用於電池的包殼及使用其的電池的製作方法
2023-06-06 20:03:21 2
專利名稱：用於電池的包殼及使用其的電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及包殼(can)及使用該包殼的電池。更具體地，本發明涉及包殼及其使用該包殼的電池，其中包殼的底壁向下一側同時形成凸的底表面，使得當電池被壓縮時包殼的底壁免於朝包殼的內部部分彎曲。
背景技術：
最近，諸如攝像機、蜂窩電話以及膝上型計算機的具有很多功能的可攜式無線設備已經製造為輕重量，同時進行各種功能。可攜式無線設備的這種普及對用作用於便攜無線設備的電源的二次電池具有更多的要求。這樣的二次電池包括Ni-Cd電池、Ni-MH電池、Ni-Zn電池以及鋰電池。特別感興趣的是鋰二次電池，其為可再充電的、緊縮尺寸的並且具有高容量。鋰二次電池提供高操作電壓及每單位重量的高能量密度，因此廣泛應用於先進電子技術領域。
圖1示出傳統鋰二次電池的分解透視圖。
鋰二次電池包括電極組件112，該組件具有在包殼110內的正電極片(plate)113、負電極片115以及分隔片114。通過使用蓋組件120密封包殼110的上開口110a，電極組件112與電解質一起提供在包殼110內。
通常，包殼110由鋁或鋁合金通過深拉(deep drawing)工藝製造。包殼110的底壁110b具有基本平坦的形狀。
電極組件112通過在正和負片113和115之間插入分隔片(separator)114，然後將它們繞成果凍卷(jellyroll)結構而形成。正電極抽頭(tap)116連接到正電極片113且向上突出於電極組件112之外。負電極抽頭117連接到負電極片115且向上突出於電極組件112之外。正電極抽頭116與負電極抽頭117以預定距離間隔開以使它們相互電絕緣。通常，正和負電極抽頭116和117由Ni製成。
蓋組件(cap assembly)120包括蓋片(cap plate)140、絕緣片150、端子片160以及電極端子130。蓋組件120容納在絕緣殼170內且附到包殼110的上開口110a，從而密封包殼110。
蓋片140由尺寸和形狀與包殼110的上開口110a的尺寸和形狀對應的金屬片製成。蓋片140在該蓋片140的中心包括具有預定尺寸的第一端子孔(terminal hole)141。電極端子130插入第一端子孔141。當電極端子130插入到第一端子孔141時，為了將電極端子130與蓋片140絕緣，圍繞電極端子130提供襯墊管(gasket tube)146。電解質注入孔142以預定尺寸形成在蓋片140的一側。當蓋組件120與包殼110的上開口110a裝配後，電解質通過電解質注入孔142注入到包殼110內。接著，電解質注入孔142用單獨的密封單元(未示出)密封。
電極端子130連接於負電極片115的負電極抽頭117或者正電極片113的正電極抽頭116，從而電極端子130可充當負電極端子或正電極端子。
絕緣片150由與用於襯墊管146的材料相同的材料製成且與蓋片140的下表面耦合。絕緣片150形成有第二端子孔151，第二端子孔151相應於蓋片140的第一端子孔141對準且插入電極端子130。安置凹部152形成在絕緣片150的下表面上，並具有對應於端子片160的尺寸和形狀的尺寸和形狀，使得端子片160能夠裝配在安置凹部152內。
端子片160由Ni合金製成並且與絕緣片150的下表面耦合。端子片160形成有第三端子孔161，第三端子孔161相應於蓋片140的第一端子孔141對準且插入電極端子130。因為插入到蓋片140的第一端子孔141的電極端子130通過襯墊管146與端子片140絕緣，所以端子片160能夠與電極端子130電連接同時與蓋片140絕緣。
連接到負電極片115的負電極抽頭117焊接到端子片160的一側並且連接到正電極片113的正電極抽頭116焊接到蓋片140的另一側。為將正和負電極抽頭116和117焊接到端子片160，進行電阻焊接工藝或雷射焊接工藝。通常，電阻焊接工藝用於將正和負電極抽頭116和117焊接到端子片160。
隨著電池的能量密度的增加，電池的尺寸下降，使得其更易受碰撞和壓縮影響。因此，若電池遭受這樣的碰撞或壓縮，容納在包殼內的電極組件可能變形，因此導致電極片之間的短路及鋰電池的偶然引燃或爆炸。
