CN113631749B - Cid过滤器和包括该cid过滤器的二次电池 - Google Patents

Abstract

公开了一种CID过滤器和包括该CID过滤器的二次电池。根据本发明的一个方面，公开了一种二次电池，在该二次电池中，在CID过滤器的主体部中形成有主通孔和辅助通孔，并且辅助通孔形成在CID过滤器的与电极接片电连接的区域和CID衬垫之间。

Description

CID过滤器和包括该CID过滤器的二次电池

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月11日提交的韩国专利申请第10-2019-0068935号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请整体结合在此。

技术领域

本发明涉及一种CID过滤器和包括该CID过滤器的二次电池，更具体地，涉及一种在异常高温条件下具有提高的安全性的CID过滤器和包括该CID过滤器的二次电池。

背景技术

可重复充电和放电的二次电池根据其结构和制造方法可分成圆柱型二次电池、棱柱型二次电池和袋型二次电池。通常，在这些二次电池之中，圆柱型二次电池具有其中电极组件被容纳在具有开放上部的圆柱形罐中并且顶盖结合至圆柱形罐的上部的结构。

为了防止在圆柱型二次电池内部的温度或压力超过一定值时可能发生的爆炸或起火，圆柱型二次电池通常设置有安全装置，诸如安全通气部和CID过滤器。根据相关技术，当圆柱型二次电池内部的压力超过一定值时，通过使安全通气部破裂来切断电流，并且将二次电池内部的气体排出到外部。

圆柱型二次电池内部的温度或压力异常增大的原因之一是短路现象。当发生短路时，在圆柱型二次电池内部产生热量。

特别是，在从电极组件伸出的电极接片与CID过滤器彼此结合的区域中产生大量的热量。根据相关技术，在电极接片与CID过滤器彼此结合的区域中产生的热量经过CID过滤器，然后传递到围绕CID过滤器设置的CID衬垫，因而CID衬垫的温度升高，从而引起CID衬垫熔融的问题。在这种情况下，即使安全通气部破裂，但由于安全通气部与CID过滤器仍在CID过滤器的外周区域再次连接而使得圆柱型二次电池的电流未被切断，因此妨碍了圆柱型二次电池的安全。

发明内容

技术问题

因此，本发明要解决的问题是，即使在圆柱型二次电池中发生短路，也可通过将经由CID过滤器传递到CID衬垫的热量最小化来解决CID衬垫熔融的问题。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种二次电池，包括：电极组件，所述电极组件具有其中电极和隔膜交替设置的结构；电池罐，所述电池罐配置为容纳所述电极组件并且具有开放的上部；结合至所述电池罐的所述上部的顶盖；设置在所述顶盖下方的CID过滤器；设置成与所述CID过滤器的侧部紧密接触的CID衬垫；和从所述电极组件伸出的电极接片，所述电极接片与所述CID过滤器电连接，其中所述CID过滤器包括形成主体的主体部，所述主体部包括：多个主通孔，所述多个主通孔沿着所述主体部的外周方向设置并且所述多个主通孔的每一个具有第一宽度(W1)；和辅助通孔，所述辅助通孔具有比所述第一宽度(W1)小的第二宽度(W2)，所述CID过滤器的与所述电极接片电连接的区域(以下称为“第一连接区域”)相对于所述CID过滤器的中心来说偏向一侧，并且所述辅助通孔形成在所述第一连接区域与所述CID衬垫之间。

所述辅助通孔可形成在所述主体部中的、配置为沿着所述主体部的外周方向将所述主通孔彼此连接的连接区域(以下称为“第二连接区域”)中。

所述辅助通孔可形成在以所述CID过滤器的中心为中心并且穿越所述第一连接区域与所述CID衬垫之间的最短距离的虚拟圆的圆弧中并且多个第二连接区域之中的其中未形成有所述辅助通孔的第二连接区域可不设置在所述圆弧中。

所述多个第二连接区域之中的其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域可彼此相邻设置，并且所述多个第二连接区域之中的其中未形成有所述辅助通孔的第二连接区域可彼此相邻设置。

