CN1697209A - 盖组件和使用该盖组件的二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于二次电池的盖组件,其包括盖罩、沿着盖罩一侧设置的接头板、和在盖罩和接头板之间设置的排气板。该接头板具有通过预定力断开的电流中断部分,并且该排气板具有通过预定力改变或断开的排气部。该电流中断部分固定到排气部,并且该电流中断部分的中心点与电流中断部分和排气部的固定点不重合。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次电池,特别是涉及一种二次电池的盖组件。
背景技术
与原电池不同,二次电池可以被再充电。二次电池的普通类型包括镍氢电池、锂电池和锂离子电池。特别地,二次电池中的锂二次电池更适合用于可携带电子领域,因为其具有高的驱动电压和高的每重量单位的能量密度。最近,将锂二次电池应用于混合电动车辆(HEV)的发动机的电源已经进行了积极的研究。
当二次电池超过充电容量进行过充电时,或者其电极组件的正电极和负电极短路时,在电池内部产生气体从而增加了内部压力,这可能导致电池的爆炸和燃烧。
在克服充电和短路这些困难的努力中,二次电池普遍地具有安全装置,如关闭隔板、PTC(正温度系数)装置和安全排气部(safety vent)。
图6是常规的二次电池的横截面图。
参照图6,二次电池包括电极组件7、容器9、和盖组件13,该电极组件7包括正电极3、负电极5和插入到上述两电极之间的隔板1,该容器9将电极组件7和电解质一起容纳在该容器内,该盖组件13通过垫圈11安装在容器9的开口处从而封闭并密封容器9。
盖组件13包括依次从上向下排列的盖罩(cap cover)17、排气板(ventplate)15、绝缘体19和接头板(tab plate)21。
接头板21固定到与电极组件7的正电极3连接的正电极接头件(tab)23上,并且该接头板具有多个孔21a以使气体流通(ventigate)。
排气板15在其中心处具有凹形的排气部15a,并且该排气部15a通过焊接固定到接头板21上。具有预定深度的凹口(notch)15b通过机械工艺或蚀刻沿着排气部15的周围形成。凹口15b使排气部15a相比排气板15的其它部分更易损坏从而导致变更。然后,排气部15a为圆形或椭圆形,并且其具有其中心点(O)与焊接点(A)重合的结构,该焊接点为与接头板21的焊接点。
当气体在电池内部产生而增加内部压力时,常规的二次电池向上升高排气部15a并将其与接头板21分开。从而,切断从正电极接头件23流向盖罩17的电流,以及在内部压力进一步提高的情况下,排气部15a相对于凹口15b断裂以释放气体。
上述的常规二次电池具有作为安全装置的结构,即通过将排气部15a相对于焊接点(A)与接头板21分开来切断电流。一般地排气部15a和接头板21的焊接强度设定为较低以使得排气部15a容易操作。这就是说,常规电池具有排气部15a和接头板21以足够的最小焊接强度进行固定以形成接头板21和排气板15之间的电流路径。
从而,排气部15a具有足够的作为用于二次电池的安全装置的功能,但是在排气部15a和接头板21之间其具有不足的焊接强度,从而在该区域接触电阻增加。这导致不能充分地将来自电极组件7的电流引到盖组件13,从而有不能最大化电池性能的问题。
这种安全装置结构对于用于发动机的驱动装置如混合电动车辆的高功率电池是不适合的。
发明内容
提供一种用于二次电池的盖组件,该盖组件可以将从电极组件流向盖组件的电流产生的电阻因素最小化并且使得排气部的操作容易。
同样,提供一种具有上述盖组件的二次电池。
根据本发明的一个方面,用于二次电池的盖组件包括:盖罩;沿着盖罩的一侧设置的接头板;和在盖罩和接头板之间设置的排气板。接头板具有通过预定力断开的电流中断部分,并且排气板具有通过预定力改变或者断开的排气部。电流中断部分固定到排气部,并且电流中断部分的中心点与电流中断部分到排气部的固定点不重合。
