CN109690811B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二次电池，其中绝缘片被插入在上盖和壳体之间，从而增加了安全性。根据一个实施例，公开了一种二次电池，包括：电极组件；用于接纳电极组件的壳体；联接到壳体的上部的盖组件；以及介于盖组件和壳体之间的衬垫，其中盖组件包括：上盖；安全通气件，安装在上盖的下部处并延伸到上盖的上部，从而围绕上盖的周边；和绝缘片，位于延伸到上盖的上部的安全通气件的上部处。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池。
背景技术
在二次电池在异常状态(如短路或过度放电状态)下使用的情况下，电池内部温度可能升高或可能产生内部气体，从而导致电池压力增加。
例如，锂二次电池在电解质分解期间可能被过度充电而释放气体，例如二氧化碳或一氧化碳，使得电池的内部压力可能会增加。此外，当由于过度放电或短路而使过电流在电池中流动时，电池的内部温度可能会升高，从而将电解质转化为气体。因此，当电池的内部压力和温度增加时，特别是由于引燃的风险，可能会引起严重的安全相关问题，从而导致电池性能和寿命特性的整体恶化。
发明内容
【有待解决的技术问题】
本发明提供了一种二次电池，其中绝缘片被插入在上盖和壳体之间，从而增加了安全性。
【技术方案】
根据本发明的一个方面，上述及其他目的可以通过提供一种二次电池来实现，该二次电池包括：电极组件；用于接纳所述电极组件的壳体；联接到所述壳体的上部的盖组件；和介于所述盖组件和所述壳体之间的衬垫，其中所述盖组件包括上盖；安全通气件，安装在所述上盖的下部处并延伸到所述上盖的上部，从而围绕所述上盖的周边；和绝缘片，位于延伸到所述上盖的上部的所述安全通气件的上部处。
此外，所述绝缘片可介于从所述上盖向上延伸的所述安全通气件和所述衬垫之间。
此外，所述绝缘片可通过阳极氧化铝片而形成。
此外，所述绝缘片可使用粘合构件附着到所述安全通气件。
此外，所述绝缘片可通过焊接附着到所述安全通气件。
此外，二次电池可进一步包括介于所述上盖和从所述上盖向上延伸的所述安全通气件之间的上绝缘构件，其中所述绝缘片联接到所述上绝缘构件。
这里，所述上绝缘构件可包括位于所述上盖和所述安全通气件之间的第一区域、位于所述第一区域内侧并形成为高于所述第一区域的第二区域、以及位于所述第二区域内侧并形成为高于所述第二区域的第三区域，并且所述绝缘片联接到所述第二区域和所述第三区域之间的台阶部分。
此外，所述绝缘片可被形成为从所述安全通气件的上部延伸到所述上盖的向上突出部分。
这里，在所述绝缘片的内周边缘中可形成有多个切槽。
根据本发明的另一方面，提供了一种二次电池，包括：电极组件；用于接纳所述电极组件的壳体；联接到所述壳体的上部的盖组件；和介于所述盖组件和所述壳体之间的衬垫，其中所述盖组件包括上盖、安装在所述上盖的下部处的安全通气件、以及位于所述上盖的上部处并介于所述上盖和所述衬垫之间的绝缘片，并且所述绝缘片通过阳极氧化铝片而形成。
【有利效果】
如上所述，在根据本发明实施例的二次电池中，绝缘片形成在上盖和壳体之间，从而即使当衬垫被内部短路期间产生的热烧毁或熔化时，也能将上盖和壳体彼此绝缘。因此，本发明的二次电池可具有改进的安全性。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的二次电池的截面图。
图2和图3是图1所示的盖组件的放大截面图。
图4和图5是根据本发明另一实施例的二次电池的部分截面图。
图6是例示图4所示的绝缘片和上绝缘体的分解透视图。
图7和图8是根据本发明又一实施例的二次电池的部分截面图。
图9和图10是根据本发明又一实施例的二次电池的部分截面图。
图11是例示图9中绝缘片联接到上盖的状态的平面图。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明的优选实施例。
本发明的各种实施例可以以许多不同的方式来实施，并且不应该被解释为受限于这里阐述的示例实施例。相反，提供本公开的这些示例实施例，以使本公开将是彻底和完整的，并将向本领域技术人员传达本公开的发明构思
在附图中，为了简洁和清楚，各种部件的尺寸或厚度被夸大了。贯穿全文，相同的数字表示相同的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目中的任意一个和所有组合。
这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”规定了所述特征、数字、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
