CN118117250A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

一种二次电池，包括：电极组件；壳体，容纳电极组件；以及盖组件，结合至壳体的上部分，盖组件包括上盖、在上盖下面的安全排气部以及在安全排气部下面并且电连接至电极组件的下盖，其中安全排气部包括主切口和与主切口相邻的副切口，并且副切口具有小于主切口的深度的深度。

Description

二次电池

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求2022年11月30日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0164289号韩国专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

实施例涉及二次电池。

背景技术

与不能充电的一次电池不同，二次电池为一种可充电和放电的电池。低容量电池可用于便携式小型电子装置，比如智能手机、功能手机、平板计算机、笔记本计算机、数码相机或可携式摄像机，大容量电池可用作驱动混合动力车辆、电动车辆中的电机的电源或电力存储装置。锂离子二次电池根据形状可分为圆柱形、棱柱形和袋式二次电池。

圆柱形锂离子二次电池可包括圆柱形电极组件、容纳电极组件的圆柱形壳体、在壳体中以促进锂离子移动的电解质、以及结合至壳体一侧以帮助防止电解质泄漏并且帮助防止电极组件分离的盖组件。盖组件可包括安全排气部，当壳体的内部压力高于设定压力时该安全排气部会破裂。

发明内容

实施例可通过提供一种二次电池来实现，该二次电池包括：电极组件；壳体，容纳电极组件；以及盖组件，结合至壳体的上部分，盖组件包括上盖、在上盖下面的安全排气部以及在安全排气部下面并且电连接至电极组件的下盖，其中安全排气部包括主切口和与主切口相邻的副切口，并且副切口具有小于主切口的深度的深度。

主切口和副切口之间的距离可为0.5mm～2mm。

副切口的深度可为主切口的深度的10％～90％。

从安全排气部的中心部分至主切口的距离可为8mm～12mm。

副切口可在主切口的内侧。

副切口可在主切口的外侧。

主切口和副切口可为同心圆的形式。

副切口可包括以圆的形式在周向上彼此间隔开的多个切口。

安全排气部可进一步包括：中心部分，在安全排气部的中心；第一平面部分，从中心部分向外延伸；第一弯折部分，从第一平面部分弯折并且向上延伸；第二平面部分，从第一弯折部分向外延伸并且与上盖的下表面接触；第二弯折部分，从第二平面部分弯折并且向上延伸；以及延伸部分，从第二弯折部分向内延伸并且与上盖的上表面接触。

主切口和副切口可在第一平面部分上，并且与第一弯折部分相邻。

主切口的深度可为第一平面部分的厚度的53％～77％。

副切口的深度可为第一平面部分的厚度的5％～70％。

中心部分的厚度可大于第一平面部分的厚度。

下盖可包括：第一区域，电连接至安全排气部的中心部分；以及第二区域，从第一区域向外延伸并且电连接至电极组件，并且第一区域的厚度可小于第二区域的厚度。

附图说明

通过参考所附附图详细描述示例性实施例，对于本领域技术人员来说各特征将为显而易见的，在附图中：

图1为示出根据本公开的一实施例的二次电池的截面图。

图2为示出根据本公开的一实施例的二次电池中的盖组件的截面图。

图3为图2的盖组件的一部分的放大截面图。

图4为示出根据本公开的一实施例的盖组件的一部分的截面图。

具体实施方式

现在将在下文中参考所附附图更充分地描述示例实施例；然而，它们可以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在本文中陈述的实施例。相反，提供这些实施例以使本公开将是透彻的和完整的，并且将示例性实施充分传达给本领域技术人员。

在附图中，为了图示清楚，层和区域的尺寸可能被放大。也将理解，当层或元件称为“在”另一层或元件“上”时，它可直接在另一层或元件上，或者也可存在居间层。进一步，将理解，当一层被称为在另一层“下面”时，它可直接在另一层下面，或者也可存在一个或更多个居间层。另外，也将理解，当一层被称为“在”两层“之间”时，它可为两层之间的唯一层，或者也可存在一个或更多个居间层。相同的附图标记自始至终指相同的元件。

