CN112993374A - 可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

一种可再充电电池包括：电极组件，包括第一电极、第二电极、在所述第一电极和所述第二电极之间的隔板、分别连接至所述第一电极和所述第二电极的第一电极接线片和第二电极接线片；壳体，容纳所述电极组件，所述第一电极接线片连接至所述壳体；以及盖组件，密封所述壳体的开口。所述盖组件包括：盖板，联接至所述壳体并覆盖所述开口；和联接至所盖板的端子板。所述端子板包括：法兰部分，联接至所述盖板并与所述盖板电绝缘；和接线片连接部分，从所述法兰部分朝所述电极组件突出，延伸至所述盖板中的端子开口内并连接至所述第二电极接线片。所述接线片连接部分的内表面与所述盖板的内表面具有高度差。

Description

可再充电电池
技术领域
本发明的实施例的各方面涉及可再充电电池。
背景技术
不同于未被设计为被再充电的一次电池，可再充电电池(也被称为二次电池)被设计为反复地充电和放电。小容量可再充电电池可以被用于诸如移动电话、笔记本电脑和便携式摄像机之类的小型便携式电子设备，并且大容量可再充电电池可以被用作例如混合动力车辆和/或电动车辆的电动机驱动电源。
可再充电电池的一些示例包括镍镉(Ni-Cd)电池、镍-金属氢化物(Ni-MH)电池、锂(Li)电池和锂离子(Li-ion)电池。锂离子可再充电电池具有比镍镉电池和镍-金属氢化物电池高约三倍的工作电压，其经常被用作便携式电子设备的电源。此外，锂离子二次电池由于其每单位重量的相对高的能量密度而被广泛使用。
随着对诸如使用蓝牙的头戴式耳机、入耳式耳机、智能手表和身体附着型医疗设备之类的可穿戴设备需求的增加，对具有高能量密度的超小型可再充电电池的需求正在增加。
这种超小型可再充电电池应在有限的尺寸内获得所需的电容量，在提高有效重量的同时实现高效结构，并提高结构的稳定性。
在本背景技术部分公开的以上信息用于加强对本发明的背景技术的理解，并且因此，其可能包含不是现有技术的信息。
发明内容
根据本发明的实施例，提供一种可再充电电池，其具有防止或大幅地减少连接至端子板的电极接线片和具有与该电极接线片的极性不同的极性的盖板之间的短路的风险的结构。
根据本发明一实施例，一种可再充电电池包括：电极组件，包括第一电极、第二电极、在所述第一电极和所述第二电极之间的隔板、连接至所述第一电极的第一电极接线片和连接至所述第二电极的第二电极接线片，所述电极组件具有相对的第一端和第二端；壳体，容纳所述电极组件并面对所述电极组件的所述第一端，所述第一电极接线片连接至所述壳体；以及盖组件，关闭并密封所述壳体的开口。所述盖组件包括：盖板，联接至所述壳体，覆盖所述开口并面对所述电极组件的所述第二端；和联接至所述盖板的端子板。所述端子板包括：法兰部分，联接至所述盖板并与所述盖板电绝缘；和接线片连接部分，从所述法兰部分朝所述电极组件突出、延伸至所述盖板中的端子开口内并连接至所述第二电极接线片。所述接线片连接部分的内表面与所述盖板的内表面之间具有高度差。
所述接线片连接部分的所述内表面可比所述盖板的所述内表面朝所述电极组件的所述第二端突出更远，并且所述接线片连接部分的远端部分可以是平的。
当所述电极组件的所述第二端为参考平面时，所述盖板的所述内表面和所述电极组件的所述第二端之间的第一高度可大于所述接线片连接部分的所述内表面和所述电极组件的所述第二端之间的第二高度。
所述接线片连接部分的面对所述第二电极接线片的所述内表面可比所述盖板的所述内表面朝所述电极组件的所述第二端突出更远。
当所述电极组件的所述第二端为参考平面时，所述盖板的所述内表面和所述电极组件的所述第二端之间的第一高度可大于所述接线片连接部分的面对所述第二电极接线片的所述内表面和所述电极组件的所述第二端之间的第二高度。
所述端子板可包括不锈钢，并可通过拉伸工艺形成。
所述法兰部分可平行于所述盖板，并且所述接线片连接部分可以朝所述壳体向内凹进，并可具有平的内表面。
所述可再充电电池可进一步包括在所述盖板和所述第二电极接线片之间的绝缘构件。
所述绝缘构件可以是板形的并且可在其中具有开口。所述绝缘构件中的所述开口可对应于所述盖板中的所述端子开口。
所述绝缘构件中的所述开口可具有比所述端子开口的直径小的直径。
所述可再充电电池的高度为当所述壳体的所述开口被所述盖组件关闭并密封时所述壳体的外平面和所述端子板的外平面之间的最大距离，所述可再充电电池的直径为所述壳体的外直径，并且所述可再充电电池的高度与直径的比可小于或等于1。
所述第一电极、所述第二电极和所述隔板可以螺旋卷绕在一起。
所述接线片连接部分的所述内表面可具有朝所述电极组件的所述第二端呈凸形突出的曲面形状，并且可朝所述电极组件的所述第二端延伸超过所述盖板的所述内表面。
