专利名称：锂可再充电电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂可再充电电池，该电池包括包含双金属的电流中断装置，该双金属在可再充电电池异常情形下其内部产生的内部压力或热量激励，从而中断电流，以提高电池的稳定性。
背景技术：
锂可再充电电池根据外观分为圆柱形锂可再充电电池和正方盒型锂可再充电电池。圆柱形锂可再充电电池包括盖组件，该盖组件在电池的内部压力上升到一个预定水平之上和由于过度充电或异常情况有爆炸的危险时，中断可再充电电池内的电流。另外，中断电流可以抑制任何进一步的反应，以提高锂可再充电电池的安全性。
在韩国专利10-0357950中公开了这种圆柱形锂可再充电电池的盖组件的结构。这种圆柱形锂可再充电电池包括圆柱形罐以及密封连接到该罐的顶部开口的盖组件，在罐和盖组件之间插入有绝缘垫圈。圆柱形罐容纳通过卷绕正电极板和负电极板以及插入它们之间的隔板为胶卷形而形成的电极组件，同时容纳电解液。
盖组件可以包括安全排气孔、电流中断装置、二次保护设备和端子盖(也称为上盖)。安全排气孔的形状可以为板形，并位于盖组件之下。安全排气孔具有形成在其中心的突起，并且该突起向下突出，这样该突起可以被从可再充电电池内产生的压力向上变形。从电极组件的正电极板和负电极板伸出电极接线片。例如，从正电极板伸出的正电极接线片在预定位置被焊接到安全排气孔的下表面上，以把安全排气孔连接到正电极板上。负电极板可以通过接线片或直接连接到罐上。
电流中断装置位于安全排气孔的顶部，并允许电流通过安全排气孔流到二次保护设备。如果电池异常或者其内部压力上升到预定的水平之上，安全排气孔的突起向上变形并被电流中断装置破坏。于是电流被中断。
常规电流中断装置可以包括圆形外环、通过外环中心延伸的条，位于条的中心并具有形成在其上的通孔的绝缘印刷板，以及置于绝缘印刷板的上和下部分上的导电薄膜。上导电薄膜的一侧被连接到绝缘印刷板的外环上，其另一侧没有被连接到那里。相反，下导电薄膜的一端没有被连接到外环上，而其另一端也被连接到那里。通孔具有形成在其上由诸如铜的导电金属制成的导电层，以把上和下导电薄膜彼此连接。
条具有形成在通孔形成的部分的两个侧表面上的断裂部分，因而条容易破裂。
电流中断装置接触安全排气孔的突起，并穿过通孔延伸。如果安全排气孔的突起向上突出，产生的压力使通孔周围的电流中断装置的条断裂。于是，通孔内的导电层和上导电薄膜或下导电薄膜之间的电连接被破坏。如此，电流中断装置适于中断安全排气孔和二次保护装置之间的电流。
然而，常规电流中断装置是有问题的，因为在条被安全排气孔破裂时，尽管形成在通孔内的导电层应该被完全地从上或下导电薄膜分开，但是因为它是由诸如铜的易延展的金属制成的，有时导电层未能被完全分开。具体地，即使在条已经破裂时，导电层也可能会由于其易延展性而仍然与上和下导电薄膜相连，未能把上和下导电薄膜彼此分开。于是可再充电电池继续进行反应，并且可能爆炸。
进一步，常规电流中断装置仅在安全排气孔的突起被可再充电电池的内部压力反转时被激励。因此，除非配备独立的对温度变化敏感的二次保护装置，否则可能不能中断可再充电电池中的电流。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种包括电流中断装置的锂可再充电电池，该电流中断装置包括双金属，该双金属由在异常情况下从可再充电电池中产生的内部压力或热量激励，以中断电流，从而提高所述锂可再充电电池的稳定性。
本发明的另外特征将在接下来的说明中提出，其一部分将从说明中变得明白，或可以通过实践本发明而得知。
本发明公开了一种包括盖组件的锂可再充电电池，盖组件包括上盖和安全排气孔，安全排气孔具有从其中心向下突出突起。安全排气孔可以被电池的内部压力向上变形。锂可再充电电池还包括位于安全排气孔顶部上的电流中断装置。电流中断装置包括由导电金属制成的外环以及横过所述突起的顶部延伸的双金属。该双金属的一端和所述外环连接，另一端与安全排气孔的顶部表面连接。另外，电池包括具有对应于安全排气孔的突起的尺寸并位于突起的顶部上的绝缘板，以及以预定高度位于安全排气孔和外环之间并与绝缘板的外侧隔开预定距离的绝缘环。
可以理解前述总的说明和后述详细说明是示例性和说明性的，用于对要求保护的发明提供进一步的解释。
本申请提供附图以对发明提供进一步的理解，这些附图包含在申请文件中并作为申请文件的一部分，这些附图示出了本发明的实施例，并和说明书一起用来解释本发明的原理。
图1为根据本发明示例性实施例的圆柱形可再充电电池的截面图。