另外，将理解，当元件A称为“连接至”元件B时，元件A可直接连接至元件B，或者中间元件C可存在于它们之间，使得元件A和元件B彼此间接连接。如在本文中使用的，术语“或”和“和/或”不是排他性术语，并且包括一个或更多个相关列举项目的任何和所有组合。

在本文中使用的术语仅仅是用于描述特定实施例的目的，而不是旨在限制本公开。如在本文中使用的，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。将进一步理解，术语“包括”和“包含”在本说明书中使用时指出存在叙述的特征、数量、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件和/或其组。

将理解，尽管术语第一、第二等可在本文中描述各种构件、元件、区域、层和/或区段，这些构件、元件、区域、层和/或区段不应该受到这些术语的限制，例如，这些术语不旨在暗示或要求依序包含。这些术语仅用于将一个构件、元件、区域、层和/或区段与另一个区域分开来。因此，例如，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一区段可被称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二区段，而不背离本公开的教导。

为了易于描述，在本文中可使用空间相对术语，比如“之下”、“下面”、“下”、“上面”和“上”等，以描述一个元件或特征与图中图示的另一元件或特征的关系。将理解，除了附图中描述的定向之外，空间相对术语旨在囊括使用或操作中装置的不同定向。例如，如果将图中的元件或特征翻转，则被描述为在其它元件或特征“下面”或“之下”的元件将被定向在其它元件或特征的“上”或“上面”。因此，示例性术语“下面”可囊括上面和下面两种方位。

另外，当一部分被称为电结合至另一部分时，这不仅包括直接连接的情况，而且包括通过介于其间的另一元件进行连接的情况。

图1为示出根据本公开的一实施例的二次电池的截面图。图2为示出根据本公开的一实施例的二次电池中的盖组件的截面图。图3为图2的盖组件的一部分的放大截面图。

参照图1至图3，根据本公开的一实施例的二次电池100可包括电极组件110、壳体120、盖组件130和衬垫190。

电极组件110可包括第一电极111和第二电极112以及在第一电极111和第二电极112之间的隔膜113。电极组件110可通过将第一电极111、隔膜113和第二电极112的层叠体卷绕为极芯形状而形成。在一实施方式中，第一电极111可充当正电极，并且第二电极112可充当负电极。第一电极接线片114可在电极组件110的顶部处连接至盖组件130，并且第二电极接线片115可在底部处连接至壳体120的底板122。

第一电极111可通过将第一电极活性物质(例如，过渡金属氧化物)涂敷至(例如，由比如铝的金属箔形成的)第一电极集流体而形成。没有涂敷第一电极活性物质的第一电极未涂覆部分可在第一电极111上，并且第一电极接线片114可附接至第一电极未涂覆部分。第一电极接线片114的一端可电连接至第一电极111，并且其另一端可从电极组件110向上凸出并且可电连接至盖组件130。

第二电极112可通过将第二电极活性物质(例如，石墨或碳)涂敷至(例如，由比如铜或镍的金属箔形成的)第二电极集流体而形成。没有涂敷第二电极活性物质的第二电极未涂覆部分可在第二电极112上，并且第二电极接线片115可附接至第二电极未涂覆部分。第二电极接线片115的一端可电连接至第二电极112，其另一端可从电极组件110向下凸出并且可电连接至壳体120的底板122。

隔膜113可在第一电极111和第二电极112之间以帮助防止短路并且促进锂离子的移动。隔膜113可由例如聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯和聚丙烯的复合膜制成。

壳体120可包括侧板和底板122，侧板为具有预定直径的圆柱体，从而形成电极组件110容纳在其中的空间，底板122密封侧板的下部。在将电极组件110插入壳体120中之后，可密封壳体120的顶部开口。在一实施方式中，(例如，用于防止电极组件110的移动的)卷边部123可在壳体120的上部。在一实施方式中，(用于固定盖组件130和衬垫190的)压接部124可在壳体120的最上端。压接部124在其中具有衬垫190，并且可挤压盖组件130以帮助防止盖组件130的分离和电解质的泄漏。

