CN104576981B - 二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种二次电池，其能够通过增强盖板的强度而在纵向压缩测试期间提高安全性。在一个实施例中，二次电池包括电极组件、容纳电极组件的罐以及耦接到罐的顶部分并且密封罐的盖板，其中增强单元形成于盖板的至少一侧。

Description

二次电池

技术领域

本发明的方面涉及二次电池。

背景技术

通常，在二次电池的纵向压缩测试期间，从罐的两侧至罐的中心施加力。当二次电池关于罐的中心弯曲时，由于端子板与罐之间的短路，二次电池会经历电流放电。然而，在纵向压缩测试期间，由于从罐的两侧施加的力而在发生端子板与罐之间的短路之前盖板的两侧比罐的其他部分更早变形。那样的话，由于可不发生端子板与罐之间的短路，所以存在二次电池的点燃和爆炸的风险。

发明内容

本发明的方面提供了一种二次电池，其能够通过增强盖板的强度而在纵向压缩测试期间提高安全性。

根据本发明的一个方面，提供了一种二次电池，该二次电池包括：电极组件；罐，容纳电极组件；以及盖板，耦接到罐以将电极组件密封在罐内，其中盖板限定纵轴，其中盖板包括至少一个增强元件，增强元件具有所需尺寸并且位于盖板上，使得罐响应于在盖板的纵轴的方向上施加的压缩力而关于第一点变形。

在另一实施例中，削弱部形成在盖板上的第一位置处，以限定第一点。在另一实施例中，削弱部包括盖板的减少厚度的部分。

在另一实施例中，二次电池还包括位于盖板和罐之间的端子板，其中第一点被选择为使得盖板关于第一点的变形导致端子板与罐短路。

在另一实施例中，盖板包括第一和第二表面，其中增强元件包括形成在盖板上并且沿着盖板的纵轴位于第一点的一侧的至少一个沟槽。在另一实施例中，至少一个沟槽包括沿着盖板的纵轴位于第一点的相反侧的第一和第二沟槽。在另一实施例中，二次电池还包括位于盖板的与沟槽相反的表面上的突起部。在另一实施例中，突起部从表面向外突出的量与沟槽延伸到盖板中的量基本上相同，并且突起部具有与至少一个沟槽基本上相同的轮廓。

在另一实施例中，至少一个增强元件包括沿着盖板的纵轴布置在第一点的相反侧的第一和第二增强元件。在另一实施例中，第一和第二增强元件关于第一点对称。

在另一实施例中，增强元件的水平长度与盖板的水平长度的比率在1:2至1:20的比率之间，其中水平长度在平行于纵轴的方向上。

在另一实施例中，增强元件的水平长度是盖板的水平长度的5％至20％。

在另一实施例中，增强元件的宽度与盖板的宽度的比率在1:2至1:20的比率之间，其中宽度在垂直于纵轴的方向上。

在另一实施例中，增强元件的宽度是盖板的宽度的5％至38％。

在另一实施例中，增强元件的垂直尺寸与盖板的厚度的比率在1:1.25至1:10的比率之间。

在另一实施例中，增强元件与盖板的端部间隔开，盖板的端部与增强元件之间的距离是盖板的水平长度的5％至10％。

在另一实施例中，二次电池还包括形成在罐中的安全孔。

在另一实施例中，增强元件通过抑制由于从罐的两侧沿着盖板的纵轴施加的力而使盖板的至少一侧变形来增强盖板的强度。

在另一实施例中，至少一个增强元件包括突起。

在另一实施例中，第一点位于盖板的纵轴的大致中心点处。

安全孔可以形成在罐的长侧表面上以在由于电极组件的异常而在罐中产生气体时破裂。

具有相对小的强度的削弱部可以形成在盖板的中心区上。

增强单元可以通过防止由于在纵向压缩测试期间从罐的两侧施加的力而使盖板的至少一侧变形来增强盖板的强度。

如上所述，在根据本发明的实施例的二次电池中，增强单元形成在盖板的一侧，由此防止在纵向压缩测试期间盖板的端部比盖板的其他部分更早变形。因此，在根据本发明的实施例的二次电池中，在纵向压缩测试期间引起端子板与罐之间短路以促进电流放电，由此提高二次电池的安全性。

