CN100585936C - 圆柱形锂离子二次电池 - Google Patents

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Abstract

圆柱形锂离子二次电池，包括电极组件；被安置在电极组件内的中心销，其具有闭合的上和下端；包含电极组件和中心销的罐体；及结合在罐体的上面的盖组件。中心销可以包括主体，其以预定的长度延伸且它的上和下端开放，及至少一个关闭件，其适于关闭主体的上和下端并在预定的温度下熔化或破碎。中心销主体也可以或可选择地包括被安置在中心销内的电路元件，该电路元件适于在过充电情况下短路并消耗电流。

Description

圆柱形锂离子二次电池
技术领域
本发明涉及圆柱形锂离子二次电池
背景技术
为了防止一个常规的圆柱形锂离子二次电池在过充电的情况下爆炸，提供当由于过充电产生内部压力升高时变形的安全出气孔，及当安全出气孔变形时中断电流的电路板。所述安全出气孔和电路板作为整体也被叫做电流中断装置CID并且组成盖组件。
下面将详细描述圆柱形锂离子二次电池中的安全出气孔和电路板的操作。
当圆柱形锂离子二次电池被过充电时，电解质大致地从电极组件的上部区域蒸发并且电阻开始增加。另外，大致地从电极组件的中心区域开始产生锂的沉淀及形态变化。在电极组件的上部区域的电阻的增加导致局部过热并且突然升高电池的温度。
在此状态下，环己基苯(CHB)和联苯(BP)(电解质添加剂)的反应，在过充电的情况下，通常会分解并产生气体，从而迅速地增加内部压力。这样的内部压力向外推动(也就是，向外变形)作为盖组件的一个部件的安全出气孔。结果，被布置在该处的电路板破碎并且中断电流。特别地，被形成在电路板上的布线构图被破坏并且电流不再流动。电流这样的中断结束了过充电的状态并且防止电池发热，泄漏，冒烟，爆炸，或者着火。
当由于过充电而使电池内部压力上升到临界水平之上时，安全出气孔自身被撕开并且向外部排泄内部的气体。
同时，一般在电池里存在空泡体积(void volume)或无用体积(deadvolume)。特别是，在电极组件和盖组件之间或在中心销内的空的空间可以被认为是空泡体积。这样的空泡体积认为是安全出气孔变形或破裂时间被延迟的一个原因。换句话说，空泡体积被认为延迟电流的中断时间并降低电池的稳定性。
在已有技术中已知，当在大约5-11kgf/cm2压力下电池内的安全出气孔变形(或电路板破裂)且空泡体积是大约2ml，例如，使安全出气孔的变形需要的气体量大约是10-22ml，虽然这可以由电池类型的不同而变化。但是，即使当环己基苯(CHB)完全地分解，其在计算上以0.7％的比率包括在电解质中，大约产生4.116ml的气体.而且，并且即使当0.3％的联苯(BP)完全地分解，大约产生1.833ml的气体。另外，在排气过程中大约另外产生气体1.5ml。但是，从三个不同来源的气体的总和，对安全出气孔来说不高于大约7.449ml从而只施加大约3.75kgf/cm2的力。总之，虽然在过充电情况下，需要大约5-11kgf/cm2压力使安全出气孔变形或电路板损坏，空泡体积实际上只可能提供大约3.75kgf/cm2。结果，安全出气孔不被操作或操作时间被延迟。这意味着，在过充电情况下电流的中断时间被延迟。导致的问题是只要时间被延迟就会进一步地过充电，电池温度进一步上升，并且电池是非常可能爆炸或着火。虽然在过充电情况下可以通过增加作为电解质的添加剂的环己基苯(CHB)或联苯(BP)的数量使产生的气体量变得更大，但是在电池的容量下降、寿命及质量之间具有一个折衷方案。
发明内容
根据一个实施例的圆柱形锂离子二次电池包括电极组件；被安置在电极组件之内的中心销，所述中心销具有闭合的上和下端；包含电极组件和中心销的罐体；及与罐体的顶部结合的盖组件。在一个实施例中，所述罐体具有只在电极组件、中心销、及盖组件之间的区域内形成的空泡体积或无用体积。
所述中心销可以包括延伸预定的长度的主体且其上和下端开放，及至少关闭件适于关闭主体的上和下端并在预定的温度下熔化或破坏。主体可以包括从由钢，不锈钢及铝组成的组中选择的任一种材料。所述至少一个关闭件也可以适于在温度80-120℃下熔化或破坏。在一个实施例中，所述主体具有分别被形成在其上和下端的锥形。
所述至少一个关闭件可以是高分子树脂；至少为从由聚乙烯、环氧、缩醛及铟组成的组中选择的材料；或可以具有1-200μm的厚度。在一些实施例，所述至少一个关闭件有厚度25-75μm。所述至少一个关闭件可以是包围整个主体的膜，包括它的上和下端，以封套的形状包围所述主体。所述至少一个关闭件也可以包括与主体结合的对接部分，从对接部分以预定的长度向外伸出锥形部分，并且膜基本上阻挡主体打开，该膜形成在对接部分和锥形部分之间。
所述中心销可以由沿主体的轴向形成的槽穿透或者可以在主体上形成至少一个通孔。
所述至少一个关闭件可以是覆盖主体的上和下端的盖帽。
所述中心销可以具有被安置在主体内的气化元件，所述气化元件适于在预定或更高的电压下分解并产生气体。该气化元件可以在4-4.5V或更高电压下分解并气化，并且可包括由环己基苯(CHB)及联苯(BP)组成的组中选择的至少一种材料。
在一个实施例中，中心销具有被形成在主体内的不易燃的元件。该不易燃的元件可以从由氢氧化基镁材料、氢氧化基铝材料、卤素基的材料、三氧化基锑材料、三聚氰胺基材料、及磷酸盐基材料组成的组中选择的至少一种材料。
所述盖组件可以包括被安置在中心销顶部的安全出气孔和被安置在安全出气孔顶部的电路板，且可以在2-10分钟内被操作，当电荷电势是4-4.5V或更高时，中断电路板的电流。在一个实施例中，电池适于维护在表面温度30-60℃下，当电荷电势是4-4.5V或更高时，中止充电。
圆柱形锂离子二次电池的实施例包括电极组件；被安置在电极组件之内的中心销；被容纳在中心销内并适于当电荷电势比参考电压相等与或更大时短路的电路元件；罐体接纳电极组件和包含电路元件的中心销；及在罐体的上面被结合的盖组件。
所述电路元件可以包括用于提供参考电压的参考电压源；电压比较器，其适于通过端子从参考电压源接受参考电压的，而通过另一个端子接受电池电压，并且当电池电压比参考电压大时输出短路信号；及与电池平行连接的且适于通过来自电压比较器的短路信号改变设定从而导致电池短路的短路开关。所述由参考电压源提供的参考电压可以被设置在4-5V的范围内。
在一个实施例中，所述短路开关是晶体管，其具有与电池平行连接的集电极和发射极，且基极连接到电压比较器的输出端。加热元件可以被连接在电池和晶体管的发射极之间。所述加热元件可以具有在其上安装的气化元件，在预定的温度和电池的内部压力增加的情况下，该气化元件气化。所述加热元件也可以具有在其上安装的不易燃的元件，该不易燃的元件在预定的温度下气化并且抑制着火。
