CN104167515B - 盖板和电池 - Google Patents

Abstract

提供一种用于密封容纳电极组件的壳体的盖板及一种电池，该盖板包括：覆盖电极组件的盖部分；具有第一厚度的支撑部分，支撑部分从盖部分沿第一方向偏移；以及连接盖部分和支撑部分的加固部分。加固部分具有大于第一厚度的加工厚度，第一厚度和加工厚度沿第一方向被测量。

Description

盖板和电池

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年5月15日递交的名称为“二次电池”的美国临时专利申请No.61/823,646的优先权，该申请通过引用整体合并于此。

技术领域

一个或更多实施例涉及盖板和电池。

背景技术

一般来说，和不可再充电的一次电池不同，二次电池可以是可再充电和可放电的。二次电池根据应用二次电池的外部设备的类型，以单电池或其中多个电池被电连接为单一单元的电池模块的形式作为能量源被用于移动设备、电动车辆、混合动力车辆、电动自行车和不间断电源。

发明内容

实施例针对一种用于密封容纳电极组件的壳体的盖板，该盖板包括：覆盖电极组件的盖部分；具有第一厚度的支撑部分，支撑部分与盖部分沿第一方向偏置；和连接盖部分和支撑部分的加固部分。加固部分具有大于第一厚度的加工厚度，第一厚度和加工厚度沿第一方向被测量。

支撑部分可以比盖部分更远离壳体的底部。

加固部分可以在盖部分和支撑部分之间对角地延伸。

盖部分可以具有沿第一方向测量的第二厚度，第二厚度小于加工厚度。

加固部分可以沿盖部分的整个周边延伸。

支撑部分可以沿盖部分的整个周边延伸。

盖部分可以具有相对的长边和相对的短边，加固部分至少沿长边延伸。

支撑部分可以沿盖部分的整个周边延伸。

盖板可以包括盖部分中的安全排气口。

加固部分具有相对的上和下表面，加工厚度为上和下表面沿第一方向的间隔的最小值。

加工厚度可以是加固部分的上和下表面沿第一方向的间隔的平均值。

加固部分在盖部分和支撑部分之间可以是非线性的。

实施例针对一种电池，包括：电极组件；容纳电极组件的壳体；以及用于密封壳体的盖板。盖板可以包括：覆盖电极组件的盖部分；具有第一厚度的支撑部分，支撑部分与盖部分沿第一方向偏置；以及连接盖部分和支撑部分的加固部分。加固部分可以具有大于第一厚度的加工厚度，第一厚度和加工厚度沿第一方向被测量。

支撑部分可以比盖部分更远离壳体的底部。

加固部分可以在盖部分和支撑部分之间对角地延伸。

盖部分可以具有沿第一方向测量的第二厚度，第二厚度小于加工厚度。

加固部分可以沿盖部分的整个周边延伸。

盖部分可以具有相对的长边和相对的短边，加固部分至少沿长边延伸。

支撑部分可以被紧固到壳体。

支撑部分可以被紧固到壳体的内表面。

附图说明

通过参照附图详细描述各示例性实施例，对于本领域普通技术人员来说特征将变得更明显，附图中：

图1例示根据一实施例的二次电池的透视图；

图2例示图1所示的二次电池的分解透视图；

图3例示沿图1的线III-III截取的二次电池的剖视图；

图4例示图3所示的盖板的剖视图；

图5例示示出图4所示的一部分的放大视图的剖视图；

图6例示根据一实施例的盖板的透视图；和

图7和图8例示示例性地示出被施加到盖板的各个负载的图。

具体实施例

现在将详细地参照各实施例，这些实施例的示例被例示在附图中，其中所有附图中相同的附图标记代表相同的元件。

图1例示根据一实施例的二次电池的透视图。图2例示图1所示的二次电池的分解透视图。

参照图1和图2，二次电池包括在其中容纳电极组件150的壳体180以及封闭电极组件150被容纳在其中的壳体180的盖板100。例如，盖板100可被结合在壳体180上，并且焊接部分可以沿盖板100和壳体180的彼此接触的边缘被形成。这样的焊接部分可以由在盖板100和壳体180之间进行的激光焊接操作形成。

