TWI449241B - 方形二次電池的隔離結構 - Google Patents

Description

方形二次電池的隔離結構

本發明係與方形二次電池有關，特別是指一種方形二次電池的隔離結構。

目前較為廣泛使用的方形二次電池，若是基於對高輸出電量或高輸出電壓的實際需求，電池產業界的實務技術，是將數量龐大的單顆方形二次電池進行並聯或串聯連接後，構成一個輸出電量或輸出電壓較高的集合電池。然而，就將複數個方形二次電池並聯或串聯而成的集合電池而言，於實際使用情形仍具有須立即改善的缺陷。

由於當該方形二次電池發生外部或內部短路故障時，會導致該方形二次電池產生外殼膨脹的現象，因此，習知方形二次電池在設計上，會將其二側面設計為變形面，作為故障時外殼變形以釋放電池內部壓力之用。據此，習知呈緊密排列的集合電池中，一旦其中一方形二次電池發生故障時，膨脹的外殼變形面擠壓了相鄰的正常方形二次電池，常常導致正常的方形二次電池隨之故障，嚴重者將使集合電池各方形二次電池都故障，影響安全；此外，由於呈緊密排列的集合電池中，各該方形二次電池係以其變形面相互貼靠，因此造成各該方形二次電池間散熱不佳，進而導致高損壞率的發生。

是以，如何開發出一種安全電池組，其可解決上述缺陷，即為本案發明的動機。

本發明之目的在於提供一種方形二次電池的隔離結構，其主要於兩方形二次電池的上下端部各套設有一連結套，且每相鄰方形二次電池的連結套具有相互連結的連結結構，並使每相鄰方形二次電池之間形成一安全間隙，且該安全間隙設計等於或大於該方形二次電池厚度的五分之二，藉以避免當兩相鄰的該方形二次電池同時發生故障而使其外殼膨脹時，可避免其它正常的方形二次電池受到擠壓而故障，藉以提昇安全性及散熱性。

緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種方形二次電池的隔離結構，適用於套設在呈矩形塊體的一第一方形二次電池及一第二方形二次電池電，該第一方形二次電池具有一第一上端部、一反向於該第一上端部的第一下端部、一設於該第一上端部並設有一第一正極極頭及一第一負極極頭的第一頂面、一設於該第一下端部且反向於該第一頂面的第一底面、二呈對應設於該第一頂面與第一底面之間的第一變形面及第一側面、令該二第一變形面之間的垂直距離為第一電池厚度；該第二方形二次電池設於該第一方形二次電池一側，並具有一第二上端部、一反向於該第二上端部的第二下端部、一設於該第二上端部並 設有一第二正極極頭及一第二負極極頭的第二頂面、一設於該第二下端部且反向於該第二頂面的第二底面、二呈對應設於該第二頂面與第二底面之間的第二變形面及第二側面，令該二第二變形面之間的垂直距離為第二電池厚度；該隔離結構包含有：一第一上連結套，具有一套設於該第一上端部的第一上凹槽、一設於該第一上凹槽槽底面並供該第一正極極頭穿出的第一正極孔及一供該第一負極極頭穿出的第一負極孔、二呈對應設於該第一上凹槽的第一上槽壁面、二分別反向於該二第一上槽壁面的第一上外壁面、及二分別設於二第一上外壁面的第一上連結部，令該第一上槽壁面與該第一上外壁面之間的垂直距離為第一上間隔厚度，且該第一上間隔厚度等於或大於該第一電池厚度的五分之一；一第一下連結套，具有一套設於該第一下端部的第一下凹槽、二呈對應設於該第一下凹槽的第一下槽壁面、二分別反向於該二第一下槽壁面的第一下外壁面、及二分別設於二第一下外壁面的第一下連結部，令該第一下槽壁面與該第一下外壁面之間的垂直距離為第一下間隔厚度，且該第一下間隔厚度等於或大於該第一電池厚度的五分之一；一第二上連結套，具有一套設於該第二上端部的第二上凹槽、一設於該第二上凹槽槽底面並供該第二正極極頭 穿出的第二正極孔及一供該第二負極極頭穿出的第二負極孔、二呈對應設於該第二上凹槽的第二上槽壁面、二分別反向於該二第二上槽壁面的第二上外壁面、及二分別設於二第二上外壁面的第二上連結部，其中之一該第二上連結部與其中之一該第一上連結部連結，並使其中之一第二上外壁面與其中之一第一上外壁面貼靠，令該第二上槽壁面與該第二上外壁面之間的垂直距離為第二上間隔厚度，且該第二上間隔厚度等於或大於該第二電池厚度的五分之一；一第二下連結套，具有一套設於該第二下端部的第二下凹槽、二呈對應設於該第二下凹槽的第二下槽壁面、二分別反向於該二第二下槽壁面的第二下外壁面、及二分別設於二第二下外壁面的第二下連結部，其中之一該第二下連結部與其中之一該第一下連結連結，並使其中之一第二下外壁面與其中之一第一下外壁面貼靠，令該第二下槽壁面與該第二下外壁面之間的垂直距離為第二下間隔厚度，且該第二下間隔厚度等於或大於該第二電池厚度的五分之一。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉七可行實施例並配合圖式詳細說明如後。