所述接线片连接部分的所述内表面可具有部分球形的、半球形的、部分椭球形的或半椭球形的形状。
根据本发明的实施例，因为接线片连接部分的内表面与盖板的内表面具有高度差，可在结构上防止连接至端子板的接线片连接部分的第二电极接线片和连接至第一电极接线片的盖板之间的短路，第一电极接线片具有与第二电极接线片的极性不同的极性。
附图说明
图1为根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图。
图2为图1中示出的可再充电电池的分解透视图。
图3为沿图1中的线III-III截取的剖视图。
图4为根据本发明的第二示例性实施例的可再充电电池的分解透视图。
图5为沿图4中的线V-V截取的剖视图。
具体实施方式
在下文中将参考示出本发明的示例性实施例的附图更充分地描述本发明。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，全部都不脱离本发明的范围。因此，附图和说明书应被视为本质为例示性的而非限制性的。
将理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、直接连接或直接联接至另一元件或层，或者也可存在一个或多个中间元件或层。当元件或层被称为“直接”在另一元件或层“上”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，不存在中间元件或层。例如，当第一元件被描述为“联接”或“连接”至第二元件时，第一元件可直接联接或连接至第二元件，或者第一元件可通过一个或多个中间元件间接联接或连接至第二元件。
在图中，为了清楚例示，各种元件、层等的尺寸可能被放大。相同的附图标记表示相同的元件。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意和全部组合。进一步，当描述本发明的实施例时，“可”的使用涉及“本发明的一个或多个实施例”。诸如“……中的至少一个”之类的表述当在一列元件之后时修饰整列元件，并非修饰该列中的个别元件。此外，术语“示例性”意指示例或例示。如本文中使用的，术语“使用”可被认为与术语“利用”同义。如本文使用的，术语“基本上”、“大约”和类似术语被用作近似术语，而不是作为程度术语，并且旨在说明本领域技术人员将识别的测量或计算值的固有变化。
将理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中被用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应被这些术语限制。这些术语用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、部件、区域、层或区段区别开。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不脱离示例实施例的教导。
为了易于描述，诸如“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等的空间相关的术语可在本文中被用于描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解，空间相关的术语旨在包括除了图中所描绘的方位之外的设备使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的设备翻转，则描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其它元件或特征的“上方”或“之上”。因此，术语“下方”可包含上方和下方两个方位。设备可被另外定向(旋转90度或在其它方位)，并且本文中所使用的空间相关的描述词应被相应解释。
本文中使用的术语是为了描述本发明的特定示例实施例的目的，并非旨在限制本发明的所述示例实施例。如本文使用的，单数形式的“一”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。进一步将理解，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。
根据本发明的示例性实施例，一种超小型可再充电电池被提供。该超小型可再充电电池可以为硬币电池型电池或纽扣电池型电池。硬币电池型电池或纽扣电池型电池为具有1或更小的高度(H)直径(D)比(H/D)的薄的硬币或纽扣电池型电池(参见例如图1)。
