二次电池

摘要

本发明公开了一种二次电池。二次电池包括：电极组件，具有正极和负极；罐，容纳电极组件，并电连接到正极和负极中的一个；盖组件，密封罐的顶部开口；放电引发构件，被构造成电连接罐与正极和负极中的另一个，并且在二次电池被挤压时引起耗用电流。

权利要求

1.一种二次电池，所述二次电池包括：

电极组件，具有正极和负极；

罐，容纳电极组件，并电连接到正极和负极中的一个；

盖组件，密封罐的顶部开口，并且包括绝缘板和端子板；

绝缘壳，位于所述电极组件和所述盖组件之间；

放电引发构件，包括位于所述绝缘壳内的导电板，其中，所述导电板包括电极接线片通孔，所述电极组件的电极接线片穿过所述电极接线片通孔，其中，所述导电板被构造成在二次电池被横向挤压时电连接穿过所述电极接线片通孔的电极接线片并且引起耗用电流。

2.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述绝缘板包括：底板，具有边缘；侧壁，从所述底板的边缘向下突出。

3.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述导电板堆叠在所述绝缘壳的上表面上。

4.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述导电板和所述绝缘壳通过嵌件成型形成为单个实体。

5.如权利要求1所述的二次电池，其中，穿过所述导电板的电极接线片通孔的所述电极接线片是负极接线片。

6.如权利要求1所述的二次电池，所述罐电连接到所述电极组件的正极。

说明书

二次电池

技术领域

[0001] 实施例涉及一种二次电池，更具体地讲，涉及一种这样的二次电池，即，这种二次电池在被横向挤压时通过耗用电流(current drain)来快速放电，从而防止由于电池过热而造成的着火或爆炸。

背景技术

[0002] 二次电池的电压由于例如与电极组件内部或外部短路、过充电或过放电而会迅速升高。由于电压的迅速升高而产生的过热会造成例如着火或爆炸的事故。

[0003] 近年来由二次电池引起的着火或爆炸已经使消费者产生一种不安全感，并且对电池可靠性的认识变低。同样，进口二次电池的国家更频繁地要求安全测试和标准。

[0004] 在对二次电池的安全测试中，在例如单电池短路、异常充电、过充电和强制放电的电气条件下以及在例如振动和冲击的物理条件下，测试锂离子单电池(cell)的着火和爆炸。

[0005] 具体而言，在对二次电池的横向挤压测试中，突然从外部对电池罐的相对的两侧施加压力，测试电池相对于变形的安全性。当二次电池被横向挤压时，电池组件会变形，会使正极板的活性材料与负极板的活性材料直接接触而会发生电化学反应，从而造成短路。这样就可能增加产生烟和火焰的可能性，并引起爆炸的高度危险。如果在由于正极板的活性材料与负极板的活性材料的接触而导致发生短路之前，通过不同的路径来引发受控的电流放电，则可以大大降低着火和爆炸的危险。

[0006] 通常，当二次电池被横向挤压时，电池的罐首先受到挤压而变形。如果通过使罐和极性与罐的极性不同的元件之间电学短路来实现受控的耗用电流，则可以大大降低电池的着火和爆炸的危险。

发明内容

[0007] 因此，实施例旨在提供一种二次电池，该二次电池基本上克服了由于现有技术的局限性和缺点造成的一个或多个问题。

[0008] 因此，一个实施例的特征在于提供一种二次电池，这种二次电池在被横向挤压时通过耗用电流迅速放出电流。

[0009] 以上和其它特征和优点的至少一个可以通过提供一种二次电池来实现，所述二次电池包括：电极组件，具有正极和负极；罐，容纳电极组件，并电连接到正极和负极中的一个；盖组件，密封罐的顶部开口；放电引发构件(discharge inducing member)，被构造成电连接罐与正极和负极中的另一个，并且被构造成在二次电池被挤压时引起耗用电流。

[0010] 罐可以包括宽面以及比宽面窄的第一窄面和第二窄面，放电引发构件可以包括沿着朝向罐的窄面之一的方向延伸的端子板，并且被构造成在二次电池被横向挤压时接触罐的一个面。

