CN102683760A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供一种二次电池，包括可持续执行熔断器功能的熔断部件。在第一短路板与连接板接触以形成短路的状态下，即使当由该短路所产生的热量使所述第一短路板熔化时，第二短路板与所述连接板接触以保持短路状态，使得所述熔断部件能够持续执行熔断器功能。所述二次电池包括：电极组件；容纳所述电极组件的壳体；包括密封所述壳体并具有短路孔的盖板的盖组件；以及包括第一短路板、第二短路板和连接板的短路组件。所述第一短路板设置在所述短路孔中。所述第二短路板与所述第一短路板的下部接触。所述连接板与所述盖板分隔开并设置在所述盖板外部以覆盖所述短路孔。

Description

二次电池
技术领域
本发明的各实施例涉及二次电池。
背景技术
与典型不可再充电的一次电池不同，二次电池是可再充电的。典型的二次电池包括低容量电池和高容量电池，低容量电池具有组形式的电池单元并用在便携式小型电子装置，比如蜂窝式电话和摄像机中，高容量电池包括彼此连接的数十个电池组并用作用于驱动例如混合动力车辆的马达的电源。
二次电池被制造为各种形状，比如圆柱形和棱柱形。电解液和通过在正电极板与负电极板之间***作为绝缘体的隔板而形成的电极组件被安装在壳体中，并且提供有电极端子的盖组件被安装在壳体上，从而形成二次电池。
当二次电池过充电时，产生过多的热量，或者电解液被分解以增加二次电池的内压，并且二次电池可能由此燃烧或***。因此，需要具有高安全性的二次电池。
发明内容
本发明的一方面提供一种二次电池，包括能够持续执行熔断器功能的熔断部件。根据一个方面，当第一短路板与连接板接触以形成短路时，即使由该短路生成的热量使所述第一短路板熔化时，所述第二短路板与所述连接板接触以保持短路状态，使得所述熔断部件能够持续执行熔断器功能。
一种二次电池，包括：电极组件；容纳所述电极组件的壳体；密封所述壳体的盖组件，所述盖组件包括盖板；和短路组件，包括具有联接到所述盖板的边缘部分的第一短路板和具有联接到所述盖板的边缘部分的第二短路板。
在一个实施例中，所述第一短路板具有大致朝向所述壳体的内部部分突出的圆形部分，并且所述第二短路板具有大致朝向所述壳体的内部部分突出的圆形部分。此外，在一个实施例中，所述第一短路板被构造为当所述二次电池的内压达到第一阈值水平时远离所述壳体的所述内部部分突出，并且所述第二短路板被构造为当所述二次电池的所述内压达到大于所述第一阈值水平的第二阈值水平时远离所述壳体的所述内部部分突出。
在一个实施例中，所述第一短路板和所述第二短路板彼此接触并重叠。另外，在一个实施例中，所述盖板具有开口和邻近所述开口的台阶表面SS，并且其中所述第一短路板和所述第二短路板在所述台阶表面上。
在一个实施例中，所述第一短路板的厚度与所述第一短路板的材料的强度的乘积小于所述第二短路板的厚度与所述第二短路板的材料的强度的乘积。
在一个实施例中，所述第一短路板的材料等同于或相似于所述第二短路板的材料。相似的材料意味着所述第一短路板的材料和所述第二短路板的材料具有不同比例的相同化学成分(例如，合金)。
关于所述第一短路板和所述第二短路板的材料，在所述第一短路板的厚度与所述第二短路板的厚度相同的情况下，使得所述第一短路板161与所述第二短路板的材料彼此不同(即，也不相似)可能是不利的。因为当所述第一短路板与所述第二短路板的材料彼此不同时，所述第一短路板、所述第二短路板和盖板的焊接效率低。
在一个实施例中，所述第二短路板由强度高于所述第一短路板的材料的强度的材料形成。这里，所述第二短路板的材料和所述第一短路板的材料可为等同的，优选为具有不同强度的铝合金。
根据本发明，词语强度被理解为抗压强度，抗压强度是导致脆性失效(由裂纹扩展导致的破裂)形式的失效的压应力的极限状态。
在一个实施例中，所述第二短路板比所述第一短路板厚。
