CN117458091A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

公开一种二次电池，其能够通过允许反转板保持在短路状态直到达到预设电流水平来提高可靠性。在一个实施例中，所述二次电池包括：电极组件，包括第一电极板和第二电极板；容纳所述电极组件的壳体；联接到所述壳体的开口并电连接到所述第一电极板的盖板；电极端子，穿过所述盖板并电连接到所述第二电极板；联接到所述电极端子的端子板；和非对称形状的反转板，被联接到所述盖板并在所述壳体的内部压力超过参考压力时执行反转操作。

Description

二次电池

本申请是申请日为2019年3月19日、申请号为201910207711.9、发明名称为“二次电池”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月21日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2018-0032808的优先权以及从其获得的所有权益，其内容全部通过引用合并入于此。

技术领域

本发明涉及一种二次电池，其通过允许反转板保持在短路状态直到达到预设电流水平而具有提高的可靠性。

背景技术

与不能充电的一次电池不同，二次电池可以被再充电。由单个电池单元组成的低容量二次电池被用作例如蜂窝电话和便携式摄像机之类的各种便携式小型电子设备的电源。其中数十个电池单元以电池组连接的高容量二次电池被用作马达驱动器的电源，马达驱动器诸如为混合动力电动车辆中的马达驱动器。

在实际安装在电子设备或车辆中的情况下，二次电池由于外部环境而暴露于振动或冲击。反复施加到二次电池的振动或冲击可能不利地影响二次电池的内部部件，从而导致二次电池的操作故障。因此，需要一种用于减缓施加到二次电池的振动或冲击的结构。

发明内容

本发明的实施例提供一种二次电池，其通过允许反转板保持在短路状态直到达到预设电流水平而具有提高的可靠性。

根据本发明的一方面，提供一种二次电池，包括：电极组件，包括第一电极板和第二电极板；容纳所述电极组件的壳体；联接到所述壳体的开口并电连接到所述第一电极板的盖板；电极端子，穿过所述盖板并与所述第二电极板电连接；联接到所述电极端子的端子板；和非对称形状的反转板，被联接到所述盖板并在所述壳体的内部压力超过预定参考压力时执行反转操作。

这里，所述反转板可被形成为使得其长度大于其宽度。

所述反转板的长度方向可与所述盖板的长度方向一致。

另外，所述反转板壳可具有椭圆形形状。

另外，所述反转板可在反转操作期间以在所述端子板的长度方向上延伸的线的形状与所述端子板接触。

另外，所述反转板可在反转操作期间以圆形形状与所述端子板接触。

另外，所述反转板可包括：联接到所述盖板的短路孔的边缘部分；从所述边缘部分向下凸地形成的圆化部分(round part)；和从所述圆化部分的中央区域向上突起的突起部分，并且所述突起部分可被形成为具有非对称的平面形状。

另外，从所述突起部分的平面看，所述突起部分可被形成为使得两个半圆分别与矩形的两个面对的对边组合。

另外，所述反转板可在长度方向上关于其中央对称地形成。

另外，所述反转板可通过从所述突起部分的中央沿长度方向延伸的接触区域与所述端子板接触。

所述反转板的长宽比在1.5:1至2.5:1的范围内。

如上所述，根据本发明的二次电池包括具有大致椭圆形形状的反转板，其中从所述反转板的平面看，所述反转板的宽度和长度是不等的，这增加了反转操作期间反转板和端子板之间的接触面积。因此，允许由反转操作得到的短路电流流动比恒定的时间段更长的时间，直到熔断操作被执行，从而确保操作可靠性。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的二次电池的透视图。

