專利名稱：蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池，更具體地，涉及一種配備有雙重安全裝置以延長(zhǎng)其使用壽命的蓄電池。
背景技術(shù)：
與無法再次充電的一次電池不同，通常蓄電池可重復(fù)充放電。近期，已經(jīng)開發(fā)出一種使用無水電解液、并且具有高能量密度的高功率蓄電池。當(dāng)一個(gè)蓄電池組電池被封包成組的形狀時(shí)，它形成為低容量的電池，可作為諸如便攜式電話、膝上型計(jì)算機(jī)和可攜式攝像機(jī)等各種便攜式小型電子設(shè)備的電源。當(dāng)幾十個(gè)蓄電池組電池串聯(lián)或并聯(lián)連接時(shí)，就形成了高容量蓄電池，可用于諸如混合電動(dòng)汽車中驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源。
通常，通過連接多個(gè)蓄電池來串聯(lián)裝配這種高容量蓄電池。該多個(gè)蓄電池中的每個(gè)蓄電池包括電極部件、殼體和蓋部件。
電池可以制成諸如圓柱形或棱柱形等不同的形狀，其中電池的電極部件具有正負(fù)電極板的桿以及插入到其中的絕緣器隔板，它被纏繞(象膠卷)并插入到殼體中。然后具有外部端子的蓋部件安裝到殼體，以形成電池。
蓄電池的蓋部件可以另外包括安全裝置，該安全裝置設(shè)計(jì)用于在到達(dá)預(yù)定壓力級(jí)別時(shí)破裂，使收集的氣體外泄，以防止電池爆炸。蓋部件通常包括外部端子和密封殼體的墊圈，外部端子電連接至電極部件的電極。
蓄電池可配備有保護(hù)電路，以檢測(cè)過大電流，并在電池充放電過程中攔截該過大電流。換句話說，提供安全裝置，以在保護(hù)電路工作反常或電池內(nèi)突然出現(xiàn)不規(guī)律反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)過程中，減少電池由于其內(nèi)部壓力增高而發(fā)生爆炸或燃燒的可能性。
正如日本未決專利NO.2000-223102中所公開，一種防止電池爆炸的常規(guī)方法包括在殼體的蓋板上配備壓力釋放閥，該壓力釋放閥在達(dá)到預(yù)定壓力級(jí)別時(shí)破裂。然而，這種常規(guī)技術(shù)的問題在于在壓力釋放閥破裂并從電池內(nèi)釋放氣體后，由于釋放閥具有單一結(jié)構(gòu)，外界空氣和流入電池的水可能對(duì)電池造成損害。換句話說，因?yàn)殚y在到達(dá)其能支撐的預(yù)定最大壓力級(jí)別時(shí)立即破裂，該常規(guī)的閥最終可能造成電池?fù)p壞，并且使電池內(nèi)部的氣密性失效。
這個(gè)問題減少了電池的使用壽命，同時(shí)削弱了用于混合動(dòng)力車(HEV)的高容量蓄電池的電池特點(diǎn)，因?yàn)镠EV使用的電池需要特別高的輸出和大容量。這意味著高容量的蓄電池包含的能量更多，并且其內(nèi)部的壓力變化比常規(guī)電池高，從而造成安裝在電池上的壓力釋放閥更易破裂。
因此，需要一種具有改進(jìn)型安全閥的蓄電池，該安全閥可以分級(jí)(instages)降低蓄電池的內(nèi)部壓力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的蓄電池配備有安全閥，用于分級(jí)降低電池的內(nèi)部壓力。殼體包括電極部件，該電極部件包含正極、負(fù)極以及插入正負(fù)極之間的隔板。
上述蓄電池可裝配在棱柱狀或圓柱狀殼體內(nèi)，并且，電極部件可具有膠卷或?qū)訅?laminated)形狀。
另外，上述蓄電池可用作諸如電動(dòng)車、混合電動(dòng)車、無線吸塵器、摩托車以及小型摩托車等高功率電器設(shè)備的電源。
上述安全閥有利地裝配在具有端子的蓋部件的一側(cè)，并且密封和關(guān)閉殼體，該端子電連接至電極部件。
安全閥可以包括一個(gè)以上的閥，電池內(nèi)部氣體在釋放出電池之前可以通過這些閥。因此，該多級(jí)安全閥使得電池的內(nèi)部壓力以一級(jí)以上的方式降低，而不損害電池的氣密性。
