專利名稱：在電池中的中心氣體管道端和電池殼的底部之間建立空間的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及在可充電電池中的氣體管道端和該電池的底部之間建立 足夠的空間以減少電池?fù)p壞的危險。
背景技術(shù)：
在電子學(xué)的廣闊領(lǐng)域中使用例如鋰離子電池的可充電電池，包括在筆記本 電腦和無線電話中使用可充電電池。鋰離子電池具有低成本同時具有高能量存 儲能力的優(yōu)點。即使如此，市場的推動力產(chǎn)生將更多的能量存儲能力封裝到現(xiàn) 有電池中的壓力，并且當(dāng)將更多的能量存儲能力封裝到現(xiàn)有電池中時，將增加 例如單元爆炸、單元破裂或單元泄露的安全事件。

發(fā)明內(nèi)容
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了通過管道在所謂的"面包巻結(jié)構(gòu)(jellyroll)"配置中形成 的從電池電極的不充分的氣體泄露是包括爆炸的單元損壞的原因，此外，我們 發(fā)現(xiàn)不充分的氣體泄露可能是由于管道的底部太接近于單元殼的底部引起的。
相應(yīng)地，電池具有一個或多個電池單元。電池單元具有氣體通氣管道，該 氣體通氣管道定義氣體可以通過的開口底部。單元殼可以支撐電池單元結(jié)構(gòu)內(nèi) 部的管道。在管道的底部和電池殼之間建立間隙，所述間隙至少為能夠減少由 于不充分的氣體排出所導(dǎo)致的電池?fù)p壞的危險的最小距離。。
在一些實施例中，法蘭可以用于管道的頂段并且實質(zhì)上導(dǎo)向垂直于管道 軸。法蘭位于單元結(jié)構(gòu)上。法蘭可以與管道形成整體或者與管道分開。在其他 實施例中，法蘭將管道的底部和單元結(jié)構(gòu)嚙合(engage )。
單元結(jié)構(gòu)包括至少一個電極，所述電極配置為與管道同心。管道可以是圓 柱形的，并且可以與殼同軸。
如下面進一步所述，間隙被建立為管道的直徑的至少預(yù)定分?jǐn)?shù)。該分?jǐn)?shù)通 常小于l,并且可以不大于大約三分之一。實際上，分?jǐn)?shù)可以是四分之一。管 道的底部外圍可以是有圓齒的，并且可以使用多個管道。
5在另一個方面， 一種方法包括在具有內(nèi)部底面的殼中布置單元結(jié)構(gòu)。所述 單元結(jié)構(gòu)形成空腔，并且該方法進一步包括在空腔中縱向布置一個管道。所述 管道具有開口的底端，以及該方法進一步包括建立第一區(qū)域和正交于所述第一 區(qū)域的第二區(qū)域之間的至少一個預(yù)定關(guān)系，所述關(guān)系確保存在足夠的空間以使
得充足的氣體進入管道。
在另一個方面，方法通過確保通氣管道的開口底端到預(yù)選的單元結(jié)構(gòu)的間
在一個方面，設(shè)備包括要被上電的系統(tǒng)，例如計算機、交通工具或其他系 統(tǒng)，并且電池電連接至所述系統(tǒng)以將所述系統(tǒng)的電子元件上電。電池包括一個 或多個電池單元。電池單元具有氣體通氣管道，該氣體通氣管道定義氣體可以 通過的開口底部。單元殼可以支撐電池單元結(jié)構(gòu)內(nèi)部的管道。在管道的底部和 電池殼之間建立間隙，該間隙至少為能夠減少由于不充分的氣體排出所導(dǎo)致的 電池?fù)p壞的危險的最小距離。
通過參考以下附圖可以在其結(jié)構(gòu)和操作方面更好地理解本發(fā)明的細節(jié)，在 附圖中相同的附圖標(biāo)記指的是相同的部件。


圖1是其中可以使用根據(jù)本原理的電池的不受限的系統(tǒng)的框圖； 圖2是為了清楚的顯示部分被切除的電池單元的側(cè)視示意圖； 圖3是本不受限的邏輯的流程圖； 圖4-6是如何在單元中建立管道空間的可選例子； 圖7表示可選的管道結(jié)構(gòu)；以及 圖8表示另一個可選的管道結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
最初參考圖1,能夠包括下面討論的一個或多個電池單元的電池10可以 可移動地在電子元件12中使用，該電子元件可以例如但不限于筆記本電腦、 無線電話、車載電子系統(tǒng)等，以給電子元件的內(nèi)部部件上電，該內(nèi)部部件例如 處理器14、可視顯示器16等。通常，電池10嚙合于元件12的電池槽或容器 18。電池10可以是可充電的，并且可以是鋰離子電池。