接头板可以具有沿着电流中断部分的周围形成的凹口。
接头板可以具有至少一个通气孔。
电流中断部分形成为使得通过经固定点的假定线分成两部分的区域的形状不对称,并且该电流中断部分的整个形状可以为梯形或三角形。
电流中断部分和排气部可以通过焊接固定。
相应于电流中断部分周围的至少一部分,在接头板的主体和电流中断部分之间形成切口。该切口关于固定点彼此对称设置。
盖组件符合下列公式:
a<b
其中“a”为从固定点到电流中断部分边缘的一点的距离,“b”为从固定点到盖罩的距离。
根据本发明的另外一个方面,二次电池包括容器、具有正电极、负电极和插入正电极和负电极之间的隔板并安装在容器内的电极组件、和固定到容器开口处以密封容器的盖组件。该盖组件包括盖罩、沿着盖罩的一侧设置的接头板、和设置在盖罩和接头板之间的排气板。该接头板具有在预定压力下断开的电流中断部分,以及排气板具有在预定压力下改变或断开的排气部。该电流中断部分固定到排气部,并且该电流中断部分的中心点与电流中断部分到排气部的固定点不重合。
该二次电池可以为圆柱形。
该二次电池可以用于发动机驱动的装置。
附图说明
从以下结合附图对实施例的描述中,本发明的这些和/或其它方面和优点将清楚和更加容易理解,附图中:
图1是根据本发明第一实施例的二次电池的横截面图;
图2是图1中的接头板的底视图;
图3A到3C是示出根据本发明第一实施例的二次电池的操作状态的示意图;
图4A到4C是示出根据本发明第二实施例的电流中断部分的示意图;
图5A到5C是示出根据本发明第三实施例的电流中断部分的示意图;
图6是常规二次电池的横截面图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例,附图中示出了其示例。下面通过参照附图描述实施例以解释本发明。
图1是根据本发明第一实施例的二次电池的横截面图。
如图1所示,二次电池包括:包括正电极2、负电极4和插入到上述两电极之间的隔板6的电极组件8,将电极组件8和电解质一起容纳在容器内的容器10,通过垫圈12安装在容器10的开口处从而封闭并密封容器10的盖组件14。
容器10由导电材料如铝、铝合金和镀有镍的钢制成,并且其为具有接收电极组件8的内部空间的圆柱形。然而,容器的形状不局限于圆柱形。
电极组件8具有堆叠的层结构使得隔板6插入正电极2和负电极4之间,或者其具有果冻卷(jellyroll)结构以使得堆叠层中的正电极2、负电极4和隔板6卷绕成果冻卷配置。
本发明的实施例示出具有容器10为圆柱形并且电极组件8具有果冻卷配置的结构的电池。
上述的电极组件8安装在容器10的内部。在负电极4中,负电极4的没有涂覆负活性材料的集流器未涂覆区域4a设置为接触容器10,从而容器10可以作为负端子。同样地,在正电极2中,接头件20与集流板15连接,该集流板与没有涂覆正活性材料的未涂覆区域2a结合在一起。接头件20与盖组件14电连接,从而盖组件14可以作为正端子。
本发明的盖组件14包括依次从上向下设置的盖罩22、排气板18、绝缘体24和接头板16。
接头板16的上表面通过焊接固定到排气板18的排气部18a,其下表面通过焊接固定到正接头件29上。此外,接头板16具有多个使二次电池工作时在内部产生的气体通过的通气孔16b。
本发明的二次电池改善了接头板16的结构以将电阻因素最小化,该电阻在从接头件20通过接头板16和排气板18的到盖罩22的电流路径中产生,从而提高了电池功率。
图2是图1中的接头板的底视图。
参照图1和2,接头板16在其主体16d上具有电流中断部分16a和通气孔16b。通过焊接将电流中断部分16a固定到排气板18的排气部18a上。
电流中断部分16a是这样的部分,即当施加预定压力时,其相比其它部分变得更容易损坏,从而其容易改变或断裂。为实现该目的,通过机械加工或蚀刻沿着电流中断部分16a的周围形成具有预定深度的凹口(notch)16c。
