CN109716555B

CN109716555B - 可再充电电池

Info

Publication number: CN109716555B
Application number: CN201780057608.XA
Authority: CN
Inventors: 李致煐; 卞相辕; 张明在
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2037-09-13
Also published as: EP3518313A1; US20190221804A1; US11276899B2; WO2018056630A1; EP3518313A4; KR102283788B1; KR20180032020A; HUE066057T2; EP3518313B1; PL3518313T3; CN109716555A

Abstract

根据本发明示例性实施例的可再充电电池包括：电极组件，包括第一电极、隔板和第二电极；容纳电极组件的壳体，并且壳体的供电极组件插入的一侧是开放的；盖组件，通过被固定在壳体的开口上而提供在壳体的开口中；形成在壳体的底板中的通气孔，并且通气孔的侧壁是多级台阶状；和提供在通气孔中的通气构件，其中通气孔的深度大于底板的厚度。

Description

可再充电电池

技术领域

本公开涉及一种可再充电电池。更具体地，本发明涉及一种具有安全装置的可再充电电池。

背景技术

与一次电池不同，可再充电电池是重复进行充电和放电的电池。小容量可再充电电池用于如移动电话、笔记本电脑和便携式摄像机的便携式小型电子设备中，而大容量可再充电电池可用作混合动力车辆和电动车辆的电机驱动电源。

可再充电电池具有其中正极、隔膜、负极和电解质容纳在壳体中的结构。壳体可以具有各种形状，例如多边形、袋形和圆形。电极组件被容纳在由例如铝的金属材料制成的壳体中，然后通过用盖板等封闭电极组件的内部来密封电极组件内部。

在处于密封状态的可再充电电池中，由于异常反应或外部冲击等等，壳体的内部压力可能会增加。因此，可再充电电池包括安全装置，该安全装置可以当内部压力超过预定压力条件时通过破裂而防止可再充电电池爆炸。这种安全装置可以提供在壳体下方，但是在这种情况下，壳体的底板的厚度可能增加。

发明内容

本发明的一个方面致力于提供一种可再充电电池，其安全装置被提供在壳体的底部，而不增加壳体的厚度或重量。

根据本发明示例性实施例的可再充电电池包括：电极组件，包括第一电极、隔板和第二电极；容纳电极组件的壳体，壳体的供电极组件插入的一侧是开放的；盖组件，通过被固定在壳体的开口中而提供在壳体的开口中；形成在壳体的底板中的通气孔，并且通气孔的侧壁是多级台阶状；以及提供在通气口中的通气构件，其中通气孔的深度大于底板的厚度。

通气孔的边缘可以比底板的内表面更加突出到壳体中。

边缘的与壳体的底面相邻的角部可以被倒角。

边缘的角部可以形成在壳体内部。

通气孔可以包括具有第一宽度的第一孔、具有小于第一宽度的第二宽度的第二孔和具有小于第二宽度的第三宽度的第三孔，并且通气孔的宽度可以朝向壳体的内部逐渐减小。

第三孔可以是通孔。

第一孔可以暴露设置在第一孔的侧壁与第二孔的侧壁之间的第一台阶部分、第二孔、以及第三孔，并且第二孔可以暴露设置在第二孔的侧壁与第三孔的侧壁之间的第二台阶部分、以及第三孔。

通气构件可以设置在第二台阶部分上，并通过焊接固定到第二孔的侧壁。

第二孔的侧壁的高度可以等于或大于通气构件的边缘的厚度。

第一孔的侧壁的高度可以等于或大于通气构件由于壳体的内部压力导致的突出的最大高度。

通气构件可包括当壳体的内部压力超过预定压力时破裂的凹痕。

第一孔的侧壁高度可以高于第二孔的侧壁高度，第二孔的侧壁高度可以高于第三孔的侧壁高度。

电池组件可以形成为果冻卷的形状。

根据本示例性实施例，通过将通气孔的侧壁形成为多级台阶状，可再充电电池即使将通气构件形成在壳体下方也不会增加壳体的厚度和重量。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施例的可再充电电池的透视图。

图2是沿II-II线截取的图1的截面图。

图3是图1的可再充电电池的底板的俯视图。

图4是图1的可再充电电池的壳体和通气构件的截面图。

图5是图4的可再充电电池的壳体的通气孔的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更全面地描述本发明，其中示出了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以以各种不同的方式进行修改，所有这些都不脱离本发明的范围。

