CN101950812A - 可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

一种可再充电电池，包括电极组件、容纳该电极组件的壳体、和连接到该壳体上的盖组件。所述电极组件包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的隔板。所述盖组件包括盖板和可变形板，该可变形板被附接到所述盖板并被配置为响应所述壳体内部的压力增加而变形，以将所述第一电极和所述第二电极彼此电连接。

Description

可再充电电池
技术领域
所述技术大体上涉及一种可再充电电池。
背景技术
与无法再充电的一次电池不同，可再充电电池能被反复充电和放电。低容量可再充电电池一般用于小型或便携式电子设备，例如移动电话、笔记本电脑或摄像机。大容量可再充电电池一般用作用于驱动混合电动车的马达的电源。
当在可再充电电池中产生过量的热时，或者当内部压力随着可再充电电池中的电解质溶液的分解而增加时，电池可能***或着火。特别是，在棱柱形电池的情况下，与圆柱形电池相比，由于其端子结构的独特特性，不易于提供切断或释放电流的结构。
以上在背景技术中公开的信息仅用于提高对所述技术的背景的理解，因此这些信息可能包含不构成本国本领域技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
所述技术的实施例提供一种具有改善的安全性的可再充电电池。
根据本发明的示例性实施例提供一种可再充电电池，包括：电极组件，包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的隔板；容纳所述电极组件的壳体；与所述壳体相连的盖组件，所述盖组件包括盖板和可变形板，所述可变形板被附接到所述盖板，并被配置为响应所述壳体内的压力增加而变形以将所述第一电极和所述第二电极彼此电连接。
所述可变形板可被电连接到所述盖板。例如，所述可变形板可被焊接到所述盖板。
所述盖组件可进一步包括第一接线片，所述第一接线片位于所述壳体的外部并位于所述盖板上且被电连接到所述第一电极，其中所述可变形板被配置为在变形时接触所述第一接线片。
所述盖组件可进一步包括位于所述第一接线片和所述盖板之间的绝缘构件，用于使所述第一接线片与所述盖板绝缘。
所述盖组件可进一步包括电连接到所述第一电极并安装在所述盖板上的第一端子、和使所述第一端子与所述盖板电绝缘的垫圈，其中所述第一接线片具有开口，通过该开口所述第一端子从所述壳体的内部伸出到所述壳体的外部。
所述第一接线片可通过所述第一端子的扩大头部或与该第一端子相连的螺母被固定到所述盖板上。
所述盖板可具有由所述可变形板覆盖的开口，其中所述第一接线片包括至少部分地***所述开口中的突起。
所述盖板可具有被所述可变形板覆盖的开口，并且所述盖组件可进一步包括绝缘构件，该绝缘构件包括覆盖用于限定所述盖板的所述开口的内壁以使所述第一接线片与所述盖板电绝缘的部分。
所述第二电极可被电连接到所述盖板。
所述盖组件可进一步包括第二端子，并且所述第二电极可被电连接到所述第二端子。
该可再充电电池可进一步包括介于所述第二端子与所述盖板之间的垫圈，其中所述垫圈使所述第二端子与所述盖板电隔离。
该可再充电电池可进一步包括位于所述盖板上并将所述第二端子电连接到所述盖板的连接接线片。
所述可变形板可被弯曲以向所述壳体的内部突出。
所述盖组件可以具有排气开口，并可进一步包括安装在所述盖板上以覆盖所述排气开口的排气构件，并且其中所述可变形板比所述排气构件厚。
附图说明
图1为示出根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图；
图2为沿着图1中的线II-II截取的剖视图；
图3为示出根据本发明的第二示例性实施例的可再充电电池的剖视图；
图4为示出根据本发明的第三示例性实施例的可再充电电池的剖视图；
图5为示出根据本发明的第四示例性实施例的可再充电电池的剖视图；
图6为示出根据本发明的第五示例性实施例的可再充电电池的剖视图。
指示附图中的一些元件的附图标记的描述
10：电极组件 11：正电极
11a：正电极未涂覆区域 110：可再充电电池
12：负电极 12a：负电极未涂覆区域
13：隔板 15：壳体
16：盖板 16a：短孔
20：盖组件 21：第一端子
21a：负电极引出接线片片 23：第二端子
22、23a：正电极引出接线片 29：连接接线片
41、51：第一短接线片 51a：短突起
42、52：回动板 42a、52a：附着区域
42b、52b：变形区域
具体实施方式
在以下描述中，“回动板”可以是能够因压力增加而变形的任何适当的板，并且本发明不对形状特别限制。该回动板也可被称为“可变形板”。
下文中，将参照附图对本发明的示例性实施例进行详细说明，以使本发明所属的本领域的普通技术人员能够实现本发明的技术概念。然而，本发明可以实施为多种方式且不限于以下示例性实施例。在说明书中从始至终相似的附图标记指示相似的组成元件。
