CN101593818A - 盖组件和具有该盖组件的二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种盖组件和具有该盖组件的二次电池。其中所述盖组件包括排气件，该排气件在相对低的且均匀的破坏压力下破裂。该排气件包括主体、从所述主体的边缘延伸并且弯曲朝向所述主体的连接部以及从所述连接部延伸并且弯曲远离所述主体的法兰。所述连接部比所述主体和所述法兰薄。所述二次电池包括电极组件、容纳所述电极组件的罐以及密封所述罐的上述盖组件。

Description

盖组件和具有该盖组件的二次电池
技术领域
本发明的各方面涉及盖组件和具有该盖组件的二次电池。
背景技术
二次电池是可再充电的，因此比一次电池更经济。二次电池具有高容量和相对较小的体积，因此它们经常被用作手持式电子设备和诸如混合动力汽车和电池驱动工具等的高功率产品的电源。二次电池包括，例如镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍锌电池、锂离子二次电池以及锂聚合物电池。
锂二次电池因其具有高工作电压以及高单位重量能量密度而被广泛使用。锂二次电池通过将电极组件和电解液容纳在外壳中并且随后密封该外壳而形成。根据外壳的结构，锂二次电池可分为罐型和袋型。根据罐的形状，罐型电池可分为圆柱型和棱柱型。
圆柱型二次电池通过将电极组件和电解液容纳在圆柱形罐中并且利用盖组件密封该圆柱形罐而形成。电极组件通过将正极板、负极板和隔板堆叠和卷绕成胶卷形状而形成。
当二次电池被过充电时，电解液蒸发，并且电池的内电阻和内部温度增大。另外，在过充电的二次电池中，内压由于电极组件产生的气体而增大，这可导致起火或爆炸。
为了解决这些问题，圆柱形二次电池通常包括安全装置，以便当电池的内压太高时阻断电流。也就是说，当电池的内压高于特定水平时，盖组件中的排气件被破坏以阻断电流。
然而，传统的排气件需要高的破坏压力，这意味着电池的内压会变高。因此很难确保电池的稳定性。另外，传统的排气件根据电池的内压因此具有宽范围的破坏压力的工作离散度，因此不能正常工作。
发明内容
本发明的各方面提供：具有排气件的盖组件，该排气件可在低破坏压力下工作，以减小破坏压力的离散度并增强稳定性；以及包括该盖组件的二次电池。
根据本发明示例性实施例，提供一种具有排气件的盖组件。该排气件包括主体、法兰和设置在所述主体和所述法兰之间的连接部。该连接部比所述主体和/或所述法兰薄。
根据本发明另一示例性实施例，提供一种二次电池，其包括电极组件、容纳所述电极组件的罐以及密封所述罐的盖组件。所述盖组件包括排气件，该排气件具有主体、法兰和设置在所述主体和所述法兰之间的连接部。该连接部的厚度小于所述主体和/或所述法兰的厚度。
根据本发明另一示例性实施例，所述主体可设置在所述排气件中间，所述法兰可设置在所述主体外且从所述连接部延伸。
根据本发明另一示例性实施例，所述连接部可包括连接到所述主体的第一连接部、连接到所述法兰的第二连接部以及设置在所述第一连接部与所述第二连接部之间的弯曲部。
根据本发明另一示例性实施例，所述弯曲部可包括连接到所述第一连接部的第一弯曲部、连接到所述第二连接部的第二弯曲部以及连接到所述第一弯曲部和所述第二弯曲部的第三连接部。
根据本发明另一示例性实施例，所述第一弯曲部可被弯曲朝向所述主体，所述第二弯曲部可被弯曲远离所述主体。
根据本发明另一示例性实施例，所述第三连接部的厚度为所述主体和/或所述法兰的厚度的53％至80％。
根据本发明另一示例性实施例，所述第三连接部可被形成有0.16cm至0.24cm的厚度。
根据本发明另一示例性实施例，所述第一连接部的厚度为所述主体和/或所述法兰的厚度的53％至小于100％。
根据本发明另一示例性实施例，所述第一弯曲部的厚度为所述主体和/或所述法兰的厚度的73％至小于100％。
本发明另外的方面和/或优点一部分在以下描述中阐述，一部分通过该描述显而易见，或者可通过本发明的实施而获知。
附图说明
通过以下结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得清楚和更易于理解，其中：
图1A和1B分别为根据本发明示例性实施例的二次电池的分解立体图和组装后的截面图；
图2A为根据本发明第一示例性实施例的排气件的截面图；
图2B为图2A的排气件的连接部的放大截面图；
图3为根据本发明第二示例性实施例的排气件的连接部的截面图；
图4A为表1列出的根据比较实例的工作压力数据离散度曲线；
图4B为表1列出的根据本发明实施例的工作压力数据离散度曲线；
