CN100466335C - 用于电池的包壳及使用其的电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包壳以及使用其的电池。包壳包括体和底壁，其中所述体收纳电池的电极组件，所述底壁从体向下突出并具有凸底表面，使得当体被压缩时，底壁不向包壳的内部部分弯曲。
Description
技术领域
本发明涉及包壳(can)及使用该包壳的电池。更具体地，本发明涉及包壳及其使用该包壳的电池，其中包壳的底壁向下一侧同时形成凸的底表面，使得当电池被压缩时包壳的底壁免于朝包壳的内部部分弯曲。
背景技术
最近，诸如摄像机、蜂窝电话以及膝上型计算机的具有很多功能的便携式无线设备已经制造为轻重量，同时进行各种功能。便携式无线设备的这种普及对用作用于便携无线设备的电源的二次电池具有更多的要求。这样的二次电池包括Ni-Cd电池、Ni-MH电池、Ni-Zn电池以及锂电池。特别感兴趣的是锂二次电池，其为可再充电的、紧缩尺寸的并且具有高容量。锂二次电池提供高操作电压及每单位重量的高能量密度，因此广泛应用于先进电子技术领域。
图1示出传统锂二次电池的分解透视图。
锂二次电池包括电极组件112，该组件具有在包壳110内的正电极片(plate)113、负电极片115以及分隔片114。通过使用盖组件120密封包壳110的上开口110a，电极组件112与电解质一起提供在包壳110内。
通常，包壳110由铝或铝合金通过深拉(deep drawing)工艺制造。包壳110的底壁110b具有基本平坦的形状。
电极组件112通过在正和负片113和115之间插入分隔片(separator)114，然后将它们绕成果冻卷(jellyroll)结构而形成。正电极抽头(tap)116连接到正电极片113且向上突出于电极组件112之外。负电极抽头117连接到负电极片115且向上突出于电极组件112之外。正电极抽头116与负电极抽头117以预定距离间隔开以使它们相互电绝缘。通常，正和负电极抽头116和117由Ni制成。
盖组件(cap assembly)120包括盖片(cap plate)140、绝缘片150、端子片160以及电极端子130。盖组件120容纳在绝缘壳170内且附到包壳110的上开口110a，从而密封包壳110。
盖片140由尺寸和形状与包壳110的上开口110a的尺寸和形状对应的金属片制成。盖片140在该盖片140的中心包括具有预定尺寸的第一端子孔(terminal hole)141。电极端子130插入第一端子孔141。当电极端子130插入到第一端子孔141时，为了将电极端子130与盖片140绝缘，围绕电极端子130提供衬垫管(gasket tube)146。电解质注入孔142以预定尺寸形成在盖片140的一侧。当盖组件120与包壳110的上开口110a装配后，电解质通过电解质注入孔142注入到包壳110内。接着，电解质注入孔142用单独的密封单元(未示出)密封。
电极端子130连接于负电极片115的负电极抽头117或者正电极片113的正电极抽头116，从而电极端子130可充当负电极端子或正电极端子。
绝缘片150由与用于衬垫管146的材料相同的材料制成且与盖片140的下表面耦合。绝缘片150形成有第二端子孔151，第二端子孔151相应于盖片140的第一端子孔141对准且插入电极端子130。安置凹部152形成在绝缘片150的下表面上，并具有对应于端子片160的尺寸和形状的尺寸和形状，使得端子片160能够装配在安置凹部152内。
端子片160由Ni合金制成并且与绝缘片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相应于盖片140的第一端子孔141对准且插入电极端子130。因为插入到盖片140的第一端子孔141的电极端子130通过衬垫管146与端子片140绝缘，所以端子片160能够与电极端子130电连接同时与盖片140绝缘。
连接到负电极片115的负电极抽头117焊接到端子片160的一侧并且连接到正电极片113的正电极抽头116焊接到盖片140的另一侧。为将正和负电极抽头116和117焊接到端子片160，进行电阻焊接工艺或激光焊接工艺。通常，电阻焊接工艺用于将正和负电极抽头116和117焊接到端子片160。
随着电池的能量密度的增加，电池的尺寸下降，使得其更易受碰撞和压缩影响。因此，若电池遭受这样的碰撞或压缩，容纳在包壳内的电极组件可能变形，因此导致电极片之间的短路及锂电池的偶然引燃或爆炸。