图1为示出根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2为沿着图1中的线II-II截取的剖视图。
参见图1和图2，根据第一示例性实施例的可再充电电池110包括：通过将作为绝缘体的隔板13介于正电极11和负电极12之间而形成的电极组件10、容纳电极组件10的壳体15、和与壳体15的开口相连由此密封该壳体的盖组件20。
可再充电电池110例如为锂离子二次电池且在此被描述为棱柱形电池。然而，本发明并不限于此，且可被应用于任何适当的电池，例如，锂聚合物电池或圆柱形电池。
正电极11和负电极12各自均包括涂覆区域，在该涂覆区域中活性物质被涂覆在由薄金属箔形成的集流体上。正电极11和负电极12还分别包括未涂覆区域11a和12a，在未涂覆区域11a和12a中没有涂覆活性物质。在此，负电极12可以被称作第一电极，正电极11可以被称作第二电极，且反之亦然。
如图2所示，正电极未涂覆区域11a沿正电极11的纵向方向形成在正电极11的一端，负电极未涂覆区域12a沿负电极12的纵向方向形成在负电极12的与正电极未涂覆区域11a相对的一端。正电极11和负电极12与作为绝缘体介于正电极11和负电极12之间的隔板13一同被螺旋地卷绕。
然而，本发明并不限于此。例如，电极组件10可以具有这样一种结构，其中分别由多个薄片构成的多个正电极和多个负电极与介于该多个正电极和多个负电极之间的隔板堆叠在一起。
壳体15为具有开口侧的大致立方体形。盖组件20包括：覆盖壳体15的开口的盖板16；第一端子21，其伸出到盖板16的外部并被电连接到负电极12；和第一短接线片41，其被电连接到第一端子21，并利用介于第一短接线片41与盖板16之间的绝缘构件26被安装到盖板16上。第一短接线片41例如也可被称为第一接线片。
盖板16由薄板构成，并且具有切口25a的排气构件(或排气板)25被固定在盖板16上，切口25a被配置为在预定内部压力下破裂。在所描述的实施例中，排气构件25具有与回动板42不同的基本平坦的表面。排气构件25被安装在盖板上，位于盖板16的面向壳体15内部的一侧。盖板16具有排气孔(或排气开口)，该排气孔被围绕该排气孔的凹陷区域环绕。排气构件25被安装在盖板16的凹陷区域上，位于面向壳体15内部的一侧，以覆盖排气孔。切口25a位于排气构件25的与排气开口重叠的区域中，使得切口25a被配置为当内部压力达到在二次电池110的设计过程中选定的程度时破裂。
盖组件20包括用于使正电极11和负电极12彼此短路的回动板42。当可再充电电池110的内部压力增加时，回动板42使第一短接线片41与第二短接线片短路。第一示例性实施例的回动板42被固定地安装在盖板16上，从而盖板16用作第二短接线片。
垫圈24介于盖板16和第一端子21之间以将盖板16与第一端子21绝缘。第一端子21通过负电极引出接线片21a被电连接到负电极12，盖板16通过正电极引出接线片22被电连接到正电极11。
第一端子21穿过盖板16以从壳体15的内部伸出到壳体15的外部。第一短接线片41具有开口，第一端子21通过该开口伸出。在将第一短接线片41放置在盖板16上并使第一端子21通过第一接线片41和盖板16伸出之后，第一端子21的顶部通过施加压力而扩大，并且第一短接线片41被固定在第一端子21和垫圈24之间。也就是，根据本示例性实施例的第一端子21被形成为铆钉形。然而，本发明不限于此。例如，在其它实施例中，第一端子21和第一短接线片41可以通过将螺母紧固到第一端子21上而彼此固定。
第一短接线片41为大致板形并位于盖板16上。盖板16具有开口16a，开口16a被回动板42覆盖，且通过开口16a回动板42的弯曲(或向下凸出)表面伸到壳体15中。盖板16具有围绕开口的凹陷部分，且回动板42的附着区域42a被安装在盖板16的凹陷部分上。当回动板42变形(例如，向上凸出)时，回动板42与第一短接线片41接触，从而形成正电极11和负电极12之间的短路。在所描述的实施例中，也可被称为短孔的开口16a大于被排气构件25覆盖的排气开口。
当可再充电电池110的内部压力增加时，向下弯曲的变形区域42b向上回动以接触第一短接线片41，从而使正电极11和负电极12彼此短路。
由此，根据第一示例性实施例，当可再充电电池110的内部压力由于温度的上升或由于电解质溶液的分解而过度增加时，变形区域42b引起短路，从而防止可再充电电池110***或着火。由于回动板42发生变形时的压力能够通过改变该回动板的厚度和形状来调节，因此可以精确地设定引起短路的压力。
在一个实施例中，回动板42和排气构件25二者均可以由铝或其它适当的金属制成，回动板42的厚度可以为0.4mm，排气构件25的厚度可以为0.1mm。针对回动板42的孔的尺寸可以大于排气孔的尺寸，因此工作压力的范围彼此不同。例如，回动板的工作压力范围可以在约3个大气压(atm)和约4atm之间，排气构件的工作压力范围可以在约5atm和约6atm之间。这样，回动板可在切口25a破裂之前变形。