图2为根据本发明示例性实施例的圆柱形可再充电电池的盖组件的分解透视图。
图3a为根据本发明示例性实施例的安全排气孔的俯视图。
图3b为沿图3a的A-A线的截面图。
图4a为根据本发明示例性实施例的电流中断装置的俯视图。
图4b为沿图4a的B-B线的截面图。
图5为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。
图6为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的俯视图。
图7为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。
图8为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。
图9为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。
图10为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。
图11为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。
图12为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。
图13a为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。
图13b为沿图13a的C-C线的截面图。
图14为锂可再充电电池的截面图，显示了根据本发明示例性实施例的电流中断装置的操作。
具体实施例方式
在下文中将参照附图更加完整地描述本发明，这些附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以用许多不同的形式实施，因此本发明不局限于这里所提出的实施例。相反，提供这些实施例是为了充分公开，并且使本领域技术人员能够完整地理解本发明的范围。在图中，层和区域的绝对大小以及相对大小可能出于清楚的目的而放大。
应当理解，当表述一个元件，例如层、膜、区域或基底，在另一个元件“上”，它可以直接在另一个元件上，它们之间也可以插入其它的元件。相反，当表述一个元件“直接”位于另一个元件上，则意味着它们之间没有插入其它的元件。
根据本发明的锂可再充电电池，在电池盖组件中使用的电流中断装置包括双金属，该双金属在电池异常的情况下由可再充电电池内部产生的内部压力或热量激励。这允许更有效地中断电流，从而提高锂可再充电电池的安全性。
另外，电流中断装置由热或内部压力激励减少了电流中断装置的电流中断的分散性，提高了电池的稳定性。
图1为根据本发明示例性实施例的圆柱形可再充电电池的截面图。图2为根据本发明示例性实施例的圆柱形可再充电电池的盖组件的分解透视图。图3a为根据本发明示例性实施例的安全排气孔的俯视图。图3b为沿图3a的A-A线的截面图。图4a为根据本发明示例性实施例的电流中断装置的俯视图。图4b为沿图4a的B-B线的截面图。图5为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。图6为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的俯视图。图7为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。图8为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。图9为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。图10为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。图11为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。图12为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。图13a为根据本发明另一个示例性实施例的电流中断装置的截面图。图13b为沿图13a的C-C线的截面图。图14为锂可再充电电池的截面图，显示了根据本发明示例性实施例的电流中断装置的操作。
如图1所示，根据本发明一个示例性实施例的圆柱形锂可再充电电池100包括电极组件200、用于容纳电极组件200和电解液的圆柱形罐300，以及和圆柱形罐300的顶部相连以密封它的盖组件400。盖组件400允许从电极组件200产生的电流流到外部装置。
