CN104979497A - 可再充电电池 - Google Patents

Abstract

提供一种可再充电电池，包括保护层与反转板，从而通过防止反转板出现故障而提高安全性。在一个实施例中，可再充电电池包括：包括第一电极板、第二电极板、设置在第一电极板和第二电极板之间的隔板的电极组件；容纳电极组件的壳体；以及联接到壳体的盖组件，其中盖组件包括密封壳体并具有短路开口的盖板、安装在盖板的短路开口中的反转板以及安装为覆盖盖板的短路开口的端子板，并且具有比反转板的熔点高的熔点的保护层形成在反转板的下面。

Description

可再充电电池

相关申请的交叉引用

此申请要求2014年4月11日递交的韩国专利申请第10-2014-0043747号的优先权和权益，其内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明的方面涉及可再充电电池。

背景技术

与不应该被再充电的一次电池不同，可再充电电池可以被重复充电和放电。以一组电池单元的形式包装的低容量可再充电电池通常被用于诸如移动电话或可携式摄像机的小型便携式电子设备。具有几十个彼此连接的电池组的大容量可再充电电池被广泛用作驱动混合车辆等的电动机的电源。

可再充电电池被制造成各种形状，其代表性的形状可以包括圆柱形形状和棱柱形形状。可再充电电池通常被配置为使得通过将用作绝缘体的隔板***在正电极和负电极之间而形成的电极组件和电解质溶液被容纳在壳体中，盖组件被安装在壳体中。

如果在可再充电电池中生成过多的热或电解质溶液分解，内部压力可能增加，且存在着火或***的危险。因此，需要被配置为提高安全性的可再充电电池。

发明内容

鉴于上述问题，已经构思本发明的实施例的方面，本发明的实施例的方面针对被提供为包括保护层和反转板的可再充电电池，从而通过防止或保护反转板出现故障来提高安全性。

根据本发明的一个实施例，提供一种可再充电电池，包括：包括第一电极板、第二电极板和设置在第一电极板与第二电极板之间的隔板的电极组件；容纳电极组件的壳体；以及联接到壳体的盖组件，其中盖组件包括密封壳体并具有短路孔的盖板、安装在盖板的短路孔或开口中的反转板以及安装为覆盖盖板的短路孔的端子板，具有比反转板的熔点高的熔点的保护层形成在反转板的下面。

在根据本发明的实施例的可再充电电池中，具有相对高熔点的保护层形成在反转板的下面，从而即使在出现短路时使反转板保持操作。

因此，根据本发明的实施例的可再充电电池可以通过关闭由于出现短路在反转板中产生的孔来防止反转板出现故障并使反转板持续操作来提高安全性。

本发明的实施例的另外方面和/或优点将部分在随后的描述中提出，部分由于描述而显而易见，或者可以通过对发明的实践来获知。

附图说明

由下面连同附图的详细描述，本发明的方面、特征和优点将更明显，附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的可再充电电池的透视图；

图2是沿图1的线I-I'截取的可再充电电池的剖视图；

图3A是例示图2的部分“A”的放大剖视图，图3B是例示图3A中所示的反转板与端子板接触的情况的剖视图；

图4A是例示图2中所示的反转板和保护层的透视图，图4B是例示具有图4A的保护层的反转板的底部的后视图；

图5是例示图4B中所示的反转板被堆叠的状态的剖视图；

图6是例示根据本发明的另一实施例的可再充电电池的对应于图2的部分“A”的部分的放大剖视图；

图7是例示根据本发明的又一实施例的可再充电电池的对应于图2的部分“A”的部分的放大剖视图；和

图8是例示根据本发明的又一实施例的可再充电电池的对应于图2的部分“A”的部分的放大剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例的示例，使得它们可以由本领域技术人员容易地制造和使用。

图1是根据本发明的一个实施例的可再充电电池的透视图，图2是沿图1的线I-I'截取的可再充电电池的剖视图，图3A是例示图2的部分“A”的放大剖视图，图3B是例示图3A中所示的反转板与端子板接触的情况的剖视图，图4A是例示图2中所示的反转板和保护层的透视图，图4B是例示具有图4A的保护层的反转板的底部的后视图，图5是例示图4B中所示的反转板被堆叠的状态的剖视图。

参照图1和图2，根据本发明的一个实施例的可再充电电池100包括电极组件10、第一集电板20、第二集电板30、壳体40和盖组件50。

电极组件10可通过卷绕或层叠包括第一电极板11、隔板13和第二电极板12的堆叠结构而形成。在一种实施方式中，第一电极板11可以用作正电极，第二电极板12可以用作负电极。