另外，所述短路组件可包括连接板，所述连接板与所述盖板分隔开并被定向为被所述第一短路板和所述第二短路板中的至少一个接触，并且所述二次电池可包括在所述盖板与所述连接板之间的第一绝缘构件。在一个实施例中，所述第一绝缘构件具有大致与所述第一短路板和所述第二短路板对齐的开口。
在一个实施例中，所述连接板具有开口和突起，所述突起沿着所述开口的周界并朝向所述第一短路板和所述第二短路板延伸。另外，所述突起可具有倾斜边缘或凹进边缘。在一个实施例中，所述突起的边缘被成形为与所述第一短路板或第二短路板的接触所述突起的表面大致匹配。另外，所述第一短路板可具有联接凹槽，并且所述第二短路板可具有在所述联接凹槽内的联接突起。所述第一短路板的周界部分和所述第二短路板的周界部分可通过焊接被联接到一起并可由铝制成。另外，所述第二短路板可具有排气开口。关于所述排气开口的位置，可以在所述第二短路板中的任何位置形成排气开口。优选地，所述排气开口形成在所述第二短路板的中心位置。
根据一个实施例的二次电池包括具有第一厚度T1的所述第一短路板和具有大于所述第一厚度T1的第二厚度T2的所述第二短路板。因此，当所述第一短路板与所述连接板接触以形成短路时，即使当由该短路生成的热量使所述第一短路板熔化时，所述第二短路板与所述连接板接触以保持短路状态。
因此，根据一个实施例，即使当由所述二次电池的过充电引起的内压大于阈值压力时，短路状态也被持续保持，并且由此所述熔断部件持续地执行熔断器功能，从而提高所述二次电池的安全性。
附图说明
图1为示出根据一实施例的二次电池的透视图。
图2为沿图1的I-I’线截取的剖视图。
图3A为示出图2的A部分的放大视图。
图3B为示出与连接板接触的图3A的第一短路板的剖视图。
图3C为示出与连接板接触的图3A的第二短路板的剖视图。
图4A为示出根据另一实施例的二次电池的对应于图2的A部分的部分的剖视图。
图4B为示出与连接板接触的图4A的第一短路板的剖视图。
图4C为示出与连接板接触的图4A的第二短路板的剖视图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更充分地描述各示例实施例。
图1为示出根据一实施例的二次电池的透视图。图2为沿图1的I-I’线截取的剖视图。图3A为示出图2的A部分的放大视图。图3B为示出与连接板接触的图3A的第一短路板的剖视图。图3C为示出与连接板接触的图3A的第二短路板的剖视图。
参照图1和图2，根据一实施例的二次电池100包括电极组件110、第一集电板120、第二集电板130、壳体140、盖组件150和短路组件160。
电极组件110通过卷绕或堆叠具有薄板或薄膜形状的第一电极板111、隔板113和第二电极板112而形成。第一电极板111可执行正电极的功能，第二电极板112可执行负电极的功能。
第一电极板111通过在由金属箔(比如铝箔)形成的第一电极集电体上涂覆第一电极活性物质(比如过渡金属氧化物)而形成，并包括其上未涂覆第一电极活性物质的第一电极未涂覆部分111a。第一电极未涂覆部分111a执行用于在第一电极板111与第一电极板111的外部之间的电流流动的通路的功能。第一电极板111的材料不限于本发明。
第二电极板112通过在由金属箔(比如镍箔或铜箔)形成的第二电极集电体上涂覆第二电极活性物质(比如石墨或碳)而形成，并包括其上未涂覆第二电极活性物质的第二电极未涂覆部分112a。第二电极未涂覆部分112a执行用于在第二电极板112与第二电极板111的外部之间的电流流动的通路的功能。第二电极板111的材料不限于本发明。在一个实施例中，第一电极板111和第二电极板112的极性可以颠倒。
隔板113位于第一电极板111与第二电极板112之间，以防止短路并允许锂离子的运动，并且可由聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的复合薄膜形成。然而，隔板113的材料不限于所列出的那些。
