具有短路構件的可再充電電池的制作方法
【專利摘要】一種可再充電電池具有提高安全性的短路構件。可再充電電池包括：包括第一電極和第二電極的電極組件；具有開口并容納電極組件的殼體；電連接到第一電極的第一端子；電連接到第二電極的第二端子；在開口處被聯接到殼體的蓋板，蓋板具有短路開口并被電連接到第一電極；短路構件，被插入到短路開口中，并當短路構件由于壓力變化被改變時將蓋板電連接到第二端子；覆蓋短路開口并具有空氣開口的上蓋；以及被插入到空氣開口內并可由短路構件移動的塞。
【專利說明】
具有短路構件的可再充電電池
技術領域
[0001]本發明的方面涉及可再充電電池。更具體地說，本發明的方面涉及具有短路構件的可再充電電池。
【背景技術】
[0002]不同于一次電池，可再充電電池被設計為反復執行充電和放電功能。小容量可再充電電池可被用在例如移動電話、筆記本電腦和便攜式攝像機的小型便攜式電子設備中，大容量可再充電電池可被用在用于驅動混合動力車輛等的馬達的電源中。
[0003]近年來，使用具有高能量密度的非水電解質的高功率可再充電電池已被開發出來。高功率可再充電電池是具有彼此串聯連接的多個可再充電電池的大容量可再充電電池，以被用于驅動諸如電動車輛的需要高功率的設備的馬達。
[0004]大容量可再充電電池通常包括彼此串聯連接的多個可再充電電池，可再充電電池可以具有圓柱形狀或角狀。
[0005]這樣的可再充電電池需要能夠在過充電時減少或防止過多的熱量并確保安全性的安全裝置。
[0006]在此背景部分公開的上述信息僅用于增強對發明的背景的理解，因此它可能包含不形成現有技術的信息。
【發明內容】
[0007]本發明的一個或多個實施例致力于提供一種具有提高了安全性的短路構件的可再充電電池。
[0008]本發明的示例性實施例提供了一種可再充電電池，包括:包括第一電極和第二電極的電極組件；具有開口并容納電極組件的殼體；電連接到第一電極的第一端子；電連接到第二電極的第二端子；在開口處被聯接到殼體的蓋板，蓋板具有短路開口并被電連接到第一電極；短路構件，被插入到短路開口中，并且當短路構件被改變時將蓋板電連接到第二端子；覆蓋短路開口并具有空氣開口的上蓋；以及被插入到空氣開口中并可由短路構件移動的塞。
[0009]塞可以包括軸和從沿軸的長度方向的端部在橫向方向上突出的法蘭。塞可以進一步具有突出到軸的外側的防分離突起。
[0010]上蓋可以包括法蘭可以被插入在其中的定位槽，并且定位槽可以被連接到空氣開口的頂端。短路板可以在第二端子下方，并且短路板可以包括在短路構件的上部上方的連接開口。
[0011 ] 上絕緣體可以在短路板和蓋板之間。短路板可以包括短路突起，并且短路突起可以圍繞連接開口。
[0012]與短路突起的底端相比，塞的底端可以在短路構件的方向上突出，并可以與短路突起的頂端隔開。上蓋可以包括限定圍繞空氣開口的周界的突起，并且突起的底表面可以包括具有弧形縱截面的彎曲槽。
[0013]在空氣開口的高度方向上，空氣開口的內側可以包括排氣槽。上蓋可以包括上板和從上板的側端朝蓋板突出的側板，側板被插入在上絕緣體中。
[0014]上蓋可以進一步包括在上絕緣體的側壁的內側處的阻擋壁，并且阻擋壁可以包括環狀橫截面。塞的底表面可以是彎曲的，以具有弧形。
[0015]短路構件可以包括邊緣和從邊緣向下凸起地彎曲的彎曲部分。第一端子可以突出到蓋板的外側并可以通過連接板被電連接到蓋板。
[0016]根據本發明的示例性實施例，由于安裝了塞，當可再充電電池的內部壓力增加時，短路構件可以被容易地反轉。
【附圖說明】
[0017]圖1是示出了根據本發明的第一示例性實施例的可再充電電池的透視圖。
[0018]圖2是沿圖1的線I1-1I截取的可再充電電池的剖視圖。
[0019]圖3是示出了根據本發明的第一示例性實施例的可再充電電池的局部剖切透視圖。
[0020]圖4是示出了根據本發明的第一示例性實施例的蓋和打開/關閉構件的分解透視圖。