第一电极板11可以通过在第一电极集电体(由例如铝箔的金属箔制成)上涂覆第一电极活性物质(由例如过渡金属氧化物制成)而形成，并且可以包括没有涂覆第一电极活性物质的第一电极未涂覆部分11a。第一电极未涂覆部分11a可以成为第一电极板11和第一电极板11的外部之间的电流流动的路径。在本发明的某些实施例中，第一电极板11的材料不限于本文所列出的材料。

第二电极板12可以通过在第二电极集电体(由例如铜或镍的金属箔制成)上涂覆第二电极活性物质(由例如石墨或碳材料制成)而形成，并可以包括没有涂覆第二电极活性物质的第二电极未涂覆区域或部分12a。第二电极未涂覆部分12a可以成为第二电极板12和第二电极板12的外部之间的电流流动的路径。在本发明的某些实施例中，第二电极板12的材料不限于本文所列出的材料。

第一电极板11和第二电极板12可以具有不同的极性。也就是说，第一电极板11可以用作负电极，第二电极板12可以用作正电极。

隔板13可以防止第一电极板11和第二电极板12之间的电短路，并可以只允许锂离子通过。隔板13可以由例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的复合膜形成。隔板13的材料不限于本文所列出的材料。

分别电连接到第一电极板11和第二电极板12的第一集电板20和第二集电板30可以联接到电极组件10的相对端(例如，与电极组件10的相对端连接或连接到电极组件10的相对端)。

第一集电板20可以由诸如铝的导电材料制成，并且可以与突出到电极组件10的一端的第一电极未涂覆部分11a接触，以电联接到第一电极板11或与第一电极板11电连接(例如，连接到第一电极板11)。第一集电板20可以包括第一连接部21、第一延伸部23、第一端子孔或开口24和熔断部25。

第一连接部21安装在电极组件10的顶部与盖组件50的底部之间，并且成形为板。这里，第一端子孔24和熔断部25形成在第一连接部21中。

第一延伸部23相对于第一连接部21弯曲，从第一连接部21的端部延伸，并且被成形为大致接触第一电极未涂覆部分11a的板。这里，假设第一连接部21和第一延伸部23相遇的角由附图标记“C”表示，第一连接部21和第一延伸部23可以关于角C彼此垂直。

第一端子孔24形成在第一连接部21的一侧，并且提供第一连接部21中盖组件50的第一电极端子52被装配并联接的空间。

熔断部25形成在电极组件10的顶部，从而不与电解质溶液接触，这是为了防止电解质溶液由于熔断部25产生的热而着火。这里，熔断部25(和/或用于容纳熔断部25的开口)形成在第一连接部21的邻近角C的区域，从而不与联接到第一端子孔24的第一电极端子52重叠。由于可再充电电池100产生的短路引起的大量电流流动产生的热，熔断部25可被熔化或软化，从而用作阻止电流的流动的熔断器。这里，短路可能是由于由可再充电电池100的过充电而产生热或者电解质溶液被分解而使得可再充电电池100的内部压力超出预设压力时反转板60和第二端子板56之间的接触引起的。因此，熔断部25由于过充电期间的短路而熔化，阻止电流的流动，从而在可再充电电池100变成例如着火或***的危险情形之前中断可再充电电池100的充电或放电。

第二集电板30可以由诸如镍或铜的导电材料制成，并且可以与突出到电极组件10的另一端的第二电极未涂覆部分12a接触，以然后电连接到第二电极板12。第二集电板30可以包括第二连接部31、第二延伸部33和第二端子孔34。

第二集电板30可以不包括对应于图2中所示的第一集电板20的熔断部25的熔断部，因为本发明的该实施例的第一集电板20包括用作熔断器的熔断部25。此外，由例如铝制成的第一集电板20具有比由例如镍或铜制成的第二集电板30的熔点低的熔点，从而更容易实现熔断器功能。

壳体40可以由诸如铝、铝合金或镀镍钢的导电金属制成，并且可以具有带有开口的大致六面体形状，电极组件10、第一集电板20和第二集电板30通过该开口被***和布置。然而，在图2中没有例示开口，本实施例的壳体40和盖组件50被示出为组装状态。因此，盖组件50的周边部分基本对应于壳体40中的开口。同时，壳体40的内表面被绝缘，使得壳体40与电极组件10、第一集电板20、第二集电板30和盖组件50电绝缘。这里，壳体40可以具有极性，例如，使得它用作正电极。此外，壳体40可以包括含有碳酸酯类溶剂的电解质溶液，例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸乙二酯(EC)、碳酸丙二酯(PC)、碳酸丁二酯(BC)等等，但不限于此。

