可再充電電池的製作方法

2023-10-26 21:17:42 2

專利名稱：可再充電電池的製作方法
技術領域：
所述技術大體上涉及一種可再充電電池。
背景技術：
與無法再充電的一次電池不同，可再充電電池能被反覆充電和放電。低容量可再 充電電池一般用於小型或可攜式電子設備，例如行動電話、筆記本電腦或攝像機。大容量可 再充電電池一般用作用於驅動混合電動車的馬達的電源。當在可再充電電池中產生過量的熱時，或者當內部壓力隨著可再充電電池中的電 解質溶液的分解而增加時，電池可能爆炸或著火。特別是，在稜柱形電池的情況下，與圓柱 形電池相比，由於其端子結構的獨特特性，不易於提供切斷或釋放電流的結構。以上在背景技術中公開的信息僅用於提高對所述技術的背景的理解，因此這些信 息可能包含不構成本國本領域技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容
所述技術的實施例提供一種具有改善的安全性的可再充電電池。根據本發明的示例性實施例提供一種可再充電電池，包括電極組件，包括第一電 極、第二電極和位於所述第一電極和所述第二電極之間的隔板；容納所述電極組件的殼體； 與所述殼體相連的蓋組件，所述蓋組件包括蓋板和可變形板，所述可變形板被附接到所述 蓋板，並被配置為響應所述殼體內的壓力增加而變形以將所述第一電極和所述第二電極彼 此電連接。所述可變形板可被電連接到所述蓋板。例如，所述可變形板可被焊接到所述蓋板。所述蓋組件可進一步包括第一接線片，所述第一接線片位於所述殼體的外部並位 於所述蓋板上且被電連接到所述第一電極，其中所述可變形板被配置為在變形時接觸所述
第一接線片。所述蓋組件可進一步包括位於所述第一接線片和所述蓋板之間的絕緣構件，用於 使所述第一接線片與所述蓋板絕緣。所述蓋組件可進一步包括電連接到所述第一電極並安裝在所述蓋板上的第一端 子、和使所述第一端子與所述蓋板電絕緣的墊圈，其中所述第一接線片具有開口，通過該開 口所述第一端子從所述殼體的內部伸出到所述殼體的外部。所述第一接線片可通過所述第一端子的擴大頭部或與該第一端子相連的螺母被 固定到所述蓋板上。所述蓋板可具有由所述可變形板覆蓋的開口，其中所述第一接線片包括至少部分 地插入所述開口中的突起。所述蓋板可具有被所述可變形板覆蓋的開口，並且所述蓋組件可進一步包括絕緣 構件，該絕緣構件包括覆蓋用於限定所述蓋板的所述開口的內壁以使所述第一接線片與所 述蓋板電絕緣的部分。
所述第二電極可被電連接到所述蓋板。所述蓋組件可進一步包括第二端子，並且所述第二電極可被電連接到所述第二端 子。該可再充電電池可進一步包括介於所述第二端子與所述蓋板之間的墊圈，其中所 述墊圈使所述第二端子與所述蓋板電隔離。該可再充電電池可進一步包括位於所述蓋板上並將所述第二端子電連接到所述 蓋板的連接接線片。所述可變形板可被彎曲以向所述殼體的內部突出。所述蓋組件可以具有排氣開口，並可進一步包括安裝在所述蓋板上以覆蓋所述排 氣開口的排氣構件，並且其中所述可變形板比所述排氣構件厚。


圖1為示出根據本發明的第一示例性實施例的可再充電電池的透視圖；圖2為沿著圖1中的線II-II截取的剖視圖；圖3為示出根據本發明的第二示例性實施例的可再充電電池的剖視圖；圖4為示出根據本發明的第三示例性實施例的可再充電電池的剖視圖；圖5為示出根據本發明的第四示例性實施例的可再充電電池的剖視圖；圖6為示出根據本發明的第五示例性實施例的可再充電電池的剖視圖。指示附圖中的一些元件的附圖標記的描述10 電極組件11 正電極Ila:正電極未塗覆區域110 可再充電電池12 負電極12a 負電極未塗覆區域13:隔板15:殼體16:蓋板 16a:短孔20 蓋組件21 第一端子21a 負電極引出接線片片23 第二端子22,23a 正電極引出接線片29 連接接線片41,51 第一短接線片51a 短突起42、52 回動板42a、52a 附著區域42b,52b 變形區域
