CN111602261A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

公开了一种二次电池，所述二次电池包括：电极组件，包括第一电极、第二电极以及置于第一电极与第二电极之间的隔膜；罐，电极组件和电解质容纳在罐中；盖组件，用于密封罐；以及垫圈，设置在罐与罐组件之间，并且包括阻潮膜层和增强膜层中的至少一种。

Description

二次电池

技术领域

本公开涉及一种二次电池，更具体地，涉及一种用于二次电池的垫圈和包括该垫圈的圆柱形二次电池。

背景技术

通常，与不可充电的一次电池不同，二次电池可以充电和放电。低容量二次电池被用于诸如移动电话或便携式摄像机的各种小型便携式电子装置，而具有彼此连接的几十个单元的高容量二次电池被用作用于驱动电动自行车、电动小型摩托车、混合动力汽车或电动汽车的马达的电源。

二次电池可以被制造为各种形状，所述形状代表性地包括棱柱形形状、圆柱形形状和袋型形状。二次电池形成为使得电极组件和电解质一起容纳在罐或壳体中然后将盖组件安装在罐或壳体上。另外，二次电池还可以包括结合到盖组件的顶部的垫圈。同时，由于二次电池的罐或壳体的端部易受锈产生影响，因此需要抑制锈产生并且存在对阻挡潮气的需要。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决上述问题而设计的，并且提供了一种包括能够阻挡潮气进入二次电池罐并抑制金属表面的腐蚀的垫圈的二次电池。

技术方案

根据本公开的实施例，提供了一种二次电池，所述二次电池包括：电极组件，包括第一电极、第二电极以及置于第一电极与第二电极之间的隔膜；罐，电极组件和电解质容纳在罐中；盖组件，用于密封罐；以及垫圈，设置在罐与罐组件之间，并且包括阻潮膜层和增强膜层中的至少一种。

在实施例中，阻潮膜层可以包括高密度聚乙烯，并且增强膜层可以包括取向聚丙烯。

在实施例中，能够抑制金属表面的腐蚀的垫圈可以包括聚丙烯膜层、丙烯酸压敏粘合剂(PSA)层和防锈膜层，并且防锈膜层可以包括包含阻潮膜层的第一层、包含增强膜层的第二层以及包含防锈剂和除湿剂的第三层。

优选地，防锈膜层被构造为使得第二层堆叠在第三层上并且第一层堆叠在第二层上，丙烯酸PSA层堆叠在防锈膜层上，聚丙烯膜层堆叠在丙烯酸PSA层上。

优选地，罐是包括开口的圆柱形罐，并且二次电池是圆柱形二次电池。二次电池还可以包括：压接部，形成在圆柱形罐的外圆周表面的上部上并且由罐的顶开口的向内弯曲的部分形成，用于将圆柱形罐与盖组件彼此结合；以及垫片，置于圆柱形罐与盖组件之间，并且垫圈可以覆盖压接部、垫片和盖组件中的每个之间的边界。

有益效果

如上所述，根据本公开的示例实施例的二次电池可以使用包括阻潮膜的垫圈防止电流施加到二次电池的正极和负极、阻挡潮气渗透并且防止对罐发生腐蚀。

另外，根据本公开的示例实施例的二次电池可以使用包括含有防锈剂的防锈膜层的垫圈来抑制罐生锈。

附图说明

图1a、图1b和图1c是根据本公开的实施例的圆柱形二次电池的透视图、剖视图和分解透视图。

图2是示出图1b的区域2的放大剖视图。

图3是根据本公开的实施例的垫圈的透视图。

图4示出了沿着图3的线A-A截取的垫圈的剖面。

图5a和图5b示出了各种绝缘材料的水蒸气透过率的比较图以及单层垫圈的水蒸气透过率与根据本发明的多层垫圈的水蒸气透过率的比较图。

图6示出了根据本公开的实施例的垫圈中的锈产生率与常规垫圈中的锈产生率的比较曲线图。

具体实施方式

在下文中，将详细描述本公开的示例实施例。

本公开的各种实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于在这里阐述的示例实施例。相反，公开的这些示例实施例被提供为使得本公开将是彻底的且完整的，并且将向本领域技术人员传达公开的发明构思。

