CN101515658B - 在电池中的中心气体管道端和电池壳的底部之间建立空间 - Google Patents

在电池中的中心气体管道端和电池壳的底部之间建立空间 Download PDF

Info

Publication number
CN101515658B
CN101515658B CN2009100035599A CN200910003559A CN101515658B CN 101515658 B CN101515658 B CN 101515658B CN 2009100035599 A CN2009100035599 A CN 2009100035599A CN 200910003559 A CN200910003559 A CN 200910003559A CN 101515658 B CN101515658 B CN 101515658B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
gas ventilation
ventilation pipeline
gas
pipeline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2009100035599A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101515658A (zh
Inventor
杰里米·罗伯特·卡尔森
赖利·格伦·埃斯蒂斯
约瑟夫·安东尼·霍伦格
蒂莫西·汉弗莱
王天律
布齐阿尼·耶夫卡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lenovo Singapore Pte Ltd
Original Assignee
Lenovo Singapore Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lenovo Singapore Pte Ltd filed Critical Lenovo Singapore Pte Ltd
Publication of CN101515658A publication Critical patent/CN101515658A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101515658B publication Critical patent/CN101515658B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/38—Construction or manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

建立电池单元中的中心气体通气管底部和单元壳底部之间的间隙，该间隙至少为能够减少由于不充足的气体排放导致的电池损坏的危险的最小距离。

Description

在电池中的中心气体管道端和电池壳的底部之间建立空间
技术领域
本发明总地涉及在可充电电池中的气体管道端和该电池的底部之间建立足够的空间以减少电池损坏的危险。
背景技术
在电子学的广阔领域中使用例如锂离子电池的可充电电池，包括在笔记本电脑和无线电话中使用可充电电池。锂离子电池具有低成本同时具有高能量存储能力的优点。即使如此，市场的推动力产生将更多的能量存储能力封装到现有电池中的压力，并且当将更多的能量存储能力封装到现有电池中时，将增加例如单元爆炸、单元破裂或单元泄露的安全事件。
发明内容
我们已经发现了通过管道在所谓的“面包卷结构(jelly roll)”配置中形成的从电池电极的不充分的气体泄露是包括爆炸的单元损坏的原因，此外，我们发现不充分的气体泄露可能是由于管道的底部太接近于单元壳的底部引起的。
相应地，电池具有一个或多个电池单元。电池单元具有气体通气管道，该气体通气管道定义气体可以通过的开口底部。单元壳可以支撑电池单元结构内部的管道。在管道的底部和电池壳之间建立间隙，所述间隙至少为能够减少由于不充分的气体排出所导致的电池损坏的危险的最小距离。。
在一些实施例中，法兰可以用于管道的顶段并且实质上导向垂直于管道轴。法兰位于单元结构上。法兰可以与管道形成整体或者与管道分开。在其他实施例中，法兰将管道的底部和单元结构啮合(engage)。
单元结构包括至少一个电极，所述电极配置为与管道同心。管道可以是圆柱形的，并且可以与壳同轴。
如下面进一步所述，间隙被建立为管道的直径的至少预定分数。该分数通常小于1，并且可以不大于大约三分之一。实际上，分数可以是四分之一。管道的底部外围可以是有圆齿的，并且可以使用多个管道。
在另一个方面，一种方法包括在具有内部底面的壳中布置单元结构。所述单元结构形成空腔，并且该方法进一步包括在空腔中纵向布置一个管道。所述管道具有开口的底端，以及该方法进一步包括建立第一区域和正交于所述第一区域的第二区域之间的至少一个预定关系，所述关系确保存在足够的空间以使得充足的气体进入管道。
在另一个方面，方法通过确保通气管道的开口底端到预选的单元结构的间隔为至少预定的距离，来减少由于不充足气体排放所引起的电池损坏的可能。
在一个方面，设备包括要被上电的系统，例如计算机、交通工具或其他系统，并且电池电连接至所述系统以将所述系统的电子元件上电。电池包括一个或多个电池单元。电池单元具有气体通气管道，该气体通气管道定义气体可以通过的开口底部。单元壳可以支撑电池单元结构内部的管道。在管道的底部和电池壳之间建立间隙，该间隙至少为能够减少由于不充分的气体排出所导致的电池损坏的危险的最小距离。
