TWI426639B - 具有安全溝槽之柱狀二次電池 - Google Patents

Description

具有安全溝槽之柱狀二次電池

本發明係有關於一種具有安全溝槽之柱狀二次電池，尤其是，有關於一種柱狀二次電池，包括一以密封狀態安裝於柱狀電池盒內之電極組件，該電池盒包括一在頂部開口之六面體盒體及一結合至該盒體開口頂部之盒蓋，該六面體盒體由一金屬材料作成，該盒蓋具有一電極端子，其中該盒體具有0.4毫米或以下厚度，該盒體係設置一區域，當在電池內發生高壓力時，於配置欲斷開的線形安全溝槽之高壓力狀態下，該區域具有一應力分布等於40%或以下的盒最大應力(S_MAX )，及該安全溝槽配置一結構，其中該盒體的殘留厚度(‘孔口厚度’)以縱向從安全溝槽相反端朝向中間減少。

由於越來越多從事開發移動式設備，對這類移動式設備的需求也日易增加，因此對作為移動式設備能源之二次電池的需求也很明顯地提高。這類二次電池係為具有高能量密度與高放電電壓之鋰二次電池，已進行多樣研究這類移動式設備，且目前已商業化及廣泛地使用。

取決於電池盒的形狀，二次電池可歸類為：圓柱狀電池，具有一安裝於圓柱狀金屬容器內之電極組件；柱狀電池，具有一安裝於柱狀金屬容器內之電極組件；或袋狀電池，具有一安裝於由鋁層壓板形成的袋狀盒內之電極組件。

安裝於該電池盒內的電極組件係為電力產生元件，具有一負極/隔板/正極之堆疊結構，其能夠充電與放電。該電極組件可歸類為果凍捲型電極組件，其結構配置有一長板型負極與一長板型正極，使用活性材料捲繞，同時該負極與正極之間或堆疊類型電極組件之間設有一隔板，該堆疊類型電極組件結構中的具有預定尺寸之複數個負極與正極係連續地堆疊，同時該複數個負極與正極之間分別設有複數個隔板。

根據使用狀態及條件，二次電池可暴露於各種環境下。為了使用者之安全性理由，需要防止二次電池之爆炸。一般，由於異常操作狀態在電池內產生高溫與高壓，這類電池會爆炸，例如電池之內部短路、充電超出容許的電流與電壓、暴露於高溫、因掉落重擊。基於這些原因，雖然這些電池彼此間不同，電池高壓力是電池爆炸的直接原因，因此各電池均配設有解法電池高壓力之高壓解決設備。

為了解決高壓力問題，配置例如：一圓柱形電池，具有一特定構造的安全板，其被安裝至一蓋組件；一柱狀電池，具有形成於電池盒的蓋體或盒體上之安全溝槽；及一袋狀電池，因而層壓板的縫合部分(密封部分)係彼此分開而無須使用額外的安全溝槽。

在一般的柱狀二次電池中，在鋁電池盒形成封閉型或一部分開放型的安全溝槽，而該安全溝槽可被切出。

例如，一柱狀二次電池，具有在電池盒側邊形成的一部分開放型安全溝槽。

如圖1之安全溝槽30係以小等高形狀形成於一柱狀二次電池的盒體20側邊之一角，該安全溝槽係為一部分開放型。亦即，該安全溝槽位於顯示相當高應力的盒區域，因而當電池的內部壓力過度增加時，該彎曲的安全溝槽會斷開。

該具有如上述結構的安全溝槽之優點為該安全溝槽對電池內產生的高壓力具有相當敏銳的反應；然而，該安全溝槽之缺點為在設計電池期間不易正確地設定所意欲的臨界壓力值。

亦即，如先前所述，於該盒體側邊之角區施有高應力，結果，即使在低壓力下，該安全溝槽可輕易地被斷開。以上，當電池盒厚度小時，該安全溝槽對高壓力更敏銳地反應，結果，造成不意欲的安全溝槽斷開。