[0011] 盖组件可以包括绝缘板，端子板和绝缘板均可以具有第一端，端子板的第一端和绝缘板的第一端均可以面向罐的第一窄面，端子板的第一端可以比绝缘板的第一端长，端子板的第一端可以被构造成在二次电池被横向挤压时接触罐的第一窄面。

[0012] 二次电池可以包括位于端子板的第一端和罐的第一窄面之间的间隙d，所述间隙可以为大约0.5mm至大约0.3mm。

[0013] 端子板的第一端和罐的第一窄面之间的间隙d可以为大约1mm。

[0014] 绝缘板可以包括：底板，具有边缘；侧壁，从底板的至少一个边缘延伸；非壁部分，位于绝缘板的面向第一窄面的第一端处。

[0015] 盖组件可以包括绝缘板，端子板和绝缘板均可以具有第二端，端子板的第二端和绝缘板的第二端可以面向所述罐的第二窄面，端子板的第二端可以比绝缘板的第二端长，端子板的第二端可以被构造成在二次电池被横向挤压时接触罐的宽面。

[0016] 绝缘板可以包括：底板，具有边缘；侧壁，从底板的至少一个边缘延伸；非壁部分，位于绝缘板的面向第二窄面的边缘处。

[0017] 正极可以包括正极接线片，罐可以电连接到电极组件的正极接线片。

[0018] 负极可以包括负极接线片，端子板可以电连接到电极组件的负极接线片。

[0019] 二次电池还可以包括位于电极组件和盖组件之间的绝缘壳，其中，放电引发构件包括位于绝缘壳内的导电板。

[0020] 导电板可以堆叠在绝缘壳的上表面上。

[0021] 导电板和绝缘壳可以通过嵌件成型形成为单个实体。

[0022] 导电板可以包括电极接线片通孔，电极组件的电极接线片穿过所述电极接线片通孔。

[0023] 穿过导电板的电极接线片通孔的电极接线片可以是负极接线片。

[0024] 罐可以电连接到电极组件的正极。

附图说明

[0025] 通过参照附图来详细地描述示例性实施例，对于本领域技术人员而言，上述和其它特征和优点将变得更加清楚，在附图中：

[0026] 图1示出了根据实施例的二次电池的分解透视图；

[0027] 图2示出了图1中示出的二次电池的局部纵向剖视图；

[0028] 图3示出了沿着图2中的A-A′线截取的剖视图；

[0029] 图4示出了根据另一实施例的二次电池的剖视图；

[0030] 图5示出了图1中的二次电池处于横向挤压状态下的剖视图；

[0031] 图6示出了图4中的二次电池处于横向挤压状态下的剖视图；

[0032] 图7示出了根据又一实施例的二次电池的分解透视图；

[0033] 图8示出了图7中示出的二次电池的局部纵向剖视图；

[0034] 图9示出了沿着图8中的B-B′线截取的剖视图；

[0035] 图10示出了图7中示出的二次电池处于横向挤压状态下的剖视图。

具体实施方式

[0036] 于2008年6月23日在韩国知识产权局提交了发明名称为“SecondaryBattery(二次电池)”的第10-2008-0059129号韩国专利申请，其内容通过引用全部包含于此。

[0037] 现在，将在下文参照附图更充分地描述示例实施例；然而，示例实施例可以以不同的形式来实施，而不应该被理解为局限于在这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底且完全的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。

[0038] 在附图中，为了示出的清晰起见，可能夸大层和区域的尺寸。也应该理解，当层或元件被称作“在”另一层或基底“上”时，该层或元件可以直接在另一层或基底上，或者也可以存在中间层。此外，应该理解，当层被称作“在”另一层“下”时，该层可以直接在另一层下，也可以存在一个或多个中间层。此外，还应该理解，当层被称作“在”两个层“之间”时，该层可以是这两层之间唯一的层，或者也可以存在一个或多个中间层。相同的标号始终表示相同的元件。