附图和描述本质上被认为是说明性的，而非限制性的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。此外，在附图中，为了更好地理解和便于描述，每个元件的尺寸和厚度被任意表示，本发明不限于此。

贯穿本说明书和随后的权利要求书，当描述一元件被“联接”到另一元件时，该元件可以“直接联接”到另一元件，或者通过第三元件“电联接”到另一元件。此外，除非明确地相反描述，否则词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变体将被理解为暗示包括所述元件，但不排除任何其他元件。

图1是根据本发明示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2是沿II-II线截取的图1的截面图。

如图1和图2中所示，根据本发明示例性实施例的可再充电电池101包括电极组件10、容纳电极组件10的壳体27和提供在壳体27的开口中的盖组件30。

根据本发明示例性实施例的可再充电电池101将被示例性地描述为棱柱形锂离子可再充电电池。然而，本发明不限于此，并且本发明可以应用于各种类型的电池，例如锂聚合物电池或圆柱形电池。

电极组件10可以通过螺旋卷绕正电极(或第一电极)11和负电极(或第二电极)12同时在其间设置隔板13而形成为果冻卷的形状。

正电极11和负电极12包括其中活性物质涂覆在由薄金属箔形成的集电体上电极活性部分11a和12a以及未涂覆活性物质的电极未涂覆部分11b和12b。正电极11的电极活性部分11a可以通过用如过渡金属氧化物等的活性物质涂覆如铝的金属箔来形成，负电极12的电极活性部分12a可以通过用如石墨、碳等的活性物质涂覆如铜或镍的金属箔来形成。

正电极11的电极未涂覆部分11b沿正电极11的长度方向形成在正电极11的一侧端，负电极12的电极未涂覆部分12b沿负电极12的长度方向形成在负电极12的一侧端。

在果冻卷型电极组件中，正电极11的电极未涂覆部分11b和负极11的电极未涂覆部分12b可以关于电极活性部分11a和12a设置在相反侧。此外，正电极11和负电极12在将作为绝缘体的隔板13设置在其间之后被螺旋卷绕。此外，隔板13可以包括多个，并且正电极、负电极和隔板被交替布置并然后螺旋卷绕。然而，本发明不限于此，并且电极组件10可以具有各自由多个片材形成的正极、隔板和负极重复堆叠的结构。

电极组件10可以与电解质溶液一起容纳在壳体27中。电解质溶液可以在如EC、PC、DEC、EMC和DMC的有机溶剂中由如LiPF₆、LiBF₄等的锂盐形成。电解质溶液可以是液体、固体或凝胶状。

壳体27可以由诸如铝的金属形成，并且可以形成为大致长方体。壳体27的一侧可以是开放的，并且盖组件30可被提供在壳体27的开放侧中。

盖组件30包括与壳体27结合以覆盖开口的盖板31、突出到盖板21外部并与正电极11电连接的正极端子21、以及突出到盖板21外部并与负电极12电连接的负极端子22。

盖板31形成为沿一个方向延伸的板的形状，并且与壳体27的开口相结合。盖板31包括穿透盖板31的入口32。入口32被提供用于电解质溶液的注入，并且其上提供有密封盖38。

正极端子21和负极端子22向上突出。正极端子21通过集电片41与正电极11电连接，负极端子22通过集电片42与负电极12电连接。

在正极端子21与集电片41之间提供将正极端子21和集电片41电连接的端子连接构件25。端子连接构件25插入正极端子21中形成的孔中，并且端子连接构件25的上端通过焊接被固定到正极端子21，并且端子连接构件25的下端通过焊接被固定到集电片41。

衬垫59插入供端子连接构件25穿过的孔中，在端子连接构件25和盖板31之间用于密封，并且端子连接构件25的下部插入其中的下绝缘构件43被提供在盖板31下方。连接板58被提供在正极端子21与盖板31之间，用于它们之间的电连接。端子连接构件25装配到连接板58中。因此，盖板31和壳体27被带电为具有与正电极11相同的电压。

在负极端子22与集电片42之间提供将负极端子22和集电片42电连接的端子连接构件26。端子连接构件26插入到负极端子22中形成的孔中，端子连接构件26的上端通过焊接被固定到负极端子22，并且其下端通过焊接被固定到集电片42。

衬垫59被插入到供端子连接构件26穿过的孔中用于密封，在负极端子22和盖板31之间用于密封，并且上绝缘构件54被提供用于负极端子22与盖板31之间的绝缘。端子连接构件26可以装配到上绝缘构件54的孔中，并且上绝缘构件54可以围绕负极端子22的端部。

