CN100413119C - 二次电池 - Google Patents

Abstract

一种二次电池，包括：具有正电极、负电极和被插入该正电极和负电极之间的隔板的电极组件，以及用于在其中容纳该电极组件的容器。该二次电池还包括被安装到该容器上，以密封该容器的盖组件，以及被置于该容器和该盖组件之间的垫圈。该垫圈在接触该容器和/或该盖组件的表面上具有至少一个凹凸部分。该改进的垫圈结构可提高二次电池的气密性。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及二次电池，更具体地说，涉及一种用于二次电池的垫圈结构，该垫圈结构可提高电池的气密性或液密性。

背景技术

与常规的一次电池不同，常规的二次电池可以再充电。其中由一个电池单元制成一个电池组的低功率电池被用作诸如蜂窝电话、便携式计算机和可携式摄像机等各种便携式电子装置的电源。通过串联或者并联多个电池单元而形成的大尺寸电池可适于作为电动车的电源。

根据它们的外形，二次电池可被分为不同的类型，例如，正方形和圆柱形电池。

常规二次电池包括电极组件，在该电极组件中，长带形状的正电极和负电极以及作为绝缘体插入它们之间的隔板被螺旋卷绕。该电极组件被插入一个容器中，并且一个盖组件被安装在该容器上，以形成该电池。

盖组件密封该容器的开口，以保持该容器的内部气密性或液密性。对于圆柱形电池，当该盖组件被与容器连接时，一个单独的垫圈被置于该盖组件和容器之间，以保持内部密封。然而，尽管有垫圈，但在盖组件和容器之间还是会有缝隙产生，结果降低二次电池的密封性。

就是说，当将盖组件穿过垫圈插入到容器中并通过夹紧过程与该容器装配在一起时，由于接触该容器和该盖组件的常规垫圈表面为平面形状，因此密封性比较差。

尤其是，如果垫圈在容器的夹紧过程中被不均匀地挤压，垫圈就会不规则地变形，以致垫圈的一些部分不与容器或者盖组件接触，从而加宽缝隙。

另外，对于正方形电池来说，当将一平面垫圈置于盖板和外部端子之间时，该垫圈会不均匀地接触邻近构件而产生缝隙。

发明内容

提供一种通过具有改进的垫圈结构而具有增强的气密性或者液密性的二次电池。

根据本发明的一个实施例，一种二次电池包括：电极组件，该电极组件包括正电极、负电极和被插入这两个电极之间的隔板；在其中容纳该电极组件的容器；被安装到该容器上，以密封该容器的盖组件；以及置于该容器和该盖组件之间的垫圈；其中该垫圈具有用于接触该容器和/或该盖组件的可被弯曲的圆柱形端部，在接触该容器和/或该盖组件的表面上具有至少一个凹凸部分。该二次电池可具有例如，正方形或者圆柱形形状。

该盖组件可穿过该垫圈被挤压并与该容器装配在一起。因此，即使该垫圈在该容器和该盖组件之间被不均匀地挤压，该凹凸部分的凸出部分也能紧密接触该容器和该盖组件，以保持该盖组件和该容器之间的气密性。

可以在圆柱形垫圈的内圆周面和/或外圆周面上形成至少一个凹凸部分，该凹凸部分被沿该垫圈轴向隔开。另外，该凹凸部分中的每一个可沿圆周方向连续形成，以具有环形带结构。

形成该凹凸部分的凹陷部分和凸出部分可具有弧形横截面。

除了弧形横截面，形成该凹凸部分的凹陷部分和凸出部分还可具有诸如三角形横截面以及正方形横截面等各种形状。

此外，形成该凹凸部分的凸出部分的厚度可与该垫圈的厚度相同，或者通过将其附着在该垫圈表面而大于该垫圈的厚度。而且，可将一个O形环置于该凹凸部分中。

根据本发明的另一方面，一种二次电池包括：电极组件，该电极组件包括正电极、负电极和被插入这两个电极之间的隔板；在其中容纳该电极组件的容器；被安装在该容器上，以密封该容器的盖板；被电连接至该电极组件并通过该盖板向外伸出的外部端子；以及被置于该盖板和该外部端子之间的垫圈；其中该垫圈在其与该盖板和/或该外部端子接触的表面上具有至少一个凹凸部分。

