CN104241591B - 二次电池及包括该二次电池的二次电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二次电池及包括该二次电池的二次电池组，所述二次电池包括：用于加强强度的第一部件，其设置在密封容纳于袋内部的电极体一侧面或两侧面；第二部件，其在高温下变形，能够使电极体紧贴，因此即使在高温下产生气体使袋鼓起，也防止容纳于袋内部的电极体界面电阻的增大，从而能够防止性能降低，并且通过防止电极体变形来防止微短路，从而能够提高安全性。

Description

二次电池及包括该二次电池的二次电池组
技术领域
本发明涉及一种通过防止容纳于袋内部的电极体的界面电阻增大，从而能够防止性能降低，并且通过防止电极体变形来防止微短路，由此能够提高安全性的二次电池及包括该二次电池的二次电池组。
背景技术
通常，二次电池与一次电池不同，能够进行充放电，因此适用于如数码相机、手机、笔记本电脑、混合动力汽车等多种领域，并且正在对其进行活跃的研究。作为二次电池，可例举镍镉电池、镍金属氢电池、镍氢电池、锂二次电池。并且，在二次电池中尤其对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池进行了很多研究，并且得到普及而被广泛使用。
并且，锂二次电池可制造成多种形状，具有代表性的形状可例举锂离子电池主要使用的圆筒型(cylinder type)和棱柱型(prismatic type)，最近备受瞩目的聚合物锂电池制造成具有柔软性的袋型(pouched type)，因此其形状比较灵活。
这里，袋型二次电池形成为通过袋密封电极体，以使袋内部容纳电极体，与电极体连接的电极接头向袋外部突出。
但是，这种袋型二次电池通过充放电引起的温度上升，在高温下袋内部产生气体，而产生袋鼓起的膨胀(swelling)现象，因此具有电极体的界面电阻增大而导致二次电池性能降低的问题。并且，因膨胀现象电极体发生变形，而发生微短路，因此具有起火危险性变大的问题。
现有技术文献
专利文献
US8133609B2(2012.03.13)
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于提供一种二次电池及包括该二次电池的二次电池组，其在高温时即使袋鼓起也能使电极体紧贴，由此能够防止电极体的界面电阻增大、变形以及微短路。
(二)技术方案
为了达到如上所述的目的，本发明的二次电池包括：袋；电极体，其密封容纳于所述袋内部；第一部件，其设置在所述袋的内部，且设置在所述电极体的一侧或两侧，来支撑电极体；以及第二部件，其在所述袋内部与所述第一部件并排设置，且设置在所述第一部件与袋之间，随着温度的上升，向袋侧鼓起变形。
并且，所述第二部件至少一侧固定结合在第一部件。
并且，所述第二部件以常温为基准，随着温度的上升变形程度增加。
并且，所述第二部件在袋内部产生气体之前开始变形。
并且，所述第二部件的截面变形成弧形。
并且，即使温度上升，所述第二部件的一部分不变形，不变形的部分维持与所述第一部件并排。
并且，本发明的二次电池组包括：二次电池，其多个并排层压排列，并进行电连接；壳体，其内部容纳所述多个二次电池；以及电极端子，其形成于所述壳体，与配置在最外侧的二次电池的电极接头连接，其中，所述二次电池的第二部件形成为变形后不恢复到原形状，维持变形后的状态，在温度上升引起所述二次电池膨胀时，所述电极端子和最外侧二次电池电极接头发生短路，不再连接。
(三)有益效果
本发明的二次电池在高温时即使袋鼓起也能够维持使电极体紧贴的状态，通过防止电极体的界面电阻增大，能够防止二次电池的性能降低。
并且，能够通过防止电极体变形来防止微短路，具有降低二次电池起火和爆炸的危险性的优点。
并且，本发明的二次电池组通过变形后不恢复的第二部件防止过充电和过放电，具有提高安全性的优点。
附图说明
图1和图2是表示本发明一实施例的二次电池的分解立体图和组装立体图。
图3是表示图2的AA’方向剖面图。
图4是表示随着温度上升导致第二部件变形后的状态的剖面图。
图5是表示本发明的第二部件的变形实施例的剖面图。
图6是表示本发明一实施例的二次电池组的剖面示意图。
图7是表示本发明的二次电池的第二部件变形导致膨胀后的二次电池组的剖面示意图。
附图标记说明
1000：二次电池 100：袋
200：电极体 210：电极接头
300：第一部件 400：第二部件
410：水平部 420：变形部
1100：壳体 1200：电极端子
2000：二次电池组
具体实施方式
以下，参照附图，对如上所述的本发明的二次电池及二次电池组进行详细说明。
图1和图2是表示本发明一实施例的二次电池的分解立体图和组装立体图，图3和图4是本发明的二次电池的剖面图，图3表示变形前的状态，图4表示随着温度上升导致变形后的状态的剖面图。
如图所示，本发明一实施例的二次电池1000包括：袋100；电极体200，其密封容纳于所述袋100内部；第一部件300，其设置在所述袋100内部，且设置在所述电极体200的一侧或两侧，来支撑电极体200；第二部件400，其在所述袋100内部与所述第一部件300并排设置，且设置在所述第一部件300与袋100之间，随着温度的上升，向袋100侧鼓起变形。
首先，如图1和图2所示，袋100形成为能够包覆密封电极体200，且电极体200的一侧或两侧延伸形成电极接头210，使袋100只密封包覆除电极接头210以外的电极体200。
即，袋100形成为密封电极体200，在袋100内部容纳电极体200的状态下，热融合袋100的边缘，而使电极体200被密封，电极接头210向袋100的外部引出。
此时，袋100可由铝层压包装材料制成，且铝层压包装材料是在薄铝(Al)片上蒸镀如聚乙烯(PE)等塑胶薄膜而制作的薄且柔软形态的包装材料，能够确保与电极体200的绝缘，通过热融合向外部引出所述电极接头210，从而便于密封。
在电极体200的一侧或两侧可以形成电极接头210。即在电极体200的一侧形成正极接头和负极接头，或者在电极体200的一侧形成正极接头，另一侧形成负极接头。
并且，电极体200由多个正极板和负极板并排交替地层压形成，正极板与负极板之间分别设有隔膜。这种电极体200为了防止正极板和负极板的电短路，可在正极板和负极板之间以及配置在最外围的正极板和负极板外侧紧贴设置隔膜。
并且，密封容纳有电极体200的袋100内部可填充电解质，且电解质作为可使正极板和负极板之间的离子移动的中间介质，可形成为液体(liquid)、胶体(gel)或固体(solid)形态。此时，电解质填充到袋100内部，透过正极板与负极板之间的隔膜传递离子。
