CN101752517B - 盖组件和使用该盖组件的二次电池 - Google Patents

盖组件和使用该盖组件的二次电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种盖组件和一种包括该盖组件的二次电池。该盖组件包括连接所述电池的电极组件的板。该盖组件包括排气构件，该排气构件包括物理连接到所述板的突起。所述裸电池内的超出压力导致所述突起与所述板分离，从而中断电流。所述排气构件进一步包括两个环形凹槽，即内部凹槽和外部凹槽。所述排气构件进一步包括沿径向向外延伸以与所述两个环形凹槽交叉并延伸超过这两个环形凹槽的十字凹槽。这些凹槽被配置为当所述裸电池内的压力超过爆裂压力时断开。

Description

盖组件和使用该盖组件的二次电池
技术领域
本发明涉及一种盖组件和一种使用该盖组件的二次电池，更具体而言，涉及一种盖组件，其具有即使在电池中产生低压时也能够进行操作的排气部，从而提高电池的安全性，还涉及一种使用该盖组件的二次电池。
背景技术
近年来，伴随着用于在即使没有额外电源的地点为便携式电子/电气装置供电的二次电池的广泛使用，诸如蜂窝电话、笔记本电脑和可携式摄像机等紧凑、轻质的便携式电子/电气装置得到积极的开发和生产。干电池一旦被放电之后就不能再被使用，而二次电池由于能够被充电和放电而可以重复使用。
此外，由于可以实现高容量二次电池，因此二次电池可不仅应用于便携式电子装置而且应用于高输出产品，例如混合动力汽车和电动工具。
二次电池可包括例如镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-H)电池、镍锌(Ni-Zn)电池、锂离子二次电池和锂聚合物二次电池。在这些二次电池中，由于锂离子二次电池在高电压下工作且具有高单位重量能量密度，因此锂离子二次电池得到广泛使用。
锂离子二次电池的形成包括将电极组件和电解液放置在外部材料中并密封该外部材料。根据外部材料的类型，锂离子二次电池可被分为罐型电池和袋型电池。罐型锂离子二次电池可分为圆柱型电池和棱柱型电池。
圆柱形二次电池的形成包括：通过堆叠正极板、隔板和负极板并卷绕该堆叠结构而形成电极组件，将该电极组件和电解液放置到圆柱形罐中，以及使用盖组件密封该圆柱形罐。
当二次电池被过充电时，电解液可能蒸发，从而可增大二次电池的电阻并可产生热。因此，二次电池的内部温度可被升高，且二次电池的内部压力也可因电极组件产生的气体而增大。这可导致诸如着火和爆裂等事故。
为了解决前述问题，圆柱形二次电池包括安全装置，用于当电池的内部压力达到预定水平或高于预定水平时切断电流。
当二次电池的内部压力因过充电时产生的预定量的气体而达到预定水平或高于预定水平时，诸如排气部等断流器可被激活以阻止电流，从而提供电池的安全性。
然而，传统的排气部在约9kgf/cm2的相对较高压力下操作，这意味着只有当二次电池的内部压力为约9kgf/cm2或更高时电流才可被切断。因此，很难确保当二次电池的内部压力较低时电池的安全性。
发明内容
本发明提供一种盖组件，其具有能够在低爆裂压力下操作的排气部，以提高电池的安全性，本发明还提供一种使用该盖组件的二次电池。
在一个实施例中，本发明包括一种盖组件，用于包括电极组件的电池。在该实施例中，所述盖组件包括适于电连接到所述电极组件的板。所述盖组件进一步包括排气构件，其包括被物理连接到所述板以被电连接到所述电极组件的突起，其中所述突起适于在所述电池的第一操作压力下与所述板分离。所述排气构件进一步限定第一和第二环形凹槽和与所述第一和第二环形凹槽交叉的第三十字凹槽。所述第一和第二环形凹槽围绕所述突起延伸，且所述第三十字凹槽从所述第一环形凹槽向外延伸穿过所述第二环形凹槽而与所述第二环形凹槽交叉，并从所述第二环形凹槽进一步向外延伸。
在该实施例中，排气部能够在较低的电池压力下操作，从而提高电池的安全性。根据以下结合附图的描述，本发明的这些和其它目的和优点将变得明显。
附图说明
通过参照附图对特定示例性实施例进行描述，本发明的以上和其它特征将变得更为明显，其中：
图1A为根据本发明示例性实施例的二次电池的分解透视图；
图1B为图1的二次电池组装后的剖视图；
图2A为示出根据本发明示例性实施例的排气部的形状的平面图；
图2B为沿图2A的线I-I截取的剖视图；
