CN1992382A - 电池帽组件、相应的电池以及相应的电池制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池帽组件，其包括：第一帽部分和设置于所述第一帽部分之下的安全装置，其中所述第一帽部分包括其下表面上的突出部，所述突出部设置为啮合所述安全装置。

Description

电池帽组件、相应的电池以及相应的电池制造方法
技术领域
本发明涉及一种电池帽组件。更具体地，本发明涉及具有上帽部分、安全装置和在所述上帽部分上啮合所述安全装置的突出部的电池帽组件，相应的电池，以及相应的电池制造方法。
背景技术
电池被制造成类型广泛的多种形式，并且可以采用多种电化学技术中的任意一种。电池通常可以被分类为：单用电池或源电池，和可再充电电池或二次电池。最近，可再充电电池技术已经得到了飞速发展，并且诸如Ni-MH和锂离子电池的可再充电电池所具有的可再充电性能、小重量以及大容量的优势，已经使其应用不断增长。
电池的形式可包括，例如，用于可再充电锂电池的罐型电池和袋型电池，其中上述分类是基于封装电极组件的容器的形状的。罐型电池可分为多边形或棱柱形类型的可再充电电池，以及圆柱形类型的可再充电电池。多边形类型的可再充电电池可以通过将薄容器模制成矩形平行六面体形状或其侧壁边缘弯曲的矩形平行六面体的形状而形成。圆柱形类型可再充电电池被广泛应用于需要大容量的电子和电学器件，其中通常多个电池相互连接以形成电池组。
电池开发的进步已经发展到在一些电池中包括多组件，例如，在电池的容器中包括安全装置。不过，这些发展也增加了电池的复杂性，进而增加了可靠性问题和电池失效的可能性。
发明内容
本发明因此涉及一种帽组件、具有该帽组件的电池、和相应的电池制造方法，本发明基本上克服了由于现有相关技术的限制和缺点而导致的一种或多种问题。
因此，本发明的实施例的特征是提供一种用于电池的帽组件，其中，帽组件的上部被设置为紧密连接到下部，从而可以防止两部分之间的接触电阻的增大。
因此，本发明的实施例的另一特征是提供一种用于电池的帽组件，其中所述帽组件的上部具有在其下表面上的至少一个突出部以啮合下面的安全装置。
本发明的上述和其它特征和优点中的至少一种可以通过包含第一帽部分和设于第一帽部分下的安全装置的电池帽组件来实现，其中所述第一帽部分包括在其下表面上的突出部，所述突出部设置为啮合安全装置。
突出部可以是介质喷射的突出部。突出部可按照预定样式排列，而且，突出部可以是第一帽部分的模。所述突出部的硬度可以大于所述安全装置的对接表面的硬度。所述突出部可包括镀钢(plated steel)、不锈钢和镍中的至少一种。所述安全装置的对接表面可包括铝和铝合金中的至少一种。所述突出部具有的高度可为大约5μm到大约200μm。
所述第一帽部分和所述安全装置可被焊接在一起。所述安全装置可包括安全器件，其可设置为由于超过预定压力的内部电池压力而变形，所述安全器件包括从所述安全器件的下表面突出的中心突出部；和电流阻止单元，其可通过所述安全器件的变形而工作，其中所述突出部可接触所述安全器件的表面。所述安全器件可被设置为：当所述内部电池压力超过所述预定压力时，将所述内部电池压力从所述安全器件的下表面释放到所述安全器件的上表面。
本发明的上述和其它特征和优点中的至少一种还可通过提供如下电池而得到实现，该电池包括：电池壳体，其限定腔室并具有开口；电极组件，其设置于所述腔室中；和帽组件，其设置于所述开口中，并与所述电极组件的电极电连接，其中，所述帽组件包括：第一帽部分；和安全装置，其设置于所述第一帽部分与所述电极之间；其中，所述第一帽部分包括在其下表面上的突出部，所述突出部设置为啮合所述安全装置；和所述安全装置将所述第一帽部分电连接到所述电极。
所述安全装置可包括安全器件，其可设置为由于内部电池压力超过预定压力而变形，所述安全器件包括从所述安全器件的下表面突出的中心突出部；和通过所述安全器件的变形而工作的电流阻止单元，其中所述突出部可接触所述安全器件的表面。所述第一帽部分的突出部具有的高度可为大约5μm到大约200μm。所述第一帽部分的突出部的硬度可以大于所述安全装置的对接表面的硬度。所述电池可为可再充电电池。