[0021]圖5是示出了根據本發明的第一示例性實施例的從底部看的上蓋的透視圖。
[0022]圖6A是被改變并與打開/關閉構件接觸的短路構件的狀態的剖視圖，圖6B是示出了被改變以推動并提升打開/關閉構件的短路構件的狀態的剖視圖，圖6C是示出了被改變并與短路突起接觸的短路構件的剖視圖。
[0023]圖7是示出了根據本發明的第二示例性實施例的上蓋和打開/關閉構件的分解透視圖。
【具體實施方式】
[0024]在下文中將參考其中示出了發明的示例性實施例的附圖更充分地描述本發明。如本領域技術人員將認識到的那樣，所描述的實施例可以以各種不同的方式修改，所有這些都不脫離本發明的精神或范圍。另外，在說明書中，相同的構成元件將被分配相同的附圖標記。
[0025]當放在一列元件之前時，諸如“至少一個”的表述修飾的是整列元件，而不是修飾該列中的單獨元件。此外，當描述本發明的實施例時，使用“可以”指的是“本發明的一個或多個實施例”。將理解的是，當元件或層被稱為在另一元件或層“上”、“被連接到”、“被聯接至IJ”或“鄰近”另一元件或層時，它可以直接在另一元件或層上，被直接連接到、直接聯接到或直接鄰近另一元件或層，或者可以存在一個或多個中間元件或中間層。當元件被稱為“直接在”另一元件或層“上”、“被直接連接到”、“被直接聯接到”或“緊鄰”另一元件或層時，不存在中間元件或中間層。
[0026]出于易于描述的目的，在本文中使用了諸如“之下”、“下方”、“下”、“向下”、“上方”、“上”等的空間相對術語來描述如圖中所示的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關系。將理解的是，除了圖中描述的方位之外，空間相對術語意在包含設備在使用或操作時的不同方位。例如，如果圖中設備被翻轉，被描述為在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件將然后被定向為在其它元件或特征的“上方”。因此，示例性術語“下方”可以包括上方和下方兩種方位。設備可被另外定向(例如旋轉90度或者在其它方位)，本文使用的空間相對描述符進行相應的解釋。另外，還將理解的是，當層被稱為在兩個層“之間”時，它可以是兩個層之間的唯一層，或者也可以存在一個或多個中間層。
[0027]將理解的是，雖然術語“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用來描述各種元件、部件、區域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區域、層和/或部分不應該受這些術語的限制。這些術語僅用來將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的第一元件、部件、區域、層或部分可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分，而不脫離本發明構思的精神和范圍。
[0028]本文使用的術語僅用于描述特定的示例性實施例，并不旨在限制發明構思。如本文所用，單數形式的“一個”旨在也包括復數形式，除非上下文另有明確說明。如本文所用，術語“和/或”包括相關聯的所列項目的一個或多個的任意和所有組合。另外，術語“示例性”意指示例或例示。
[0029]圖1是示出了根據本發明的第一示例性實施例的可再充電電池的透視圖，圖2是沿圖1的線I1-1I截取的可再充電電池的剖視圖。
[0030]參考圖1和圖2，根據示例性實施例的可再充電電池101包括:通過將隔板13插入在正電極(第一電極)11和負電極(第二電極)12之間卷繞而成的電極組件10、容納電極組件10的殼體26以及與殼體26的開口聯接的蓋組件30。