[0039] 如这里所使用的，表达方式“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是在操作中的合取和析取的开放式表达方式。例如，表达方式“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”中的每个包括如下含义：只有A；只有B；只有C；同时有A和B两个；同时有A和C两个；同时有B和C两个；同时有A、B和C所有这三个。此外，除非通过将这些表达方式与术语“由...组成”组合来明确指出与此相反，否则这些表达方式是开放式的。例如，表达方式“A、B和C中的至少一个”还可包括第n构件，这里，n大于3，而表达方式“从由A、B和C组成的组中选择的至少一个”并不包括第n构件。

[0040] 如在这里使用的，除非与术语“任意一个”结合使用，否则表达方式“或”不是“排它性的或”。例如，表达方式“A、B或C”包括只有A、只有B、只有C、同时有A和B两个、同时有A和C两个、同时有B和C两个、同时有A、B和C所有这三个，而表达方式“A、B或C中的任意一个”是指只有A、只有B和只有C这三者之一，而不表示同时有A和B两个、同时有A和C两个、同时有B和C两个以及同时有A、B和C所有这三个中的任何一个。

[0041] 如在这里使用的，单数形式是可以与单个项或多个项结合使用的开放式术语。例如，术语“金属”可以表示单一成分(single compound)(例如，铝)或多种成分(multiple compounds)的混合(例如，与镍混合的铝)。

[0042] 在下文，参照附图来详细地描述实施例。在整个附图中使用相同的标号来表示相同或相近的部件。会省略对在此包含的公知功能和结构的详细描述，以避免使主题不明确。

[0043] 图1示出了根据实施例的二次电池100的分解透视图。图2示出了二次电池100的局部纵向剖视图。图3示出了沿着图2中的A-A′线截取的剖视图。

[0044] 参照图1至图3，二次电池100可以包括罐110、位于罐110内的电极组件120和密封罐110的顶部开口的盖组件130。罐110可以是顶部打开的长方体形状。罐110可以包括：一对宽面111，以预定的距离隔开并具有相对大的面积；一对窄面112，其面积小于宽面111的面积；底面113，处于宽面111和窄面112的下端，并与宽面和窄面成直角。可以通过例如深冲压(deepdrawing)工艺来制造罐110，宽面111、窄面112和底面113可以形成为单体(single body)。

[0045] 横向挤压会造成因例如外力挤压窄面112而导致罐110的变形的结果。当出现横向挤压时，首先会使窄面112变形，接着会使宽面111和底面113变形，最后会使罐110内的电极组件120变形。因此，可以这样构造实施例的二次电池100，即，当被横向挤压时，罐110的窄面112首先会接触盖组件130的端子板133，以引发受控的放电。例如，罐110可以包含钢、铝和/或它们的等价物，然而，实施例不限于此。

[0046] 电极组件120可以包括正极板121、负极板122及置于正负极板之间的分隔件123。在电极组件120中，可以以凝胶卷(jelly-roll)构造来缠绕正极板121、负极板122和分隔件123。

[0047] 具体地讲，电极组件120可以包括：正极板121，涂覆有正极活性材料；负极板122，涂覆有负极活性材料；分隔件123，位于正极板121和负极板122之间，用来防止短路并仅仅允许离子(例如，锂离子)的传递。正极板121可以由例如铝箔制成，负极板122可以由例如铜箔制成，分隔件123可以由例如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制成，然而，实施例不限于此。以预定长度向上突出的正极接线片124可以连接到正极板121。以预定长度向上突出的负极接线片125可以连接到负极板122。正极接线片124可以由例如铝制成，负极接线片125可以由例如镍制成，然而，实施例不限于此。

[0048] 在罐110内，电解液可以与电极组件120设置在一起。电解液可以起着用来传递例如锂离子的媒介的作用，锂离子可以是在二次电池100中通过充放电期间的化学反应而在正极板121和负极板122处产生的。电解液可以包括例如非水有机电解液、锂盐和高纯有机溶剂的混合物，并且也可以包括使用聚合电解质的聚合物。