本发明的上述和其它特征和优势中的至少一种可进一步通过提供电池的制造方法而实现，该方法包括：形成第一帽部分，所述第一帽部分包括在其下表面上的突出部；将所述第一帽部分设置为邻接安全装置；将所述第一帽部分和所述安全装置设置于所述电池的壳体的开口中；和使所述电池壳体的邻近所述开口的边缘变形，从而将所述第一帽部分和所述安全装置保持在所述开口中，其中，所述突出部被设置为啮合所述安全装置。
形成所述第一帽部分可包括：对所述下表面进行介质喷射，以形成所述突出部。形成所述第一帽部分可包括：将所述突出部模制在所述第一帽部分中。所述突出部由第一材料形成，而所述安全装置的面向所述突出部的表面由第二材料形成，所述第一材料比所述第二材料硬。将所述电池壳体的边缘变形，可挤压所述突出部顶紧所述安全装置。
附图说明
对本领域的普通技术人员而言，通过参照附图对于示例性实施例所进行的详细描述，本发明的上述及其它特征和优点将变得更明显，其中：
图1图示了根据本发明的实施例的帽组件和电池的局部截面视图；
图2A图示了根据本发明的实施例的安全装置的平面视图；
图2B图示了图2A的安全装置的底向透视图；
图2C图示了图2A的安全装置的底向视图；
图3A图示了根据本发明的实施例的帽组件的上帽部分的截面视图和放大视图；
图3B图示了根据本发明的实施例的帽组件的上帽部分的平面视图和放大视图；和
图4A-4C图示了根据本发明的实施例的帽组件的上帽部分的底向视图和透视图。
具体实施方式
于2005年12月29日在韩国知识产权局提交的名称为“帽组件和采用这种帽组件的可再充电电池(Cap Assembly and Rechargeable BatteryEmploying the Same)”的韩国申请No.2005-134561，被整体合并于此作为引用参考。
现在，本发明将在下文中参考附图进行更为详细的描述，所述附图图示了本发明的示例性实施例。不过，本发明可以被具体为不同的形式，而且，本发明不应该视为仅限于在此所述的实施例。而是，所提供的这些实施例将使本公开变得透彻而完整，而且对于本领域的技术人员而言，将完全表达出本发明的范围。
在附图中，为了描述清晰起见，层和区的尺寸可进行夸大。还将理解的是，当层或元件被形容为处于另一个层或基板“之上(on)”时，其可直接位于所述的另一个层或基板上，或者还可能存在插入层。进一步地，可理解的是，当层被形容为处于另一个层“之下(under)”时，其可直接位于其下，并且还可能存在一个或多个插入层。另外，还将可以理解的是，当层被形容为位于两个层“之间”时，其可以是处于两个层之间的唯一的层，或者还可能存在一个或多个插入层。全文中相同的参考标号指代相同的元件。
下文中，本发明的实施例将参照图1-4C进行详细描述。图1图示了根据本发明的实施例的帽组件和电池的局部截面视图，图2A图示了根据本发明的实施例的安全装置的平面视图，图2B图示了图2A的安全装置的底向透视图，而图2C图示了图2A的安全装置的底向视图。
参照图1和2A-2C，根据本发明的实施例的电池可以包括帽组件20，其含有上帽部分3和下面的安全装置9。上帽部分3可以具有在其下表面上的多个突出部25a，并且突出部25a可以设置为啮合安全装置9，其可改进电池的可靠性，而不需要对电池结构或生产工艺做重大调整。例如，当电池用于诸如动力工具的高振动应用中时，帽组件20可用于可再充电电池中，以延长可再充电电池的寿命。
电池可包括电极组件1，其具有缠绕在一起的正电极和负电极，此二者之间插置有隔离物(未详细示出)。电极组件1可包括，例如，涂覆以活性料浆的金属箔电流收集器。
电极组件1可容纳于罐2中，罐2可连接到负电极。帽组件20可连接到正电极，其中帽组件20和罐2通过置于其间的衬垫4彼此隔离。
隔离板26可被置于电极组件1上帽组件20的下方。罐2可具有形成于其中并接近上边缘的卷边，该卷边被设置为保持住帽组件20。电解液可以注入罐2，而帽组件20可以关闭罐2。当最终组装时，罐2的开口端部通过例如将开口端部弯卷(crimping)或辗平(rolling)而被密封。
上帽部分3可具有形成于其下表面上而啮合安全装置9的至少一个突出部25a。安全装置9可设置为在诸如过充电或短路情况、高压或高温情况等的情况下防止电池中的危险状况。安全装置9可形成为电池的内部电连接的一部分，从而使电流经过安全装置9到达上帽部分3。
上帽部分3可包括一个或多个孔10，其可以被设置为从电池排出气体。可以通过安全装置9中的安全器件5来实现气体的受控排放，安全器件5被设置于上帽部分3的下方并电连接到上帽部分3。衬垫4可以将安全器件5的法兰边缘对于罐2的内侧而密封，从而在电池的正常工作期间提供气密性密封。