通过参考以下附图可以在其结构和操作方面更好地理解本发明的细节，在附图中相同的附图标记指的是相同的部件。
附图说明
图1是其中可以使用根据本原理的电池的不受限的系统的框图；
图2是为了清楚的显示部分被切除的电池单元的侧视示意图；
图3是本不受限的逻辑的流程图；
图4-6是如何在单元中建立管道空间的可选例子；
图7表示可选的管道结构；以及
图8表示另一个可选的管道结构。
具体实施方式
最初参考图1，能够包括下面讨论的一个或多个电池单元的电池10可以可移动地在电子元件12中使用，该电子元件可以例如但不限于笔记本电脑、无线电话、车载电子系统等，以给电子元件的内部部件上电，该内部部件例如处理器14、可视显示器16等。通常，电池10啮合于元件12的电池槽或容器18。电池10可以是可充电的，并且可以是锂离子电池。
图2表示电池10的单元20可以包括中空的外部塑料或金属壳22，该壳具有封闭的底部24。壳22支撑电池单元结构，并且如在非限制性的实施例所示，该单元结构包括如图所示形成为同心圆柱的一个或多个电池电极26。如图所示，电极对于壳22的轴来说是同心的，并且在电极26建立的圆环域中形成中空的通常为圆柱形的中心轴空腔28。
在轴空腔28中布置中空的通气管30，优选地布置在轴空腔的中心。应该理解到为了清楚地显示在管道30和电极26之间示出空间，实际上通常在管30和电极26之间放射状地存在很少空间或不存在空间。
管道30可以是圆柱的，但不必须是。例如，虽然通常电极26和管30是圆柱的，但是管30可以具有椭圆、矩形、棱柱或其他非圆形形状的横截面，并且电极的横截面也可以是上述形状。此外，管道30通常完全包围内部体积，但是在某些实施例中，例如当管是由一片轧制的金属构成时，通过管道的壁可以延伸小的轴间隙。
管道具有开口底端32，底端32面向壳22的底部24，还具有开口的顶端，在单元内产生的气体可以进入管道的开口底端32，并且从管的开口顶端排出以释放单元中的气压，由此，减少爆炸或其他单元损坏的危险。
在所示的圆柱形的实施例中，管道30定义了内部直径“d”，并且根据这个原理，管道的开口底端32距壳22的内部底面的间距为至少预定的距离或间隙“g”。通过建立这个间距，存在充分的区域以使得电池气体进入管道以排出。
通常，建立从管道的底端32到壳22的轴向维(由管道30的轴定义的维)的距离，以建立两个相互正交的区域之间的关系，该关系确保存在足够的空间以使充分的气体进入管。一个区域是管道的横截面区域，其由此依赖于至少一个横向维参数，在圆柱形管道的情况下，该参数为直径“d”，或者在椭圆形管道的情况下，该参数为长轴和/或短轴。另一个区域是封装在管道紧下面延伸到壳22的体积空间的区域，即，由从管道的底部向下到壳的管壁的假定投影包围的体积空间。由此，后者的区域依赖于至少一个轴向维参数。在圆柱形管道的情况下，该轴向维参数是间隙“s”，以及这个后者的区域也依赖于在管道的横向维的参数。
为了示例的目的，当管道是圆柱形时，第一(横向)区域由1/4×pi×d2给出，而第二区域由pi×d×s给出，并且在圆柱体的情况下，区域的反比减小为常数乘以s/d。通过对给定“d”建立“s”来建立关系从而s/d≥C，其中C是由经验确定的以确保充足的气体排出的常数。
用于示例的目的，假定管道30为圆柱形。图3表示确定管道30的内部直径的块34、然后确定最小的间隙距离“g”的块36。在块38中，根据下面的描述将通气管道30啮合于单元20，使得确保管道30的底部32距壳22的底面内部至少为距离“g”。
在一个实施例中，间隙“g”被建立为管道30的直径“d”至少预定的分数。该分数通常小于1，并且可以不大于三分之一。实际上，该分数可以是四分之一。“d”和“g”之间的关系根据例如要被排放的气体的粘性和可压缩性以及单元几何排列而不同，并且通过使用例如X射线来观察多个单元的管道间距，并且将不同的间距与单元损坏的不同情节关相关联来经验地确定“d”和“g”之间的关系。
为了确保建立和维持最小间隙“g”，可以采用不同的不受限的方法。图4-6示出了三种这样的方法。在图4中，在管道30的开口顶端39处或接近管30的开口顶端39，可以啮合法兰(flange)40。法兰40可以是如图所示正交于管道30的轴的橡皮垫圈，并且可以位于例如电极26或其他单元结构的顶部。建立管道30的长度使得当法兰40啮合于管的顶部以位于单元结构上时，管的底部32距图2所示的壳的底部为至少“g的预定距离。或者，如图5所示，通过旋转法兰盘(lip)或镦锻(upset)管道32a的顶端来使得法兰42在管道的顶部或附近与管30a成为一体。此外，如图6所示，法兰44可以被啮合于或形成于管道30b的底部或接近底部。在图6所示的实施例中，在例如“面包卷结构”的内直径处，法兰44被啮合于面包卷结构的底部，并且法兰44可以包括垂直导向的外边缘46，该外边缘46在管道30b的底部和壳之间建立至少预定的最小距离“g”。边缘46可以被穿孔。
图7表示了具有如图所示定义非线性底部外围的有圆齿的底部102的管道100，管道的部分位于电池壳的底部104。由于非线性外围，管道的圆柱壁在轴向维方向定义累积开口区域“S”。累积开口轴向区域“S”和管道的横截面积的比率被建立为至少预定比率以确保充足的气体可以进入管以排出。
图8表示管道集200可以具有多个管道202、204、206，其中在管道的底部和壳的底部之间建立各自开口轴向区域S1、S2、S3。如上建立轴向区域S和管道的各自横截面积的比率，经验地确保存在足够的空间以使气体进入管道以排出。
在此示出和详细描述了在电池中的中心气体管道端和电池壳的底部之间建立空间的细节，应该理解到本发明所包含的主题仅受限于权利要求。

