CN102005598A - 具有提高的抗刺穿和压溃的安全性的可再充电二次电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具有提高的抗刺穿和压溃的安全性的可再充电二次电池，其包括电极组件、壳体、第一电极端子和第二电极端子、盖板以及短路构件。所述电极组件包括第一电极、隔板和第二电极。所述壳体容纳所述电极组件。所述第一电极端子和所述第二电极端子分别被电连接到所述第一电极和所述第二电极。所述短路构件位于所述电极组件和所述壳体之间，并在所述二次电池被刺穿或压溃时使所述二次电池短路。

Description

具有提高的抗刺穿和压溃的安全性的可再充电二次电池
技术领域
以下描述涉及一种可再充电二次电池，更具体而言，涉及一种具有改进的抗刺穿和压溃的安全性的可再充电二次电池。
背景技术
锂离子二次电池被广泛用作例如笔记本电脑和移动电话等小型电子设备的电源。此外，由于锂离子二次电池具有高输出密度、高容量且重量轻，因此锂离子二次电池也被用于混合动力汽车和电动汽车。
用作汽车电源的锂离子二次电池应当满足在严苛条件下的安全性和可靠性要求。在多个安全性测试类别中，三个最极端的测试类别包括刺穿、压溃和过充电。
刺穿和压溃测试的目的是为了评估在发生车辆事故的情况下与二次电池相关的损坏，因此刺穿和压溃测试是非常重要的安全性测试类别。具体地，在例如钉刺测试等钉刺穿测试以及压溃测试中，电池在被刺穿或压溃之后不应该温度过度增大。
发明内容
本发明的实施例的各方面致力于一种具有提高的抗刺穿和压溃的安全性的可再充电二次电池。
根据本发明的示例性实施例的可再充电电池包括电极组件，该电极组件包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极与所述第二电极之间的隔板。可再充电电池可以包括容纳所述电极组件的壳体和结合到所述壳体的盖板。可再充电电池可以包括短路构件，该短路构件与所述第一和第二电极相分离，并被卷绕在所述电极组件周围，且被电连接到所述第一电极和所述第二电极中的至少之一。
所述短路构件的第一端可以与所述短路构件的第二端重叠。所述短路构件可以被在所述电极组件周围卷绕一至七周。
可再充电电池可以包括第二电极组件，并且所述短路构件可以包括卷绕在所述电极组件周围的第一短路构件和卷绕在所述第二电极组件周围的第二短路构件。
可再充电电池可以包括第二电极组件，并且所述短路构件可以被整体地卷绕在所有电极组件周围。
可再充电电池可以具有短路构件，该短路构件包括第一金属板、第二金属板、位于所述第一金属板与所述第二金属板之间的膜。该可再充电电池可以被配置为当所述电池被刺穿或压溃时通过电连接所述第一金属板与所述第二金属板而使所述电极组件短路。
所述第一金属板可以邻近所述电极组件，所述第二金属板可以邻近所述壳体。所述短路构件可以包括位于所述第二金属板与所述壳体之间的第二膜。
所述短路构件的所述第一金属板可以被电连接到所述第一电极，所述第二金属板可以被电连接到所述第二电极。
所述第一电极可以包括金属箔，并且所述第一金属板和所述第二金属板可以包括与所述金属箔相同的材料。
所述第一金属板的电阻率和所述第二金属板的电阻率都可以低于所述第一电极的活性物质的电阻率或所述第二电极的活性物质的电阻率。
所述第一金属板和所述第二金属板可以由铜形成。
所述第一金属板可以由铝形成，所述第二金属板可以由铜形成。
所述第一金属板和所述第二金属板可以由与所述壳体不同的材料形成。
所述第一金属板和所述第二金属板每个都可以具有约100μm与约200μm之间的厚度。
所述短路构件的所述第一金属板和所述第二金属板每个都可以具有单层或多层结构。
所述第一电极可以包括第一金属箔，所述第二电极可以包括第二金属箔。所述短路构件的所述第一金属板和所述第二金属板各自具有的厚度都可以大于所述第一金属箔的厚度或所述第二金属箔的厚度。
所述第一电极可以包括延伸到所述电极组件的第一侧的第一未涂覆区域，所述第二电极可以包括延伸到所述电极组件的第二侧的第二未涂覆区域。所述短路构件的所述第一金属板可以被电连接到所述第一未涂覆区域，所述短路构件的所述第二金属板可以被电连接到所述第二未涂覆区域。
所述第一金属板与所述第一未涂覆区域可以被相互焊接，且所述第二金属板与所述第二未涂覆区域可被相互焊接。
