CN109716560A - 二次电池及制造该二次电池的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种二次电池。根据本发明，当发生超过一定水平的内部压力时，电流可被中断，以停止二次电池的工作，从而防止二次电池由于二次电池的内部压力增加而起火或爆炸，提高二次电池的安全性。

Description

二次电池及制造该二次电池的方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年5月12日提交的韩国专利申请第10-2017-0059554号的优先权，通过引用将上述专利申请作为整体并入于此。
技术领域
本发明涉及一种二次电池及制造该二次电池的方法，更具体地，涉及一种具有其中在二次电池内的压力增加时停止二次电池的工作以提高安全性的结构的二次电池及制造该二次电池的方法。
背景技术
可重复充电和放电的二次电池(secondary battery)通常具有其中包括电极和隔膜的电极组件(electrode assembly)容纳在外壳中的结构。特别是，二次电池可包括将从电极组件伸出的电极接片电连接到外部电子装置的电极引线(electrode lead)。
当二次电池暴露于环境或外部冲击时，在二次电池中可产生气体，从而，二次电池的内部压力(internal pressure)可增加。当二次电池的内部压力增加时，二次电池的性能会无法正常展现。特别是，当二次电池的内部压力超过一定水平时，在二次电池中可发生起火或爆炸。因此，考虑到二次电池的安全性，需要提供一种包括安全装置的二次电池，以对二次电池的内部压力超过一定水平的情况做出准备。
发明内容
技术问题
因此，为解决该问题，本发明的目的是提供一种二次电池，其中当发生超过一定水平的内部压力时，电流被中断，以停止二次电池的工作，从而防止二次电池由于二次电池的内部压力增加而起火或爆炸，提高二次电池的安全性。
技术方案
根据用于实现上述目的的本发明的一个方面，一种二次电池，包括：包括电极接片的电极组件；容纳所述电极组件的外壳；和电连接至所述电极接片的电极引线，其中所述电极引线包括：伸出到所述外壳之外的外部伸出部；设置在所述外壳中的内部连接部；设置在所述外部伸出部与所述内部连接部之间的绝缘部；和凹口部，所述凹口部设置在所述内部连接部上并且与所述电极引线的其他区域的厚度相比具有相对薄的厚度，其中所述凹口部从所述电极组件向朝向所述外部伸出部的方向设置，所述内部连接部包括：接片接合区域，所述接片接合区域设置在所述凹口部的一侧并且接合至所述电极接片；和接片未接合区域，所述接片未接合区域设置在所述凹口部的另一侧并且连接至所述绝缘部，其中所述接片接合区域和所述接片未接合区域利用所述凹口部作为轴弯折，以彼此面对。
当所述内部连接部利用所述凹口部作为轴展开时，所述电极引线可具有形状。
所述凹口部可具有与所述内部连接部的宽度对应的长度。
所述电极接片的至少一部分可设置在所述接片接合区域与所述接片未接合区域之间。
所述凹口部可具有仅凹进所述内部连接部的两个表面中的一个表面中的形状。
所述凹口部可具有凹进所述内部连接部的两个表面中的形状。
所述凹口部可具有在所述凹口部的长度方向上变化的厚度。
所述凹口部可具有越靠近所述电极组件越逐渐减小的厚度。
所述凹口部可具有越靠近所述外部伸出部越逐渐减小的厚度。
所述凹口部可具有以所述凹口部的预定点为准，越靠近所述电极组件越逐渐减小，并且以所述凹口部的所述预定点为准，越靠近所述外部伸出部越逐渐减小的厚度。
所述凹口部可具有以所述凹口部的预定点为准，越靠近所述电极组件越逐渐增大，并且以所述凹口部的所述预定点为准，越靠近所述外部伸出部越逐渐增大的厚度。
所述二次电池可进一步包括施加至所述凹口部的表面的至少一部分的具有导电性的导电材料。
所述导电材料可具有小于所述电极引线的断裂强度(rupture strength)。
有益效果
根据本发明，当发生超过一定水平的内部压力时，电流可被中断，以停止二次电池的工作，从而防止二次电池由于二次电池的内部压力增加而起火或爆炸，提高二次电池的安全性。
附图说明
图1是图解根据本发明实施方式的二次电池的电极引线的结构的平面图。
图2是图解根据本发明实施方式的二次电池的电极引线的结构的一侧剖面图。
图3是图解根据本发明实施方式的二次电池中的电极引线和电极接片的连接结构的第一侧剖面图。
