CN102088103B - 可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可再充电电池，其包括：电极组件，包括第一电极、第二电极和在该第一电极与该第二电极之间的隔板；容纳所述电极组件的壳体；以及联接到所述壳体的盖组件。该盖组件包括盖板和附接到所述盖板的短路构件。所述短路构件包括与所述短路构件的另外的部分厚度不同的部分。

Description

可再充电电池
技术领域
本发明的各实施例涉及一种可再充电电池。
背景技术
与被设计为无法再充电的一次电池不同，可再充电电池可以被重复充电和放电。小容量可再充电电池被用于诸如手机、膝上型计算机或者可携式摄像机之类的小型便携式电子装置。大容量可再充电电池被用作用于驱动例如混合动力电动车的马达的电源。
已开发出使用高能量密度的非水电解液的高功率可再充电电池，这种高功率可再充电电池通过将多个单元电池串联联接而形成，用于驱动需要大量电能的机器或设备(例如电动车)的马达。
可再充电电池的单元电池被形成为圆柱形或矩形。矩形可再充电电池包括：电极组件，在该电极组件中安置有正电极、负电极以及位于该正电极和负电极之间的隔板；容纳所述电极组件的壳体；以及具有端子孔并封闭和密封所述壳体的盖板。一端子插入到所述端子孔中，电连接至所述电极组件并伸出到所述壳体外部。
如果由于充放电操作导致可再充电电池内部过热，或者如果由于电解液溶液分解导致内部压力升高，则这种可再充电电池可能会爆炸或起火。同圆柱形电池相比，矩形可再充电电池由于其端子结构的特殊性很难具有用于在过充电时中断或释放电流的结构。
在背景技术部分中公开的以上信息仅用于加强对本文公开的实施例的背景的理解，因此以上信息可能包含并不构成本国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
根据本发明的示例性实施例提供一种能够降低升高的内部压力并维持这种降压状态的可再充电电池。
根据本发明的示例性实施例提供一种能够在内部压力升高时将正电极和负电极短路并维持这种短路状态的可再充电电池。
根据本发明的一个示例性实施例，一种可再充电电池包括：电极组件，该电极组件包括正电极、负电极和隔板；容纳该电极组件的壳体；与该壳体的开口联接的盖组件；以及被提供在该盖组件中的短路接线片和短路构件。该短路构件被配置为当壳体的内部压力升高时变形，并因而将正电极与负电极相互电短路。该短路构件具有突出部分，该突出部分用于在短路构件变形时与短路接线片接触。
根据本发明的一个示例性实施例，当可再充电电池的内部压力升高时，短路构件与短路接线片接触，以将负电极与正电极相互短路，并因而很大的电流在正电极和负电极之间流动，由此该电池的电极组件被放电。从而，阻止了内部压力的进一步升高。在一个实施例中，所述短路构件的突出部分没有熔化，并且维持与所述短路接线片的接触状态。这样，电极组件不再执行充放电操作。
在根据本发明的一个示例性实施例中，一种可再充电电池包括：电极组件，包括第一电极、第二电极以及该第一电极与第二电极之间的隔板；容纳所述电极组件的壳体；以及联接到所述壳体的盖组件。该盖组件包括盖板和附接到所述盖板的短路构件。所述短路构件包括与所述短路构件的另外的部分厚度不同的部分。
所述短路构件可以被配置为响应所述壳体内部的压力增加而变形，以将所述第一电极与所述第二电极相互电联接。
所述短路构件的与所述另外的部分厚度不同的所述部分可以包括位于所述短路构件的中心区域的突出部分，该突出部分比所述短路构件的所述另外的部分厚。所述短路构件的厚度可以从其周界区域向其中心区域逐渐增大。
所述短路构件可以电联接到所述盖板。所述盖组件可以进一步包括短路接线片，该短路接线片被定位在所述壳体外部和所述盖板上并被电联接到所述第一电极。所述短路构件可以被配置为响应所述壳体内部的压力增加而变形，以与所述短路接线片接触。所述短路构件的与所述另外的部分厚度不同的所述部分比所述短路构件的所述另外的部分厚，并且所述短路构件可以被配置为当变形时比所述短路构件的所述另外的部分厚的所述部分接触所述短路接线片。
所述盖组件可以进一步包括位于所述短路接线片与所述盖板之间的绝缘构件，用于将所述短路接线片与所述盖板电绝缘。
