CN102163706A - 二次电池和包括该二次电池的电池模块 - Google Patents

二次电池和包括该二次电池的电池模块 Download PDF

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CN102163706A CN2011100412385A CN201110041238A CN102163706A CN 102163706 A CN102163706 A CN 102163706A CN 2011100412385 A CN2011100412385 A CN 2011100412385A CN 201110041238 A CN201110041238 A CN 201110041238A CN 102163706 A CN102163706 A CN 102163706A
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electrode assemblie
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卞相辕
金成培
金容三
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Abstract

本发明涉及一种二次电池和包括该二次电池的电池模块。该二次电池包括：电极组件，所述电极组件具有第一电极板、第二电极板和位于该第一电极板和第二电极板之间的隔板，其中所述第一电极板和所述第二电极板各自具有涂覆部分和未涂覆部分；容纳所述电极组件的壳体；电联结到所述电极组件的第一电极集流构件和第二电极集流构件；以及联结到所述电极组件并联结到所述第一电极集流构件以将所述第一电极集流构件固定到所述电极组件的止动件。

Description

二次电池和包括该二次电池的电池模块
技术领域
本发明的一个或多个实施例涉及一种二次电池和包括彼此连接的多个二次电池的电池模块。
背景技术
为可再充电电池的二次电池被用作移动设备、电动车、混合动力车、电动自行车和不间断电源的能源。根据由二次电池提供动力的外部设备的类型，二次电池能够作为单个电池类型或者其中多个单个电池彼此电联结成一捆的电池模块类型被使用。
发明内容
本发明的一个或多个实施例包括一种二次电池和一种电池模块，其能够防止或减少用作动力产生设备的电极组件损坏的可能性并能够稳定电极组件的电连接。
本发明的一个或多个实施例包括一种二次电池和一种电池模块，其能够防止电极组件移动并因此改进电极组件的耐用性和可靠性。
根据本发明的一个或多个实施例，一种二次电池包括：电极组件，所述电极组件具有第一电极板、第二电极板和位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板，其中所述第一电极板具有第一电极涂覆部分和第一电极未涂覆部分，以及所述第二电极板具有第二电极涂覆部分和第二电极未涂覆部分；容纳所述电极组件的壳体；电联结到所述电极组件的第一电极集流构件和第二电极集流构件；以及联结到所述电极组件并联结到所述第一电极集流构件以将所述第一电极集流构件固定到所述电极组件的止动件。
在一个实施例中，所述止动件为夹子，并且可包括背板和从所述背板延伸的两个肋，用于限定被配置为接纳所述电极组件的一部分的收纳部分。在一个实施例中，所述两个肋具有不同的厚度，且止动件由电绝缘材料和/或弹性材料制成。
根据本发明的一个或多个实施例，用于固定电极组件的止动件被形成，并因此能够获得能够经受外部振动或冲击的结构刚度，由此改进产品的耐用性和可靠性。
所述电极组件可由于外部振动或冲击而在壳体内部移动或者可由于所述电极组件与所述壳体之间的碰撞而损坏，或者所述电极组件的电连接可被切断。根据本发明的实施例，所述电极组件被固定到电极集流构件，并且因此能够防止所述电极组件移动和被损坏，由此稳定所述电极组件的电连接。
附图说明
图1为例示出根据本发明实施例的电池模块的透视图；
图2为沿图1的线II-II截取的二次电池的竖直剖视图；
图3为图2的局部拆开的电极组件的前视图；
图4为沿图2的线IV-IV截取的剖视图；
图5为根据本发明实施例的二次电池的一部分的分解透视图；
图6为例示出根据本发明实施例的止动件的视图；
图7为根据本发明实施例的二次电池的一部分的局部分解透视图；
图8为例示出根据本发明另一实施例的止动件的组装状态的透视图；
图9为沿图8的线IX-IX截取的剖视图；以及
图10为根据本发明另一实施例的止动件的透视图。
指代附图的主要元件的附图标记的说明
10：电极组件
11：正电极板
11a：正电极集流体
11b：正电极活性物质层
11c：正电极未涂覆部分
12：负电极板
12a：负电极集流体
12b：负电极活性物质层
12c：负电极未涂覆部分
13：隔板
20：二次电池
21：正电极端子
22：负电极端子
24：垫圈
29，33：螺栓
25：上衬垫
26：绝缘密封材料
27：下衬垫
30：盖组件
