CN102637834B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

一种二次电池包括：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与所述第二电极板之间的隔板；第一集电板和第二集电板，分别电连接到所述第一电极板和所述第二电极板；壳体，被配置为容纳所述电极组件、所述第一集电板和所述第二集电板；和盖板，被配置为封闭所述壳体以将所述电极组件、所述第一集电板和所述第二集电板密封在所述壳体内，其中增强阶梯部形成在所述盖板上，使得所述盖板的中心区域具有的厚度与所述盖板的周界区域的厚度不同。

Description

二次电池
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年2月10日递交到韩国知识产权局的韩国专利申请10-2011-0011871号的优先权和权益，其公开内容通过引用全部合并于此。
技术领域
本发明的各实施例涉及一种二次电池。
背景技术
与不能再充电的一次电池不同，二次电池是可再充电的。二次电池的类型包括低容量电池和高容量电池，低容量电池包括组形式的电池单元并且典型地用于诸如蜂窝电话和便携式摄像机的小型可携带电子设备，高容量电池包括被彼此联接的多个电池单元并且典型地用作电动小型摩托车、混合动力车辆或电动车辆的电机驱动电源。
二次电池被制造成诸如圆柱形状和棱柱形状的各种形状。二次电池被构造如下：通过将绝缘隔板插入于正电极板和负电极板之间而形成的电极组件与电解质一起被放置在壳体中；并且盖板位于壳体上。电极组件被连接到从盖板突出并暴露于二次电池外部的正极端子和负极端子。
如果二次电池例如由于冲击而变形时，在二次电池中可能产生短路，从而产生压力波动、着火或爆炸。因此，期望使二次电池更加耐用。
发明内容
本发明的一方面提供具有更牢固的盖板的二次电池。
本发明另一方面提供一种二次电池，其能够在外力施加到二次电池的条件下更稳定地使用。
根据各实施例中的至少一个，二次电池包括：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；第一集电板和第二集电板，分别电连接到所述第一电极板和所述第二电极板；壳体，被配置为容纳所述电极组件、所述第一集电板和所述第二集电板；和盖板，被配置为封闭所述壳体以密封所述电极组件、所述壳体、以及所述第一集电板和所述第二集电板，其中增强阶梯部形成在所述盖板上，使得所述盖板的中心区域具有的厚度与所述盖板的侧向或周界区域的厚度不同。
所述增强阶梯部可形成在所述盖板的底表面上。所述增强阶梯部可形成在所述中心区域与所述侧向区域之间。所述增强阶梯部可被形成为使得所述中心区域比所述侧向区域薄。所述增强阶梯部可形成在从所述盖板的两个侧向端部朝向所述盖板的中心区域相距约50mm的位置处。所述盖板的每个所述侧向区域的长度可为所述盖板的长度的约20％至约30％。
所述增强阶梯部可被形成为限定所述中心区域的底表面与所述侧向区域的底表面之间的预定厚度差。所述增强阶梯部可被形成为使得所述增强阶梯部的阶梯部侧向表面垂直于所述盖板的所述底表面。可替代地，所述增强阶梯部可被形成为使得所述增强阶梯部的阶梯部侧向表面从所述盖板的底表面倾斜。
所述增强阶梯部可被形成为使得所述增强阶梯部的阶梯部侧向表面的上部区域成圆形。所述增强阶梯部可被形成为使得所述增强阶梯部的所述阶梯部侧向表面的下部区域成圆形。
所述增强阶梯部可被形成为使得所述增强阶梯部的阶梯部侧向表面具有台阶形状。所述增强阶梯部可具有弧形形状，其中当从所述盖板的底侧观察时，所述增强阶梯部的弧形的中心可位于所述中心区域的底表面中。可替代地，所述增强阶梯部可具有弧形形状，并且当从所述盖板的底侧观察时，所述增强阶梯部的弧形的中心可位于所述侧向区域的底表面中。
所述二次电池可进一步包括被插入通过所述盖板并且被电连接到所述第一集电板和所述第二集电板的第一电极端子和第二电极端子，其中所述第一电极端子和所述第二电极端子可被插入通过并且被联接到所述盖板的侧向区域。所述中心区域和所述侧向区域的底表面可为平坦的。