所述盖组件可以进一步包括被安装为穿透通过所述盖板并与所述第一电极电联接的第一端子以及将所述第一端子与所述盖板电绝缘的垫圈，其中所述短路接线片具有开口，所述第一端子通过该开口从所述壳体的内部伸出到外部。所述短路接线片可以通过联接到所述第一端子的螺母被固定在所述盖板上。
所述第二电极可以与所述盖板电联接。所述盖组件可以进一步包括将所述第二电极联接到所述盖板的第二端子。所述盖组件可以进一步包括将所述第二端子电联接到所述盖板的连接板。
所述短路构件可以弯曲以朝所述壳体内部突出。
所述盖板可以具有排气开口，并可以进一步包括安装在所述盖板上以覆盖所述排气开口的排气板。所述排气板可以具有切槽，该切槽被配置为响应所述壳体内部的压力的进一步增加而打开。
附图说明
图1是例示出根据本发明一个示例性实施例的可再充电电池的透视图。
图2是例示出沿着图1中的线II-II截取的可再充电电池的截面图。
图3是图1中的可再充电电池的第一端子侧的分解透视图。
图4是例示出在图1中的可再充电电池的正常操作期间短路接线片与短路构件的分离状态的截面图。
图5是例示出当图1中的可再充电电池的内部压力升高时短路接线片与短路构件的接触状态的截面图。
图6是例示出根据本发明另一示例性实施例的可再充电电池中的短路接线片与短路构件的分离状态与接触状态的截面图。
对表示附图中的一些元件的附图标记的说明
100，200：可再充电电池                10：电极组件
11：正电极(例如，第二电极)            11a，12a：未涂覆区域
12：负电极(例如，第一电极)            13：隔板
15：壳体                              20：盖组件
21，22：第一端子和第二端子            21a，22a：法兰
21b，22b：螺杆部分(或螺纹部分)        23：短路孔(或短路开口)
24：排气孔(例如，排气开口)            25：排气板
25a：切槽                             27：密封塞
28：盖板                              29：电解液注入开口
31，32：负电极引线接线片，正电极引线接线片
31b：端子结合部分
31c：电极组件结合部分
31d：端子孔
35，45：螺母                          36，39：垫圈
37：绝缘构件                          41，42：下绝缘构件
38：连接板
51：短路接线片                        53，63：短路构件
531，631：弯曲部分
532，632：圆周边缘部分
533，633：突出部分
具体实施方式
以下将参照示出本发明示例性实施例的附图更充分地描述本发明的各方面。正如本领域技术人员将会认识到的，在所有不背离本发明的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式对所描述的实施例进行修改。在整个说明书中和附图中，相似的附图标记表示相似的元件。
在根据本发明的示例性实施例中，当电池的内部压力升高到超过阈值时，可再充电电池将正电极和负电极短路，并维持这种短路状态。该可再充电电池包括：包括正电极、负电极和隔板的电极组件；容纳所述电极组件的壳体；与所述壳体的开口联接的盖组件；以及被提供在所述盖组件中的短路接线片和短路构件。所述短路构件在所述壳体的内部压力升高时变形以将正电极与负电极相互电短路。所述短路构件具有与所述短路构件的另外的部分厚度不同的部分。该具有不同厚度的部分可以是位于与所述短路接线片相接触的部分处的突起部分，或者所述短路构件可以具有从其周界区域向其中心区域逐渐变化的厚度，使得所述中心区域最厚，以在所述短路构件变形时与所述短路接线片接触。
图1是例示出根据本发明一个示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2是例示出沿图1的线II-II截取的可再充电电池的截面图。参见图1和图2，根据示例性实施例中的可再充电电池100包括电极组件10、容纳电极组件10的壳体15以及与壳体15的开口联接的盖组件20。