图5为具有裂缝的排气件的立体图；和
图6A至6C为根据本发明示例性实施例的具有不同凹槽的排气件的平面图。
具体实施方式
现在将详细参照示例示于附图中的本发明的示例性实施例，其中全文中相同的附图标记代表相同的元件。为了阐释本发明的各方面，以下通过参照附图来描述示例性实施例。
图1A为根据本发明示例性实施例的二次电池1的分解立体图，图1B为二次电池1组装后的截面图。参见图1A和1B，二次电池1包括电极组件10、容纳该电极组件的罐20以及密封罐20的盖组件70。二次电池1还可包括下绝缘板30、上绝缘板40、中心销50和绝缘衬垫60。
电极组件10包括被堆叠和卷绕成胶卷形状的第一和第二电极板11和13以及设置在其间的隔板15。电极组件10为圆柱形并且具有中空中心。
第一和第二电极板11和13具有不同的极性，隔板15防止电极板11和13之间形成短路。第一和第二电极板11和13通过将正电极或负电极活性材料浆体施加到铝或铜形成的集电板上而形成。
第一和第二电极板11和13包括没有施加浆体的非涂敷部分。第一和第二电极接线片17和19被连接到所述非涂敷部分。也就是说，第一电极接线片17被连接到第一电极板11的非涂敷部分，第二电极接线片19被连接到第二电极板13的非涂敷部分。因此，第一和第二电极接线片17和19分别与第一和第二电极板11和13具有相同的极性。
第一电极接线片17从电极组件10的顶表面向盖组件70延伸。第二电极接线片19从电极组件10的底表面向罐20的底部延伸。另一方面，第一电极接线片17也可选择性地从电极组件10的底表面延伸，而第二电极接线片19从电极组件10的顶表面延伸。可替换地，根据电池的成形过程，电极接线片17和19可沿同一方向延伸。
罐20可由诸如铝或不锈钢的金属形成，并且可被形成为各种形状，例如，罐20可为圆柱形或棱柱形。罐20具有开口，电极组件10通过该开口被插入。下绝缘板30可被设置在电极组件10之下，并在罐20的底部。
在将电极组件10插入罐20之前，第二电极接线片19被弯曲朝向电极组件10的中心，并沿着电极组件10的底表面延伸。第二电极接线片19延伸穿过电极组件10的中空中心。
下绝缘板30包括朝向电极组件10中空中心的通孔，第二电极接线片19通过该通孔能够被焊接到罐20。下绝缘板30可包括多个孔31，以便为电解液提供额外的空间。
焊条被插入穿过电极组件10的中空中心并穿过下绝缘板30的通孔，以将第二电极接线片19焊接到罐20的底部。因此，罐20与第二电极接线片19具有相同的极性，并且能够作为电极端子。
上绝缘板40可被设置在电极组件10上，中心销50可插入电极组件10的中空中心。上绝缘板40可包括多个第一孔41，以利于电解液渗入电极组件10。上绝缘板40还可包括第二孔43，第一电极接线片17可延伸穿过该第二孔。
中心销50防止电极组件10由于外部冲击导致的变形，并且作为释放电极组件10产生的气体的路径。中心销50可包括形成在其侧表面中的多个孔51，以利于电解液的注入和气体的排放。
罐20包括通过将罐20的侧表面向内弯曲而形成的卷边21，该卷边21与上绝缘板40的顶表面相邻。卷边21防止电极组件10相对于罐20进行上下运动。
绝缘衬垫60通过罐20的开口被插入，盖组件70被连接到绝缘衬垫60，以密封罐20。绝缘衬垫60由绝缘的弹性材料形成，并且环绕盖组件70的外表面。绝缘衬垫60将罐20与盖组件70绝缘，并密封罐20。
盖组件70包括作为电极端子的盖上部71和设置在盖上部71下方的下部件。盖组件70包括顺序设置在盖上部71下方的正温度系数(PTC)热敏电阻72、排气件73、盖下部74和底板75。具体地，排气件73被设置在PTC电阻72下方，绝缘体76被置于排气件73和盖下部74之间以将它们彼此绝缘。盖下部74进一步包括通孔，气体压力通过该通孔可施加到排气件73的下表面。盖组件70的各部件可被预先组装，然后装配到绝缘衬垫60中，或者也可以顺序地堆叠到绝缘衬垫60上。
底板75被设置在盖下部74下方，横越形成在盖下部74中的中空中心。底板75通过焊接被连接到排气件73的突起737。突起737朝电极组件10突出。
第一电极接线片17通过焊接被连接到盖下部74的下表面，或者连接到底板75的下表面。盖下部74和底板75可通过激光焊接被连接，突起737和底板75可通过超声焊接被连接。
图2A为排气件73的截面图，图2B为排气件73的连接部的放大截面图。图3为排气件73的连接部735的截面图。参见图2A和2B，排气件73包括主体731、法兰733和连接部735，该连接部735将主体731和法兰733连接。