图4是沿图3的线A-A截取的第二侧剖面图。
图5是图解在根据本发明实施方式的二次电池中，当二次电池的内部压力增加时电极引线和电极接片的连接结构断裂的状态的一侧剖面图。
图6(a)至图6(c)是图解形成在根据本发明实施方式的二次电池的内部连接部的一个表面或两个表面上的凹口部的形状的一侧剖面图。
图7(a)和图7(b)是图解根据本发明实施方式的、其厚度在凹口部的长度方向上变化的凹口部的一侧剖面图。
具体实施方式
下文中，将参照附图描述根据本发明的二次电池的结构。
图1是是图解根据本发明实施方式的二次电池的电极引线的结构的平面图，图2是图解根据本发明实施方式的二次电池的电极引线的结构的一侧剖面图。
图3是图解根据本发明实施方式的二次电池中的电极引线和电极接片的连接结构的第一侧剖面图，图4是图解在根据本发明实施方式的二次电池中，沿图3的线A-A截取时的电极引线和电极接片的连接结构的第二侧剖面图。
另外，图5是图解在根据本发明实施方式的二次电池中，当二次电池的内部压力增加时电极引线和电极接片的连接结构断裂的状态的一侧剖面图。
参照图3，根据本发明实施方式的二次电池10可包括：包括电极和隔膜的电极组件30、从电极组件30伸出的电极接片32、和容纳电极组件30和电极接片32的外壳20。在此，外壳20可以是袋。根据本发明实施方式的二次电池可以是袋型二次电池。
继续参照图3，二次电池10可包括将电极组件30电连接至诸如电子装置之类的需要电力的外部装置的电极引线40。在此，电极引线40可电连接至从电极组件30伸出的电极接片32。
参照图1，根据本发明实施方式的二次电池10的电极引线40的一部分可设置在外壳20中，而另一部分可从外壳伸出。就是说，电极引线40可包括：伸出到外壳20之外的外部伸出部42、设置在外壳20中的内部连接部44、和设置在外部伸出部42与内部连接部44之间并且面对外壳(见图3的参考标记20)的绝缘部46。在此，如在图1和图3中所示，用于将二次电池的内部与除电极引线40之外的二次电池的外部电性阻断的绝缘膜50可设置在绝缘部46与外壳20之间。如图3中所示，绝缘膜50还可设置在内部连接部44的面对外壳的区域上。
如图1、图2和图4中所示，根据本发明实施方式的二次电池10的电极引线40上可形成有具有比电极引线40的其他区域的厚度相对薄的厚度的凹口部48。如图1中所示，凹口部48可形成在内部连接部44上。另外，如图1和图3中所示，凹口部48可从电极组件30向朝向外部伸出部42的方向形成。
根据本发明的实施方式，由于在电极引线上形成凹口部，所以当二次电池的内部压力增加时，以凹口部为准，电极引线可被切断。在此情况下，通过电极引线彼此电连接的电极组件(或电极接片)和诸如电子装置之类的外部装置可被电性中断，以停止二次电池的工作。因此，可防止二次电池内部压力增加，从而防止二次电池起火或爆炸。
继续参照图1和图3，电极引线40的内部连接部44还可被分成电连接至电极接片的区域和未电连接至电极接片的区域。就是说，如图1和图3中所示，以凹口部48为准，电极接片40可包括形成在凹口部48的一侧并且接合至电极接片32的接片接合区域44a、以及形成在凹口部48的另一侧并且连接至绝缘部46的接片未接合区域44b。然而，这不意味着整个接片接合区域44a接合至电极接片32。就是说，接片接合区域44a的一部分可接合至电极接片32。就是说，可以以凹口部48为准，根据内部连接部是形成在一侧还是形成在与该一侧相反的另一侧来确定区分接片接合区域44a与接片未接合区域44b的基准。
根据本发明实施方式的二次电池10的电极引线40可具有弯折结构。就是说，电极引线40可关于凹口部48弯折。图2至图4图解了其中电极引线40关于凹口部48弯折，使得内部连接部44的接片接合区域44a和接片未接合区域44b设置成彼此面对的结构。
根据本发明的实施方式，当凹口部从电极组件向朝向外部伸出部的方向形成，并且同时电极引线关于凹口部弯折时，如果二次电池的内部压力增加，则电极引线可被更快地切断，并且二次电池的内部空间的利用率可增加。
基本上，当二次电池中发生短路现象等时，容纳在二次电池中的电极组件温度升高，从而在二次电池中产生气体，由此二次电池的内部压力增加。因此，为了快速切断电极引线，凹口部需要靠近电极组件。这样做是因为二次电池的内部压力最猛然并且最突然改变的区域是电极组件周围的区域。
