CN1143402C - 电化学电池用的破坏控制机构 - Google Patents

Abstract

一种电化学电池包括一个电池壳体和一个螺旋卷绕的电极组件，该组件由一个正电极、一个隔离层、和一个负电极各层交替叠合绕成。该电化学电池还包括一个设在电池壳体内表面附近的破坏控制机构，当有过大的力作用在其上时用来穿透一部分隔离层，从而在正、负电极的最外两层之间造成内部短路。破坏控制机构包括在一个或两个电极上指出而向对方电极突起的凸刺，当有过大的力作用在其上时凸刺能穿透邻近的隔离层造成内部短路。凸刺最好这样制成，方法是将导电小突出片钉合在负电极的导电箔叶带的暴露部分上，钉合处即可出现凸刺。为了进一步提高首次发生内部短路的可能性，当凸刺穿透隔离层时，在凸刺下面的正电极部分可由暴露的导电箔叶制成以便给要发生的短路提供一个惰性区域。

Description

电化学电池用的破坏控制机构

发明领域

本发明一般地涉及电化学电池的构造，更具体点说涉及含有一破坏机构的电化学电池，当电池在内部或外部遭到不合理使用时，该机构能造成内部短路。本发明特别适用于具有螺旋卷绕电板型式构造的锂离子电化学电池结构。

背景技术

近年来高能锂离子电池由于其重新充电的特性受到重大关注。这种电池的市场通过使用重新充电电池组的移动电话、便携计算机和摄录象机的畅销面扩大。用于这些设备上的电池组典型地包括一个塑料壳体、多个互联的电化学电池、和一个装在塑料壳体内的充电控制电路。

锂离子电池典型地包括一个由导电材料制成的圆筒形电池壳体并有一个开启端和一个封闭端。有一螺旋卷绕的电板组件(或“果酱卷”组件)插置在圆筒形电池壳体的开启端内，电极组件由负电极层、隔离层和正电极层交替叠合卷绕在一根心轴上制成。接着将电解液放置在电池壳体内，然后将一个盖组件放置在电池壳体的开启端内使它密封，盖组件在电路上与其中一个电极，通常为正电极连接。盖组件包括一个密封件、和一个用密封件与圆筒形电池壳体壁电绝缘的导电盖。

由于这种锂离子电化学电池能被充电到高电压，因此在螺旋卷绕的电极组件内造成的任何短路都会引起较大的电流在电池内正、负电极之间流动。这个电流产生大量的热，能使电池温度超过能发生化学反应的临界温度，从而导致过高的温度、过高的内压力、放气、冒浓烟、卷边、松开、及/或电池解体。

由于内部短路会造成潜在危险的化学反应，在设计和制造锂离子电池时，安全是主要考虑的事项。为了评价锂离子电池的安全性，曾开发不少标准试验包括碾压试验、钉子试验、超充电试验和热力误用试验。在每一个这种试验中，如果造成起火或爆炸，那么电池就被认为失败。

曾经研究过多种不同的方法以资缓和在碾压试验中会发生的锂离子电池的失控反应。这些方法例如用过量的粘结材料(绝缘体)掺杂到阴极和阳极中及通过电化学钝化技术如热成形使电极钝化。但这些方法通常会在诸如容量、衰减率、额定输出功率和周期寿命等方面给电池造成不好的效能。

JP-A-10-116633曾公开一种螺旋卷绕的锂离子电池的构造，其中在隔离层和一个或两个电极片之间设有一层在粘结剂中的导电粉末。导电粉末的目的是要在电池被外力变形的情况下穿透隔离层使两个电极片之间短路。或者，不用导电粉末/粘结剂层，可在电极片的表面上作出条纹或涂覆金属粉使一个或两个电极片上设有凸部和凹部。但在电极片表面上敷设导电粉末/粘结剂层、条纹或金属粉覆盖物会在电池制造过程中引入添加的、困难的涂敷步骤。另外，由于所用金属粉末很细，机构可能需要很大的力才能在产生内力的不合理使用的情况下造成有效的短路。

因此，需要能够提供一种电池的构造使它至少能避免某些与已知电池构造有关的上述缺点。另外，需要能够提供一种改进的锂离子电池的构造，使它在通过上述安全试验时不会有害地影响到电池的效能特性。