盖组件130可包括上盖140、安全排气部150、绝缘体160和下盖170。

上盖140可具有圆形板体形状，并且可包括在中心向上中凸地凸出的端子部141、在端子部141的外周上的结合部142以及连接端子部141和结合部142的连接部143。端子部141可相对于结合部142向上凸出(例如，远离电极组件110)并且可用作电连接至外部电路或负载的端子。端子部141可电连接至第一电极接线片114并且可用作例如正电极。结合部142可在端子部141的外周上，并且安全排气部150可结合至结合部142。在一实施方式中，结合部142可具有小于端子部141的厚度的厚度。在一实施方式中，当压接部124被形成为将盖组件130结合至壳体120时，结合部142可帮助防止上盖140变形。安全排气部150的延伸部分156可结合至结合部142的上部。连接部143可连接端子部141和结合部142并且可为倾斜的。排气孔143a可在连接部143中。在一实施方式中，多个排气孔143a可在连接部143中并且可提供一路径，在壳体120内部生成的气体可通过该路径排放。在一实施方式中，排气孔143a的一部分可延伸至端子部141和结合部142。

安全排气部150可具有对应于上盖140的圆形板体形状，并且可结合至上盖140的下部。安全排气部150可包括中心部分151、第一平面部分152、第一弯折部分153、第二平面部分154、第二弯折部分155和延伸部分156。

中心部分151可在安全排气部150的中心处。下盖170可电连接至中心部分151的下表面。中心部分151的厚度T1可大于安全排气部150的其他区域的厚度。在一实施方式中，中心部分151可帮助防止安全排气部150在与下盖170的焊接期间变形。

第一平面部分152可从中心部分151向外延伸。第一平面部分152的厚度T2可小于中心部分151的厚度T1。第一平面部分152可与下盖170间隔开。第一平面部分152可包括(例如，用于引导安全排气部150的破裂的)主切口1521和副切口1522。

主切口1521可在第一平面部分152的上表面上。主切口1521在第一平面部分152中可与第一弯折部分153相邻或接近第一弯折部分153。在一实施方式中，主切口1521可在对应于(例如，覆盖)下盖170的排气孔174的位置。在一实施方式中，主切口1521可被通过排气孔174排放的气体破坏。

主切口1521的深度D1可根据第一平面部分152的厚度以各种方式变化。主切口1521的深度D1可为第一平面部分152的厚度T2的约53％～约77％。如果主切口1521的深度D1小于第一平面部分152的厚度T2的53％，则主切口1521不会被内部气体破坏。如果主切口1521的深度D1大于第一平面部分152的厚度T2的77％，则主切口1521可能(例如，过早地或无意地)甚至在小的冲击下被破坏。

副切口1522可与主切口1521相邻。副切口1522可在从主切口1521向内的方向上或者在主切口1521的内侧。副切口1522可与主切口1521一起帮助引发安全排气部150破裂。副切口1522可与主切口1521相邻，从而，即使副切口1522与主切口1521的深度D1相比相对较浅，安全排气部150可在相同的压力下破裂。在一实施方式中，例如，与仅存在主切口(单个切口)相比，当副切口1522被包括为与主切口1521相邻(例如，双切口)时，主切口1521可具有较小的深度，从而降低安全排气部150裂纹风险并且防止变形。

主切口1521和副切口1522之间(例如，主切口1521的中心和副切口1522的中心之间)的距离L可为约1mm～约2mm。如果主切口1521和副切口1522之间的距离L小于1mm，主切口1521和副切口1522可能彼此太靠近，副切口1522可能在破裂期间变形，并且变形的副切口1522会影响主切口1521的断裂形状，从而会阻碍主切口1521的操作。另外，如果主切口1521和副切口1522之间的距离L大于2mm，在破裂期间，在副切口1522变形后主切口1521可能额外地变形，因此，副切口1522的功能可能变得没有意义。

