CN109148814B - 二次电池 - Google Patents

Abstract

提供一种二次电池。二次电池包括：在围绕容纳空间的外壁上设置为柱形并且其中包括通道的主体部，容纳空间中容纳有电极组件和电解质，电解质流动通过所述通道；在主体部内沿主体部的纵向延伸的销开关，其中，当向销开关的一端施加压力时，销开关朝向限定有容纳空间的内部线性移动，当压力被移除时，销开关朝向外部线性移动；耦接至主体部的外周表面以沿与销开关的线性移动平行的方向移动的操纵部；从操纵部的中央部分突出，以随着操纵部的移动向销开关的一端施加压力的施压部；和设置在销开关的另一端上的开关部，以当销开关朝向内部线性移动时打开通道并且当销开关朝向外部线性移动时关闭通道。

Description

二次电池

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月15日提交的韩国专利申请第10-2017-0075895号的优先权，通过引用将上述专利申请作为整体结合在此。

技术领域

本发明涉及一种二次电池，更具体地，涉及一种能够在再注入电解质时使电池的内部结构和电解质最小化地暴露于空气的二次电池。

背景技术

当不能获得向建筑物供电的交流电源时，或者根据各种电子装置环绕的生活环境需要直流电源时，使用经由物理或化学反应产生电能以将所产生的电能提供给外界的电池。

在这些电池中，通常使用原电池和二次电池，它们是利用化学反应的化学电池。原电池是被统称为干电池的可消耗电池。另一方面，二次电池是可充电电池，其通过使用能够重复多次电流与材料之间的氧化和还原过程的材料来制造。也就是说，当通过电流执行对材料的还原反应时，电源充电。当通过电流执行对材料的氧化反应时，电源放电。这种充电-放电重复地进行以产生电力。

具体而言，使用锂(Li)的锂电池可根据电解质的类型被划分为锂金属电池、锂离子电池和锂二次电池。

在此，由于锂二次电池具有固体型电解质或凝胶型电解质，即使电池因意外事故而损坏，电解质也不会泄漏到外面。因此，由于没有着火或爆炸的可能性，所以可以确保稳定性，且能量效率可得到提高。

此外，这种锂二次电池可能不需要坚固的金属外壳且可根据其用途制造成各种尺寸和形状。例如，锂二次电池可具有3mm或以下的厚度和减少30％或以上的重量。因此，锂二次电池可以大尺寸大批量生产和制造。因为这个原因，锂二次电池目前已商业化，且正在各个领域使用。

在这种锂二次电池中，在重复充电/放电循环时，由于电极表面与电解质之间的副反应导致正极和负极的晶体结构坍塌，且电解质被耗尽而降低电池的寿命。具体地说，由于电解质的耗尽导致锂离子的迁移率下降，因而内阻增加，导致电池性能急剧劣化。

近年来，已经提出了通过向二次电池单元中额外地注入电解质溶液而能够减少二次电池单元的性能劣化以及延长使用寿命的各种方法。代表性地，一种方法是在通过物理方法打开电池的外壳之后用注射器注入溶液，然后重新密封打开部分。然而，在这种方法中，电池的内部结构可能会暴露在空气中而导致电极氧化和电解质变性。因此，存在以下限制：需要防止这种现象的额外成本。

作为另一种方法，该方法是将注射器的针头刺入诸如橡胶(聚合物材料)之类的材料中以再注入溶液，然后由其自身密封刺入部分。然而，这种方法具有以下限制：再注入的次数有限，因为一旦在通过注射器的针头刺入的部分形成孔，则会削弱材料的强度。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种能够向二次电池单元中再注入电解质并且使电池的内部结构和电解质最小化地暴露于空气的二次电池。