发明概述

因此，在第一方面，本发明提供的电化学电池具有：

一个电池壳体；

一个表面面积大的电极组件包括第一电极、隔离层、和极性与第一电极相反的第二电极交替叠合卷绕的各层；及

一个破坏机构，当有过大的力作用在其上时能在第一和第二电极之间造成内部短路，其时破坏机构具有一个或多个从第一电极伸向第二电极的凸刺，当有过大的力作用时，该凸刺能穿透通过隔离层与第二电极电接触。

按照本发明的电池构造能有效地引用破坏控制机构，它能控制电池被毁坏的方式，当电池处在否则要被毁坏的情况下时，它能防止发生起火或爆炸的潜在危险。另外，它不会有害地影响电池的效能特性而当遭受破坏力或面临有害环境时能较安全地控制电池的破坏。按照本发明的电池构造的另一个优点是在制造过程中破坏机构并不需要增添涂敷步骤，只要简单地修改现有设备便可容易地引用到电池中。另一个优点是破坏机构根据作用在电池上的内力或外力或两者能提供有效的短路。

按照本发明构造的电化学电池具有一个电池壳体和一个表面面积大的电极组件，该组件包括交替叠合成卷绕的正电极层、一个隔离层、和一个负电极。电化学电池还包括一个破坏机构，该机构最好设在靠近电池壳体内表面的地方，以便当有过大的力作用在破坏机构上时，用来刺穿一部分隔离层，最好在电极组件的正电极的和负电极的两个最外层之间造成一个内部短路。

将破坏机构定位在电池壳体内的一个合适的位置上，当有过大的力作用在电池壳体的外表面上时，就可在电池内任何其他内部短路造成之前造成内部短路。最好这个位置是在靠近电池壳体的区域内，这样就可较有效地将内部产生的热散发到电池外。为了进一步提高第一内部短路在所希望位置上造成的可能性，可将一个芯部销插置在螺旋卷绕电极组件的中心孔内。

破坏机构包括一个或多个凸刺，该凸刺最好在两个电极中的最外一个上制出并且从一个电极上向另一个电极突起，以便当有过大的力作用在凸刺上时，凸刺便穿透通过位在两个电极之间的隔离层，从而造成内部短路。该凸刺可从导电的箔叶、带材或片材上制出，例如从其上覆盖着活性电极材料的导电带材(最好从其暴露的区域上)，或者从一个与这种覆盖带材电接触的导电小突出片上。该凸刺可从带材或小突出片的导电材料上例如用冲压通过带材或小突出片制出，或者在采用导电小突出片的情况下，可将小突出片粘结在带材上。应该知道任何一种合适的方法都可用来从导电的带材或小突出片上制出一个突出部使它足够尖锐和突出，在遇到过大的力时可与对面的电极接触而造成短路。这样，凸刺成为电极的导电带材或小突出片上的一个整体零件。按照需要，凸刺可在一个电极或两个电极之上或之内制出。

最好能将导电小突出片粘结在最外面电极(最好为负电极)的导电箔叶带的暴露部分上制出凸刺。当凸刺穿透隔离层时，为了进一步增加第一内部短路发生的可能性，在凸刺下面的一部分电极(最好是负电极)可由暴露的导电箔形成以便当凸刺穿透隔离层时可提供较好的电连接。比较重要的是要控制电池的破坏，使正电极和负电极的、暴露的、惰性的、电连接所造成的第一内部短路发生在电阻最低的区域内，在该区域内由于没有能一同进行反应的活性材料存在，因此所产生的热最少。

附图说明

为了进一步了解本发明可参阅附图，其中：

图1为按照本发明构造的电化学电池的剖视图；

图2为按照本发明第一实施例构造的、部分装配的、螺旋卷绕的电极组件的透视图；

图3为按照本发明第一实施例构造的、螺旋卷绕的电极组件的部分剖视图；

图4为按照本发明第二实施例构造的、螺旋卷绕的电极组件的部分剖视图；

图5为可供比较的螺旋卷绕的电极组件的部分剖视图；

图6为一透视图示出在可供比较的电池和按照本发明构造的电池上进行碾压试验的方式；

图7为按照本发明第三实施例构造的、部分装配的、螺旋卷绕的电极组件的透视图；

图8为按照本发明第四实施例构造的、部分装配的、螺旋卷绕的电极组件的透视图；

图9为按照本发明第五实施例构造的棱柱形电化学电池的透视图；

图10为按照本发明第六实施例构造的棱柱形电化学电池的透视图；

优先实施例详细说明

图1示出一个按照本发明构造的电化学电池5。电池5包括一个电池壳体10，该壳体有一封闭端12和一开启端14。电池壳体10可具有圆筒或棱柱的形状，由刚性的导电材料制成。电池壳体10还可包括一个凹圈16，该凹圈是在罐10靠近其开启端14的圆周上制出的一个凹陷部。设置凹圈16是为了给位在电池壳体10开启端的盖组件20提供机械支承。设置盖组件20是为了使电池密封并提供一个与电池壳体壁10电绝缘的电接触点。这样，壳体10的封闭端12和由盖组件20的盖18形成的接触终端可被用作具有相反极性的接触终端。对这种型式的电化学电池，盖组件20可用任何一种传统方式制成。