图2是根据本发明的实施例的二次电池的分解透视图。

图3是沿图1的线A-A'截取的根据本发明的实施例的二次电池的剖视图。

图4是例示根据本发明的实施例的二次电池中的端子板和反转板之间的连接关系的放大剖视图。

图5是例示根据本发明的实施例的二次电池的反转板的透视图。

图6A是沿线A-A'截取的图5的剖视图，图6B是沿线B-B'截取的图5的剖视图。

图7是例示在根据本发明的实施例的二次电池中反转板反转之后的状态的剖视图。

图8是例示根据图7中所示的反转板的操作的反转板和端子板之间的接触区域的透视图。

图9是例示在根据本发明的另一实施例的二次电池中在反转板反转时反转板和短路板之间的接触区域的透视图。

具体实施方式

在下文中，将详细描述本发明的优选实施例。本发明的各种实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限制于在此阐述的示例实施例。相反，本公开的这些示例实施例被提供，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本公开的发明构思传达给本领域技术人员。

图1是根据本发明的实施例的二次电池的透视图。图2是根据本发明的实施例的二次电池的分解透视图。图3是沿图1的线A-A'截取的根据本发明的实施例的二次电池的剖视图。图4是例示根据本发明的实施例的二次电池中的端子板和反转板之间的连接关系的放大剖视图。图5是例示根据本发明的实施例的二次电池的反转板的透视图。图6A是沿线A-A'截取的图5的剖视图，图6B是沿线B-B'截取的图5的剖视图。图7是例示在根据本发明的实施例的二次电池中反转板反转之后的状态的剖视图。图8是例示根据图7中所示的反转板的操作的反转板和端子板之间的接触区域的透视图。

参见图1至图6B，根据本发明的实施例的二次电池100包括电极组件110、电极端子120和130、壳体140、盖组件150、绝缘板160和集电板170。

电极组件110可以通过卷绕或堆叠由薄板或层形成的第一电极板、隔板和第二电极板的堆叠结构被形成。第一电极板可以用作负电极，第二电极板可以用作正电极。当然，可以根据本领域技术人员所做的选择通过改变第一电极板和第二电极板的极性来设置第一电极板和第二电极板。

可以通过在由铜或镍制成的金属箔形成的第一电极集电板上涂覆诸如石墨或碳的第一电极活性物质来形成第一电极板。第一电极板可包括未涂覆第一电极活性物质的第一电极未涂覆部分。第一电极未涂覆部分可以充当电流在第一电极板和第一电极板的外部之间流动的通道。同时，本发明不将第一电极板的材料限制于在此公开的材料。

另外，第一电极未涂覆部分可形成第一集流接线片111。第一集流接线片111可包括多个第一集流接线片，该多个第一集流接线片被形成为从第一电极未涂覆部分突出。在卷绕第一电极板时，多个第一集流接线片111可以在各自的预定位置处彼此重叠，从而形成多接线片结构。为此，第一电极板可以在多个第一集流接线片111被设置成彼此隔开预设距离的状态下被卷绕。由于第一集流接线片111与第一电极板一体地形成并且从相应的卷绕的第一电极板引出，所以可以有利地增加电极组件110的集流效率。可选地，根据本领域技术人员所做的选择，第一集流接线片111也可以与第一电极板分开形成。

可以通过在由铝制成的金属箔形成的第二电极集电板上涂覆诸如过渡金属的第二电极活性物质来形成第二电极板。第二电极板可包括未涂覆第二电极活性物质的第二电极未涂覆部分。

此外，第二电极未涂覆部分可形成对应于第一集流接线片111的第二集流接线片112。如同第一集流接线片111那样，第二集流接线片112也可以通过在多个第二集流接线片在第二电极板中设置成彼此间隔开的状态下卷绕第二电极板而被形成。因此，如同第一集流接线片111那样，第二集流接线片112也可以形成多接线片结构。

隔板可位于第一电极板和第二电极板之间，以防止电短路并允许锂离子移动。隔板可例如由聚乙烯、聚丙烯或聚丙烯和聚乙烯的复合膜制成。同时，本发明不将隔板的材料限制于在此公开的材料。

