CN103383997B - 可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

提供了一种可再充电电池。所述可再充电电池包括壳体、位于所述壳体中的电极组件、密封所述壳体的开口的盖板以及附于所述盖板的端子部分。所述端子部分包括位于所述盖板上并且电连接到所述电极组件的端子板以及将所述盖板电连接到所述端子板的辅助板。所述辅助板具有多个开口，以减小沿着短路电流通路的电流流动。

Description

可再充电电池
技术领域
本发明的实施例的多个方面总体上涉及一种可再充电电池。
背景技术
可再充电电池与一次电池的不同之处在于：可再充电电池可以被重复地充电和放电，而后者仅仅是将化学能不可逆地转化为电能。低容量可再充电电池用作用于诸如蜂窝电话、笔记本计算机和摄像机的小型电子装置的电源，而高容量可再充电电池用作用于驱动混合动力车辆等中的马达的电源。
近来已经开发出具有高能量密度的使用非水电解质的高功率可再充电电池。例如，高功率可再充电电池构造有彼此串联结合的多个可再充电单体，使得高功率可再充电电池可以用作用来驱动需要高功率的电动车辆中的马达的电源。例如，可再充电电池可以具有圆柱形或棱柱形。
可再充电电池的电极组件可以被容纳在以圆柱或棱柱的形状形成的壳体中，从而可以防止电极组件由于异物而受到损伤。然而，当导电异物(例如，导电钉)穿透壳体和电极组件时，会使形成电极组件的负电极和正电极短路。
另外，当可再充电电池具有包括由导电材料形成的壳体和电连接到该壳体的端子的结构时，由于经过壳体穿透电极组件的导电异物而导致会在负电极和正电极之间发生短路。结果，会在导电异物、壳体和端子之间形成电流通路。
因此，当通过电极组件的端子释放到壳体外部的电流返回到穿透壳体中的电极组件的导电异物时，过量的电流流到导电异物，使得在导电异物中产生的热或电弧会对电极组件或电池环境造成损伤。
在本背景部分中公开的以上信息仅仅是为了增强对所描述技术的背景的理解，因此，它可能包含不构成在该国对于本领域普通技术人员而言已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明实施例的多个方面总地在于一种可再充电电池，更具体地讲，在于一种具有改进的端子部分的可再充电电池。其它方面在于一种可以减小或最小化因导电异物的穿透而返回到可再充电电池的放电电流的量的可再充电电池。另外的方面在于一种沿着短路电流通路包括辅助板的可再充电电池，所述辅助板具有多个开口(例如，多个小孔或槽，例如，数十个或数百个开口)，以使辅助板能够消耗大量的短路电流(即，减小沿着短路电流通路的电流流动)。
在本发明的示例性实施例中，提供了一种可再充电电池。所述可再充电电池包括壳体、位于所述壳体中的电极组件、密封所述壳体的开口的盖板以及附于所述盖板的端子部分。所述端子部分包括位于所述盖板上并且电连接到所述电极组件的端子板和将所述盖板电连接到所述端子板的辅助板。所述辅助板具有多个开口，以减小沿着短路电流通路的电流流动的多个开口。
所述多个开口可以是所述辅助板中的多个孔。
所述辅助板可以具有网格结构。
所述网格结构可以包括限定所述多个孔的多条网格线。
所述网格线可以具有均匀的厚度。
所述端子部分还可以包括用来增强所述网格结构的机械强度的增强板。
所述增强板可以被构造成消散在所述网格结构中产生的热。
所述增强板可以位于所述辅助板和所述端子板之间。
所述增强板可以与所述端子板齐平地匹配。
所述多个开口可以是所述辅助板中的多个槽。
每个槽可以在所述辅助板的表面上具有四边形形状。
槽可以包括顶部部分和凹进部分。所述顶部部分形成面向所述端子板的水平匹配表面。
所述辅助板可以与所述端子板齐平地匹配。
所述辅助板可以与所述盖板齐平地匹配。
所述辅助板可以电连接到所述壳体。
所述短路电流通路可以位于所述壳体和所述电极组件之间。
