包括具有用于阻斷泄漏路徑的突起的安全閥的帽組件和包括該帽組件的鋰二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能夠重復(fù)充電和放電的鋰二次電池，并且更具體而言，本發(fā)明涉及一 種安全性比現(xiàn)有鋰二次電池更高的鋰二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)設(shè)備的逐漸發(fā)展，對(duì)于這樣的移動(dòng)設(shè)備的需求也隨之增加，作為移動(dòng)設(shè) 備的能量來(lái)源，對(duì)二次電池的需求也急劇增加。在這些二次電池中，鋰二次電池具有高能量 密度和放電電壓，對(duì)此已進(jìn)行了大量研究，并且其現(xiàn)在已被商業(yè)化并廣泛使用。
[0003] 基于電池殼體的形狀，二次電池可以被分類(lèi)為具有安裝在圓柱形金屬罐中的電極 組件的圓柱形電池、具有安裝在棱柱形金屬罐中的電極組件的棱柱形電池、或具有安裝在 由鋁層壓片制成的袋狀電池殼體中的電極組件的袋狀電池。
[0004] 圖1是典型地示出一般圓柱形電池的豎直截面透視圖。
[0005] 參照?qǐng)D1，通過(guò)將果凍卷型(纏繞型）電極組件120放置在圓柱形容器130中，將電解 質(zhì)注入圓柱形容器130,并且將具有電極端子(例如，正電極端子;未示出）的頂帽140聯(lián)接到 圓柱形容器130的開(kāi)口的上端來(lái)制造圓柱形二次電池100。
[0006] 電極組件120被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，其中，在分隔物123被置于正電極121和負(fù)電 極122之間的狀態(tài)下將正電極121和負(fù)電極122纏繞成圓圈。圓柱形中心銷(xiāo)150被插入在電極 組件120的纏繞中心（即，果凍卷的中心）中。中心銷(xiāo)150通常由金屬材料制成，使得該中心銷(xiāo) 150呈現(xiàn)預(yù)定的強(qiáng)度。中心銷(xiāo)150被構(gòu)造成具有通過(guò)卷繞金屬片形成的中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)。中 心銷(xiāo)150用于固定和支撐電極組件120。此外，中心銷(xiāo)150用作用于排出在電池的充電和放電 期間或在電池的運(yùn)行期間通過(guò)電池中的反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的通道。
[0007] 參照?qǐng)D2，頂帽140突出以形成正電極端子。頂帽140具有排放端口。在頂帽140下方 順序布置:用于在電池中的溫度增大時(shí)通過(guò)電池電阻的顯著增加而中斷電流的正溫度系數(shù) (PTC)元件142,在電池中的壓力增大時(shí)破裂以排放氣體的安全閥143,和連接板145,該連接 板145聯(lián)接到在其上端一側(cè)的安全閥143并且經(jīng)由在其下端一側(cè)的引線146連接到電極組件 144的正極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 技術(shù)問(wèn)題
[0009] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在高焊接強(qiáng)度下具有高成品率的帽組件，由此提高 可加工性，與現(xiàn)有鋰二次電池不同。此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種鋰二次電池，其 能夠阻斷氣體或電解質(zhì)流出鋰二次電池的泄漏路徑，由此具有改進(jìn)的安全性。
[0010]技術(shù)解決方案
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，能夠通過(guò)提供一種帽組件來(lái)實(shí)現(xiàn)上述和其它目的，該帽 組件被設(shè)計(jì)為如下所述，以便即使在高焊接強(qiáng)度下也具有高成品率，由此提高可加工性。