31：盖板
31’：端子孔
32：汇流条
34：壳体
38：密封盖
38a：电解液注入端口
39：安全排气部
50：正电极集流构件
51：正电极连接构件
52：正电极集流端子
60：负电极集流构件
61：负电极连接构件
62：负电极集流端子
80，180，280：止动件
80’，180’：止动件的收纳部分
180”：气体释放孔
100：电池模块
w：止动件的收纳部分的宽度
t：止动件的收纳部分的长度
具体实施方式
现在将详细参照实施例，这些实施例的示例例示在附图中，其中相似的附图标记自始至终指示相似的元件。
图1为例示出根据本发明实施例的电池模块的透视图。
参照图1，电池模块100包括设置成行的多个二次电池20。例如，电池模块100可包括沿第一方向Z1设置的二次电池20，并可具有堆叠结构，该堆叠结构包括被设置为行或两行以上的二次电池20。
一对正电极端子21和负电极端子22可被形成在每个二次电池20中以伸到外部。垫圈24和螺母29经由绝缘衬垫25被联结到正电极端子21和负电极端子22中的每一个。二次电池20通过将正电极端子21和负电极端子22彼此连接而被彼此电联结。在该情况下，二次电池20的相同极性可彼此并联连接，或者二次电池20的相反极性可彼此串联连接。例如，正电极端子21和负电极端子22可经由汇流条32彼此连接。二次电池20可经由汇流条32连接到相邻的二次电池20。例如，正电极端子21和负电极端子22二者都具有螺栓形状，且相邻的二次电池20的正电极端子21和负电极端子22穿过汇流条32并被联结到螺母33，由此将一对二次电池20彼此电连接。
例如，二次电池20可交替设置，使得相邻的二次电池20的具有相反极性的电极端子彼此相邻。在该情况下，二次电池20的正电极端子21可经由汇流条32连接到相邻的二次电池20的负电极端子22，二次电池20的负电极端子22可经由汇流条32连接到相邻的另一二次电池20的另一正电极端子21。
图2为沿图1的线II-II截取的二次电池20的竖直剖视图。图3为用于描述图2的电极组件10的视图。图4为沿图2的线IV-IV截取的剖视图。
参照图2至图4，二次电池20包括电极组件10、收纳电极组件10的壳体34和封闭壳体34的上部的盖组件30。参照图3，电极组件10包括正电极板11、负电极板12和位于正电极板11与负电极板12之间的隔板13。包括正电极板11、负电极板12和隔板13的堆叠主体可被卷绕为胶卷形。正电极板11包括正电极集流体11a、形成在正电极集流体11a的至少一个表面上的正电极活性物质层11b、以及形成在正电极板11的沿正电极集流体11a的宽度方向的端部上的正电极未涂覆部分11c，其中正电极未涂覆部分11c为没有形成正电极活性物质层11b的区域。
负电极板12包括负电极集流体12a、形成在负电极集流体12a的至少一个表面上的负电极活性物质层12b、以及形成在负电极板12的沿负电极集流体12a的宽度方向的端部上的负电极未涂覆部分12c，其中负电极未涂覆部分12c为没有形成负电极活性物质层12b的区域。
在该情况下，正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c被分别定位在电极组件10的沿电极组件10的宽度方向的相对端上。如图2所示，电极组件10的正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c被配置为插入壳体34的两侧。正电极集流构件50被电联结到正电极未涂覆部分11c，负电极集流构件60被电联结到负电极未涂覆部分12c。正电极未涂覆部分11c与正电极集流构件50之间的连接，以及负电极未涂覆部分12c与负电极集流构件60之间的连接可通过激光焊接或超声焊接执行。
例如，正电极集流构件50的正电极集流端子52和负电极集流构件60的负电极集流端子62被分别定向为重叠在正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c上，然后在正电极集流端子52和负电极集流端子62上执行焊接以形成连接部分。
同时，止动件80被联结到电极组件10的两端。作为本发明的一实施例，止动件80可形成为具有收纳部分80’(见图4)的夹子型构件，以被联结到电极组件10，并可由具有电绝缘性质的材料形成。
电极组件10以及正电极集流构件50和负电极集流构件60被插入止动件80中以形成一体。在该情况下，止动件80的收纳部分80’的宽度可被设定为窄的，以使电极组件10与正电极集流构件50和负电极集流构件60通过强制插入而被联结。因此，电极组件10可与正电极集流构件50和负电极集流构件60中的每一个稳固地彼此联结。
电极组件10可由于外部振动或冲击而在壳体34中移动，或者可由于电极组件10与壳体34之间的碰撞而损坏。而且，电极组件10与正电极集流构件50和负电极集流构件60中的每一个之间的电连接可由于电极组件10的运动而切断。止动件80可围绕电极组件10的端部以将电极组件10稳固地固定到正电极集流构件50和负电极集流构件60中的每一个，因而可防止电极组件10在壳体34中明显移动或者被损坏，由此稳定电极组件10的电连接。因此，止动件80可提供能够经受外部振动或冲击的结构刚度，由此提高产品的耐用性和可靠性。