因此，如果与本发明的实施方式不同，凹口部在与从电极组件指向外部伸出部的方向垂直的方向上形成，则由于凹口部远离电极组件，所以难以有效地切断凹口部中的电极引线。
另一方面，当与本发明的实施方式相同，凹口部从电极组件向朝向外部伸出部的方向形成时，凹口部的一侧可相对靠近电极组件，从而可被有效地切断。在此情况下，尽管凹口部的另一侧与电极组件进一步分隔，但一旦在凹口部的一侧处开始切断，凹口部的切断可从凹口部的一侧延伸至凹口部的另一侧，使得电极引线可被有效地切断(见图5)。
图5图解了由于二次电池中的短路现象等而导致在二次电池中产生气体时，凹口部48被产生的气体的力切断的状态。当凹口部被切断时，接合至电极接片32的接片接合区域44a和未接合至电极接片32的接片未接合区域44b可彼此分离。因此，电极接片32可与连接至外部装置的外部伸出部42完全电性分离。结果，流经电极引线40的异常电流可被中断，以增进电池的安全性。
另外，当与本发明的实施方式相同，电极引线关于凹口部弯折时，被电极引线占据的区域可在二次电池的内部空间中被最小化，以提高二次电池的内部空间的利用率。
在本申请中，术语“弯折”可用术语“折叠”替换。在此，“弯折”可指电极引线关于凹口部折叠。另外，“折叠”可指电极引线关于凹口部以大约180度的角度折叠，使得接片接合区域和接片未接合区域彼此面对。就是说，“弯折”可以是包括“折叠”的概念。
继续参照图1，当利用凹口部48作为轴弯折的内部连接部44展开时，电极引线40可具有形状(以字母表中的L字母的形式)。在此，可理解的是，接片接合区域44a具有从外部伸出部42、绝缘部46和接片未接合区域44b伸出的形状。另外，可理解的是，外部伸出部42和绝缘部46具有从内部连接部44伸出的形状。
另外，凹口部48可形成为具有与内部连接部44的宽度W对应的长度。当凹口部48形成为具有与内部连接部44的宽度对应的长度时，如果二次电池10的内部压力增加，则可彻底执行电极引线40的切断。
另外，如图3中所示，电极接片32的至少一部分可设置在接片接合区域44a与接片未接合区域44b之间。在此，电极接片32可接触接片接合区域44a，但可不接触接片未接合区域44b。当电极接片32接触接片未接合区域44b时，即使凹口部48由于二次电池10的内部压力而被切断，电极引线40和电极接片32仍可彼此连续电连接。
图6(a)至图6(c)是图解形成在根据本发明实施方式的二次电池的内部连接部的一个表面或两个表面上的凹口部的形状的一侧剖面图。
如图6(a)和图6(b)中所示，凹口部(48a至48c)的每一个可具有仅凹进内部连接部的两个表面中的一个表面中的形状。更详细地说，如图6(a)中所示，凹口部48a可具有仅凹进内部连接部的两个表面中的底表面中的形状。或者，如图6(b)中所示，凹口部48b可具有凹进内部连接部的两个表面中的顶表面中的形状。或者，如图6(c)中所示，凹口部48c可具有凹进内部连接部的两个表面中的形状。
图7(a)和图7(b)是图解根据本发明实施方式的、其厚度在凹口部的长度方向上变化的凹口部的一侧剖面图。
如图7(a)和图7(b)中所示，凹口部48可具有在凹口部48的长度方向上变化的厚度。
例如，如图7(a)中所示，凹口部48可具有越靠近电极组件越逐渐减小的厚度。在凹口部48具有越靠近电极组件越逐渐减小的厚度的情况下，二次电池(特别是电极组件周边)的内部压力增加时，可获得由于凹口部断裂而导致电极引线的切断快速开始的效果。另一方面，凹口部可具有越靠近外部伸出部越逐渐减小的厚度。当凹口部具有越靠近外部伸出部越逐渐减小的厚度时，在二次电池的内部压力增加时，由于将凹口部断裂所花费的时间在整个区域上是均匀需要的，所以可在短时间内彻底进行电极引线的切断。
如图7(b)中所示，以凹口部48的预定点为准，凹口部48具有越靠近电极组件越逐渐增大的厚度，并且以凹口部48的预定点为准，凹口部48还具有越靠近外部伸出部越逐渐增大的厚度。或者，另一方面，以凹口部48的预定点为准，凹口部48具有越靠近电极组件越逐渐减小的厚度，并且以凹口部48的预定点为准，凹口部48还具有越靠近外部伸出部越逐渐减小的厚度。
如上所述，根据本发明的实施方式，由于在电极引线上形成有凹口部，所以当二次电池的内部压力增加时，可有效地进行电极引线的切断，以提高二次电池的安全性。然而，由于电极引线在凹口部处具有相对薄的厚度，因此电阻会相对增加。这可能意味着电极引线，特别是凹口部中功耗相对较大，并且凹口部中的温度也相对较高。
