CN109075304A - 具有隔膜的可再充电电池 - Google Patents

Abstract

根据本发明一种实施例的可再充电电池包括：电极组件，其包括第一电极和第二电极；接纳电极组件的壳体；与第一电极电连接的第一端子；与第二电极电连接的第二端子；盖板，其与所述壳体联接，并且具有短路孔；以及隔膜，固定到盖板，用于将第一电极和第二电极电隔离或电短路，其中第二端子包括熔断器连接器以及通过熔断器连接器连接的第一部分和第二部分，并且熔断器连接器面对隔膜并与隔膜分开。

Description

具有隔膜的可再充电电池

技术领域

本发明涉及一种可再充电电池。更具体地，本发明涉及一种具有隔膜的可再充电电池。

背景技术

与不能再充电的一次电池不同，可再充电电池能够充电和放电。低容量可再充电电池用于便携式小型电子装置，例如移动电话、笔记本电脑和摄录机，并且高容量可再充电电池被广泛用作用于驱动混合动力车辆的电机等的电源。

最近，已经开发了一种高功率可再充电电池，其包括具有高能量密度的非水电解质，并且由大容量可再充电电池构成，其中多个可再充电电池串联联接，以便使用它来驱动需要大量功率的设备，例如，诸如用于电动车辆的电机。

此外，大容量可再充电电池通常包括串联联接的多个可再充电电池，并且可再充电电池可以形成为圆柱形和有棱角的形状。

当在具有由金属等制成的壳体的可再充电电池中发生异常反应并且因此内部压力增加时，壳体被打开并且充电和放电需要被阻断。为了阻断充电和放电，需要引起短路来释放充电电流。

发明内容

【技术问题】

根据本发明的示例性实施例，可提供一种具有改进安全性的可再充电电池。

【技术方案】

根据本发明示例性实施例的可再充电电池包括：电极组件，包括第一电极和第二电极；壳体，接纳电极组件；与第一电极电连接的第一端子和与第二电极电连接的第二端子；盖板，与壳体联接，并且盖板中形成有短路孔；和隔膜，固定到盖板并将第一电极和第二电极电隔离或电断开；其中，第二端子包括熔断器连接器、第一部分和第二部分，并且第一部分和第二部分通过熔断器连接器连接，并且熔断器连接器设置成与隔膜分开，并设置成与隔膜相对。

所述可再充电电池还可以包括连接端子，连接端子***到第一部分中并连接第二电极和第二端子，其中第二部分与汇流条连接，汇流条电连接相邻的可再充电电池，并且熔断器连接器的厚度可以是第一部分的厚度的0.05倍至0.6倍。

此外，熔断器连接器的宽度可以小于第一部分的宽度，并且熔断器连接器被设置成与隔膜分开并当隔膜变形时接触隔膜。

隔膜可以接触熔断器连接器，从而在变形时引起短路，第二端子可进一步包括围绕熔断器连接器并具有电绝缘特性的支撑构件，并且支撑构件可***第一部分和第二部分之间。

隔膜可以包括平坦地形成的两个支撑部分和设置在两个支撑部分之间并弯曲的可变形部分，并且可变形部分可以形成为部分圆柱体的形状，并且支撑部分在直线方向上延伸并且因此连接到可变形部分的相反端。

熔断器连接器可以向下突出并***短路孔中，并且熔断器连接器可以包括底侧、从底侧向上突出并与第一部分连接的第一侧、以及从底侧向上突出并与第二部分连接的第二侧。

第二端子可以进一步包括朝向隔膜突出并引导隔膜的变形的引导突起，并且可再充电电池可以进一步包括设置在第二端子和盖板之间的上部绝缘构件，其中上部绝缘构件可以进一步包括设置在隔膜和熔断器连接器之间的连接孔，并且连接孔可以具有四边形形状的横截面。熔断器连接器的厚度可以小于第一部分的厚度和第二部分的厚度。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于阻断可再充电电池的电流的方法，所述可再充电电池具有与第一电极连接的隔膜和与第二电极连接的第二端子。所述方法包括：通过由于内部压力增加时变形而导致短路的隔膜和熔断器连接器之间的接触，同时隔膜由于隔膜的变形而接触第二端子，熔化熔断器连接器来阻断电流，熔断器连接器形成在第二端子中且在与第二电极连接的第一部分和与汇流条连接的第二部分之间。

