CN101479864B - 具有带有在施加过电流时自毁的自切割部分的电极的二次电池 - Google Patents

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Abstract

在本说明书中公开了一种用作中型或大型电池组的单元电池的平板形二次电池，该二次电池具有可以被充电和放电的电极组件，该电极组件以密封状态安装在包括金属层和树脂层的薄板形电池壳内，该电极组件具有在电池壳的密封部分向外突出的电极终端，其中至少一个电极终端在与密封部分间隔一预定距离的位置处设有自切割部分，该自切割部分具有小于电极终端的剩余部分的竖直截面面积的竖直截面面积，以使得该自切割部分在过电流在二次电池中流动时首先断裂。

Description

具有带有在施加过电流时自毁的自切割部分的电极的二次电池
技术领域
本发明涉及一种用于中型或大型电池组的二次电池，更具体而言，涉及一种用作中型和大型电池组的单元电池的平板形二次电池，该二次电池被构造为这样的结构——电极终端中的至少一个在与电池壳的密封部分间隔一预定距离的位置处设有自切割部分，该自切割部分能够在过电流在二次电池中流动时首先断裂，从而确保二次电池的安全。
背景技术
近来，可以充电和放电的二次电池已经广泛用作无线移动设备的能量来源。此外，作为电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的能量来源，二次电池已经吸引了大量关注，这些车辆已被开发用来解决由现有的使用石化燃料的汽油车辆和柴油车辆所引起的诸如空气污染的问题。
小型移动设备使用一个或几个小型电池单元用于每个设备。另一方面，诸如车辆等的中型或大型设备使用具有多个相互电连接的电池单元的电池组作为单元电池，因为高输出和大容量对于中型或大型设备是必需的。
优选地，如果可能，将中型或大型电池组制造得具有小尺寸和小重量。因此，棱形电池或袋形电池通常用作中型或大型电池组的电池单元，该棱形电池或袋形电池可以以高集成度堆叠并且具有小重量容量比。特别地，当前对袋形电池产生了更多的兴趣，因为袋形电池的重量轻、袋形电池电解质泄露的可能性小并且袋形电池的制造成本低。
图1是一个示出了用来制造中型或大型电池组的常规代表性锂离子聚合物二次电池(在下文，经常被称作袋形电池)的制造过程的典型视图。
参照图1，通过将具有阴极/分隔板/阳极结构的电极组件300安装在由包括聚合树脂和铝的薄板制成的袋形电池壳200中，以及在电极引线410和420从电池壳200的上端露出来的同时将电池壳200密封，来制造袋形电池100。
电池壳200包括上盖230和具有接收部分210的下壳220。电池壳200被构造为折叠型的结构，在该折叠型结构中下壳220和上盖230在电池壳200的下端相互整体连接。在电极组件300定位在接收部分210之后，下壳220的上端和侧边缘222结合到上盖230的对应部分，以使得电池壳200被密封。因此，电池壳200的上端和侧边缘222在电池装配之后形成密封部分。
从电极组件300突出的电极头310和320连接到电极引线410和420。薄树脂膜形密封件500附接到在电池壳200和电极引线410和420之间的耦合区域，所述密封件用于防止电解质泄露、防止包含在空气中的湿气渗入电池中、以及确保电极引线410和420的电绝缘。
图2是示出了图1中所示的袋形电池的电极终端耦合部分的局部放大视图。
参照图2，在阴极引线410和阳极引线420从由铝薄板制成的电池壳200的上端露出的同时，阴极引线410和阳极引线420被密封，所述阴极引线和阳极引线与被构造为阴极/分隔板/阳极式结构的电极组件(未示出)电连接。将密封件500分别插在电池壳200和电极引线410和420之间。通过将上盖230附接到下壳220，同时对上盖230和下壳220施加热和压力，来实现电池壳的上盖230和下壳220之间的结合。在本说明书中，密封部分指示通过上盖230和下壳220之间的结合形成的电池壳200的边缘。密封件500的相应区域被包括在该密封部分内。
