CN100423348C - 罐型二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种罐型二次电池。该罐型二次电池具有固定单元，用于将端子板的端部固定到盖组件的绝缘板的一个端部上，以便通过防止端子板因施加到罐型二次电池上的外力或外部压力而变形，进而防止端子板和电极组件之间短路，从而提高二次电池的安全性。

Description

罐型二次电池
相关申请的交叉参考
本申请要求于2004年9月9日递交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2004-0072325的优先权和利益，该申请全部内容包含在此作为参考.
技术领域
本发明涉及一种罐型二次电池，更具体地说，涉及具有可改进二次电池安全性的固定单元的罐型二次电池.
背景技术
随着诸如摄像机、手提电话和便携式电脑等便携式无线设备的体积变得更小，重量变得更轻，且带有高级功能，也开始对作为这些便携式无线设备的电源的二次电池进行各种研究.二次电池包括Ni-Cd电池，Ni-MH电池，Ni-Zn电池和锂二次电池.在众多这些电池中，锂二次电池是被制造成小体积高容量的可再充电电池.这些锂二次电池代表高的工作电压和高的每单位重量能量密度，所以锂二次电池广泛用于先进的电子技术领域。
图1是说明传统的罐型锂离子二次电池的分解透视图。
根据传统的罐型锂离子二次电池，包括第二电极板113、第一电极板115和隔板114的电极组件112与电解液一起被容纳在罐110内.罐110的上开口部110a经由盖组件120密封.
盖组件120包括盖板140、绝缘板150、端子板160和电极端子130。盖组件120被容纳在绝缘壳170内，并且被结合到罐110的上开口部110a上，以密封罐110.
盖板140是尺寸和形状与罐110的上开口部110a的尺寸和形状对应的金属板。盖板140的中心处形成有预定尺寸的第一端子孔141，电极端子130可插入该孔中。垫圈管146被结合在电极端子130的周围，以便当电极端子130被插入第一端子孔141中时，使电极端子130与盖板140绝缘。另外，在盖板140的一侧上形成预定尺寸的电解液注入孔142。在将盖组件120与罐110的上开口部110a组装之后，通过电解液注入孔142将电解液注入罐110内。然后，用密封件密封电解液注入孔142。
将电极端子130连接到第一电极板115的第一电极接片117或第二电极板113的第二电极接片116上，这样电极端子130就可以充当第一电极端子或第二电极端子。
可以用第一电极板115作为正极板或负极板。另外，也可以用第二电极板113作为负极板或正极板。
绝缘板150由与用于垫圈的材料基本上类似的绝缘材料制成，并且被结合到盖板140的底面上。可以在绝缘板150的预定部分形成与盖板140的第一端子孔141对应的第二端子孔151。电极端子130可以穿过绝缘板150的第二端子孔151延伸。另外，绝缘板150可以带有形成有尺寸与端子板160的尺寸对应的安置槽152的底面，因此端子板160可以稳定地安置在安置槽152内。
端子板160由镍合金制成，并且被结合到绝缘板150的底面上。端子板160包括与盖板140的第一端子孔141对应的第三端子孔161。由于电极端子130可以穿过端子板160的第三端子孔161延伸，同时通过垫圈管146使之与盖板140绝缘，因此端子板160可以与盖板140电绝缘，并且可以电连接到电极端子130上。
然而，在这种锂二次电池中，如果电极组件发生内部短路、外部短路、或过充电/过放电，电压就会突然上升。在这种情况下，锂二次电池可能会停止工作。为了防止锂二次电池内出现短路，不仅将绝缘带贴在电极组件的正极板和负极板的端部，而且贴到电极接片的焊接部位。另外，还将二次电池电连接到安全装置上，例如正温度系数(PTC)元件、热熔丝和保护电路。当二次电池的电压或温度突然升高时，此类安全装置可以切断电流，从而防止二次电池破裂或损坏。