所述加热元件可以是熔丝，当气化元件完全气化并且温度到达200-300℃时熔化并从其被操作的位置上断开。气化元件可以包括由环己基苯(CHB)及联苯(BP)组成的组中选择的至少一种材料。不易燃的元件可以包括由氢氧化基镁材料、氢氧化基铝材料、卤素基材料、三氧化基锑材料、三聚氰胺基材料、及磷酸盐基材料组成的组中选择的至少一种材料。
在一个实施例中，接地开关被连接到参考电压源以使参考电压源接地，在电压比较器输出短路信号之后，以使由参考电压源提供的参考电压下降到0V。接地开关可以是一晶体管，其具有连接在参考电压源和接地之间的集电极和发射极，且其基极被连接到电压比较器的输出端。
在一个实施例中，盖组件包括被安置在中心销顶部的安全出气孔和被安置在安全出气孔顶部的电路板。
在另一个实施例中，电路元件包括一被安置在中心销内的电路板，并且该电路板具有多个安装在其中的电子元件；用于连接电路板的端子和安全出气孔的第一导电接头；及用于连接电路板的另一个端子到罐体上的第二个导电接头。
圆柱形锂离子二次电池的另外一个实施例包括电极组件；被安置在电极组件中心之内的中心销；及被安置在中心销内并适于在过充电情况下短路并吸收电流的电路元件。当检测的电池电压比预定的参考电压大时所述电路元件可以导致电池短路。
在一个实施例中，所述电路元件具有安装在其上的气化元件，其中所述气化元件由于短路产生的热及电池内部压力的增加而被分解。该电路元件也可以具有安装在其上的不易燃的元件，其中由短路产生的热使所述不易燃的元件分解并且抑制着火。
附图说明
通过下面的详细描述并结合附图，本发明的上述和其它特点及各方面将更明显，在附图中：
图1A是显示根据本发明的实施例的圆柱形锂离子二次电池的透视图；
图1B是显示根据本发明的实施例的圆柱形锂离子二次电池的剖视图；
图1C是显示根据本发明的实施例的圆柱形锂离子二次电池的分解的透视图；
图1D是功能中心销的放大透视图；
图1E是功能中心销的放大剖视图；
图2A是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大透视图；
图2B是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大剖视图；
图3A是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大透视图；
图3B是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大剖视图；
图4A是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大透视图；
图4B是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大剖视图；
图5A是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大透视图；
图5B是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大剖视图；
图6A是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大透视图；
图6B是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大剖视图；
图7A是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大透视图；
图7B是根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的另一个功能中心销的放大剖视图；
图8A是显示根据本发明的具有功能中心销的圆柱形锂离子二次电池的简图，其中由于通过中心销减少了空泡体积，安全出气孔在低压力下被操作；
图8B是显示由于被形成在中心销内的关闭件的熔化或破裂使安全出气孔的迅速作用的简图；
图9是显示电压与电流、电流的中断时间，及在过充电情况下电池的表面温度之间关系的曲线图，用于比较根据本发明的具有功能中心销的圆柱形锂离子二次电池中和根据已有技术具有中心销的圆柱形锂离子二次电池；
图10A显示根据本发明的另一个实施例圆柱形锂离子二次电池的剖视图；
图10B显示根据本发明的另一个实施例圆柱形锂离子二次电池的分解的透视图；
图11是显示根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的中心销的剖视图，该中心销包含电路元件；
图12是表示可以包含在根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的中心销内的电路元件的示例性的方框图；
图13是显示可以包含在根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的中心销内的电路元件的示例性方框图；及
图14是显示可以包含在根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的中心销内的电路元件的示例性方框图。
具体实施方式
下面，将参考附图描述本发明的各种实施例。在下面的描述和附图中，同样附图标记用于指示相同或相似的部分，并且因此对于相同或相似的部分的重复描述将被省去。
参见图1A、1B、和1C，分别表示根据本发明的实施例的圆柱形锂离子二次电池的透视图、剖视图、分解的透视图。参见图1D和1E，分别表示功能中心销的透视图和放大剖视图。
如图1A、1B、及1C所示，根据本发明的圆柱形锂离子二次电池100包括电极组件110，与电极组件110结合的中心销120，并且它的上和下端被封闭，用于容纳电极组件110和中心销120的罐体130，及覆盖所述罐体130的顶部的盖组件140。
所述电极组件110包括涂覆有负电极活性材料(例如，石墨、碳等)的负电极板111；涂覆有正电极活性材料(例如，包括氧化钴锂LiCoO2、氧化镍锂LiNiO2、氧化锰锂LiMn2O4的过渡金属氧化物)的正电极板112；及安置在负和正电极板111和112之间避免短路并仅允许锂离子移动的隔离件113。负和正电极板111和112和隔离件113大致地缠绕为圆筒的形状并被容纳在罐体130内。负电极板111可以由铜(Cu)箔制成，正电极板112可以由铝(Al)箔制成，并且隔离件113可以由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制成，但在本发明中不对材料进行限制。负电极板111可以有被焊在其上的负电极接头114，其向下伸出预定的长度，并且正电极板112可以有被焊在其上的正电极接头115，其向上伸出预定的长度，或反之亦然。负电极接头114可以由镍(Ni)材料制成并且正电极接头115可以由铝(Al)材料制成，但在此不对材料进行限制。
