CN104518193B - 二次电池 - Google Patents

Abstract

一种二次电池包括电极组件、电池壳体和盖组件。电极组件包括第一电极和第二电极。电池壳体在其中容纳电极组件，并具有打开的表面。盖组件密封电池壳体，并包括联接到相应的第一电极和第二电极的第一端子部分和第二端子部分。在二次电池中，第一和第二端子部分中的至少一个被联接到包括多个可变板的可变构件。因此，电流的路径和阻抗可以在二次电池中改变，这样可以减少或防止因过电流引起的热量的产生。因而，可以减少或防止电池的***和起火，从而提高电池的安全性。

Description

二次电池

相关申请的交叉引用

此申请要求2013年10月8日递交到韩国知识产权局的韩国专利申请10-2013-0119633的优先权和权益，其全部内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明的方面涉及二次电池。

背景技术

随着电子、通信等产业迅速发展，诸如便携式摄像机、蜂窝电话和笔记本电脑的便携式电子设备的普及最近得以增加。因此，二次电池的使用也得以增加。二次电池不仅可用于便携式电子设备，也可用于需要高输出和高功率的中大型装置，诸如电动工具、汽车、空间运输装置、摩托车、小型摩托车和空中交通装置。用于中大型装置的二次电池可通过串联或并联连接多个电池单元使用大容量的电池模块或电池组。

因为用于中大型装置的二次电池使用多个电池单元，由于大量电流，热量不容易被排放到二次电池的外面。因此，二次电池可能会由于热量而***或燃烧。因此，已经进行各种研究来通过减少大量的锂离子和电子从电池的负电极朝正电极移动的速度来防止或减少电池由于电池的内部短路而***和/或起火的机率。

发明内容

本发明的实施例提供一种具有提供有多个可变板的可变构件的二次电池。

本发明的实施例还提供一种具有其中电流的路径可以被改变的结构的二次电池。

本发明的实施例还提供一种其中上部和下部未涂覆部分被提供在彼此不重叠的位置处的二次电池。

本发明的实施例还提供一种其中由绝缘材料形成的绝缘涂覆部分被提供为使得电流不流动的二次电池。

本发明的实施例还提供一种其中绝缘开口和切去部分被提供为使得电流的路径被延长的二次电池。

本发明的实施例还提供一种具有其中电流的阻抗可以被减小的结构的二次电池。

根据本发明的实施例，二次电池包括：包括第一电极和第二电极的电极组件；在其中容纳电极组件的电池壳体，电池壳体具有打开的表面；和密封电池壳体的盖组件，盖组件包括分别联接到第一电极和第二电极的第一端子部分和第二端子部分，其中第一端子部分和第二端子部分中的至少一个被联接到包括多个可变板的可变构件。

多个可变板可以是堆叠结构。

多个可变板中的每一个可以具有在相应的可变板的中心处并贯穿相应的可变板延伸的通孔。

绝缘涂覆部分可以在多个可变板的上表面或下表面处。没有绝缘涂覆材料的上部或下部未涂覆部分可以分别在多个可变板的上表面或下表面的一部分处。

上部未涂覆部分和下部未涂覆部分可以在多个可变板中的相应的可变板上彼此不重叠的位置处。

上部未涂覆部分可以在围绕多个可变板中的每一个可变板的通孔一部分的一个上部处。下部未涂覆部分可以在围绕多个可变板中的每一个可变板的通孔另一部分的另一下部处。

绝缘涂覆部分可以包括选自由乙烯基、橡胶、聚乙烯、锗、硅、二氧化硅、环氧树脂、聚合物、氧化铝、氧化镁和硒组成的组中的至少一种材料。多个可变板中的至少一个可以具有在绝缘涂覆部分处并贯穿可变板延伸的至少一个绝缘开口。

多个可变板中的至少一个可以具有在绝缘涂覆部分处的至少一个切去部分。

切去部分可以在可变板的侧部打开绝缘涂覆部分的一个端部。

电池壳体和第一端子部分可以具有正极性。可变构件可以被联接到第一端子部分的下部并具有正极性。

可变构件可以是其中第一可变板、第二可变板和第三可变板被堆叠的结构。薄膜层可以在第二可变板的上表面和下表面上，第二可变板在第一可变板和第三可变板之间。

第一可变板、第二可变板和第三可变板可以包括选自由碳(C)、铁(Fe)、镍(Ni)、铬(Cr)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)和硫(S)组成的组中的至少一种材料。第一可变板、第二可变板和第三可变板可以包括不同的材料。