所述可再充电电池可以包括第一电极端子和第二电极端子，并且所述第一端子、第一金属板与所述第一未涂覆区域可以被相互焊接，所述第二端子、第二金属板与所述第二未涂覆区域可以被相互焊接。
附图说明
图1A为根据本发明的第一示例性实施例的二次电池的透视图，图1B为图1A的剖视图，图1C为根据本发明的第一示例性实施例的电极组件和电极端子的透视图；
图2A示出在根据本发明的示例性实施例的二次电池中短路构件被卷绕在电极组件周围的过程，图2B示出图2A的区域2的放大图；
图3示出根据本发明的示例性实施例的电极组件、短路构件和电极端子被相互焊接的过程；
图4A为根据本发明的示例性实施例的二次电池的电极组件的透视图，其中短路构件尚未被卷绕在电极组件周围，图4B为根据本发明的示例性实施例的二次电池的电极组件和短路构件的透视图，其中电极组件和短路构件尚未被卷绕；
图5为根据本发明的另一示例性实施例的二次电池的附加到电极组件上的短路构件的透视图，其中电极组件和短路构件尚未被卷绕；
图6为根据本发明的另一示例性实施例的二次电池的电极组件的透视图，其中短路构件尚未被卷绕在电极组件周围；
图7A和图7B示出具有两个电极组件的本发明的另一示例性实施例的剖视图；
图8A为不具有短路构件的二次电池在被刺穿或压溃后的电压-温度特性曲线图，图8B为包括短路构件的二次电池被刺穿或压溃后的电压-温度特性曲线图。
指示附图中若干元件的附图标记的说明
100二次电池
110电极组件            111第一电极
111a第一金属箔         111b第一活性物质
111c第一未涂覆区域     112第二电极
112a第二金属箔         112b第二活性物质
112c第二未涂覆区域     113a、113b隔板
120壳体                121a、121b宽侧面
122a、122b窄侧面       123底面
130第一电极端子        131焊接区域
132第一延伸部          133第二延伸部
134螺栓延伸部          135螺母
140第二电极端子        141焊接区域
142第一延伸部          143第二延伸部
144螺栓延伸部          150盖板
151a、151b色缘材料     152电解液塞
153安全排气部          160短路构件
161第一金属板          162第一膜
163第二金属板          164第二膜
160a、160b、160c、160d、160e、160f焊接标记
具体实施方式
现在将参照附图对示例性实施例进行更为完整的描述；然而，这些实施例可以实施为不同形式，并且不应被理解为局限于本文所列举的实施例。相反，提供这些实施例的目的是为了使公开全面且完整，并能够将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。
在根据本发明的实施例的可再充电二次电池中，由于短路构件位于电极组件与壳体之间，当二次电池被刺穿或压溃时该短路构件引起短路。由于短路构件具有低电阻率，因而当短路构件引起短路时极少的热被产生，并且大量电流被快速消耗。因此，由于当根据本发明实施例的二次电池被刺穿或压溃时产生极少的热，所以二次电池的安全性与可靠性均显著提高。
图1A为根据本发明的第一示例性实施例的二次电池的透视图，图1B为图1A的二次电池的剖视图，图1C为图1A的二次电池的电极组件和电极端子的透视图。
图1A描绘了根据本发明的第一示例性实施例的具有提高的抗刺穿和压溃的安全性的二次电池100。该二次电池包括电极组件110、罐120、第一电极端子130、第二电极端子140、盖板150和短路构件160。在一些实施例中，罐120被称作壳体。