中心销120大致地被结合在电极组件110的中心，以防止它在电池的充电/放电期间变形。中心销120的上和下端被封闭使罐体130内的空泡体积(或无用体积)减到最小。但是，根据已有技术，中心销120的上和下端是开放的且中心销120的内部也用作空泡体积(或无用体积)。这是本发明和已有技术相比的主要改进之一。中心销120的结构和作用将在下面进行详细的描述。
所述罐体130大致地具有圆筒的形状。特别地，罐体130具有圆柱形表面131及底表面132，该圆柱形表面具有预定的直径，该底表面被形成在圆柱形表面131的下部大致为盘形。罐体130的顶部是开放的以使电极组件110和中心销120可以通过该顶部直接被向下插入罐体130中。电极组件110的负电极接头114可以被焊接到圆柱形罐体130的底表面132上。在这种情况下，圆柱形罐体130作为负电极。或者，正电极接头115可以被焊接到圆柱形罐体130的底表面132上，然后罐体130作为正电极。下和上绝缘板116和117分别地被安置在电极组件110的下表面和上表面，以避免在电极组件110和圆柱形罐体130之间任何不必要的短路。圆柱形罐体130可以由钢、不锈钢、铝、或它们的等同物制成，但材料在此不被限制。
所述盖组件140可以包括大致为环形的被结合到圆柱形罐体130的上部区域的绝缘垫圈141，特别地，被结合在电极组件110和中心销120的上部区域，以及与所述绝缘垫圈141结合的导电性安全出气孔142。正电极接头115可以被连接到安全出气孔142上。或者，负电极接头114可以被连接到安全出气孔142上。如在已有技术中公知的，当罐体130的内部压力上升时安全出气孔142变形或破裂，并且破坏电路板143(以后被描述)或向外部排放气体。电路板143被安置在安全出气孔142顶部且当安全出气孔142变形时，被损坏或打破，以中断电流。正温度系数(PTC)元件144被安置在电路板143顶部并在电流过高的情况下中断电流。导电性正(或负)电极盖帽145被安置在PTC元件144顶部以向外部提供正电极电压(或负电极电压)且其上带有多个通孔145a，以便于排放气体。安全出气孔142、电路板143、PTC元件144、以及正电极盖帽145是被安置在绝缘垫圈141内以防止他们直接地与圆柱形罐体130短路。电路板143具有被形成在其表面上的布线构图143a，当电路板143被损坏或破裂时，其自然地被切断。
所述圆柱形罐体130具有被安置在盖组件140的下部上的凹陷部分133(beading part)，其朝着内向凹进，以及形成了在盖组件140的上部的卷边部分134，其向内部弯曲，以防止盖组件140向外部脱开。凹陷和卷边部分133和134将盖组件140固定并支持到圆柱形罐体130上并且牢固地防止电解质(以后被描述)泄漏。
所述圆柱形罐体130具有被注入其中的电解质(未示出)以使锂离子移动，锂离子的移动由在充电/放电期间电池内的负和正电极板111和112的电化学反应而产生。所述电解液可以是非水的有机电解液，其为锂盐与高纯度有机溶液的混合物。另外，电解质可以是使用高分子电解质的聚合物，但电解质的类型在此不被限制。
如图1D和1E所示，根据本发明的一个实施例的功能中心销120包括具有预定的长度的主体121，及封闭主体121的上和下端的关闭件123。
所述主体121可以大致具有有预定的长度的圆管形状，其上端和下端打开。主体121可以具有三角管、方形的管、多边形管、或椭圆管的形状来代替所述圆管，但主体121的形状在此不被限制。主体121的长度与电极组件110相比可以是相等的、稍微长的、或稍微短的，但长度在此不被限制。主体121可以由钢、不锈钢、铝、或它们的等同物制造，它们具有足够的强度以防止电极组件110变形，但材料在此不被限制。主体121的上和下端很可能产生变形，并且为了减小该变形，可以在该处分别形成斜面或锥形122，其中的直径变得更小，但形状在此不被限制。
所述关闭件123可以是包围整个主体121，包括其上和下端的膜，大致以封套的形状包围主体121。关闭件123可以由在预定的温度下熔化或破碎的材料制造。更加具体地，当电池的内部温度是大约80-120℃(在这种情况下，电池的表面温度是大约30-60℃)，关闭件123熔化或破裂，以使构成中心销120的主体121的上和下端是开放的。根据本发明的该实施例，中心销120的上和下端在过充电的最初的阶段保持闭合，以使空泡体积极大地被减少且安全出气孔142迅速被操作。但是，当电池的内部温度到达80-120℃，电池直接地受到加热、泄漏、冒烟、爆炸和着火的危险，并且此时闭合的中心销120已经没有意义。换句话说，在一个实施例中，中心销120在这个状态下作为气体管道。更详细地，根据关于防止电池的发热、泄漏、冒烟、爆炸、或着火的稳定性，由包括在电解质中的环己基苯(CHB)及联苯(BP)的分解形成的气体可以沿中心销120的主体121的内部被集中在安全出气孔142处。
所述关闭件123可以由常规高分子树脂制造，但在本发明内材料不被限制。更加具体地，关闭件123可以由任何一个从聚乙烯，环氧，缩醛，铟，以及它们的等同物中选择的材料来制造，但材料在此不被限制。任一种当电池的内部温度到达80-120℃时能够熔化或破裂的材料都可以被用于关闭件。关闭件123，在某一实施例中，具有1-200μm的厚度，并且在另一个实施例中为25-75μm。如果关闭件123的厚度是在1μm以下，它可以在低温下不希望地被熔化或破裂，如果厚度高于200μm，它在希望的温度下可能不熔化或破碎。但是，厚度可以根据材料而变化且在此不被限制。
所述关闭件123的熔化的温度可以根据电池的类型、容量、形状、大小及形状不同地被设置。如果当电池的内部温度是在80℃之下时稳定性严重地下降，关闭件123可以被设置为在80℃之下熔化或破碎。如果当电池的内部温度在120℃之上时稳定性仍没有什么问题，关闭件123可以被设置为在120℃之上熔化或破碎。