作为本发明的另一实施例，止动件80可由弹性材料形成，在弹性变形状态下收纳电极组件10以及正电极集流构件50和负电极集流构件60，并向插入到止动件80中的电极组件10以及正电极集流构件50和负电极集流构件60提供偏压力。例如，止动件80沿电极组件10的厚度方向偏压正电极集流构件50，将正电极集流构件50向电极组件10偏压。止动件80还可沿电极组件10的厚度方向偏压负电极集流构件60，将负电极集流构件60向电极组件10偏压。
电极组件10以及正电极集流构件50和负电极集流构件60中的每一个可一起插入止动件80中，通过将电极组件10固定到正电极集流构件50和负电极集流构件60而使得止动件80不易与正电极集流构件50和负电极集流构件60分离。作为本发明的一实施例，止动件80可联结到电极组件10的正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c中的任意一个，或者可联结到电极组件10的正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c二者，如图2所示。
作为本发明的一实施例，收纳电极组件10的收纳部分80’可充分延伸长度t，使得活性物质层11b和12b与正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c一起沿宽度方向Z2(第二方向)插入止动件80中。止动件80甚至覆盖活性物质层11b和12b，因而止动件80与电极组件10之间的接触表面被扩大且它们之间的联结增大，由此将电极组件10稳固地固定到止动件80。
电极组件10的分别与正电极集流体11a和负电极集流体12a对应的正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c为没有涂覆活性物质的薄片基板，因此正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c与活性物质层11b和12b相比具有较低的刚度。在止动件80仅覆盖电极组件10的正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c的实施例中，电极组件10可由于正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c的折皱或弯曲而移动。止动件80被设计为覆盖具有相对高刚度的活性物质层11b和12b，因而电极组件10可被稳固地固定。
同时，盖组件30包括封闭壳体34的上部的盖板31。盖板31和壳体34可通过激光焊接被紧密地联结。盖板31包括安全排气部39，安全排气部39被配置为当壳体34的内部压力超过阈值压力时破裂以提供释放气体通路。而且，盖板31包括用于将电解液注入壳体34中的电解液注入端口38a。在电解液的注入完成之后，电解液注入端口38a被密封盖38封闭。
正电极集流构件50被电联结到正电极端子21。正电极端子21穿过盖板31并从盖板31露出特定长度。负电极集流构件60被电联结到负电极端子22。负电极端子22穿过盖板31并从盖板31露出特定长度。盖板31包括端子孔31’，正电极端子21和负电极端子22穿过该端子孔31’。
正电极端子21和负电极端子22与盖板31以绝缘状态联结。绝缘衬垫25和27形成在正电极端子21和负电极端子22中的每一个与盖板31之间以将它们彼此绝缘。例如，绝缘衬垫25和27包括下衬垫27和上衬垫25。下衬垫27从盖板31的下部插入端子孔31’，上衬垫25从盖板31的上部插入端子孔31’。另外，可包括绝缘密封材料26，以将正电极端子21和负电极端子22中的每一个与盖板31绝缘，或者将正电极端子21和负电极端子22中的每一个与壳体34绝缘。
在一个实施例中，从盖板31的上部伸出的正电极端子21和负电极端子22二者均具有带有螺纹的螺栓形状。垫圈24和螺母29被联结到正电极端子21和负电极端子22。正电极端子21和负电极端子22穿过汇流条32并联结到螺母29，由此连接相邻的二次电池20。螺母33被联结到汇流条32以将汇流条32固定到正电极端子21和负电极端子22。
图5为例示出根据本发明实施例的止动件80的组装状态的透视图。正电极集流构件50和负电极集流构件60被分别联结到电极组件10的两端。正电极集流构件50和负电极集流构件60被联结到从壳体34露出的正电极端子21和负电极端子22。例如，端子孔51’和61’分别形成在正电极集流构件50和负电极集流构件60的上部，且正电极端子21和负电极端子22被分别部分地插入端子孔51’和61’中。钨极惰性气体保护焊接(TIG-welding)可沿正电极集流构件50和负电极集流构件60与正电极端子21和负电极端子22之间的边界执行。
