CN101459229A - 用于二次电池的绝缘壳和使用其的二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于二次电池的绝缘壳和一种包括该绝缘壳的二次电池。用于二次电池的绝缘壳包括主体和从主体的边缘向上凸出的支撑体,使得支撑体和主体之间的内角为钝角。此外,二次电池包括:电极组件;容纳电极组件的罐,所述罐具有开口;覆盖罐的开口的盖子组件;和电极组件上的绝缘壳,所述绝缘壳包括主体和从主体的边缘向上凸出的支撑体,其中,支撑体和主体之间的内角为钝角。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于二次电池的绝缘壳和一种使用该绝缘壳的二次电池。
背景技术
因为二次电池是可再充电的,所以二次电池比一次性电池更加经济。此外,随着二次电池变得更小并具有更高的容量,已经广泛地将它们用作手持电子设备例如移动电话、笔记本电脑、可携式摄像机、数字照相机等的电源。
这些二次电池包括镍镉电池、镍-金属氢化物电池、镍锌电池、锂离子二次电池和锂聚合物二次电池。在二次电池中,由于与其它电池相比锂二次电池具有紧凑尺寸、高容量、高工作电压和更高的每单位重量能量密度,所以广泛地使用锂二次电池。
根据容纳包括正极板、负极板和隔膜在内的电极组件的外壳的形状,可以将锂二次电池分成罐型和袋型,并可以将罐型细分成圆筒型和棱柱型。
在罐型锂二次电池中,外壳通常由诸如铝之类的金属形成,并形成为圆筒形、棱柱形或具有倒角的棒形。可以在罐的一侧形成开口,并将电极组件和电解液通过该开口放入罐中,然后用盖子组件将该开口密封。
棱柱型锂二次电池包括设置在电极组件上部的绝缘壳,以防止位于罐中的电极组件的移动。绝缘壳可以包括平板和从平板的边缘向上凸出的支撑体。可以将该支撑体形成为与要固定到其上的罐的内壁相接触。
但是,因为传统的支撑体垂直于平板,所以当绝缘壳被有差错地形成(例如,被制得小)或者变形时,会在罐的内壁和支撑体之间产生间隙。因此,可能难以防止绝缘壳和电极组件相对于罐的移动。
另外,当电极组件在罐内移动时,会在与电极组件连接的电极片中形成裂纹,或者,电极片会与电极组件分离,并与极性相反的端子短路。
发明内容
本发明的实施例旨在提供一种用于二次电池的绝缘壳和一种使用该绝缘壳的二次电池,其中,所述绝缘壳可防止或显著减小电极组件在罐内的移动,并提高稳定性。
根据本发明的一方面,提供了一种二次电池,所述二次电池包括:电极组件;容纳电极组件的罐,所述罐具有开口;覆盖罐的开口的盖子组件;以及电极组件上的绝缘壳。所述绝缘壳包括主体和从所述主体的边缘向上凸出的支撑体,其中,支撑体和主体之间的内角为钝角。更具体地讲,所述内角可以为大约90度至大约95度。
在一个实施例中,主体基本上是平面的。此外,可以有多个支撑体,并且支撑体可以沿着主体的一个或两个长边和/或短边延伸。在一个实施例中,支撑体可以在支撑体的上端具有凹槽。
附图说明
附图与说明书一起描述本发明的示例性实施例,并与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是根据本发明实施例的二次电池的分解透视图。
图2是图1的二次电池的剖视图。
图3A是根据本发明第一实施例的绝缘壳的透视图。
图3B是从图3A的方向A看到的绝缘壳的主视图。
图3C、3D和3E分别是根据本发明第二、第三和第四示例性实施例的绝缘壳的透视图。
具体实施方式
将参照附图更加充分地描述本发明的以上和其它目的、特征和作用。此外,在附图中,为了清楚起见,会夸大层和区域的长度和厚度。另外,在整个说明书中,相同的标号表示相同的部件。
图1是根据本发明示例性实施例的二次电池的分解透视图,图2是图1的二次电池的装配剖视图。
参照图1和2,二次电池100包括电极组件10、用于容纳电极组件10的罐20和覆盖罐20的开口的盖子组件30。此外,二次电池100包括设置在被容纳于罐20中的电极组件10上部的绝缘壳40。
电极组件10可包括依次层叠的并以凝胶卷(jelly-roll)结构卷绕的第一电极板11、第二电极板13和隔膜15。在下文中,将第一电极板11称为正极板,并将第二电极板13称为负极板。然而,应当明白的是,第一电极板11和第二电极板13的极性可以根据形成这些电极板的工艺而改变。
正极板11可以通过将正极活性材料涂敷到由铝形成的正极集流体上而形成,并可包括没有正极活性材料的正极非涂覆部分。负极板13通过将负极活性材料涂敷到由铜形成的负极集流体上而形成,并包括没有负极活性材料的负极非涂覆部分。将隔膜15插在正极板11和负极板13之间,从而防止正极板和负极板之间发生短路,并且隔膜15具有作为锂离子通道的多孔表面。