图2C为示出根据本发明另一示例性实施例的排气部的形状的平面图；
图3A为示出根据比较示例的排气部的形状的平面图；
图3B为示出根据另一比较示例的排气部的形状的平面图；
图3C为示出根据另一比较示例的排气部的形状的平面图；
图4为示出根据本发明示例性实施例的排气部的另一形状的平面图；并且
图5和图6为示出根据本发明示例性实施例的排气部的操作压力的膨胀高度的曲线图。
具体实施方式
下文将参照示出本发明示例性实施例的附图对本发明进行更为全面的描述。附图中，层和区域的厚度出于清楚起见而被夸大。在申请文件中相同的附图标记表示相同的元件。
图1A为根据本发明示例性实施例的二次电池的分解透视图，图1B为图1A的二次电池组装后的剖视图。
参见图1A和1B，二次电池1包括电极组件10、容纳电极组件10的罐20和用于密封罐20的盖组件70。
此外，二次电池1可进一步包括底部绝缘板30、顶部绝缘板40、中心销50和绝缘衬垫60。
通过堆叠和卷绕均形成为矩形板型的第一和第二电极板11和13，电极组件10可被形成为胶卷型。
因此，电极组件10可具有中空圆柱形形状。
第一和第二电极板11和13可具有不同的极性，隔板15可介于第一和第二电极板11和13之间，以防止第一和第二电极板11和13之间短路。
第一和第二电极板11和13中的每一个均可通过在由铝(Al)或铜(Cu)形成的集电板上涂覆正极活性物质浆体或负极活性物质浆体而形成。
第一和第二电极板11和13中的每一个均可包括未涂覆浆体的未涂覆部分，第一和第二电极接线片17和19可分别附接到第一和第二电极板11和13的未涂覆部分上，以形成第一和第二电极板11和13之间的导电路径。
也就是，第一电极接线片17可被附接到第一电极板11的未涂覆部分，第二电极接线片19可被附接到第二电极板13的未涂覆部分。
因此，第一和第二电极接线片17和19可分别具有与第一和第二电极板11和13相同的极性。
第一电极接线片17可为从电极组件10的顶表面朝罐20的开口向上突出的顶部电极接线片，而第二电极接线片19可为从电极组件10的底表面向下突出的底部电极接线片。
相反，第一电极接线片17可从电极组件10的底表面向下突出，而第二电极接线片19可从电极组件10的顶表面向上突出。
当然，第一和第二电极接线片17和19可根据形成电池的方法而沿同一方向突出。
罐20可由诸如Al或不锈钢(SUS)等金属形成，并且可具有各种形状，例如圆柱形形状。
另外，罐20在其一个表面中可具有开口。
电极组件10可通过罐20的开口插入罐20中，底部绝缘板30可布置在电极组件10的底表面上。
在电极组件10被插入罐20之前，第二电极接线片19可被弯曲向电极组件10的中心而平行于电极组件10的底表面。
弯曲的第二电极接线片19的一部分可延伸遍及电极组件10的中空部分。
当二次电池1包括底部绝缘板30时，底部绝缘板30可具有与电极组件10的中空部分对应的通孔。
因此，弯曲的第二电极接线片19的所述部分还可延伸遍及底部绝缘板30的通孔。
底部绝缘板30可具有多个孔31，以最小化由底部绝缘板30减小的空间造成的注入电解液的减少。
当如上所述准备二次电池1的部件时，焊条可插入电极组件10的中空部分和底部绝缘板30的通孔中，使得第二电极接线片19能够被焊接到罐20的底表面。
由此，罐20可具有与第二电极接线片19相同的极性并用作电极端子。
顶部绝缘板40可位于插入罐20中的电极组件10上，中心销50可被插入形成在电极组件10中心的中空部分中。
顶部绝缘板40可包括多个第一孔41，以便于将电解液注入到电极组件10中。
此外，顶部绝缘板40可包括第二孔43，以将第一电极接线片17突出到外部。
中心销50可防止电极组件10因外力而变形。当中心销50具有中心中空部分时，该中空部分可用作电极组件10产生的气体通过的路径。
中心销50可包括形成在其侧表面中的多个孔51，以便于注入电解液和排放电极组件10产生的气体。
罐20可包括卷边21，该卷边通过将罐20的侧表面向内弯曲到与顶部绝缘板40的顶部相同的水平而形成。
卷边21可防止插入罐20中的电极组件10自由地上下移动。
绝缘衬垫60可被插入罐20的开口中，盖组件70可被插入绝缘衬垫60中并与该绝缘衬垫60结合以密封罐20。
绝缘衬垫60可由绝缘弹性材料形成，并包围盖组件70的外表面。