所述主体部的外周可具有圆形形状，并且所述圆弧的中点可设置在从所述CID过滤器的中心向外延伸的半直线中。

所述圆弧的中心角可在90度至180度的范围内。

所述第一连接区域可设置在所述CID过滤器的中心与所述CID衬垫之间的最短距离的中心处。

所述圆弧可穿越所述第一连接区域与所述CID衬垫之间的最短距离的中心。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种CID过滤器，包括：形成主体的主体部，其中所述主体部包括：多个主通孔，所述多个主通孔沿着所述主体部的外周方向设置并且所述多个主通孔的每一个具有第一宽度(W1)；和辅助通孔，所述辅助通孔具有比所述第一宽度(W1)小的第二宽度(W2)，在相对于所述主体部的中心来说偏向一侧的区域处形成有第一点，在所述主体部的外周处形成有第二点，并且所述辅助通孔形成在所述第一点与所述第二点之间，其中所述辅助通孔形成在所述主体部中的、配置为沿着所述主体部的外周方向将所述主通孔彼此连接的连接区域(以下称为“第二连接区域”)中。

所述多个主通孔可沿着所述主体部的外周方向等间隔地设置。

所述辅助通孔可与形成在其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域的两侧中的两个主通孔连接。

所述辅助通孔可与形成在其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域的两侧中的两个主通孔间隔开。

在其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域中所述辅助通孔可设置为多个。

在所述主体部中形成有总共N个主通孔，从而可设置有总共N个第二连接区域，并且总共N个第二连接区域之中的其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域的数量：(i)在N是偶数时可为N/2或更小；(ii)在N是奇数时可为(N-1)/2或更小。

可形成有总共八个主通孔，并且其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域的数量可在一个至四个的范围内。

有益效果

根据本发明，即使在圆柱型二次电池中发生短路，也可将经由CID过滤器传递到CID衬垫的热量最小化来解决CID衬垫熔融的问题。

附图说明

图1是图解根据本发明的二次电池的结构的侧视剖面图。

图2是图解本发明一实施方式的CID过滤器的结构的一示例的平面图。

图3是图解本发明一实施方式的CID过滤器的结构的另一示例的平面图。

图4是图解根据本发明另一实施方式的CID过滤器的结构的一示例的平面图。

图5是图解根据本发明另一实施方式的CID过滤器的结构的另一示例的平面图。

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和CID过滤器的结构。

二次电池和CID过滤器

图1是图解根据本发明的二次电池的结构的侧视剖面图。

如图1中所示，根据本发明的二次电池10可包括电池罐100，电池罐100具有上部为开放的结构。电池罐100的水平剖面可具有圆柱形形状。就是说，根据本发明的二次电池可以是圆柱型二次电池。

可在电池罐100的上部设置顶盖200。更详细地说，如图1中所示，顶盖200可结合至电池罐100的上部。

可在顶盖200下方设置安全通气部300。当二次电池10内部的压力超过一定值时，安全通气部300可配置为破裂以切断二次电池10的电流，并且提供将二次电池10内部的气体排放到外部的路径。如图1中所示，可在安全通气部300中设置凹口部分，凹口部分与安全通气部的其他区域相比具有相对较薄的厚度。

还可在顶盖200的下方设置CID过滤器400。更详细地说，CID过滤器400可设置在安全通气部300下方。如图1中所示，CID过滤器400的中央区域和安全通气部300的中央区域可彼此结合。因而，当二次电池10内部的压力超过一定值，因而安全通气部破裂从而向上移动时，CID过滤器400也可向上移动，以切断二次电池10的电流。

衬垫500可设置成与电池罐100的内表面紧密接触。如图1中所示，衬垫500可设置成与顶盖200和安全通气部300的外周区域紧密接触。衬垫500可配置成密封二次电池10的内部。

根据本发明的二次电池可进一步包括CID衬垫600，CID衬垫600与CID过滤器400的侧部紧密接触。CID衬垫600设置成与上述衬垫500分离，并且可配置成防止CID过滤器400和安全通气部300在CID过滤器400的外周区域彼此直接接触。因而，如图1中所示，可在CID过滤器400的侧部处将CID衬垫600设置在CID过滤器400与安全通气部300之间。衬垫500和CID衬垫600的每一个都可由具有电绝缘特性的材料制成。