基於這原因，需要在顯示高應力之區域上減小所形成的安全溝槽之尺寸與深度。然而，當該安全溝槽之尺寸與深度過小時，則安全溝槽不易被斷開。

亦者，在電池處於異常狀態下，該安全溝槽形狀期望是達成可信賴的電池操作之一很重要因素。

因此，當電池內部壓力增加時，整合考量電池盒厚度、基於應力之安全溝槽位置、及安全溝槽外形(形狀、長度與深度)，對發展一透過安全溝槽的均一斷開而能夠從電池迅速釋放氣體之柱狀電池有很大的需求。

本發明已能解決上述問題及其他尚未被解決的技術問題。

欲解決如上所述問題之不同的外在與內在的研究及實驗的結果，本發明之發明人已發現，當一特定結構以及特定形狀的安全溝槽形成於一顯示相當低應力的電池盒體側邊的區域時，該安全溝槽以適當的狀況確實地斷開，藉此改善電池安全性。

因此，本發明之一目的係提供一柱狀二次電池，具有一改良結構的安全溝槽，其能夠有效地斷開。

依據本發明之一方面，上述與其它目的係藉由提供一柱狀二次電池而完成的，該柱狀二次電池包括一電極組件，由一負極、一正極及一隔板所構成，其以密封狀態安裝於柱狀電池盒內，該電池盒包括一頂部開口的六面體盒體及一結合至該盒體開口頂部之盒蓋，該六面體盒體係由金屬材料作成，該盒蓋具有一電極端子，其中該盒體之厚度為0.4毫米或以下，該盒體設置一區域，當高壓力發生於電池內時，於配置欲斷開一線形安全溝槽之高壓力狀態下，該區域顯示一應力分布等於40%或以下的盒最大應力(S_MAX )，及該安全溝槽配置一結構，其中該盒體的殘留厚度(‘孔口厚度’)以縱向從該安全溝槽相反端朝向中間減小。

根據本發明之柱狀電池的安全溝槽，係形成於盒體之一區域，該區域顯示一應力分布等於40%或以下的盒最大應力，即相當低的應力。依此，可防止該安全溝槽在低壓力下輕易地被斷開，以提供高斷開壓力，及提供深形安全溝槽。

亦者，根據本發明之柱狀電池係配置一結構，其中該安全溝槽形成於一特定位置，因而該安全溝槽的深度以縱向從該安全溝槽相反端朝向中間減小，其可由後續說明的實驗實施例所支持。依此，該安全溝槽提供高電池操作信賴度，及透過該安全溝槽的均一斷開，從電池迅速地釋放氣體，藉此確保電池安全性。

近年，已大大地增加盒體尺寸，及已使用薄型材料製造盒體。基於這原因，本發明使用的盒體較佳具有0.2至0.4毫米厚度。依此，雖然根據本發明之電池盒厚度遠低於一般電池盒厚度，但是其位於特定位置且以特定形狀形成的安全溝槽在一適當臨界值下可確實地被斷開。

在電池內可斷開該安全溝槽之高壓力係為正常狀態之電池內部壓力的兩倍或以上。此處，該正常狀態意指電池維持在大氣壓力(一大氣壓)或二大氣壓。

如先前所定義，該線形安全溝槽係形成於盒體之一區域，於如上所述的高壓狀態下，該區域顯示一應力分布等於40%或以下之盒最大應力(S_MAX )。

可多樣地改變該應力分布，其取決於電池盒的形狀與結構。一般柱狀電池產生的應力分布係如圖4所示。

本發明人已發現，當安全溝槽形成於該盒體之一顯示應力分布高於40%的盒最大應力(S_MAX )之區域時，即使在低壓力下該安全溝槽可輕易被斷開。總之，當上述狀態比當一安全溝槽形成於盒體之顯示習知高應力分布區域更適合時，即，應力分布高於40%的盒最大應力(S_MAX )，該安全溝槽在較高壓力下被斷開。