[0049] 盖组件130可以结合到罐110的上部，用来防止电极组件120向外分离，并用来防止电解液的泄漏。盖组件130可以包括盖板131、绝缘板132和端子板133，其中，盖板131、绝缘板132和端子板133可以按顺序结合在一起。

[0050] 盖板131可以由金属(例如，铝或铝合金)板制成，并且在尺寸和形状上可以对应于罐110的顶部开口110a。端子通孔131a可以形成在盖板131的中心，用于电解液注入的电解液注入孔131b可以形成在盖板131的端部。负极端子134可以插入到端子通孔131a中，管状垫圈135可以放置在端子通孔131a和负极端子134的头部之间，用于插入负极端子134时的绝缘。在罐110的顶部开口110a处装配盖组件130之后，可以通过电解液注入孔131b来注入电解液。在注入电解液之后，可以通过密封塞136来气密性地密封电解液注入孔131b。

[0051] 绝缘板132可以像垫圈135一样包含绝缘材料，并且可以安装在盖板131的下方。绝缘板132可以包括：底板(base plate)132b，具有与盖板131的端子通孔131a对应的端子通孔132a；侧壁132c，从底板132b的边缘延伸。可以使绝缘板132的底板132b与盖板
131的下表面紧密接触，侧壁132c可以面向下。

[0052] 绝缘板132可以在底板132b的边缘包括非壁部分(unwalled portion)132d，其中，非壁部分不包括侧壁132c。底板132b的大小可以对应于端子板133的面积，侧壁132c的高度可以对应于端子板133的厚度。底板132b边缘处的非壁部分132d可以面向罐110的窄面112之一(第一窄面112a)。因此，端子板133的第一端133b可以经过绝缘板132的非壁部分132d向外突出。

[0053] 端子板133可以包含例如镍或镍合金的金属，并且可以安装在绝缘板132的底板132b的下表面处。端子板133可以包括与绝缘板132的端子通孔132a对应的端子通孔
133a。

[0054] 经过绝缘板132的非壁部分132d突出的端子板133可以具有足够的长度，从而当二次电池被横向挤压时，端子板133可以接触罐110的窄面112。端子板133的第一端133b与罐110的窄面112之间的间隙d可以为大约0.5mm至大约3.5mm。

[0055] 保持间隙d为大约0.5mm或更大可以有助于确保端子板133的第一端133b与罐110的窄面112不是靠得太近。这样可以有助于防止因横向挤压在不引起罐变形的情况下使端子板133的第一端133b与罐接触和造成不期望的放电。保持间隙d为大约3.5mm或更小可以有助于确保电极组件120在端子板133接触罐110之前没有明显的变形，这样可以防止在电极组件120中发生内部短路，返过来又防止了电池着火或爆炸。因此，为了实现期望的目的，考虑到组件公差，可以将间隙d设定为大约0.5mm至大约3.5mm。

[0056] 优选地，端子板133的第一端133b与罐110的窄面112之间的间隙d为大约1mm。大约1mm的间隙d可以防止在横向挤压之前因轻微的外部冲击在不引起电池变形的情况下造成的不期望的耗用电流，而且当电池被横向挤压时，依然会在电极组件120中电短路之前引起受控的耗用电流。

[0057] 可以穿过盖板131的端子通孔131a、绝缘板132的端子通孔132a和端子板133的端子通孔133a来插入负极端子134。当穿过端子通孔131a、132a和133a插入负极端子134时，负极端子134可以通过垫圈135与盖板131绝缘，并且可以电连接到端子板133。因此，连接到负极端子134的端子板133可以具有负极性。

[0058] 负极端子134可以连接到负极接线片125，正极接线片124可以连接到盖板131；因此，连接到盖板131的罐110会具有正极性。因此，当具有负极性的端子板133与具有正极性的罐110接触时，可以发生受控的放电。如果正极接线片124连接到负极端子134，并且负极接线片125连接到盖板131，则罐110的极性和端子板133的极性可以相应地改变。