电极组件110实际上可被容纳在带有电解质溶液的壳体140中。电解质溶液可包括溶解在有机溶剂中的锂盐，诸如LiPF₆或LiBF₄，有机溶剂诸如为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)或碳酸二甲酯(DMC)。另外，电解质溶液可以是液相，固相或凝胶相。第一集流接线片111和第二集流接线片112可电连接到集电板170。

电极端子120和130分别电连接到电极组件110的第一集流接线片111和第二集流接线片112。电极端子120和130包括电连接到第一集流接线片111的第一电极端子120和电连接到第二集流接线片112的第二电极端子130。这里，第一集流接线片111和第二集流接线片112分别电连接到集电板170。因此，第一电极端子120和第二电极端子130可被联接到集电板170，以随后分别电连接到第一集流接线片111和第二集流接线片112。另外，第一集流接线片111和第二集流接线片112可通过例如超声焊接、电阻焊接或激光焊接联接到集电板170，但不限于此。

第一电极端子120可包括主体部分121和从主体部分121竖向突起的端子部分122。端子部分122可穿过盖组件150的盖板151，并且其上部可被铆接并固定至盖板151。主体部分121可被提供在端子部分122下面并且具有比端子部分122更大的面积。另外，待联接到集电板170的联接突起123可被形成在主体部分121的底表面上。联接突起123与集电板170的通孔接合，以电连接第一电极端子120和集电板170。

另外，第二电极端子130也可包括主体部分131、端子部分132和联接突起133，以便对应于第一电极端子120。由于第二电极端子130的形状与第一电极端子120的形状相同，所以将不给出详细描述。

壳体140可由例如铝、铝合金或镀镍钢的导电金属制成。壳体140可具有大致六面体形状，具有用于接收和安装电极组件110的开口。盖板151被联接到壳体140的开口，以随后密封壳体140。壳体140的内表面是绝缘的，从而防止在壳体140中发生电短路。在一些情况下，电极组件110的一个电极可通过盖板151电连接到壳体140。在此情况下，壳体140可用作正电极。

盖组件150被联接到壳体140的顶部(开口)。详细地，盖组件150包括盖板151、电解质注入孔152、塞子153、安全通气部154、衬垫155、端子板156、连接构件157、绝缘构件158和反转板159。

盖板151可以为板形的，并且可被联接到壳体140的开口。盖板151可以由与壳体140相同的材料形成。盖板151可通过激光焊联接到壳体140的开口。另外，盖板151可以是电独立的，或者可电连接到第一集流接线片111和第二集流接线片112中的一者。例如，盖板151可电连接到第二集流接线片112。这里，盖板151和壳体140可具有相同的极性(例如，正电极的极性)。当然，盖板151也可电连接到第一集流接线片111。

另外，用于注入电解质溶液的电解质注入孔152被形成在盖板151的一侧。电解质溶液通过电解质注入孔152注入到壳体140中，并且电解质注入孔152随后由塞子153密封。

另外，厚度小于其它区域的安全通气部154大致形成在盖板151的中央。当壳体140的内部压力超过预设的破裂压力时，安全通气部154可破裂，从而防止二次电池100爆炸。

另外，允许第一电极端子120和第二电极端子130穿过的端子孔151a可被形成在盖板151的相反侧，并且衬垫155可被提供在每个端子孔151a处。衬垫155可以由绝缘材料制成，并且可以从下方联接到盖板151，以随后密封第一电极端子120和第二电极端子130中的每个与盖板151之间的空间。衬垫155可防止外部湿气被引入二次电池100中，和/或可防止电解质溶液从二次电池100泄漏。

端子板156可被联接到通过盖板151的端子孔151a从盖板151向上突起的第一电极端子120和第二电极端子130中的每个。另外，在端子板156被联接到第一电极端子120和第二电极端子130中的每个之后，第一电极端子120的顶部和第二电极端子130的顶部可被铆接或焊接，从而将第一电极端子120和第二电极端子130固定到端子板156。

