CN102074726B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于加强硬度并具有流畅的通风结构的二次电池。二次电池包括：电极组件，用于对电源充电或使电源放电；以及壳，用于容纳电极组件且被密封，其中该壳包括：第一盖和第二盖，其中电极组件被容纳于形成在第一盖与第二盖之间的空间中，其中第一盖和第二盖由不同的材料形成，以及其中第二盖具有大于第一盖的抵抗表面压力的强度。

Description

二次电池
技术领域
一个或多个实施方式涉及二次电池，更具体地，涉及通过在袋状壳中容纳电极组件并密封该袋状壳而形成的袋型二次电池。
背景技术
紧凑且轻重量的便携式电子器件快速发展，因而对于用作便携式电子器件的驱动电源的紧凑且高容量电池的需求增加。特别地，锂离子二次电池在高于3.6V的电压下操作，其比镍铬(Ni-Cd)电池或镍氢(Ni-MH)电池的操作电压大三倍，并具有每单位重量的高能量密度，因而锂离子二次电池广泛用作便携式电子器件的电源。
当锂离子插入(intercalate)阴极和阴极并从阴极和阳极脱离(deintercalate)时，锂二次电池通过氧化和还原反应产生电能。锂二次电池可以通过以下方法制成：使用可逆的插入和脱离材料作为阴极和阳极的活性材料，以及在阳极与阴极之间充满有机电解质或聚合物电解质。
二次电池可以以各种方式制成。二次电池可以分为例如圆柱形电池、四边形电池和袋型电池。圆柱形电池使用圆柱形铝罐作为壳。四边形电池使用四边形铝罐作为壳。袋型电池使用薄板袋作为壳。
发明内容
一个或多个实施方式包括用于加强硬度并具有流畅的通风结构的二次电池。
额外的方面将在以下的描述中部分地阐述，且部分将通过该描述变得明显或者可以通过对本发明实施方式的实践而习知。
根据一个或多个实施方式，二次电池包括：电极组件，用于对电源充电或使电源放电；以及壳，用于容纳电极组件且被密封，其中该壳包括：第一盖和第二盖，其中电极组件被容纳于形成在第一盖与第二盖之间的空间中，其中第一盖和第二盖由不同的材料形成，以及其中第二盖具有大于第一盖的抵抗表面压力的强度(strength)。
二次电池的额定容量可以是从约4Ah到约1000Ah的中型/大型规模。
第二盖的厚度可以大于第一盖的厚度。
二次电池可进一步包括：密封部分，通过使第一盖的一部分与第二盖的一部分彼此结合而密封在其中容纳电极组件的空间。
二次电池可进一步包括：空间部分，用于在彼此面对的第一盖与第二盖之间容纳电极组件。
第一盖可包括：金属层，由金属材料形成；外部层，形成在金属层的面对外部的表面上；以及内部层，形成在金属层的面对内部的表面上。
第二盖可包括：金属层，由金属材料形成；外部层，形成在金属层的面对外部的表面上；以及内部层，形成在金属层的面对内部的表面上。
第二盖的金属层的厚度可大于第一盖的金属层的厚度。
第一盖的金属层的厚度可以在约40μm与约50μm之间，第二盖的金属层的厚度可以在约100μm与约250μm之间。
第二盖可进一步包括：第二外部层，形成在外部层的面对外部的表面上。
第一盖的内部层的熔点可低于第二盖的内部层的熔点。
第一盖的内部层的熔点可以在约80℃与约120℃之间，第二盖的内部层的熔点可以在约130℃与约200℃之间。
二次电池可进一步包括：密封部分，通过使彼此接触的第一盖的内部层的一部分和第二盖的内部层的一部分热结合而密封在其中容纳电极组件的空间。
第一盖的内部层可包括聚乙烯(PE)或PE聚合物。
第二盖的内部层可包括聚烯烃或流延聚丙烯(CPP)或PP作为主要组分。
在其中可容纳电极组件的两个或多个壳层叠在二次电池中。
根据一个或多个实施方式，一种二次电池包括：电极组件，用于对电源充电或使电源放电；以及壳，用于容纳电极组件且被密封，其中该壳包括：第一盖和第二盖，其中电极组件被容纳于形成在第一盖与第二盖之间的空间中，其中第一盖和第二盖由不同的材料形成，以及其中第一盖的接触第二盖的表面的熔点低于第二盖的接触第一盖的表面的熔点。
二次电池的额定容量可以是从约4Ah到约1000Ah的中型/大型规模。
第一盖的熔点可以在约80℃与约120℃之间，第二盖的熔点可以在约130℃与约200℃之间。
第一盖的熔点可以在约90℃与约110℃之间。
第二盖的厚度可以大于第一盖的厚度。
第一盖的厚度可以在约10m与约150μm之间，第二盖的厚度可以在约150μm与约300μm之间。
附图说明
通过结合附图对实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明显且更易于理解，附图中：
图1是根据实施方式的二次电池的透视图；
图2是根据实施方式的图1的二次电池的分解透视图；
图3是根据实施方式的图1的二次电池的第一盖的示意性横截面视图；
图4是根据实施方式的图1的二次电池的第二盖的示意性横截面视图；以及
图5是根据实施方式其中堆叠多个图1的二次电池的电池系统的示意性透视图。
