测量二次电池的电极的厚度变化的设备和其中安装有所述设备的二次电池的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月9日提交的韩国专利申请第10-2016-0071636号的优先权益，通过引用将上述专利申请作为整体结合在此。

本发明涉及一种测量二次电池的电极的厚度变化的设备和一种其中安装有所述设备的二次电池，且更具体地说，涉及一种测量二次电池的电极的厚度变化的设备，所述设备能够测量二次电池的电极的厚度变化，且还涉及一种其中安装有所述设备的二次电池。

背景技术：

当未获得供应至建筑物的交流电源，或者根据各种电器和电子装置所围绕的生活环境需要直流电源时，可使用经由物理或化学反应产生电力以将所产生的电力供应到外部的电池(单元)。

在这些电池中，作为利用化学反应的化学电池，原电池和二次电池被普遍使用。原电池是被统称为干电池的可消耗电池。此外，二次电池是通过利用在电流与物质之间的氧化还原过程重复数次的材料而制造的可充电电池。当通过电流在材料上进行还原反应时，进行充电，当在材料上进行氧化反应时，进行放电。这种充电-放电被重复地进行以发电。

经由以下工序制造二次电池的锂离子电池。将活性材料以预定厚度涂覆至正极导电箔和负极导电箔的每一个，并将隔板设置在正极导电箔和负极导电箔之间，然后，将其中堆叠有正极导电箔、隔板和负极导电箔的电极组件容纳到棱柱形罐、袋、和类似物中以将所得产品密封，从而制造出锂离子电池。

韩国专利申请第10-2007-0112717号中公开了一种根据现有技术当电池被过度充电时包括用于提高安全性的电极在内的二次电池。

然而，在该根据现有技术的二次电池中，在操作期间在电极组件中发生各种现象和变化。尽管通过对各种现象和变化的实时观察获得的结果能够应用于基础性能研究的诊断和改进，但是很难观察具有其中堆叠有负极、隔板和正极的结构的电极组件，因为电极组件被密封在不透明的电池壳体内。

技术实现要素：

技术问题

因此，已做出本发明以解决上述限制，且本发明的一个目的是提供一种测量二次电池的电极的厚度变化的设备和一种其中安装有所述设备的二次电池，所述设备能够实时测量电极的厚度变化。

技术方案

根据本发明实施方式的一种测量二次电池的电极的厚度变化的设备包括：压电元件和支撑构件，所述压电元件穿过限定在壳体中的观察孔而插入到壳体中，所述壳体中容纳有电极组件，并且所述压电元件具有由所述电极组件支撑的内端，所述支撑构件安装在所述壳体外侧以支撑所述压电元件的外端，其中通过利用根据设置在所述电极组件中的电极的厚度增加而在所述压电元件中产生的电压信号来测量电极的厚度变化。

所述设备可进一步包括设置在所述电极组件与所述压电元件之间的阻挡层，其中所述压电元件的内端可在与所述阻挡层接触的状态下被所述电极组件支撑。

所述设备可进一步包括配置成将所述阻挡层与所述壳体之间的间隙进行密封的密封构件。

所述阻挡层可具有透明部分，且与所述透明部分连通的孔可限定在所述压电元件和所述支撑构件中。

所述支撑构件可包括：支撑所述压电元件的外端的支撑板和用于将所述支撑板耦接至所述壳体的固定构件。

所述支撑构件可包括围绕所述固定构件并允许所述支撑构件耦接至所述壳体的弹性构件，从而使所述支撑构件可通过回复力移动。

根据本发明实施方式的二次电池包括：其中容纳有电极组件的壳体、穿过所述壳体的一侧以与所述电极组件连通的观察孔、和经由所述观察孔插入到所述壳体中的压电元件，所述压电元件的内端被所述电极组件支撑以根据所述电极组件的厚度变化产生电压脉冲，并且所述压电元件包括设置在其外端上并安装在所述壳体外侧的支撑构件。

