CN100477364C - 二次电池 - Google Patents

Abstract

一种二次电池包括厚厚地形成以避免变形的绝缘壳体，并包括绝缘壳体中容纳盖组件至少一部分的凹进，以最小化盖组件和绝缘壳体之间的不必要空间。

Description

二次电池

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年3月28日在韩国知识产权局递交的韩国申请No.2006-27948的权益，在此将其公开引入作为参考。

技术领域

本发明的方案涉及二次电池，具体涉及这样一种二次电池，其中通过厚厚地形成绝缘壳体来避免绝缘壳体变形，并且其中通过在绝缘壳体中形成可以容纳盖组件的至少一部分的凹进来最小化盖组件和绝缘壳体之间的不必要空间，以便最大化电池的容量或最小化电池的尺寸。

背景技术

通常，与不能再充电的一次性电池相反，“二次电池”一词指的是可以再充电或放电的电池。二次电池已经用于多种类型的电子设备中，包括蜂窝电话、笔记本电脑和可携式摄像机。锂离子电池的操作电压为3.6V，比Ni-Cd电池或者Ni-H电池的操作电压高三倍，并且锂离子电池每单位重量的能量密度高。因此，锂离子电池已经迅猛发展，并频繁用作电子设备的电源。

锂离子电池用锂氧化物作为阴极活性材料，用碳材料作为阳极活性材料。锂离子电池可以被制成多种类型，例如圆柱形、矩形和袋形。

矩形二次电池具有电极组件、容纳电极组件的罐和连接到罐的盖组件。电极组件包括阴极、阳极、绕制在阴极和阳极之间的隔板以及分别从阴极和阳极延伸出来的阴极接线片和阳极接线片。罐是近似矩形的由金属制成的容器，并通过诸如深冲压的工艺形成。

罐包括封闭端和开口端，电极组件在制造电池的过程中通过开口端插入。在这里，为了方便和清楚，术语“底”和“下”通常指朝向罐的封闭端的方向，术语“顶”和“上”通常指远离罐的封闭端的方向。

盖组件包括连接到罐上部的盖板、穿过端子孔安装并具有位于其外表面的垫圈的电极端子、安装在盖板的下表面上的绝缘板和安装在绝缘板的下表面上并与电极端子电接触的端子板，其中所述垫圈使电极端子与盖板绝缘。

电极组件的阳极通过阳极接线片和端子板电连接到电极端子，而阴极通过阴极接线片电连接到盖板。

矩形二次电池可以进一步包括安装在端子板下部的绝缘壳体。绝缘壳体使电极组件和盖组件之间绝缘。绝缘壳体包括形成基底的板和在该板的边缘向上延伸的侧壁。所述板可以包括阳极接线片所穿过的缝、阴极接线片所穿过的形成在所述板的一侧上的侧槽、电解液注入所通过的孔和允许电池内产生的气体溢出的通风孔。

然而，常规的绝缘壳体具有以下问题。如果努力最大化电极组件的尺寸并因此增加电池的容量，那么制造绝缘壳体基底的板会形成得很薄，于是，由于在绝缘壳体的注入成型过程中所发生的绝缘壳体的变形，导致很难有效地将绝缘壳体插入到罐中。如果侧壁的高度低，那么绝缘壳体很容易受到诸如扭曲之类的外力而变形，即使在绝缘壳体插入罐中之后。

另一方面，如果形成基底的板被制造得很厚，虽然有可能避免绝缘壳体变形，但是由于电极组件的尺寸必须被减小以容纳更厚的基底，所以电池的容量将降低。

发明内容

本发明的方案提供这样一种二次电池，其中通过厚厚地形成绝缘壳体而防止绝缘壳体的变形，并且其中通过在绝缘壳体中形成容纳一部分盖组件的凹进来最小化盖组件和绝缘壳体之间的不必要空间，从而最大化电池的容量或者最小化电池的尺寸。

