CN104282849B - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
一种二次电池，包括电极组件和容纳所述电极组件的壳体，所述壳体包括底部分、与所述底部分连接的第一对平行侧壁和第二对平行侧壁以及通过所述第一对平行侧壁中的每个与所述底部分的交汇形成的角部分，所述角部分在第一区域处具有第一曲率半径，并在第二区域处具有不同于所述第一曲率半径的第二曲率半径。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及一种二次电池。
背景技术
冲击电压可由于例如发生在电极组件内部或外部的短路、过充电或过放电而发生在二次电池中。由于冲击电压产生的过热可导致着火或***。因此，测试二次电池的安全性是重要的。
对二次电池进行安全测试时，在诸如单电池短路、异常充电、过充电和强制放电之类的电条件下和诸如振动和冲击之类的物理条件下对二次电池进行着火和***测试。特别地，在二次电池的纵向压缩测试中，可突然将压力从二次电池的外部施加到电池罐的两个相对侧，与变形有关的电池的安全性被检查。当二次电池被纵向压缩时，可由于电极组件的变形而发生正电极板的活性物质与负电极板的活性物质之间的短路，导致二次电池的起火和***。
发明内容
实施例一方面提供一种二次电池，该二次电池能通过使罐在例如纵向压缩测试期间以预定方式变形而提供安全性。
根据本发明实施例的第一方面，描述一种二次电池，包括电极组件和容纳所述电极组件的壳体，所述壳体包括底部分、具有第一宽度且与所述底部分连接的第一对平行侧壁、具有比所述第一宽度小的第二宽度且与所述底部分连接的第二对平行侧壁和通过所述第一对平行侧壁中的每个与所述底部分的交汇形成的角部分，所述角部分在第一区域处具有第一曲率半径，并在第二区域处具有不同于所述第一曲率半径的第二曲率半径。
所述角部分可包括形成在所述壳体的内部的内角部分和形成在所述壳体的外部的外角部分，并且其中所述内角部分在所述第一区域处的曲率半径不同于所述外角部分在所述第一区域处的曲率半径。
所述内角部分的所述曲率半径可大于所述外角部分的所述曲率半径。
所述内角部分的所述曲率半径可小于所述外角部分的所述曲率半径。
所述内角部分可在所述第一区域处且在所述底部分中形成凹入部分。
所述凹入部分可包括阶梯形表面。
所述第一曲率半径可大于所述第二曲率半径，并可在所述第一区域处形成槽。
所述底部分在所述第一区域处的厚度可为所述底部分在所述第二区域处的厚度的约65%至约95%。
所述角部分可包括两个第二区域，并且所述第一区域可位于所述两个第二区域之间。
所述第一区域可沿着所述第一宽度的约1%至约35%延伸。
所述角部分可包括形成在所述壳体的内部的内角部分和形成在所述壳体的外部的外角部分，并且所述内角部分在所述第一区域处的曲率半径可大体上等于所述外角部分在所述第一区域处的曲率半径。
所述角部分可包括形成在所述壳体的内部的内角部分和形成在所述壳体的外部的外角部分，并且所述外角部分在所述第一区域和所述第二区域处的曲率半径大体上等于所述内角部分在所述第二区域处的曲率半径。
所述角部分可包括形成在所述壳体的内部的内角部分和形成在所述壳体的外部的外角部分，并且所述内角部分在所述第一区域和所述第二区域处的曲率半径可大体上等于所述外角部分在所述第二区域处的曲率半径。
根据本发明实施例的第二方面，描述一种二次电池，包括电极组件、容纳所述电极组件的壳体和被联接到所述壳体的顶部分的盖组件，所述壳体包括一对较长侧壁、一对较短侧壁、连接所述一对较长侧壁和所述一对较短侧壁的底部分以及在形成在所述一对较长侧壁中的每个和所述底部分联接的位置的每个角部分形成的凹槽区域。
所述凹槽区域可被形成在沿着所述一对较长侧壁的每个的所述角部分的中心区域。
所述角部分可包括所述壳体的内表面上的内角部分和所述壳体的外表面上的外角部分。
所述凹槽区域可被形成在所述内角部分，并可形成从所述一对较长侧壁的每个的内表面延伸到所述底部分的内表面的槽。
所述凹槽区域可被形成在所述外角部分，并可形成从所述一对较长侧壁的每个的外表面延伸到所述底部分的外表面的槽。
所述凹槽区域可包括第一凹槽区域和第二凹槽区域，所述第一凹槽区域被形成在所述内角部分，并且所述第二凹槽区域被形成在所述外角部分，其中所述第一凹槽区域可形成从所述一对较长侧壁的每个的内表面延伸到所述底部分的内表面的内槽，并且其中所述第二凹槽区域可形成从所述一对较长侧壁的每个的外表面延伸到所述底部分的外表面的外槽。
