專利名稱：罐型鋰離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池。更具體而言，本發(fā)明涉及配置來(lái)當(dāng)經(jīng)受外部施加的力時(shí)以預(yù)定的方式短路由此提供提高的安全裕量的電池。
背景技術(shù)：
電池被用于多種設(shè)備中，所述設(shè)備包括例如電動(dòng)和混合車輛的車輛、便攜電動(dòng)工具、電子裝置等，這僅列舉幾個(gè)。便攜小型電子裝置，例如蜂窩電話、膝上計(jì)算機(jī)、可攜式攝像機(jī)等被廣泛開發(fā)和生產(chǎn)。如此的便攜電子裝置通常包括內(nèi)部電池組以在即使沒(méi)有外部電源時(shí)允許連續(xù)的操作。如此的內(nèi)置電池組通常包括至少一個(gè)內(nèi)部的單元電池，且在合適的時(shí)間段里為電子裝置上提供預(yù)定水平的電壓。
通常將電池分為一次或二次電池。一次電池一般被稱為單次使用電池，而二次電池一般被稱為可充電電池。一次電池和二次電池可以適于用在便攜電子裝置。然而，二次電池被廣泛采用，因?yàn)樗鼈兛梢员恢貜?fù)使用且因此可以比單次使用電池更經(jīng)濟(jì)。使用各種技術(shù)開發(fā)了二次電池。
目前便攜電子裝置優(yōu)選的電池技術(shù)包括鎳鎘(Ni-Cd)電池、鎳金屬氫化物(Ni-MH)電池、鋰(Li)電池等。具體而言，Li電池已經(jīng)被廣泛地用于最新一代電子裝置中。Li電池可以具有3.6V的工作電壓，這大約是可比較的Ni-Cd或Ni-MH電池的操作電壓的三倍。Li電池可以表現(xiàn)相對(duì)高的單位重量的能量密度。在典型的Li電池中，鋰基的氧化物可以被用作正電極活性材料，且碳基材料可以被用作負(fù)電極活性材料。根據(jù)其中使用的電解質(zhì)，Li電池可以被分為液體電解質(zhì)電池和聚合物電解質(zhì)電池。液體電解質(zhì)電池也被稱為鋰離子(Li離子)電池，而聚合物電解質(zhì)電池也被稱為L(zhǎng)i聚合物電池。Li電池可以被制造為各種形狀，例如圓柱罐型、矩形或棱柱罐型、袋型等。
一種典型的電池可以具有電極組件、用于容納電極組件的電池殼體和注入在電池殼體內(nèi)的電解質(zhì)以給予帶電離子遷移性。電極組件可以包括其上涂布正活性材料的正電極板、其上涂布負(fù)活性材料的負(fù)電極板和夾置在正和負(fù)電極板之間的隔板。隔板可以用于防止正和負(fù)電極板之間的短路，且僅允許離子通過(guò)。電極組件的隔板的寬度可以大于電極板的寬度，以防止電極板彼此接觸。然而，如果這樣的電池遭受外部沖擊，例如被掉下或撞擊，其可能產(chǎn)生短路。
圖1示出了常規(guī)的罐型鋰二次電池的分解透視圖。參考圖1，電池可以包括電極組件112，該電池組件112包括陽(yáng)極電極板113、陰極電極板115和隔板114。該電池還可以包括用于容納電極組件112和電解質(zhì)的罐110，和用于緊密地密封罐110的上開口110a的蓋組件120。
蓋組件120可以包括蓋板140、絕緣板150、端子板160和電極端子130。蓋組件120可以與分開的絕緣殼體170相連，然后耦接到罐110的上開口110a，以緊密地密封罐110。
蓋板140可以是尺寸和形狀相應(yīng)于罐110的上開口110a的金屬板。蓋板140可以具有通孔141，該通孔141可以形成于蓋板140的中心部分。通孔141可以具有容納電極端子130的預(yù)定的尺寸。當(dāng)將電極端子130插入通孔141時(shí)，為了將電極端子130從蓋板140絕緣，例如具有圍繞電極端子130的管狀墊圈的墊圈146可以安裝于電極端子130上。蓋板140可以具有電解質(zhì)注入孔142，電解質(zhì)注入孔142可以形成于其一側(cè)。在將蓋組件120耦接到罐110的上開口110a之后，電解質(zhì)可以通過(guò)電解質(zhì)注入孔142被注入罐110。然后，可以通過(guò)單獨(dú)的密封結(jié)構(gòu)143來(lái)密封電解質(zhì)注入孔142。密封結(jié)構(gòu)143可以例如是插塞。
電極端子130可以連接到陰極電極板115的陰極電極接頭117，或連接到陽(yáng)極電極板113的陽(yáng)極電極接頭116。電極端子130可以用作陰極電極端子或陽(yáng)極電極端子。
絕緣板150可以由與墊圈146相同的絕緣材料制成，其可以貼附到蓋板140的下表面。絕緣板150可以具有通孔151，用于容納電極端子130，通孔151形成于絕緣板150相應(yīng)于蓋板140的通孔141的部分中。絕緣板150可以具有形成于其下表面中的凹入152，以容納端子板160。
端子板160可以由例如金屬制成，比如鎳或鎳合金，且可以被貼附到絕緣板150的下表面。端子板160可以具有通孔161，用于容納電極端子130，通孔161形成于端子板160相應(yīng)于蓋板140的通孔141的部分中。電極端子130可以延伸通過(guò)通孔141且可以通過(guò)墊圈146從蓋板140絕緣，且端子板160可以從蓋板140電絕緣，而且電連接到電極端子130。
