CN1622381A - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二次电池，所述二次电池包括：一电极组件，具有一正极板、一负极板、和插置在所述正极板和所述负极板之间的一隔离器；一容器，容纳所述电极组件；一帽组件，固定在所述容器上以密封所述容器；一集电构件，与所述正极板和所述负极板中的至少一个电连接；以及一绝缘构件，被设置在所述容器和所述集电构件之间以将所述容器与所述集电构件绝缘。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次电池，更具体地说，涉及一种具有用于防止集电构件(collecting member)和容器之间短路的结构的二次电池。
背景技术
与一次电池不同，二次电池可以再充电。普通类型的二次电池可以制作成电池组并且用做诸如移动电话、笔记本电脑和摄象像机之类便携式电子装置的电源。特别是，二次电池中的锂二次电池，因为它具有高驱动电压和单位重量的高能量密度，所以更适合用于便携式电子装置。
此外，具有彼此相互连接被用做电池组的几个到几十个电池单元(battery cell)的大型电池(bulk size battery)适合用做混合电动车辆的电动机驱动电源。
根据外形，二次电池可以划分为不同的类型，例如，方形电池和圆柱形电池。圆柱形二次电池包括一个在其中长带状的正极板和负极板以及插置其间用做绝缘体的隔离器被螺旋形地卷绕的电极组件、一个容纳该电极组件的圆筒形容器以及一个固定在该容器上并与该电极组件电连接以密封该容器的帽组件。
正极板和负极板具有引线构件，例如用于收集在电池工作时从正极板和负极板产生的电流的接线片(tab)。该接线片被固定在帽组件或容器上，以将从正极板和负极板产生的电流引导至正极端子和负极端子。
在该情况下，如果仅提供单独一个接线片，那么相对于接线片的电阻增加，因此，电池的功率可被降低。为了有效地克服这种困难，业已提供了其中带有多个接线片的正极板和负极板的二次电池。。
同时，业已提供了一种二次电池，其中，在正极板和负极板的一端形成一未涂敷区，该未涂敷区不涂敷相应于正极板和负极板的集电器的每一个的活性材料，以及借助于一种方法，例如激光焊接，将该未涂敷区直接固定到集电器板上。也就是说，用于收集从正极板和负极板来的电流的集电器板与尽可能大的正极板和负极板的区域接触，以提高电池的功率。
然而，这样的二次电池具有一个问题，即在被固定到多个接线片和集电器板上的电极组件在制造过程中被插入容器中时，存在通过多个接线片或集电器板与容器的内壁接触可以发生短路的很高的可能性。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种可以防止集电构件和容器之间的短路的方法和装置。
本发明的另一个目的是提供一种这样的二次电池，该二次电池可以提供在整个使用过程中故障很少的高度可靠的电源，并且可以用做多种装置，包括混合电动车辆、电动车辆、无线真空吸尘器、摩托车和小型摩托车，的电源。
再有一个目的是提供一种更可靠的、有效的并且经济上合算的二次电池。
还有一个目的是提供一种在二次电池制造过程中和制造后可以防止短路的用于二次电池的装置和技术。
提供一种可以防止集电构件和容器之间短路的二次电池。
根据本发明的一个方面，一种二次电池包括具有一正极板、一负极板、和插置在该正极板和该负极板之间的一隔离器的一电极组件；容纳该电极组件的一容器；固定在该容器上以密封该容器的一帽组件；与该正极板和该负极板中的至少一个电连接的一集电构件；以及被设置在该容器和该集电构件之间以将该容器与该集电构件绝缘的一绝缘构件。
该绝缘构件可以固定到该电极组件的外部，并且该电极组件的一端可以放置在该绝缘构件中。
该绝缘构件可以固定到该电极组件的外部，并且可以放置成覆盖该集电构件的至少一部分。
该集电构件可以形成为板状，并且该集电构件可以与一未涂敷区接触，该未涂敷区是通过不在该正极板或该负极板的一集电器的至少一部分上涂敷该活性材料而形成的。
该集电构件可以形成为环状，并且该集电构件可以与被电连接到该正极板或该负极板的多个接线片电连接。此外，该绝缘构件包围该集电构件，以使其一端与该集电构件的至少一部分接触。