相应地，根据本发明实施例各方面的二次电池能控制电极组件的短路，由此提高二次电池的安全性。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的二次电池的透视图；
图2为图1中示出的二次电池的分解透视图；
图3a为沿图1中的线I–I'截取的剖视图，并且图3b为沿图1中的线II–II'截取的剖视图；
图4为根据本发明另一实施例的二次电池的透视图；
图5为沿图4中的线III–III'截取的剖视图；
图6为例示根据另一实施例的变形部的剖视图；
图7a为图1中示出的二次电池的俯视图；以及
图7b为例示图1中示出的二次电池被纵向压缩的状态的俯视图。
具体实施方式
现在将参照附图更详细地描述本发明的示例实施例，从而本领域技术人员能够容易实施本发明。
图1为根据本发明一实施例的二次电池的透视图。图2为图1中示出的二次电池的分解透视图。图3a为沿图1中的线I–I'截取的剖视图。图3b为沿图1中的线II–II'截取的剖视图。
参见图1和图2，根据本发明一实施例的二次电池包括电极组件110、罐120（在此也被称为“壳体”并可替换使用）、盖组件130和变形部140。
电极组件110包括具有被涂覆有正电极活性物质的正电极集电体的正电极板111、具有被涂覆有负电极活性物质的负电极集电体的负电极板112以及介于正电极板111和负电极板112之间的用于电绝缘正电极板111和负电极板112的隔板113。电极组件110通过将正电极板111、负电极板112和隔板113卷绕成类似于果冻卷的构造而形成。这里，正电极板111可由铝（Al）箔形成，负电极板112可由铜（Cu）箔形成，并且隔板113可由聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）形成，但是本发明的实施例不被限制于在此列出的正电极板111和负电极板112以及隔板113的材料。另外，正电极接线片114被联接到正电极板111，以从电极组件110的顶部分向上突出，并且负电极接线片115被联接到负电极板112，以从电极组件110的顶部分向上突出。
罐120可具有大体上六面体形状，并具有开口120a，电极组件110通过开口120a被容纳。更详细地，罐120包括面向彼此并具有相对大的面积的一对长侧壁121、面向彼此并具有相对小的面积的一对短侧壁122以及联接该对长侧壁121和该对短侧壁122的底部分123。这里，该对“长”侧壁表示其比该对“短”侧壁长，该对“短”侧壁表示其比该对“长”侧壁短。这里，罐120的一对长侧壁121和底部分123相交的部分被限定为角部分C。角部分C包括大体上中心定位的第一区域A1和定位在其边缘的第二区域A2。变形部140被形成在第一区域A1中。在后面将更详细地描述角部分C。
根据一实施例，罐120通过深冲压方法形成。因此，一对长侧壁121、一对短侧壁122和底部分123被整体形成。如图3a和图3b所示，罐120的底部分123可被形成为比长侧壁121和短侧壁122的厚度厚。在一些实施例中，罐120由重量轻且可延展的铝或铝合金制成。另外，壳体120的内表面可被处理为与电极组件110绝缘。
盖组件130被联接到罐120的开口120a。在一些实施例中，盖组件130包括电极端子131、衬垫132、盖板133、绝缘板134、端子板135和绝缘壳体136。
衬垫132被放置在电极端子131与盖板133之间，电极端子131和端子板135彼此电联接。绝缘板134使盖板133与端子板135绝缘。电解质注入孔133a被形成在盖板133的一侧。为了在电解质溶液被注入电解质注入孔133a后密封电解质注入孔133a，塞被安装到电解质注入孔133a中。构造为在罐120的内压超过预先设定的压力时被打开以释放内部气体的安全排气孔可被形成在盖板133的另一侧。被形成在罐120的开口120a中的绝缘壳体136密封罐120。绝缘壳体136可由具有绝缘性能的例如聚丙烯（PP）的聚合物树脂制成。孔136a和136b被形成在绝缘壳体136中，并对应于正电极接线片114和负电极接线片115的位置，以允许正电极接线片114和负电极接线片115穿过孔136a和136b。另外，电解质通过孔136c被形成在绝缘壳体136中以被定位为对应于电解质注入孔133a。