电极组件200通过把具有形成在正电极集电体表面上的正电极涂覆部分的正电极板210、具有形成在负电极集电体表面上的负电极涂覆部分的负电极板220和置于正电极板210和负电极板220之间以把它们彼此绝缘的隔板卷绕形成。尽管未在图1中详细显示，正电极板210包括由具有优良导电率的诸如铝(Al)箔的薄金属板制成的正电极集电体，并且其两侧表面上形成有正电极涂覆部分。正电极板210具有在其两端形成的正电极未涂覆区域，该正电极未涂覆区域对应于正电极集电体上没有形成正电极涂覆部分的预定区域。正电极未涂覆区域具有结合到其一端的电极接线片215，电极接线片215通常包括铝(Al)并从电极组件200的顶部突出预定距离。
负电极板220包括包含诸如铜(Cu)或镍(Ni)箔的导电薄金属板的负电极集电体，其两侧表面上形成有负电极涂覆部分。负电极板220具有在其两端形成的负电极未涂覆区域，该负电极未涂覆区域对应于负电极集电体上没有形成负电极涂覆部分的预定区域。负电极未涂覆区域具有结合到其一端的电极接线片225，电极接线片225通常包括镍(Ni)并从电极组件200的底部突出预定距离。电极组件200可以另外包括置于其顶部和底部的绝缘板241和245，以分别避免与盖组件400或圆柱形罐300接触。
圆柱形罐300包括具有预定直径以限定可以容纳圆柱形电极组件200的空间的圆柱形侧板310，以及用于密封圆柱形侧板310底部的底板320。圆柱形侧板310的顶部是开口的，以使电极组件200可以通过该开口插入。电极组件200的负电极接线片225和圆柱形罐300的底板320的中心相连，这样圆柱形罐300自己可以充当负电极。圆柱形罐300通常包括铝(Al)、铁(Fe)或其合金。圆柱形罐300具有从其顶部向内弯曲的夹住部分330，以把和圆柱形罐300顶部开口相连的盖组件400的顶部压紧。圆柱形罐300还具有被从夹住部分330下面隔开对应于盖组件400厚度的距离并向内凹进的突缘部分340，以压紧盖组件400底部。
参见图2，盖组件400包括安全排气孔410、绝缘板415、电流中断装置420、绝缘环460、二次保护装置480和上盖490。根据本发明的电流中断装置420借助于从可再充电电池内产生的热量中断电流，因而可以省略二次保护装置480。在把分隔垫圈连接到盖组件400的外面后，盖组件400可以和圆柱形罐300的顶部相连，以密封该圆柱形罐300，并把从电极组件200产生的电流传输到外部装置。
参见图3a和图3b，安全排气孔410包括导电金属并具有圆板形状。安全排气孔410具有从其中心向下突出的突起412。安全排气孔410优选包括基于铝的金属或基于镍的金属。安全排气孔410置于盖组件400的下侧。正电极接线片215和安全排气孔410的底部表面相连，并且优选以焊接方式和突起412相连。安全排气孔410的突起412向下突出，并且适于在由于锂可再充电电池过度充电/过度放电或异常发热导致其内部压力上升时向上反转。
绝缘板415具有对应于安全排气孔410的突起412的尺寸，并被置于突起412的顶部，以防止突起412被反转并向上突出时，与电流中断装置420、二次保护装置480和上盖490接触。如图3a和图3b中所示，绝缘板415优选包括绝缘带，并和安全排气孔410的突起412的顶部表面相连。绝缘板415也可以和对应于突起412的双金属424的底部表面的一部分相连。如此，绝缘板415没有被取代，并且即使在突起412向上突出时它也可以使突起412绝缘。绝缘板415可以包括如下材料中的一种聚丙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚和尼龙66，但不局限于此。通常，绝缘板415可以包括不会和锂可再充电电池中使用的电解液反应并且其熔点高于110℃(也就是锂可再充电电池开始异常运行的温度)的材料。
绝缘环460是包括绝缘材料的环，具有对应于安全排气孔410外径的外径，从双金属424的另一端隔开预定距离的内径以及预定厚度。绝缘环460置于安全排气孔410和电流中断装置420的外环422之间，以防止电流在它们之间流动。绝缘环460可以比外环的底部表面和双金属424另一端的底部表面之间的垂直距离的高度更薄，以允许双金属424的另一端接触安全排气孔410的顶部表面。绝缘环460可以包括如下材料中的一种聚丙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚和尼龙66，以及那些不会和锂可再充电电池中使用的电解液反应并且其熔点高于110℃的材料，但不局限于此。