當(dāng)電極端子130與蓋板140、絕緣板150和端子板160組裝時(shí)，電極端子130通過(guò)被旋轉(zhuǎn)且經(jīng)受適當(dāng)?shù)牧梢员徊迦胪?41。在通過(guò)通孔141之后，電極端子130可以通過(guò)通孔151和161延伸。通孔151的直徑可以等于或稍微大于電極端子130的直徑。當(dāng)將電極端子130插入通孔151時(shí)，電極端子130的周邊表面可以與通孔151緊密接觸且裝配到通孔151中。
如果在上述的電池中發(fā)生短路，例如電極組件的內(nèi)部短路或外部短路，電流可以迅速增加，其可以引起產(chǎn)生大的溫度增加。相似地，電池的過(guò)充電或過(guò)放電可以產(chǎn)生大的溫度增加。因此，存在對(duì)電池、安裝電池的裝置和/或用戶的損傷的危險(xiǎn)。
為了防止電池的內(nèi)部短路，絕緣帶可以被纏繞在可能發(fā)生短路的電池的各個(gè)部分上，所述部分例如包括在電極組件中的陽(yáng)極和陰極電極板的端子部分以及其中焊接電極接頭的區(qū)域。另外，可以將安全元件安置于電池內(nèi)，所述元件例如是正溫度系數(shù)裝置、熱熔絲和保護(hù)電路。如此的安全元件可以在電流超過(guò)安全水平之前中斷電流，以防止電池的損傷。
然而，如果上述的電池被外部沖擊或外部施加的力變形，安全元件可能不能防止電極板之間的短路。具體而言，當(dāng)經(jīng)受用于評(píng)價(jià)罐型二次電池的安全性的標(biāo)準(zhǔn)擠壓測(cè)試或壓裂測(cè)試時(shí)，電池可能遭受電極板之間的短路。
在標(biāo)準(zhǔn)擠壓測(cè)試中，使用壓力夾具來(lái)將力施加到電池。壓力夾具被用來(lái)在垂直于電池的縱軸的方向上擠壓罐型鋰二次電池的兩側(cè)。具體而言，壓力夾具壓電池，從而壓力夾具的加壓表面保持與電池的兩面的平行，且使得電池在垂直于電池的縱軸方向經(jīng)受約13kN的壓力。在罐型鋰二次電池為棱柱電池的情況下，試驗(yàn)可以使用電池的第二個(gè)樣品沿第二軸重復(fù)。即，參考圖1，電池的第一樣品的兩短邊可以通過(guò)施加約13kN的壓力的擠壓力被壓碎，所述壓力施加在壓碎軸CA1的方向。然后電池的第二樣品的兩個(gè)長(zhǎng)邊可以通過(guò)沿壓碎軸CA2施加約13kN的壓力被壓碎。
當(dāng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)擠壓測(cè)試方法擠壓電池時(shí)，陽(yáng)極電極板和陰極電極板可以被彼此短路，由此允許電流迅速地從陽(yáng)極電極板流到陰極電極板。這可以引起通過(guò)陽(yáng)極電極板和陰極電極板的電阻產(chǎn)生大量的熱。如果產(chǎn)生的熱量過(guò)大，電池可能爆炸。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明涉及一種電池，其基本克服了由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)引起的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
因此本發(fā)明的實(shí)施例的特征是提供一種電池，其被配置來(lái)當(dāng)經(jīng)受預(yù)定的力時(shí)以預(yù)定的方式短路。
因此本發(fā)明的實(shí)施例的另一特征是提供一種電池，其具有從電極端子延伸的安全突起。
因此本發(fā)明的實(shí)施例的進(jìn)一步的特征是提供一種電池，其具有墊圈，其配置來(lái)從蓋板隔離電極端子直到將預(yù)定的力施加到電池。
本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點(diǎn)的至少一個(gè)可以通過(guò)提供一種電池來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電池包括電極組件，所述電極組件包括第一電極板、第二電極板和隔板；罐，用于容納電極組件和電解質(zhì)；和蓋組件，所述蓋組件包括蓋板、電極端子和墊圈，所述蓋組件封閉所述罐的上開口，其中所述電池被配置從而當(dāng)所述電池被預(yù)定的力變形時(shí)所述電極端子與所述蓋板的上表面電接觸。
電池被配置來(lái)當(dāng)鋰二次電池被垂直于電池的縱向軸施加的超過(guò)13kN的壓力變形時(shí)，電極端子與蓋板的上表面電接觸。電極端子的頭可以被配置來(lái)當(dāng)電池被預(yù)定的力變形時(shí)，電極端子的頭與蓋板的上表面電接觸，且其中所述頭可以在平行于蓋板取向的平面中具有圓形、橢圓形或多邊形橫截面。