附图说明

图1为根据本发明一示例性实施例的二次电池的横截面图。

图2为根据本发明一示例性实施例的二次电池的垫圈的横截面图。

图3A为根据本发明另一示例性实施例的二次电池的局部横截面图。

图3B为根据本发明又一示例性实施例的二次电池的局部横截面图。

图4为根据本发明再一示例性实施例的垫圈的局部放大横截面图。

图5为根据本发明又一示例性实施例的二次电池的垫圈的局部放大横截面图。

图6为根据本发明再一示例性实施例的二次电池的垫圈的局部放大横截面图。

图7为根据本发明另一示例性实施例的二次电池的垫圈的局部放大横截面图。

图8为根据本发明又一示例性实施例的二次电池的垫圈的局部放大横截面图。

图9为根据本发明再一示例性实施例的二次电池的局部横截面图。

图10为根据本发明另一示例性实施例的垫圈和被安装在其中的O形环的横截面图。

图11为根据本发明又一示例性实施例的二次电池的横截面图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明一示例性实施例的二次电池包括：具有正电极11、负电极12以及被插入到该正电极和负电极之间的隔板13的电极组件10；在其一端具有开口，以在其中容纳该电极组件10和电解液的容器20；穿过一垫圈31而被安装到该容器20的开口上，从而密封该容器20的盖组件30；被电连接到该电极组件10的正电极11上的正集电板40；以及被电连接到该电极组件10的负电极12上的负集电板50。

容器20可由诸如铝、铝合金以及镀镍钢等导电金属制成。根据本实施例，该容器的形状可以为具有内部空间以容纳电极组件10的圆柱体。然而二次电池的形状并不仅限于此，而且可以为例如，正方形等。

电极组件10可具有这样的叠层结构，将隔板13置于正电极11和负电极12之间，或者它可具有这种胶卷结构，叠层中的正电极11、负电极12和隔板13被卷绕成胶卷结构。图1示出安装于圆柱形容器20中的卷绕胶卷结构的电极组件10。

该电极组件10具有分别被电连接到正电极11和负电极12上的正集电板40和负集电板50。在正电极11的第一端，形成没有正活性物质的正未涂覆区域11a，以被电连接至该正集电板40。

另外，在负电极12的第二端，形成没有负活性物质的负未涂覆区域12a，以被电连接至该负集电板50。

盖组件30包括具有外部端子32a的盖板32，和在允许气体放出的规定压力级别断开、以防止电池爆炸的通气板33，以及当电池内部温度上升至规定温度时，阻断电流的正温度系数(PTC)装置34。通气板33被通过引线35电连接至正集电板40。通气板33可具有各种结构，只要它适于在规定压力级别下通过引线35切断外部端子32a和电极组件之间的电连接。

图2为根据图1的二次电池的垫圈31的横截面图。该图示出在与容器20的开口装配之前的垫圈31。该垫圈31具有在其第一端31a和第二端31b带有开口的圆柱形外形。面向容器20内的垫圈31的第一端31a被切割并向垫圈31的中心逐渐变细，从而可被置于容器20的夹紧部分中。

垫圈31的第二端31b最初被展开，然后当容器20被夹紧时(图3a和3b)，被切割并与容器20一起朝向盖板32弯曲。因此，该垫圈31的切割并弯曲的内圆周面和外圆周面分别与盖板32和容器20紧密接触。

垫圈31在其接触盖板32和容器20的部分具有至少一个凹凸部分60。该凹凸部分60可在垫圈31的内圆周面和/或外圆周面上形成，以提高盖板32与容器20之间的密封性。

虽然图2示出同时在内圆周面和外圆周面上形成的凹凸部分60，但本发明并不局限于此。

因此，如图3A和图3B所示，凹凸部分60’和60”可只在垫圈31’(图3A)的内圆周面上形成或只在垫圈31”(图3B)的外圆周面上形成。

当凹凸部分60只在垫圈31’的内圆周面上形成时，可提高盖板32和垫圈31’之间的密封性，而当凹凸部分60”只在垫圈31”的外圆周面上形成时，可提高容器20和垫圈31”之间的密封性。