所述气化元件124可以被插入主体121中以在预定的电压下或更高时分解并产生气体。当电池被过充电时气化元件124通常会分解并产生气化，特别是当电池电压是4-4.5V或更高时。更加具体地，气化元件124可以由环己基苯(CHB)、联苯(BP)、或它们的等同物来制成，它们是电解质的添加剂，但在本发明中材料不被限制。当环己基苯(CHB)及联苯(BP)进入电解质中时，会有害地缩短电池的寿命。但是，被安置在主体121内的气化元件124，不与电解质进行反应，并且可以由任意的材料制造。换句话说，任一种能尽量产生气体的材料可以被用于气化元件124，因为，一旦安全出气孔142被操作，电池就不能使用了。但这不意味着，气化元件124被允许产生过多的气体以至于降低电池的稳定性。在这一点上，本发明的该实施例的优点是由于环己基苯(CHB)及联苯(BP)可以包括在中心销120的主体121内的气化元件124中，不需要对电解质添加包括环己基苯(CHB)及联苯(BP)的添加剂。这使优化电池的容量和寿命成为可能。
例如，当由于电池的过充电，电池的内部温度到达大约80-120℃时，关闭件123熔化或破裂并且气化元件124被引入电池。特别地，气化元件124转移到在中心销120或到电极组件之外的电解质中。电压在这个状态是大约4-4.5V或更高，其对应于过充电的电压，并且气化元件124迅速地分解并产生大量气体。所述大量气体更加迅速地使安全出气孔142变形或破碎并使电路板143破裂而通过正电极盖帽145被排放到外部。总之，气化元件124避免过充电并极大地改进热稳定性。在气化元件124被完全地从中心销120中去掉之后，中心销120的上和下端是完全开放的并且中心销120可以充分地作为气体管道。
不易燃的元件125可以被插入主体121内。不易燃的元件125可以与气化元件124结合在一起被插入或单独地装填到所述主体121中。当电池的内部温度到达80-120℃时，如上所述，关闭件123熔化或破裂以使不易燃的元件125可能转移到在中心销120的外面。这极大地减少了电池着火的可能性。尽管存在这些过程，电池的外观依然保持完整。不易燃的元件125可以包括从氢氧化镁基材料、氢氧化铝基材料、卤素基材料、三氧化锑基材料、三聚氰胺基材料、磷酸盐基材料、以及它们的等同物中选择的至少一种材料，但在本发明中材料不被限制。在一个实施例中，不易燃的元件125是由对人体无伤害的环保材料制造。
气化元件124和不易燃的元件125可以是在正常的气态、液态、或固态，但在本发明中其状态不被限制。
参见图2A和2B，分别为显示根据本发明的另一个实施例的圆柱形锂离子二次电池的功能中心销的放大透视图和剖视图。
功能中心销220具有形状几乎与那上述中心销120相同，并且现在将描述其区别。
如图所示，在功能中心销220没有形成在主体221的上端与下端的分开的斜面或锥形。主体221的内部用气化元件224和/或不易燃的元件225装填并且主体221的整个表面由膜型的关闭件223包围。在上和下端没有形成斜面或锥形的功能中心销220有利于以低成本进行制造。
参见图3A和3B分别为显示根据本发明的另一个实施例的圆柱形锂离子二次电池的功能中心销的放大透视图和剖视图。
功能中心销320具有形状几乎与那上述中心销120相同，并且现在将描述其区别。
如图所示，功能中心销320具有沿其主体320的轴向形成的穿透槽(penetrating slit)326。所述穿透槽326可以向内凹陷预定的长度以免当中心销320变形时使电极组件损坏。主体321可以在上和下端分别形成有斜面322。可选择地，主体321可以不形成斜面322。主体321的内部用气化元件324或/和不易燃的元件325装填。主体321的整个表面由膜型关闭件323包围。开放的主体321的上和下端及穿透槽326由关闭件323包围。当关闭件323熔化或破裂时，气化元件324和/或不易燃的元件325不仅通过主体321的上和下端，而且通过穿透槽326被引入电池。
参见图4A和4B分别为显示根据本发明的另一个实施例的圆柱形锂离子二次电池的功能中心销的放大透视图和剖视图。
功能中心销420具有形状几乎与那上述中心销120相同，并且现在将描述其区别。
所述功能中心销420具有形成在它的主体421上的多个通孔426。主体421可以分别具有形成在其上和下端的斜面422。可选择地，主体421可不在其上形成斜面。主体421的内部用气化元件424和/或不易燃的元件425装填。主体421的整个表面由膜型关闭件423包围。主体421的上和下端和通孔426由关闭件423包围。当关闭件423熔化或破裂时，气化元件424和/或不易燃的元件425不仅通过主体421的上和下端，而且通过通孔426被引入电池。
参见图5A和5B分别为显示根据本发明的另一个实施例的圆柱形锂离子二次电池的功能中心销的放大透视图和剖视图。
功能中心销520具有形状几乎与那上述中心销120相同，并且现在将描述其区别。
如图所示，关闭件523被配置作为覆盖中心销520的主体521的上端和下端的盖。特别地，关闭件523被形成盖的形状并分别被结合在主体521的上和下端。关闭件523可以由在预定的温度(当电池的内部温度是80-120℃)下熔化或破碎的高分子树脂制造，例如，任何一个从聚乙烯，环氧，缩醛，铟，以及它们的等同物中选择的材料，但材料在此不被限制。主体521具有被分别形成在其上和下端斜面522，其中直径变得更小。主体521可以使气化元件524和/或不易燃的元件525插入和安置在其中，如上所述。当提供中心销520的电池的内部温度到达80-120℃时，关闭件523熔化或破碎以使气化元件524和/或不易燃的元件525被引入电池。结果，气化元件524和/或不易燃的元件525引起安全出气孔迅速被操作并停止过充电的状态。此外，它们抑制发热、泄漏、冒烟、着火、爆炸、以及温度的进一步增加。
参见图6A和6B分别为显示根据本发明的另一个实施例的圆柱形锂离子二次电池的功能中心销的放大透视图和剖视图。
功能中心销620具有形状几乎与上述中心销120相同，并且现在将描述其区别。
如图所示，功能中心销620具有一个主体621，其大致地成形为圆柱形管。主体621在上和下端没有形成斜面。反而，关闭件623分别被结合到主体621的上和下端上作为盖。关闭件623由在预定的温度下熔化或破碎的材料制造。主体621的内部用气化元件624和/或不易燃的元件625装填。当关闭件623熔化或破裂时，气化元件624和/或不易燃的元件625通过主体621的上和下端被引入电池。
参见图7A和7B分别为显示根据本发明的另一个实施例的圆柱形锂离子二次电池的功能中心销的放大透视图和剖视图。
功能中心销820具有形状几乎与上述中心销620相同，并且现在将描述其区别。