镍-金属氢化物二次电池已经广泛用作用于中型和大型电池组的单元电池(电池单元)。但是，近来已经以与小型二次电池相同的方式对具有高输出容量比的锂二次电池进行了许多研究，并且某些锂二次电池目前处于商业应用。但是，锂二次电池存在问题：锂二次电池的安全性十分低。特别地，由于先前描述的各种优点，如图1所示的袋形电池优选地用作中型或大型电池组的单元电池；但是，袋形电池也存在问题：电池壳的机械强度低，并且当密封部分互相分离时诸如电解质的易燃材料会泄露从而导致起火。起火是非常严重的危险因素，它降低了具有相互电连接以提供高输出和大容量的多个单元电池的中型或大型电池组的安全性。
引起中型或大型电池组的非正常运行的一个主要因素是在中型或大型电池组中的短路。因此，中型或大型电池组包括各种安全设备，例如保险丝和保护电路。这些安全设备防止在中型或大型电池中出现短路；但是，当高电流瞬间流过时，例如当外部物质(特别是电导体)被引入中型或大型电池组结果在中型或大型电池组中出现短路时，不能够确保中型或大型电池组的安全性。
发明内容
技术问题
因此，本发明致力于解决上述问题以及其它仍未解决的技术问题。
具体地，本发明的目的是提供一种二次电池，该二次电池构造为二次电池的安全性在过电流因外部短路而在二次电池中流动时得到保证的结构。
本发明的另一目的是提供一种包括作为单元电池的二次电池的中型或大型电池组。
技术方案
根据本发明的一个方面，上述和其它目的可以通过提供一种用作中型或大型电池组的单元电池的平板形二次电池来实现，该二次电池具有可以被充电和放电的电极组件，该电极组件以密封状态安装在包括金属层和树脂层的薄板形电池壳内，该电极组件具有在电池壳的密封部分向外突出的电极终端，其中至少一个电极终端在与密封部分间隔预定距离的位置处设有自切割部分，该自切割部分具有小于电极终端的剩余部分的竖直截面面积的竖直截面面积，以使得该自切割部分在过电流在二次电池中流动时首先断裂。
在根据本发明的二次电池中，当过电流因中型或大型电池组的异常运行而在二次电池中瞬间流动时，电极终端的自切割部分在过热的电极终端产生的热被传递到电池壳的密封部分以使得密封部分分离之前断裂。因此，防止了诸如电解质的易燃材料的泄露，并且二次电池的运行中断，从而二次电池的安全性得到保证。此外，即使当具有比密封部分分离时所在的电流值更小的值的过电流在二次电池中流动时，根据本发明的二次电池的电极终端也断裂。因此，二次电池的安全性得到保证。
如先前所限定的，根据本发明的二次电池通常被构造为平板形结构，因此，当利用二次电池来制造中型或大型电池组时，多个二次电池可以以高集成度一个在另一个上地堆叠。平板形结构具有大的长度厚度比和宽度与厚度比。优选地，平板形结构是矩形或正方形结构。
电池壳被构造为薄板形结构，包括金属层和树脂层以防止湿气渗入电池壳、防止电解质从电池壳泄露以及当电池壳被密封时提供密封性。在一个优选实施方案中，电池壳由包括金属层和树脂层的薄板制成，并且电池壳被构造为这样的结构：电极组件安装在具有一个或多个整体成形的表面的一体式薄板构件中，并且该一体式薄板构件的开口区域互相结合以使得该一体式薄板构件被密封；或者被构造为这样的结构：电极组件安装在一个完全分离的两件式薄板构件之间，并且该两件式薄板构件的边缘的接触区域互相结合以使得该两件式薄板构件被密封。薄板的代表性实施例可以是在其相对的主表面形成有树脂层的铝薄板。在一个优选实施方案中，根据本发明的二次电池是袋形二次电池。
电极组件并不特别限定，只要电极组件包括可以充电和放电的阴极和阳极。例如，电极组件可以构造为具有阴极/分隔板/阳极布置的凝胶卷型或堆叠型结构。优选地，电极组件是堆叠型电极组件。在一个优选实施方案中，所述电极组件用于锂离子电池或者锂离子聚合物电池中，所述锂离子电池或锂离子聚合物电池使用锂金属氧化物作为阴极活性材料以及利用含碳材料用作阳极活性材料。尽管锂二次电池具有如前所述的有益的性能和优点，锂二次电池也存在问题：锂二次电池的安全性低。但是，通过根据本发明的结构能够保证锂二次电池的安全性。
在根据本发明的平板形二次电池的中，在电极组件安装在电池壳内的同时，电池壳的开口边缘互相结合到一起，以使得电池壳被密封。电极终端从电池壳的密封部分向外突出。阴极终端和阳极终端可以位于相同侧。替代地，阴极终端和阳极终端可以位于不同侧。电极终端可以是从集电器突出的电极头或者连接到电极头的电极引线。电极终端由导电材料制成。例如，阴极终端由铝板制成，而阳极终端由铜板制成。铝的熔点比铜的熔点小。因此，在一个优选实施方案中，自切割部分形成在铝阴极终端。