所述辅助板的面向所述端子板的表面可以至少与所述端子板的面向所述辅助板的表面一样大。
所述多个开口可包括至少50个开口。
所述端子板可以具有面向所述盖板的水平匹配表面。
所述辅助板可以具有面向所述盖板的水平匹配表面。
所述端子板可以仅通过所述辅助板电连接到所述盖板。
所述端子板可以为正极板并且电连接到所述壳体。
所述端子部分还可以包括：端子构件，将所述端子板电连接到所述电极组件；端子垫圈，使所述端子构件与所述盖板除了经由所述辅助板之外而电绝缘。
根据示例性实施例的可再充电电池包括壳体、容纳在所述壳体中的电极组件、密封所述壳体的开口的盖板以及设置在所述盖板中以电连接到所述电极组件的端子部分。所述端子部分包括设置在所述盖板上并且由导电材料形成的辅助板和与所述辅助板组合的端子板。在所述辅助板的至少一部分中形成多个孔。
根据示例性实施例，可以减少从可再充电电池返回到穿透可再充电电池的导电异物的放电电流的量，因此，可以减少或防止由于热或电弧而对可再充电电池或周围部件的损伤。
附图说明
图1是根据本发明第一示例性实施例的被导电异物穿透的可再充电电池的透视图。
图2是沿着II-II线截取的图1的剖视图。
图3是沿着III-III线截取的图1的剖视图。
图4是图1的可再充电电池的局部分解透视图。
图5A是示出了供对照的可再充电电池的根据导电异物对可再充电电池的穿透的内部温度变化的曲线图。
图5B是示出了图1的可再充电电池的根据导电异物对可再充电电池的穿透的内部温度变化的曲线图。
图6是根据本发明第二示例性实施例的可再充电电池的局部分解透视图。
图7是根据本发明第三示例性实施例的可再充电电池的局部分解透视图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以以各种不同的方式进行修改，而全都不脱离本发明的精神或范围。
在附图中，为了清楚起见，可以夸大层、膜、面板、区域等的厚度。将理解的是，被称为“在”另一层或基体“上”的一个层或元件可以直接在所述另一层或基体上，或者可以在它们之间设置有另外的一层或多层。还将理解的是，被称为“在”另一层“下”的一个层可以直接在所述另一层下，或者可以在它们之间设置有至少一个另外的层。此外，将理解的是，被称为“在”两个另外的层“之间”的一个层可以是这两个另外的层之间唯一的层，或者可以在它们之间***有至少一个层或另一层。另外，在整个本说明书和附图中，同样的附图标记指示同样的元件。
图1是根据本发明第一示例性实施例的被导电异物90穿透的可再充电电池100的透视图。图2是沿着II-II线截取的图1的剖视图。
参照图1和图2，可再充电电池100包括：电极组件10；壳体26，电极组件10***在壳体26中；第一端子部分30和第二端子部分40，电连接到电极组件10；盖板20，结合到形成在壳体26中的开口；第一下绝缘构件60和第二下绝缘构件80，设置在壳体26中。这里，通过螺旋形地卷绕其间设置有隔板13的第一电极11和第二电极12来形成电极组件10。
将可再充电电池100示例性地图示为有角的锂离子可再充电电池。然而，本发明不限于此，本发明可以应用于锂聚合物电池等。另外，第一电极11可以形成为负电极并且第二电极12可以形成为正电极，或者，第一电极11可以形成为正电极并且第二电极12可以形成为负电极。然而，为了更好地理解和易于描述，将描述第一电极11和第二电极12，而不是描述负电极和正电极。
通过将第一电极11和第二电极12与隔板13螺旋形地卷绕在一起而以凝胶卷(jellyroll)的形状形成电极组件10。第一电极11和第二电极12中的每个可以包括由薄膜金属箔形成的集流体和涂覆在集流体的表面上的活性物质。另外，第一电极11和第二电极12可以分为用活性物质涂覆集流体的涂覆区域与不用活性物质涂覆集流体的第一电极非涂覆区域11a和第二电极非涂覆区域12a。涂覆区域形成电极组件10中的第一电极11和第二电极12的 大部分，第一电极非涂覆区域11a和第二电极非涂覆区域12a可以分别以凝胶卷态设置在涂覆区域的两端上。
