CN102687331A - 二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二次电池，其包括：电极组件，该电极组件包括第一电极板、第二电极板和隔板；外壳，该外壳具有容纳部，用于容纳所述电极组件和电解质；凹口，该凹口在与第一电极板连接的第一突片以及与第二电极板连接的第二突片中的至少一个突片的至少一个表面上、沿着该突片的宽度方向被切至预定长度，所述第一突片和第二突片与穿过所述外壳的各个引线连接；以及起泡剂，该起泡剂沿着与所述凹口基本相同的直线、在所述突片的宽度方向上涂布到所述突片。

Description

二次电池及其制造方法
相关申请的交叉引用 
本申请要求2009年9月28日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2009-0091847的优先权，该韩国申请的全部内容在此通过引用的方式并入。 
技术领域
本发明涉及一种二次电池及其制造方法，更具体地，涉及如下一种二次电池及其制造方法：该二次电池具有改进的结构，以防止由于异常状况引起的内部压力增大所导致的爆炸或着火。 
背景技术
通常，随着移动技术的发展以及对移动设备的需求的增加，对二次电池的需求正快速增加。特别地，由于锂(离子/聚合物)二次电池具有高的能量密度及工作电压并且在保存和寿命特性方面很优异，所以，它们广泛用作各种电子产品以及多种移动设备的能量源。 
然而，这种二次电池含有各种可燃性物质，因此，在异常状况下，例如过度充电、过电压、其它物理的外部冲击或当它们置于高温下时，它们可能会在其外壳处发生膨胀，从而导致发热、着火、爆炸等。即，二次电池的缺点是安全性差。当二次电池工作异常时，一种解决方案是强制排出电池中的电解质。作为另一种解决方案，二次电池可具有诸如正温度系数(PTC)元件、保护电路模块(PCM)等的安全元件，以有效控制诸如过度充电、过电压等的异常状况。 
尽管存在这些安全措施，但二次电池仍具有故障问题。如果这些安全元件出现问题，则存在更高的故障可能性。因此，急需一种改进 的技术来解决上述问题。 
发明内容
技术问题 
为了解决现有技术中的上述问题，已设计出了本发明，因此，本发明的目的在于提供一种二次电池及其制造方法，该二次电池具有电极突片，该电极突片设有用于切断电流的装置，以在异常状况导致温度升高的情况下自动停止充电/放电，由此提高安全性。 
技术方案 
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种二次电池，其包括电极组件和外壳，该电极组件包括第一电极板、第二电极板和隔板；该外壳具有容纳部，用于将所述电极组件和电解质容纳在该容纳部中，所述二次电池包括：起泡剂，所述起泡剂沿着第一突片和第二突片中的至少一个突片的宽度方向涂布在所述至少一个涂片上，所述第一突片和第二突片分别连接到第一电极板和第二电极板并连接到延伸穿过所述外壳的引线。 
优选地，所述二次电池还包括凹口，该凹口形成在所述突片的至少一侧并向内延伸预定距离，与所述起泡剂位于同一线上。优选地，所述二次电池还包括焊接部，该焊接部以关于所述起泡剂对称的方式被焊接，以在所述起泡剂膨胀时抑制所述突片移动。 
优选地，该凹口在所述突片的两个相反侧向内延伸。 
优选地，该凹口具有V形或U形形状。 
优选地，该起泡剂介于相互堆叠的所述突片之间。 
优选地，该起泡剂是聚合物胶囊型的物理起泡剂(polymer capsule-type physical blowing agent)。 
优选地，该焊接部沿着所述突片的整个宽度而形成。 
为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种用于制造二次电池的方法，该方法包括：将起泡剂涂布到电极板的突片上；在该起泡剂的至少一侧形成凹口；依次布置负极电极板、隔板和正极电极板，并将所述电极板的突片结合在一起使得所述凹口相互对准；通过将所述突片的端部连接到引线来形成电极组件；以及，将所述电极组件和电解质容纳在外壳中，并紧密地密封该外壳。 
优选地，该方法还包括：在将所述突片结合在一起之后，在所述突片上形成焊接部，使得所述焊接部与所述起泡剂隔开预定距离。 
根据本发明的另一方面，提供了一种利用上述方法制造的二次电池。 
有利效果 
根据本发明的二次电池及其制造方法具有以下效果： 
第一，起泡剂被涂布到与二次电池的电极连接的突片上，在正常的使用温度范围内，该起泡剂并不影响二次电池，它仅在高温下发泡，因此，在异常状况导致二次电池内的温度升高的情况下，该起泡剂切断所述突片，由此切断通过该二次电池的电流，从而确保该电池的稳定性。 