【有益效果】

根据本发明的示例性实施例，隔膜和端子彼此接触，从而导致短路，并且端子可以由于短路而被分成两部分。

附图说明

图1是根据本发明第一示例性实施例的可再充电电池的透视图。

图2是图1的沿线II-II截取的截面图。

图3是根据本发明第一示例性实施例的盖板和隔膜的分解透视图。

图4是根据本发明第一示例性实施例的第二端子和上部绝缘构件的分解透视图。

图5是根据本发明第一示例性实施例的可再充电电池的一部分的截面图。

图6是其中根据第一示例性实施例的可再充电电池中的隔膜和第二端子处于短路的状态的截面图。

图7是根据本发明第二示例性实施例的第二端子和上部绝缘构件的分解透视图。

图8是根据本发明第三示例性实施例的可再充电电池的一部分的截面图。

图9是根据本发明第三示例性实施例的从底部观察的第二端子的透视图。

图10是根据本发明第四示例性实施例的可再充电电池的截面图。

具体实施方式

下面将参照附图更全面地描述本发明，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修改，都不脱离本发明的范围。说明书和附图中的相同的附图标记表示整个说明书中的相同元件。

图1是根据本发明一种示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2是图1的沿线II–II截取的截面图。

参照图1和图2，根据本发明第一示例性实施例的可再充电电池101包括电极组件10和嵌入电极组件10的壳体27。电极组件10通过螺旋缠绕正电极(第一电极)11和负电极(第二电极)12，同时在它们之间设置隔板13而形成。

根据本示例性实施例的可再充电电池101是锂离子二次电池，并且示例性地形成为棱柱形状。然而，本发明不限于此，并且本发明可以应用于各种电池，例如锂聚合物电池或圆柱形电池。

正电极11和负电极12包括涂覆区域和未涂覆区域11a和12a。涂覆区域是将活性物质涂敷到由薄膜金属箔形成的集电器上的区域，而未涂覆区域11a和12a没有涂敷活性物质。正极未涂覆区域11a沿着正电极11的长度方向形成在正电极11的一侧端，负极未涂覆区域12a沿着负电极12的长度方向形成在负电极12的另一侧端。此外，正电极11和负电极12螺旋缠绕，同时在它们之间设置作为绝缘体的隔板13。

然而，本发明不限于此，电极组件10可以具有这样的结构，其中均由多个薄片形成的正电极和负电极被堆叠，同时在它们之间***隔板。

壳体27基本上形成为长方体形状，并且开口形成在其上端。壳体27可以由诸如铝、不锈钢等金属制成。

盖组件30包括覆盖壳体27的开口的盖板31、突出到盖板31外部并与正电极11电连接的第一端子21、以及突出到盖板31外部并与负电极12电连接的第二端子22。

盖板31形成为沿一个方向延伸的板的形状，并结合到壳体27的开口。设置在电解质注入口32中的密封盖38和设置在通气孔34中的通气板39形成在盖板31中。通气板39设有在预定压力下打开的凹口39a。第一端子21和第二端子22突出在盖板31之上。另外，在盖板31中形成短路孔37，隔膜56***短路孔37中。

由于盖组件30包括断开正电极11和负电极12的隔膜56，所以隔膜56与盖板31电连接，并且通过在可再充电电池101的内部压力增加时产生变形而与第二端子22连接。隔膜56在短路孔37中设置在上部绝缘构件54和盖板31之间。

如图3所示，短路孔37形成为具有四边形横截面的孔的形状，并且支撑隔膜56的接纳槽37a和37b分别形成在短路孔37的相反侧。

隔膜56包括两个平坦地形成的支撑件56a和56b，以及设置在支撑件56a和支撑件56b之间并弯曲的可变形部分56c。支撑件56a和56b分别形成为沿直线方向延伸的平面形状，并且分别连接在可变形部分56c的相反端。可变形部分56c可以形成为具有向下凸起的弧形纵向截面的圆柱体形状。因此，当可变形部分56c变形时，隔膜56可以线接触第二端子22，而不是与第二端子22点接触。

当在可再充电电池101中产生气体时，可再充电电池101的内部压力增加。当可再充电电池101的内部压力变得高于预定压力时，可变形部分56c变形为向上凸起，使得隔膜56接触第二端子22，从而导致短路。

第一端子21通过第一集电构件41与正电极11电连接，并且第二端子22通过第二集电构件42与负电极12电连接。然而，本发明不限于此，第一端子21可以与负电极12电连接，并且第二端子22可以与正电极11电连接。

