CN101604759B - 二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二次电池，当电池被竖直施压时，该电池通过下部设置有凹槽的罐，使电极组件从下方排出从而防止电极之间的短路。所述二次电池包括：电极组件；罐，其具有用于容纳所述电极组件的上开口以及位于所述罐的下部的凹槽部；以及用于密封所述罐的盖组件。

Description

二次电池

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2008年6月9日提交韩国知识产权局(KIPO)的韩国专利申请10-2008-0053800的权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池。

背景技术

通常，将阴极板和阳极板以及置于所述电极板之间的隔板一起卷绕成胶卷结构而形成电极组件，并将电极组件放置在具有电解液的罐中，然后用盖组件密封该罐的上开口，从而制造出锂二次电池。

在矩型二次电池中，罐具有大致矩形形状，并为由诸如铝(Al)或铝合金的轻质导电金属制成的金属容器。因此，所述罐用作电池的一个端子。所述罐可通过深冲压工艺形成。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种二次电池，其包括：电极组件；罐，其具有用于容纳所述电极组件的上开口以及位于所述罐的下部的凹槽部；以及用于密封所述罐的盖组件。

所述罐可包括宽表面、窄表面和下表面，所述凹槽部可以以平行于所述下表面的直线形状被设置在所述宽表面和窄表面上。

所述凹槽部可形成为包括多个断裂槽的断裂槽组。

任意两个相邻断裂槽之间的间隔可比所述多个断裂槽中的任一个的宽度窄。

所述断裂槽的深度可为所述罐的所述宽或窄表面的厚度的55％-75％。

所述断裂槽的断裂强度可低于当所述盖组件被焊接至所述罐时所述罐与所述盖组件之间的焊接强度。

多个凹槽部可沿平行于所述下表面的方向设置。

所述凹槽部可形成为包括线性连续断裂槽的沟槽。

另外，所述凹槽部可设置为包括在与所述下表面平行的方向上的之字形连续断裂槽的沟槽。

所述罐可包括宽表面、窄表面和下表面，并且所述凹槽部可以以直线形状被设置在所述下表面上。

所述凹槽部可形成为包括多个断裂槽的断裂槽组。

任两个相邻断裂槽之间的间隔可比所述多个断裂槽中的任一个的宽度窄。

所述断裂槽的深度可为所述罐的所述下表面的厚度的55％-75％。

所述凹槽部可形成为包括线性连续断裂槽的沟槽。

另外，所述凹槽部可设置为包括在与所述下表面平行的方向上的之字形连续断裂槽的沟槽。

所述罐可为圆柱形或棱柱形罐。

附图说明

随着本发明通过以下结合附图的详细描述变得更好理解，本发明更完全的理解及其更多的附带优点将很容易显现，附图中相同的附图标记表示相同或相似的部件，其中：

图1是根据本发明示例性实施例的二次电池的分解立体图；

图2a是根据本发明第一实施例的罐的立体图；

图2b是沿图2a的‘I-I’线的剖视图；

图3是根据本发明第二示例性实施例的罐的立体图；

图4是根据本发明第三示例性实施例的罐的立体图；

图5是根据本发明第四示例性实施例的罐的立体图；

图6是根据本发明第五示例性实施例的罐的立体图；

图7是根据本发明第六示例性实施例的罐的立体图；

图8是根据本发明另一示例性实施例的锂二次电池的分解立体图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明示例性实施例进行详细描述。通过参照下面结合附图的对实施例的详细描述，本发明的各方面和各特征以及实现所述各方面和各特征的方法将变得明显。然而，本发明不限于下文中公开的实施例，而是能以不同的形式实现。说明书中所限定的内容，例如详细的结构和元件，仅是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节，而本发明被限定为具有所附权利要求的范围。在本发明的整个说明书中，各附图中相同的附图标记用于表示相同的元件。