如图所示，功能中心销820具有主体821，其大致地被成形为圆柱形管。主体821在上和下端没有形成斜面。反而，关闭件823被分别结合到主体821的上和下端作为盖。各关闭件823包括结合到主体821上的对接部分823a、从对接部分(docking portion)823a向外伸出预定的长度的锥形部分823b、及基本上阻挡主体821打开的膜823c，膜823c形成在对接部分823a和锥形部分823b之间。这里，锥形部分823b的直径在一端逐渐变小。形成锥形部分823b的原因是使中心销820与电极组件的结合更容易，并且防止电极组件在结合期间的损伤。关闭件823由在预定的温度下熔化或破碎的材料制造。主体821的内部用气化元件824和/或不易燃的元件825装填。当关闭件823(膜823c)熔化或破裂时，气化元件824和/或不易燃的元件825通过主体821的上和下端被引入电池。
参见图8A，显示根据本发明具有功能中心销的圆柱形锂离子二次电池的简图，其中由于减少了中心销的空泡体积，安全出气孔在低压下被操作。参见图8B，显示由于形成在中心销内的关闭件的熔化或破裂安全出气孔的迅速作用的简图。在附图中，箭头表示在电池内气体的方向(或压力作用方向)。
如图8A所示，当由于电池的过充电发生在低的内部压力时，安全出气孔142在低压下向外变形。特别地，内部气体向外推挤安全出气孔142。随着安全出气孔142向外变形，安置在安全出气孔142上的电路板143被破坏并且形成在其表面上的布线构图143a相应地被切断。然后，电池的过充电和温度的增加被中止。
在安全出气孔142下面配合进入电极组件110的中心销120的上和下端(未示出)是闭合的。更加具体地，中心销120的主体121的上和下端由关闭件123完全封闭。所以，在电池内的空泡体积V存在于安全出气孔142的上部区域、中心销120内、及电极组件110的上部区域之中。当在过充电情况下，被添加到电解质中的环己基苯(CHB)和/或联苯(BP)分解并产生气体时，与已有技术比较，气体充入变得更小的空泡体积并且压力变得更大。结果，在空泡体积内的更大的压力进一步缩短安全出气孔142的操作时间和电流的中断时间。对本领域普通技术人员来说明显的是虽然这样操作发生在当电池的内部温度是大约80-120℃或更低的时候，但是作用温度可以根据电池的类型和形状而变化。此外，由于空泡体积V被减少，能够更少量地将预防过充电的附加剂(CHB，BP等)添加到电解质中。这更进一步改进电池的容量和寿命。
当电池被过充电和它的内部温度到达80-120℃(当电池的表面温度是30-60℃)或更高时，如图8B所示，热状态变得不稳定并且电池是非常可能冒烟、爆炸、或着火。在类似的条件下，关闭中心销120的关闭件123熔化或破裂。特别地，在温度80-120℃或更高时，形成在中心销120的主体121的上和下端的关闭件123熔化或破裂。由于关闭件123熔化或破裂，留在中心销120内的气化元件124和/或不易燃的元件124朝外部的电解质和电极组件110移动。中心销120作为气体管道并且促进从电池内向安全出气孔142迅速地移动气体，然后所述安全出气孔受到更多的压力。
气化元件124基于它的特性自然地气化，在4-4.5V或更高(过充电电压)下，其分解并气化。结果，安全出气孔142被以更强的力向外推挤或变形。当安全出气孔142破裂时，由于该气化元件124，内部气体也可以通过正和负电极盖帽145的通孔145a散布到外部。这防止了电池爆炸。另外，电路板143基本上被破坏并且它的布线构图143a完全地被切断。结果，充电的过程停止并且电池的热稳定性得到改善。
此外，当不易燃的元件125被引入电池时，电池从根本上防止了冒烟或着火。特别地，不易燃的元件125被分布在电解质或电极组件110中并防止它们冒烟或着火。
参见图9，其是显示电压与电流/电流的中断时间，及在过充电的情况下电池表面温度之间关系的曲线图，用于比较根据本发明的具有功能中心销的圆柱形锂离子二次电池中和根据已有技术具有中心销的圆柱形锂离子二次电池。
如图所示，左Y轴表示电压/电流值，右边Y轴表示电池表面温度值，及下面的X轴表示电路板操作时间(也就是，过充电的中断时间)。
在曲线中，虚线显示在过充电期间根据已有技术的使用中心销的圆柱形锂离子二次电池的趋势，其中没考虑空泡体积，及实线显示在过充电期间根据本发明的实施例使用中心销的圆柱形锂离子二次电池的趋势，其中考虑了空泡体积。
由该曲线图可以很清楚地看到，在常规电池情况下，在过充电的状态持续大约12分钟之后而电压是大约4.6V时电流被中断。这意味着可能爆炸或着火的危险情形要持续长达12分钟。既使当电流被中断，电池温度(表面温度)到达80℃或更高。这相应于非常热不稳定的情况。电池的内部温度是大约200℃，且在这个状态下，一般会发生爆炸或着火。
与此相反，在本发明电池的实施例中，当电压是4.6V时，在过充电的状态持续大约8分钟之后电流被中断。这意味着，时间比以前短了大约4分钟。另外，电池温度(表面温度)依然是在大约40℃之下。这对应于非常的热稳定状态。电池的内部温度是大约80-120℃并且没有多少爆炸或着火的危险。
参见图10A，10B，及11，它们分别是根据本发明的另一个实施例圆柱形锂离子二次电池的剖视图和分解的透视图。
如图所示，根据本发明的该实施例的圆柱形锂离子二次电池700包括电极组件710，结合到电极组件710上的中心销720，包含在中心销720内在过充电情况下产生小程度短路的电路元件730，用于接纳包含电极组件710的中心销720和电路元件730的罐体740，及用于覆盖罐体740顶部的盖组件750。
电极组件710包括被涂覆负电极活性材料(例如，石墨)的负电极板711，被涂覆正电极活性材料(例如，锂钴氧化物(LiCoO2))的正电极板712，及安置在负和正电极板711和712之间避免短路并仅允许锂离子移动的隔离件713。负和正电极板711和712和隔离件713大致缠绕为圆筒形并被接纳在圆柱形罐体740中。负电极板711可以由铜(Cu)箔制成，正电极板712可以由铝(Al)箔制成，且隔离件713可以由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制造，但在本发明中材料不被限制。负电极板711可以有一个被焊接在其上的负电极接头714，该接头向下伸出预定的长度，且正电极板712可以具有被焊接在其上的正电极接头715，该接头向上伸出预定的长度，或反之亦然。负电极接头714可以由镍(Ni)材料制造且正电极接头715可以由铝(Al)材料制造，但在本发明中材料不被限制。
中心销720大致被结合在电极组件710的中心并防止它在电池的充电/放电期间变形。中心销720可以有分别形成在其上和下端的锥形721，以使中心销720能够容易地配合进入电极组件710。可选择地，锥形721可以被省去以减少费用。