电极组件10通过将正电极11、负电极12以及隔板13一同螺旋卷绕而形成。隔板13是介于正电极11与负电极12之间的绝缘体。可替换地，电极组件可以通过将形成为板状或片状的多个正电极、多个隔板以及多个负电极堆叠而形成。在整个说明书中，负电极12可以被称为第一电极，正电极11可以被称为第二电极，但并不限于此。
正电极11与负电极12各自均具有用作集流体的薄板。该薄板具有涂覆有活性物质的涂覆区域和没有涂覆活性物质的未涂覆区域。正电极11具有未涂覆区域11a，负电极12具有未涂覆区域12a。正电极11的未涂覆区域11a形成在正电极11的沿该正电极11的长度方向的一端，负电极12的未涂覆区域12a形成在负电极12的沿该负电极12的长度方向的另一端。由此，从图2可以看出，未涂覆区域11a与12a被定位在电极组件10的沿平行于盖组件20的盖板28的方向的相对侧上。
壳体15被形成为具有大致立方体形状，以形成用于在其内部容纳电极组件10的空间(或空腔)，并且壳体15在一侧具有开口，以允许通到该内部空间(或与该内部空间连通)。
盖组件20包括覆盖壳体15的开口的盖板28以及穿过盖板28从壳体15的内部伸出到外部的第一端子21和第二端子22。
盖板28形成为薄板并与壳体15的开口联接。换句话说，盖板28实质上覆盖壳体15的开口。盖板28具有电解液注入开口29以及排气孔(或排气开口)24。电解液注入开口29处安装有密封塞27，排气孔24处安装有排气板25。排气板25上具有切槽25a，该切槽被设计为在可再充电电池100的内部压力达到预定压力时打开(或破裂)，该预定压力可以高于用于使短路构件53变形的阈值压力。
第一端子21与第二端子22电连接到电极组件10，并被安装为穿透(或伸出)通过盖板28，从而电极组件10能够与壳体15外部的部件电连接。也就是，第一端子21电连接到电极组件10的负电极12，第二端子22电连接到正电极11。
第一端子21与第二端子22分别具有位于壳体15内部的法兰21a和22a和位于壳体15外部的螺杆部分(例如，螺纹部分)21b和22b。通过将螺母35和45分别固定到螺杆部分21b和22b，螺母35和45从壳体15的外部支撑盖板28的第一侧(例如，外侧)，且法兰21a和22a在壳体15的内部支撑盖板28的第二侧(例如，内侧)。这样，第一端子21和第二端子22被固定到盖板28。
垫圈36和39被分别安装在第一端子21和第二端子22与盖板28之间，分别用于密封第一端子21和第二端子22与盖板28之间的空间。
第一端子21通过负电极引线接线片31与负电极12电连接，第二端子22通过正电极引线接线片32与正电极11电连接。负电极引线接线片31与正电极引线接线片32彼此具有基本相同的结构，因此关于负电极引线接线片31的描述也可以应用于正电极引线接线片32。
图3是图1的可再充电电池的第一端子侧的分解透视图。参见图3，负电极引线接线片31包括相对于彼此垂直地弯曲的端子结合部分31b和电极组件结合部分31c。换句话说，负电极引线接线片31被弯曲为直角，以具有相互垂直的端子结合部分31b和电极组件结合部分31c。
端子结合部分31b具有端子孔(或端子开口)31d，第一端子21被插入通过该端子孔。当第一端子21被插入通过端子孔31d时，法兰21a与端子结合部分31b的一区域(例如，一宽区域)接触。电极组件结合部分31c通过焊接到负电极12的未涂覆区域12a被附接到负电极12。从而，第一端子21与电极组件10的负电极12电连接。
再次参见图2，下绝缘构件41与42分别被定位在负电极引线接线片31和正电极引线接线片32与盖板28之间，并覆盖负电极接线片31和正电极接线片32的面对盖板28的侧表面，以将负电极接线片31和正电极接线片32与盖板28电绝缘。此外，下绝缘构件41和42分别被定位在盖板28与第一端子21和第二端子22的位于负电极引线接线片31和正电极引线接线片32的表面处的法兰21a和22a之间，以将法兰21a和22a与盖板28电绝缘。