參閱第1至4、5A、5B圖，本發明第一實施例所提供的一 種方形二次電池的隔離結構，適用於套設在呈矩形塊體的一第一方形二次電池10及一第二方形二次電池電20，該第一方形二次電池10具有一第一上端部11、一反向於該第一上端部11的第一下端部12、一設於該第一上端部11並設有一第一正極極頭13及一第一負極極頭14的第一頂面15、一設於該第一下端部12且反向於該第一頂面15的第一底面16、二呈對應設於該第一頂面15與第一底面16之間的第一變形面17及第一側面18、令該二第一變形面17之間的垂直距離為第一電池厚度19；該第二方形二次電池20設於該第一方形二次電池10一側，並具有一第二上端部21、一反向於該第二上端部21的第二下端部22、一設於該第二上端部21並設有一第二正極極頭23及一第二負極極頭24的第二頂面25、一設於該第二下端部22且反向於該第二頂面25的第二底面26、二呈對應設於該第二頂面25與第二底面26之間的第二變形面27及第二側面28，令該二第二變形面27之間的垂直距離為第二電池厚度29；該隔離結構主要係由一第一上連結套30、一第一下連結套40、一第一上連結套50、及一第一下連結套60所組成，其中：該第一上連結套30，具有一套設於該第一方形二次電池10第一上端部11的第一上凹槽31、一設於該第一上凹 槽31槽底面並供該第一正極極頭13穿出的第一正極孔32及一供該第一負極極頭14穿出的第一負極孔33、二呈對應設於該第一上凹槽31的第一上槽壁面34、二分別反向於該二第一上槽壁面34的第一上外壁面35、及二分別設於二第一上外壁面35的第一上連結部36、37，令該第一上槽壁面34與該第一上外壁面35之間的垂直距離為第一上間隔厚度38，且該第一上間隔厚度38等於(大於亦可)該第一電池厚度19的五分之一(如第5A圖所示)；本實施例中，其中之一第一上連結部36為凸柱、另一第一上連結部37為凹孔。

該第一下連結套40，具有一套設於該第一方形二次電池10第一下端部12的第一下凹槽41、二呈對應設於該第一下凹槽41的第一下槽壁面42、二分別反向於該二第一下槽壁面42的第一下外壁面43、及二分別設於二第一下外壁面43的第一下連結部44、45，令該第一下槽壁面42與該第一下外壁面43之間的垂直距離為第一下間隔厚度46，且該第一下間隔厚度46等於(大於亦可)該第一電池厚度19的五分之一(如第5B圖所示)；本實施例中，其中之一第一下連結部44為凸柱、另一第一下連結部45為凹孔。