绝缘衬垫60可将具有不同极性的罐20和盖组件70彼此绝缘，并且密封罐20。
盖组件70可包括用作电极端子的上盖71，以及布置在上盖71下面的下部部件。
盖组件70的各个部件可被组装，并被同时安装在绝缘衬垫60中，或者被依序堆叠在绝缘衬垫60中。
下部部件可包括依序放置在上盖71下面的正温度系数(PTC)热敏电阻72、排气构件或排气部73、下盖74和子板75。
具体而言，排气部73可位于PTC热敏电阻72下面，具有中空部分的下盖74可位于排气部73下面，且绝缘体76介于下盖74与排气部73之间。因此，排气部73可通过绝缘体76而与下盖74绝缘。
下盖74可进一步包括通孔，当二次电池1的内部压力增大时，该通孔用作释放施加到排气部73底表面上的压力的路径。
子板75可位于下盖74下面且延伸遍及下盖74的中空部分。
子板75可利用焊接工艺连接到排气部73的被下盖74的中空部分露出的突起737。
因此，突起737可朝向盖组件70的底部凸出，也就是，朝向容纳在罐20中的电极组件10凸出。
从电极组件10向上突出的第一电极接线片17可利用焊接工艺连接到下盖74的底表面或子板75的底表面。
下盖74和子板75可利用激光焊接工艺彼此连接，排气部73的突起737和子板75可利用超声焊接工艺彼此连接。
下文中，将描述根据本发明的二次电池1的特性。
根据本发明，排气部73可包括凹槽部分。
凹槽部分可被形成为便于排气部73的一部分弯曲或爆裂，以当二次电池1的内部压力增大时阻止电流。凹槽部分可包括沿突起737的周界形成为环型的第一凹槽734、从第一凹槽734延伸成十字(+)型的第二凹槽736、以及与十字形第二凹槽736交叉且在第一凹槽734外侧形成为环型的第三凹槽735。
也就是，根据本发明，凹槽部分包括均具有环形形状的第一和第三凹槽734和735，以及具有十字形状的第二凹槽736。此外，凹槽部分包括第二凹槽736与第三凹槽735交叉处的交叉部分738a。在与第三凹槽735交叉之后，第二凹槽736可进一步延伸以具有延伸部738b。
如图2A所示，第二凹槽736从第一凹槽734延伸且没有形成完整的十字形状。然而，当第二凹槽736进一步从第一凹槽734向内沿一虚拟线延伸时，该第二凹槽736形成完整的十字(+)形状。因此，在本发明中，图2A中示出的第二凹槽736的形状被定义为十字(+)形状。
图2A为示出根据本发明示例性实施例的排气部的形状的平面图，图2B为沿图2A的线I-I截取的剖视图。
参见图2A和2B，根据本发明的二次电池的排气部73可包括主体部分731、法兰部分733、用于连接主体部分731和法兰部分733的连接部分732、以及突起737。主体部分731包括凹槽部分。
如上所述，凹槽部分可包括沿突起737的周界形成为环型的第一凹槽734、从第一凹槽734延伸成十字型的第二凹槽736、以及与十字形第二凹槽736交叉且在第一凹槽734外侧形成为环型的第三凹槽735。此外，凹槽部分包括第二凹槽736与第三凹槽735交叉处的交叉部分738a。在与第三凹槽735交叉之后，第二凹槽736可进一步延伸以具有延伸部738b。
在此情况下，具有环形形状的第一凹槽734的直径可为约2.5毫米至3毫米，具有环形形状的第三凹槽735的直径可为约5.0毫米至7.0毫米。
此外，第一凹槽734的宽度W3可为约0.1毫米至0.2毫米，第三凹槽735的宽度W2可为约0.1毫米至0.2毫米，第二凹槽736的宽度W1可为约0.05毫米至0.15毫米。
从第一凹槽734延伸且具有十字形状的第二凹槽736的整个长度或宽度L1可为约8.08毫米至8.18毫米。因此，第二凹槽736的延伸部738b的长度L2可取决于第三凹槽735的直径。
另外，第一凹槽734的深度d3可为约0.14毫米至0.20毫米，第三凹槽735的深度d2可为约0.16毫米或更大，例如约0.18毫米至0.19毫米。第二凹槽736的深度d1可为约0.17毫米或更大，该深度d1大于第三凹槽735的深度d2。
在此情况下，第二凹槽736的厚度t1、第三凹槽735的厚度t2和第一凹槽734的厚度t3可分别对应于排气部73的主体部分731的厚度减去第二凹槽736的深度d1、第三凹槽735的深度d2和第一凹槽734的深度d3得到的值。
并且，连接部分732的厚度t4可为约0.18毫米或更大。当连接部分732的厚度t4小于约0.18毫米时，在连接部分732中可能产生破裂。