该绝缘构件形成为带状或膜状。
附图说明
参考以下详细的说明并同时参照附图，对本发明的更完整的评价极其附带的优点将变得更加清楚并更容易理解。在附图中相同的附图标记表示相同或相似的部件。其中：
图1是根据本发明的第一实施例的一个二次电池的横剖面图；
图2是根据本发明的实施例的一个电极组件的示意的局部分解透视图；
图3是说明根据本发明的第一实施例的将该绝缘构件固定到该电极组件上的结构的局部透视图；
图4是根据本发明的第二实施例的一个二次电池的横剖面图；
图5是说明根据本发明的第一和第二实施例的形成在该集电构件上的焊接线的结构的平面图；
图6是根据本发明的第三实施例的一个二次电池的横剖面图；以及
图7是根据本发明的第三实施例的该二次电池的局部透视图。
具体实施方式
以下将详细地参考本发明的一些实施例，这些实施例的例子在附图中进行了描述，在其中，自始至终相同的附图标记指的是相同的元件。以下将参考附图说明这些实施例，以解释本发明。
图1是根据本发明的第一实施例的一个二次电池的横剖面图。
如图1所示，该二次电池包括一个电极组件10，具有一个正极板11；一个负极板12和一个被插置在这两个极板，即正极板11和负极板12之间的一个隔离器13；具有形成在其一侧的一个开口、以将电极组件10和电解质容纳在一起的一个容器20；通过一个垫片31被安装到容器20上、从而封闭并密封该容器的一个帽组件30；与电极组件10的正极板11电连接的正集电构件40；以及与电极组件10的负极板12电连接的负集电构件50。
更具体地讲，容器20是用导电金属，例如铝、铝合金以及镀镍的钢制成的，它具有圆筒形形状，该形状具有容纳电极组件19的内部空间。
尽管在该示范性实施例中说明的二次电池具有圆筒形形状，但是它的形状不限于这种形状，也可以是圆筒形形状以外的其他形状，例如方形。
电极组件10具有叠层结构，使得隔离器13被放置在正极板11和负极板12之间，其集电器被涂敷相应的活性物质，或它具有果冻卷(jelleyroll)结构，使得叠层中的正极板11、负极板12和隔离器13被卷绕成一种果冻卷状构型(图2)。图1示出一种呈圆形果冻卷状构型的电极组件10被安装在容器20的内部的结构。
在本发明的该示范性的实施例中，集电构件40，50是用板状导电构件制成的，并且分别通过焊接分别安装(固定)到正极板11和负极板12的未涂敷区11c，12c上。
也就是说，在负极板12的下端(对图1来说)，未用负活性材料12b涂敷的负极板12的集电器12a的未涂敷区12c沿着负极板12的纵向形成，以与负集电构件50接触。在正极板11的上端(对图1来说)，处在正极板11的集电器11a的边缘处的、未用正活性材料11b涂敷的未涂敷区11c沿着正极板11的纵向形成，以与正集电构件40电连接。
帽组件30包括具有一外端32a的一个帽板32和将帽板32与容器20绝缘的一个垫片31。它还可以包括在一预定的压强等级下破裂以排放气体从而防止电池爆炸的泄放板33。泄放板33通过导线35与正集电构件40电连接。
泄放板可以改进成各种构型，只要它能够在预定的压强等级完成切断外端子32a和电极组件10之间通过导线35的电连接。
当电极组件10形成时，正极板和负极板的未涂敷区域中的每一个被设置成从隔离器13伸出。
此外，绝缘构件60被设置在集电构件40，50中的至少一个(在该示范性的实施例中指的是正集电构件40)和该二次电池的容器20之间，以便使它们彼此绝缘。
绝缘构件60起到防止短路的作用，该短路可以通过在在其两端处具有集电构件40，50的电极组件10被插入容器20中时或其后出现。
绝缘构件60可以形成有由传导性材料构成的带或膜。
如图3所示，本示范性的实施例的绝缘构件60被安装(或固定)到电极组件10的外部，并且在绝缘构件60被设置在集电构件40和容器20之间时，绝缘构件60可以使它的上端位于比电极组件10的上端或集电构件40的上端更高的位置处。
也就是说，在绝缘构件60被固定到电极组件10上时，电极组件10的一端(对图1来说指的是上部)或集电构件40被放置在绝缘构件60中。
