CN101394001A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可提高盖组件与垫圈之间的密封力的二次电池，其容器包括：罐，其用于容纳电极组件；盖组件，其对所述罐的开口上部进行封闭，并具有上表面和下表面；垫圈，其插入和压在所述盖组件与罐之间，以保持所述盖组件与所述罐之间的绝缘和密封；圆形部件，其夹在所述垫圈和盖组件的所述下表面之间，并具有外圆柱形表面以及另一下表面；其中所述外圆柱形表面与所述另一下表面会聚以限定用于使所述垫圈成角形的角形拐角。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及一种二次电池，更具体地，其涉及一种可提高盖组件与垫圈之间的密封力的二次电池。
背景技术
一般地，二次电池是指可重复再充电和放电的电池，其不同于不能再充电的原电池。二次电池已被广泛地使用在高技术电子装置领域中，例如，便携式电话、便携式计算机和可携式摄像机等。特别地，锂二次电池具有3.6V的工作电压——该电压是镍镉电池或者镍氢电池的三倍，并具有较高的单位重量的能量密度。锂二次电池的使用得到了快速的发展。
锂二次电池包括作为阴极活性物质的锂基氧化物和作为阳极活性物质的碳物质。锂二次电池可制造为各种形状，例如圆柱型、角型和袋型等。
参照图1a，普通的圆柱型二次电池包括电极组件，容纳该电极组件的圆柱型罐210、盖组件300和垫圈350。
电极组件通过卷绕阴极、阳极和插入在阴极与阳极之间的圆柱型隔板而形成，并包括分别从阴极和阳极抽出的阴极接头和阳极接头。通常，阴极接头向上抽出，阳极接头向下抽出。
圆柱型二次电池的罐210为近似于圆柱形形状的金属容器，并通过例如深冲压等机加工方法形成。因此，该罐本身可用作端子。
盖组件300对罐210的开口上部进行封闭。按照从底部到顶部的顺序，盖组件300安装有弯架(bent)310、电流断路装置320、PTC 330和盖顶340。电极组件的阴极经由向上抽出的阴极接头与弯架310电连接，阳极电极组件经由向下抽出的阳极接头与罐210的底表面电连接。当然，可相反设计阴极与阳极每一个的极性。
垫圈350位于盖组件300与罐210之间，以使盖组件300与罐210绝缘和密封。
下绝缘元件位于电极组件的下表面与罐的底表面之间，以使电极组件与罐绝缘，上绝缘元件位于电极组件的上表面与盖组件之间，以使电极组件与盖组件绝缘。
在电池的使用过程中，弯架310可由于外部震动，例如在电池使用过程中由于电池的掉落或者电池内部的气体压力等而变形。
例如，如图1a中的箭头所示，电池的内部气体向上移动，从而对弯架310向上施压。弯架310的截面形状被该压力弯曲而向上凸出。因此，垫圈350上的弯架310的支座区域变得不稳定。因此，如图1a中的点划线圆圈所示，弯架310与电流断路装置320之间、弯架310与垫圈350之间以及垫圈350与罐210之间的密封力存在降低的问题。
由于弯架310的下拐角部分被倒圆，且垫圈350被弯架310的下拐角部分施压的部分也被倒圆，如图1b中由E指出的部分所示，所以这会产生问题。如图1a中所阐释，如果弯架310的截面形状被电池的内部压力弯曲而向上凸出，弯架310的下拐角部分则向下施压于垫圈与该弯架310的下拐角部分接触的部分。由于两个部分都被倒圆，且垫圈350的下部朝下降低，所以弯架310通常与垫圈350相接触的下部会从垫圈350松脱，如图1b中所示，从而致使盖组件与垫圈之间的密封力降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二次电池，其可通过增大盖组件与垫圈之间的密封力来防止电解液泄漏和提高二次电池的稳定性。
本发明另外的优点、目的和特征的一部分将会在以下描述中体现，一部分通过详阅下文或者从本发明的实践中体会而将对本领域普通技术人员变得显而易见。