根据本发明的实施例，一种二次电池包括：电极组件，其包括第一和第二电极，以及插入所述第一和第二电极之间的隔板；罐，其容纳所述电极组件，并且具有封闭端和开口端；盖组件，其连接到所述罐的开口端，其中所述盖组件包括突出的下部；并且在所述电极组件和所述盖组件之间安装有绝缘壳体，其中所述绝缘壳体包括第一凹进，所述第一凹进容纳所述盖组件的所述突出下部的至少一部分。

根据本发明的方案，所述绝缘壳体包括形成基底部分的板部分和在所述板的边缘向上延伸的侧壁。所述第一凹进可以形成于所述板的上表面。

根据本发明的方案，所述盖组件包括：盖板，其连接到罐上部并且带有端子孔；电极端子，其穿过所述端子孔安装，并且在外表面上具有使所述电极端子和所述盖板绝缘的垫圈；端子板，其安装在盖板下方，并且连接到电极端子的下端；和绝缘板，其安装在盖板和端子板之间，其中盖板容纳在第一凹进中的突出下部是端子板的第一部分。

根据本发明的方案，第一凹进的内部具有阶梯形状，从而具有上梯级和下梯级，并且其中所述第一凹进的上梯级容纳端子板的第一部分，所述第一凹进的下梯级容纳电极端子的下端。

根据本发明的方案，盖板的下表面包括第一座凹进，其使绝缘板的第一部分就座，并且其中绝缘板的下表面包括第二座凹进，其使端子板的第二部分就座，并且其中第二座凹进与第一座凹进对准。

根据本发明的方案，在就座于第二座凹进中的端子板的第二部分和绝缘壳体的板部分的上表面之间提供空间，其中第一电极接线片从电极组件的第一电极延伸，所述绝缘壳体包括缝，所述第一电极接线片穿过绝缘壳体的板部分中的所述缝，并且延伸到绝缘壳体和端子板的第二部分之间所提供的空间中，并且所述第一电极接线片被焊接到端子板的下表面。

根据本发明的方案，绝缘壳体的上表面包括第二凹进，其提供端子板的第二部分和绝缘壳体的板部分的上表面之间的空间，第一电极接线片延伸到该空间中。

根据本发明的方案，在电极端子的基础上，在盖板的下表面和绝缘壳体的板部分的上表面之间、与带有第一座凹进的那一侧相对的一侧处提供空间，其中第二电极接线片从电极组件的第二电极延伸，所述绝缘壳体包括侧凹进，所述第二电极接线片穿过绝缘壳体的侧凹进，并且延伸到盖板的下表面和绝缘壳体的板部分的上表面之间的空间中，并且所述第二电极接线片被焊接到盖板的下表面。

根据本发明的方案，绝缘壳体的侧臂部的上表面与盖板的下表面接触。

根据本发明的另一实施例，一种二次电池包括：电极组件，其包括第一和第二电极、分别从所述第一和第二电极延伸出来的第一和第二电极接线片和插入第一电极和第二电极之间的隔板；罐，其容纳所述电极组件；和盖组件，其包括连接到所述罐的上部并带有端子孔的盖板；电极端子，其穿过所述端子孔延伸；垫圈，其将所述电极端子和所述盖板绝缘；端子板，其安装于所述盖板下方并且连接到所述电极端子的下端；和绝缘板，其安装于所述盖板和所述端子板之间。根据本发明的实施例，在电极组件和盖组件之间安装绝缘壳体。所述绝缘壳体包括：缝，所述第一电极接线片穿过该缝；侧槽，所述第二电极接线片穿过该侧槽；第一凹进，其容纳所述电极端子的下端和所述绝缘板的第一部分；第二凹进，其提供容纳所述第一电极接线片的空间，所述第一电极接线片焊接到所述端子板的下表面；和第三凹进，其提供容纳所述第二电极接线片的空间，所述第二电极接线片焊接到所述盖板的下表面。

根据本发明的实施例，所述绝缘壳体的上表面可以与所述盖板的下表面接触。

本发明的其他方案和/或优点将在以下的描述中部分地给出，并且，将从这些描述中部分地变得明显，或者变得可以通过实施本发明而学到。

附图说明

根据以下结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其它方案以及优点将变得明显并且更加容易理解，在附图中：

