CN113728498B - 包括其中形成有槽部的衬垫的圆柱形二次电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种圆柱形二次电池，配置为使得在第一衬垫和第二衬垫的每一个的形状被修改的状态下应用第一衬垫和第二衬垫，以便确保气密密封性和绝缘性。圆柱形二次电池包括：圆柱形罐，配置为容纳包括正极、负极和隔膜的电极组件；和位于圆柱形罐的上部的盖组件，其中盖组件包括：第一衬垫，配置为在被添加以覆盖盖组件的顶盖的外周边缘和安全通气件的外周边缘的状态下气密地密封圆柱形罐；位于安全通气件下方的电流中断装置(CID)；和位于电流中断装置的外周边缘的第二衬垫，其中第一衬垫的上端部具有配置为覆盖顶盖的外周边缘的上表面的结构，并且在第一衬垫的上端部的内表面的至少一部分中形成有槽部，槽部配置为防止第一衬垫与顶盖的外周边缘的上表面紧密接触。

Description

包括其中形成有槽部的衬垫的圆柱形二次电池
技术领域
本申请要求于2019年6月18日提交的韩国专利申请第2019-0072473号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容整体结合在此。
本发明涉及一种包括其中形成有槽部的衬垫的圆柱形二次电池，更具体地，涉及一种包括其中形成有槽部的衬垫的圆柱形二次电池，其中与盖组件的高温部分相邻的衬垫的形状被修改，由此提高圆柱形二次电池对高温的耐受性。
背景技术
锂二次电池分为：具有安装在圆柱形金属罐中的电极组件的圆柱形二次电池、具有安装在棱柱形金属罐中的电极组件的棱柱形二次电池、以及具有安装在由铝层压片制成的袋形壳体中的电极组件的袋形二次电池。在这些电池之中，圆柱形二次电池的优点在于圆柱形二次电池的容量相对较大并且圆柱形二次电池在结构上是稳定的。
圆柱形二次电池配置成，盖组件位于圆柱形壳体的敞开的上端，并且在衬垫插置在圆柱形壳体与盖组件之间的状态下将圆柱形二次电池气密地密封。
图1是常规的圆柱形二次电池的垂直剖面图。参照图1，圆柱形二次电池100配置成，果冻卷型电极组件110容纳在圆柱形电池壳体120中，盖组件130位于圆柱形电池壳体120的上部，并且通过盖组件130的第一衬垫133气密地密封圆柱形二次电池100。
盖组件130包括：在覆盖顶盖131的外周的状态下位于顶盖的下部的安全通气件132、和在与安全通气件132的中央部分接触的状态下位于安全通气件132下方的电流中断装置134。第二衬垫135位于电流中断装置134的外周边缘，第二衬垫135配置为防止安全通气件132与电流中断装置134在除安全通气件132的中央部分以外的其他部分处彼此相互接触。
果冻卷型电极组件110的正极接片111附接至电流中断装置134的下表面，使得盖组件130用作正极端子。
与之相关的是，顶盖131的未形成气体排出口的部分会由于正极接片的发热而过热，而且第一衬垫中的与顶盖的发热部分紧密接触的部分熔融的可能性较高。在第一衬垫熔融的情况下，会发生二次电池的气密密封劣化的问题或者由于电池壳体与盖组件之间的接触引起导电的问题。
图2是示出图1的第二衬垫与正极接片之间的位置关系的下部透视图。
参照图2，附接至果冻卷型电极组件并且从其延伸的正极接片111结合至电流中断装置(未示出)。在正极接片111的端部112弯折以便将正极接片稳定地结合至电流中断装置的情况下，正极接片111的端部112可结合至电流中断装置的下表面。就是说，正极接片不是结合至电流中断装置的下表面的中央部分，而是在偏向一侧的状态下结合至电流中断装置的下表面。由于作为主要发热部分的正极接片的温度，第二衬垫135的与正极接片的端部112相邻的部分会熔融。在这种情况下，电流中断装置134与安全通气件132可彼此导电。
因此，第一衬垫和第二衬垫的每一个可由具有高熔点的材料制成和使用，然而，这导致制造成本增加，因而难以应用。