Claims (30)

1.一种电池，包括：
至少一个电池单元结构，所述至少一个电池单元结构具有至少一个气体通气管道，所述气体通气管道定义气体可以通过的开口底部；以及
至少一个电池壳，所述至少一个电池壳支撑电池单元结构，在气体通气管道的至少部分底部外围和电池壳的内部底面之间建立间隙，所述间隙至少为能够减少由于不充足的气体排出所导致的电池损坏的危险的最小距离，
其中，所述电池包括法兰，所述法兰啮合于气体通气管道的顶端并且导向垂直于气体通气管道轴，所述法兰位于所述电池单元结构的至少部分上。
2.根据权利要求1所述的电池，其中所述法兰与所述气体通气管道形成整体。
3.根据权利要求1所述的电池，其中所述电池单元结构包括至少一个电极，所述电极配置为与所述气体通气管道同心。
4.根据权利要求1所述的电池，其中所述气体通气管道是圆柱形的，并且与所述壳同轴。
5.根据权利要求1所述的电池，其中所述气体通气管道不是圆柱形的。
6.根据权利要求1所述的电池，其中所述间隙是所述气体通气管道的横向维参数的预定分数。
7.根据权利要求6所述的电池，其中所述预定分数小于1。
8.根据权利要求7所述的电池，其中所述横向维参数是直径，并且所述分数不大于三分之一。
9.根据权利要求8所述的电池，其中所述横向维参数是直径，并且所述分数为四分之一。
10.根据权利要求1所述的电池，其中所述底部外围是有圆齿的。
11.根据权利要求1所述的电池，包括多个气体通气管道。
12.一种制造根据权利要求1所述的电池的方法，包括：
在具有内部底面的电池壳中布置电池单元结构，所述电池单元结构包括形成为同心圆柱的一个或多个电池电极，所述电池电极对于电池壳是同心的，并 且在所述电池电极建立的圆环域中形成中空的圆柱形的中心轴空腔；
在所述中心轴空腔中纵向布置至少一个气体通气管道，所述气体通气管道具有至少部分开口的底端；以及
建立第一区域和正交于所述第一区域的第二区域之间的至少一个预定关系，所述关系确保存在足够的空间以使得充足的气体进入所述气体通气管道。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一区域是所述气体通气管道的横截面，以及所述第二区域是围绕从所述气体通气管道的底部向下到所述壳的由气体通气管道壁的虚拟投影包围的体积空间的区域。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述电池是可充电的。
15.一种制造根据权利要求1所述的电池的方法，包括：
通过确保至少一个气体通气管道的至少部分开口底端到电池壳的内部底面的间隔为至少预定的距离，来减少由于不充分气体排放所引起的电池损坏的可能。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述确保行为是通过在所述气体通气管道的开口顶端处或接近所述气体通气管道的开口顶端处啮合法兰来实现的。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述法兰不是与所述气体通气管道成为一体的。
18.根据权利要求15所述的方法，其中多个气体通气管道布置在所述电池单元结构中。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述气体通气管道具有圆齿的底部外围。
20.一种设备，包括：
要被上电的系统；以及
电连接至所述系统以将所述系统的电子元件上电的电池，所述电池包括：
至少一个电池单元结构，所述至少一个电池单元结构具有至少一个气体通气管道，所述气体通气管道定义气体可以通过的开口底部；以及
至少一个电池壳，所述至少一个电池壳支撑所述电池单元结构，在气体通气管道的至少部分底部外围和电池壳之间建立间隙，所述间隙至少为能够减少 由于不充足的气体排出所导致的电池损坏的危险的最小距离，
其中，所述设备包括法兰，所述法兰啮合于气体通气管道的顶端并且导向垂直于气体通气管道轴，所述法兰位于所述电池单元结构的至少部分上。
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述法兰与所述气体通气管道形成整体。
22.根据权利要求20所述的设备，其中所述电池单元结构包括至少一个电极，所述电极配置为与所述气体通气管道同心。
23.根据权利要求20所述的设备，所述气体通气管道是圆柱形的，并且与所述壳同轴。
24.根据权利要求20所述的设备，其中所述气体通气管道不是圆柱形的。
25.根据权利要求20所述的设备，其中所述间隙是所述气体通气管道的横向维参数的预定分数。
26.根据权利要求25所述的设备，其中所述预定分数小于1。
27.根据权利要求26所述的设备，其中所述横向维参数是直径，并且所述分数不大于三分之一。
28.根据权利要求27所述的设备，其中所述横向维参数是直径，并且所述分数为四分之一。
29.根据权利要求20所述的设备，其中所述底部外围是有圆齿的。
30.根据权利要求20所述的设备，包括多个气体通气管道。 
CN2009100035599A 2008-02-19 2009-01-15 在电池中的中心气体管道端和电池壳的底部之间建立空间 Active CN101515658B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/033,339 2008-02-19
US12/033,339 US8012619B2 (en) 2008-02-19 2008-02-19 Establishing space between end of center gas pipe in battery and bottom of battery can