盖板100包括盖部分100a、支撑部分100b和加固部分100c。盖部分100a形成盖板100的主体，并在电极组件150的上部之上延伸。支撑部分100b在盖部分100a的外周上，并被结合到壳体180。加固部分100c连接盖部分100a和支撑部分100b到彼此，并从盖部分100a和支撑部分100b以弯曲形状延伸，从而连接在它们之间具有高度差的盖部分100a和支撑部分100b。

具有彼此相反极性的一对电极端子110和120，例如第一电极端子110和第二电极端子120，可以被形成在盖板100上。特别地，第一和第二电极端子110和120可以被形成为贯穿盖板100的盖部分100a。例如，第一和第二电极端子110和120被电连接到容纳在二次电池中的电极组件150，并且第一和第二电极端子110和120被分别电连接到电极组件150的第一和第二电极板。因此，第一和第二电极端子110和120可以用作供给在二次电池中积累的放电功率到外部或者从外部接收充电功率的正极端子和负极端子。例如，第一和第二电极端子110和120可以被形成在二次电池的相对侧上。

可替代地，二次电池的盖板100可以被电连接到电极组件150以用作端子，允许第一和第二电极端子110和120中的一个被省略。

图3例示沿图1的线III-III截取的二次电池的剖视图。图4例示没有附加元件被连接在其上的图3所示的盖板100的剖视图。

参照图3，盖板100被结合到电极组件150被容纳在其中的壳体180的上端，并可密封壳体180的开口。例如，盖板100和壳体180可通过焊接盖板100的边缘被彼此结合。

盖板100包括被形成在电极组件150的上部上的盖部分100a、从盖部分100a的边缘支撑盖部分100a的支撑部分100b以及将盖部分100a和支撑部分100b彼此连接并被加工成具有大于周边部分的厚度的加固部分100c。

盖部分100a形成盖板100的主体，并且可以被设置为面对电极组件150。例如，具有相对弱的结构从而在二次电池中的内部压力超过设定点时被破裂以提供气体排放通道的安全排气口108可以被形成在盖部分100a中。此外，用于将电解质注入到壳体180中的电解质注入孔可以被形成在盖部分100a中，并且在完成电解质的注入后电解质注入孔可以由密封盖109封闭。

支撑部分100b可以沿盖板100的边缘被形成，并可以形成盖板100和壳体180之间的结合部分，例如通过激光焊接的焊接部分。支撑部分100b通过经由焊接结合到壳体180来支撑盖板100。例如，支撑部分100b可以被设置为面对壳体180的内表面，并可通过焊接工艺被结合到壳体180的内表面。焊接部分可以沿支撑部分100b和壳体180的彼此接触的侧表面被形成。

参照图4，支撑部分100b的上表面的高度Hs可以等于或小于壳体180的上端面的高度H1。这里，支撑部分100b的上表面的高度Hs和壳体180的上端面的高度H1可以从同一水平面起被测量，例如，从二次电池的底表面起被测量。

支撑部分100b的上表面的高度Hs相对低表示包括支撑部分100b的盖板100位于相对低的位置。当盖板100位于低于壳体180（壳体的上端面）时，可以在盖板100上确保宽的安装空间。例如，电路组件（未示出）可以被安装在盖板100上。这样的电路组件可包括可被设置在盖板100上的用于控制二次电池的充电和放电操作的电路、用于发送/接收二次电池的状态信息或控制信号的布线（未示出）、用于引导电连接的引线部件（未示出）和/或用于防止例如二次电池的过充电或过放电的不正常操作的安全器件（未示出）。因此，如果在盖板100上可以确保大安装空间，上述电路组件（未示出）可以被容易地安装。

参照图4，支撑部分100b可以位于盖部分100a上方的台阶。也就是，支撑部分100b的上表面的高度Hs可以大于盖部分100a的上表面的高度Hc。高度Hs和高度Hc可以基于例如二次电池的底表面的相同水平被测量。当盖部分100a位于相对低时，可以在盖部分100a上确保电路组件（未示出）被安装在其上的大的安装空间。

