CN102163708A - 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，该电极组件包括第一电极板、第二电极板以及位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板；容纳所述电极组件的壳体；和至少一个短路引发构件，该至少一个短路引发构件电联接到所述电极组件的所述第一电极板或所述第二电极板，并且适于在所述可再充电电池的形状改变时引发所述可再充电电池中的短路。

Description

可再充电电池
技术领域
本发明的一个或更多个实施例涉及一种二次电池，即可再充电电池。
背景技术
与不能再充电的一次电池不同，二次电池是能被充电和放电的可再充电电池。二次电池广泛应用于高技术电子装置，例如蜂窝电话、便携式电脑和可携式摄像机，并且还用于汽车。
二次电池典型地包括电极组件和电解液。电极组件包括正极板、负极板和隔板。电解液通常包括锂离子。电极组件的正极板和负极板可各自包括从电极组件伸出的电极接头。
电极组件容纳在壳体内，电极端子可暴露于壳体外。从电极组件伸出的电极接头可电联接到电极端子。壳体可具有圆柱形形状或有角的形状。
二次电池可用于恶劣的环境中，例如可引起压毁或震动的环境。因此，二次电池的稳定性和可靠性即使在这种恶劣环境中也必须要高。
发明内容
本发明的一个或更多个实施例包括具有高稳定性和可靠性的二次电池，即可再充电电池，以防止在由于压毁力或震动引起的受压环境下的***。
根据本发明的一个或更多个实施例，二次电池包括：电极组件，该电极组件包括第一电极板、第二电极板以及位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板；容纳所述电极组件的壳体；和至少一个短路引发构件，该至少一个短路引发构件电联接到所述电极组件的所述第一电极板或所述第二电极板，并且适于在所述可再充电电池的形状改变时引发所述可再充电电池中的短路。
在一个实施例中，所述二次电池引发构件包括电联接到所述第一电极板的第一短路引发构件和电联接到所述第二电极板的第二短路引发构件，并且其中所述第一短路引发构件被构造为接触所述第二短路引发构件以引发所述可再充电电池中的短路。在一个实施例中，所述第一短路引发构件与所述第二短路引发构件分隔开。
所述可再充电电池还可包括引线构件，该引线构件在所述电极组件和所述至少一个短路引发构件之间，以将所述电极组件电联接到所述至少一个短路引发构件。在一个实施例中，所述引线构件与所述至少一个短路引发构件构成整体，并且所述至少一个短路引发构件中的每一个包括固定到所述引线构件的扩展部分和接触部分，该接触部分从所述扩展部分延伸并被构造为在与另一个所述至少一个短路引发构件的接触部分接触时引发短路。
根据本发明的一个或更多个实施例，通过防止在由于压毁力或震动引起的受压环境下的***，二次电池可具有高的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为根据本发明实施例的二次电池的透视图；
图2为沿图1中的线II-II截取的横截面图；
图3为图1中的二次电池的局部分解透视图，其中短路引发构件的分解视图被显示；
图4为根据本发明另一实施例的二次电池的透视图；和
图5为根据本发明另一实施例的二次电池的横截面图。
具体实施方式
现在将详细参照实施例，实施例的示例在附图中图示。
图1为根据本发明实施例的二次电池100的透视图，图2为沿图1中的线II-II截取的横截面图，图3为图1中的二次电池100的局部分解透视图，其中短路引发构件的分解视图被显示。在图3中，短路引发构件50和60与电极组件10和集流板40的分解视图被显示。
参见图1、图2和图3，二次电池100包括电极组件10、电极端子21和22、盖板30、壳体34以及短路引发构件50和60。这里，二次电池100可为具有有角的形状的锂离子二次电池。
在电极组件10中，构成绝缘体的隔板13位于阳极板11和阴极板12之间，阳极板11、阴极板12和隔板13卷绕在一起。电极组件10容纳在壳体34内。电极端子21和22包括阳极端子21和阴极端子22。阳极端子21和阴极端子22分别电联接到电极组件10的阳极板11和阴极板12，并且暴露到壳体34的外部。盖板30与壳体34的开放侧结合。