电极组件110包括第一电极、隔板和第二电极。卷绕的电极组件110具有胶卷形状。第一电极可以是正电极，第二电极可以是负电极。可替代地，第一电极可以是负电极，第二电极可以是正电极。第一电极包括第一金属箔和第一活性物质。当第一电极是正电极时，第一金属箔可以由铝形成，第一活性物质可以包括锂基氧化物。第二电极也包括第二金属箔和第二活性物质。当第二电极是负电极时，第二金属箔可以由铜形成，第二活性物质可以包括石墨。然而，本发明的实施例不限于这些材料。隔板可以由多孔聚乙烯(PE)、聚丙烯(PE)或其它等价物形成。隔板可以在第一电极或第二电极的上表面和下表面两面上。而且，第一电极可以包括第一未涂覆区域，在该第一未涂覆区域中不包含正电极活性物质。第一未涂覆区域可以延伸超过隔板的一侧。同样，第二电极可以包括第二未涂覆区域，在该第二未涂覆区域中不包含负电极活性物质。第二未涂覆区域可以延伸超过隔板的另一侧。也就是，第一未涂覆区域和第二未涂覆区域可以沿着相反的方向延伸超过隔板。以下将更加详细地对该结构进行描述。
罐120包括两个宽侧面121a和121b、两个窄侧面122a和122b以及一个底面123。另外，罐120具有开口上部。电极组件110与电解液一起被放置到罐120中。在壳体中，电极组件110的第一未涂覆区域和第二未涂覆区域分别朝向窄侧面122a和122b延伸。罐120可以由例如铝、铜、铁、SUS钢、陶瓷、聚合物或它们的等价物的材料形成。然而，壳体可以由任何合适的材料形成。此外，罐120可以被电连接到电极组件110的第一电极和第二电极之一。也就是，罐120可以具有正极性或负极性。
第一电极端子130和第二电极端子140分别被电连接到电极组件110的第一电极和第二电极。也就是，第一电极端子130可以被焊接到第一电极，第二电极端子140可以被焊接到第二电极。第一电极端子130也可以与第一电极的第一未涂覆区域一起被焊接到短路构件160的第一金属板161。同样，第二电极端子140可以与第二电极的第二未涂覆区域一起被焊接到短路构件160的第二金属板163。以下将更详细地对该结构进行描述。
在图1B中的附图标记160a和160b所表示的标记处，短路构件160的第一金属板161可以被焊接到电极组件110的第一电极的第一未涂覆区域。在附图标记160c所表示的标记处，短路构件160的第一金属板161和电极组件110的第一电极的第一未涂覆区域可以被焊接到第一电极端子130。同样，在图1B中的附图标记160d和160e所表示的标记处，短路构件160的第二金属板163可以被焊接到电极组件110的第二电极的第二未涂覆区域。在附图标记160f所表示的标记处，短路构件160的第二金属板163和电极组件110的第二电极的第二未涂覆区域可以被焊接到第二电极端子140。
第一电极端子130包括焊接区域131、第一延伸部132、第二延伸部133和螺栓延伸部134。焊接区域131被插入电极组件110的第一电极，即第一未涂覆区域中。同样，第二电极端子140包括焊接区域141、第一延伸部142、第二延伸部143和螺栓延伸部144。焊接区域141被插入电极组件110的第二电极，即第二未涂覆区域中。另外，第一电极端子130和第二电极端子140的螺栓延伸部134和144均穿过盖板150伸到壳体外侧。
盖板150允许第一电极端子130和第二电极端子140伸到壳体外侧，并且还覆盖罐120。在此，盖板150与罐120之间的边界可以用激光来焊接。此外，第一电极端子130和第二电极端子140的螺栓延伸部134和144均穿过盖板150。绝缘材料151a和151b可以分别被布置在螺栓延伸部134和144的外表面上。由此，第一电极端子130和第二电极端子140可以与盖板150电绝缘。在某些情况中，第一电极端子130和第二电极端子140之一可以直接接触并穿过盖板150，而无需绝缘材料151a或151b。例如，如果第一电极端子130的螺栓延伸部134没有被绝缘材料151覆盖，第一电极端子130的螺栓延伸部134可以直接接触盖板150。在该情况中，盖板150和罐120具有与第一电极端子130相同的极性。
螺母135和145分别被联接到第一电极端子130和第二电极端子140的螺栓延伸部134和144。由此，第一电极端子130和第二电极端子140被牢固地固定到盖板150。另外，电解液塞152可以被联接到盖板150。盖板150上可以包含具有相对较薄的厚度的安全排气部153。盖板150可以由与罐120相同的材料形成。
短路构件160位于电极组件110和罐120之间，因此当二次电池100被刺穿或压溃时短路构件160首先被短路。由于短路构件160被电连接到电极组件110，所以短路构件使整个电极组件短路。