如图所示，电化学电池5还包括一个螺旋卷绕的电极组件30，该组件交替由一个负电极层、一个第一隔离层、一个正电极层、和一个第二隔离层构成。这些层都可用合适材料的带材卷绕在一根心轴上制成。螺旋卷绕的电极组件30可用任何一种传统的过程以这种螺旋方式卷绕。一旦螺旋卷绕的电极组件30被卷绕好，就可将它插置在电池壳体10内。并可任选地将一芯部销40插置在螺旋卷绕的电极组件的中心内，然后可将电解质溶液从开启端14浇注到电池壳体10内。接下来可将盖组件20定位在开启端14上，将电池壳体10的端边卷曲使它包裹在盖组件20的端边上，从而使后者保持在位。盖组件20用一导电小突出片66在电路上与正电极连接。

虽然图中所示是将一个螺旋卷绕的电极结构作为电极组件，但应知道，本发明可被用于任何其他具有大的表面的电极结构。例如电极结构可由堆叠的或折转的交替电极层构成。还应知道按照本发明的原理构造的电化学电池可以是一次电池或二次(可重新充电的)电池。

在一般性地说明按照本发明的电化学电池的构造后，下面结合图2和3对一个较优的螺旋卷绕的电极组件30提供一个较详细的说明。螺旋卷绕的电极组件30最好用四条狭长的材料以螺旋的型式卷绕在一根心轴上制成。这四条材料带包括一个负电极50、一个正电极60、及第一和第二隔离层70和72。隔离层70和72位在负电极和正电极50和60之间这样来防止它们之间的任何实体接触。隔离层70和72最好具有一个比负电极和正电极50和60大的宽度这样来防止电极与电池壳体10的内壁或盖组件20的任何一个部分实体接触。

为了使合适的电极能够在电路上与盖组件20或电池壳体10连接，在负电极和正电极50和60上分别连结着导电小突出片56和66，它们从螺旋卷绕的电极组件30的两个相反端向外伸出。最好正的导电小突出部66被偶合到盖组件20的电接触终端上，而负的导电小突出片56在实际上和电路上与电池壳体10的封闭端接触。

负电极50最好由两侧都敷有导电箔叶的带制成，箔叶上的混合物包括一种活性的负电极材料如可掺入锂的碳和粘结剂，还可添加导电剂。最好，制成负电极50的导电箔叶在其两侧的整个长度上都敷有这种混合物，只是留下一个在尾端(即与卷绕时输入到心轴上的那一端相对的端)上的惰性区54不敷。就在负电极50的这个暴露的惰性区域54上装上负的导电小突出片56。导电小突出片56最好用焊接连结在暴露的箔叶上。由于下面将要较详细说明的理由，导电小突出片56和暴露的惰性区域54然后要经过一个钉合过程，在该过程中在导电小突出片56和负电极50尾部暴露的惰性区域54上冲穿多个孔，从而造成多个从暴露的惰性区域54的表面上向外突起的凸刺58。

如同负电极50，正电极60也是由一条两侧敷有混合物的导电箔叶带制成的，混合物包括一种活性的材料如含锂金属的氧化物(例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、或LiNiO₂)，覆盖是在导电箔叶带的整个长度上进行的，只是连结导电小突出片66的区域上没有覆盖。在这情况下，连结着导电小突出片66的暴露的导电箔叶是在正电极60的先导边上。最好将导电小突出片66焊接在正电极60的暴露的先导边上，而不是像导电小突出片56那样钉合在负电极50上。