同时，由于各种因素，例如过充电，在二次电池中可产生预定量的气体，因而导致二次电池的内部压力升高。
在此情况下，在排气部73的中心向下突出的突起737可通过焊接电连接到子板75的顶表面。因此，突起737可因二次电池内部压力的升高而向上移动。
由于突起737的运动，突起737和子板75的焊接部分可彼此分离，或者子板75的预定区域可被切断，从而阻断二次电池的电流。
在本发明中，在突起737和子板75的焊接部分彼此分离或者子板75的预定区域被切断时测量的二次电池的内部压力被称为电流中断的操作压力。
此外，在本发明中，十字形第二凹槽736可因二次电池的内部压力而变形，并且主要控制该操作压力。
具体而言，第二凹槽736可因增大的二次电池的内部压力而变形，使得突起737能够向上移动。由此，突起737和子板75的焊接部分彼此分离或者子板75的预定区域被切断，从而中断二次电池的电流。
此外，当二次电池的电流通过分离突起737和子板75的焊接部分或者切断子板75的预定区域而被中断时，即使二次电池的充电被中断，气体也可因内部因素而持续产生从而增大二次电池的内部压力，或者二次电池的内部压力也可因外部因素而进一步增大。
增大的内部压力可导致排气部73爆裂。
具体而言，二次电池可因二次电池内部压力的持续增大而爆裂。为了防止二次电池爆裂，当二次电池的内部压力达到预定压力或更高时，可允许排气部73爆裂以使气体能够被排放，从而降低二次电池的内部压力。
在本发明中，在排气部73爆裂期间测量的二次电池的内部压力被称为爆裂压力。
此外，在本发明中，排气部73的因二次电池的内部压力而爆裂的部分可对应于与十字形第二凹槽736交叉且在第一凹槽734外侧形成为环型的第三凹槽735。
换句话说，环形第三凹槽735可因增大的二次电池的内部压力而爆裂，以使气体能够通过第三凹槽735排放，从而减小二次电池的内部压力。
同时，如上所述，第二凹槽736的深度d1可大于第三凹槽735的深度d2。
也就是，根据如上所阐释的本发明，十字形第二凹槽736可因内部压力而变形并控制操作压力，而环形第三凹槽735可因增大的内部压力而爆裂。在大多数情况下，由于爆裂压力高于操作压力，通过控制第二凹槽736的深度d1大于第三凹槽735的深度d2，在操作压力下仅第二凹槽736可受到影响，而具有相对较大厚度的第三凹槽735不受影响。之后，第三凹槽735可因高于操作压力的爆裂压力而爆裂。
另外，爆裂压力可通过调节环形第三凹槽735的厚度t2而被控制。例如，随着第三凹槽735的厚度t2的增大，爆裂压力也增大。
图2C为示出根据本发明另一示例性实施例的排气部的形状的平面图。
除了下面提到的特别之处之外，图2C所示的排气部可具有与图2A所示的排气部73相同的形状。
参见图2C，根据本实施例的排气部73可包括主体部分731、法兰部分733、用于连接主体部分731和法兰部分733的连接部分(未示出)、以及突起737。主体部分731可包括凹槽部分。
如上所述，凹槽部分可包括沿突起737的周界形成为环型的第一凹槽734、从第一凹槽734延伸成十字型的第二凹槽736、以及与十字形第二凹槽736交叉且在第一凹槽734外侧形成为环型的第三凹槽735′。此外，凹槽部分包括第二凹槽736与第三凹槽735′交叉处的交叉部分738a。在与第三凹槽735′交叉之后，第二凹槽736可进一步延伸以具有延伸部738b。
在此情况下，第三凹槽735′可具有凹槽区域735a和与预定的非凹槽区域对应的断开区域735b。
如上所述，环形第三凹槽735′中可发生爆裂，以使气体能够通过第三凹槽735′排放，从而降低二次电池的内部压力。在此情况下，当第三凹槽735′不具有断开区域735b时，整个第三凹槽735′可能爆裂。由此，排气部73的包括形成在第三凹槽735′内的突起737的部分可能与上盖碰撞或在二次电池内移动而恢复电流。
因此，为了防止整个第三凹槽735′爆裂，第三凹槽735′可具有断开区域735b，使得该断开区域735b能够阻止排气部73的包括形成在第三凹槽735′内的突起737的部分与该排气部分离。