所述增强阶梯部可形成在所述盖板的顶表面上，或者同时形成在所述盖板的顶表面和底表面上。
附图说明
所包括的附图提供对本公开进一步的理解，并且并入本申请文件中并构成本申请文件的一部分。附图示出本公开的示例性实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。附图中：
图1为示出根据实施例的二次电池的透视图；
图2为沿图1的I-I’线截取的二次电池的剖视图；
图3为示出图2的部分A的放大剖视图；
图4为示出根据另一实施例的二次电池的一部分的放大剖视图，该部分大体上对应于图2的部分A；
图5为示出根据另一实施例的二次电池的一部分的放大剖视图，该部分大体上对应于图2的部分A；
图6为示出根据另一实施例的二次电池的一部分的放大剖视图，该部分大体上对应于图2的部分A；
图7为示出根据另一实施例的二次电池的一部分的放大剖视图，该部分大体上对应于图2的部分A；
图8为示出根据另一实施例的二次电池的盖板的底部透视图；和
图9为示出根据又一实施例的二次电池的盖板的底部透视图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更完全地描述各示例实施例；然而，各示例实施例可被实施为不同的形式，并且不应该被理解为限于本文中列举的各实施例。相反，这些实施例被提供为使得本公开将透彻和完整，并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。
下文中，将参照附图详细描述各实施例。
图1为示出根据实施例的二次电池100的透视图。图2为沿图1的I-I’线截取的二次电池100的剖视图。图3为示出图2的部分A的放大剖视图。
参见图1至图3，当前实施例的二次电池100包括电极组件110、第一端子120、第二端子130、壳体140和盖组件150。
电极组件110通过将具有薄板或薄膜形状的第一电极板111、隔板113和第二电极板112卷绕或堆叠而形成。电极组件110具有胶卷型的卷绕形状。第一电极板111可起负电极的功能，并且第二电极板112可起正电极的功能。可替代地，第一电极板111和第二电极板112可起相反的功能，其中第一电极板111和第二电极板112的极性可颠倒。
第一电极板111通过将诸如石墨或碳的第一电极活性物质施加到由诸如铜或镍箔的金属箔形成的第一电极集电板而形成。第一电极板111包括未施加第一电极活性金属的第一电极未涂覆部分111a。在当前实施例中，能够被用于形成第一电极板111的材料不限于上面提到的材料。第一电极未涂覆部分111a起第一电极板111与第一电极板111的外部之间的电流通路的功能。
第二电极板112通过将诸如过渡金属氧化物的第二电极活性物质施加到由诸如铝箔的金属箔形成的第二电极集电板而形成。第二电极板112包括未施加第二电极活性金属的第二电极未涂覆部分112a。在当前实施例中，能够被用于形成第二电极板112的材料不限于上面提到的材料。第二电极未涂覆部分112a起第二电极板112与第二电极板112的外部之间的电流通路的功能。
隔板113可位于第一电极板111与第二电极板112之间，以防止短路并允许锂离子移动。隔板113可由聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或包括聚乙烯和聚丙烯的薄膜来形成。在当前实施例中，能够被用于形成隔板113的材料不限于上面提到的材料。
基本上，电极组件110与电解质一起容纳在壳体140中。电解质可包括诸如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(MEC)和碳酸二甲酯(DMC)的有机溶剂；和诸如LiPF6或LiBF4的锂盐。电解质可为液体、固体或胶体。
第一端子120和第二端子130以使第一端子120和第二端子130被分别电连接到第一电极板111和第二电极板112的方式被联接到电极组件110的两个端部。也就是，第一端子120和第二端子130以使第一端子120和第二端子130被分别连接到第一电极板111的第一电极未涂覆部分111a和第二电极板112的第二电极未涂覆部分112a的方式被联接到电极组件110的两个端部。