本发明的其它方面和/或优点将在以下的描述中部分地阐述，并且部分地由该描述而明显，或者可以通过本发明的实践而知悉。

附图说明

通过以下结合附图的详细说明，本发明的目的、特征和优点将更明显，其中：

图1是根据本发明的一实施例的二次电池的分解透视图；

图2是图1中所示的盖板的平面图；

图3是沿着图2的线I-I’截取的截面图；

图4是示出图3中所示的增强单元的另一实施例的截面图；

图5是示出根据本发明的又一实施例的具有增强单元的盖板的截面图；

图6是沿着图5的线II-II’截取的截面图；

图7是示出根据本发明的再一实施例的具有增强单元的盖板的截面图；

图8是示出在纵向压缩测试期间二次电池的外观的平面图；以及

图9是示出二次电池的盖板的另一实施例的截面图。

具体实施方式

在下文，将参考附图详细描述本发明的实施例的示例，使得它们能够容易地被本领域技术人员制造和使用。

图1是根据本发明的一实施例的二次电池的分解透视图，图2是图1中所示的盖板的平面图，图3是沿着图2的线I-I’截取的截面图，图4是示出图3中所示的增强单元的另一实施例的截面图。

参考图1，根据本发明的实施例的二次电池100包括电极组件110、罐120和盖组件130。

电极组件110包括：第一电极板111，具有涂覆在第一集电器的表面上的第一活性材料；第二电极板112，具有涂覆在第二集电器的表面上的第二活性材料；以及隔板113，插置在第一电极板111和第二电极板112之间并且使得第一电极板111和第二电极板112彼此电绝缘。电极组件110可以包括以果冻卷构造卷绕的第一电极板111、第二电极板112以及隔板113。这里，第一电极板111可以由铝(Al)箔制成，第二电极板112可以由铜(Cu)箔制成，隔板113可以由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制成，但是不限于此。另外，第一电极接片114耦接到第一电极板111并且突出到电极组件110的顶端，第二电极接片115耦接到第二电极板112并且突出到电极组件110的顶端。绝缘构件114a和115a附接至第一电极接片114和第二电极接片115，由此防止在第一电极接片114和第二电极板112之间以及在第二电极接片115和第一电极板111之间引起短路。

罐120成形为具有顶部开口的基本上六面体盒来容纳电极组件110。另外，罐120通过深冲压形成并且由轻的可延展导电金属诸如铝或铝合金制成。此外，罐120的内表面可以被处理以与电极组件110绝缘。这里，罐120可具有极性，例如，正极性。另外，安全孔121形成在罐120的外表面上。安全孔121构造为在机械性上弱于安全孔121周围的其他部分。因此，由于电极组件110的异常而在罐120中产生内部气体时，安全孔121破裂以释放出所产生的内部气体。另外，安全孔121优选形成在罐120的长侧表面上，其在罐120中产生内部气体时容易膨胀。在示出的实施例中，具有“L”形的安全孔121被举例示出。然而，安全孔121可具有任意形状，只要它能够在罐120中产生内部气体时使罐120破裂即可。

盖组件130耦接到罐120的顶端。盖组件130包括电极端子140、盖板150、绝缘板160、端子板170以及绝缘壳180。

电极端子140耦接到盖板150的中心。电极端子140穿过盖板150以电连接到端子板170。这里，衬垫141形成在电极端子140和盖板150之间，由此使电极端子140与盖板150彼此绝缘。

盖板150密封罐120的顶端并且为基本上平面板。端子孔151形成在盖板150的中心，电极端子140穿过端子孔151并且耦接到端子孔151。另外，用于注入电解质溶液的电解质注入孔152形成在盖板150中。一旦形成电解质溶液，插塞(未示出)就被安装在电解质注入孔152中以密封电解质注入孔152。另外，端子孔151周围形成了削弱部154，削弱部154可包括脆弱部。削弱部154构造为在机械性上弱于削弱部154周围的其他部分，并且具有在端子孔151周围形成的沟槽的形式。在二次电池100的纵向压缩测试期间，削弱部154引起二次电池100变形。也就是说，在纵向压缩测试期间，二次电池100关于削弱部154被折叠。另外，电极端子140与衬垫141一起安装在削弱部154中。另外，增强单元153形成在盖板150的一侧。后面将详细描述增强单元153。