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101515658A CN101515658A (zh) 2009-08-26
CN101515658B true CN101515658B (zh) 2012-05-09

Family

ID=40955410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100035599A Active CN101515658B (zh) 2008-02-19 2009-01-15 在电池中的中心气体管道端和电池壳的底部之间建立空间

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8012619B2 (zh)
JP (1) JP5128433B2 (zh)
KR (1) KR20090089773A (zh)
CN (1) CN101515658B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9281506B2 (en) 2008-12-03 2016-03-08 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Battery cell containment and venting
JPWO2012111712A1 (ja) * 2011-02-16 2014-07-07 新神戸電機株式会社 リチウムイオン電池
US9811180B2 (en) 2015-03-16 2017-11-07 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Input device with gas vent(s)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423361A (zh) * 2001-11-28 2003-06-11 三洋电机株式会社 密闭电池
CN1604361A (zh) * 2003-09-29 2005-04-06 新神户电机株式会社 电池组和电动车辆
CN1855603A (zh) * 2005-03-30 2006-11-01 三星Sdi株式会社 圆柱形锂离子二次电池

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000011981A (ja) * 1998-06-25 2000-01-14 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2000195483A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液電池
JP4027561B2 (ja) * 2000-03-15 2007-12-26 新神戸電機株式会社 電池
JP2001283894A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Sanyo Electric Co Ltd 筒型電池
JP2007073212A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウムイオン二次電池
JP2007188859A (ja) * 2005-12-15 2007-07-26 Sony Corp 電池およびセンターピン
JP2009218013A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423361A (zh) * 2001-11-28 2003-06-11 三洋电机株式会社 密闭电池
CN1604361A (zh) * 2003-09-29 2005-04-06 新神户电机株式会社 电池组和电动车辆
CN1855603A (zh) * 2005-03-30 2006-11-01 三星Sdi株式会社 圆柱形锂离子二次电池

Also Published As

Publication number Publication date
US20090208823A1 (en) 2009-08-20
KR20090089773A (ko) 2009-08-24
JP2009200034A (ja) 2009-09-03
CN101515658A (zh) 2009-08-26
US8012619B2 (en) 2011-09-06
JP5128433B2 (ja) 2013-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202042536U (zh) 一种电池防爆结构和动力电池
CN101515658B (zh) 在电池中的中心气体管道端和电池壳的底部之间建立空间
CN206786087U (zh) 一种爆破片装置
CN209280251U (zh) 一种用于电力变压器外油立式储油柜气囊破裂的检测装置
CN206098572U (zh) 一种抽气注液阀式圆柱电池
CN101425567B (zh) 电池集电体
CN104465030A (zh) 变压器胶囊式储油柜油位计的安装装置和方法
CN207624503U (zh) 具有微正压特性的内油式金属波纹储油柜
CN102743899A (zh) 一种气泡分离筒及使用该气泡分离筒的膨胀水箱
CN201091032Y (zh) 电池集电体
CN203690385U (zh) 一种蓄电池防爆栓及蓄电池
CN102074671B (zh) 电池防爆装置
CN201171060Y (zh) 电池集电体
CN201804935U (zh) 电池安全阀
CN205385056U (zh) 一种电池托盘
CN204632594U (zh) 一种超级电容器的金属外壳注液孔结构
CN206246319U (zh) 一种空调压缩机扩涨式壳体
CN203774388U (zh) 一种圆柱锂电池防爆盖帽
CN219873916U (zh) 电池防爆结构及电池
CN203910929U (zh) 一种圆型镍氢电池组结构
CN203013810U (zh) 锂电池的盖板结构
CN102818388A (zh) 一种太阳能热水器排空装置
CN201904383U (zh) 一种电池盖帽
CN101425566B (zh) 电池集电体
CN209505359U (zh) 防丢失的胎压监测器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant