CN101847738A - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二次电池。二次电池包括具有提高的抗压安全性的罐。二次电池包括：电极组件；罐，容纳电极组件并包括板和壁，壁沿第一方向从板延伸以限定空腔和与板相对的开口，壁的一部分比壁的另一部分厚；盖组件，密封罐中的电极组件。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次电池。
背景技术
棱柱型二次电池包括电极组件，正极、负极和设置在电极之间的隔膜卷绕成凝胶卷构造(jelly-roll configuration)的电极组件，电极组件与电解液一起容纳在罐中，并且通过用盖组件密封罐的顶部开口来完成电极组件。
在此，罐是由导电金属形成的容器，并且具有盒状形状。通过诸如深冲压的加工方法来形成罐，使得罐具有底板和沿底板延伸的侧壁。侧壁具有两个彼此面对的宽侧壁，以及宽度比宽侧壁的宽度窄且彼此面对的两个窄侧壁。现有的侧壁沿其整个面具有相同的厚度。
发明内容
本发明的实施例提供一种被构造为抗压的二次电池。
根据本发明的一个示例性实施例，二次电池包括：电极组件；罐，容纳电极组件并包括板和壁，壁沿第一方向从板延伸以限定空腔和与板相对的开口，壁的一部分比壁的另一部分厚；盖组件，密封罐中的电极组件。
壁可以包括彼此面对的第一壁和第二壁以及彼此面对的第三壁和第四壁，第三壁和第四壁均与第一壁和第二壁彼此连接。第一壁和第二壁均具有平面形状，第三壁和第四壁均具有凸起形状或平面形状。
第一壁和第二壁的面积均比第三壁和第四壁中的每个的面积大。壁的较厚部分可以包括第三壁的沿第一方向延伸且靠近第一壁的一部分。壁的较厚部分还可以包括第四壁的沿第一方向延伸且靠近第二壁的一部分。
壁的较厚部分还可以包括第一壁的靠近第三壁的至少一部分。壁的较厚部分还可以包括第二壁的靠近第四壁的至少一部分和第四壁的靠近第二壁的一部分。
较厚部分还可以包括第一壁、第二壁、第四壁以及第三壁的靠近第一壁的至少一部分。
壁的较厚部分可以包括第一壁和第三壁之间的第一角部以及第二壁和第四壁之间的第二角部。第一壁和第二壁均可以具有平面形状，第三壁和第四壁均可以具有平面形状且与第一壁和第二壁中的每个基本垂直。
壁的较厚部分可以包括壁的朝着空腔向内突起的一部分。壁的突起部分可以具有至少一条被倒圆的边。
壁的厚度可以在大约0.18mm和大约0.4mm之间。
壁的较厚部分的厚度与壁的另一部分的厚度之差可以是至少0.05mm。
壁的较厚部分可以沿第一方向从板延伸至靠近开口的端部。
壁可以包括在壁的较厚部分的靠近开口的端部处的阶梯部分，并且盖组件可以在该阶梯部分上结合到罐。
根据本发明的实施例，由于罐的一个短侧壁的两个部分的厚度不同，所以在受到压力期间，压力会主要施加到较薄部分。因此，随着二次电池被旋转，根据本发明实施例的二次电池消除压力或抗压力，从而提高了安全性。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的特征和方面将会变得更加明显，其中：
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的二次电池的罐的平面图；
图3是图1的罐的仰视图；
图4是沿图2中的A-A线截取的剖视图；
图5是从顶部观察的图2的罐的剖视图；
图6是从顶部观察的根据本发明另一示例性实施例的二次电池的罐的剖视图；
图7是从顶部观察的根据本发明另一示例性实施例的二次电池的罐的剖视图；
图8是从顶部观察的根据本发明另一示例性实施例的二次电池的罐的剖视图；
图9是从顶部观察的根据本发明又一示例性实施例的二次电池的罐的剖视图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。
根据本发明的实施例，二次电池被构造为抵抗来自两窄侧壁的施加到包括现有的罐的二次电池的压力(例如，纵向压力)，从而避免电极组件跑出引起的诸如点燃或爆炸，或者由罐变形引起的短路的安全问题。
根据本发明的实施例，二次电池包括：电极组件；罐，容纳电极组件并且具有底板和侧壁，侧壁具有彼此面对的第一宽侧壁和第二宽侧壁以及彼此面对的第一窄侧壁和第二窄侧壁。在一些实施例中，第一窄侧壁的靠近第一宽侧壁的第一壁部分的厚度与第一窄侧壁的靠近第二宽侧壁的第二壁部分的厚度不对称。
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的二次电池的罐的平面图。图3是图1的罐的仰视图。图4是沿图2中的A-A线截取的剖视图。图5是从顶部观察的图2的罐的剖视图。
参照图1至图5，根据本发明示例性实施例的二次电池100包括电极组件110、罐120、盖组件130和绝缘壳140。
电极组件110包括卷绕成凝胶卷构造的第一电极板111、第二电极板112、设置在电极板111和112之间的隔膜113。第一导电电极接线片114结合到第一电极板111且向电极组件110的上侧突起。第二导电电极接线片115结合到第二电极板112且向电极组件110的上侧突起。在本发明的一个实施例中，第一电极板111是涂覆有负极活性材料的负极板，第二电极板112是涂覆有正极活性材料的正极板。然而，本发明的实施例不局限于此。例如，第一电极板111可以是正极板，第二电极板112可以是负极板。因此，第一电极接线片114可以是正极片，第二电极接线片115可以是负极片。
在本发明的一些实施例中，两电极接线片114和115由镍制成，但本发明的其他实施例不局限于此。
罐120具有底板121和从底板121的边缘向上延伸的侧壁。电极组件110通过侧壁124的顶部开口而被容纳到罐120中。罐120可以由诸如铝的导电金属例如通过深冲压形成。
在一个实施例中，底板121具有沿着纵向延伸的X轴沿长度方向延伸的条形。底板121具有沿X轴彼此平行延伸的第一长边122a和第二长边122b，以及比两长边122a和122b短且连接两长边122a和122b的端部的两短边123a和123b。两短边123a和123b是被倒圆的，使得它们的中部向外突起。在一个实施例中，底板121的厚度为0.2mm至0.7mm。
侧壁124具有彼此面对的第一宽侧壁125和第二宽侧壁126，以及彼此面对且宽度比宽侧壁125和126的宽度窄的第一窄侧壁127和第二窄侧壁128。在一个实施例中，侧壁124的厚度为0.18mm至0.4mm。如果侧壁124的厚度小于0.18mm，则由于其强度弱，会容易在组装过程或尺寸测试中变形，从而损坏电极组件110。另一方面，如果侧壁124的厚度大于0.4mm，电极组件110的尺寸减小，从而降低电池本身的容量。
第一宽侧壁125从底板121的第一长边122a向上延伸，第二宽侧壁126从底板121的第二长边122b向上延伸。第一窄侧壁127从底板121的第一短边123b向上延伸，第二窄侧壁128从底板121的第二短边123a向上延伸。两窄侧壁127和128与两宽侧壁125和126彼此连接。两窄侧壁127和128是被倒圆的，使得它们的中部向外突起。
第一窄侧壁127具有相对第一中部127a更靠近第一宽侧壁125的第一壁部分127b(即第一突起端)，以及靠近第二宽侧壁126的第二壁部分127c。第一壁部分127b的内壁的至少一部分向内突起，第一壁部分127b和第二壁部分127c互不对称。第一壁部分127b的厚度t1大于第二壁部分127c的厚度t2。第二壁部分127c的厚度t2与第二宽侧壁126的厚度基本相同。第一壁部分127b的突起角127b1可以是被倒圆的，以防止对电极组件110的损坏。第二窄侧壁128具有相对第二中部128a更靠近第一宽侧壁125的第三壁部分128b，以及靠近第二宽侧壁126的第四壁部分128c(即第二突起端)。第四壁部分128c的内壁的至少一部分向内突起，第四壁部分128c的厚度t4大于第三壁部分128b的厚度t3。第三壁部分128b的厚度t3与第一宽侧壁125的厚度基本相同。由于第一壁部分127b比第二壁部分127c厚，所以与第二壁部分127c相比，第一壁部分127b在结构上得到加强。由于第四壁部分128c比第三壁部分128b厚，所以与第三壁部分128b相比，第四壁部分128c在结构上得到加强。因此，当施加纵向压力F时，施加到第一窄侧壁127的第二壁部分127c的力或应力比施加到第一窄侧壁127的第一壁部分127b的力或应力大，施加到第二窄侧壁128的第三壁部分128b的力或应力比施加到第二窄侧壁128的第四壁部分128c的力或应力大。力的不平衡使罐120沿图5所示的虚箭头方向旋转。因此，罐120消除了纵向压力或抵抗了纵向压力，从而提高了安全性。在一个实施例中，第一壁部分127b和第二壁部分127c之间的厚度差t1-t2以及第四壁部分128c和第三壁部分128b之间的厚度差t4-t3至少是0.05mm，该差值是优选的。如果厚度差t1-t2和t4-t3小于0.05mm，则施加到第一壁部分127b和第二壁部分127c的力或应力的差值以及施加到第四壁部分128c和第三壁部分128b的力或应力的差值不足以使罐120旋转。
罐测试的结果在下表1中示出。使被测试的罐能够竖直放置并使之经受13kN的压力测试达2秒，之后将施加给测试罐的压力移除。然后，观察罐的外观。表1总结了针对壁部分的不同的第二壁部分的厚度进行试验的结果。
表1
| 第一壁部分 | 第二壁部分 | 第三壁部分 | 第四壁部分 | 通过 | 失败 | |
| 测试1 | 0.40mm | 0.2mm | 0.40mm | 0.40mm | 10个样本 | 0个样本 |
| 测试2 | 0.40mm | 0.35mm | 0.40mm | 0.40mm | 10个样本 | 0个样本 |
| 测试3 | 0.40mm | 0.36mm | 0.40mm | 0.40mm | 8个样本 | 2个样本 |
| 测试4 | 0.40mm | 0.38mm | 0.40mm | 0.40mm | 8个样本 | 2个样本 |
| 测试5 | 0.40mm | 0.40mm | 0.40mm | 0.40mm | 8个样本 | 2个样本 |
如表1所示，具体来讲在测试3至测试5中，当第二壁部分的厚度与另一壁厚度的差小于或等于0.04mm时，10个样本中仅8个被确定为“通过”，2个则被认为“失败”。在测试1和测试2中，当第二壁部分的厚度与另一壁厚度的差至少为0.05mm时，所有10个测试样本被确定为“通过”。因而，表1表明，在第二壁与另一壁的厚度差大于或等于0.05mm的实施例中出现较大的通过率。
在此使用的术语“失败”用以表示罐出现质量问题。也就是说，随着压力沿长轴的施加，产生加热罐的火焰，导致内部温度升高至大约200℃或更高。在此使用的术语“通过”用以表示如果有罐存在质量问题，该质量问题也是可以忽略的。也就是说，随着压力沿长轴方向的施加，产生加热罐的火焰或火，导致罐出现电解液泄露的问题，而该问题不会对罐的状态产生影响。
第一台阶127e形成在第一窄侧壁127的第一壁部分127b的顶端，第二台阶128e形成在第二窄侧壁128的第四壁部分128c的顶端。盖组件130位于第一台阶127e和第二台阶128e上。
盖组件130包括盖板131、垫片132、电极端子133、绝缘板134、端子板135和塞子137。盖组件130的盖板131位于形成在罐120的侧壁124的顶端的两台阶127e和128e上而被安装在罐120的顶部开口，并通过焊接固定。
盖板131具有端子通孔131a和电解液注入孔131b。端子通孔131a提供经其电极端子133得以插入的通道。然后利用装配在侧壁上以使金属盖板131与金属电极端子133绝缘的垫片，将电极端子133插入到端子通孔131a中。同时，通过其电解液得以注入到罐120中的电解液注入孔131b形成在盖板131的一侧，并且在通过电解液注入孔131b注入电解液之后，电解液注入孔131b被塞子137密封以防止电解液的泄露。
绝缘板134设置在盖板131下方。端子板135设置在绝缘板134下方。因此，绝缘板134使盖板131与端子板135绝缘。端子板135结合到电极端子133的底端。因此，电极组件110的第一电极板111通过第一电极接线片114和端子板135电连接到电极端子133。然后，电极组件110的第二电极板112通过第二电极接线片115电连接到盖板131或罐120。
塞子137用来在通过形成在盖板131中的电解液注入孔131b注入电解液之后将电解液注入孔131b密封，除塞子137以外，可以将滚珠(ball)按入电解液注入孔131b中，以将电解液注入孔131b密封。
绝缘壳140设置在端子板135下方。绝缘壳140具有：第一电极接线片通孔141，第一电极接线片114通过该通孔拉出；第二电极接线片通孔142，第二电极接线片115通过该通孔拉出；电解液注入孔143。绝缘壳140使电极组件110与盖组件130电绝缘。
下文中，将对根据本发明另一示例性实施例的二次电池的罐220进行描述。
图6是根据本发明一个示例性实施例的二次电池的罐220的剖视图。
参照图6，罐220的侧壁224包括彼此面对的第一宽侧壁225和第二宽侧壁226，以及彼此面对且宽度比两宽侧壁225和226的宽度窄的第一窄侧壁227和第二窄侧壁228。两窄侧壁227和228连接到两宽侧壁225和226。两窄侧壁227和228是被倒圆的，从而它们的中部向外突起。