从安全排气部150的中心至主切口1521的距离L1可为约8mm～约12mm。从安全排气部150的中心至副切口1522的距离L2可根据主切口1521的距离L1而变化。主切口1521和副切口1522可为同心圆的形式。在一实施方式中，主切口1521和副切口1522可各自为一个(例如，围绕安全排气部150的中心的)连续的切口。在一实施方式中，副切口1522可包括在具有相同直径的圆周(例如，可形成虚线圆)上彼此间隔开的多个切口。

副切口1522的深度D2可为第一平面部分152的厚度T2的约5％～约70％。在一实施方式中，副切口1522的深度D2可小于主切口1521的深度D1。

在一实施方式中，副切口1522的深度D2可为主切口1521的深度D1的约10％～90％。如果副切口1522的深度D2小于主切口1521的深度D1的约10％，当主切口1521断裂时，副切口1522几乎不会变形。副切口1522可能不会起到帮助主切口1521的作用。如果副切口1522的深度D2大于主切口1521的深度D1的约90％，可能存在副切口1522在低于设定压力的压力下比主切口1521更早破裂的风险。

第一弯折部分153可从第一平面部分152弯折并且可向上延伸。第一弯折部分153可为倾斜的。第一弯折部分153可连接第一平面部分152和第二平面部分154。

第二平面部分154可从第一弯折部分153向外延伸。第二平面部分154可比第一平面部分152高(例如，离电极组件110更远)。在一实施方式中，第一平面部分152和第二平面部分154可不在相同平面上。第二平面部分154的上表面可接触(例如，直接接触)上盖140的结合部142的下表面，并且第二平面部分154的下表面可接触(例如，直接接触)绝缘体160。在一实施方式中，第二平面部分154的一部分可接触(例如，直接接触)衬垫190。

第二弯折部分155可从第二平面部分154弯折并且可向上延伸。第二弯折部分155可从第二平面部分154垂直延伸。第二弯折部分155可接触(例如，直接接触)上盖140的结合部142的端部。第二弯折部分155可在结合部142和衬垫190之间。

延伸部分156可从第二弯折部分155向内延伸。延伸部分156可接触(例如，直接接触)上盖140的结合部142的上表面。延伸部分156可接触(例如，直接接触)衬垫190。在一实施方式中，延伸部分156可焊接至上盖140的结合部142。

绝缘体160可在安全排气部150(例如，安全排气部150的外端)和下盖170之间。在一实施方式中，绝缘体160可将安全排气部150(例如，安全排气部150的外端)和下盖170彼此绝缘。在一实施方式中，绝缘体160可具有环形形状并且可在安全排气部150的第二平面部分154和下盖170的外周之间。绝缘体160可由例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的树脂材料制成。

下盖170可具有圆形板体形状。下盖170可包括电连接至安全排气部150的中心部分151的第一区域171和从第一区域171向外延伸的第二区域172。第一区域171可具有小于第二区域172的厚度的厚度。在一实施方式中，第一区域171可通过在壳体120内部生成的气体与第二区域172分开。在一实施方式中，中心孔173可在第一区域171和第二区域172之间。中心孔173可提供用于排放内部气体的路径，同时，第一区域171可容易地与第二区域172分开。在一实施方式中，中心孔173可包括在第一区域171和第二区域172之间彼此间隔开的多个孔。在一实施方式中，中心孔173可为“C”形孔。在一实施方式中，中心孔173可不完全分离第一区域171和第二区域172。

第一电极接线片114可电连接至第二区域172的下表面。在一实施方式中，排气孔174可在第二区域172中。如果在壳体120内部生成过大的内部压力，排气孔174可提供用于排放内部气体的路径。在一实施方式中，安全排气部150的中心部分151可因通过排气孔174排放的气体而升高，并且下盖170的第一区域171可与第二区域172分离，从而将安全排气部150与下盖170电分离。接下来，安全排气部150的主切口1521或副切口1522可破裂，使得内部气体可通过上盖140的排气孔143a排出。

衬垫190可在壳体120的上开口中。在一实施方式中，衬垫190可组装在上盖140和安全排气部150的外周与壳体120的上开口之间，并且与它们接触(例如，直接接触)。衬垫190可接触(例如，直接接触)安全排气部150的第二平面部分154、第二弯折部分155和延伸部分156。衬垫190可由例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的树脂材料制成。衬垫190可使壳体120和盖组件130彼此电绝缘。