然而，本发明不限于此，电极组件10可以具有堆叠由多个片形成的第一电极11和第二电极12的结构，并在第一电极11和第二电极12之间设置隔板13。
第一端子部分30通过第一集流构件50电连接到电极组件10的第一电极非涂覆区域11a，第二端子部分40通过第二集流构件70电连接到第二电极非涂覆区域12a。
壳体26可以形成为立方体的形状。开口形成在壳体26的一个面上。然而，本发明不限于此，壳体可以具有各种形状，例如，圆柱形形状、袋式形状等。
盖板20可以由薄板形成，并且可以结合到壳体26的开口，以密封开口。另外，用来将电解质溶液注入到密封的壳体26中的电解质注入口21可以形成在盖板20中。在注入电解质溶液后，可以用密封帽22密封电解质注入口21。此外，形成有排气板24的排气孔23可以形成在盖板20中。当密封的壳体26的内部压力高于设定压力(例如，预定压力)时，排气板24会破裂。
第一端子部分30可以包括第一端子构件(例如，第一铆接部31)、第一端子板32、第一端子连接柱33、第一垫圈(或端子垫圈)34和端子绝缘构件35，第二端子部分40可以包括第二端子构件(例如，第二铆接部41)、第二端子板42、第二端子连接柱43、第二垫圈(或端子垫圈)44和辅助板45。
更详细地讲，第一铆接部31可以包括第一柱部分31a、第一凸缘部分31b和第一组合突起31c，第二铆接部41可以包括第二柱部分41a、第二凸缘部分41b和第二组合突起41c。因此，第一铆接部31的第一组合突起31c可以结合到第一集流构件50，从而可以将第一铆接部31电连接到第一集流构件50，第二铆接部41的第二组合突起41c可以结合到第二集流构件70，从而可以将第二铆接部41电连接到第二集流构件70。
第一端子板32可以通过结合到第一铆接部31而电连接到第一铆接部31，第二端子板42可以通过结合到第二铆接部41而电连接到第二铆接部41，第一端子连接柱33可以结合到第一端子板32，第二端子连接柱43可以结合到第二端子板42。因此，第一铆接部(或端子构件)31将电极组件10电连接到第一端子板32，第二铆接部(或端子构件)41将电极组件10电连接到第 二端子板42。第一垫圈34可以通过设置在第一铆接部31和盖板20之间而使第一铆接部31与盖板20绝缘，第二垫圈44可以通过设置在第二铆接部41和盖板20之间而使第二铆接部41与盖板20绝缘。
端子绝缘构件35可以设置在第一端子板32和盖板20之间，以使第一端子板32和盖板20绝缘。辅助板45可以设置在第二端子板42和盖板20之间。为了增大部件之间的表面接触，第二端子板42和辅助板45可以具有面向盖板20的水平匹配表面(level matingsurface)。
这里，辅助板45可以由导电材料形成，盖板20和第二集流构件70可以通过辅助板45彼此电连接。另外，壳体26通过盖板20电连接到第二电极12，使得壳体26可以被荷正电或负电。因此，盖板20的极性(正性或负性)可以根据第二电极12的极性(正性或负性)而改变。
第一集流构件50可以包括连接到第一电极11的第一电极组合部分51和包括连接到第一端子部分30的第一端子组合槽(位于第一组合突起31c处)的第一端子组合部分52，第二集流构件70可以包括连接到第二电极12的第二电极组合部分71和包括连接到第二端子部分40的第二端子组合槽(位于第二组合突起41c处)的第二端子组合部分72。
另外，第一下绝缘构件60和第二下绝缘构件80可以在壳体26中与盖板20相邻地设置。这里，第一端子部分30可以包括以圆柱体的形状形成的端子(未示出)，而不是以板状形成的端子。
图3是沿着III-III线截取的图1的剖视图。图4是图1的可再充电电池的局部分解透视图。