图1为根据本发明一个示例性实施例的锂二次电池的分解立体图，图2a为根据本发明第一实施例的罐的立体图，图2b为沿图2a的‘I-I’线的剖视图。

参见图1、图2a和图2b，锂二次电池100包括电极组件110、罐120和盖组件130。相对较薄的凹槽部140形成在罐120的下部。在锂二次电池100的竖直压缩试验过程中，凹槽部140断裂，因此电极组件110从罐120的下方排出(discharge)。换句话说，在竖直压缩试验中，通过利用其下部设置有凹槽部140的罐120，电极组件110从下方排出，从而锂二次电池100防止电极组件110上部的电极之间短路。

电极组件110包括阴极板111、阳极板112和置于阴极板111与阳极板112之间的隔板113。另外，电极组件110还包括阴极接线片114和阳极接线片115，每一个接线片均具有从电极组件110的上部延伸并被固定的端部。阴极接线片114从阴极板111抽出，阳极接线片115从阳极板112抽出。另外，阴极和阳极接线片114和115可由铝(Al)、镍(Ni)或铜(Cu)制成。通常，阴极接线片114由铝(Al)制成，而阳极接线片115由镍(Ni)制成。另外，绝缘带116卷绕在阴极接线片114和阳极接线片115的从电极组件110的上部延伸出的部分上，以防止阴极板111与阳极板112之间短路。另一方面，为了提高电容量，通常通过将隔板113置于阴极板111与阳极板11 2之间以将阴极板111和阳极板112彼此绝缘并将这三者共同卷绕成胶卷结构而形成电极组件110。阴极和阳极活性材料分别涂覆在阴极板111和阳极板112上。阴极活性材料可以是高度稳定的锂锰化合物，阳极活性材料可以是碳化合物。然而本发明不限于此。

罐120包括宽表面121、窄表面122和下表面123，其中下表面123密封宽表面121和窄表面122的下部，由此形成用于容纳电极组件110的空间。凹槽部140形成在罐120的下部。另外，在罐120的上部形成开口，电极组件110通过该开口被插入。该开口由盖组件130密封。换句话说，在矩形二次电池中，罐120被制成为具有一个打开端的大致矩形状，并可通过诸如深冲压的工艺制成。罐120可由诸如铝(Al)或铝合金的轻质导电金属制成。罐120自身可用作端子。

在罐120中，宽表面121被定义为具有相对长的宽度或具有相对长的水平边缘长度的侧壁。一对宽表面121面向彼此分隔开，从而形成罐120的前后表面。窄表面122被定义为具有相对短的宽度或具有相对短的水平边缘长度的侧壁。窄表面122延续至宽表面121的侧边缘。一对窄表面122面向彼此分隔开，从而形成罐120的两个侧表面。窄表面122可形成为弧形。下表面123与罐120的上开口对应并被密封。另外，下表面123延续至宽表面121和窄表面122的下部。下表面123支撑锂二次电池100的结构件或容纳物。

凹槽部140可形成为平行于下表面123的条形。另外，凹槽部140形成在罐120的下部，也就是说，宽表面121和窄表面122的下部。凹槽部140可形成为包括多个断裂槽145a的断裂槽组145。断裂槽组145进一步包括间隔区域145b。

间隔区域145b被定义为与两个相邻断裂槽145a之间的空间对应的区域。换句话说，所述多个断裂槽145a和间隔区域145b顺序且重复形成在同一直线上，由此形成断裂槽组145。间隔区域145b设置在宽表面121和窄表面122的部分中，从而具有与宽表面121和窄表面122相同的厚度(d1)。

另一方面，希望断裂槽145a的宽度(w1)大于间隔区域145b的宽度(w2)。这正是在竖直压缩试验中当力(Fa)沿竖直方向(z)施加到两个窄表面122时整个断裂槽组145易于断裂且容纳在罐120中的电极组件110能平滑地从下方排出的原因。因此，在竖直压缩试验中，断裂槽145a的宽度(w1)和间隔区域145b的宽度(w2)是确定断裂强度的重要因素。因为电极组件110的下部具有相对简单的结构，从而电极组件110从下方排出，由此短路的可能性相对较低。