专利文献1涉及一种包括内部衬垫的气密密封的电池，内部衬垫具有形成在其相对表面上的凸出部分，其中可抑制电解液渗透过被气密密封的主体，从而可防止被气密密封的主体中的PTC元件或防爆阀的故障。然而，专利文献1没有公开能够防止衬垫因盖组件的发热而熔融的技术。
专利文献2公开了一种其中为了使盖组件和罐彼此绝缘，将其中形成有凹槽的衬垫插置在用作正极端子的盖组件与用作负极端子的罐之间的结构。然而，专利文献2没有公开能够防止电流中断装置的衬垫熔融的结构。
专利文献3公开了一种其中在插置于盖组件与电池罐之间的衬垫中沿朝向电池罐的方向形成凹槽的结构，然而，这并不对应于能够防止衬垫被加热的顶盖熔融的技术。
专利文献4公开了一种圆柱形电池单元，其配置为具有以下结构：在金属罐的夹持部分，即，金属罐的上部的内表面中形成凹槽，并且衬垫通过夹持而被部分地引入到凹槽中，由此在夹持工序过程中防止对衬垫的损坏。
如上所述，还没有提出在圆柱形二次电池中防止由于高温导致的对衬垫的损坏的方案，因此，对于能够使用容易的方法防止衬垫熔融，由此可提高气密密封性和绝缘性的技术存在较高的需求。
(现有技术文件)
-(专利文献1)日本专利申请公开第1999-283588号(1999.10.15)
-(专利文献2)韩国专利申请公开第2000-0051436号(2000.08.16)
-(专利文献3)日本专利申请公开第2009-135008号(2009.06.18)
-(专利文献4)韩国专利申请公开第2018-0036086号(2018.04.09)
发明内容
技术问题
鉴于上述问题而做出了本发明，本发明的目的是提供一种包括其中形成有槽部的衬垫的圆柱形二次电池，其中圆柱形二次电池配置为具有这样的结构，即，插置在顶盖与电池壳体之间的第一衬垫的形状被修改，以使顶盖的高温部分与第一衬垫之间的接触最小化，并且位于电流中断装置的外周的第二衬垫的形状被修改，以使高温的正极接片与第二衬垫之间的距离保持最大化。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了一种圆柱形二次电池，包括：圆柱形罐，所述圆柱形罐配置为容纳包括正极、负极和隔膜的电极组件；和位于所述圆柱形罐的上部的盖组件，其中所述盖组件包括：第一衬垫，所述第一衬垫配置为在被添加以覆盖所述盖组件的顶盖的外周边缘和安全通气件的外周边缘的状态下气密地密封所述圆柱形罐；位于所述安全通气件下方的电流中断装置(CID)；和位于所述电流中断装置的外周边缘的第二衬垫，其中所述第一衬垫的上端部具有配置为覆盖所述顶盖的外周边缘的上表面的结构，并且在所述第一衬垫的所述上端部的内表面的至少一部分中形成有槽部，所述槽部配置为防止所述第一衬垫与所述顶盖的外周边缘的上表面紧密接触。
所述顶盖可包括桥部，所述桥部配置为将所述顶盖的突出的中央部分和所述顶盖的外周边缘彼此连接，并且所述槽部可形成在与连接至所述桥部的所述顶盖的外周边缘面对的所述第一衬垫的所述上端部中。
连接所述槽部的相对两端的长度可大于所述桥部的宽度。
所述槽部可整体设置有具有均匀深度的凹槽。
所述槽部可具有其中凹入部分和凸出部分交替形成的结构。
每个所述凸出部分的厚度可与所述第一衬垫的未形成有所述槽部的所述上端部的厚度相等。
每个所述凸出部分的厚度可小于所述第一衬垫的未形成有所述槽部的所述上端部的厚度。
所述第一衬垫的所述上端部可具有多孔结构。
所述第二衬垫可包括：第二衬垫上部，所述第二衬垫上部位于所述电流中断装置的外周部分的上表面处，所述第二衬垫上部配置为防止所述安全通气件与所述电流中断装置之间的接触；和第二衬垫侧部，所述第二衬垫侧部位于所述电流中断装置的外周部分外侧，并且在所述第二衬垫上部的至少一部分中可形成有被冲压部分。
所述被冲压部分可形成在与结合至所述电流中断装置的正极接片相邻的位置处。
所述被冲压部分可形成为其中所述第二衬垫上部的内侧的一部分被去除的形状。
所述被冲压部分可具有其中在所述第二衬垫上部的下表面中形成有凹槽的结构。