[0031]作為示例，根據示例性實施例的可再充電電池101是鋰離子二次電池，并具有正方形形狀。然而，本發明不限于此。也就是說，本發明可應用于各種適當類型的電池，諸如鋰聚合物電池或圓柱形電池。
[0032]正電極11和負電極12包括涂覆區域和未涂覆區域Ila和12a，涂覆區域包括由涂覆有活性物質的薄板金屬箔形成的集流體，未涂覆區域Ila和12a包括沒有涂覆活性物質的集流體。正電極未涂覆區域Ila沿正電極11的縱向方向形成在正電極11的一端，負電極未涂覆區域12a沿負電極12的縱向方向形成在負電極12的相對端。進一步，正電極11和負電極12被螺旋卷繞，同時將隔板13 (是絕緣體)插入在它們之間。
[0033]然而，本發明不限于此。也就是說，上面的電極組件10可以具有被層壓以具有由多個片材制成的正電極和負電極并將隔板插入在它們之間的結構。
[0034]殼體26具有大致長方體的形狀，開口形成在殼體的一個表面處。殼體26可以由諸如鋁和不銹鋼的金屬制成。
[0035]蓋組件30包括覆蓋殼體26的開口的蓋板31、突出到蓋板31的外側的第二端子22以及被電連接到正電極11和蓋板31的外側的第一端子21。
[0036]蓋板31具有在一個方向上形成為長的板狀，并在開口處被聯接到殼體26。蓋板31形成有位于其中的電解質注入開口 32，密封塞38被插入在電解質注入開口 32中。進一步，蓋板31被形成有位于其中的通氣開口(例如，通氣孔)34和形成在通氣孔34中的通氣板39，通氣板39具有位于通氣孔34處在壓力(例如，預設壓力)下打開的凹痕39a。
[0037]第一端子21和第二端子22突出到蓋板31的上部。第一端子21通過第一集流接線片41的媒介被電連接到正電極11，第二端子22通過第二集流接線片42的媒介被電連接到負電極12。然而，本發明不限于此。也就是說，第一端子21可被電連接到負電極12，第二端子22可被電連接到正電極11。
[0038]第一端子21具有矩形板狀。第一端子21通過接合到第一集流接線片41的鉚接端子25的媒介被電連接到正電極11。第二端子22通過接合到第二集流接線片42的鉚接端子25的媒介被電連接到負電極12。與第一端子21聯接的鉚接端子25和與第二端子22聯接的鉚接端子25具有相同或基本相同的結構。
[0039]用于密封的密封襯墊59被插入并安裝在開口(例如，孔)中并在第一端子21和蓋板31之間，第一端子21被形成為穿過該開口，并且用于將第一端子21和第一集流接線片41與蓋板31絕緣的下絕緣構件45被安裝在蓋板31下方。
[0040]用于將第一端子21電連接到蓋板31的連接板58被安裝在第一端子21下方。連接板58被設置在蓋板31和第一端子21之間，鉚接端子25被安裝為穿過連接板58。蓋板31可由上述結構電連接到第一端子21。
[0041]圖3是示出了根據本發明的第一示例性實施例的可再充電電池的局部剖切透視圖。
[0042]參考圖2和圖3，第二端子22具有矩形板狀。第二端子22通過接合到第二集流接線片42的鉚接端子25的媒介被電連接到負電極12。鉚接端子25的穿過蓋板31突出的頂端被固定到第二端子22。
[0043]用于密封的密封襯墊55被安裝在開口(例如，孔)中并在第二端子22和蓋板31之間，第二端子22被形成為穿過該開口，并且用于將第二端子22和第二集流接線片42與蓋板31絕緣的下絕緣構件46被安裝在蓋板31下方。
[0044]蓋組件30包括用于將正電極11與負電極12進行短路的短路構件56。短路構件56被電連接到蓋板31。當可再充電電池101的內部壓力增加時，短路構件56被改變以連接到第二端子22。
[0045]短路開口(例如，短路孔)37被形成在蓋板31中。短路構件56被設置在短路孔37中，以使當可再充電電池101的內部壓力增加時短路構件56被改變并被連接到第二端子22。短路構件56包括凸起地向下彎曲以具有弧形的彎曲部分56a以及沿著彎曲部分56a的外周形成并具有平面形狀的邊緣部分(例如，邊緣)56b。