短路构件160在电极组件110周围卷绕约一至七周。当短路构件160在电极组件110周围卷绕少于一周时，由于短路构件160没有覆盖整个电极组件110，因此当二次电池100被刺穿或压溃时短路构件160可能不会引起短路。换句话说，刺穿或压溃可能发生在不存在短路构件的位置上。此外，当短路构件160在电极组件110周围卷绕多于七周时，由于电极组件110太大，所以电极组件110可能无法被插入罐120中。因此，为了插入包括在电极组件110周围卷绕多于七周的短路构件160的电极组件110，需要减小电极组件110的尺寸，从而导致二次电池100的容量减小。
此外，短路构件160包括第一金属板161、第一膜、第二金属板163和第二膜164。第一金属板161的一部分延伸超过第一膜的一端，并被电连接到电极组件110的第一电极的第一未涂覆区域。同样，第二金属板163的一部分暴露超过第二膜的另一端，并被电连接到电极组件110的第二电极的第二未涂覆区域。也就是，第一金属板161与第二金属板163沿着相反的方向延伸。如上所述，第一金属板161通过第一电极的第一未涂覆区域被电连接到第一电极端子130，第二金属板163通过第二电极的第二未涂覆区域被电连接到第二电极端子140。
第一膜未在图1B和图1C中示出。以下将更具体地对短路构件160与电极组件110之间的联接关系进行描述。
图2A示出在二次电池中短路构件被卷绕在电极组件周围的过程，图2B示出图2A的区域2的放大图。
参见图2A，单独的短路构件160可以被提供，并被卷绕在电极组件110周围。也就是，短路构件160可以使用不同于制造电极组件110的过程的制造过程来提供，并被单独地卷绕在电极组件110周围。换句话说，短路构件160不从电极组件110延伸，也不与电极组件110成一体。此外，在短路构件160被卷绕之后，密封带165被贴附，以防止短路构件160从电极组件110上松脱。
参见图2B，短路构件160包括附接到电极组件110的第一金属板161、附接到第一金属板161的第一膜162、附接到第一膜162的第二金属板163和附接到第二金属板163的第二膜164。
第一金属板161和第二金属板163可以由与第一金属箔111a和第二金属箔112a相同的材料制成。也就是，第一金属板161和第二金属板163分别均可以包括铝箔。第一金属板161和第二金属板163分别均可以包括铜箔。第一金属板161可以包括铝箔，第二金属板163可以包括铜箔。第一金属板161可以包括铜箔，第二金属板163可以包括铝箔。在本发明的实施例中，第一金属板161和第二金属板163可以由与罐120不同的材料制成。例如，当罐120由铝形成时，第一金属板161和第二金属板163可以由铜材料形成，反之亦然。当第一金属板161和第二金属板163由铜形成时，由于铜具有的电阻率低于铝，因此短路构件160具有良好的短路性能。
第一金属板161和第二金属板163各自具有的厚度可以相对大于第一金属箔111a或第二金属箔112a的厚度。例如，第一金属板161和第二金属板163可以具有从约100μm到约200μm的厚度范围。当第一金属板161和第二金属板163具有的厚度小于100μm时，短路特性在二次电池100被刺穿或压溃时可能较弱。此外，当第一金属板161和第二金属板163具有的厚度大于200μm时，由于电极组件在尺寸上需要被减小以配合到壳体中，因此二次电池100的容量减小。第一金属板161和第二金属板163可以均包括单一片或若干层叠片。例如，第一金属箔111a或第二金属箔112a可以被层叠以形成第一金属板161或第二金属板163。然而，这不意味第一金属板161或第二金属板163从第一电极111或第二电极112延伸。相反，第一金属板161和第二金属板163与第一电极111和第二电极112相分离。
第一膜162和第二膜164可以由多孔PE或PP形成，但是也可以由任何合适的材料形成。第一膜162和第二膜164可以由与隔板相同的材料形成。
如图2B所示，例如，电极组件110包括第一电极111，第一电极111包括第一金属箔111a(例如，铝箔)和第一活性物质111b(例如，锂基氧化物)。此外，电极组件110包括第二电极112，第二电极112包括第二金属箔112a(例如，铜箔)和第二活性物质112b(例如，石墨)。由PP或PE形成的隔板113a和113b被分别布置在第一电极111的上、下表面两面上。同样，隔板113a和113b可以位于第二电极112的上、下表面两面上。由此，隔板113b位于布置在电极组件110最外围的第二电极112与短路构件160的第一金属板161之间。也就是，第一金属板161与第二电极112电绝缘。
