CN101388471A

CN101388471A - 二次电池

Info

Publication number: CN101388471A
Application number: CNA2008101495400A
Authority: CN
Inventors: 鱼和一; 李尚祐
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2009-03-18
Also published as: US8053099B2; KR20090026418A; US20090068550A1; KR100914115B1

Abstract

本发明公开了一种二次电池。一种具有安全通风口的二次电池，该安全通风口可以在二次电池的内部压力升高到预定值之上时快速断裂以降低已升高的二次电池内部压力。该二次电池被构造为具有在内侧形成容纳空间的密封外壳，被容纳于该外壳的容纳空间的电极组件，形成在该外壳的一个表面上的安全通风口，及形成在该外壳的表面并且布置在该安全通风口周围区域部分处的断裂诱导部件。该断裂诱导部件相对于该外壳表面的其它部分而言更薄。

Description

二次电池

优先权要求

本申请基于并要求于2007年9月10日向韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请No.10-2007-0091364的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种二次电池，更具体地说，涉及一种包括安全通风口的二次电池，该安全通风口能够防止由于外部冲击造成的诸如泄漏之类的缺陷性断裂，并且可以在电池的内部压力升高到选择值之上时迅速断裂以便提高电池的稳定性。

背景技术

随着诸如蜂窝电话、便携式计算机和便携式个人数字助理(PDA)之类的便携式电子设备的使用增多，以及电动自行车、电动汽车和电动工具的轻便趋势，被这些电子产品用作电源的电池已经变得极为重要，从而推进了对电池设计的大量研究。

二次电池尤其可被再充电及最小化，并具有大容量。因此，镍-氢(Ni-MH)电池及锂(Li)电池得到广泛应用。而且，由于便携式电子设备的高性能和供应量扩张，小型二次电池的市场得到扩张。

锂二次电池具有3.6V的工作电压，该工作电压是通常用作便携式电子设备电源的镍-镉(Ni-Cd)电池或镍-氢(Ni-MH)电池工作电压的三倍。此外，锂二次电池具有更高的每单位重量的能量密度。相应地，锂二次电池已经被越来越多地应用于便携式射频设备及其它工程领域。

锂二次电池使用锂族氧化物作为它们的阴极活性材料，使用碳材料作为它们的阳极活性材料。根据电解质的种类，锂二次电池通常被划分为液态电解质电池和聚合物电解质电池。锂离子电池以各种类型被制造，例如圆柱型、角型和袋型。

当锂二次电池过充电时，阴极处会发生电解质分解，阳极处会分离出(extract)锂金属。因此，电池可能会退化，电池中可能会生热或起火。锂二次电池可通过电化学反应在电池内部产生气体，因此电池的内部压力可能会升高，并且锂二次电池膨胀并变得肿胀。当电池处于异常状况下，例如发生内部短路或电池过充电时，锂二次电池可能会由于内部压力的升高而过度膨胀，因此电池可能断裂，从而严重地影响电池的稳定性。

相应地，锂二次电池使用安全通风口来在锂电池的内部压力升高到选择值之上时将电池内部产生的气体排放到空气中。安全通风口可以通过机械方法、蚀刻方法或电成型方法制成。安全通风口通过在锂二次电池的盖板或罐的一部分中制作具有特定深度的槽而形成。

但是，当现有的安全通风口形成在锂二次电池的盖板或罐中时，在每个电池中形成具有特定深度的槽所惯用的制造工艺是很难的。相应地，在锂二次电池内形成的安全通风口的工作压力可能是不均匀的，使得安全通风口及包括该安全通风口的二次电池的可信度下降。

因此，安全通风口可能即使在电池的内部压力升高到特定值之上时也不会迅速断裂，安全通风口也可能由于电池跌落时产生的外部冲击而以泄漏的形式出乎期望和缺陷性地断裂。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种改进型安全通风口及包括该安全通风口的改进型二次电池。