沿着电流中断部分16a的整个周围形成凹口16c不是必须的。如图所示,可以沿着电流中断部分16a周围的至少一个部分形成切口(slit)16e。切口16e是电流中断部分16a从接头板16上断裂时更容易断裂的部分。图2示出切口16e关于固定点(P)彼此相对置设置。
通气孔16b形成在主体16d上,其位于电流中断部分16a的外面,并且通过焊接将接头件20固定到主体16d。
同时,在本发明的接头板16中,通过增加焊接强度该电流中断部分16a相比常规的电流中断部分,更坚固地固定到排气板18的排气部18a。这使得在焊接点处接触电阻降低以使得在电流路径中的电流流动容易。
当由于内部压力增加必须切断电流时,本发明的二次电池具有作为安全装置的结构,即电池内部产生的气体向上推动排气部18a从而电流中断部分16a从接头板16断裂。
电流中断部分16a具有偏轴形状使得与排气部18a的固定点(P)与其中心不重合,这使得当增加内部压力使得电流中断部分16a从接头板16断裂时,电流中断部分从靠近固定点(P)的边缘处断裂。
例如,当将假定线(L)设置在固定点(P)上以穿过固定点(P),被线(L)分成两部分的电流中断部分16a的区域为不对称形状。图2示出当距离固定点(P)的距离增加时像贝壳形状的电流中断部分16a的区域也增加。
优选电流中断部分16a相对于盖组件14的整个结构符合如下公式:
a<b
其中“a”为从固定点(P)到电流中断部分16a边缘的一个点(该点设置为与图2中的线L垂直相交)的距离,“b”为从固定点(P)到盖罩22的距离。
图3A到3C是示出根据本发明第一实施例的二次电池的操作状态的横截面图。
当二次电池超过充电容量进行过充电时,或者其电极组件的正电极和负电极短路时,其在电池内部产生气体从而增加了内部压力。该气体通过接头板16的通气孔16b向上推动排气板18的排气部18a。
然后,由于排气部18a和电流中断部分16a坚固地固定,它们不象常规的二次电池那样在固定点(P)处分开,而是伴随着升高的排气部18a的改变,通过电流中断部分16a的改变使得它们从接头板16上断裂。
该分离从靠近固定点(P)处的区域开始(参照图3A),并连续地向远离固定点(P)的区域扩展从而使得电流中断部分16a与接头板16完全分离(参照图3B)。
固定点(P)与电流中断部分16a的中心不重合,这样的电流中断部分16a的形状导致了电流中断部分16a的分离。沿着电流中断部分16a的周围排列的凹口16c或切口16e可使电流中断部分16a容易分离。
当二次电池通过内部压力增加而处于非正常条件下时,这种电流中断部分16的分离通过切断从电极组件的正电极到盖组件连接的电流路径,使得二次电池维持安全状态。
此外,甚至在上述阶段后二次电池的内部压力持续增加时,并且存在电池爆炸或燃烧的可能性时,排气部18a从排气板18断裂从而气体立刻排到外部,这进一步保证了安全条件(参照图3C)。
本发明的二次电池增强了接头板16和排气板18固定处区域的固定强度,从而降低了该区域的接触电阻。这利于从电极组件的正电极收集电流,从而保证了高功率性能。
此外,本发明的二次电池改进了电流中断部分16a和排气部18a之间的固定位置,从而利于电流中断部分16a从接头板16分离。从而,电流中断部分16a作为电流断路器(current breaker)可以有效地作用。
图4A到4C和图5A到5C是接头板的底视图,示出根据本发明其它实施例的电流中断部分。
图4A到4C示出的电流中断部分30a、30b和30c符合上述实施例提到的电流中断部分的条件,它们的整体形状为梯形。
电流中断部分30a、30b和30c具有沿着其周围的凹口,并且可进一步包括沿着周围的至少一部分形成的切口30e。
图4A示出没有切口,图4B示出切口30e形成在电流中断部分30b的侧中,而图4C示出切口30e相对于固定点(P)彼此相对设置。