被安装到电极组件10上的本发明的绝缘构件60的结构不限于以上所述。图4示出了另一个示范性的实施例，在其中，可以安装绝缘构件60，以覆盖集电构件40的至少一部分(对图1来说指的是集电构件40的上表面)。
如果在绝缘构件60被固定到电极组件10上的同时电极组件10被插入容器20中，集电构件40可以保持用绝缘构件60覆盖。因此，这可以防止与容器20的内壁接触，并且还可以防止短路，并因此可以防止制造出不合格的电池。
不仅在电极组件10在电池制造过程中被插入容器20中时，而且还在该插入之后，即在电池制造完成后电池处于运行时，可以预期绝缘构件的以上作用。
同时，集电构件40，50通过激光焊接分别被安装在正极板11和负极板12的未涂敷区11c，12c上，并借此在以上的二次电池的集电构件40，50上形成焊接线。
图5是形成在上述二次电池的集电构件40，50的集电构件40上的焊接线的结构的平面视图。如图5所示，焊接线L以多条形式形成在集电构件40上，并且包括主焊接线Lmain和辅助焊接线Lsub。
主焊接线Lmain被设置在从电极组件10的中心向电极组件10的最外面延伸的一虚拟直线上，而辅助焊接线Lsub被设置在主焊接线Lmain之间。这样，辅助焊接线Lsub被形成为具有一预定的长度而不是全长，它不是从该最外部延伸到电极组件10的中心。
优选的是，辅助焊接线Lsub的长度(1)延伸至辅助焊接线Lsub和相邻主焊接线Lmain之间的间隙(a)等于主焊接线Lmain的每一个之间的最小间隙(b)。
如果辅助焊接线Lsub的长度(1)短于主焊接线Lmain的最小间隙(b)，那么紧靠电极组件10的中心的电荷收集(collection)变得更加依赖于基于主焊接线Lmain的集电构件40。因此，这引起紧靠电极组件10的中心的功率降低，并因此使电池的寿命降低。
以下将描述在其中集电构件的结构被改进的另一个示范性的实施例。
如图6和图7所示，用于收集来自电极组件的正极板的电流的集电构件70由环形导电材料形成。集电构件70被设置在电极组件10的一端处，并且具有多个与正极板11的集电器电连接的接线片72。
那么，在容纳电极组件10的容器20的内部可以提供一个专用的构件以支撑和固定集电构件70。
对于具有上述集电构件70的二次电池来说，以上所述的绝缘构件74可以放置在集电构件70和容器20之间。
绝缘构件74的结构和材料可以如上所述那样的获得，图6和图7示出，绝缘构件74整体地包围集电构件70并覆盖集电构件70的上表面的一部分。
本发明的二次电池还可以用做混合电动车辆、电动车辆、无线真空吸尘器、摩托车和小型摩托车的电源。
尽管业已示出和说明了本发明的几个实施例，但是本领域中的普通技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，在本实施例中还可以做出一些变化，本发明的保护范围被界定在权利要求书及其等效物之中。
Claims (23)
1.一种二次电池，包括：
一电极组件，具有一正极板、一负极板、和插置在所述正极板和所述负极板之间的一隔离器；
一容器，容纳所述电极组件；
一帽组件，被固定在所述容器上以密封所述容器；
一集电构件，与所述正极板和所述负极板中的至少一个电连接；以及
一绝缘构件，被设置在所述容器和所述集电构件之间以将所述容器与所述集电构件绝缘。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件被固定到所述电极组件的外部，并且所述电极组件的一端被放置在所述绝缘构件中。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件被固定到所述电极组件的外部，并且所述电极组件的一端和所述集电构件被放置在所述绝缘构件中。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件被固定到所述电极组件的外部，并且覆盖所述集电构件的一部分。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述集电构件形成为板状。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中所述集电构件与一未涂敷区域相接触，所述未涂敷区域是通过不在所述正极板或所述负极板的一集电器的至少一部分上涂敷活性物质而形成的。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述集电构件形成为环状。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述集电构件与多个接线片电连接，而所述多个接线片与所述正极板或所述负极板电连接。