第一端子21形成为矩形板的形状。第一端子21通过连接端子25与正电极11电连接，该连接端子25结合到第一集电构件41。连接到第一端子21的连接端子25和连接到第二端子22的连接端子26形成为相同的结构。连接端子25形成为柱状，并且凸缘形成在其下部。另外，连接端子25的上端可以通过压紧(caulking)或焊接固定到第一端子21。

密封衬垫59通过在第一端子21和盖板31之间***端子穿过的孔中来提供，以用于密封，并且下部绝缘构件43设置在盖板31的下方以支撑第一集电构件41。

将第一端子21和盖板31电连接的连接构件58设置在第一端子21的下方。因此，盖板31和壳体27带正电。

图4是根据本发明第一示例性实施例的第二端子和上部绝缘构件的分解透视图。

参照图2和图4，第二端子22通过结合到第二集电构件42的连接端子26与负电极12电连接。连接端子26穿过盖板31和第二端子22，因此连接端子26的上端固定到第二端子22上。

密封衬垫55通过在第二端子22和盖板31之间***端子穿过的孔中来提供，以用于密封，并且下绝缘构件45设置在盖板31的下方，用于在盖板31中将第二端子22和第二集电构件42绝缘。

将第二端子22和盖板31电绝缘的上部绝缘构件54设置在第二端子22和盖板31之间。上部绝缘构件54包括形成为四边形板形状的基板541、沿着基板541的侧端突出的侧壁542、以及从基板541的长度方向上的相反端在内侧方向上突出的钩状部543和544。

钩状部543和544联接到支撑槽226和228，所述支撑槽226和228设置在第二端子22的长度方向上的相反端，以支撑第二端子22。基板541包括连接端子26穿过的端子孔545和设置在隔膜56上方的连接孔546。连接孔546设置在隔膜56和熔断器连接器224之间，并且具有四边形的横截面。

第二端子22沿一个方向延伸以覆盖短路孔37。第二端子22包括第一部分221、第二部分223和熔断器连接器224，熔断器连接器224连接第一部分221和第二部分223，并且厚度小于第一部分221。

第一部分221形成为长方体形状，并且包括连接端子26***其中的端子孔227和形成在第一部分221的侧端的支撑槽226。第二部分223设置在距第一部分221一定距离处，并且形成为长方体形状。另外，第二部分223包括形成在其侧端的支撑槽228。

第一部分221通过连接端子26与负电极12电连接，并且第二部分223与汇流条60连接，汇流条60电连接相邻的可再充电电池101。

熔断器连接器224可以形成为平板形状，并且厚度小于第一部分221的厚度和第二部分231的厚度，以便在短路电流流动时熔化。熔断器连接器224的厚度T1可以是第一部分221的厚度T2的0.05倍至0.06倍。另外，第二部分223可以具有与第一部分221的厚度相同的厚度。此外，熔断器连接器224的宽度可以小于第一部分221的宽度，并且熔断器连接器224的宽度W1可以是第一部分221的宽度W2的0.02倍至0.9倍。

图5是根据本发明第一示例性实施例的可再充电电池的一部分的截面图，图6是其中第一示例性实施例的可再充电电池的隔膜和第二端子处于短路的状态的截面图。

参照图5和图6，熔断器连接器224设置在隔膜56上方，并且熔断器连接器224可以与隔膜56重叠，同时在它们之间具有空间。因此，当隔膜56变形时，隔膜56可以接触熔断器连接器224，从而导致短路。

当熔断器连接器224和隔膜56彼此接触时，短路电流流动，因此从接触部分产生热量。熔断器连接器224和隔膜56之间产生的热量熔化熔断器连接器224，并且隔膜56与第一部分221和第二部分223电断开。由于短路电流在非常短的时间段内流动，所以熔断器连接器224可以熔化，同时通过调节熔断器连接器224的厚度来控制电流充分释放。

因此，由于第二端子22和汇流条60之间的电断开而发生异常的可再充电电池101不进行充电和放电，因此可以提高安全性。

现在将参照图3和图4描述根据第一示例性实施例的用于阻断可再充电电池中的电流的方法。

根据内部压力增加而变形的隔膜56，接触设置在与负电极12连接的第一部分221和与第二端子22中的汇流条60连接的第二部分223之间的熔断器连接器224，同时隔膜由于变形而接触第二端子22，因此熔断器连接器224熔化，从而阻断电流。