二次保护装置480具有其外径对应于安全排气孔410的外径且宽度预定的环形形状。二次保护装置480位于电流中断装置420的顶部并被连接到那里，以在锂可再充电电池的温度上升时中断电流的流动。二次保护装置480可以包括正温度系数(PTC)装置，该PTC装置具有包括树脂和碳粉的装置层，以及和装置层的顶部和底部表面相连的导电板。树脂层中的树脂在PTC装置的温度上升时膨胀，并打破碳粉之间的连接以中断电流。陶瓷装置可以用作PTC装置。
上盖490置于盖组件400的顶部并被连接到那里，以把从锂可再充电电池传输的电流传导到外部。
参见图4a和4b，电流中断装置420包括外环422和双金属424。在锂可再充电电池正常运行时，双金属424与安全排气孔410的顶部表面接触，允许电流流到二次保护装置480或上盖490。双金属424在锂可再充电电池异常时被激励，以中断从安全排气孔410流到二次保护装置480或上盖490的电流。
外环422具有对应于安全排气孔410的外径、小于突起412的内径和预定宽度。外环422对应于二次保护装置480。外环422包括导电金属，把通过双金属424流动的电流传导到二次保护装置480或上盖490。
双金属424具有板形，包括彼此连接的上板和下板，并且由具有不同热膨胀系数的两个金属板制成。双金属424横过安全排气孔410的突起延伸，其一端和外环422相连，另一端和安全排气孔410的顶部相连且与外环422隔开预定距离。特别地，双金属可以以如下方式倾斜其一端和外环422相连，其另一端和安全排气孔410的顶部表面相连，并低于外环422。如此，双金属424把通过安全排气孔410流动的电流通过外环422传输到二次保护装置480或上盖490。
双金属424包括包含金属的双金属上板425和包含具有热膨胀系数大于双金属上板425的金属的双金属下板426。在受热时，由于具有更大的热膨胀系数的双金属下板的位置，双金属424向上变形。双金属上板425可以包括各种金属板，例如铁镍合金。双金属下板426可以包括具有大于双金属上板425的热膨胀系数的各种金属，例如包括铜锌合金、镍锰铁合金、镍铬铁合金和镍锰铜合金。由于金属426具有较大的膨胀系数，可以使用镍锰铁合金。
双金属424可以包括包含具有低温下优良反应度的镍铁合金制成的双金属上板425和由镍锰铁合金制成的双金属下板426。当从可再充电电池内产生的热量被传导到双金属424时，双金属424向上变形，并且其另一端从安全排气孔410的顶部表面移开。于是，从安全排气孔410流动的电流被中断。
双金属424在大约50℃至大约150℃时被激励，优选在大约90℃至大约120℃。双金属424可以在锂可再充电电池出现温度异常的50℃或更高温度被激励，因为锂可再充电电池通常在50℃或更低温度运行。把双金属424改为甚至在150℃激励是没有必要的，因为如果内部温度为150℃或更高温度，锂可再充电电池就会爆炸。
双金属424横过安全排气孔410的突起412的顶部延伸，并且在锂可再充电电池的压力处于电池异常期间，被突起412向上举起。于是双金属424的另一端与安全排气孔410的顶部表面之间的接触被释放，以中断电流流动。于是，双金属424在锂可再充电电池中的压力增大的情形下被激励，并中断电流流动。因此，双金属424必须适于被小于突起的变形压力的压力变形。双金属424的一段的底部表面和其另一端的底部表面的高度以这样的方式确定双金属424的另一端的顶部表面与外环422的底部表面之间的距离，大于在由于可再充电电池的内部压力向上突出时安全排气孔410的突起412的高度。
双金属424可以具有大约0.1毫米至2.0毫米的总厚度。如果双金属424的厚度小于0.1毫米，它保持变形状态就会有困难，并且与安全排气孔410的接触也可能会变得不稳定。如果双金属424的厚度大于2.0毫米，它可能会对温度不敏感。
双金属424可以长于外环422的内径。双金属424的另一端的顶部表面与外环422的底部表面隔开预定距离，以使在双金属424向上变形时，双金属424的预定区域接触外环422的底部表面。双金属424的另一端的顶部表面与外环422的底部表面之间的垂直距离，大于安全排气孔410的突起412在被反转和突出时的高度。这防止即使在安全排气孔410的突起412向上突出并举起双金属424时，双金属424移动超过外环422的顶部并接触二次保护装置480或上盖490。特别地，即使当形成在突起412顶部的绝缘板415被损伤时，也避免通过安全排气孔410流动的电流通过双金属424流到二次保护装置480或上盖490。