具体实施方式
现将详细地参考实施方式，实施方式的实例在附图中示出，其中通篇相似的附图标记表示相似的元件。在该点上，本发明的实施方式可以具有不同的形式且不应解释为限于这里阐述的文字描述。因此，通过参考附图，以下仅描述实施方式以解释本发明的方面。
图1是根据实施方式的二次电池10的透视图。图2是根据实施方式的二次电池10的分解透视图。
参见图1和图2，二次电池10包括电极组件100以及壳200和300。电极组件100对电源充电或使电源放电。壳将电极组件100容纳在其中并被密封，该壳包括第一盖200和第二盖300。
电极组件100被容纳在设置于第一盖200与第二盖300之间的空白空间中。在该点上，第一盖200和第二盖300可由不同的材料形成。在一些实施方式中，当压力施加到第二盖300时，其硬度比压力施加到第一盖时第一盖200的硬度大。
在一些实施方式中，第二盖300的厚度可以大于第一盖200的厚度。在该情形下，第一盖200的厚度可以从约100μm到约150μm，且第二盖300的厚度可以从约150μm到约300μm。
二次电池10可以是袋型电池，该袋型电池通过使用薄板形袋作为第一盖200和第二盖300形成用于容纳电极组件100的壳。例如，一般的袋状壳可用作如在图3中所示的第一盖200，高强度的袋状壳可用作图4中所示的第二盖400。
在一些实施方式中，壳由不同材料形成的第一盖200和第二盖300形成，在壳中容纳电极组件100，且壳被密封。
高强度的袋用作第二盖300，使其能在二次电池10长时间使用时保持袋形状，从而防止电极组件100变形。
另外，当二次电池10长时间使用时，电解质可不向二次电池10的一侧倾斜。根据当前的实施方式，在二次电池10的制造工艺期间，电极组件100被较小可能地损坏。
一般的袋状壳用作第一壳200，其比用作第二壳300的高强度袋状壳的硬度低，因而相较于高强度袋，一般的袋状壳在较低温度断裂，从而完成流畅的通风结构。
通过如图5所示地堆叠多个单位电池单元，当前实施方式的二次电池10可应用于形成单一电池系统的中型/大型电池系统1，诸如混合动力车(HEV)或能量存储系统。
在该情形下，电池系统1可以是中型/大型电池系统1，该中型/大型电池系统1在大于2C平均放电期间具有电流充电和放电速率(C-速率)，或者对于大于20wh的功耗，具有在约4Ah至约1000Ah之间的大于约4Ah的额定容量(ratingcapacity)。
电池系统1可以通过参考图5堆叠多个二次电池10形成。在该情形下，可以从在二次电池10中使用的多个单元中识别出有缺陷的单元。电池系统1可通过去除有缺陷的单元而正常地操作。
在包括于电池系统1中的多个二次电池10中的有缺陷电池中设定的设定温度下，例如，从约80℃至约120℃，硬度低于第二盖300的第一盖200断裂并被开口(vent)。
真空被释放并因而空气流入二次电池10中，在空气中包含的湿气与电极组件100反应，致使电压不平衡并增加电阻。因此，有缺陷的二次电池10能被安装在二次电池10中的传感器(未示出)容易地选出，其中该二次电池10包括于电池系统1中。
当硬度小于第二盖300的第一盖200被开口时，因为有缺陷的二次电池10在相对低的温度爆炸，所以与有缺陷的二次电池10相邻的二次电池10会较少地受到影响。当第一盖200在从约80℃到约120℃的温度被开口时，二次电池10可以被控制在约70℃的温度以下。
第一盖200和第二盖300可以以下方式形成，第一盖200的接触第二盖300的表面的熔点低于第二盖300的接触第一盖200的表面的熔点。第一盖200和第二盖300的实施方式在图3和图4中示出。
第一盖200的熔点可以从约80℃到约120℃，第二盖300的熔点可以从约130℃到约200℃。在一些实施方式中，第一盖200的熔点可以从约90℃到约110℃。
因而，如果二次电池200的温度达到从约90℃到约110℃(其是第一盖200的熔点)，则硬度低于第二盖300的第一盖200会断裂且被开口。
二次电池10可包括电极组件100和袋型壳，该袋型壳包括围绕并密封电极组件100的第一盖200和第二盖300。二次电池10可以通过在第一电极112与第二电极114之间堆叠多个隔板113或者以果子冻卷型结构卷绕隔板113而形成。
保护带(tape)117结合到从电极组件100的每个电极板一侧延伸的第一电极抽头115的表面以及第二电极抽头116的表面，使得第一电极抽头115和第二电极抽头116可朝向袋型壳的外部部分地突出(参见图1)。
通过结合第一盖200的边缘部分和第二盖300的边缘部分并密封在其中容纳电极组件100的空间，密封部分230和330可分别形成在第一盖200的边缘部分以及第二盖300的边缘部分上。用于容纳电极组件100的空间部分220和320可形成在彼此面对的第一盖200与第二盖300之间。