具體實施例方式在以下描述中，「回動板」可以是能夠因壓力增加而變形的任何適當的板，並且本 發明不對形狀特別限制。該回動板也可被稱為「可變形板」。下文中，將參照附圖對本發明的示例性實施例進行詳細說明，以使本發明所屬的 本領域的普通技術人員能夠實現本發明的技術概念。然而，本發明可以實施為多種方式且 不限於以下示例性實施例。在說明書中從始至終相似的附圖標記指示相似的組成元件。圖1為示出根據本發明的第一示例性實施例的可再充電電池的透視圖，圖2為沿 著圖1中的線II-II截取的剖視圖。
參見圖1和圖2，根據第一示例性實施例的可再充電電池110包括通過將作為絕 緣體的隔板13介於正電極11和負電極12之間而形成的電極組件10、容納電極組件10的 殼體15、和與殼體15的開口相連由此密封該殼體的蓋組件20。可再充電電池110例如為鋰離子二次電池且在此被描述為稜柱形電池。然而，本 發明並不限於此，且可被應用於任何適當的電池，例如，鋰聚合物電池或圓柱形電池。正電極11和負電極12各自均包括塗覆區域，在該塗覆區域中活性物質被塗覆在 由薄金屬箔形成的集流體上。正電極11和負電極12還分別包括未塗覆區域Ila和12a，在 未塗覆區域Ila和12a中沒有塗覆活性物質。在此，負電極12可以被稱作第一電極，正電 極11可以被稱作第二電極，且反之亦然。如圖2所示，正電極未塗覆區域Ila沿正電極11的縱向方向形成在正電極11的 一端，負電極未塗覆區域12a沿負電極12的縱向方向形成在負電極12的與正電極未塗覆 區域Ila相對的一端。正電極11和負電極12與作為絕緣體介於正電極11和負電極12之 間的隔板13 —同被螺旋地卷繞。然而，本發明並不限於此。例如，電極組件10可以具有這樣一種結構，其中分別由 多個薄片構成的多個正電極和多個負電極與介於該多個正電極和多個負電極之間的隔板
堆疊在一起。殼體15為具有開口側的大致立方體形。蓋組件20包括覆蓋殼體15的開口的蓋 板16 ；第一端子21，其伸出到蓋板16的外部並被電連接到負電極12 ；和第一短接線片41， 其被電連接到第一端子21，並利用介於第一短接線片41與蓋板16之間的絕緣構件26被安 裝到蓋板16上。第一短接線片41例如也可被稱為第一接線片。蓋板16由薄板構成，並且具有切口 25a的排氣構件(或排氣板)25被固定在蓋板 16上，切口 25a被配置為在預定內部壓力下破裂。在所描述的實施例中，排氣構件25具有 與回動板42不同的基本平坦的表面。排氣構件25被安裝在蓋板上，位於蓋板16的面向殼 體15內部的一側。蓋板16具有排氣孔(或排氣開口)，該排氣孔被圍繞該排氣孔的凹陷區 域環繞。排氣構件25被安裝在蓋板16的凹陷區域上，位於面向殼體15內部的一側，以覆 蓋排氣孔。切口 25a位於排氣構件25的與排氣開口重疊的區域中，使得切口 25a被配置為 當內部壓力達到在二次電池110的設計過程中選定的程度時破裂。蓋組件20包括用於使正電極11和負電極12彼此短路的回動板42。當可再充電 電池Iio的內部壓力增加時，回動板42使第一短接線片41與第二短接線片短路。第一示 例性實施例的回動板42被固定地安裝在蓋板16上，從而蓋板16用作第二短接線片。墊圈24介於蓋板16和第一端子21之間以將蓋板16與第一端子21絕緣。第一 端子21通過負電極引出接線片21a被電連接到負電極12，蓋板16通過正電極引出接線片 22被電連接到正電極11。第一端子21穿過蓋板16以從殼體15的內部伸出到殼體15的外部。第一短接線 片41具有開口，第一端子21通過該開口伸出。在將第一短接線片41放置在蓋板16上並 使第一端子21通過第一接線片41和蓋板16伸出之後，第一端子21的頂部通過施加壓力 而擴大，並且第一短接線片41被固定在第一端子21和墊圈24之間。也就是，根據本示例 性實施例的第一端子21被形成為鉚釘形。然而，本發明不限於此。例如，在其它實施例中， 第一端子21和第一短接線片41可以通過將螺母緊固到第一端子21上而彼此固定。