在下文中，将参照图3和图4描述图1的可再充电电池。参照图3，第一电极11可以设置在电极组件10的外表面中。另外，第一电极11可以形成为负电极，第二电极12可以形成为正电极。因此，通过第二端子部分40电连接到第二电极12的壳体26可以被荷正电，第二端子板42可以是电连接到壳体26的正极端子板。另外，荷正电的壳体26和负性的第一电极11可以彼此相对地设置，其中，隔板13置于二者之间。
然而，本发明不限于此，第一电极11可以形成为正电极，第二电极12可以形成为负电极。因此，通过第二端子部分40电连接到第二电极12的壳体26可以被荷负电。
在下文中，将进一步详细地描述当壳体26被荷正电时因导电异物90的 穿透而导致的形成在壳体26、第一电极11、第二端子部分40和导电异物90之间的电流通路。
如图3所示，穿透荷正电的壳体26的一侧的导电异物90可以顺序地穿透电极组件10的绝缘隔板13和负性的第一电极11。这里，穿透荷正电的壳体26的导电异物90可以被荷正电。因此，当导电异物90穿透可再充电电池100时，可以在负性的第一电极11、荷正电的壳体26、荷正电的导电异物90和电连接到正性的第二电极12的第二端子部分40之间形成电流持续流经的电流通路。因此，电极组件(或集流体)10的内部电流可以通过设置在壳体26的盖板20上的第二端子部分40从负性的第一电极11流到电极组件10的外部，并且可利用壳体26作为媒介通过导电异物90流到电极组件10中。
参照图4，第二端子部分40的由导电材料形成的辅助板45可以包括网格结构451，并且可以由不锈钢和铝中的一种制成。更详细地讲，网格结构451可以由多条网格线(meshstrand)451a和多个网格孔451b形成。这些网格线451a可以为多个并且可以是精细的，从而限定出数百个或数千个网格孔451b。在下文中，将描述网格结构451的电流消耗过程。
如上所述，在导电异物90顺序地穿透壳体26和第一电极11时从电极组件10释放的电流可以因穿过第二端子部分40而返回到导电异物90。该电流通路可以称作短路电流通路。例如，第二端子孔42可以仅经由辅助板45电连接到盖板20。
更详细地讲，从电极组件10释放的电流可以经过形成有网格结构451的辅助板45，然后通过壳体26传输到导电异物90。在这种情况下，经过辅助板45的电流经过多条网格线451a，每条网格线451a具有恒定的或均匀的厚度。为此，辅助板45可以提供面向端子板42的至少与第二端子板42的面向辅助板45的表面一样大的表面。
由于电流以线接触状态经过网格线451a，所以与电流以面接触状态经过未形成有网格结构451的板的情形相比，可以在辅助板45中消耗量相对大的电流。对于具有大量(例如，数百或数千)的网格孔451b的情形尤其突出。因此，从电极组件10流动并返回到导电异物90的电流的量可以通过以网格结构451的形式形成的辅助板45而减小。因此，可以减少或防止由于导电异物90中产生的热或电弧而引起的对电极组件10的损伤。
图5A是示出了供对照的可再充电电池的根据导电异物对可再充电电池 的穿透的内部温度变化的曲线图。图5B是示出了图1的可再充电电池的根据导电异物对可再充电电池的穿透的内部温度变化的曲线图。
返回参照图2，根据当前示例性实施例，当导电异物完全穿透可再充电电池时，可以通过测量排气处的温度变化(VENT处的温度)、第一部位(A)的温度变化(A处的温度)、第二部位(B)的温度变化(B处的温度)、第三部位(C)的温度变化(C处的温度)和第四部位(D)的温度变化(D处的温度)中的每个来确定可再充电电池的内部温度。
参照图5A，当导电异物完全穿透供对照的可再充电电池时，电压V瞬间升高到4.166V，根据第二部位(B)处的温度变化(B处的温度)，该供对照的可再充电电池的内部温度升高到237℃。相比而言，参照图5B，虽然当导电异物穿透根据图1的当前示例性实施例的可再充电电池时，与供对照的可再充电电池的相同之处在于电压瞬间升高到4.166V，但是根据第二部位(B)的温度变化(B处的温度)，可再充电电池100的内部温度仅升高到95℃。