該第二上連結套50，具有一套設於該第二方形二次電池20第二上端部21的第二上凹槽51、一設於該第二上凹槽51槽底面並供該第二正極極頭23穿出的第二正極孔52 及一供該第二負極極頭24穿出的第二負極孔53、二呈對應設於該第二上凹槽51的第二上槽壁面54、二分別反向於該二第二上槽壁面54的第二上外壁面55、及二分別設於二第二上外壁面55的第二上連結部56、57，其中之一該第二上連結部56與其中之一該第一上連結部36連結，並使其中之一第二上外壁面55與其中之一第一上外壁面35貼靠，令該第二上槽壁面54與該第二上外壁面55之間的垂直距離為第二上間隔厚度58，且該第二上間隔厚度58等於(大於亦可)該第二電池厚度29的五分之一(如第5A圖所示)；本實施例中，其中之一第二上連結部57為用以與呈凹孔的該第一上連結部37相連結的凸柱、另一第二上連結部56為用以與呈凸柱的該第一上連結部36相連結的凹孔。

該第二下連結套60，具有一套設於該第二方形二次電池20第二下端部22的第二下凹槽61、二呈對應設於該第二下凹槽61的第二下槽壁面62、二分別反向於該二第二下槽壁面62的第二下外壁面63、及二分別設於二第二下外壁面63的第二下連結部64、65，其中之一該第二下連結部64與其中之一該第一下連結部44連結，並使其中之一第二下外壁面63與其中之一第一下外壁面43貼靠，令該第二下槽壁面62與該第二下外壁面63之間的垂直距離為第二下間隔厚度66，且該第二下間隔厚度66等於(大於 亦可)該第二電池厚度29的五分之一(如第5B圖所示)；本實施例中，其中之一第二下連結部65為用以與呈凹孔的該第一下連結部45相連結的凸柱、另一第二下連結部64為用以與呈凸柱的該第一下連結部44相連結的凹孔。

以上所述即為本發明第一實施例各主要構件之結構及其組態說明。

據此，由於該第一上、下連結套30、50分別套設在該第一方形二次電池10的第一上、下端部11、12、及該第二上、下連結套40、60分別套設在該第二方形二次電池20的第二上、下端部21、22，且該第一上連結套30與該第二上連結套50相互連結、該第一下連結套40與該第二下連結套60相互連結，因此，該第一、二方形二次電池10、20的第一、二變形面17、27之間形成一安全間隙A，又該第一上連結套30的第一上間隔厚度38等於該第一電池厚度19的五分之一，該第一下連結套40的第一下間隔厚度46等於該第一電池厚度19的五分之一，該第二上連結套50的第二上間隔厚度58等於該第二電池厚度29的五分之一，第二下連結套60的第二下間隔厚度66等於該第二電池厚度29的五分之一，因此，使得該安全間隙A設計等於該方形二次電池厚度的五分之二，藉以避免當兩相鄰的該第一、二方形二次電池10、20同時發生故障而使其外殼(即第一、二變形面17、27)膨脹時，可避免其它正常的 方形二次電池受到擠壓而故障，藉以提昇安全性及散熱性。

參閱第6圖，顯示本發明第二實施例的示意圖，其主要與第一實施例不同處在於：該第一上連結套30的各第一上連結部36、37為凸柱，該第二上連結套50的各第二上連結部56、57為用以與呈凸柱的該第一上連結部36、37相連結的凹孔，藉以達成另一種實施狀態。

參閱第7圖，顯示本發明第三實施例的示意圖，其主要與第一實施例不同處在於：該第一下連結套40的各第一下連結部44、45為凸柱，該第二下連結套60的各第二下連結部64、65為用以與呈凸柱的該第一下連結部44、45相連結的凹孔，藉以達成另一種實施狀態。

參閱第8圖，顯示本發明第四實施例的示意圖，其主要與第一實施例不同處在於：該第一方形二次電池10的第一頂面15更具有一第一洩壓部151，該第二方形二次電池20的第二頂面25更具有一第二洩壓部251，該第一上連結套30的第一正、負極孔相通而成一條孔39，且對應該第一洩壓部151，該第二上連結套50的第二正、負極孔相通而成一條孔59，且對應該第二洩壓部251，俾使當該第一、二方形二次電池10、20因損壞而使其內部壓力過大時，藉由該第一、二洩壓部 151、251釋出的氣體或液體得以由該條孔39、59排出。