安全器件5可具有在其中心的突出部8，其朝向电极组件1凸出。安全装置9还可包括电流阻止单元6，其通过安全器件5的变形(transformation)而工作。安全器件5可为，例如，金属板，其被设置当电池的内部压力超过预定量时变形。诸如塑料板的隔离板11，可设置于安全器件5之下。
盘23可设置于隔离板11之下。盘23可具有足够的强度来保持平坦，并可具有形成于其中心的孔21，孔21被放置并被设置尺寸来容纳安全器件5的突出部8，使得突出部8延伸通过盘23。盘23还可在其中含有排气孔22，从而将安全器件5暴露于形成于电池中的任何压力。隔离板11可置于盘23与安全器件5之间，并可将盘23与安全器件5彼此隔离。
诸如薄金属板的板24可覆盖盘23中的孔21。板24被可焊接到盘23。板24可电连接到来自电极组件1的负电极接片(tab)7。
如上文所提到的，电池可以通过弯卷操作而密封。参照图3A和3B，当罐2的开口端部被弯卷时，形成于上帽部分3的下表面上的突出部25a可被挤压顶紧安全器件5的上表面以啮合该上表面。因此，可实现上帽部分3与安全器件5之间的紧密接触。这样可以帮助避免由于振动等所导致的电池的内部电阻增大，所述电池内部电阻的增大有可能断开上帽部分3与安全器件5之间的电连接。
安全器件5的上表面可由导电材料形成，其可具有低于上帽部分3上的突出部25a的硬度，使得突出部25a可将其自身嵌入到安全器件5的上表面中。突出部25a同样可为导电性的，并且可由与上帽部分3的其余部分相同的材料而形成。举例而言，安全器件5可以由铝金属形成，而突出部25a和上帽部分3可由较硬金属形成。上帽部分3可初始形成或进行后处理，使得突出部25a从其下表面突出。
以这种方式形成上帽部分3，可帮助保持上帽部分3与安全器件5之间的良好的电接触，而不需要对于制造工艺进行重大调整。因此，有可能紧密密封可再充电电池，增强电池组件承受振动的能力，增强电池抵抗内部压力的能力，并保持帽组件3的上部与安全器件5之间的低接触电阻。具体而言，其可当电池用于诸如电动工具的持续振动装置时帮助防止帽组件的电接触被破坏，从而避免电池内部电阻的过度增加。
根据本发明的实施例，在上帽部分3的下表面上的突出部25a可形成为任何合适的形状，只要当上帽部分3的下表面挤压安全器件5的上表面时，上帽部分3的下表面啮合安全器件5，例如嵌入到安全器件5的上表面中。形成在上帽部分3的下表面上的所述突出部可具有大约5-200μm的高度。在执行中，突出部25a可以是尖锐的，从而更容易地嵌入到安全器件5的上表面中。
根据本发明的实施例，形成在上帽部分3的下表面上的突出部25a，可通过如下方法形成，即，使用诸如铸造、冲压等来模制上帽部分3，然后对上帽部分3的下表面进行诸如喷砂等的介质喷射(media blasting)，从而使上帽部分3的下表面变得粗糙。举例而言，在使用模具制造出上帽部分3后，可执行介质喷射处理来形成突出部25a。在介质喷射处理中，可使诸如砂粒的颗粒撞击上帽部分3的下表面，从而处理该表面以使其粗糙。
根据本发明的另一实施例，突出部25a可通过铸造、冲压等直接在模制过程中形成于上帽部分3的下表面中，以成型上帽部分3并同时成型突出部25a，在这种情况下，有可能更精确地构造突出部25a所希望的形状、尺寸和数量，并使各突出部25a的形状一致。因此，如图4A-4C所示，有可能使突出部25a具有不同的形状和/或样式(pattern)。因此，有可能处理上帽部分3的下表面，以表现出特别适合于诸如动力工具用可再充电电池之类的预期应用的特性。
图4A-4C为根据本发明的实施例的上帽部分3的底向视图，以及图示了分别沿着线A-A、B-B和C-C所取截面的局部透视图。如图4A-4C所示，不同的尖锐的突出部25a、25b和25c可通过对上帽部分3的下表面进行处理而获得。参照图4A，突出部25a可为按照诸如径向排列行之类的预定排列而形成的离散的突出部。参照图4B，突出部25b可以为按照诸如同心圆之类的预定排列而形成的连续的突出部。参照图4C，突出部25c可为或多或少以随机样式形成的离散的突出部。
根据本发明的实施例，为了增强上帽部分3与安全装置9之间的连接力，上帽部分3的下表面与安全装置9的上表面也可通过将上帽部分3的下表面与安全装置9的上表面彼此焊接而彼此连接。