短路引发构件50和60安装在壳体34内，并由于施加到壳体34上的阈值外部压力而短路。也就是说，当通过压毁力或震动施加阈值外部压力时，短路引发构件50和60使阳极和阴极电短路。
短路引发构件50和60包括阳极短路引发构件50和阴极短路引发构件60。阳极短路引发构件50电联接到阳极板11，阴极短路引发构件60电联接到阴极板12。当施加外部压力时，阳极短路引发构件50和阴极短路引发构件60可彼此接触以电短路。
短路引发构件50和60可位于壳体34中电极组件10和盖板30之间的空间中。因此，当壳体34由于压力而变形时，壳体34内的短路引发构件50和60引发短路。
在短路期间，阳极板11和阴极板12通过短路引发构件50和60电联接。短路引发构件50和60可由具有非常低的电阻率的材料形成。因此，短路引发构件50和60在短路期间产生最少的热量，并很快地允许大电流从其中流过。
因此，短路引发构件50和60防止或减小二次电池100由于外部震动或压毁力而***或起火的可能性，因而获得二次电池100的稳定性和可靠性。
在压毁或震动期间，壳体34可沿在图1中图示的X-X’、Y-Y’和Z-Z’方向中的至少一个方向受压。因此，短路引发构件50和60可被构造为由于沿不同方向施加的压力而短路。
电极组件10包括阳极板11、阴极板12和隔板13。这里，构成绝缘体的隔板13在阳极板11和阴极板12之间，并且阳极板11、阴极板12和隔板13被卷绕以形成电极组件10。
阳极板11包括未涂覆部分11a和涂覆部分11b，阴极板12包括未涂覆部分12a和涂覆部分12b。涂覆部分11b和12b是在其上活性物质涂覆到集流体上的部分。未涂覆部分11a和12a是其上没有活性物质的部分。
未涂覆部分11a沿阳极板11的长度方向形成在阳极板11的一个侧端上，未涂覆部分12a沿阴极板12的长度方向形成在阴极板12的与阳极板11的所述一个侧端相反的一个侧端上。
同时，可通过挤压被卷绕以形成圆柱体的阳极板11、阴极板12和隔板13而形成电极组件10。这里，如图3所示，电极组件10可被挤压为板形以具有平坦部分18和弯曲部分19。
平坦部分18可被形成为电极组件10的通过挤压被卷绕的阳极板11、阴极板12和隔板13而变平以形成平坦形状的***表面。弯曲部分19可被形成为电极组件10的在平坦部分18的每个端部处弯曲的***表面。
壳体34可为具有一个开放侧的有角的形状。电极组件10可通过壳体34的开放侧与电解液一起容纳在壳体34内。盖板30覆盖壳体34，而电极端子21和22通过盖板30伸出到壳体34的外部。壳体34和盖板30之间的边界通过使用激光而被焊接，因而容纳电极组件10和电解液的壳体34被密封。
盖板30可由薄板形成。盖板30可包括电解液注入孔38a，电解液通过该电解液注入孔38a注入。密封塞38可被***到电解液注入孔38a中。同样，盖板30可包括排气构件39，该排气构件39具有可由于内部压力而破裂的槽。
盖板30可包括通过穿透盖板30而形成的端子孔21a和22a。端子孔21a和22a可分别包括阳极端子孔21a和阴极端子孔22a。阳极端子21可通过阳极端子孔21a伸出到壳体34的外部。阴极端子22可通过阴极端子孔22a伸出到壳体34的外部。
上衬垫25和下衬垫27可位于盖板30和电极端子21和22之间，以使盖板30与电极端子21和22绝缘。这里，电极端子21和22包括阳极端子21和阴极端子22。
下衬垫27安装在端子孔21a和22a中，并且位于盖板30的面向内部的表面上，上衬垫25安装在盖板30的面向外部的表面之上或安装在该表面上。垫圈24安装在上衬垫25上以吸收夹紧力。在阳极端子21和阴极端子22中的每一个上可形成有螺纹，以与螺母29紧固。螺母29支撑电极端子21和22。
可代替地，电极端子21和22可为铆钉类型。这里，电极端子21和22中的每一个的一部分通过端子孔21a和22a从壳体34伸出，并且电极端子21和22的伸出部分可受压以变得较大地平坦，而上衬垫25***到端子孔21a和22a与该伸出部分之间，以将电极端子21和22固定到盖板30。