根据本发明，自切割部分形成在电极终端，同时自切割部分与电池壳的密封部分间隔一预定距离，以使得在过电流在二次电池中流动时自切割部分首先断裂。
自切割部分是一个截面面积小于相应的电极终端的剩余部分的竖直截面面积的区域。电阻与电极终端的截面面积成反比。因此，自切割部分是一个具有相对高的电阻的区域。当二次电池正常运行时自切割部分的电阻是可忽略的。但是，当二次电池异常运行时，例如当外部短路时因发生过电流在二次电池中流动时，相对大量的热从自切割部分产生，结果是一旦出现过电流，自切割部分就自动断裂，从而中断了电传导。因此，自切割部分充当二次电池的安全元件。该原理将在下文中更详细的描述。
通常，电阻、电流和发热量之间的关系用以下的公式1表示。
W＝I2×R   (1)
其中，W表示发热量，I表示电流以及R表示电阻。
而且，如以下的公式2所示，电阻与截面面积成反比。
R∝1/A     (2)
其中，A表示截面面积。
如以上的公式1所示，当过电流在二次电池中流动时，电极终端的发热量突然增加。特别地，如以上的公式2所示，电极终端发热量在具有小截面面积的区域突然增加。因此，电极终端的自切割部分因产生的大量的热以及因小截面面积引起的小热容量而易于断裂。
优选地，自切割部分具有等于电极终端的剩余部分的竖直截面面积的30-90％的竖直截面面积。当自切割部分的竖直截面面积太小时，在二次电池的正常运行中的电力消耗由于高电阻而大大增加。另一方面，当自切割部分的竖直截面面积太大时，自切割部分在过电流在二次电池中流动时难以自动断裂。因此，不能够实现预期的效果。
自切割部分的长度与电极终端的电阻以及与自切割部分在过电流在二次电池中流动时自动断裂所需的自切割部分发热量相关。当自切割部分的竖直截面面积小时，自切割部分被成形为自切割部分具有大的长度。另一方面，当自切割部分的竖直截面面积大时，自切割部分被成形为自切割部分具有小的长度。因此，可以在适当范围内设置自切割部分的长度，以便防止在二次电池的正常运行过程中的电力损失，并且考虑到在二次电池的正常运行过程中的自切割部分的适当断裂所需的发热量的情况。
只要自切割部分的形状满足上述的条件，自切割部分的形状并不具体限定。例如，自切割部分可以被构造为其中电极终端的宽度减小的结构、其中电极终端的厚度减小的结构或者其中在电极终端中形成至少一个通孔的结构。根据情况，自切割部分可以被构造为上述两种或更多种结构的组合。优选地，考虑到通孔的机械强度，自切割部分被构造为其中在电极终端中形成至少一个通孔的结构。
自切割部分被构造为其中电极终端的宽度通过在电极终端的至少一侧形成具有各种形状的凹部而减小的结构。例如，凹部可被成形为圆形、V字形或方形。但是，凹部的形状不限于上述这些形状。根据本发明的实验结果显示，在相应的电极终端的相对侧形成V字形凹部是优选的。
通过部分地或者完全地轧制电极终端的宽度可以制造具有减小的厚度的电极终端。
通过在电极终端的中间或者边缘钻出具有各种形状的通孔可以制造出在其内形成有通孔的电极终端。通孔可以被成形为圆形、椭圆形、矩形或三角形。但是，至少一个通孔的形状不限于上述形状。根据自切割部分的形状，可以以各种方式成形自切割部分。例如，自切割部分可以通过锻造、轧制或冲压来成形。
在电极终端内形成的自切割部分的数量并不具体限定。根据需要，在电极终端内可以成形两个或更多个自切割部分。
如前所述，自切割部分被成形在自切割部分与电池壳的密封部分间隔一预定距离的位置处。所述距离被限定为这样的一个距离，在该距离自切割部分可以在过电流在二次电池中流动时在自切割部分产生的热被传递到电池壳的密封部分以使得密封部分分离之前断裂。因此，优选地，如果可能，自切割部分与密封部分间隔开。例如，自切割部分可被成形在邻近连接件的位置，所述连接件例如为连接到二次电池的电极终端的连接件。