图1是图示根据本发明一个实施例的二次电池的分解透视图；

图2是图示根据图1的二次电池的绝缘壳体的透视图；

图3是图示图2的绝缘壳体的平面图；

图4是图示图2的绝缘壳体所应用的盖组件的截面图；和

图5是图示根据本发明另一实施例的二次电池的绝缘壳体的透视图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的本实施例，其示例图示在附图中，其中相似的附图标记在通篇中都指示相似的元件。下面通过参考附图描述实施例，以解释本发明。

图1是图示根据本发明实施例的二次电池的分解透视图。

参见图1，二次电池10包括电极组件12、容纳电极组件12的罐11、连接到罐11的盖组件100和使盖组件100与电极组件12绝缘的绝缘壳体190。

电极组件12通常通过将阴极13和阳极15形成为宽板来形成软卷形(jelly roll)配置，从而增加电容量。隔板14层叠在阴极13和阳极15之间，以将阴极与阳极绝缘，并且该组件被绕制。阳极15可以例如通过用作为阳极活性材料的碳涂覆由Cu箔形成的集电体形成。阴极13可以例如通过用作为阴极活性材料的氧化锂钴涂覆由Al箔形成的集电体形成。隔板14可以例如由聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯和聚丙烯的共聚体形成。隔板14形成得比阴极13和阳极15的宽度更宽，以避免极板之间的短路。阴极接线片16和阳极接线片17连接到各自的电极，并从电极组件12延伸。绝缘带18绕着均从电极组件12延伸的阴极接线片16和阳极接线片17绕制，以避免极板13和15之间的短路。

如图1所示，矩形二次电池10的罐11是由金属制成的近似长方体容器。罐11由诸如深冲压的工艺形成。因此，对于罐11自身来说，可以用作端子。期望但不必要的是，罐的材料可以是重量轻的导电金属，例如Al或Al合金。罐11用作电极组件和电解质溶液的容器，且其上端由盖组件100密封起来。应该理解的是，罐11可以利用其它材料和用于铸模成形的其它方法形成。

盖组件100包括盖板110、电极端子130、绝缘板140和端子板150。端子孔111形成在盖板110中，并且电极端子130穿过端子孔111安装。垫圈120围绕电极端子130的外表面，以将电极端子130与盖板110绝缘。绝缘板140安装在盖板110的下表面上。端子板150安装在绝缘板140的下表面上的。电极端子130的下端连接到端子板150。

电极组件12的阳极15通过阳极接线片17和端子板150电连接到电极端子130。电极组件12的阴极13通过焊接在端子板110上的阴极接线片16电连接到盖板110。尽管在此处所述的实施例中，阳极15电连接到电极端子130且阴极13电连接到盖板110，但是应该理解的是，根据本发明方案的电池可以被设计成具有相反的极性。因此，在这里将阳极电极、阴极电板和接线片泛称为“第一电极”、“第一电极接线片”、“第二电极”和“第二电极接线片”。

绝缘壳体190被安装成容纳端子板150的下部，以将盖组件100与电极组件12绝缘，如下所述。

通风口116形成于盖板110的一侧上。通风口116通过在过充电导致电池内压升高时释放内部产生的气体，来确保电池的安全。通风口比盖组件110的其它部分更薄，并在内压升高超过预定界限时损坏以释放内部产生的气体。电解质溶液进料孔112形成在盖板110的另一侧，以将电解质溶液送进罐11。不过，应该理解的是，通风口和进料孔可以以其他方式设置在电池上。

下面，详细描述绝缘壳体190的形状。

图2是根据本发明一个实施例的二次电池的绝缘壳体的透视图，图3是图2中的绝缘壳体190的俯视图，图4是组装后的盖组件和图2的绝缘壳体190的截面图。

参见图2，绝缘壳体190包括容纳盖组件100的突出下部的至少一部分的第一凹进192，如下面所限定的。第一凹进192可以具有与盖组件100的突出下部的形状互补(complementary)的形状。