由于根据另一示例性实施例的排气部73的第三凹槽735′包括凹槽区域735a和与非凹槽区域对应的断开区域735b，因此第三凹槽735′没有形成完整的环形。然而，当第三凹槽735′的凹槽区域735a进一步沿图2C中以虚线图示的虚拟线延伸到断开区域735b时，第三凹槽735′可形成完整的环形形状。因此，在本发明中，图2C中示出的第三凹槽735′的形状将被定义为环形形状。
下文中，将描述具有根据本发明示例性实施例的排气部的二次电池的操作压力和爆裂压力。
实施例1
首先，如图2B所示，根据本实施例的二次电池的排气部包括主体部分、法兰部分、用于连接主体部分和法兰部分的连接部分、以及突起，主体部分包括凹槽部分。
在此情况下，如图2A所示，凹槽部分包括沿突起的周界形成为环型的第一凹槽、从该第一凹槽延伸成十字型的第二凹槽、以及与十字形第二凹槽交叉且在第一凹槽外侧形成为环型的第三凹槽。此外，凹槽部分包括第二凹槽与第三凹槽交叉处的交叉部分。在与第三凹槽交叉之后，第二凹槽进一步延伸以具有延伸部。
主体部分的厚度为约0.30毫米，连接部分的厚度t4为约0.20毫米。此外，第一凹槽的直径为约2.5毫米，第三凹槽的直径为约5毫米。第一凹槽的宽度W3为约0.15毫米，第三凹槽的宽度W2为约0.15毫米，第二凹槽的宽度W1为约0.1毫米。此外，第一凹槽的深度d3为约0.17毫米，第三凹槽的深度d2为约0.18毫米，第二凹槽的深度d1为约0.20毫米。另外，十字形第二凹槽的整个长度或宽度L1为约8.13毫米。
在此情况下，当形成凹槽部分时，使用第一铸模形成第二凹槽，接着使用第二铸模形成第三凹槽。
测量出的根据本实施例的二次电池的操作压力和爆裂压力如表1所示。
【表1】
Figure G2009102460850D00111
Figure G2009102460850D00131
参见表1，可以看出，根据本实施例的二次电池的排气部的平均操作压力为约7.56Kgf/cm2，该平均操作压力低于传统排气部的操作压力(约9Kgf/cm2或更高)。因此，即使当二次电池的内部压力很低时电流也可被阻断，从而提高电池的安全性。
并且，二次电池的短期加工能力Cpk为2.31，这利于二次电池的批量生产。通常，1.33或更大的短期加工能力Cpk可满足批量生产的要求。
实施例2
除了第一凹槽的直径为约3.0毫米和第三凹槽的直径为约6毫米之外，本实施例与实施例1相同。
测量出的根据本实施例的二次电池的操作压力和爆裂压力如表2所示。
【表2】
Figure G2009102460850D00141
参见表2，可以看出，根据本实施例的二次电池的排气部的平均操作压力为约8.15Kgf/cm2，该平均操作压力低于传统排气部的操作压力(约9Kgf/cm2或更高)。因此，即使当二次电池的内部压力很低时电流也可被阻断，从而提高电池的安全性。
并且，二次电池的短期加工能力Cpk为2.62，这利于二次电池的批量生产。
实施例3
除了第三凹槽的直径为约6毫米之外，本实施例与实施例1相同。
测量出的根据本实施例的二次电池的操作压力和爆裂压力如表3所示。
【表3】
Figure G2009102460850D00151
参见表3，可以看出，根据本实施例的二次电池的排气部的平均操作压力约为8.15Kgf/cm2，该平均操作压力低于传统排气部的操作压力(约9Kgf/cm2或更高)。因此，即使当二次电池的内部压力很低时电流也可被阻断，从而提高电池的安全性。
并且，二次电池的短期加工能力Cpk为3.21，这利于二次电池的批量生产。
实施例4
除了第三凹槽的直径为约7毫米之外，本实施例与实施例1相同。
测量出的根据本实施例的二次电池的操作压力和爆裂压力如表4所示。
【表4】
Figure G2009102460850D00171
参见表4，可以看出，根据本实施例的二次电池的排气部的平均操作压力为约8.03Kgf/cm2，该平均操作压力低于传统排气部的操作压力(约9Kgf/cm2或更高)。因此，即使当二次电池的内部压力很低时电流也可被阻断，从而提高电池的安全性。
并且，二次电池的短期加工能力Cpk为3.62，这利于二次电池的批量生产。
实施例5
除了第一凹槽的直径为约3.0毫米和第三凹槽的直径为约6毫米之外，本实施例与实施例1相同。
此外，不同于使用第一铸模形成第二凹槽接着使用第二铸模形成第三凹槽的实施例1，在本实施例中，使用单一铸模同时形成第二凹槽和第三凹槽。
测量出的根据本实施例的二次电池的操作压力和爆裂压力如表5所示。
【表5】
Figure G2009102460850D00181