所述凹槽可形成为狭缝形状。
附图说明
图1是常规的圆柱形二次电池的垂直剖面图。
图2是示出图1的第二衬垫与正极接片之间的位置关系的下部透视图。
图3是盖组件的透视图。
图4是示出第一衬垫的第一实施方式的示图。
图5是示出第一衬垫的第二实施方式的示图。
图6是示出第二衬垫的第一实施方式的示图。
图7是示出第二衬垫的第二实施方式的示图。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员能够容易地实现本发明的优选实施方式。然而，在详细描述本发明的优选实施方式的操作原理时，当结合在此的已知功能和构造的详细描述可能模糊本发明的主题时，将省略其详细描述。
此外，在整个附图中将使用相同的参考标记表示执行相似功能或操作的部分。在本申请中称一个部分连接至另一个部分的情况下，不仅可以是该一个部分直接连接至该另一个部分，而且还可以是该一个部分可经由另外的部分间接连接至该另一个部分。此外，包括某个要素不是指排除其他要素，而是指可进一步包括其他要素，除非另有说明。
将参照附图详细描述本发明的实施方式。
图3是盖组件的透视图。
参照图3，盖组件配置为具有其中顶盖210的外周边缘被第一衬垫220覆盖的结构。顶盖210包括：突出的中央部分211、配置为使圆柱形罐中产生的气体排出的开口213、以及配置为将顶盖的中央部分211和外周边缘连接的桥部212。
正极接片结合至位于盖组件的下端的电流中断装置的下表面。正极接片是电流流过的通路，特别是，电极接片是过度发热的部分。
结果，与正极接片连接的整个盖组件的温度升高。特别是，在第一衬垫220中，与连接至顶盖的桥部212的顶盖的外周边缘面对的第一衬垫220的上端部呈现出最高的温度分布。
因此，本发明提出一种结构，该结构能够使顶盖的外周边缘与第一衬垫之间的接触最小化，从而抑制桥部的高温传递至第一衬垫，由此防止第一衬垫熔融。
与此相关，图4是示出第一衬垫的第一实施方式的示图，图5是示出第一衬垫的第二实施方式的示图。
参照图4，第一衬垫230具有其中在第一衬垫的上端部231的内表面中形成有槽部232的结构。
具体地，槽部232形成在与连接至顶盖的桥部的顶盖的外周边缘面对的第一衬垫的上端部231中。
在第一衬垫的上端部，槽部232可形成为具有均匀的厚度，并且可形成与形成在顶盖上的桥部的数量相同数量的槽部232。
在第一衬垫的上端部，槽部232的厚度小于第一衬垫的未形成有槽部的部分的厚度，由此在第一衬垫的槽部232中形成与顶盖的上表面间隔开的空间。
优选地，槽部232的尺寸大于与桥部连接的顶盖的外周边缘的尺寸，其中连接槽部232的相对两端的第一衬垫230的长度a1可大于图3的桥部212的宽度a2。
参照图5，第一衬垫240具有其中在第一衬垫的上端部241的内表面中形成有槽部242的结构。
与图4的第一衬垫230相同，第一衬垫240的槽部242形成在与连接至顶盖的桥部的顶盖的外周边缘面对的第一衬垫的上端部的内表面中。
槽部242具有其中凹入部分242a和凸出部分242b交替形成的结构。在每个凸出部分242b的厚度d2与第一衬垫的未形成有槽部的上端部的厚度dl相等的情况下，槽部的凹入部分242a不和与桥部连接的顶盖的外周边缘的上表面紧密接触，但是槽部的凸出部分242b和与桥部连接的顶盖的外周边缘的上表面紧密接触。
如上所述，可部分地去除盖组件的高温部分与第一衬垫之间的接触点，由此可抑制由于传递到第一衬垫的高温而导致的对第一衬垫的损坏。
或者，在每个凸出部分242b的厚度d2小于第一衬垫的未形成有槽部的上端部的厚度d1的情况下，整个槽部配置为和与桥部连接的顶盖的外周边缘的上表面间隔开，由此可使传递到第一衬垫的高温最小化。
或者，第一衬垫230或240的上端部231或241可具有多孔结构，以便使传递到第一衬垫的高温最小化，并且第一衬垫230或240的侧部233或243可具有高密度结构，以便气密地密封圆柱形罐。