加固部分100c被形成在盖部分100a和支撑部分100b之间。例如，加固部分100c可以被形成为沿盖部分100a的外周围绕盖部分100a的边界。在一个实施例中，加固部分100c在盖部分100a和支撑部分100b之间可以是非线性的。加固部分100c被弯曲，以连接彼此呈阶梯状的盖部分100a和支撑部分100c，弯曲结构可以对提高盖板100的强度做出贡献。盖板100可由对外部负载弱并且可以由于压缩负载或弯曲负载而屈曲的金属薄膜形成。即使盖板100没有由例如屈曲或屈服而严重变形，盖板100的安全排气口108可以由于即使是轻微的变形而破裂。因此，加固部分100c被形成，以防止或减少盖板100的变形。

图5是图4所示的盖板100的局部放大图。参照图5，加固部分100c连接在不同的高度彼此呈阶梯状的盖部分100a和支撑部分100b，也就是，加固部分100c可以从盖部分100a在对角方向延伸，以彼此连接盖部分100a和支撑部分100b。

加固部分100c可以被形成为具有大于盖部分100a和支撑部分100b的加工厚度的加工厚度Tr。加工厚度Tr在测量盖部分100a的厚度Tc和支撑部分100b的厚度Ts的相同方向上被测量，并且通常可在具有平坦形状的盖板100的厚度方向上被测量。

加工厚度Tr被定义为加固部分100c的彼此相对的第一表面100c1和第二表面100c2之间的宽度，并且如上所述，可在盖板100的厚度方向上被测量。如果加固部分100c的相对的第一和第二表面100c1和100c2是平行的，加固部分100c可以在加固部分100c的整个部分具有均匀的加工厚度Tr。否则，如果加固部分100c的第一和第二表面100c1和100c2不平行，在加固部分100c的不同点，加工厚度Tr是可变化的。

在整个说明书中，当加固部分100c的加工厚度Tr被显示为大于盖部分100a的厚度Tc和支撑部分100b的厚度Ts时，加固部分100c的加工厚度Tr可以表示加固部分100c的整个部分的最小加工厚度。例如，如果加固部分100c的第一和第二表面100c1和100c2不平行，则加固部分100c的加工厚度Tr根据所测量的点是可变的。加工厚度Tr可以是加固部分100c的第一和第二表面100c1和100c2的间隔的平均值。加固部分100c的最薄点的加工厚度Tr可以大于盖部分100a和支撑部分100b的厚度Tc或Ts。由于加固部分100c可承受的负载与加固部分100c的最弱的点有关，并且负荷被集中在最弱的点上以引起屈曲变形，因此加固部分100c的最小加工厚度Tr被形成为大于至少盖部分100a和支撑部分100c的厚度Tc和Ts，从而提高加固部分100c的强度。

然而，如果加固部分100c通过冲压板状的基材而形成，加固部分100c的第一和第二表面100c1和100c2一般彼此平行，因此，第一和第二表面100c1和100c2之间的加工厚度Tr是恒定的。因此，平均加工厚度Tr，而不是最小加工厚度Tr，可以大于盖部分100a和支撑部分100b的厚度，从而加固部分100c的整体强度可以得到提高。

特别地，在加固部分100c的加工厚度Tr和盖部分100a的厚度Tc之间存在关系Tr>Tc。此外，加固部分100c的加工厚度Tr大于支撑部分的厚度Ts（Tr>Ts）。在本发明的实施例中，盖部分100a和支撑部分100b可被形成为具有相同厚度（Tc≈Ts）。例如，当具有恒定厚度的板状的基材被冲压时，盖部分100a和支撑部分100b通常具有彼此相同的厚度。

盖板100可以通过在板状的基材上进行冲压处理被形成。通过进行在上模和下模之间插入原材料金属板并向其施加预定压力的冲压处理，弯曲的加固部分100c可以被形成在原材料金属板中。例如，加固部分100c的弯曲形状和加工厚度Tr可以根据上模和下模中的模具的形状来确定。例如，当增加对应于支撑部分100b和盖部分100a之间的高度差的加工深度d时，加固部分100c的加工厚度Tr可以被增加。然而，除了可以取决于加工深度d之外，加固部分100c的加工厚度Tr可以取决于可能影响加固部分100c的形状的例如基材的厚度和加工压力的其它加工变量而改变。