图1是根据本发明一个实施例的二次电池的截面图。图2和图3是图1所示的盖组件的放大截面图。
参照图1至图3，根据本发明一个实施例的二次电池100包括电极组件110、用于接纳电极组件110的壳体120、联接到壳体120的上部的盖组件130、以及介于盖组件130和壳体120之间的衬垫190。
电极组件110包括第一电极111、第二电极112和介于第一电极111和第二电极112之间的隔板113。电极组件110可以通过将第一电极111、隔板113和第二电极112的堆叠卷绕成果冻卷结构来形成。这里，第一电极111可以操作为阴极，并且第二电极112可以操作为阳极。第一电极接线片114连接到电极组件110上的盖组件130，并且第二电极接线片115连接到壳体120的电极组件110下面的底面。
第一电极111通过在第一电极集电器上涂覆第一电极活性物质(例如过渡金属氧化物)而形成，该第一电极集电器形成为由铝等材料制成的金属箔。在第一电极111上形成没有涂覆于其上的第一电极活性物质的第一电极未涂覆部分，并且第一电极接线片114附接到第一电极未涂覆部分。第一电极接线片114具有电连接到第一电极111的一端，和从电极组件110向上突出并电连接到盖组件130的另一端。
第二电极112通过在第二电极集电器上涂覆第二电极活性物质(例如石墨或碳)而形成，该第二电极集电器形成为由铜或镍制成的金属箔。在第二电极112上形成没有涂覆于其上的第二电极活性物质的第二电极未涂覆部分，并且第二电极接线片115附接到第二电极未涂覆部分。第二电极接线片115具有电连接到第二电极112的一端，和从电极组件110向下突出并电连接到壳体120的底面的另一端。
位于第一电极111和第二电极112之间的隔板113可以防止在它们之间发生短路，同时允许锂离子移动。隔板113可以由聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯和聚丙烯的复合膜制成。
壳体120可以包括侧板121和底板122，侧板121被成形为具有预定直径的圆柱体，以形成用于接纳电极组件110的空间，底板122密封侧板121的底部。壳体120的顶端开口被打开，以允许电极组件110通过其插入壳体120中，然后被密封。此外，用于防止电极组件110移动的卷边部分123形成在壳体120的上部。此外，用于固定盖组件130和衬垫190的压接部分124形成在壳体120的最顶部。
盖组件130包括上盖140、安全通气件150、绝缘体160、下盖170和绝缘片180。
上盖140可以具有凸出地形成以电连接到外部电路的顶部。此外，上盖140可以包括形成在其中的气体排放孔141，以提供用于排放在壳体120中产生的内部气体的通道。上盖140电连接到电极组件110，并将电极组件110中产生的电流传输到外部电路。
安全通气件150形成为圆形板，成形为对应于上盖140。向下突出的突出部分151形成在安全通气件150的中心。安全通气件150利用穿过下盖170的通孔171的突出部分151电连接到固定至下盖170的底面的垫板175。这里，安全通气件150的突出部分151和垫板175可以通过例如激光焊接、超声波焊接、电阻焊接或其等同方式彼此焊接。此外，用于引导安全通气件150破裂的凹口152形成在突出部分151的外周边缘上。
安全通气件150的外周边缘与上盖140的除了上盖140的向上突出部分之外的部分紧密接触。也就是说，安全通气件150的外周边缘和上盖140的外周边缘彼此接触。此外，安全通气件150的边缘形成为从上盖140向上延伸，同时围绕上盖140。当在壳体120中产生异常内部压力时，安全通气件150在切断电流的同时排出内部气体。如果壳体120的内部压力超过安全通气件150的操作压力，则突出部分151被通过下盖170的气体排放孔172排放的气体向上移动，以然后与垫板175电分离。这里，垫板175与安全通气件15电分离，使得突出部分151在其焊接部分被撕裂。此外，如果壳体120的内部压力超过高于安全通气件150的操作压力的破裂压力，则安全通气件150的凹口152破裂，从而防止二次电池100爆炸。
绝缘体160介于安全通气件150和下盖170之间，以使安全通气件150和下盖170彼此绝缘。详细地说，绝缘体160介于安全通气件150的外周边缘和下盖170的外周边缘之间。绝缘体160可以由树脂材料制成，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