电路元件730被安置在中心销720内。电路元件730包括具有安装在其中的多个电子元件732的电路板731。电路板731有多个布线构图733，在该布线构图上安装电子元件732。布线构图733通过第一和第二导电接头735和736电连接到盖组件和罐体(以后被描述)上。以后将对电路元件730的外部形状和相互的电子连接进行较详细地描述。
所述罐体740大致地具有圆筒的形状。特别是，罐体740包括有预定直径的圆柱形表面741和被形成在圆柱形表面741的更低部分的大致为圆盘形的底表面742。罐体740的顶部是开放的以使在其上结合有电极组件710和电路元件730的中心销720能通过开放的上面被直接地向下插入罐体740。电极组件710的负电极接头714可以被焊接在圆柱形罐体740的底表面742上，其然后作为负电极。可选择地，正电极接头715可以被焊接到圆柱形罐体740的底表面742，所述罐体740然后作为正电极。电路元件730第二个导电接头736可以被连接到底表面742或负电极接头715上。电极组件710可以具有分别被安置在下表面和上表面的下和上绝缘板716和717，以在电极组件710和圆柱形罐体740之间避免任何不必要的短路。圆柱形罐体740可以由钢、不锈钢、铝、或它们的等同物制造，但材料在此不被限制。
所述盖组件750可以包括大致为环形的绝缘垫圈751，其被结合在圆柱形罐体740的上部区域，特别地，结合在电极组件740和中心销720的上部区域；以及与绝缘的垫圈751结合而被连接到正电极接头715上的导电性安全出气孔752。电路元件730的第一导电接头735可以被连接到导电性安全出气孔752上。如在已有技术中公知的，当罐体740的内部压力上升时，安全出气孔752变形或破裂，并且破坏电路板753(以后被描述)或将气体排放到外部。当安全出气孔752变形时，电路板753被安置在安全出气孔752顶部并且被损坏或破坏，以中断电流。PTC元件754被安置在电路板753顶部并且中断任何过高的电流。导电性正(或负)电极盖帽755被安置在PTC元件754的顶部以向外部提供正电极电压(或负电极电压)并且为了排放气体而带有多个通孔755a。安全出气孔752、电路板753、PTC元件754、及正电极盖帽755被安置在内绝缘的垫圈751内以防止它们直接与圆柱形罐体740短路。电路板753具有形成在表面上的布线构图753a，其当电路板753被损坏或破坏时自然地被切断。
所述圆柱形罐体740具有被安置在盖组件750的下部的凹陷部分743，其被向内凹陷，以及形成在盖组件750的上部部分的卷边部分744，其向内弯曲，以防止盖组件750向外脱开。凹陷和卷边部分743和744将盖组件750固定和支持到圆柱形罐体740上并牢固地防止电解质(以后被描述)泄漏。
所述圆柱形罐体740具有被注入在其中的电解质(未示出)以使锂离子移动，所述锂离子移动由在充电/放电期间在电池之内由负和正电极板711和712的电化学反应造成。电解质可以是非水的有机电解质，其为锂盐和高纯度有机溶液混合物。另外，电解质可以是使用高分子电解质的聚合物，但电解质的类型在此不被限制。
参见图11，其为显示根据本发明的实施例的圆柱形锂离子二次电池的包含电路元件的中心销的剖视图。
如图10A、10B、及11所示，电路元件730包括被插入中心销720的电路板731。电路板731有被形成在表面上的多个布线构图733，在其上安装有多个电子元件732以实现各种的功能。一些电子元件732由气化元件734a和/或一个不易燃的元件734b包围。以后将对气化元件的操作734a和/或不易燃的元件734b进行详述。第一导电接头735的端子电连接到电路板731的具体布线构图733上。第一导电接头735包括接线735a和包围接线735a的绝缘膜735b。接线735a的区域通过绝缘膜735b暴露于外部以进行电连接。第一导电接头735的接线的另一端子735a可以被连接到作为盖组件750的部件的安全出气孔752上。第二个导电接头736的端子电连接到电路板731的另一个布线构图733上。第二个导电接头736可以包括接线736a和包围接线736a的绝缘膜736b。接线736a的区域通过绝缘膜736b暴露于外部以进行电连接。第二个导电接头736接线736a的另一端子可以被连接到圆柱形罐体740的底表面742或负电极接头714上。第一个和第二个导电接头735和736可以包括没有任何绝缘膜的仅导电性接线。第一和第二导电接头的735和736当中任何一个的接线可以防止与中心销720短路以避免在正常充电/放电期间的内部短路。
参见图12，其显示能包含在根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的中心销内的电路元件的实施例的例子的结构图。
如图所示，所述电路元件730可以包括参考电压源732a，电压比较器732b，短路开关732c，加热元件732d，气化元件734a和/或不易燃的元件734b。如在此被使用的，电池710实际上涉及可充电/可再充电的电极组件，但是，在下面为了便于描述，将简单地仅涉及电池。附图标记732a、732b、732c、及732d涉及如上所述的电子元件732。
参考电压源732a将参考电压输入到电压比较器732b的终端上。所述参考电压可以对应于电池的过充电的电压。更加具体地，虽然参考电压可以根据电池类型来变化，任一从大约4-5V的范围选择的值可以被输入到电压比较器732b的终端上。
所述参考电压从参考电压源732a被输入到电压比较器732b的终端上，如上所述，并且电池710的电压被输入到该处的另一终端上。当被输入的电池电压比参考电压高时，电压比较器723b输出短路信号。例如，当参考电压是4V，如果电池电压是4V或更高，电压比较器732b没有任何延迟地输出短路信号。一般使用运算(OP)放大器作为电压比较器732b并且，当电池电压与参考电压比是相等的或更高时，电源电压被立即从运算放大器上输出。运算放大器仅仅是给出的电压比较器的732b的例子，本发明中不限制。只要当电池电压比参考电压高时能输出预定的电压，可以使用任意的设备和电路。
所述短路开关732c被平行地连接到电池710上并且由电压比较器732b触发接通/关闭。当电池电压比过充电电压低时，短路开关732保持在触发关闭的位置，当电池电压比过充电电压相等与或高时，电压比较器732b被输出信号触发接通。当短路开关732c被触发接通时，电池710被短路，其然后消耗预定量的电力。
加热元件732d被安置在短路开关732c和电池710间。当短路开关732c被触发接通时，加热元件732d由电池710供应电力并且根据预定温度产生热量。加热元件732d局部产生的热量在中心销内，不会突然增加圆柱形锂离子二次电池的整个温度。