本发明的另一个目的是提供一种包括这样的安全通风口的二次电池，即该安全通风口可以在电池的内部压力上升到特定值之上时，通过快速断裂来降低正在升高的电池内部压力，并且可以防止由外部冲击产生的诸如泄漏之类的缺陷性断裂。

本发明的附加优点、目的和特征的一部分将在接下来的描述中陈述，一部分将在本领域普通技术人员研究接下来的内容后变得明显，或者通过对本发明的实践而得知。

根据本发明的一个方面，二次电池具有：密封的外壳，在内侧形成容纳空间；电极组件，被容纳于所述外壳的容纳空间；安全通风口，形成在所述外壳的一个表面上；和断裂诱导部件，形成在所述外壳的表面上安全通风口周围区域部分处，该断裂诱导部件相对于所述外壳的其它部分而言更薄。

所述外壳可以被构造为具有：具有开口侧的罐和密封所述罐的开口侧的盖板。所述安全通风口和所述断裂诱导部件可以形成在所述盖板上。

所述盖板可以具有水平伸长的形状，所述安全通风口可以布置在靠近所述盖板的短边缘的盖板部分上，所述断裂诱导部件与所述盖板的短边缘的距离可以大于所述安全通风口与所述盖板的短边缘的距离。

所述断裂诱导部件可以形成在与所述安全通风口的水平长度的一半对应的外壳区域。

所述断裂诱导部件可以被形成为与相对于所述安全通风口的中心线而言的所述安全通风口的侧部分。

相对于所述盖板的水平中心线而言的所述盖板的不同侧部分具有不同的厚度，而且所述安全通风口和所述断裂诱导部件形成在所述盖板的一侧部分上，该侧部分相对于所述盖板的另一侧部分而言更厚。

作为替代地，所述盖板可以被构造为具有通风口形成部件，该部件相对于所述盖板的其它部分而言更厚，而且所述安全通风口和所述断裂诱导部件可以形成在所述盖板的通风口形成部件上。

所述电极组件可以被构造为具有：阴极板，由涂覆有阴极活性材料的导电类材料制成；阳极板，由涂覆有阳极活性材料的导电类材料制成；隔板，置于所述阴极板和所述阳极板之间；和多个电极接线片。每个电极接线片有一侧电连接到所述阴极板或所述阳极板。所述盖板可以具有电极端子，所述盖板和所述电极端子彼此电绝缘。所述电极组件的多个电极接线片之一可以电连接到所述电极端子。

附图说明

通过参照下面结合附图的详细描述，对本发明的更加完整认知及其伴随的优点将变得更加明显并更好理解。在附图中，相同的附图标记表示相同或类似的部件，其中：

图1是示出根据本发明原理的一个示例性实施例的二次电池的安全通风口的示意图；

图2是示意性地示出根据本发明原理的另一个示例性实施例的二次电池的安全通风口的横截面图；

图3是示出构成根据本发明原理的一个示例性实施例的二次电池的盖板的斜视图；

图4是沿图3的线IV-IV’的横截面图；

图5是示出根据图3的一个示例性实施例的二次电池的盖板的平面图；

图6是示出构成根据本发明原理的另一个示例性实施例的二次电池的盖板的横截面图；

图7是具有图3所示的盖板的二次电池的分解斜视图；

图8是示出图7所示的二次电池的连接状态的斜视图。

具体实施方式

以下将参见附图对本发明的优选实施例进行详细描述。通过下面结合附图对实施例进行的详细描述，本发明的各个方面和特征及实现这些方面和特征的方法将更加清楚。但是，本发明并不限于以下公开的实施例，而是可通过多种形式实现。描述中限定的内容，例如具体构造及元件，仅仅是被提供用来帮助本领域普通技术人员全面地理解本发明的具体细节，本发明仅由所附权利要求的范围界定。在本发明的全部描述中，贯穿不同的附图，相同的附图标记用于相同的元件。

