CN104112836A - 可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

一种可再充电电池，包括：包括负电极和正电极的电极组件；接纳所述电极组件的壳体；电连接到所述电极组件并伸出到所述壳体外部的端子；将所述端子与所述电极组件彼此电连接的集流构件；以及部分包围所述集流构件的绝缘构件，并且所述集流构件包括多个熔断器部，所述多个熔断器部包括被所述绝缘构件包围的第一熔断器部和未被所述绝缘构件包围而被暴露的第二熔断器部。

Description

可再充电电池
技术领域
本发明各实施例的各方面涉及一种可再充电电池。
背景技术
与不能再充电的一次电池不同，可再充电电池为可被充电和放电的电池。具有低容量的可再充电电池可被用于如移动电话、膝上型计算机和可携式摄像机之类的便携式小型电子设备，具有大容量的可再充电电池被广泛用作驱动混合动力车辆、电动车辆等的电动机的电源。
近来，使用非水电解质的具有高能量密度的高功率可再充电电池已被开发出，并且高功率可再充电电池由大容量可再充电电池组成，其中多个可再充电电池被串联联接以便例如被用于驱动需要大功率的设备，比如电动车辆用的电动机。
另外，大容量可再充电电池通常包括串联联接的多个可再充电电池，并且例如可再充电电池可被形成为圆柱形或角形形状。
如果过电流流动通过具有由诸如金属的材料制成的壳体的可再充电电池，则由于可再充电电池的温度增加而存在着火的风险。另外，如果可再充电电池的内部压力由于由过电流造成的可再充电电池中的电解质溶液的分解而增加，则存在可再充电电池爆炸的风险。
在此背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对所描述的技术的背景的理解，因此，它可能包含不构成在此国家对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
根据本发明实施例的一方面，可再充电电池具有改进的安全性。根据本发明实施例的一方面，在可再充电电池中，在发生过电流时能够降低风险的安全装置的结构被改进。
根据本发明的一个或更多示例性实施例，一种可再充电电池包括：包括负电极和正电极的电极组件；接纳所述电极组件的壳体；电连接到所述电极组件并伸出到所述壳体外部的端子；将所述端子与所述电极组件彼此电连接的集流构件；以及部分包围所述集流构件的绝缘构件，并且所述集流构件包括多个熔断器部，所述多个熔断器部包括被所述绝缘构件包围的第一熔断器部和未被所述绝缘构件包围而被暴露的第二熔断器部。
熔断器孔可被形成在所述集流构件中，所述第一熔断器部可邻近所述熔断器孔的一端，并且所述第二熔断器部可邻近所述熔断器孔的相反端。所述集流构件可包括固定到所述端子的端子结合部、从所述端子结合部弯折的侧板和从所述侧板弯折并固定到所述正电极或所述负电极的第一集流件。
所述集流构件可包括连接到所述侧板的连接部和从所述连接部弯折并固定到所述正电极或所述负电极的第二集流件。所述绝缘构件可包括包围所述连接部的下绝缘部和包围从所述连接部弯折的所述第二集流件的集流绝缘部。
所述绝缘构件可包括包围所述端子结合部的上绝缘部，并且所述上绝缘部可包括暴露所述第二熔断器部的切口部。
所述集流构件可包括熔断器孔，并且所述上绝缘部可包括被插入所述熔断器孔中的分离支撑部。所述绝缘构件可包括包围所述侧板的侧绝缘部和包围从所述侧板弯折的所述第一集流件的集流绝缘部。
所述第一熔断器部和所述第二熔断器部可按照所述绝缘构件的宽度方向被分开并设置。
所述集流构件可包括第一熔断器孔和第二熔断器孔，并且所述第一熔断器孔和所述第二熔断器孔可按照所述集流构件的宽度方向被分开并设置。
所述第一熔断器部可邻近所述第一熔断器孔的一端，所述第二熔断器部可邻近所述第二熔断器孔的一端，并且所述多个熔断器部进一步包括可位于所述第一熔断器孔与所述第二熔断器孔之间的第三熔断器部。所述绝缘构件可包括暴露所述第二熔断器部和所述第三熔断器部的切口部。