本发明的目的并不限于上述目的，本领域技术人员根据以下描述将清楚地理解本文未描述的其他目的。

根据本发明的另一方面，提供一种二次电池，包括：主体部，所述主体部在围绕容纳空间的外壁上设置为柱形并且其中包括通道，所述容纳空间中容纳有电极组件和电解质，所述电解质流动通过所述通道；销开关，所述销开关在所述主体部内沿所述主体部的纵向延伸，其中，当向所述销开关的一端施加压力时，所述销开关朝向限定有所述容纳空间的内部线性移动，并且当压力被移除时，所述销开关朝向外部线性移动；操纵部，所述操纵部耦接至所述主体部的外周表面以沿与所述销开关的线性移动平行的方向移动；施压部，所述施压部从所述操纵部的中央部分突出，以随着所述操纵部的移动向所述销开关的一端施加压力；和开关部，所述开关部设置在所述销开关的另一端上，以当所述销开关朝向内部线性移动时打开所述通道，并且当所述销开关朝向外部线性移动时关闭所述通道。

所述二次电池可进一步包括弹性部，所述弹性部具有弹性并且在压力被移除时向所述销开关提供恢复力。

所述弹性部可沿所述销开关的支柱而纵向设置成螺旋形。

所述二次电池可进一步包括覆盖部，所述覆盖部围绕所述销开关的所述支柱和所述弹性部，以沿所述销开关的所述支柱的方向延伸。

所述覆盖部可具有耐蚀性。

所述二次电池可进一步包括支撑件，所述支撑件耦接至所述主体部的内周表面并且其中包括所述通道。

所述销开关可穿过所述支撑件并且插入到所述支撑件中，且所述销开关的端部可从所述支撑件向外部突出。

所述二次电池可进一步包括弹性部，所述弹性部具有弹性以在压力被移除时向所述销开关提供恢复力，其中所述弹性部可将所述支撑件连接至所述销开关。

所述二次电池可进一步包括第一流入流出孔及第二流入流出孔，所述电解质通过所述第一流入流出孔及所述第二流入流出孔被引入所述通道中并从所述通道排出，所述第一流入流出孔及所述第二流入流出孔分别设置在所述支撑件的内端和外端上。

所述开关部可打开或关闭所述第一流入流出孔。

所述支撑件可螺纹耦接至所述主体部的内周表面。

所述操纵部可包括第三流入流出孔，所述电解质通过所述第三流入流出孔被引入所述通道中并从所述通道排出。

所述主体部可向外突出。

所述二次电池可进一步包括围绕所述外壁的外部的壳体。

所述主体部可凹进所述壳体的一侧的所述外壁中。

其他实施方式的特征包括在详细说明和附图中。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，可更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征和其他优点，其中：

图1是根据本发明一个实施方式的二次电池的示意图。

图2是根据本发明一个实施方式的包括壳体在内的二次电池的示意图。

图3是图解根据本发明一个实施方式的阀的结构的视图。

图4是图解根据本发明一个实施方式的销开关的结构的视图。

图5是图解根据本发明一个实施方式的通过操纵部打开图3的阀的状态的视图。

图6是根据本发明一个实施方式的操纵部的平面图。

图7是图解根据本发明另一实施方式的阀的结构的视图。

图8是图解根据本发明另一实施方式的通过操纵部打开图7的阀的状态的视图。

具体实施方式

将通过以下参照附图描述的实施方式阐明本公开内容的优点和特征及其实现方法。然而，本发明可以以不同形式来实施，而不应解释为限于这里阐述的这些实施方式。而且，提供这些实施方式是使该公开内容全面和完整，并将本发明的范围完全传递给本领域技术人员。此外，本发明仅由权利要求的范围来限定。在整个公开内容中，相似的参考标记指代相似的部件。

除非本发明中使用的术语被不同地定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本领域技术人员所通常理解的相同的含义。此外，除非在说明书中清楚而清晰地定义，在常用词典中定义的术语不应被理想地或过分地解释为具有形式意义。

在以下描述中，技术术语仅用于解释具体示例性实施方式，而不限制本发明的构思。在本说明书中，单数形式的术语可包括复数形式，除非特别提及。“包括”的含义不排除除所述组分之外的其他组分。

下文中，将参照附图详细地描述优选实施方式。

图1是根据本发明一个实施方式的二次电池1的示意图。

参照图1，根据本发明一个实施方式的二次电池1包括：容纳空间11，其中容纳有电极组件和电解质；围绕容纳空间11的外壁12；和阀20，通过阀20将电解质注入到容纳空间11中。