根据与单元电池和电池组的构造相关的各种因素，例如单元电池的结构、尺寸、数量和工作电压，可以确定自切割部分断裂所处的过电流范围。例如，在用作电动车辆和混合电动车辆的电源的中型或大型电池组的正常工作条件下，通常流动着50至100A的电流以及流动着最大150至250A的电流。本申请的发明人所进行的实验表明，当将大约500A的电流供应到电池组的单元电池时，单元电池膨胀。当将大约1600A的电流供应到单元电池时，电池壳的邻近电极终端的密封部分部分地分离。当将大约1800至200A的电流供应到二次电池时，以烟的形式发生电解质的泄露，并且发生电池壳的密封部分分离，从而单元电池因电极终端过热而着火。会发生过电流的传导，例如当电池组由于诸如导电体的外来物质而被短路(外部短路)时。电池组的单元电池因外部短路而着火的过程将在下文更详细地描述。
当外部导体与电池组的阴极终端和阳极终端瞬时接触而导致发生短路时，过电流在阴极终端和阴极终端流动。过电流的值根据各种因素确定，例如引起短路的导体的电阻以及电极终端的内电阻。电极终端的发热量可以用以下的公式3表示。
Q＝CMT＝Pt＝IVt＝I2Rt    (3)
其中，Q表示发热量，C表示比热，M表示质量、T表示温度以及t表示时间。
当高过电流I在电极终端中流动时，或者相对低的过电流I在长时段t内在电极终端中流动时，发热量和温度因电极终端的电阻R而增加。
当电极终端的增加的温度超过电池壳的密封部分的熔点(150至200℃)时，电池壳的密封部分被熔化，结果是电池壳的结合区域互相分离，并且电解质从电池壳泄露。电解质可以以烟的形式泄露。电解质泄露是单元电池着火的一个原因。当诸如电解质的易燃部件与过热的电极终端接触时，通常发生单元电池着火。但是，在形成着火条件的状态下，可以因其它各种原因而容易发生单元电池着火。除了单元电池着火之外，当电极终端的温度达到电极终端材料的熔点温度(对于铝来说为660℃)时电极终端断裂。
当过电流在单元电池中流动时，单元电池的电极终端被焦耳加热，结果是电极终端的温度瞬间升高。所产生的热被传递到电池壳的密封部分。因此，当电极终端因过电流的传导而过热但传导时间短时，热也不足以传递到电池壳的密封部分。因此，密封部分并不出现分离。在根据本发明的二次电池中，当过电流在二次电池中流动时，由电极终端的自切割部分产生高热，结果是自切割部分立即断裂。因此，抑制了连续发热，并且电池壳的密封部分不会因短时段内产生的热而分离。而且，将引起电极终端断裂的最大电流的值降低到不会引起密封部分分离、或者至少不会引起易燃部件泄露的电流值。因此，能够防止上述着火机制的过程。
因此，根据本发明，引起自切割部分断裂的电流值是指不会引起密封部分分离或者至少不会引起易燃部件泄露的电流值。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括一个或多个如上所述构造的二次电池的中型或大型电池组。
通常，中型或大型电池组通过将多个单元电池电连接来构造，图1中示出了其中一个单元电池。由于单元电池至少部分地或完全地互相串联连接以提供高输出、大容量的电能，在这些互相串联连接的单元电池中的一个或多个单元电池是二次电池。在单元电池互相串联连接的结构中，即使当单元电池中的一些被短路时，单元电池的运行中断，从而使根据本发明的电池组的安全性得到保证。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中可以更清楚地明白本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，在这些附图中：
图1是一个示出了用于中型或大型电池组的常规代表性袋形锂离子聚合物二次电池的典型视图；
图2是一个示出了图1所示的袋形电池的电极终端耦合部分的局部放大视图；
图3是一个示出了根据本发明的优选实施方案的一种二次电池的局部立体图，同时包括阴极终端的竖直截面视图，该二次电池被构造为其中作为自切割部分的V字形凹部在阴极终端的相对侧形成；
图4是一个示出了图3所示的二次电池的改型的典型视图，该二次电池被构造为其中吸热层邻近二次电池的密封部分而形成在阴极终端上；
图5是一个示出了根据本发明的另一优选实施方案的一种二次电池的局部立体图，同时包括阴极终端的竖直截面视图，该二次电池被构造为其中作为自切割部分的矩形凹部在阴极终端的相对侧形成；
