相关申请的交叉引用本申请要求于2019年2月14日提交的韩国专利申请第10-2019-0017331号的优先权的权益，通过援引将上述专利申请整体结合在此。本发明涉及一种二次电池和电池模块，更具体地，涉及一种在发生异常操作时将电池壳体中产生的气体快速排出以防止爆炸并且确保稳定性的二次电池和电池模块。
背景技术：
：：通常，二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池。这种二次电池正在被应用并使用于诸如数码相机、p-dvd、mp3p、移动电话、pda、便携式游戏装置(portablegamedevice)、电动工具(powertool)、电动自行车(e-bike)等之类的小型产品以及诸如电动车辆和混合动力车辆、用于存储多余电力或可再生能源的电力存储装置和备用电力存储装置之类的需要高功率的大型产品中。为了制造电极组件，制造并堆叠正极(cathode)、隔膜(separator)和负极(anode)。具体地，将正极活性材料浆料施加至正极集流体并且将负极活性材料浆料施加至负极集流体，以制造正极(cathode)和负极(anode)。此外，当隔膜(separator)被插置并堆叠在制造的正极和负极之间时，形成了单元电池(unitcell)。将单元电池彼此堆叠，以形成电极组件。此外，当将电极组件容纳在特定壳体中并且注入电解质时，制造出二次电池。在相关技术中，当二次电池异常操作，诸如被暴露于高温或者过充电或过放电时，隔膜由于所产生的热量而收缩，因而正极和负极彼此直接接触，从而增大短路(short)的可能性。由于短路，在电池内部会发生快速的电子转移，因而当出现发热和副反应时，二次电池可能会爆炸，从而引起安全问题。特别是，当发生诸如过充电、过放电或外部短路之类的电气故障时，由于高电流流动并且集流体的热导率低，因此集流体的温度比活性材料层的温度的高。之后，热量可扩散，因而可增加诸如活性材料和电解质之类的成分的热反应、化学反应和电化学反应，从而引起热失控。技术实现要素：技术问题本发明的目的在于提供一种在发生异常操作时将电池壳体中产生的气体快速排出以防止爆炸并且确保稳定性的二次电池和电池模块。本发明的目的不限于前述目的，而是本领域技术人员从下面的描述将清楚地理解到没有在此描述的其他目的。技术方案为了解决以上问题，根据本发明实施方式的二次电池包括：通过交替堆叠电极和隔膜形成的电极组件；配置为将所述电极组件容纳于其中的电池壳体；压电元件，所述压电元件设置在所述电池壳体中的配置为容纳所述电极组件的杯部的外侧，以在所述电池壳体的体积膨胀时接收压力，从而向外部供应电力；和穿孔部，所述穿孔部具有尖锐的一端，并且在被从所述压电元件施加电力时，所述穿孔部的所述一端朝向所述电池壳体延伸以将所述电池壳体穿孔。此外，所述穿孔部可由电活性聚合物(eap)制成。此外，所述压电元件可附接至所述杯部的外表面。此外，所述压电元件可附接至所述杯部的中央部分。此外，所述压电元件可具有与所述杯部的形状对应的形状。此外，与所述压电元件连接的导线可连接至所述穿孔部的另一端。此外，所述穿孔部可将所述电池壳体的所述杯部穿孔。此外，所述穿孔部可形成为与所述电池壳体的密封部紧密接触。此外，所述穿孔部的另一端可设置在所述电池壳体的角顶。此外，所述穿孔部可形成为与沿着所述电池壳体的外围边缘形成的所述密封部的一部分紧密接触。为了解决以上问题，根据本发明实施方式的电池模块包括：二次电池，所述二次电池包括：通过交替堆叠电极和隔膜形成的电极组件；配置为将所述电极组件容纳于其中的电池壳体；压电元件，所述压电元件设置在所述电池壳体中的配置为容纳所述电极组件的杯部的外侧，以在所述电池壳体的体积膨胀时接收压力，从而向外部供应电力；和穿孔部，所述穿孔部具有尖锐的一端，并且在被从所述压电元件施加电力时，所述穿孔部的所述一端朝向所述电池壳体延伸以将所述电池壳体穿孔；以及配置为将所述二次电池容纳于其中的外壳。此外，所述穿孔部可由电活性聚合物(eap)制成。此外，所述压电元件可附接至所述外壳的内表面。此外，所述穿孔部可形成为与所述外壳的内部边缘紧密接触。此外，所述穿孔部可将所述电池壳体的所述杯部穿孔。此外，本发明可提供一种包括所述电池模块的电池组，并且可提供一种包括所述电池组的装置。