在图2和3所示的最优的实施例上，正电极60还包括一个设在其尾端的第二暴露的惰性区域64。由于有这样一个区域，使正电极60与凸刺58最接近的部分为一惰性区域，这样当凸刺58穿透隔离层72并接触暴露区域64从而造成内部短路时电阻可最低。如果不设暴露区域64，虽然仍可获得本发明的某些优点，但这样凸刺58在穿透隔离层72(如在图4的第二实施例中所示)而接触到正电极的活性部分时，电阻就会比直接接触导电箔叶大得多。另外，由于设有暴露区域64，凸刺58将接触到的正电极60的区域没有任何能起化学反应的电化学活性材料。由于在接触区域内的这个较低的电阻和没有活性材料，因此图2和3所示的第一实施例较不容易产生很多的热如同图4所示第二实施例在短路时所产生的热那样。

但应注意，虽然在第二实施例中通过凸刺58与正电极60的活性部分接触所呈现的电阻比第一实施例高，但与正、负两个电极的活性部分通过在隔离层70和72上切开狭缝直接接触所遇到的电阻相比毕竟要低得多。因此，按照第二实施例构造的电化学电池与传统的构造相比，也较不容易由于内部短路而造成不可控制的反应。

如图2到4所示的凸刺58的设置是用来作为一种手段借以控制电池的不可避免的破坏。这种凸刺最好这样取向使当压力施加在凸刺上时凸刺能够穿透至少一层隔离材料，从而造成内部短路。如同图3和4所示，这种压力可以通过外力施加在电池壳体上，也可通过内力的施加。只要使需要使凸刺58穿透隔离层的力小于在电池内任何其他位置上引起内部短路所需的力，凸刺58就可成为在电池内造成第一内部短路的原因。这样，我们就可将这种破坏控制机构设置在电池内最需要的位置上使它在那里发生第一短路，从而在电池内其他位置上发生短路的有害影响就可显著减少。

将凸刺58设置在这样一个位置上使它能在螺旋卷绕的电极中最外层的正电极和负电极之间造成内部短路，这样当这种短路发生时，电池壳体便可用作散热器较快地把产生的热量发散出去。因为这种内部短路可能产生的热量足够使液体的电解质在瞬间燃烧起来，所以重要的是内部产生的热必须尽可能快地从电池内发散出去以资防止电池爆炸和爆发火焰。

最好还将凸刺58设置在一个电极的没有用活性材料覆盖的部分上。将凸刺58设置在电极50的这样一个区域54内，可使在造成短路的位置上呈现的电阻比正、负电极的活性区域62和52接触时的电阻低得多。在受控短路位置上的低电阻是合乎需要的，因为任何内部电流总是会沿着电阻最小的路径流动，这样可减少在任何其他发生内部短路的位置上释放的能量。

如图7和8所示，在惰性区域54内可制出两(或多)排凸刺58。在图7所示的实施例中设有两排，每排六个扎钉；而在图8中则为两排，每排十二个孔钉。这个第二排的凸刺58可在将第二小突出片钉合到电极上时刺出。这个第二小突出片的长度可制成比小突出片56的长度小，使它不被用来作为通往盖组件或电池壳体的电力接线器。在制出两排凸刺58时，两排凸刺58可互相偏离一个足够的距离，便当电极组件完全绕成时两者互相成为90°角。这样，凸刺在任何一条内部短路中引发第一条短路的可能性便可增加，特别是当施加在电池上的力不是与单排凸刺成为90°时。

为了验证在锂离子电池内采用本发明的破坏控制所能获得的效益，我们构造了十批不同的电池，然后在每一批构造的电池进行标准化的碾压试验来使它破坏，这个碾压试验的结果在下面表1中列出。

             表1 碾压试验失败的百分比

	无芯部销	有芯部销
			控制	批号149.2％58/118	批号212.5％5/40
一排凸刺-在正电极尾端无惰性区域	批号385％34/40	批号410％4/40
			一排凸刺-在正电极尾端有惰性区域	批号54.3％5/116	批号63.8％3/80
两排凸刺在单一小突出片上一在正电极尾端无惰性区域	批号757％23/40	批号87.5％3/40
			两排各六个凸刺在两个小突出片上一在正电极尾端有惰性区域	批号90％0/40
两排各十二个凸刺在两个小突出片上一在正电极尾端有惰性区域	批号100％0/40

