CN1770497A - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
一种二次电池包括具有第一和第二电极板以及插在它们之间的分隔件的电极组件，适用于容纳所述电极组件并提供有绝缘层的金属盒，以及适用于完成该盒的顶盖组件。绝缘层有助于防止电极板和所述盒之间的短路。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次电池，更具体而言涉及一种带有彼此绝缘的电极组件及盒的二次电池。
背景技术
近来，包括蜂窝式电话、膝上型电脑和可携式摄像机的小而轻的电子设备已经得到活跃地发展和生产。此类便携电子设备配备有电池组使得它们即使在没有提供独立电源的地方也能够使用。电池组具有至少一个设置在其中以输出驱动便携电子设备一段时间所需的预定电平的电力的电池。
当前的电池组使用可充电的二次电池。二次电池包括例如镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-MH)电池、锂(Li)电池和锂离子电池。
特别地，所述锂二次电池具有3.6V的三倍大于过去广泛用作便携电子设备电源的镍氢电池或镍镉电池的工作电压，还具有每单位重量的高能量密度。因为这些原因，锂二次电池越来越多地应用于工业。
锂二次电池普遍使用锂基氧化物作为正电极活性材料和使用碳材料作为负电极活性材料。根据该类型电极，锂二次电池分类为使用液体电解质的锂离子电池和使用聚合物电解质的锂聚合物电池。锂二次电池制成多种形状，包括圆柱型、方型和袋型。
通常，二次电池包括电极组件，该电极组件通过把涂有活性材料的第一和第二电极板及设置在第一和第二电极板之间以避免短路的分隔件(separator)卷绕在一起并只允许锂离子移动而形成。二次电池通常还包括用于容纳电极组件的盒及注入进该二次电池盒以使锂离子移动的电解质。
然而，如上构造的常规二次电池中，电极板具有不同于该盒的极性。这样，如果电极板接触该盒，短路就可能发生。
更具体地，构造电极组件的分隔件大于电极板以防止它们彼此接触。当电极组件容纳在盒中时，分隔件弯曲，并且在此过程中，具有不同于该盒的极性的电极板经常接触该盒。
在圆柱型盒的情况下，由绝缘材料制成的外壳卷绕在盒的外表面周围以防止盒受损并避免盒与导体之间的短路。
通常，该外壳通过将圆柱型盒插进柔性PVC管并加热到约200℃或更高使得该管热缩制成。然后，该管层压在圆柱型盒的外表面上。结果，提供了保护盒外表面的外壳。
然而，所述包含于二次电池中的电极组件或电解质由于用来收缩PVC管的热而变形。这降低了该二次电池的性能。
另外，PVC的使用受到限制，因为它产生有害物质，包括作为环境激素(environment hormone)并致癌的酞酸酯(phthalate ester)以及当加热时引起环境污染的氯化硅。
发明内容
因此，提供了在盒与具有不同于盒的极性的电极板之间具有绝缘层的二次电池，使得盒与电极板之间的直接接触可以避免。
该二次电池包括具有第一和第二电极以及插入其中的分隔件的电极组件；适用于容纳该电极组件并提供有表面绝缘层的金属盒；和适用于完成该盒的顶盖组件。
该绝缘层可以形成在该盒的内表面、在其外表面或者在盒的内表面和外表面。
该绝缘层可以设置为外涂层且该外涂层可以通过浸渍(dipping)、喷镀(spraying)、层压(laminating)或涂漆(painting)而形成。该绝缘层可以由环氧(epoxy)、尼龙(nylon)或压克力(acryl)制成。该绝缘层可以形成在下侧以覆盖盒的底表面。
该盒可以是方型或者圆柱型。
附图说明
图1是示出根据本发明的方型二次电池的分解透视图；
图2是根据本发明一个实施例的图1所示的方型二次电池沿线A’-A所取的局部截面图；
图3是根据本发明另一实施例的图1所示的方型二次电池沿线A’-A所取的局部截面图；
图4是示出根据本发明再一实施例的方型二次电池的局部截面图；
图5是示出根据本发明再一实施例的圆柱型二次电池的透视图；
图6是示出根据本发明再一实施例的图5所示的圆柱型二次电池沿线B’-B所取的截面图；及
图7是示出根据本发明再一实施例的图5所示的圆柱型二次电池沿线B’-B所取的截面图。
具体实施方式