图6是一个示出了根据本发明的另一优选实施方案的一种二次电池的局部立体图，同时包括阴极终端的竖直截面视图，该二次电池被构造为其中作为自切割部分的通孔在阴极终端的中间区域形成；
图7是一个示出了根据本发明的另一优选实施方案的一种二次电池，同时包括阴极终端的竖直截面视图，该二次电池被构造为其中作为自切割部分的两个通孔在阴极终端的中间区域形成；
图8是一个示出了根据本发明的另一优选实施方案的一种二次电池的局部立体图，同时包括阴极终端的竖直截面视图，该二次电池被构造为其中作为自切割部分的凹槽在阴极终端的中间区域形成；
图9是示出了当将过电流供应到根据对比例1的电池时电极头和电池的温度变化的图表；
图10是示出了当将过电流供应到根据对比例1的电池时电极头和电池的电压和电流变化的图表；
图11是示出了当将过电流供应到根据实施例1的电池时电极头和电池的温度变化的图表；
图12是示出了当将过电流供应到根据实施例1的电池时电极头和电池的电压和电流变化的图表；
图13是示出了当将过电流供应到根据实施例2的电池时电极头和电池的温度变化的图表；
图14是示出了当将过电流供应到根据实施例2的电池时电极头和电池的电压和电流变化的图表；
图15是示出了当将过电流供应到根据实施例3的电池时电极头和电池的温度变化的图表；以及
图16是示出了当将过电流供应到根据实施例3的电池时电极头和电池的电压和电流变化的图表。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施方案。但是应注意，本发明的范围并不受示出的实施方案限制。
图3是一个示出了一种根据本发明的一个优选实施方案的二次电池的局部立体图，同时包括阴极终端的竖直截面图，该二次电池被构造为其中作为自切割部分的V字形凹部在阴极终端的相对侧形成。
参照图3，由铝制成的阴极终端411包括自切割部分431，该自切割部分由在阴极终端411的相对侧形成的V字形凹部构成。因此，自切割部分431在其中间区域A-A处的竖直截面面积SA小于阴极终端411在其剩余区域的竖直截面面积ST，从而阴极终端411的自切割部分431因过电流在二次电池中流动时所产生的大量热而易于断裂。
自切割部分431与电池壳200的密封部分240间隔一预定距离L。因此，在因传导过电流而过度加热的自切割部分431产生的热传递到密封部分501之前，需要特定的时间。因此，距离L被限定为这样的一个距离，即在该距离处自切割部分431可以在由自切割部分431所产生的热传递到密封部分501之前断裂。
根据情况，诸如保护电路模块(PCM)的在相变过程中具有高潜热的吸热材料可以被包括在密封部分240。替代地，如图4所示，吸热层440可以邻近密封部分240而形成在阴极终端411上，用于吸收从自切割部分431传导的热，以抑制热传导到密封部分240。
图5是一个典型地示出了根据本发明的另一优选实施方案的一种二次电池的局部立体图，同时包括阴极终端的竖直截面图，该二次电池被构造为其中作为自切割部分的矩形凹部在阴极终端的相对侧形成。
参照图5，由铝制成的阴极终端412包括自切割部分432，该自切割部分由在阴极终端412的相对侧形成的矩形凹部构成。因此，自切割部分432在其中间区域B-B处的竖直截面面积SB小于阴极终端412在其剩余区域的竖直截面面积ST，从而阴极终端412的自切割部分432因过电流在二次电池中流动时所产生的大量热而易于断裂。
图6是一个示出了根据本发明的另一优选实施方案的一种二次电池的局部立体图，同时包括阴极终端的竖直截面图，该二次电池被构造为其中作为自切割部分的通孔在阴极终端的中间区域形成；以及图7是一个示出了根据本发明的另一优选实施方案的二次电池的局部立体图，同时包括阴极终端的竖直截面图，该二次电池被构造为其中作为自切割部分的两个通孔在阴极终端的中间区域形成。
参照这些附图，自切割部分433、434在其中间区域的C-C、D-D处的竖直截面面积SC、SD小于阴极终端413、414在其剩余区域的竖直截面面积ST，从而阴极终端413、414的自切割部分433、434因过电流在二次电池中流动时所产生的大量热而易于断裂。