绝缘板160和端子板170顺序地形成在盖板150下面。绝缘板160使盖板150与端子板170彼此绝缘。端子板170电连接到电极端子140。另外，端子板170电连接到第二电极接片115。

绝缘壳180由具有绝缘性能的聚合物树脂(例如，聚丙烯)制成。绝缘壳180形成在盖板150和电极组件110之间。孔181和182形成在绝缘壳180中以允许第一电极接片114和第二电极接片115穿过。另外，电解质溶液通过孔183形成在绝缘壳180中以位于相应于电解质注入孔152的位置。

接下来，将详细描述形成在盖板中的增强单元。

参考图2和图3，为了增强盖板150的强度，增强单元153形成在盖板150的一侧。

通常，在二次电池100的纵向压缩测试期间，从罐120的两侧至中心施加力。这里，由于在盖板150的中心形成了在强度上弱于其他边缘部分的削弱部154，所以二次电池100关于削弱部154弯曲，使得端子板170和罐120短路以引起电流放电，由此防止由于电极组件110的过热而引起的二次电池100的点燃和爆炸。然而，在二次电池100的纵向压缩测试期间，在端子板170和罐120短路之前，由于从罐120的两侧施加的力而使盖板150的两侧首先变形。因此，由于没有适当地引起端子板170和罐120之间的短路，所以二次电池100会处于危险情况，诸如点燃和爆炸。因此，在这些实施例中，盖板150的两侧的强度被加强以在纵向压缩测试期间引起端子板170与罐120之间的短路，由此通过促进电流放电而提高二次电池100的安全性。

增强单元153成形为基本上椭圆槽，其形成在盖板150的上表面上。这里，增强单元153可具有各种形状，包括矩形、圆形、多边形等。然而，增强单元153优选成形为适合于并且相应于盖板150的一个端部。在示出的实施例中，由于盖板150的一个端部被进行圆化，所以增强单元153也成形为适合于并且相应于盖板150的该一个端部。

另外，增强单元153的水平长度L2与盖板150的水平长度L1的比率为大约1:2至1:20，可能地，为1:5(即，L2:L1＝1:5)。例如，假定盖板150的水平长度L1为50mm，增强单元153的水平长度L2可以是大约10mm。另外，增强单元153的水平长度L2可以在盖板L1的水平长度L1的5％至50％的范围内，可能地，为20％。这里，如果增强单元153的水平长度L2小于盖板150的水平长度L1的5％，盖板150的强度没有被充分地提高，使得在纵向压缩测试期间盖板150的端部首先变形。另外，如果增强单元153的水平长度L2大于盖板150的水平长度L1的50％，增强单元153会与形成在端子孔151和增强单元153之间的电解质注入孔152交叠，使得难以将电解质溶液注入到电解质注入孔152中。

另外，增强单元153与盖板150的端部间隔开预定距离。详细地，从盖板150的端部到增强单元153的端部的起点的距离L3为大约盖板150的水平长度L1的5％-15％，优选地，为10％。

另外，增强单元153的宽度W2与盖板150的宽度W1的比率可以是1:2至1:20，可能地，为1:2.64(即，W2:W1＝1:2.64)。例如，假定盖板150的宽度W1为4.22mm，增强单元153的宽度W2可以是大约1.6mm。另外，增强单元153的宽度W2可以在盖板150的宽度W1的5％至50％的范围内，优选地，为38％。这里，如果增强单元153的宽度W2小于盖板150的宽度W1的5％，盖板150的强度没有被充分地提高，使得在纵向压缩测试期间盖板150的端部首先变形。另外，如果增强单元153的宽度W2大于盖板150的宽度W1的50％，难以将盖板150牢固地固定至罐120。

此外，增强单元153形成为在盖板150的上表面上形成的沟槽。同时，沟槽的厚度T2与盖板150的厚度T1的比率可以是1:1.25至1:10，可能地，为1:2.5(即，T2:T1＝1:2.5)。例如，假定盖板的厚度T1是1mm，沟槽的厚度T2可以是大约0.4mm。

如上所述，在根据本发明的实施例的二次电池100中，增强单元153形成在盖板150的一侧，由此防止盖板150的端部在纵向压缩测试期间首先变形。因此，根据本发明的实施例的二次电池100在纵向压缩测试期间引起端子板170与罐120之间的短路以促进电流放电，由此提高二次电池100的安全性。