根据一个示例性实施例的可再充电电池具有位于盖板28上在第一端子21和第二端子22之间的短路接线片51和短路构件53，用于当内部压力升高时将正电极11和负电极12短路。为了方便起见，该示例性实施例将主要参照在第一端子21侧具有短路接线片51和短路构件53的可再充电电池进行描述。换句话说，在该主要描述的实施例中，短路接线片51和短路构件53被定位为更接近于第一端子21而不是第二端子22。然而，本发明不限于此。
在第一端子21侧，短路接线片51被电连接到第一端子21，并被定位在盖板28上在壳体15外部。绝缘构件37被定位在短路接线片51和盖板28之间，以将短路接线片51与盖板28电绝缘。另外，绝缘构件37被形成为具有封装短路接线片51的侧部的结构，以提高绝缘安全性。换句话说，绝缘构件37围绕短路接线片51的周界边缘，以更好地将短路接线片51与盖板28电绝缘。第一端子21被插入通过短路接线片51并与短路接线片51电连接。通过将螺母35固定到第一端子21的螺杆部分(例如，螺纹部分)21b，短路接线片51与绝缘构件37在第一端子21侧被固定到盖板28。
在第二端子22侧，连接板38将第二端子22与盖板28相互电连接。第二端子22被插入通过连接板38。通过将螺母45固定到第二端子22的螺杆部分22b，连接板38与盖板28紧密接触。
当可再充电电池100的内部压力升高时(例如，达到阈值时)，短路构件53变形(例如，沿远离壳体15内部空间的方向向上弯曲)以与短路接线片51相接触，并因而将短路接线片51与盖板28相互短路，从而维持短路状态。
图4是例示出在图1中的可再充电电池的正常操作期间短路接线片与短路构件的分离状态的截面图。参见图3和图4，为了安装短路构件53，盖板28具有短路孔(或短路开口)23。
短路构件53被定位在短路孔23中在绝缘构件37与盖板28之间。短路构件53具有：薄膜式的弯曲部分531，其形成为朝壳体15的内部空间向内凸起的弧形；圆周边缘部分532(或周界区域)，其形成在弯曲部分531的外侧，以被电连接到和固定到盖板28；以及突出部分533，其从弯曲部分531的中心向壳体15的内部突出。例如，当弯曲部分531被形成为具有0.4mm的厚度时，突出部分533可以被形成为具有0.5mm至0.6mm的厚度。短路构件53被配置为当壳体15的内部压力升高时，弯曲部分531的凹状能够反转(参见图5)。
图5是例示出当图1中的可再充电电池的内部压力升高时短路接线片与短路构件的接触状态的截面图。参见图5，短路接线片51从第一端子21延伸以覆盖短路孔23。因此，短路构件53因壳体15的内部压力增大而反转，以通过短路孔23突出到盖板28的外表面。在这种情况下，由于短路构件53接触短路接线片51，因此短路接线片51与盖板28电连接(参见图5)。从而，负电极12与正电极11相互短路。
当短路发生时，由于在正电极11和负电极12之间瞬间(或基本上瞬间)有很大的电流流动，因此电极组件10被放电。
此外，由于突出部分533与短路接线片51接触，当短路发生时，尽管在弯曲部分531的中心和短路接线片51之间产生很高的热，但突出部分533不会熔化并且维持接触状态。也就是，由于突出部分533与短路接线片51接触，突出部分533可能被大电流瞬间流动时产生的热部分地熔化，但突出部分533继续维持与短路接线片51的接触状态。因此，负电极12与正电极11之间继续维持短路状态。因而，电极组件不再执行充放电操作。
当负电极12与正电极11的短路状态没有得以维持并且内部温度和压力升高时，可再充电电池100可能重复充放电并因而可能爆炸和起火。在根据本发明的实施例中，短路构件53中的突出部分533能通过维持正电极11和负电极12之间的短路状态来防止可再充电电池100的爆炸或起火。
下文中将描述另一示例性实施例，但是将省略与前述示例性实施例中的构成元件相同或相应的构成元件的详细描述，而仅仅详细描述不相似的构成元件。
图6是例示出根据本发明另一示例性实施例的可再充电电池的短路接线片与短路构件的操作状态的截面图。参见图6，在根据另一示例性实施例的可再充电电池200中，短路构件63的突出部分633被形成为具有从圆周边缘部分632朝弯曲部分631的中心逐渐增大的厚度(实线状态)。
