CN106257730B - 可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

本公开的示例性实施例提供了一种可再充电电池，包括：电极组件，该电极组件包括第一电极、第二电极和插入在第一电极和第二电极之间的隔板；壳体，该壳体容纳电极组件，在该壳体的一个横向表面中形成有孔，并且该壳体包括形成在面向该一个横向表面的另一横向表面中的开口；密封部分，该密封部分被连接到孔并密封孔以使壳体的横向表面是扁平的；和开口结合的盖板；以及第二端子，该第二端子被连接到第二电极并在穿过盖板的同时突出到壳体的外部，其中孔可以具有相对于壳体的一个横向表面朝电极组件凹入的形状。

Description

可再充电电池
技术领域
本公开涉及一种可再充电电池。
背景技术
可再充电电池不同于一次电池在于它可以被重复充电和放电，而后者不能被再充电。用于将可再充电电池应用于高技术领域的研究已经在积极地进行，其结果是，可再充电电池可商用并被广泛使用。
近来，已经开发出使用非水电解质并具有高能量密度的大容量/高功率可再充电电池，为了能够被用在电能存储应用和需要高功率的设备中，可再充电电池被串联和/或并联连接，从而形成大容量/高功率电池模块。
可以被称为电池单元的这种可再充电电池被制造成各种形状，例如圆柱形、棱柱形或袋形，需要高功率的大中型电池模块被配置为包括能容易地实现高容量的圆柱形或棱柱形可再充电电池。
为了形成电池单元，通过将作为绝缘体的隔板插入在正电极和负电极之间形成的电极组件与电解质溶液被容纳在安装有盖板的壳体中。在这种情况下，正电极端子和负极端子被连接到电极组件，它们被形成为穿过盖板突出到外部。
当通过电连接电池单元形成电池模块时，由于传统技术中电极端子被固定在单一方向上，需要用于连接电极端子的额外空间，因而电池模块的体积增大。此外，由于用于电池模块的电路等应该被设置在设置有电极端子的地方的上部上，因而用于形成电池模块的灵活性降低，用户的选择性受限。
此外，在诸如电动车辆的一些应用中，当电池单元上的电极端子从电池单元的上部突出时，单电池的高度增加，这可能会导致容纳单电池的电动车辆的高度增加。
在此背景部分公开的上述信息仅用于增强对公开的背景的理解，因此它可能包含不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本公开致力于提供一种可再充电电池，该可再充电电池在电池模块被配置时可以被布置成紧凑结构以占据小体积，可以提高形成用于电池模块的电路的位置的灵活性，并且可以降低电池模块的高度。
所期望的要在本公开中实现的技术目的不限于上述目的，并且根据对本公开的公开，上面没有描述的其它技术目的对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
本公开的示例性实施例提供了一种可再充电电池，包括：电极组件，该电极组件包括第一电极、第二电极和插入在第一电极与第二电极之间的隔板；壳体，该壳体容纳电极组件，在该壳体的一个横向表面中形成有孔，并且该壳体包括形成在面向该一个横向表面的另一横向表面中的开口；形成第一端子的密封部分，该第一端子被连接到孔并密封孔以使壳体的一个横向表面是扁平的；和开口结合的盖板；以及第二端子，该第二端子被连接到第二电极并在穿过盖板的同时突出到壳体的外部，其中孔可以包括相对于壳体的一个横向表面朝电极组件凹入的形状。
凹入形状可以相对于壳体的一个横向表面形成台阶。在台阶中，形成在壳体的一个横向表面中的孔的尺寸可以大于形状的朝电极组件凹入的孔的尺寸。
密封部分可以位于壳体的一个横向表面中的较大的孔中。
密封部分可以位于壳体的一个横向表面中的较大的孔和凹入的孔二者中。
密封部分可以包括倾斜的外表面以接触倾斜的横向壁。
凹入形状可以包括垂直于壳体的一个横向表面的横向壁。
凹入形状可以包括相对壳体的一个横向表面倾斜的横向壁。
密封部分可以由与壳体相同的材料形成，并且可以被直接联接到形成在第一电极中的未涂覆区域。
如果必要，密封部分可以形成被连接到第一电极的第一端子。
