CN102222807B - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种二次电池，包括：裸电池，包括电极组件和容纳该电极组件的袋，其中该裸电池包括在该裸电池的一端的第一侧；模制部分，覆盖该裸电池的该第一侧的至少一部分；以及电路模块，设置于该模制部分之上。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及二次电池。特别地，实施例针对具有裸电池（barecell）与保护电路模块(PCM)的改善的结合的二次电池。
背景技术
因为二次电池有许多应用，所以在各种领域对二次电池进行许多研究。特别地，锂离子二次电池通常具有3.7V的操作电压，这是镍镉电池和镍氢电池的三倍高。因为它提供更高的每单位重量能量强度，所以使用锂离子二次电池作为便携电子设备的电源正在迅速增长。
锂离子二次电池能在它本身内蓄积高能量。如果在锂离子二次电池内发生内部短路，则蓄积在锂离子二次电池内的能量将在短时间内放出，导致锂离子二次电池烧毁或者甚至爆炸。为了避免那些风险，锂离子二次电池配置有各种安全构件。安全构件一般通过将连接端子例如引线板焊接到裸电池而与裸电池电连接
在电池被过度充电或者过热的情况下，这些安全构件可切断裸电池与外部电负载之间的电连接，从而防止电流流动。保护电路、PCT（正温度系数，下文称为“PCT”）元件、或者双金属（bimetal）可用于安全构件。
裸电池可容纳于配备有安全构件的壳中。或者，裸电池可以不容纳于壳中。不使用壳时，二次电池的尺寸和重量可以减小，也使得配备有二次电池的便携设备的尺寸和重量减小。然而，没有壳的二次电池可能在裸电池与安全构件之间的连接部分处具有差的机械强度或耐热性。当经历外部冲击时，连接部分可被损坏，由此导致电池中的安全问题。
此外，在已有的袋型（pouch type）电池中，难以进行接片弯曲，因为通常需要用于袋的密封部分的绝缘带，其具有较低的机械强度。此外，因为覆盖材料和PCM的结合的机械强度相应地差，所以电池中可能出现安全问题。
发明内容
本发明的实施例通过改善裸电池与PCM的结合并固定PCM在裸电池中的位置而增大产率。
特别地，在袋型二次电池中，密封部分的机械强度得到改善。因此，使接片弯曲得以容易地进行而没有使用绝缘带。袋型二次电池还可包括顶和底被暴露的覆盖材料。因此，PCM与裸电池更稳固地结合，二次电池的强度通过覆盖材料而得到提高，提供了具有改善的安全性的二次电池。
根据一实施例，袋型二次电池包括：裸电池，裸电池包括电极组件和容纳电极组件的袋，其中裸电池包括在裸电池的一端的第一侧；模制部分，覆盖裸电池的第一侧的至少一部分；以及电路模块，设置在模制部分之上。
根据另一实施例，袋型二次电池还包括从电极组件和袋延伸的至少一个接片，其中模制部分沿袋的一端形成，且其中接片通过模制部分中的开口暴露。
根据另一实施例，暴露的接片在模制部分上弯折且平行于裸电池的第一侧。模制部分也可在裸电池的与至少一横向边缘相邻且在该横向边缘的相对两端处的侧边缘上进一步向外延伸。模制部分可基本接触电路模块的整个长侧。在长侧的相对两端，模制部分还接触电路模块的与长侧相邻的侧。模制部分还可在裸电池的与至少一横向边缘相对的边缘上向外延伸。
根据一实施例，在裸电池的两侧，模制部分是圆的、多边形的或矩形的。
根据一实施例，模制部分还包括在该第一侧之上的至少一结构以定位电路模块。
根据一实施例，模制部分还包括在该第一侧之上的至少两个不同结构以定位电路模块。
根据一实施例，二次电池还包括：覆盖电路模块的壳，其中壳包括一个或更多槽；以及一个或更多突起，与一个或更多槽对应地形成在模制部分的表面上，其中模制部分通过将突起插入槽中而耦合到壳。
根据一实施例，二次电池还包括粘合剂以将模制部分粘合到壳。
根据一实施例，模制部分仅沿袋的末端的长侧的内表面形成。
根据一实施例，模制部分沿袋的末端的长侧的内和外表面形成。
根据一实施例，二次电池还包括裸电池周围的外部材料，其中外部材料具有上和下开口。
附图说明
附图与说明书一起示出本发明的某些实施例，且与文字描述一起用于说明本发明的原理。
图1是透视图，示出袋型裸电池的上部分；
图2A是透视图，示出常规的袋型二次电池；