在图1和图2的实施例中，由于回动板42接触第一短接线片41的空间与电解质溶液所在的空间相分离，所以可以防止电解质溶液由于短路期间产生的火焰或热而着火。由于在短路发生时瞬间出现很大的电流，因此，如果短路区域位于壳体15的内部，则电池的内部温度可能显著上升。然而，根据本示例性实施例，第一短接线片41位于壳体15的外部，使得热能够通过第一短接线片41消散到外部，因而可以防止热在壳体15的内部过度积聚。
当压紧力被连续地施加于诸如弹簧等弹性构件时，长时间后该弹性构件的弹性可能减小或消失。为了确保可再充电电池110的与循环寿命相关的安全性，希望弹性构件在可再充电电池110的使用期间不会失去其弹性并在预定压力下工作。根据该描述的示例性实施例，回动板42在正常内部压力下不经受弹性变形，从而即使在经过相当长的时间之后回动板42仍能够在预定的压力下工作。
图3为示出根据本发明的第二示例性实施例的可再充电电池的剖视图。
参见图3，除了盖组件30以外，根据第二示例性实施例的可再充电电池120具有与图2的可再充电电池110基本相同的结构，因此将省略相同元件的重复描述。
如图3所示，根据第二示例性实施例的盖组件30包括完全位于壳体15内部的回动板52。回动板52包括：朝向壳体15内部向下凸出的变形区域52b、和附接到盖板16’的面向壳体15内部的一侧的附着区域52a。回动板52覆盖位于盖板16’上的开口(即，短孔)16a’。第一短接线片41在盖板16’的另一侧也覆盖开口16a’。第一短接线片41通过绝缘构件26’与盖板16’相分离，绝缘构件26’实现与图2的绝缘构件26基本相同的功能，但是具有不同的形状。在第二实施例中，绝缘构件26’包括覆盖用于限定开口16a’的内壁的部分，而不具有部分地覆盖第一短接线片41的顶部的部分。
回动板52位于开口16a’的下面，并具有通过焊接附接到盖板16’的下表面(即，面向壳体15内部的一侧)上的附着区域52a、和形成在附着区域52a的内部并以弧形(即，向下凸出)朝向电极组件10突出的变形区域52b。因此，回动板52通过盖板16’被电连接到正电极11。
当回动板52由于可再充电电池120的内部压力的增加而变形时，由于正电极11通过盖板16’被电连接到回动板52，并且第一端子21通过第一短接线片41被电连接到回动板52，因此正电极和负电极彼此电连接，由此引起第一和第二电极之间的短路。
图4为示出根据本发明的第三示例性实施例的可再充电电池的剖视图。
参见图4，除了盖组件40之外，根据第三示例性实施例的可再充电电池130具有与图2的可再充电电池110基本相同的结构，因此将省略相同元件的重复描述。
根据本示例性实施例的可再充电电池130包括壳体15和封闭并密封壳体15的盖组件40。盖组件40包括：与负电极12电连接的第一端子21、具有与第一端子21电连接且***短孔16a中的短突起51a的第一短接线片51、和放置在盖板16的围绕短孔16a的凹陷区域上并覆盖短孔16a的回动板42。回动板42的变形区域42b通过短孔16a伸出，使得回动板42的向下凸出部分位于壳体15内部。由于短突起51a，与图2的实施例相比，更易于使回动板42通过响应内部压力的增加而变形从而被电连接到第一短接线片51。突起51a的截面可以具有圆形形状或诸如正方形或五边形等适当的多边形形状。
图5为示出根据本发明的第四示例性实施例的可再充电电池的剖视图。
参见图5，除了盖组件50之外，根据第四示例性实施例的可再充电电池140具有与图2的可再充电电池110基本相同的结构，因此将省略相同元件的重复描述。
根据本示例性实施例的可再充电电池140包括壳体15和封闭并密封壳体15的盖组件50。盖组件50包括：与壳体15的开口相连的盖板17、电连接到负电极12的第一端子21、和电连接到正电极11的第二端子23。第一短接线片41被安装在盖板17上且第一端子21通过第一短接线片41和盖板17伸出，第一短接线片41还覆盖盖板17上的短孔17a。
用于密封第二端子23和盖板17并使第二端子23与盖板17隔离的垫圈28介于第二端子23与盖板17之间，且用于将盖板17和第二端子23电连接的连接接线片29被安装在盖板17上围绕第二端子23。连接接线片29具有开口，第二端子23通过该开口伸出，并被固定在第二端子23和盖板17之间。
第一端子21和第二端子23被定位为接近盖板17的沿纵向方向的相应端部(或边缘)。
当可再充电电池140的内部压力增加时，回动板42变形为向上弯曲以将第一短接线片41和盖板17电连接，从而引起正电极11和负电极12之间的短路。另外，当内部压力进一步增加时，切口25a破裂，从而将内部气体释放到外部。
这样，根据本示例性实施例，由于正电极11和负电极12在预定内部压力下彼此电连接，所以可以防止可再充电电池140因内部压力增加而***，并且，由于第一短接线片41位于壳体15的外部，所以可以防止因短路电流而在可再充电电池140中过度地产生热。