集流板40可通过使用焊接被附接到电极组件10的未涂覆部分11a。集流板40通过引线构件28被电联接到阳极端子21。因此，阳极端子21通过引线构件28和集流板40被连接到电极组件10的阳极板11。
同样，集流板40可通过焊接被附接到电极组件10的未涂覆部分12a。集流板40通过引线构件28被电联接到阴极端子22。因此，阴极端子22通过引线构件28和集流板40被连接到电极组件10的阴极板12。
绝缘构件26安装在引线构件28和盖板30之间。引线构件28包括附接到集流板40的集流引线单元28b和附接到电极端子21和22的端子引线单元28a。
根据本发明的另一实施例，阳极端子21或阴极端子22可省去上衬垫25、绝缘构件26和下衬垫27。
例如，上衬垫25和下衬垫27可从阳极端子21和盖板30之间省去，绝缘构件26可从阳极端子21的引线构件28和盖板30之间省去。
这里，阳极端子21在没有上衬垫25和下衬垫27的情况下可通过直接穿透阳极端子孔21a而接触盖板30。同样，引线构件28可直接接触盖板30。在此情形下，盖板30和壳体34具有与阳极端子21相同的极性。
根据本发明当前实施例的二次电池100可为锂离子电池，但不限于此。除锂离子电池以外，二次电池100可为镍镉电池、镍氢电池或包括锂电池的其他电池。
如图1中所示，二次电池100可具有有角的形状。然而，二次电池100的形状不限于此，还可具有不同的形状，例如圆柱形和袋形。
短路引发构件50和60可通过引线构件28和集流板40电联接到电极组件10。也就是说，阳极短路引发构件50可通过引线构件28和集流板40电联接到电极组件10的阳极板11。阴极短路引发构件60可通过引线构件28和集流板40电联接到电极组件10的阴极板12。
另外，短路引发构件50和60可与引线构件28整体形成为单个部件。可代替地，短路引发构件50和60可分开制造，然后可通过使用焊接联接到引线构件28。
当外部压力施加到壳体34上时，短路引发构件50和60与引线构件28一起移动。这样，阳极短路引发构件50和阴极短路引发构件60可彼此接触以电短路。
根据一个实施例，阳极短路引发构件50和阴极短路引发构件60之间的距离可被确定为使得根据特定阈值压力引发短路。
短路引发构件50和60可由具有非常低的电阻率的材料形成，例如铜(Cu)、铝(Al)和铁(Fe)。这里，短路引发构件50和60可由与引线构件28相同的材料形成。
彼此电联接的阳极板11、集流板40和引线构件28可由相同的材料形成，例如Al。在此情形下，阳极短路引发构件50可由与引线构件28相同的材料形成，例如Al，引线构件28通过与阳极短路引发构件50形成整体或使用焊接连接到阳极短路引发构件50。
彼此电联接的阴极板12、集流板40和引线构件28可由相同的材料形成，例如Cu。这里，阴极短路引发构件60可由与引线构件28相同的材料形成，例如Cu，引线构件28与阴极短路引发构件60形成整体或通过使用焊接连接到阴极短路引发构件60。
同样地，由于短路引发构件50和60由具有低电阻率的材料形成，因而短路引发构件50和60在短路期间产生最少的热量，并快速地让大电流通过。因此，短路引发构件50和60防止或减小二次电池100由于外部震动或压毁而***或起火的可能性，从而获得二次电池100的稳定性和可靠性。
短路引发构件50和60包括阳极短路引发构件50和阴极短路引发构件60。当施加外部压力时，阳极短路引发构件50和阴极短路引发构件60可彼此接触以电短路。
短路引发构件50和60包括扩展部分51和61以及接触部分52和62。扩展部分51和61中的每一个的一个端部被固定到或连接到引线构件28。扩展部分51和61的另一个端部分别与接触部分52和62形成整体或连接到接触部分52和62。接触部分52和62在外部压力施加到壳体34上时彼此接触。在该实施例中，接触部分52和62分别垂直于扩展部分51和61。
阳极短路引发构件50包括阳极扩展部分51和阳极接触部分52。阳极扩展部分51的一个端部被固定到或连接到阳极的引线构件28。阳极扩展部分51的另一个端部与阳极接触部分52形成整体或连接到阳极接触部分52。