另外，在附图中，为了简洁和清楚，夸大了各种组件的尺寸或厚度。同样的标号始终指同样的元件。如在这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。另外，将理解的是，当元件A被称为“连接到”元件B时，元件A可以直接连接到元件B，或者可以存在中间元件C并且元件A和元件B彼此间接连接。

在这里使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不是意图对公开进行限制。如在这里使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含或包括”和/或它们的变型时，说明存在所陈述的特征、数量、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加的一个或更多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

将理解的是，尽管在这里可以使用术语第一、第二等来描述各种构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些构件、元件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个构件、元件、区域、层和/或部分与另一构件、元件、区域、层和/或部分区分开。因此，例如，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被命名为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分。

为了易于描述，在这里可以使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件或特征与另一(另外)元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意图包含元件或特征在使用或操作中的除了附图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果附图中的元件或特征被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”所述其它元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含上方和下方两种方位。

参照图1a、图1b和图1c，示出了根据实施例的圆柱形锂离子二次电池100的透视图、剖视图和分解透视图。

如图1a至图1c中所示，根据实施例的圆柱形锂离子二次电池100包括圆柱形罐110、电极组件120、中心销130、盖组件140和垫圈200。

圆柱形罐110包括圆柱形的底部111和从底部111向上延伸预定长度的侧部112。在二次电池的制造期间，圆柱形罐110的上部处于打开状态。因此，在组装二次电池的过程中，电极组件120、中心销130和电解质可以一起插入到圆柱形罐110中。圆柱形罐110可以由钢、不锈钢、铝、铝合金或其等同物制成，但是本公开的实施例不限于上述材料。另外，圆柱形罐110包括形成在盖组件140的下部处以防止盖组件140偏离到外部的向内凹陷的卷边部(beading part)113以及形成在盖组件140的上部处的向内弯曲的压接部(crimping part)114。

电极组件120可以容纳在圆柱形罐110中。电极组件120可以包括涂覆有负极活性材料(例如，石墨、碳等)的负极板121、涂覆有正极活性材料(例如，诸如LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄等的过渡金属氧化物)的正极板122以及位于负极板121与正极板122之间以防止电短路并仅允许锂离子移动的隔膜123。负极板121、正极板122和隔膜123被卷起成大致圆柱形形状。这里，负极板121可以由铜(Cu)箔制成，正极板122可以由铝(Al)箔制成，并且隔膜123可以由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制成，但是本公开的实施例不限于上述材料。另外，向下突出并以预定长度延伸的负极接线片124可以被焊接到负极板121，并且以预定长度向上突出的正极接线片125可以被焊接到正极板122，反之亦然。另外，负极接线片124可以由镍(Ni)制成，并且正极接线片125可以由铝(Al)制成，但是本公开的实施例不限于上述材料。

另外，电极组件120的负极接线片124可以被焊接到圆柱形罐110的底部111。因此，圆柱形罐110可以起到负极的作用。相反，正极接线片125可以被焊接到圆柱形罐110的底部111，在这种情况下，圆柱形罐110可以起到正极的作用。

另外，第一绝缘板126可以置于电极组件120与底部111之间，第一绝缘板126结合到圆柱形罐110并且具有形成在第一绝缘板126的中心部处的第一孔126a和形成在第一绝缘板126的外侧处的第二孔126b。第一绝缘板126防止电极组件120与圆柱形罐110的底部111电接触。具体地，第一绝缘板126防止电极组件120的正极板122与底部111电接触。这里，当由于二次电池的异常而产生大量的气体时，第一孔126a允许气体快速向上移动穿过中心销130，并且第二孔126b允许负极接线片124穿过其以使负极接线片124焊接到底部111。

另外，第二绝缘板127可以置于电极组件120与盖组件140之间，第二绝缘板127结合到圆柱形罐110并且具有形成在第二绝缘板127的中心部处的第一孔127a和形成在第二绝缘板127的外侧处的多个第二孔127b。第二绝缘板127防止电极组件120与盖组件140电接触。具体地，第二绝缘板127防止电极组件120的负极板121与盖组件140电接触。这里，当由于二次电池的异常而产生大量的气体时，第一孔127a允许气体快速地移动到盖组件140，并且第二孔127b允许正极接线片125穿过其以使正极接线片125焊接到盖组件140。另外，在电解质注入工艺中，第二孔127b允许电解质快速地流到电极组件120中。