因此，根据本发明的另一实施方式，可给凹口部的表面的至少一部分施加具有导电性的导电材料。例如，可给凹口部的表面施加导电材料，使得电极引线整体上具有均匀的厚度。由于给凹口部的表面的至少一部分施加导电材料，所以可解决凹口部中电阻增加的问题。然而，即使在这种情况下，由于当二次电池的内部压力增加时仍然需要有效地使凹口部断裂，所以与形成电极引线的材料的强度相比，导电材料可具有相对弱的强度。根据本发明另一实施方式的导电材料的断裂强度(rupture strength)可相对小于电极引线的断裂强度。
尽管已经参照具体实施方式描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离随后权利要求中所限定的本发明的精神和范围的情况下，可做出各种改变和修改。

Claims (13)

1.一种二次电池，包括：
包括电极接片的电极组件；
容纳所述电极组件的外壳；和
电连接至所述电极接片的电极引线，
其中所述电极引线包括：
伸出到所述外壳之外的外部伸出部；
设置在所述外壳中的内部连接部；
设置在所述外部伸出部与所述内部连接部之间的绝缘部；和
凹口部，所述凹口部设置在所述内部连接部上并且与所述电极引线的其他区域的厚度相比具有相对薄的厚度，
其中所述凹口部从所述电极组件向朝向所述外部伸出部的方向设置，
所述内部连接部包括：
接片接合区域，所述接片接合区域设置在所述凹口部的一侧并且接合至所述电极接片；和
接片未接合区域，所述接片未接合区域设置在所述凹口部的另一侧并且连接至所述绝缘部，
其中所述接片接合区域和所述接片未接合区域利用所述凹口部作为轴弯折，以彼此面对。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中当所述内部连接部利用所述凹口部作为轴展开时，所述电极引线具有形状。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述凹口部具有与所述内部连接部的宽度对应的长度。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述电极接片的至少一部分设置在所述接片接合区域与所述接片未接合区域之间。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述凹口部具有仅凹进所述内部连接部的两个表面中的一个表面中的形状。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述凹口部具有凹进所述内部连接部的两个表面中的形状。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述凹口部具有在所述凹口部的长度方向上变化的厚度。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述凹口部具有越靠近所述电极组件越逐渐减小的厚度。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述凹口部具有越靠近所述外部伸出部越逐渐减小的厚度。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述凹口部具有以所述凹口部的预定点为准，越靠近所述电极组件越逐渐减小，并且以所述凹口部的所述预定点为准，越靠近所述外部伸出部越逐渐减小的厚度。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述凹口部具有以所述凹口部的预定点为准，越靠近所述电极组件越逐渐增大，并且以所述凹口部的所述预定点为准，越靠近所述外部伸出部越逐渐增大的厚度。
12.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括施加至所述凹口部的表面的至少一部分的具有导电性的导电材料。
13.根据权利要求12所述的二次电池，其中所述导电材料具有小于所述电极引线的断裂强度(rupture strength)。
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