外壁12围绕二次电池1的容纳空间11以防止电极组件和电解质被分离到外部。当二次电池1被提供为袋型二次电池时，外壁12可由容易因外力变形的软性材料制成。或者，当二次电池1被提供为棱柱型或罐型二次电池时，外壁12可由硬质材料制成，因而，使外壁12的形状变形可能需要强大的外力。

阀20设置在外壁12上以将容纳空间11连接到外部。此外，可在防止容纳在容纳空间11中的电解质泄漏的同时将电解质从外部注入到容纳空间11中。下面将详细描述阀20。

图2是根据本发明一个实施方式的包括壳体13在内的二次电池1的示意图。

如图2中所示，根据本发明一个实施方式的二次电池1可进一步包括围绕外壁12的外部的壳体13。在这种情况下，阀20可形成为突出至壳体13的外部，但优选地是阀形成为凹进壳体13的一侧中。由于阀20不突出，因此二次电池1的外观可为雅致的，以为用户提供美感。此外，可减少阀20与外部碰撞的可能性，以防止阀20被损坏。然而，本发明的实施方式并不限于此。尽管提供壳体13，但阀可以以各种方法形成，例如，阀20可形成为凹进外壁12中。

图3是图解根据本发明一个实施方式的阀20的结构的视图。

如图3中所示，根据本发明一个实施方式的阀20调节电解质的流量。此外，阀20包括：设置在二次电池1的外壁12上的主体部21；耦接至主体部21的内周表面的支撑件23；插入穿过支撑件23的销开关24；和向销开关24施加压力的操纵部26。

主体部21具有支柱241并且设置在二次电池1的外壁12上。然而，主体部21可从外壁12突出，但并不限于此。例如，主体部21可凹进外壁12中。也就是说，主体部21可以以各种方式形成，只要主体部21能够调节电解质的流量即可。

支撑件23耦接至主体部21的内周表面。在此，优选的是，支撑件23是螺纹耦接的，但并不限于此。例如，支撑件23可以以诸如螺栓耦接、铆钉耦接和类似的各种方式耦接。在支撑件23中可以提供电解质流动的通道22。此外，可在支撑件23的两端中分别限定将电解质引入通道和将电解质从通道排出的流入流出孔。根据本发明的一个实施方式，由于通过利用销开关24可以容易地打开和关闭流入流出孔，因此可使电解质最小化地暴露于空气。尽管通道22设置在支撑件23中，但当支撑件23不是单独设置的而是与主体部21形成一体时，通道22可设置在主体部21中。

图4是图解根据本发明一个实施方式的销开关24的结构的视图。

如图4中所示，根据本发明一个实施方式的销开关24包括支柱241、头部242和开关部243。

销开关24的支柱241在主体部21的纵向上延长。此外，支柱241穿过支撑件23并且设置在通道22中。头部242和开关部243可分别设置在支柱241的两端上。

头部242设置在销开关24的外端上。也就是说，头部242设置在销开关24的两端中指向二次电池1外部的一端上。头部242沿外周表面的径向方向从支柱241突出。因此，头部242不穿过支撑件23，销开关24的支柱241穿过该支撑件23。也就是说，头部242可防止整个销开关24插入到支撑件23中，因此，弹性部25可允许销开关24返回到其原始位置。操纵部26可向头部242施加压力以使销开关24朝二次电池1内部线性移动。下面将详细描述弹性部25和操纵部26。

开关部243设置在销开关24的内端上。也就是说，开关部243设置在销开关24的两端中指向二次电池1内部的一端上。开关部243也沿外周表面的径向方向从支柱241突出。此外，当操纵部26向头部242施加压力时，开关部243打开通道22的流入流出孔。当压力被移除时，开关部243关闭通道22的流入流出孔。