第一端子可以被形成为穿过孔并可以与孔结合，以不从壳体的一个横向表面突出。
绝缘构件可以被设置在第二端子与盖板之间，并且形成在第二电极中的未涂覆区域可以与第二端子直接结合。
根据本公开的实施例，可再充电电池可以包括形成在壳体的一个横向表面中并具有在电极组件的方向上凹入的形状的孔(或开口)，使得正电极端子和负电极端子可以被分别形成在壳体的相对表面上或仅单个端子可以被包括在其中。当电池模块被配置有这样的可再充电电池时，取决于设计者的方便，除了电池模块的上部区域之外，用于电池模块的电路可被设计和形成在电池模块的横向区域上，电池模块的总高度可以减小，可再充电电池可以被布置为紧凑结构，从而增大相同体积的电池模块的容量。
附图说明
图1示出了根据本公开的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图。
图2示出了根据本公开的第一示例性实施例的可再充电电池的分解透视图。
图3示出了沿图1的线III-III截取的纵向剖视图。
图4示出了根据本公开的第二示例性实施例的可再充电电池的纵向剖视图。
图5示出了根据本公开的第三示例性实施例的可再充电电池的纵向剖视图。
图6示出了根据本公开的第四示例性实施例的可再充电电池的纵向剖视图。
具体实施方式
在下文中将参考其中示出了本公开的示例性实施例的附图更充分地描述本公开。如本领域技术人员将认识到的那样，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本公开的精神或范围。
图和描述将被视为在本质上是说明性的，而不是限制性的，在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
此外，在图中，为了易于描述，每个元件的尺寸和厚度被任意地示出，本公开并不必然受限于图中所示的这种尺寸和厚度。
另外，除非明确描述为相反，词语“包括”及其诸如“包含”的变型将被理解为暗示包括所陈述的元件，但不排除任何其它元件。
图1示出了根据本公开的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2示出了根据本公开的第一示例性实施例的可再充电电池的分解透视图，图3示出了沿图1的线III-III截取的纵向剖视图。
参考图1至图3，根据第一示例性实施例的可再充电电池101包括电极组件10、壳体20、密封部分35、盖板50和第二端子31。为了更好地理解和方便，在图1和图2中没有示出密封部分35。在下文中，将作为示例描述棱柱形锂离子可再充电电池，但是本公开不限于此，而是可以适用于各种类型的电池，例如袋状电池、锂聚合物电池等。
包括在可再充电电池101中的电极组件10包括带状的正电极(第一电极)11、带状的负电极(第二电极)12以及被置在正电极11与负电极12之间的隔板13，并且电极组件10被形成为螺旋卷绕结构。也就是说，电极组件10在基于卷绕轴线被螺旋卷绕同时将隔板13插入在正电极11和负电极12之间之后被平坦地按压。
正电极11包括正电极集流体和涂覆在正电极集流体上的正电极活性物质层，正电极集流体可以由金属薄板形成，金属薄板由诸如铝的材料制成，而正电极活性物质层可以由锂基氧化物制成。
负电极12包括负电极集流体和涂覆在负电极集流体上的负极活性物质层，负电极集流体由金属薄板形成，金属薄板由诸如铜的材料制成，而负极活性物质层可以由碳基活性材料制成。
隔板13可由诸如聚烯烃基树脂的多孔薄膜形成。
在这种情况下，朝壳体的横向表面23突出的正电极未涂覆区域11a可以被形成在电极组件10的一个横向端上，朝壳体的开口25突出的负极未涂覆区域12a可以被形成在电极组件10的另一横向端上。
众多正电极未涂覆区域11a和负极未涂覆区域12a可以分别突出并被焊接在一个集流体(未示出)，以被连接到壳体，或多个正电极未涂覆区域11a和负极未涂覆区域12a可以分别以带状长长突出，以被直接连接到壳体，但是本公开不限于此。