连接构件157可位于联接到第二电极端子130的端子板156和盖板之间，从而电连接第二电极端子130和盖板151。连接构件157可通过端子板156与盖板151和衬垫155紧密接触。

绝缘构件158可位于联接到第一电极端子120的端子板156和盖板151之间，以使第一电极端子120和盖板151彼此绝缘。绝缘构件158可通过端子板156与盖板151和衬垫155紧密接触。

反转板159可被形成在形成于盖板151的一侧处的短路孔151b中。这里，短路孔151b可形成在联接到第一电极端子120的端子孔151a附近。反转板159可位于绝缘构件158和盖板151之间在短路孔151b中。反转板159和盖板151可具有相同的极性。当壳体140的内部压力超过预设的参考压力时，反转板159可反转(向上凸地突起)以与联接到第一电极端子120的端子板156接触，从而引起短路。反转板159可为非对称形状的反转板。这里，术语“非对称形状的”是指反转板在一个方向上和与该一个方向正交的另一方向上具有不同的长度。

这里，在绝缘构件158中形成对应于短路孔151b的孔。反转板159包括向下凸的圆化部分159b和固定到盖板151的边缘部分159a。在边缘部分159a下面可形成凹口n，以便于反转板159的反转操作。

同时，反转板159还可包括在反转板159的圆化部分159b的中央区域处沿厚度向上突起的突起部分159c。

这里，突起部分159c可被形成为具有非对称的平面形状。例如，突起部分159c可被形成为具有大致椭圆形形状，其中从突起部分159c的平面看，突起部分159c的宽度和长度是不等的。特别地，从突起部分159c的平面看，突起部分159c可被配置成使得两个半圆分别与矩形的两个面对的对边组合。利用将在后面描述的这种配置，可以通过在突起部分159c的长度方向上延伸的线的形状的接触区域容易地引起突起部分159c和端子板156之间的线接触，从而增加突起部分159c和端子板156之间的接触面积。

参见图5至图6B，反转板159可被形成为使得沿线B-B'的长度大于沿线A-A'的宽度。这里，反转板159的宽度方向可以与盖板151的宽度方向一致，并且反转板159的长度方向可与盖板151的长度方向一致。因此，由于较小的空间限制而大于宽度的反转板159的长度可以在盖板151的长度方向上延伸，从而允许反转板159以大致椭圆形形状形成。另外，在反转板159在反转操作期间与端子板156接触的情况下，其可在沿长度方向延伸的区域接触端子板156，从而允许反转板159保持在短路状态。

更详细地，当反转板159被反转以如图7所示与端子板156接触时，其在反转板159的中央处的沿长度方向延伸的线周围的接触区域159d上接触端子板156，如图8所示。与接触区域大致为点形的情况相比，反转板159和端子板156之间的接触区域159d的面积可以增大。另外，由于短路电流流过增大的接触面积，所以短路电流的流动可保持恒定的时间段。另外，在短路电流被施加的同时，可以通过形成在集电板170中的熔断孔173执行熔断操作，这将在后面进行描述，从而增加熔断操作的可靠性。

另外，反转板159的长宽比在1.5:1至2.5:1的范围内。当反转板159的长度大于其宽度的1.5倍时，在反转板159的反转操作期间可以容易地引起线接触。此外，当反转板159的长度小于其宽度的2.5倍时，由增大的内部压力引起的反转板159的反转操作可以无限制地执行，从而增加反转操作的可靠性。

绝缘板160可位于盖板151和电极组件110之间。绝缘板160可保护电极组件110，并且特别地可在盖板151向内变形时防止电极组件110被损坏。另外，绝缘板160可固定电极组件110在壳体140内的位置。另外，尽管未例示，但是绝缘板160可被联接到壳体140，使得绝缘板160的边缘悬于壳体140的开口上。此外，绝缘板160可以以过盈配合方式联接到壳体140。