如果锂离子二次电池因施加到其上的外部撞击或外部压力而变形，那么保护电路或保护器件可能不能防止电极之间短路。根据纵向压缩评估方法，该方法是用于评估罐型二次电池安全性的方法之一，在罐型二次电池内电极板之间的短路是个问题。在纵向压缩测试中，该词是用于评估罐型二次电池安全性的术语之一，压缩夹具用于沿垂直于罐型二次电池纵向的方向压缩罐型二次电池的两个侧面。在压缩过程中，压缩夹具的压缩表面保持与罐型二次电池的两个侧面平行，并且压缩力是13kN。根据纵向压缩评估方法，随着罐型二次电池被压缩，第一和第二电极板出现短路，并且电流突然从第二电极板流向第一电极板。结果，由第一和第二电极板本身的电阻产生过多的热量。产生的热量过多可能导致二次电池爆炸。
另外，如果沿纵向压二次电池，或者如果从盖组件的上端向二次电池施加向下的外力，那么被结合到盖组件底面上的端子板就可能与绝缘板分开，并向电极组件弯曲，从而造成第二电极板和第一电极板之间短路。因此，二次电池的安全性可能降低。
发明内容
本发明提供一种具有固定单元的罐型二次电池，该固定单元可将端子板的端部固定在盖组件的绝缘板的端部上，以便通过防止端子板因施加到罐型二次电池上的外力或外部压力而变形，进而防止端子板和电极组件之间短路，从而提高二次电池的安全性。
该罐型二次电池包括：具有第一电极板、第二电极板、隔板以及与其中一个电极板相连的电极接片的电极组件；其中用于容纳该电极组件和电解液的罐；包括盖板、用于电连接所述电极接片的电极端子、端子板以及绝缘板，并且与罐的上开口部结合以密封罐的盖组件，其中该绝缘板包括形成有用于穿过电极端子，以便该电极端子可与所述电极接片电连接的端子孔的第一端部和与该第一端部相对的第二端部；以及用于将端子板的一端部固定到所述绝缘板的第二端部，其中所述端子板面对所述绝缘板的底面的固定单元，其中该绝缘板在其第一端形成有端子孔，电极端子被插入该端子孔中，并且该固定单元位于与该端子孔相对的绝缘板第二端。
根据本发明的示例性实施例，该绝缘板的底面上形成其中用于容纳该端子板的安置槽，并且该固定单元包括具有预定宽度的板，该板位于所述绝缘板底面上以部分地覆盖所述安置槽。
该绝缘板为平板形，所述连接到绝缘板一端的固定单元呈具有盒子的形状并且开口朝向所述端子孔方向的帽子的形状以使该端子板的一个端部可插入该帽子形状的固定单元中，以使该固定单元和该端子板固定在一起。
该固定单元与绝缘板形成为一体，或者通过焊接或粘合剂结合到该绝缘板的端部上。
该固定单元的宽度为绝缘板长度的20％。
在一个示例性实施例中，该固定单元的宽度为端子板长度的20％。
该绝缘板的底面上带有用于容纳端子板的安置槽，并且该固定单元为棒形，且位于绝缘板预定部位处的整个绝缘板宽度上。
该固定单元和绝缘板的一个端部之间的距离为绝缘板长度的20％。
在一个示例性实施例中，该固定单元和端子板的一个端部之间的距离为端子板长度的20％。
该固定单元可以包括V形棒，该V形棒在绝缘板的预定端部处结合到绝缘板的两个长侧边和一个短侧边上。
该固定单元的结合到绝缘板两个长侧边的端部，与绝缘板的一个端部之间的距离为绝缘板长度的20％。
在一个示例性实施例中，该固定单元的结合到绝缘板两个长侧边的端部，与绝缘板的一个端部之间的距离为端子板长度的20％。
在本发明另一示例性实施例中，提供一种用于罐型二次电池中盖组件的绝缘板组件。该罐型二次电池包括电极组件和其中用于容纳该电极组件和电解液的罐，该盖组件包括盖板和电极端子，该绝缘板组件包括形成有用于穿过电极端子，以便该电极端子可与所述电极组件电连接的端子孔的第一端部和与该第一端部相对的第二端部以及固定单元，该固定单元用于将端子板的一端部固定到所述绝缘板的所述第二端部，其中所述端子板面对所述绝缘板的底面。
附图说明
图1是常规罐型二次电池的分解透视图。
图2是根据本发明一个实施例的罐型二次电池的分解透视图。
图3a是配备有根据本发明一个实施例的固定单元的绝缘板的仰视图。
图3b是沿图3a中的线A-A得到的截面图。
图4a是配备有根据本发明另一实施例的固定单元的绝缘板的仰视图.
图4b是沿图4a中的线B-B得到的截面图。
图5a是配备有根据本发明又一实施例的固定单元的绝缘板的仰视图。
图5b是沿图5a中的线C-C得到的截面图.
图6是配备有根据本发明再一实施例的固定单元的绝缘板的仰视图.
图7是说明二次电池的上部的截面图，该二次电池上部有绝缘板，绝缘板上配备有根据本发明的另一实施例的固定单元.