[0046]短路板27被安裝在第二端子22下方。短路板27被設置在第二端子22與蓋板31之間。用于絕緣的上絕緣構件(例如，上絕緣體)54被安裝在短路板27與蓋板31之間。上絕緣構件54包括具有矩形板形狀的底部541和從底部541突出的側壁542。
[0047]短路板27具有從第二端子22的下部延伸到短路孔37的上部的四邊形板狀。如圖6A所示，連接開口(例如，連接孔)271在短路板27中被設置在短路構件56的上部上方。進一步，朝短路構件56突出的短路突起275被形成在短路板27中。短路突起275沿連接孔271的圓周方向連續形成并具有環形的橫截面。
[0048]當壓力增加時，短路構件56被反向改變。通過將作為正電極充電的蓋板31與作為負電極充電的短路板27電連接，充電的電流被排出。
[0049]圖4是示出了根據本發明的第一示例性實施例的蓋和打開/關閉構件的分解透視圖，圖5是示出了根據本發明的第一示例性實施例的從底部看的上蓋的透視圖。
[0050]參考圖3、圖4和圖5，覆蓋短路孔37的上蓋28被安裝在短路板27的上部。上蓋28被設置為靠近第二端子22，并且由具有絕緣特性的聚合物制成。上蓋28與上絕緣構件54壓聯接，并防止或基本上防止異物與短路構件56接觸。
[0051]上蓋28包括由矩形板制成的上板281和從上板281的側端朝蓋板31突出并被插入到上絕緣構件54中的側板282。進一步，具有環形的橫截面的阻擋壁284在側板282的內側朝蓋板31突出。阻擋壁284的橫截面可具有矩形環狀。
[0052]空氣開口(例如，空氣孔)288在上蓋28中被形成在連接孔271的上部。限定了圍繞空氣孔288的周界的突起285朝蓋板31突出。突起285突出以圍繞空氣孔288的下部。具有弧形縱截面(例如，弧狀縱截面)的彎曲槽286被形成在突起285的下表面。突起285具有環狀橫截面。
[0053]定位槽289被形成在上蓋28處。定位槽289被連接到空氣孔288的頂端。定位槽289具有從空氣孔288的頂端延伸到外側的結構。
[0054]打開/關閉構件(例如，塞)60被插入到空氣孔288中。打開/關閉構件60相對于空氣孔288沿上下方向被可移動地安裝。當短路構件56被反向改變時，打開/關閉構件60可以由短路構件推動并沿向上方向移動。
[0055]打開/關閉構件60包括具有圓柱形狀的桿部分(例如，軸)61和從桿部分61的長度方向的端部向橫向方向突出的法蘭部分(例如，法蘭)62。與短路突起275的底端相比，打開/關閉構件60的底端在朝短路構件56的方向上進一步突出。打開/關閉構件60的底端可與短路構件56接觸。如果打開/關閉構件60的底端被設置在短路突起275的底端下方，則當短路構件56被改變時，與短路突起275相比，打開/關閉構件60首先與短路構件56接觸。
[0056]法蘭部分62被插入到定位槽289中，桿部分61的底表面63是彎曲的以具有弧形。桿部分61的底表面63可以被彎曲，以具有與反轉的短路構件56的頂端的曲率相同或基本相同的曲率。因此，打開/關閉構件60和短路構件56之間的接觸面積增加，使得短路構件56可以穩定地按壓打開/關閉構件60并使其升高。
[0057]圖6A是被改變并與打開/關閉構件接觸的短路構件的狀態的剖視圖，圖6B是示出了被改變的短路構件推動并提升打開/關閉構件的狀態的剖視圖，圖6C是示出了被改變的短路構件與短路突起接觸的剖視圖。
[0058]如圖6A所示，如果短路構件56被改變，打開/關閉構件60首先與短路構件56接觸。此外，如圖6B所示，如果短路構件56進一步上升，打開/關閉構件60沿向上方向移動，使得氣體被排出到打開/關閉構件60和空氣孔288之間的間隙。如圖6C所示，如果短路構件56的上壓力降低，短路構件56進一步上升以與短路突起275接觸，從而產生短路產生并且充電電流被排放。
