CN1290207C - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
一种二次电池，包括一电极组件；一层叠有韧性薄膜的多层容器，它将电极组件密封起来，同时将电极接头从多层容器中抽出，并通过在一密封部分内熔合所得结构来密封；以及在密封部分中的一安全单元，它能够由二次电池产生的过热所熔化。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次电池，尤其涉及一种锂离子二次电池。
背景技术
锂二次电池具有每单位重量下的高能量密度以及基本上三倍高于其他二次电池，如镍镉(Ni-Cd)电池、镍金属氢化物(Ni-MH)电池的工作电压。因此，针对它的研究与开发不断增多。
锂二次电池可根据其使用的电解质划分为液体电解电池和固体聚合电解电池。一般而言，使用液体电解质的电池称为锂离子电池，使用聚合电解质的电池称为锂聚合电池。
锂二次电池可制造成各种形状。圆柱形和长方形常常用于锂离子电池。而锂聚合电池由于与其他二次电池相比更安全、更轻便，且可模造成各种形状，它们更适用于细长、轻便的便携式电子装置。
然而，当一个锂二次电池过充或在安装电极时阴阳极板之间发生短路时，在一有机溶剂中一包含锂盐的电解质会在阴极板分解，锂金属在阳极板析出。这会使电池特性退化，并导致电池的内部短路。此外，锂二次电池过充时产生的热量与气体会使电池的内部压力增大，发生爆炸或起火的危险。
要消除锂二次电池的这些过充和短路的问题，一普通的密封锂离子电池具有一内部安全单元，如一个关闭隔离器，一个当内部温度上升到高于其极限时用于切断供应电流的正温度系数装置(PTC)，或一个当内部压力上升到高于其极限时用于通风的安全通风口。
典型的适于一密封锂离子电池的安全单元在过充时可承受-最大为20千克/平方厘米的内部压力。然而，它具有一复杂的结构且难于制造。
当密封锂离子电池使用一镀镍金属作为一包装材料时，可塑的锂离子电池被封闭在一铝盒中，该铝盒通过在铝箔上涂敷尼龙、聚乙烯-共丙烯酸(EAA)，或聚乙烯(PE)薄膜来形成。尽管这种二次电池金属容器的应用由于其硬度而受到限制，但由于作为一电池包装材料的铝盒是柔韧的，因此铝盒仍可方便地调整以适应各种尺寸。
此外，铝盒不如其他金属密封材料耐内部压增，该压增是由于前述气体产生的，因此即使在内部压力只有一相当小的增加时，它也很容易爆裂。此外，由于在铝盒内部产生的气体是可燃的，爆炸的危险就更大了。
公开出版号为第2000-100399号日本专利披露了一个能消除这些问题的二次锂聚合电池铝盒的例子。在该公开文献中，铝盒包括了热熔解层，该热熔解层在熔解时能够密封结合在一起的一电极板装置的容纳空间，铝盒的一个区域制成很易破裂的。该易破裂区能在一个比其他区域更低的温度下熔化，因而具有一较小的结合强度，以便在电池内部压力上升到一预定水平之上时破裂。
然而，要通过在低温下选择性地熔化一区域以形成易破裂区，并且根据破裂压力来控制易破裂区域的结合强度是有困难的。因此，更有可能失败从而降低生产率。
美国专利第6,040,081和第6,145,280号公开了二次锂电池的其他一些例子。
发明内容
因此，本发明提供了一种二次电池，它能够降低由于电池中电解质热分解产生的气体和热量而引发爆炸的危险性。
本发明也提供了一种二次电池，它提高了在一电极组件的电极接头和封闭部分之间的密闭度。
在一个实施例中，本发明提供了一种二次电池，包括：一具有两个电极接头的电极组件；一层压有韧性薄膜层的多层容器，它将电极组件密封起来，并将电极接头从多层容器中抽出，同时通过在一密封部分内熔合所得结构来密封；在密封部分中的一安全单元，能够由二次电池产生的额外热量所熔化。