[0012] 帽組件可以包括電流中斷構(gòu)件和安全閥，電流中斷構(gòu)件包括第一聯(lián)接部、從第一 聯(lián)接部延伸的第一外周部和在第一外周部處形成的第一氣體排出部;安全閥包括第二聯(lián)接 部、從第二聯(lián)接部延伸的第二外周部和在第二外周部處形成的第二氣體排出部，第二聯(lián)接 部具有聯(lián)接到第一聯(lián)接部的一個(gè)表面和在其另一表面形成的突起，使得突起在與第二聯(lián)接 部的一個(gè)表面相反的方向上突出。
[0013] 第二聯(lián)接部可具有等于或大于電流中斷構(gòu)件的第一聯(lián)接部的最小厚度的1.5倍的 最大厚度。具體而言，第二聯(lián)接部的最大厚度可等于電流中斷構(gòu)件的第一聯(lián)接部的最小厚 度的2倍至5倍。根據(jù)情況，第二聯(lián)接部的最大厚度可包括突起的厚度。在所述突起的厚度增 加、并且電流中斷構(gòu)件的第一聯(lián)接部的最小厚度減小的情況下，能夠有效地將氣體或電解 質(zhì)沿其泄漏的泄漏路徑與外部環(huán)境相隔離。結(jié)果，能夠提高成品率和可加工性。第二聯(lián)接部 可包括非突起部。在這種情況下，非突起部可具有等于或小于第一聯(lián)接部的最小厚度的平 均厚度。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例，第一聯(lián)接部可以包括從第一外周部向著第二聯(lián)接 部的一個(gè)表面突出的突出部或從第一外周部向著第二聯(lián)接部的一個(gè)表面彎曲的彎曲部。在 這種情況下，第一聯(lián)接部的最小厚度可以是突出部或彎曲部的厚度。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例，電流中斷構(gòu)件和安全閥可通過(guò)焊接彼此聯(lián)接?？?以在電流中斷構(gòu)件上向著安全閥進(jìn)行焊接。此時(shí)，第一聯(lián)接部和第二聯(lián)接部可彼此聯(lián)接，使 得當(dāng)在截面中觀察突起時(shí)，形成有從第一聯(lián)接部向著第二聯(lián)接部突出的焊接部。具體地，第 一聯(lián)接部和第二聯(lián)接部可以通過(guò)選自超聲波焊接、激光焊接、電阻焊接和電弧焊接中的一 種或更多種彼此聯(lián)接。通過(guò)焊接而使得第一聯(lián)接部和第二聯(lián)接部之間得以聯(lián)接的結(jié)果是， 電解質(zhì)或氣體沿其泄漏的泄漏路徑可以?xún)H形成在突起內(nèi)。
[0016] 焊接部被形成為脊部形。在脊部的最高部分延伸穿過(guò)突起的情況下，焊接表面和 基底材料之間限定的裂紋被直接連接到外部環(huán)境中，使得氣體或電解質(zhì)可以通過(guò)與傳統(tǒng)技 術(shù)相同的方式經(jīng)由裂紋泄漏。因此，在突起的厚度增加、并且電流中斷構(gòu)件的第一聯(lián)接部的 最小厚度降低的情況下，能夠有效地阻斷氣體或電解質(zhì)沿其泄漏的泄漏路徑。
[0017]焊接部的高度可以位于第二聯(lián)接部的最大厚度的范圍內(nèi)。焊接部的直徑可以位于 突起的底表面的面積或直徑的范圍內(nèi)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的電流中斷構(gòu)件的第一聯(lián)接部的最小厚度可以位 于等于傳統(tǒng)電流中斷構(gòu)件的第一聯(lián)接部的最小厚度的0.6倍至0.7倍的范圍內(nèi)。此外，第二 聯(lián)接部的最大厚度可等于或大于不具有突起的傳統(tǒng)安全閥的第二聯(lián)接部的最大厚度的2 倍。不具有突起的傳統(tǒng)安全閥的第二聯(lián)接部的最大厚度可以等于非突起部的厚度。
[0019] 具體而言，在傳統(tǒng)電流中斷構(gòu)件的第一聯(lián)接部的最小厚度為0.5mm的情況下，根據(jù) 本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的電流中斷構(gòu)件的第一聯(lián)接部的最小厚度可為〇.3mm。此外，在傳 統(tǒng)安全閥的第二聯(lián)接部的最大厚度為〇.3mm的情況下，根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的第 二聯(lián)接部的最大厚度可以是〇.7_。
[0020] 突起的底表面可以具有等于或比第一聯(lián)接部的面向第二聯(lián)接部的一個(gè)表面的對(duì) 應(yīng)表面大的面積。即，突起的底表面的面積可以等于或大于第一聯(lián)接部的對(duì)應(yīng)表面的面積。 此外，突起可以具有能夠以均勻高度完全覆蓋第一聯(lián)接部的四邊形截面形狀。