电极组件110的两个端部被联接到第一集电板120和第二集电板130，第一集电板120和第二集电板130分别被电连接到第一电极板111和第二电极板112。
第一集电板120由导电材料(比如铝)形成，并与从电极组件110的端部突出的第一电极未涂覆部分111a接触，从而电连接到第一电极板111。参照图2，第一集电板120可包括第一连接部件121、第一延伸部123、第一端子孔124和第一熔断部件125。
第一连接部件121以位于电极组件110的上侧与盖组件150的下侧之间的板的形式被提供。
第一延伸部123在第一连接部件121的端部被弯折，并从第一连接部件121的端部延伸，并且以板的形式被提供以基本与第一电极未涂覆部分111a接触。第一连接部件121与第一延伸部123在角部C处相交。第一连接部件121在角部C处基本垂直于第一延伸部123。
第一端子孔124位于第一连接部件121的侧部中，并且盖组件150的第一电极端子152配合在第一端子孔124中。第一连接部件121的第一端子孔124距角部C相对较远。
第一熔断部件125位于电极组件110的上侧，即，位于第一连接部件121上以不与电解液接触。第一熔断部件125邻近角部C定位而不与联接到第一端子孔124的第一电极端子152重叠。详细而言，第一熔断部件125包括第一熔断器孔125a和围绕第一熔断器孔125a突出的第一加强突起125b。第一熔断器孔125a执行熔断器的功能。当由于在二次电池100中形成的短路产生的大电流生成热量时，形成第一熔断器孔125a的区域被该热量熔化以切断电流。第一加强突起125b加强形成第一熔断器孔125a的区域在二次电池100中形成短路之前抵抗外部振动。
第二集电板130由导电材料(比如镍或铜)形成，并与从电极组件110的另一端部突出的第二电极未涂覆部分112a接触，从而电连接到第二电极板112。第二集电板130包括第二连接部件131、第二延伸部133和第二端子孔134。
由于第二连接部件131、第二延伸部133和第二端子孔134的形状和功能与第一连接部件121、第一延伸部123和第一端子孔124基本相同，因此将省略其描述。
壳体140由导电金属(比如铝、铝合金或镀镍钢形成)，并具有被提供有开口的大致六面体形状，电极组件110、第一集电板120和第二集电板130通过该开口被***。如图2所示，盖组件150的周界基本上沿着所述开口延伸。壳体140的内表面被处理为与电极组件110、第一集电板120和第二集电板130以及盖组件150电绝缘。例如，壳体140可具有极性，比如正极性。
盖组件150被联接到壳体140。详细而言，盖组件150可包括盖板151、第一电极端子152、第二电极端子153、垫圈154和螺母155。盖组件150可进一步包括塞子156、通气板157、连结板158、上绝缘构件(或第一绝缘构件)159a和下绝缘构件159b。
盖板151封闭壳体140的开口，并可由与壳体140相同的材料形成。盖板151可具有电解液注入孔151a、通气孔151b和短路孔(或开口)151c。限定短路孔151c的侧表面可具有台阶表面SS，第一短路板161和第二短路板162位于台阶表面SS上。盖板151可具有与壳体140的极性相同的极性。
第一电极端子152穿过盖板151的侧部并电连接到第一集电板120。第一电极端子152可形成为圆柱形，并包括暴露到盖板151的上侧的上圆柱和位于盖板151之下的下圆柱。螺纹形成在上圆柱的外圆周表面上。下圆柱包括法兰152a以防止第一电极端子152从盖板151脱离。第一电极端子152在法兰152a之下的部分被配合到第一集电板120的第一端子孔124中。第一电极端子152可被电连接到盖板151。
第二电极端子153穿过盖板151的另一侧部并电连接到第二集电板130。由于第二电极端子153的形状与第一电极端子152基本相同，因此将省略其描述。另外，第二电极端子153与盖板151电绝缘。