壳体20被形成为水平四边形柱形状，孔被形成在壳体20的一个横向表面23中，开口25被形成在面向上述一个横向表面23的另一横向表面上。在这种情况下，电极组件10通过开口25被插入到壳体20中。壳体20包括外周面21和形成在壳体20的一侧并连接到外周面21的横向表面23。孔(或开口)26被形成在横向表面23的中心部分，孔26具有相对于横向表面23凹入到电极组件10的形状。
电极组件10被设置在正电极未涂覆区域11a和负极未涂覆区域12a之间，正电极未涂覆区域11a被设置在电极组件10的一侧，负极未涂覆区域12a被设置在电极组件10的另一侧。
电极组件10可以通过开口25被插入到壳体20中，同时正电极11朝向孔26。
孔26可包括凹入到电极组件10的形状，凹入形状相对于壳体20的横向表面23可以形成台阶。具体地说，台阶可以被形成使得形成在壳体20的横向表面23中的孔26b被形成为大于具有朝电极组件10凹入的形状的孔26c，因而形成被弯曲成台阶形状的横向壁26a。因此，当孔26被形成为包括台阶并且密封部分35与壳体20结合时，由于壳体20可以通过焊接容易地密封，因而加工效率可以得到改进。
为了更好地理解本示例性实施例，壳体20的横向表面23的被形成为包括台阶的孔26被放大并示出于图3中。为方便起见，密封部分35和被联接到密封部分35的正电极未涂覆区域的联接部分11ab在图3的放大部分中未示出。
参考图3的放大部分，形成在壳体的横向表面23中的孔26被形成为朝电极组件10凹入的形状。具体地说，孔26包括形成在壳体的横向表面23中的外孔26b和被形成为朝电极组件10凹入的内孔26c。在本公开的第一示例性实施例中，由于外孔26b的横向壁26bb和内孔26c的横向壁26cc竖向连接，孔26被形成为带有垂直于壳体的横向表面23的台阶形状的横向壁26a。
换句话说，孔26被形成为包括多边形形状的横截面，其中具有不同竖向宽度的两个矩形相结合，被形成为朝电极组件10凹入的内孔26c的横向壁26cc之间的距离小于形成在壳体的横向表面23中的外孔26b的横向壁26bb之间的距离。因此，如果密封部分35被制造为仅与壳体20的横向表面23的外孔26b适配，密封部分35可以被更容易地制造。
在本公开的示例性实施例中，密封部分35应当被密封，使得壳体20的横向表面23是扁平的，也就是说，使得壳体20的横向表面23不突出。因此，密封部分35的厚度优选基本上等于台阶形状的横向壁26a中的形成在壳体20的横向表面23中的外孔26b的横向壁26bb的高度。
密封部分35可以被形成为和外孔26b相同的形状，以密封形成在壳体20的横向表面23中的外孔26b，并且密封部分35可以由与壳体20相同的材料制成。
正电极未涂覆区域的联接部分11ab被弯曲，以基本上具有与从壳体20的横向表面23朝电极组件凹入的内孔26c相同的厚度，具体地说，以平行于密封部分35被密封，并且联接部分11ab被容纳在内孔26c内。因此，相对于电极组件10的外周面倾斜的倾斜连接部分11aa和从倾斜连接部分11aa弯曲并被焊接到密封部分35的联接部分11ab被形成在正电极未涂覆区域11a中。
正电极未涂覆区域11a的联接部分11ab被直接焊接到密封部分35，并且密封部分35被焊接到孔26，使得壳体20和密封部分35被充电为正电极11。因此，由于壳体20可以用作正电极11，而不需要单独的正电极端子，因而在电池模块中不需要用于形成正电极端子的空间。
如上所述，正电极11被连接到密封部分35，第二端子31被焊接以被联接到负电极12。具体地说，第二端子31通过焊接被联接到负极未涂覆区域12a，并在穿过盖板50的端子孔51的同时突出到外部。
第二端子31被焊接到负极未涂覆区域12a的外表面，负极未涂覆区域12a被弯曲以被设置为平行于第二端子31和盖板50。因此，被形成为相对于电极组件10的外周面倾斜的倾斜连接部分12aa和从倾斜连接部分12aa弯曲并被焊接到第二端子31的联接部分12ab被形成在负极未涂覆区域12a中。