图2B是示出根据常规袋型二次电池的接片弯曲的视图；
图3A是透视图，示出根据本发明一实施例的袋型二次电池；
图3B是示出根据本发明一实施例的二次电池的接片弯曲的视图；
图4A是示出根据本发明一实施例的二次电池中的模制部分的一侧、PCM和覆盖PCM的壳的视图；
图4B是示出根据本发明一实施例的PCM壳的内部的视图；
图5A是示出根据本发明一实施例的覆盖材料和袋型二次电池的视图；
图5B是透视图，示出根据本发明一实施例的还包括覆盖材料的袋型二次电池；
图6是示出常规罐型裸电池的视图；以及
图7是示出根据本发明一实施例的罐型二次电池的视图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的实施例。然而，本发明可以在权利要求描述的范围内以各种方式变化和修改；因此，本领域技术人员可理解，下面的描述仅例举某些实施例。
即使相同的构件示于不同的附图中，也应注意，它们尽可能由很多相同附图标记表示。此外，为了描述方便和清楚，图中可夸大或减小尺寸或厚度，且尺寸或厚度可以不同于实际层的尺寸或厚度。
下面参照附图详细描述本发明的实施例。
图1是示出用于袋型二次电池的普通裸电池的视图，图2A和2B是根据相关技术示出绝缘带贴附到裸电池的密封部分且接片被弯曲的视图。
参照图1，裸电池10通过将电极组件插入袋中而形成。电极组件一般包括负极板、正极板和隔板。此外，电极组件具有分别与极板电连接的接片30。图1所示的裸电池10包括在袋型二次电池中。袋型二次电池包括密封所述袋的密封部分20。接片30分别穿过密封部分20部分地暴露于外。使用可热密封材料，密封部分20通过施加热和/或压力到袋的边缘而形成。
在图2A和2B中，使接片30弯曲改善了PCM与裸电池10之间的电连接。在弯曲接片30之前，绝缘带40贴附到袋和接片30的接触部分。绝缘带40仅提供来防止短路而没有其他功能，即使它非常昂贵。此外，密封部分20不具有足够的强度来在弯曲时支承接片30。因此，难以一致地弯曲接片30。
图3A和3B示出根据本发明的二次电池，其中模制部分形成在袋的密封部分处且模制部分具有阶梯式高度。
根据实施例的袋型二次电池包括PCM、覆盖PCM的壳、包括电极组件的裸电池、以及容纳电极组件的袋。袋具有密封部分，接片30通过密封部分被部分暴露。密封部分可包括模制部分，模制部分和PCM安装部分可形成在裸电池的至少一侧。
参照图3A和3B，袋的密封部分具有形成在袋的密封部分中的在袋和PCM之间的模制部分50。模制部分50可在密封部分中覆盖PCM的仅一个截面50a。模制部分50也可覆盖PCM的一个截面50a和两侧50b。优选地，模制部分50覆盖接触PCM的整个密封部分。
形成在密封部分的长侧截面上的模制部分50a能防止短路。模制部分50a在弯曲接片30的工艺中也可具有与常规绝缘带类似的功能。此外，模制部分50可增大密封部分20的机械强度。
模制部分50可覆盖裸电池10的两侧和底部。模制部分50的形状可修改为平的平面形、多边形、或者圆形。形状取决于二次电池的设计。图3A-3B示出圆形53。如上所述，覆盖裸电池10的侧面的模制部分50起到二次电池的壳的作用。此外，二次电池应具有一定的机械强度，即使没有额外的壳。
模制部分50可包括PCM安装部分60。PCM安装部分60是PCM位于裸电池10中的地方。PCM安装部分60可形成在裸电池10的任何一侧。优选地，PCM安装部分60形成为与接片相邻。
此外，如图3A和3B所示，PCM安装部分60可包括PCM安装结构61和62。PCM安装结构可以是一个或更多，且包括第一和第二安装结构61和62。第一和第二安装结构61和62示于图3A中。优选地，第一和第二安装结构61和62的形状不同。第一和第二安装结构61和62能防止PCM的端子颠倒地插入在裸电池10中。因此，将PCM与裸电池10结合的工艺得到简化，从而可以减少错误率。
图4A示出一实施例，其中PCM和覆盖PCM的壳连接到模制部分，图4B示出壳的内部。
在图4A中，一个或更多突起形成在模制部分50的外侧的下部分，一个或更多槽81形成在覆盖PCM的壳80的与突起52对应的位置处。在接片30被弯曲之后，PCM70置于PCM安装部分中。之后，壳80覆盖裸电池10的PCM70和模制部分50。此时，壳80接触模制部分50的外侧，突起52与槽81结合（图4B）。