下盖170成形为圆形板。通孔171形成在下盖170的中心，并且安全通气件150的突出部分151穿过通孔171。此外，气体排放孔172形成在下盖170的一侧，并且垫板175联接到下盖170的下部。气体排放孔172用于在壳体120中产生过大的内部压力时释放内部气体。这里，安全通气件150的突出部分151被通过气体排放孔172释放的气体升高，从而将突出部分151与垫板175分离。垫板175焊接在安全通气件150的穿过下盖170的通孔171的突出部分151和第一电极接线片114之间。因此，垫板175可以将第一电极接线片114和安全通气件150彼此电连接。
绝缘片180形成为环形板，并安装在上盖140上。详细地说，绝缘片180安装在上盖140的边缘上。因此，绝缘片180定位于围绕上盖140的边缘的安全通气件150上。也就是说，绝缘片180位于上盖140上，并介于安全通气件150和衬垫190之间。这里，绝缘片180可以通过粘合构件10固定到位于上盖140的边缘处的安全通气件150。此外，在安装在位于上盖140的边缘处的安全通气件150上之后，绝缘片180可以通过衬垫190和壳体120的压接部分124固定到上盖140上，而不使用粘合构件。此外，绝缘片180可以通过激光焊接、超声波焊接、电阻焊接或其等同方式固定到位于上盖140的边缘处的安全通气件150。
绝缘片180可以通过阳极氧化铝片来形成。这里，阳极氧化是通过氧化金属板的表面来形成氧化层的工艺。通常，阳极氧化中最常用的材料是铝(Al)，也可以使用其他金属，包括锰(Mn)、锌(Zn)、钛(Ti)、铪(Hf)、铌(Nb)等。由此形成的氧化层可以具有非常高的硬度，并且从耐腐蚀性和耐磨性的角度来看可以是优异的。例如，可以完成绝缘片180，使得铝片插入电解质溶液中并向其中施加电极，使铝片的表面与氧气反应以引起铝片的表面逐渐氧化，并且在铝片的氧化部分上形成氧化铝(Al2O3)，即形成氧化层。这里，氧化层可以形成在铝片的一个表面上。
通常，当二次电池100发生短路时，二次电池100的内部压力可能增加，使得内部气体通过下盖170的气体排放孔172释放。这里，安全通气件150的突出部分151被释放的气体升高，从而通过将安全通气件150的突出部分151从垫板175电断开来切断电流。然而，位于上盖140(和/或安全通气件150)和壳体120之间的衬垫190可能由于二次电池100发生短路而产生的热而烧毁或熔化，使得上盖140(和/或安全通气件150)和壳体120之间可能产生短路。
根据本发明，绝缘片180安装在位于上盖140的边缘处的安全通气件150上，从而即使衬垫190被二次电池100发生短路时产生的热烧毁或熔化，绝缘片180也能使上盖140(和/或安全通气件150)和壳体120彼此绝缘。因此，即使在短路期间，根据本发明的二次电池100也可以通过完全切断其中流动的电流而具有改进的安全性。
衬垫190安装在壳体120的顶端开口处。也就是说，衬垫190被组装成使得其与上盖140和安全通气件150的外围边缘以及壳体120的内侧紧密接触。衬垫190可以由树脂材料制成，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。衬垫190可防止盖组件130与壳体120分离。
图4和图5是根据本发明另一实施例的二次电池的部分截面图。图6是例示图4所示的绝缘片和上绝缘体的分解透视图。
图4所示的二次电池与图2所示的二次电池基本相同，下面的描述将集中于它们之间的差异。
参照图4和图5，绝缘片280形成为环形板，并安装在上盖140上。也就是说，绝缘片280定位于围绕上盖140的边缘的安全通气件150上。绝缘片280可以通过阳极氧化铝片来形成。此外，上绝缘构件285可以进一步形成在绝缘片280和上盖140之间。绝缘片280被插入上绝缘构件285中，以然后被固定到上盖140的边缘。上绝缘构件285形成为大致环形的板，并且可以由树脂材料制成，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。此外，上绝缘构件285包括位于上盖140和安全通气件150之间的第一区域285a、位于第一区域285a内侧并形成为高于第一区域285a的第二区域285b、以及位于第二区域285b内侧并形成为高于第二区域285b的第三区域285c。也就是说，上绝缘构件285形成为具有远离中心逐渐降低的高度的阶梯形状。此外，绝缘片280被插入第二区域285b和第三区域285c之间的台阶s中并位于第二区域285b上。这里，第二区域285b的高度等于位于上盖140的边缘处的安全通气件150的高度。因此，绝缘片280沿着在安全通气件150和第二区域285b之间延伸的区域安装。此后，绝缘片280可以通过衬垫190和壳体120的压接部分124与上盖140紧密接触。
