CN102376925A

CN102376925A - 二次电池

Info

Publication number: CN102376925A
Application number: CN2011102340540A
Authority: CN
Inventors: 金容三; 卞相辕; 安柄圭
Original assignee: SB LiMotive Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: JP2012043788A; EP2418711A2; EP2418711A3; JP5588941B2; US20120040214A1; KR20120016022A; KR101329897B1; EP2418711B1; CN102376925B; US9118061B2

Abstract

一种二次电池，包括：限定内部空间的外壳，所述外壳包括安全排气口，所述安全排气口具有凹入形状，使得所述安全排气口的中央部分朝向所述内部空间突出，所述安全排气口的朝向所述内部空间突出最远的区域在所述安全排气口的周界边缘的大约中部。

Description

二次电池

本申请要求根据35U.S.C.§119(e)于2010年8月13日递交的名称为“二次电池”的美国临时申请No.61/373,616的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

各实施例涉及一种二次电池。

背景技术

二次电池可充电和放电。如果为低容量电池，其中一个电池单元被包装成袋形状，该低容量电池可用作诸如移动电话、可携式摄像机等各种可携式小型电子设备的电源。如果为高容量电池，其中数个或数十个电池单元被串联或并联，该高容量电池可用作驱动诸如电动小型摩托车、混合动力电动车、电动车等电动机的电源。二次电池可被制造为各种形状，如圆柱形形状、棱柱形形状等。

发明内容

实施例涉及一种二次电池，包括限定内部空间的外壳，所述外壳包括安全排气口，所述安全排气口具有凹入形状，使得所述安全排气口的中央部分朝向所述内部空间突出，所述安全排气口的朝向所述内部空间突出最远的区域在所述安全排气口的周界边缘的大约中部。

所述安全排气口可包括在所述中央部分处的角形的部分。

第一槽可被定位在所述角形的部分中。

所述第一槽可被设置在所述安全排气口的外部表面并沿所述安全排气口的第一方向延伸。

所述第一槽可具有U形形状、V形形状或倒梯形形状。

所述安全排气口的第一区域可从所述角形的部分横向延伸，所述安全排气口的第二区域可从所述第一区域延伸，所述第一区域可以所述第一区域之间的相对小角度在所述角形的部分处相交，所述相对小角度确定在所述安全排气口的外部表面处，所述第二区域可与所述第一区域相交，并且相对大角度可在所述第二区域之间，所述相对小角度比所述相对大角度小，所述相对大角度确定在所述安全排气口的所述外部表面处。

所述安全排气口的第一区域可从所述角形的部分横向延伸，并且所述安全排气口的第二区域可从所述安全排气口的所述周界朝向中央部分横向延伸。

所述第一区域可以所述第一区域之间的相对小角度在所述角形的部分处相交，所述相对小角度确定在所述安全排气口的外部表面处，并且所述第二区域可具有在所述第二区域之间的相对大角度，所述相对大角度确定在所述安全排气口的所述外部表面处，所述相对小角度比所述相对大角度小。

各个第二槽可被定位在所述第二区域的横向部分处。

所述第二槽可具有U形形状、V形形状或倒梯形形状。

所述第二槽可沿所述安全排气口的第一方向延伸，并且所述第一槽可被定位在所述角形的部分中并沿所述安全排气口的所述第一方向延伸。

所述第二区域可与所述第一区域相交，所述第二槽可被定位在所述第二区域与所述第一区域相交的位置并被设置在所述安全排气口的外部表面中，并且所述第一槽可被设置在所述安全排气口的所述外部表面中。

所述安全排气口可包括两个端板，每个端板将所述第一区域和所述第二区域的端部连接到所述安全排气口的所述周界。

第一槽可被定位在所述角形的部分中，各个第二槽可被定位在所述第二区域的横向部分处，并且所述两个端板可与所述第一槽的各个端部相交。

所述端板可不与所述第二槽相交。

所述第一区域中的每个可基本为平坦的，且所述第二区域中的每个可基本为平坦的。

所述第一区域中的每个可为弯曲的，且所述第二区域中的每个可为弯曲的。

所述安全排气口可包含具有鸥形翼形状的横截面轮廓，其中内部分段从所述中央部分延伸，所述内部分段朝向所述安全排气口的周界以第一角度倾斜，并且外部分段从所述内部分段向所述周界延伸，所述外部分段朝向所述周界以小于所述第一角度的第二角度倾斜。