根据本发明的一个方面，提供一种二次电池容器，其包括：罐，其用于容纳电极组件；盖组件，其对所述罐的开口上部进行封闭，并具有上表面和下表面；垫圈，其插入和压在所述盖组件与罐之间，以保持所述盖组件与所述罐之间的绝缘和密封；圆形部件，其夹在所述垫圈和盖组件的所述下表面之间，并具有外圆柱形表面以及另一下表面；其中所述外圆柱形表面与所述另一下表面会聚以限定用于使所述垫圈成角形的角形拐角。
所述拐角的角度小于90度。
所述拐角以0.1毫米或者小于0.1毫米的半径被倒圆。
所述另一下表面为圆锥形。
所述垫圈与所述外圆柱形表面以及所述另一下表面之间相粘着。
所述圆形部件为弯架，该弯架粘着到从所述电极组件的电极处向上抽出的电极接头，并具有被电池内部压力反向向上的向下突出部分。
所述圆形部件由金属板制成，并且包括通过折叠所述板形成的径向外环形部分。
所述盖组件包括：所述弯架；电流断路装置，其位于所述弯架上方以便中断电流，并且其由于所述突出部分的反向而断开；盖顶，其位于所述电流断路装置上方以具有与外部电连接的端子。
所述罐的外部形状为圆柱型，所述圆形部件为在平面上的圆板形状。
根据本发明的另一方面，提供一种二次电池，其包括如上所述的二次电池容器；以及电极组件，其容纳在所述二次电池容器中。
附图说明
通过下文结合附图进行的详细描述，本发明的以上和其他目的、特征及优点将更为显而易见，其中：
图1a为示出根据现有技术的圆柱型二次电池的局部放大剖面图；
图1b为示出图1a中的M所指示部分的局部放大剖面图；
图2为示出根据本发明的一个示意性实施例的圆柱型二次电池的分解立体图；
图3为示出图2的圆柱型二次电池的正视剖面图；和
图4至7为示出根据本发明的每一个示意性实施例的圆柱型二次电池的弯架边部的局部放大剖面图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。通过参照结合附图进行详细描述的实施例，本发明的目的和特征及用于实现这些目的和特征的方法将更为显而易见。然而，本发明并不限于下文中所公开的实施例，而是可采用多种形式。在说明书中限定的内容，例如详细的结构和元件，只是提供用于帮助本领域普通技术人员全面理解本发明的具体细节，本发明只限定在所附权利要求的范围内。在本发明的全部描述中，所有不同附图中相同的附图标记用于表示相同的元件。
图2示出根据本发明的一个示意性实施例的圆柱型二次电池的分解立体图，图3为示出图2的圆柱型二次电池的正视剖面图。
参照图2和3，圆柱型二次电池包括电极组件20，容纳电极组件20的罐10，位于罐10的开口上部处的盖组件100以及使盖组件100与罐10之间绝缘和密封的垫圈150。
通过使两个彼此不同的电极25形成为具有宽板形状以提高正常电容量，将隔板21和23插入在这两个电极之间以使这两个电极相互绝缘，并且对它们进行层压和卷绕，电极组件20被制造成所谓的“胶卷(Jelly Roll)”形状。通过将活性物质浆体涂覆在由铝箔或者铜丝网形成的集电体上而制成上述两个电极板。没有涂覆浆体的未涂覆部分存在于集电体沿电极板卷绕的方向的初始端和终止端。电极接头27和29分别被安装到这两个电极板的未涂覆部分上。电极接头27和29中的一个可形成为向上从电极抽出——即圆柱型罐的开口方向，而另一电极接头可形成为向下从电极抽出，但并不限于此。
圆柱型罐10是由诸如铝或铝合金之类的轻金属导电材料制成的容器，并通过诸如深冲压等机加工方法形成。下绝缘元件30、电极组件20和上绝缘元件40按顺序相继安装在圆柱型罐10中。防止胶卷不紧固和用作电池内部气体的输送通道的中心销(未示出)，可插入到胶卷中心的空隙空间中。
向下抽出的电极接头29可被弯曲以平行于胶卷型电极组件20的下表面，并焊接到圆柱型罐10的底表面。下绝缘元件30放置在电极组件20的下表面与弯曲的电极接头29的一部分之间，从而使电极组件20的下表面与罐10的底表面不会短接。
另一方面，向上抽出的电极接头27结合到与罐10绝缘的盖组件100的部件。上绝缘元件40放置在电极组件20与盖组件100之间以使它们绝缘。在容纳下绝缘元件30、电极组件20和上绝缘元件40的圆柱型罐10中，卷边部分通过从外部沿上绝缘元件40上端的正上方的罐10的周界向内部压制形成，从而防止电极组件20移动。
填充在圆柱型罐10中的电解液可移动当电池充电和放电时通过电化学反应在电极25处产生的锂离子。