第一端子120通常由金属或其等同物形成，并且被电连接到第一电极板111。第一端子120包括第一集电板121、第一电极端子122和第一端子板123。
第一集电板121与从电极组件110的一侧突出的第一电极未涂覆部分111a接触。基本上，第一集电板121被焊接到第一电极未涂覆部分111a。第一集电板121具有大致颠倒的L形状，并且端子孔121d形成在第一集电板121的上部分中。第一电极端子122被装配并联接到端子孔121d。例如，第一集电板121由铜或铜合金形成。然而，第一集电板121的材料不限于此。
第一电极端子122穿透盖板151(后面描述)，并且向上突出，即突出远离壳体140的内部。第一电极端子122在盖板151的下侧被电连接到第一集电板121。第一电极端子122从盖板151向上突出，并且包括在盖板151下方的位置处的法兰122a，使得第一电极端子122不易于与盖板151分离。
第一电极端子122的法兰122a以下的部分被插入并焊接到第一集电板121的端子孔121d，并且第一电极端子122的法兰122a以上的部分被固定到第一端子板123。也就是，第一电极端子122的法兰122a以上的部分包括穿透盖板151的第一主体部122b，以及从第一主体部122b的顶面延伸且被螺纹联接到第一端子板123的第一联接部122c。螺纹形成在第一联接部122c的外表面上。可替代地，第一联接部122c可通过铆钉被联接到第一端子板123。第一电极端子122与盖板151电绝缘。例如，第一电极端子122可由铜、铜合金及其等同物中的一种形成。然而，第一电极端子122的材料不限于此。
第一端子板123可为具有大致六边形棱柱形状的螺母，并且被配置为与第一联接部122c联接。可替代地，第一端子板123可具有其它形状。例如，穿透孔可被形成为沿大致竖直方向穿过第一端子板123的中心部，使得第一电极端子122能够被插入穿过第一端子板123，并且接纳槽可形成在第一端子板123的上部中，使得第一联接部122c能够被容纳在接纳槽中。第一端子板123可由不锈钢、铜、铜合金、铝、铝合金及其等同物中的一种形成。然而，当前实施例不限于这些材料。第一端子板123和盖板151彼此绝缘。
第二端子130通常由金属或其等同物形成，并且被电连接到第二电极板112。第二端子130包括第二集电板131、第二电极端子132和第二端子板133。第二端子130可具有与第一端子120基本相同的形状。因此，其说明将不再重复。第二集电板131和第二电极端子132通常可由铝、铝合金及其等同物中的一种形成。然而，当前实施例不限于这些材料。第二端子板133可由不锈钢、铝、铝合金、铜、铜合金及其等同物中的一种形成。然而，当前实施例不限于此。
另外，第二端子板133可被电连接到盖板151。在该情况下，壳体140和盖板151(将在下面详细描述)可具有与第二端子130相同的极性(例如正极性)。
壳体140容纳电极组件110、第一电极端子122和第二电极端子132。电极组件110与电解质一起被容纳在壳体110中。壳体140具有带有开口的大致六面体的形状，使得电极组件110、第一端子120和第二端子130能够被插入并放置在壳体140中。在图2中，壳体140和盖组件150彼此联接的状态，其中盖组件150的周界部基本对应于壳体140的开口。壳体140可由铝、铜、铁、诸如SUS的不锈钢、陶瓷材料、聚合物及其等同物中的一种形成。然而，当前实施例不限于这些材料。壳体140可被电连接到电极组件110的第一电极板111和第二电极板112中的一个。也就是，壳体140可具有正极性和负极性中的一种。
盖组件150被联接到壳体140。详细地，盖组件150包括盖板151、密封垫圈152、塞153、安全排气部154、上绝缘构件155和下绝缘构件156。可替代地，密封垫圈152、上绝缘构件155和下绝缘构件156可被视为第一端子120和第二端子130的元件。