圖2表示電池10的單元20可以包括中空的外部塑料或金屬殼22,該殼具有封閉的底部24。殼22支撐電池單元結(jié)構(gòu)，并且如在非限制性的實施例所 示，該單元結(jié)構(gòu)包括如圖所示形成為同心圓柱的一個或多個電池電極26。如 圖所示，電極對于殼22的軸來說是同心的，并且在電極26建立的圓環(huán)域中形 成中空的通常為圓柱形的中心軸空腔2 8 。
在軸空腔28中布置中空的通氣管30，優(yōu)選地布置在軸空腔的中心。應(yīng)該 理解到為了清楚地顯示在管道30和電極26之間示出空間，實際上通常在管 30和電極26之間》文射狀地存在很少空間或不存在空間。
管道30可以是圓柱的，但不必須是。例如，雖然通常電極26和管30是 圓柱的，但是管30可以具有橢圓、矩形、棱柱或其他非圓形形狀的橫截面， 并且電極的一黃截面也可以是上述形狀。此外，管道30通常完全包圍內(nèi)部體積， 但是在某些實施例中，例如當(dāng)管是由一片軋制的金屬構(gòu)成時，通過管道的壁可 以延伸小的軸間隙。
管道具有開口底端32，底端32面向殼22的底部24,還具有開口的頂端， 在單元內(nèi)產(chǎn)生的氣體可以進入管道的開口底端32,并且從管的開口頂端排出 以釋放單元中的氣壓，由此，減少爆炸或其他單元損壞的危險。
在所示的圓柱形的實施例中，管道30定義了內(nèi)部直徑"d",并且根據(jù)這 個原理，管道的開口底端32距殼22的內(nèi)部底面的間距為至少預(yù)定的距離或間
通常，建立從管道的底端32到殼22的軸向維(由管道30的軸定義的維) 的距離，以建立兩個相互正交的區(qū)域之間的關(guān)系，該關(guān)系確保存在足夠的空間 以使充分的氣體進入管。 一個區(qū)域是管道的橫截面區(qū)域，其由此依賴于至少一 個橫向維參數(shù)，在圓柱形管道的情況下，該參數(shù)為直徑"d",或者在橢圓形管 道的情況下，該參數(shù)為長軸和/或短軸。另一個區(qū)域是封裝在管道緊下面延伸 到殼22的體積空間的區(qū)域，即，由從管道的底部向下到殼的管壁的假定投影 包圍的體積空間。由此，后者的區(qū)域依賴于至少一個軸向維參數(shù)。在圓柱形管 道的情況下，該軸向維參數(shù)是間隙"s",以及這個后者的區(qū)域也依賴于在管道 的橫向維的參數(shù)。
為了示例的目的，當(dāng)管道是圓柱形時，第一(橫向)區(qū)域由1/4xpixd2 給出，而第二區(qū)域由pixdxs給出，并且在圓柱體的情況下，區(qū)域的反比減小為常數(shù)乘以s/d。通過對給定"d，，建立"s"來建立關(guān)系從而s/必C,其中C 是由經(jīng)驗確定的以確保充足的氣體排出的常數(shù)。
用于示例的目的，假定管道30為圓柱形。圖3表示確定管道30的內(nèi)部直 徑的塊34、然后確定最小的間隙距離"g"的塊36。在塊38中，根據(jù)下面的 描述將通氣管道30嚙合于單元20,使得確保管道30的底部32距殼22的底 面內(nèi)部至少為距離"g"。
在一個實施例中，間隙"g"被建立為管道30的直徑"d"至少預(yù)定的分 數(shù)。該分?jǐn)?shù)通常小于l,并且可以不大于三分之一。實際上，該分?jǐn)?shù)可以是四 分之一。"d，，和"g"之間的關(guān)系根據(jù)例如要被排放的氣體的粘性和可壓縮性 以及單元幾何排列而不同，并且通過使用例如X射線來觀察多個單元的管道
和"g"之間的關(guān)系。
為了確保建立和維持最小間隙"g"，可以采用不同的不受限的方法。圖 4-6示出了三種這樣的方法。在圖4中，在管道30的開口頂端39處或接近管 30的開口頂端39，可以嚙合法蘭(flange) 40。法蘭40可以是如圖所示正交 于管道30的軸的橡皮墊圈，并且可以位于例如電極26或其他單元結(jié)構(gòu)的頂部。 建立管道30的長度使得當(dāng)法蘭40嚙合于管的頂部以位于單元結(jié)構(gòu)上時，管的 底部32距圖2所示的殼的底部為至少"g的預(yù)定距離?；蛘撸鐖D5所示， 通過旋轉(zhuǎn)法蘭盤(lip)或鐓鍛(upset)管道32a的頂端來使得法蘭42在管道 的頂部或附近與管30a成為一體。此外，如圖6所示，法蘭44可以被嚙合于 或形成于管道30b的底部或接近底部。在圖6所示的實施例中，在例如"面包 巻結(jié)構(gòu)，，的內(nèi)直徑處，法蘭44被嚙合于面包巻結(jié)構(gòu)的底部，并且法蘭44可以 包括垂直導(dǎo)向的外邊緣46，該外邊緣46在管道30b的底部和殼之間建立至少 預(yù)定的最小距離"g"。邊緣46可以被穿孔。