所述加热元件732d由气化元件734a和/或不易燃的元件734b包围。当加热的元件732d产生热量时，气化元件734a和不易燃的元件734b分解并气化。在气化以后，气化元件734a和不易燃的元件734b迅速地被排放到中心销的外部。其迅速地增加罐体内的压力并压制着火。
所述气化元件734a可以由环己基苯(CHB)，联苯(BP)，或它们的等同物制成，它们在预定的电压下更容易气化，但在本发明中材料不被限制。不易燃的元件734b可以由氢氧化基镁材料，氢氧化基铝材料，卤素基材料，三氧化基锑材料，三聚氰胺基材料，磷酸盐基材料，或它们的等同物制成，但在本发明中材料不被限制。加热元件732d可以在气化元件734a及不易燃的元件734b完全地气化之后突然地增加温度。例如，加热元件732d可以增加温度高达大约200-300℃。虽然电池的电流的中断设备被操作并且过充电的情况中止在这样提高的温度下，加热元件仍然可以提高电池的温度并有利地自动地被切断。在一个实施例中，加热元件734d由熔丝制造，其在200-300℃下自然地被切断。这对本领域普通技术人员来说是明显的，即使在加热元件732d升高温度到200-300℃之前，电池的过充电的情况可以停止或电池可以完全地被放电。
参考图13，其为显示包含根据本发明的圆柱形锂离子二次电池的中心销内的电路元件的实施例的另一个例子的结构图。
在图12显示的电路元件730的情况下，因为当短路开关732c被操作时电池710的电力被消耗，电池的电压可以降低到由参考电压源732a提供的参考电压之下。结果，当触发短路开关732c时，电压比较器732b具有机会停止信号输出。当短路开关732c被触发关闭时，加热元件732d停止操作并且气化元件734a和/或不易燃的元件734b不再进行分解。总之，一旦电池被过充电，它的稳定和可靠性极大地下降。电池可能几乎不能被重复使用并且通常要被处理掉。被过充电的电池可以被完全地放电以避免当对其进行处理时的任何危险状况。
在图13显示的电路元件730情况下，一旦短路开关732c被触发接通时，接地开关732e降低由参考电压源732a提供的参考电压到0V。特别地，接地开关732e被连接在参考电压源732a和接地之间并且由电压比较器732b的输出端输出的信号来控制。例如，当4V的参考电压被输入到电压比较器732b中时，电压比较器732b输出预定电压，如果电池电压到达4V，就使短路开关732c操作。与其同时，接地开关732e被触发接通并且由参考电压源732a提供的参考电压成为0V。然后，电池被连续放电直到0V。
参见图14，其显示根据本发明的包含在圆柱形锂离子二次电池的中心销内的电路元件的实施例的另一个例子的结构图。
如图所示，参考电压源732a可以提供大约4-5V参考电压，可以通过电阻器R1被连接到电压比较器732b的终端。
所述电压比较器732b可以是一个常规的运算放大器，其倒相输入端(-)被连接到参考电压源732a上，且非倒相输入端(+)被连接到电池710的终端上，或反之亦然。用于连接到电压比较器732b的非倒相输入端(+)到电池710上的元件可以是第一导电接头735。
所述短路开关732c可以是常规的晶体管Q1，其集电极和发射极被平行地连接到电池上并且基极通过电阻器R2被连接到电压比较器732b的输出端。虽然常规的具有集电极、发射极、及基极的双极晶体管被给出作为晶体管的例子，但是也可以使用具有漏极、源极、栅极的场效应晶体管。
所述加热元件732d被连接在接地和短路开关732c，具体地是晶体管Q1的发射极之间。通过第二个导电接头736，大地和电池710相互连接。加热元件732d可以由常规的熔丝、线圈、或它们的等同物来制成，但在本发明中材料不被限制。
所述加热元件732d可以由气化元件734a和/或不易燃的元件734b包围，如上所述。气化元件734a和不易燃的元件734b在正常情况下是固态并且包围加热元件732d。但是，当短路开关732c被操作并且加热元件732d产生热量时，它们会被气化。例如，气化元件734a可以由环己基苯(CHB)、联苯(BP)、或它们的等同物制成，但在本发明中材料不被限制。不易燃的元件734b可以由氢氧化镁基材料，氢氧化铝基材料，卤素基材料，三氧化锑基材料，三聚氰胺基材料，磷酸盐基材料，或它们的等同物制成，但在本发明中材料不被限制。在气化元件734a及不易燃的元件734b气化以后，加热元件732d可以突然增加温度。例如，加热元件732d可以增加温度到大约200-300℃。虽然在这样被升高的温度下电池的电流中断设备被操作并且停止过充电状态，加热元件仍然可以提高电池的温度并且有利地自动地被切断。加热元件732d可以由在200-300℃下自然地切断的熔丝来制造，但在本发明中材料不被限制。
另一个接地开关732e可以被连接在参考电压源732a和大地之间。例如，接地开关732e可以是常规的晶体管Q2，其集电极被连接到参考电压源732a上，发射极接地，并且基极通过电阻器R3连接到电压比较器732b的输出端。虽然常规的具有集电极、发射极、及基极的双极晶体管被给出作为接地开关732具体地为晶体管Q2的例子，也可以使用具有漏极、源极、栅极的场效应晶体管。例如，当4V的参考电压被输入到电压比较器732b中并且电池电压成为4V或更高时，电压比较器732b输出预定的电压来操作短路开关732c。然后，接地开关732e与其一起被触发接通并且由参考电压732a源提供的参考电压成为0V。结果，电池710可以被连续放电直到0V。
如上所述，根据本发明的各种实施例的具有功能中心销的圆柱形锂离子二次电池具有好处在于，因为中心销的上和下端是闭合的，由空泡体积(或无用体积)延迟安全出气孔(或电路板的)操作的时间被大大地减少。这是因为空泡体积被限制在电极组件、中心销、及盖组件之间的区域内。结果，在电池的过充电情况下，内部压力迅速提高并且使安全出气孔操作。然后，电流的中断时间被提前并且迅速地中止过充电。
当电池温度到达预定的温度或更高时，在中心销内的气化元件排气。在预定的电压下或更高时，气化元件分解并迅速气化。这进一步提前安全出气孔的操作时间。另外，电池温度不再上升并且电池的耐热性得到改善。
当电池温度到达预定的温度或更高，在中心销内的不易燃的元件排放到外部且根本上防止电池冒烟或着火。
换句话说，根据本发明上述实施例的圆柱形锂离子二次电池具有在电池内的减少的空泡体积以大大地提前安全出气孔的操作时间。本发明的电池并且具有形成在中心销内的气化元件和/或不易燃的元件，从根本上防止电池被过充电、冒烟、爆炸、或着火。
当充电电势到达预定的过充电的电压时，在中心销内产生小程度的短路电路以消耗所述过充电的电压。这样防止了电池由于过充电而爆炸并改进电池的稳定性。