[0059] 在罐110的内部，还可以在电极组件120和盖组件130之间设置绝缘壳140。绝缘壳140可以包括：正极接线片凹陷(setback)141，正极接线片124可以通过正极接线片凹陷141连接到盖板131；负极接线片通孔142，负极接线片142可以通过负极接线片通孔142连接到端子板133。

[0060] 接下来，描述根据另一实施例的二次电池。与上面描述的二次电池100一样，根据另一实施例的二次电池200可以包括罐110、位于罐110内的电极组件120和密封罐110的顶部开口的盖组件230。罐110、电极组件120和盖组件230中的一些元件的构造与二次电池100的罐、电极组件和盖组件中的那些元件的构造相同，因此省略了重复描述。

[0061] 参照图4，在二次电池200中，盖组件230的绝缘板232和端子板233可以不同于上面描述的二次电池100中的相应部件。在二次电池200中，绝缘板232可以包括侧壁232c和沿着面向罐110的第二窄面112b的方向的非壁部分232d。

[0062] 端子板233可以比绝缘板232长。即，端子板233的第二端233c可以向外突出到绝缘板232之外。端子板233的第二端233c可以经过非壁部分232d突出。

[0063] 正极接线片124可以安装在端子板233的第二端233c和罐110的第二窄面112b之间。当被横向挤压时，端子板233的第二端233c可以与罐110的宽面111接触，而不是与罐110的第二窄面112b接触，从而引起受控的电流放电。因此，没有必要限制端子板233的第二端233c与罐110的第二窄面112b之间的间隙d′。

[0064] 接下来，描述具有上述构造的二次电池的功能。参照图3和图5，在二次电池100中，正极接线片124和负极接线片125可以连接到盖组件130，然后，盖组件130可以结合到罐110的顶部开口110a。在这种状态下，端子板133的第一端133b可以与罐110的第一窄面112a分开间隙d。

[0065] 当由于例如施加到罐110的窄面112a和11b的外力而导致二次电池100被横向挤压时，罐110的第一窄面112a会接触端子板133的第一端133b。因此，在横向挤压的初期状态，具有正极性的罐110会接触具有负极性的端子板133，导致迅速的、受控的电流放电。会在电极组件120变形之前就发生这样的电流放电，从而防止了因电极组件120的过热而造成的电池着火或爆炸。

[0066] 如上所述，在被横向挤压的二次电池100中，罐110的第一窄面112a会接触端子板133的第一端133b，从而引起在横向挤压的初期状态引起受控的耗用电流。

[0067] 此外，参照图4和图6，在二次电池200中，正极接线片124和负极接线片125可以连接到盖组件230，然后，盖组件230可以连接到罐110的顶部开口110a。在这种状态下，端子板233的突出到绝缘板232的非壁部分232d之外的第二端233c会与罐110的第二窄面112b和宽面111分离。

[0068] 当由于例如施加到罐110的窄面112a和11b的外力而导致二次电池200被横向挤压时，罐110的宽面111会弯曲，并且宽面111之一会接触端子板233的第二端233c。因此，具有正极性的罐110会接触具有负极性的端子板233，导致迅速的、受控的电流放电。会在因例如内部短路而造成电极组件12过热之前就发生这样的电流放电，从而防止了例如电池着火或爆炸的事故。如上所述，在被横向挤压的电极组件200中，罐110的宽面111之一会接触端子板233的第二端233c，从而引起受控的放电。

[0069] 接下来，描述根据又一实施例的二次电池。图7示出了根据实施例的二次电池300的分解透视图。图8示出了图7的二次电池的局部纵向剖视图。图9示出了沿着图8中的B-B′线截取的剖视图。

[0070] 参照图7至图9，二次电池300可以包括：罐110；电极组件120，位于罐110内；盖组件330，密封罐110的顶部开口；绝缘壳340，使电极组件120与盖组件330绝缘；导电板350，位于绝缘壳340的上表面上。