具体地说，第二端子31通过介于它们之间的绝缘构件32被固定到盖板50，绝缘构件32被设置在盖板50和第二端子31之间，以将第二端子31与盖板50电绝缘。负极未涂覆区域12a被直接焊接到第二端子31的一个表面。在这种情况下，第二端子31可以被形成为铆钉形式，其中在第二端子31穿过形成在盖板50中的端子孔51的状态下，第二端子31的端部通过按压被加宽地伸展。
根据第一示例性实施例，由于由与壳体20相同的材料制成的密封部分35被直接连接到电极组件10的正电极11，可再充电电池的结构可以简化，因而其制造成本可以减少，并且其制造工艺可以简化，因此其生产率可以提高。
这样，当壳体的横向表面23被平坦地密封并且形成大中型电池模块时，本公开的可再充电电池101可以被布置成紧凑结构。此外，当由于各个可再充电电池101的劣化而进行冷却工艺时，通过仅循环空气和/或流体而不应用单独的冷却剂，冷却效率可以容易地提高，从而减少了冷却工艺的成本。
图4示出了根据本公开的第二示例性实施例的可再充电电池的纵向剖视图。
参考图4，除了密封部分35的形状和形成在壳体20的横向表面23中的孔26的形状之外，由于根据第二示例性实施例的可再充电电池101包括和根据第一示例性实施例的可再充电电池相同的结构，因而相同结构的重复描述将被省略。
根据第二示例性实施例的可再充电电池101包括电极组件10、壳体20、盖板50、密封部分35和第二端子31。
在这种情况下，密封部分35被连接到正电极11，第二端子31通过焊接被联接到负电极12。正电极未涂覆区域11a通过焊接被联接到密封部分35，密封部分35被连接到孔26以不从壳体20的横向表面23突出，并且密封孔26。第二端子31通过焊接被联接到负极未涂覆区域12a，并在穿过盖板50的同时突出到外部。
壳体20的开口25被形成在面向孔26被形成在该处的横向表面23的相对的横向表面中，以容纳电极组件10，壳体20被形成为具有水平四边形柱形状。在这种情况下，壳体20包括外周面21和形成在壳体20的一侧中并连接到外周面21的横向表面23。孔26被形成在横向表面23的中心部分，密封部分35被连接到孔26，密封部分35被连接到电极组件10的正电极11，以便能够执行正电极11的功能，而不需要单独的正电极端子。
参考图4的放大部分，孔26被形成为具有朝电极组件10凹入的形状。具体地说，孔26包括形成在壳体的横向表面23中的外孔26b和朝电极组件凹入的内孔26c。在本公开的第二示例性实施例中，外孔26b的横向壁26bb被形成为具有倾斜表面，内孔26c的横向壁26cc被形成为具有与壳体的横向表面23垂直的水平表面。
换句话说，孔26被形成为包括多边形形状的横截面，其中方形形状和具有倾斜的上部和倾斜的下部的矩形形状相结合，形成在壳体的横向表面23中的外孔26的横向壁26bb是倾斜的，越靠近电极组件其竖向宽度越窄，朝电极组件10凹入的内孔26c的横向壁26cc被形成为垂直于壳体20的横向表面23。
因此，除了上述优点之外，根据本公开的第二示例性实施例的可再充电电池可具有更容易地将密封部分35插入到电池壳体的横向表面23的孔26中的优点。
图5示出了根据本公开的第三示例性实施例的可再充电电池的纵向剖视图。
参考图5，由于除了形成被连接到电极组件10的正电极11的第一端子34的密封部分35以及第一端子34和电极组件10的正电极11在该处被联接的联接位置之外，根据第三示例性实施例的可再充电电池101包括和根据第一示例性实施例的可再充电电池相同的结构，相同结构的重复描述将被省略。
根据第三示例性实施例的可再充电电池101包括电极组件10、壳体20、盖板50、第一端子34和第二端子31。在这种情况下，电极组件10包括正电极11、负电极12以及设置在正电极11和负电极12之间的隔板13，在该处涂覆有活性物质的正电极涂覆区域和在该处没有涂覆活性物质的正电极未涂覆区域11a被形成在正电极11中。在该处涂覆有活性物质的负电极涂覆区域和在该处没有涂覆活性物质的负极未涂覆区域12a被形成在负电极12中。
第二端子31通过焊接被联接到负极未涂覆区域12a，并在穿过盖板50的同时突出到外部。由于第二端子31的结构与第一示例性实施例的结构相同，其描述将被省略。