特別地，如圖1所示，當通過施加壓縮力(compression force)Fa進行用於電池的安全測試之一的縱向壓縮測試時，電池關於其縱軸(b)變形。結果，包殼110的底壁110b朝著包殼110的內部部分彎曲，因此局部壓縮電極組件的下部部分，導致電極組件的電極片之間的短路。
發明內容
本發明針對用於電池的包殼和使用該包殼的電池，其基本克服了相關技術的限制和缺點導致的一個或更多個問題。
本發明實施例的一個特徵是提供一種包殼及使用該包殼的電池，其中包殼的底壁向下突出同時形成凸底表面。
本發明實施例的另一個特徵是提供一種包殼及使用該包殼的電池，使得當電池在垂直於其縱軸的方向被壓縮時包殼的底壁免於朝包殼的內部部分彎曲，因此提高了電池的安全性。
通過提供用於包括具有正電極片、負電極片以及插入在正和負電極片之間的分隔片的電極組件的電池的包殼，本發明的上述和其它特徵及優點中的至少一個可以實現，所述包殼收納該電極組件的體(body)及從該體向下突出並具有凸表面(convex surface)的底壁。
通過提供包括電極組件和包殼的電池，該電極組件包括正電極片、負電極片以及插入在正和負電極片之間的分隔片，該包殼包括其中收納該電極組件的體(body)及從該體向下突出並具有凸表面(convex surface)的底壁。
所述體可具有開口的基本盒形的結構，其包括相對的前盒後壁及側壁。底壁以預定的曲率沿著其長側邊可為長度方向圓形。底壁以預定的曲率沿著其短側邊可為寬度方向圓形。底壁以預定的曲率沿著其長側邊和短側邊可為長度和寬度方向圓形。底壁的頂點(vertex)可具有至少約0.1mm、至少底壁的厚度的50％、和/或小於約2mm的高度。底壁可包括具有預定尺寸的平坦表面，該預定尺寸可對應於將焊接到包殼的底壁的引線片(lead plate)的尺寸。該平坦表面可以在底壁的中心部分處，並可以在底壁的頂點處。所述體和底壁是整體的。所述體和底壁可以由相同材料構成。
通過參照附圖對示例性實施例的詳細說明，本發明的上述和其他特徵及優點對本領域技術人員將變得更加顯而易見，附圖中圖1示出傳統鋰二次電池的分解透視圖；圖2A示出了根據本發明的第一實施例的用於鋰二次電池的包殼的透視圖；圖2B示出沿著圖2A所示的線A-A的截面圖；圖3A示出了根據本發明的第二實施例的用於鋰二次電池的包殼的透視圖；圖3B示出了沿著圖3A所示的線B-B的截面圖；圖4示出了根據本發明的第三實施例的用於鋰二次電池的包殼的透視圖；圖5A示出了根據本發明的第四實施例的用於鋰二次電池的包殼的透視圖；以及圖5B示出了沿著圖5A所示的線C-C的截面圖。
具體實施例方式
2004年11月29日在韓國知識產權局提交的名稱為「Can for LithiumSecondary Battery and Lithium Secondary Battery Using the Same」的韓國專利申請No.2004-0098860在此全部引入作為參考。
下面將參照附圖更詳細描述本發明，附圖中示出了本發明的示例性實施例。然而，本發明能夠以不同形式實施並且不應解釋為局限於這裡提出的實施例。相反，提供這些實施例是為了使本公開徹底而完整，並向本領域技術人員充分傳達本發明的範圍。為清楚起見，圖中層的尺寸和區域被放大。相同的附圖標記始終表示相同的元件。
圖2A示出了根據本發明的第一實施例的用於電池的包殼200的透視圖。圖2B為沿著圖2A所示的線A-A的截面圖。
參照圖2A和2B，根據本發明的第一實施例的包殼200具有前和後壁210、側壁220以及底壁230。包殼200可由金屬製成，優選地由質量輕且柔韌金屬例如鋁或鋁合金製成。然而，用於包殼200的材料不限制於此。
前和後壁210可與側壁220及底壁230整體形成，例如通過深拉工藝(deep drawing)。包殼200的前和後壁210彼此相對並間隔開，由此形成包殼200的前和後表面。包殼200的側壁220彼此相對並間隔開，由此形成包殼200的左和右側表面。
儘管示出包殼200的側壁220具有平坦表面，包殼200的側壁220可具有凸表面。即，如果包殼200內容納的電極組件的側表面具有凸表面，那麼包殼200的側壁也可具有與電極組件的側表面相對應的凸表面。類似地，參照圖2B，底壁230形成包殼200的底表面。包殼200的底壁230可從體即前和後壁210及側壁220向下突出，並可具有凸表面。具體地，底壁230以預定的曲率沿著其長側邊210a(其也可充當包殼200的前和後壁210a的下邊)可為長度方向圓形(rounded lengthwise)。即，包殼200的底壁220a沿著所述長側邊210a從其兩短側邊220a處可逐漸向下突出，由此形成包殼200的凸底表面。包殼200的底壁230沿著其短側邊220a可以不是寬度方向圓形(rounded widthwise)。因此，底壁230與包殼200的前和後壁210一起形成U形結構，如圖2B所示。