參閱第9圖，顯示本發明第五實施例的示意圖，其主要與第一實施例不同處在於：該第一上連結套30的二第一上外壁面35凹設有一第一上散熱槽351，該第二上連結套50的二第二上外壁面55凹設有一第二上散熱槽551，該第一下連結套40的二第一下外壁面43凹設有一第一下散熱槽431，該第二下連結套60的二第二下外壁面63凹設有一第二下散熱槽631，據此，藉由各該散熱槽的設計使該第一、二方形二次電池10、20於工作時所產生的熱得以順利排出，降低各該方形二次電池間因散熱不佳所導致的高損壞率。

參閱第10圖，顯示本發明第六實施例的示意圖，其主要與第一實施例不同處在於：該第一上連結套30更具有二呈對應設於該二第一上外壁面35之間的第一上外側面301，且各該第一上外側面301具有一第一上連接部302、303，該第二上連結套50更具有二呈對應設於該二第二上外壁面55之間的第二上外側面501，且各該第二上外側面501具有一第二上連接部502、503，其中之一為凹槽的該第二上連接部502與其中之一為凸柱的該第一上連接部302連結，並使其中之一第二上外側面501與其中之一第一上外側面301貼靠。

參閱第11圖，顯示本發明第七實施例的示意圖，其主要 與第一實施例不同處在於：該第一下連結套40更具有二呈對應設於該二第一下外壁面43之間的第一下外側面401，且各該第一下外側面401具有一第一下連接部402、403，該第二下連結套60更具有二呈對應設於該二第二下外壁面63之間的第二下外側面601，且各該第二下外側面601具有一第二下連接部602、603，其中之一為凹槽的該第二下連接部602與其中之一為凸柱的該第二下連接部402連結，並使其中之一第二下外側面601與其中之一第一下外側面401貼靠。