批号1和批号2被构造作为控制批。第一控制电池的正电极长490.2mm，负电极长为546.1mm。正电极(最好具有铅制的导电箔叶带)被LiCoO₂覆盖，而负电极(最好具有铜制的导电箔叶带)被中间相的碳纤维覆盖。电极和隔离层被卷绕在一根心轴上形成螺旋卷绕的电极组件，然后将该电极组件插置在18650(4/3A)大小的电池壳体内，加入电解液并将电池密封，接着将电池充电到4.1V。然后如图6所示，将每一个电池5放置在一块坚固的金属垫7上，用一根压碎辊9施加向下的力将电池辗压一直到检测到发生短路为止，其时电池电压会从4.1V下落到0.1V或更低。

如果被压的电池呈现浓烟、起火、卷边松开、或解体现象，该电池就被认为在压碎试验中失败，否则就被认为通过试验。控制批号2与控制批号1不同之处在于批号2有一个芯部销插置在螺旋卷绕的电极的中心内。用于控制电池以及按照本发明构造的电池的芯部销是不锈钢管，直径为3.175mm、长度为55.245mm、臂厚为0.508mm。

批号3和4分别与控制批号1和2不同之处在于，在负电极的尾端上钉合着一条宽为3.175mm的导电小突出片，其上制有一排凸刺，每条小突出片上包括六个间距为6.35mm的扎钉，批号5和6分别与批号3和4不同之处在于，正电极的总长为520.5mm，其中尾端的25-30mm没有用活化的正电极材料混合物覆盖。批号7和8与批号3和4不同之处在于，在负电极的尾端上钉合着一条单一的宽为6.350mm的导电小突出片，其上设有两排凸刺。批号9和10与批号7不同之处在于，在负电极上钉合着两条间隔为10.7mm的导电小突出片，其上制有两排凸刺，还有一个不同点是在正电极的尾端设有惰性区域。批号9和10相互间不同之处在于，批号9每排包括六个扎钉而批号10每排包括十二个扎钉。

从表1可见，在负电极的尾端附近设置凸刺一般都能增加电池通过压碎试验的可能性。从批号5的结果中可以得到见证，在正电极的尾端上设置惰性区域供负电极上的凸刺与它接触可以得到最显著的改进。此时如再设有芯部销，这样构造的电池在压碎试验中的失败率仅约为3.8％。从表1还可看到，在两个小突出片上设置两排扎钉并在正电极的尾端设置惰性区域，没有一个试验的电池是失败的。

除了对接受压碎试验的电池提供提高的效率外，本发明还可提高这些电化学电池通过超充电误用试验和热力误用试验的可能性。当一电化学电池在增加的周围温度中被充电或暴露时，在电池壳体内的螺旋卷绕的电极组件会膨胀。这种膨胀产生一股内部发生的力量推动螺旋卷绕电极的最外层抵压到电池壳体的内壁上，从而使设在负电极尾端的凸刺穿透邻近的隔离层，以致在任何失控的反应发生之前就可造成短路。为了验证在热力误用和超充电误用中效果是否能提高，我们制造了另外一些电化学电池，配置如同上述的批号5，负电容对正电容的比率大于0.8∶1。

其中某些电池以1c(c为库伦，1c＝1A·s)的速率被超充电(1.35A的恒定电流)，持续150分钟。试验在21℃时进行。由电极的均匀膨胀造成的均匀的力使凸刺穿透邻近的隔离层，从而在正、负电极的惰性区域之间提供一条低电阻的捷径。接受这个试验的电池在充电的112分钟内呈现的外壳温度接近130-160℃。在该温度上，电池呈现预期的短路，电池电压从约5V或更高突然下跌到1.5V。在每一电池上的压力排风被开动起来造成短暂的压力降、间歇的电池电压恢复(到约4.5V)，最后成为一个永久的短路，但是没有起火或解体的现象。

为了进行热力误用试验，按照本发明构造的某些电池被放入炉内，炉温在25分钟的时间内逐步增加到150℃。在该时间点上，电池的电压和温度约为3.8V和125℃。在150℃上停留约5分钟内，电池会突然短路，电池电压下降到零。在电池上完成的遗体解剖显示这些短路也是由本发明的破坏控制机构造成的，即利用在负电极尾端上的凸刺穿透邻近的隔离层，造成一条到正电极尾端的惰性区域的短路。每一电池上的压力排风被开动，但暴露的电池没有起火或解体的现象。

为了证实破坏控制机构的存在不会有害地影响电池的性能，每一批的电池还接受传统的性能试验。这些试验证明电池的周期寿命、衰减率和容量都没有受到有害的影响。

虽然在本申请中公开的破坏控制机构是用凸刺58来完成，而该凸刺是在将导电小突出片钉合到一个电极50的惰性部分54上时制成的，但应知道，破坏控制机构也可用许多不同的方法完成。例如一个(或两个)电极的尾边可被切割使它形成许多沿着边缘的凸刺。另外，在电池壳体10的接缝上也可制出尖锐的边缘或从壳体内壁向内突起的多个凸刺。还有另一条途径可在导电的小突出片56上设置一个或多个带凸刺的边。