盖组件50联接到壳体40。更详细地说，盖组件50包括盖板51、第一电极端子52、第二电极端子53、衬垫54、第一端子板55和第二端子板56。另外，盖组件50可以进一步包括塞57、通风板58、上绝缘构件59a、连接板59b、反转板60、下绝缘构件59c和保护层70。

盖板51密封壳体40的开口，并且可以由和壳体40相同的材料制成。在本实施例中，盖板51可具有和壳体40相同的极性。

第一电极端子52在盖板51的一侧穿过盖板51，并且电联接到第一集电板20。第一电极端子52可具有支柱形状。暴露到盖板51的上部的上支柱通过铆接联接到第一端子板55，并具有在该处形成的突出部52b，以防止第一电极端子52从盖板51脱落。位于盖板51下方的下支柱具有在该处形成的法兰52a，以防止第一电极端子52从盖板51脱落。第一电极端子52的位于法兰52a的下部的部分装配到第一集电板20的第一端子孔24中。这里，第一电极端子52可以电联接到盖板51。

第二电极端子53在盖板51的另一侧穿过盖板51，并且电联接到第二集电板30。由于第二电极端子53具有和第一电极端子52大致相同的形状，其描述将不再重复。然而，第二电极端子53可以与盖板51电绝缘。

衬垫54由绝缘材料形成，并且位于第一电极端子52与盖板51之间以及第二电极端子53与盖板51之间，以密封盖板51与第一电极端子52和第二电极端子53的每一个之间的各自间隙。衬垫54防止外部湿气渗透到可再充电电池100中或电解质从可再充电电池100的内部泄漏。

第一端子板55通过铆接联接到第一电极端子52的上支柱，以将第一电极端子52与盖板51固定。

第二端子板56通过铆接联接到第二电极端子53的上支柱，以将第二电极端子53与盖板51固定。第二端子板56被形成为允许第二电极端子53从与盖板51隔开的外侧(也就是，在上绝缘构件59a的上方)装配到其中，并延伸以覆盖短路孔或开口51c。第二端子板56电连接到第二电极端子53。另外，第二端子板56具有被定位为对应于反转板60的圆形部61的突出部56a。突出部56a被形成为朝反转板60突出。另外，突出部56a具有比反转板60的圆形部61的直径小的直径。突出部56a可以被成形为中空圆柱体，但是突出部56a的形状不局限于此。当由于在连接到外部电池的状态下出现高电压断开或由过充电状况产生热或电解质分解而使得可再充电电池100的内部压力超过预设压力时，第二端子板56由于与向上凸状突出的反转板60的接触引起短路。如果第二端子板56导致可再充电电池100的短路，大量的电流在可再充电电池100中流动，并产生热。在这种情况下，熔断部25用作熔断器，从而提高可再充电电池100的安全性。

塞57密封盖板51的电解质注入孔51a。通风板58安装在盖板51的通风孔51b中，并具有被形成为在设定或预定压力下打开的凹槽58a。

上绝缘构件59a被形成为装配在第二电极端子53与盖板51之间，并与盖板51和衬垫54紧密接触。上绝缘构件59a将第二电极端子53与盖板51彼此绝缘。

连接板59b被形成为装配在第一电极端子52与盖板51之间，并通过螺母与盖板51和衬垫54紧密接触。连接板59b将第一电极端子52与盖板51彼此电连接。

下绝缘构件59c形成在盖板51与第一集电板20和第二集电板30的每一个之间，并防止在它们之间出现不必要的短路。

反转板60通过焊接安装在盖板51的短路孔或开口51c中在上绝缘构件59a和盖板51之间。反转板60包括向下凸出的圆形部61(面对壳体的内部，也就是，在朝向电极组件的方向)和固定到盖板51的法兰部62。