所述装置可包括计算机、笔记本电脑、智能电话、移动电话、平板电脑、可穿戴电子装置、电动工具(powertool)、电动车辆(electricvehicle，ev)、混合动力车辆(hybridelectricvehicle，hev)、插电式混合动力车辆(plug-inhybridelectricvehicle，phev)或电力存储装置，但不限于此。电池组和装置的结构以及它们的制造方法在本领域中是众所周知的，因而在此将省略其详细描述。其他实施方式的细节包括在详细描述和附图中。有益效果本发明的实施方式可至少具有以下效果。当发生异常操作时，如果电池壳体的体积膨胀而从压电元件产生电力，则穿孔部可将电池壳体穿孔，以使电池壳体中产生的气体快速排出，从而防止爆炸并且确保稳定性。本发明的效果不受上述描述的限制，因而在本申请中涉及更多不同的效果。附图说明图1是根据本发明实施方式的二次电池的组装图。图2是根据本发明实施方式的二次电池的透视图。图3是根据本发明实施方式的二次电池的平面图。图4是根据本发明实施方式的二次电池的放大剖面图。图5是当二次电池的穿孔部的一端延伸时，根据本发明实施方式的二次电池的平面图。图6是当二次电池的穿孔部的一端延伸时，根据本发明实施方式的二次电池的放大剖面图。图7是根据本发明另一实施方式的电池模块的组装图。图8是当电池模块的穿孔部的一端延伸时，根据本发明另一实施方式的电池模块的组装图。具体实施方式将通过以下参照附图描述的实施方式阐明本发明的优点和特征及其实现方法。然而，本发明可以以不同的形式实施，不应被解释为限于在此阐述的实施方式。而是，提供这些实施方式是为了使本公开内容全面和完整，并将本发明的范围充分传递给本领域技术人员。此外，本发明仅由权利要求的范围限定。相似的参考标记通篇表示相似的元件。除非不同地定义了本发明中使用的术语，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本领域技术人员通常理解的含义相同的含义。此外，除非在说明书中明确且明显地进行了定义，否则在常用字典中定义的术语不被理想地或过度地解释为具有形式上的含义。在以下描述中，技术术语仅用于解释具体的示例性实施方式，而不是限制本发明。在本申请中，除非特别提及，否则单数形式的术语可包括复数形式。“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”的含义不排除所提及的部件之外的其他部件。下文中，将参照附图详细描述优选实施方式。图1是根据本发明实施方式的二次电池1的组装图，图2是根据本发明实施方式的二次电池1的透视图。根据本发明的实施方式，当发生异常操作时，如果电池壳体13的体积膨胀而从压电元件135产生电力，则穿孔部136可将电池壳体13穿孔，以使电池壳体13中产生的气体快速排出，从而防止爆炸并且确保稳定性。为此，根据本发明实施方式的二次电池1包括：通过交替堆叠电极和隔膜形成的电极组件10；将电极组件10容纳于其中的电池壳体13；压电元件135，压电元件135设置在电池壳体13中的容纳电极组件10的杯部133的外侧，以在电池壳体13的体积膨胀时接收压力，从而向外部供应电力；和穿孔部136，穿孔部136具有尖锐的一端1361，并且在被从压电元件135施加电力时，穿孔部136的一端1361朝向电池壳体13延伸以将电池壳体13穿孔。通过交替堆叠电极和隔膜(separator)形成电极组件10。首先，将其中电极活性材料、粘合剂和增塑剂彼此混合的浆料施加至正极集流体和负极集流体，以制造正极和负极。之后，将正极和负极分别堆叠在隔膜的两侧上，以形成具有预定形状的电极组件10。然后，将电极组件插入到电池壳体13中，将电解质注入电池壳体13中，并且执行密封工序。具体地，电极组件(electrodeassembly)10包括两种类型的电极，诸如正极和负极、以及插置在电极之间以使电极彼此绝缘的隔膜。电极组件10可以是堆叠型、果冻卷型、堆叠折叠型等。两种类型的电极，即，正极和负极的每一个都具有其中活性材料浆料被施加至具有金属箔或金属网形状的电极集流体的结构。通常可通过在添加溶剂的情况下将颗粒活性材料、辅助导体、粘合剂和增塑剂进行搅拌来形成浆料。可在后续工序中去除溶剂。如图1中所示，电极组件10包括电极接片(electrodetab)11。