壳体20的开口25被形成在面向孔26被形成在该处的横向表面23的相对的横向表面中，以容纳电极组件10，壳体20被形成为具有水平四边形柱形状。壳体20包括外周面21和连接到外周面21的横向表面23。具有台阶的孔26被形成在横向表面23中，第一端子34被插入到孔26中。
孔26包括形成在壳体的横向表面23中的外孔26b和朝电极组件10凹入的内孔26c。在这种情况下，由于外孔26b的横向壁26bb和内孔26c的横向壁26cc竖向连接，其结果是，孔26被形成为具有带有垂直于壳体横向表面23的台阶形状的横向壁26a。换句话说，孔26被形成为包括多边形形状的横截面，其中具有不同竖向宽度的两个矩形相结合，被形成为朝电极组件10凹入的内孔26c的横向壁26cc之间的距离小于形成在壳体的横向表面23中的外孔26b的横向壁26bb之间的距离。
第一端子34被形成为和上述孔26基本相同的形状，并接触横向侧壁26bb和横向侧壁26cc二者，通过焊接被直接联接到正电极11的联接部分11ab。在这种情况下，焊接可以通过超声焊接来进行。第一端子34穿过并插入到带有台阶的孔26中，第一端子34被联接到横向表面23以不从壳体20的横向表面23突出，使得壳体20的横向表面23具有扁平形状。
如上所述，除了上述优点之外，因为第一端子34充当密封部分，根据本公开的第三示例性实施例的可再充电电池具有其制造工艺被简化并且第一端子34与壳体之间的接触面积被扩大的优点。
图6示出了根据本公开的第四示例性实施例的可再充电电池的纵向剖视图。
参考图6，由于除了形成被连接到电极组件10的正电极11的第一端子34的密封部分35以及第一端子34和电极组件10的正电极11在该处被联接的联接位置之外，根据本示例性实施例的可再充电电池101具有和根据第一示例性实施例的可再充电电池相同的结构，相同结构的重复描述将被省略。
根据第四示例性实施例的可再充电电池101包括电极组件10、壳体20、盖板50、第一端子34和第二端子31。在这种情况下，电极组件10包括正电极11、负电极12和隔板13，在该处涂覆有活性物质的正电极涂覆区域和在该处没有涂覆活性物质的正电极未涂覆区域11a被形成在正电极11中。在该处涂覆有活性物质的负电极涂覆区域和在该处没有涂覆活性物质的负极未涂覆区域12a被形成在负电极12中。
第二端子31通过焊接被联接到负极未涂覆区域12a，并在穿过盖板50的同时突出到外部。在这种情况下，绝缘构件32被设置在盖板50和第二端子31之间。绝缘板37被设置在盖板50下方，并由长矩形板形成，第二端子31的一侧被插入绝缘板37内。这样，当绝缘板37被设置时，可以防止负极未涂敷区域12a直接接触盖板50。
壳体20的开口25被形成在面向孔26被形成在该处的横向表面23的相对的横向表面中，以容纳电极组件10，壳体20被形成为具有水平四边形柱形状。壳体20包括外周面21和连接到外周面21的横向表面23。具有台阶的孔26被形成在横向表面23中，第一端子34被插入到孔26中。
孔26包括形成在壳体的横向表面23中的外孔26b和朝电极组件凹入的内孔26c。在这种情况下，外孔26b的横向壁26bb被形成为具有倾斜表面，内孔26c的横向壁26cc被形成为和壳体的横向表面23垂直。
换句话说，孔26被形成为包括多边形形状的横截面，其中方形形状和具有倾斜的上部和倾斜的下部的矩形形状相结合，形成在壳体的横向表面23中的外孔26的横向壁26bb是倾斜的，越靠近电极组件其竖向宽度越窄，朝电极组件10凹入的内孔26c的横向壁26cc被形成为垂直于壳体20的横向表面23。
第一端子34被形成为和上述孔26基本相同的形状，并接触横向壁26bb和横向壁26cc二者，并可以通过焊接直接联接到正电极11的联接部分11ab。具体地说，在第四示例性实施例中，第一端子34被焊接到正电极未涂覆区域11a的联接部分11ab，并且焊接可以通过超声焊接来进行。第一端子34穿过并插入到带有台阶的孔26中，第一端子34被联接到横向表面23以不从壳体20的横向表面23突出，使得壳体20的横向表面23具有扁平形状。