当由于在连接到外部电池的状态下出现高电压断开或由过充电状况产生热或电解质分解而使得可再充电电池100的内部压力超过预设压力时，反转板60可以反转，以然后向上凸状突出。反转板60反转，以与第二端子板56的突出部56a接触，从而引起短路。熔断部25由于短路破裂，从而在可再充电电池100变成例如着火或***的危险情形之前，中断可再充电电池100的充电或放电。也就是，为了阻止电流的流动，反转板60引起可再充电电池100的内部短路，以熔化熔断部25，从而提高可再充电电池100的安全性。因此，为了防止当在可再充电电池100中产生短路时可再充电电池100稳定地充电或放电，在熔断部25熔化之前应保持反转板60和第二端子板56之间的接触。这里，反转板60和第二端子板56被保持在线接触状态或点接触状态。

同时，反转板60和盖板51具有相同的极性。反转板60可以由铝制成，但不限于此。

如图5所示，在应用到用于组装可再充电电池100的自动化工艺之前，多个反转板60被堆叠以便存储。然而，在堆叠的反转板60之间可能出现摩擦，造成堆叠的反转板60的表面上的划痕。因此，当由于可再充电电池100的过充电产生热并且电解质溶液分解以使可再充电电池100的内部压力超过预设压力时，反转板60和第二端子板56的每一个彼此接触。在这种情况下，反转板60可能由于划痕而无法适当地反转。替代地，在可再充电电池100中产生的气体可以通过划痕的缝隙排出，从而减少或防止反转板60进一步反转。因此，可能不能保持反转板60和第二端子板56之间的接触。在本发明中，保护层70形成在反转板60的每一个的下面，从而使堆叠的反转板60之间的摩擦最小化，并最终防止在反转板60上产生划痕。

另外，当反转板60和第二端子板56的突出部56a之间的接触电阻比熔断部25的电阻高时，反转板60可能会发生故障，使得不能完全破裂熔断部25，从而引起反转板60和第二端子板56损坏。这里，即使当反转板60损坏时，仅仅通过保持反转板60和第二端子板56的突出部56a的接触，熔断部25可以破裂。然而，由于在可再充电电池100中产生的气体通过对反转板60的部件的损坏被排出到壳体40的外部，反转板60不能进一步反转。因此，当反转板60出现故障时，可再充电电池100的安全性可能受到损害。在本发明中，即使当反转板60部分损坏时，反转板60的反转操作可以通过在反转板60的下面形成保护层70来覆盖反转板60的损坏部分而得到保持。

保护层70形成在反转板60的一个表面上。也就是，保护层70被形成为完全包围和/或覆盖反转板60的圆形部61的底表面。保护层70通过将适当的材料粘附或涂覆到圆形部61的底表面而形成。保护层70由具有比反转板60的熔点高的熔点的材料制成。在本发明中，由于保护层70由具有比反转板60的熔点高的熔点的材料形成，反转板60的损坏部件被覆盖，直到熔断部25破裂。此外，保护层70由当与容纳在壳体40中的电解质溶液接触时不引起化学反应的材料制成。也就是，当反转板60由具有大概或大约600℃的熔点的铝制成时，保护层70可以具有近似或大约600℃或高的熔点，并可以由不与电解质溶液反应的材料制成。在一个实施例中，保护层70可以由聚酰亚胺(PI)制成。PI是具有高耐热性和良好的电绝缘性的树脂，并具有大概700℃的熔点。此外，PI是不与容纳在壳体40中的电解质溶液反应的材料。因此，具有比反转板60的熔点高的熔点的保护层70形成在反转板60的下面，从而当在本发明的可再充电电池100出现短路时允许反转板60持续反转。

同时，在本发明中，举例说明由PI制成的保护层70，但本发明的各方面并不限于此。可以使用任何材料来形成保护层70，只要该材料具有比反转板60的熔点高的熔点并且不与容纳在壳体40中的电解质溶液反应。

接下来，现在参照图6至图8描述根据本发明的另一实施例的可再充电电池。

图6是例示根据本发明的另一实施例的可再充电电池的对应于图2的部分“A”的部分的放大剖视图。图7是例示根据本发明的又一实施例的可再充电电池的对应于图2的部分“A”的部分的放大剖视图，图8是例示根据本发明的又一实施例的可再充电电池的对应于图2的部分“A”的部分的放大剖视图。

除了形成在反转板60的底表面上的保护层70的形状之外，根据本发明的另一实施例的可再充电电池100和图2中所示的可再充电电池100在结构和功能方面基本相同。因此，在根据本发明的另一实施例的可再充电电池100中，和图2中所示的可再充电电池100的组件相同的组件的描述将不再重复，下面的描述将集中于形成在反转板60的底表面上的保护层70。