該安全溝槽可形成於盒體之一區域，該區域顯示一應力分布較佳等於10至40%，更佳等於25至35%的盒最大應力(S_MAX )。

因為該安全溝槽係形成於該顯示相當低應力的盒體之一區域，因此，可防止安全溝槽在低壓力下容易被斷開，以提供高斷開壓力，及提供深形安全溝槽。

較佳地，在該盒體的每一個主表面的垂直中心軸區域形成安全溝槽，更佳地，在具有尺寸等於1/4至1/2的盒體側向寬度之中間位置及在具有尺寸等於1/20至1/5的盒體垂直長度之上部或下部位置上形成安全溝槽。

若安全溝槽的位置偏離上述範圍，即使在高壓力下，無法達成斷開該安全溝槽及釋放氣體，而即使在低壓力下可能斷開該安全溝槽。因此，安全溝槽位置偏離上述範圍不利於安全性與組件加工性。

藉由本發明人進行的實驗顯露，當該電池的內部壓力持續提高至先前提及的預定程度時，該安全溝槽係均一地斷開，結果，從電池迅速地釋放氣體，藉此改善電池安全性。

較佳地，在該盒體之一區域可形成安全溝槽，該區域係對應於盒體的開口頂部與安裝於盒體內電極組件的頂部之間所界定的間隔，同時於上述定義範圍內該位置上形成安全溝槽。於一具體例中，在盒體之一區域可形成安全溝槽，該區域對應於從安裝於盒體內的電極組件之負極上端以該電極組件方向的最大5毫米處與盒體開口頂部之間所界定的間隔，其同時係接近該盒體的開口頂部。在這位置所形成的安全溝槽係位於盒體的其餘區域，特別是位於電極組件安裝區域的頂部，結果，更易達到氣體之釋放，且對電極組件之破壞降至最低。

尤其是，根據本發明之安全溝槽係形成圓弧形狀，以防止不成比例地集中在該安全溝槽之一部分上釋放氣體，藉此最小化該安全溝槽斷開之壓力偏差，並確保薄形盒體相關的盒體強度。

較佳地，該圓弧形狀安全溝槽具有曲率半徑等於盒體的垂直長度之1/2至1.5倍。

若曲率半徑太小，則曲率增加，結果該圓弧形狀寬度減小；另一方面，若曲率半徑太大，則曲率降低，結果即使在高壓下該安全溝槽會很難斷開。

亦者，只要該安全溝槽的位置與曲率沒有偏離上述定義範圍，該安全溝槽可形成向上圓弧形狀，其中該圓弧形狀曲率中心位於上方，或形成向下圓弧形狀，其中該圓弧形狀曲率中心位於下方。

同時，本發明人以實驗確認，雖然在顯示相當低應力之盒體之一區域形成一圓弧形狀安全溝槽，當該安全溝槽的孔口厚度係均一時，該安全溝槽不會有效地斷開。

亦即，很難形成具有均一孔口厚度之安全溝槽，結果，壓力集中於該盒體的任意位置上，而使電池的操作信賴度下降，及因此，即使在低壓力下該盒體會變形。依此，確認盒體應力及孔口厚度與安全溝槽斷開及氣體釋放係密切相關。

於較佳實施例中，該孔口厚度可具有一平均值等於40至70%的盒體厚度，亦即，孔口厚度的平均值係可取決於考量如先前所述的各種因素下可提供最佳狀態之範圍。

亦者，在該安全溝槽中間之最小孔口厚度可具有尺寸等於20至50%的盒體厚度。若最小孔口厚度低於20%的盒體厚度時，則即使在低壓力下該安全溝槽會輕易地被斷開；另一方面，若最小孔口厚度高於50%的盒體厚度，則該安全溝槽的中間與相反端之間的厚度差值比先前述及的所需程度低，結果電池的操作信賴度降低。

亦者，該孔口厚度可從該安全溝槽相反端朝向中間持續地減少。此處，“持續地減少”意指“遞減”。依此，防止在一特定區域上壓力集中，及對安全溝槽斷開之壓力偏差最小化。

在該安全溝槽中間的孔口厚度不特別受限制，只要安全溝槽中間的孔口厚度比安全溝槽相反端的孔口厚度低即可，結果該安全溝槽可輕易地斷開。較佳地，在該安全溝槽中間的孔口厚度具有尺寸等於40至70%的該安全溝槽相反端的孔口厚度。