变形部140被形成在罐120的角部分C的中心，以允许罐120在纵向压缩测试期间沿预定方向变形。也就是，因为长侧壁121的沿变形部140形成的纵向轴线在纵向压缩测试期间用作中心轴线，罐120可通过变形部140沿预定方向变形。这里，在二次电池的纵向压缩测试中，可从罐120的一对短侧壁122向中心施加压力（如图7b所示），并且二次电池100的安全被检查。另外，因为变形部140被形成在一对长侧壁121和底部分123相交的角部分C的相对侧的中心，所以在纵向压缩测试期间罐120变形所在的中心轴线的位置能被更有把握地限定，从而当罐120被纵向压缩时，罐120将沿着由变形部140限定的中心轴线变形。这里，罐120可相对于中心轴线沿相反的方向变形。也就是，参见图2，罐120可被变形为使得被定位在罐120的前部的长侧壁121（如图2所示）或被定位在罐120的后部的长侧壁121（如图2所示）更靠近彼此。如上所述，电极组件110的短路通过允许罐120在纵向压缩测试期间沿预定方向变形而被控制，由此提高二次电池100的安全性。参见根据实施例的图3a和图3b，变形部140被形成在罐120的角部分C的第一区域A1中。角部分C可包括形成在罐120的内表面上的内角C1和形成在罐120的外表面上的外角C2。例如，在形成在一对长侧壁121中的每个和底部分123联接的位置的每个角部分处形成凹槽区域。变形部140通过形成从内角C1到底部分123的槽141而被形成。因此，在变形部140处的底部分123的厚度小于在变形部140周围的区域（例如，第二区域A2）处的底部分123的厚度。在一些实施例中，阶梯形表面142被形成在变形部140与底部分123相交的部分。这里，底部分123的厚度可例如大约为0.5mm，在具有阶梯形表面142的变形部140处的底部分的厚度可例如大约为0.4mm。如果变形部140的厚度大于大约0.4mm，则变形部140的厚度和底部分123的厚度之间没有明显的差别。因此，在纵向压缩测试期间，使罐120相对于变形部140沿预定方向变形是不可能的（或者可能是困难的）。另外，如果变形部140的厚度小于大约0.4mm，则罐120可能容易由较小的外部冲击引起变形。因此，变形部140的厚度优选大约为底部分123的厚度的65%至95%，优选大约80%。
在一实施例中，角部分C在第一区域A1处具有第一曲率半径，并在第二区域A2处具有不同于第一曲率半径的第二曲率半径。在一些实施例中，使变形部140（第一区域A1）的内曲率半径R1大于角部分C的第二区域A2的内曲率半径R2（R1>R2）。另外，使变形部140的内曲率半径R1大于变形部140的外曲率半径R3（R1>R3）。这里，第二区域A2的内曲率半径R2等于变形部140的外曲率半径R3（R2=R3）。也就是，变形部140被形成为使得变形部140的内曲率半径R1和外曲率半径R3彼此不同，并且变形部140的内曲率半径R1大于外曲率半径R3。
在一些实施例中，具有变形部140的第一区域A1的长度L1大约为底部分123的总长度L2的1%至35%，优选大约15%。例如，如果底部分123的总长度L2为51mm，则变形部140的长度L1大约为1mm至18mm，优选大约为8mm。这里，如果变形部140的长度L1小于底部分123的总长度L2的约1%，则不足以使罐120在纵向压缩测试期间相对于变形部140变形。因此，罐120可能不会沿预定方向变形。另一方面，如果变形部140的长度超过底部分123的总长度L2的35%，则罐120可在纵向压缩测试期间在变形部140中沿许多方向变形。相应地，使罐120沿预定方向变形是不可能的（或者可能是困难的）。
如在上面的实施例中所描述的，根据本发明实施例的二次电池100包括形成在罐120的长侧壁121和底部分123相交的角部分C的中心处的变形部140，该变形部140的内曲率半径R1大于其外曲率半径R3，由此允许罐120在纵向压缩测试期间沿预定方向变形。因此，根据本发明实施例的二次电池100能控制电极组件110的短路，由此提高二次电池100的安全性。
图4为根据本发明另一实施例的二次电池的透视图，图5为沿图4中的线III–III'截取的剖视图。
图4中示出的二次电池200与图1中示出的二次电池100大体上相同，除了变形部140的构造之外。因此，下面的描述将集中于图4中示出的变形部240。