可变构件可以进一步包括在多个可变板中的至少一个处并在可变板中的两个可变板之间的导电构件。

如上所述，根据本发明的二次电池的示例性实施例，提供有多个可变板的可变构件可以被联接到(例如，电紧固到)正电极端子，这样由在内部短路中出现的过电流产生的热量可以被降低，从而增大电池的安全性。

进一步，绝缘涂覆部分、上部未涂覆部分和下部未涂覆部分可被形成在可变构件中，这样有可能控制电流的流动并改变可变构件的阻抗。

进一步，上部和下部未涂覆部分可被定位为彼此不重叠，这样电流的流动路径被延长。因此，有可能减少或最小化流动电流的量，从而降低电池中产生和/或集聚的热量。

进一步，绝缘涂覆部分可被提供到可变板，这样电流的流动路径可以被任意地控制。

进一步，通过提供绝缘开口和切去部分，电流的流动路径可以被进一步延长，这样在出现过电流时流动电流的量可以被减少，从而减少或防止热量的产生。

进一步，可变构件的阻力可以通过堆叠由不同材料制成的可变板来控制，这样电流的流动速度被降低，从而减少或防止电池***和起火的机率。

附图说明

现在将在下文中参考附图更充分地描述示例性实施例；然而，本发明可体现为不同的形式，并且不应被解释为限于本文所提出的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开将是充分和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。

在图中，为了说明清楚，尺寸可能被夸大。将理解的是，当元件被称为在两个元件“之间”时，它可以是这两个元件之间的唯一元件，或者也可以存在一个或多个中间元件。在全文中，相同的附图标记指代相同的元件。

图1是示出了根据本发明的实施例的二次电池的外观的透视图。

图2是示出了根据本发明的该实施例的盖组件的分解透视图。

图3是沿根据本发明的该实施例的二次电池的线A-A'截取的局部剖视图。

图4是示出了图3所示的可变板的部分的放大图。

图5A是示出了根据本发明的另一实施例的二次电池中的可变板的前表面的视图，图5B是示出了该可变板的后表面的视图，图5C是该可变板的剖视图。

图6A是示出了根据本发明的另一实施例的二次电池中的可变板的前表面的视图，图6B是示出了该可变板的后表面从左至右旋转180度的视图。

图7A是示出了根据本发明的又一实施例的二次电池中的可变板的俯视图，图7B是根据本发明的又一实施例的可变板的剖视图，图7C是根据本发明的又一实施例的可变板的剖视图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，将简单地通过例示的方式示出和描述本发明的仅某些示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的那样，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。因此，图和描述在本质上将被视为说明性的，而不是限制性的。此外，当元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上，或间接在另一元件上，它们之间***有一个或多个中间元件。另外，当元件被称为“连接到”另一元件时，它可以直接连接到另一元件，或者间接连接到另一元件，它们之间***有一个或多个中间元件。在下文中，相同的附图标记指代相同的元件。当放在一列元件之前时，诸如“…中的至少一个”的表述修饰的是整列元件，而不是修饰该列的单个元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任何和所有组合。进一步，当描述本发明的实施例时，使用“可以”是指“本发明的一个或多个实施例”。

图1是示出了根据本发明的实施例的二次电池100的外观的透视图。图2是示出了根据本发明的该实施例的盖组件的分解透视图。图3是沿根据本发明的该实施例的二次电池100的线A-A'截取的局部剖视图。

如图1至图3所示，根据此实施例的二次电池100包括：被配置为具有第一和第二电极部分(例如，第一和第二电极)的电极组件；被配置为在其中容纳电极组件的电池壳体7，电池壳体7具有打开的表面；以及被配置为密封(例如，气密密封)电池壳体7的盖组件，盖组件具有联接到(例如，电连接到)相应的第一电极部分和第二电极部分的第一端子部分2和第二端子部分6(例如，第一端子和第二端子)。

电池壳体7可以具有正极性(例如，可以被正偏压)，并被形成为矩形形状以在其中容纳电极组件和电解质。虽然已经在图1中示出电池壳体7被形成为矩形形状，电池壳体7可以被形成为，例如，圆柱形形状、袋形形状、硬币形形状等，并且本发明不限于如上所述的形状。