所述内部分段和所述外部分段可具有小于所述周界的厚度的厚度。

所述外壳可包括壳体和盖板，所述安全排气口被设置在所述盖板中，所述盖板封闭所述壳体的端部。

附图说明

图1示出根据第一实施例的二次电池的透视图。

图2示出根据第一实施例的二次电池的截面视图。

图3示出图1的部分A的局部放大视图。

图4A示出沿图3的线C-C’截取的透视图。

图4B示出沿图3的线C-C’截取的截面视图。

图5示出沿图3的线D-D’截取的截面视图。

图6示出沿图3的线E-E’截取的截面视图。

图7示出根据第二实施例的二次电池的局部截面视图。

图8示出根据第三实施例的二次电池的局部截面视图。

图9示出根据第四实施例的二次电池的局部截面视图。

图10示出根据第五实施例的二次电池的局部截面视图。

具体实施方式

现在将在下文中通过参照附图更充分地描述各示例性实施例；然而，它们能以不同的形式被实施且不应该被解释为限制于在此提出的各实施例。而是，这些实施例被提供以使本公开内容将全面和完整，并将把本发明的范围充分传递给本领域技术人员。

在下文中，将描述根据第一实施例的二次电池的构造。

图1示出根据第一实施例的二次电池的透视图。图2示出根据第一实施例的二次电池的截面视图。图3示出图1的部分A的局部放大视图。

参见图1至图3，根据第一实施例的二次电池100可包括壳体110、电极组件120、集电板130和131、第一绝缘构件150和151、电极端子140和141、盖板160、安全排气口170以及第二绝缘构件180和181。二次电池100还可包括联接到电极端子140和141的螺母190和191。

壳体110可具有六面体形状或其它形状。容纳电极组件120和电解液的空间可被限定在壳体110中。壳体110可由例如铝、铝合金、镀有诸如镍的导电金属的材料等形成。

电极组件120可被设置在壳体110中。电极组件120可包括正电极板121、负电极板122以及设置在正电极板121和负电极板122之间的隔板123。电极组件120可具有被堆叠在一起的正电极板121、负电极板122和隔板123被螺旋形卷绕成胶卷类型的形状。

为了便于解释，一个电极组件120被描述为被提供在壳体110内，但是各实施例不限于此。例如，可提供多个电极组件。

电极组件120可包括布置在壳体110的端部处的未涂覆部分124、125。可提供一对未涂覆部分124、125(例如，用于连接正电极板121的未涂覆部分125被提供在电极组件120的一端，并且用于连接负电极板122的未涂覆部分124被提供在电极组件120的另一端)。

集电板130和131可分别联接到电极组件120。集电板130和131可从未涂覆部分124、125中的每个的横向侧部方向被联接。集电板中的一个，例如集电板130，可被连接到负电极板122的未涂覆部分124，并且集电板中的另一个，例如集电板131，可被连接到正电极板121的未涂覆部分125。集电板130和131可通过例如焊接被分别连接到未涂覆部分124、125。集电板130和131的上部部分可被弯曲，并且弯曲上部部分可被分别连接到电极端子140和141以限定用于电极组件120的充电和放电的电流流动的路径。

电极端子140和141可被提供为一对并可分别联接到集电板130和131。电极端子140和141可通过例如焊接被联接到集电板130和131。电极端子140和141可被联接到集电板130和131的弯曲上部部分。电极端子140和141可从盖板160向上突出。电极端子140和141在其从盖板160向上突出的部分上可具有阳螺纹。螺母190和191可被分别联接到电极端子140和141的上部部分，将电极端子140和141固定到盖板160。

第一绝缘构件150和151可被分别设置在集电板130和131上。第一绝缘构件150和151可被设置在集电板130和131与盖板160之间。第一绝缘构件150和151可将集电板130和131与盖板160电隔离。第一绝缘构件150和151可在其中具有各自的端子孔150a和151a以允许电极端子140和141通过第一绝缘构件150和151并电连接到各自的电极端子140和141并然后连接到集电板130和131。