在根据本发明的二次电池中，安全单元可为由一种低熔点合成树脂形成的一个带。该带由单层或双层结构形成，包括从乙烯醋酸乙烯酯、线性低密度聚乙烯和聚丙烯构成的一组物质中选择出的至少一种物质。
在另一个实施例中，本发明提供了一种二次电池，包括：一电极组件，具有两个电极接头；一多层容器，具有一包括了电极组件放置于其中的一接纳部分的主体，一围绕该接纳部分的第一结合部分，和包括了在其边缘处的一第二结合部分的一上封盖，其中，将第一结合部分和第二结合部分结合到一起以形成一密封部分，仅有电极接头从密封部分的一边伸出；一安全单元，置于形成密封部分的第一结合部分和第二结合部分之间，能够由电极组件产生的额外热量所熔化。
在该二次电池中，安全单元可以是一带，由从乙烯醋酸乙烯酯、线性低密度聚乙烯和聚丙烯构成的一组物质中至少选择一种物质形成。
该二次电池进一步包括在各电极接头与第一和第二结合部分之间的一密封部件。在这种情况下，该密封部件是一带，由从乙烯醋酸乙烯酯、线性低密度聚乙烯和聚丙烯构成的一组物质中至少选择一种物质形成。该带由包括前述材料的一单层或双层结构形成。
附图说明
本发明的上述特征与优点将通过参考附图对其具体实施例进行描述而变得更明显。
图1是一根据本发明的二次电池的分解透视图；
图2A和2B表示了作为一安全单元的带的例子；
图3是根据本发明的二次电池的一平面图；
图4是根据本发明的二次电池的一密封部分的侧视图。
本发明的具体描述
图1和图3表示了根据本发明的二次电池的一个实施例。参照图1和图3，二次电池包括一电极组件30，它具有一阴极板31，一阳极板32，和一置于阴极板31和阳极板32之间用于电绝缘上述极板的隔离器33，其中，各阴极板31和阳极板32均具有一由活性材料构成的活性材料层以及在各自的一电流集电极上的添加剂。阴极板31，阳极板32以及隔离器33可切割成一预定尺寸，并彼此叠在一起，或者缠绕在一起以形成一卷状物。一阴极接头34电连接到电极组件30的阴极板31，一阳极接头35电连接到电极组件30的阳极板31。
电极组件30密封在由一种韧性材料构成的一个多层容器40中。阴极接头34和阳极接头35从多层容器40中抽出，并作为电池的端子。多层容器40通过在铝箔上覆涂敷尼龙、聚乙烯-共丙烯酸(EAA)，或聚乙烯(PE)薄膜来形成。然而，多层容器40所用材料并不仅限于这些材料，还可使用任何具有一预定张力并可绝缘电极组件30的韧性材料。
用于封闭电极组件30的多层容器40包括一主体42，它具有电极组件30放置于其中的一接纳部分42a，以及一环绕在接纳部分42a的第一结合部分41，一从主体42延伸出来并有沿其边缘的一第二结合部分43的封盖44。当第一结合部分41和第二结合部分42熔合在一起时，密封接纳部分42a中的电极组件30。第一结合部分41和第二结合部分42熔合在一起，形成一密封部分45。
如图4所示，作为一安全单元，使用具有比多层容器40的材料更低熔点的一种材料来形成一预定强度的带50，将该带在主体42的第一结合部分41和上封盖44的第二结合部分43之间熔化。带50由一低熔点合成树脂构成。适用的合成树脂包括具有60℃-100℃熔点的聚乙烯醋酸乙烯酯，具有90℃-120℃熔点的线性低密度聚乙烯，以及具有100℃-180℃熔点的聚丙烯。
带50可由使用上面所列材料的一单层构成。另外，带还可由使用这些材料的至少两层或三层构成，如图2A和2B所示。当带50由三层构成时，可将线性低密度聚乙烯层置于两个聚丙烯层52之间。带50可使用低熔点材料以各种方式来构成，不限于上述实施例。然而，最好使带50的一中间部分比带50的一上表面部分和一下表面部分具有更低的熔点。