图4是示出图3中所示的增强单元的另一实施例的截面图。

参考图4，盖板250包括在中心形成的端子孔151、通过其注入电解质溶液的电解质注入孔152、在端子孔151周围形成的削弱部154以及形成在盖板150的一侧的增强单元253。

为了增加盖板250的强度，增强单元253形成在盖板250的一侧。增强单元253包括形成在盖板250的上表面上的沟槽253a和形成在盖板250的下表面上的突起部253b。也就是说，与图3中所示的增强单元153相比，增强单元253还包括从盖板250的下表面突出的突起部253b。突起部253b可以与沟槽253a的厚度T2一样多地从盖板250的下表面突出。也就是说，沟槽253a的厚度T2可以等于突起部253b的厚度T3(即，T2＝T3)。也就是说，在形成增强单元253的过程中，通过使用挤压装置挤压盖板250的上表面，在盖板250的上表面上形成沟槽253a并且在盖板250的下表面上形成突起部253b。

图5是示出根据本发明的又一实施例的具有增强单元的盖板的截面图，图6是沿着图5的线II-II’截取的截面图。

参考图5和图6，盖板350包括在中心形成的端子孔151、通过其注入电解质溶液的电解质注入孔152、在端子孔151周围形成的削弱部154以及形成在盖板350的两侧的增强单元353和354。也就是说，增强单元353和354与图3中所示的增强单元153的不同在于：它们形成在盖板350的两侧。这里，由于在纵向压缩测试期间从罐120的两侧施加力，所以增强单元353和354优选形成在盖板350的两侧。

增强单元353和354包括形成在盖板350的一侧的第一增强单元353和形成在盖板350的另一侧的第二增强单元354。第一增强单元353和第二增强单元354是形成在盖板350的上表面上的沟槽，该沟槽具有基本上椭圆形状。由于第一增强单元353与图3中所示的增强单元153在构造上基本上相同，所以将不给出其详细描述。

第二增强单元354形成为具有与第一增强单元353相同的构造。另外，第一增强单元353和第二增强单元354关于盖板350的中心对称地定位。因此，第二增强单元354和盖板350的长度比率、宽度比率和厚度比率与上文所述相同。也就是说，第二增强单元354的水平长度L2与盖板350的水平长度L1的比率为大约1:2至1:20，可能地，为1:5(即，L2:L1＝1:5)。另外，第二增强单元354的水平长度L2可以在盖板350的水平长度L1的大约5％至50％的范围内，优选为20％。另外，第二增强单元354与盖板350的另一端部间隔开。详细地，盖板350和第二增强单元354之间的距离L3为盖板350的水平长度L1的10％。另外，第二增强单元的宽度W2与盖板350的宽度W1的比率为大约1:2至1:20，可能地，为1:2.64(即，W2:W1＝1:2.64)。此外，第二增强单元354成形为在盖板350的上表面上形成的沟槽。沟槽的厚度T2与盖板350的厚度T1的比率为大约1:1.25至1:10，可能地，为1:2.5(即，T2:T1＝1:2.5)。

图7是示出根据本发明的又一实施例的具有增强单元的盖板的截面图。

参考图7，盖板450包括在中心形成的端子孔151、通过其注入电解质溶液的电解质注入孔152、在端子孔151周围形成的削弱部154以及形成在盖板450的两侧的增强单元453和454。

增强单元453和454包括形成在盖板450的一侧的第一增强单元453和形成在盖板450的另一侧的第二增强单元454。另外，第一增强单元453包括形成在盖板450的上表面上的沟槽453a和形成在盖板450的下表面上的突起部453b。第二增强单元454包括形成在盖板450的上表面上的沟槽454a和形成在盖板450的下表面上的突起部454b。也就是说，增强单元453和454与图6中所示的增强单元353和354的不同在于：它们还包括从盖板450的下表面突起的突起部453b和454b。也就是说，突起部453的厚度T3可以等于形成在盖板450的上表面上的沟槽的厚度T2(即，T3＝T2)。