第二，靠近所述起泡剂形成有凹口，从而能够在准确的位置处切断所述突片。 
第三，焊接部位于所述起泡剂周围，从而，受到该起泡剂的效果影响的区域仅限于该焊接部周围的区域，从而使其效果最大化。 
附图说明
从以下参照附图对实施例的描述中，本发明的其它目的和方面将变得显而易见，在附图中： 
图1是根据本发明一个优选实施例的二次电池的概略透视图。 
图2是图1的部分A的放大图。 
图3是图1中的突片的平面图。 
图4是图1中的突片的放大截面图。 
具体实施方式
下面，将参考附图来详细描述根据本发明优选实施例的二次电池及其制造方法。 
在进行描述之前，应当理解，本说明书和所附权利要求中使用的术语不应理解为仅限于一般性的和词典上的含义，而是应在允许本发明人为了最好地说明而适当定义术语的原则基础上、基于与本发明的技术方面相对应的含义和概念来加以解释。 
通常，根据所使用的隔板和电解质的类型，二次电池可以分为锂离子电池、锂离子聚合物电池和锂聚合物电池。根据其形状，二次电池可以分为圆柱形电池、钮扣电池和袋状电池。并且，根据其尺寸，二次电池可以分为块状电池和薄膜电池。特别地，根据本发明一个优选实施例的二次电池100适合作为所谓的袋状电池，该袋状电池包括交替地堆叠的正极电极板和负极电极板以及介于该正极电极板和负极电极板之间的聚乙烯隔板。因此，下文要描述的二次电池100是袋状锂二次电池，并且，由于袋状锂二次电池的结构及其制造方法在本领域中是众所周知的，所以在此将省略其详细说明。 
参考图1至图4，根据本发明一个优选实施例的二次电池100包括电极组件10，该电极组件10包括第一电极板12(参见图3)、第二 电极板(未示出)和隔板14；以及外壳20，该外壳20具有容纳部22，用于将电极组件10和电解质容纳在该容纳部22中。 
根据本发明的优选实施例，二次电池100具有第一突片42和第二突片44，该第一突片42和第二突片44分别与所述第一电极板12及第二电极板一体地形成。第一引线32和第二引线34分别通过焊接而连接到第一突片42和第二突片44，并且每个引线32和34均延伸穿过外壳20。第一突片42和第二突片44均具有在其至少一侧形成的凹口50。凹口50沿着每个突片42和44的宽度方向向内延伸预定距离。起泡剂60被涂布到突片42和44上，并沿着每个突片42和44的宽度方向延伸，与凹口50基本位于同一线上。焊接部70以关于每个突片42和44的起泡剂60对称的方式来设置。焊接部70能够在起泡剂60膨胀时抑制对应的突片42和44移动。 
电极组件10是在其内堆叠有多个电极板的、所谓的袋状电池，例如，依次布置有第一电极板12、隔板14和所述第二电极板。这里，第一电极板12是阴极，而所述第二电极板是阳极。在电极组件10中，通常，通过在集流体的至少一个表面上涂布活性材料来形成第一电极板12和所述第二电极板。并且，阴极集流体由铝(Al)制成，而阳极集流体由铜(Cu)制成。优选地，该阴极集流体或阳极集流体的厚度在3μm至500μm之间。 
第一引线32和第二引线34是该二次电池的连接到任何外部设备(未示出)的端子，并且它们由本领域中已知的常规导电材料制成。如上文所述，第一引线32和第二引线34分别通过焊接而连接到第一突片42和第二突片44的端部。 
第一突片42和第二突片44由与第一电极板12及所述第二电极板的材料相同的材料制成，但它们的表面未涂覆有活性材料。具有由多个电极板构成的堆叠体的二次电池100具有与电极板相同数目的突片， 其中，这些突片具有相同的极性，并在基本相同的位置处结合在一起并分别连接到对应的引线32和34。 
第一突片42和第二突片44均在其至少一侧形成有凹口50，该凹口50沿着每个突片42和44的宽度方向向内延伸预定距离。虽然本实施例示出凹口50形成在每个突片42和44的两侧，但凹口50也可形成在每个突片42和44的任一侧。并且，虽然本实施例示出该凹口50既形成在第一突片42处又形成在第二突片44处，但凹口50也可形成在第一突片42和第二突片44中的任一个处。凹口50被设计成：在必要时沿着突片42和44的宽度方向引起破裂。即，当突片42和44在相同位置处结合在一起并且凹口50相应地设置在该相同位置处时，突片42和44可能在该相同位置处发生破裂和断裂。凹口50可以具有V形或U形形状，或者任何其它已知的形状。 