术语“盖组件100的突出下部”指的是盖组件100的一部分，该部分突出得低于盖板100的最下表面。所示的突出下部包括绝缘板140、端子板150和电极端子130的下端。根据本实施例，盖组件100的突出下部容纳在第一凹进192中的那部分包括电极端子130的下部和端子板150的第一部分。然而，应该理解的是，第一凹进192也可以容纳绝缘部分140的全部或一部分。

绝缘壳体190可以由任何合适的绝缘材料制成，例如PP(聚丙烯)，并且可以通过任何已知的工艺形成，例如注入成型。

更具体地，绝缘壳体190包括形成其基底的板部分191和在板191的边缘向上延伸的侧壁199。第一凹进192形成在板191的上表面上。虽然不是在所有的方案中都必要，但是绝缘壳体还包括第一电极接线片17所穿过的缝197、形成在板的一侧上且第二电极接线片16所穿过的侧槽198、所注入的电解质溶液从进料孔112进入电池罐11所通过的孔(未标记)和电池内部产生的气体溢出至通风口116所通过的孔(未标记)。

如图4所示，电极端子130的下端131和端子板150的第一部分151容纳在第一凹进192中。如图所示，第一凹进192具有阶梯状配置，以便第一凹进192的上梯级192a容纳端子板150的第一部分151，且第一凹进192的下梯级192b容纳电极端子130的下端131。第一凹进192的上梯级192a具有与端子板150的第一部分151的形状互补的形状。

例如，如果绝缘壳体190的板部分191的厚度是0.6mm，那么第一凹进192的上梯级192a可以具有0.2mm的深度，且第一凹进192的下梯级192b的深度可以超过上梯级192a的深度0.1mm。因此，第一凹进192的最大深度可以大约为0.3mm。与该实施例相比，在绝缘壳体中的凹进不是阶梯状且深度大约为0.2mm的情况下，避免变形的效果很好但是电池的容量较差。在绝缘壳体中的凹进不是阶梯状，且深度大约为0.3mm而不具有阶梯部分的情况下，电池容量可以增加但是板161有变形的危险。不过，应该理解的是，阶梯状的凹进没有必要在所有的方案中都使用。

因此，如图所示，通过形成阶梯状配置的第一凹进192，有可能同时既达到避免绝缘壳体变形的效果，又达到增加电池容量的效果。此外，盖组件100的突出下部和绝缘壳体190具有彼此互补的形状，以便二者之间的接触表面更大。因此，如果电池跌落或受到外部震动，波动(fluctuation)和变形的危险也可以降低。

进一步，第一座凹进117形成在盖板110的下表面上，以就座绝缘板140的上部，第二座凹进147形成在绝缘板140的下表面上与第一座凹进117的位置对准或相应的位置，以便就座端子板150的第二部分152。

所希望的是，在绝缘壳体190的板191的上表面与端子板150的下表面之间提供用于安放第一电极接线片17的空间。不过，也希望减少端子板150与绝缘壳体190之间的空间，以增加电池的容量。因此，为了满足这两项需求，第一座凹进117和第二座凹进147形成在端子板150的第二部分152上方，也即是第一电极接线片17接触端子板150的位置，并且在该位置接线片17被焊接到端子板150。

此外，在此描述的盖组件100与绝缘壳体100之间的互锁(interlocking)结构，对于通过避免绝缘板140绕着端子板150旋转来避免盖板110与端子板150之间的短路非常有效。这种旋转将可能发生在例如当电极端子130的端部被插入盖组件110中并在旋涂(spin)的同时受压时。

在端子板150的第二部分152与绝缘壳体190的板部分191的上表面之间形成空间。从电极组件12的第一电极15延伸并穿过形成在板部分191中的缝197的第一电极接线片17，延伸进入端子板150的第二部分与绝缘壳体190的板部分191之间的空间，并焊接到端子板150的下表面。第一电极接线片17可以通过以蛇形或Z形配置焊接到端子板150的下表面上进行安装。不过，应该理解的是，除了对焊接的补充或者替代，也可以使用其它机制将接线片17电连接到端子板150。

通过在绝缘壳体190的上表面中提供第二凹进193来形成第一电极接线片17所处的空间。因此，绝缘壳体190和盖组件100可以更加紧密地彼此接触，以提高电池10的容量尺寸。