另一方面，阴极接线片114和阳极接线片115从电极组件110的上部延伸，并以复杂的结构电连接至盖组件130。另外，即使在阴极接线片114或阳极接线片115从电极组件110分别向上或向下延伸时，电极组件110的下部仍具有相对简单的结构，从而与电极组件110的上部相比，短路的可能性相对较低。

另一方面，如果间隔区域145b的宽度(w2)大于断裂槽145a的宽度(w1)，焊接至罐120上部的盖组件130可能在整个断裂槽组145断裂之前被打开，从而电极组件110在竖直压缩试验中可能从上方排出。因此，如在传统电池中一样可能发生电极间的短路或火灾。希望断裂槽145a的深度(d2)为罐120的宽表面或窄表面的厚度(d1)的55％-75％。竖直压缩试验中，深度(d2)与厚度(d1)之比是确定断裂强度的另一重要因素。希望断裂槽145a的断裂强度低于当罐120和盖组件130焊接在一起时罐120和盖组件130之间的焊接强度。当断裂槽145a的深度(d2)小于罐120的厚度(d1)的55％时，盖组件130可能在整个断裂槽组145断裂之前被打开，从而电极组件110在竖直压缩试验中可能从上方排出。

另外，断裂槽组145也可能只部分断裂或可能不会断裂。换句话说，当断裂槽145a的深度(d2)小于罐120的宽表面或窄表面的厚度(d1)的55％时，断裂槽145a的断裂强度高于罐120与盖组件130之间的焊接强度。另一方面，当断裂槽145a的深度(d2)大于罐120的宽表面或窄表面的厚度(d1)的75％时，断裂槽145a的内侧弯曲，从而在锂二次电池100的组装过程中对电极组件110造成损害。另外，当向电池施压以将诸如盖组件130的结构安装在上部时，罐120可能会被部分压碎，或断裂槽组145上方的部分可能会向下被压碎。因此，当断裂槽145a的宽度(w1)大于间隔区域145b的宽度(w2)且断裂槽145a的深度(d2)为罐120的宽表面或窄表面的厚度(d1)的55％-75％时，电极组件110在竖直压缩试验中能平滑地从下方排出，从而能防止电极之间的短路。从而可提高锂二次电池100的安全性。

另一方面，在图1、图2a和图2b中，凹槽部140包括一个断裂槽组145。然而，本发明不限于此。例如，凹槽部140还可在宽表面121和窄表面122不同位置处进一步包括沿与形成在罐120下部的断裂槽组145平行的方向的另一条形断裂槽组145。换句话说，断裂槽组145的数量不限。

盖组件130设置在罐120的上部并通过焊接完成。盖组件130与罐120之间的焊接强度大于凹槽部140的断裂强度。盖组件130包括盖板131、垫圈132、电极端子133、绝缘板134、端子板135、绝缘壳体136和塞子137。

盖板131包括端子孔131a和电解液注入孔131b。电极端子133可通过端子孔131a被插入。电极端子133与侧壁由绝缘材料制成的垫圈132组装，然后被插入端子孔131a，从而将金属盖板131和电极端子133彼此绝缘。

另一方面，电解液注入孔131b设置在盖板131的一侧，以将电解液注入罐120。在电解液通过电解液注入孔131b被注入之后，电解液注入孔131b由塞子137密封，以防止电解液的泄露。绝缘板134设置在盖板131下方。端子板135设置在绝缘板134下方。因此，绝缘板134将盖板131与端子板135绝缘。

另一方面，端子板135与电极端子133的下端结合。因此，电极组件110的阳极板112通过阳极接线片115和端子板135被电连接至电极端子133。电极组件110的阴极板111通过阴极接线片114被电连接至盖板131或罐120。