所述电极组件的负极可容纳在所述观察孔中。

所述二次电池可进一步包括设置在所述电极组件与所述压电元件之间的阻挡层，其中所述压电元件的内端可在与所述阻挡层接触的状态下被所述电极组件支撑。

所述二次电池可进一步包括配置成将所述阻挡层与所述壳体之间的间隙进行密封的密封构件。

所述壳体可包括容纳所述电极组件的主体部和设置在所述主体部的一侧成被所述压电元件穿透的盖，所述主体部中限定有观察孔以从外部支撑阻挡层。

所述二次电池可进一步包括设置在所述电极组件与所述密封构件之间以传递所述电极组件的电子的集电构件。

所述二次电池可进一步包括从所述集电构件延伸至所述主体部的外侧的负极接触构件。

所述盖的内圆周可小于所述阻挡层的圆周且大于所述压电元件的圆周。

所述电极组件的隔板和正极可容纳在设置于所述主体部中的容纳部中以与所述观察孔连通。

所述观察孔的圆周可大于所述电极组件的负极的圆周，所述容纳部的圆周可小于所述电极组件的负极的圆周。

所述二次电池可进一步包括从所述正极延伸至所述主体部的外侧的正极接触构件。

所述二次电池可进一步包括围绕所述正极接触构件的周边的绝缘构件。

在所述电极组件中，负极可设置在所述压电元件的一侧上，正极可设置在相对侧上。

有益效果

根据本发明，具有以下效果：测量因二次电池的电极的电化学反应导致的电极的厚度变化。

根据本发明，具有以下效果：实时测量二次电池的电极的厚度变化。

根据本发明，具有以下效果：通过电化学反应与视觉的测量相结合来测量二次电池的电极的厚度变化。

附图说明

图1是图解根据本发明实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备的前视图。

图2是图1的截面图。

图3是图1的平面图。

图4是图解根据本发明实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备安装于其中的二次电池的透视图。

图5是根据本发明实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备安装于其中的二次电池的局部剖视图和分解透视图。

图6是图5的截面图。

具体实施方式

下文中，将参照附图更加详细地描述根据本发明的优选实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备和其中安装有所述设备的二次电池。

在说明书和权利要求书中所使用的术语或词语不应解释为局限于词汇意义，而是应基于发明人能够定义术语以便以最佳方式描述将被其他人看到的他/她的发明而由发明人理解为适当的概念。因此，本文描述的实施方式和附图仅仅是示例性的而非穷举的，且应理解的是，可采用各种等同物来替换这些实施方式。

在附图中，为了便于描述和清楚起见，对每个部件或构成部件的特定部分的尺寸进行放大、省略或示意性地图示。因此，每个元件的尺寸并不完全反映实际大小。此外，为了避免不必要地模糊本发明的主题，将省略与众所周知的功能或构造相关的详细描述。

图1是图解根据本发明实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备的前视图，图2是图1的截面图，图3是图1的平面图，图4是图解根据本发明实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备安装于其中的二次电池的透视图，图5是根据本发明实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备安装于其中的二次电池的局部剖视图和分解透视图，图6是图5的截面图。

如图1至图6中所示，根据本发明实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备包括压电元件200和支撑构件300，压电元件200穿过限定在壳体100中的观察孔110而插入到壳体100中，壳体100中容纳有电极组件1，并且压电元件200具有由电极组件1支撑的内端，支撑构件300安装在壳体100外侧以支撑压电元件200的外端。

压电元件200因设置在电极组件1中的电极的厚度增加而藉由压力(或力的作用)产生电压信号，其中压电元件200的内端在其外端耦接至壳体100的外侧的状态下被支撑。

此外，电极的厚度增加可通过压电元件200中产生的电压信号进行测量。

信号线可连接至压电元件200以测量在压电元件200中产生的电压信号。

此外，压电元件200可具有穿透中空形状。

支撑构件300包括支撑压电元件200的外端的支撑板310和用于将支撑板310耦接至壳体100的固定构件320。

支撑板310的对应于压电元件200的中空部的一部分可被穿透。

此外，可形成与压电元件200的中空部和支撑板310的穿过部连通的孔210。

固定构件320可在支撑板310上设置为多个且包括固定销、螺栓、和类似物，固定构件320将支撑板310耦接至壳体100。支撑板310可耦接至壳体100以便沿着固定构件320的周边升高以接近或远离壳体100。

也就是说，在根据本发明实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备中，支撑板310可耦接至固定构件320，以使得支撑板310根据设置在电极组件1中的电极的厚度变化而升高以接近或远离壳体100。

此外，诸如弹簧、橡胶、和类似物的弹性构件330可安装在固定构件320周围以允许移动支撑板310返回到其原始位置。

当支撑板310根据设置在电极组件1中的电极的厚度变化而升高时，诸如弹簧、橡胶、和类似物的弹性构件330可控制用于支撑板310升高的力。

此外，阻挡层120可设置在压电元件200的内端上。

阻挡层120可设置在电极组件1和压电元件200之间，从而压电元件200在与阻挡层120接触的状态下被电极组件1支撑。

当将测量二次电池的电极的厚度变化的设备安装在二次电池中时，阻挡层120可防止二次电池内的电解质泄漏到外部。此外，为了增强阻挡层120的密封，可将诸如o形环之类的密封构件130安装在阻挡层120与壳体100之间。

此外，阻挡层120可具有透明部分。具体地说，壳体100内的电极组件1可经由与压电元件200的中空部和支撑板310的穿过部连通的孔210以及与阻挡层120的透明部分连通的孔210而得到视觉上地证实。