另外，由于第一绝缘板126的第一孔126a的直径和第二绝缘板127的第一孔127a的直径比中心销130的直径小，因此能够防止中心销130由于外部冲击而与圆柱形罐110的底部111或盖组件140电接触。

中心销130成形为中空圆柱形管，并且结合到电极组件120的大致中心部。中心销130可以由钢、不锈钢、铝、铝合金或聚对苯二甲酸丁二醇酯制成，但是本公开的实施例不限于上述材料。中心销130防止电极组件120在二次电池的充电或放电期间变形，并且可以用作气体移动路径。在一些情况下，可以不设置中心销130。

盖组件140包括具有多个通孔141a的上盖141、安装在上盖141下的安全板144、安装在安全板144下的绝缘板145、安装在安全板144和绝缘板145下并具有第一通孔146a和第二通孔146b的下盖146、固定到下盖146的下部并电连接到正极接线片125的底板147以及将上盖141、安全板144、绝缘板145和下盖146与圆柱形罐110的侧部112绝缘的垫片148。

这里，垫片148被基本挤压在卷边部113与压接部114之间，卷边部113和压接部114中的每个形成在圆柱形罐110的侧部112处。另外，形成在上盖141中的通孔141a以及下盖146中的通孔146a和146b可以允许当达到异常的内部压力时在圆柱形罐110中产生的内部气体被排放到外部。在这种情况下，安全板144由于内部压力而向上反转以与底板147电分离，然后被破坏或破裂以允许内部气体被排放到外部。

另外，将电解质(未示出)注入到圆柱形罐110中，并且允许在充电和放电期间通过二次电池中的负极板121和正极板122中的电化学反应产生的锂离子移动。电解质可以是包括锂盐和高纯度有机溶剂的混合物的非水有机电解质。另外，电解质可以是使用聚合物电解质或固体电解质的聚合物。然而，本公开的实施例不限于上述电解质。

另外，垫圈200可以设置在压接部114与圆柱形罐110的端部之间以及压接部114与垫片148之间，并且可以大致成形为圆形板以安装在盖组件140上同时围绕盖组件140的上盖141。垫圈200起到防止电流从二次电池100的顶端施加到正极和负极(即，圆柱形罐110和盖组件140)的作用。

图2是示出图1b的区域2的放大剖视图。

参照图2，垫圈200可以放置在压接部114的上端上同时覆盖盖组件140的上盖141，并且可以使用热可收缩管10固定到圆柱形罐110。另外，垫圈200被构造为覆盖压接部114、垫片148和盖组件140中的每个之间的边界。另外，垫圈200可以由绝缘膜形成，以使盖组件140和圆柱形罐110彼此绝缘。

垫片148的一端比罐110的一端进一步向外定位。

图3是根据实施例的垫圈的透视图，图4示出了沿着图3的线A-A截取的垫圈的剖面。

参照图3和图4，根据实施例的垫圈200包括聚丙烯膜层210、丙烯酸压敏粘合剂(PSA)层220和防锈(AR)膜层230，聚丙烯膜层210、丙烯酸PSA层220和AR膜层230从上方按照该顺序依次设置。

聚丙烯膜层210具有约160μm的厚度，丙烯酸PSA层220具有约10μm的厚度，并且AR膜层230具有约80μm的厚度。在示例中，垫圈200被构造为使得聚丙烯膜层210和AR膜层230通过丙烯酸PSA层220彼此粘合。

另外，AR膜层230包括第一层231、第二层232和第三层233。

第一层231是起到抑制潮气渗透的作用的阻潮膜层。第一层231包括高密度聚乙烯(HDPE)。

第二层232是用于增强作为阻潮膜层的第一层231的柔性的柔性增强膜。第二层232包括取向聚丙烯(OPP)。

第三层233包括防锈剂和除湿剂。

AR膜层230优选地被构造为使得第二层232堆叠在第三层233上并且第一层231堆叠在第二层232上。因此，从垫圈200的剖视图来看，第三层233、第二层232、第一层231、丙烯酸PSA层220和聚丙烯膜层210以该顺序从下方依次堆叠。

图5a和图5b示出了在通常的垫圈中使用的各种绝缘材料的水蒸气透过率的比较图以及具有单层结构的垫圈的水蒸气透过率与根据本公开的实施例的具有多层结构的垫圈的水蒸气透过率的比较图。