绝缘壳体136设置在端子板135下方。绝缘壳体136包括阳极接线片孔136a、阴极接线片孔136b和电解液注入孔136c。

塞子137用于在电解液注入到电解液注入孔131b之后密封该电解液注入孔131b。除了使用塞子137之外，电解液注入孔131b还可通过将球压入其中而被密封。

如上所述，锂二次电池100包括在下部设置有凹槽部140的罐。因此，锂二次电池100在竖直压缩试验中能平滑地从下方排出。另外，通过使电极组件110向下平滑地排出可防止电极之间的短路。从而可提高锂二次电池100的安全性。

下文将描述根据本发明第二实施例的锂二次电池。

图3是根据第二实施例的罐的立体图。

除了凹槽部的结构之外，第二实施例的锂二次电池与第一实施例的锂二次电池具有相同的元件。因此，相同的附图标记用于相同的元件，并省略其详细说明。因此，下文主要解释说明与第一实施例不同的凹槽部。

锂二次电池100包括电极组件110、罐220和盖组件130。相对较薄的凹槽部240形成在罐220的下部。罐220通过与第一实施例的罐120相同的材料和工艺形成并执行相同的功能。

参见图3，罐220包括宽表面121、窄表面122和下表面123，其中下表面123密封宽表面121和窄表面122的下部，从而形成用于容纳电极组件110的空间。罐220进一步包括凹槽部240。

凹槽部240形成在罐220的下部，也就是说，位于宽表面121和窄表面122的下部。另外，凹槽部240可以以与下表面123平行的条形形成在罐220的下部。凹槽部240形成为由线性连续的断裂槽245构成的沟槽形状。

与第一实施例的由包括多个断裂槽145a和间隔区域145b的断裂槽组145形成的凹槽部140不同，凹槽部240由单一断裂槽245形成。因此，第二实施例的锂二次电池在竖直压缩试验中比第一实施例更容易断裂，从而使电极组件110能更平滑地从下方排出。

下文将描述根据本发明第三实施例的锂二次电池。

图4是根据第三实施例的罐的立体图。

除了凹槽部的结构之外，第三实施例的锂二次电池与第一实施例的锂二次电池具有相同的元件。因此，相同的附图标记用于相同的元件，并省略其详细说明。因此，下文主要解释说明与第一实施例不同的凹槽部。

锂二次电池100包括电极组件110、罐320和盖组件130。相对较薄的凹槽部340形成在罐320的下部。罐320通过与第一实施例的罐120相同的材料和工艺形成并执行相同的功能。

参见图4，罐320包括宽表面121、窄表面122和下表面123，其中下表面123密封宽表面121和窄表面122的下部，由此形成用于容纳电极组件110的空间。罐320进一步包括凹槽部340。

凹槽部340形成在罐320的下部，也就是说，宽表面121和窄表面122的下部。另外，凹槽部340可以以与下表面123平行的条形形成在罐320的下部。凹槽部340形成为具有在与下表面平行的方向上的之字形连续断裂槽345的沟槽。

与第一实施例的由包括多个断裂槽145a和间隔区域145b的断裂槽组145而形成的凹槽部140不同，凹槽部340由单一之字形断裂槽345形成。因此，第三实施例的锂二次电池在竖直压缩试验中比第一实施例更容易断裂，从而使电极组件110能更平滑地从下方排出。

下文将描述根据本发明第四实施例的锂二次电池。

图5是根据第四实施例的罐的立体图。

除了凹槽部的形成位置之外，第四实施例的锂二次电池与第一实施例的锂二次电池具有相同的元件。因此，相同的附图标记用于相同的元件，并省略其详细说明。因此，下文主要解释说明不同于第一实施例的凹槽部。

锂二次电池100包括电极组件110、罐420和盖组件130。相对较薄的凹槽部440形成在罐420的下部。罐420通过与第一实施例的罐120相同的材料和工艺形成并执行相同的功能。

参见图5，罐420包括宽表面121、窄表面122和下表面123，其中下表面123密封宽表面121和窄表面122的下部，由此形成用于容纳电极组件110的空间。罐420进一步包括凹槽部440。