第一短接線片41為大致板形並位於蓋板16上。蓋板16具有開口 16a，開口 16a 被回動板42覆蓋，且通過開口 16a回動板42的彎曲(或向下凸出)表面伸到殼體15中。 蓋板16具有圍繞開口的凹陷部分，且回動板42的附著區域42a被安裝在蓋板16的凹陷部 分上。當回動板42變形(例如，向上凸出)時，回動板42與第一短接線片41接觸，從而形 成正電極11和負電極12之間的短路。在所描述的實施例中，也可被稱為短孔的開口 16a 大於被排氣構件25覆蓋的排氣開口。當可再充電電池110的內部壓力增加時，向下彎曲的變形區域42b向上回動以接 觸第一短接線片41，從而使正電極11和負電極12彼此短路。由此，根據第一示例性實施例，當可再充電電池110的內部壓力由於溫度的上升 或由於電解質溶液的分解而過度增加時，變形區域42b引起短路，從而防止可再充電電池 110爆炸或著火。由於回動板42發生變形時的壓力能夠通過改變該回動板的厚度和形狀來 調節，因此可以精確地設定引起短路的壓力。在一個實施例中，回動板42和排氣構件25 二者均可以由鋁或其它適當的金屬制 成，回動板42的厚度可以為0. 4mm，排氣構件25的厚度可以為0. 1mm。針對回動板42的孔 的尺寸可以大於排氣孔的尺寸，因此工作壓力的範圍彼此不同。例如，回動板的工作壓力範 圍可以在約3個大氣壓(atm)和約4atm之間，排氣構件的工作壓力範圍可以在約5atm和 約6atm之間。這樣，回動板可在切口 25a破裂之前變形。在圖1和圖2的實施例中，由於回動板42接觸第一短接線片41的空間與電解質 溶液所在的空間相分離，所以可以防止電解質溶液由於短路期間產生的火焰或熱而著火。 由於在短路發生時瞬間出現很大的電流，因此，如果短路區域位於殼體15的內部，則電池 的內部溫度可能顯著上升。然而，根據本示例性實施例，第一短接線片41位於殼體15的外 部，使得熱能夠通過第一短接線片41消散到外部，因而可以防止熱在殼體15的內部過度積 聚ο當壓緊力被連續地施加於諸如彈簧等彈性構件時，長時間後該彈性構件的彈性可 能減小或消失。為了確保可再充電電池110的與循環壽命相關的安全性，希望彈性構件在 可再充電電池110的使用期間不會失去其彈性並在預定壓力下工作。根據該描述的示例性 實施例，回動板42在正常內部壓力下不經受彈性變形，從而即使在經過相當長的時間之後 回動板42仍能夠在預定的壓力下工作。圖3為示出根據本發明的第二示例性實施例的可再充電電池的剖視圖。參見圖3，除了蓋組件30以外，根據第二示例性實施例的可再充電電池120具有與 圖2的可再充電電池110基本相同的結構，因此將省略相同元件的重複描述。如圖3所示，根據第二示例性實施例的蓋組件30包括完全位於殼體15內部的回 動板52。回動板52包括朝向殼體15內部向下凸出的變形區域52b、和附接到蓋板16』的 面向殼體15內部的一側的附著區域52a。回動板52覆蓋位於蓋板16』上的開口(即，短 孔)16a，。第一短接線片41在蓋板16，的另一側也覆蓋開口 16a，。第一短接線片41通過 絕緣構件26』與蓋板16』相分離，絕緣構件26』實現與圖2的絕緣構件26基本相同的功能， 但是具有不同的形狀。在第二實施例中，絕緣構件26』包括覆蓋用於限定開口 16a』的內壁 的部分，而不具有部分地覆蓋第一短接線片41的頂部的部分。回動板52位於開口 16a』的下面，並具有通過焊接附接到蓋板16』的下表面(即，面向殼體15內部的一側)上的附著區域52a、和形成在附著區域52a的內部並以弧形(即， 向下凸出)朝向電極組件10突出的變形區域52b。因此，回動板52通過蓋板16』被電連接 到正電極11。