图1是示出构成根据本发明原理的一个示例性实施例的二次电池的安全通风口的示意图。图2是示出构成根据本发明原理的另一个示例性实施例的二次电池的安全通风口的横截面图。

参见图1，安全通风口10被构造为具有相对较薄厚度的断裂诱导部件20。断裂诱导部件20形成在二次电池(未示出)外壳30的一个表面上，该外壳被构造为具有安全通风口10。参见图2，安全通风口10通过压制加工(press machining)被形成为在二次电池的一个表面上具有槽12，断裂诱导部件20形成在安全通风口10周围区域部分上。在本示例性实施例中，断裂诱导部件20可以形成在相对于安全通风口10的近似中心而言的安全通风口10的任意一侧，但本发明不限于此。

当二次电池的内部压力升高到选择值之上，并且安全通风口10受压时，安全通风口10的部分通过具有较薄厚度的断裂诱导部件20而快速断裂，随后安全通风口10完全断裂。换句话说，安全通风口10在二次电池的内部压力异常升高时可以快速断裂。安全通风口10周围区域部分可以被形成为没有断裂诱导部件20，以使该部件比被形成为具有断裂诱导部件20的周围区域部分更厚。相应地，尽管当例如电池跌落时，外力可能会施加于安全通风口10，但是安全通风口10很少会产生诸如泄漏之类的缺陷性断裂。

根据本发明的安全通风口的效果将在以下描述的另一示例性实施例中额外地解释。

图3-5示出根据本发明原理的本示例性实施例的被构造为具有安全通风口的盖板。图3是示出构成根据本发明原理的一个示例性实施例的二次电池的盖板的斜视图。图4是沿图3中的线IV-IV’的横截面图。图5是示出根据图3的示例性实施例的二次电池的盖板的平面图。

在图中，盖板100具有水平伸长的形状。安全通风口110形成在盖板的左侧。电解质注入孔140形成在盖板100的右侧。安全通风口110通过压制加工被构造为在盖板100上具有槽112，断裂诱导部件120a形成在安全通风口110周围区域部分上。断裂诱导部件120a被形成为相对于盖板100其它部分的厚度而言具有较薄的厚度。

期望的是，断裂诱导部件120a以所选择的尺寸形成，并形成在相对于安全通风口110近似中心而言的任意一侧区域上。例如，断裂诱导部件120a形成在与安全通风口110的水平长度的一半对应的区域上。

如果断裂诱导部件120a形成在与安全通风口110的总尺寸相比过小的区域上，则断裂诱导部件120a可能不会随二次电池的内部压力升高而快速断裂。相反，如果断裂诱导部件120a形成在与安全通风口110的总尺寸相比过大的区域上，则断裂诱导部件120a可能由于，例如密封电池跌落所产生的外力而很容易引起诸如泄漏之类的缺陷性断裂。

当安全通风口110形成在图中的水平伸长的盖板100上时，期望的是，断裂诱导部件120a形成在相对于安全通风口110近似中心而言的安全通风口110周围区域的左侧部分上。换句话说，由于安全通风口110的左侧边缘与盖板100的右侧短边缘的距离相对于安全通风口110的右侧边缘与盖板100的右侧短边缘的距离而言更大，因此断裂诱导部件120a形成在安全通风口110周围区域的左侧部分。这是因为与盖板100的左侧短边缘或右侧短边缘相邻的盖板100部分，在二次电池跌落时会受到更大的冲击。