根据具有上述结构的二次电池100，当二次电池100被刺穿或压溃时，短路构件160的第一膜162可以被撕裂以使第一金属板161与第二金属板163短路。因此，由于第一金属板161被电连接到第一电极111，第二金属板163被电连接到第二电极112，因此二次电池100被短路。另外，由于短路构件160的第一金属板161和第二金属板163具有低电阻率或被形成为不包括非导电活性物质，因此第一金属板161和第二金属板163几乎不产生热并消耗大量电流。也就是，二次电池100在被刺穿或压溃时产生极少的热并快速移除电能。例如，根据实施例的二次电池100不仅被维持在从约50℃到约70℃的温度范围，而且当二次电池100被刺穿或压溃时也不超出该温度范围。此外，当二次电池100被刺穿或压溃时，短路构件160的第二膜164可以被撕裂以使第二金属板163与罐120短路。在此，当罐120具有导电性且极性与第二金属板163的极性相反时，短路效果被最大化。另外，由于罐120可以由具有低电阻率的金属形成，二次电池100产生的热具有相对较低的温度，并且二次电池100的电能被快速移除。
图3示出在根据本发明的实施例的二次电池中电极组件、短路构件和电极端子被相互焊接的过程的视图。
参见图3，电极组件110和单独地卷绕在电极组件110表面上的短路构件160可以在多个区域中被相互焊接。焊接工艺可以包括电阻焊接工艺、超声焊接工艺和激光焊接工艺，然而任何合适的焊接工艺均可以被使用。图3的箭头170a和170b表示电极组件110与短路构件160之间的焊接点。
接下来，电极端子130被联接到电极组件110。也就是，电极端子130的焊接区域131被联接到电极组件110。更具体地，第一电极端子130的焊接区域131被联接到限定在电极组件110的第一未涂覆区域中的间隙，第二电极端子140的焊接区域141被联接到限定在电极组件110的第二未涂覆区域中的间隙。图3中仅示出第一电极端子130。
焊接区域131、电极组件110和短路构件160可以被相互焊接。也就是，在电极组件110和短路构件160被附接到电极端子130的焊接区域131之后，使用常规的电阻焊接、超声焊接、或激光焊接将焊接区域131、电极组件110和短路构件160相互焊接。然而，可以使用任何合适的焊接方法。图3的附图标记170c表示电极端子130的焊接区域131、电极组件110与短路构件160之间的焊接点。
图4A为根据本发明的示例性实施例的二次电池的电极组件的透视图，其中短路构件尚未被卷绕在电极组件周围，图4B为根据本发明的示例性实施例的二次电池的电极组件和短路构件的透视图，其中电极组件和短路构件尚未被卷绕。
参见图4A，在完成的电极组件110中，第一电极111的第一未涂覆区域111c伸出超过隔板113b的一侧。同样，第二电极112的第二未涂覆区域112c伸出超过隔板113b的另一侧。也就是，第一未涂覆区域111c沿着与第二未涂覆区域112c相反的方向伸出。隔板113b可以位于电极组件110的最外围。
短路构件160包括第一金属板161、第一膜162、第二金属板163和第二膜164。在此，第一金属板161具有与第一电极111相似或相同的宽度。并且，第一金属板161与第一电极111重叠。由此，第一金属板161的一区域被连接到第一电极111的第一未涂覆区域111c。第一金属板161不被连接到第二电极112的第二未涂覆区域112c。第一膜162具有的宽度小于第一金属板161的宽度。也就是，第一膜162具有与隔板113b相同的宽度。而且，第一膜162与隔板113b重叠。由此，上述第一金属板161的一区域伸出超过第一膜162的一端。
第二金属板163具有与第二电极112相似或相同的宽度。并且，第二金属板163与第二电极112重叠。由此，第二金属板163的一区域被连接到第二电极112的第二未涂覆区域112c。第二金属板163不被连接到第一电极111的第一未涂覆区域111c。第二膜164具有的宽度小于第二金属板163的宽度。也就是，第二膜164具有与隔板113b相同的宽度。而且，第二膜164与隔板113b重叠。由此，上述第二金属板163的一区域伸出超过第二膜164的一端。