图8是图7所示的二次电池的截面仰视图，该二次电池因沿其纵轴方向施加到它上面的外部压力而变形.
具体实施方式
参见图2，根据本发明的示例性实施例，罐型二次电池包括：罐210、容纳在罐210内的电极组件212、以及通过由盖组件220密封罐210的上开口部210a的方式，被结合到罐210上的盖组件220。另外，盖组件220的绝缘板250中形成固定单元255，以便防止盖组件220的端子板260变形.
罐210大体上呈六面体形状，并且可以由轻而软的柔性材料制成，例如铝或铝合金.然而，本发明并不是对罐210的这些材料进行限制。罐210的上表面是开口的，从而形成上开口部210a.电极组件212通过上开口部210a容纳在罐210内.
电极组件212包括第二电极板213、第一电极板215和隔板214.第二电极板213叠放在第一电极板215上，隔板214介于这两者之间.然后将此叠放结构卷绕成胶卷(jelly-roll)结构.第二电极板213上形成正极氧化层，其中包含氧化锂；而第一电极板215上形成第一电极氧化层，其中包含碳素材料.第二电极接片216被焊接到第二电极板213上，且第二电极接片216的一个端部向上伸出电极组件212.另外，第一电极接片217被焊接到第一电极板215上，且第一电极接片217的一个端部也向上伸出电极组件212.
盖组件220包括盖板240、绝缘板250、端子板260和电极端子230。盖组件220被容纳在绝缘壳270内，并且被结合到罐210的上开口部210a上，使得盖组件220密封罐210，同时与电极组件212绝缘。
盖板240是尺寸和形状与罐210的上开口部210a的尺寸和形状对应的金属板.盖板240可以由铝或轻质的铝合金制成.盖板240的中心处可带有预定尺寸的第一端子孔241。在盖板240的一侧形成电解液注入孔242。电极端子230被插入第一端子孔241中。垫圈管246可安装在第一端子孔241中，以使电极端子230与盖板240绝缘。
在盖板240的一个端部形成预定尺寸的电解液注入孔242。在将盖组件220与罐210的上开口部210a组装之后，通过电解液注入孔242将电解液注入罐210中.然后，用密封件密封电解液注入孔242。
绝缘板250可由与用于垫圈的材料基本类似的绝缘材料制成。绝缘板250的底面上可形成用于容纳端子板260的安置槽252。另外，在绝缘板250的第一端有第二端子孔251，该端子孔被设置成使得当绝缘板250与盖板240结合时，第二端子孔251与盖板240的第一端子孔241对应.电极端子230可以穿过绝缘板250的第二端子孔251延伸.
绝缘板250还有在其侧边上形成的焊接槽253，焊接槽253被设置在与用于第一电极接片217的焊接部位对应的位置处，以使第一电极接片217可以容易地被引导到该焊接部位.
固定单元255形成在绝缘板250的底面的一端，以便固定端子板260的一个端部，该端部的位置与在端子板260上形成的第三端子孔261的位置相对。下面详细说明固定单元255。
端子板260可以由镍合金制成，并且被放置在绝缘板250的安置槽252内。在端子板260的预定部位形成与盖板240的第一端子孔241对应的第三端子孔161。电极端子230被插入端子板260的第三端子孔261中，以使端子板260与电极端子230电连接。
绝缘壳270包含第二电极接片孔271和第一电极接片孔272，并且被结合到盖组件220的底面上，以使盖组件220与电极组件212电绝缘。第二电极接片216通过第二电极接片孔271被连接到盖板240上。另外，第一电极接片217通过第一电极接片孔272被连接到端子板260上。
参见图3a和3b，固定单元255为形成在该绝缘板底面上以部分地覆盖安置槽252的与绝缘板250的第二端子孔251相对的部分的板。这允许固定单元255固定放置在安置槽252内的端子板260的一个端部，其中安置槽252形成在绝缘板250的底面上。固定单元255的宽度约为绝缘板250长度的20％。在一个示例性实施例中，固定单元255的宽度约为端子板260长度的20％。也就是说，固定单元255与端子板260长度的约20％接触，从而固定端子板260。如果固定单元255的宽度超过绝缘板250长度的20％，那么在端子板260底面上形成的用于第一电极接片217的焊接部位就会减小，这样就会难于将第一电极接片217焊接到该焊接部位上。