盖板151封闭壳体140的开口。盖板151可由与壳体140相同的材料形成。例如，盖板151可通过激光焊接被联接到壳体140。如上所述，盖板151可具有与第二端子130相同的极性。在该情况下，盖板151和壳体140可具有相同的极性。
盖板151包括中心区域C及侧向区域B1和侧向区域B2。增强阶梯部S形成在位于中心区域C与侧向区域B1和侧向区域B2之间的盖板151的底表面、即面向内部的表面上。在当前实施例中，增强阶梯部S形成在盖板151的底表面上。然而，当前实施例不限于此。例如，增强阶梯部S可形成在盖板151的顶表面、即面向外部的表面上，或者同时形成在盖板151的顶表面和底表面上。这种配置还可应用于下面的实施例。由于增强阶梯部S，中心区域C的厚度不同于侧向区域B1和侧向区域B2的厚度。也就是，中心区域C比侧向区域B1和侧向区域B2薄。因为盖板151的底表面的可能易于被压坏和变形的部分被增强阶梯部S增强，因此盖板151能够更加结构稳定。例如，还可防止盖板151的顶表面被压坏或扭曲。盖板151的中心区域C以及侧向区域B1和侧向区域B2的底表面基本为平坦的。在下面的各实施例的说明中，盖板的中心和侧向区域将由相同的附图标记C、B1和B2指代。
参见图3，中心区域C的底表面151a与侧向区域B1和侧向区域B2(仅示出一个侧向区域)的底表面151c之间具有厚度差。在增强阶梯部S1(仅示出一个增强阶梯部)中，阶梯部侧向表面151b(仅示出一个)可垂直于中心区域C的底表面151a以及侧向区域B1和侧向区域B2的底表面151c。稍后将根据其它各实施例参照图4至图9详细描述各种增强阶梯部。在一个实施例中，增强阶梯部S1形成在与盖板151的侧向端部朝向中心区域C相距约50mm的位置处。例如，如果盖板151的总长度为约170mm，则增强阶梯部S1可形成在与盖板151的侧向端部相距约50mm的位置处。在该情况下，盖板151的中心区域C的长度可为约70mm。侧向区域B1和侧向区域B2中的每一个的长度为盖板151长度的约20％到约30％。盖板151的中心区域C的厚度可为约0.85mm，并且盖板151的侧向区域B1和侧向区域B2的厚度可为约3.0mm。
第一电极端子122和第二电极端子132被插入并被联接到盖板151的侧向区域B1和侧向区域B2。
在当前实施例中，由于形成在盖板151的底表面上的增强阶梯部S，盖板151的厚度从中心区域C到侧向区域B1和侧向区域B2发生变化，以便增强容易变形的部分，并且由此盖板151的强度可被有效提高。
密封垫圈152由绝缘材料形成，并且位于盖板151与第一电极端子122和第二电极端子132之间，以密封盖板151与第一电极端子122和第二电极端子132之间的间隙。密封垫圈152防止湿气渗透进入二次电池100中或者防止电解质从二次电池100内部泄露。
塞153封闭盖板151的电解质注入孔。安全排气部154位于盖板151的排气孔上，并且切口154a形成在安全排气部154中，使得安全排气部154能够在预设压力下被打开。
上绝缘构件155位于盖板151与第一电极端子122和第二电极端子132之间。另外，上绝缘构件155与盖板151和密封垫圈152紧密接触。上绝缘构件155将盖板151与第一端子板123和第二端子板133绝缘。
下绝缘构件156位于盖板151与第一集电板121和第二集电板131之间，以防止不必要的短路。也就是，下绝缘构件156防止第一集电板121与盖板151之间的短路以及第二集电板131与盖板151之间的短路。下绝缘构件156还位于盖板151与第一电极端子122和第二电极端子132之间，从而能够防止盖板151与第一电极端子122和第二电极端子132之间发生短路。
因此，根据当前实施例，二次电池100能够较小地因外力而变形，因此二次电池100能够更加结构稳定。
图4为示出根据另一实施例的二次电池的一部分的放大剖视图，该部分对应于图3的部分A。