盖板160可被设置在壳体110上并被联接到壳体110。盖板160可密封壳体110以防止壳体110内的电解液泄露。盖板160可在其中具有端子孔160a以允许电极端子140通过端子孔160a并向上突出。相似的孔可被提供用于电极端子141。盖板160可包括在电解液被注入后塞住注入孔的注入塞161。

安全排气口170可在盖板160中。安全排气口170可被设置在盖板160的大约中央部分。当壳体110具有大于参考压力的内部压力时，例如作为由于过充在壳体110内产生气体的结果，安全排气口170可比壳体的其它部分打开得更快，由此在安全排气口170处排出气体。因此，安全排气口170可减少爆炸的危险(例如，由于二次电池100的内部压力的增加)。

安全排气口170可具有凹入形状。在图3中所示的示例中，安全排气口170朝向壳体110的内部突出。在一个实施例中，安全排气口170具有凹入形状，使得安全排气口170的中央部分朝向限定在壳体110内的空间突出。安全排气口170的朝向所述空间突出最远的区域可在安全排气口170的周界边缘的大约中部。例如，安全排气口170的朝向所述空间突出最远的区域可大致在安全排气口170的中线处，虽然制造和/或组装容差可使得安全排气口170的朝向所述空间突出最远的区域偏离安全排气口170的中线。

当壳体110具有小于参考压力(在此压力下安全排气口操作)的内部压力时，安全排气口170可维持在面向壳体110的内部的位置中。安全排气口170的凹入形状可防止安全排气口170在壳体110的膨胀期间膨胀。因此，可防止由于膨胀引起的安全排气口170的疲劳断裂。另外，可避免安全排气口170中产生裂纹或安全排气口170的打开压力减小的情况。

下面将描述安全排气口170的详细构造和操作。参照第一实施例，安全排气口170(其为凹入的以朝向壳体110的内部突出)可包括限定在盖板160的顶部表面中的多个槽170a、170b和170c，这在下文中进一步详细描述。根据第一实施例，安全排气口170可由在其间具有角度的第一和第二板171、172(例如，第一和第二区域)形成，或者第一和第二板171、172中的每个可被弯曲以形成光滑的鸥形翼形状。根据另外的实施例，可包括更少的板和/或槽，或可包括另外的板和/或槽，例如，安全板170可由内板、外板和设置在该内板和外板之间的中间板形成，并且槽可被定位在每个板与相邻板相交的位置处。

第二绝缘构件180和181可被设置在各个电极端子140和141与盖板160之间。第二绝缘构件180和181可将盖板160与电极端子140和141电隔离。第二绝缘构件180和181可被设置在盖板160上，使得当螺母190和191被联接到相应的电极端子140和141时第二绝缘构件180和181将螺母190和191与盖板160电隔离。

螺母190和191可从电极端子140和141中的每个的上部方向被联接到相应的电极端子140和141。螺母190和191可通过设置在螺母190和191的内部表面上的螺纹被联接到相应的电极端子140和141的螺纹。螺母190和191可被联接到电极端子140和141以分别将电极端子140和141固定到盖板160。因此，联接到电极端子140和141的电极组件120也可被固定到壳体110内部。

在下文中，将详细描述根据第一实施例的二次电池中的安全排气口的构造和操作。

图4A示出沿图3的线C-C’截取的透视图。图4B示出沿图3的线C-C’截取的截面视图。

参见图3、图4A和图4B，在根据第一实施例的二次电池100中使用的安全排气口170包括设置在沿安全排气口170的长度方向的两个边缘上的一对第二板172、从该第二板172向内弯曲的一对第一板171以及在安全排气口170的端部区域处接触第一板171和172的一对第三板173。第一板171中的每个基本为平坦的，且第二板172中的每个基本为平坦的。