因此，根据图1的当前示例性实施例，从电极组件10释放的电流在穿过第二端子部分40的辅助板45时，由于网格结构451而使所述电流线性地接触第二端子部分40的辅助板45。因此，产生对电流的消耗，因此，显著减少了返回到导电异物90的电流量，从而抑制了电极组件10的内部温度的升高。
图6是根据本发明第二示例性实施例的可再充电电池的局部分解透视图。
参照图6，除了第二端子部分140的辅助板46之外，可再充电电池的第二端子部分140与图1的示例性实施例的可再充电电池100的第二端子部分40基本相同。因此，将不重复与根据图1的示例性实施例的第二端子部分40相同的部分。
第二端子部分146的辅助板46可以包括多个槽461(包括顶部部分和凹进部分)，每个槽461可以具有以四边形的形状形成的横截面。然而，形成在辅助板46中的每个槽461的横截面不限于四边形的形状，横截面的形状可以为例如圆形或三角形中的一种。
可以具有多个这样的槽461(例如，数十个或数百个，例如，50个或多于50个)，以增大短路电流通路中的辅助板46的电流消耗。另外，槽461的顶部部分可以形成水平匹配表面，以面向第二端子板42(用以增大辅助板46 与第二端子板42之间的表面接触，并用以加宽第二端子板42与辅助板46之间的电流通路)。辅助板46还可以与第二端子板42齐平地匹配，或者提供面向第二端子板42的至少与第二端子板42的面向辅助板46的表面一样大的表面，例如，用以实现相同的目的。另外，辅助板46可以与盖板20齐平地匹配，或者可以具有以另外的方式面向盖板的水平匹配表面，以增大形成短路电流通路的部件之间的表面接触。
根据图6的当前示例性实施例，当导电异物90顺序地穿透壳体26和第一电极组件11，并且从电极组件10释放的电流因此而经过第二端子部分140的辅助板46返回到导电异物90时，电流可以与形成有第二端子部分140的多个槽461的辅助板46线性地接触。由于电流穿过辅助板46同时与辅助板46线性地接触，所以与电流线性地接触没有形成槽461的板的情形相比，可以在辅助板46中消耗更多的电流。
即，因形成了多个槽461的辅助板46而可以减小返回到导电异物90的电流的量。因此，可以减少或防止由于导电异物90中产生的热或电弧而引起的对电极组件的损伤。
图7是根据本发明第三示例性实施例的可再充电电池的局部分解透视图。
参照图7，除了第二端子部分240的增强板47之处，可再充电电池具有与图1的示例性实施例的可再充电电池100的构造相同的构造。因此，将不重复与图1的示例性实施例的第二端子部分40相同的部分。
第二端子部分240还可以包括设置在第二端子板42和辅助板45之间的增强板47。包括网格结构451的辅助板45的机械强度可能会比不包括网格结构的板的机械强度弱。因此，可以在第二端子板42和辅助板45之间设置增强板45来增强辅助板45的机械强度。
例如，增强板47可以减少辅助板45的网格结构451受到损伤的可能性或者防止辅助板45的网格结构451受到损伤。另外，因从电极组件10释放的电流而在辅助板45中产生的热可以被吸收到增强板47中(或者被增强板47消散)，因此，可以减少或防止因热引起的对辅助板45的损伤。增强板47可以与第二端子板42齐平地匹配，以增大或最大化增强板47和第二端子板42之间的表面接触。
在其它实施例中，增强板47可以设置在辅助板45和盖板20之间，而不 是设置在第二端子板42和辅助板45之间。此外，增强板47可以由导电材料或非导电材料中的一种形成。
虽然已经结合目前被认为是实际的示例性实施例描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在权利要求书及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。
一些标号的描述
100：可再充电电池 10：电极组件
11：第一电极 12：第二电极
13：隔板 30：第一端子部分