当二次电池的内部压力升高到特定值之上，且内部压力施加于形成在二次电池上的盖板100和安全通风口110时，安全通风口110的一部分通过相对于比盖板100的其它部分而言具有较薄厚度的断裂诱导部件120a快速断裂，随后安全通风口110完全断裂。换句话说，安全通风口110在二次电池的内部压力异常升高时可以快速断裂。安全通风口110周围区域部分可以被形成为没有断裂诱导部件120a，以使该部分由于不存在断裂诱导部件120a而更厚。相应地，尽管当二次电池，例如跌落时，外力可能会施加于安全通风口110，但是安全通风口110被位于安全通风口110周围区域部分上的盖板100的较厚部分加强，于是可能很少发生诸如泄漏之类的缺陷性断裂。

图6示出被构造为具有安全通风口并具有与图3-5的示例性实施例所示的盖板不同形状的盖板。盖板1000的左侧部分和右侧部分中的任一个被构造为相对于盖板1000的近似中间部分而言更厚。安全通风口110和断裂诱导部件120b形成在盖板1000被形成为相对较厚的部分上。

也就是说，被提供以安全通风口110的盖板1000的左侧部分或右侧部分被形成为比盖板1000的其它部分更厚。在如图6所示的本发明一个实施例中，安全通风口110和断裂诱导部件120b形成在盖板1000的右侧部分上。因此，盖板1000的右侧部分被形成为比盖板1000的左侧部分更厚。

根据盖板1000的该结构，安全通风口110可以通过断裂诱导部件120b快速断裂。由于安全通风口110和断裂诱导部件120b形成在盖板1000的较厚部分上，因此尽管盖板1000的总厚度没有增加，但是安全通风口110也不会由于外力而产生诸如泄漏之类的缺陷性断裂。

参见图6，L2表示被构造为具有安全通风口110的盖板1000部分的厚度，L3表示没有形成安全通风口110的盖板1000另一部分的厚度。可以通过使L3与现有盖板的厚度相同，并使L2(与图4中的L1具有相同的厚度)大于现有盖板的厚度，来将制造被构造为具有较大厚度的盖板1000的材料用量及成本的增加最小化。

作为替代地，盖板可以被构造为在该盖板的一部分上具有通风口形成部件(未示出)，该通风口形成部件相对于盖板的其它部分而言更厚。并且安全通风口和断裂诱导部件可以形成在通风口形成部件上。

图7和图8示出根据图3-5的示例性实施例的被构造为具有盖板的二次电池。二次电池被构造为具有为形成二次电池外壳的罐200、盖板100、电极组件300、安全通风口110和断裂诱导部件120a。

罐200以长方体形状或类似长方体的形状形成，并且罐200被构造为具有一个开口侧以便通过该开口侧容纳电极组件300。罐200可以由选自铝(Al)、镀镍(Ni)铝、铁(Fe)、不锈钢(SUS)、铜(Cu)、铜合金或它们的等同物的组中的任何金属制成，但本发明不限于此。

盖板100连接到罐200的上部，以防止电极组件300移出罐200。换句话说，盖板100焊接到罐200的开口侧。通过绝缘垫圈160置入的电极端子150连接到盖板100的中心以防止电短路，电解质注入孔140形成在盖板100一侧的一部分上，安全通风口110和断裂诱导部件120a形成在盖板100另一侧的一部分上。由于安全通风口110和断裂诱导部件120a已在图3-5的示例性实施例中详细描述，因此将省略对该安全通风口110和断裂诱导部件120a的详细描述。用于防止电解质泄漏的塞142连接到电解质注入孔140。

盖板100可以由选自铝(Al)、镀镍(Ni)铝、钢(Fe)、不锈钢(SUS)、铜(Cu)、铜合金或它们的等同物的任一个制成，但本发明不限于此。绝缘垫圈160和电极端子150连接到盖板100的上部，连接到绝缘垫圈160和电极端子150的通孔130形成在盖板100的近似中心上。端板180和绝缘板170位于盖板100的下部上。

阴极板、隔板和阳极板经过几次层压和卷绕后，得到电极组件300。多个电极接线片310和320电连接到电极组件300，每个电极接线片被电连接到阴极板和阳极板中的任一个。在如图7所示的本示例性实施例中，电极接线片对分别连接到阴极板和阳极板，但本发明不限于此。