盖组件包括具有正极性的第一端子部分2和具有负极性的第二端子部分6。盖组件位于电池壳体7的顶部上以密封(例如，气密密封)电池壳体7。盖组件可包括盖板1、第一和第二端子部分2和6、衬垫3和贯通部分5。

如图1和图2所示，可变构件10可以位于盖板1和第一端子部分2之间。可变构件10可被联接到(例如，电连接到)具有正极性的第一端子部分2以同样具有正极性。如图5A至图5C所示，可变构件10可以形成为其中多个可变板12被堆叠的结构，垂直穿过可变板12的通孔16可以形成在可变板12的中心处，这样多个可变板12、盖板1和第一端子部分2可彼此紧固(例如，紧密紧固)。

通孔16的尺寸可对应于或大于贯通部分5的尺寸，这样可变板12、盖板1和第一端子部分2可彼此紧固(例如，紧密紧固)。通孔16的体积可以被形成为比贯通部分5的单位体积大大约2至大约5倍。

因为可以如上所述提供多个可变板12，随着电流在多个可变板12中流动或流过，流动电流的量可以根据多个可变板12的阻抗而降低，因此，多个可变板12的温度也可降低。

这里，如图2和图3所示，可变构件10可以被形成为其中第一、第二和第三可变板13、14和15被堆叠的结构。在该结构中，薄膜层(例如，铝薄膜层)可以形成在第二可变板14的上和/或下表面上，这样阻抗能够被有效降低。因为如上所述薄膜层可以进一步形成在中间板上，薄膜层可以在例如约300至约600℃的温度下熔化，以联接(例如，连接)分别位于可变构件10的上部和下部或端部的第一和第三可变板13和15，从而减小阻抗。

可变构件10可以包括第一、第二和第三可变板13、14和15，各自由导电材料形成，例如，选自由碳(C)、铁(Fe)、镍(Ni)、铬(Cr)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)和硫(S)组成的组中的至少一种材料。然而，本发明不限于上述导电材料，任何导电材料是适用的。

第一、第二和第三可变板13、14和15可由不同的材料形成，这样阻抗增加。

图4是示出了图3的可变板12的部分的放大图。

如图4所示，可变板13、14和15中的每一个可以包括绝缘涂覆部分20、上部未涂覆部分22和下部未涂覆部分24。

绝缘涂覆部分20指的是绝缘材料被涂覆在可变板13、14和15的每一个的上或下表面上的区域，这样电流不能在可变板13、14和15的该部分中流动或流过。绝缘材料可以使用，例如，选自由乙烯基、橡胶、聚乙烯、锗、硅、二氧化硅、环氧树脂、聚合物、氧化铝、氧化镁和硒组成的组中的至少一种材料进行涂覆。然而，本发明不限于此，任何绝缘材料是适用的，只要是电绝缘性的材料。

为了减少或最小化大量电流的传导，绝缘涂覆部分20也可以被形成在可变板13、14和15的侧表面上。

上部未涂覆部分22指的是绝缘涂覆材料没有被沉积在可变板13、14和15的上表面上的区域。下部未涂覆部分24指的是绝缘涂覆材料没有被沉积在可变板13、14和15的下表面上的区域。参考将在下面进一步描述的图5A和图5B，上部和下部未涂覆部分22和24是电流可以流动的区域。上部和下部未涂覆部分22和24可被形成在彼此不重叠的位置。例如，上部未涂覆部分22形成在基于可变板12中的一个的通孔16的上部处(例如，上部未涂覆部分22可被形成为围绕通孔16的一部分)，下部未涂覆部分24形成在基于可变板12中的一个的通孔16的另一下部处(例如，下部未涂覆部分24可形成为围绕通孔16的另一部分)。因此，电流沿其通过上部未涂覆部分22到下部未涂覆部分24在可变板12的每一个中流动或流过的路径可以被延长，从而降低了电流的量。

在多个可变板13、14和15被堆叠的情况下，如图4所示，第一可变板13的上部未涂覆部分22可以与第二可变板14的下部未涂覆部分24沿相同垂直线定位，第二可变板14的上部未涂覆部分22可以与第三可变板15的下部未涂覆部分24沿相同垂直线定位。因为上部和下部未涂覆部分22和24可以按如上所述定位，多个可变板12可被联接(例如，电连接)。虽然已经在图4中示出绝缘涂覆部分20形成在第二和第三可变板14和15的下表面上，本发明不限于此，第二和第三可变板14和15二者的下表面可以被形成为未涂覆部分。

