳顶端焊接在一起。
将已与电池盖组件焊接连接的极组插入到电池壳中，并通过热熔焊接或超声波焊
接使电池盖与电池壳连接成为整体，其连接部位具有密封性，使极组、电流内引出部件容纳
在电池壳与电池盖形成的整体容器内。然后，将所需量的电解液通过注液孔加入到电池壳
体。然后，将注液口的密封盖通过热熔或超声波焊接与注液口连接成为整体，其连接部位具
有密封性。至此，电池外壳成为一个完整的密封腔体，完成电池的组装。
组装完成后的电池通过必要的充放电等活化过程后，成为具有完整电功能的成品
电池。
本发明工作过程：
本发明一种新型电流传导结构的方形电池及制造方法在工作过程中，本发明的方
形电池易于制造：首先，由于极耳间垫片的存在，使内连接片6与极耳1之间焊接时的熔融金
属液不会进入到极组内部(熔融金属液进入到极组内部将烧坏隔膜、引起极组正负极之间
短路)，因此，可降低焊接难度和焊接缺陷率；其次，极耳间垫片不需要与极耳固定连接，而
只需要在叠片时叠合在一起，使电极的制造和储运更为方便；再次，极耳间垫片数量可远少
于电极数量，因此，极组叠合时具有更高的效率；此外，极耳与间垫片的截面为正方形，无须
分辨宽度和厚度方向，可降低极耳间垫片组装时的难度。
本发明的电池的极组内部具有良好的电化学反应的一致性：首先，极组3中不同电
极的极耳1与内连接片6连接于相同位置，因此，电极间具有良好的一致性；其次，由于正负
极具有活性物质的部位7与极耳和内连接片6之间的距离是相等的，导电通道长度基本一
致；再次，由于极耳1于高度方向的多个等分点上与内连接片6焊接连接，因此，电极内部不
同高度具有较好的一致性。所以，整个极组具有良好的电化学反应一致性。
本发明的电池的极组可以具有良好的大电流输出能力：首先，由于极耳的宽度很
小，因此，极耳对电流输出不造成显著障碍；其次，由于极耳间垫片8的存在，内连接片可根
据需要选择较大的厚度。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后
的方案均属于本发明的保护范围。