Figure G2009102460850D00191
参见表5，可以看出，根据本实施例的二次电池的排气部的平均操作压力为约7.58Kgf/cm2，该平均操作压力低于传统排气部的操作压力(约9Kgf/cm2或更高)。因此，即使当二次电池的内部压力很低时电流也可被阻断，从而提高电池的安全性。
并且，二次电池的短期加工能力Cpk为2.73，这利于二次电池的批量生产。
另外，即使同时形成第二和第三凹槽，也可以控制排气部的操作压力小于约9Kgf/cm2。并且，与单独形成第二和第三凹槽的实施例2相比，加工时间可被缩短。
下文中，将描述具有根据比较示例的排气部的二次电池的操作压力和爆裂压力。
比较示例1
图3A为示出根据比较示例1的排气部的形状的平面图。
首先，参照图3A，根据比较示例1的二次电池的排气部73包括主体部分731、法兰部分733、用于连接主体部分731和法兰部分733的连接部分(未示出)、以及突起737，主体部分包括凹槽部分。
在此情况下，排气部73的凹槽部分包括沿突起737的周界形成为环型的第一凹槽734，以及从第一凹槽734延伸并形成为十字型的第二凹槽836。
主体部分731的厚度为约0.30毫米，连接部分的厚度为约0.20毫米。此外，第一凹槽734的直径为约2.5毫米，宽度为约0.15毫米。第一凹槽734的深度为约0.17毫米，第二凹槽836的深度为约0.20毫米。另外，十字形第二凹槽836的整个长度或宽度为约8.13毫米。
测量出的根据本比较示例的二次电池的操作压力和爆裂压力如表6所示。
【表6】
Figure G2009102460850D00211
参见表6，可以看出，根据比较示例1的二次电池的排气部73的平均操作压力为约9.01Kgf/cm2，该平均操作压力约等于传统排气部的操作压力(约9Kgf/cm2或更高)。因此，只有当二次电池的内部压力足够高时电流才可被阻断。因此，很难确保电池的安全性。尽管排气部73的操作压力为9.0Kgf/cm2或者在一些情况下更低，但排气部73的操作压力实际上接近9.0Kgf/cm2，因此很难说根据该比较示例的二次电池的排气部73具有低操作压力。
比较示例2
图3B为示出根据比较示例2的排气部的形状的平面图。
参照图3B，根据比较示例2的二次电池的排气部73包括主体部分731、法兰部分733、用于连接主体部分731和法兰部分733的连接部分(未示出)、以及突起737，主体部分包括凹槽部分。
在此情况下，排气部73的凹槽部分包括沿突起737的周界形成为环型的第一凹槽734，以及在第一凹槽734外侧形成为环型的第二凹槽835。
主体部分731的厚度为约0.30毫米，连接部分的厚度为约0.20毫米。此外，第一凹槽734的直径为约3毫米，第二凹槽835的直径为约7毫米。第一凹槽734和第二凹槽835中的每一个的宽度均为约0.15毫米。第一凹槽734的深度为约0.17毫米，第二凹槽835的深度为约0.18毫米。
测量出的根据本比较示例的二次电池的操作压力和爆裂压力如表7所示。
【表7】
Figure G2009102460850D00221
Figure G2009102460850D00231
参见表7，可以看出，根据比较示例2的二次电池的排气部73的平均操作压力为约9.68Kgf/cm2，该平均操作压力高于传统排气部的操作压力(约9Kgf/cm2或更高)。因此，只有当二次电池的内部压力足够高时电流才可被阻断。因此，很难确保电池的安全性。
并且，二次电池的短期加工能力Cpk为0.68，这妨碍批量生产。通常，短期加工能力Cpk小于1.33不利于批量生产。
比较示例3
图3C为示出根据比较示例3的排气部的形状的平面图。
参照图3C，根据比较示例3的二次电池的排气部73包括主体部分731、法兰部分733、用于连接主体部分731和法兰部分733的连接部分(未示出)、以及突起737，主体部分包括凹槽部分。
在此情况下，排气部73的凹槽部分包括沿突起737的周界形成为环型的第一凹槽734、从第一凹槽734延伸并形成为十字型的第二凹槽836′、以及在第一凹槽734外侧形成为环型的第三凹槽835。然而，不同于根据本发明的凹槽部分，尽管第三凹槽835和第二凹槽836′彼此连接，根据比较示例3的凹槽既不包括第二凹槽836′与第三凹槽835交叉处的交叉部分，也不包括第二凹槽836′的与第三凹槽835交叉的延伸部。
