CN100372164C - 二次电池、它的盖组件以及因此安装安全阀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种二次电池，包括：电极组件，该电极组件含有正极、负极和置于该正负极之间的隔板；用于容纳该电极组件的容器；其中该二次电池中通过制造分级过程，在该容器的一侧形成有孔，以及在该孔的分级表面上安装有在预定的压力下打开的安全阀。

Description

二次电池、它的盖组件以及因此安装安全阀的方法

技术领域

本发明涉及二次电池，更具体地，涉及一种二次电池、它的盖组件以及因此安装安全阀的方法，该方法中安全阀易于安装。

背景技术

与现有的电池不同，二次电池能够重复充电。近期，已经开发出一种使用无水电解液、并且具有高能量密度的高功率二次电池。当电池组电池被制成电池组时，就形成了低容量的电池，可作为诸如便携式电话、膝上型计算机和可携式摄像机等各种便携式小型电子装置的电源。当几个至几十个二次电池组电池串联或并联连接时，就形成了大尺寸电池，可用于诸如电动汽车中驱动电机的电源。

依据其外部尺寸，可以将二次电池分为不同的类型。例如：正方形和圆柱形电池。二次电池包括电极组件(胶卷形)，该电极组件中的长带形的正极板和负极板、以及作为绝缘器置于该正负极板之间的隔板被螺旋卷绕。或者，该电极组件中的正负极板和隔板层叠成复合层结构。电极组件置于容器内，并且带有外部端子的盖组件装到该容器上，以形成电池。

这种二次电池的盖组件不仅包含用于密封容器的密封垫和电连接到电极组件中极板上的外部端子，而且包含在达到预定压力时破裂的安全装置，以使收集的气体外泄，从而防止电池爆炸。

然而，虽然此种二次电池配备有检测并拦截过大电流的保护电路，但是电池内部化学反应所产生的气体使内部压力增高，并且当电池工作不正常或发生意外的反应时，电池可能会爆炸以致燃烧。

日本未决专利2000-223102或日本未决专利1999-219692或日本未决专利1999-25935中公开了一种技术，在安装到容器上的盖板中，包含能够在达到预定压力时破裂的压力释放阀，以防止由于电池的非正常操作而引发的爆炸。

然而，上述技术存在不易制造的问题，因为该压力释放阀是在盖板的制造过程中形成的，因此无法期望统一的操作性能。

就是说，由于在制造盖板时，压力释放阀与盖板在同一时间采用相同的材料，所以现有技术中的此种压力释放阀与盖板形成了一种整体结构。例如，通过使用顺序冲模的高压处理，对由铝制成的盖板和与盖板集成于一体的压力释放阀进行加工。

然而，由于薄层的压力释放阀必须与盖板同时制造，则这种惯用结构在制造过程中存在困难。此外，由于制造出来的阀的厚度不统一，则打开阀的压力条件也不同，从而无法获得统一的操作性能。

尤其是，对于用在混合电动车(HEV)中的二次电池而言，上述问题表现得更加突出，因为需要高功率和大尺寸，与低能量电池相比，用于HEV的二次电池的尺寸较大，则盖板的厚度较厚。

由于盖板应该与阀集成在一起，则制造过程较为困难，并且无法获得HEV电池所必需的特性。

发明内容

本发明提供了一种二次电池，通过改进该二次电池的安全阀的结构，使得该电池能够获得统一的操作性能，并易于安装。本发明还提供了一种电池中的盖组件，以及一种安全阀的安装方法。

依据本发明的二次电池包括：电极组件，该电极组件包含正极、负极以及置于该正极和负极之间的隔板；用于将该电极组件容纳在内的容器；其中该二次电池具有通过分级过程形成在该容器的一侧中的孔，以及安装在该孔的分级表面上以在预定压力下打开的安全阀。