如可由上述說明觀察到，經實驗確認該具有裝配安全溝槽之柱狀電池，孔口厚度從顯示有效操作信賴度的安全溝槽相反端朝向中間減少。

可使用不同方法形成該安全溝槽，較佳地，透過滾動使用另外的打孔方法形成安全溝槽。根據情況，可使用特殊的工具刮盒體，以形成安全溝槽。

安全溝槽的垂直剖面不特別受限制，當該電池的內部壓力增加時，只要該安全溝槽可輕易地被斷開即可。例如，該安全溝槽的垂直剖面可形成向下楔形或梯形。在楔形之例中，該安全溝槽上方係破裂的，結果該安全溝槽被斷開。在梯形之例中，該安全溝槽的短側係加長的，結果該安全溝槽由於剪切應力而被斷開。最後，引起安全溝槽之均一的與立即的斷開，藉此確保電池安全性。

該電極組件可以果凍捲體(捲繞型)之結構裝配，結構中，一長板型負極及正極捲繞，同時在負極與正極之間設置一隔板，其優點為可輕易地製造該果凍捲體及具有高能量密度(每重量)。

更特別的是，該二次電池係包括一鋰二次電池。

如上述說明所示，根據本發明之柱狀二次電池係配置於一結構，其中在一顯示相當低應力的特定區域上形成一圓弧形狀安全溝槽，而使該安全溝槽的一孔口厚度在整個該安全溝槽長度朝向安全溝槽中間遞減，結果該安全溝槽在相當高的電池內部壓力下確實地被斷開，以從電池內有效地釋放高壓氣體。依此，可大大地改善電池安全性。

從以下詳盡的說明結合隨附的圖式，將更加清楚地瞭解本發明之上述及其他目的、特徵及優點。

現在，參照隨附的圖式，詳盡地說明本發明之例舉的具體實施情形，然而，應注意的是本發明的範圍並不侷限於該等說明性具體實施情形。

圖2係說明可用於本發明之一般柱狀二次電池實例的結構示意圖。

參照圖2，一柱狀二次電池100係包括一電極組件300，其配置一果凍捲體(jelly-roll)構造，其中捲繞一板型負極及一板型正極，同時在該負極與正極之間設有一隔板，其係安裝於柱狀電池盒200內及提供一正極端子。

該盒體200包括一頂部開口的六面體盒體210及一結合至該盒體210的開口頂部之蓋體220，該六面體盒體210由金屬作成，該蓋體220具有一負極端子400。該盒體210或蓋體220正極端子可與負極端子400呈電性絕緣。

為了製造這類柱狀二次電池100，將電極組件300放置於盒體210內，將蓋體220定位於盒體210的開口頂部，及盒體210與蓋體220之間的集中區域以激光焊接密封。接著，將一電極注入該盒體200，電極注入方式係透過一在該蓋體220之一側區形成之注入埠230進行，具體言之，該電極係透過注入埠230注入盒體200內，一鋁製球件600裝配至注入埠230，及一薄形金屬板610放置於該球件600上，以關閉該注入埠230。於這狀態下，該注入埠230以激光焊接密封。注入埠230之密封方式不受限於上述方法，可使用其它不同方法密封注入埠230。

根據本發明之安全溝槽係在柱狀二次電池100之盒體200的一前面211或一後面212形成，該盒體210具有約0.3毫米厚度。

圖3係說明根據本發明之一具體實施例，一安全溝槽形狀的平面示意圖，及圖4係說明圖3之柱狀二次電池之應力分布照片。

參照這些圖式，形成於一盒體40上之一安全溝槽60係一可以被切出的構件，以釋放高-壓力氣體，該安全溝槽60係形成於盒體之一區域，該區域顯示一應力分布等於約25至35%的盒最大應力(S_MAX )，係其中圓弧形狀的曲率中心位於上方之向上圓弧形狀。