阴极板可以由现有的铝箔(未示出)制成，阴极活性材料(例如，氧化钴锂、氧化镍锂、氧化锰锂或它们的等同物)可以涂覆在阴极板的表面上。隔板可以由诸如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)之类的锂离子能够穿过的多孔材料制成。阳极板可以由铜箔(未示出)制成，阳极活性材料(例如，石墨、碳或它们的等同物)可以涂覆在阳极板的表面上。

绝缘带(未示出)粘合在电极组件300的表面上，从而阻止电极组件300松开。电极组件300可以很容易地插入罐110。

根据本发明的包括安全通风口的二次电池产生以下效果。

首先，安全通风口可以在二次电池的内部电压升高到预定值之上时通过快速断裂来降低正在升高的二次电池的内部电压。

其次，包括安全通风口的电池即使在诸如电池跌落之类的外部冲击施加于电池时，也可以防止诸如泄漏之类的安全通风口缺陷性断裂，并且可以大大降低安全通风口的缺陷性断裂和异常操作。

本领域技术人员应当理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式或细节上进行各种替换、修改和变化。因此，应当认知到，上述实施例仅为示例的目的，不应解释为对本发明的限制。

Claims

1、一种二次电池，包括：

密封的外壳，在该外壳的内侧形成容纳空间；

电极组件，被容纳于所述外壳的容纳空间的内部；

安全通风口，形成在所述外壳的一个表面上；和

断裂诱导部件，形成在所述外壳上安全通风口周围区域部分处，并且相对于所述外壳的其它部分而言更薄。

2、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述断裂诱导部件形成在与所述安全通风口的水平长度一半对应的外壳区域上。

3、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述断裂诱导部件被形成为与相对于所述安全通风口的中心线而言的所述安全通风口的侧部分对应。

4、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述外壳包括：

具有开口侧的罐；和

密封所述罐的开口侧的盖板，所述安全通风口和所述断裂诱导部件形成在所述盖板上。

5、根据权利要求4所述的二次电池，其中所述盖板具有水平伸长的形状，所述安全通风口被布置在靠近所述盖板的短边缘的盖板部分上，所述断裂诱导部件与所述盖板的短边缘之间的距离大于所述安全通风口与所述盖板的短边缘之间的距离。

6、根据权利要求5所述的二次电池，其中所述断裂诱导部件形成在与所述安全通风口的水平长度一半对应的盖板区域上。

7、根据权利要求5所述的二次电池，其中所述断裂诱导部件被形成为与相对于所述安全通风口的中心线而言的所述安全通风口的侧部分对应。

8、根据权利要求4所述的二次电池，其中相对于所述盖板的水平中心线而言的所述盖板的不同侧部分具有不同的厚度，而且所述安全通风口和所述断裂诱导部件形成在所述盖板的一侧部分上，该侧部分相对于所述盖板的另一侧部分而言更厚。

9、根据权利要求4所述的二次电池，其中所述盖板包括通风口形成部件，该通风口形成部件相对于所述盖板的其它部分而言更厚，并且所述安全通风口和所述断裂诱导部件形成在所述盖板的通风口形成部件上。

10、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述安全通风口包括形成在所述外壳的一个表面上的槽，所述安全通风口沿所述槽断裂。

11、根据权利要求1或4所述的二次电池，其中所述电极组件包括：

阴极板，由涂覆有阴极活性材料的导电类材料制成；

阳极板，由涂覆有阳极活性材料的导电类材料制成；

隔板，置于所述阴极板与所述阳极板之间；和

多个电极接线片，每个电极接线片有一侧电连接到所述阴极板和所述阳极板中的任一个，所述盖板包括电极端子，所述盖板与所述电极端子彼此电绝缘，所述电极组件的多个电极接线片之一电连接到所述电极端子。