正电极集流构件50和负电极集流构件60将电极组件10电联结到正电极端子21和负电极端子22，并在电极组件10与正电极端子21和负电极端子22中的每一个之间形成充/放电流路径。由电极组件10产生的电池电流可经由正电极端子21和负电极端子22应用到二次电池20的外部。正电极集流构件50和负电极集流构件60可包括联结到电极组件10的正电极集流端子52和负电极集流端子62以及从正电极集流端子52和负电极集流端子62延伸并分别联结到正电极端子21和负电极端子22的正电极连接构件51和负电极连接构件61。
止动件80被联结到电极组件10的每一端。在一个实施例中，一对止动件80被提供，该对止动件中的每一个对应于电极组件10的正电极或负电极。
止动件80可被联结到电极组件10以围绕正电极集流构件50和负电极集流构件60中的每一个以及电极组件10的端部。通过插入到止动件80中，正电极集流构件50和负电极集流构件60中的每一个与电极组件10彼此联结。在该情况下，止动件80的用于限定电极组件10的收纳空间的收纳部分80’可被形成为足够窄，以使正电极集流构件50和负电极集流构件60以及电极组件10通过强制插入或干涉配合被联结到止动件80。例如，止动件80可被联结到电极组件10的端部，从而止动件80挤压电极组件10的端部，以使电极组件10的正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c被聚集。
在本发明的一个实施例中，止动件80被联结到电极组件10，使得收纳部分80’的宽度w扩大，以使止动件80收纳正电极集流构件50和负电极集流构件60以及电极组件10。而且，止动件80提供偏压力，以将电极组件10稳固地固定到正电极集流构件50和负电极集流构件60。在该情况下，止动件80可由弹性材料形成。
图6为例示出根据本发明实施例的止动件80的视图。
参照图6，止动件80可形成为具有收纳部分80’的夹子型构件，以使正电极集流构件50和负电极集流构件60以及电极组件10被插入到止动件80中。具体地，止动件80可包括背板和从该背板延伸的两个肋，以限定被配置为接纳电极组件10的一部分的收纳部分80’。在该情况下，被插入收纳部分80’的正电极集流构件50和负电极集流构件60中的每一个与电极组件10之间的联结可通过控制收纳部分80’的宽度w来控制。在本发明的一个实施例中，止动件80的收纳部分80’可被形成为从止动件80的中心沿基本上垂直于二次电池20的主表面的第一方向Z1偏移。也就是，从止动件80的一侧到收纳部分80’的第一肋宽度w1和从止动件80的另一侧到收纳部分80’的第二肋宽度w2可被设计为具有不同的值(w1≠w2)。
在该情况下，二次电池20的主表面为占据形成二次电池20的外部的近似矩形形状的最大面积的表面。例如，第一方向Z1可为二次电池20被设置在电池模块100中(见图1)的方向。收纳正电极集流构件50和负电极集流构件60的收纳部分80’可分别被形成为对应于正电极集流构件50和负电极集流构件60的位置，并可被形成为根据二次电池20的详细设计从止动件80的中心偏移。
止动件80的收纳部分80’可被形成为具有足够的长度t以覆盖电极组件10的正电极未涂覆部分11c和负电极未涂覆部分12c以及活性物质层11b和12b的一部分。由于止动件80与电极组件10之间的接触面积扩大，它们之间的联结强度增大，并且因此电极组件10可通过该增大的联结被进一步稳固地固定到止动件80。而且，从结构刚度的观点来看，电极组件10由具有较高抗变形能力的活性物质层11b和12b支撑，而代替由没有形成活性物质的正、负电极未涂覆部分11c和12c来支撑，因此电极组件10可被进一步稳固地固定到止动件80。
图7为例示出根据本发明另一实施例的止动件180的组装状态的透视图。止动件180被联结到电极组件10的端部。在图7中，气体释放孔180”被形成在止动件180中。在本发明的一个实施例中，开口，例如气体释放孔180”可被形成为面对止动件180的收纳部分180’，且插入到收纳部分180’中的电极组件10可通过气体释放孔180”暴露于外部。气体释放孔180”为电极组件10中产生的气体提供释放路径F，因此由于气体压力的积聚而爆炸的风险可被减小。
图8为例示出根据本发明另一实施例的止动件280的组装状态的透视图。图9为沿图8的线IX-IX截取的剖视图。
参照图8和图9，止动件280可被联结到电极组件10以大致围绕电极组件10。止动件280可接触壳体34的内壁34a、34b和34c，并可被壳体34的内壁34a、34b和34c支撑。例如，止动件280可被紧密地联结到壳体34的沿第一方向Z1彼此面对的主表面34a和34b以及两个侧表面34c。用于固定电极组件10的止动件280的位置由壳体34的内壁34a、34b和34c限制，因此电极组件10可被进一步稳固地固定。