31：第一铆接部 32：第二端子板
33：第一端子连接柱 34：第一垫圈
35：端子绝缘构件
40、140、240：第二端子部分
41：第二铆接部 42：第二端子板
43：第二端子连接柱 44：第二垫圈
45、46：辅助板 451：网格结构
451a：网格线 451b：网格孔
461：槽 47：增强板
50：第一集流构件
51：第一电极组合部分
52：第一端子组合部分
60：第一下绝缘构件
70：第二集流构件
80：第二下绝缘构件。

Claims (20)

1.一种可再充电电池，所述可再充电电池包括：
壳体；
电极组件，位于所述壳体中；
盖板，密封壳体的开口；以及
端子部分，附于所述盖板，所述端子部分包括：端子板，位于所述盖板上并且电连接到所述电极组件；辅助板，当导电异物穿透可再充电电池时沿着短路电流通路将所述盖板电连接到所述端子板，所述辅助板具有多个开口，以通过消耗短路电流的所述多个开口减小沿着短路电流通路的电流流动。
2.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述多个开口是所述辅助板中的多个孔。
3.如权利要求2所述的可再充电电池，其中，所述辅助板具有网格结构。
4.如权利要求3所述的可再充电电池，其中，所述网格结构包括限定所述多个孔的多条网格线。
5.如权利要求3所述的可再充电电池，其中，所述端子部分还包括用来增强所述网格结构的机械强度的增强板。
6.如权利要求5所述的可再充电电池，其中，所述增强板被构造成消散在所述网格结构中产生的热。
7.如权利要求5所述的可再充电电池，其中，所述增强板位于所述辅助板和所述端子板之间。
8.如权利要求7所述的可再充电电池，其中，所述增强板与所述端子板齐平地匹配。
9.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述多个开口是所述辅助板中的多个槽。
10.如权利要求9所述的可再充电电池，其中，槽包括顶部部分和凹进部分，并且所述顶部部分形成面向所述端子板的水平匹配表面。
11.如权利要求9所述的可再充电电池，其中，所述辅助板与所述端子板齐平地匹配。
12.如权利要求9所述的可再充电电池，其中，所述辅助板与所述盖板齐平地匹配。
13.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述辅助板电连接到所述壳体。
14.如权利要求13所述的可再充电电池，其中，所述短路电流通路位于所述壳体和所述电极组件之间。
15.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述辅助板的面向所述端子板的表面至少与所述端子板的面向所述辅助板的表面一样大。
16.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述端子板具有面向所述盖板的水平匹配表面。
17.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述辅助板具有面向所述盖板的水平匹配表面。
18.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述端子板仅通过所述辅助板电连接到所述盖板。
19.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述端子板为正极板并且电连接到所述壳体。
20.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述端子部分还包括：
端子构件，将所述端子板电连接到所述电极组件；以及
端子垫圈，使所述端子构件与所述盖板除了经由所述辅助板之外而电绝缘。
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