图6例示了根据实施例的二次电池的盖板100的透视图。参照图6，加固部分100c可以沿盖板100的长边和短边被连续形成，并可以被形成为完全围绕盖板100内的盖部分100a的闭环。如后面将要描述的那样，在制造二次电池、收集多个二次电池以形成模块或驱动二次电池的期间，盖板100可以接收在各个方向上的压缩负载或弯曲负载。因此，闭环形状的加固部分100c可以被形成，以提高对各个方向的负载的抵抗。

具体地说，加固部分100c可以包括沿盖板100的长边延伸的长边101和沿盖板100的短边延伸的短边102。长边101和短边102可以被形成为彼此接触，或者用于连接长边101和短边102的连接部分（未示出）可以被额外形成。

例如，如果加固部分100c没有被连续形成，而是包括断开部分，应力可能会集中在加固部分100c的断开部分，从而使加固部分100c变形。然而，根据本实施例，加固部分100c可以考虑在某个方向上施加的负载而被选择性地形成在局部点上。例如，可以考虑在前后方向施加的压缩负载而选择性地只形成短边102，或者可以考虑在上下方向施加的弯曲负载而选择性地只形成长边101。然而，考虑到盖板100的纵横比，可以至少沿容易屈曲的长边形成加固部分100c。

图7是示出施加到盖板100的负载的示例的图。

参照图7，第一压力P1可以从上方向被施加到盖板100。当电路组件（未示出）被安装在盖板100上时，第一压力P1可能由于在安装电路组件期间，例如在冲压电路组件到盖板100上的期间，产生的负载以及电路组件本身的重量而产生。

第二压力P2可以从下方向被施加到盖板100。根据充电和放电操作，二次电池中的内部压力可能上升。如果内部压力达到安全排气口108的设定断裂点，在内部压力由于安全排气口108的断裂而被释放之前，第二压力P2仍然被施加到盖板100。

第三压力P3可以从左和右方向被施加到盖板100。在其中多个二次电池被堆叠的模块化结构中，限制板（未示出）可以沿着二次电池的左侧和右侧表面被提供。因此，在安装限制板（未示出）时，第三压力P3可以从左和右方向被施加。不同地，如果多个二次电池被布置在左和右方向，例如，多个二次电池被堆叠在多行中，第三压力P3可以由于相邻二次电池的膨胀而被施加到二次电池。

例如，加固部分100c的长边101可有效地抵抗来自上和下部的第一和第二压力P1和P2，以及来自左和右方向的第三压力P3。特别地，加固部分100c的长边101可以有效地抑制取决于盖板100的纵横比的盖板100的屈曲变形。

图8是示出施加到盖板100的负载的另一个示例的图。参照图8，第四压力P4可以从后和前方向被施加到盖板100。在其中多个二次电池在前后方向被堆叠在行中的模块化结构中，由于由充电和放电操作引起的膨胀，二次电池可从后和前方向挤压相邻的二次电池。例如，加固部分100c的短边102可以有效地抵抗来自后和前方向的第四压力P4。

在下文中，参照图2和图3，下面将描述二次电池的结构。参照图2和图3，二次电池包括电极组件150、电极端子110和120以及在电极组件150与电极端子110和120之间介入电连接的集流构件117和127。此外，二次电池可包括容纳电极组件150的壳体180以及密封电极组件150被容纳在其中的壳体180的开口的盖板100。

电极组件150可被容纳在二次电池的壳体180中，可以包括具有彼此相反的极性的第一电极板151和第二电极板152以及被设置在第一和第二电极板151和152之间的隔板153。电极组件150可以被形成为卷绕型，其中第一和第二电极板151和152和隔板153被卷绕成果冻卷或其中第一和第二电极板151和152和隔板153被交替堆叠的堆叠型。盖板100被组装在电极组件150被容纳在其中的壳体180的上开口上，以密封电极组件150，并且被电连接到电极组件150的电极端子110和120可以被形成在盖板100的外侧部分上，用于电连接电极组件150到外部电路（未示出）或电连接电极组件150到相邻的二次电池。电极端子110和120可以是具有彼此不同的极性的第一电极端子110和第二电极端子120，并可以被分别连接到电极组件150的第一电极板151和第二电极板152。