因为硬币电池型电池或纽扣电池型电池大体是圆柱形的，所以其在水平方向上的横截面是圆形的。然而，本发明不限于此，并且可再充电电池在水平方向上的横截面可具有椭圆形的或多边形的形状。根据本发明的实施例，直径(D)为可再充电电池的壳体在水平方向上的最大直径(例如，最大外径)，并且高度(H)为可再充电电池的壳体的外平面与端子板的外平面之间的最大距离。
然而，硬币电池型电池或纽扣电池型电池为示例，并且本发明不限于此。例如，可再充电电池可以为圆柱形或销型电池。在下文中，硬币电池型电池或纽扣电池型电池将作为示例实施例被详细描述。
图1为根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2为图1中示出的可再充电电池的分解透视图，并且图3为沿图1中的线III-III截取的剖视图。
参见图1-图3，根据第一示例性实施例的可再充电电池1包括电极组件10、壳体20和盖组件30。盖组件30包括盖板31和端子板32。盖板31和端子板32通过设置在它们之间的热密封构件34被热密封(例如，被热密封在一起)。
热密封构件34为用于将盖板31和端子板32彼此联接的介质。例如，热密封构件34可包括诸如聚合物之类的电绝缘材料(或可由该电绝缘材料形成)，并且可通过使用例如激光被熔化以密封至盖板31和端子板32二者。
在第一示例性实施例中，端子板32通过热密封构件34联接至盖板31，从而稳定的联接结构被形成，同时在没有单独的绝缘元件或配置的情况下在端子板32和盖板31之间有效地绝缘。
制造为超小型可再充电电池的硬币电池型电池在空间方面具有设计限制，并且相应地，在简化结构和制造工艺的同时应当确保功能性。因此，在第一示例性实施例中，通过热密封构件34提供端子板32和盖板31之间的绝缘和联接。
电极组件10包括设置在隔板13的相对侧的第一电极(例如，负电极)11和第二电极(例如，正电极)12，隔板13为电绝缘构件。电极组件10通过螺旋卷绕第一电极11、隔板13和第二电极12而被形成。因此，电极组件10可以形成为果冻卷型。
电极组件10被配置用以充电和放电，并且电极组件10的螺旋卷绕轴线可平行于壳体20的高度方向。电极组件10的第一端(例如，下端)101和电极组件10的第二端(例如，上端)102可以是平的并可以彼此平行。在第一示例性实施例中，电极组件10没有中心销，但在其它实施例中，中心销可被提供在(或沿)螺旋卷绕轴线上(例如，可被提供在电极组件10的中心处)。
壳体20接纳(或容纳)电极组件10，并面对电极组件10的相对端101、102中的第一端101。例如，壳体20具有圆柱形形状并容纳果冻卷型电极组件10，并且盖组件30关闭并密封圆柱形的壳体20的开口21。
电极组件10进一步包括连接至第一电极11的第一电极接线片51和连接至第二电极12的第二电极接线片52。第一电极11和第二电极12分别通过电极组件10的第一端101和第二端102引出(或引出至第一端101和第二端102)。
当电极组件10在壳体20中时，第一电极接线片51电连接至壳体20的底部，并且第二电极接线片52电连接至盖组件30的端子板32。
此外，盖组件30的盖板31联接至壳体20同时面对电极组件10的相对端101、102中的第二端102，并且因此覆盖并密封壳体20的开口21。在该实施例中，端子板32在联接至盖板31时连接至第二电极接线片52。
在下文中，第一电极11和第二电极12分别被描述为负电极和正电极，但本发明不限于此。例如，第一电极11和第二电极12可以分别为正电极和负电极。
第一电极(例如，负电极)11具有长带形状(例如，条形)，并且包括集流体(例如，金属箔，诸如铜(Cu)箔)，该集流体具有负电极涂覆部分和负电极未涂覆区域，负电极涂覆部分为施加有负极活性材料层的区域，负电极未涂覆区域为未施加活性材料的区域。负电极未涂覆区域可以位于负电极的在长度方向上的一端。
第二电极(例如，正电极)12具有长带形状(例如，条形)，并且包括集流体(例如，金属箔，诸如铝(Al)箔)，该集流体具有正电极涂覆部分和正电极未涂覆区域，正电极涂覆部分为施加有正极活性材料层的区域，正电极未涂覆区域为未施加活性材料的区域。正电极未涂覆区域可以位于正电极的在长度方向上的一端。
电极组件10通过形成在壳体20的一侧的开口(例如，圆形的开口)21被插入壳体20中，并且壳体20具有空间(例如，具有足够的空间或被定尺寸为足以)以在其中接纳(或容纳)电极组件10和电解质溶液。例如，壳体20可具有高度(H)小于直径(D)的圆柱形形状。
盖组件30的端子板32具有法兰部分321和接线片连接部分322。法兰部分321联接(例如附接)至盖板31同时与其电绝缘。接线片连接部分322从法兰部分321朝电极组件10突出，延伸至(例如，被插入至)盖板31中的端子开口(例如，端子孔)311内，并连接至电极组件10的第二电极接线片52。