凹凸部分60的凹陷部分60a和凸出部分60b沿垫圈的圆周方向是连续的，以形成环形。可以具有单个凹陷部分60a和凸出部分60b，或者也可具有多个这样的部分。当具有多个这样的部分时，可将凹陷部分60a和凸出部分60b交替布置，以便使其横截面呈现波形。

如图2所示，凹陷部分60a和凸出部分60b的横截面具有弧形形状。然而，凹陷部分60a和凸出部分60b的形状不仅限于此，而且它们可以是诸如三角形横截面以及正方形横截面等各种形状。

下面将描述该二次电池的制造过程，以说明具有以上结构的垫圈31的作用。

将电极组件10插入容器20的开口，并将盖组件30通过垫圈31与容器20装配在一起，以形成二次电池。

容器20以及盖组件30按照以下方式进行装配。在容器的上部形成盖组件30的容纳部分，并将盖组件30穿过垫圈31置于该盖组件30的容纳部分中。然后，夹紧容器20的上部，从而使容器20、垫圈31和盖组件30紧密接触，以将其整体安装。

然后，由于垫圈31的内表面和外表面均具有凹凸部分60，因此即使容器20由于夹紧该容器20的上部而被不均匀地挤压，凹凸部分60也可与容器20或者盖板32紧密接触。

就是说，当被夹紧时，在垫圈31中形成的凸出部分60b接触容器20和盖板32，并且这些凸出部分被压缩。因此，即使容器20被不均匀地挤压，凸出部分60b总会被首先接触，结果至少该凸出部分60b可依次与容器20和盖板32紧密接触。

凸出部分60b具有环形带结构。因此，当垫圈31被置于容器20和盖板32之间时，垫圈31会与容器20和盖板32紧密接触，从而将容器20和盖板32之间的缝隙紧紧密封。

参见图4，形成凹凸部分62的凹陷部分62a和凸出部分62b具有弧形横截面。该弧形的凹陷部分62a和弧形的凸出部分62b被交替布置，以形成波形外观的横截面。

凸出部分62b可从垫圈41的内圆周面和外圆周面突出。根据这种结构，凸出部分62b之间的距离，即凸出部分62b的厚度(t1)大于垫圈41的厚度(t2)。

参见图5，根据另一示例性实施例的垫圈43具有在其侧面形成的凹凸部分64。形成该凹凸部分64的凹陷部分64a和凸出部分64b具有三角形横截面。

在垫圈43的内圆周面和外圆周面上形成凹陷部分64a，且该凹陷部分64a具有沟槽形状。根据这种结构，在垫圈43的内圆周面和外圆周面中形成的凸出部分64b之间的距离，即凸出部分64b的厚度(t3)等于垫圈43的厚度(t4)。

参见图6，根据另一示例性实施例的垫圈45具有在其侧面形成的凹凸部分64’。该形成凹凸部分64’的凹陷部分64a’和凸出部分64b’具有三角形横截面。该凸出部分64b’的厚度(t5)可大于垫圈45的厚度(t6)。即，垫圈45的凸出部分64b’从垫圈45向外突出。

参见图7，根据另一示例性实施例的垫圈47具有在其侧面形成的凹凸部分66。形成该凹凸部分66的凹陷部分66a和凸出部分66b具有正方形横截面。

如上所述，该凸出部分66b的厚度(t7)可与如图7中所示垫圈47的厚度(t8)基本相同。参见图8，凸出部分66b’的厚度可大于垫圈49的厚度。

如果凸出部分64b、66b的厚度(t3、t7)等于垫圈43、47的厚度(t4、t8)，当垫圈43、47在盖板和容器之间被挤压时，压力主要被施加到凹凸部分64、66的凸出部分64b、66b上，从而使得该凸出部分64b、66b与容器紧密接触，并因此被压缩。

然而，如果凹凸部分64’、66’具有从垫圈45、49向外突出的凸出部分64b’、66b’，当垫圈45、49在盖板和容器之间被挤压时，凸出部分64b’、66b’与容器和盖板紧密接触，并因此被压缩。由于凸出部分64b’、66b’从垫圈45、49向外突出，因此盖板和容器将更大的压力施加在这些垫圈上，并且它们与盖板和容器更紧密地接触。