如圖4所示，一旦施用預定的壓力時出現應力分布顯示每個區域拉伸應力之等高線形式。一高亮度區域(亮區)具有相當高應力，換言之，該高亮度區域係為最大應力S_MAX 分布之區域。一低亮度區域(暗區)具有相當低應力，換言之，該低亮度區域係為最小應力S_MIN 分布之區域。

該圓弧形狀安全溝槽60係形成於具有尺寸等於約1/3的盒體40寬度W之中間位置，及係形成於具有尺寸等於約1/10的盒體40長度L之上端位置。亦者，該圓弧形狀安全溝槽60具有曲率半徑R等於約1/2的盒體40長度L。因為這類圓弧形狀，該安全溝槽60可維持均一的機械強度，同時達到均一的氣體釋放。

如圖3及圖4所示，可形成曲率中心位於上方之圓弧形狀。另一方面，如圖5所示，可形成曲率中心位於下方之圓弧形狀。

同時參照圖5及圖3，圖5之安全溝槽之位置及曲率與圖3之安全溝槽相同，除了圖5之圓弧形狀安全溝槽係以圓弧形狀之曲率中心位於下方的方式形成，及因此將不對此再作詳盡說明。

圖6係說明安全溝槽形狀之一部分平面示意圖，圖7係說明圖6之安全溝槽的厚度對孔口區域之標繪圖，及圖8係說明圖3之安全溝槽的垂直剖面照片。

參照這些圖式，孔口80的厚度在整體安全溝槽之長度1內從安全溝槽之相反端1及5至中間3遞減，亦即，安全溝槽60的中間3之孔口厚度t(見實施例1)係約58μm(微米)，其相對於盒體厚度T係最小的。在接近安全溝槽相反端的預定位置，孔口具有分別為約70微米及約90微米之厚度。亦即，孔口厚度t係朝向安全溝槽之相反端遞增。

亦者，如圖7之標繪圖所示，以安全溝槽之合適範圍及壓力調整為基礎，可調整孔口的深度及範圍(見實施例2及3)。

同時，安全溝槽60之垂直剖面係形成向下楔形，及該孔口之平均厚度為約60%的盒體40厚度T。

當內部壓力逐漸增加二倍或以上，與電池之正常內部壓力一樣多時，因此在安全溝槽出現裂痕，結果該安全溝槽易於斷開。依此，從電池迅速釋放氣體，藉此改善電池安全性。

以下本文，將更詳盡地說明本發明之實施例，然而，應注意的是，本發明之範圍並不侷限於該等說明性實施例。

[實施例1] 1-1　負極之製造

將一含有LiCoO₂ 之負極活性材料施用於一鋁集電器，之後，之後，藉點式焊接法將一負極片接合至該集電器的末端，如此該負極片向上突起，以製造一負極。

1-2　正極之製造

將一含有人造石墨之正極活性材料的施用於一銅集電器，之後，藉點式焊接法將一正極片接合至該集電器的末端，如此該正極片向上突起；及，將一聚醯亞胺膜捲繞在集電器與正極片之間的介面，以圍繞正極片之前面、後面及一側面，如此該聚醯亞胺膜從集電器上端突出5至6毫米，以製造一正極。

1-3　安全溝槽之形成

使用一打孔器，在具有約250至270微米厚度的鋁柱狀盒體之楔體的垂直剖面形成一安全溝槽，如此該安全溝槽係位於具有尺寸等於約1/3的盒體寬度之位置上，及係位於具有尺寸等於約1/10的盒體長度之位置上，及因此該安全溝槽具有一曲率半徑等於約1/2的盒體長度。形成安全溝槽，在該安全溝槽中間的孔口具有約57微米厚度，及該孔口具有分別為約70微米與約90微米之厚度，在接近該安全溝槽相反端之預定位置，即，該孔口厚度係朝向該安全溝槽相反端遞增(見圖7之實施例1)。經確認在盒體之一區域上形成安全溝槽，該區域顯示一應力分布等於約25至35%的盒體最大應力S_MAX 。

1-4　電池之製造

如節1-1所述製造的負極及如節1-2所述製造的正極捲入一滾軸並經壓製，同時在該負極與正極之間配設一隔板，以製造一柱狀果凍捲體。該柱狀果凍捲體係放置於具有如節1-3所述形成的安全溝槽之鋁柱狀盒體內，及充注一以EC-EMC混合為主的溶液作為電極液，以製造一電池。