[0059]如果可再充電電池101的內部壓力增加，短路構件56向上方凸起地改變。當短路構件56上升時，短路構件56的上部空間減小。因此，一旦上部空間完全減小，短路構件56的上壓力可以增加，短路構件56將不再上升。然而，根據本示例性實施例，由于短路構件56上升以推動并提升打開/關閉構件60，氣體可以被排出到打開/關閉構件60和空氣孔288之間的間隙，以減小短路構件56的上壓力。
[0060]圖7是示出了根據本發明的第二示例性實施例的上蓋和打開/關閉構件的分解透視圖。
[0061]由于除了打開/關閉構件和上蓋的結構之外根據第二實施例的可再充電電池與根據第一示例性實施例的可再充電電池相似，可能沒有對相同的構成元件進行解釋，以避免重復。
[0062]參考圖7，覆蓋短路孔37的上蓋78被安裝在短路板27的上部。上蓋78被設置為靠近第二端子22，并且由具有絕緣特性的聚合物制成。上蓋78被壓聯接到上絕緣構件54，并且防止或基本上防止異物接觸短路構件56。
[0063]上蓋78包括由矩形板制成的上板781和從上板781的側端朝蓋板31突出并被插入到上絕緣構件54中的側板782。進一步，具有環形的橫截面的阻擋壁784在側板782的內側朝蓋板31突出。阻擋壁784可具有矩形環狀。
[0064]空氣開口(例如，空氣孔)788在上蓋78中被設置在連接孔271的上部。限定了圍繞空氣孔788的周界的突起785朝蓋板31突出。突起785突出以圍繞空氣孔788的下部。具有弧形縱截面(例如，弧狀縱截面)的彎曲槽786被形成在突起785的下表面。突起785具有環狀橫截面。
[0065]排氣槽72在空氣孔788的高度方向上形成在空氣孔788中。排氣槽72形成氣體在打開/關閉構件75和空氣孔788之間移動通過的路徑。根據本示例性實施例，當打開/關閉構件75上升時，氣體可以容易地經由排氣槽72通過空氣孔788排出。
[0066]定位槽789被形成在上蓋78中。定位槽789被連接到空氣孔788的頂端。定位槽789具有從空氣孔788的頂端延伸到外側的結構。
[0067]打開/關閉構件75被插入到空氣孔788中。打開/關閉構件75相對于空氣孔788沿上下方向被可移動地安裝。當短路構件56被反向改變(例如，在反向方向上改變形狀)時，打開/關閉構件75可以由短路構件56推動并向上移動。
[0068]打開/關閉構件75包括具有圓柱形狀的桿部分(例如，軸)751和從桿部分751的頂端在橫向方向上突出的法蘭部分(例如，法蘭)752。與短路突起275的底端相比，打開/關閉構件75的底端在朝短路構件56的方向上進一步突出。打開/關閉構件75的底端可與短路構件56接觸。
[0069]法蘭部分752被插入到定位槽789中，桿部分751的底表面753是彎曲的以具有弧形。桿部分751的底表面753可以被彎曲，以具有與反轉的短路構件56的頂端的曲率相同或基本相同的曲率。因此，打開/關閉構件75和短路構件56之間的接觸面積增加，使得短路構件56可以穩定地按壓打開/關閉構件75并使其升高。
[0070]突出到外側的支撐臺(例如，防分離突起)756被形成在桿部分751中，以防止打開/關閉構件75與上蓋78分離。支撐臺756從桿部分751的外表面在橫向方向上突出，并且多個支撐臺756可被形成在桿部分751中。這樣，當支撐臺756被形成時，可以防止打開/關閉構件75從上蓋78錯誤地分離。
[0071]盡管已經結合目前被認為是實用的示例性實施例描述了此公開，但是應該理解的是，本發明不限于所公開的實施例，而是相反，意在覆蓋被包括在所附權利要求及其各自的等同方案的精神和范圍內的各種修改和等同布置。
[0072]對一些附圖標記的說明
[0073]101:可再充電電池10:電極組件
[0074]11:正電極Ila:正電極未涂覆區域
[0075]12:負電極12a:負電極未涂覆區域
[0076]13:隔板21:第一端子
[0077]22:第二端子25:鉚接端子
[0078]26:殼體27:短路板