电极组件700可容纳在电池罐100中。电极组件700可具有其中电极和隔膜交替设置的结构。例如，电极组件700可以是果冻卷型电极组件。

电极组件700可包括电极接片700a。如图1中所示，电极接片700a可具有从电极组件700伸出的结构。此外，电极接片700a可与CID过滤器400电连接。电极接片700a和CID过滤器400例如可通过焊接彼此连接。在本申请中，CID过滤器400的与电极接片700a电连接的区域被称为“第一连接区域”。第一连接区域C1可相对于CID过滤器400的中心来说偏向一侧。图1图解了第一连接区域C1相对于CID过滤器400的中心来说偏向左侧的状态。

图2是图解本发明一实施方式的CID过滤器的结构的一示例的平面图，图3是图解本发明一实施方式的CID过滤器的结构的另一示例的平面图。

如图2和图3中所示，根据本发明一实施方式的CID过滤器400可包括形成主体的主体部400a。主体部400a的外周可具有圆形形状。

可在CID过滤器400的主体部400a中形成沿着主体部400a的外周方向设置的多个主通孔410。如图2中所示，主通孔410可具有第一宽度W1。主通孔410可具有圆形形状。当主通孔410具有圆形形状时，第一宽度W1可以是主通孔410的直径。此外，主通孔410可沿着主体部400a的外周方向等间隔地设置。图2和图3图解了在CID过滤器400中沿着具有圆形形状的主体部400a的外周方向等间隔地设置八个主通孔410的情况。

形成在CID过滤器400的主体部400a中的多个主通孔410可被示出为通过主体部400a的一些区域彼此连接。更详细地说，多个主通孔410可通过主体部400a的一些区域沿着主体部400a的外周方向彼此连接。在本申请中，CID过滤器的主体部400a中的、沿着主体部400a的外周方向将多个主通孔410彼此连接的区域被称为“第二连接区域”。图2和图3图解了其中对应于八个主通孔410，在主通孔410之间设置八个第二连接区域C2的情况。

在根据本发明的CID过滤器400的主体部400a中可形成具有第二宽度W2的辅助通孔420。在此，第二宽度W2可小于第一宽度W1。就是说，辅助通孔420可具有比主通孔410的宽度小的宽度。

随后，参照图2，在根据本发明的CID过滤器400中，辅助通孔420可形成在第二连接区域C2中。根据本发明，因为在将主通孔410彼此连接的第二连接区域C2中形成有辅助通孔420，所以以第二连接区域C2为基准在朝向中心的方向上的CID过滤器400的内侧与朝向外周的方向上的CID过滤器400的外侧之间的热传导引起的热传递可被最小化。

基于上述内容参照图1，在根据本发明的二次电池10中，CID过滤器400的辅助通孔420(见图2)可设置在第一连接区域C1与CID衬垫600之间。因而，根据本发明，从在二次电池10中产生大量热量的第一连接区域C1(即，CID过滤器与电极接片彼此电连接的区域)传递到CID衬垫600的热传递可被最小化，从而防止发生CID衬垫600熔融的问题。

本发明的关于辅助通孔420的以上特征可理解为，通过将辅助通孔420设置在相对于主体部400a的中心来说偏向一侧的区域处设置的虚拟第一点与在主体部400a的外周处设置的虚拟第二点之间，使辅助通孔420阻挡第一点与第二点之间的热传递的最短路径。

随后，参照图2，根据本发明的辅助通孔420可仅形成在多个第二连接区域C2中的一部分第二连接区域C2中。图2图解了在八个第二连接区域C2中的两个第二连接区域C2的每一个中形成辅助通孔420的情况。然而，如图3中所示，可在八个第二连接区域C2中的四个第二连接区域C2的每一个中形成辅助通孔420。或者，可在八个第二连接区域C2中的一个第二连接区域C2中或三个第二连接区域C2中形成辅助通孔420。就是说，根据本发明，当在CID过滤器400中形成八个主通孔410时，其中形成有辅助通孔420的第二连接区域C2的数量可在一个至四个的范围内。

如上所述，第一连接区域C1可相对于CID过滤器400的中心来说偏向一侧。在此，如图2和图3中所示，辅助通孔420可形成在八个第二连接区域C2之中的设置在第一连接区域C1所偏向的一侧的第二连接区域C2中。