此外，下绝缘构件45被提供在盖板31下方，以绝缘盖板31中的负极端子22和集电片42。

盖板31中形成有短路孔37，短路构件56提供在短路孔37中。短路构件56包括向下弯曲成凸弧形的弯曲部分以及形成在弯曲部分外侧并固定到盖板31的边缘部分。上绝缘构件54可以具有与短路孔37重叠的切口部分，并且短路构件56与通过切口部分暴露的负极端子22重叠。

短路构件56与盖板31电连接，并当可再充电电池101的内压增加时变形，从而导致正电极与负电极之间的短路。也就是说，当由于意外反应而从可再充电电池内部产生气体时，可再充电电池的内部压力增加。当可再充电电池的内部压力超过预定压力时，弯曲部分变形为向上凸起，在这种情况下，负极端子22和短路构件56彼此接触，从而导致短路。

为了便于负极端子22和短路构件56之间发生短路，负极端子22可以进一步包括朝向短路构件56突出的至少一个突起(未示出)。该突起与短路构件56分离。

同时，通气构件39被提供在设置在壳体27的另一侧的底板上。

这将参照图3至图5进行详细描述。

图3是图1的可再充电电池的底板的俯视图，图4是图1的可再充电电池的壳体和通气构件的截面图，并且图5是图4的可再充电电池的壳体的通气孔的截面图。

如图3至图5所示，通孔可以是提供有通气构件39的通气孔34。通气构件39可以包括凹痕2，以便在预定压力下打开。通气构件39中形成有凹痕2的部分可以比通气构件39的接触壳体的底板的部分薄，使得通气构件39可容易破裂。

在通气孔34中，多个孔沿壳体27的厚度方向连续地连接，每个孔具有不同宽度和不同深度，因此，通气孔34的侧壁可以是多级台阶状。

当从壳体27外侧沿向内方向设置的各个孔被称为第一孔6a、第二孔6b和第三孔6c时，第一孔6a的第一宽度L1可大于第二孔6b的第二宽度L2，并且第二孔6b的第二宽度L2可大于第三孔6c的第三宽度L3。此外，第一孔6a的侧壁高度H1可高于第二孔6b的侧壁高度H2，并且第二孔6b的侧壁高度H2可高于第三孔6c的第三侧壁高度H3。

因此，第一台阶部分8a形成在第一孔6a的侧壁与第二孔6b的侧壁之间，且第二台阶部分8b形成在第二孔6b的侧壁与第三孔6c的侧壁之间。第一孔6a暴露第一台阶部分8a、第二台阶部分8b、第三孔6c，并且第二孔6b暴露第二台阶部分8b和第三孔6c，并且第三孔6c是通孔。

由于通气构件39形成在第二台阶部分8b中，所以第二台阶部分8b的厚度，即第三孔6c的侧壁高度的厚度，优选具有能够支撑通气构件39的厚度。例如，第三孔6c的侧壁高度H3可以是约0.37mm

通气构件39被设置成与第二台阶部分8b接触，并且通气构件39的端部可以通过激光焊接固定到第二孔6b的侧壁。因此，第二孔6b的侧壁高度可以等于或大于通气构件39的边缘厚度。第二孔6b的侧壁高度小于通气构件39的边缘厚度，则通气构件39会突出到第一孔6a或壳体27的外侧。例如，当通气构件39的边缘厚度为0.43mm时，第二孔6b的侧壁高度可以大于0.43mm

通气构件39的内部压力可能由于通气构件39中的异常反应而增加，并且当内部压力超过预定内部压力时，通气构件39破裂。在通气构件39破裂之前，通气构件39能够承受内部压力，因此通气构件39可在向壳体的外方向弯曲的同时突出。在这种情况下，当在通气构件39由于内部压力而破裂之前突出的部分的高度高时，通气构件39突出到壳体27的外部，因此即使通气构件39破裂，气体也可能不会流畅地排放到外部。因此，优选将第一孔6a的侧壁高度形成得足够高，即使通气构件39突出到最大程度，也防止通气构件39突出到壳体27的外部。例如，当通气构件39由于内部压力的增加而突出的最大高度为0.7mm时，优选第一孔6a的侧壁高度为0.7mm或更高。