底壁230可向下突出至少約0.1mm的高度。凸表面可以是具有最大高度相應於底壁230的厚度的約50％的彎曲表面。即體的底部處的第一虛擬水平面與凸底表面的頂點處的第二虛擬水平面之間的縱向距離可等於或大於底壁230的厚度的約50％。如果凸底表面的高度太小，凸底表面具有小的曲率，從而當包殼200受到縱向壓縮時包殼200的底壁230不會有效向外彎曲。反之，如果凸底表面的高度太大，電池的尺寸增大而沒有增加其容量。因此，底壁230的凸底表面的高度必須根據電池的類型和容量正確地決定。底壁230的凸底表面的高度可少於約2mm。
圖3A示出了根據本發明的第二實施例的用於電池的包殼300的透視圖。圖3B示出了沿著圖3A所示的線B-B的截面圖。
參照圖3A和3b，根據本發明的第二實施例的包殼300包括的底壁330，其向下突出同時形成凸底表面。具體地，底壁330可以以預定曲率沿著其短側邊320a(其也可充當包殼300的側壁320的下邊)為寬度方向圓形。即，包殼300的底壁330可沿著所述短側邊320a從兩長側邊310a逐漸向下突出，由此形成包殼300的凸底表面。包殼300的底壁330沿著其長側邊310a可以不是長度方向圓形。因此，底壁330與側壁320一起形成U-形結構，如圖3B所示。
底壁330可向下突出至少約0.1mm的高度。凸底表面可以為最大高度相應於底壁330的厚度的約50％的彎曲表面。即體的底部處的第一虛擬水平面與凸底表面的頂點處的第二虛擬水平面之間的縱向距離可等於或大於底壁330的厚度的約50％。如果凸底表面的高度太小，凸底表面具有小的曲率，從而當包殼300受到縱向壓縮時包殼300的底壁330不會有效向外彎曲。反之，如果凸底表面的高度太大，電池的尺寸增大而沒有增加其容量。因此，底壁330的凸底表面的高度必須根據電池的類型和容量正確地決定。底壁330的凸底表面的高度可少於約2mm。
圖4示出了根據本發明的第三實施例的用於電池的包殼400的透視圖。
參照圖4，根據本發明的第三實施例的包殼400包括底壁430，其向下突出同時形成凸底表面。具體地，包殼400的底壁430可以以預定曲率沿著其長側邊410a和短側邊420a(其也可分別充當前和後壁410的下邊以及側壁420的下邊)為長度和寬度方向圓形。即，底壁430可以從其長側邊410a和短側邊420a逐漸向下突出，由此形成包殼400的凸底表面。這樣，底壁430具有大體球形結構。
底壁430可向下突出至少約1mm的高度。凸底表面可以為最大高度相應於底壁430的厚度的約50％的彎曲表面。即體的底部處的第一虛擬水平面與凸底表面的頂點處的第二虛擬水平面之間的縱向距離可等於或大於底壁430的厚度的約50％。如果凸底表面的高度太小，凸底表面具有小的曲率，從而當包殼400受到縱向壓縮時包殼400的底壁430可能不會有效向外彎曲。反之，如果凸底表面的高度太大，電池的尺寸增大而沒有增加其容量。因此，底壁430的凸底表面的高度必須根據電池的類型和容量正確地決定。底壁430的凸底表面的高度可為少於2mm。
圖5A示出了根據本發明的第四實施例的用於電池的包殼500的透視圖。圖5B為沿著圖5A所示的線C-C的截面圖。
參照圖5A和5b，根據本發明的第四實施例的包殼500包括底壁530，其向下突出同時形成包殼500的凸底表面，其中具有預定大小的平坦表面535形成在包殼500的凸底表面的中心處。具體地，包殼500的底壁530沿著其長側邊510a(其也可充當前和後壁510的下邊)為長度方向圓形同時在其中心處形成平坦表面535。優選地，平坦表面535的大小對應於將要附到包殼500的底壁530的引線片(未示出)的大小。與二次保護設置(未示出)相連的引線片能夠根據鋰二次電池的類型焊接到包殼500的底壁530上。如果用於引線片的底壁530的焊接部分是平坦的，則利於焊接。這樣，與引線片接觸的底壁530的中心部分提供有平坦表面535。
底壁530的高度，即，底壁530的根部(root)與底壁530的平坦表面535之間的高度可為至少1mm。底壁530的高度可對應於底壁530的厚度的至少約50％。如果底壁530的高度太小，當包殼500受到縱向壓縮時底壁530可能不會有效向外彎曲。反之，如果底壁530的高度太大，電池的尺寸增大而沒有增加其容量。因此，底壁530的高度必須根據電池的類型和容量正確地決定。底壁530的高度可為少於2mm。