在图4A中，突起52形成在模制部分50的外侧的下部，槽81形成在壳80中与突起对应的位置处。因此，突起和槽仅需形成在彼此对应的位置处，使得槽和突起的位置和数量可以根据二次电池的设计适当地修改。此外，粘合材料可以进一步用于确保更稳固的结合。或者，当不形成突起和槽时，可以仅使用粘合材料诸如胶水。
参照图2A和2B，常规袋型二次电池具有密封部分20和接片30的机械强度低的问题。因此，难以弯曲接片30，且弯曲形状不一致。
在图3A-3B中，根据本发明一实施例的二次电池的密封部分通过存在模制部分50而具有改善的机械强度。模制部分可仅形成在密封部分的长侧之内。此外，模制部分还可具有覆盖密封部分的长侧外侧的模制表面。优选地，模制表面具有阶梯式高度51，密封部分的接片30形成在该处。优选地，较低的部分在内侧。模制部分50使密封部分更牢固，阶梯式高度51使得弯曲接片30更容易。因此，弯曲的接片具有一致的形状（见图3B）。
另一方面，图5A-5B是示出根据本发明另一实施例的袋型二次电池的视图。袋型二次电池还包括顶和底部开放的覆盖材料。
图5A示出模制部分形成在密封部分中之前的覆盖材料和裸电池，图5B示出包括覆盖材料的裸电池。
在根据实施例的袋型二次电池中，裸电池10包括覆盖材料90。如上所述，在模制部分形成在密封部分20中之前，覆盖材料90可覆盖裸电池10。覆盖材料90可覆盖裸电池10，除了裸电池的顶部和底部以外。除了顶部和底部之外，裸电池10部分地或者全部地被覆盖材料90包封。优选地，如图所示，除了裸电池的顶部和底部之外，裸电池10被完全包封。此外，顶部和底部开放部分中的任何一个可包括具有接片30的密封部分。在图5A和5B中，裸电池的接片被暴露。
覆盖材料可以是片形或管形。在片形的情况下，如图所示，片形覆盖材料90覆盖裸电池10。覆盖材料90的一个边缘和另一边缘可通过粘合材料例如胶水粘附。或者，当覆盖材料是管形时，裸电池10可插入到覆盖材料中。
在根据实施例的还包括覆盖材料90的裸电池中，覆盖材料90支持二次电池，使得密封部分的机械强度得到改善。因此，可以更容易地形成模制部分且更稳固地结合裸电池10和PCM。
此外，覆盖材料90能增大二次电池的机械强度。因为覆盖材料是非导电材料，所以为二次电池提供电安全性。根据本发明的实施例，袋型二次电池还包括覆盖材料90。覆盖材料90增大二次电池的机械强度，且允许二次电池满足电安全性要求。
下面描述根据本发明另一方面的罐型二次电池的实施例。
图6示出罐型裸电池和引线板，图7示出根据本发明实施例的具有模制部分的罐型二次电池。
参照图6，电极组件（未示出）包括负极板、正极板和隔板。电极组件容纳于罐110中，盖组件120利用焊接工艺封闭罐110的开口。
在常规罐型二次电池中，将需要若干构件来将PCM固定到裸电池100且将它电连接到电池外部。如图6所示，对于常规电池，将需要固定突起122来固定PCM在盖组件上的位置。此外，端子构件诸如引线板123将焊接到盖组件以用于与裸电池100的电连接。电池的材料成本由于固定突起122和引线板123而增大，且电池的制造成本由于额外的工艺诸如焊接而增大。此外，突起122和引线板123不足以将PCM等在电和物理上稳定地固定到裸电池100。
因此，根据本发明实施例的罐型二次电池包括PCM、覆盖PCM的壳、电极组件、罐和盖组件。罐容纳电极组件，盖组件封闭罐的开口。此外，裸电池的至少一侧包括模制部分和其上的PCM安装部分。
与常规二次电池不同，在根据本发明实施例的二次电池中，形成模制部分以将PCM固定和电连接到裸电池。因此，根据本发明实施例的二次电池不需要固定突起或引线板。
图7是示出根据本发明实施例的罐型二次电池的视图。
参照图7，模制部分200形成在裸电池100的顶部且位于裸电池与PCM之间。
模制部分200可仅接触PCM的一个截面200a。或者，模制部分200可覆盖PCM的一个截面200a和两侧200b。模制部分200与PCM之间的接触面积越大，PCM越稳固地与裸电池100结合。此外，模制部分200可部分或完全接触PCM的截面。优选地，模制部分200接触PCM的整个截面。在图中，模制部分200接触PCM的一个长侧和两个短侧。