弯架110、电流断路装置120、PTC 130和盖顶140从盖组件100的下部位置相继放置。弯架110位于盖组件100的最下位置处，且弯架110的中心部分具有向下凸出的突出部分112以电连接至电极接头27。电流断路装置(CID)120安装在弯架110上方，从而由于电池的内部压力而使得弯架110的突出部分112向上凸出变形而断开。PTC(正导热系数)130安装在电流断路装置120上方，且在电池过热时，PTC 130中断电池内的电流。在PTC上方安装有盖顶140，其具有凸出地形成以与外部电连接的电极端子。
垫圈150放置在罐10的上部与盖组件100之间。垫圈150被插入和压在盖组件100与罐10的上部之间，以保持盖组件100与罐10之间的绝缘和密封。在对罐10的开口进行封闭的过程中，垫圈150插入到罐10的内部，并放置在卷边部分15上，盖组件100放置在垫圈150上，然后执行卷边工艺。卷边工艺为折弯加工工作，即通过将盖顶140等如同塞一样插入在垫圈150内侧，并向内侧和下方向压圆柱型罐10的开口上端来密封罐10，从而对罐10、垫圈150与盖组件100之间进行密封。
下文中，将阐释提高盖组件100与垫圈150之间的密封力的方法。
参照图3，弯架110拐角部分的外侧表面和底表面分别粘着到垫圈150下部的内侧表面和上表面。弯架110粘着到电池组件20的一个电极处的向上抽出的电极接头27。弯架110为具有向下凸出和被电池的内部压力反向向上的突出部分112的盖组件的一个部件。弯架110的拐角部分表示从弯架110的外侧端到位于沿内侧方向距外侧端预定距离处的部分的区域。例如，在图3中弯架110的拐角部分表示金属板向下弯曲180度并折叠成两段的部分(这与图4至7所示的弯架相同)，但并不限于此。
各种弯架110的示意性实施例示于图4至7中。根据本示意性实施例，弯架110被阐释为位于盖组件100的最下位置处的部件的示例，但并不限于此。如果位于盖组件100最下位置处的部件的拐角部分的外侧表面和下表面分别粘着到垫圈150下部的内侧表面和上表面，则可应用本发明。
参照图4，希望弯架110a拐角部分的外侧表面与下表面相交区域，即部分A的曲率半径小于0.1mm。当该区域的曲率半径超过0.1mm时，则会产生传统的问题。换言之，如果弯架110a的截面形状被电池的内部压力弯曲而向上凸出，那么部分A，即弯架110a的下拐角部分，将向下施压于垫圈与部分A相接触的部分。当被倒圆部分A的曲率半径超过0.1mm时，向下压垫圈的电池内部压力并不集中于一点，而是作用于较宽的区域。因此，垫圈下部朝下降低，从而使弯架110a通常与垫圈相接触的下部从垫圈松脱。
当该区域的曲率半径小于0.1mm时，弯架110a的截面形状被电池的内部压力弯曲而向上凸出。如果部分A，即弯架110a的下拐角部分，向下施压于垫圈与部分A相接触的部分，那么向下压垫圈的电池内部压力会集中于一点。因此，弯架的下部无法从垫圈降低，以使弯架310保持与垫圈350相接触，从而保持盖组件与垫圈之间的密封力。
为了制作弯架110a的形状，平面上圆形板形状的一部分金属板向下弯曲180度并折叠成两段，然后金属板的外侧部可被切削或者研磨，或者可通过制作新的适于弯架110a形状的模具来制作该形状，但并不限于此。采用相同的方式，这可应用于制作如图5至7所示的弯架的形状。
弯架110a与垫圈之间的粘着力可通过在弯架110a拐角部分的外侧表面和底表面的至少一个部分上形成粘着层而提高，或者通过贴上双面胶带而提高。采用相同的方式，这可应用于图5至7所示的每一个示意性实施例。
参照图5，弯架110b拐角部分的外侧表面与底表面相交区域，即部分B，是角形的。换言之，通过在部分B上形成边，弯架110b的截面形状被电池的内部压力弯曲而向上凸出，从而弯架110b的下拐角部分，即部分B，向下施压于垫圈与部分B相接触的部分。向下压垫圈的部分B的压力集中于与该边相接触的一点，以使弯架下部无法从垫圈降低。因此，弯架110b可保持与垫圈相接触，从而可保持盖组件与垫圈之间的密封力。