阴极短路引发构件60包括阴极扩展部分61和阴极接触部分62。阴极扩展部分61的一个端部被固定到或连接到阴极的引线构件28。阴极扩展部分61的另一个端部与阴极接触部分62形成整体或连接到阴极接触部分62。
阳极接触部分52和阴极接触部分62彼此分隔开并彼此面对。阳极接触部分52和阴极接触部分62在阈值外部压力施加到壳体34上时彼此接触。通过短路引发构件50和60引发短路的压力可至少部分地基于阳极接触部分52和阴极接触部分62之间的距离计算。
为了增加接触部分精确接触的可能性，阳极接触部分52和阴极接触部分62的相对的面积可大于扩展部分51和61中的每一个的横截面。没有阳极接触部分52和阴极接触部分62，即使阳极扩展部分51和阴极扩展部分61由于外部压力而彼此接近，它们因为各自相对较薄而也可能不彼此接触。然而，在根据本实施例的二次电池100中，当外部压力施加到壳体34时，阳极接触部分52和阴极接触部分62可由于它们增加的尺寸而容易地彼此接触。因而，当外部压力根据压毁力或震动施加到壳体34时，短路引发构件50和60可容易地使阳极和阴极电短路。因而获得二次电池100的稳定性和可靠性。
电极组件10在卷绕后受压为平坦，以形成板形，并可具有在中心的内部空间14。集流板40可包括***内部空间14中的支撑伸出部42和通过压迫未涂覆部分11a和12a被焊接到电极组件10的侧面的附接板41。
支撑伸出部42沿集流板40的长度方向从集流板40的宽度方向中心延伸。支撑伸出部42的高度可大致对应于电极组件10的内部空间14的高度。
支撑伸出部42当其位于电极组件10的内部空间14中时支撑电极组件10。因此，支撑伸出部42即使在外部震动之后也可维持电极组件10和集流板40之间的充分接触。支撑伸出部42不仅沿内部空间14的长度方向而且也沿宽度方向支撑电极组件10，因而稳定地支撑电极组件10。
附接板41可连接到支撑伸出部42的两个端部。附接板41接触电极组件10的侧端，在电极组件10的侧端处的未涂覆部分11a和12a被挤压。这里，侧端代表当电极组件10被卷绕时垂直于中心轴的侧表面。
因此，附接板41和未涂覆部分11a和12a在宽的区域上彼此接触。另外，附接板41可通过使用激光焊接被附接到电极组件10的侧端。这样，当使用激光焊接时，集流板40的厚度与使用超声焊接时相比可更厚，因而集流板40的电阻可减小。
另外，由于集流板40被固定到未涂覆部分11a和12a的侧面，电极组件10的总输出可通过减小未涂覆部分11a和12a的面积和增加涂覆部分11b和12b的面积而被增大。
根据本发明的当前实施例，二次电池100的稳定性和可靠性通过防止在取决于压毁力或震动的受压环境下的***而获得。
图4为根据本发明另一实施例的二次电池200的透视图。与图2中的二次电池100相比，二次电池200省去了使阳极板211或阴极板212与盖板230电隔离的上衬垫25、绝缘构件26和下衬垫27。
在图4中，与图1中的二次电池100相同的二次电池200的元件具有与二次电池100的元件相同或相似的附图标记，并且不再重复其详细描述。
参见图4，在二次电池200中，上衬垫25、下衬垫27和绝缘构件26被省去。
在此情形下，盖板230可为阳极。另外，阳极端子的引线构件228可直接接触盖板230。在此情形下，盖板230和壳体234具有与阳极端子相同的极性。
二次电池200包括电极组件210、电极端子、盖板230、壳体234以及短路引发构件250和260。
在电极组件210中，构成绝缘体的隔板213位于阳极板211和阴极板212之间。壳体234将电极组件210容纳在其中。电极端子可包括阳极端子和阴极端子222。
阳极端子和阴极端子222分别电联接电极组件210的阳极板211和阴极板212，并且暴露于壳体234的外部。盖板230与壳体234的开放侧结合。
短路引发构件250和260安装在壳体234内，并由于施加到壳体234上的阈值外部压力而短路。短路引发构件250和260包括阳极短路引发构件250和阴极短路引发构件260。
短路引发构件250和260防止二次电池200由于外部震动或压毁力而***或起火，因而获得二次电池200的稳定性和可靠性。
阳极板211包括阳极未涂覆部分211a和阳极涂覆部分211b。阴极板212包括阴极未涂覆部分212a和阴极涂覆部分212b。阳极端子可为盖板230。阴极端子222可被形成为通过阴极端子孔222a伸出到壳体234外。