当可再充电电池200的内部温度和压力升高时，短路构件63的弯曲部分631反转以接触短路接线片51且短路接线片51和盖板28相互电连接(虚线状态)。在这种情况下，由于突出部分633与短路接线片51接触，当短路发生时，尽管在弯曲部分631的中心和短路接线片51之间产生很高的热，突出部分633不会熔化并且维持接触状态。
尽管已经结合特定示例性实施例描述了本发明的各方面，但是可以理解的是，本发明不限于所公开的实施例，相反旨在覆盖所附权利要求及其等同物的精神和范围内所包含的各种修改和等同结构。

Claims (14)

1.一种可再充电电池，包括：
电极组件，包括第一电极、第二电极和在该第一电极与该第二电极之间的隔板；
容纳所述电极组件的壳体，以及
联接到所述壳体的盖组件，该盖组件包括盖板和附接到所述盖板的短路构件，
其中所述短路构件包括与所述短路构件的另外的部分厚度不同的部分，
其中所述短路构件被配置为响应所述壳体内部的压力增加而变形，以将所述第一电极与所述第二电极相互电联接，并且
其中所述短路构件的与所述另外的部分厚度不同的所述部分包括位于所述短路构件的中心区域的突出部分，该突出部分比所述短路构件的所述另外的部分厚，或者
其中所述短路构件的厚度从该短路构件的周界区域向该短路构件的中心区域逐渐增大。
2.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述短路构件电联接到所述盖板。
3.如权利要求2所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括短路接线片，该短路接线片位于所述壳体的外部和所述盖板上并电联接到所述第一电极。
4.如权利要求3所述的可再充电电池，其中所述短路构件被配置为响应所述壳体内部的压力增加而变形，以与所述短路接线片接触。
5.如权利要求4所述的可再充电电池，其中所述短路构件的与所述另外的部分厚度不同的所述部分比所述短路构件的所述另外的部分厚，并且所述短路构件被配置为当变形时比所述短路构件的所述另外的部分厚的所述部分与所述短路接线片接触。
6.如权利要求3所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括位于所述短路接线片与所述盖板之间的绝缘构件，用于将所述短路接线片与所述盖板电绝缘。
7.如权利要求3所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括被安装为穿透通过所述盖板并与所述第一电极电联接的第一端子以及将所述第一端子与所述盖板电绝缘的垫圈，其中所述短路接线片具有开口，所述第一端子通过该开口从所述壳体的内部伸出到外部。
8.如权利要求7所述的可再充电电池，其中所述短路接线片通过联接到所述第一端子的螺母被固定到所述盖板上。
9.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第二电极电联接到所述盖板。
10.如权利要求9所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括将所述第二电极电联接到所述盖板的第二端子。
11.如权利要求10所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括将所述第二端子电联接到所述盖板的连接板。
12.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述短路构件被弯曲为朝所述壳体的内部突出。
13.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述盖板具有排气开口，并进一步包括安装在所述盖板上以覆盖所述排气开口的排气板。
14.如权利要求13所述的可再充电电池，其中所述排气板具有切槽，该切槽被配置为响应所述壳体内部的压力的进一步增加而打开。
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