圖7表示了具有如圖所示定義非線性底部外圍的有圓齒的底部102的管道 100，管道的部分位于電池殼的底部104。由于非線性外圍，管道的圓柱壁在 軸向維方向定義累積開口區(qū)域"S"。累積開口軸向區(qū)域"S"和管道的橫截面 積的比率被建立為至少預(yù)定比率以確保充足的氣體可以進入管以排出。
圖8表示管道集200可以具有多個管道202、 204、 206，其中在管道的底
8部和殼的底部之間建立各自開口軸向區(qū)域Sl、 S2、 S3。如上建立軸向區(qū)域S
和管道的各自橫截面積的比率，經(jīng)驗地確保存在足夠的空間以使氣體進入管道 以排出。
在此示出和詳細描述了在電池中的中心氣體管道端和電池殼的底部之間 建立空間的細節(jié)，應(yīng)該理解到本發(fā)明所包含的主題僅受限于權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種電池，包括至少一個電池單元，所述至少一個電池單元具有至少一個氣體通氣管道，所述氣體通氣管道定義氣體可以通過的開口底部；以及至少一個單元殼，所述至少一個單元殼支撐電池單元結(jié)構(gòu)內(nèi)部的管道，在管道的至少部分底部外圍和電池殼之間建立間隙，所述間隙至少為能夠減少由于不充足的氣體排出所導(dǎo)致的電池?fù)p壞的危險的最小距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，包括法蘭，所述法蘭嚙合于管道的頂段 并且導(dǎo)向垂直于管道軸，所述法蘭位于所述單元結(jié)構(gòu)的至少部分上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其中所述法蘭與所述管道形成整體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述單元結(jié)構(gòu)包括至少一個電極， 所述電極配置為與所述管道同心。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述管道是圓柱形的，并且與所述 殼同軸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述管道不是圓柱形的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述間隙被建立為所述管道的橫向 維參數(shù)的至少預(yù)定分?jǐn)?shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池，其中所述分?jǐn)?shù)小于l。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池，其中所述橫向維參數(shù)是直徑，并且所述 分?jǐn)?shù)不大于三分之一。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池，其中所述橫向維參數(shù)是直徑，并且所述 分?jǐn)?shù)為四分之一。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述底部外圍是有圓齒的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，包括多個管道。
13. —種方法，包括在具有內(nèi)部底面的殼中布置單元結(jié)構(gòu)，所述單元結(jié)構(gòu)形成空腔； 在空腔中縱向布置至少一個管道，所述管道具有至少部分開口的底端；以及建立第一區(qū)域和正交于所述第一區(qū)域的第二區(qū)域之間的至少一個預(yù)定關(guān) 系，所述關(guān)系確保存在足夠的空間以使得充足的氣體進入所述管道。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池，其中所述第一區(qū)域是所述管道的橫截面，以及所述第二區(qū)域是圍繞從所述管道的底部向下到所述殼的由管道壁的虛 擬投影包圍的體積空間的區(qū)域。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述電池是可充電的。