参见图4和图5，根据本发明另一实施例的二次电池200包括电极组件110、罐120、盖组件130和变形部240。
根据实施例，变形部240被形成在罐120的角部分C的第一区域A1中。角部分C包括形成在罐120的内表面上的内角C1和形成在罐120的外表面上的外角C2。变形部240通过形成使外角C2朝向内角C1凹入的弯曲部分而被形成。另外，当从罐120的外部观察时，变形部240被形成为朝向罐120的内部凹入。因此，变形部240处的角部分C的厚度小于变形部240周围的角部分C的厚度。
在一些实施例中，使变形部240的外曲率半径R11大于角部分C的第二区域A2的外曲率半径R13（R11>R13）。另外，使变形部240的外曲率半径R11大于变形部240的内曲率半径R12（R11>R12）。这里，第二区域A2的外曲率半径R13等于第一区域A1和第二区域A2的内曲率半径R12（R13=R12）。也就是，变形部240被形成为使得内曲率半径R12和外曲率半径R11在第一区域A1彼此不同，并且第一区域A1处的外曲率半径R11大于第一区域A1和第二区域A2处的内曲率半径R12。
如上所述，根据本发明实施例的二次电池200包括形成在罐120的长侧壁121和底部分123相交的角部分C的中心处的变形部240，该变形部240的外曲率半径R11大于其内曲率半径R12，由此允许罐120在纵向压缩测试期间沿预定方向变形。相应地，根据本发明实施例的二次电池200能控制电极组件110的短路，由此提高二次电池200的安全性。
图6为例示根据另一实施例的变形部的剖视图。这里，图6的剖视图例示对应于图5的剖视图的部分。
参见图6，变形部340被形成在罐120的角部分C的第一区域A1处。角部分C包括形成在罐120的内表面处的内角C1和形成在罐120的外表面处的外角C2。更详细地，变形部340包括从内角C1到底部分123的槽341和从外角C2朝向内角C1凹入的弯曲部分342。也就是，变形部340为图3a中示出的变形部140和图5中示出的变形部240的结合。
根据一实施例，使变形部340的内曲率半径R1大于角部分C的第二区域A2的内曲率半径R2（R1>R2）。另外，使变形部340的外曲率半径R11大于角部分C的第二区域A2的外曲率半径R13（R11>R13）。这里，变形部340的内曲率半径R1等于变形部340的外曲率半径R11（R1=R11），并且第二区域A2的内曲率半径R2等于第二区域A2的外曲率半径R13（R2=R13）。也就是，变形部340被形成为使得内曲率半径R1等于外曲率半径R11，并且变形部340的内曲率半径R1和外曲率半径R11分别大于第二区域A2的内曲率半径R2和外曲率半径R13。
图7a为图1示出的二次电池的俯视图。图7b为例示图1中示出的二次电池被纵向压缩的状态的俯视图。
参见图7a和图7b，在根据本发明一实施例的二次电池100中，电极端子131被电联接到端子板135，并通过衬垫132与盖板133绝缘。盖板133被电联接到罐120。另外，端子板135与一对长侧壁121和一对短侧壁122隔开。也就是，电极端子131和端子板135具有相同的极性（例如，负极性），并且盖板133和罐120具有相反的极性（例如，正极性）。
在这种状态下，如果从一对短侧壁122中的每个朝向罐120的中心施加压力以执行例如纵向压缩测试，则罐120如图7b所示的那样在作为变形的中心轴线形成在长侧壁121上的变形部140处变形。这里，端子板135被短路到罐120的长侧壁121（例如，短路），从而快速执行放电，由此防止由于电极组件110的过热引起的二次电池100的诸如起火或***之类的事故。如上所述，因为变形部140允许罐120在纵向压缩测试期间沿预定方向变形，所以能控制电极组件110的短路，由此提高二次电池100的安全性。
虽然已经结合不同的示例实施例描述了本发明的二次电池，但是本领域技术人员将理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，意欲覆盖包括在所附权利要求书及其等同物内的各种更改。
附图标记说明
100：二次电池 110：电极组件
120：罐（或壳体） 121：长侧壁
122：短侧壁 123：底部分
130：盖组件 140、240、340：变形部
Claims (17)
1.一种二次电池，包括：
电极组件；和
容纳所述电极组件的壳体，所述壳体包括：
底部分；