具有上述结构的电池的振动承受能力，可使用击鼓测试来确定，所述的击鼓测试是一种振动测试，其可通过将电池放于鼓上并以66rpm的速度将鼓转动30分钟而在可再充电电池上执行，以确定电池的内部电阻增加的程度。内阻增加10％或更多，则可能与可再充电电池出现缺陷相关。
在根据本发明的实施例的电池中，当电池被用于诸如电动工具的高振动应用中时，有可能防止帽组件的连接力被破坏。相应地，有可能防止电池的内部电阻增大，从而防止电池的寿命显著缩短。
本发明的示例性实施例已经在此公开，虽然采用了特定的术语，不过，其仅用于且将被解释为进行普遍的和描述性的含义，而并非意在限制。因此，对于本领域的技术人员，可以理解的是，在不偏离所附权利要求所阐明的本发明的精神和范围的前提下，可以进行各种在形式和内容方面的修改。

Claims (20)

1、一种电池帽组件，其包括：
第一帽部分；和
设置于所述第一帽部分之下的安全装置；
其中所述第一帽部分包括在其下表面上的突出部，所述突出部被设置为啮合所述安全装置。
2、根据权利要求1所述的电池帽组件，其中，所述突出部为介质喷射后的突出部。
3、根据权利要求1所述的电池帽组件，其中，所述突出部以预定样式设置，所述突出部是从所述第一帽部分模制出来的。
4、根据权利要求1所述的电池帽组件，其中，所述突出部的硬度大于所述安全装置的对接表面的硬度。
5、根据权利要求1所述的电池帽组件，其中，所述突出部包括镀钢、不锈钢和镍中的至少一种。
6、根据权利要求4所述的电池帽组件，其中，所述安全装置的对接表面包括铝和铝合金中的至少一种。
7、根据权利要求1所述的电池帽组件，其中，所述突出部具有的高度为大约5μm到大约200μm。
8、根据权利要求1所述的电池帽组件，其中，所述第一帽部分和所述安全装置被焊接在一起。
9、根据权利要求1所述的电池帽组件，其中，所述安全装置包括：
安全器件，其被设置为由于超过预定压力的内部电池压力而变形，所述安全器件包括从所述安全器件的下表面突出的中心突出部；和
电流阻止单元，其通过所述安全器件的变形而工作；
其中所述突出部接触所述安全器件的表面。
10、根据权利要求9所述的电池帽组件，其中，所述安全器件被设置为：当所述内部电池压力超过所述预定压力时，将所述内部电池压力从所述安全器件的下表面释放到所述安全器件的上表面。
11、一种电池，其包括：
电池壳体，其限定腔室并具有开口；
电极组件，其设置于所述腔室中；和
帽组件，其设置于所述开口中，并与所述电极组件的电极电连接，其中，所述帽组件包括：
第一帽部分；和
安全装置，其设置于所述第一帽部分与所述电极之间；
其中，所述第一帽部分包括在其下表面上的突出部，所述突出部设置为啮合所述安全装置；和
所述安全装置将所述第一帽部分电连接到所述电极。
12、根据权利要求11所述的电池，其中，所述安全装置包括：
安全器件，其被设置为由于超过预定压力的内部电池压力而变形，所述安全器件包括从所述安全器件的下表面突出的中心突出部；和
电流阻止单元，其通过所述安全器件的变形而工作，
其中所述突出部接触所述安全器件的表面。
13、根据权利要求11所述的电池，其中，所述第一帽部分的突出部所具有的高度为大约5μm到大约200μm。
14、根据权利要求11所述的电池，其中，所述第一帽部分的突出部的硬度大于所述安全装置的对接表面的硬度。
15、根据权利要求11所述的电池，其中，所述电池是可再充电电池。
16、一种电池的制造方法，其包括：
形成第一帽部分，所述第一帽部分包括在其下表面上的突出部；
将所述第一帽部分设置为邻接安全装置；
将所述第一帽部分和所述安全装置设置于所述电池的壳体的开口中；和
使所述电池壳体的邻近所述开口的边缘变形，从而将所述第一帽部分和所述安全装置保持在所述开口中，其中，所述突出部被设置为啮合所述安全装置。
17、根据权利要求16所述的方法，其中，所述形成第一帽部分包括：对所述下表面进行介质喷射以形成所述突出部。
18、根据权利要求16所述的方法，其中，所述形成第一帽部分包括：将所述突出部模制在所述第一帽部分中。
19、根据权利要求16所述的方法，其中，所述突出部由第一材料形成，而所述安全装置的面向所述突出部的表面由第二材料形成，所述第一材料比所述第二材料硬。
20、根据权利要求16所述的方法，其中，将所述电池壳体的边缘变形，挤压所述突出部顶紧所述安全装置。
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