[0071] 二次电池300中的罐110和电极组件120的构造可以与上面描述的二次电池100中的罐110和电极组件120的构造相同，因而省略了对它们的重复描述。对于相同的元件使用相同的标号。

[0072] 盖组件330可以包括盖板131、绝缘板332和端子板333。二次电池300中的盖板131可以与上面描述的二次电池100中的盖板相同，因而省略了对它的重复描述。

[0073] 绝缘板332可以包括：底板332b，具有端子通孔332a；侧壁332c，从底板332b的边缘向下突出。在绝缘板332内，侧壁332c可以沿着底板332b的四条边连续地形成，并且可以包围安装在绝缘板332的下表面处的端子板333的四条边。

[0074] 端子板333可以包括与绝缘板332的端子通孔332a对应的端子通孔333a，并且不会比绝缘板332长。端子板333的端部不会从绝缘板332向外突出。

[0075] 绝缘壳340可以包括底板341和沿着底板341的两条长边向上突出的肋342。底板341可以包括正极接线片凹陷343和负极接线片通孔344。电极组件120的正极接线片124可以通过正极接线片凹陷342电连接到盖板131。电极组件120的负极接线片125可以通过负极接线片通孔344电连接到端子板333。

[0076] 导电板350可以包括：正极接线片凹陷351，正极接线片124可以穿过正极接线片凹陷351；负极接线片通孔352，负极接线片125可以穿过负极接线片通孔352。正极接线片凹陷351的横截面可以比正极接线片124的横截面大，负极接线片通孔352的横截面可以比负极接线片125的横截面大。正极接线片124和负极接线片125不会接触导电板350。

[0077] 导电板350可以比绝缘壳340的底板341长。导电板350的端部可以接触罐110的窄面112，导电板350可以具有正极性(与罐110的极性相同)。

[0078] 在图7和图8的二次电池300中，导电板350和绝缘壳340被描述为分开的实体。绝缘壳340可以由例如合成树脂制造；导电板350可以在绝缘板340的成型过程中通过嵌件成型(insert molding)来形成。因此，绝缘壳340和导电板350也可以形成为单个实体。

[0079] 接下来，描述具有以上构造的二次电池300的功能。参照图9和图10，在二次电池300中，在横向挤压之前，电极组件120的负极接线片125会通过导电板350的负极接线片通孔352连接到盖组件330的端子板333。负极接线片125不会电连接到导电板350。

[0080] 导电板350的端部可以接触罐110的窄面112，导电板350可以具有正极性。即使电极组件120的正极接线片124在穿过导电板350的正极接线片凹陷351的同时可能与导电板350接触，因为正极接线片124和导电板350会具有相同的极性，所以也不会发生短路。

[0081] 当由于例如施加到罐110的窄面112的外力而导致二次电池300被横向挤压时，绝缘壳340和处于绝缘壳340的上表面处的导电板350会由于罐110的宽面111的变形而变得弯曲。会使负极接线片通孔352扭曲，并且负极接线片125会接触导电板350，从而引起受控的电流放电。

[0082] 此外，如果二次电池300被进一步横向挤压，则导电板350会向上弯曲；导电板350的上表面会接触被弯曲成“之”字形形状的负极接线片125的弯曲表面125a，引起了进一步的受腔的电流放电，这是有利的。

[0083] 如上所述，在被横向挤压的电极组件300中，电连接到具有正极性的罐110的导电板350会接触负极接线片125，从而引起迅速的、受控的电流放电。会在横向挤压的初期状态就发生这样的电流放电，从而防止了因例如电极组件120的过热而造成的例如电池着火或爆炸的事故。在二次电池300中，当被横向挤压时，绝缘壳340的上表面处的导电板350会接触罐110；穿过绝缘壳340的负极接线片125会接触导电板350，从而引起受控的耗用电流。

[0084] 已经在此公开了示例性实施例，虽然使用了具体的术语，但是这些术语被使用并将被解释为仅仅是一般性和描述性的意思，而不是出于限制性的目的。因此，本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求所阐述的本发明的精神和范围的情况下，可进行形式和细节上的各种改变。