参见图4a和4b，双金属424可以具有和其底部表面连接的绝缘板415。特别地，绝缘板415可以被置于双金属424的底部表面上，而不是安全排气孔410的突起412的顶部表面上。也可以在安全排气孔410的突起412以及双金属424的底部表面都连接绝缘板415。然而，在绝缘板415和双金属424的底部表面相连时，它必须具有对应于突起的区域，以免它可能妨碍双金属424与安全排气孔410之间的接触。
图5为根据本发明另一示例性实施例的电流中断装置的截面图。
参见图5，电流中断装置420a可以设置为双金属424a的另一端上的预定区域构成大致水平的部分a。特别地，双金属424a具有形成在其另一端上与安全排气孔410的顶部表面接触的预定区域中的大致水平的部分，以方便双金属424a与安全排气孔410之间的接触。结果，增加了双金属424a的底部表面与安全排气孔410的顶部表面之间的接触面积，而减少了电阻。于是从可再充电电池内产生的热量被更快速地传输，并且增加了双金属424a的反应速度。
图6为根据本发明的另一示例性实施例的电流中断装置的俯视图。
如图6所示，电流中断装置420b可以设置为双金属424b一端的宽度可以比其另一端的宽度小。特别地，双金属424b和外环422相连的一端的宽度小于其接触安全排气孔410的顶部表面的另一端的宽度。结果，增加了双金属424b的顶部表面与安全排气孔410的顶部表面之间的接触面积，而减少了电阻。于是从可再充电电池内产生的热量被更快速地传输，并且增加了双金属424b的反应速度。
图7为根据本发明的另一示例性实施例的电流中断装置的截面图。
如图7所示，电流中断装置420c可以包括形成在双金属424的底部表面上的单独导电薄膜430。导电薄膜430和双金属424的底部表面相连，其一端和外环422相连，导电薄膜430的另一端的底部表面与安全排气孔410的顶部表面接触。导电薄膜430可以具有对应于双金属424的尺寸。导电薄膜430可以包括其电阻比双金属424的电阻更低的金属，并且包括铜、铝、银和镍中的一种材料，但不局限于此。由于具有低电阻的导电薄膜被加到由具有较高电阻的合金制成的双金属424上，在电流流动时，由电阻引起的任何损失被最小化。导电薄膜430的厚度可以小于双金属424的厚度，以避免降低双金属424响应温度的反应速度。
图8为根据本发明的另一示例性实施例的电流中断装置的截面图。
如图8所示，电流中断装置420d可以另外包括和双金属424的底部表面相连的正温度系数(PTC)陶瓷装置层440。PTC陶瓷装置层440可以包括包含基于钛酸钡的材料的陶瓷装置。PTC陶瓷装置层440增加其电阻，并且在温度上升时产生热量。由PTC陶瓷装置层440的温度上升产生的热量加速了双金属424的温度的上升，并加快了双金属424的作用速度。
在锂可再充电电池异常的开始，要等到锂可再充电电池的内部温度上升到双金属424开始作用的温度通常需要一些时间。因此，在那个时间阶段中电流流经锂可再充电电池，并影响电极组件和保护电路。这缩短了锂可再充电电池的使用寿命。然而，如果PTC陶瓷装置层440在温度上升时迅速产生电阻热量，并快速提升双金属424的温度，它可以在短时间内被激励。这使得电流流经锂可再充电电池的持续时间最小，并且避免了对可再充电电池的电极组件和保护电路的损伤，也避免了可再充电电池使用寿命的缩短。
PTC陶瓷装置层440可以被形成在双金属424的顶部表面上或其中间部分。在PTC陶瓷装置层440的电阻高于双金属424的电阻时，可以从双金属424接触安全排气孔410的顶部表面的部分省略PTC陶瓷装置层440，或可以在该部分上形成单独的导电薄膜。
图9为根据本发明的另一示例性实施例的电流中断装置的截面图。
如图9所示，电流中断装置420e可以包括置于双金属424的顶部表面和外环422的底部表面之间的单独的弹性体450。弹性体450向双金属424的另一端的顶部施加预定力，以获得双金属424的另一端与安全排气孔410的顶部表面之间的更可靠的电接触。弹性体450可以包括导电物质，以使在电流从安全排气孔410通过弹性体450流到外环422时，降低电流中断装置420e的电阻。因此，弹性体450优选为包括导电金属的片簧或螺旋弹簧。弹性体450的压缩压力可以以确定为弹性体450可以被小于双金属424由于温度变化的变形压力和安全排气孔410的突起412的变形压力的压力压缩。
图10为根据本发明的另一示例性实施例的电流中断装置的截面图。