当电荷电势到达预定的过充电的电压时，迅速产生大量气体使安全出气孔操作而没有任何的延迟。这样防止了电池由于过充电而爆炸并改进电池的稳定性。
当电荷电势到达预定的过充电的电压，大量不易燃材料被迅速排放到中心销的外部。这样防止电池由于过充电而着火并改进电池的稳定性。
总之，根据本发明的各种实施例的具有包含防过充电电路的中心销的圆柱形锂离子二次电池使用防过充电的装置，其能够在预定的过充电的电压下准确和迅速地完成操作，代替常规的在电化学或化学过程中完成操作的装置，极大地改进电池的安全和可靠性。
虽然为说明的目的描述了本发明的各种实施例，但是本领域普通技术人员应该明白各种的修改，改进和替代都是可能的，都不背离本发明的所附的权利要求书和其等同物的范围和精神。
本申请要求分别于2005年3月30日、2005年5月3日、及于2005年7月7日递交韩国知识产权局的申请号分别为10-2005-0026409、10-2005-0037287和10-2005-0061399的韩国专利申请的优先权和权益，所有它们的整个内容在此结合为参考。

Claims (24)

1.圆柱形锂离子二次电池，包括：
电极组件；
被安置在电极组件之内的中心销，中心销具有闭合的上和下端；
包含电极组件和中心销的罐体；及
被结合在罐体的上面的盖组件，
其中中心销包括主体和至少一个关闭件，所述主体使其上和下端开放地延伸预定长度，所述关闭件适于关闭主体的上和下端并在预定的温度下熔化或破碎。
2.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中罐体具有空泡体积或无用体积，它们只被形成在其中的电极组件、中心销、及盖组件之间的区域内。
3.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中主体包括从钢、不锈钢及铝组成的组中选择的任一材料。
4.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中该至少一个关闭件适于在温度80-120℃下熔化或破裂。
5.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中主体具有分别在其上和下端形成的锥形。
6.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中该至少一个关闭件是高分子树脂。
7.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中该至少一个关闭件包括至少一种从由聚乙烯、环氧、缩醛、及铟组成的组中选择的材料。
8.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中该至少一个关闭件具有1-200μm的厚度。
9.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中该至少一个关闭件具有25-75μm的厚度。
10.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中该至少一个关闭件是包围包括主体的上和下端的整个主体的膜，以封套的形状围绕所述主体。
11.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中至少一个关闭件包括被结合到主体上对接部分，从对接部分向外突出预定长度的锥形部分，及充分阻挡所述主体打开的膜，所述膜形成在所述对接部分和锥形部分之间。
12.如权利要求10所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述中心销由沿主体的轴向形成的槽穿透。
13.如权利要求10所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述中心销具有至少一个被形成在主体上的通孔。
14.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中该至少一个关闭件是覆盖主体的上和下端的盖帽。
15.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述中心销具有被安置在主体内的气化元件，气化元件适于在预定的电压下或更高时分解并产生气体。
16.如权利要求15所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述气化元件在4-4.5V电压或更高时分解和气化。
17.如权利要求15所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述气化元件包括至少一种从由环己基苯(CHB)及联苯(BP)构成的组中选择的材料。
18.如权利要求15所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述中心销具有被形成在主体内的不易燃的元件。
19.如权利要求18所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述不易燃的元件包括至少一种从由氢氧化镁基材料、氢氧化铝基材料、卤素基材料、三氧化锑基材料、三聚氰胺基材料、及磷酸盐基材料构成的组中选择的材料。
20.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述中心销具有被形成在主体内的不易燃的元件。
21.如权利要求20所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述不易燃的元件包括至少一种从由氢氧化镁基材料、氢氧化铝基材料、卤素基材料、三氧化锑基材料、三聚氰胺基材料、及磷酸盐基材料构成的组中选择的材料。
22.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，其中所述盖组件包括被安置在中心销顶部的安全出气孔和被安置在安全出气孔顶部的电路板。
23.如权利要求22所述的圆柱形锂离子二次电池，其中当充电电势是4-4.5V或更高时，所述安全出气孔2-10分钟内被操作，并且中断所述电路板的电流。
24.如权利要求1所述的圆柱形锂离子二次电池，当充电电势是4-4.5V或更高时，其中所述电池适于维护在30-60℃的表面温度，并且中止充电。
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