特别地，如图1所示，当通过施加压缩力(compression force)Fa进行用于电池的安全测试之一的纵向压缩测试时，电池关于其纵轴(b)变形。结果，包壳110的底壁110b朝着包壳110的内部部分弯曲，因此局部压缩电极组件的下部部分，导致电极组件的电极片之间的短路。
发明内容
本发明针对用于电池的包壳和使用该包壳的电池，其基本克服了相关技术的限制和缺点导致的一个或更多个问题。
本发明实施例的一个特征是提供一种包壳及使用该包壳的电池，其中包壳的底壁向下突出同时形成凸底表面。
本发明实施例的另一个特征是提供一种包壳及使用该包壳的电池，使得当电池在垂直于其纵轴的方向被压缩时包壳的底壁免于朝包壳的内部部分弯曲，因此提高了电池的安全性。
通过提供用于包括具有正电极片、负电极片以及插入在正和负电极片之间的分隔片的电极组件的电池的包壳，本发明的上述和其它特征及优点中的至少一个可以实现，所述包壳收纳该电极组件的体(body)及从该体向下突出并具有凸表面(convex surface)的底壁。
通过提供包括电极组件和包壳的电池，该电极组件包括正电极片、负电极片以及插入在正和负电极片之间的分隔片，该包壳包括其中收纳该电极组件的体(body)及从该体向下突出并具有凸表面(convex surface)的底壁。
所述体可具有开口的基本盒形的结构，其包括相对的前盒后壁及侧壁。底壁以预定的曲率沿着其长侧边可为长度方向圆形。底壁以预定的曲率沿着其短侧边可为宽度方向圆形。底壁以预定的曲率沿着其长侧边和短侧边可为长度和宽度方向圆形。底壁的顶点(vertex)可具有至少约0.1mm、至少底壁的厚度的50％、和/或小于约2mm的高度。底壁可包括具有预定尺寸的平坦表面，该预定尺寸可对应于将焊接到包壳的底壁的引线片(1ead plate)的尺寸。该平坦表面可以在底壁的中心部分处，并可以在底壁的顶点处。所述体和底壁是整体的。所述体和底壁可以由相同材料构成。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例的详细说明，本发明的上述和其他特征及优点对本领域技术人员将变得更加显而易见，附图中:
图1示出传统锂二次电池的分解透视图；
图2A示出了根据本发明的第一实施例的用于锂二次电池的包壳的透视图；
图2B示出沿着图2A所示的线A-A的截面图；
图3A示出了根据本发明的第二实施例的用于锂二次电池的包壳的透视图；
图3B示出了沿着图3A所示的线B-B的截面图；
图4示出了根据本发明的第三实施例的用于锂二次电池的包壳的透视图；
图5A示出了根据本发明的第四实施例的用于锂二次电池的包壳的透视图；以及
图5B示出了沿着图5A所示的线C-C的截面图。
具体实施方式
2004年11月29日在韩国知识产权局提交的名称为“Can for LithiumSecondary Battery and Lithium Secondary Battery Using the Same”的韩国专利申请No.2004-0098860在此全部引入作为参考。
下面将参照附图更详细描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明能够以不同形式实施并且不应解释为局限于这里提出的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底而完整，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。为清楚起见，图中层的尺寸和区域被放大。相同的附图标记始终表示相同的元件。
图2A示出了根据本发明的第一实施例的用于电池的包壳200的透视图。图2B为沿着图2A所示的线A-A的截面图。
参照图2A和2B，根据本发明的第一实施例的包壳200具有前和后壁210、侧壁220以及底壁230。包壳200可由金属制成，优选地由质量轻且柔韧金属例如铝或铝合金制成。然而，用于包壳200的材料不限制于此。
前和后壁210可与侧壁220及底壁230整体形成，例如通过深拉工艺(deep drawing)。包壳200的前和后壁210彼此相对并间隔开，由此形成包壳200的前和后表面。包壳200的侧壁220彼此相对并间隔开，由此形成包壳200的左和右侧表面。