通过彼此分离第一盖200和第二盖300，空间部分220和320可分别形成在由不同材料形成的盖主体210和310中。空间部分220和320可以四边形形状形成在第一盖200和第二盖300中，密封部分230和330可形成在第一盖200和第二盖300的四个表面上以围绕空间部分220和320。
电极组件100容纳在分别形成于第一盖200和第二盖300中的空间部分220和320中，通过使第一盖200和第二盖300彼此紧贴，彼此面对的密封部分230和330通过热结合而被密封，从而形成袋型壳200和300。
在当前实施方式中，空间部分220和320分别形成在第一盖200和第二盖300中。然而，当前的实施方式不限于此，空间部分220和320可以形成在第一盖200和第二盖300的任意一个中。
第一盖200和第二盖300可具有通过堆叠由不同材料形成的多个膜层而形成的板形状。在该情形下，空间部分220和320可不分别形成在第一盖200和第二盖300中，电极组件100设置在第一盖200与第二盖300之间，密封部分230和330被密封，从而形成袋型壳200和300。
图3是根据实施方式的二次电池10的第一盖200的示意性横截面视图。参见图3，第一盖200可包括金属层232、外部层(exteriorlayer)231和内部层233。金属层232可由金属材料形成。外部层231可形成在金属层232的面对外部的表面上。内部层233可形成在金属层232的面对内部的表面上。
图4是根据实施方式的二次电池10的第二盖300的示意性横截面视图。参见图4，第二盖300可包括金属层332、外部层331和内部层333。金属层332可由金属材料形成。外部层331可形成在金属层332的面对外部的表面上。内部层333可形成在金属层332的面对内部的表面上。
在该点上，第二盖300的金属层332的厚度可大于第一盖200的金属层232的厚度。因而，第二盖300可具有比第一盖200大的抵抗表面压力的强度(strength)。第一盖200的金属层232的厚度可以在约40μm与约50μm之间，第二盖300的金属层332的厚度可以在约100μm与约250μm之间。
第二盖300可进一步包括第二外部层334，该第二外部层334形成在外部层331的面对外部的表面上，因而第二盖300的厚度可大于第一盖200的厚度。另外，第二盖300可具有比第一盖200大的抵抗表面压力的强度。
形成在第一盖200的内部层233和第二盖300的内部层333中的密封部分230和330彼此热结合，从而密封在其中容纳电极组件100的壳200和300。
第一盖200的内部层233的熔点低于第二盖300的内部层333的熔点。第一盖200的外部层233的熔点可以在约80℃与约120℃之间，第二盖300的内部层333的熔点可以在约130℃与约200℃之间。在该点上，第一盖200的内部层233的熔点可以在约90℃与约110℃之间。
因而，如果二次电池200的温度达到约90℃与约110℃之间(其是第一盖200的内部层233的熔点)，硬度小于第二盖300的第一盖200会断裂且被开口。
同时，第一盖200可包括粘接层234和235，其中粘接剂分别设置在金属层232与外部层231之间以及金属层232与内部层233之间。在该点上，金属层232、外部层231和内部层233可以彼此热结合而不用粘接层234和235。
同时，第二盖300可包括粘接层335、336和337，其中粘接剂分别设置在金属层332与外部层331之间、金属层332与内部层333之间以及外部层331与第二外部层334之间。在该点上，金属层332、外部层331、内部层333和第二外部层334可以彼此热结合而不用粘接层335、336和337。
第一盖200的内部层233可包括聚乙烯(PE)或PE聚合物。第二盖300的内部层333可包括聚烯烃或流延聚丙烯(CPP，castedpolypropylene)或PP作为主要组分。因而，第一盖200的内部层233可以在低于第二盖300的内部层333的温度被融化。
金属层232和332保持适当的厚度，防止湿气和气体进入二次电池10，防止电解质泄露，保持二次电池10的袋型壳的硬度。金属层232和332可由选自以下的任意之一形成：铁(Fe)、碳(C)、铬(Cr)和锰(Mn)的合金，Fe、C、Cr和镍(Ni)的合金，铝(Al)及其等效物。然而，当前的实施方式不限于此，且金属层232和332可以由具有良好柔性的铝(Al)形成。
外部层231和331可在金属层232和332的面对外部的表面上被涂覆或层叠至预定厚度。内部层233和333可在金属层232和332的面对内部的表面上被涂覆或层叠至预定厚度。
根据当前的实施方式，二次电池可加强硬度并具有流畅的通风结构。
应该理解，在此描述的示例性实施方式应该仅以描述性含义被考虑而不用于限制目的。在每个实施方式内的特征或方面的描述通常应该被理解为可用于其它实施方式中的其它类似的特征或方面。