如上所述，除了上述优点之外，因为被插入和联接的第一端子34充当密封部分，根据本公开的第四示例性实施例的可再充电电池具有通过将第一端子34插入和放置在孔26中的方法容易插入第一端子34、其制造工艺可以被简化并且第一端子34与壳体之间的接触面积可以被扩大的优点。
根据第一至第四示例性实施例，可以制造出包括如下结构的可再充电电池，其中通过在壳体的横向表面中形成带有台阶的孔并且用密封部分或者用直接和电连接到电极组件的正电极的第一端子对该孔进行密封，仅有单个端子从壳体的一侧突出，这样壳体的横向表面在形状上是扁平的。
因此，当电池模块被配置为具有根据示例性实施例的可再充电电池时，取决于设计者的方便，用于电池模块的电路可以甚至被设计和形成为在电池模块的横向区域上，电池模块的整体高度可降低，同时可再充电电池可以被布置为紧凑结构。
另外，根据示例性实施例，当由于可再充电电池的劣化进行冷却工艺时，可以仅通过在壳体的横向表面中循环空气和/或流体而不应用单独的冷却液容易地提高冷却效率。
尽管已经结合目前被认为是实际的示例性实施例描述了此公开，但是应当理解，公开不限于所公开的实施例。相反，它旨在覆盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (10)

1.一种可再充电电池，包括：
电极组件，该电极组件包括第一电极、第二电极和插入在所述第一电极与所述第二电极之间的隔板；
壳体，该壳体容纳所述电极组件，在所述壳体的一个横向表面中形成有孔，并且该壳体包括形成在面向所述一个横向表面的另一横向表面中的开口；
形成第一端子的密封部分，该第一端子被连接到所述孔并密封所述孔，以使所述壳体的所述一个横向表面是扁平的；
和所述开口结合的盖板；和
第二端子，该第二端子被连接到所述第二电极并在穿过所述盖板的同时突出到所述壳体的外部，
其中所述孔具有相对于所述壳体的所述一个横向表面朝所述电极组件凹入的形状且包括外孔和内孔，所述凹入的形状相对于所述壳体的所述一个横向表面形成台阶，在所述台阶中，所述外孔的尺寸大于所述内孔的尺寸，并且
其中形成在所述第一电极中的未涂覆区域的联接部分仅被联接到位于所述孔中的所述密封部分的朝向所述盖板暴露的端面。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述密封部分仅位于所述壳体的所述一个横向表面中的所述外孔中。
3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述密封部分位于所述壳体的所述一个横向表面中的所述外孔和所述内孔二者中。
4.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述凹入形状包括垂直于所述壳体的所述一个横向表面的横向壁。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述凹入形状包括相对所述壳体的所述一个横向表面倾斜的横向壁。
6.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述密封部分具有倾斜的外表面以接触所述倾斜的横向壁。
7.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述密封部分由与所述壳体相同的材料形成。
8.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述密封部分形成所述第一端子并被连接到所述第一电极。
9.根据权利要求8所述的可再充电电池，其中
所述第一端子被形成为穿过所述孔并与所述孔结合，以不从所述壳体的所述表面突出。
10.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
绝缘构件被设置在所述第二端子与所述盖板之间，并且形成在所述第二电极中的未涂覆区域与所述第二端子直接结合。
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