参见图9，根据本示例性实施例的二次电池与图1中所示的二次电池具有基本相似的结构。然而，当垫圈53被与盖组件57一起安装在容器59中时，垫圈53上的凹凸部分55被形成为对应盖组件57的顶面和侧面。

就是说，在本示例性实施例中，凹凸部分55不仅被布置在盖组件57的顶面上，而且还被布置在其侧面上，以更安全地密封盖组件57和垫圈53之间的缝隙。

另外，在该实施例中，凹凸部分55被布置在垫圈53的内顶面和侧面关于容器59接触的部分。因此，可通过该凹凸部分55更安全地密封容器59和垫圈53之间的缝隙。

参见图10，根据本实施例的垫圈42被置于容器44和该组件46之间，并且在外表面和内表面上都具有凹凸部分68。凹凸部分68具有类似上述其它实施例的凹陷部分68a和突出部分68b，而且在各凹陷部分68a中安装有一个或多个O形环48。该O形环48具有使其从凸出部分68b进一步向外突出的结构。

因此，当垫圈42被置于容器44和盖组件46之间时，该向外突出的O形环48与容器44和盖组件46紧密接触，以填充这些部件之间的缝隙，从而安全密封该容器44和盖组件46之间的缝隙。

虽然图10示出在一个垫圈42的两个表面上均具有多个O形环48的结构，但本发明不局限于此。该O形环48可被置于如图9所示的垫圈42的多个部分上。

参见图11，根据本实施例的二次电池包括：具有正电极71、负电极72和被插入到这两个电极之间的隔板73的电极组件75，用于容纳电极组件75的容器74，被电连接至该电极组件75的外部端子81、82，具有用于容纳该外部端子81、82的端子容纳部分的盖板77，该盖板被安装到容器74上，以密封该容器，以及被置于盖板77和外部端子81、82之间的垫圈76。

垫圈76具有在与外部端子81、82和盖板77接触的表面上形成的凹凸部分90，且该凹凸部分90具有被压下的凹陷部分91和突起的凸出部分92。

虽然图11示出凹凸部分90在垫圈76的内表面和外表面上形成，但凹凸部分90的位置和尺寸并不仅限于此。因此，凹凸部分90可以在外表面和内表面上都形成，或者它可以在要么外表面要么内表面上形成。

根据本发明的凹陷部分91具有弧形横截面，并且凸出部分92具有截弧形横截面。然而，该凹陷部分91和凸出部分92的形状并不仅限于此，而且它们可具有诸如三角形横截面以及正方形横截面等各种形状。

外部端子81、82被插入到盖板77中的部分具有圆柱形形状，并且垫圈76具有中空的圆柱形形状，以与外部端子81、82紧密接触。

垫圈76中的凹凸部分90是沿垫圈76的圆周方向连续形成的。因此，该凹凸部分90形成于垫圈76的内圆周面和外圆周面上，并且具有环形形状。这种环形形状的凹凸部分90与外部端子81和82以及盖板77紧密接触，以密封它们。

另外，在沿垫圈76的轴向上至少形成一个凹凸部分90。虽然图11示出多个凹陷部分91和凸出部分92被交替布置，以形成波形外观的横截面，但本发明并不局限于此，垫圈可包括少至一个凹凸部分90或者多至布置所需或者任何希望的方式。

凸出部分92从垫圈76形成凹陷部分91的部分进一步向外突出。因此，如果垫圈76被置于盖板77以及外部端子81和82之间，该凸出部分92就会与盖板77以及和外部端子81和82更紧密地接触。

另外，虽然未在图11中示出，但是一个或者多个O形环可被置于该凹凸部分90中，而且该O形环可与外部端子81和82以及盖板77紧密接触，以更安全地密封它们。

本发明的二次电池可被用作诸如混合电动车、电动车、无线真空吸尘器、摩托车或者小型摩托车等电动机驱动装置的电源。

根据本发明，即使容器的压模过程在容器和盖组件的装配上比较弱，该公开的垫圈也能使容器和盖组件紧密接触，从而提高它们的气密性或液密性。因此，可提高电池的可靠性，并增加电池寿命。

虽然已经示出并说明了本发明的示例性实施例，但本领域的技术人员将会理解在不背离本发明的原则和精神的前提下，可在该实施例中进行变化，而且本发明的范围在权利要求及其等同物中进行了限定。

