CN102903862A - 可充电电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括壳体的可充电电池，其通过在侧向/纵向压缩条件下以特定方式引起壳体的弯曲而防止电池的短路。可充电电池壳体包括壳体中的开口，电极组件通过该开口插入。底部设置在所述壳体的与所述开口的一端相反的末端。前部连接到所述底部。后部连接到所述底部和所述前部。接合部布置在所述前部、后部和底部之间。另外，第一区域和第二区域纵向地设置在所述前部和后部中。所述第二区域位于所述第一区域的两侧。所述第一区域和所述第二区域延伸到所述接合部中。所述第二区域中的所述接合部厚于所述第一区域中的所述接合部。

Description

可充电电池

技术领域

本发明总地涉及可充电电池，用于在压缩条件下引起壳体的弯曲。

背景技术

可充电电池不同于一次电池，其可重复地进行充电和放电，并包括例如镍氢电池、锂电池及锂离子电池，其以组的形式制造从而广泛用于诸如移动电话、膝上电脑和可携式摄像机的便携式电子装置中。可充电电池包括电极组件、一起收纳电极组件和电解质溶液的壳体、以及密封壳体的上部开口的盖组件，电极组件通过使分隔体置于正电极和负电极之间地叠置正电极和负电极而以果冻卷形式螺旋卷绕。

例如，壳体可形成为由铝或铝合金制成的圆筒或方形物。当壳体由于沿垂直于方形壳体的上下方向的方向施加的压力，即在纵向压缩条件下，被压缩且导致形状改变时，壳体沿随机方向弯曲或折叠，从而难以控制电池的短路模式。在此情况下，正电极和负电极可在电极组件内短路，因而可充电电池可燃烧或爆炸。

上面在背景技术部分中披露的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可包含不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

做出本发明的一个目的是提供通过在纵向压缩条件下引起壳体弯曲来防止电池内部短路的可充电电池。

做出本发明的另一目的是提供在纵向压缩条件下防止燃烧和爆炸的可充电电池。本发明的示范实施方式提供一种电池，包括用于容置电极组件的壳体，该壳体可包括壳体中的开口，电极组件通过该开口插入。壳体末端的底部设置为与开口的一端相反。前部连接到所述底部。后部连接到所述底部和所述前部。接合部布置在所述前部、后部和底部之间。另外，第一区域和第二区域纵向地设置在所述前部和后部中。所述第二区域位于所述第一区域的两侧。所述第一区域和所述第二区域延伸到所述接合部中。所述第二区域中的所述接合部厚于所述第一区域中的所述接合部。

壳体可设定所述第一区域和第二区域为除了在所述接合部以外具有相同厚度。

所述壳体可以以单个整体件形成。

所述第一区域中的所述接合部的所述厚度从与所述第二区域中的所述接合部接触的点到所述前部和后部的中心线可逐渐减小。

所述第一区域的所述接合部可具有比所述第二区域的所述接合部小的机械强度。

所述第一区域可关于所述前部和后部的中心线对称设置。

所述第二区域中的所述接合部关于施加到所述壳体的压力可具有比所述第一区域中的所述接合部大的机械强度。

施加在所述壳体上的压力可导致所述第一区域中的弯曲。

在所述前部和所述底部之间的接触点处，所述接合部中的所述第一区域的第一曲率半径可小于所述接合部中的所述第二区域的第二曲率半径。

第一曲率半径和第二曲率半径是所述接合部中的所述第一区域和第二区域中的弯曲部的内曲率半径。

在所述前部和所述底部之间的接触点处，所述接合部中的具有所述第一曲率半径的所述第一区域和所述接合部中的具有所述第二曲率半径的所述第二区域的厚度从所述底部到所述前部可逐渐减小。