第一部件300设置在袋100内部，且可设置在电极体200的一侧或两侧。此时，优选地，第一部件300以紧贴在电极体200的状态容纳于袋100内部后被密封，从而能够支撑电极体200，且第一部件300由高刚性材质制成为板型，紧贴在电极体200上，以防止电极体200变形，且第一部件300形成为与电极体200相同的大小，以便紧贴在电极体200的整面。
并且，第一部件300可仅设置在电极体200的一侧，如图所示，也可以在电极体200的两侧设置有第一部件300，使其紧贴在电极体200的两侧，防止电极体200变形。
第二部件400设置在袋100内部，且与第一部件300并排设置。并且，第二部件400设置在第一部件300与袋100之间，随着温度的上升向袋100侧鼓起变形。
即，如图3所示，第二部件400以紧贴在第一部件300上并排层压的方式设置在袋100内部，如图4所示，随着充放电而电极体200温度上升，第二部件400向袋100侧弯曲鼓起。
此时，第二部件400可由形状记忆合金或双金属等制成，使其随着温度的变化而发生形态变形。
在此，二次电池中，随着充放电导致电极体200的温度上升，则因袋100内部填充的电解质蒸发导致袋100鼓起，或由电极体200的微短路导致温度上升，产生易燃性气体。因此电极体200无法紧贴，构成电极体200的正极板、负极板以及隔膜的界面电阻增大，可能引起二次电池的性能降低。
并且，由袋100内部产生的气体导致袋100鼓起的同时，电极体200发生变形，因此可发生微短路，使得产生可燃性气体，从而存在起火和爆炸的危险。
因此，本发明实施例的二次电池1000中，随着充放电，电极体200温度上升，则第二部件400向袋100侧鼓起弯曲变形，第一部件300通过变形的第二部件400紧贴电极体200，由此构成电极体200的层压而成的正极板、负极板及隔膜紧贴，因此能够维持不使界面电阻增大，具有能够防止二次电池性能降低的优点。并且，电极体200不发生变形，因此能够防止电极体200的微短路，具有能够减少因短路导致产生可燃性气体、起火以及爆炸的危险性的优点。
此时，所述第二部件400的至少一侧可结合固定在第一部件300上。即，第二部件400可形成为结合在第一部件300上而一侧固定的一体型，第二部件400也可形成为两侧与第一部件300结合，或者两侧及中央部结合的形态。如此，形成为第二部件400结合在第一部件300的状态，能够易于组装，第二部件400固定在第一部件上，因此即使第二部件400随着温度上升而变形，也能够防止第二部件400在袋100内部向平面方向的脱离以及由此导致的袋100破损(撕裂)。
并且，所述第二部件400能够形成为以常温为基准，随着温度上升变形程度增加。即，能够形成为，在常温下，第二部件400以没有变形的平板形态紧贴在第一部件300与袋100之间，随着温度上升变形程度增加，逐渐向袋100侧弯曲鼓起。这是因为，随着温度上升，袋100内部产生的气体可能增多，因此形成为随着温度第二部件400变形程度增加，即使温度继续上升，也能够使得电极体200完全紧贴。因此，能够阻止温度上升导致电极体200的界面电阻增大，从而能够防止二次电池性能降低。
并且，所述第二部件400可形成为在袋100内部产生气体之前开始变形。这是因为，若袋100内部产生气体，则袋100鼓起而不能使电极体200紧贴，因此形成为使第二部件400从产生气体前的温度开始变形。此时，开始产生气体的温度约为30℃至40℃，因此优选形成为使第二部件400在约30℃前开始变形。
并且，所述第二部件400截面变形成弧形。即，随着温度上升，第二部件400变形，且截面变形成弧形，由此能够通过第二部件400的变形均匀分散作用于袋100的力。因此，能够防止由第二部件400变形导致袋100破损的同时，发生变形的第二部件400两侧对第一部件300进行加压，从而能够使电极体200紧贴。并且，第二部件400的截面变形成弧形，因此变形前平面形状的第二部件400也能够变形成中央部鼓起的球面形状。
并且，即使温度上升，所述第二部件400也有一部分不发生变形，不发生变形的部分能够维持与所述第一部件300并排。即，如图5所示，第二部件400形成有变形部420，以便只有中央部鼓起变形，并且形成有水平部410，以使两侧不发生变形，水平部410能够以与第一部件300并排的状态紧贴。因此，第二部件400发生变形时，能够使第一部件300更加稳定地紧贴在电极体200上。此时，如图5a所示，第二部件400的两侧可形成为水平部410，整个外缘也可形成为水平部410。并且，如图5b所示，还可构成为第二部件400两侧及中央部形成为水平部410，水平部410之间形成变形部420。并且，可以形成多个变形部420，且可以形成凸印形状等多种形状。
并且，本发明的二次电池组2000包括：二次电池1000，其多个并排层压排列，并进行电连接；壳体1100，其内部容纳有所述多个二次电池1000；以及电极端子1200，其形成于所述壳体1100，与配置在最外侧的二次电池1000的电极接头210连接，其中，所述二次电池1000的第二部件400形成为变形后不恢复到原形状，而维持变形后的状态，在温度上升导致所述二次电池1000膨胀时，所述电极端子1200和最外侧二次电池1000的电极接头210发生短路，不再连接。
即，如图6所示，壳体1100内部容纳有并排层压排列的多个二次电池1000，二次电池1000进行电连接。并且，形成于壳体1100的电极端子1200与最外侧二次电池1000的电极接头210连接。此时，电极端子1200和电极接头210结合成施加特定大小以上的力时能够相互短路。并且，二次电池1000形成为第二部件400随着温度上升发生变形后，即使温度下降也不再恢复原形状而维持变形后的状态。因此，如图7所示，若因外部温度上升或二次电池内部电池单元损伤冲击导致电池单元温度上升而使二次电池1000膨胀，则二次电池1000层压形成的长度沿层压的方向增大，由此结合而电连接的电极接头210和电极端子1200相互分离，切断电连接。此时，即使温度下降，二次电池1000的第二部件400也不恢复原形状，而维持变形后的状态，因此二次电池1000层压形成的长度不再缩小，电极接头210和电极端子1200维持短路的状态。
如上所述的本发明的二次电池组利用第二部件在过充电和过放电时发生变形后不恢复的特性，具有能够用作安全装置的优点。
这里，袋100内部因微短路产生大量气体时，即使产生的气体使袋100的一部分裂开或破裂，导致气体排出至袋100的外部，通过维持变形状态的第二部件400，二次电池1000的形态能够以鼓起的状态维持，因此能够防止发生短路的二次电池的过充电和过放电。
本发明并不限定于所述实施例，其适用范围广泛，而且本发明所属领域的技术人员在不脱离权利要求书所保护的的本发明的主旨的范围内，可以进行多种变形。