止动件280可被紧密地联结到壳体34的至少一个表面。例如，止动件280可被紧密地联结到壳体34的侧表面34c，以限制电极组件10沿第二方向Z2的运动。电极组件10的运动可被由沿第二方向Z2彼此面对的两个侧表面34c支撑的止动件280限制，并因此电极组件10的位置可被进一步稳固地固定。也就是，止动件280在壳体34与电极组件10之间以限制电极组件10的运动。
现在参照图10，止动件380包括第一肋381、第二肋382和第三肋383，第一肋和第二肋从第三肋延伸。如图所示，第一肋381与第三肋383之间的角度以及第二肋382与第三肋383之间的角度小于90度，从而第一肋和第二肋的自由端之间的距离小于第三肋的长度。相应地，止动件380的第一肋381与第二肋382之间的距离W即收纳部分380’的宽度W沿远离第三肋383的方向减小。
止动件的收纳部分380’被配置为除了电极组件以外还接纳正电极集流构件和负电极集流构件中的至少一个。在该实施例中，被插入到收纳部分380’中的正电极集流构件和负电极集流构件中的每一个与电极组件之间的联结强度可通过控制收纳部分的宽度来控制或影响。
如图10所示，由于止动件380的第一肋381与第二肋382之间的距离W或者说是收纳部分380’的宽度W沿远离第三肋383的方向减小，因此电极集流构件与电极组件之间的联结强度可被改进。
应该理解的是，本文所述的各示例性实施例应仅仅被视为描述性的而非限制的目的。在每个实施例中特征和方面的描述应典型地被视为可用于其它实施例中的其它类似特征或方面。

Claims (18)

1.一种二次电池，包括：
电极组件，所述电极组件包括第一电极板、第二电极板和位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板，其中所述第一电极板具有第一电极涂覆部分和第一电极未涂覆部分，并且所述第二电极板具有第二电极涂覆部分和第二电极未涂覆部分；
容纳所述电极组件的壳体；
电联结到所述电极组件的第一电极集流构件和第二电极集流构件；以及
联结到所述电极组件和联结到所述第一电极集流构件以将所述第一电极集流构件固定到所述电极组件的止动件。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述止动件为夹子。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述止动件包括背板和从该背板延伸的两个肋，以限定被配置为接纳所述电极组件的一部分的收纳部分。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其中所述两个肋具有不同的宽度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其中所述止动件包括电绝缘材料。
6.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其中所述止动件包括弹性材料。
7.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其中所述止动件将所述第一电极集流构件向所述电极组件偏压。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述止动件沿所述电极组件的厚度方向偏压所述第一电极集流构件。
9.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其中所述止动件通过干涉配合被联结到所述电极组件。
10.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其中所述止动件具有开口。
11.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其中所述止动件在所述壳体与所述电极组件之间以限制所述电极组件的运动。
12.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其中所述止动件接触所述壳体。
13.根据权利要求12所述的二次电池，其中所述止动件被固定到所述壳体。
14.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，进一步包括被联结到所述电极组件和所述第二电极集流构件的第二止动件。
15.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其中所述第一电极集流构件被电联结到所述第一电极未涂覆部分，并且所述第二电极集流构件被电联结到所述第二电极未涂覆部分。
16.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其中所述止动件被固定到所述第一电极未涂覆部分。
17.根据权利要求16所述的二次电池，其中所述止动件还被固定到所述第一电极涂覆部分。
18.一种电池模块，包括：
多个如权利要求1-17任一项所述的二次电池。
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