Claims (19)

1. 一种二次电池，包括：

包含正电极、负电极和被插入该正电极和该负电极之间的隔板的电极组件；

用于在其中容纳该电极组件的容器；

被安装到该容器上，以密封该容器的盖组件；以及

被置于该容器和该盖组件之间的垫圈；

其中该垫圈在接触该容器和/或该盖组件的表面上具有至少一个凹凸部分；

其中进一步包括被置于该凹凸部分中的O形环。

2. 如权利要求1所述的二次电池，其中该垫圈具有用于接触该容器和/或该盖组件的可被弯曲的圆柱形端部；

其中多个凹凸部分被沿该垫圈轴向形成在该可被弯曲的圆柱形端部的内圆周面上和/或外圆周面上；并且

其中该多个凹凸部分被沿该垫圈的圆周连续形成。

3. 如权利要求2所述的二次电池，其中该多个凹凸部分中的每个均包括凹陷部分和凸出部分，该凹陷部分和该凸出部分具有弧形横截面。

4. 如权利要求2所述的二次电池，其中该多个凹凸部分中的每个均包括凹陷部分和凸出部分，该凹陷部分和该凸出部分具有三角形横截面。

5. 如权利要求2所述的二次电池，其中该多个凹凸部分中的每个均包括凹陷部分和凸出部分，该凹陷部分和该凸出部分具有正方形横截面。

6. 如权利要求3所述的二次电池，其中该凸出部分的厚度等于该垫圈的厚度。

7. 如权利要求3所述的二次电池，其中该凸出部分的厚度大于该垫圈的厚度。

8. 如权利要求1所述的二次电池，其中该二次电池具有圆柱形形状。

9. 如权利要求I所述的二次电池，其中该二次电池用于电动机驱动装置。

10. 一种二次电池，包括：

包含正电极、负电极和被插入该正电极和该负电极之间的隔板的电极组件；

用于在其中容纳该电极组件的容器；

被安装到该容器上，以密封该容器的盖板；

被电连接到该电极组件并穿过该盖板而突出的外部端子；以及

被置于该盖板和该外部端子之间的垫圈；

其中该垫圈在接触该盖板和/或该外部端子的表面上具有至少一个凹凸部分；

其中进一步包括被置于该凹凸部分中的O形环。

11. 如权利要求10所述的二次电池，其中该垫圈具有用于接触该容器和/或该盖组件的可被弯曲的圆柱形端部；

其中多个该凹凸部分被沿该垫圈轴向形成在该可被弯曲的圆柱形端部的内圆周面上和/或外圆周面上；并且

其中该凹凸部分中的每个被沿该垫圈的圆周连续形成。

12. 如权利要求10所述的二次电池，其中该二次电池具有正方形形状。

13. 如权利要求10所述的二次电池，其中该二次电池用于电动机驱动装置。

14. 一种用于二次电池的垫圈，该二次电池包括容器以及被安装到该容器上以密封该容器的盖组件，该垫圈具有用于接触该容器和/或该盖组件的可被弯曲的圆柱形端都；

其中多个凹凸部分被沿该垫圈轴向形成在该可被弯曲的圆柱形端部的内圆周面上和/或外圆周面上；

其中该多个凹凸部分被沿该垫圈的圆周连续形成；

其中该垫圈可被置于该容器和该盖组件之间；

其中进一步包括被置于该多个凹凸部分的至少一个中的O形环。

15. 如权利要求14所述的垫圈，其中该多个凹凸部分中的每个均包括凹陷部分和凸出部分，该凹陷部分和该凸出部分具有弧形横截面。

16. 如权利要求14所述的垫圈，其中该多个凹凸部分中的每个均包括凹陷部分和凸出部分，该凹陷部分和该凸出部分具有三角形横截面。

17. 如权利要求14所述的垫圈，其中该多个凹凸部分中的每个均包括凹陷部分和凸出部分，该凹陷部分和该凸出部分具有正方形横截面。

18. 如权利要求17所述的垫圈，其中该凸出部分的厚度等于该垫圈的厚度。

19. 如权利要求17所述的垫圈，其中该凸出部分的厚度大于该垫圈的厚度。

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