图8是一个局部立体图，示出了根据本发明的另一优选实施方案的一种二次电池，其被构造为其中作为自切割部分的凹槽在阴极终端的中间区域形成，同时包括阴极终端的竖直截面图。
参照图8，通过将阴极终端415部分地轧制形成自切割部分435。自切割部分435在其中间区域E-E处的竖直截面面积SE小于阴极终端415在其剩余区域的竖直截面面积ST，由此阴极终端415的自切割部分435因过电流在二次电池中流动时所产生的大量热而易于断裂。
如可从上述几个说明性结构看到的，自切割部分根据本发明可以具有多种形状。因此，除了如图3至8所示的自切割部分的形状之外，自切割部分的其它不同形状应被解释为在本发明的范围之内，只要通过自切割部分的该种形状实现了本发明的效果。
在下文中，将更详细地描述本发明的实施例。但是，应注意，本发明的范围并不受示出的实施例限制。
[对比例1]
制备一袋形二次电池，该二次电池大致被构造为图1所示的结构并且包括铝阴极头和铜阳极头。从电池壳的密封部分露出的电极头的尺寸为4.5厘米宽和0.02厘米厚。电源的供电端子(power terminal)连接到阴极头的末端和阳极头的末端，并且将大于500A的电流供应到二次电池，以便通过肉眼确认二次电池的变化。
实验结果显示，当大约500A的电流供应到二次电池时，电池本体膨胀。当大约1600A的电流供应到二次电池时，电池壳的密封部分分离(通气)并且出现电解质的泄露(冒烟)。当大约1800A的电流供应到二次电池时，电池壳的密封部分完全分离。在当大约2000A的电流供应到二次电池大约0.9秒之后，二次电池着火。在当大约2000A的电流供应到二次电池大约1.2秒之后，二次电池的阴极头断裂。即使在阴极头断裂之后，由于电解质从二次电池的分离的密封部分泄露，火焰仍然持续。
图9是一个示出了当过电流供应到电池(短路开始)时电极头和电池的温度变化的图表，以及图10是一个示出了当过电流供应到电池时电极头和电池的电压和电流的变化的图表。
参照这些附图，推断出，在施加过电流之后、即由于出现外部短路后产生的电池壳的密封部分的分离，是由电极头产生的热导致的，而不是由二次电池的内部压力导致的。
[实施例1]
如图3所示的V字形切口在根据对比例1制备的袋形二次电池的阴极头的相对侧形成。V字形切口被成形为使得切口的中心与电池壳的密封部分间隔1.5厘米并且切口具有5毫米的宽度。
图11和12示出了在过电流以与对比例1相同的方式供应到二次电池之后所获得的实验结果。
参照这些附图以及用肉眼检查的结果，二次电池的阴极头在当大约1690A的过电流供应到二次电池0.8秒之后断裂。但是，电池壳的密封部分没有分离，并且二次电池没有着火。
[实施例2]
如图6所示的通孔在根据对比例1制备的袋形二次电池的阴极头内形成。该通孔被成形在阴极头的中间区域内，以使得通孔具有相当于阴极头的表面面积的大约40％的大小。
图13和14示出了在过电流以与对比例1相同的方式供应到二次电池之后所获得的实验结果。
参照这些附图以及用肉眼检查的结果，二次电池的阴极头在当大约1600A的过电流供应到二次电池1.6秒之后断裂。电池壳的密封部分轻微分离；但是二次电池没有着火。
[实施例3]
如图7所示的两个通孔在根据对比例1制备的袋形二次电池的阴极头内形成。通孔被成形在阴极头的中间区域，以使得每一个通孔具有相当于阴极头的表面面积的大约25％的大小。而且，将通孔布置为使得通孔互相间隔大约2毫米。
图15和16示出了在过电流以与对比例1相同的方式供应到二次电池之后所获得的实验结果。
参照这些附图以及用肉眼检查的结果，二次电池的阴极头在当大约1600A的过电流供应到二次电池1.0秒之后断裂。但是，电池壳的密封部分没有分离，并且二次电池没有着火。
如从实施例2和实施例3的结果可以看到，密封部分分离的可能性随着阴极头的断裂时间的增加而增加。但是，可以看到，由于本发明的自切割部分，二次电池没有着火。
工业实用性
如从上述描述明显可见，根据本发明的用于中型或大型电池组的二次电池被构造为这样一种结构，在该结构中当过电流因外部短路而在二次电池中流过时，二次电池的电极终端在电池壳的密封部分分离以及诸如电解质的易燃部件从电池壳泄露之前断裂。因此，本发明具有保证二次电池的安全性的效果。