在所述后部和所述底部之间的接触点处，具有第一曲率半径的接合部的厚度从所述底部到所述后部可逐渐减小。

所述第二区域中的所述接合部可与所述第一区域和第二区域的接合部之间的厚度上的剖面差异成比例地具有比所述第一区域中的所述接合部更大的机械强度。

压力施加到所述壳体上时，所述前部在一方向上弯曲且所述后部在与所述前部的所述方向相反的方向上弯曲。

壳体还可包括覆盖所述壳体的开口的盖组件。

电极组件还可包括：负电极；正电极；及分隔体，位于所述负电极和所述正电极之间。

安装在所述盖组件中的电极端子可电连接到所述负电极。

盖组件还可包括：盖板，固定到所述壳体的所述开口，所述电极端子包括插入到所述盖板的端子孔的绝缘垫圈；端子板，电连接到所述电极端子；绝缘板，设置在所述盖板和所述端子板之间；以及绝缘壳，设置在所述电极组件和所述盖组件之间。

绝缘垫圈电绝缘所述电极端子和所述盖板并可密封所述电极端子和所述盖板之间的间隙。

绝缘板电绝缘所述端子板和所述盖板并可密封所述端子板和所述盖板之间的间隙。

因此，防止了在纵向压缩条件下电池的内部短路并防止了电池燃烧和爆炸。

附图说明

结合附图考虑时，随着本发明通过参照下面的详细说明而被更好地理解，本发明的更完整的评估及其很多附加优点将更显而易见，附图中相似的附图标记表示相同或类似的元件，其中：

图1示出了根据本发明第一示范实施方式的可充电电池的分解透视图；

图2示出了当图1的可充电电池组装时关于II-II线的剖视图；

图3示出了当图1的可充电电池组装时关于III-III线的剖视图；

图4示出了壳体的侧视图，该壳体可应用于图1的可充电电池；

图5示出了关于图4的线V-V的剖视图；

图6示出了关于图5的线VI-VI的剖视图；

图7示出了关于图5的线VII-VII的剖视图；

图8示出了剖视图，用于比较根据图6和图7的曲率差异的剖面差异；

图9示出了根据本发明的第一示范实施方式的在纵向压缩条件下的可充电电池的透视图；及

图10示出了壳体的接合部的剖视图，用于示出根据本发明的第二示范实施方式的可充电电池中的壳体的曲率差异。

具体实施方式

将参照附图在下文更充分地描述本发明，附图中示出本发明的示范实施方式。如本领域技术人员将理解的，所描述的实施方式可以各种不同方式修改，所有修改都不偏离本发明的精神或范围。附图和描述将看作实质上是说明性的而不是限制性的。相似的附图标记在说明书中始终表示相似的元件。

认识到附图中所示的组成部件的尺寸和厚度是任意给出的以更好地理解并易于描述，因此本发明不限于示出的尺寸和厚度。

图中层、膜、面板、区域等的厚度为清晰起见被放大。相似的附图标记在说明书中始终表示相似的元件。应当理解，当元件诸如层、膜、区域或衬底称为“在”另一元件上时，其可以直接在另一元件上或者也可以存在中间元件。或者，当元件称为“直接在”另一元件上时，没有中间元件存在。

为了清晰地阐明本发明，对描述无关紧要的元件从该描述的细节中省略，且相似的附图标记在说明书中始终表示相似的元件。

在若干示范实施方式中，具有相同构造的组成元件通过使用相同的附图标记在第一示范实施方式中代表性地描述，仅第一示范实施方式中描述的组成元件以外的组成元件将在其他实施方式中描述。在若干示范实施方式的描述中，术语“侧向压缩”或“侧向压缩力”涉及沿横向方向施加到壳体上的压缩力，术语“纵向压缩”或“纵向压缩力”涉及施加到壳体的纵向表面上的压缩力。

图1示出了根据本发明第一示范实施方式的可充电电池的分解透视图，图2示出了当图1的可充电电池组装时关于II-II线的剖视图。

参照图1和图2，可充电电池可包括用于充入和释放出电流的电极组件10、用于一起收纳电极组件10和电解质溶液的壳体20、以及密封壳体20的上部开口的盖组件30。

电极组件10可通过使作为电绝缘体的分隔体15置于正电极14和负电极16之间地叠置正电极14和负电极16并以果冻卷形式将其螺旋卷绕而形成。电极组件10具有对应于壳体20的内部空间的外形从而可被插入到壳体20中。

壳体20可通过形成在一侧的开口收纳电极组件10，并形成为导体从而可用作电极端子。例如，壳体20可由铝或铝合金制成，并可电连接到电极组件10的正电极14从而作为正电极端子。