如图10所示，电流中断装置420f可以设置为双金属424f比外环422的内径短，并且适于横过突起412接触安全排气孔410的顶部表面。如此，双金属424f可以被充分地举起，以中断电流。在安全排气孔410的突起412的高度大于绝缘环460的高度，特别是安全排气孔410的顶部表面和外环422的底部表面的高度时，双金属424f可以被充分地向外环422的顶部举起，以中断电流。在此情形中，双金属424f接触安全排气孔410的顶部表面的部分可以配置为水平部分b。
图11为根据本发明的另一示例性实施例的电流中断装置的截面图。
如图11所示，电流中断装置420g可以被设置为双金属424g的一端的底部表面和外环422的顶部表面相连。尽管根据上述实施例，双金属424的一端接触外环422的内表面，双金属424在具有较小厚度时，可能不会容易地如所需的那样接触上。因此，双金属424g可以被连接到外环422的顶部表面，并根据厚度在预定区域与它重叠。但是，可以调整外环422的尺寸及其与双金属424g重叠的区域，这是因为双金属424g可能会干扰二次保护装置480或上盖490。
图12为根据本发明的另一示例性实施例的电流中断装置的截面图。
如图12所示，电流中断装置420h可以设置为双金属424h的一端的顶部表面和外环422的底部表面相连。可以调整外环422的尺寸及其与双金属424h重叠的区域，这是因为如参见图11所述，双金属424h可能会干扰二次保护装置480或上盖490。
图13a和图13b分别为根据本发明的另一示例性实施例的电流中断装置的俯视图和截面图。
如图13a和图13b所示，根据本发明的另一示例性实施例的电流中断装置420i可以包括可收缩薄膜428，可收缩薄膜428具有形成在其预定部分上的切口428a，并且其一端被保持在外环422和绝缘环460之间。更具体地，可收缩薄膜为在大约90℃至大约150℃收缩到原始尺寸的大约25％至大约75％的热可收缩薄膜。收缩温度和收缩度可以通过调整热可收缩薄膜的成分修改。可收缩薄膜428具有形成在其预定部分上的切口428a，以允许被固定到外环422上的双金属424接触安全排气孔410的顶部表面。尽管在图13a中显示可收缩薄膜428具有“U”形，其形状不限于此。例如，可收缩薄膜可以具有包括“L”、“D”和“O”的各种形状。切口428a的形状由可收缩薄膜决定，以使双金属424可以接触安全排气孔410的顶部表面。
在锂可再充电电池的温度由于异常上升时，双金属被激励并中断锂可再充电电池中电流的流动。然后锂可再充电电池的温度回到正常范围。在锂可再充电电池的内部温度变得正常时，双金属回到原始位置并允许电流在可再充电电池中流动，于是可再充电电池准备好被重新使用。然而，如果锂可再充电电池的温度上升到90℃或更高温度，锂可再充电电池即使当其温度回到正常时，也不能被重新使用。在此情形，如果双金属回到其原始位置并允许电流在锂可再充电电池中流动，锂可再充电电池经历重复上升和回落并在其中产生气体。结果，有可能会爆炸。
在锂可再充电电池的温度上升时，可收缩薄膜428在其固定侧周围收缩，并随着切口428a的移动置于双金属424之下，以把双金属424和安全排气孔410彼此绝缘。因此，锂可再充电电池中没有电流流动并获得其安全性。
图14为显示根据本发明的示例性实施例的电流中断装置操作的圆柱形锂可再充电电池的局部截面图。
如图14所示，圆柱形锂可再充电电池具有容纳在圆柱形罐300中的电极组件200，以及和罐300的顶部开口相连以通过垫圈470密封圆柱形罐300的盖组件400。通过堆叠安全排气孔410、电流中断装置420、二次保护装置480(参见图2)和上盖490形成盖组件400。盖组件400和圆柱形罐300的顶部相连，并与连接到其外表面的垫圈470一起被在垂直方向上压紧。如上所述，电流中断装置.420适于借助于热量中断电流流动，并且如果必要，可以省略二次保护装置480。
在圆柱形锂可再充电电池的正常操作时，从电极组件200产生的电流通过和安全排气孔410的底部表面相连的电极接线片217流到安全排气孔410。
由于电流中断装置420位于安全排气孔410的顶部表面上并与之连接，流到安全排气孔410的电流通过双金属424接触安全排气孔410的另一端流到外环422。二次保护装置480位于电流中断装置420的外环422的顶部并与之连接，从而允许电流流动。上盖490和二次保护装置480的顶部相连，并使电流从二次保护装置480流到外部。如果没有使用二次保护装置480，电流从电流中断装置420直接流到上盖490。