[0021] 第二聯(lián)接部的一個(gè)表面和另一表面可具有比第一聯(lián)接部的面向第二聯(lián)接部的一 個(gè)表面的對(duì)應(yīng)表面大的面積。
[0022] 帽組件可以進(jìn)一步包括用于電流中斷構(gòu)件的襯墊，其中，用于電流中斷構(gòu)件的襯 墊可包括第三聯(lián)接部和第三氣體排出部，第三聯(lián)接部安裝在電流中斷構(gòu)件的第一外周部 處，第三氣體排出部形成在第三聯(lián)接部處，使得第三氣體排出部與第一和第二氣體排出部 連通。
[0023] 第二外周部可包括從第二聯(lián)接部的外周彎曲的分隔壁部和從分隔壁部的外周彎 曲的外邊緣部。第二氣體排出部可以包括形成在第二聯(lián)接部和分隔壁部之間的彎曲區(qū)域處 的第二槽，以及形成在分隔壁部和外邊緣部之間的彎曲區(qū)域處的第一槽。
[0024] 第一氣體排出部可以是穿過(guò)第一外周部形成的通孔。此外，第三氣體排出部可以 是穿過(guò)第三聯(lián)接部形成的通孔。
[0025] 帽組件可被構(gòu)造成具有這樣的結(jié)構(gòu)：電流中斷構(gòu)件、用于電流中斷構(gòu)件的襯墊、安 全閥、正溫度系數(shù)(PTC)元件以及具有一個(gè)或更多個(gè)氣體排放端口的頂帽被堆疊設(shè)置，并且 襯墊可進(jìn)一步安裝在堆疊結(jié)構(gòu)的外周表面上。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供了構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)的電化學(xué)電池和使用該電化 學(xué)電池作為電源的設(shè)備，其中，具有上述結(jié)構(gòu)的帽組件被安裝電池殼體的開(kāi)口表面處，該電 池殼體具有接收有電極堆和電解質(zhì)。電極堆可包括正電極、負(fù)電極和分隔物，并且電極堆被 構(gòu)造成具有以下堆疊結(jié)構(gòu)，其中分隔物被置于正電極和負(fù)電極之間。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 結(jié)合附圖以及以下說(shuō)明，可以更清楚地理解本發(fā)明上述和其它目的、特征和其它 優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0028] 圖1是示出一般圓柱形二次電池的豎直截面透視圖；
[0029] 圖2是示出一般帽組件的豎直截面視圖；
[0030] 圖3是典型地示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的圓柱形二次電池的剖視圖；
[0031] 圖4是示出在圖3的電池中使用的安全閥的透視圖；
[0032]圖5是示出在圖3的電池使用的電流中斷構(gòu)件的透視圖；
[0033] 圖6是示出電流中斷構(gòu)件和一般安全閥之間的焊接部的截面照片;并且
[0034] 圖7和8是示出電流中斷構(gòu)件和根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的安全閥之間的焊 接部的截面照片。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 現(xiàn)在，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。但是，應(yīng)理解本發(fā)明的范圍不 受圖示實(shí)施例限制。
[0036] 圖3典型地示出了根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的圓柱形二次電池的剖視圖，圖4 是示出在圖3的電池中使用的安全閥的透視圖，并且圖5是示出在圖3的電池使用的電流中 斷構(gòu)件的透視圖。
[0037] 參照?qǐng)D3,根據(jù)本發(fā)明的電池100通過(guò)如下方式制造：將電極組件110插入到容器 200中，將電解質(zhì)注入到容器200中，并且將帽組件300安裝在容器200的敞開(kāi)的上端。
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