具有上述结构的短路构件160几乎或完全覆盖电极组件110的表面。也就是，短路构件160在电极组件110周围卷绕至少一至七周。由此，短路构件160的第一金属板161被平稳地连接到电极组件110的第一电极111的第一未涂覆区域111c，第二金属板163被平稳地连接到电极组件110的第二电极112的第二未涂覆区域112c。
在别处未被描述的附图标记161a、162a和163a指示粘合剂。该粘合剂防止当短路构件160被卷绕在电极组件110周围时构成短路构件160的多个部件相互分离。也就是，粘合剂防止当短路构件160被卷绕在电极组件110周围时第一金属板161、第一膜162、第二金属板163和第二膜164相互分离。
在本发明的实施例中，活性物质不存在于第一金属板161和第二金属板163上是很重要的。这样，当二次电池100被刺穿或压溃时，第一膜162可以被撕裂以在宽广区域上使第一金属板161与第二金属板163短路。另外，第二膜164可以被撕裂以在宽广区域上使第二金属板163与罐120短路。由此，二次电池100的电压快速下降到约0V，并且储存在二次电池100中的能量被快速消耗。
参见图4B，电极组件110包括第一电极111、第二电极112、第一隔板113a和第二隔板113b。第一电极111包括第一金属箔111a、第一活性物质111b(例如，锂基氧化物)和第一未涂覆区域111c。第二电极112包括第二金属箔112a、第二活性物质112b(例如，石墨)和第二未涂覆区域112c。另外，第一电极111、第一隔板113a、第二电极112和第二隔板113b被层叠以形成层叠结构。层叠结构的一端被联接到卷绕轴201并被卷绕若干周以形成胶卷型电极组件110。
再次参见图4B，由于第一电极111和第二电极112具有的宽度大于第一隔板113a和第二隔板113b的宽度，因此第一未涂覆区域111c延伸超过第一隔板113a的一侧，第二未涂覆区域112c延伸超过第二隔板113b的另一侧。如上所述，短路构件160的第一金属板161接触第一未涂覆区域111c，短路构件160的第二金属板163接触第二未涂覆区域112c。
由于构成短路构件160的第一金属板161和第二金属板163均具有一个金属片，因此第一金属板161和第二金属板163可以具有大于电极组件110的至少第一电极111或第二电极112的厚度。
为了便于理解，附图中示出的第一电极111、第一隔板113a、第二电极112和隔板113b具有的长度小于它们的实际长度。
图5为根据本发明的另一个示例性实施例的二次电池的附加到电极组件上的短路构件的透视图，其中电极组件和短路构件尚未被卷绕。
参见图5，短路构件260可以分别接触、被连接到或被焊接到第一电极111和第二电极112中的每一个的在纵向上的一端。也就是，短路构件260的第一金属板261可以被连接到第一电极111的一端111d，在该端111d上没有设置第一活性物质111b，第二金属板263可以被连接到第二电极112的一端112d，在该端112d上没有设置第二活性物质112b。同样，第一膜262可以接触或被连接到第一隔板113a的在纵向上的一端，第二膜264可以接触或被连接到第二隔板113b的在纵向上的一端。
由此，第一金属板261和第二金属板263分别被电连接到第一电极111和第二电极112的第一未涂覆区域111c和第二未涂覆区域112c以及端部111d和112d。因此，短路构件260与电极组件110之间的电连接可靠性可以被进一步提高。
图6为根据本发明的另一个示例性实施例的二次电池的电极组件的透视图，其中短路构件尚未被卷绕在电极组件周围。
参见图6，短路构件360包括多层第一金属板361和多层第二金属板363。例如，多个第一金属箔片111a被层叠以形成第一金属板361。同样，多个第二金属箔片112a被层叠以形成第二金属板363。这样，短路构件360可被更容易地制造。也就是，原因在于通常用于电极组件110的第一金属箔111a和第二金属箔112a可以被用来替代单独的、较厚的第一和第二金属板。在此，活性物质没有设置在第一金属板361和第二金属板363上。
图7A和图7B示出具有两个电极组件的本发明的另一示例性实施例的剖视图。