该孔可以形成在该密封容器的盖极板的一侧，并且该盖极板上具有电连接到电极组件上的端子。

该安全阀可以由与该盖极板相同的材料制成。

该安全阀可以具有形成于其前表面的厚度薄的槽，以在该预定压力下打开。

该孔的分级表面可以形成于该盖板的内表面。

该二次电池可以进一步包括安置在该孔内的安全阀的一侧上的紧固构件，以固定该安全阀。

该安全阀可以接近地附着于该分级表面，并且该紧固构件接近地附着于该安全阀的一个表面。

该紧固构件可以接近地附着于该分级表面，并且该安全阀接近地附着于该紧固构件的一个表面。

该紧固构件的中央可以具有用于与该孔相通的孔，并且该紧固构件通过焊接固定到该盖板。

该紧固构件可以由与该盖板相同的材料制成。

该电极组件可以，并且被卷绕成胶卷结构，并且该容器具有正方形结构，该二次电池用于驱动电动机。

同样，根据本发明的二次电池中的盖组件包括个盖板，具有通过分级过程形成的安装孔；安装在该盖板中、并且电连接到布置在容器中的电极组件的正极端子和负极端子；以及布置在该孔的分级表面的安全阀，以随该分级表面接触安装。

此外，本发明二次电池的安全阀的安装方法包括：在在该二次电池中盖板的一侧形成一个带有分级表面的孔；将该安全阀置于该孔的分级表面上；将该安全阀固定到该盖板。

将安全阀固定在盖极板上的步骤包括：将该安全阀接近地附着于该分级表面，将具有与该孔相对应的孔的紧固构件接近地附着于该安全阀的一个表面，以及通过焊接将与该紧固构件和该盖板相邻接的部分固定。

同时，将该安全阀固定在盖极板上的步骤包括：将该安全阀接近地附着于具有与该孔相对应的孔以保持复合状态的紧固构件的一个表面，将该安全阀和该安全阀使用的位于该孔中的紧固构件接近地附着该分级表面近，以及通过焊接将与该紧固构件和该盖板相邻接的部分固定。

附图说明

图1为本发明第一实施例中二次电池的横截面示意图。

图2为图1中本发明第一实施例的二次电池的A区域的横截面细节图。

图3为本发明第二实施例中二次电池的安装好的安全阀的横截面结构示意图。

图4为本发明第三实施例中二次电池的安装好的安全阀的横截面结构示意图。

图5为本发明第四实施例中二次电池的安全阀的部分结构分解透视图。

图6为本发明第四实施例中二次电池的安全阀的横截面结构示意图。

图7为本发明第五实施例中二次电池的安全阀的部分结构分解透视图。

图8A、8B、8C和8D为本发明实施例中二次电池的安全阀的安装方法示意图。

图9为本发明另一个实施例中二次电池的安全阀的安装方法示意图。

具体实施方式

下面将详细说明本发明的实施例，并通过附图表示出各个示例。参照附图，下述描述本发明的实施例。

图1为本发明第一实施例中二次电池的横截面示意图，图2为图1中本发明第一实施例的二次电池的A区域的横截面细节图。

如图中所示，二次电池包括：包括正极11、负极12以及置于上述正负极极之间的隔板13的电极组件10；将电极组件10容纳其中的容器14；固定于容器14开口处的盖组件30，以密封该容器；正极端子31和负极端子32，从该盖组件30向外延伸，并通过接片15，与正负极板进行电连接；以及安装在盖组件30中的安全阀20，以将电池内部产生的气体向外排出。

容器14采用导电金属制成，例如：铝、铝合金以及镀镍金属等，并且为具有内部空间的六边形或其他形状，以容纳电极组件10。

本实施例中，电极组件10具有胶卷结构，以将正极11、负极12和位于正负极之间的多层中的隔板13卷绕成胶卷形，其中上述电极的集电极采用相应的活性材料涂覆。正极的平面部分11a和负极的平面部分12a位于电极组件10上相对的两端，并且电极组件10的平面部分11a和12a安装到容器14的两端，为了使容器14保持垂直，将盖组件沿上下方向放置。它们通过接片15(或集电极)，电连接到盖组件的正极端子31和负极端子32上，上述端子分别位于电极组件10两端的平面部分11a和12a中。

特别是，盖组件30包括通过密封垫安装到容器14上端的盖板33，以保持绝缘状态；以及安装到盖板33两侧的正负极端子31、32，上述电极通过接片，分别电连接到电极组件的平面部分11a、12a上。在该盖板33的中间处，存在安全装置20。

本实施例的安全装置20准备与盖组件30保持分离，然后再安装到盖组件30中。

安全装置20包括位于盖板33上、通过分级过程而带有分级表面21的孔22；在孔22的分级表面21上的安全阀，用于充分拦截或排出气体；以及接近地附着安全阀23的紧固构件24，用于将安全阀23固定到盖板33上，以保持安全阀23相对于孔22的绝缘状态。