参照图6，保护层170被成形为对应于第二端子板156的突出部156a。更详细地说，保护层170形成在反转板160的底表面上，具有对应于第二端子板156的突出部156a的形状的形状，也就是，圆环形状。保护层170覆盖反转板160的基本上接触第二端子板156的突出部156a的区域。这里，第二端子板156的突出部156a的外径D2在一个实施例中小于圆环形状的保护层170的外径D1(也就是，在保护层170的横截面上左侧保护层171和右侧保护层172之间的外侧距离)。另外，为了覆盖反转板160的接触第二端子板156的突出部156a的区域，第二端子板156的突出部156a的内径在一个实施例中大于保护层170的内径。在本实施例中，被成形为对应于第二端子板156的与反转板160接触的突出部156a的保护层170形成在反转板160的底表面上，以覆盖反转板160的与第二端子板156的突出部156a接触的区域，从而保持反转板160的反转操作。

参照图7，保护层270仅形成在反转板260的底表面的除了中心区域之外的区域上。更详细地说，保护层270仅形成在反转板260的底表面的除了具有比第二端子板256的突出部256a的内径D4小的内径D3(也就是，在保护层270的横截面上左侧保护层271和右侧保护层272之间的内侧距离)的区域之外的区域上。也就是，保护层270被成形为具有相对大的宽度的圆环，以仅形成在反转板260的底表面的一个区域上，该区域的内径小于或等于第二端子板256的突出部256a的内径。在根据本实施例的保护层270中，保护层270可被形成为具有圆环形状。保护层270覆盖反转板260的底表面的除了中心区域之外的区域，中心区域不与第二端子板256的突出部256a接触或重叠。当由于在连接到外部电池的状态下出现高电压断开或由过充电状况产生热或电解质分解而使得可再充电电池100的内部压力超过预设压力时，反转板260的中心区域被内部气体推动，从而容易地进行反转板260的反转操作。另外，保护层270覆盖反转板260的与第二端子板256的突出部256a接触的区域(也就是，除了中心区域之外的区域)，从而保持反转板260的反转操作。

参照图8，保护层370形成在反转板360的底表面的区域上被成形为对应于第二端子板356的突出部356a，并且被形成为使得在保护层370的横截面上其中间区域比其周边区域厚。更详细地说，保护层370形成在反转板360的底表面的区域上被成形为对应于第二端子板356的突出部356a，并且被形成为使得其中间区域比其它区域厚。保护层370覆盖反转板360的基本上接触第二端子板356的突出部356a的区域。在本实施例中，中间区域比周边区域厚的保护层370形成在反转板360的底表面的区域上且被成形为对应于第二端子板356的突出部356a，以覆盖反转板360的与第二端子板356的突出部356a接触的区域，从而保持反转板360的反转操作。

尽管已经参考其某些示例性实施例描述了本发明，本领域技术人员将理解，在不脱离在所附权利要求及其等同方案中限定的本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。

一些符号的说明

53a:法兰                  53b:突出部

151,251,351:盖板

159a,259a,359a:上绝缘构件

159c,259c,359c:下绝缘构件

161,261,361:圆形部        162,262,362:法兰部

271,371:左侧保护层        272,372:右侧保护层

Claims (11)

1.一种可再充电电池，包括：

包括第一电极板、第二电极板和设置在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板的电极组件；

容纳所述电极组件的壳体；和

联接到所述壳体的盖组件，

其中：

所述盖组件包括密封所述壳体并具有短路开口的盖板、安装在所述盖板的所述短路开口中的反转板以及安装为覆盖所述盖板的所述短路开口的端子板，并且

具有比所述反转板的熔点高的熔点的保护层形成在所述反转板的下面。

2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述保护层由被配置为当与容纳在所述壳体中的电解质溶液接触时不引起化学反应的材料制成。

3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述保护层由聚酰亚胺制成。

4.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述反转板包括向下凸出的圆形部和固定到所述盖板的法兰部。

5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述端子板具有被定位为对应于所述反转板的突出部。

6.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述突出部被形成为面对所述反转板。

7.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述保护层被成形为对应于所述突出部。

8.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述突出部具有比所述保护层的外径小的外径。

9.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述保护层仅形成在所述反转板的底表面的除了具有比所述突出部的内径小的内径的区域之外的区域上。

10.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述保护层形成在所述反转板的底表面的区域上被成形为对应于所述突出部，并且所述保护层被形成为使得其中间区域比其周边区域厚。

11.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述保护层仅形成在所述反转板的底表面的除了中心区域之外的区域上。