图8是示出在纵向压缩测试期间二次电池的外观的平面图。

如图8所示，如果在二次电池100的纵向压缩测试期间从罐120的两侧至罐120的中心施加力，当二次电池100关于形成在盖板350的中心处的削弱部154弯曲以引起端子板170和罐120之间短路时，二次电池100经历电流放电。因此，能够防止由于电极组件110的过热而引起的二次电池100发生点燃或爆炸。这里，由于削弱部154形成在盖板350的中心处，所以在纵向压缩测试期间罐120关于盖板350的中心弯曲。另外，在根据本发明的实施例的二次电池100中，增强单元353和354形成在盖板350的两侧，由此防止在纵向压缩测试期间由于施加到盖板350的两侧的力而使盖板350的两侧变形。因此，根据本发明的实施例的二次电池100通过在盖板350的两侧增强强度而在纵向压缩测试期间引起端子板170与罐120之间的短路以促进电流放电，由此提高二次电池100的安全性。

先前描述的实施例公开了增强单元，其包括在一侧的沟槽并且可附有在另一侧的相应的突起。如图9中示出的实施例所示，增强单元553可包括形成在盖板550一侧的突起而没有相应的沟槽。突起553示出在盖板550的底侧上，但是也可形成在顶部上。如所示，本实施例中的盖板550包括削弱部154，其以与上文所述的部分基本上相同的方式起作用。

虽然已经在上文详细描述了根据本发明的示例性实施例的二次电池，但是应当理解，对于本领域技术人员可以显见的这里描述的基本发明构思的许多变化和变形仍然将落入由权利要求书限定的本发明的示例性实施例的精神和范围内。

本申请要求于2013年10月17日提交的韩国专利申请No.10-2013-0124107的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (19)

1.一种二次电池，包括：

电极组件；

罐，容纳所述电极组件；

盖板，耦接到所述罐以将所述电极组件密封在所述罐内，其中所述盖板限定纵轴，其中所述盖板包括至少一个增强元件，所述增强元件位于所述盖板上，使得所述罐响应于在所述盖板的所述纵轴的方向上施加的压缩力而关于第一点变形，

其中削弱部形成在所述盖板上的第一位置处，以限定所述第一点。

2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述削弱部包括所述盖板的减少厚度的部分。

3.如权利要求1所述的二次电池，还包括位于所述盖板和所述罐之间的端子板，其中所述第一点被选择为使得所述盖板关于所述第一点的变形导致所述端子板与所述罐短路。

4.如权利要求1所述的二次电池，其中所述盖板包括第一和第二表面，其中所述增强元件包括形成在所述盖板上并且沿着所述盖板的所述纵轴位于所述第一点的一侧的至少一个沟槽。

5.如权利要求4所述的二次电池，其中所述至少一个沟槽包括沿着所述盖板的所述纵轴位于所述第一点的相反侧的第一和第二沟槽。

6.如权利要求4所述的二次电池，还包括位于所述盖板的与所述沟槽相反的表面上的突起部。

7.如权利要求6所述的二次电池，其中所述突起部从所述表面向外突出的量与所述沟槽延伸到所述盖板中的量相同，并且所述突起部具有与所述至少一个沟槽相同的轮廓。

8.如权利要求1所述的二次电池，其中所述至少一个增强元件包括沿着所述盖板的所述纵轴布置在所述第一点的相反侧的第一和第二增强元件。

9.如权利要求8所述的二次电池，其中所述第一和第二增强元件关于所述第一点对称。

10.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强元件的水平长度与所述盖板的水平长度的比率在1:2至1:20的比率之间，其中所述水平长度在平行于所述纵轴的方向上。

11.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强元件的水平长度是所述盖板的水平长度的5％至50％。

12.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强元件的宽度与所述盖板的宽度的比率在1:2至1:20的比率之间，其中所述宽度在垂直于所述纵轴的方向上。

13.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强元件的宽度是所述盖板的宽度的5％至50％。

14.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强元件的垂直尺寸与所述盖板的厚度的比率在1:1.25至1:10的比率之间。

15.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强元件与所述盖板的端部间隔开，所述盖板的所述端部与所述增强元件之间的距离是所述盖板的所述水平长度的5％至15％。

16.如权利要求1所述的二次电池，还包括形成在所述罐中的安全孔。

17.如权利要求1所述的二次电池，其中所述增强元件通过抑制由于从所述罐的两侧沿着所述盖板的纵轴施加的力而使所述盖板的至少一侧变形来增强所述盖板的强度。

18.如权利要求1所述的二次电池，其中所述至少一个增强元件包括突起。

19.如权利要求1所述的二次电池，其中所述第一点位于所述盖板的所述纵轴的中心点处。