希望弯架110b拐角部分的外侧表面与底表面之间的角度小于90度，在图5中角度约为90度。当角度超过90度，且弯架110b的下拐角部分通过电池的内部压力向下施压于垫圈与弯架110b的下拐角部分相接触的部分时，由于弯架110b可能不与垫圈相接触，所以这是不希望的。
参照图6，弯架110c拐角部分的外侧表面与底表面相交区域，即部分C，是角形的并向下突出。换言之，部分C的角形和突出部分卡在垫圈中。因此，弯架110c的截面形状被电池的内部压力弯曲而向上凸出，以使弯架110c的下拐角部分，即部分C，向下施压于垫圈与部分C相接触的部分。由于向下压垫圈的部分C的压力集中于一点，所以垫圈的下部不会从垫圈降低，以使弯架110c可与垫圈相接触，从而保持盖组件与垫圈之间的密封力。
弯架110c拐角部分的下表面是平的，然后向外侧向下倾斜。换言之，弯架110c拐角部分的外侧表面与底表面之间的角度保持在约90度，且在部分C上弯架110c的外侧表面形成角形和突出部分，从而进一步提高盖组件与垫圈之间的密封力。
参照图7，弯架110d拐角部分的外侧表面与底表面相交区域，即部分D，是角形的，且弯架110d拐角部分的下表面可以向着外轮廓朝下倾斜。弯架110d的拐角部分可形成以向着外轮廓加厚。弯架110d拐角部分的下表面可不是直线型横截面，而是向着外轮廓朝下倾斜的曲线型。
因此，弯架110d的截面形状被电池的内部压力弯曲而向上凸出，以使弯架110d的下拐角部分，即部分D，向下施压于垫圈与部分D相接触的部分。由于向下压垫圈的部分D的压力集中于一点，所以垫圈的下部不会从垫圈降低，以使弯架110d可与垫圈相接触，从而保持盖组件与垫圈之间的密封力。
由于弯架110d拐角部分的外侧表面与底表面之间的角度小于90度，所以可进一步提高盖组件与垫圈之间的密封力。
如上所述，通过增大盖组件与垫圈之间的密封力，根据本发明的二次电池可防止电解液泄漏和提高电池的稳定性。
本领域普通技术人员应该理解的是，可进行各种形式和细节上的替换、修改和变化而不脱离所附权利要求限定的本发明的精神与范围。因此，可以理解的是，以上所述实施例仅出于说明的目的，并不解释为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种二次电池容器，包括：
罐，其用于容纳电极组件；
盖组件，其对所述罐的开口上部进行封闭，并具有上表面和下表面；
垫圈，其插入和压在所述盖组件与罐之间，以保持所述盖组件与所述罐之间的绝缘和密封；
圆形部件，其夹在所述垫圈和盖组件的所述下表面之间，并具有外圆柱形表面以及另一下表面；
其中所述外圆柱形表面与所述另一下表面会聚以限定用于使所述垫圈成角形的角形拐角。
2.根据权利要求1所述的二次电池容器，其中所述拐角的角度小于90度。
3.根据权利要求1所述的二次电池容器，其中所述拐角以0.1毫米或者小于0.1毫米的半径被倒圆。
4.根据权利要求2所述的二次电池容器，其中所述另一下表面为圆锥形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池容器，其中所述垫圈与所述外圆柱形表面以及所述另一下表面之间相粘着。
6.根据权利要求1至4任一项所述的二次电池容器，其中所述圆形部件为弯架，该弯架粘着到从所述电极组件的电极处向上抽出的电极接头，并具有被电池内部压力反向向上的向下突出部分。
7.根据权利要求6所述的二次电池容器，其中所述圆形部件由金属板制成，并且包括通过折叠所述板形成的径向外环形部分。
8.根据权利要求6所述的二次电池容器，其中所述盖组件包括：所述弯架；电流断路装置，其位于所述弯架上方以便中断电流，并且其由于所述突出部分的反向而断开；盖顶，其位于所述电流断路装置上方以具有与外部电连接的端子。
9.根据权利要求1所述的二次电池容器，其中所述罐的外部形状为圆柱型，所述圆形部件为在平面上的圆板形状。
10.一种二次电池，包括：
根据权利要求1至9中任一权利要求所述的二次电池容器；
电极组件，其容纳在所述二次电池容器中。
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