在一个示例性实施例中，固定单元255可以与绝缘板250形成为一体。在这种情况下，可以增加固定单元255和绝缘板260之间的结合力，使得固定单元255可以牢固地固定端子板260。然而，如果固定单元255与绝缘板250形成一体，那么制作绝缘板250的工艺可能复杂化。
可选地，固定单元255可以与绝缘板250分开制作，因此可以通过焊接或粘合剂将固定单元255结合到绝缘板250上。在这种情况下，可以容易地形成固定单元255。如果用粘合剂将固定单元255结合到绝缘板250上，那么粘合剂可以对二次电池所用的电解液具有抵抗力。例如，可以用聚酰亚胺基粘合剂将固定单元255结合到绝缘板250上。
图4a是配备有根据本发明另一实施例的固定单元255a的绝缘板250a的仰视图；图4b是沿图4a中的线B-B得到的截面图。
参见图4a和4b，帽形的固定单元255a位于绝缘板250a的一个端部处，绝缘板250a大体上呈平板形，且没有安置槽。固定单元255a固定端子板260的端部，该端子板260的端部被插入帽形固定单元255a中。如上所述，固定单元255a可以与绝缘板250a形成一体，或者可以通过焊接或粘合剂结合到绝缘板250a的底面上。
图5a是配备有根据本发明又一实施例的固定单元255b的绝缘板250的仰视图；图5b是沿图5a中的线C-C得到的截面图。
参见图5a和5b，固定单元255b为具有预定宽度和长度的棒形。固定单元255b位于绝缘板250整个宽度上的预定部位，以便固定端子板260的一个端部。可以通过焊接或粘合剂将固定单元255b结合到绝缘板250的底面上。固定单元255b和绝缘板250的一个端部之间的距离约为绝缘板250长度的20％。在一个示例性实施例中，固定单元255b和绝缘板250的一个端部之间的距离约为端子板260长度的20％。如果此距离超过端子板260长度的20％，那么在端子板260底面上形成的用于第一电极接片217的焊接部位就会减小，这样就会难于将第一电极接片217焊接到该焊接部位上。
图6是配备有根据本发明再一实施例的固定单元255c的绝缘板250的仰视图。
参见图6，固定单元255c为V形棒，它在绝缘板250的预定端部处结合到绝缘板250的两个长侧边(lateral section)和一个短侧边上，以便固定端子板260的一个端部。可以通过焊接或粘合剂将固定单元255c结合到绝缘板250的底面上。如果固定单元255c被制成V形棒，则用于将第一电极接片217焊接到焊接部位上的焊条(未示出)可以轻易地接近端子板260。此时，固定单元255b的结合到绝缘板250的两个长侧边的端部与绝缘板250一个端部之间的距离约为绝缘板250长度的20％。在一个示例性实施例中，此距离约为端子板260长度的20％。如果此距离超过端子板260长度的20％，那么端子板260底面上形成的用于第一电极接片217的焊接部位就会减小，这样就难于将第一电极接片217焊接到该焊接部位上。
下面将参照图7和8说明根据本发明一实施例的罐型二次电池的操作。
图7是说明二次电池的上部的截面图，该二次电池上部有绝缘板，绝缘板上配备有根据本发明一个实施例的固定单元；图8是图7所示的二次电池的截面仰视图，该二次电池因沿其纵轴方向施加到其上的外部压力而变形。
参见图7，盖组件220具有焊接到盖组件220底面上的第二电极接片216和第一电极接片217，当盖组件220与罐210的上开口部210a结合时，端子板260与罐210的内壁和电极组件212的上部相距预定距离，以使端子板260与罐210和电极组件212电绝缘。另外，第二电极接片216与第一电极接片217电绝缘。
在此状态下，如果罐210因沿其纵轴方向施加到其上的外部压力或外部撞击而变形，如图8所示的那样，那么盖组件220就会绕电极端子230以预定角度变形。此时，由于端子板260的一侧被固定地连接到电极端子230上，而端子板260的另一侧被固定单元255固定到绝缘板250上，因此端子板260就不会在与盖组件220垂直的方向上变形。另外，焊接到端子板260上的第一电极接片217不会向电极组件212或第二电极接片216的方向变形。相应地，由于存在固定单元255，端子板260不会与电极组件212接触，因此可防止电极组件212被损坏。因此，固定单元255可以防止第二电极板213和第一电极板215之间短路。