本申请要求享有2009年11月19日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2009-0112198的权益，在此结合其全部公开作为参考。

Claims (21)

1.一种二次电池，包括：
电极组件，用于对电源充电或使电源放电；以及
被密封的壳，配置为容纳所述电极组件，
其中所述壳包括：第一盖和第二盖，
其中所述电极组件被容纳于形成在所述第一盖与所述第二盖之间的空间中，
其中所述第一盖和所述第二盖由不同的材料形成，以及
其中所述第二盖的表面强度大于所述第一盖的表面强度，
其中所述第一盖的与所述第二盖接触的表面的熔点低于所述第二盖的与所述第一盖接触的表面的熔点，所述第一盖的与所述第二盖接触的所述表面的熔点为从80℃到120℃，所述第二盖的与所述第一盖接触的所述表面的熔点为从130℃到200℃。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池的额定容量是从4Ah到1000Ah的中型/大型规模。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第二盖的厚度大于所述第一盖的厚度。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其中所述第一盖的厚度为从100μm到150μm，所述第二盖的厚度为从150μm到300μm。
5.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括：密封部分，用于通过使所述第一盖的一部分与所述第二盖的一部分彼此结合而密封在其中容纳所述电极组件的空间。
6.根据权利要求4所述的二次电池，进一步包括：空间部分，用于在彼此面对的所述第一盖与所述第二盖之间容纳所述电极组件。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第一盖包括：
金属层，由金属材料形成；
外部层，形成在所述金属层的面对外部的表面上；以及
内部层，形成在所述金属层的面对内部的表面上。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述第二盖包括：
金属层，由金属材料形成；
外部层，形成在所述金属层的面对外部的表面上；以及
内部层，形成在所述金属层的面对内部的表面上。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述第二盖的所述金属层的厚度大于所述第一盖的所述金属层的厚度。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中所述第一盖的所述金属层的厚度为从40μm到50μm，所述第二盖的所述金属层的厚度为从100μm到250μm。
11.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述第二盖进一步包括：第二外部层，形成在所述外部层的面对外部的表面上。
12.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述第一盖的所述内部层的熔点低于所述第二盖的所述内部层的熔点。
13.根据权利要求12所述的二次电池，其中所述第一盖的所述内部层的熔点为从80℃到120℃，所述第二盖的所述内部层的熔点为从130℃到200℃。
14.根据权利要求8所述的二次电池，进一步包括：密封部分，通过使彼此接触的所述第一盖的所述内部层的一部分和所述第二盖的所述内部层的一部分热结合而密封在其中容纳所述电极组件的所述空间。
15.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述第一盖的所述内部层包括聚乙烯。
16.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述第二盖的所述内部层包括聚烯烃作为主要组分。
17.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述第二盖的所述内部层包括流延聚丙烯作为主要组分。
18.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述第二盖的所述内部层包括聚丙烯作为主要组分。
19.根据权利要求1所述的二次电池，其中在其中容纳所述电极组件的两个或多个壳层叠在所述二次电池中。
20.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第一盖的熔点为从80℃到120℃，所述第二盖的熔点为从130℃到200℃。
21.根据权利要求20所述的二次电池，其中所述第一盖的熔点是从90℃到110℃。
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