所述绝缘构件可通过嵌件注射形成。所述绝缘构件可包括从由聚丙烯（PP）、全氟烷氧基（PFA）、聚苯硫醚（PPS）和聚醚醚酮（PEEK）组成的组中选择的至少一种。
根据本发明实施例的一方面，当所述熔断器由于过电流而操作时，所述熔断器按顺序被断开，从而减少电弧的产生，由此改进安全性。
附图说明
本发明的上述和其它特征及方面将通过参照附图更详细描述其一些示例性实施例而变得更加明显。
图1为根据本发明的一示例性实施例的可再充电电池的透视图。
图2为图1中的可再充电电池的沿线II-II截取的剖视图。
图3为根据本发明的一示例性实施例的图1中的可再充电电池的电极组件和集流构件的局部分解透视图。
图4为沿图3中的线IV-IV截取的剖视图。
图5为图3中的集流构件的局部透视图。
图6为根据本发明的一示例性实施例的图1中的可再充电电池的绝缘构件的透视图。
图7为根据本发明的另一示例性实施例的集流构件和绝缘构件的局部透视图。
图8为图7中的集流构件的局部透视图。
指示附图中的一些元件的附图标记的说明
101：可再充电电池         10：电极组件
11：正电极                12：负电极
21：正电极端子            22：负电极端子
25：盖板                  31：壳体
35、36：下绝缘构件        51、52：集流构件
512：端子结合部           512a：支撑孔
512b：熔断器孔            513：侧板
515：第一熔断器部         514：第二熔断器部
516：连接部               517、518：集流件
61：绝缘构件              612：上绝缘部
613：切口部               614：分离支撑部
615：侧绝缘部             616：下绝缘部
617、618：集流绝缘部
具体实施方式
在下面的详细描述中，简单通过例示的方式示出并描述本发明的某些示例性实施例。如本领域技术人员会认识到的那样，所描述的实施例可以以各种不同的方式被更改，全部不背离本发明的精神或范围。相应地，附图和描述将被认为在本质上为例示性的，而非限制性的。相似的附图标记在说明书中始终表示相似的元件。
图1为根据本发明的一示例性实施例的可再充电电池的透视图；图2为图1中的可再充电电池的沿线II-II截取的剖视图。
参见图1和图2，根据一个示例性实施例的可再充电电池101包括将隔板13置于正电极11和负电极12之间卷绕而成的电极组件10、电极组件10被设置在其中的壳体31、联接到壳体31的开口的盖板25和穿过盖板而被安装的正电极端子21和负电极端子22。
根据一个实施例的可再充电电池101可为矩形锂离子可再充电电池。然而，本发明不限于此，本发明各方面可被应用于各种类型的电池，诸如锂聚合物电池或圆柱形电池。
正电极11包括正极涂覆区域和正极未涂覆区域11a，正极涂覆区域为活性物质被涂覆到由薄膜金属箔形成的集流体的区域，薄膜金属箔例如由铝或类似物制成，正极未涂覆区域11a为未涂覆活性物质的区域。负电极12包括负极涂覆区域和负极未涂覆区域12a，负极涂覆区域为活性物质被涂覆到由薄膜金属箔形成的集流体的区域，薄膜金属箔例如由铜或类似物制成，负极未涂覆区域12a为未涂覆活性物质的区域。
正电极未涂覆区域11a被形成在正电极11的沿电极组件10的长度方向的一端，负电极未涂覆区域12a被形成在负电极12的沿电极组件10的长度方向的另一端。为绝缘体的隔板13介于正电极11与负电极12之间并与正电极11和负电极12卷绕在一起。
然而，本发明不限于此，并且电极组件10可具有这样的结构：其中以片形状形成的多个正电极和负电极与介于它们之间的隔板被堆叠。
