CN110870101B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二次电池，所述二次电池包括：袋；电极组件，其安装在袋中并具有交替堆叠的电极和隔膜，并且从电极的各个端部延伸的电极接头在一侧聚集的同时交叠以形成接头连接部分；第一引线，其一端连接到接头连接部分；第二引线，其一端连接到第一引线且另一端连接到袋的外部，其中，第一引线和第二引线中的每一个包括固定在袋的内表面的引线；以及具有导电性并且联接第一引线和第二引线的接合装置，其中当袋的内部气体压力增加并且袋膨胀时，第一引线和第二引线彼此分离，并且接合装置包含高压分解材料，当施加至少一定量的高电压时，高压分解材料被分解以产生气体，从而加速气体压力的增加。

Description

二次电池
技术领域
本申请要求于2017年11月24日提交的韩国专利申请No.10-2017-0158265的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
本发明涉及一种二次电池，其中电极组件和电解液内置在袋中，更具体地说，涉及一种缩短电流中断装置（CID）的操作时间以更加改善安全性的二次电池。
背景技术
广泛用于各种数字装置的二次电池和诸如车辆的运输工具可重复充电和放电。此外，不断进行研究和开发以提高效率和改善安全性。也就是说，必须确保应用于诸如笔记本电脑、移动电话和车辆的各种领域的二次电池的安全性和性能。
然而，由于二次电池具有高容量/高能量，因此安全性可能更加脆弱。因此，当开发产品时，开发的重点在于安全性。特别是，当二次电池过度充电时，可能发生点火的危险。因此，防止过度充电可能是安全设计中的重要考虑因素。
因此，将各种添加剂和防燃材料添加到电解液中以改善电池水平的安全性，从而预先防止由于过度充电引起点火的可能性。
此外，电流中断装置（CID）内置在二次电池中（或者设置在二次电池中），以在过度充电状态下内部压力增加时操作，从而中断电流供应。
也就是说，如图1a和1b所示，电极组件30和电解液内置在袋10中。电极组件30的接头连接部分31制造成通过引线21和22连接到外部，并且电流通过电池组110和22充电和放电。
每个引线可以具有插入到沿着袋10的圆周形成的密封部分中的结构（即，应用CID的结构）。引线包括第一引线21和第二引线22，第一引线21的一端连接到接头连接部分31，第二引线22的一端连接到第一引线，另一端延伸到袋10的外部。第一引线21和第二引线22中的每一个通过第二粘合单元50粘合到密封部分的内表面，并且第一引线21和第二引线22中的每一个的一部分通过粘合剂60粘合。
此外，当袋10的内部压力由于过度充电而增加时（即，通过过度充电使电解液蒸发以使袋膨胀），第一引线21和第二引线22在固定到密封部分的内表面的状态下通过粘合剂60彼此连接的连接部分被断开以中断电流供应（参见图3的断开的状态）。
然而，即使在过度充电期间电池未点火，但是如果电池的热量没有被适当地消散，则过度充电的安全性也可能会恶化。因此，即使应用上述CID结构，也需要防止在低充电状态（SOC）下的过度充电。
发明内容
技术问题
因此，本发明的主要目的是提供一种二次电池，其能够通过提前第一引线和第二引线的分离时间来降低点火发生的可能性，从而即使应用了CID，CID的操作时间也被延迟（第一引线和第二引线稍后彼此分开）以防止发生点火。
技术方案
为实现上述目的，根据本发明的二次电池包括：袋；电极组件，所述电极组件安装在所述袋内并且具有电极和隔膜交替层叠的结构，在所述电极组件中设置有从所述电极的端部扩展的电极接头彼此交叠以聚集到一侧的接头电极部分。引线，所述引线包括：第一引线，该第一引线的一端连接到所述接头连接部分；以及第二引线，该第二引线的一端连接到所述第一引线并且该第二引线的另一端延伸到所述袋的外部，其中，所述第一引线和所述第二引线中的每一个固定到所述袋的内表面；以及第一粘合单元，所述第一粘合单元具有导电性并将所述第一引线和所述第二引线彼此连接，其中，当所述袋由于该袋内气体压力的增加而膨胀时，所述第一引线和所述第二引线彼此分离，其中，在所述第一粘合单元中包含高压分解材料，所述高压分解材料在施加具有预定水平或更高水平的高电压时分解产生气体以加速所述气体压力的增加。
根据本发明的第一粘合单元可以包括：赋予导电性的金属颗粒；赋予粘合性的粘合材料；以及在施加高电压时产生气体的所述高压分解材料。
在本发明的一个实施方案中，所述高压分解材料可以包括在高电压下分解的聚合物。所述聚合物可以是含有氟取代的芳香族化合物的材料。另选地，所述高压分解材料可以是含有Li2CO3的材料。
此外，在所述第一粘合单元中，所述高压分解材料的含量可以在0.1wt％至5wt％的范围内，所述金属颗粒的含量可以在20wt％至90wt％的范围内，并且所述粘合材料的含量可以在5wt％至40wt％的范围内。