9.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述绝缘构件包围所述集电构件，并且覆盖所述集电构件的至少一部分。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述集电构件是一正集电器板。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池呈圆柱形。
12.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池用于一电动机驱动。
13.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述集电构件通过激光被焊接到一未涂敷区域。
14.根据权利要求13所述的二次电池，
其中，呈辐射状的焊接线通过激光形成在所述集电构件上。
其中，所述焊接线包括被设置在从电极组件的中心向电极组件的最外面延伸的一虚拟直线上的主线，以及被设置在主线之间、具有从电极组件的最外面向电极组件的中心延伸的一预定的长度的辅助线，以及
其中，所述辅助线的长度延伸至辅助线和相邻主线之间的间隙等于主线的每一个之间的最小间隙。
15.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件形成为带状或膜状。
16.一种用于防止在二次电池中的短路的装置，包括：
一绝缘构件被设置在一容器和一集电构件之间，以将所述容器与所述集电构件绝缘，所述容器容纳具有一第一导电型板和一第二导电型板的一电极组件，所述集电构件与所述第一导电型板和所述第二导电型板中的至少一个电连接。
17.根据权利要求16所述的装置，其中进一步包括通过激光利用第一和第二焊接线被固定到所述第一导电型板的未涂敷区上的所述集电构件的一导电构件，所述第一焊接线是从所述电极组件的中心向周边延伸的近似的直线，而所述第二焊接线位于所述第一焊接线之间并延伸出小于从所述电极组件的周边到中心的长度的一预定的长度。
18.根据权利要求16所述的装置，其中所述绝缘构件被固定以覆盖所述集电构件的一上表面，所述上表面朝向被固定到所述容器上的一帽组件。
19.根据权利要求16所述的装置，其中所述集电构件具有环形，带有与所述第一导电型板的所述集电构件电连接的多个接线片，并且所述绝缘构件包围所述集电构件的整个周围并覆盖所述集电构件的上表面的一部分。
20.一种二次电池，包括：
一电极组件，包括一第一导电型板、一第二导电型板和被插置在所述第一导电型板和所述第二导电型板之间的一隔离器；
一容器，容纳所述电极组件；
一集电构件，与所述第一导电型板和所述第二导电型板中的至少一个电连接；以及
一绝缘构件，被设置在所述容器和所述集电构件之间，以将所述容器与所述集电构件绝缘。
21.根据权利要求20所述的二次电池，其中所述集电构件通过激光利用第一和第二焊接线被固定到所述第一导电型板的未涂敷区上，所述第一焊接线是从所述电极组件的中心向周边延伸的近似的直线，而所述第二焊接线位于所述第一焊接线之间并延伸出小于从所述电极组件的周边到中心的长度的一预定的长度。
22.根据权利要求20所述的二次电池，其中所述绝缘构件被固定以覆盖所述集电构件的一侧面和一上表面，所述侧面朝向所述容器的一侧壁。
23.根据权利要求20所述的二次电池，其中所述集电构件包括以一曲线为边界围成的一形状，具有与所述第一导电型板的所述集电构件电连接的多个接线片，并且所述绝缘构件包围所述集电构件的整个周围并覆盖所述集电构件的上表面的一部分。
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