起泡剂60被沿着突片42和44的宽度方向涂布到第一突片42和第二突片44上，与凹口50基本位于同一线上。优选地，起泡剂60可以介于相互堆叠的突片42和44之间。起泡剂60被设计成：当二次电池100在使用中出现异常状况、例如内部压力升高的情况下，起泡剂60通过发泡而切断所述突片42和44的一部分。 
例如，起泡剂60可以是其内含有低沸点碳氢化合物并利用由共聚物构成的聚合物壳体来封装的物理起泡剂。起泡剂60在大约80至100℃之间的温度下开始发泡。最大发泡温度大约在130至150℃之间，并且，平均颗粒尺寸大约在10至50微米之间。对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，起泡剂60可以使用现在已知的或以后研制的、能够在上述温度范围内发泡的任何材料。对于本领域普通技术人员而言还显而易见的是，起泡剂60可以由能够在预定温度范围内起泡和/或膨胀的任何材料替代。 
焊接部70被构造成用于在起泡剂60膨胀时抑制所述突片42和 44沿着平面方向移动，并且焊接部70形成得非常靠近该起泡剂60。例如，焊接部70被设计成使得更容易地切断箔片式突片42和44。而且，焊接部70沿着突片42和44的整个宽度而形成，由此，更有效地抑制了突片42和44的移动。 
下面，将描述根据本发明一个优选实施例的、用于制造二次电池的方法。 
首先，将起泡剂60沿着突片42和44的宽度方向涂布在各个电极板(正极电极板和/或负极电极板)的突片42和44上。 
接着，在突片42和44的两个相反侧形成凹口50，使得所涂布的起泡剂60的端部基本与凹口50的前端接触。在此过程中，优选使用冲孔机。 
随后，依次布置负极电极板、隔板和正极电极板，并将这些电极板的突片42和44结合在一起使得凹口50相互对准。 
接着，在结合在一起突片42和44上、以关于起泡剂60对称的方式形成焊接部70，使得该焊接部70与起泡剂60隔开预定距离。焊接部70可以利用本领域中已知的任何其它方法来形成，例如点焊、超声波焊接等。 
之后，将突片42和44的端部连接到所述引线，以形成电极组件10。 
最后，将电极组件10与电解质一起容纳在外壳20中，并将外壳20紧密地密封。 
在上文中，已参考有限的实施例和附图描述了本发明。然而，在 此提出的描述仅仅是处于示例性目的优选实例，并非旨在限制本发明的范围，因此，应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，能够对本发明进行其它等同变型和修改。 

Claims (11)

1.一种二次电池，其包括：电极组件，所述电极组件包括第一电极板、第二电极板和隔板；以及外壳，所述外壳具有容纳部，用于将所述电极组件和电解质容纳在所述容纳部中，
所述二次电池还包括：起泡剂，所述起泡剂沿着第一突片和第二突片中的至少一个突片的宽度方向涂布在所述至少一个突片上，所述第一突片和所述第二突片分别连接到所述第一电极板和所述第二电极板并连接到延伸穿过所述外壳的引线。
2.根据权利要求1所述的二次电池，还包括：
凹口，所述凹口形成在所述突片的至少一侧并向内延伸预定距离，与所述起泡剂位于同一线上。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，还包括：
焊接部，所述焊接部以关于所述起泡剂对称的方式被焊接，以在所述起泡剂膨胀时抑制所述突片移动。
4.根据权利要求2所述的二次电池，
其中，所述凹口在所述突片的两个相反侧向内延伸。
5.根据权利要求2所述的二次电池，
其中，所述凹口具有V形或U形形状。
6.根据权利要求1或2所述的二次电池，
其中，所述起泡剂介于相互堆叠的所述突片之间。
7.根据权利要求1或2所述的二次电池，
其中，所述起泡剂是聚合物胶囊型的物理起泡剂。
8.根据权利要求3所述的二次电池，
其中，所述焊接部沿着所述突片的整个宽度而形成。
9.一种用于制造二次电池的方法，包括：
(a)将起泡剂涂布到电极板的突片上；
(b)在所述起泡剂的至少一侧形成凹口；
(c)依次布置负极电极板、隔板和正极电极板，并将所述电极板的突片结合在一起使得所述凹口相互对准；
(d)通过将所述突片的端部连接到引线来形成电极组件；以及
(e)将所述电极组件和电解质容纳在外壳中，并紧密地密封所述外壳。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在所述步骤(c)之后，在所述突片上形成焊接部，使得所述焊接部与所述起泡剂隔开预定距离。
11.一种利用权利要求9或10中限定的方法制造的二次电池。
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