盖板230可包括电解液注入孔238a。密封塞238可被***到电解液注入孔238a中。排气构件239可安装在盖板230中。上衬垫225和下衬垫227位于盖板230和阴极端子222之间，以使盖板230与阴极端子222彼此绝缘。垫圈224安装在上衬垫225上以吸收夹紧力。阴极端子222可包括螺母229。可替代地，阴极端子222可为铆钉类型。
集流板240可通过使用焊接被附接到电极组件210的阴极未涂覆部分212a。集流板240通过使用作为媒介的引线构件228被电联接到阴极端子222。绝缘构件226安装在引线构件228和盖板230之间。引线构件228包括附接到集流板240的集流引线部分228b和附接到阴极端子222或盖板230的端子引线部分228a。
短路引发构件250和260包括扩展部分251和261以及接触部分252和262。阳极短路引发构件250包括阳极扩展部分251和阳极接触部分252。阴极短路引发构件260包括阴极扩展部分261和阴极接触部分262。
集流板240可包括支撑伸出部和附接板。支撑伸出部***到电极组件210的内部空间中以支撑电极组件210。附接板可连接到支撑伸出部的两个侧端。
图5为根据本发明另一实施例的二次电池300的横截面图。与图4中的二次电池200相比，在根据本发明当前实施例的二次电池300中，阳极短路引发构件250被省去，并且短路引发构件360取代了阴极短路引发构件260。
在图5中，与图4所示二次电池200基本相似的二次电池300的元件具有与二次电池200的元件相同的附图标记，并且不再重复其详细描述。
参见图5，在二次电池300中，短路引发构件360可被构造为接触引线构件328，以引发由于施加到壳体234上的外部压力而引起的短路。但是，该发明不限于此，短路引发构件360还可接触盖板230或壳体234，以引发由于施加到壳体234上的外部压力而引起的短路。
在此情形下，盖板230和/或壳体234通过引线构件328电连接到电极组件210的阳极板211或阴极板212，并且分别作为暴露于壳体234的外部的阳极端子或阴极端子。另外，短路引发构件360可通过引线构件228电连接到电极组件210的阴极板212或阳极板211。
在图5中，盖板230和/或壳体234通过引线构件328电连接到电极组件210的阳极板211，并且作为暴露于壳体234的外部的阳极端子。短路引发构件360可通过引线构件228电连接到电极组件210的阴极板212。
在此情形下，当阈值压力或更大的压力施加到壳体234时，短路引发构件360可被移动，以接触引线构件328，从而引发短路。因此，短路引发构件360防止二次电池300在由于压毁力或震动引起的受压环境下的***，从而获得二次电池300的稳定性和可靠性。
短路引发构件360包括扩展部分361和接触部分362。扩展部分361从第一端部延伸到第二端部。扩展部分361的第一端部可被固定或连接到引线构件228，扩展部分361的第二端部可与接触部分362整体形成，或可与接触部分362分开并联接到接触部分362。
接触部分362可在压力施加到壳体234时被移动以接触引线构件328。例如，接触部分362可从扩展部分361朝盖板230弯曲。因此，当阈值压力施加到壳体234时，短路可容易地被引发。在此情形下，当短路引发构件360接触引线构件328时，阳极板211和阴极板212之间的短路被引发。
通常，接触部分362与引线构件328、壳体234或盖板230之间的距离越大，引起短路所需的压力越大。在此情形下，接触部分362和引线构件328之间的距离可以通过可根据期望的阈值压力引发短路的方式而确定。
如上所述，根据本发明的一个或更多个上述实施例，二次电池的稳定性和可靠性通过防止在由于压毁力或震动引起的受压环境下的***而获得。
应该理解的是，本文所述的示例性实施例应被视为仅为描述性的意义，并不用于限制性的目的。每个实施例中的特征或方面的描述应典型地被视作可用于其他实施例中的其他相似的特征或方面。

Claims (17)

1.一种可再充电电池，包括：