第一槽170a可被限定在第一板171彼此接触的区域中。第一板171可相交成角度，第一槽170a被定位于第一板171相交的位置。也就是，安全排气口170包括在中央部分处的角形的部分。第一槽170a可沿第一方向延伸，例如安全排气口170的纵向方向。第一槽170a可被限定在关于安全排气口170的宽度的大约中央部分中。第一槽170a和第二槽170b可分别具有V形形状。第一板171能以关于盖板160的平面呈第一角度θ1倾斜。

第二板172可被设置在沿安全排气口170的长度方向的两个边缘上。参见图4B，第二板172可以关于盖板160的平面呈第二角度θ2向内倾斜以面对壳体110的内部。第一角度θ1可大于第二角度θ2。也就是，第一板171从角形的部分横向延伸，第二板172从第一板171延伸。

第一板171可从第二板172向内弯曲(即，朝向二次电池100的内部弯曲)。第二槽170b可被限定在第一板171和第二板172分别接触彼此的区域中。第二槽170b可沿第一方向延伸。

第一板171可朝向壳体110的内部空间弯曲，形成V形形状。当壳体110中存在足够的内部压力时，该内部压力被施加到在其间具有第一槽170a的第一板171的中央区域。结果，第一板171由于内部压力向上上升。这里，第一板171形成面向壳体110的内部空间的V形形状，使得第一板171可以耐受比参考内部压力(在此压力下，安全排气口170的打开发生)小的内部压力，同时防止第一板171在小于参考内部压力的内部压力下膨胀。因此，根据第一实施例的二次电池100的安全排气口170可防止由于反复膨胀产生的疲劳断裂在槽(例如第一槽170a)中产生裂纹，并可防止安全排气口170的打开压力降低。

在一种实施方式中，第一板171可互相相交成其间180°-2θ1的角度，其中角度(180°-2θ1)被确定在安全排气口的外部表面处在V形形状的封闭区域中，使得其最高点指向电池内部。180°-2θ2的角度可被限定在第二板172之间，角度(180°-2θ2)被确定在安全排气口的外部表面处，使得第二板172在通过虚线延伸至在最高点处相交时封闭比由第一板171形成的V形更宽的向内指向的V形形状区域，即角度(180°-2θ1)小于角度(180°-2θ2)，因为θ1大于θ2。

当第一角度θ1大于第二角度θ2时，在壳体110的内部压力被施加到限定第一槽170a的部分的情况下，第一板171的膨胀可被减小。因此，可以避免由于第一板171的疲劳断裂引起的安全排气口170的打开压力减小。

图5示出沿图3的线D-D’截取的截面视图。图6示出沿图3的线E-E’截取的截面视图。

参见图5和图6，两个第三板(例如，端板)173被沿安全排气口170的宽度设置，与第一板171和第二板172接触。第三槽170c可限定在第三板173接触第一板171和第二板172的位置。每个第三板173将第一板171和第二板172的端部连接到安全排气口170的周界。第三板173不与第二槽170b相交。第三板173当壳体110的内部压力增加时可上升，例如，当内部压力超过参考内部压力时。

如上所述，在根据第一实施例的二次电池100中，安全排气口170可被设置在盖板160上，且安全排气口170可朝向壳体110的内部突出并可仅在期望的参考内部压力下操作。因此，安全排气口170可防止在安全排气口170的槽中产生裂纹(由于安全排气口170的膨胀产生的疲劳断裂导致这种裂纹)，并且可防止安全排气口170的打开压力降低。

在下文中，将描述根据第二实施例的二次电池的构造。

图7示出根据第二实施例的二次电池的局部截面视图。具有与前述实施例相同的构造和操作的部件将由相同的附图标记指代，且因此，将主要描述其间不同处。

参见图7，根据第二实施例的二次电池包括安全排气口270。安全排气口270可包括第一板171、第二板172和第三板(在图7中未显示)。

构成安全排气口270的分段可与前述实施例中的那些相同。然而，分别被限定在第一板171和第二板172之间的第二槽270b中的每个具有U形形状。此外，第一板171之间的第一槽270a以及限定在第三板与第一板和第二板171和172之间的第三槽(未显示)分别具有U形形状。第一槽270a、第二槽270b和第三槽由于该U形形状而可增加面积。因此，当与前述实施例的打开压力相比，安全排气口270的打开压力可减小。此外，多样地设置安全排气口270的打开压力可为可能的。此外，在这种情况下，可防止作为由于安全排气口270的膨胀引起的疲劳断裂的结果在安全排气口270的第一至第三槽中产生裂纹，并可防止安全排气口270的打开压力被降低至小于参考内部压力。