图4为示出根据本公开的一实施例的盖组件的一部分的截面图。

参考图4，安全排气部150可包括在第一平面部分152中的主切口1521和副切口2522。副切口2522可在主切口1521外部(例如，在主切口1521的外侧)。

主切口1521和副切口2522之间的距离L’可为约0.5mm～约1mm。如果主切口1521和副切口2522之间的距离L’小于0.5mm，主切口1521和副切口2522可能彼此太靠近，副切口2522可能在断裂期间变形，并且变形的副切口2522可能对主切口1522的断裂形状产生不利影响从而会阻碍主切口1522的操作。如果主切口1521和副切口2522之间的距离L’大于1mm，副切口2522的变形可能在主切口1521的断裂完成时的时间点开始，因此副切口2522不会对主切口1521的断裂作用和浅深度的形成有所帮助。

除了在主切口1521外部，副切口2522在形状方面可与副切口1522相同，并且可省略其重复描述。

如上所述，在根据本公开的实施例的二次电池中，可通过在与主切口相邻的部分包括副切口来减小主切口的深度。相应地，在保持安全排气部的期望破裂压力同时，可提高二次电池的安全性。

一个或更多个实施例可提供一种二次电池，该二次电池能够在保持安全排气部的期望破裂压力的同时，通过包括具有相对较小深度的主切口来提高安全性。

在本文中已经公开示例实施方式，并且尽管采用特定的术语，它们仅在一般性的和描述性的意义上使用和解释，而不是为了限制的目的。在一些情况下，对于本申请递交时的本领域普通技术人员来说显而易见的是，相关特定实施方式描述的特征、特性和/或元件可单独使用，或者与相关其他实施方式描述的特征、特性和/或元件结合使用，除非以其他方式特别指出。相应地，本领域技术人员将会理解，可进行形式和细节上的各种改变而不背离随附权利要求中陈述的本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种二次电池，包括：

电极组件；

壳体，容纳所述电极组件；以及

盖组件，结合至所述壳体的上部分，所述盖组件包括上盖、在所述上盖下面的安全排气部以及在所述安全排气部下面并且电连接至所述电极组件的下盖，

其中：

所述安全排气部包括主切口和与所述主切口相邻的副切口，并且

所述副切口具有小于所述主切口的深度的深度。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述主切口和所述副切口之间的距离为0.5mm～2mm。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述副切口的所述深度为所述主切口的所述深度的10％～90％。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中从所述安全排气部的中心部分至所述主切口的距离为8mm～12mm。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述副切口在所述主切口的内侧。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述副切口在所述主切口的外侧。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述主切口和所述副切口为同心圆的形式。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述副切口包括以圆的形式在周向上彼此间隔开的多个切口。

9.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述安全排气部进一步包括：

中心部分，在所述安全排气部的中心，

第一平面部分，从所述中心部分向外延伸；

第一弯折部分，从所述第一平面部分弯折并且向上延伸；

第二平面部分，从所述第一弯折部分向外延伸并且与所述上盖的下表面接触；

第二弯折部分，从所述第二平面部分弯折并且向上延伸；以及

延伸部分，从所述第二弯折部分向内延伸并且与所述上盖的上表面接触。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其中所述主切口和所述副切口在所述第一平面部分上并且与所述第一弯折部分相邻。

11.根据权利要求9所述的二次电池，其中所述主切口的所述深度为所述第一平面部分的厚度的53％～77％。

12.根据权利要求9所述的二次电池，其中所述副切口的所述深度为所述第一平面部分的厚度的5％～70％。

13.根据权利要求9所述的二次电池，其中所述中心部分的厚度大于所述第一平面部分的厚度。

14.根据权利要求9所述的二次电池，其中：

所述下盖包括：

第一区域，电连接至所述安全排气部的所述中心部分，以及

第二区域，从所述第一区域向外延伸并且电连接至所述电极组件，并且所述第一区域的厚度小于所述第二区域的厚度。