第一电极片17附于正极非涂敷部分,从而与盖子组件30的盖板31电连接。此外,第二电极片19附于负极非涂敷部分,从而将与盖子组件30的电极端子33电连接。因此,第一电极片17具有与第一电极板11相同的极性,第二电极片19具有与第二电极板13相同的极性。在下文中,将第一电极片17称为正极片,并将第二电极片19称为负极片。
正极片17和负极片19可以由镍形成,并可以通过超声波焊接或激光焊接附于正极非涂敷部分和负极非涂敷部分,但本发明不限于在此公开的材料和连接方法。
正极片17和负极片19从卷绕的电极组件10延伸的边界部分可以用绝缘带18进行缠绕,从而防止电极11、13之间发生短路。
正极集流体可以由不锈钢、镍、铝、钛、它们的合金形成,或者由碳处理过的、镍处理过的、钛处理过的或银处理过的铝或不锈钢形成。此外,正极集流体可以以箔、膜、片、冲孔、多孔体或发泡剂的形式形成,通常形成大约1μm至大约50μm之间的厚度,优选地形成大约1μm至大约30μm之间的厚度。本发明不限于在此描述的类型和厚度。正极活性材料用于嵌入或脱嵌锂离子,并可包括选自由钴、锰、镍和它们的组合组成的组或至少一种锂复合氧化物的材料。
负极集流体可以由不锈钢、镍、铜、钛、它们的合金或者碳处理过的、镍处理过的、钛处理过的或银处理过的铜或不锈钢形成。负极集流体可以以箔、膜、片、冲孔、多孔体或发泡剂的形式形成,并形成大约1μm至大约50μm之间的厚度,优选地形成大约1μm至大约30μm之间的厚度。本发明不限于在此描述的类型和厚度。负极活性材料用于嵌入或脱嵌锂离子,并可包括含碳的物质(如晶体碳、无定形碳、碳复合物和碳纤维)、锂金属或锂合金。
隔膜15可以由公知材料形成,例如由诸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)之类的热塑性树脂形成,并可具有多孔表面。因为多孔隔膜15在由于电池内部温度升高而达到的与热塑性树脂的熔点类似的温度下熔化,所以隔膜的孔会被堵塞,因此妨碍隔膜作为绝缘膜。因此,锂离子在正极板11和负极板13之间的迁移被中断,从而阻碍电流的流动,因此,阻止电池内部温度的升高。
罐20可以由金属材料形成,并在罐的顶部具有开口,用于容纳电极组件10和电解液。绝缘壳40设置在电极组件10的上部。金属材料可包括铝、铝合金或轻质的且柔性的不锈钢。因此,当罐20由这样的金属材料形成时,罐由于其极性而可以用作电极端子。
可以将罐20形成为棱柱形或椭圆形,并且其开口上部可以用盖板31焊接或热熔,从而被密封。盖子组件30包括盖板31、绝缘垫32、电极端子33、绝缘板34、端子板35和电解液入口塞36。
盖板31与罐20的开口结合,以密封罐20的开口,并具有与开口相同的尺寸和形状。盖板31具有端子通孔311,其中,绝缘垫32和电极端子33插入通孔311中。
此外,在盖板31中,形成电解液入口312,从而将电解液注入到罐20中。电解液入口塞36与电解液入口312结合,从而将电解液入口312密封。
在盖板31中形成具有槽口的通气孔313。因此,当电池的内压增大至阈值水平时,通气孔容易地被破裂,从而排出气体。
绝缘垫32与在盖板31中形成的端子通孔311结合,并由绝缘材料形成,从而使电极端子33与盖板31绝缘。此外,在绝缘垫32的中心形成孔,以使电极端子33与绝缘垫结合。
将电极端子33插入到在绝缘垫32中形成的孔中,从而与盖板31结合。这样,电极端子33的下部通过盖板31与端子板35连接。
绝缘板34设置在盖板31下面,以使端子板35的外表面绝缘,并且,绝缘板34具有将电极端子33与端子板35连接的孔。端子板35设置在绝缘板34下面,并由导电材料形成。因此,端子板35与电极端子33连接,从而形成导电通道。因为负极片19设置在将与其进行电连接的端子板35下面,所以电极端子33用作负端子。
绝缘壳40设置在插入到罐20中的电极组件10的上部,从而防止电极组件10的移动。此外,绝缘壳40具有片凹槽41和片孔42,它们用于将正极片17和负极片19彼此隔开以防止短路,并作为使片从其凸出的导向件。此外,绝缘壳40可具有作为通道的注入孔43,从而容易地穿过电极组件10注射电解液。
绝缘壳40可包括平面主体44和从主体44的边缘沿一个方向凸出的至少一个支撑体45。在下文中,将支撑体45凸出的方向称为向上方向。可以在主体44中形成片凹槽41、片孔42和注入孔43。