图7和图8是根据本发明又一实施例的二次电池的部分截面图。
图7所示的二次电池与图2所示的二次电池基本相同，下面的描述将集中于它们之间的差异。
参照图7和图8，绝缘片380安装在上盖140上。详细地说，绝缘片380安装在上盖140和围绕上盖140的边缘的安全通气件350上。这里，安全通气件350被配置成围绕上盖140的边缘，同时不延伸到上盖140的上部。因此，绝缘片380可以沿着在上盖140和安全通气件350之间延伸的区域安装。此外，绝缘片380可以通过例如激光焊接、超声波焊接、电阻焊接或其等同方式固定到上盖140。当然，绝缘片380也可以使用粘合构件固定到上盖140。此外，绝缘片380可以通过阳极氧化铝片来形成。
图9和图10是根据本发明又一实施例的二次电池的局部截面图。图11是例示图9中绝缘片联接到上盖的状态的平面图。
图9所示的二次电池与图2所示的二次电池基本相同，下面的描述将集中于它们之间的差异。
参照图9和图10，绝缘片480形成为环形板，并安装在围绕上盖140的边缘的安全通气件150上。此外，绝缘片480形成在安全通气件150上，以延伸到上盖140的内侧。这里，绝缘片480形成为延伸到上盖140的向上突出部分。也就是说，绝缘片480被插入上盖140的向上突出部分，以然后被固定到上盖140。当然，绝缘片480也可以使用粘合构件10固定到安全通气件150的顶部。此外，绝缘片480可以通过阳极氧化铝片来形成。此外，多个切槽481可以形成在绝缘片480的内周边缘中。切槽481可以防止绝缘片480由于安全通气件150的突出部分151被二次电池400发生短路时释放的内部气体所升高而与安全通气件150一起上升。
尽管已经描述了上述实施例，以实施本发明的二次电池，但是这些实施例是为了说明的目的而提出的，并不用于限制本发明。本领域技术人员将容易理解，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行许多修改和变化，并且这些修改和变化包含在本发明的范围和精神内。

Claims (6)

1.一种二次电池，包括：
电极组件；
用于接纳所述电极组件的壳体；
联接到所述壳体的上部的盖组件；和
介于所述盖组件和所述壳体之间的衬垫，
其中所述盖组件包括：
上盖；
安全通气件，安装在所述上盖的下部处并延伸到所述上盖的上部，从而围绕所述上盖的周边；和
绝缘片，位于延伸到所述上盖的上部的所述安全通气件的上部处，
所述二次电池进一步包括形成在所述绝缘片与所述上盖之间的上绝缘构件，
其中所述上绝缘构件介于所述上盖和从所述上盖向上延伸的所述安全通气件之间，其中所述绝缘片联接到所述上绝缘构件，并且
其中所述上绝缘构件包括位于所述上盖和所述安全通气件之间的第一区域、位于所述第一区域内侧并形成为高于所述第一区域的第二区域、以及位于所述第二区域内侧并形成为高于所述第二区域的第三区域，并且所述绝缘片联接到所述第二区域和所述第三区域之间的台阶部分。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘片介于从所述上盖向上延伸的所述安全通气件和所述衬垫之间。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘片通过阳极氧化铝片而形成。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘片使用粘合构件附着到所述安全通气件。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘片通过焊接附着到所述安全通气件。
6.一种二次电池，包括：
电极组件；
用于接纳所述电极组件的壳体；
联接到所述壳体的上部的盖组件；和
介于所述盖组件和所述壳体之间的衬垫，
其中所述盖组件包括上盖、安装在所述上盖的下部处的安全通气件、以及位于所述上盖的上部处并介于所述上盖和所述衬垫之间的绝缘片，并且所述绝缘片通过阳极氧化铝片而形成，
所述二次电池进一步包括形成在所述绝缘片与所述上盖之间的上绝缘构件，
其中所述上绝缘构件介于所述上盖和从所述上盖向上延伸的所述安全通气件之间，其中所述绝缘片联接到所述上绝缘构件，并且
其中所述上绝缘构件包括位于所述上盖和所述安全通气件之间的第一区域、位于所述第一区域内侧并形成为高于所述第一区域的第二区域、以及位于所述第二区域内侧并形成为高于所述第二区域的第三区域，并且所述绝缘片联接到所述第二区域和所述第三区域之间的台阶部分。
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