图5是图解根据本发明一个实施方式的通过操纵部26打开图3的阀20的状态的视图。

操纵部26向销开关24施加压力。如图3和图5中所示，操纵部26包括螺纹耦接至主体部21的外周表面的主体262和从中央部分朝主体部21突出的施压部261。

操纵部26的主体262经耦接以覆盖主体部21的外周表面和上部。如果未设置操纵部26，则销开关24可能会突出至支撑件23外部，因而有遭受碰撞的风险。也就是说，销开关24可能会容易受到外部冲击并且容易因这种冲击而破裂，或者流入流出孔可能会被打开。然而，操纵部26可覆盖主体部21的上部，以防止销开关24被损坏或防止流入流出孔被打开。

施压部261从操纵部26的中央部分朝销开关24突出。此外，当用户操纵操纵部26以使操纵部26移动时，压力被施加至设置在销开关24的外端上的头部242。因此，销开关24可朝二次电池1的内部线性移动。

操纵部26的主体262螺纹耦接至主体部21的外周表面。因而，螺纹可设置在主体部21的外周表面上以起阳螺纹作用，螺纹可设置在主体262的内周表面上以起阴螺纹作用。例如，当操纵部26沿顺时针方向旋转时，由于主体262和主体部21按螺旋原理相互紧固，因此主体262朝向二次电池1的内部移动。因此，施压部261向销开关24的头部242施加压力，使得销开关24朝向二次电池1的内部线性移动，由此开关部243打开流入流出孔。另一方面，当操纵部26沿逆时针方向旋转时，由于主体262和主体部21之间的耦接相互释放，因此主体262移动远离二次电池1。因此，通过施压部261施加至销开关24的头部242的压力可逐渐减小，因而销开关24返回其原始位置，使得开关部243关闭流入流出孔。

根据本发明一个实施方式的二次电池1的阀20进一步包括弹性部25。弹性部25将销开关24连接至支撑件23或者将销开关24连接至主体部21。此外，当压力被移除时，提供恢复力以使已线性移动的销开关24返回其原始位置。弹性部25可由诸如弹簧之类的具有弹性的金属制成，并且可具有在形成具有预定尺寸的圆的同时在轴向上延长的形状，例如螺旋形。然而，本发明并不限于此。例如，弹性部25可具有各种尺寸和形状，只要弹性部25产生弹性力以向销开关24提供弹性力即可。

恢复力可以是由弹性部25产生的实际弹性力。也就是说，当弹性部25在销开关24线性移动的同时发生变形时，弹性力与变形程度和弹性模量成正比地产生。然而，如果二次电池1的阀20不包括弹性部25，则恢复力可以以不同的方式提供以使销开关24返回其原始位置。例如，磁体可附接至支撑件23和销开关24以产生磁力，然后发电，从而产生弹性力。也就是说，如果销开关24在压力被移除时返回其原始位置，则可以不受限制地使用各种方法。

如图3和图5中所示，通道22的两侧被打开，因而第一流入流出孔231以及第二流入流出孔232设置在支撑件23的两侧上。电解质可经由第一流入流出孔231以及第二流入流出孔232被引入和排出以沿着通道22流动。第一流入流出孔231限定在支撑件23的内端。也就是说，第一流入流出孔231限定在支撑件23的两端中面向二次电池1的内部的一端。销开关24的开关部243根据向其施加压力或从其移除压力打开和关闭第一流入流出孔231。第一流入流出孔231的直径可小于开关部243的直径。为此，支撑件23在延伸时具有朝二次电池1的内部逐渐减小的直径。当开关部243关闭第一流入流出孔231时，开关部243可与支撑件23的内端紧密接触。因此，通道22被关闭以防止电解质通过第一流入流出孔231泄漏。

另一方面，第二流入流出孔232限定在支撑件23的外端。也就是说，第二流入流出孔232限定在支撑件23的两端中面向二次电池1的外部的一端。无论销开关24如何移动，第二流入流出孔232总是打开的。因此，电解质可经由第二流入流出孔232随时被引入和排出。然而，如上所述，当第一流入流出孔231被关闭时，即使电解质通过第二流入流出孔232沿着通道22流动，电解质也不能被注入到限定在二次电池1中的容纳空间11中。