因此，盖板允许安全阀23较为容易地安装到盖板上，而无需考虑尺寸和形状。

较佳地，分级表面21通过分级过程形成，孔22具有圆形形状，并且位于分级表面21上的紧固构件24和安全阀23也具有与分级表面21相对应的尺寸的圆形形状。

较佳地，考虑到正负极端子31、32处于盖板33的两侧，将孔22定位于盖板33的中央。

构成安全装置20的孔22、安全阀以及紧固构件24的结构和厚度没有限制，并且可以根据电池的特性和电池的内部压力条件，对上述结构和厚度进行调整。

安全阀23和紧固构件24采用与盖板33相同的材料制成。

此外，安全阀23具有板状结构，并在前表面上包括厚度较薄的槽，以便在递增的压力下易于破裂。

此外，紧固构件24具有环状结构，并在中间包括与孔22相对应的孔26。该孔位于分级表面上，以通过焊接的方式固定到盖板33上。

如上所述，紧固构件24先准备与安全阀23分离，再安装到分级表面21上。或者，通过将该紧固构件固定在安全阀23的一侧，形成集合体，来使其先处于复合状态，然后再与安全阀23一起安装到孔22的分级表面21中。

图3为本发明的第二实施例，示出了直接安装到盖板33上、分离制备的安全阀42。

如图所示，本实施例的安全装置40具有由如下操作而确定的结构：通过分级过程形成孔44，将安全阀42安排成与盖板33相分离，将该盖板33安排在孔44的分级表面46上，并通过激光将与盖板邻接的部分与安全阀42焊接到一起。

较佳地，位于盖板33上的孔44中的分级表面46具有与安全阀42的厚度相对应的高度，以当安全阀42处于孔44中时，盖板的侧部与安全阀具有相同的平面。

图4为本发明第三实施例中二次电池的横截面示意图。如该图所示，本实施例的安全装置60具有由下述操作而确定的结构：将紧固构件66附着在安全阀34上，该安全阀被安装到位于盖板33上的孔62中；将用于紧固构件66的安全阀64置于孔62的分级表面68中；并且通过激光，将与盖板33邻接的部分焊接到安全阀64上。

较佳地，通过分级过程形成的分级表面68和孔62具有圆形形状，并且位于分级表面上的紧固构件66和安全阀64也具有与分级表面68尺寸相同的圆形形状。

以上未作描述的图3和图4中的标号42a和64a为槽，在递增的电池压力下，该槽易于破裂。如图所示，可以在安全阀42和64的焊接表面形成槽42a和64a。作为替代方案，上述槽可以形成于与焊接表面相对的表面上。

图5和图6示出了本发明第四实施例的安全阀的结构。如图所示，在第四实施例中，孔22用于将分级表面21形成在露置于容器外的33盖板33的外表面上，将安全装置80的安全阀83插入到孔22中，并通过焊接的方式，将该安全阀固定到盖板33上。

当盖板33置于孔22中固定时，安全阀83与分级表面21充分保持紧密接触。

与上述安全阀一样，安全阀83具有在递增的电池压力下易于破裂的槽85，并且形成比安全阀83的其它部分厚的焊接的加固部分87。

安全阀83呈炉状，并且加固部分87沿安全阀83的边缘形成。

在加固部分87和与加固部分87相接触的盖板33之间，安全阀83通过焊接(激光焊接)固定到盖板33上，并且由于加固部分87比安全阀83的其余部分厚，则该加固部分可以充分吸收焊接产生的热量。

因此，本发明第四实施例中的安全阀83能够较好的固定到盖板33上。

图7示出了本发明第五实施例中安全阀93的结构。如图所示，第五实施例中的安全阀93的结构与第四实施例中安全阀83的结构相同，但是却位于盖板33的内表面，即与上述第一、第二和第三实施例一样，位于容器的内部。

同时，图8A至图8D为本发明一个实施例中二次电池中安全阀的安装方法流程图。下面描述的结构中，通过图2所示的紧固构件，将安全阀安装到盖组件的盖板上。参见图8A至图8D，二次电池中安全阀的安装过程如下：