CID衬垫600可在二次电池10中，特别是，在产生大量热量的第一连接区域C1相对靠近CID衬垫600的区域上容易熔融。因而，在设置于CID过滤器400上的多个第二连接区域C2中的、与第一连接区域C1所偏向的区域相邻的第二连接区域C2中设置辅助通孔420。

通过概括上述内容，将在下面描述根据主通孔410的数量，其中形成有辅助通孔420的第二连接区域C2的数量。

当在主体部400a中形成总共N个主通孔410时，还可设置将多个主通孔410彼此连接的总共N个第二连接区域C2。在此，总共N个第二连接区域C2之中的其中形成有辅助通孔420的第二连接区域C2的数量：

(i)在N是偶数时为N/2或更小；

(ii)在N是奇数时为(N-1)/2或更小。

此外，如图2和图3中所示，根据本发明，设置于CID过滤器400上的多个第二连接区域C2之中的其中形成有辅助通孔420的第二连接区域C2可彼此相邻设置，并且多个第二连接区域C2之中的其中未形成有辅助通孔420的第二连接区域C2也可彼此相邻设置。这可理解为具有这样的结构，即，多个第二连接区域C2之中的其中形成有辅助通孔420的第二连接区域C2沿着主体部400a的外周方向连续设置，同时，多个第二连接区域C2之中的其中未形成有辅助通孔420的第二连接区域C2沿着主体部400a的外周方向连续设置。

在根据本发明的CID过滤器400中，可通过引入虚拟圆的圆弧的概念来描述其中形成有辅助通孔420的区域。

就是说，参照图1至图3，辅助通孔420可设置为穿越第一连接区域C1与CID衬垫600之间的最短距离。为此，辅助通孔420可形成在以CID过滤器400的中心为中心的虚拟圆的圆弧A中。此外，多个第二连接区域C2之中的其中未形成有辅助通孔420的第二连接区域C2可不设置在圆弧A中。

当设置于CID过滤器400上的多个第二连接区域C2之中的其中形成有辅助通孔420的第二连接区域C2彼此相邻设置时，虚拟圆弧A可定义为，通过使用与其中形成有辅助通孔420的第二连接区域C2相邻的主通孔410之中的、形成在最外侧的两个主通孔(例如，在图2中，分别形成在CID过滤器的左下部和右下部的主通孔)的中心作为两端，以主体部400a的中心为中心的圆弧。

如上所述，由于主体部400a的外周具有圆形形状，所以虚拟圆弧A的中点可设置在从CID过滤器400的中心向外延伸的半直线中。

此外，虚拟圆弧A的中心角可在90度至180度的范围内。图2图解了虚拟圆弧A的中心角为90度的情况，图3图解了虚拟圆弧A的中心角为180度的情况。当虚拟圆弧A的中心角超过180度时，因为辅助通孔420设置得太多，所以CID过滤器的形状无法被适当地保持，并且CID过滤器的耐久性会劣化。当虚拟圆弧A的中心角小于90度时，无法有效地产生由于辅助通孔420而引起的对热传递的阻断。

随后，参照图1至图3，第一连接区域C1可设置在CID过滤器的中心与CID衬垫600之间的最短距离的中心处，并且虚拟圆弧A可穿越第一连接区域C1与CID衬垫600之间的最短距离的中心。

如图2和图3中所示，根据本发明一实施方式，辅助通孔420可与形成在其中形成有辅助通孔420的第二连接区域C2的两侧中的两个主通孔410连接。就是说，根据本发明一实施方式，辅助通孔420和与辅助通孔420相邻的主通孔410可彼此连接。

图4是图解根据本发明另一实施方式的CID过滤器的结构的一示例的平面图，图5是图解根据本发明另一实施方式的CID过滤器的结构的另一示例的平面图。

在彼此不矛盾的范围内，根据本发明一实施方式的CID过滤器的结构的以上描述可同样应用于根据本发明另一实施方式的CID过滤器的结构的描述。下文中，将主要基于与根据本发明一实施方式的CID过滤器的结构的差异来描述根据本发明另一实施方式的CID过滤器的结构。

与本发明的前述实施方式不同，根据本发明另一实施方式，辅助通孔420’可与形成在其中形成有辅助通孔420’的第二连接区域C2的两侧中的两个主通孔410间隔开预定距离。此外，根据本发明另一实施方式，在其中形成有辅助通孔420’的第二连接区域C2中辅助通孔420’可设置为多个。