图6是根据本发明一个实施方式的操纵部26的平面图。

如图6中所示，操纵部26包括位于其顶表面中的第三流入流出孔264。根据本发明的一个实施方式，即使二次电池1中的电解质被耗尽，也可通过连接电解质注射器来单独地注入和补充电解质。然而，操纵部26可设置在主体部21的上部以保护销开关24。优选的是，操纵部26不与主体部21分离开。因此，电解质注射器可以不直接连接至主体部21，而是连接至操纵部26。

在将电解质注射器连接至操纵部26之后，当用户操纵操纵部26以打开第一流入流出孔231时，电解质从电解质注射器排出。此外，当电解质经由操纵部26的第三流入流出孔264被引入阀20中时，电解质顺序地穿过第二流入流出孔232以及第一流入流出孔231，然后被注入到容纳空间11中。因而，可以补充二次电池1的电解质。

操纵部26进一步包括将主体262连接至施压部261的连接部263。操纵部26的施压部261设置在操纵部26的中央部分。然而，由于第三流入流出孔264限定在操纵部26的顶表面中，因此连接部263将施压部261连接至主体262。随着被连接部263占据的操纵部26的顶表面的表面积减小，第三流入流出孔264的表面积增加。因此，电解质可被更容易地注入。然而，由于电解质的注入压力增加，连接部263损坏的可能性会增加。另一方面，随着被连接部263占据的操纵部26的顶表面的表面积增加，连接部263损坏的可能性可能会降低。然而，由于第三流入流出孔264的表面积减小，所以很难注入电解质。因此，可通过试验获得容易注入电解质同时减小连接部263损坏的可能性的连接部263及第三流入流出孔264的最佳表面积。

图6图解了其中主体262和施压部261通过连接部263彼此连接的构造。然而，本发明并不限于此。例如，主体262和施压部261可集成在一起，而没有单独的连接部263。在这种情况下，可通过在操纵部26的顶表面上单独执行冲压操作或通过有意阻碍铸件的模注来提供第三流入流出孔264。

图7是图解根据本发明另一实施方式的阀20的结构的视图。

根据本发明另一实施方式的二次电池1的阀20进一步包括覆盖部27。下文中，将省略与根据本发明的上述实施方式的二次电池1重复的描述。省略的内容可由本领域技术人员从根据本发明的上述实施方式的二次电池1的内容容易地导出。因此，尽管根据本发明另一实施方式的二次电池1的一部分内容被省略，但本领域技术人员可容易地实施这些特征。

如所描述的，弹性部25围绕销开关24的支柱241螺旋地设置。如图7中所示，覆盖部27覆盖弹性部25和销开关24的支柱241以在销开关24的支柱241的纵向上延长。

覆盖部27可由耐蚀材料(例如，聚合物)制成。一般来说，电解质加速二次电池1的正极和负极的氧化还原反应，因而是腐蚀性的。然而，根据本发明的一个实施方式，由于弹性部25被暴露在通道22内，当注入电解质时，弹性部25实际上可与电解质接触。然而，如上所述，弹性部25由具有弹性的金属材料制成。因此，弹性部25容易被具有强腐蚀性的电解质腐蚀，从而降低寿命，并且增加更换成本和效果。

然而，在根据本发明另一实施方式的二次电池1中，具有高耐蚀性的覆盖部27覆盖弹性部25。因此，可防止电解质与弹性部25的接触，从而提高弹性部25的寿命。

图8是图解根据本发明另一实施方式的通过操纵部26打开图7的阀20的状态的视图。

覆盖部27覆盖弹性部25并且从销开关24的头部242延伸至开关部243。此外，覆盖部27将销开关24的头部242与开关部243之间的接触部分密封。因此，电解质不会被引入覆盖部27中以防止电解质与弹性部25接触。如图8中所示，尽管操纵部26被操纵，因而销开关24线性移动，但上述特征是相同的。由于覆盖部27设置在销开关24的头部242与开关部243之间，当向销开关24施加压力时，销开关24移动，头部242和开关部243之间的覆盖部27可与销开关24一起移动。因此，即使销开关24线性地移动，也可保持覆盖部27和头部242与开关部243之间的接触部分的密封状态。