参见图7A，电极组件210可以被提供为一对电极组件110。另外，短路构件160可以被独立地卷绕在各个电极组件110周围。各个电极组件110均被电连接到电极端子230。在此，电极端子230包括两个焊接区域231、第一延伸部232、第二延伸部233和螺栓延伸部234。而且，焊接区域231被插入每个电极组件110中。使用典型的焊接方法短路构件160和电极组件110被焊接到焊接区域231。因此，二次电池的容量增加，并且当二次电池被刺穿或压溃时二次电池可被快速且强迫短路。
参见图7B，电极组件310可以被提供为一对电极组件110。而且，一个短路构件360可以被整体地卷绕在一对电极组件110周围。也就是，一个短路构件360完全覆盖一对电极组件110。由此，每单位体积的二次电池容量增加，并且二次电池可以被快速且强迫短路。此外，由于电极组件310被一个短路构件360完全覆盖，因此易于对电极组件310进行处理。
图8A为不具有短路构件的二次电池在刺穿或压溃后的电压-温度特性曲线图，图8B为当包括短路构件的二次电池被刺穿或压溃后的电压-温度特性曲线图。
在图8A和图8B中，X轴表示经过的时间(单位为分钟)。左边的Y轴表示电压(V)，右边的Y轴表示温度(℃)。此外，测试在以下条件下进行：开路电压约为4.1V，并且具有约3mm直径的钉子以约80mm/sec的速度刺入二次电池中。
参见图8A，在二次电池中没有设置短路构件的情况下，在刺穿开始之后，二次电池的电压几乎立即下降到约0V。而且，安全排气部和第一电极端子(正端子)的温度超过约200℃，然后下降。之后，第一电极端子和第二电极端子(负端子)在记录时间的剩余时间中被维持在约150℃至约190℃的高温。并且，安全排气部在记录时间的剩余时间中被维持在约70℃至约90℃的温度。因此，在二次电池中没有设置短路构件的情况下，由于当二次电池被刺穿和压溃时二次电池的温度超过约200℃，因此二次电池的稳定性和可靠性均较差。
参见图8B，在二次电池中设置有短路构件的情况下，在刺穿之后，二次电池的电压几乎立即下降到约0V。然而，安全排气部、第一电极端子(正端子)和第二电极端子(负端子)的温度没有超过约50℃至约70℃。因此，在二次电池中设置有短路构件的情况下，由于当二次电池被刺穿和压溃时二次电池的温度几乎没有上升，因此二次电池的稳定性和可靠性均优于没有短路构件的电池的稳定性和可靠性。
如上所述，在二次电池中没有设置短路构件的情况下，由于活性物质具有高电阻率或活性物质是非导电的，所以可以发现温度因活性物质的强迫短路而过度上升。也就是，当电流流入具有高电阻率的材料时，产生大量的热。例如，用作负极活性物质的石墨具有的电阻率为约7×10-6Ω·m至约12×10-6Ω·m，用作正极活性物质的锂基氧化物则几乎是非导电的。
另一方面，在根据本发明的实施例的短路构件中，铜具有的电阻率约为1.72×10-8Ω·m，铝具有的电阻率约为2.75×10-8Ω·m。也就是，当与石墨和锂基氧化物的电阻率比较时铜和铝具有显著较低的电阻率。由此，当由铜或铝材料形成的短路构件被短路时，大量电流被消耗，且极少的热产生。
尽管结合目前被认为是可行的示例性实施例对本公开进行了描述，应该理解的是，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明致力于覆盖包含在所附权利要求的精神和范围中的各种修改和等同装置。

Claims (20)

1.一种可再充电电池，包括：
电极组件，包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极与所述第二电极之间的隔板；
容纳所述电极组件的壳体；
联接到所述壳体的盖板；和
短路构件，所述短路构件与所述第一电极和所述第二电极相分离，并被卷绕在所述电极组件周围，该短路构件被电连接到所述第一电极和所述第二电极中的至少之一。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述短路构件的第一端与所述短路构件的第二端重叠。
3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述短路构件在所述电极组件周围卷绕一至七周。