主体部分731的厚度为约0.30毫米，连接部分的厚度为约0.20毫米。此外，第一凹槽734的直径为约3.0毫米，第三凹槽835的直径为约7毫米。第一凹槽734和第三凹槽835的宽度均为约0.15毫米，第二凹槽836′的宽度为约0.5毫米。第一凹槽734的深度为约0.17毫米，第三凹槽835的深度为约0.18毫米，第二凹槽836′的深度为约0.20毫米。在此情况下，使用第一铸模形成第二凹槽836′，接着使用第二铸模形成第三凹槽835。
测量出的根据本比较示例的二次电池的操作压力和爆裂压力如表8所示。
【表8】
Figure G2009102460850D00241
参见表8，可以看出，根据比较示例3的二次电池的排气部73的平均操作压力为约9.28Kgf/cm2，该平均操作压力约等于传统排气部的操作压力(约9Kgf/cm2或更高)。因此，只有当二次电池的内部压力足够高时电流才可被阻断。因此，很难确保电池的安全性。
如上所述，在比较示例1中，排气部73的凹槽部分包括沿突起737的周界形成为环型的环形第一凹槽734，以及从第一凹槽734延伸的十字形第二凹槽836。在比较示例2中，排气部73的凹槽部分包括沿突起737的周界形成的环形第一凹槽734，以及在第一凹槽734外侧形成的环形第二凹槽835。此外，在比较示例3中，排气部73的凹槽部分包括沿突起737的周界形成的环形第一凹槽734、从第一凹槽734延伸的十字形第二凹槽836′、以及在第一凹槽734外侧形成的环形第三凹槽835，但该排气部73既不包括第二凹槽836′与第三凹槽835交叉处的交叉部分，也不包括第二凹槽836′的与第三凹槽835交叉的延伸部。在比较示例1至3中，由于很难将排气部73的操作压力实质上降低为小于约9Kgf/cm2，因此当二次电池的内部压力很低时不能确保电池的安全性。
另一方面，根据本发明示例性实施例的排气部的凹槽部分包括沿突起的周界形成的环形第一凹槽、从第一凹槽延伸的十字形第二凹槽、以及与十字形第二凹槽交叉且在第一凹槽外侧形成的环形第三凹槽。此外，凹槽部分进一步包括第二凹槽与第三凹槽交叉处的交叉部分，以及第二凹槽的与第三凹槽交叉的延伸部。在此情况下，可以将排气部的操作压力降低为小于9Kgf/cm2，具体而言，降低为约8Kgf/cm2。因此，即使当二次电池的内部压力很低时，电流也可被中断，从而提高电池的安全性。
因此，即使在内部压力很低时，根据本发明的二次电池也能够提高电池的安全性。
另外，根据本发明的二次电池降低排气部的操作压力，使得即使在内部压力很低时电流也能被阻断。
图4为示出根据本发明示例性实施例的排气部的另一形状的平面图。
在图4中，除了下面的描述之外，排气部的形状可与图2A示出的排气部相同。
首先，参照图4，根据本发明示例性实施例的二次电池的排气部73包括主体部分731、法兰部分733、用于连接主体部分731和法兰部分733的连接部分(未示出)、以及突起737，主体部分731包括凹槽部分。
如上所述，凹槽部分包括沿突起737的周界形成为环型的第一凹槽734、形成为十字(+)型的第二凹槽736、以及与十字形第二凹槽736交叉且在第一凹槽734外侧形成为环型的第三凹槽735。此外，凹槽部分包括第二凹槽736与第三凹槽735交叉处的交叉部分738a。在与第三凹槽735交叉之后，第二凹槽736可进一步延伸以具有延伸部738b。
在此情况下，不同于图2A所示的排气部的形状，图4的排气部具有与环形第一凹槽734交叉的十字形第二凹槽736。
也就是，在交叉部分739a处，第一凹槽与第二凹槽交叉。在与第一凹槽交叉之后，第二凹槽736可进一步延伸以具有延伸部739b。
图5和图6为示出根据本发明的排气部的操作压力的膨胀高度的曲线图。
首先，图5示出上述根据第三示例性实施例的排气部的操作压力的膨胀高度的曲线图。
在此情况下，曲线XE示出使用通过模制法制造的排气部获得的测试结果，曲线XC示出模拟结果。
如上所述，在第三示例性实施例中，排气部的平均操作压力为8.15Kgf/cm2，这低于传统的操作压力(约9Kgf/cm2或更高)。
参见曲线XE和XC，能够观察到，使用通过模制法制造的排气部获得的测试结果与模拟结果之间并无差别。