安全閥可以包括至少兩個(gè)在蓄電池內(nèi)部壓力增加至預(yù)定壓力級(jí)別時(shí)打開的內(nèi)部壓力板。安全閥還可以包括內(nèi)部壓力板之間的空間以及內(nèi)部壓力板和最后壓力板之間的空間，該最后壓力板連接至最外的內(nèi)部壓力板。
內(nèi)部壓力板和最后壓力板可以具有相同的或不同的破裂強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，板的破裂強(qiáng)度從內(nèi)向外遞增。
在另一實(shí)施例中，安全閥可以僅包括兩個(gè)壓力板內(nèi)部壓力板，當(dāng)蓄電池的內(nèi)部壓力增加至預(yù)定壓力級(jí)別時(shí)打開；通過兩個(gè)板中間的空間連接至該內(nèi)部壓力板的最后壓力板，并且在預(yù)定的壓力級(jí)別下將氣體釋放到外界。
當(dāng)內(nèi)部壓力板隨著電池內(nèi)部壓力增加而打開時(shí)，在內(nèi)部壓力板和最后壓力板之間形成的空間使電池的內(nèi)部壓力減小，同時(shí)保持電池的氣密性。
本發(fā)明的安全閥并不局限于如上所述的僅具有兩個(gè)壓力板，可制造為具有多個(gè)內(nèi)部壓力板，排列的各自板之間存在空間，并具有與外界連接的最后壓力板，壓力板適用于釋放氣體，以在電池內(nèi)部氣密性失效之前分級(jí)降低電池的內(nèi)部壓力。
每個(gè)包含在上述安全閥內(nèi)的壓力板可以形成為薄板結(jié)構(gòu)，板上至少一個(gè)槽比其它部分薄，以使板在預(yù)定壓力級(jí)別可以打開。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，應(yīng)用在棱柱狀蓄電池上的蓋部件包括與殼體結(jié)合并使殼體保持氣密的蓋板。該蓋板包括與安裝在殼體內(nèi)部的電極部件電連接的正極端子和負(fù)極端子，還包括裝配在蓋板中的多級(jí)安全閥，用于分級(jí)降低電池的內(nèi)部壓力。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，應(yīng)用在圓柱狀蓄電池上的蓋部件包括帶有外部端子的蓋板，該外部端子電連接至電池內(nèi)部的電極部件，蓋部件還包括與殼體絕緣的墊圈和裝配在該蓋板內(nèi)部的多級(jí)安全閥，用于降低電池的內(nèi)部壓力。
另外，本發(fā)明的一個(gè)示范性安全閥包括幾個(gè)在預(yù)定壓力級(jí)別下打開的壓力板和位于各自板之間的空間，用于當(dāng)板打開時(shí)降低電池的內(nèi)部壓力。
本發(fā)明提供了一種具有安全閥的蓄電池，安全閥裝配在蓋部件中，用于分級(jí)降低電池的內(nèi)部壓力。
本發(fā)明還提供了一種配備有電極部件的蓄電池，該電極部件的正極、負(fù)極和插入正負(fù)極之間的隔板位于殼體內(nèi)部，其中多級(jí)安全閥裝配在該殼體的一側(cè)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的蓄電池的截面圖。
圖2是完全示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的蓄電池的安全閥的截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的蓄電池的截面圖。
具體實(shí)施例方式
首先，參照上述附圖描述棱柱狀的蓄電池，該蓄電池包括電極部件12、殼體13和蓋部件30，其中電極部件12具有正極、負(fù)極和插入正負(fù)極之間的隔板，殼體13具有用于包圍電極部件的空間，蓋部件30位于殼體的開口處，用于密封開口。蓄電池進(jìn)一步包括分別通過接頭15電連接到正極和負(fù)極的正極端子16和負(fù)極端子17，并且正極端子16和負(fù)極端子17突出于蓋部件30。多級(jí)安全閥20位于蓋部件30中。多級(jí)安全閥20分級(jí)降低電池的內(nèi)部壓力，從而有助于改善電池的安全性和可靠性。