在该实施例中，接线片连接部分322的内(或底)表面221与盖板31的内(或底)表面312具有高度差ΔH。即使当第二电极接线片52在电极组件10的第二端102和盖板31的内表面312之间以一定长度余量延伸(例如，伸展)时，高度差ΔH也提供相对大的安全范围，这可帮助防止具有正极性的第二电极接线片52和具有负极性的盖板31之间的短路。
例如，高度差ΔH可在结构上防止(或基本上防止)连接至端子板32的具有正极性的第二电极接线片52和连接至第一电极接线片51的具有负极性的盖板31之间的相互短路。
例如，接线片连接部分322的内表面221比盖板31的内表面312朝电极组件10的第二端102突出更远，并被形成为平的(例如，接线片连接部分322的内表面221比盖板31的内表面312更靠近电极组件10的第二端102)。在一示例中，接线片连接部分322的远端部分可以是平的。当电极组件10的第二端102为参考平面时，在盖板31的内表面312和电极组件10的第二端102之间形成第一高度H1。
在接线片连接部分322的平的内表面221和电极组件10的第二端102之间形成第二高度H2。由于电极组件10的第二端102为参考平面，所以第二高度H2小于第一高度H1。也就是说，第一高度H1和第二高度H2之间的高度差ΔH可在结构上防止第二电极接线片52和盖板31之间的相互短路。
绝缘构件61被设置在盖板31和第二电极接线片52之间。在第一示例性实施例中，绝缘构件61具有与盖板31对应的板形，并可被设置为至少(或仅)在盖板31和第二电极接线片52之间。
绝缘构件61具有与端子开口311对应(例如，对准或同心)的开口(例如，通孔)611。绝缘构件61中的开口611可具有比盖板31中的同心的端子开口311小的直径。因此，可通过绝缘构件61进一步防止第二电极接线片52通过端子开口311与盖构件31短路。
例如，端子板32可包括不锈钢(或可由不锈钢形成)，并且可通过拉伸工艺形成，例如使用具有厚度的板通过拉伸工艺形成。端子板32具有与盖板31平行的法兰部分321和从壳体20的外部朝壳体20的内部凹进并具有平的内表面221的接线片连接部分322。平的内表面221提供与第二电极接线片52的改善的焊接性。
在第一示例性实施例中，接线片连接部分322的包括面对第二电极接线片52的部分的整个内表面221被形成在一个平面内。
在根据第一示例性实施例的可再充电电池1中，高度H为当壳体20的开口21被盖组件30关闭并密封时壳体20的外平面与端子板32的外平面之间的最大距离，并且直径D为壳体20的外直径。在该实施例中，高度H与直径D的比(H/D)小于或等于大约1(H/D≤1)。例如，可再充电电池1为可以薄的硬币或纽扣的形状形成的硬币电池型电池或纽扣电池型电池。
在下文中，将描述本发明的第二示例性实施例。第二示例性实施例中的与第一示例性实施例中的部件相同或基本相似的部件可能不再被描述。而是，第二示例性实施例的描述可能集中于它们之间的不同部件。
图4为根据本发明的第二示例性实施例的可再充电电池的分解透视图，图5为沿图4中的线V-V截取的剖视图。参见图4和图5，根据第二示例性实施例的可再充电电池2包括端子板33，端子板33具有法兰部分331和接线片连接部分332。
法兰部分331被形成为平行于盖板31，并联接(例如附接)至盖板31同时与其电绝缘。接线片连接部分332从法兰部分331朝电极组件10呈凸形突出，延伸至端子开口311内，并连接至电极组件10的第二电极接线片52。
在一示例中，接线片连接部分332的内表面323可具有朝电极组件10的第二端102呈凸形突出的曲面形状。接线片连接部分332突出至壳体20的内部，并且接线片连接部分332的内表面323具有部分球形的、半球形的、部分椭球形的或半椭球形的形状。例如，接线片连接部分332可以为部分球形缸的弯曲部分、半球形缸的弯曲部分、部分椭球形缸的弯曲部分或半椭球形缸的弯曲部分，并连接至法兰部分331。
在该实施例中，接线片连接部分332的内表面323与盖板31的内表面312具有高度差ΔH。即使当第二电极接线片52在电极组件10的第二端102和盖板31的内表面312之间以一定长度余量伸展时，高度差ΔH也提供相对大的安全范围，这可防止(或基本上防止)第二电极接线片52和盖板31的内表面312之间的短路。
例如，高度差ΔH可在结构上防止连接至端子板32并具有正极性的第二电极接线片52和连接至第一电极接线片51并具有负极性的盖板31之间的相互短路。
虽然已经结合目前认为实际的示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于公开的实施例。本公开旨在覆盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等同设置。