根据第一示例性实施例的电流阻断方法包括用于由于隔膜56的变形而连接隔膜56和熔断器连接器224的步骤，以及用于由于短路电流的释放而熔化熔断器连接器224的步骤。

当电流由于熔断器连接器224和隔膜56之间的接触而被阻断时，汇流条60和负电极12之间的电连接可以被断开，同时在短时间段内释放短路电流。

以下，参照图7，将描述根据本发明第二示例性实施例的可再充电电池。图7是根据本发明第二示例性实施例的第二端子和上部绝缘构件的分解透视图。

参照图7，根据第二示例性实施例的可再充电电池在结构上与第一示例性实施例的可再充电电池相同，因此将省略对相同结构的描述。

第二端子71通过上部绝缘构件72设置在盖板上。上部绝缘构件72包括形成为四边形板形状的基板721、沿着基板721的侧部突出的侧壁722、以及在基板721的长度方向上的相反端在朝向内侧的方向上突出的钩状部723和724。

钩状部723和724联接到支撑槽716和718，支撑槽716和718形成在第二端子71的长度方向上的相反端，以支撑第二端子71。基板721包括端子孔725和形成在隔膜上方的连接孔726，连接端子穿过端子孔725。连接孔726设置在隔膜和熔断器连接器714之间，并且具有四边形横截面。

第二端子71沿一个方向延伸以覆盖短路孔。第二端子71包括第一部分711、第二部分713和熔断器连接器714，熔断器连接器714连接第一部分711和第二部分713，并且具有小于第一部分711的厚度。

第一部分711形成为长方体形状，并且包括连接端子26***其中的端子孔717和设置在第一部分711的一侧端的支撑槽716。第二部分713设置在距第一部分711一定距离处，并且形成为长方体形状。另外，第二部分713包括形成在其一侧端的支撑槽718。第一部分711通过连接端子与第二电极电连接，并且第二部分713与汇流条连接。

熔断器连接器714可以形成为平板形状，并且厚度小于第一部分711的厚度和第二部分713的厚度，以便在短路电流流动时熔化。熔断器连接器714的第一厚度T1可以是第一部分711的厚度T2的0.05倍至0.4倍。另外，熔断器连接器714可以具有小于第一部分711的宽度。

第二端子71还包括围绕熔断器连接器714的支撑构件715，并且支撑构件715具有电绝缘特性。支撑构件715可以通过嵌件注射成型来形成。支撑构件715围绕熔断器连接器714的顶面和侧面，并暴露底面。因为熔断器连接器714的面向隔膜的底面暴露，所以隔膜和熔断器连接器714可以彼此接触。当熔断器连接器714和隔膜彼此接触时，可能会出现电弧。电弧可以扩散到周边，并且支撑构件715防止电弧的产生和扩散。

以下，将参照图8和图9描述根据本发明第三示例性实施例的可再充电电池。图8是根据本发明第三示例性实施例的可再充电电池的一部分的截面图，图9是根据本发明第三示例性实施例的从底部观察的第二端子的透视图。

参照图8和图9，除了第二端子73之外，根据第三示例性实施例的可再充电电池在结构上与第一示例性实施例的可再充电电池相同，因此将省略对相同结构的描述。

第二端子73沿一个方向延伸以覆盖短路孔。第二端子73包括第一部分731、第二部分733和厚度小于第一部分731的熔断器连接器734。

第一部分731和第二部分733分别形成为长方体形状，并且它们彼此分开设置。第一部分731与连接端子26电连接，并且第二部分733与汇流条60连接。

熔断器连接器734的下端可以低于第一部分731的下端突出。熔断器连接器734设置有弯曲部分和与第一部分731和第二部分733连接然后向下突出的部分。熔断器连接器734可以向下突出，然后可以***短路孔37中。同时，隔膜56固定到盖板的底部并面对熔断器连接器734，并且当变形时可以接触熔断器连接器734，从而导致短路。

以下，将参照图10描述根据本发明第四示例性实施例的可再充电电池。图10是根据本发明第四示例性实施例的可再充电电池的截面图。

参照图10，除了第二端子74之外，根据第四示例性实施例的可再充电电池在结构上与根据第一示例性实施例的可再充电电池相同，因此将省略对相同结构的描述。

第二端子74沿一个方向延伸以覆盖短路孔。第二端子74包括第一部分741、第二部分743和熔断器连接器744，熔断器连接器744连接第一部分741和第二部分743，并且具有小于第一部分741的厚度。