電極端子可以具有從電極端子的頭延伸的至少一個(gè)安全突起，頭形成于電極端子的上部分。安全突起可以從頭在蓋板的長(zhǎng)度方向延伸。電極端子可以具有從頭的相對(duì)側(cè)延伸的兩個(gè)安全突起，兩個(gè)安全突起從頭在蓋板的長(zhǎng)度方向延伸。安全突起可以具有在平行于蓋板取向的平面中具有圓形、橢圓形或多邊形橫截面。安全突起可以被配置來(lái)當(dāng)電池被預(yù)定的力變形時(shí)，安全突起與蓋板的上表面電接觸。安全突起可以具有平端表面。
墊圈可以具有容納電極端子的安全突起的突起容納凹槽，且可以具有用于容納電極端子的頭的頭容納凹槽。突起容納凹槽可以比頭容納凹槽更淺，從而在突起下面的墊圈的部分比頭下面的墊圈的部分更厚。突起容納凹槽可以距墊圈的周邊表面預(yù)定的距離結(jié)束，而不與墊圈的周邊表面接觸。突起容納凹槽可以形成以通過(guò)墊圈的周邊表面延伸。
蓋板和電極端子可以具有相反的極性。蓋板和電極端子可以為金屬。
本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點(diǎn)的至少一個(gè)也可以通過(guò)提供一種電池來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電池包括電池罐，所述電池罐包括具有第一極性的蓋板和通過(guò)蓋板延伸且具有第二極性的電極端子，所述第二極性與第一極性相反，其中電池被配置來(lái)當(dāng)將預(yù)定的力施加到電池時(shí)，在電極端子和蓋板之間產(chǎn)生短路。
預(yù)定的力可以是垂直于電池的縱向軸施加的超過(guò)13kN的壓力。電池可以包括墊圈，所述墊圈電隔離電極端子和蓋板直到施加預(yù)定的力。電極端子可以包括設(shè)置于墊圈的凹入部分中的突起。電池可以被配置來(lái)當(dāng)施加預(yù)定的力時(shí)在凹入部分的底部斷裂墊圈。
墊圈的凹入部分可以延伸通過(guò)墊圈的周邊邊緣，從而突起的端部在周邊邊緣不被墊圈覆蓋。墊圈的凹入部分可以不延伸通過(guò)墊圈的周邊邊緣，從而突起的端部在周邊邊緣被墊圈覆蓋。電池可以被配置來(lái)當(dāng)施加預(yù)定的力時(shí)在凹入部分的底部斷裂墊圈。
本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點(diǎn)的至少一個(gè)還可以通過(guò)提供一種電池來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電池包括電池殼體，所述電池殼體包括具有設(shè)置于其中的電極組件；電極端子，從電極組件通過(guò)電池殼體延伸，電極端子具有安全裝置，用于當(dāng)將預(yù)定的力施加到電池時(shí)短路電池，安全裝置設(shè)置于電池殼體的外部；和絕緣裝置，用于保持電極端子和電池殼體之間的隔離，絕緣裝置設(shè)置于電極端子和電池殼體之間，其中絕緣裝置保持了安全裝置和電池殼體之間的隔離直到施加預(yù)定的力，且其中一旦施加預(yù)定的力，絕緣裝置允許安全裝置和電池殼體電接觸。


通過(guò)參考附圖詳細(xì)說(shuō)明其示范性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變得更加明顯，在附圖中圖1示出了常規(guī)的鋰二次電池的分解透視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電池的分解透視圖；圖3A-3B分別示出了圖2的電池的剖面圖和平面圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電池的平面圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的電池的平面圖；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的電池的平面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參考其中顯示本發(fā)明的實(shí)施例的附圖在其后更加全面地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)且不應(yīng)解釋為限于這里闡釋的實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例使得本公開充分和完整，且向那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清晰夸大了層和區(qū)域的厚度?？梢岳斫?，當(dāng)層被稱為在另一層或襯底“上”時(shí)，它可以直接在其他層或襯底上或可以存在一層或多層中間層。另外，可以理解當(dāng)層被稱為在另一層或襯底“下”時(shí)，它可以直接在其他層或襯底下或也可以存在一層或多層中間層。另外，可以理解當(dāng)層被稱為在兩層“之間”時(shí)，它可以是在兩層之間唯一的層，或也可以存在一層或多層中間層。通篇相似的附圖標(biāo)記指示相似的元件。