如图9和10，本发明的破坏控制机构可在一个具有棱柱形构造的电池内完成。在图9所示的实施例中，棱柱形电池100包括一个壳体110，其内设有一个螺旋卷绕的电极组件130。电极组件130包括一个导电小突出片156，它被钉合在负电极152的先导端上借以制出凸刺158。正电极在其先导端与凸刺158相对的地方设有一个惰性区域164并在尾端设有一个导电小突出片。采用这种构造，如有过大的力作用在电极组件130上，将会使凸刺158穿透一个隔离层，并在电路上与惰性区域164接触，从而形成短路。

在图10所示的实施例中，棱柱形电池200包括一个壳体210，其内设有螺旋卷绕的电极组件230。如同棱柱形电池100一样，棱柱形电池200包括一个正电极导电小突出片266和一个负电极导电小突出片256b。棱柱形电池200与棱柱形电柱100不同之处只是在于，凸刺258系设在第二小突出片256a上，而该小突出片被钉合在负电极252的尾端上，另外，在正电极的尾端而不是先导端设有一个惰性区域264与凸刺258相对。由于凸刺258被定位在较靠近壳体210的壁，因此，由凸刺引起的短路所产生的任何热量能更快地发散到电池外。或者，可省掉惰性区域264，使凸刺258穿透隔离层(未示出)在电路上与壳体210接触，而壳体210在电路上是与正电极连通的。

Claims (17)

1.一种电化学电池，具有：

一个电池壳体；

一个表面面积大的电极组件，包括一个第一电极、一个隔离层、和一个极性与第一电极相反的第二电极的交替叠合层；及

一个破坏机构，当有过大的力作用在其上时能在第一和第二电极之间造成内部短路，其中，该破坏机构包括一个或多个从第一电极向第二电极突起的凸刺，当施加过大的力时，该凸刺能穿透隔离层并与第二电极电接触。

2.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，破坏机构设在靠近电池壳体内表面的地方以便在最外层的第一电极和第二电极之间造成内部短路。

3.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，凸刺靠近第一电极的一个端头。

4.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，该破坏机构被这样定位，使当有过大的力作用在电池壳体的外表面上时，能在电池内任何其他内部短路形成之前造成一条内部短路。

5.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，凸刺是由将导电小突出片钉合在第一电极的一端上制成的。

6.按照权利要求5的电化学电池，其特征为，第一电极包括一条除了暴露部分外都用活性材料覆盖的导电带。

7.按照权利要求5或6的电化学电池，其特征为，钉合的小突出片位在第一电极的最外层和第二电极之间。

8.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，所述这些凸刺朝向内。

9.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，该破坏机构对作用在电池壳体上的碾压力作出反应，从而使内部短路首先发生在靠近电池壳体内表面的最外层的两个电极之间。

10.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，第一和第二电极各包括一条敷有活性材料的狭长导电带，两者都具有一个没有被活性材料覆盖的第一暴露端，其上连结着导电小突出片，第二电极还有一个第二暴露部分靠近第二电极的与第一暴露端相反的一端，第二电极的第二暴露部分位在第一电极的第一暴露端之下的区域内，第一电极设有向第二电极的第二暴露部分突出的凸刺，以便在有足够的力作用在其上时用来穿透隔离层而与第二电极的第二暴露部分进行电接触。

11.按照权利要求10的电化学电池，其特征为，第一电极上的凸刺和第二电极的第二暴露部分都位于电极组件的最外两层上。

12.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，该电极组件为一螺旋卷绕的电极组件，包括交替叠合卷绕的第一电极、隔离层和第二电极各层。

13.按照权利要求12的电化学电池，还包括一个插置在螺旋卷绕的电极组件的芯部内的芯部销。

14.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，电池壳体和电极组件为圆筒形或棱柱形。

15.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，电化学电池为原电池或可重新充电的电池。

16.按照权利要求1的电化学电池，其特征为，第一电极为负电极，第二电极为正电极。

17.按照权利要求16的电化学电池，其特征为，正电极包含掺有锂的金属氧化物，负电极包含可掺入锂的碳。

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