通常，第二衬垫位于设置在盖组件下部的电流中断装置的外周边缘处，第二衬垫用于在电流中断装置和安全通气件彼此分离时保持电流中断装置与安全通气件之间的绝缘。
电极组件的正极接片附接至电流中断装置的下表面，且正极接片是附接至从电流中断装置的中央偏向一侧的位置。因此，第二衬垫的与正极接片相邻的部分呈现出最高的温度分布。
与此相关，图6是示出第二衬垫的第一实施方式的示图，图7是示出第二衬垫的第二实施方式的示图。
参照图6，第二衬垫350包括：第二衬垫上部351，第二衬垫上部351位于电流中断装置的外周部分的上表面处，以便防止安全通气件与电流中断装置之间的接触；和第二衬垫侧部352，第二衬垫侧部352位于电流中断装置的外周部分外侧，其中在第二衬垫上部351的至少一部分中形成有被冲压部分353。
在图6中，由虚线示出了进行经延伸以附接至电流中断装置的下表面的正极接片111。在与结合至电流中断装置的正极接片的端部112相邻的位置处，通过冲压去除第二衬垫上部351的内侧的一部分，从而形成被冲压部分353。
优选地，被冲压部分353形成为具有确保与正极接片111的距离所需的尺寸并且位于确保与正极接片111的距离所需的位置处。优选地，连接被冲压部分的相对两端的长度c1大于正极接片的宽度c2。
因此，可使正极接片111的端部112与第二衬垫350之间的距离最大化。
参照图7，第二衬垫360包括：第二衬垫上部361，第二衬垫上部361位于电流中断装置的外周部分的上表面处，以便防止安全通气件与电流中断装置之间的接触；和第二衬垫侧部362，第二衬垫侧部362位于电流中断装置的外周部分外侧，其中在第二衬垫上部361的至少一部分中形成有被冲压部分363。
被冲压部分363具有其中在第二衬垫上部361的下表面中形成有凹槽的结构，其中凹槽形成为狭缝形状。或者，在另一实施方式中，被冲压部分可具有形成于其中的通孔。
因此，在安全通气件由于圆柱形二次电池的内部压力升高而变形，从而结合至电流中断装置的安全通气件与电流中断装置分离的情况下，可抑制由于传递到第二衬垫的正极接片的高热量而导致的对第二衬垫的损坏，同时确保安全通气件与电流中断装置之间的绝缘。
以与图6的被冲压部分353相同的方式，在与正极接片的端部112相邻的第二衬垫的上部中也形成被冲压部分363，并且连接被冲压部分的相对两端的长度大于正极接片的宽度。
作为参考，对于图6和图7中示出的正极接片的每一个来说，与结合至电流中断装置的正极接片的端部112相对的正极接片的端部是连接到电极组件的部分，并且定位成与盖组件间隔开。因此，与图中所示不同，正极接片的该相对端部不定位成与第二衬垫相邻。
如上所述，本发明提供了一种圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池配置为使得在第一衬垫和第二衬垫的每一个的形状被修改的状态下应用第一衬垫和第二衬垫，由此提高了圆柱形二次电池对高温的耐受性，同时确保圆柱形二次电池的气密密封性和绝缘性。
本发明所属领域的普通技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，可基于以上描述进行各种应用和修改。
(参考标记说明)
100：圆柱形二次电池
110：果冻卷型电极组件
111：正极接片
112：正极接片的端部
120：圆柱形电池壳体
130：盖组件
131、210：顶盖
132：安全通气件
133、220、230、240：第一衬垫
134：电流中断装置
135、350、360：第二衬垫
211：中央部分
212：桥部
213：开口
231、241：第一衬垫的上端部
232、242：槽部
233、243：第一衬垫的侧部
242a：凹入部分
242b：凸出部分
351、361：第二衬垫上部
352、362：第二衬垫侧部
353、363：被冲压部分
a1：连接槽部的相对两端的长度
a2：桥部的宽度
c1：连接被冲压部分的相对两端的长度
c2：正极接片的宽度