根據(jù)本發(fā)明的電池可以被配置來(lái)當(dāng)其經(jīng)受超過(guò)預(yù)定的閾值的外部施加的力時(shí)，從而在安全試驗(yàn)期間可能發(fā)生或由電池的意外或誤用的外部沖擊引起，以預(yù)定的方式有意地內(nèi)部短路。預(yù)定的閾值可以是稍大于在標(biāo)準(zhǔn)擠壓安全試驗(yàn)中施加的最大壓力的壓力，即稍大于13kN。
電池可以包括突起，其被設(shè)計(jì)為以預(yù)定的方式有意地短路電池以避免或最小化其他未加以控制的可能更危險(xiǎn)的短路的影響。于是，可以減小發(fā)熱和減小或防止電池爆炸的可能性，由此提高電池的安全性。電池的突起可以形成于電極端子的一側(cè)，且可能導(dǎo)致電極端子和電池的罐的蓋板之間的短路。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電池的分解透視圖。圖3A-3B分別示出了圖2的電池的剖面圖和平面圖。參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的電場(chǎng)可以包括罐210、容納在罐210中的電極組件212和密封罐210的上開口部分210a的蓋組件220。
例如，罐210可以由比如鋁或鋁合金的金屬制成，其表現(xiàn)了輕重量和延展性。罐210可以具有延長(zhǎng)的矩形形狀。罐210可以通過(guò)上開口部分210a接收電極組件212。
電極組件212可以包括第一電極板215、第二電極板213和隔板214。第一電極板215和第二電極板213被堆疊從而隔板214夾置于其之間，然后該結(jié)構(gòu)被纏繞為果凍卷(jelly roll)形狀。第一電極片217可以焊接到第一電極板215。第一電極片217的端部可以突出超過(guò)電極組件212。第二片216可以焊接到第二電極板213。第二電極片216的端部可以突出超過(guò)電極組件212。第一電極板215可以被用作陰極電極板，第二電極板213可以被用作陽(yáng)極電極板，盡管根據(jù)電池的結(jié)構(gòu)第一電極板215和第二電極板213可以被不同地使用。
蓋組件220可以包括電極端子230、蓋板240、絕緣板250和端子板260。蓋板240可以被組裝到罐210的上端部分以密封罐210。
蓋板240可以例如由金屬板制成，且可以具有相應(yīng)于罐210的上端部分的尺寸。蓋板240可以焊接到罐210的上端部分以密封罐210。蓋板可以具有形成于其中心的通孔241且可以具有形成于其一側(cè)的電解質(zhì)注入孔242。墊圈246，例如圍繞電極端子230的具有管形形狀的墊圈，可以固定地插入通孔241以將電極端子230從蓋板240絕緣。電解質(zhì)注入孔242可以形成于蓋板240的一側(cè)，并具有期望的直徑。在將蓋組件220組裝到罐210的上端部分210之后，可以將電解質(zhì)通過(guò)電解質(zhì)孔242注入罐210，且然后通過(guò)單獨(dú)的密封裝置243密封電解質(zhì)注入孔242。
絕緣板250可以由絕緣材料形成，例如，與墊圈246相同的材料。絕緣板250可以被貼附到蓋板240的下表面。絕緣板250可以在底表面252上具有凹形，從而其具有從底表面252的側(cè)邊和兩端向下延伸的側(cè)壁。該凹形可以相應(yīng)于端子板260。絕緣板250可以具有形成于其預(yù)定的部分中的通孔251。當(dāng)絕緣板250被貼附到蓋板240時(shí)，通孔251可以對(duì)應(yīng)于通孔241。電極端子230可以被插入通孔241、251中。
端子板260可以由例如金屬制成，比如鎳或其合金。端子板260可以被緊密地容納于絕緣板250的凹形中，從而與絕緣板250的下表面252接觸。端子板260可以具有形成于其的一部分中的通孔261，在對(duì)應(yīng)于通孔241的位置，用于容納電極端子230。
絕緣殼體270可以設(shè)置于蓋組件220下，以將蓋組件220從電極組件212絕緣。絕緣殼體270可以具有第一電極片孔272和第二電極片孔271，從而第二電極片216可以延伸通過(guò)第二電極片孔271以連接到蓋板240，且第一電極片217可以延伸通過(guò)第一電極片孔272以連接到端子板270。
電極端子230可以包括具有預(yù)定長(zhǎng)度的端子本體231，頭232和至少一個(gè)安全突起234。端子本體231可以是例如具有圓形或方形橫截面的棒。當(dāng)電極端子230與蓋組件220組裝時(shí)，端子本體可以具有足夠的長(zhǎng)度以延伸通過(guò)端子板260且與端子板260接觸。