在一个实施例中，壳体31具有大致立方体形状，开口被形成在其侧部。盖板25被联接到壳体31的开口，并可由薄金属板制成。盖板25被安装有从盖板25向外伸出并与正电极11电连接的正电极端子21和从盖板25向外伸出并与负电极12电连接的负电极端子22。
在一个实施例中，盖板25具有用于注入电解质溶液的电解质注入开口，并且用于密封电解质注入开口的密封塞23被安装到盖板25。在一个实施例中，盖板25包括排气构件27，凹痕27a被形成在排气构件27中，从而排气构件27可根据内部压力（例如，预定内部压力）而破裂。
正电极端子21被形成为穿过盖板25，用于密封的下衬垫26被安装在盖板25与正电极端子21之间。正电极端子21可具有圆柱体形状，螺纹被形成在正电极端子21上在正电极端子21的外圆周处，正电极端子21可包括在上侧支撑正电极端子21的螺母29。在一个实施例中，连接板32被安装在盖板25与螺母29之间在正电极端子21处。
在正电极端子21被插入连接板32中并与连接板32结合后，螺母29被联接在连接板32上。连接板32电连接正电极端子21和盖板25。相应地，在一个实施例中，盖板25和壳体31被电连接到正电极11。在一个实施例中，支撑集流构件51和正电极端子21的下绝缘构件36被安装在盖板25之下。正电极端子21通过集流构件51被电连接到正电极未涂覆区域11a，并且联接到集流构件51的端子凸缘可被形成在正电极端子21之下。
在一个实施例中，负电极端子22穿过盖板25而被安装，并且用于密封的下衬垫26被安装在盖板25与负电极端子22之间。负电极端子22可具有圆柱体形状，螺纹被形成在负电极端子22上在负电极端子22的外圆周处，并且负电极端子22可包括支撑负电极端子22的螺母29。在一个实施例中，用于密封和绝缘的上衬垫24被安装在盖板25与螺母29之间在负电极端子22处。
在一个实施例中，绝缘并支撑集流构件52和负电极端子22的下绝缘构件35被安装在负电极端子22之下。负电极端子22通过集流构件52被电连接到负极未涂覆区域12a，并且联接到集流构件52的端子凸缘可被形成在负电极端子22的下端。
图3为根据本发明的一示例性实施例的可再充电电池101的电极组件10和集流构件51的局部分解透视图；图4为沿图3中的线IV-IV截取的剖视图；图5为集流构件51的局部透视图。
参见图3至图5，根据一个实施例的可再充电电池101包括四个电极组件10。然而，本发明不限于此，并且根据本发明实施例的可再充电电池可包括一个电极组件或任何其它合适数量的电极组件。
集流构件51包括固定到正电极端子21的端子结合部512、形成为从端子结合部512弯折的侧板513、固定到正电极未涂覆区域11a的集流件517和518以及形成在端子结合部512处的第一熔断器部515和第二熔断器部514。
安装在负电极端子22处并联接到负电极端子22的集流构件52可具有与安装在正电极端子21处并联接到正电极端子21的集流构件51相同的结构，因此，其描述在此不重复。
在一个实施例中，端子结合部512具有四边形板状形状并具有支撑孔512a，正电极端子21在中心处被插入支撑孔512a中。并且，端子结合部512可通过焊接被联接在正电极端子21之下。侧板513从端子结合部512朝向壳体31的底部垂直地弯折，由此被设置为平行于壳体31的侧表面。
在一个实施例中，两个集流件517被连接到侧板513的相应端部，并通过例如焊接被联接到正电极未涂覆区域11a。在一个实施例中，连接部516被形成在侧板513之下，并且通过例如焊接联接到正电极未涂覆区域11a的两个集流件518被连接到连接部516的相应端部。
集流件517在集流件517在侧板513的两端处被弯折并被设置为平行于正电极未涂覆区域11a的状态下通过焊接被联接到正电极未涂覆区域11a。集流件517被联接到电极组件10中被设置在外部的电极组件10。同样，集流件518在集流件518在连接部516的两端被弯折并被设置为平行于正电极未涂覆区域11a的状态下通过焊接被联接到正电极未涂覆区域11a。集流件517被联接到电极组件10中位于外部的电极组件10，集流件518被联接到电极组件10中位于内部的电极组件10。