d1：第一衬垫的未形成有槽部的上端部的厚度
d2：凸出部分的厚度。
工业实用性
从以上描述显而易见的是，根据本发明的圆柱形二次电池配置为使得在第一衬垫中形成槽部，由此形成其中作为高温部分的顶盖与第一衬垫彼此不紧密接触的部分。因此，可使由于顶盖的发热而引起的第一衬垫的熔融最小化。
此外，在第二衬垫中形成被冲压部分，由此可使第二衬垫与正电极接片之间的距离保持最大化。因此，可使由于正极接片的发热而引起的第二衬垫的熔融最小化。
如上所述，可使用修改第一衬垫和第二衬垫的每一个的形状的方法来提高圆柱形二次电池对高温的耐受性。因此，不需要用于确保圆柱形二次电池耐高温的额外工序，因此本发明可容易地应用于制造常规圆柱形二次电池的工序。
此外，不使用昂贵的耐热材料，由此可降低制造成本。

Claims (11)

1.一种圆柱形二次电池，包括：
圆柱形罐，所述圆柱形罐配置为容纳包括正极、负极和隔膜的电极组件；和
位于所述圆柱形罐的上部的盖组件，其中所述盖组件包括：第一衬垫，所述第一衬垫配置为在被添加以覆盖所述盖组件的顶盖的外周边缘和安全通气件的外周边缘的状态下气密地密封所述圆柱形罐；
位于所述安全通气件下方的电流中断装置(CID)；和
位于所述电流中断装置的外周边缘的第二衬垫，其中，
所述第一衬垫的上端部具有配置为覆盖所述顶盖的外周边缘的上表面的结构，并且
在所述第一衬垫的所述上端部的内表面的至少一部分中形成有槽部，所述槽部配置为防止所述第一衬垫与所述顶盖的外周边缘的上表面紧密接触，
所述第二衬垫包括：第二衬垫上部，所述第二衬垫上部位于所述电流中断装置的外周部分的上表面处，所述第二衬垫上部配置为防止所述安全通气件与所述电流中断装置之间的接触；和第二衬垫侧部，所述第二衬垫侧部位于所述电流中断装置的外周部分外侧，并且
在所述第二衬垫上部的至少一部分中形成有被冲压部分，所述被冲压部分形成在与结合至所述电流中断装置的正极接片相邻的位置处，
其中连接所述被冲压部分的相对两端的长度大于所述正极接片的宽度。
2.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中，
所述顶盖包括桥部，所述桥部配置为将所述顶盖的突出的中央部分和所述顶盖的外周边缘彼此连接，并且
所述槽部形成在与连接至所述桥部的所述顶盖的外周边缘面对的所述第一衬垫的所述上端部中。
3.根据权利要求2所述的圆柱形二次电池，其中连接所述槽部的相对两端的长度大于所述桥部的宽度。
4.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中所述槽部整体设置有具有均匀深度的凹槽。
5.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中所述槽部具有其中凹入部分和凸出部分交替形成的结构。
6.根据权利要求5所述的圆柱形二次电池，其中每个所述凸出部分的厚度与所述第一衬垫的未形成有所述槽部的所述上端部的厚度相等。
7.根据权利要求5所述的圆柱形二次电池，其中每个所述凸出部分的厚度小于所述第一衬垫的未形成有所述槽部的所述上端部的厚度。
8.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中所述第一衬垫的所述上端部具有多孔结构。
9.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中所述被冲压部分形成为其中所述第二衬垫上部的内侧的一部分被去除的形状。
10.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中所述被冲压部分具有其中在所述第二衬垫上部的下表面中形成有凹槽的结构。
11.根据权利要求10所述的圆柱形二次电池，其中所述凹槽形成为狭缝形状。
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