电极接片11分别连接至电极组件10的正极和负极以从电极组件10的一侧向外突出，从而在电极组件10的内部与外部之间提供电子移动的路径。电极组件10的集流体由涂布有电极活性材料的部分和其上未被施加电极活性材料的末端，即未涂布部分构成。此外，可通过切割未涂布部分、或者通过经由超声波焊接将单独的导电构件连接至未涂布部分来形成电极接片11。如图1中所示，电极接片11可沿彼此不同的方向从电极组件10的一侧突出，但是本发明不限于此。例如，电极接片11可沿相同的方向突出。在电极组件10中，电极引线(electrodelead)12通过点焊(spot)连接至电极接片11。此外，电极引线12的一部分被绝缘部14围绕。绝缘部14可设置成被限制在密封部134内，电池壳体13的上壳体131和下壳体132在密封部134处彼此热熔合，使得电极引线12结合至电池壳体13。此外，可防止从电极组件10产生的电力通过电极引线12流到电池壳体13，并且可保持电池壳体13的密封。因而，绝缘部14可由具有非导电性的不导电的非导电体制成。通常，虽然主要使用容易附接至电极引线12并且具有相对较薄厚度的绝缘胶带作为绝缘部14，但是本发明不限于此。例如，可使用各种构件作为绝缘部14，只要该构件能够将电极引线12绝缘即可。电极引线12的一端连接至电极接片11，并且电极引线12的另一端伸出到电池壳体13的外部。就是说，电极引线12包括：正极引线121，正极引线121具有连接至正极接片111的一端，从而沿正极接片111突出的方向延伸；和负极引线122，负极引线122具有连接至负极接片112的一端，从而沿负极接片112突出的方向延伸。另一方面，如图1中所示，正极引线121和负极引线122二者的另一端伸出到电池壳体13的外部。结果，电极组件10中产生的电力可被提供到外部。此外，由于正极接片111和负极接片112的每一个形成为沿各种方向突出，因此正极引线121和负极引线122的每一个可沿各种方向延伸。正极引线121和负极引线122可由彼此不同的材料制成。就是说，正极引线121可由与正极集流体相同的材料，即，铝(al)材料制成，负极引线122可由与负极集流体相同的材料，即，铜(cu)材料或涂布有镍(ni)的铜材料制成。此外，电极引线12的伸出到电池壳体13的外部的部分可设置为端子部并且电连接至外部端子。电池壳体13是由柔性材料制成的袋。下文中，将描述电池壳体13是袋的情况。电池壳体13容纳电极组件10，使得电极引线12的一部分，即，端子部暴露，然后进行密封。如图1中所示，电池壳体13包括上壳体131和下壳体132。可在下壳体132中形成其中设置有容纳空间1331以容纳电极组件10的杯部133，并且上壳体131可覆盖容纳空间1331的上侧，使得电极组件10不会分离到电池壳体13的外部。在此，如图1中所示，可在上壳体131中形成具有容纳空间1331的杯部133，以在上部中容纳电极组件10。如图1中所示，上壳体131的一侧和下壳体132的一侧可彼此连接。然而，本发明不限于此。例如，上壳体131和下壳体132可单独制造从而彼此分离。压电元件(piezoelectricelement)135设置在杯部133的外侧，以在电池壳体13的体积膨胀时接收压力，从而向外部供应电力。此外，穿孔部136具有尖锐的一端1361。当被从压电元件135施加电力时，一端1361延伸至电池壳体13，以将电池壳体13穿孔。下面将详细描述压电元件135和穿孔部136。当电极引线12连接至电极组件10的电极接片11并且在电极引线12的一部分上设置绝缘部14时，可将电极组件10容纳在设置于下壳体132的杯部133中的容纳空间1331中，并且上壳体131可覆盖容纳空间的上部。此外，注入电解质，并且将形成在上壳体131和下壳体132的边缘的密封部134密封。电解质可移动在二次电池1的充电和放电过程中由电极的电化学反应产生的锂离子。电解质可包括作为锂盐和高纯度有机溶剂的混合物的非水有机电解质或使用聚合物电解质的聚合物。如图2中所示，可通过上述方法制造出袋型二次电池1。图3是根据本发明实施方式的二次电池1的平面图，图4是根据本发明实施方式的二次电池1的放大剖面图。如图3中所示，根据本发明实施方式的二次电池1包括压电元件135和穿孔部136。压电元件135是在被施加诸如压力、应力等之类的物理外力时产生电压，反而在被施加电压时变形的元件。