在一个实施例中，端子结合部512包括熔断器孔512b，熔断器孔512b与支撑孔512a分开并从支撑孔512a朝向壳体31的一侧设置。第一熔断器部515被形成为接触（或邻近）熔断器孔512b的一端，并且第二熔断器部514被形成为接触（或邻近）熔断器孔512b的另一端。在一个实施例中，第一熔断器部515和第二熔断器部514被设置为沿端子结合部512的宽度方向彼此平行，并通过熔断器孔512b分开。
由于熔断器孔512b，第一熔断器部515和第二熔断器部514的横截面面积的和小于集流构件51的其它部分的横截面面积，从而在过电流流向集流构件51时，第一熔断器部515和第二熔断器部514被熔化以切断电流。
图6为根据本发明的一示例性实施例的可再充电电池101的绝缘构件的透视图。
参见图4至图6，集流构件51包括用于绝缘并防止或基本防止电弧的绝缘构件61，并且在一个实施例中，绝缘构件61被形成为部分包围集流构件51。在一个实施例中，绝缘构件61被安装以包围侧板513和连接部516以及端子结合部512与集流件517和518的一部分。
在一个实施例中，绝缘构件61通过嵌件注射方法形成，以从端子结合部512到集流件517和518的上部分包围。在一个实施例中，绝缘构件61可例如由聚丙烯（PP）、全氟烷氧基（PFA）、聚苯硫醚（PPS）和聚醚醚酮（PEEK）形成。绝缘构件61以较小的厚度覆盖到集流构件51的表面，以防止或基本防止集流构件51接触壳体31并阻止在集流构件51中产生的电弧接触电解质溶液。如果集流构件51中产生的电弧接触电解质溶液，则电解质溶液可能由于高热量而燃烧或爆炸。
在一个实施例中，绝缘构件61包括包围端子结合部512的一部分的上绝缘部612、包围侧板513的侧绝缘部615、包围连接部516的下绝缘部616和包围集流件517和518的上部分的多个集流绝缘部617和618。绝缘构件61具有内部空间619，以插入或容纳集流构件51。侧绝缘部615相对于上绝缘部612被弯折并被连接在上绝缘部612的下侧处，下绝缘部616位于侧绝缘部615之下。集流绝缘部617在侧绝缘部615处被弯曲，集流绝缘部618在下绝缘部616处被弯曲。
如图4和图6所示，上绝缘部612包括切口部613，切口部613暴露第二熔断器部514。第一熔断器部515被绝缘构件61包围，第二熔断器部514通过切口部613被暴露。并且，如图4所示，绝缘构件61具有被插入熔断器孔512b中的分离支撑部614。分离支撑部614被插入熔断器孔512中，从而熔化部分不会彼此接触，并在第一熔断器部515和第二熔断器部514被熔化时保持分离状态。
在本示例性实施例中，第一熔断器部515被绝缘构件61覆盖，第二熔断器部514被暴露，并且第二熔断器部514先于第一熔断器部515被熔化。并且，第一熔断器部515在第二熔断器部514被熔化之后经过一定时间时被熔化。这是因为热在第一熔断器部515被绝缘构件61覆盖的情况下被耗散。绝缘构件61传递第一熔断器部515中产生的热，从而第一熔断器部515的熔化被延迟。
在第一熔断器部和第二熔断器部均被绝缘构件包围的情况下，第一熔断器部和第二熔断器部同步或同时熔化。并且，当熔断器熔化时，产生大电弧，并且当产生电弧时，集流构件的剩余材料和绝缘构件的剩余材料在绝缘构件熔化时混合。相应地，大量剩余材料由于剩余材料的电弧的二次接触而产生，使得可再充电电池可能由于该电弧而爆炸或燃烧。
然而，在本示例性实施例中，仅第一熔断器部515和第二熔断器部514中的第一熔断器部515被绝缘构件61包围，由此在第二熔断器部514熔化时第一熔断器部515保持连接，从而不产生电弧。并且，在第二熔断器部514首先熔化的状态下，第一熔断器部515被熔化，从而电弧的大小可被相对减小，由此可防止或基本防止爆炸和燃烧。