然而，在锂可再充电电池的异常运行时，例如过度充电或过度放电，在锂可再充电电池中产生气体并且压力上升。锂可再充电电池中压力的上升致使安全排气孔410的突起412向上变形。于是突起412接触双金属424的底部表面并使其受到压力。双金属424在受到压力时向上变形。于是双金属424被从安全排气孔410的顶部表面移开，并中断从安全排气孔410流出的电流。置于突起412的顶部表面上的绝缘板中断突起412和双金属424之间的电流流动。如此，电流中断装置420中断了从安全排气孔410流出的电流。
在锂可再充电电池的温度由于其异常运行上升时，双金属424的温度上升，并且由于它的上板和下板之间的热膨胀系数的不同，双金属424向上变形。特别地，双金属424的另一端相对于和外环422相连的一端向上变形。双金属424的另一端失去与安全排气孔410的顶部表面的接触，并中断从安全排气孔410流出的电流。
和电流中断装置420顶部相连的二次保护装置480使用从锂可再充电电池中产生的热量中断电流。如此，电流可以被以双重方式中断。
当由于在锂可再充电电池中产生的气体导致内部压力增加或内部温度升高时，电流中断装置420中断盖组件400中的电流的全部流动。于是锂可再充电电池中的化学反应停止。
对于本领域技术人员是显而易见的，尽管在上述实施例中参考圆柱形锂可再充电电池说明了本发明，本发明可以被应用到不是圆柱形的其它锂可再充电电池，也可以应用到不是锂可再充电电池的其它可再充电电池。
本领域技术人员公知，可以对本发明进行各种修改和变化，而不背离本发明精神或范围。因此，应当理解本发明涵盖了这些修改和变化，只要它们落入附加权利要求及其等同替换的范围内。
权利要求
1.一种可再充电电池，包括盖组件，包括上盖；安全排气孔，具有从其中心向下突出并被所述电池的内部压力向上变形的突起；位于安全排气孔顶部上方的电流中断装置，其中所述电流中断装置包括包含导电金属的外环以及横过所述突起的顶部延伸的双金属，该双金属的一端和所述外环相连，另一端与所述安全排气孔的顶部表面接触，其中该可再充电电池进一步包括具有对应于所述安全排气孔的突起的尺寸并位于所述突起的顶部上的绝缘板，以及以预定高度位于所述安全排气孔和外环之间并与所述绝缘板的外侧间隔预定距离的绝缘环。
2.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属的变形压力小于所述安全排气孔的突起的变形压力。
3.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属具有大约0.1毫米至大约2.0毫米的厚度。
4.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属包括双金属上板和双金属下板，形成双金属下板的金属的膨胀系数大于双金属上板的膨胀系数。
5.如权利要求4中所述的可再充电电池，其中所述双金属上板包含镍铁合金。
6.如权利要求4中所述的可再充电电池，其中所述双金属下板包括从铜锌合金、镍锰铁合金、镍铬铁合金和镍锰铜合金组成的组中选出的一种。
7.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属适于在大约50℃至大约150℃被激励。
8.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属适于在大约90℃至大约120℃被激励。
9.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属的长度大于所述外环的内径，该双金属的另一端的顶部表面与所述外环的底部表面隔开预定距离，以使在该双金属被向上移动时预定区域接触所述外环的底部表面。
10.如权利要求9中所述的可再充电电池，其中所述双金属一端的底部表面的高度及其另一端的底部表面的高度被确定为该双金属另一端的顶部表面与所述外环的底部表面之间的距离大于所述安全排气孔的突起在被反转并突出时的高度。
11.如权利要求9中所述的可再充电电池，其中所述双金属包括在其另一端上的预定区域中水平形成的水平表面，该水平表面接触所述安全排气孔的顶部表面。
12.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属与所述外环连接的一端的宽度小于另一端的宽度。
13.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属进一步包括形成在其底部表面上的导电薄膜，导电薄膜包含的金属的电阻比构成双金属的金属的电阻更低，导电薄膜的一端和所述外环连接，另一端接触所述安全排气孔的顶部表面。
14.如权利要求13中所述的可再充电电池，其中所述导电薄膜包括从铜、铝、银和镍组成的组中选择的金属。