参见图4，盖板251的中心区域C的底表面251a与盖板251的侧向区域B1和侧向区域B2(仅示出一个侧向区域)的底表面251c之间具有厚度差，以形成增强阶梯部S2(仅示出一个增强阶梯部S2)。中心区域C的底表面251a以及侧向区域B1和侧向区域B2的底表面251c基本为平坦的，并且连接底表面251a和底表面251c的阶梯部侧向表面251b(仅示出一个)是倾斜的。阶梯部侧表面251b可朝向中心区域C倾斜或朝向中心区域C的两侧倾斜。中心区域C与侧向区域B1和侧向区域B2之间的厚度差h2可等于图2和图3中所示的厚度h1。
图5为示出根据另一实施例的二次电池的一部分的放大剖视图，该部分对应于图3的部分A。
参见图5，增强阶梯部S3(仅示出一个)在盖板351的中心区域C的底表面351a与盖板351的侧向区域B1和侧向区域B2(仅示出一个)的底表面351e之间形成为台阶形状。换言之，形成在中心区域C的底表面351a与侧向区域B1和侧向区域B2的底表面351e之间的增强阶梯部S3具有由两个阶梯部侧表面351b和351d以及位于阶梯部侧向表面351b与阶梯部侧向表面351d之间的阶梯部水平表面351c形成的台阶形状。当前实施例不限于两级台阶，而可形成三级或更多级台阶。中心区域C与侧向区域B1和侧向区域B2之间的两个厚度差h3a与h3b之和等于图2和图3中所示的厚度h1。
图6为示出根据另一实施例的二次电池的一部分的放大剖视图，该部分对应于图3的部分A。
参见图6，增强阶梯部S4(仅示出一个)包括从盖板451的中心区域C的底表面451a的两侧延伸的圆形部分。详细地，增强阶梯部S4可包括位于中心区域C的底表面451a与侧向区域B1和侧向区域B2的底表面451c之间的阶梯部侧向表面451b(仅示出一个)，并且阶梯部侧表面451b的上部分可以抛物线或弧形形状成圆形。作为中心区域(C)与侧向区域B1和侧向区域B2之间的厚度差的阶梯部侧表面451b的厚度h4可等于图2和图3中所示的厚度h1。
图7为示出根据另一实施例的二次电池的一部分的放大剖视图，该部分对应于图3的部分A。
参见图7，增强阶梯部S5(仅示出一个)包括：与图6类似的从盖板551的中心区域C的底表面551a的两侧延伸的圆形部分；和从盖板551的侧向区域B1和侧向区域B2的底表面551e延伸的圆形部分。详细地，增强阶梯部S5可包括位于中心区域C的底表面551a与侧向区域B1和侧向区域B2的底表面551e之间的阶梯部侧表面551c(仅示出一个)，并且阶梯部侧表面551c的上部分551b和下部分551d可以抛物线或弧形形状成圆形。作为中心区域C与侧向区域B1和侧向区域B2之间的厚度差的阶梯部侧向表面551c的厚度h5可等于图2和图3中所示的厚度h1。
图8为示出根据另一实施例的二次电池的盖板的底部透视图。
参见图8，增强阶梯部S6形成为弧形形状。当从盖板651的底侧观察时，增强阶梯部S6的弧形的中心位于盖板651的中心区域C的底表面651a中。详细地，增强阶梯部S6可包括位于中心区域C的底表面651a与盖板651的侧向区域B1和侧向区域B2的底表面651c之间的阶梯部侧表面651b，并且阶梯部侧表面651b可为弧形形状。作为中心区域C与侧向区域B1和侧向区域B2之间的厚度差的阶梯部侧向表面651b的厚度h6可等于图2和图3中所示的厚度h1。
图9为示出根据另一实施例的二次电池的盖板的底部透视图。
参见图9，增强阶梯部S7形成为弧形形状。当从盖板751的底侧观察时，增强阶梯部S7的弧形的中心位于盖板751的侧向区域B1和侧向区域B2的底表面751c中。详细地，增强阶梯部S7可包括位于盖板751的中心区域C的底表面751a与盖板751的侧向区域B1和侧向区域B2的底表面751c之间的阶梯部侧向表面751b，并且阶梯部侧向表面751b可为弧形形状。作为中心区域C与侧向区域B1和侧向区域B2之间的厚度差的阶梯部侧向表面751b的厚度h7可等于图2和图3中所示的厚度h1。
如上所述，根据各实施例，提供各种增强阶梯部，使得盖板的中心区域能够比盖板的更频繁接受外力的侧向区域更薄。因此，二次电池的重量能够被减少，同时提高了二次电池的强度。
根据各实施例，二次电池的盖板通过以下方式被加强：盖板的靠近壳体的区域具有的厚度不同于其它区域的厚度，因为这些区域更频繁地接受外力。