如图中所示，根据本发明的二次电池100包括二次电池盒110、包含于该盒110中的果冻卷(jelly-roll)型电极组件220和用于完成该盒110的顶盖组件300。
盒110由金属材料制成并具有近似圆柱型或方型的外形。该盒110具有在其一端形成的开口并且其本身可以作为终端。
所述盒110涂有绝缘层250b。
更具体地，该盒110可以具有形成在其内部上的绝缘层250a和/或形成于其外部上的另一绝缘层250b。如果盒110具有正方形状，该绝缘层250b也可以形成在底侧上。
绝缘层250可以通过把盒110浸渍入绝缘材料中或把绝缘材料喷镀在盒110的内部上形成。另外，绝缘层250可以通过用绝缘材料涂漆盒110或把膜型绝缘材料层压在盒110上形成。
构造绝缘层250的绝缘材料可以为环氧树脂，该环氧树脂是通过至少两个环氧族(epoxy group)的聚合形成的热固树脂并具有优异的粘性(viscosity)、粘附力(adherence)、抗药性、电学性质和力学性质(例如，弯曲强度和硬度)。
尼龙是具有氨基化合物链-CONH-的链型聚合物。具体地，它是聚酰胺基合成聚合物。尼龙具有良好的韧性及优异的抗油抗药性，并且它可以使用在低温和高温中保持稳态。尼龙塑料(非纺尼龙)是具有小摩擦系数和优异的抗磨性的工程塑料的典型例子。尼龙6做为膜具有韧性、氧中断(oxygeninterruption)性质以及抗油性并用于包装油性食物或冷冻食物。尼龙6，6具有优异的耐热性。尼龙纤维具有高抗张强度(tensile strength)、低弹性模数、低吸收比及高抗磨性。他们可以持久固定并作为针织物或机织物广泛使用。由于高抗张强度，尼龙纤维特别适合于非常薄的机织结构，例如妇女用的长袜。他们广泛用于与羊毛、棉花和人造纤维混合。近来，芬芳聚酰胺(aramide)作为新型聚酰胺得到很多关注。它包括分子结构中的苯环并具有比脂肪族聚酰胺更好的高温特性(更高的熔点和弹性模数)。因此，它用作耐热纤维、轮胎帘布或其他工业材料。即使当其具有最小体积的时候，尼龙都保持优异的强度、柔性和弹性。因此，尼龙可以加工成薄膜。
当盒110是圆柱型时，如图5-7所示，在盒110的外表面上的绝缘层250b具有形成在盒110底部用于电连接到外部电或电子设备的孔，该绝缘层250b可以是尼龙薄膜。该膜型绝缘层250b可以通过少量的热层压在盒110的外表面上。该绝缘材料可以是压克力材料，但该材料不局限于此。
电极组件200通过将具有分别附着其上的第一和第二电极凸片215、225的第一和第二电极板210、220与插入在第一和第二电极板210、220之间的分隔件230卷绕而形成。
为了将第一和第二电极板210、220彼此绝缘，分隔件230大于第一和第二电极板210、220，使得它们彼此不接触。
形成在盒110上的绝缘层250可以如图2所示覆盖盒110的内部或者如图3所示覆盖其外部。作为选择，它可以如图4所示覆盖盒110的内部和外部。
当电极组件200包含在盒110中时，大于第一和第二电极板210、220的分隔件230不向一侧倾斜并防止盒110的底部接触第一或第二电极板210、220。此外，当导体接触盒110的外部时，短路得以避免。
当盒110是方型时，如图1-4所示，顶盖组件300包括盖板310、绝缘板340、终端板350和电极终端320。顶盖组件300连接到盒110的顶部开口，同时连接到独立的绝缘盒360并密封盒110。
盖板310由金属板制成并具有相应于盒110的顶部开口的尺寸和形状。盖板310具有位于中心的第一终端通孔311，电极终端320插入其中。
当电极终端320插进第一终端通孔311时，管形衬垫330连接到电极终端320的外表面，并插在一起以将电极终端320与盖板310绝缘。
盖板310具有以预定尺寸形成在其一侧的电解质注入孔312。在盖板300组装到盒110的顶部开口后，电解质通过电解质注入孔312注入且随后该注入孔将被塞315密封的。
电极终端320连接到第二电极板220的第二电极凸片225或者连接到第一电极板210的第一电极凸片215，并作为负电极或正电极终端。当盒110是方型时，电极终端320可以作为负电极终端。
绝缘板340由绝缘材料制成，例如衬垫，并连接到盖板310的下表面。绝缘板340具有形成在相应于盖板310的第一终端通孔311的位置的第二终端通孔341，使得电极终端320可以插入其中。