10‧‧‧第一方形二次電池

11‧‧‧第一上端部

12‧‧‧第一下端部

13‧‧‧第一正極極頭

14‧‧‧第一負極極頭

15‧‧‧第一頂面

151‧‧‧第一洩壓部

16‧‧‧第一底面

17‧‧‧第一變形面

18‧‧‧第一側面

19‧‧‧第一電池厚度

20‧‧‧第二方形二次電池

21‧‧‧第二上端部

22‧‧‧第二下端部

23‧‧‧第二正極極頭

24‧‧‧第二負極極頭

25‧‧‧第二頂面

251‧‧‧第二洩壓部

26‧‧‧第二底面

27‧‧‧第二變形面

28‧‧‧第二側面

29‧‧‧第二電池厚度

30‧‧‧第一上連結套

31‧‧‧第一上凹槽

32‧‧‧第一正極孔

33‧‧‧第一負極孔

34‧‧‧第一上槽壁面

35‧‧‧第一上外壁面

351‧‧‧第一上散熱槽

36、37‧‧‧第一上連結部

38‧‧‧第一上間隔厚度

39‧‧‧條孔

301‧‧‧第一上外側面

302、303‧‧‧第一上連接部

40‧‧‧第一下連結套

41‧‧‧第一下凹槽

42‧‧‧第一下槽壁面

43‧‧‧第一下外壁面

431‧‧‧第一下散熱槽

44、45‧‧‧第一下連結部

46‧‧‧第一下間隔厚度

401‧‧‧第一下外側面

402、403‧‧‧第一下連接部

50‧‧‧第二上連結套

51‧‧‧第二上凹槽

52‧‧‧第二正極孔

53‧‧‧第二負極孔

54‧‧‧第二上槽壁面

55‧‧‧第二上外壁面

551‧‧‧第二上散熱槽

56、57‧‧‧第二上連結部

58‧‧‧第二上間隔厚度

59‧‧‧條孔

501‧‧‧第二上外側面

502、503‧‧‧第二上連接部

60‧‧‧第二下連結套

61‧‧‧第二下凹槽

62‧‧‧第二下槽壁面

63‧‧‧第二下外壁面

631‧‧‧第二下散熱槽

64、65‧‧‧第二下連結部

66‧‧‧第二下間隔厚度

601‧‧‧第二下外側面

602、603‧‧‧第二下連接部

A‧‧‧安全間隙

第1圖係本發明第一實施例的立體分解圖。

第2圖係本發明第一實施例的組合正視圖。

第3圖係本發明第一實施例的立體圖，顯示第一、二上連結套的立體狀態。

第4圖係本發明第一實施例的立體圖，顯示第一、二下連結套的立體狀態。

第5A圖係第2圖線段5A-5A的剖面圖。

第5B圖係第2圖線段5B-5B的剖面圖。

第6圖係本發明第二實施例的剖面圖，顯示第一、二上連結套的另一種實施狀態。

第7圖係本發明第三實施例的剖面圖，顯示第一、二下連結套的另一種實施狀態。

第8圖係本發明第四實施例的上視圖，顯示第一、二上連結套的另一種實施狀態。

第9圖係本發明第五實施例的立體圖，顯示第一、二上連結套、第一、二下連結套凹設有散熱槽的狀態。

第10圖係本發明第六實施例的剖面圖，顯示第一、二上連結套的另一種實施狀態。

第11圖係本發明第七實施例的剖面圖，顯示第一、二下連結套的另一種實施狀態。

10‧‧‧第一方形二次電池

13‧‧‧第一正極極頭

14‧‧‧第一負極極頭

17‧‧‧第一變形面

18‧‧‧第一側面

20‧‧‧第二方形二次電池

21‧‧‧第二上端部

22‧‧‧第二下端部

23‧‧‧第二正極極頭

24‧‧‧第二負極極頭

25‧‧‧第二頂面

26‧‧‧第二底面

27‧‧‧第二變形面

28‧‧‧第二側面

30‧‧‧第一上連結套

32‧‧‧第一正極孔

33‧‧‧第一負極孔

35‧‧‧第一上外壁面

37‧‧‧第一上連結部

40‧‧‧第一下連結套

43‧‧‧第一下外壁面

45‧‧‧第一下連結部

50‧‧‧第二上連結套

52‧‧‧第二正極孔

53‧‧‧第二負極孔

55‧‧‧第二上外壁面

56、57‧‧‧第二上連結部

60‧‧‧第二下連結套

61‧‧‧第二下凹槽

62‧‧‧第二下槽壁面

63‧‧‧第二下外壁面

64、65‧‧‧第二下連結部

Claims (9)