第一窄侧壁227具有靠近第一宽侧壁225的第一壁部分227b和靠近第二宽侧壁226的第二壁部分227c。第一壁部分227b的至少一部分和第一宽侧壁225的内表面向内突起，并且它们比第二壁部分227c厚。第二窄侧壁228具有靠近第一宽侧壁225的第三壁部分228b和靠近第二宽侧壁226的第四壁部分228c。第四壁部分228c的至少一部分和第二宽侧壁226的内表面向内突起，并且它们比第三壁部分228b厚。由于第一宽侧壁225和第二宽侧壁226以及第一壁部分227b和第四壁部分228c比第二壁部分227c和第三壁部分228b厚，所以由于罐的加强的结构使罐220更容易消除或抵抗纵向压力。此外，虽然在图中未示出，但是第一宽侧壁225的至少一部分可以具有与第一壁部分227b的厚度基本相同的厚度，第二宽侧壁226的至少一部分可以具有与第四壁部分228c的厚度基本相同的厚度。罐220的结构和操作的其他方面与在图1至图5中示出的实施例相同或相似，因而将省略对它们的详细描述。
下文中，将对根据本发明另一示例性实施例的二次电池的罐320进行描述。
图7是根据本发明一个示例性实施例的二次电池的罐320的剖视图。
参照图7，罐320的侧壁324包括彼此面对的第一宽侧壁325和第二宽侧壁326，以及彼此面对且宽度比两宽侧壁325和326的宽度窄的第一窄侧壁327和第二窄侧壁328。两窄侧壁327和328连接到两宽侧壁325和326。两窄侧壁327和328是被倒圆的，从而它们的中部向外突起。
第一窄侧壁327具有靠近第一宽侧壁325的第一壁部分327b和靠近第二宽侧壁326的第二壁部分327c。第一壁部分327b的内表面的至少一部分向内突起，使得其比第二壁部分327c厚。第一宽侧壁325、第二宽侧壁326和第二窄侧壁328具有与第二壁部分327c的厚度基本上相同的厚度。
由于第一壁部分327b比第二壁部分327c厚，所以与第二壁部分327c相比，第一壁部分327b在结构上得到加强。因此，当施加纵向压力F时，施加到第一窄侧壁327的第二壁部分327c的力或应力比施加到第一窄侧壁327的第一壁部分327b的力或应力大。力的不平衡使罐320沿图7所示的虚箭头方向旋转。因此，罐320消除了纵向压力或抵抗了纵向压力，从而提高了安全性。罐320的结构和操作的其他方面与在图1至图5中示出的实施例相同或相似，因而将省略对它们的详细描述。
下文中，将对根据本发明另一示例性实施例的二次电池的罐420进行描述。
图8是根据本发明一个示例性实施例的二次电池的罐420的剖视图。
参照图8，罐420的侧壁424包括彼此面对的第一宽侧壁425和第二宽侧壁426，以及彼此面对且宽度比两宽侧壁425和426的宽度窄的第一窄侧壁427和第二窄侧壁428。两窄侧壁427和428连接到两宽侧壁425和426。两窄侧壁427和428是被倒圆的，从而它们的中部向外突起。
第一窄侧壁427具有靠近第一宽侧壁425的第一壁部分427b和靠近第二宽侧壁426的第二壁部分427c。第一壁部分427b、第一宽侧壁425、第二宽侧壁426和第二窄侧壁428具有基本上相同的厚度。第一壁部分427b比第二壁部分427c厚。此外，虽然在图中未示出，第一宽侧壁425的至少一部分可以具有与第一壁部分427b的厚度基本相同的厚度，第二宽侧壁426的至少一部分可以具有与第二窄侧壁428的厚度基本相同的厚度。
由于第一壁部分427b比第二壁部分427c厚，所以与第二壁部分427c相比，第一壁部分427b在结构上得到加强。因此，当施加纵向压力F时，施加到第一窄侧壁427的第二壁部分427c的力或应力比施加到第一窄侧壁427的第一壁部分427b的力或应力大。力的不平衡使罐420能够消除纵向压力或抗纵向压力，从而提高了安全性。罐420的结构和操作的其他方面与在图1至图5中示出的实施例相同或相似，因而将省略对它们的详细描述。
下文中，将对根据本发明另一示例性实施例的二次电池的罐520进行描述。
图9是根据本发明一个示例性实施例的二次电池的罐520的剖视图。
参照图9，罐520的侧壁524包括彼此面对的第一宽侧壁525和第二宽侧壁526，以及彼此面对且宽度比两宽侧壁525和526的宽度窄的第一窄侧壁527和第二窄侧壁528。两窄侧壁527和528连接到两宽侧壁525和526。两窄侧壁527和528与两宽侧壁525和526基本垂直，并且两窄侧壁527和528基本上是平的。