首先，利用分级过程对盖极板33的前表面进行处理，以形成不同直径的孔22。因此，通过两个分级过程(见图8A)，盖板33包含具有分级表面的孔22。

将孔22形成于盖板33上之后，将与盖板33相分离的安全阀23安排在孔22的分级表面21上，则在递增的电池内部压力下，安全阀23能够充分破裂，以便排出气体。

然后，将安全阀23分离于盖板33进行制备，依照盖板33的尺寸或用于相应的电池中的电池特性，该安全阀具有不同的直径和厚度。

安全阀23具有与孔22的分级表面21相对应的尺寸，并且位于分级表面21上，以塞住孔22。

紧固构件24被置于到分级表面21上，以便该紧固构件24接近地附着分级表面21中的安全阀，该分级表面21允许安全阀23在紧固构件24和盖板的分级表面21之间联合，以保持绝缘状态(见图8C)。

然后，通过超音波焊接，对与紧固构件24和盖板33相邻接的部分进行焊接，以将紧固构件24固定到盖板33上，最后完成安全装置的安装(见图8D)。

基于上述过程，与盖组件相分离制备的安全阀23能够较为容易的安装到盖板33上。

同时，如图9所示，当安全阀23的一个表面固定到紧固构件24上，以在复合状态形成集合体时，连接有安全阀23的紧固构件24直接形成于孔22的分级表面21上。然后，利用激光焊接，将与紧固构件24和盖板33相邻接的部分焊在一起，从而安全装置能够更为简单的进行安装。

虽然本发明的二次电池可以作为混合电动车(HEV)电池而有效地使用，此处的电池需要高能量、大尺寸以及盖板的厚度约为3mm，但是，本发明的二次电池的用途却不仅限于HEV。就是说，本发明的电池也可以用作其它的电动机驱动电池，例如：电动汽车、小型摩托车，摩托车以及真空清洁器。

依据本实施例，安全阀可以与盖组件分离制备，然后再进行固定，这使得安全阀能够易于安装，而无需考虑盖组件的尺寸。

此外，由于安全阀的分离制备使得安全阀能够平稳的工作，增加了电池的可靠性。

虽然描述了本发明的一些实施例，但是熟悉本领域的技术人员可以在不背离本发明的原则和精神、权利要求所确定的范围以及其等同替换的基础上，对本发明进行变换。

Claims (14)

1.一种二次电池，包括：

电极组件，包含正极、负极以及置于该正极和负极之间的隔板；以及

容器，用于将该电极组件容纳在内；

其中该二次电池具有通过分级过程形成在该容器的一侧中的孔，安装在该孔的分级表面上以在预定压力下打开的安全阀以及被固定到该安全阀上的紧固构件，该紧固构件与安全阀形成复合状态的整体，并且该紧固构件被安置在该孔中以固定该安全阀。

2.如权利要求1的二次电池，其中该孔形成在用于密封该容器的盖板的一侧，该盖板包括电连接到该电极组件的端子。

3.如权利要求2的二次电池，其中该安全阀由与该盖板相同的材料制成。

4.如权利要求1的二次电池，其中该安全阀具有形成于其前表面的厚度薄的槽，以在该预定压力下打开。

5.如权利要求2的二次电池，其中该孔的分级表面形成于该盖板的内表面。

6.如权利要求1的二次电池，其中该紧固构件的中央具有用于与该孔相通的孔，并且该紧固构件通过焊接固定到该盖板。

7.如权利要求6的二次电池，其中该紧固构件由与该盖板相同的材料制成。

8.如权利要求1的二次电池，其中该电极组件被卷绕成胶卷结构，并且该容器具有正方形结构。

9.如权利要求2的二次电池，其中该孔形成于该盖板的中央。

10.一种安装二次电池的安全阀的方法，包括以下步骤：

在该二次电池的盖板的一侧形成带有分级表面的孔；

将安全阀固定到紧固构件上，形成复合状态的整体；

将该安全阀布置于该孔的分级表面上；以及

将该紧固构件焊接到该盖板。

11.一种二次电池，包括：

电极组件，包含正极、负极以及置于该正极和负极之间的隔板；以及

容器，用于将该电极组件容纳在内；

其中该二次电池具有通过分级过程形成在该容器的一侧中的孔，以及安装在该孔的分级表面上以在预定压力下打开的安全阀；

并且，沿该安全阀的外围边缘整体地形成加固部分，该加固部分被焊接在该容器的一侧。

12.如权利要求11的二次电池，其中该孔形成在用于密封该容器的盖板的一侧，该加固部分被焊接到该盖板上，该盖板包括电连接到该电极组件的端子。

13.如权利要求12的二次电池，其中该安全阀由与该盖板相同的材料制成。

14.如权利要求12的二次电池，其中该加固部分由与该盖板相同的材料制成。

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