同时，侧壁为多级台阶状的通气孔34的边缘S比壳体27的底板的内表面更加向壳体27的内部突出。因此，通气孔34的深度H可大于壳体27的厚度T。

如上所述，当通气孔34的侧壁是多级台阶状并且通气孔34的边缘突出到壳体27内时，即使壳体27由更薄的金属板形成，也可以确保可供通气构件39形成的足够空间。

在通气构件39由于内部压力而破裂之前，通气构件39不应突出到壳体27的外部。当通气构件39被提供在壳体27的底板中时，壳体27的底板的厚度应该增加，以确保用于通气构件39突出的空间。

然而，如在示例性实施例中，通过将通气孔34的边缘S突出到壳体27中，可以确保用于通气孔39突出的足够空间。于是，可以在不增加壳体27的底板的厚度的情况下提供通气构件。例如，当用于通气构件39的通气孔34的深度H为1.5mm并且待被使用的壳体27的底板的厚度T为1.2mm时，通气孔34的边缘S可以向壳体中突出通气孔34的深度H与底板的厚度T之间的差，即0.3mm。

壳体27可以通过深拉工艺形成，并且在这种情况下，边缘S可以通过顺序形成第一孔6a、第二孔6b和第三孔6c而突出到壳体27中。

壳体27容纳的电池组件可以放置在向内突出的边缘S中。在这种情况下，边缘S1的角部S1可以被倒角，使得角部S1可以被倒圆或倾斜，从而即使当电池组件与边缘S碰撞时，也防止电池组件被损坏。

虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例。相反，其旨在覆盖包括在所附权利要求范围内的各种修改和等同布置。

-符号描述-

2:凹痕 6a，6b，6c:孔

8a、8b:台阶部分 10:电极组件

11：正电极 11a，12a:电极活性部分

11a、11b:电极未涂覆部分

12:负电极 13:隔板

21:正极端子 22:负极端子

25、26:端子连接构件

27:壳体 30:盖组件

31:盖板 32:入口

34:通气孔 27:壳体

37:短路孔 38:密封盖

39:通气构件 41，42：集电片

43、45:下绝缘构件

54:上绝缘构件

56:短路构件 58:连接板

59:衬垫 101:可再充电电池

Claims

1.一种可再充电电池，包括:

电极组件，包括第一电极、隔板和第二电极；

容纳所述电极组件的壳体，并且所述壳体的供所述电极组件插入的一侧是开放的；

盖组件，通过被固定在所述壳体的开口上而提供在所述壳体的所述开口中；

形成在所述壳体的底板中的通气孔，并且所述通气孔的侧壁是多级台阶状；和

提供在所述通气孔中的通气构件，

其中所述通气孔的深度大于所述底板的厚度，

其中所述通气孔的边缘比所述底板的内表面更加突出到所述壳体中，

其中所述通气孔包括沿朝向所述壳体的内侧顺序布置的第一孔、第二孔以及第三孔，所述第一孔穿透所述底板的外表面，并且所述第三孔是穿过所述底板的内表面的通孔，

其中所述第一孔的侧壁与所述第二孔的侧壁之间形成第一台阶部分，所述第二孔的侧壁与所述第三孔的侧壁之间形成第二台阶部分，并且

其中所述通气构件被所述第二台阶部分支撑并位于所述第二孔中，所述通气构件被配置为由于所述壳体的内部压力而在从所述第三孔向所述第一孔的方向上突起，并且所述第一孔的侧壁的高度等于或大于所述通气构件在由于所述壳体的内部压力而破裂之前的最大高度。

2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述边缘的与所述壳体的底面相邻的角部被倒角。

3.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中所述边缘的所述角部形成在所述壳体内部。

4.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一孔具有第一宽度，所述第二孔具有小于所述第一宽度的第二宽度，所述第三孔具有小于所述第二宽度的第三宽度。

5.根据权利要求4所述的可再充电电池，其中所述第一孔暴露所述第一台阶部分、所述第二孔、以及所述第三孔，并且

所述第二孔暴露所述第二台阶部分、以及所述第三孔。

6.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述通气构件被设置在所述第二台阶部分上，并通过焊接固定到所述第二孔的侧壁。

7.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第二孔的侧壁的高度等于或大于所述通气构件的边缘的厚度。

8.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述通气构件包括当所述壳体的内部压力超过预定压力时破裂的凹痕。

9.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一孔的侧壁高度高于所述第二孔的侧壁高度，并且所述第二孔的侧壁高度高于所述第三孔的侧壁高度。

10.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电池组件形成为果冻卷的形状。