殼體13可由諸如鋁、鋁合金或諸如鍍鎳鋼之類的導(dǎo)電金屬制成，例如，殼體的形狀可以是六邊形，其內(nèi)部空問可以容納電極部件12。
在本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例中，通過在集電極上涂覆活性材料把兩個(gè)電極進(jìn)行層壓，然后將正負(fù)極和位于正負(fù)極之間的隔板一起纏繞，使電極部件12具有膠卷的構(gòu)型。另外，電極部件具有分別通過接片15(或集電板)連接在正負(fù)電極端子上的正負(fù)無涂層區(qū)域12a和區(qū)域12b，正區(qū)域12a和負(fù)區(qū)域12b位于電極部件12上相對(duì)的兩側(cè)。
為了更加詳細(xì)地描述，上述蓋部件30包括蓋板32，蓋板32被結(jié)合在具有墊圈的殼體13的頂部，蓋板密封殼體，以使殼體具有氣密性。正極端子16和負(fù)極端子17分別位于電連接至電極部件的無涂層區(qū)域12a和12b的蓋板兩側(cè)。接頭和安全閥20布置在上述蓋板32的中心。根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例，安全閥20設(shè)計(jì)用于分兩級(jí)降低電池的內(nèi)部壓力，但是安全閥并不特定局限于分兩級(jí)限壓。
如圖2中更詳細(xì)示出，安全閥20包括位于開口33處的最后壓力板21和與最后壓力板隔開的內(nèi)部壓力板23，最后壓力板21由表面27在蓋板32上形成，面向外部并在達(dá)到預(yù)定壓力級(jí)別時(shí)破裂以釋放氣體，內(nèi)部壓力板23面向電池的內(nèi)部，在達(dá)到預(yù)定內(nèi)部壓力級(jí)別時(shí)破裂。
因此，如果最后壓力板21打開，由于氣體流入內(nèi)部壓力板23和最后壓力板21之間的空間22，從而使電池的內(nèi)部壓力降低，此時(shí)電池仍然有效。
如圖2中進(jìn)一步所示，最后壓力板21的表面27是平坦的，并在其表面的周邊形成槽24，所以最后壓力板21在電池內(nèi)部壓力增高時(shí)容易破裂。
內(nèi)部壓力板23朝最后壓力板21凸出，并且內(nèi)部壓力板23和最后壓力板21之間的空間22是氣密的。在內(nèi)部壓力板23的周邊形成槽25，以使內(nèi)部壓力板在電池內(nèi)部壓力增高時(shí)容易破裂。
本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)每個(gè)壓力板21和23的厚度或安全閥20上的槽24和25的厚度和結(jié)構(gòu)沒有特殊限制，并且這些尺寸可以根據(jù)電池的特性和所需的內(nèi)部壓力而更改。
下面討論上述安全閥的工作過程。
當(dāng)電池工作過程中產(chǎn)生的氣體使電池的內(nèi)部壓力增高時(shí)，位于蓋板32中的安全閥20分級(jí)降低電池的內(nèi)部壓力。最后氣體可以從殼體中被釋放出去，減少電池爆炸的可能性。
如果內(nèi)部壓力增加至超過預(yù)定壓力級(jí)別，形成在內(nèi)部壓力板23上的槽25破裂，內(nèi)部壓力板23打開。內(nèi)部壓力板23的打開使從內(nèi)部排出的氣體流入內(nèi)部壓力板23和最后壓力板21之間的空間22，從而降低電池的內(nèi)部壓力。因此，即使電池的內(nèi)部壓力降低，最后壓力板21也不打開，這樣可保持電池的密封性能，從而延長(zhǎng)電池的使用壽命。
然而，如果電池的內(nèi)部壓力持續(xù)增加至超過該預(yù)定壓力級(jí)別，最后壓力板21上的槽24也將破裂，氣體從電池殼體釋放出來，以防止電池爆炸。
因此，本發(fā)明在將氣體最終釋放出電池之前，通過分級(jí)降低內(nèi)部壓力改善電池的使用壽命。
下面將參照?qǐng)D3闡述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圓柱狀蓄電池，圖3是圓柱狀蓄電池的截面圖。