15.如权利要求13中所述的可再充电电池，其中所述导电薄膜的厚度小于所述双金属的厚度。
16.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述电流中断装置进一步包括弹性体，该弹性体连接在所述双金属的另一端的顶部表面和所述外环的底部表面之间，该顶部表面和底部表面彼此在同一平面上重叠。
17.如权利要求16中所述的可再充电电池，其中所述弹性体的收缩压力小于所述双金属的变形压力。
18.如权利要求16中所述的可再充电电池，其中所述弹性体为包括导电金属的片簧或螺旋弹簧。
19.如权利要求1中所述的可再充电电池，进一步包括在所述双金属的底部或顶部表面上形成为薄板形状的正温度系数PTC陶瓷装置层。
20.如权利要求19中所述的可再充电电池，其中所述PTC陶瓷装置层由基于钛酸钡的材料制成。
21.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述电流中断装置进一步包括包含预定形状的热可收缩薄膜的可收缩薄膜，该可收缩薄膜的一端被保持在所述外环和绝缘环之间，其中该可收缩薄膜具有形成在其上并为预定形状的切口，以使所述双金属接触所述安全排气孔，其中在所述锂可再充电电池的温度上升时，所述可收缩薄膜在其固定侧周围收缩，以将所述双金属和安全排气孔彼此绝缘。
22.如权利要求21中所述的可再充电电池，其中所述可收缩薄膜的形状为“L”、“U”、“D”或“O”形。
23.如权利要求21中所述的可再充电电池，其中所述可收缩薄膜包括在大约90℃至大约150℃温度收缩到原始尺寸的大约25％至大约75％的热可收缩薄膜。
24.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属的长度小于所述外环的内径，以使双金属的另一端可以上升到所述外环的底部表面之上。
25.如权利要求24中所述的可再充电电池，其中所述双金属包括在其预定区域中水平形成的水平部分，该水平部分接触所述安全排气孔的顶部表面。
26.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述双金属的一端的顶部或底部表面和所述外环的顶部或底部表面相连接。
27.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述绝缘板和所述安全排气孔的突起的顶部表面相连接。
28.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述绝缘板和所述双金属底部表面对应于所述突起的区域相连接。
29.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述绝缘板包括从由聚丙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚和尼龙66组成的组中选择的材料。
30.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述绝缘环具有对应于所述外环的外径和与所述双金属的另一端间隔预定距离的内径。
31.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述绝缘环的高度小于所述外环底部表面与所述双金属另一端接触所述安全排气孔顶部表面的底部表面之间的高度。
32.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述绝缘环包括从由聚丙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚和尼龙66组成的组中选择的材料。
33.如权利要求1中所述的可再充电电池，其中所述盖组件进一步包括和所述安全排气孔顶部相连接的二次保护装置。
34.如权利要求33中所述的可再充电电池，其中所述二次保护装置为包含树脂和碳粉的复合材料的PTC装置。
全文摘要
一种锂可再充电电池，包括双金属和电流中断装置，该电流中断装置由在可再充电电池异常运行情形从所述可再充电电池中产生的内部压力或热量激励，以中断电流流动，从而提高锂可再充电电池的稳定性。
文档编号H01M10/40GK1776937SQ20051012326
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月15日 优先权日2004年11月15日
发明者尹壮浩 申请人:三星Sdi株式会社