垫圈154由电绝缘材料形成，并位于盖板151与第一电极端子152和第二电极端子153中的每一个之间，以密封盖板151与第一电极端子152和第二电极端子153之间的空间。垫圈154防止湿气进入二次电池100中或者防止电解液从二次电池100泄漏。
螺母155与形成在第一电极端子152和第二电极端子153中的每一个上的螺纹相接合，以将第一电极端子152和第二电极端子153中的每一个固定到盖板151上。
塞子156封闭盖板151的电解液注入孔151a。通气板157被安装在盖板151的通气孔151b中，并具有在阈值压力下被打开的凹口157a。
连结板158位于第一电极端子152与盖板151之间，并通过螺母155与盖板151和垫圈154紧密接触。第一电极端子152被配合到连结板158中，并且连结板158将第一电极端子152电连接到盖板151。
上绝缘构件159a位于第二电极端子153与盖板151之间，并与盖板151和垫圈154紧密接触。第二电极端子153被配合到上绝缘构件159a中，并且上绝缘构件159a使第二电极端子153与盖板151彼此电绝缘。这里，上绝缘构件159a具有与第一短路板161和第二短路板162大致对齐的开口OP。
下绝缘构件159b位于盖板151与第一集电板120和第二集电板130中的每一个之间，以防止不必要的短路。
短路组件160位于盖组件150的上部。当由于例如二次电池100的过充电而引起二次电池100的内压大于阈值压力时，短路组件160形成短路，并且由此第一熔断部件125切断电流。在一个实施例中，短路组件160包括第一短路板161、第二短路板162和连接板163。
参照图3A，第一短路板161使用比如焊接的方法被安装在盖板151的短路孔151c上。第一短路板161被提供为可翻转板的形式。详细而言，第一短路板161包括：凸状地向下(即，朝向电极组件110且朝向壳体140的内部)突出的第一圆形部161a；固定到限定短路孔151c的侧表面上、即固定到台阶表面SS上的第一边缘161b；和形成在第一边缘161b的下表面中的联接凹槽161c。盖板151被电连接到第一短路板161。焊接部W1通过焊接形成在第一边缘161b的端部。即，第一边缘161b的端部被焊接到盖板151和第二短路板162。第一短路板161可由铝形成，但本发明不限于此。第一短路板161可具有约0.3mm至约0.4mm范围内的第一厚度T1，使得第一短路板161能够为可翻转的。然而，本发明不限于此。
当由于二次电池100的过充电而造成二次电池100的内压大于第一阈值压力时，如图3B所示第一短路板161被翻转并且凸状地向上突出(即，远离电极组件110且远离壳体140的内部地突出)，并与连接板163接触，从而形成短路。短路引起大的电流和热量，并且在此情形下，第一熔断部件125执行熔断器的功能，从而提高二次电池100的安全性。第一短路板161的第一圆形部161a可与接触板163的突起163b线接触。
第二短路板162被安装在盖板151的短路孔151c中，并与第一短路板161的下部接触。第二短路板162具有与第一短路板161大致相同的大小并与第一短路板161重叠。第二短路板162为可翻转板。详细而言，第二短路板162包括：朝向壳体140的内部凸状地向下的第二圆形部162a；固定到限定短路孔151c的侧表面上、即固定到台阶状表面SS上的第二边缘162b；形成在第二边缘162b的上表面上的联接突起162c；和形成在第二圆形部162a中的排气孔(或排气开口)162d。盖板151被电连接到第二短路板162。焊接部W2通过焊接形成在第二边缘162b的联接突起162c的外部上。即，联接突起162c的外部被焊接到盖板151。第二短路板162可由铝形成，但本发明不限于此。第二圆形部162a的上表面与第一圆形部161a的下表面接触。第二边缘162b的上表面与第一边缘161b的下表面接触。第二边缘162b的下表面与台阶表面SS接触。联接突起162c被联接到联接凹槽161c。另外，第一短路板161的周界部分和第二短路板162的周界部分可以通过焊接被联接到一起。