頭232可以一體地形成于端子主體231的上部分且可以具有大于端子主體231的截面面積。頭232可以具有例如圓形、橢圓形或多邊形橫截面?？梢跃碗姵氐恼w高度來(lái)設(shè)定頭232的高度。
安全突起234可以提供用于在預(yù)定的情況下的控制的電池的短路。安全突起234可以形成于頭232的周邊表面上，從而從頭232的側(cè)邊向外延伸。兩個(gè)安全突起234可以形成于頭232的周邊表面上，且可以在相對(duì)的方向延伸。電極端子230可以相對(duì)于蓋板240取向，從而安全突起234在蓋板240的長(zhǎng)度方向延伸。
安全突起234可以具有例如圓形、橢圓形或多邊形橫截面，即，在平行于電極端子230的主軸MA取向的平面中決定。安全突起234的端部可以具有平的表面，其可以提高突起234在預(yù)定的條件下與蓋板240形成良好電接觸的能力。然而，錐或球形狀的端部可以相對(duì)于蓋板240的上表面傾斜且與其形成不良的接觸，從而安全突起234和蓋板240之間的接觸區(qū)減少。如此的配置可以引起電極端子230和蓋板240之間的有意的短路，表現(xiàn)了減小的有效性。
電極端子230可以被插入通過(guò)通孔231、251和261而進(jìn)入端子板260，且通過(guò)墊圈246絕緣。即，在蓋組件220中，電極端子230可以從蓋板240電絕緣且電連接到端子板260。
墊圈246可以具有相應(yīng)于電極端子230的形狀，用于容納電極端子230，盡管其他形狀比如方或矩形也是合適的。墊圈246可以具有頭容納凹槽248，其形成來(lái)容納電極端子230的頭232。頭容納凹槽248可以具有相應(yīng)于頭232的下部分的形狀。
一個(gè)或多個(gè)突起容納凹槽249可以形成于墊圈246中，每個(gè)突起容納凹槽相應(yīng)于安全突起234。突起容納凹槽249可以延伸從而接觸頭容納凹槽248，以具有相應(yīng)于電極端子230的頭232和安全突起234的形狀。
突起容納凹槽249可以延伸向墊圈246的周邊，且可以在接觸墊圈246的周邊之前結(jié)束。即，突起容納凹槽249可以不接觸墊圈246的周邊，從而安全突起234當(dāng)設(shè)定在突起容納凹槽249中時(shí)，不通過(guò)墊圈246的周邊表面暴露。于是，墊圈246的外表面可以是圓柱的，且具有圓形的頂邊緣，其沒(méi)有被突起容納凹槽249中斷。如此的配置使得安全突起234的端部分被覆蓋且從接近電極端子230的周邊設(shè)置于蓋組件220上的元件絕緣，以避免安全突起234和具有與電極端子230極性相反的例如引線板的引線或保護(hù)電路板(在圖中未顯示)之間的無(wú)意的電接觸。
突起容納凹槽249可以形成以比頭容納凹槽248淺，突起容納凹槽249的底表面不如頭容納凹槽248的底表面深。具體而言，如果突起容納凹槽249形成得過(guò)深，突起容納凹槽249得底壁可能太薄且脆弱，其可以在電池的使用期間允許安全突起234和蓋板240之間不期望的接觸。在組裝的電池中，在非變形的狀態(tài)，安全突起234的下表面可以比頭容納凹槽248的底表面高。突起容納凹槽249的底表面不需比頭容納凹槽248低。
電極端子230的墊圈246和突起234可以被配置，從而一旦電池經(jīng)受預(yù)定的力，即在垂直于電池的縱軸的方向上施加的超過(guò)13kN的壓力時(shí)，允許突起234和蓋板240的電接觸。突起234可以通過(guò)墊圈246的一邊暴露，以接觸蓋板240。電池可以被制造得突起234的端部暴露在墊圈246側(cè)，或電池可以被形成得突起234的端部被墊圈246覆蓋，但是被配置從而一旦將預(yù)定的力施加到電池時(shí)，突起234的端部可以穿過(guò)或破裂墊圈246。穿透可以在突起容納凹槽249的端部發(fā)生通過(guò)墊圈246的一邊，通過(guò)突起容納凹槽249的底，或任何其他的位置。蓋板240可以通過(guò)施加預(yù)定的力而在一端或兩端向上彎曲，由此使得突起234與蓋板240緊密接觸。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電池的平面圖。參考圖4，電池可以包括電極端子330和從蓋板240絕緣電極端子330的墊圈246。電極端子330可以包括頭332和至少一個(gè)形成于頭332一邊的安全突起334。兩個(gè)安全突起334可以形成于頭332的相對(duì)側(cè)。電極端子330可以相對(duì)于蓋板240取向，從而安全突起334在蓋板240的長(zhǎng)度方向延伸。