然而，为了将弹性部25连接至支撑件23，弹性部25的端部可穿过覆盖部27而突出。在这种情况下，弹性部25的端部可与电解质接触，因而，弹性部25的端部腐蚀加速。因而，尽管未示出，弹性部25的穿过覆盖部27而突出的端部可被具有高耐蚀性的单独构件覆盖。也就是说，根据本发明的另一实施方式，可不受限制地使用各种方法，只要防止弹性部25与电解质之间的接触即可。

本发明的实施方式至少可具有以下效果。

通过利用schrader阀可不限制次数地向二次电池单元中再注入电解质，此外，可使电池的内部结构和电解质最小化地暴露于空气。

此外，操纵部可设置在阀的上部以保护schrader阀的销开关，因而即使在施加较小冲击时，销开关也不会受到压力。

此外，用户可仅操纵操纵部，以方便地调节schrader阀的开关。

本发明的效果不受上述说明的限制，因而，本说明书中涉及更多不同的效果。

本发明所属技术领域的普通技术人员将理解的是，在不改变技术构思或基本特征的情况下，本发明可以以其他具体的形式实施。因此，以上披露的实施方式被认为是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书限定，而不是前述说明和其中描述的示例性实施方式限定。在权利要求范围内和在本发明的权利要求的等同含义范围内进行的各种修改被认为落在本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种二次电池，包括：

主体部，所述主体部在围绕容纳空间的外壁上设置为柱形并且所述主体部中包括通道，所述容纳空间中容纳有电极组件和电解质，所述电解质流动通过所述通道；

销开关，所述销开关在所述主体部内沿所述主体部的纵向延伸，其中，当向所述销开关的一端施加压力时，所述销开关朝向其中限定有所述容纳空间的内部线性移动，并且当压力被移除时，所述销开关朝向外部线性移动；

操纵部，所述操纵部螺纹耦接至所述主体部的外周表面以当所述操纵部旋转时沿与所述销开关的线性移动平行的方向移动；

施压部，所述施压部从所述操纵部的中央部分突出并且连接至所述操纵部，以随着所述操纵部的移动向所述销开关的一端施加压力；

开关部，所述开关部设置在所述销开关的另一端上，以当所述销开关朝向内部线性移动时打开所述通道，并且当所述销开关朝向外部线性移动时关闭所述通道；

支撑件，所述支撑件耦接至所述主体部的内周表面并且其中包括所述通道；和

第一流入流出孔及第二流入流出孔，所述电解质通过所述第一流入流出孔及所述第二流入流出孔被引入所述通道中并从所述通道排出，所述第一流入流出孔及所述第二流入流出孔分别设置在所述支撑件的内端和外端上，

其中所述操纵部包括第三流入流出孔，所述电解质通过所述第三流入流出孔被引入所述通道中并从所述通道排出。

2.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括弹性部，所述弹性部具有弹性并且在压力被移除时向所述销开关提供恢复力。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述弹性部沿所述销开关的支柱而纵向设置成螺旋形。

4.根据权利要求3所述的二次电池，进一步包括覆盖部，所述覆盖部围绕所述销开关的所述支柱和所述弹性部，以沿所述销开关的所述支柱的方向延伸。

5.根据权利要求4所述的二次电池，其中所述覆盖部具有耐蚀性。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述销开关穿过所述支撑件并且插入到所述支撑件中，并且

所述销开关的端部从所述支撑件向外部突出。

7.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括弹性部，所述弹性部具有弹性以在压力被移除时向所述销开关提供恢复力，

其中所述弹性部将所述支撑件连接至所述销开关。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述开关部打开或关闭所述第一流入流出孔。

9.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述支撑件螺纹耦接至所述主体部的内周表面。

10.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述主体部向外突出。

11.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括围绕所述外壁的外部的壳体。

12.根据权利要求11所述的二次电池，其中所述主体部凹进所述壳体的一侧的所述外壁中。

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