在该实例中，安装在盖组件30中的电极端子31可电连接到电极组件10的负电极16从而作为负电极端子。然而，壳体20可作为负电极端子且电极端子31可用作正电极端子。

盖组件30可包括固定到壳体20的开口的盖板32。电极端子31可包括插入到盖板32的端子孔32a中的绝缘垫圈33。盖组件30可还包括电连接到电极端子31的端子板34、设置在盖板32和端子板34之间的绝缘板36、以及设置在电极组件10和盖组件30之间的绝缘壳37。

绝缘垫圈33电绝缘电极端子31与盖板32并密封它们之间的间隙。绝缘板36电绝缘端子板34与盖板32并密封它们之间的间隙。绝缘壳37电绝缘电极组件10与盖组件30。

固定到电极组件10的正电极14的正电极引线11可焊接在盖板32内从而将正电极14的电流传送到盖板32和壳体20。即，壳体20用作正电极端子。即，绝缘壳37将电极组件10的负电极16与具有正极性的盖板32绝缘。

固定到电极组件10的负电极16的负电极引线12可焊接在端子板34的底部从而将负电极16的电流传送到端子板34和电极端子31。即，电极端子31用作负电极端子。

图3示出了当图1的可充电电池组装时关于III-III线的剖视图，图4示出了壳体20的侧视图，该壳体20可应用于图1的可充电电池。

参照图3和图4，壳体20在一侧具有开口从而形成用于收纳电极组件10的空间，且其形成为方形，包括在开口的相反侧的第一表面/壁21（下面称为底部）、围绕开口和底表面/壁21的一侧的第二表面/壁（下面称为前部）22、以及围绕另一侧的第三表面/壁（下面称为后部）23。

根据第一示范实施方式的壳体20形成为防止施加到壳体20的侧向或纵向压力导致的对电极组件10的损害。在图4中，侧向/纵向压缩表示壳体20被沿垂直于方形/矩形壳体20中的上下方向的方向施加的压力压缩和变形（参照图9）。即，在图4中，纵向压缩条件的侧向/纵向压缩方向（P）在壳体20的右侧和左侧施加。

作为示例，壳体20通过深冲压（deep drawing）或压制（pressing）形成，且通过利用曲面连接底表面21和前部22以及利用弯曲部连接底部21和后部23而形成。参照图5详细描述的接合部24设置在前部、后部和底部（22、23和21）之间。

壳体20形成为将壳体20的弯曲或折叠位置引导至预定点从而防止在侧向/纵向压缩条件下电极组件10的内部短路。

图5示出了关于图4的V-V线的剖视图，部分地示出了接合部24。参照图4和图5，壳体20设定为对于纵向压缩条件具有不同的机械强度。即，壳体20包括第一区域A1和第二区域A2，第一区域A1对于纵向压缩条件具有较小的机械强度，第二区域A2比第一区域A1具有相对更大的机械强度。第一区域A1和第二区域A2纵向地设置在前部22和后部23中。在图4中，第一区域A1和第二区域A2始终具有相同的均匀厚度，除了接合部24以外，接合部24示于沿图4的V-V线的图5。

参照图5，接合部24的第一区域A1相对于壳体20的中心线（C）具有第一宽度W1。第二区域A2具有设置在第一区域A1两侧的第二宽度W2和W2。即，第一区域A1或第一和第二区域A1和A2相对于壳体20的中心线（C）对称。

作为示例，壳体20根据第一和第二区域A1和A2设定连接底部21和前部22并也连接底部21和后部23的曲面的曲率，并根据第一和第二区域A1和A2不同地设定曲面的厚度。一般地，表面的曲率是半径的倒数，半径越大曲率越小，半径越小曲率越大。

连接底部21和前部22的曲面的曲率和连接底部21和后部23的弯曲部的曲率相同，因此将以连接底部21和前部22的曲面为例描述厚度的比较和曲率半径。即，将不描述连接底部21和后部23的曲面。

图6示出了关于图5的VI-VI线的剖视图，图7示出了关于图5的VII-VII线的剖视图。参照图6和图7，关于壳体20，底部21的第一厚度t1形成为大于前部22的第二厚度t2（即，t1>t2）（其中后部23的厚度与前部22的厚度相同）。