墊圈346，例如具有圍繞電極端子330的管形形狀的墊圈，可以具有頭容納凹槽348和一個(gè)或多個(gè)突起容納凹槽349。突起容納凹槽349可以延伸到墊圈346的周邊表面。在組裝的非變形的電池中，安全突起334的端表面可以與墊圈346的周邊表面對(duì)準(zhǔn)，即端表面可以位于與墊圈246的周邊表面基本相同的表面上。于是，安全突起334的端表面可以被暴露，而不由墊圈346覆蓋。如此的配置可以被實(shí)施以當(dāng)電池經(jīng)受外部施加的預(yù)定的力時(shí)，使得安全突起和蓋板240之間的接觸更容易，由此導(dǎo)致電極端子330和蓋板240之間的有意的短路。當(dāng)例如安全突起334和具有相反極性的例如引線板或保護(hù)電路板的相鄰元件之間的接觸不可能時(shí)，例如由于不存在這樣的元件，提供了其他絕緣構(gòu)件來(lái)隔離這樣的元件、元件的相對(duì)定位等，實(shí)現(xiàn)如此的配置。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的電池的平面圖。參考圖5，電池可以包括電極端子430和墊圈446，例如具有圍繞電極端子330的管形形狀且絕緣電極端子430和蓋板240的墊圈。電極端子430可以包括頭432和至少一個(gè)形成于頭432一側(cè)的安全突起434。兩個(gè)安全突起434可以形成于頭432的相對(duì)側(cè)。
電極端子430的頭432可以具有矩形或橢圓形狀，其長(zhǎng)軸可以取向?yàn)樯w板240的長(zhǎng)度的方向。安全突起434可以在長(zhǎng)軸方向延伸。對(duì)于上述實(shí)施例，電極端子430的本體431可以為圓柱或具有圓形橫截面。本體431可以被插入蓋板240的通孔241中。
墊圈446可以具有相應(yīng)于頭432的上部分的形狀，即，當(dāng)頭432是矩形時(shí)，墊圈446可以是矩形；當(dāng)頭432是橢圓形時(shí)，墊圈446可以是橢圓形，盡管其他形狀，例如方或圓形也可以是合適的。墊圈446可以具有形成于其中的頭容納凹槽448和突起容納溝槽449。頭容納凹槽448可以形成以具有相應(yīng)于電極端子430的頭432的形狀。突起容納凹槽449可以延伸向墊圈446的周邊而不與周邊相交。于是，安全突起434的端表面可以由墊圈446的周邊覆蓋，如圖2-3B所示的實(shí)施例。在其他方面，電極端子430和墊圈446可以與圖2-3B所述的相似，因此將不重復(fù)對(duì)其詳細(xì)的描述。
安全突起434可以從電極端子430的中心部分延伸預(yù)定的距離。在將預(yù)定的外部施加的力施加到電池時(shí)，安全突起434向上和向下的移動(dòng)的變化可以相對(duì)于電極端子430的中心部分增加，從而安全突起434容易地與蓋板240接觸，以導(dǎo)致電極端子430和蓋板240之間有意的內(nèi)部短路。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的電池的平面圖。參考圖6，電池可以包括電極端子530和絕緣電極端子530和蓋板240的墊圈546。電極端子530可以包括頭532和至少一個(gè)形成于頭532的一側(cè)的安全突起534。兩個(gè)安全突起534可以形成于頭532的相對(duì)側(cè)。
電極端子530的頭532可以具有矩形或橢圓形形狀，其長(zhǎng)軸可以在蓋板240的長(zhǎng)度方向取向。安全突起534可以在長(zhǎng)軸方向延伸。對(duì)于上述實(shí)施例，電極端子530的本體531可以為圓柱或具有圓形橫截面。本體531可以被插入蓋板240的通孔241中。
墊圈546可以具有相應(yīng)于頭532的上部分的形狀，即，當(dāng)頭532是矩形時(shí)，墊圈546可以是矩形；當(dāng)頭532是橢圓形時(shí)，墊圈546可以是橢圓形，盡管其他形狀，例如正方形或圓形也可以是合適的。墊圈546可以具有形成于其中的頭容納凹槽548和突起容納溝槽549。頭容納凹槽548可以形成以具有相應(yīng)于電極端子530的頭532的形狀。突起容納凹槽549可以延伸向墊圈546的周邊而不與周邊相交。電極端子530的安全突起534可以具有位于與墊圈546的周邊表面相同的平面上的端表面。于是，安全突起534的端表面可以暴露在墊圈546的周邊，如圖4所示的實(shí)施例。在其他方面，電極端子530和墊圈546可以與圖2-3B所述相似，因此將不重復(fù)對(duì)其詳細(xì)的描述。
當(dāng)其中安裝有電極端子530和墊圈546的電池被壓時(shí)，電極端子530的安全突起534可以暴露在墊圈546的周邊表面之外，從而更容易與蓋板240接觸，由此導(dǎo)致電極端子530和蓋板240之間有意的短路。當(dāng)例如安全突起534和具有相反極性的例如引線板或保護(hù)電路板的相鄰的元件之間的接觸不可能時(shí)，例如由于不存在這樣的元件，提供了其他絕緣構(gòu)件來(lái)隔離這樣的元件、元件的相對(duì)定位等，實(shí)現(xiàn)如此的配置。
其后，將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池的操作。參考圖3A-3B，電池在通常使用中具有通過(guò)墊圈246從蓋板240絕緣的電極端子230。然而，如果電池經(jīng)受預(yù)定外部施加的力或比一定程度大的沖擊，如在縱向擠壓實(shí)驗(yàn)中，則電池變形。具體而言，包括蓋板240的蓋組件220可以被變形。蓋板240可以被變形為彎曲的狀態(tài)。隨著蓋板240變形，墊圈246也可以變形。