根据本发明另一实施方式，辅助通孔420’可具有圆形形状。当辅助通孔420’具有圆形形状时，辅助通孔420’的宽度(即，第二宽度)可以是辅助通孔420’的直径。

图4和图5图解了在其中形成有辅助通孔420’的第二连接区域C2中形成每个都具有圆形形状的两个辅助通孔420’的情况。

虽然已经参照具体实施方式描述了本发明的实施方式，但是对本领域技术人员显而易见的是，在不背离由以下权利要求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 (14)

1.一种二次电池，包括：

电极组件，所述电极组件具有其中电极和隔膜交替设置的结构；

电池罐，所述电池罐配置为容纳所述电极组件并且具有开放的上部；

结合至所述电池罐的所述上部的顶盖；

设置在所述顶盖下方的CID过滤器；

设置成与所述CID过滤器的侧部紧密接触的CID衬垫；和

从所述电极组件伸出的电极接片，所述电极接片与所述CID过滤器电连接，

其中所述CID过滤器包括形成主体的主体部，

所述主体部包括：

多个主通孔，所述多个主通孔沿着所述主体部的外周方向设置并且所述多个主通孔的每一个具有第一宽度(W1)；和

辅助通孔，所述辅助通孔具有比所述第一宽度(W1)小的第二宽度(W2)，

所述CID过滤器的与所述电极接片电连接的第一连接区域相对于所述CID过滤器的中心来说偏向一侧，并且

所述辅助通孔形成在所述第一连接区域与所述CID衬垫之间，

其中所述辅助通孔形成在所述主体部中的、配置为沿着所述主体部的外周方向将所述主通孔彼此连接的第二连接区域中。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述辅助通孔形成在以所述CID过滤器的中心为中心并且穿越所述第一连接区域与所述CID衬垫之间的最短距离的虚拟圆的圆弧中，并且

多个第二连接区域之中的其中未形成有所述辅助通孔的第二连接区域不设置在所述圆弧中。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述多个第二连接区域之中的其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域彼此相邻设置，并且

所述多个第二连接区域之中的其中未形成有所述辅助通孔的第二连接区域彼此相邻设置。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其中所述主体部的外周具有圆形形状，并且

所述圆弧的中点设置在从所述CID过滤器的中心向外延伸的半直线中。

5.根据权利要求4所述的二次电池，其中所述圆弧的中心角在90度至180度的范围内。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第一连接区域设置在所述CID过滤器的中心与所述CID衬垫之间的最短距离的中心处。

7.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述圆弧穿越所述第一连接区域与所述CID衬垫之间的最短距离的中心。

8.一种CID过滤器，包括：

形成主体的主体部，

其中所述主体部包括：

多个主通孔，所述多个主通孔沿着所述主体部的外周方向设置并且所述多个主通孔的每一个具有第一宽度(W1)；和

辅助通孔，所述辅助通孔具有比所述第一宽度(W1)小的第二宽度(W2)，

在相对于所述主体部的中心来说偏向一侧的区域处形成有第一点，

在所述主体部的外周处形成有第二点，并且

所述辅助通孔形成在所述第一点与所述第二点之间，其中所述辅助通孔形成在所述主体部中的、配置为沿着所述主体部的外周方向将所述主通孔彼此连接的第二连接区域中。

9.根据权利要求8所述的CID过滤器，其中所述多个主通孔沿着所述主体部的外周方向等间隔地设置。

10.根据权利要求8所述的CID过滤器，其中所述辅助通孔与形成在其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域的两侧中的两个主通孔连接。

11.根据权利要求8所述的CID过滤器，其中所述辅助通孔与形成在其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域的两侧中的两个主通孔间隔开。

12.根据权利要求11所述的CID过滤器，其中，在其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域中所述辅助通孔设置为多个。

13.根据权利要求9所述的CID过滤器，其中，在所述主体部中形成有总共N个主通孔，从而设置有总共N个第二连接区域，并且

总共N个第二连接区域之中的其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域的数量：

(i)在N是偶数时为N/2或更小；

(ii)在N是奇数时为(N-1)/2或更小。

14.根据权利要求9所述的CID过滤器，其中形成有总共八个主通孔，并且

其中形成有所述辅助通孔的第二连接区域的数量在一个至四个的范围内。