此外，在电极端子130的形成第一座凹进192的相反一侧上，提供有盖板110的下表面与绝缘壳体190的板部分191的上表面之间的空间。第二电极接线片16从电极组件12的第二电极13延伸，穿过形成在板191中的孔或侧槽198，并被焊接到盖板110的下表面。

虽然不是在所有的方案中都必要，但是绝缘壳体190的侧壁199的上表面被示出为接触盖板110的下表面，以通过消除盖组件100与绝缘壳体190之间的不必要空间来最大化电池的容量尺寸。绝缘壳体190的侧壁199的高度可以通过考虑安装第一电极接线片17和第二电极接线片16所需的空间来确定，特别是，通过在考虑安装第一电极接线片17所需的空间时考虑形成在绝缘壳体190的板191中的第二凹进193的深度来确定。

根据图5所示的本发明另一实施例，并结合图1至图4，提供了二次电池10，其包括电极组件12、容纳电极组件12的罐11和盖组件100；其中，电极组件12包括第一电极13和第二电极15、分别从第一电极和第二电极延伸的第一电极接线片17和第二电极接线片16以及插入到第一电极和第二电极13、15之间的隔板14；盖组件100包括盖板110、电极端子130、端子板140和绝缘板140，其中盖板110连接到罐11上部并带有端子孔111，电极端子130穿过端子孔111安装并在外表面上带有使电极端子130与盖板110绝缘的垫圈120，端子板140安装在盖板110之下并连接到电极端子130下端，绝缘板140安装在盖板110与端子板150之间。二次电池10进一步包括安装在电极组件和盖组件之间的绝缘壳体190。

绝缘壳体190包括第一电极接线片17所穿过的缝197和第二电极接线片16所穿过的侧凹进198；容纳电极端子130的下端131和绝缘板140的第一部分的第一凹进192；提供用于容纳第一电极接线片17的空间的第二凹进193，第一电极接线片17被焊接到端板150的下表面；以及提供用于容纳第二电极接线片16的空间的第三凹进194，第二电极接线片16被焊接到盖板110的下表面，如图5所示。在该示例中，除了第三凹进194之外的其他特征与根据图2中示例的绝缘壳体190相同，且用于图2中相同元件的附图标记在本示例中已经被省略。

在本实施例中，绝缘壳体的上表面可以接触盖板的下表面。

在本实施例中，形成第一凹进、第二凹进和第三凹进，以确保盖组件100和绝缘壳体190之间有足够的空间容纳第一电极接线片17和第二电极接线片16。可以在绝缘壳体中进一步形成电解质溶液注入所通过的孔以及在电池工作期间产生于电池内部的气体所通过的通风口。

根据本发明方案的二次电池除了别的效果以外，还将产生以下效果。通过提供厚的绝缘壳体可以避免绝缘壳体的变形，并且通过在绝缘壳体中形成能容纳盖组件至少一部分的凹进，可以将盖组件与绝缘壳体之间的不必要空间最小化，从而使得电池容量最大化或者电池的尺寸小型化。

虽然已经在使用液体电解质的可再充电电池的情况下进行了描述，但是应该理解的是，所述方案可以用在非可再充电电池中、用在使用固体和/或胶状电解质的二次电池中，并且其他材料也可以用于阴极和/或阳极。

本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作各种形式和细节上的替换、修改和改变。因此，应该理解，上述实施例仅用于图示目的，并且不应该解释为对本发明的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的若干个实施例，但是本领域的普通技术人员应该理解，可以在不脱离本发明的原理和精神的情况下在实施例中作出改变，而本发明的范围限定在权利要求书及其等效替换中。

Claims (11)

1、一种二次电池，包括：

电极组件，其包括第一电极、第二电极和插入该第一电极和第二电极之间的隔板；

罐，其容纳所述电极组件，并且具有封闭端和开口端；

盖组件，其连接到所述罐的开口端，所述盖组件包括面向所述电极组件的突出下部；和

所述电极组件和所述盖组件之间的绝缘壳体，其中，所述绝缘壳体包括第一凹进，所述第一凹进容纳所述盖组件的所述突出下部的至少一部分。

2、如权利要求1所述的二次电池，其中，所述绝缘壳体包括形成基底的板部分和在所述板部分的边缘向上延伸远离所述电极组件的侧壁，并且所述第一凹进形成于所述板部分的上表面。