另外，根据各实施例，因为二次电池较小地因外力而变形，因此二次电池能够更稳定地使用。
另外，根据各实施例，盖板的强度能够提高，并且二次电池的重量能够减小。
本文已经公开了各示例性实施例，并且尽管采用具体术语，但它们仅以概括和描述的意义被使用和解释，而非用于限制的目的。因此，本领域技术人员应该理解的是，在不脱离由所附权利要求提出的本公开的精神和范围的情况下可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (14)

1.一种二次电池包括：
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与所述第二电极板之间的隔板；
第一集电板和第二集电板，分别电连接到所述第一电极板和所述第二电极板；
壳体，被配置为容纳所述电极组件、所述第一集电板和所述第二集电板；和
盖板，被配置为封闭所述壳体以将所述电极组件、所述第一集电板和所述第二集电板密封在所述壳体内，其中增强阶梯部形成在所述盖板上，使得所述盖板的中心区域具有的厚度与所述盖板的侧向区域的厚度不同，
其中所述增强阶梯部被形成为使得所述中心区域比所述侧向区域薄，
其中所述增强阶梯部限定所述中心区域的面向内部的表面与所述侧向区域的面向内部的表面之间的厚度差，
其中所述增强阶梯部具有包括多级阶梯的阶梯部侧向表面。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强阶梯部位于所述盖板的面向内部的表面上。
3.如权利要求2所述的二次电池，其中所述增强阶梯部形成在所述中心区域与所述侧向区域之间。
4.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强阶梯部与所述盖板的对应的侧向端部相距50mm。
5.如权利要求1所述的二次电池，其中所述盖板的每个所述侧向区域的长度为所述盖板的长度的20％至30％。
6.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强阶梯部具有与所述盖板的所述面向内部的表面垂直的阶梯部侧向表面。
7.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强阶梯部具有从所述盖板的面向内部的表面倾斜的阶梯部侧向表面。
8.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强阶梯部被形成为使得所述增强阶梯部的阶梯部侧向表面的上部区域成圆形。
9.如权利要求8所述的二次电池，其中所述增强阶梯部被形成为使得所述增强阶梯部的所述阶梯部侧向表面的下部区域成圆形。
10.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强阶梯部具有弧形形状，使得当从所述盖板的底侧观察时，所述增强阶梯部的弧形的中心位于所述中心区域的面向内部的表面中。
11.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强阶梯部具有弧形形状，并且当从所述盖板的底侧观察时，所述增强阶梯部的弧形的中心位于所述侧向区域的面向内部的表面中。
12.如权利要求2所述的二次电池，进一步包括通过所述盖板突出并且被分别电连接到所述第一集电板和所述第二集电板的第一电极端子和第二电极端子，
其中所述第一电极端子和所述第二电极端子被插入通过并且被联接到所述盖板的对应的侧向区域。
13.如权利要求2所述的二次电池，其中所述中心区域和所述侧向区域的面向内部的表面为平坦的。
14.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强阶梯部形成在所述盖板的面向外部的表面上，或者同时形成在所述盖板的面向外部的表面和面向内部的表面上。
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