4.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括位于所述壳体内的另一电极组件，其中所述短路构件包括卷绕在所述电极组件周围的第一短路构件和卷绕在所述另一电极组件周围的第二短路构件。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括位于所述壳体内的第二电极组件，其中所述短路构件被整体地卷绕在所有电极组件周围。
6.一种可再充电电池，包括：
电极组件，包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极与所述第二电极之间的隔板；
容纳所述电极组件的壳体；
联接到所述壳体的盖板；和
短路构件，所述短路构件被卷绕在所述电极组件周围并被电连接到所述电极组件，该短路构件包括第一金属板、第二金属板和位于所述第一金属板与所述第二金属板之间的第一膜。
7.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述短路构件被配置为当所述可再充电电池被刺穿或压溃时通过电连接所述第一金属板与所述第二金属板而使所述电极组件短路。
8.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一金属板邻近所述电极组件，所述第二金属板邻近所述壳体，并且所述短路构件进一步包括位于所述第二金属板与所述壳体之间的第二膜。
9.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一金属板被电连接到所述第一电极，所述第二金属板被电连接到所述第二电极。
10.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一电极包括金属箔，并且其中所述第一金属板和所述第二金属板包括与所述金属箔相同的材料。
11.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一金属板的电阻率和所述第二金属板的电阻率都低于所述第一电极的活性物质的电阻率或所述第二电极的活性物质的电阻率。
12.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一金属板和所述第二金属板包括铜。
13.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一金属板包括铝，所述第二金属板包括铜。
14.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一金属板和所述第二金属板包括与所述壳体不同的材料。
15.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一金属板和所述第二金属板每个都具有100μm与200μm之间的厚度。
16.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一金属板和所述第二金属板每个都具有多层结构。
17.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一电极包括第一金属箔，所述第二电极包括第二金属箔，并且所述第一金属板和所述第二金属板各自具有的厚度都大于所述第一金属箔的厚度或所述第二金属箔的厚度。
18.根据权利要求6所述的可再充电电池，其中所述第一电极包括延伸到所述电极组件的第一侧的第一未涂覆区域，所述第二电极包括延伸到所述电极组件的第二侧的第二未涂覆区域，所述第一金属板被电连接到所述第一未涂覆区域，所述第二金属板被电连接到所述第二未涂覆区域。
19.根据权利要求18所述的可再充电电池，其中所述第一金属板与所述第一未涂覆区域被相互焊接，所述第二金属板与所述第二未涂覆区域被相互焊接。
20.根据权利要求6所述的可再充电电池，进一步包括第一电极端子和第二电极端子，其中所述第一电极包括延伸到所述电极组件的第一侧的第一未涂覆区域，其中所述第二电极包括延伸到所述电极组件的第二侧的第二未涂覆区域，其中所述第一金属板、所述第一未涂覆区域与所述第一电极端子被电连接，并且其中所述第二金属板、所述第二未涂覆区域与所述第二电极端子被电连接。
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