尽管示出包壳200的侧壁220具有平坦表面，包壳200的侧壁220可具有凸表面。即，如果包壳200内容纳的电极组件的侧表面具有凸表面，那么包壳200的侧壁也可具有与电极组件的侧表面相对应的凸表面。类似地，
参照图2B，底壁230形成包壳200的底表面。包壳200的底壁230可从体即前和后壁210及侧壁220向下突出，并可具有凸表面。具体地，底壁230以预定的曲率沿着其长侧边210a(其也可充当包壳200的前和后壁210a的下边)可为长度方向圆形(rounded lengthwise)。即，包壳200的底壁220a沿着所述长侧边210a从其两短侧边220a处可逐渐向下突出，由此形成包壳200的凸底表面。包壳200的底壁230沿着其短侧边220a可以不是宽度方向圆形(rounded widthwise)。因此，底壁230与包壳200的前和后壁210一起形成U形结构，如图2B所示。
底壁230可向下突出至少约0.1mm的高度。凸表面可以是具有最大高度相应于底壁230的厚度的约50％的弯曲表面。即体的底部处的第一虚拟水平面与凸底表面的顶点处的第二虚拟水平面之间的纵向距离可等于或大于底壁230的厚度的约50％。如果凸底表面的高度太小，凸底表面具有小的曲率，从而当包壳200受到纵向压缩时包壳200的底壁230不会有效向外弯曲。反之，如果凸底表面的高度太大，电池的尺寸增大而没有增加其容量。因此，底壁230的凸底表面的高度必须根据电池的类型和容量正确地决定。底壁230的凸底表面的高度可少于约2mm。
图3A示出了根据本发明的第二实施例的用于电池的包壳300的透视图。图3B示出了沿着图3A所示的线B-B的截面图。
参照图3A和3b，根据本发明的第二实施例的包壳300包括的底壁330，其向下突出同时形成凸底表面。具体地，底壁330可以以预定曲率沿着其短侧边320a(其也可充当包壳300的侧壁320的下边)为宽度方向圆形。即，包壳300的底壁330可沿着所述短侧边320a从两长侧边310a逐渐向下突出，由此形成包壳300的凸底表面。包壳300的底壁330沿着其长侧边310a可以不是长度方向圆形。因此，底壁330与侧壁320一起形成U-形结构，如图3B所示。
底壁330可向下突出至少约0.1mm的高度。凸底表面可以为最大高度相应于底壁330的厚度的约50％的弯曲表面。即体的底部处的第一虚拟水平面与凸底表面的顶点处的第二虚拟水平面之间的纵向距离可等于或大于底壁330的厚度的约50％。如果凸底表面的高度太小，凸底表面具有小的曲率，从而当包壳300受到纵向压缩时包壳300的底壁330不会有效向外弯曲。反之，如果凸底表面的高度太大，电池的尺寸增大而没有增加其容量。因此，底壁330的凸底表面的高度必须根据电池的类型和容量正确地决定。底壁330的凸底表面的高度可少于约2mm。
图4示出了根据本发明的第三实施例的用于电池的包壳400的透视图。
参照图4，根据本发明的第三实施例的包壳400包括底壁430，其向下突出同时形成凸底表面。具体地，包壳400的底壁430可以以预定曲率沿着其长侧边410a和短侧边420a(其也可分别充当前和后壁410的下边以及侧壁420的下边)为长度和宽度方向圆形。即，底壁430可以从其长侧边410a和短侧边420a逐渐向下突出，由此形成包壳400的凸底表面。这样，底壁430具有大体球形结构。
底壁430可向下突出至少约1mm的高度。凸底表面可以为最大高度相应于底壁430的厚度的约50％的弯曲表面。即体的底部处的第一虚拟水平面与凸底表面的顶点处的第二虚拟水平面之间的纵向距离可等于或大于底壁430的厚度的约50％。如果凸底表面的高度太小，凸底表面具有小的曲率，从而当包壳400受到纵向压缩时包壳400的底壁430可能不会有效向外弯曲。反之，如果凸底表面的高度太大，电池的尺寸增大而没有增加其容量。因此，底壁430的凸底表面的高度必须根据电池的类型和容量正确地决定。底壁430的凸底表面的高度可为少于2mm。
图5A示出了根据本发明的第四实施例的用于电池的包壳500的透视图。图5B为沿着图5A所示的线C-C的截面图。