图3A是根据本发明第一示例性实施例的绝缘壳的透视图,图3B是从图3A的方向A看到的绝缘壳的主视图。参照图3A和3B,支撑体45a可以从本示例性实施例所示的主体44的一个长边的边缘或者主体44的两个长边的边缘向上凸出。支撑体45a可以在主体44的两个长边的边缘以相等的或不同的数量形成。支撑体45a和主体44之间的内角可以是大于90度的钝角θ,如图3B所示。
因此,当将绝缘壳40a插入到罐20中时,与主体44形成钝角的支撑体45a可以与罐20的内侧壁紧密附着并紧密贴近,从而防止或显著地减小绝缘壳40a相对于罐的移动。插入到罐20中的绝缘壳40a的支撑体45a和主体44之间的内角越大,罐20和绝缘壳40a之间的距离就越大。当罐20和绝缘壳40a之间的距离太大时,不能通过支撑体45a容易地防止绝缘壳40a的移动。因此,插入到罐20中的绝缘壳40a的支撑体45a和主体44之间的内角可以大于90度而小于或等于95度。
参照示出根据本发明第二示例性实施例的绝缘壳的透视图的图3C,支撑体45b可以从本示例性实施例所示的主体44的一个短边(或侧边)的边缘或者主体44的两个短边的边缘向上凸出。支撑体45b可以在主体44的两个短边的边缘以相等的或不同的数量形成。与前面示例性实施例一样,支撑体45b与主体44形成钝角,从而防止或基本上减小绝缘壳40b相对于罐20的移动。
另外,插入到罐20中的绝缘壳40b的支撑体45b和主体44之间的内角可以大于90度而小于或等于95度。
参照示出根据本发明第三和第四示例实施例的绝缘壳的透视图的图3D和图3E,支撑体45c、45d可以从主体44的长边和短边的边缘向上凸出。可以将支撑体45c分成几个部分45c1至45c4,如图3D所示;可以将支撑体45d形成为单片,如图3E所示。如图3D和图3E所示,可以在形成于主体44的边缘的支撑体45c、45d的上端之间形成凹槽46、47。当形成凹槽46、47时,可以将绝缘壳40c、40d容易地插入到罐20中。
另外,支撑体45c、45d与主体44形成钝角,从而防止或基本上减小绝缘壳40c、40d相对于罐20的移动。这里,插入到罐20中的绝缘壳40c、40d的支撑体45c、45d和主体44之间的内角可以大于90度而小于或等于95度。
因为在绝缘壳上形成的支撑体与罐紧密附着,所以可以防止或基本上减小绝缘壳和电极组件相对于罐的移动,并能够提高稳定性。
虽然已经结合特定示例性实施例描述了本发明,但应当理解,本发明不限于所公开的实施例,而是相反,本发明意在覆盖包括在权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。
Claims (16)
1、一种用于二次电池的绝缘壳,包括:
主体;和
从所述主体的边缘向上凸出的支撑体,以使所述支撑体和所述主体之间的内角为钝角。
2、如权利要求1所述的绝缘壳,其中,所述支撑体包括至少一片。
3、如权利要求1所述的绝缘壳,其中,所述主体基本上是平面的。
4、如权利要求3所述的绝缘壳,其中,所述支撑体沿着所述主体的一个短边或一个长边延伸。
5、如权利要求3所述的绝缘壳,其中,所述支撑体沿着所述主体的两个短边或两个长边延伸。
6、如权利要求3所述的绝缘壳,其中,所述支撑体沿着所述主体的短边和长边凸出。
7、如权利要求6所述的绝缘壳,其中,所述支撑体在所述支撑体的上端具有凹槽。
8、一种二次电池,包括:
电极组件;
容纳所述电极组件的罐,所述罐具有开口;
覆盖所述罐的开口的盖子组件;和
所述电极组件上的绝缘壳,所述绝缘壳包括主体和从所述主体的边缘向上凸出的支撑体,其中,所述支撑体和所述主体之间的内角为钝角。
9、如权利要求8所述的二次电池,其中,所述内角大于90度而小于或等于95度。
10、如权利要求8所述的二次电池,其中,所述支撑体包括至少一片。
11、如权利要求8所述的二次电池,其中,所述主体基本上是平面的。
12、如权利要求11所述的二次电池,其中,所述支撑体沿着所述主体的一个短边或一个长边凸出。
13、如权利要求11所述的二次电池,其中,所述支撑体沿着所述主体的两个短边或两个长边延伸。
14、如权利要求10所述的二次电池,其中,所述支撑体沿着所述主体的短边和长边延伸。
15、如权利要求14所述的二次电池,其中,所述支撑体在所述支撑体的上端具有凹槽。
16、如权利要求8所述的二次电池,其中,所述二次电池是棱柱形电池。
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