在下文中，将描述根据第三实施例的二次电池的构造。

图8示出根据第三实施例的二次电池的局部截面视图。

参见图8，根据第三实施例的二次电池包括安全排气口370。安全排气口370可包括第一板171、第二板172和第三板(未显示)。

构成安全排气口370的分段可与前述实施例中的那些相同。然而，被限定在第一板171和第二板172之间的第二槽370b、第一板171之间的第一槽370a以及限定在第三板与第一和第二板171和172之间的第三槽(未显示)分别具有倒梯形截面形状。第一槽370a、第二槽370b和第三槽由于该倒梯形截面形状而可增加面积。因此，当与前述实施例的打开压力相比，安全排气口370的打开压力可减小。这可使得能够多样地设置安全排气口370的打开压力。

在下文中，将描述根据第四实施例的二次电池的构造。

图9示出根据第四实施例的二次电池的局部截面视图。

参见图9，根据第四实施例的二次电池包括安全排气口470。安全排气口470包括在槽470a处相交的板471。槽470a与第一实施例的第一槽170a相同。安全排气口470与第一实施例的不同在于安全排气口470没有第二板或第二槽。这可使得能够更容易制作安全排气口470。

在下文中，将描述根据第五实施例的二次电池的构造。

图10示出根据第五实施例的二次电池的局部截面视图。

参见图10，根据第五实施例的二次电池包括安全排气口570。在图10中显示的横截面中，安全排气口570包括第一板171、第二板172和第四板574。

第四槽570d可被提供在每个第一板171与每个第四板574之间。安全排气口570具有比上述实施例更多的槽，可使得能够更容易地设置打开压力。

通过总结和回顾的方式，二次电池可包括包含正电极板、负电极板以及在正电极板与负电极板之间的隔板的电极组件、电极组件与电解液被一起容纳在其中的壳体、以及安装在壳体上的盖板。二次电池由于过充可产生过多的热或当电解液分解时由于内部压力的增加而可被点燃或爆炸。因此，具有能够提高安全性的结构的二次电池是重要的。

如上所述，各实施例可提供能够稳定维持安全排气口的打开压力的二次电池。在根据各实施例的二次电池中，当安全排气口被设置在盖板上时，安全排气口可朝向壳体的内部突出并仅在期望的参考内部压力下可被操作。因此，安全排气口可防止在安全排气口的槽中产生裂纹(由于安全排气口的膨胀产生的疲劳断裂导致这种裂纹)。该安全排气口还可防止安全排气口的打开压力降低。

如上所述，二次电池可包括其中具有内部空间的壳体、被插入壳体的内部空间中的电极组件、被联接到壳体的上部部分的盖板以及被联接到电极组件并从盖板向上突出的电极端子。二次电池可包括在盖板的一个区域中的安全排气口，该安全排气口弯曲以面向壳体的内部空间。安全排气口可具有V形形状横截面以面向壳体。安全排气口可具有比盖板的其它区域的厚度小的厚度。安全排气口可具有在其顶部表面中的至少一个槽并被朝向壳体的内部弯曲。槽可具有U形形状、V形形状和倒梯形形状中的至少一种形状。安全排气口可包括设置在沿安全排气口的长度方向的边缘部分上的一对板和从该一对板分别弯曲以在关于安全排气口的宽度的中心彼此接触的另一对板。板关于盖板可倾斜。盖板与每个中央板之间的倾斜角度可小于每个外部板与盖板之间的倾斜角度。槽可被限定在中央板接触外部第二板的区域中。槽可被限定在板彼此接触的区域的顶部表面中。接触中央板和外部板的额外板可被设置在关于安全排气口的长度方向的两个端部上。槽可被限定在该额外板接触中央板和外部板的部分的顶部表面的每个中。