此外，由于第一短接线片41位于壳体15的外部，所以热能够通过第一短接线片41容易地消散到外部。另外，由于短路区域被定位为与电解质溶液相分离，所以可以防止电解质溶液着火。
图6为示出根据本发明的第五示例性实施例的可再充电电池的剖视图。
参见图6，除了盖组件60之外，根据第五示例性实施例的可再充电电池150具有与图5的可再充电电池140基本相同的结构，因此将省略相同元件的重复描述。
根据本示例性实施例的可再充电电池150包括壳体15和封闭并密封壳体15的盖组件60。盖组件60包括：与壳体15的开口相连的盖板17、电连接到负电极12的第一端子21、和电连接到正电极11的第二端子23。第一短接线片51被安装在盖板17上并具有开口，第一端子21通过该开口伸出。第一短接线片51具有与第一端子21电连接并***短孔17a中的短突起51a，回动板42被放置在盖板16的围绕短孔17a的凹陷区域上并覆盖短孔17a。回动板42的变形区域42b通过短孔17a伸出，使得回动板42的向下凸出部分位于壳体15内部。
尽管结合目前被认为很实用的示例性实施例对本发明进行了描述，应该理解的是，本发明不限于所公开的实施例，相反，致力于覆盖包含在所附权利要求及其等同替代的范围和精神内的各种修改和等同设置。

Claims (15)

1.一种可再充电电池，包括：
电极组件，包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的隔板；
容纳所述电极组件的壳体；
与所述壳体相连的盖组件，所述盖组件包括盖板和可变形板，所述可变形板被附接到所述盖板，并被配置为响应所述壳体内部的压力增加而变形，以将所述第一电极和所述第二电极彼此电连接。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述可变形板被电连接到所述盖板。
3.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中所述可变形板被焊接到所述盖板。
4.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括第一接线片，所述第一接线片位于所述壳体的外部并位于所述盖板上且被电连接到所述第一电极，并且其中所述可变形板被配置为在变形时接触所述第一接线片。
5.根据权利要求4所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括位于所述第一接线片和所述盖板之间的绝缘构件，用于使所述第一接线片与所述盖板电绝缘。
6.根据权利要求4所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括：与所述第一电极电连接并安装在所述盖板上的第一端子、和使所述第一端子与所述盖板电绝缘的垫圈，并且其中所述第一接线片具有开口，通过该开口所述第一端子从所述壳体的内部伸出到所述壳体的外部。
7.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一接线片通过所述第一端子的扩大头部或连接到所述第一端子上的螺母被固定到所述盖板上。
8.根据权利要求4所述的可再充电电池，其中所述盖板具有被所述可变形板覆盖的开口，并且其中所述第一接线片包括至少部分地***所述开口中的突起。
9.根据权利要求4所述的可再充电电池，其中所述盖板具有被所述可变形板覆盖的开口，并且所述盖组件进一步包括绝缘构件，该绝缘构件包括覆盖用于限定所述盖板的所述开口的内壁以使所述第一接线片与所述盖板电绝缘的部分。
10.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第二电极被电连接到所述盖板。
11.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括第二端子，并且所述第二电极被电连接到所述第二端子。
12.根据权利要求11所述的可再充电电池，进一步包括介于所述第二端子与所述盖板之间的垫圈，其中所述垫圈使所述第二端子与所述盖板电隔离。
13.根据权利要求11所述的可再充电电池，进一步包括位于所述盖板上并将所述第二端子电连接到所述盖板的连接接线片。
14.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述可变形板被弯曲为朝向所述壳体的内部突出。
15.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述盖组件具有排气开口，并进一步包括安装在所述盖板上以覆盖所述排气开口的排气构件，并且其中所述可变形板比所述排气构件厚。
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