16. —種方法，包括通過確保至少一個通氣管道的至少部分開口底端到預(yù)選的單元結(jié)構(gòu)的間
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述確保行為是通過將嚙合于所 述管道的頂部的法蘭位于表面上來實現(xiàn)的。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述法蘭不是與所述管道成為一 體的。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述法蘭嚙合于所述管道的底段。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中多個管道布置在所述單元結(jié)構(gòu)中。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述通氣管道具有圓齒的底部外圍。
22. —種設(shè)備，包括 要被上電的系統(tǒng)；以及電連接至所述系統(tǒng)以將所述系統(tǒng)的電子元件上電的電池，所述電池包括至少一個電池單元，所述至少一個電池單元具有至少一個氣體通氣管道，所述氣體通氣管道定義氣體可以通過的開口底部；以及至少一個單元殼，所述至少一個單元殼支撐電池單元結(jié)構(gòu)內(nèi)部的管道，在管道的至少部分底部外圍和電池殼之間建立間隙，所述間隙至少為能夠減少由 于不充足的氣體排出所導(dǎo)致的電池?fù)p壞的危險的最小距離。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，包括法蘭，所述法蘭嚙合于管道的頂 段并且導(dǎo)向垂直于管道軸，所述法蘭位于所述單元結(jié)構(gòu)的至少部分上。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中所述法蘭與所述管道形成整體。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述單元結(jié)構(gòu)包括至少一個電極，所述電極配置為與所述管道同心。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，所述管道是圓柱形的，并且與所述殼同軸。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述管道不是圓柱形的。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述間隙被建立為所述管道的橫 向維參數(shù)的至少預(yù)定分?jǐn)?shù)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述分?jǐn)?shù)小于l。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中所述橫向維參數(shù)是直徑，并且所 述分?jǐn)?shù)不大于三分之一。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中所述橫向維參數(shù)是直徑，并且所 述分?jǐn)?shù)為四分之一。
32. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述底部外圍是有圓齒的。
33. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，包括多個管道。
全文摘要
建立電池單元中的中心氣體通氣管底部和單元殼底部之間的間隙，該間隙至少為能夠減少由于不充足的氣體排放導(dǎo)致的電池?fù)p壞的危險的最小距離。
文檔編號H01M10/52GK101515658SQ200910003559
公開日2009年8月26日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者布齊阿尼·耶夫卡, 杰里米·羅伯特·卡爾森, 王天律, 約瑟夫·安東尼·霍倫格, 蒂莫西·漢弗萊, 賴?yán)じ駛悺ぐＫ沟偎?申請人:聯(lián)想(新加坡)私人有限公司