如圖3所示，圓柱狀蓄電池包括電極部件40，該電極部件40具有正極41、負(fù)極42和插入正負(fù)極之間的隔板47。蓄電池還包含容納電極部件和電解液的圓柱狀殼體50，殼體與電極部件之間存在電連接。蓋部件60位于殼體50的開口頂部，并密封開口，蓋部件電連接至電極部件40。多級(jí)安全閥70位于蓋部件60中，用于分級(jí)降低電池的內(nèi)部壓力。
在本實(shí)施例中，電極部件40具有通過纏繞正極41、負(fù)極42和插入正負(fù)極之間的隔板47而形成的膠卷構(gòu)型，該電極部件被插入殼體50中。負(fù)極42的無涂層區(qū)域42a位于殼體底部，并被電連接至負(fù)集電板44。正極41的無涂層區(qū)域41a位于殼體頂部，并當(dāng)蓋部件處于向上方向時(shí)通過正集電板43和導(dǎo)線45電連接至蓋部件60。
另外，蓋部件60包括蓋板62、墊圈63和安全閥70，其中，正極端子61在蓋板62上形成，以將正極端子61電連接至正極41并向外突出，墊圈63使蓋板62和殼體50絕緣，安全閥70位于蓋板62的正極端子61內(nèi)部。
而且，在蓋板62上形成的正極端子61在其表面有孔64，以在安全閥70對(duì)外打開時(shí)排出電池內(nèi)部的氣體。
應(yīng)用在本實(shí)施例的蓄電池中的安全閥70包括最后壓力板71，以及位于蓋板62和正極端子61內(nèi)部的墊圈63之間的氣密空間。最后壓力板71適用于在電池達(dá)到預(yù)定壓力級(jí)別時(shí)打開并釋放氣體。安全閥70進(jìn)一步包括配備在電池內(nèi)部的內(nèi)部壓力板72，內(nèi)部壓力板72和最后壓力板71隔開，并適用于在達(dá)到預(yù)定內(nèi)部壓力級(jí)別時(shí)打開。
因此，即使內(nèi)部壓力板72在達(dá)到內(nèi)部壓力級(jí)別時(shí)打開，因?yàn)樽詈髩毫Π?1仍然關(guān)閉，所以電池仍然可以維持正常工作。氣體釋放到內(nèi)部壓力板72和最后壓力板之間的空間73中，從而降低電池的內(nèi)部壓力，以減少爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。但是，由于最后壓力板71保持關(guān)閉，電池仍然可以工作。安全閥70位于形成在蓋板62上的正極端子61內(nèi)部，以保護(hù)電池不受外界環(huán)境的影響。
最后壓力板71向外突出，與從蓋板62突出的正極端子61相對(duì)應(yīng)，并且在最后壓力板71上形成至少一個(gè)槽74，以在電池內(nèi)部壓力增加時(shí)使板71破裂。
而且，內(nèi)部壓力板72通過墊圈63連接至最后壓力板71，并向氣密空間73彎曲凸出。在內(nèi)部壓力板72上形成至少一個(gè)槽75，從而當(dāng)內(nèi)部壓力增加時(shí)內(nèi)部壓力板72容易破裂。
對(duì)每個(gè)壓力板71、72的厚度和槽74、75的厚度以及結(jié)構(gòu)沒有特殊限制，可以根據(jù)電池特性和內(nèi)部壓力情況對(duì)上述厚度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。
如果圓柱狀蓄電池的內(nèi)部壓力增高到超過預(yù)定級(jí)別，內(nèi)部壓力板72上的槽75首先破裂，將氣體釋放到空間73中，降低蓄電池的內(nèi)部壓力。此時(shí)最后壓力板71仍然密封，所以，即使在內(nèi)部壓力板72打開時(shí)，也可以繼續(xù)使用蓄電池。
然而，如果蓄電池的內(nèi)部壓力持續(xù)增加至超過預(yù)定級(jí)別，最后壓力板71上的槽74破裂，并且將內(nèi)部氣體釋放出最后壓力板71，然后通過蓋板62的正極端子61上的孔64釋放到外面。
本發(fā)明的蓄電池和電池組件可有效地用于需要高輸出/大容量的HEV，但是并不局限于應(yīng)用于HEV中。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，本發(fā)明可改善電池的使用壽命，并且，電池?zé)o需向外界釋放氣體，通過其自身降低內(nèi)部壓力以保證其安全性。