具有第一宽度且与所述底部分连接的第一对平行侧壁；
具有比所述第一宽度小的第二宽度且与所述底部分连接的第二对平行侧壁；和
通过所述第一对平行侧壁中的每个与所述底部分的交汇形成的角部分，所述角部分在第一区域处具有第一曲率半径，并在第二区域处具有不同于所述第一曲率半径的第二曲率半径；
其中所述第一曲率半径大于所述第二曲率半径，并在所述第一区域处形成槽。
2.根据权利要求1所述的二次电池，
其中所述角部分包括形成在所述壳体的内部的内角部分和形成在所述壳体的外部的外角部分，并且
其中所述内角部分在所述第一区域处的曲率半径不同于所述外角部分在所述第一区域处的曲率半径。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述内角部分的所述曲率半径大于所述外角部分的所述曲率半径。
4.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述内角部分的所述曲率半径小于所述外角部分的所述曲率半径。
5.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述内角部分在所述第一区域处且在所述底部分中形成凹入部分。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中所述凹入部分包括阶梯形表面。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述底部分在所述第一区域处的厚度为所述底部分在所述第二区域处的厚度的65％至95％。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述角部分包括两个第二区域，并且其中所述第一区域位于所述两个第二区域之间。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第一区域沿着所述第一宽度的1％至35％延伸。
10.根据权利要求1所述的二次电池，
其中所述角部分包括形成在所述壳体的内部的内角部分和形成在所述壳体的外部的外角部分，并且
其中所述内角部分在所述第一区域处的曲率半径等于所述外角部分在所述第一区域处的曲率半径。
11.根据权利要求1所述的二次电池，
其中所述角部分包括形成在所述壳体的内部的内角部分和形成在所述壳体的外部的外角部分，并且
其中所述外角部分在所述第一区域和所述第二区域处的曲率半径等于所述内角部分在所述第二区域处的曲率半径。
12.根据权利要求1所述的二次电池，
其中所述角部分包括形成在所述壳体的内部的内角部分和形成在所述壳体的外部的外角部分，并且
其中所述内角部分在所述第一区域和所述第二区域处的曲率半径等于所述外角部分在所述第二区域处的曲率半径。
13.一种二次电池，包括：
电极组件；
容纳所述电极组件的壳体，所述壳体包括：
一对较长侧壁；
一对较短侧壁；连接所述一对较长侧壁和所述一对较短侧壁的底部分；和在形成在所述一对较长侧壁中的每个和所述底部分联接的位置的每个角部分处形成的凹槽区域；以及
被联接到所述壳体的顶部分的盖组件；
所述凹槽区域被形成在沿着所述一对较长侧壁的每个的所述角部分的中心区域处，
其中所述中心区域在所述角部分处的曲率半径大于所述中心区域周围的区域在所述角部分处的曲率半径。
14.根据权利要求13所述的二次电池，其中所述角部分包括所述壳体的内表面上的内角部分和所述壳体的外表面上的外角部分。
15.根据权利要求14所述的二次电池，其中所述凹槽区域被形成在所述内角部分，并形成从所述一对较长侧壁的每个的内表面延伸到所述底部分的内表面的槽。
16.根据权利要求14所述的二次电池，其中所述凹槽区域被形成在所述外角部分，并形成从所述一对较长侧壁的每个的外表面延伸到所述底部分的外表面的槽。
17.根据权利要求14所述的二次电池，
其中所述凹槽区域包括第一凹槽区域和第二凹槽区域，所述第一凹槽区域被形成在所述内角部分，并且所述第二凹槽区域被形成在所述外角部分，
其中所述第一凹槽区域形成从所述一对较长侧壁的每个的内表面延伸到所述底部分的内表面的内槽，并且
其中所述第二凹槽区域形成从所述一对较长侧壁的每个的外表面延伸到所述底部分的外表面的外槽。
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