图5A到5C示出的电流中断部分40a、40b和40c也符合上述实施例提到的电流中断部分的其它条件,它们的整体形状为三角形。沿着每个电流中断部分40a、40b和40c的周围形成的凹口40d和切口40e可以具有与图4A到4C中的相同的结构。
本发明的电流中断部分的形状不局限于上述的形状,只要符合上述条件其可以改变为任何其它形状。
本发明的二次电池将接触电阻因素最小化,该接触电阻在从电极组件的正电极通过接头件、接头板和排气板到盖罩的电流路径中产生,从而利于流过高功率电流并提高了电池的功率性能。
本发明的二次电池可以用作发动机驱动装置的电源,如混合电动车辆、电动车辆、无线真空吸尘器、摩托车或小型摩托车。
尽管已经示出并描述了本发明的一些实施例,本领域技术人员应当理解,在不超出其范围由权利要求或其等同物所限定的本发明的原理和精神的情况下,可对实施例做出改变。
Claims (19)
1.一种用于二次电池的盖组件,包括:
盖罩;
沿着该盖罩的一侧设置的接头板;和
在该盖罩和该接头板之间设置的排气板;
其中该接头板具有通过预定力断开的电流中断部分,并且该排气板具有通过预定力改变或断开的排气部;以及
其中该电流中断部分固定到排气部,并且该电流中断部分的中心点与该电流中断部分到该排气部的固定点不重合。
2.根据权利要求1的用于二次电池的盖组件,其中该接头板具有沿着该电流中断部分的周围形成的凹口。
3.根据权利要求1的用于二次电池的盖组件,其中该接头板具有至少一个通气孔。
4.根据权利要求1的用于二次电池的盖组件,其中该电流中断部分形成为使得通过经该固定点的假定线分成两部分的区域的形状不对称。
5.根据权利要求4的用于二次电池的盖组件,其中该电流中断部分具有梯形或三角形形状。
6.根据权利要求1的用于二次电池的盖组件,其中通过焊接固定该电流中断部分和该排气部。
7.根据权利要求1的用于二次电池的盖组件,其中与该电流中断部分周围的至少一部分相对应,在该接头板的主体和该电流中断部分之间形成切口。
8.根据权利要求7的用于二次电池的盖组件,其中该切口关于该固定点彼此相对设置。
9.根据权利要求1的用于二次电池的盖组件,其中该盖组件符合下列公式:
a<b
其中“a”为从该固定点到该电流中断部分边缘的一点的距离,“b”为从该固定点到该盖罩的距离。
10.一种二次电池,包括:
容器;
具有正电极、负电极和插入该正电极和该负电极之间的隔板并安装在该容器内的电极组件;及
固定到该容器的开口处以密封该容器的盖组件;
其中该盖组件包括:
盖罩;
沿着该盖罩的一侧设置的接头板;及
在该盖罩和该接头板之间设置的排气板;
其中该接头板具有通过预定力断开的电流中断部分,并且该排气板具有通过预定力改变或断开的排气部;以及
其中该电流中断部分固定到排气部,并且该电流中断部分的中心点与该电流中断部分到该排气部的固定点不重合。
11.根据权利要求10的二次电池,其中该接头板具有沿着该电流中断部分的周围形成的凹口。
12.根据权利要求10的二次电池,其中该电流中断部分形成为使得通过经该固定点的假定线分成两部分的区域的形状不对称。
13.根据权利要求12的二次电池,其中该电流中断部分具有梯形或三角形形状。
14.根据权利要求10的二次电池,其中通过焊接该固定电流中断部分和该排气部。
15.根据权利要求10的二次电池,其中与该电流中断部分周围的至少一部分相对应,在该接头板的主体和该电流中断部分之间形成切口。
16.根据权利要求15的二次电池,其中该切口设置为关于该固定点彼此相对。
17.根据权利要求16的二次电池,其中该盖组件符合下列公式:
a<b
其中“a”为从该固定点到该电流中断部分边缘的一点的距离,“b”为从该固定点到该盖罩的距离。
18.根据权利要求10的二次电池,其中该二次电池具有圆柱形。
19.根据权利要求10的二次电池,其中该二次电池用于发动机驱动装置。
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