传统的排气件具有相同的厚度，但在排气件73中，连接部735的厚度比主体731和/或法兰733的厚度薄。当连接部735比主体731和法兰733薄时，排气件73可在更低的、更均匀的破坏压力下工作，因此提高二次电池1的稳定性。具体地，主体731被设置在排气件73的中间，连接部735从主体731的外边缘朝向该主体的中心延伸，法兰733从连接部735延伸远离主体731。
连接部735包括从主体731延伸的第一连接部735a、从法兰733延伸的第二连接部735b、以及在第一连接部735a和第二连接部735b之间延伸的弯曲部735c。第一连接部735a的厚度T1可以是主体731和法兰733的厚度T0的53％至小于100％。
弯曲部735c包括从第一连接部735a延伸的第一弯曲部735c1、从第二连接部735b延伸的第二弯曲部735c2、以及在第一弯曲部735c1和第二弯曲部735c2之间延伸的第三连接部735c3。第一弯曲部735c1被弯曲朝向主体731，且第二弯曲部735c2被弯曲远离主体731。
第一弯曲部735c1的厚度T2可为主体731和法兰733的厚度T0的73％至小于100％。第三连接部735c3的厚度T3可为主体731和法兰733的厚度T0的53％至80％。
排气件73的内表面朝向盖上部71，排气件73的外表面远离盖上部71朝向。第一连接部735a包括连接到第一弯曲部735c1的第一端和连接到主体731的第二端。第一弯曲部735c1包括连接到第一连接部735a的第一端和连接到第三连接部735c3的第二端。第三连接部735c3包括连接到第一弯曲部735c1的第一端和连接到第二弯曲部735c2的第二端。
第二弯曲部735c2包括连接到第三连接部735c3的第一端和连接到第二连接部735b的第二端。第二连接部735b包括连接到第二弯曲部735c2的第一端和连接到法兰733的第二端。
第一弯曲部735c1可形成为具有顶点A的扇形形状，在该顶点A处第一连接部735a的内表面的第一端与第三连接部735c3的内表面的第一端相交。点B和C分别位于第一连接部735a的外表面的第一端与第三连接部735c3的外表面的第一端之间的第一弧的两端。第一弧以在顶点A相交的第一和第二半径为界。
第二弯曲部735c2可形成为具有顶点A’的扇形形状，在该顶点A’处第二连接部735b的外表面的第一端与第三连接部735c3的外表面的第二端相交。点B’和C’分别位于第二连接部735b的内表面的第一端与第三连接部735c3的内表面的第二端之间的第二弧的两端。第一连接部735a的内表面的点D、以及点C可位于点C’和第二连接部735b外表面的点E之间。第二弧以在顶点A’处相交的第三和第四半径为界。第三半径在第二弯曲部735c2与第三连接部735c3之间延伸，且第一连接部735a和第一弯曲部735c1相对于第三半径延伸的方向，被设置在第三连接部735c3的外表面的第一端以及法兰733和第二连接部735b之间的分界面之内。
第一连接部735a可具有在点A和点D之间的平坦截面。从而第一连接部为矩形截面。可替换地，第一连接部735a’可具有在点A和点D之间的倾斜截面，如图3所示。从而第一连接部具有梯形截面。
表1示出使用传统排气件和根据本发明示例性实施例的排气件的工作压力和破坏压力。
表1
Figure A20091013360600111
Figure A20091013360600121
表1示出排气件中出现破坏时的工作压力被预设为在工作压力为9.5kgf/cm2时变形，并在压力为20kgf/cm2时被破坏。作为比较实例的排气件具有0.3cm的相同厚度，而作为实例的排气件在第三连接部处具有0.24cm的厚度(0.3cm的80％)，在其它部分具有0.3cm的厚度。如表1所示，工作压力离散度从0.260减小至0.075，且破坏压力离散度从0.183减小至0.133。
图4A为表1列出的比较实例的工作压力数据的曲线图，图4B为表1列出的实例的工作压力数据的曲线图。如图4A和图4B所示，与比较实例的离散度相比，实例的离散度明显减小。
图5为具有裂缝的排气件的立体图，该裂缝是当第三连接部具有大约0.156cm的厚度，即其它部分的52％时产生的。当产生如图5所示的裂缝时，电解质会泄露。因此，第三连接部的厚度可为主体和法兰的厚度的53％至80％。
再次参见图2A和2B，排气件73包括形成在突起737和连接部735之间的凹槽739。凹槽739被形成以易于断裂，从而在二次电池1的内压增加时阻断电流。凹槽739可包括多个凹槽以利于排气件的断裂。