模制部分200可形成在裸电池100的任何部分上。然而，模制部分200优选形成在盖组件（图6中的120）上以容易地与PCM电连接。
模制部分可延长为例如包括裸电池100的两侧和底部。在裸电池100的两侧延伸的模制部分可根据二次电池的设计而适当地修改。例如，模制部分的形状可具有平坦的平面形、多边形、或圆形。图7示出其中模制部分200具有圆形状的实施例。如上所述，覆盖裸电池的侧面的模制部分可用作二次电池的壳。因此，可以改善常规罐型二次电池的机械强度，甚至不添加壳到二次电池。此外，难以根据电子装置设计的改变来改变常规罐型二次电池的外观。在根据本发明实施例的罐型二次电池中，可以通过简单地改变模制部分的形状而容易地改变罐型二次电池的外观。
此外，模制部分200可包括PCM安装部分300。PCM安装部分300是PCM位于裸电池100中的地方且可以形成在裸电池100的任何一侧。优选将PCM安装部分形成至裸电池100的电极121被形成的部分处，以容易地在PCM安装部分300中形成电极121。
如图7所示，PCM安装部分300可包括PCM安装部分310和320。PCM安装结构可以是一个或更多。在图7中，示出第一和第二安装结构310和320。优选地，第一和第二安装结构310和320的形状不同。第一和第二安装结构310和320能防止PCM的端子颠倒地插到裸电池10中，且能固定PCM的位置。
如上所述，模制部分200可包括突起210，覆盖PCM的壳可包括一个或更多槽。突起210可形成在模制部分200的外侧的下部分处，与突起对应的槽可形成在覆盖PCM的壳上。模制部分200和覆盖PCM的壳能通过突起和槽结合。裸电池100可与PCM结合且然后PCM可被壳覆盖。在该结构中，壳接触模制部分的外侧且通过突起和槽在接触部分处与模制部分结合。具有突起和槽的部分仅需对应于槽和突起，无需固定。此外，当不形成突起和槽时，可以用粘合材料例如胶水实现结合。
本申请要求2010年4月13日提交的美国临时申请No.61/323752的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。
Claims (14)
1.一种二次电池，包括：
裸电池，包括电极组件和容纳该电极组件的袋，其中该裸电池包括在该裸电池的一端的第一侧；
模制部分，覆盖该裸电池的该第一侧的至少一部分；以及
电路模块，设置于该模制部分之上，
其中该模制部分在该裸电池的第一横向边缘上从该第一侧向外延伸以覆盖所述电路模块的一个长侧。
2.如权利要求1所述的二次电池，还包括：
至少一个接片，从该电极组件和该袋延伸，其中该模制部分沿该袋的一端形成，且其中该接片通过该模制部分中的开口暴露。
3.如权利要求2所述的二次电池，其中暴露的该接片在该模制部分上弯折且平行于该裸电池的第一侧。
4.如权利要求1所述的二次电池，其中该模制部分还在该裸电池的在该第一横向边缘的相对两端处的侧边缘上向外延伸。
5.如权利要求1所述的二次电池，其中该模制部分接触该电路模块的整个长侧。
6.如权利要求5所述的二次电池，其中该模制部分还接触所述电路模块的在所述长侧的相对两端且与所述长侧相邻的各侧。
7.如权利要求1所述的二次电池，其中该模制部分在该裸电池的两侧为圆的、多边形的或矩形的。
8.如权利要求1所述的二次电池，其中该模制部分包括在该第一侧处的至少一个结构以定位该电路模块。
9.如权利要求1所述的二次电池，其中该模制部分包括在该第一侧处的至少两个不同结构以定位该电路模块。
10.如权利要求1所述的二次电池，还包括：
壳，覆盖该电路模块，其中该壳包括一个或更多槽；以及
一个或更多突起，与所述一个或更多槽对应地形成在该模制部分的表面上，其中该模制部分通过将所述突起插入所述槽中而耦合到所述壳。
11.如权利要求10所述的二次电池，还包括粘合剂以将该模制部分粘合到所述壳。
12.如权利要求1所述的二次电池，其中所述模制部分仅沿所述袋的末端的长侧的内表面形成。
13.如权利要求1所述的二次电池，其中所述模制部分沿所述袋的末端的长侧的内表面和外表面形成。
14.如权利要求1所述的二次电池，还包括在该裸电池周围的外部材料，其中该外部材料具有上开口和下开口。
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