因此，在侧向/纵向压缩条件下，具有机械强度的壳体20可取决于前部22和后部23的机械强度引起弯曲而不受底部21的机械强度的影响。即，壳体20可在与第二区域A2相比较弱的第一区域A1引起弯曲。例如，底部21的第一厚度t1为0.4mm且前部22的第二厚度t2为0.25mm。

参照图4至图6和图7，在第一区域A1连接底部21和前部22的曲面C1具有第一曲率半径R1，在第二区域A2连接底部21和前部22的曲面C2具有第二曲率半径R2。第一区域A1的第一曲率半径R1设定为小于第二区域A2的第二曲率半径R2。

例如，当壳体20压制形成时，第一和第二区域A1和A2通过利用具有相对较大的第二曲率半径R2的冲压器（punch）压制为具有第二曲率半径R2，且第一区域A1通过另外使用具有较小的第一曲率半径R1的冲压器压制为具有第一曲率半径R1。

第一和第二曲率半径R1和R2表示第一和第二区域A1和A2中的曲面C1和C2的内曲率半径。连接底部21和前部22的曲面C3的外曲率半径R0在第一和第二区域A1和A2中相同。

因此，连接底部21和前部22的曲面C1和C2在第一区域A1中利用第一曲率半径R1形成第三厚度t3，并在第二区域A2中利用第二曲率半径R2形成第四厚度t4。

第三和第四厚度t3和t4设定为在第一厚度t1和第二厚度t2之间，并从底部21朝向前部22逐渐减小。在图6和图7中，第三和第四厚度t3和t4在曲面C1和C2中的任意位置示出。

图8示出了剖视图，用于比较根据图6和图7的曲率差异的剖面差异。参照图8，连接底部21和前部22的曲面C1和C2在第一和第二区域A1和A2中具有剖面差异（ΔA）。

即，第二区域A2通过剖面差异（ΔA）具有比第一区域A1更大的机械强度。因此，在纵向压缩条件下，可在相对于壳体20的中心线（C）设定的第一区域A1中导致弯曲。

第二区域A2设置在关于壳体20的中心线（C）的两侧，第一区域A1设置在第二区域A2之间从而它在抵抗电池膨胀上是坚固的。

第一和第二区域A1和A2在前部22和后部23以相同构造形成，因而当以壳体20的前部22作为内侧且后部23作为外侧弯曲或者以后部23作为内侧且前部22作为外侧弯曲时，它们以相同方式弯曲并防止了内部短路。

图9示出了根据本发明的第一示范实施方式的在纵向压缩条件下的可充电电池的透视图。参照图9，可充电电池被弯曲，同时前部22设为壳体20的第一区域A1中的内侧且后部23设为外侧。例如，当压力施加到壳体20上时，前部22在一方向上弯曲且后部23在与前部22的该方向相反的方向上弯曲。在此情况下，在可充电电池中可防止内部短路。

图10示出了壳体的剖视图，用于示出在根据本发明的第二示范实施方式的可充电电池中的壳体20和接合部24的曲率差异。在第二示范实施方式的描述中，与第一示范实施方式相同的构造将被省略。

在第一示范实施方式中，壳体20的接合部24具有在宽度方向的中央的具有第一曲率半径R1的第一区域A1并具有在第一区域A1的两侧的具有第二曲率半径R2的第二区域A2。

然而，根据第二示范实施方式的壳体220的接合部24对应中心线（C）具有第一曲率半径R1（最大曲率），并在两侧具有第二曲率半径R2（最小曲率）。曲率半径从壳体220的两侧朝向中心线（C）线性减小（即，从第二曲率半径R2逐渐减小到第一曲率半径R1）。

即，通过连接底部221和前部222的曲面（C4）（包括连接底部221和后部223的曲面）设定的剖面差异（ΔA，参照图8）从两侧朝向中心线（C）线性减小。接合部24布置在前部、后部和底部（222、223和221）之间。

因此，由于图10所示的接合部24的结构，壳体220在中心线（C）具有最弱机械强度，因而有效防止了电池的内部短路，因为在纵向压缩条件下壳体在中心线（C）附近弯曲或折叠。