凹槽部440形成在罐420的下表面123处。凹槽部440由包括多个断裂槽445a的断裂槽组445形成。断裂槽组445进一步包括间隔区域445b。断裂槽组445由顺序且重复形成在同一直线上的所述多个断裂槽445a和间隔区域445b形成。希望任一断裂槽445a的宽度(w3)大于间隔区域445b的宽度(w4)。另外，希望断裂槽445a的深度为罐420的下表面的厚度的55％-75％。

不同于第一实施例的凹槽部140形成在罐120的下侧壁上，第四实施例的凹槽部440形成在罐420的下表面123上。因此，第四实施例的锂二次电池在竖直压缩试验中能使电极组件110排出，并且与第一实施例相比能提高宽表面121和窄表面122的强度。

下文将描述根据本发明第五实施例的锂二次电池。

图6是根据第五实施例的罐的立体图。

除了凹槽部的结构之外，第五实施例的锂二次电池与第四实施例的锂二次电池具有相同的元件。因此，相同的附图标记用于相同的元件，并省略其详细说明。因此，下文主要解释说明不同于第四实施例的凹槽部。

锂二次电池100包括电极组件110、罐520和盖组件130。相对较薄的凹槽部540形成在罐520的下部。罐520通过与第四实施例的罐420相同的材料和工艺形成并执行相同的功能。

参见图6，罐520包括宽表面121、窄表面122和下表面123，其中下表面123密封宽表面121和窄表面122的下部，由此形成用于容纳电极组件110的空间。罐520进一步包括凹槽部540。

凹槽部540形成在罐520的下表面123。凹槽部540形成为线性连续断裂槽545构成的沟槽。

不同于第四实施例的由包括多个断裂槽445a和间隔区域445b的断裂槽组445而形成的凹槽部440，凹槽部540由单一线性断裂槽545形成。因此，第五实施例的锂二次电池的断裂槽545在竖直压缩试验中比第四实施例更容易断裂，从而使电极组件110能更平滑地排出。

下文将描述根据本发明第六实施例的锂二次电池。

图7是根据第六实施例的罐的立体图。

除了凹槽部的结构之外，第六实施例的锂二次电池与第四实施例的锂二次电池具有相同的元件。因此，相同的附图标记用于相同的元件，并省略其详细说明。因此，下文主要解释说明不同于第四实施例的凹槽部。

锂二次电池100包括电极组件110、罐620和盖组件130。相对较薄的凹槽部640形成在罐620的下部。罐620通过与第四实施例的罐420相同的材料和工艺形成并执行相同的功能。

参见图7，罐620包括宽表面121、窄表面122和下表面123，其中下表面123密封宽表面121和窄表面122的下部，由此形成用于容纳电极组件110的空间。罐620进一步包括凹槽部640。

凹槽部640形成在罐620的下表面123上。凹槽部640形成具有在与下表面平行的方向上的之字形连续断裂槽645的沟槽。

不同于第四实施例的由包括多个断裂槽445a和间隔区域445b的断裂槽组445而形成的凹槽部440，凹槽部640由单一之字形断裂槽645形成。因此，第六实施例的锂二次电池的断裂槽645在竖直压缩试验中比第四实施例更容易断裂，从而使电极组件110能更平滑地排出。

下文将描述根据本发明另一示例性实施例的锂二次电池。

图8是根据另一示例性实施例的锂二次电池的分解立体图。

参见图8，锂二次电池700为圆柱形电池。锂二次电池700包括电极组件710、圆柱形罐720和密封圆柱形罐720的上开口的盖组件730。盖组件730包括盖顶部731、设置在盖顶部731下方的二次保护装置732、设置在第二保护装置732下方的安全排气件733、设置在安全排气件733下方的绝缘件734、设置在绝缘件734下方的盖下部735以及围绕上述元件的垫圈736。另外，锂二次电池700包括上绝缘板750。另外，锂二次电池700进一步包括中心销760，该中心销760被插入电极组件710中以防止电极组件变形。另外，锂二次电池700进一步包括形成在电极组件710下方的下绝缘板770。