对一些参考符合的说明
1：可再充电电池 10：电极组件
11：第一电极
12：第二电极
13：隔板 20：壳体
21：开口 30：盖组件
31：盖板 32、33：端子板
51：第一电极接线片 52：第二电极接线片
61：绝缘构件 101：第一端
102：第二端 221、323：内表面
311：端子开口 312：内表面
321、331：法兰部分 322、332：接线片连接部分
611：开口 D：直径
H：高度 H1：第一高度
H2：第二高度 ΔH：高度差

Claims (14)

1.一种可再充电电池，包括：
电极组件，包括第一电极、第二电极、在所述第一电极和所述第二电极之间的隔板、连接至所述第一电极的第一电极接线片和连接至所述第二电极的第二电极接线片，所述电极组件具有相对的第一端和第二端；
壳体，容纳所述电极组件并面对所述电极组件的所述第一端，所述第一电极接线片连接至所述壳体；以及
盖组件，关闭并密封所述壳体的开口，所述盖组件包括：
盖板，联接至所述壳体，覆盖所述开口并面对所述电极组件的所述第二端；和
联接至所述盖板的端子板，
其中所述端子板包括：
法兰部分，联接至所述盖板并与所述盖板电绝缘；和
接线片连接部分，从所述法兰部分朝所述电极组件突出，延伸至所述盖板中的端子开口内并连接至所述第二电极接线片；并且
其中所述接线片连接部分的内表面与所述盖板的内表面具有高度差。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述接线片连接部分的所述内表面比所述盖板的所述内表面朝所述电极组件的所述第二端突出更远，并且
其中所述接线片连接部分的远端部分是平的。
3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，当所述电极组件的所述第二端为参考平面时，所述盖板的所述内表面和所述电极组件的所述第二端之间的第一高度大于所述接线片连接部分的所述内表面和所述电极组件的所述第二端之间的第二高度。
4.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述接线片连接部分的面对所述第二电极接线片的所述内表面比所述盖板的所述内表面朝所述电极组件的所述第二端突出更远。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，当所述电极组件的所述第二端为参考平面时，所述盖板的所述内表面和所述电极组件的所述第二端之间的第一高度大于所述接线片连接部分的面对所述第二电极接线片的所述内表面和所述电极组件的所述第二端之间的第二高度。
6.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述端子板包括不锈钢，并通过拉伸工艺形成。
7.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述法兰部分平行于所述盖板，并且
其中所述接线片连接部分朝所述壳体向内凹进，并具有平的内表面。
8.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括在所述盖板和所述第二电极接线片之间的绝缘构件。
9.根据权利要求8所述的可再充电电池，其中所述绝缘构件是板形的并在其中具有开口，并且
其中所述绝缘构件中的所述开口对应于所述盖板中的所述端子开口。
10.根据权利要求9所述的可再充电电池，其中所述绝缘构件中的所述开口具有比所述端子开口的直径小的直径。
11.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述可再充电电池的高度为当所述壳体的所述开口被所述盖组件关闭并密封时所述壳体的外平面和所述端子板的外平面之间的最大距离，
其中所述可再充电电池的直径为所述壳体的外直径，并且
其中所述可再充电电池的高度与直径的比小于或等于1。
12.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一电极、所述第二电极和所述隔板螺旋卷绕在一起。
13.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述接线片连接部分的所述内表面具有朝所述电极组件的所述第二端呈凸形突出的曲面形状，并且朝所述电极组件的所述第二端延伸超过所述盖板的所述内表面。
14.根据权利要求13所述的可再充电电池，其中所述接线片连接部分的所述内表面具有部分球形的、半球形的、部分椭球形的或半椭球形的形状。
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