参照图5A和5b，根据本发明的第四实施例的包壳500包括底壁530，其向下突出同时形成包壳500的凸底表面，其中具有预定大小的平坦表面535形成在包壳500的凸底表面的中心处。具体地，包壳500的底壁530沿着其长侧边510a(其也可充当前和后壁510的下边)为长度方向圆形同时在其中心处形成平坦表面535。优选地，平坦表面535的大小对应于将要附到包壳500的底壁530的引线片(未示出)的大小。与二次保护设置(未示出)相连的引线片能够根据锂二次电池的类型焊接到包壳500的底壁530上。如果用于引线片的底壁530的焊接部分是平坦的，则利于焊接。这样，与引线片接触的底壁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)与底壁530的平坦表面535之间的高度可为至少1mm。底壁530的高度可对应于底壁530的厚度的至少约50％。如果底壁530的高度太小，当包壳500受到纵向压缩时底壁530可能不会有效向外弯曲。反之，如果底壁530的高度太大，电池的尺寸增大而没有增加其容量。因此，底壁530的高度必须根据电池的类型和容量正确地决定。底壁530的高度可为少于2mm。
尽管图5A和5b中示出的包壳500具有在沿着其长侧边为长度方向圆形的底壁的中心处的平坦表面535，但该平坦表面能够形成在如图3A和3b所示的沿着其短侧边为宽度方向圆形的底壁的中心处或者形成在如图4所示沿着其长侧边和短侧边为长度和宽度方向圆形的底壁的中心处。
下面，将描述根据本发明的用于电池的包壳的操作。尽管讨论第一实施例来用于说明，但相同的原理适于实施例的任一个或其变型。
参照图2A和2B，当包壳200或具有包壳200的电池由于施加到其上的压缩力Fa关于其纵轴弯曲时，包壳200的底壁230弯曲，即向下，而不是向内。由于底壁230向外弯曲，压缩力不会作用到包壳200内的电极组件(未示出)的下部分，从而防止了电极组件的电极片之间的短路，并改善了电池的安全性。
尽管本发明关于锂二次电池进行了描述，但本发明的包壳也适用于其他电池。
如上所述，根据本发明的用于电池的包壳的实施例，包壳的底壁向下突出同时形成凸底表面，使得当由于施加到其上的压缩压力使锂二次电池变形时，包壳的底壁从包壳的体向外弯曲。由此，防止外部的影响施加到容纳在包壳内的电极组件的下部部分，由此电极组件的电极片之间不产生短路。
这里以及公开了本发明的示例性实施例，尽管使用了特定术语，当这些术语只是在普通和描述的意义上使用和解释，而不是用于限制目的。因此，本领域技术人员能够理解，在不脱离本发明的权利要求的精神和范围情况下可以进行形式和细节上的各种改变。
Claims (15)
1.一种用于电池的包壳，所述电池包括具有正电极片、负电极片以及插入在所述正和负电极片之间的分隔片的电极组件，所述包壳包括:
体，其收纳所述电极组件，所述体具有开口的基本盒形的结构，其包括相对的前壁、后壁及侧壁；及
底壁，其从所述体向下突出并具有凸表面，
其中所述底壁的顶点相对于所述体具有所述底壁的厚度的至少50％的高度。
2.根据权利要求1所述的包壳，其中所述底壁以预定曲率沿着其长侧边为长度方向圆形。
3.根据权利要求1所述的包壳，其中所述底壁以预定曲率沿着其短侧边为宽度方向圆形。
4.根据权利要求1所述的包壳，其中所述底壁以预定曲率沿着其长侧边和短侧边为长度和宽度方向圆形。
5.根据权利要求1所述的包壳，其中所述底壁的顶点相对于所述体具有至少0.1mm的高度。
6.根据权利要求1所述的包壳，其中所述底壁的顶点相对于所述体具有少于2mm的高度。
7.根据权利要求1所述的包壳，其中所述底壁包括具有预定尺寸的平坦表面。
8.根据权利要求7所述的包壳，其中所述平坦表面的尺寸对应于将要焊接到所述包壳的所述底壁的引线片的尺寸。
9.根据权利要求7所述的包壳，其中所述平坦表面在所述底壁的中心部分。
10.根据权利要求7所述的包壳，其中所述平坦表面在所述底壁的顶点处。
11.根据权利要求1所述的包壳，其中所述体和所述底壁是整体的。
12.根据权利要求1所述的包壳，其中所述体和所述底壁是相同材料。
13.一种电池，包括:
电极组件，其包括正电极片、负电极片以及插入在所述正和负电极片之间的分隔片；以及
包壳，其包括体和底壁，所述体收纳所述电极组件于其中，所述体具有开口的基本盒形的结构，其包括相对的前壁、后壁及侧壁，所述底壁从所述体向下突出并具有凸表面，
其中所述底壁的顶点相对于所述体具有所述底壁的厚度的至少50％的高度。
14.根据权利要求13所述的电池，其中所述底壁以预定曲率沿着其长度和宽度的至少一个方向为圆形。
15.根据权利要求13所述的电池，其中所述底壁包括具有预定尺寸的平坦表面。
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