[實施例2]

如同實施例1之方式製造一電池，除了形成一安全溝槽，在該安全溝槽之中間的孔口具有約49微米厚度，及在接近該安全溝槽相反端的預定位置之孔口分別具有約55微米與約75微米之厚度，即，該孔口厚度係朝向安全溝槽相反端遞增，如圖7之實施例2所示。

[實施例3]

如同實施例1之方式製造一電池，除了形成一安全溝槽，在該安全溝槽中間之孔口具有約40微米厚度，及在接近該安全溝槽相反端之預定位置之孔口分別具有約45微米及約63微米之厚度，即，該孔口厚度係朝向安全溝槽相反端遞增，如圖7之實施例3所示。

[比較例1]

如同實施例1所述方式製造一電池，除了如圖1所示之盒體的角區上形成一安全溝槽，及如圖9所示，一孔口具有均一厚度。圖1之安全溝槽相反端之間的平直距離約16毫米。

[比較例2]

如同實施例1之方式製造一電池，除了如圖3所示之盒體的頂部區域上形成一安全溝槽，及如圖9所示，一孔口具有均一厚度，。

[實驗例1]

準備根據實施例1至3及比較例1至2所製造的五個電池，及該等電池的壓力係逐漸增加，以在該等電池的安全溝槽首先斷開時測量電池的斷開壓力，其平均結果如以下表1所示。

由表1可看出，實施例1至3之電池，每一個電池具有圓弧形狀安全溝槽形成於具有低應力之特定區域，因而該孔口厚度係朝向從安全溝槽相反端之中間遞減，具有相當高的斷開壓力為12.4、10.9、及7.7 kgf/cm² 。

另一方面，比較例1之電池的安全溝槽，其各自形成於具有相當高應之區域，即使在低壓力下可輕易地斷開該安全溝曹，雖然比較例1之電池的每一個安全溝槽之孔口厚度大於實施例1至3之電池的每一個安全溝槽之孔口厚度。

亦者，比較例2之電池的安全溝槽，其各自形成於如同實施例1至3的位置，及孔口厚度係相似於實施例2及在縱向係均一的，即使在低於實施例2以及實施例3之電池壓力下，該安全溝槽係被斷開的，雖然比較例2之電池的每一個安全溝槽之孔口厚度大於實施例3之電池的每一個安全溝槽之孔口厚度。

[實驗例2]