同时，图5被提供用于示出使用通过模制法制造的排气部获得的测试结果与模拟结果之间并无差别，但通过改变操作压力的参考值可不同地解释这些结果。例如，当操作压力的参考值设定为8Kgf/cm2时，排气部在5Kgf/cm2的操作压力下必须具有0.05毫米的膨胀高度或更小，在8Kgf/cm2的操作压力下必须具有0.45毫米的膨胀高度或更大。
也就是，当排气部在5Kgf/cm2的操作压力下具有大于0.05毫米的膨胀高度时，排气部的操作压力在过低的内部压力下形成，导致阻断电流。当排气部在8Kgf/cm2的操作压力下具有小于0.45毫米的膨胀高度时，排气部很难维持8Kgf/cm2的操作压力。
如上所述，这些条件取决于操作压力的参考值。在本发明的第三示例性实施例中，能够观察到，曲线XE和XC均示出排气部在5Kgf/cm2的操作压力下具有0.05毫米或更小的膨胀高度，且在8Kgf/cm2的操作压力下具有0.45毫米或更大的膨胀高度。
图6示出上述根据图4的排气部的效果的曲线图。
在此情况下，曲线XE示出使用根据本发明第三示例性实施例的通过模制法制造的排气部获得的测试结果，该曲线与图5的曲线XE相同。曲线YC为使用根据图4的排气部的模拟结果，该排气部实际上并未被制造，而只是通过模拟来评估效果。
参见图6，在如上所述的第三示例性实施例中，排气部的平均操作压力为8.15Kgf/cm2，该平均操作压力低于传统的操作压力(约9Kgf/cm2为或更高)。此外，参见曲线XE和YC，能够观察到这两条曲线的结果之间并无差别。
也就是，与本发明其它示例性实施例相同，可以将根据图4的排气部的操作压力降低为小于9Kgf/cm2，具体而言降低为约8Kgf/cm2。因此，即使当二次电池的内部压力很低时电流也可被阻断，从而提高电池的安全性。
尽管参照本发明的某些示例性实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员应该理解的是，在不背离由所附权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变化。

Claims (11)

1.一种盖组件，用于包括电极组件的电池，该盖组件包括：
适于被电连接到所述电极组件的板；和
排气构件，其包括被物理连接到所述板以被电连接到所述电极组件的突起；以及
上盖和被电连接到所述排气构件并位于所述上盖与排气构件之间的正温度系数热敏电阻，所述正温度系数热敏电阻为环状，
其中所述排气构件限定第一和第二环形凹槽以及与所述第一和第二环形凹槽交叉的第三十字凹槽，其中所述第一和第二环形凹槽围绕所述突起延伸，且所述第三十字凹槽从所述第一环形凹槽向外延伸穿过所述第二环形凹槽而与所述第二环形凹槽交叉，并从所述第二环形凹槽进一步向外延伸。
2.如权利要求1所述的盖组件，其中所述第三十字凹槽的深度大于所述第一和第二环形凹槽的深度。
3.如权利要求1所述的盖组件，其中所述第一环形凹槽的直径在2.5毫米至3毫米之间，所述第二环形凹槽的直径在5.0毫米至7毫米之间。
4.如权利要求1所述的盖组件，其中所述第一和第二环形凹槽的宽度在0.1毫米至0.2毫米的范围内，所述第三十字凹槽的宽度在0.05毫米至0.15毫米的范围内。
5.如权利要求1所述的盖组件，其中所述第一环形凹槽的深度在0.14毫米至0.20毫米的范围内，所述第二环形凹槽的深度在0.18毫米至0.19毫米的范围内。
6.如权利要求1所述的盖组件，其中所述第二环形凹槽连续以便当所述电池中的压力超过爆裂压力时爆裂。
7.如权利要求1所述的盖组件，其中所述第二环形凹槽不连续以限定断开区域，用于阻止所述第二环形凹槽沿其整个周界爆裂。
8.如权利要求1所述的盖组件，进一步包括下盖，其中所述板位于所述下盖下面，且所述排气构件介于所述盖组件的所述上盖与所述下盖之间。
9.如权利要求1所述的盖组件，其中所述排气构件包括围绕所述突起延伸的法兰部分，以及在所述法兰部分与所述突起之间延伸的连接部分，其中所述突起通过所述连接部分与所述法兰部分偏离。
10.如权利要求9所述的盖组件，其中所述第一和第二环形凹槽和所述第三十字凹槽被形成为与所述突起相邻，从而介于所述突起与所述连接部分之间。
11.一种二次电池，其包括电极组件和根据权利要求1至10中任一项所述的盖组件。
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