第一电极端子110可包括第一集流端子115以及被结合到第一集流端子115的第一端子板111。类似地，第二电极端子120可包括第二集流端子125以及被结合到第二集流端子125的第二端子板121。

第一和第二集流端子115和125可在贯穿盖板100的同时被突出到盖板100的外侧。要做到这一点，第一和第二集流端子115和125被插入和组装在其中的端子孔100'可以被形成在盖板100中。更详细地，第一和第二集流端子115和125从盖板100的下部到上部被插入，并可贯穿盖板100的端子孔100'。

第一和第二集流端子115和125可分别包括在其长度方向被形成在集流端子115和125的上和下部上的集流端子固定部分115a和125a以及集流端子法兰部分115b和125b。例如，第一和第二集流端子115和125可被组装为贯穿盖板100，并且可以包括暴露到盖板100的上部的集流端子固定部分115a和125a以及被设置在盖板100的下部的集流端子法兰部分115b和125b。

集流端子固定部分115a和125a用来固定集流端子115和125的位置，例如，集流端子固定部分115a和125a可以作为铆钉被固定在端子板111和121的上表面上。例如，集流端子固定部分115a和125a形成从集流端子115和125的主体在横向方向上（参照图2）扩展的法兰，并可以被固定在端子板111和121的上表面上。根据以高速旋转的加工工具（未示出）的压力，凹槽（未示出）可以被形成在集流端子固定部分115a和125a的上端，并且当加工工具（未示出）挤压集流端子固定部分115a和125a时，集流端子固定部分115a和125a的上端在横向被推动，以被附接到端子板111和121的上表面。

集流端子法兰部分115b和125b可具有被扩展为具有比端子孔100'的外径更大的外径的法兰形状，使得集流端子115和125不能通过盖板100的端子孔100'脱离。这里，集流端子115和125被组装为从盖板100的下部被插入到端子孔100'中。此外，在集流端子115和125经由集流端子法兰部分115b和125b向盖板100的下部被支撑时，被暴露到盖板100的外侧部分的集流端子固定部分115a和125a被铆接，从而固定集流端子115和125的位置。

集流端子115和125可以以与盖板100电绝缘的状态被插入到盖板100的端子孔100'中。例如，密封垫圈113和123可被插入到端子孔100'中，因为集流端子115和125在介入密封垫圈113和123的同时被插入到端子孔100'中，集流端子115和125可以与盖板100绝缘。密封垫圈113和123密封端子孔100'的周边，以防止接收在壳体180中的电解质渗漏，并防止外部杂质渗透。

同时，下绝缘构件114和124可以被设置在集流端子115和125与盖板100之间（参照图3），并且下绝缘构件114和124可以将集流端子115和125与盖板100绝缘。如上所述，通过围绕集流端子115和125贯穿通过的端子孔100'设置密封垫圈113和123，并在集流端子115和125与盖板100之间插入下绝缘构件114和124，集流端子115和125与盖板100可彼此绝缘。下绝缘构件114和124可以在集流构件117和127与盖板100之间被扩展。

集流端子115和125可经由集流构件117和127被电连接到电极组件150。集流构件117和127可以包括形成集流构件117和127的下部并被结合到电极组件150的集流板117b和127b以及形成集流构件117和127的上部并被结合到集流端子115和125的引线部分117a和127a。

集流板117b和127b可被结合到电极组件150的相对的边缘，并可以被焊接到形成在电极组件150的边缘上的未涂覆部分，也就是，第一和第二电极板151和152的其上没有形成电极活性物质的部分。例如，第一集流板117b可以被结合到第一电极板151的未涂覆部分，第二集流板127b可以被结合到第二电极板152的未涂覆部分。