第一窄侧壁527具有靠近第一宽侧壁525的第一壁部分527b和靠近第二宽侧壁526的第二壁部分527c。第一壁部分527b的内壁的至少一部分向内突起，第一壁部分527b和第二壁部分527c的厚度不同。第二壁部分527c的厚度与第二宽侧壁526的厚度基本相同。第二窄侧壁528具有靠近第一宽侧壁525的第三壁部分528b和靠近第二宽侧壁526的第四壁部分528c。第四壁部分528c的内壁的至少一部分向内突起，第三壁部分528b和第四壁部分528c的厚度不同。第三壁部分528b的厚度与第一宽侧壁525的厚度基本相同。
由于第一壁部分527b比第二壁部分527c厚，所以与第二壁部分527c相比，第一壁部分527b在结构上得到加强。由于第四壁部分528c比第三壁部分528b厚，所以与第三壁部分528b相比，第四壁部分528c在结构上得到加强。因此，当施加纵向压力F时，施加到第一窄侧壁527的第二壁部分527c的力或应力比施加到第一窄侧壁527的第一壁部分527b的力或应力大，施加到第二窄侧壁528的第三壁部分528b的力或应力比施加到第二窄侧壁528的第四壁部分528c的力或应力大。力的不平衡使罐520扭转，从而提高了安全性。罐520的结构和操作的其他方面与在图1至图5中示出的实施例相同或相似，因而将省略对它们的详细描述。
虽然在此详细描述了本发明的实施例，但是应该理解的是，在此描述的基本发明构思的多种改变和修改落在由权利要求书限定的本发明的精神和范围之内。
Claims (16)
1.一种二次电池，所述二次电池包括：
电极组件；
罐，罐容纳电极组件并包括板和壁，壁沿第一方向从板延伸以限定空腔和与板相对的开口，壁的一部分比壁的另一部分厚；
盖组件，密封罐中的电极组件。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述壁包括彼此面对的第一壁和第二壁以及彼此面对的第三壁和第四壁，第三壁和第四壁均与第一壁和第二壁彼此连接。
3.如权利要求2所述的二次电池，其中，所述第一壁和第二壁均具有平面形状，所述第三壁和第四壁均具有凸起形状或平面形状。
4.如权利要求2所述的二次电池，其中，所述第一壁和第二壁的面积均比第三壁和第四壁中的每个的面积大。
5.如权利要求4所述的二次电池，其中，所述壁的较厚部分包括第三壁的沿第一方向延伸且靠近第一壁的一部分。
6.如权利要求5所述的二次电池，其中，所述壁的较厚部分还包括第四壁的沿第一方向延伸且靠近第二壁的一部分。
7.如权利要求5所述的二次电池，其中，所述壁的较厚部分还包括第一壁的靠近第三壁的至少一部分。
8.如权利要求7所述的二次电池，其中，所述壁的较厚部分还包括第二壁的靠近第四壁的至少一部分和第四壁的靠近第二壁的一部分。
9.如权利要求4所述的二次电池，其中，所述较厚部分还包括所述第一壁、第二壁、第四壁以及第三壁的靠近第一壁的至少一部分。
10.如权利要求2所述的二次电池，其中，所述壁的较厚部分包括所述第一壁和第三壁之间的第一角部及所述第二壁和第四壁之间的第二角部。
11.如权利要求10所述的二次电池，其中，所述第一壁和第二壁均具有平面形状，所述第三壁和第四壁均具有平面形状且与第一壁和第二壁中的每个基本垂直。
12.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述壁的较厚部分包括壁的朝着空腔向内突起的一部分。
13.如权利要求12所述的二次电池，其中，所述壁的突起部分具有至少一条被倒圆的边。
14.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述壁的较厚部分的厚度与壁的另一部分的厚度之差是至少0.05mm。
15.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述壁的较厚部分沿第一方向从板延伸至靠近开口的端部。
16.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述壁包括在壁的较厚部分的靠近开口的端部处的阶梯部分，并且盖组件在所述阶梯部分上结合到罐。
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