在这里已经公开了各示例性实施例，虽然采用了特定术语，但是它们仅被使用并将被解释为一般的和描述性的意义，而不是限制的目的。在一些情况中，如与本申请的递交一样，对于本领域普通技术人员将明显的是，除非另外特殊指明，结合特定实施例描述的特征、特点和/或元件可单独使用或与结合其它实施例描述的特征、特点和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解的是，在不偏离在所附权利要求书中提出的本发明的精神和范围的情况下，可以做出形式上和细节上的各种改变。

Claims

1.一种二次电池，包括：

限定内部空间的外壳，所述外壳包括安全排气口，所述安全排气口具有凹入形状，使得所述安全排气口的中央部分朝向所述内部空间突出，所述安全排气口的朝向所述内部空间突出最远的区域在所述安全排气口的周界边缘的大约中部。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述安全排气口包括在所述中央部分处的角形的部分。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其中第一槽被定位在所述角形的部分中。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其中所述第一槽被设置在所述安全排气口的外部表面并沿所述安全排气口的第一方向延伸。

5.根据权利要求3所述的二次电池，其中所述第一槽具有U形形状、V形形状或倒梯形形状。

6.根据权利要求2所述的二次电池，其中：

所述安全排气口的第一区域从所述角形的部分横向延伸，

所述安全排气口的第二区域从所述第一区域延伸，

所述第一区域以所述第一区域之间的相对小角度在所述角形的部分处相交，所述相对小角度确定在所述安全排气口的外部表面处，

所述第二区域与所述第一区域相交，并且

相对大角度在所述第二区域之间，所述相对小角度比所述相对大角度小，所述相对大角度确定在所述安全排气口的所述外部表面处。

7.根据权利要求2所述的二次电池，其中：

所述安全排气口的第一区域从所述角形的部分横向延伸，并且

所述安全排气口的第二区域从所述安全排气口的所述周界朝向中央部分横向延伸。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其中：

所述第一区域以所述第一区域之间的相对小角度在所述角形的部分处相交，所述相对小角度确定在所述安全排气口的外部表面处，并且

所述第二区域具有在所述第二区域之间的相对大角度，所述相对大角度确定在所述安全排气口的所述外部表面处，所述相对小角度比所述相对大角度小。

9.根据权利要求7所述的二次电池，其中各个第二槽被定位在所述第二区域的横向部分处。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其中所述第二槽具有U形形状、V形形状或倒梯形形状。

11.根据权利要求9所述的二次电池，其中：

所述第二槽沿所述安全排气口的第一方向延伸，并且

所述第一槽被定位在所述角形的部分中并沿所述安全排气口的所述第一方向延伸。

12.根据权利要求11所述的二次电池，其中：

所述第二区域与所述第一区域相交，

所述第二槽被定位在所述第二区域与所述第一区域相交的位置并被设置在所述安全排气口的外部表面中，并且

所述第一槽被设置在所述安全排气口的所述外部表面中。

13.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述安全排气口包括两个端板，每个端板将所述第一区域和所述第二区域的端部连接到所述安全排气口的所述周界。

14.根据权利要求13所述的二次电池，其中：

第一槽被定位在所述角形的部分中，

各个第二槽被定位在所述第二区域的横向部分处，并且

所述两个端板与所述第一槽的各个端部相交。

15.根据权利要求14所述的二次电池，其中所述端板不与所述第二槽相交。

16.根据权利要求7所述的电池，其中所述第一区域中的每个为平坦的，且所述第二区域中的每个为平坦的。

17.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述第一区域中的每个为弯曲的，且所述第二区域中的每个为弯曲的。

18.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述安全排气口包含具有鸥形翼形状的横截面轮廓，其中内部分段从所述中央部分延伸，所述内部分段朝向所述安全排气口的周界以第一角度倾斜，并且外部分段从所述内部分段向所述周界延伸，所述外部分段朝向所述周界以小于所述第一角度的第二角度倾斜。

19.根据权利要求18所述的二次电池，其中所述内部分段和所述外部分段具有小于所述周界的厚度的厚度。

20.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述外壳包括壳体和盖板，所述安全排气口被设置在所述盖板中，所述盖板封闭所述壳体的端部。