在本发明的另一个实施方式中，所述高压分解材料可以包含在将所述第一引线和所述第二引线彼此固定的第二粘合单元中。然而，这里，包含在所述第二粘合单元中的所述高压分解材料可以被设置在所述第二粘合单元的粘合力大于所述第一粘合单元的粘合力的范围内。
有益效果
根据具有上述结构的本发明，当由于过度充电而输入高电压时，可以分解高压分解材料以额外地产生气体，从而与现有技术相比更快速地中断电流供应，由此更加降低了点火的可能性。
附图说明
图1a是示出普通袋型二次电池的外观的透视图。
图1b是示出其中CID设置在图1a的袋型二次电池的密封部分上的配置的截面图。
图2是示出根据本发明优选实施方式的设置有CID的配置的截面图。
图3是示出在图2的结构下CID操作（第一引线和第二引线彼此分离）以中断电流供应的状态的截面图。
图4是第一引线和第二引线彼此连接的部分的放大侧视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图以下述方式详细描述本发明的优选实施方式，使得本发明所属的本领域普通技术人员可以容易地实施本发明的技术构思。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施方式。
为了清楚地说明本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中相同或相似的部件由相同的附图标记表示。
此外，本说明书和权利要求中使用的术语或词语不应被限制性地解释为普通含义或基于词典的含义，而应基于发明人能够恰当地定义术语的概念以便以最佳方式描述和解释他或她的发明的原则解释为符合本发明的范围的含义或概念。
本发明涉及一种二次电池，其中电极组件30和电解液内置在袋10中，密封部分沿着袋10的圆周形成，并且电极组件30通过穿过密封部分的引线电连接到外部以进行充电/放电。在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的实施方式。
实施方式1
参照图2和图3，根据本发明实施方式的二次电池具有应用了电流中断装置（CID）的结构。也就是说，引线被配置为使得第一引线21和第二引线22彼此连接。这里，当内部压力增加时，第一引线21和第二引线22之间的连接断开。
与电解液一起内置在袋10中的电极组件30具有其中电极（负极和正极）和隔膜交替层叠的结构。形成其中从电极的端部扩展的电极接头彼此交叠以聚集到一侧的接头连接部分31。
接头连接部分31粘合到第一引线21的一端，并且第一引线21的另一端通过第一粘合单元40连接到第二引线22的一端。另外，第二引线21的另一端通过第一粘合单元40连接到第二引线22的一端。第二引线22暴露于袋10的密封部分的外部。这里，第一引线21的顶表面通过第二粘合单元50粘合到袋10的密封部分的上部的内表面,第二引线22的底表面通过第二粘合单元50粘合到袋10的密封部分的下部的内表面。第二粘合单元50的粘合力大于第一引线21和第二引线22通过其彼此附接的第一粘合单元40的粘合力（也就是说，第一引线和第二引线彼此联接处的粘合力小于第一引线和第二引线中的每一个粘合到袋的内表面上的粘合力）。
此外，用于将第一引线21和第二引线22彼此附接的第一粘合单元40可以具有导电性，从而允许电流流动。因此，电极组件30可以具有能够通过第一引线21和第二引线22向/从袋10的外部充电/放电的结构。当袋10内的气体压力增加以膨胀（expand）时（由于过度充电引起的电压的增加导致的电解液的分解和电池的热量的产生），第一引线21和第二引线22可以彼此分离以中断电极组件30的电连接。
这里，在本实施方式中，第一粘合单元40包含高压分解材料，当施加等于或大于预定水平的高电压时，该高压分解材料被分解以产生气体，从而加速了气体压力的增加以提前CID的操作时间（使得第一引线和第二引线更快地断开）。
也就是说，如图4所示，第一粘合单元40包含赋予导电性的金属颗粒42、赋予粘合性的粘合材料43、以及当施加高电压时被分解以产生气体的高压分解材料41。
在该实施方式中，高压分解材料41可以是在高电压下分解的聚合物。聚合物可以是含有氟取代的芳香族化合物的材料。另选地，高压分解材料41可以是包含Li2CO3的材料。
如果粘合材料43本身具有足够的导电性，则可以不添加金属颗粒42。然而，优选的是另外加入适量的金属颗粒42，使得导电率增加以降低电阻。
在该实施方案中，第一粘合单元40可以使金属颗粒42的含量在20wt％至90wt％的范围内以及粘合材料的含量在5wt％至40wt％的范围内。而且，高压分解材料41的含量优选在0.1wt％至5wt％的范围内。