当具有相对较小的第一厚度T1的第一短路板161与连接板163接触并被熔融或熔化时，如图3C所示第二短路板162被翻转并凸状地向上突出并与连接板163接触，从而保持短路状态。即，即使当第一短路板161由于热量被熔融或熔化时，第二短路板162与连接板163接触并形成短路以保持短路状态，使得第一熔断部件125能够持续地执行熔断器的功能。当第一短路板161被熔融时，气体通过排气孔162d从二次电池100排放到第一短路板161熔融的部分。由排放的气体产生的压力使第二短路板162翻转。因此，第二短路板162可具有大于第一厚度T1的第二厚度T2，使得第二短路板162在当第一短路板161熔融时所排放的气体的压力下、即在大于第一阈值压力的第二阈值压力下被翻转。例如，第二厚度T2可以为约0.5mm至约0.6mm。
连接板163在盖板151的外部与盖板151分隔开，并延伸以覆盖短路孔151c。第二电极端子153被配合到连接板163中，连接板163被电连接到第二电极端子153。连接板163具有平坦上表面和平坦下表面并且由铜形成，当本发明不限于此。连接板163可具有约1mm或更大的厚度，但本发明不限于此。连接板163包括在对应于短路孔151c的区域中的孔(或开口)163a和突起163b，并且被定向为被第一短路板161和第二短路板162中的至少一个接触。
当第一短路板161或第二短路板162与连接板163接触以形成短路时，孔163a保持恒定的电流。即，由于第一短路板161或第二短路板162与连接板163接触的接触区域中的电阻较大，孔163a使该接触区域中的电阻最小化。
突起163b位于连接板163的下表面上，即，位于面向第一短路板161的表面上，并且围绕孔163a突出。突起163b减小连接板163与第一短路板161或第二短路板162之间的距离，使得连接板163能够与第一短路板161或第二短路板162紧密接触。
如上所述，根据实施例的二次电池100包括具有第一厚度T1的第一短路板161、具有大于第一厚度T1的第二厚度T2的第二短路板162。因此，在第一短路板161与连接板163接触以形成短路的状态下，即使当短路所生成的热量使第一短路板161熔化时，第二短路板162与连接板163接触以保持短路状态。
由此，根据实施例，即使当由于二次电池100的过充电而引起的内压大于阈值压力时，也持续地保持短路状态，并且由此，第一熔断部件125持续执行熔断器的功能，从而提高二次电池100的安全性。
下文中，将根据另一实施例描述二次电池，
图4A为示出根据实施例的二次电池的对应于图2的A部分的部分的剖视图。图4B为示出图4A的第一短路板与连接板接触的状态的剖视图。图4C为示出图4A的第二短路板与连接板接触的状态的剖视图。
除了短路组件260的连接板263之外，根据当前实施例的二次电池的构造和功能与图2所示的二次电池100基本相同。因此，将省略相同构造的图示和说明，而是主要描述连接板263。
参照图4A，短路组件260包括由导电材料形成的第一短路板161、第二短路板162和连接板263。
连接板263包括孔163a和突起263b，并与图3A的连接板163相似。然而，突起263b的面向第一短路板161的表面是凹进的或倾斜的。因此，当第一短路板161或第二短路板162被翻转时，突起263b与第一短路板161或第二短路板162面接触(即，沿边缘的长度接触)。也就是，突起263b的边缘可以被成形为与第一短路板161或第二短路板162的接触突起263b的表面匹配。
参照图4B，当第一短路板161被翻转时，第一短路板161通过突起263b与接触板163面接触，从而减小当第一短路板161与连接板163接触时产生的电阻。因此，能够减少第一短路板161与连接板263接触的区域中连接板263发生的熔化。