根据第一示范实施方式的壳体220在纵向压缩条件下可在第一区域A1的范围内根据情况在稍微不同的位置弯曲，且根据第二示范实施方式的壳体20由于在纵向压缩条件下在中心线（C）处弯曲而更精确地设定弯曲位置。

尽管结合当前认为是实际的示范实施方式的内容描述了本发明，但应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (20)

1.一种电池，包括用于容置电极组件的壳体，该壳体包括：

所述壳体中的开口，所述电极组件通过该开口插入；

底部，位于所述壳体的与所述开口的一端相反的末端；

前部，连接到所述底部；

后部，连接到所述底部和所述前部；

接合部，布置在所述前部、后部和底部之间；及

第一区域和第二区域，纵向地设置在所述前部和后部中，所述第二区域位于所述第一区域的两侧，所述第一区域和所述第二区域延伸到所述接合部中，

其中所述第二区域中的所述接合部厚于所述第一区域中的所述接合部。

2.如权利要求1所述的电池，其中所述第一区域和第二区域除了在所述接合部以外具有相同厚度。

3.如权利要求1所述的电池，其中所述壳体是单个整体件。

4.如权利要求1所述的电池，其中所述第一区域中的所述接合部的所述厚度从与所述第二区域中的所述接合部接触的点到所述前部和后部的中心线逐渐减小。

5.如权利要求1所述的电池，其中所述第一区域的所述接合部具有比所述第二区域的所述接合部小的机械强度。

6.如权利要求1所述的电池，其中所述第一区域关于所述前部和后部的中心线对称设置。

7.如权利要求1所述的电池，其中所述第二区域中的所述接合部关于施加到所述壳体的压力具有比所述第一区域中的所述接合部大的机械强度。

8.如权利要求1所述的电池，其中施加在所述壳体上的压力导致所述第一区域中的弯曲。

9.如权利要求1所述的电池，其中在所述前部和所述底部之间的接触点处，所述接合部中的所述第一区域的第一曲率半径小于所述接合部中的所述第二区域的第二曲率半径。

10.如权利要求9所述的电池，其中所述第一曲率半径和所述第二曲率半径是所述接合部中的所述第一区域和第二区域中的弯曲部的内曲率半径。

11.如权利要求10所述的电池，其中在所述前部和所述底部之间的接触点处，所述接合部中的具有所述第一曲率半径的所述第一区域和所述接合部中的具有所述第二曲率半径的所述第二区域的厚度从所述底部到所述前部逐渐减小。

12.如权利要求1所述的电池，其中在所述后部和所述底部之间的接触点处，具有第一曲率半径的所述接合部的厚度从所述底部到所述后部逐渐减小。

13.如权利要求1所述的电池，其中所述第二区域中的所述接合部与所述第一区域和第二区域的接合部之间的厚度上的剖面差异成比例地具有比所述第一区域中的所述接合部更大的机械强度。

14.如权利要求1所述的电池，其中压力施加到所述壳体上时，所述前部在一方向上弯曲且所述后部在与所述前部的所述方向相反的方向上弯曲。

15.如权利要求1所述的电池，还包括：

盖组件，覆盖所述壳体的所述开口。

16.如权利要求15所述的电池，其中所述电极组件还包括：

负电极；

正电极；及

分隔体，位于所述负电极和所述正电极之间。

17.如权利要求16所述的电池，还包括：

电极端子，安装在所述盖组件中并且电连接到所述负电极。

18.如权利要求17所述的电池，其中所述盖组件还包括：

盖板，固定到所述壳体的所述开口，所述电极端子包括插入到所述盖板的端子孔的绝缘垫圈；

端子板，电连接到所述电极端子；

绝缘板，设置在所述盖板和所述端子板之间；以及

绝缘壳，设置在所述电极组件和所述盖组件之间。

19.如权利要求18所述的电池，其中所述绝缘垫圈电绝缘所述电极端子和所述盖板并密封所述电极端子和所述盖板之间的间隙。

20.如权利要求19所述的电池，其中所述绝缘板电绝缘所述端子板和所述盖板并密封所述端子板和所述盖板之间的间隙。

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