雖然通過參照具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以不偏離由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍和精神，而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種改進(jìn)和替換。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池，包括位于殼體內(nèi)部的電極部件和安裝在該殼體中的多級(jí)安全閥，該電極部件包括正極、負(fù)極和插入所述正負(fù)極之間的隔板，該多級(jí)安全閥可以分級(jí)破裂，以降低該蓄電池的內(nèi)部壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄電池，其中該多級(jí)安全閥安裝在具有外部端子的蓋部件的內(nèi)部，該蓋部件適用于密封該殼體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄電池，其中該多級(jí)安全閥包括至少一個(gè)內(nèi)部破裂壓力板和最后破裂壓力板，該內(nèi)部破裂壓力板適用于在第一預(yù)定壓力級(jí)別打開，該最后破裂壓力板適用于在第二預(yù)定壓力級(jí)別將氣體從該電池釋放出去，并且其中在該至少一個(gè)內(nèi)部破裂壓力板和最后破裂壓力板之間存在空間，用于在該至少一個(gè)內(nèi)部壓力板破裂時(shí)接收排出的氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的蓄電池，其中該多級(jí)安全閥是包括一個(gè)內(nèi)部破裂壓力板和一個(gè)最后破裂壓力板的雙重安全閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的蓄電池，其中該內(nèi)部破裂壓力板和最后破裂壓力板形成為具有相同的破裂強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的蓄電池，其中該內(nèi)部破裂壓力板和最后破裂壓力板形成為具有不同的破裂強(qiáng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的蓄電池，其中該至少一個(gè)內(nèi)部破裂壓力板和最后破裂壓力板的破裂強(qiáng)度從最內(nèi)部的壓力板至該最后破裂壓力板遞增。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的蓄電池，其中該至少一個(gè)內(nèi)部破裂壓力板和最后破裂壓力板具有在其表面上形成的至少一個(gè)破裂槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄電池，其中該殼體的形狀從棱柱和圓柱的組中選擇一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄電池，其中該蓄電池是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電池。
全文摘要
一種使用壽命最大化的蓄電池具有多級(jí)安全閥，以分級(jí)降低電池的內(nèi)部壓力。多級(jí)安全閥被安裝在殼體中，并且蓄電池配備有電極部件，該電極部件包括正極、負(fù)極和插入正負(fù)極之間的隔板。
文檔編號(hào)B65D51/16GK1700489SQ20051007099
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者曹圭雄 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社