當回動板52由於可再充電電池120的內部壓力的增加而變形時，由於正電極11 通過蓋板16』被電連接到回動板52，並且第一端子21通過第一短接線片41被電連接到回 動板52，因此正電極和負電極彼此電連接，由此引起第一和第二電極之間的短路。圖4為示出根據本發明的第三示例性實施例的可再充電電池的剖視圖。參見圖4，除了蓋組件40之外，根據第三示例性實施例的可再充電電池130具有與 圖2的可再充電電池110基本相同的結構，因此將省略相同元件的重複描述。根據本示例性實施例的可再充電電池130包括殼體15和封閉並密封殼體15的蓋 組件40。蓋組件40包括與負電極12電連接的第一端子21、具有與第一端子21電連接且 插入短孔16a中的短突起51a的第一短接線片51、和放置在蓋板16的圍繞短孔16a的凹陷 區域上並覆蓋短孔16a的回動板42。回動板42的變形區域42b通過短孔16a伸出，使得回 動板42的向下凸出部分位於殼體15內部。由於短突起51a，與圖2的實施例相比，更易於 使回動板42通過響應內部壓力的增加而變形從而被電連接到第一短接線片51。突起51a 的截面可以具有圓形形狀或諸如正方形或五邊形等適當的多邊形形狀。圖5為示出根據本發明的第四示例性實施例的可再充電電池的剖視圖。參見圖5，除了蓋組件50之外，根據第四示例性實施例的可再充電電池140具有與 圖2的可再充電電池110基本相同的結構，因此將省略相同元件的重複描述。根據本示例性實施例的可再充電電池140包括殼體15和封閉並密封殼體15的蓋 組件50。蓋組件50包括與殼體15的開口相連的蓋板17、電連接到負電極12的第一端子 21、和電連接到正電極11的第二端子23。第一短接線片41被安裝在蓋板17上且第一端子 21通過第一短接線片41和蓋板17伸出，第一短接線片41還覆蓋蓋板17上的短孔17a。用於密封第二端子23和蓋板17並使第二端子23與蓋板17隔離的墊圈28介於 第二端子23與蓋板17之間，且用於將蓋板17和第二端子23電連接的連接接線片29被安 裝在蓋板17上圍繞第二端子23。連接接線片29具有開口，第二端子23通過該開口伸出， 並被固定在第二端子23和蓋板17之間。第一端子21和第二端子23被定位為接近蓋板17的沿縱向方向的相應端部(或 邊緣)。當可再充電電池140的內部壓力增加時，回動板42變形為向上彎曲以將第一短接 線片41和蓋板17電連接，從而引起正電極11和負電極12之間的短路。另外，當內部壓力 進一步增加時，切口 25a破裂，從而將內部氣體釋放到外部。這樣，根據本示例性實施例，由於正電極11和負電極12在預定內部壓力下彼此電 連接，所以可以防止可再充電電池140因內部壓力增加而爆炸，並且，由於第一短接線片41 位於殼體15的外部，所以可以防止因短路電流而在可再充電電池140中過度地產生熱。此外，由於第一短接線片41位於殼體15的外部，所以熱能夠通過第一短接線片41 容易地消散到外部。另外，由於短路區域被定位為與電解質溶液相分離，所以可以防止電解 質溶液著火。圖6為示出根據本發明的第五示例性實施例的可再充電電池的剖視圖。
參見圖6，除了蓋組件60之外，根據第五示例性實施例的可再充電電池150具有與 圖5的可再充電電池140基本相同的結構，因此將省略相同元件的重複描述。根據本示例性實施例的可再充電電池150包括殼體15和封閉並密封殼體15的蓋 組件60。蓋組件60包括與殼體15的開口相連的蓋板17、電連接到負電極12的第一端子 21、和電連接到正電極11的第二端子23。第一短接線片51被安裝在蓋板17上並具有開 口，第一端子21通過該開口伸出。第一短接線片51具有與第一端子21電連接並插入短孔 17a中的短突起51a，回動板42被放置在蓋板16的圍繞短孔17a的凹陷區域上並覆蓋短孔 17a。回動板42的變形區域42b通過短孔17a伸出，使得回動板42的向下凸出部分位於殼 體15內部。儘管結合目前被認為很實用的示例性實施例對本發明進行了描述，應該理解的 是，本發明不限於所公開的實施例，相反，致力於覆蓋包含在所附權利要求及其等同替代的 範圍和精神內的各種修改和等同設置。