此外，电极可经视觉上地监测以测量电极表面上产生的变化。

如图4至图6中所示，根据本发明实施方式的测量二次电池的电极的厚度变化的设备安装于其中的二次电池包括：其中容纳有电极组件1的壳体100、穿过壳体100的一侧与电极组件1连通的观察孔110、和经由观察孔110插入到壳体100中的压电元件200，压电元件200的内端被电极组件1支撑以根据电极组件1的厚度变化产生电压脉冲，并且压电元件200包括设置在其外端上并安装在壳体100外侧的支撑构件300。

电极组件1可包括：涂覆有正极活性材料的正极1c、涂覆有负极活性材料的负极1a、以及设置在正极1c和负极1a之间的隔板1b。

正极1c可以是铝板并且包括涂覆有正极活性材料的正极活性材料部分和未涂覆正极活性材料的正极非涂覆部分。

正极活性材料可包括含锂过渡金属氧化物(诸如licoo2、linio2、limno2、和limno4)和锂硫族化合物。

正极活性材料部分例如可通过将正极活性材料涂覆至铝板的至少一个表面的一部分而形成，且铝板的未涂覆正极活性材料的剩余部分可以是正极非涂覆部分。

负极1a可以是铜板并且包括涂覆有负极活性材料的负极活性材料部分和未涂覆负极活性材料的负极非涂覆部分。

负极活性材料可以是碳材料(诸如结晶碳、非晶碳、碳复合材料和碳纤维)、锂金属、或锂合金。

负极活性材料部分例如可通过将负极活性材料涂覆至铜板的至少一个表面的一部分而形成，且铜板的未涂覆负极活性材料的剩余部分可以是负极非涂覆部分。

隔板1b可通过将聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(pvdf-hfp共聚物)涂覆至选自由例如聚乙烯(pe)、聚苯乙烯(ps)、聚丙烯(pp)、以及聚乙烯(pe)和聚丙烯的共聚物构成的组中的一种基底材料而制造。

壳体100可以是由金属材料制成的容器并且具有在圆柱形二次电池中大体向上开口的形状。壳体100可由其上镀覆有较轻且易于应对腐蚀的铝(al)或镍(ni)的铁(fe)制成。

壳体100可包括容纳电极组件1和电解质的主体部101以及经耦接以覆盖主体部101的一侧的端部的盖103，主体部101中形成有观察孔110。

盖103包括与观察孔110中空连通的中空部。压电元件200藉由穿过盖103的中空部而插入到观察孔110中。

此外，盖103的内圆周(即，盖103的中空部的圆周)可小于阻挡层120的圆周且大于压电元件200的圆周。

因而，压电元件200可在移动穿过盖103的中空部的同时防止设置在压电元件200的内端上的阻挡层120穿过盖103的中空部。

因此，压电元件200的移动距离可受到盖103限制，从而使得压电元件200不偏离观察孔110。

此外，阻挡层120的圆周可具有与观察孔110相同的尺寸以防止容纳在主体部101中的电解质泄漏。

此外，密封构件130可设置在阻挡层120的圆周与观察孔110的圆周之间以补充阻挡层120的密封功能。

此外，电极组件1的负极1a可容纳在观察孔110中，集电构件140可设置在负极1a与密封构件130之间。

集电构件140可以用作通过负极1a传递电子。负极接触构件105可连接至集电构件140以从集电构件140延伸至壳体100的外侧，从而防止集电构件140在外侧与负极接触。

此外，容纳部111可设置在主体部101中，容纳部111与观察孔110连通以穿过主体部101并且容纳电极组件1的隔板1b和正极1c。

在此，观察孔110的圆周可大于电极组件1的负极1a的圆周，容纳部111的圆周可小于电极组件1的负极1a的圆周。

因而，负极1a可被容纳部111卡住而不穿过容纳部111，从而防止电极组件1与主体部101经由容纳部111分离。

此外，从正极1c延伸的正极接触构件107设置在正极1c上。

正极接触构件107从正极1c延伸以便暴露至容纳部111外侧。

此外，根据该实施方式的二次电池可包括围绕正极接触构件107的周边的绝缘构件109。

绝缘构件109可使正极接触构件107与主体部101绝缘并将正极接触构件107密封以防止正极接触构件107暴露于主体部101中的电解质。

在电极组件1中，负极可设置在压电元件200的一侧上，正极可设置在相对侧上。

如上所述，根据本发明，具有以下效果：测量因二次电池的电极的电化学反应导致的电极的厚度变化。

根据本发明，具有以下效果：实时测量二次电池的电极的厚度变化。

根据本发明，具有以下效果：通过电化学反应与视觉的测量相结合来测量二次电池的电极的厚度变化。

尽管上面参照示例性附图已经描述了根据本发明的测量二次电池的电极的厚度变化的设备和其中安装有所述设备的二次电池，但在不背离所附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可做出各种改变和修改。