终端板350由Ni金属或其合金制成，并连接到绝缘板340的下表面。终端板350具有形成在相应于盖板310的第一终端通孔311的位置的第三终端通孔351，使得电极终端320能插入其中。由于电极终端320通过盖板310的第一终端通孔311连接到终端板350同时被衬垫330绝缘，电极板350电连接到电极终端320同时与盖板310电绝缘。
为了将电极终端320连接到盖板310、绝缘板340和终端板350，在旋转的同时，使用均匀旋转力将电极终端320插入到盖板310的第一终端通孔311。
在穿过第一终端通孔311后，电极终端320穿过分别形成在连接到盖板310的下表面的绝缘板340和终端板350上的第二和第三终端通孔341、351。形成在绝缘板340上的第二终端通孔341的内径等于或稍大于电极终端320的外径，使得当电极终端320插入到第二终端通孔时，电极终端的外表面与其压紧。
电极组件200具有设置在其上表面以将电极组件200与顶盖组件300电绝缘并覆盖电极组件200的顶部的绝缘盒360。
绝缘盒360具有形成在相应于盖板310的电解质注入孔312的位置的电解质注入通孔316，电解质可以通过其注入。绝缘盒360由绝缘聚合树脂制成，例如聚丙烯，但在本发明中该材料不受限制。
由于绝缘盒360固定在电极组件200的上侧并使盒110与第一和第二电极板210、220绝缘时，盒110的上侧可以不使用任何额外的绝缘层而绝缘。
当盒110是圆柱型时，盒110的开口110a通过向上的方式(cap-up)组装顶盖组件300而完成。
如上所述，根据本发明的二次电池具有形成在盒内部和外部上以避免由电极板和盒之间的接触引起的短路的绝缘层。
在圆柱型二次电池的情况下，用来覆盖所述外部的绝缘层由不违反环境法规的材料组成。
尽管已经为了示出的目的而描述了本发明的示范性实施例，但是本领域的技术人员将会理解，在不偏离在所附权利要求的本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种修改、补充和替换。
Claims (15)
1、一种二次电池，包括：
电极组件，具有第一电极板、第二电极板以及插在所述第一电极板和第二电极板之间的分隔件；
金属盒，适用于容纳所述电极组件，该金属盒具有表面绝缘层；及
顶盖组件，适用于将所述电极组件容纳在所述盒中。
2、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述表面绝缘层形成在所述盒的内表面上。
3、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述表面绝缘层形成在所述盒的外表面上。
4、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述表面绝缘层形成在所述盒的内表面和外表面上。
5、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述表面绝缘层设置为涂层。
6、根据权利要求5所述的二次电池，其中所述涂层通过浸渍形成。
7、根据权利要求5所述的二次电池，其中所述涂层通过喷镀形成。
8、根据权利要求5所述的二次电池，其中所述涂层通过层压形成。
9、根据权利要求5所述的二次电池，其中所述涂层通过涂漆形成。
10、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述表面绝缘层由环氧制成。
11、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述表面绝缘层由尼龙制成。
12、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述表面绝缘层由压克力制成。
13、根据权利要求1所述的二次电池，其中形成所述表面绝缘层以覆盖所述盒的底部表面。
14、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述盒是方型。
15、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述盒是圆柱型。
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