[0079]271:連接孔275:短路突起
[0080]28、78:上蓋281、781:上板
[0081]282、782:側板284、784:阻擋壁
[0082]285、785:突起286、786:彎曲槽
[0083]288、788:空氣孔289、789:定位槽
[0084]30:蓋組件31:蓋板
[0085]41、42:集流接線片45、46:下絕緣構件
[0086]54:上絕緣構件541:底部
[0087]542:側壁55:密封襯墊
[0088]56:短路構件56a:彎曲部分
[0089]56b:邊緣部分58:連接板
[0090]59:密封襯墊60、75:打開/關閉構件
[0091]61、751:桿部分62、752:法蘭部分
[0092]63、753:底表面72:排氣槽
[0093]756:支撐臺
【主權項】
1.一種可再充電電池，包括: 包括第一電極和第二電極的電極組件； 具有開口并容納所述電極組件的殼體； 電連接到所述第一電極的第一端子； 電連接到所述第二電極的第二端子； 在所述開口處被聯接到所述殼體的蓋板，所述蓋板具有短路開口并被電連接到所述第一電極; 短路構件，被插入到所述短路開口中，并且當所述短路構件被改變時將所述蓋板電連接到所述第二端子； 覆蓋所述短路開口并具有空氣開口的上蓋；和 被插入到所述空氣開口中并可由所述短路構件移動的塞。2.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述塞包括軸和從所述軸的長度方向的端部在橫向方向上突出的法蘭。3.根據權利要求2所述的可再充電電池，其中所述塞進一步包括突出到所述軸的外側的防分離突起。4.根據權利要求2所述的可再充電電池，其中所述上蓋包括所述法蘭被插入在其中的定位槽，并且所述定位槽被連接到所述空氣開口的頂端。5.根據權利要求2所述的可再充電電池，其中短路板在所述第二端子下方，并且所述短路板包括在所述短路構件的上部上方的連接開口。6.根據權利要求5所述的可再充電電池，其中上絕緣體在所述短路板與所述蓋板之間。7.根據權利要求6所述的可再充電電池，其中所述上蓋包括上板和從所述上板的側端朝所述蓋板突出的側板，所述側板被插入在所述上絕緣體中。8.根據權利要求7所述的可再充電電池，其中所述上蓋進一步包括在所述上絕緣體的側壁的內側處的阻擋壁，并且所述阻擋壁包括環狀橫截面。9.根據權利要求5所述的可再充電電池，其中所述短路板包括短路突起，并且所述短路突起圍繞所述連接開口。10.根據權利要求9所述的可再充電電池，其中與所述短路突起的底端相比，所述塞的底端在所述短路構件的方向上突出，并與所述短路突起的所述底端隔開。11.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述上蓋包括限定圍繞所述空氣開口的周界的突起，并且所述突起的底表面包括具有弧形縱截面的彎曲槽。12.根據權利要求11所述的可再充電電池，其中在所述空氣開口的高度方向上，所述空氣開口的內側包括排氣槽。13.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述塞的底表面是彎曲的，以具有弧形。14.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述短路構件包括邊緣和從所述邊緣向下凸起地彎曲的彎曲部分。15.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中所述第一端子突出到所述蓋板的外側并通過連接板被電連接到所述蓋板。
【文檔編號】H01M2/12GK106058118SQ201510754041
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年11月9日
【發明人】權玟亨
【申請人】三星Sdi株式會社