图7为根据本发明的另一示例性实施例的集流构件和绝缘构件的局部透视图；图8为图7中的集流构件的局部透视图。
参见图7和图8，下面描述根据本发明的另一示例性实施例的可再充电电池。除集流构件和绝缘构件之外，根据另一示例性实施例的可再充电电池与上面描述的可再充电电池101相同，因此，在此将不重复相同部件的描述。
根据另一示例性实施例的可再充电电池包括集流构件81，集流构件81包括固定到正电极端子21的端子结合部812、从端子结合部812弯折的侧板813、固定到正电极未涂覆区域11a的集流件817和818以及形成在端子结合部812处的第一熔断器部816、第二熔断器部815和第三熔断器部819。
在一个实施例中，端子结合部812被形成为正方形板或矩形板的形状，并包括支撑孔812a，正电极端子21在中心处插入支撑孔812a中。并且，端子结合部812可通过焊接被联接在正电极端子21之下。侧板813从端子结合部12朝向壳体31的底部垂直地弯折，由此被设置为平行于壳体31的侧表面。
在一个实施例中，两个集流件817被连接到侧板813的两个端部，并通过例如焊接被联接到正电极未涂覆区域11a。在一个实施例中，连接部814被形成在侧板813之下，通过例如焊接联接到正电极未涂覆区域11a的两个集流件818被连接到连接部814的两个端部。
端子结合部812包括第二熔断器孔812b和第一熔断器孔812c，并且第二熔断器孔812b和第一熔断器孔812c被设置为朝向壳体的一侧与支撑孔812a分开。在一个实施例中，第二熔断器孔812b和第一熔断器孔812c被设置为沿端子结合部812的宽度方向彼此平行。
第一熔断器部816被形成为接触（或邻近）第一熔断器孔812c的一端，第二熔断器部815被形成为接触（或邻近）第二熔断器孔812b的一端，并且第三熔断器部819被形成在第二熔断器孔812b与第一熔断器孔812c之间。
在一个实施例中，第一熔断器部816、第二熔断器部815和第三熔断器部819被设置为按照端子结合部812的宽度方向彼此平行。第一熔断器部816和第三熔断器部819通过第一熔断器孔812c分开，第二熔断器部815和第三熔断器部819通过第二熔断器孔812b分开。
由于第二熔断器孔812b和第一熔断器孔812c，第一熔断器部816、第二熔断器部815和第三熔断器部819的横截面面积的和小于集流构件81的其它部分的横截面面积，从而在过电流流向集流构件81时，第一熔断器部816、第二熔断器部815和第三熔断器部819被熔化，由此阻断电流。
用于绝缘并防止或基本防止电弧的绝缘构件82被形成在集流构件81处，并且绝缘构件82部分包围集流构件81。在一个实施例中，绝缘构件82包围侧板813和连接部814，并包围端子结合部812以及集流件817和818的一部分。
在一个实施例中，绝缘构件82包括包围端子结合部812的一部分的上绝缘部821、包围侧板813的侧绝缘部823、包围连接部814的下绝缘部824和包围集流件817和818的上部分的多个集流绝缘部825和826。
上绝缘部821包括切口部822，切口部822暴露第二熔断器部815和第三熔断器部819。相应地，第一熔断器部816被绝缘构件82包围，第二熔断器部815和第三熔断器部819通过切口部822被暴露。
在本示例性实施例中，第一熔断器部816被绝缘构件82覆盖，第二熔断器部815和第三熔断器部819被暴露，并且与第一熔断器部816相比，第二熔断器部815和第三熔断器部819首先被熔化。并且，在第二熔断器部815被熔化之后经过一定时间时第一熔断器部816被熔化。这是因为在第一熔断器部816被绝缘构件82覆盖的情况下热容易被散发。绝缘构件82传递侧部的第一熔断器部816中产生的热，从而第一熔断器部816的熔化被延迟。
在本示例性实施例中，其中仅第一熔断器部816被绝缘构件82包围，在第二熔断器部815和第三熔断器部819熔化时第一熔断器部816连接，从而不产生电弧。并且，在第二熔断器部815和第三熔断器部819首先熔化的状态下，第一熔断器部816熔化从而电弧的大小可被相对减小，由此防止或基本防止爆炸和燃烧。