第一部分741和第二部分743形成为长方体形状，并且它们彼此分开设置。第一部分741与连接端子26电连接，并且第二部分743与汇流条60连接。

引导突起745设置在熔断器连接器744下方，并且引导突起745可以提供为绝缘体，例如聚合物等。引导突起745具有具有弧形纵向截面的内侧，并且当隔膜56变形时引导隔膜56稳定地接触熔断器连接器744。因此，由于隔膜56和熔断器连接器744之间的接触，电流可以被释放，并且熔断器连接器744被熔化，从而可以提高可再充电电池的安全性。

虽然已经结合目前被认为是实际示例性实施例的内容描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的范围内的各种修改和等效布置。

<附图标记说明>

101：可再充电电池 10：电极组件

11：正电极 11a：正极未涂覆区域

12：负电极 12a：负极未涂覆区域

13：隔板 21：第一端子

22、71、73、74：第二端子

221、711、731、741：第一部分

223、713、733、743：第二部分

224、714、734、744：熔断器连接器

226、228、716、718：支撑槽

227、717：端子孔 25、26：连接端子

27：壳体 30：盖组件

31：盖板 32：电解质注入口

34：通气孔 37：短路孔

37a、37b：接纳槽 38：密封盖

39：通气板 39a：凹口

41：第一集电构件

42：第二集电构件

43、45：下部绝缘构件 54、72：上部绝缘构件

541、721：基板 542、722：侧壁

543、544、723、724：钩状部 545、725：端子孔

546、726：连接孔 72：上部绝缘构件

721：基板 55：密封衬垫

56：隔膜 56a、56b：支撑部分

56c：可变形部分 58：连接构件

59：密封衬垫 60：汇流条

745：引导突起

Claims (14)

1.一种可再充电电池，包括：

电极组件，包括第一电极和第二电极；

壳体，接纳所述电极组件；

与所述第一电极电连接的第一端子和与所述第二电极电连接的第二端子；

盖板，与所述壳体联接，并且所述盖板中形成有短路孔；和

隔膜，固定到所述盖板并将所述第一电极和所述第二电极电隔离或电断开；

其中，所述第二端子包括熔断器连接器、第一部分和第二部分，并且所述第一部分和所述第二部分通过所述熔断器连接器连接，并且

所述熔断器连接器设置成与所述隔膜分开，并设置成与所述隔膜相对。

2.根据权利要求1所述的可再充电电池，还包括连接端子，所述连接端子***到所述第一部分中并连接所述第二电极和所述第二端子，其中所述第二部分与电连接相邻的可再充电电池的汇流条连接。

3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述熔断器连接器的厚度是所述第一部分的厚度的0.05倍至0.6倍。

4.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述熔断器连接器的宽度小于所述第一部分的宽度。

5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述隔膜接触所述熔断器连接器，并且在变形时引起短路。

6.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第二端子还包括支撑构件，所述支撑构件围绕所述熔断器连接器并且具有电绝缘特性，并且所述支撑构件被***在所述第一部分和所述第二部分之间。

7.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述隔膜包括平坦地形成的两个支撑部分和设置在所述两个支撑部分之间并弯曲的可变形部分。

8.根据权利要求7所述的可再充电电池，其中所述可变形部分形成为部分圆柱体的形状，并且所述支撑部分在直线方向上延伸，并且因此连接到所述可变形部分的相反端。

9.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述熔断器连接器向下突出并***到所述短路孔中。

10.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述熔断器连接器包括底侧、从所述底侧向上突出并与所述第一部分连接的第一侧、以及从所述底侧向上突出并与所述第二部分连接的第二侧。

11.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第二端子还包括引导突起，所述引导突起朝向所述隔膜突出并引导所述隔膜的变形。

12.根据权利要求1所述的可再充电电池，还包括设置在所述第二端子和所述盖板之间的上部绝缘构件，

其中所述上部绝缘构件还包括设置在所述隔膜和所述熔断器连接器之间的连接孔，并且所述连接孔具有四边形形状的横截面。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的可再充电电池，其中所述熔断器连接器的厚度小于所述第一部分的厚度和所述第二部分的厚度。

14.一种用于阻断可再充电电池的电流的方法，所述可再充电电池具有与第一电极连接的隔膜和与第二电极连接的第二端子，该方法包括：

通过由于内部压力增加时变形而导致短路的隔膜和所述熔断器连接器之间的接触，同时所述隔膜由于所述隔膜的变形而接触所述第二端子，熔化熔断器连接器来阻断电流，所述熔断器连接器形成在所述第二端子中且在与所述第二电极连接的第一部分和与汇流条连接的第二部分之间。