通气孔161在对应于安全通气部154的位置处形成在绝缘板160中，并且注入孔162被形成在对应于电解质注入孔152的位置处。这里，通气孔161可包括一个或更多个孔，但不限于此。从壳体140产生的内部气体可通过通气孔161到达盖板151的安全通气部154，并且安全通气部154可以在预设的破裂压力下破裂，以随后释放内部气体。

绝缘板160可以由通常的绝缘材料制成，例如聚丙烯或聚乙烯，但绝缘板160的材料不限于在此公开的那些材料。

集电板170可以成对提供以形成在绝缘板160上。该对集电板170可分别连接到电极组件110的第一集流接线片111和第二集流接线片112。详细地，第一集流接线片111和第二集流接线片112从绝缘板160的侧部突出，以随后弯折围绕集电板170的相反侧。在该状态下，集电板170可通过例如焊接联接到第一集流接线片111和第二集流接线片112中的每个。集电板170可分别电连接到第一集流接线片111和第二集流接线片112，以具有一个极性。例如，电连接到第一集流接线片111的集电板170可具有负极性，并且电连接到第二集流接线片112的集电板170可具有正极性。

集电板170可包括联接到第一电极端子120和第二电极端子130中的每个的端子连接部分171以及联接到第一集流接线片111和第二集流接线片112中的每个的接线片连接部分175。

与第一电极端子120的联接突起123和第二电极端子130的联接突起133中的每个接合的通孔172可被形成在端子连接部分171的一侧。也就是说，第一电极端子120的联接突起123和第二电极端子130的联接突起133中的每个可与通孔172接合，从而将集电板170电连接到第一电极端子120和第二电极端子130中的每个。另外，熔断孔173可被形成在端子连接部分171的另一侧。熔断孔173可被形成在端子连接部分171的与接线片连接部分175相邻的部分。熔断孔173可以为例如在垂直于端子连接部分171的长度方向的方向上伸长的矩形形状，但是熔断孔173的形状不限于在此公开的形状。熔断孔173可被配置用以减小端子连接部分171的横截面面积。当由于发生短路导致大量电流在二次电池100中流动时，在二次电池100中可能产生热量，并且形成熔断孔173的区域可能由于产生的热量而熔化和破裂，从而切断电流的流动。另外，保护构件174可被形成在熔断孔173中。保护构件174可被形成为覆盖熔断孔173。详细地，保护构件174可覆盖具有熔断孔173的端子连接部分171的顶表面、底表面和侧表面。保护构件174也可被形成在熔断孔173内。保护构件174可用于防止在形成熔断孔173的区域熔化和破裂时产生电弧。另外，保护构件174可用于增强具有熔断孔173的端子连接部分171的机械强度。保护构件174可由通常的绝缘材料制成，例如聚丙烯或聚乙烯，但是保护构件174的材料不限于在此公开的那些材料。

接线片连接部分175可从端子连接部分171朝向盖板151的中央延伸。接线片连接部分175可被形成在比端子连接部分171更高的位置处。因此，在端子连接部分171和接线片连接部分175之间可存在台阶差(step difference)。反转板159可位于接线片连接部分175上。第一集流接线片111和第二集流接线片112中的每个可电联接到接线片连接部分175。详细地，从绝缘板160的侧部突出的第一集流接线片111和第二集流接线片112可弯折以围绕接线片连接部分175的相反侧，以便随后通过焊接联接到接线片连接部分175。

如上所述，根据本发明实施例的二次电池100包括具有大致椭圆形形状的反转板159，其中从反转板158的平面看，反转板159的宽度和长度是不等的，这增加了在反转板159的反转操作期间反转板159和端子板156之间的接触面积。因此，通过反转操作得到的短路电流被允许流动比恒定的时间段更长的时间，直到熔断操作被执行，从而确保熔断操作的可靠性。