具體地，界定突起容納凹槽249的墊圈246的壁可以是薄的，且可以在預(yù)定的條件下斷裂，從而安全突起234被推擠通過(guò)墊圈246，例如，暴露于墊圈246的周邊表面之外。安全突起234可以與蓋板240接觸，且因此，在電極端子230的安全突起234和蓋板240之間有意的內(nèi)部短路可能發(fā)生，從而電流在電極端子230和蓋板240之間流動(dòng)。
更具體而言，電極端子230可以通過(guò)端子板260電連接到電極組件212的第一電極片217和第一電極板215。蓋板240可以電連接到電極組件212的第二電極片216和第二電極板213。于是，第一電極板215和第二電極板213，即，陰極電極和陽(yáng)極電極可以通過(guò)安全突起234和蓋板240之間的電接觸短路。電極端子230、蓋板240和端子板260可以由具有低電阻的金屬制成。于是，當(dāng)在這些金屬之間發(fā)生有意的短路時(shí)，相對(duì)大的電流可以從其流過(guò)，而不產(chǎn)生過(guò)量的電阻熱。
另外，在如圖4-6所示的安全突起和突起容納凹槽形成于電極端子和墊圈中的情形，可以容易地引入金屬電極端子和蓋板之間有意的短路。
表1顯示了電阻和熱產(chǎn)生結(jié)果，其根據(jù)罐型鋰二次電池中短路的種類來(lái)測(cè)量的。
表1

在表1中，第一列，短路的種類表示哪個(gè)結(jié)構(gòu)元件接觸來(lái)形成短路。第二列，電阻顯示了在引起短路之后在陽(yáng)極片和陰極片之間測(cè)量的電阻值。第三列，熱阻顯示了熱阻值。第四列，短路部分的溫度顯示了由短路加熱的短路部分的溫度。
現(xiàn)將描述測(cè)量結(jié)構(gòu)元件之間的電阻的方法和測(cè)量短路部分的溫度的方法，參考首先列出的示例(陽(yáng)極電極板和陰極電極板之間的短路)。陽(yáng)極電極板和陰極電極板被切割為預(yù)定的尺寸且放置來(lái)在兩個(gè)玻璃片之間彼此接觸。接下來(lái)，電流被施加到陽(yáng)極電極板和陰極電極板且然后測(cè)量電阻。然后，提供完全充電的實(shí)際電池以單元的最大電流放電。使用測(cè)量的電阻來(lái)計(jì)算熱阻。通過(guò)將熱電耦連接到玻璃片的外部來(lái)測(cè)量短路部分的溫度。
如表1所示，在陽(yáng)極電極板或陰極電極板和另一結(jié)構(gòu)元件之間發(fā)生短路的情形，即表1的行1-3，電阻和熱阻比較大，引起短路部分的溫度的增加。但是，在比如電極端子和蓋板的金屬與陽(yáng)極電極片和陰極電極片之間發(fā)生短路的情形，即表1的行4和5，電阻、熱阻和溫度比較低。
因此，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電池當(dāng)由預(yù)定的力變形時(shí)可以有意地短路，且電極端子和蓋板之間的金屬的短路可以最小化電池的熱阻和溫度的增加。于是，可以提高電池的安全裕量。
在這里已經(jīng)披露了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，且雖然使用了具體的術(shù)語(yǔ)，但是它們應(yīng)僅以上位和描述性地來(lái)使用和解釋，而不應(yīng)用于限制的目的。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的改變，而不脫離在權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。
在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2005年4月25日提交的題目為“罐型鋰二次電池”的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.2005-0034227被全文引入于此作為參考。
權(quán)利要求
1.一種電池，包括電極組件，包括第一電極板、第二電極板和隔板；罐，用于容納所述電極組件和電解質(zhì)；和蓋組件，包括蓋板、電極端子和墊圈，所述蓋組件封閉所述罐的上開口，其中當(dāng)所述電池被縱向壓力變形時(shí)所述電極端子與所述蓋板的上表面電接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述電極端子的頭被配置，從而當(dāng)所述電池被預(yù)定的力變形時(shí)，所述電極端子的頭與所述蓋板的上表面電接觸，且其中所述頭在平行于所述蓋板取向的平面中具有圓形、橢圓形或多邊形橫截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