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權利要求
一種可再充電電池，包括電極組件，包括第一電極、第二電極和位於所述第一電極和所述第二電極之間的隔板；容納所述電極組件的殼體；與所述殼體相連的蓋組件，所述蓋組件包括蓋板和可變形板，所述可變形板被附接到所述蓋板，並被配置為響應所述殼體內部的壓力增加而變形，以將所述第一電極和所述第二電極彼此電連接。
2.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述可變形板被電連接到所述蓋板。
3.根據權利要求2所述的可再充電電池，其中所述可變形板被焊接到所述蓋板。
4.根據權利要求2所述的可再充電電池，其中所述蓋組件進一步包括第一接線片，所 述第一接線片位於所述殼體的外部並位於所述蓋板上且被電連接到所述第一電極，並且其 中所述可變形板被配置為在變形時接觸所述第一接線片。
5.根據權利要求4所述的可再充電電池，其中所述蓋組件進一步包括位於所述第一接 線片和所述蓋板之間的絕緣構件，用於使所述第一接線片與所述蓋板電絕緣。
6.根據權利要求4所述的可再充電電池，其中所述蓋組件進一步包括與所述第一電 極電連接並安裝在所述蓋板上的第一端子、和使所述第一端子與所述蓋板電絕緣的墊圈， 並且其中所述第一接線片具有開口，通過該開口所述第一端子從所述殼體的內部伸出到所 述殼體的外部。
7.根據權利要求6所述的可再充電電池，其中所述第一接線片通過所述第一端子的擴 大頭部或連接到所述第一端子上的螺母被固定到所述蓋板上。
8.根據權利要求4所述的可再充電電池，其中所述蓋板具有被所述可變形板覆蓋的開 口，並且其中所述第一接線片包括至少部分地插入所述開口中的突起。
9.根據權利要求4所述的可再充電電池，其中所述蓋板具有被所述可變形板覆蓋的開 口，並且所述蓋組件進一步包括絕緣構件，該絕緣構件包括覆蓋用於限定所述蓋板的所述 開口的內壁以使所述第一接線片與所述蓋板電絕緣的部分。
10.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述第二電極被電連接到所述蓋板。
11.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述蓋組件進一步包括第二端子，並且 所述第二電極被電連接到所述第二端子。
12.根據權利要求11所述的可再充電電池，進一步包括介於所述第二端子與所述蓋板 之間的墊圈，其中所述墊圈使所述第二端子與所述蓋板電隔離。
13.根據權利要求11所述的可再充電電池，進一步包括位於所述蓋板上並將所述第二 端子電連接到所述蓋板的連接接線片。
14.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述可變形板被彎曲為朝向所述殼體 的內部突出。
15.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述蓋組件具有排氣開口，並進一步包 括安裝在所述蓋板上以覆蓋所述排氣開口的排氣構件，並且其中所述可變形板比所述排氣 構件厚。
全文摘要
一種可再充電電池，包括電極組件、容納該電極組件的殼體、和連接到該殼體上的蓋組件。所述電極組件包括第一電極、第二電極和位於所述第一電極和所述第二電極之間的隔板。所述蓋組件包括蓋板和可變形板，該可變形板被附接到所述蓋板並被配置為響應所述殼體內部的壓力增加而變形，以將所述第一電極和所述第二電極彼此電連接。
文檔編號H01M2/26GK101950812SQ20101013571
公開日2011年1月19日 申請日期2010年3月10日 優先權日2009年7月9日
發明者卞相轅, 金孝燮, 金容三 申請人:Sb鋰摩託有限公司