参照图4C，当第一短路板161被熔融，并且第二短路板162被翻转时，连接板263通过突起263b与第二短路板162面接触，从而减小第二短路板162与连接板263之间的接触电阻。因此，由第二短路板162和连接板263形成的短路能够更有效地被保持。
如上所述，根据当前实施例，连接板263包括与第一短路板161或第二短路板162面接触的突起263b，从而减少第一短路板161因热量而发生的熔化，并且更有效地保持由第二短路板162形成的短路。因此，根据本实施例，当二次电池100过充电时，第一熔断部件125持续执行熔断器的功能，从而提高二次电池100的安全性。
示例性实施例已经在本文中公开，并且尽管使用了特定术语，它们仅被使用并被解释为一般的和描述性的意义，而非用于限制的目的。因此，本领域技术人员应该理解，在不脱离如所附权利要求中所列出的本发明的精神和范围的情况下，可做出形式和细节上的各种改变。
索引词汇
100：二次电池       110：电极组件
120：第一集电板     130：第二集电板
140：壳体           150：盖组件
160和260：短路组件  161：第一短路板
162：第二短路板     163和263：连接板

Claims (18)

1.一种二次电池，包括：
电极组件；
容纳所述电极组件的壳体；
密封所述壳体的盖组件，所述盖组件包括盖板；和
短路组件，包括：
第一短路板，具有联接到所述盖板的边缘部分；和
第二短路板，具有联接到所述盖板的边缘部分。
2.如权利要求1所述二次电池，其中所述第一短路板具有朝向所述壳体的内部部分突出的圆形部分，并且其中所述第二短路板具有朝向所述壳体的内部部分突出的圆形部分。
3.如权利要求2所述二次电池，其中所述第一短路板被构造为当所述二次电池的内压达到第一阈值水平时远离所述壳体的所述内部部分突出。
4.如权利要求3所述二次电池，其中所述第二短路板被构造为当所述二次电池的所述内压达到大于所述第一阈值水平的第二阈值水平时远离所述壳体的所述内部部分突出。
5.如权利要求1所述二次电池，其中所述第一短路板和所述第二短路板彼此接触。
6.如权利要求1所述二次电池，其中所述第一短路板和所述第二短路板重叠。
7.如权利要求1所述二次电池，其中所述盖板具有开口和邻近所述开口的台阶表面(SS)，并且其中所述第一短路板和所述第二短路板在所述台阶表面上。
8.如权利要求1所述二次电池，其中所述第二短路板比所述第一短路板厚。
9.如权利要求1所述二次电池，其中所述短路组件进一步包括连接板，所述连接板与所述盖板分隔开并被定向为被所述第一短路板和所述第二短路板中的至少一个接触。
10.如权利要求9所述二次电池，进一步包括在所述盖板与所述连接板之间的第一绝缘构件。
11.如权利要求10所述二次电池，其中所述第一绝缘构件具有与所述第一短路板和所述第二短路板对齐的开口。
12.如权利要求9所述二次电池，其中所述连接板具有开口和突起，所述突起沿着所述开口的周界并朝向所述第一短路板和所述第二短路板延伸。
13.如权利要求12所述二次电池，其中所述突起具有倾斜边缘或凹进边缘。
14.如权利要求12所述二次电池，其中所述突起的边缘被成形为与所述第一短路板或所述第二短路板的接触所述突起的表面匹配。
15.如权利要求1所述二次电池，其中所述第一短路板具有联接凹槽，并且其中所述第二短路板具有在所述联接凹槽内的联接突起。
16.如权利要求1所述二次电池，其中所述第一短路板的周界部分和所述第二短路板的周界部分通过焊接被联接到一起。
17.如权利要求1所述二次电池，其中所述第一短路板和所述第二短路板包括铝。
18.如权利要求1所述二次电池，其中所述第二短路板具有排气开口。
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