在下文中，将描述根据本发明另一实施例的二次电池的配置。

图9是例示在根据本发明的另一实施例的二次电池中在反转板反转时反转板和短路板之间的接触区域的透视图。与前一实施例中的那些功能元件相同的功能元件将用相同的附图标记表示，并且以下描述将集中于前一实施例和本实施例之间的差异。

参见图9，在根据本发明另一实施例的二次电池中，反转板259可被形成为具有比前一实施例的反转板159更小的长度。因此，在本实施例中，接触区域259d可为圆形的，这与接触区域159d为线形的前一实施例不同。然而，由于反转板259仍具有椭圆形形状，其中反转板259的长度大于宽度，因此与通常的点状接触区域相比，接触区域259d的面积可以增大。因此，在反转板259的反转操作期间，反转板259可保持其与端子板156接触的状态，从而提高操作可靠性。

虽然已经参考本发明的示例性实施例具体示出和描述了根据本发明的二次电池，但是本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下在其中做出各种形式和细节上的改变。

附图标记的说明

100：二次电池 110：电极组件

111：第一集流接线片 112：第二集流接线片

120：第一电极端子 130：第二电极端子

140：壳体 150：盖组件

151：盖板 152：电解质注入孔

153：塞子 154：安全通气部

155：衬垫 156：端子板

157：连接构件 158：绝缘构件

159：反转板 160：绝缘板

159a：边缘部分 159b：圆化部分

159c：突起部分 159d、259d：接触区域

170：集电板 171：端子连接部分

172：通孔 173：熔断孔

174：保护构件 175：接线片连接部分

Claims (15)

1.一种二次电池，包括：

电极组件，包括第一电极板和第二电极板；

容纳所述电极组件的壳体；

联接到所述壳体的开口并电连接到所述第一电极板的盖板；

电极端子，包括端子板，穿过所述盖板并电连接到所述第二电极板；以及

联接到所述盖板的非对称形状的反转板，所述非对称形状的反转板被配置以在所述壳体的内部压力超过预定参考压力时执行反转操作，

其中所述非对称形状的反转板包括远离所述电极组件向上突起的突起部分，并且

其中所述突起部分具有非对称的平面形状，所述非对称的平面形状具有比所述非对称的平面形状的宽度大的长度。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述非对称形状的反转板具有比所述非对称形状的反转板的宽度大的长度。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述非对称形状的反转板的长度在所述盖板的长度方向上延伸。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述非对称形状的反转板具有椭圆形形状。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在反转操作期间，所述非对称形状的反转板被配置为沿着在所述端子板的长度方向上延伸的线形接触区域接触所述端子板。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在反转操作期间，所述非对称形状的反转板被配置为以圆形接触区域接触所述端子板。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述非对称形状的反转板进一步包括：

联接到所述盖板的短路孔的边缘部分；和

从所述边缘部分向下凸地形成的圆化部分；

其中所述突起部分从所述圆化部分的中央区域向上突起。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其中从所述突起部分的平面看，所述非对称形状的反转板具有包括分别与矩形的两个面对的对边组合的半圆的形状。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述非对称形状的反转板关于在所述非对称形状的反转板的长度方向上延伸且穿过所述非对称形状的反转板的中心的轴线对称。

10.根据权利要求8所述的二次电池，其中，在反转操作期间，所述非对称形状的反转板被配置为沿着所述非对称形状的反转板的在所述长度方向上延伸且穿过所述突起部分的中心的接触区域接触所述端子板。

11.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述非对称形状的反转板的长宽比在1.5:1至2.5:1的范围内。

12.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述非对称形状的反转板进一步包括在所述边缘部分下面的凹口，所述凹口被配置以便于所述反转操作。

13.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括联接到所述端子板的集电板。

14.根据权利要求13所述的二次电池，其中所述集电板包括端子连接部分和接线片连接部分。

15.根据权利要求14所述的二次电池，其中所述集电板进一步包括：

熔断孔；和

覆盖所述熔断孔的保护构件。