虽然为了说明性目的已经公开了本发明的优选实施方案，本领域普通技术人员应理解，在不脱离如所附的权利要求公开的本发明的范围和主旨下，各种改型、附加和替代是可能的。

Claims (15)

1.一种用作中型或大型电池组的单元电池的平板形二次电池，该二次电池具有可以被充电和放电的电极组件，该电极组件以密封状态安装在包括金属层和树脂层的薄板形电池壳内，该电极组件具有在电池壳的密封部分外突出的电极终端，其中
至少一个电极终端在与密封部分间隔预定距离的位置处设有自切割部分，该自切割部分具有小于所述至少一个电极终端的剩余部分的竖直截面面积的竖直截面面积，以使得该自切割部分在过电流在二次电池中流动时首先断裂，并且
所述密封部分包括在相变过程中具有高潜热的吸热材料，或者一吸热层邻近所述密封部分而形成在阴极终端上。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中
所述电池壳由包括金属层和树脂层的薄板制成，并且
所述电池壳被构造为这样的结构：其中电极组件安装在具有一个或多个整体成形的表面的一体式薄板构件中，并且该一体式薄板构件的开口区域互相结合以使得该一体式薄板构件被密封；或者被构造为这样的结构：其中电极组件安装在一个完全分离的两件式薄板构件之间，并且该两件式薄板构件的边缘的接触区域互相结合以使得该两件式薄板构件被密封。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池是袋形电池。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池是锂离子电池或锂聚合物电池。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述自切割部分形成在由铝制成的阴极终端。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述自切割部分具有等于所述至少一个电极终端的剩余部分的竖直截面面积的30-90％的竖直截面面积。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述自切割部分被构造为其中所述至少一个电极终端的宽度减小的结构、其中所述至少一个电极终端的厚度减小的结构或者其中在所述至少一个电极终端中形成至少一个通孔的结构。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述自切割部分被构造为其中在所述至少一个电极终端中形成至少一个通孔的结构。
9.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述自切割部分被构造为其中所述至少一个电极终端的宽度通过在所述至少一个电极终端的至少一侧中形成凹部而减小的结构。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中所述凹部是V字形凹部。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述距离被限定为这样的一个距离，在该距离下所述自切割部分可以在过电流在二次电池中流动时，在从所述自切割部分产生的热被传递到电池壳的密封部分以使得密封部分分离之前断裂。
12.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述自切割部分被成形在邻近电池组的连接构件的位置，所述连接构件连接到所述二次电池的电极终端。
13.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述过电流具有不会引起密封部分分离或者至少不会引起易燃部件泄露的值。
14.一种包括一个或多个权利要求1至13中任一项所述的二次电池的中型或大型电池组。
15.根据权利要求14所述的电池组，其中所述电池组包括多个至少部分或完全互相串联连接的单元电池，并且互相串联连接的所述单元电池中的一个或多个单元电池是所述二次电池。
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