图5A是示出了根据本发明的另一实施例的二次电池100中的可变板12中的一个的前表面的视图，图5B是示出了图5A中所示的可变板12中的所述一个的后表面的视图，图5C是图5A和图5B中所示的可变板12的所述一个的剖视图。

如图5A和图5B所示，垂直穿过绝缘涂覆部分20的至少一个绝缘开口30(例如，至少一个绝缘孔)可以形成在多个可变板12中。

绝缘开口30可以形成在绝缘涂覆部分20中，这样电流沿其在可变板12中流动的路径——通过在可变板12的一个的后表面12b上的下部未涂覆部分22到在可变板12的另一个的前表面12a上的上部未涂覆部分24——可以被延长。因为绝缘开口30被进一步形成，电流可延其流动的路径是窄的和有限的，从而减少了流动电流的量。

图6A是示出了根据本发明的另一实施例的二次电池中的可变板12的一个的前表面的视图，图6B是示出了图6A中所示的可变板12的所述一个的后表面从左至右旋转180度的视图。

如图6A和图6B所示，绝缘涂覆部分20可进一步包括至少一个切去部分40。

切去部分40被切掉，以在绝缘涂覆部分20的一个位置点打开一个端部(例如，切去部分40在可变板12的一个的侧部处打开绝缘涂覆部分的一个端部)。例如，如图6A和图6B所示，切去部分40可以形成在上部未涂覆部分22的一侧与下部未涂覆部分24的一侧，这样电流沿其流动(例如，移动)的路径被延长。然而，切去部分40的位置、形状和尺寸不限于图6所示的结构，切去部分40可以形成在不同的位置、形成为不同的形状或尺寸。

因为如上所述切去部分40可以进一步形成在可变板12的绝缘涂覆部分20中，电流沿其流动(例如，移动)通过可变板12的每一个的路径可以被更有效地控制。

图7A是示出了根据本发明的又一实施例的二次电池100中的可变板12的一个的俯视图，图7B是根据本发明的又一实施例的可变板13、14和15的剖视图，图7C是根据本发明的又一实施例的可变板13、14和15的剖视图。

如图7A所示，可变板12可具有被提供在多个可变板12之间的导电构件50(例如，可变板13、14和15中的一个或多个可具有被提供在其上的导电构件50)。导电构件50可以由，例如，选自由铝(Al)、铟(In)、银(Ag)和铜(Cu)组成的组中的至少一种材料形成。

如图7A所示，导电构件50可以具有对应于可变板12的上部或下部未涂覆部分22或24的尺寸(例如，长度)的尺寸(例如，长度)，并和可变板12的上部或下部未涂覆部分22或24一起形成(例如，一体地形成)。然而，本发明不限于图7A所示的形状和尺寸，导电构件50可以被形成为各种形状和尺寸。

图7B是示出了根据本发明的又一实施例的可变板13、14和15的剖视图。

如图7B所示，在第一、第二和第三可变板13、14和15被堆叠的结构中，第二和第三可变板14和15二者的下表面被形成为下部未涂覆部分的情况下，导电构件50可以被提供到第一和第二可变板13和14，并在第一和第二可变板13和14之间以及第二和第三可变板14和15之间。例如，导电构件50可以被提供在第一可变板13的上部未涂覆部分的上表面和第二可变板14的上部未涂覆部分的上表面上。

导电构件50的高度h2可被形成为对应于绝缘涂覆部分20的高度h1。导电构件50可具有对应于上部未涂覆部分的尺寸的尺寸(例如，长度)。因此，当第一、第二和第三可变板13、14和15被堆叠时，可变板可被联接(例如，紧密联接)，而没有出现任何阶梯差。

图7C是示出了根据本发明的又一实施例的可变板13、14和15的剖视图。

如图7C所示，在第一、第二和第三可变板13、14和15被堆叠的结构中，绝缘涂覆部分20形成在第一、第二和第三可变板13、14和15的上表面和下表面的情况下，导电构件50的高度h3可被形成为使得在第一和第二可变板13和14中并且在第二和第三可变板14和15之间产生台阶差(例如，h1+h1＝h3)。导电构件50可以被形成为对应于第一可变板13的上部未涂覆部分和第二可变板14的下部未涂覆部分14的形状。导电构件可以被形成为具有对应于第二可变板14的上部未涂覆部分和第三可变板15的下部未涂覆部分的形状。