儘管圖5A和5b中示出的包殼500具有在沿著其長側邊為長度方向圓形的底壁的中心處的平坦表面535，但該平坦表面能夠形成在如圖3A和3b所示的沿著其短側邊為寬度方向圓形的底壁的中心處或者形成在如圖4所示沿著其長側邊和短側邊為長度和寬度方向圓形的底壁的中心處。
下面，將描述根據本發明的用於電池的包殼的操作。儘管討論第一實施例來用於說明，但相同的原理適於實施例的任一個或其變型。
參照圖2A和2B，當包殼200或具有包殼200的電池由於施加到其上的壓縮力Fa關於其縱軸彎曲時，包殼200的底壁230彎曲，即向下，而不是向內。由於底壁230向外彎曲，壓縮力不會作用到包殼200內的電極組件(未示出)的下部分，從而防止了電極組件的電極片之間的短路，並改善了電池的安全性。
儘管本發明關於鋰二次電池進行了描述，但本發明的包殼也適用於其他電池。
如上所述，根據本發明的用於電池的包殼的實施例，包殼的底壁向下突出同時形成凸底表面，使得當由於施加到其上的壓縮壓力使鋰二次電池變形時，包殼的底壁從包殼的體向外彎曲。由此，防止外部的影響施加到容納在包殼內的電極組件的下部部分，由此電極組件的電極片之間不產生短路。
這裡以及公開了本發明的示例性實施例，儘管使用了特定術語，當這些術語只是在普通和描述的意義上使用和解釋，而不是用於限制目的。因此，本領域技術人員能夠理解，在不脫離本發明的權利要求的精神和範圍情況下可以進行形式和細節上的各種改變。
權利要求
1.一種用於電池的包殼，所述電池包括具有正電極片、負電極片以及插入在所述正和負電極片之間的分隔片的電極組件，所述包殼包括體，其收納所述電極組件；及底壁，其從所述體向下突出並具有凸表面。
2.根據權利要求1所述的包殼，其中所述包殼具有開口的基本盒形結構，該結構包括相對的前和後壁、及側壁。
3.根據權利要求1所述的包殼，其中所述底壁以預定曲率沿著其長側邊為長度方向圓形。
4.根據權利要求1所述的包殼，其中所述底壁以預定曲率沿著其短側邊為寬度方向圓形。
5.根據權利要求1所述的包殼，其中所述底壁以預定曲率沿著其長側邊和短側邊為長度和寬度方向圓形。
6.根據權利要求1所述的包殼，其中所述底壁的頂點具有至少約0.1mm的高度。
7.根據權利要求1所述的包殼，其中所述底壁的頂點具有所述底壁的厚度的至少約50％的高度。
8.根據權利要求1所述的包殼，其中所述底壁的頂點具有少於約2mm的高度。
9.根據權利要求1所述的包殼，其中所述底壁包括具有預定尺寸的平坦表面。
10.根據權利要求9所述的包殼，其中所述平坦表面的尺寸對應於將要焊接到所述包殼的所述底壁的引線片的尺寸。
11.根據權利要求9所述的包殼，其中所述平坦表面在所述底壁的中心部分。
12.根據權利要求9所述的包殼，其中所述平坦表面在所述底壁的頂點處。
13.根據權利要求1所述的包殼，其中所述體和所述底壁是整體的。
14.根據權利要求1所述的包殼，其中所述體和所述底壁是相同材料。
15.一種電池，包括電極組件，其包括正電極片、負電極片以及插入在所述正和負電極片之間的分隔片；以及包殼，其包括體和底壁，所述體收納所述電極組件於其中，所述底壁從所述體向下突出並具有凸表面。
16.根據權利要求15所述的電池，其中所述底壁以預定曲率沿著其長度和寬度的至少一個為圓形。
17.根據權利要求15所述的電池，其中所述底壁的頂點具有所述底壁的厚度的至少約50％的高度。
18.根據權利要求15所述的電池，其中所述底壁包括具有預定尺寸的平坦表面。
19.一種用於電池的包殼，所述電池包括具有正電極片、負電極片以及插入在所述正和負電極片之間的分隔片的電極組件，所述包殼包括體，其收納所述電極組件；及用於吸收所述體的壓縮的裝置。
20.根據權利要求19所述的包殼，其中所述用於吸收的裝置包括附到所述體的部分，當所述體被壓縮時，該部分移動遠離所述體。
全文摘要
本發明公開了一種包殼以及使用其的電池。包殼包括體和底壁，其中所述體收納電池的電極組件，所述底壁從體向下突出並具有凸底表面，使得當體被壓縮時，底壁不向包殼的內部部分彎曲。
文檔編號H01M10/40GK1783536SQ20051012906
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月29日 優先權日2004年11月29日
發明者權宅賢 申請人:三星Sdi株式會社