在具有以上结构的锂二次电池700中，凹槽部740形成在圆柱形罐720的下部。凹槽部740可形成为环绕圆柱形罐720的下部周界，或可形成在圆柱形罐720的底表面上。凹槽部740可形成为直线形或之字形的连续断裂槽。从而，类似于根据上述实施例的矩形锂二次电池100，锂二次电池700的凹槽部740在竖直压缩试验中断裂，并因此电极组件710能平滑地从下方排出。另外，可防止电极之间的短路，从而了提高锂二次电池700的安全性。

如上所述，根据本发明的锂二次电池产生以下效果。

首先，通过使用在下部设置有凹槽的罐，电极组件在竖直压缩试验中能从下方排出。

第二，由于电极组件在竖直压缩试验中从下方排出，从而可防止电极组件上部的电极之间的短路。

第三，通过防止电极之间的短路，可提高安全性。

本领域普通技术人员应理解的是，在不背离由下面权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上进行各种替换、修改和变化。因此，应理解的是，上述实施例仅出于例示目的，而并非构造为限制本发明。

Claims (7)

1.一种二次电池，包括：

电极组件；

罐，其具有用于容纳所述电极组件的上开口以及位于所述罐的下部的凹槽部；以及

用于密封所述罐的盖组件，

其中所述罐包括：宽表面、窄表面和下表面，所述凹槽部以平行于所述下表面的直线形状被设置在所述宽表面和所述窄表面上，

其中所述凹槽部包括具有多个断裂槽的断裂槽组，

其中任两个相邻的断裂槽之间的间隔比任一个所述断裂槽的宽度窄；

其中所述凹槽部环绕所述罐的所述下部的周界，

其中所述断裂槽的深度在所述罐的所述宽表面或所述窄表面的厚度的55％-75％的范围内。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述罐和所述盖组件被焊接在一起，且所述断裂槽的断裂强度低于所述罐与所述盖组件之间的焊接强度。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述罐具有多个凹槽部，并且所述多个凹槽部被设置为平行于所述下表面。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述罐为圆柱形罐或棱柱形罐。

5.一种二次电池，包括：

电极组件；

罐，其具有用于容纳所述电极组件的上开口以及位于所述罐的下部的凹槽部；以及

用于密封所述罐的盖组件，

其中所述罐包括：宽表面、窄表面和下表面，并且所述凹槽部以直线形状被设置在所述下表面上；

其中所述凹槽部包括具有多个断裂槽的断裂槽组，

其中任两个相邻的断裂槽之间的间隔比任一个所述断裂槽的宽度窄；

其中所述凹槽部沿着所述下表面的长度方向从所述下表面的一端延伸到所述下表面的相对端，

其中所述断裂槽的深度在所述罐的所述下表面的厚度的55％-75％的范围内。

6.一种二次电池，包括：

电极组件；

罐，其具有用于容纳所述电极组件的上开口以及位于所述罐的下部的凹槽部；以及

用于密封所述罐的盖组件，

其中所述罐包括：宽表面、窄表面和下表面，并且所述凹槽部以直线形状被设置在所述下表面上；

其中所述凹槽部被设置为包括线性连续断裂槽的沟槽；

其中所述凹槽部沿着所述下表面的长度方向从所述下表面的一端延伸到所述下表面的相对端，

其中所述断裂槽的深度在所述罐的所述下表面的厚度的55％-75％的范围内。

7.一种二次电池，包括：

电极组件；

罐，其具有用于容纳所述电极组件的上开口以及位于所述罐的下部的凹槽部；以及

用于密封所述罐的盖组件，

其中所述罐包括：宽表面、窄表面和下表面，并且所述凹槽部被设置在所述下表面上；

其中所述凹槽部被设置为包括之字形连续断裂槽的沟槽；

其中所述凹槽部沿着所述下表面的长度方向从所述下表面的一端延伸到所述下表面的相对端，

其中所述断裂槽的深度在所述罐的所述下表面的厚度的55％-75％的范围内。

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