Claims (7)

1.一种二次电池，其特征在于，包括：
袋；
电极体，其密封容纳于所述袋的内部；
第一部件，其设置在所述袋的内部，且设置在所述电极体的一侧或两侧，来支撑电极体；
第二部件，其在所述袋内部与所述第一部件并排设置，由形态随着温度的上升而变形的材料形成，且紧贴设置在所述第一部件与袋之间，随着温度的上升，向袋侧鼓起变形，并对第一部件加压，以紧贴电极体。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第二部件的至少一侧与第一部件固定结合。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第二部件以常温为基准，随着温度的上升变形程度增加。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第二部件在袋内部产生气体之前开始变形。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第二部件的截面变形成弧形。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，即使温度上升，所述第二部件的一部分不变形，不变形的部分维持与所述第一部件并排。
7.一种二次电池组，其特征在于，包括：
权利要求1至6中任一项所述的二次电池，其多个并排层压排列，并进行电连接；
壳体，其内部容纳有所述多个二次电池；以及
电极端子，其形成于所述壳体，与配置在最外侧的二次电池的电极接头连接，
其中，所述二次电池的第二部件变形后不恢复到原形状，而维持变形后的状态，在温度上升引起所述二次电池膨胀时，所述电极端子和最外侧二次电池电极接头发生短路，不再连接。
CN201410281356.7A 2013-06-21 2014-06-20 二次电池及包括该二次电池的二次电池组 Active CN104241591B (zh)

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