述電極端子具有至少一個(gè)從所述電極端子的頭延伸的安全突起，所述頭形成于所述電極端子的上部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池，其中所述安全突起從所述頭在所述蓋板的長(zhǎng)度方向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池，其中所述電極端子具有從所述頭的相對(duì)側(cè)延伸的兩個(gè)安全突起，所述兩個(gè)安全突起從所述頭在所述蓋板的長(zhǎng)度方向延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池，其中所述安全突起在平行于所述蓋板取向的平面中具有圓形、橢圓形或多邊形橫截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池，其中所述安全突起被配置來(lái)當(dāng)所述電池被預(yù)定的力變形時(shí)，所述安全突起與所述蓋板的上表面電接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池，其中所述安全突起具有平端表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述墊圈具有容納所述電極端子的安全突起的突起容納凹槽，且具有用于容納所述電極端子的頭的頭容納凹槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池，其中所述突起容納凹槽比所述頭容納凹槽更淺，從而在所述突起下面的墊圈的部分比所述頭下面的墊圈的部分更厚。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池，其中所述突起容納凹槽距所述墊圈的周邊表面預(yù)定的距離處結(jié)束，從而不與所述墊圈的周邊表面相交。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池，其中所述突起容納凹槽形成以通過(guò)所述墊圈的周邊表面延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述蓋板和所述電極端子具有相反的極性。
14.一種電池，包括電池罐，包括具有第一極性的蓋板；和通過(guò)所述蓋板延伸且具有第二極性的電極端子，所述第二極性與所述第一極性相反，其中所述電池被配置當(dāng)將預(yù)定的力施加到所述電池時(shí)，在所述電極端子和所述蓋板之間產(chǎn)生短路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池，其中所述電池包括墊圈，所述墊圈電隔離所述電極端子和所述蓋板直到施加預(yù)定的力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中所述電極端子包括設(shè)置于所述墊圈的凹入部分中的突起。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池，其中所述墊圈的凹入部分延伸通過(guò)所述墊圈的周邊邊緣，從而所述突起的端部在周邊邊緣不被所述墊圈覆蓋。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池，其中所述墊圈的凹入部分不延伸通過(guò)墊圈的周邊邊緣，從而所述突起的端部在周邊邊緣被所述墊圈覆蓋。
19.一種電池，包括電池殼體，具有設(shè)置于其中的電極組件；電極端子，從所述電極組件延伸通過(guò)所述電池殼體，所述電極端子具有在預(yù)定的力被施加到所述電池時(shí)將所述電池短路的安全裝置，所述安全裝置設(shè)置在所述電池殼體之外；以及絕緣裝置，用于保持所述電極端子和所述電池殼體之間的隔離，所述絕緣裝置設(shè)置在所述電極端子和所述電池殼體之間，其中所述絕緣裝置保持所述安裝裝置和所述電池殼體之間的隔離直到施加所述預(yù)定的力，以及其中一旦施加所述預(yù)定的力，所述絕緣裝置允許所述安裝裝置和所述電池殼體電接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池。所述電池包括電極組件，所述電極組件包括第一電極板、第二電極板和隔板；罐，用于容納電極組件和電解質(zhì)；和蓋組件，所述蓋組件包括蓋板、電極端子和墊圈，所述蓋組件封閉所述罐的上開口，其中所述電池被配置從而當(dāng)所述電池被預(yù)定的力變形時(shí)所述電極端子與所述蓋板的上表面電接觸。
文檔編號(hào)H01M10/40GK1855599SQ20061007700
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者李鎮(zhèn)旭 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社