1. 一種方形二次電池的隔離結構，適用於套設在呈矩形塊體的一第一方形二次電池及一第二方形二次電池電，該第一方形二次電池具有一第一上端部、一反向於該第一上端部的第一下端部、一設於該第一上端部並設有一第一正極極頭及一第一負極極頭的第一頂面、一設於該第一下端部且反向於該第一頂面的第一底面、二呈對應設於該第一頂面與第一底面之間的第一變形面及第一側面、令該二第一變形面之間的垂直距離為第一電池厚度；該第二方形二次電池設於該第一方形二次電池一側，並具有一第二上端部、一反向於該第二上端部的第二下端部、一設於該第二上端部並設有一第二正極極頭及一第二負極極頭的第二頂面、一設於該第二下端部且反向於該第二頂面的第二底面、二呈對應設於該第二頂面與第二底面之間的第二變形面及第二側面，令該二第二變形面之間的垂直距離為第二電池厚度；該隔離結構包含有：一第一上連結套，具有一套設於該第一上端部的第一上凹槽、一設於該第一上凹槽槽底面並供該第一正極極頭穿出的第一正極孔及一供該第一負極極頭穿出的第一負極孔、二呈對應設於該第一上凹槽的第一上槽壁面、二分別反向於該二第一上槽壁面的第一上外壁面、及二分別設於二第一上外壁面的第一上連結部，令該第一上槽壁面與 該第一上外壁面之間的垂直距離為第一上間隔厚度，且該第一上間隔厚度等於或大於該第一電池厚度的五分之一；一第一下連結套，具有一套設於該第一下端部的第一下凹槽、二呈對應設於該第一下凹槽的第一下槽壁面、二分別反向於該二第一下槽壁面的第一下外壁面、及二分別設於二第一下外壁面的第一下連結部，令該第一下槽壁面與該第一下外壁面之間的垂直距離為第一下間隔厚度，且該第一下間隔厚度等於或大於該第一電池厚度的五分之一；一第二上連結套，具有一套設於該第二上端部的第二上凹槽、一設於該第二上凹槽槽底面並供該第二正極極頭穿出的第二正極孔及一供該第二負極極頭穿出的第二負極孔、二呈對應設於該第二上凹槽的第二上槽壁面、二分別反向於該二第二上槽壁面的第二上外壁面、及二分別設於二第二上外壁面的第二上連結部，其中之一該第二上連結部與其中之一該第一上連結部連結，並使其中之一第二上外壁面與其中之一第一上外壁面貼靠，令該第二上槽壁面與該第二上外壁面之間的垂直距離為第二上間隔厚度，且該第二上間隔厚度等於或大於該第二電池厚度的五分之一；一第二下連結套，具有一套設於該第二下端部的第二下凹槽、二呈對應設於該第二下凹槽的第二下槽壁面、二 分別反向於該二第二下槽壁面的第二下外壁面、及二分別設於二第二下外壁面的第二下連結部，其中之一該第二下連結部與其中之一該第一下連結連結，並使其中之一第二下外壁面與其中之一第一下外壁面貼靠，令該第二下槽壁面與該第二下外壁面之間的垂直距離為第二下間隔厚度，且該第二下間隔厚度等於或大於該第二電池厚度的五分之一。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方形二次電池的隔離結構，其中該第一上連結套的其中之一第一上連結部為凸柱、另一第一上連結部為凹孔，該第二上連結套的其中之一第二上連結部為用以與呈凹孔的該第一上連結部相連結的凸柱、另一第二上連結部為用以與呈凸柱的該第一上連結部相連結的凹孔。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方形二次電池的隔離結構，其中該第一下連結套的其中之一第一下連結部為凸柱、另一第一下連結部為凹孔，該第二下連結套的其中之一第二下連結部為用以與呈凹孔的該第一下連結部相連結的凸柱、另一第二下連結部為用以與呈凸柱的該第一下連結部相連結的凹孔。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方形二次電池的隔離結構，其中該第一上連結套的各第一上連結部為凸柱，該第二上連結套的各第二上連結部為用以與呈凸柱的該第 一上連結部相連結的凹孔。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方形二次電池的隔離結構，其中該第一下連結套的各第一下連結部為凸柱，該第二下連結套的各第二下連結部為用以與呈凸柱的該第一下連結部相連結的凹孔。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方形二次電池的隔離結構，其中該第一方形二次電池的第一頂面更具有一第一洩壓部，該第二方形二次電池的第二頂面更具有一第二洩壓部，該第一上連結套的第一正、負極孔相通而成一條孔，且對應該第一洩壓部，該第二上連結套的第二正、負極孔相通而成一條孔，且對應該第二洩壓部。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方形二次電池的隔離結構，其中該第一上連結套的二第一上外壁面凹設有一第一上散熱槽，該第二上連結套的二第二上外壁面凹設有一第二上散熱槽，該第一下連結套的二第一下外壁面凹設有一第一下散熱槽，該第二下連結套的二第二下外壁面凹設有一第二下散熱槽。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方形二次電池的隔離結構，其中該第一上連結套更具有二呈對應設於該二第一上外壁面之間的第一上外側面，且各該第一上外側面具有一第一上連接部，該第二上連結套更具有二呈對應設於該二第二上外壁面之間的第二上外側面，且各該第二上外側 面具有一第二上連接部，其中之一該第二上連接部與其中之一該第一上連接部連結，並使其中之一第二上外側面與其中之一第一上外側面貼靠。
9. 如申請專利範圍第1項所述之方形二次電池的隔離結構，其中該第一下連結套更具有二呈對應設於該二第一下外壁面之間的第一下外側面，且各該第一下外側面具有一第一下連接部，該第二下連結套更具有二呈對應設於該二第二下外壁面之間的第二下外側面，且各該第二下外側面具有一第二下連接部，其中之一該第二下連接部與其中之一該第一下連接部連結，並使其中之一第二下外側面與其中之一第一下外側面貼靠。