如上所述，根据本发明的示例性罐型二次电池，当二次电池因施加到二次电池上的外部撞击或外部压力而变形时，固定单元可通过牢固地固定端子板，来防止端子板和电极组件之间短路，从而提高罐型二次电池的安全性。
尽管出于解释的目的对本发明的示例性实施例作了说明，但本领域技术人员将理解，在没有背离所附的权利要求书中公开的本发明的范围和思想的情况下，可以进行各种改进、添加和替换。

Claims (19)

1. 一种罐型二次电池，包括：
电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔板，以及与其中一个电极板相连的电极接片；
其中用于容纳该电极组件和电解液的罐；
盖组件，所述盖组件包括盖板、用于电连接所述电极接片的电极端子、端子板以及绝缘板，该绝缘板包括形成有用于穿过电极端子、以便该电极端子可与所述电极接片电连接的端子孔的第一端部和与该第一端部相对的第二端部，所述盖组件与罐的上开口部结合，以密封罐；和
固定单元，用于将端子板的一端部固定到所述绝缘板的第二端部，其中所述端子板面对所述绝缘板的底面。
2. 如权利要求1所述的罐型二次电池，其中该绝缘板的底面上形成其中用于容纳端子板的安置槽，并且该固定单元包括位于该绝缘板底面上以部分地覆盖该安置槽的板。
3. 如权利要求1所述的罐型二次电池，其中该绝缘板为平板形，并且该连接到绝缘板一端的固定单元呈具有盒子的形状并且开口朝向所述端子孔方向的帽子的形状以使所述端子板的一端部可插入到该固定单元中；
该端子板的一个端部可插入该帽子形状的固定单元中，以使该固定单元和该端子板固定在一起。
4. 如权利要求2所述的罐型二次电池，其中该固定单元与绝缘板形成为一体。
5. 如权利要求2所述的罐型二次电池，其中该固定单元通过焊接或粘合剂结合到该绝缘板的端部上。
6. 如权利要求2所述的罐型二次电池，其中该固定单元的宽度为绝缘板长度的20％。
7. 如权利要求2所述的罐型二次电池，其中固定单元的宽度为端子板长度的20％。
8. 如权利要求1所述的罐型二次电池，其中该绝缘板的底面上形成其中用于容纳端子板的安置槽，并且该固定单元为棒形，且位于绝缘板预定部位处的整个绝缘板宽度上。
9. 如权利要求8所述的罐型二次电池，其中该固定单元和绝缘板的一个端部之间的距离为绝缘板长度的20％。
10. 如权利要求8所述的罐型二次电池，其中该固定单元和端子板的一个端部之间的距离为端子板长度的20％。
11. 如权利要求1所述的罐型二次电池，其中该固定单元包括V形棒，该V形棒在绝缘板的预定端部处被结合到绝缘板的两个长侧边和一个短侧边上。
12. 如权利要求11所述的罐型二次电池，其中该固定单元的结合到绝缘板两个长侧边的端部，与绝缘板的结合有固定单元的短侧边所在的端部之间的距离为绝缘板长度的20％。
13. 如权利要求11所述的罐型二次电池，其中该固定单元的结合到绝缘板两个长侧边的端部，与绝缘板的结合有固定单元的短侧边所在的端部之间的距离为端子板长度的20％。
14. 一种用于罐型二次电池中盖组件的绝缘板组件，该罐型二次电池包括电极组件和其中用于容纳该电极组件和电解液的罐，该盖组件包括盖板和电极端子，该绝缘板组件包括：
形成有用于穿过电极端子、以便该电极端子可与所述电极组件电连接的端子孔的第一端部和与该第一端部相对的第二端部，
固定单元，该固定单元用于将端子板的一端部固定到所述绝缘板的所述第二端部，其中所述端子板面对所述绝缘板的底面。
15. 如权利要求14所述的绝缘板组件，其中该绝缘板带有用于容纳形成在其底面上的端子板的安置槽，并且该固定单元包括位于该绝缘板底面上以部分地覆盖该安置槽的板。
16. 如权利要求14所述的绝缘板组件，其中所述固定单元连接到所述绝缘板上的形状使该端子板的一个端部可插入该固定单元中，以将固定单元和该端子板固定在一起。
17. 如权利要求14所述的绝缘板组件，其中该固定单元与绝缘板形成为一体。
18. 如权利要求14所述的绝缘板组件，其中该固定单元通过焊接或粘合剂被结合到该绝缘板的端部。
19. 如权利要求14所述的绝缘板组件，其中该固定单元包括在所述绝缘板的预定端部处结合到该绝缘板的两个长侧边和一个短侧边上的V形棒。
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