虽然已结合目前被认为是一些示例性实施例描述了本发明，但是将理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，其意欲覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种变型和等同布置。

Claims (14)

1.一种可再充电电池，包括：
包括负电极和正电极的电极组件；
接纳所述电极组件的壳体；
电连接到所述电极组件并伸出到所述壳体外部的端子；
将所述端子与所述电极组件彼此电连接的集流构件；以及
部分包围所述集流构件的绝缘构件，
其中所述集流构件包括多个熔断器部，所述多个熔断器部包括被所述绝缘构件包围的第一熔断器部和未被所述绝缘构件包围而被暴露的第二熔断器部。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中熔断器孔被形成在所述集流构件中，所述第一熔断器部邻近所述熔断器孔的一端，并且所述第二熔断器部邻近所述熔断器孔的相反端。
3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述集流构件包括：
固定到所述端子的端子结合部；
从所述端子结合部弯折的侧板；和
从所述侧板弯折并固定到所述正电极或所述负电极的第一集流件。
4.根据权利要求3所述的可再充电电池，其中所述集流构件进一步包括：
连接到所述侧板的连接部；和
从所述连接部弯折并固定到所述正电极或所述负电极的第二集流件。
5.根据权利要求4所述的可再充电电池，其中所述绝缘构件包括：
包围所述连接部的下绝缘部；和
包围从所述连接部弯折的所述第二集流件的集流绝缘部。
6.根据权利要求3所述的可再充电电池，其中所述绝缘构件包括包围所述端子结合部的上绝缘部，并且所述上绝缘部包括暴露所述第二熔断器部的切口部。
7.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述集流构件包括熔断器孔，并且所述上绝缘部包括插入所述熔断器孔中的分离支撑部。
8.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述绝缘构件包括包围所述侧板的侧绝缘部和包围从所述侧板弯折的所述第一集流件的集流绝缘部。
9.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一熔断器部和所述第二熔断器部按照所述绝缘构件的宽度方向被分开并设置。
10.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述集流构件包括第一熔断器孔和第二熔断器孔，并且所述第一熔断器孔和所述第二熔断器孔按照所述集流构件的宽度方向被分开并设置。
11.根据权利要求10所述的可再充电电池，其中所述第一熔断器部邻近所述第一熔断器孔的一端，所述第二熔断器部邻近所述第二熔断器孔的一端，并且所述多个熔断器部进一步包括位于所述第一熔断器孔与所述第二熔断器孔之间的第三熔断器部。
12.根据权利要求11所述的可再充电电池，其中所述绝缘构件包括暴露所述第二熔断器部和所述第三熔断器部的切口部。
13.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述绝缘构件通过嵌件注射形成。
14.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述绝缘构件包括从由聚丙烯、全氟烷氧基、聚苯硫醚和聚醚醚酮组成的组中选择的至少一种。
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