引线部分117a和127a在从集流板117b和127b弯曲的方向上延伸，并且可以被设置成面对集流端子115和125。此外，端子孔117'和127'可以被形成在集流构件117和127中，以被结合到集流端子115和125（参照图2）。例如，集流端子115和125的下端部被插入到引线部分117a和127a的端子孔117'和127'中，并且集流端子115和125与引线部分117a和127a可以彼此面对。此外，端子孔117'和127'的集流端子115和125与引线部分117a和127a彼此接触的周边部分可以被焊接，使得集流端子115和125与引线部分117a和127a可以被彼此结合。

端子板111和121可以被设置在盖板100上。端子板111和121被电连接到集流端子115和125，并且可以提供比集流端子115和125更宽的端子区域。端子板111和121可以通过使用铆钉被连接到集流端子115和125（更详细地，集流端子固定部分115a和125a），然而，本发明并不局限于此，例如，端子板111和121可以使用诸如焊接或螺钉的各种结合方法被连接到集流端子115和125。

上绝缘构件112和122可以被设置在端子板111和121与盖板100之间。上绝缘构件112和122可以将端子板111和121与盖板100绝缘。在本发明的另一个实施例中，如果端子板111和121与盖板100具有相同的极性，则上绝缘构件112和122可以被省略。

作为总结和回顾，一个或更多实施例可提供能确保抵抗在组装和操作期间施加在其上的各种压力的足够强度的二次电池。一个或更多实施例可提供能确保充足空间来安装控制充电/放电操作的电路组件的二次电池。

在本文中已经公开了各示例性实施例，尽管采用了特定术语，但这些术语只是在一般意义和描述性的意义上被使用和被解释，而不是为了限制的目的。在某些情况下，如在递交本申请时对于本领域普通技术人员来说将是明显的那样，结合特定实施例描述的特征、特性和/或元件可以被单独使用，或和结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用，除非具体指明。因此，本领域技术人员将理解，可以在形式和细节上进行各种改变，而不脱离下面的权利要求中提出的本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电池，包括：

电极组件；

容纳所述电极组件的壳体；和

用于密封所述壳体的盖板，该盖板包括：

覆盖所述电极组件的盖部分；

具有第一厚度的支撑部分，所述支撑部分与所述盖部分沿第一方向偏置；和

连接所述盖部分和所述支撑部分的加固部分，所述加固部分具有大于所述第一厚度的加工厚度，所述第一厚度和所述加工厚度沿所述第一方向被测量，

其中所述支撑部分被紧固到所述壳体的内表面，使得所述盖板位于低于所述壳体的上端面，

所述加固部分在所述盖部分和所述支撑部分之间对角地延伸，

在所述盖部分上形成有用于将电解质注入到所述壳体中的电解质注入孔，

所述加固部分在所述盖部分和所述支撑部分之间的延伸方向相对于所述第一方向倾斜。

2.如权利要求1所述的电池，所述支撑部分比所述盖部分更远离所述壳体的底部。

3.如权利要求1所述的电池，其中所述盖部分具有沿所述第一方向测量的第二厚度，所述第二厚度小于所述加工厚度。

4.如权利要求1所述的电池，其中所述加固部分沿所述盖部分的整个周边延伸。

5.如权利要求4所述的电池，其中所述支撑部分沿所述盖部分的整个周边延伸。

6.如权利要求1所述的电池，其中所述盖部分具有相对的长边和相对的短边，所述加固部分至少沿所述长边延伸。

7.如权利要求1所述的电池，其中所述支撑部分沿所述盖部分的整个周边延伸。

8.如权利要求1所述的电池，进一步包括所述盖部分中的安全排气口。

9.如权利要求1所述的电池，其中所述加固部分具有相对的上和下表面，所述加工厚度为所述上和下表面沿所述第一方向的间隔的最小值。

10.如权利要求1所述的电池，其中所述加固部分具有相对的上和下表面，所述加工厚度是所述加固部分的所述上和下表面沿所述第一方向的间隔的平均值。

11.如权利要求1所述的电池，所述加固部分在所述盖部分和所述支撑部分之间是非线性的。