準備根據實施例1至3及比較例1所製造的二個電池，經完全充電，及對電池進行熱板試驗，而該電池係暴露在250℃溫度，結果如以下表2所示。

由表2可看出，實施例1至3之電池具有相當長的平均斷開時間為5分、4分37秒及4分14秒。另一方面，比較例1之電池的安全溝槽在相當短時間內可輕易地被斷開。

由於電池的內部溫度逐漸增加，該電池內之一電極分解，結果在電池內釋放氣體。由於氣體釋放，該電池之內部壓力亦隨著通過時間逐漸增加。

因此，在不容許電池斷開的中壓或低壓下，根據本發明之具有一安全溝槽的電池係不易被斷開的，藉此防止由於電極及揮發性氣體之洩漏而受損。

透過上述實驗可看出，在一電池位置上需要形成一安全溝槽，此處的應力係低的，足以從電池內有效地釋放氣體，藉此改善電池安全性。

雖然本發明之例舉實施情形已揭示說明性目的，此項技術領域中熟悉者將瞭解在不偏離本發明(如隨附申請專利範圍所揭露)之範圍及精神下，各種修飾、添加、及取代係可行的。

20‧‧‧盒體

30‧‧‧安全溝槽

100‧‧‧柱狀二次電池

200‧‧‧柱狀電池盒

210‧‧‧六面體盒體

211‧‧‧前面

212‧‧‧後面

220‧‧‧蓋體

230‧‧‧注入埠

300‧‧‧電極組件

400‧‧‧負極端子

600‧‧‧鋁製球件

610‧‧‧薄形金屬板

40‧‧‧盒體

60‧‧‧安全溝槽

80‧‧‧孔口

L‧‧‧長度

R‧‧‧半徑

W‧‧‧寬度

T‧‧‧厚度

h‧‧‧孔口高度

l‧‧‧孔口長度

t‧‧‧孔口厚度

圖1係說明具有習用安全溝槽之柱狀二次電池的基本示意圖。

圖2係說明本發明使用的柱狀二次電池之示意圖。

圖3係說明根據本發明之一具體實施例，具有一安全溝槽之柱狀二次電池的基本示意圖。

圖4係說明圖3之柱狀二次電池的應力分布照片。

圖5係說明根據本發明之另一具體實施例，具有一安全溝槽之柱狀二次電池的應力分布照片。

圖6係說明圖3之包括該安全溝槽之部分柱狀二次電池的平面示意圖。

圖7係說明圖6之厚度對孔口區域之標繪圖。

圖8係說明圖3之安全溝槽的垂直剖面照片。

圖9係說明圖1之安全溝槽垂直剖面照片。

100．．．柱狀二次電池

200．．．柱狀電池盒

210．．．六面體盒體

211．．．前面

212．．．後面

220．．．蓋體

230．．．注入埠

300．．．電極組件

400．．．負極端子

600．．．鋁製球件

610．．．薄形金屬板

Claims (16)

1. 一種柱狀二次電池，包含一電極組件，係由一負極、一正極及一隔板所構成，其係以密封狀態安裝於一柱狀電池盒，該電池盒包含一在頂端開口之六面體盒體及一結合至該盒體開口頂部之盒蓋，該六面體盒體係由金屬材料作成，該盒蓋具有一電極端子；其中，該盒體具有0.4毫米或以下之厚度；該盒體係配設一區域，當電池內發生高壓力時，在配置欲被斷開的線形安全溝槽之高壓力狀態中，該區域顯示一應力分布等於40%或以下的盒體最大應力(S_MAX )；該安全溝槽配置於於一結構，其中該盒體的殘留厚度(‘孔口厚度’)以縱向從安全溝槽相反端朝向中間減少；其中，在該盒體的每一個主表面之垂直中心軸區形成該安全溝槽；以及其中，在具有尺寸等於1/4至1/2的盒體側面寬度之中間位置及在具有尺寸等於1/20至1/5的盒體之垂直長度的上部或下部位置上形成該安全溝槽。
2. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該盒體具有0.2至0.4毫米厚度。
3. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中在電池內斷開該安全溝槽之高壓力係為正常狀態下電池內部壓力之兩倍或以上。
4. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該安全溝槽係形成於盒體之一區域，該區域顯示一應力分布等於10至40%的盒體最大應力(S_MAX )。
5. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該安全溝槽係形成於盒體之一區域，該區域係對應於該盒體的開口頂部與安裝於盒體內的電極組件頂部之間的間隔。
6. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該安全溝槽係形成圓弧形狀。
7. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該圓弧形狀安全溝槽具有一曲率半徑等於該盒體的垂直長度之1/2至1.5倍。
8. 如申請專利範圍第7項之柱狀二次電池，其中該安全溝槽係形成向上圓弧形狀，其中該圓弧形狀的曲率中心係位於上方，或形成向下圓弧形狀，其中該圓弧形狀曲率中心係位於下方。
9. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該孔口厚度具有一平均值等於40至70%的盒體厚度。
10. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該安全溝槽的最小孔口厚度係具有尺寸等於20至50%的盒體厚度。
11. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該孔口厚度係從安全溝槽的相反端朝向中間遞減。
12. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中在該安全溝槽中間的孔口厚度具有尺寸等於40至70%的在該安全溝槽相反端的孔口厚度。
13. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該安全溝槽的垂直剖面係形成向下楔形。
14. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該安全溝槽的垂直剖面係形成梯形。
15. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該電極組件係包含一果凍捲體。
16. 如申請專利範圍第1項之柱狀二次電池，其中該二次電池係包含一鋰二次電池。