因为如上所述形成有导电构件50，有可能防止或减少电流由于可变板12之间的台阶差而切断。

如上所述，在二次电池中，可变构件可以被提供在盖板与端子之间，这样有可能在出现内部短路期间控制大量的锂离子和电子从负电极朝正电极移动的速度。因此，有可能减少或防止因突然产生的热量而造成的电池的***和/或起火，从而提高电池的安全性。此外，上部和下部未涂覆部分可被定位成彼此不重叠，这样电流的流动路径被延长，从而减少在电池中产生和/或积累的热量。

进一步，通过提供绝缘开口和切去部分，电流的流动路径可以被进一步延长，这样在出现过电流期间可以减少电流的流动量，从而减少或防止热量的产生。

在本文中已经公开了示例性实施例，尽管使用了特定的术语，但它们仅以一般和描述性的意思被使用和解释，而不是为了限制的目的。在某些情况下，如从递交本申请之日起对本领域普通技术人员来说将是显而易见的那样，结合特定实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用，也可以和结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用，除非另有明确说明。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离如以下权利要求及其等同方案中提出的本发明的精神和范围的情况下可以对形式和细节进行各种改变。

Claims (17)

1.一种二次电池，包括：

包括第一电极和第二电极的电极组件；

在其中容纳所述电极组件的电池壳体，所述电池壳体具有打开的表面；和

密封所述电池壳体的盖组件，所述盖组件包括分别联接到所述第一电极和所述第二电极的第一端子部分和第二端子部分，

其中所述第一端子部分和所述第二端子部分中的至少一个被联接到包括多个可变板的可变构件，

其中绝缘涂覆部分在所述多个可变板的上表面或下表面处，并且

其中没有绝缘涂覆材料的上部或下部未涂覆部分分别在所述多个可变板的上表面或下表面的一部分处。

2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述多个可变板是堆叠结构。

3.如权利要求1所述的二次电池，其中所述多个可变板中的每一个具有在相应的可变板的中心处并贯穿相应的可变板延伸的通孔。

4.如权利要求3所述的二次电池，其中所述上部未涂覆部分和所述下部未涂覆部分在所述多个可变板中的相应的可变板上彼此不重叠的位置处。

5.如权利要求3所述的二次电池，其中所述上部未涂覆部分在围绕所述多个可变板中的每一个可变板的通孔一部分的一个上部处，并且

其中所述下部未涂覆部分在围绕所述多个可变板中的每一个可变板的通孔另一部分的另一下部处。

6.如权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘涂覆部分包括选自由乙烯基、橡胶、锗、硅、二氧化硅、环氧树脂、氧化铝、氧化镁和硒组成的组中的至少一种材料。

7.如权利要求1所述的二次电池，其中所述多个可变板中的至少一个具有在所述绝缘涂覆部分处并贯穿所述可变板延伸的至少一个绝缘开口。

8.如权利要求1所述的二次电池，其中所述多个可变板中的至少一个具有在所述绝缘涂覆部分处的至少一个切去部分。

9.如权利要求8所述的二次电池，其中所述切去部分在所述可变板的侧部打开所述绝缘涂覆部分的一个端部。

10.如权利要求1所述的二次电池，其中所述电池壳体和所述第一端子部分具有正极性，并且

其中所述可变构件被联接到所述第一端子部分的下部并具有正极性。

11.如权利要求1所述的二次电池，其中所述可变构件是第一可变板、第二可变板和第三可变板被堆叠的结构，并且

其中薄膜层在所述第二可变板的上表面和下表面上，所述第二可变板在所述第一可变板和所述第三可变板之间。

12.如权利要求11所述的二次电池，其中所述薄膜层包括铝。

13.如权利要求11所述的二次电池，其中所述第一可变板、第二可变板和第三可变板包括选自由碳、铁、镍、铬、硅、锰、磷和硫组成的组中的至少一种材料。

14.如权利要求13所述的二次电池，其中所述第一可变板、第二可变板和第三可变板包括不同的材料。

15.如权利要求1所述的二次电池，其中所述可变构件进一步包括在所述多个可变板中的至少一个处并在所述多个可变板中的两个可变板之间的导电构件。

16.如权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘涂覆部分包括聚合物。

17.如权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘涂覆部分包括聚乙烯。