图6A至6C为排气件的俯视图，其中排气件具有不同的凹槽。如图6A所示，凹槽739a可包括形成在突起737周围的圆形第一凹槽部739a1和从第一凹槽部739a1朝所述连接部径向延伸的第二凹槽部739a2。
如图6B所示，凹槽739b可包括形成在突起737周围的圆形第三凹槽部739b1和形成在第三凹槽部739b1与连接部735之间的圆形第四凹槽部739b2。
如图6C所示，凹槽739c可包括形成在突起737周围的圆形第五凹槽部739c1和形成在第五凹槽部739c1与连接部735之间的半圆形第六凹槽部739c2。第六凹槽部739c2包括没有被切开的不连贯部739c3。
当凹槽739被形成的太厚或者太薄时，排气件73会发生故障。凹槽739可具有V或U形横截面，并且可通过压入配合或切削主体731的一部分而形成。因此，排气件73可在较低的均匀破坏压力下工作。从而可提高二次电池1的稳定性。
尽管显示和描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员应理解，在不脱离由权利要求书及其等同替代所限定范围的本发明的原则和精神的情况下，可对实施例进行各种变化。

Claims (19)

1、一种包括排气件的盖组件，其中排气件包括：
主体；
法兰；和
连接所述主体和所述法兰的连接部，该连接部的厚度小于所述主体的厚度并小于所述法兰的厚度。
2、如权利要求1所述的盖组件，其中
所述连接部从所述主体的外边缘朝向所述主体的中心延伸；并且
所述法兰从所述连接部远离所述主体延伸。
3、如权利要求2所述的盖组件，其中所述连接部包括：
连接到所述主体的第一连接部；
连接到所述法兰的第二连接部；和
连接所述第一连接部和所述第二连接部的弯曲部。
4、如权利要求3所述的盖组件，其中所述弯曲部包括：
连接到所述第一连接部的第一弯曲部；
连接到所述第二连接部的第二弯曲部；和
连接所述第一弯曲部和所述第二弯曲部的第三连接部。
5、如权利要求4所述的盖组件，其中
所述第一弯曲部被弯曲朝向所述主体；并且
所述第二弯曲部被弯曲远离所述主体。
6、如权利要求5所述的盖组件，其中
所述第一弯曲部被形成为以第一半径和第二半径为界的扇形，并且第一弧在所述第一半径和所述第二半径之间延伸；并且
所述第一半径和所述第二半径在第一顶点处相交，该第一顶点位于所述第一连接部的内表面的第一端与所述第三连接部的内表面的第一端之间。
7、如权利要求6所述的盖组件，其中
所述第二弯曲部被形成为以第三半径和第四半径为界的扇形，并且第二弧在所述第三半径和所述第四半径之间延伸；并且
所述第三半径和所述第四半径在第二顶点处相交，该第二顶点位于所述第二连接部的外表面的第一端与所述第三连接部的外表面的第二端之间。
8、如权利要求7所述的盖组件，其中
所述第三半径在所述第二弯曲部和所述第三连接部之间延伸；并且
所述第一连接部和所述第一弯曲部相对于所述第三半径延伸的方向，被设置在所述第三连接部的所述外表面的第一端以及所述法兰和所述第二连接部之间的分界面之内。
9、如权利要求4所述的盖组件，其中所述第三连接部的厚度为所述主体和所述法兰的厚度的53％至80％。
10、如权利要求9所述的盖组件，其中所述第三连接部的厚度为0.16cm至0.24cm。
11、如权利要求9所述的盖组件，其中所述第一连接部的厚度为所述主体和所述法兰的厚度的53％至小于100％。
12、如权利要求9所述的盖组件，其中所述第一弯曲部的厚度为所述主体和所述法兰的厚度的73％至小于100％。
13、如权利要求11所述的盖组件，其中所述第一连接部的横截面为矩形。
14、如权利要求11所述的盖组件，其中所述第一连接部的横截面为梯形。
15、如权利要求2所述的盖组件，其中所述排气件还包括：
设置在所述主体中间的突起；和
设置在所述突起和所述连接部之间的凹槽。
16、如权利要求15所述的盖组件，其中所述凹槽包括：
设置在所述突起周围的圆形第一凹槽部；和
从所述第一凹槽部朝向所述连接部径向延伸的第二凹槽部。
17、如权利要求15所述的盖组件，其中所述凹槽包括：
设置在所述突起周围的圆形第三凹槽部；和
设置在所述第三凹槽部和所述连接部之间的圆形第四凹槽部。
18、如权利要求15所述的盖组件，其中所述凹槽包括：
设置在所述突起周围的圆形第五凹槽部；和
设置在所述第五凹槽部和所述连接部之间的半圆形第六凹槽部。
19、一种二次电池，包括：
电极组件；
容纳所述电极组件的罐；和
根据权利要求1-18所述的用于密封所述罐的开口的盖组件。
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