3、如权利要求2所述的二次电池，其中，所述盖组件包括：盖板，其连接到罐上部并且带有端子孔；电极端子，其穿过所述端子孔安装，并且在外表面上具有使所述电极端子和所述盖板绝缘的垫圈；端子板，其安装在所述盖板下方，并且连接到所述电极端子的下端；和绝缘板，其安装在所述盖板和所述端子板之间，并且所述盖板容纳在所述第一凹进中的突出下部是所述电极端子的下端和所述端子板的第一部分。

4、如权利要求3所述的二次电池，其中，所述第一凹进的内部呈阶梯状，从而具有上梯级和下梯级，并且所述第一凹进的上梯级容纳所述端子板的第一部分，所述第一凹进的下梯级容纳所述电极端子的下端。

5、如权利要求3所述的二次电池，其中：

所述盖板的下表面包括第一座凹进，其使所述绝缘板的第一部分就座，并且

所述绝缘板的下表面包括第二座凹进，其使所述端子板的第二部分就座，并且所述第二座凹进与所述第一座凹进对准。

6、如权利要求5所述的二次电池，其中：

在就座于所述第二座凹进中的端子板的第二部分和所述绝缘壳体的板部分的上表面之间提供一空间，

第一电极接线片从所述电极组件的第一电极延伸，其中所述绝缘壳体包括缝，

所述第一电极接线片穿过所述绝缘壳体的板部分中的所述缝，并且延伸到所述绝缘壳体的板部分的上表面和所述端子板的第二部分之间所提供的空间中，并且

所述第一电极接线片被焊接到所述端子板的下表面。

7、如权利要求6所述的二次电池，其中，所述绝缘壳体的上表面包括第二凹进，该第二凹进提供所述端子板的第二部分和所述绝缘壳体的板部分的上表面之间的空间，所述第一电极接线片延伸到该空间中。

8、如权利要求5所述的二次电池，其中：

在所述盖板的下表面和所述绝缘壳体的板部分的上表面之间提供一空间，

第二电极接线片从所述电极组件的第二电极延伸，

所述绝缘壳体包括一侧凹进，其中所述第二电极接线片穿过所述绝缘壳体的侧凹进，并且延伸到提供于所述盖板的下表面和所述绝缘壳体的板部分的上表面之间的所述空间中，并且

所述第二电极接线片被焊接到所述盖板的下表面。

9、如权利要求2所述的二次电池，其中，所述绝缘壳体的侧壁的上表面与所述盖板的下表面接触。

10、一种二次电池，包括：

电极组件，其包括第一电极和第二电极、分别从所述第一电极和所述第二电极延伸的第一电极接线片和第二电极接线片以及插入所述第一电极和所述第二电极之间的隔板；

罐，其容纳所述电极组件；

盖组件，其包括连接到所述罐的上部并带有端子孔的盖板、穿过所述端子孔延伸的电极端子、将所述电极端子和所述盖板绝缘的垫圈、位于所述盖板下方并连接到所述电极端子下端的端子板和位于所述盖板和所述端子板之间的绝缘板；和

绝缘壳体，其位于所述电极组件和所述盖组件之间；并且

其中所述绝缘壳体包括：

所述第一电极接线片所穿过的缝和所述第二电极接线片所穿过的侧槽；

第一凹进，其容纳所述电极端子的下端和所述绝缘板的第一部分；

第二凹进，其提供容纳所述第一电极接线片的空间，所述第一电极接线片焊接到所述端子板的下表面；和

第三凹进，其提供容纳所述第二电极接线片的空间，所述第二电极接线片焊接到所述盖板的下表面。

11、如权利要求10所述的二次电池，其中，所述绝缘壳体的上表面与所述盖板的下表面接触。

Images