电极组件的阴极接头34和阳极接头35位于密封部分45中，即第一结合部分41和第二结合部分43之间，其中一密封部件60置于阴极接头34和阳极接头35与各第一和第二结合部分41和43之间。上述带50可用作密封部件60。在这种情况下，用于密封部件60的带就不必使其中间部分比上下表面部分具有更低的熔点。
任何安全结构可应用到本发明中不限于上述实施例，只要其通过电极组件30误充电或误放电而产生的热量，能够在一个低于多层容器40熔点的温度下，使得熔合第一和第二结合部分41和43而形成的密封部分的一部分比多层容器40更早地熔化。
在根据本发明的具有上述结构的二次电池中，当由于电池的过充而在阴极发生电解质热分解时，会产生热量与气体。热量传送到设置在多层容器40的密封部分45中作为安全单元的带50上。因此，带50熔化，内部气体泄漏到外部，从而防止了多层容器40的爆炸。
置于第一结合部分41和第二结合部分43之间、构成密封部分45的带50，在其中间部分具有与其上表面部分和下表面部分相比相对低的熔点。因此，当带50的上表面部分和下表面部分熔合到第一和第二结合部分41和43时，带50的中间部分很容易就由热量所熔化。
根据本发明，为了提高二次电池设置在第一和第二结合部分41和43之间的阴极接头34和阳极接头35附近的密闭度，使用了密封部件60。密封部件60由具有一相当低熔点的一合成树脂构成，如乙烯醋酸乙烯酯、线性低密度聚乙烯，或聚丙烯，从而确保连接第一和第二结合部分41和43时的密闭度。
如上所述，在根据本发明的二次电池中，熔合第一和第二密封部分以形成二次电池的密封部分，同时将具有一低熔点的带插入在第一和第二密封部分之间作为一安全单元。带比多层容器更早地由电池过充时产生的热量所熔化，并且内部气体泄漏到外部，从而防止了电池的爆炸。
尽管本发明已参考其优选实施例作出具体的表示与描述，本领域普通技术人员仍能够了解，还可在其中作出形式与细节上的各种变化，而不脱离本发明如所附权利要求书所定义的精神与范围。
Claims (8)
1.一种二次电池，包括：
一电极组件；
一能封闭电极组件的层压有韧性薄膜砂层的容器，其中通过在一密封部分中熔合所得结构来密封该容器；以及
一密封部分中的安全单元，其中该安全单元由二次电池产生的过热熔化，
所述安全单元是由一低熔点合成树脂构成的一带，且所述带由从乙烯醋酸乙烯酯、线性低密度聚乙烯和聚丙烯构成的一组物质中至少选择一种物质形成。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述带是至少两种合成树脂的叠层。
3.如权利要求1所述的二次电池，其中所述带的一中间部分具有比带的一上表面部分和一下表面部分更低的熔点。
4.如权利要求2所述的二次电池，其中所述带的一中间部分具有比带的一上表面部分和一下表面部分更低的熔点。
5.一种二次电池，包括：
一电极组件；
一多层容器，具有一包括了容纳电极组件的一接纳部分的主体，一围绕该接纳部分的第一结合部分，和包括一第二结合部分的一上封盖，其中，将第一结合部分和第二结合部分结合到一起以形成一密封部分；以及
一安全单元，置于形成密封部分的第一结合部分和第二结合部分之间，能够由电极组件产生的过热熔化，
所述安全单元是一带，其由乙烯醋酸乙烯酯、线性低密度聚乙烯和聚丙烯构成的一组物质中至少选择一种物质形成。
6.如权利要求5所述的二次电池，其中所述带的一中间部分具有比带的一上表面部分和一下表面部分更低的熔点。
7.如权利要求5所述的二次电池，进一步包括在第一结合部分和第二结合部分之间的一密封部件。
8.如权利要求7所述的二次电池，其中密封部件是一带，其由乙烯醋酸乙烯酯、线性低密度聚乙烯和聚丙烯构成的一组物质中至少选择一种物质形成。
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