随着高压分解材料41的量增加，可以增加产生的气体量以更快地将第一引线21和第二引线22彼此分离。然而，高压分解材料41的量越多，粘合材料43和/或金属颗粒42的量就越少。因此，优选在上述范围内添加材料。
也就是说，当粘合材料43的量减少时，第一引线21和第二引线22之间的结合力可能减小。当金属颗粒42的量减少时，导电性可能劣化而增加电阻。因此，考虑到这一点，优选高压分解材料41的含量在0.1wt％至5wt％的范围内。
[表1]
Figure DEST_PATH_IMAGE002
上面的表1是示出通过比较添加到第一粘合单元40中的作为高压分解材料41的Li2CO3的含量的电阻和粘合力的增加/减少而获得的结果的表。
如表1所示，当在第一粘合单元40中含有0.1wt％或更多的高压分解材料41时，所有CID操作测试都通过。然而，随着高压分解材料41的含量增加，可以看出在第二引线22中产生的电阻和电池的总电阻逐渐增加，并且第一引线21和第二引线22之间的粘合力逐渐减小。
因此，在本实施方式中，考虑到第一引线21和第一引线21之间的粘合力和由电阻增加产生的热量，优选在第一粘合单元40中高压分解材料41的含量在0.1wt％至5wt％的范围内。
实施方式2
在本发明的另一个实施方式中，用于将第一引线21和第二引线22固定到袋10的第二粘合单元50也可以包含高压分解材料41。
也就是说，当高压分解材料41包含在第二粘合单元50以及第一粘合单元40中时，可以减少包含在第一粘合单元40中的高压分解材料41的含量以解决由于粘合力降低和电阻增加引起的问题。
然而，这里，包含在第二粘合单元50中的高压分解材料41被设置在第二粘合单元50的粘合力大于第一粘合单元40的粘合力的范围内。
根据具有上述结构的本发明，当由于过度充电而输入高电压时，可以分解高压分解材料41以额外产生气体，从而与现有技术相比更快地中断电流供应，由此更加降低了点火的可能性。
虽然已经参考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，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

Claims (7)

1.一种二次电池，所述二次电池包括：
袋；
电极组件，所述电极组件安装在所述袋内并且具有电极和隔膜交替层叠的结构，在所述电极组件中设置有从所述电极的端部扩展的电极接头彼此交叠以聚集到一侧的接头连接部分；
引线，所述引线包括：第一引线，该第一引线的一端连接到所述接头连接部分；以及第二引线，该第二引线的一端连接到所述第一引线并且该第二引线的另一端延伸到所述袋的外部，其中，所述第一引线和所述第二引线中的每一个固定到所述袋的内表面；以及
第一粘合单元，所述第一粘合单元具有导电性并将所述第一引线和所述第二引线彼此联接，
其中，当所述袋由于该袋内气体压力的增加而膨胀时，所述第一引线和所述第二引线彼此分离，其中，所述第一粘合单元设置在所述袋的沿着所述袋的圆周形成的密封部分内并包含高电压分解材料，所述高电压分解材料在被施加由于过度充电而输入的高电压时分解产生气体以加速所述气体压力的增加使得所述第一引线和所述第二引线更快地断开，
其中，所述第一粘合单元进一步包括：
赋予导电性的金属颗粒，以及
赋予粘合性的粘合材料；并且
其中，用于将所述第一引线和所述第二引线固定至所述袋的第二粘合单元中包含高电压分解材料，并且
包含在所述第二粘合单元中的所述高电压分解材料被设置在所述第二粘合单元的粘合力大于所述第一粘合单元的粘合力的范围内。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述高电压分解材料包括在高电压下分解的聚合物。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述聚合物包括含有氟取代的芳香族化合物的材料。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述高电压分解材料包括含有Li2CO3的材料。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在所述第一粘合单元中，所述高电压分解材料的含量在0.1wt％至5wt％的范围内。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在所述第一粘合单元中，所述金属颗粒的含量在20wt％至90wt％的范围内。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在所述第一粘合单元中，所述粘合材料的含量在5wt％至40wt％的范围内。
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