参照图5a，在通常的垫圈中使用的绝缘材料(诸如PP或PET)具有相当高的水蒸气透过率(WVTR)。相比之下，高密度聚乙烯(HDPE)或取向聚丙烯(OPP)具有比PP或PET低的WVTR。

另外，图5b示出了在使用单一材料的垫圈和如本公开的实施例中的具有多层结构的垫圈的情况下的水蒸气透过率的比较图。如图5b中所示出的，与由单一材料或单层结构制成的垫圈相比，根据本公开的多层垫圈具有显著更低的WVTR。

也就是说，由于根据实施例的垫圈200通过多层结构而不是单层结构来实现，所以确认在具有多层结构的垫圈200中使用的复合材料的WVTR比单一材料的WVTR高得多。

图6是用于将根据本公开的实施例的垫圈的锈产生率与常规垫圈的锈产生率进行比较的曲线图。

在图6的曲线图中，X轴表示天数，Y轴表示锈产生率(％)。参照图6，在由PET制成的常规垫圈的情况下，第5天的锈产生率为约97％，第9天及其后的锈产生率为约99.9％。相比之下，在根据实施例的垫圈M1和M2的情况下，甚至在第14天之后，锈产生率在41.4％(M1)的最大比率至0％(M2)的最小比率的范围内。这里，M1和M2的实施例在防锈剂含量方面彼此不同，并且M2中的防锈剂含量比M1中的防锈剂含量高。

如图6中所示，确认了与由PET制成的常规单层垫圈相比，使用根据本公开的垫圈的锈产生率大大降低，并且实验结果表明，无论防锈剂含量如何，都没有发现锈产生率。

如上所述，根据本公开的示例实施例的二次电池可以使用包括阻潮膜的垫圈防止电流施加到二次电池的正极和负极、阻挡潮气渗透并且防止对罐发生腐蚀。

另外，根据本公开的示例实施例的二次电池具有通过使用设置有包含防锈剂的防锈膜层的垫圈来抑制在罐中生锈的效果。

另外，由于根据示例实施例的垫圈通过多层结构而不是单层结构来实现，所以在具有多层结构的垫圈中使用的复合材料的WVTR比单一材料的WVTR高得多。

尽管已经描述了前述实施例来实践本公开的二次电池，但是这些实施例是为了说明的目的而阐述的，并且不用于限制本公开。本领域技术人员将容易理解的是，在不脱离如所附权利要求中限定的公开的精神和范围的情况下，可以做出许多修改和变化，并且这些修改和变化涵盖在本公开的范围和精神内。

工业适用性

根据本公开的二次电池可以用在诸如移动电话或便携式摄像机的便携式小型电子装置中，并且可以用作电动自行车、电动小型摩托车、混合动力汽车或电动车辆的电源。

Claims (8)

1.一种二次电池，所述二次电池包括：

电极组件，包括第一电极、第二电极以及置于第一电极与第二电极之间的隔膜；

罐，电极组件和电解质容纳在罐中；

盖组件，用于密封罐；以及

垫圈，设置在罐与罐组件之间，并且包括阻潮膜层和增强膜层中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，阻潮膜层包括高密度聚乙烯。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，增强膜层包括取向聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，罐是包括开口的圆柱形罐，并且二次电池是圆柱形二次电池。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，垫圈包括聚丙烯膜层、丙烯酸压敏粘合剂层和防锈膜层，并且防锈膜层包括包含阻潮膜层的第一层和包含增强膜层的第二层。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，防锈膜层包括包含防锈剂和除湿剂的第三层。

7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，防锈膜层被构造为使得第二层堆叠在第三层上并且第一层堆叠在第二层上，丙烯酸压敏粘合剂层堆叠在防锈膜层上，并且聚丙烯膜层堆叠在丙烯酸压敏粘合剂层上。

8.根据权利要求4所述的二次电池，所述二次电池还包括：

压接部，形成在圆柱形罐的外圆周表面的上部上并且由罐的顶开口的向内弯曲的部分形成，用于将圆柱形罐与盖组件彼此结合；以及

垫片，置于圆柱形罐与盖组件之间，

其中，垫圈覆盖压接部、垫片和盖组件中的每个之间的边界。

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