电极组件，该电极组件包括第一电极板、第二电极板以及位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板；
容纳所述电极组件的壳体；和
至少一个短路引发构件，该至少一个短路引发构件电联接到所述电极组件的所述第一电极板或所述第二电极板，并且适于在所述可再充电电池的形状改变时引发所述可再充电电池中的短路。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述至少一个短路引发构件包括电联接到所述第一电极板的第一短路引发构件和电联接到所述第二电极板的第二短路引发构件。
3.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中，所述第一短路引发构件被构造为接触所述第二短路引发构件以引发所述可再充电电池中的短路。
4.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中，所述第一短路引发构件与所述第二短路引发构件分隔开。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括引线构件，该引线构件在所述电极组件和所述至少一个短路引发构件之间，以将所述电极组件电联接到所述至少一个短路引发构件。
6.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中，所述引线构件与所述至少一个短路引发构件构成整体。
7.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中，所述至少一个短路引发构件中的每一个包括固定到所述引线构件的扩展部分和接触部分，该接触部分从所述扩展部分延伸并被构造为在与另一个所述至少一个短路引发构件的接触部分接触时引发短路。
8.根据权利要求7所述的可再充电电池，其中，所述接触部分垂直于所述扩展部分。
9.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中，所述至少一个短路引发构件和所述引线构件包括相同的材料。
10.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中，所述第一电极板、所述至少一个短路引发构件和所述引线构件包括相同的材料。
11.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述至少一个短路引发构件包括具有低电阻率的材料。
12.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述至少一个短路引发构件包括铜、铝或铁。
13.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括联接到所述壳体的盖板，其中，所述第一电极板或所述第二电极板电联接到所述盖板。
14.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述至少一个短路引发构件被构造为接触所述壳体以引发所述可再充电电池中的短路。
15.一种可再充电电池，包括：
电极组件，该电极组件包括第一电极板、第二电极板以及位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板；
容纳所述电极组件的壳体；和
分别电联接到所述电极组件的所述第一电极板和所述第二电极板的第一短路引发构件和第二短路引发构件，其中，所述第一短路引发构件和所述第二短路引发构件彼此分隔开。
16.一种可再充电电池，包括：
电极组件，该电极组件包括第一电极板、第二电极板以及位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板；
容纳所述电极组件的壳体；和
电联接到所述第一电极板的至少一个短路引发构件；其中，所述第二电极板电联接到所述壳体。
17.根据权利要求16所述的可再充电电池，其中，所述至少一个短路引发构件与所述壳体分隔开。
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