典型的压电元件135包括钛酸钡(bariumtitanate)、罗谢尔盐(rochellesalt)等。压电元件135设置在电池壳体13的杯部133的外侧。因此，当在电池壳体13中产生气体而使电池壳体13的体积膨胀时被施加压力。因此，在压电元件135中产生电压，从而向外部供应电力。具体地，根据本发明的实施方式，压电元件135可直接附接至杯部133的外表面。结果，压电元件可灵敏地对电池壳体13的膨胀作出反应。就是说，即使电池壳体13的体积稍微膨胀，也可立即产生供应至外部的电压。如图3中所示，压电元件135可具有与杯部133的形状对应的形状。例如，当杯部133具有矩形形状时，压电元件135也可具有矩形形状。当杯部133具有圆形形状时，压电元件135也可具有圆形形状。结果，当杯部133变形时，压电元件135可接收与杯部133的变形程度成比例的压力。此外，压电元件135优选附接至杯部133的大致中央部分。当在电池壳体13内部产生气体时，具有最大柔性的杯部133最大地变形。在此，压电元件135附接至杯部133的中央部分。当杯部133变形时，压电元件135可整体均匀地接收压力。穿孔部136可具有细长的线形状。当被从压电元件135施加电力时，穿孔部136可变形，以将电池壳体13穿孔。穿孔部136可由电活性聚合物(electroactivepolymers，eap)制成。电活性聚合物是由于电刺激而能够通过膨胀、收缩、弯曲(bending)等变形的聚合物。代表性的电活性聚合物包括铁电聚合物(ferroelectricpolymer)和介电弹性体(dielectricelastomer)。特别是，广泛使用相对较高压电性的聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride，pvdf)聚合物作为铁电聚合物。如图4中所示，穿孔部136可形成为与电池壳体13的密封部134紧密接触。因此，可在不大幅改变二次电池1的尺寸和形状的情况下，防止穿孔部136被外部摩擦损坏。如图3中所示，当穿孔部136的长度形成到一定程度时，穿孔部136可与沿着电池壳体13的外围边缘形成的密封部134的一部分紧密接触。然而，本发明不限于此，穿孔部136可以以各种方式形成在电池壳体13中，例如，穿孔部136可沿着电池壳体13中的容纳电极组件10的杯部133的外表面形成。图5是当二次电池1的穿孔部136的一端1361延伸时，根据本发明实施方式的二次电池1的平面图，图6是当二次电池1的穿孔部136的一端1361延伸时，根据本发明实施方式的二次电池1的放大剖面图。当压电元件135接收压力时产生电压，从而向外部供应电力。就是说，当在电池壳体13中产生气体而使电池壳体13的体积膨胀时，压电元件135可接收压力，从而向外部供应电力。此外，穿孔部136具有尖锐的一端1361，并且当被从压电元件135施加电力时穿孔部136的形状改变。具体地，如图5中所示，穿孔部136的一端1361朝向电池壳体13延伸以将电池壳体13穿孔。穿孔部136可优选将电池壳体13中的杯部133穿孔。结果，电池壳体13的内部和外部彼此连接，因而电池壳体13中产生的气体可被迅速排放到外部，从而防止爆炸并确保稳定性。如图5中所示，穿孔部136的一端1361不是靠近杯部133的角顶设置，而是设置在杯部133的边缘的中央。因而，由于边缘的中央部分比杯部133的角顶附近薄弱，因此如图6中所示，当穿孔部136的一端1361延伸时，可容易地将杯部133穿孔。另一方面，穿孔部136的另一端1362不是设置在杯部133的边缘的中央部分，而是靠近杯部133的角顶设置，如图5中所示。连接至压电元件135的导线1351连接至穿孔部136的另一端1362。结果，由于外部障碍而导致的对连接至压电元件135的导线1351的断开或损坏被最小化。图7是根据本发明另一实施方式的电池模块2的组装图。根据本发明一实施方式，压电元件135直接附接至电池壳体13的杯部133的外表面，并且穿孔部136形成为与电池壳体13的密封部134紧密接触。结果，压电元件135可灵敏地对电池壳体13的体积的膨胀作出反应，并且可不大幅改变二次电池1的尺寸和形状的情况下，防止穿孔部136被外部摩擦损坏。然而，根据本发明另一实施方式，当组装二次电池1a以形成电池模块2时，压电元件135a和穿孔部136a可不形成在二次电池1a的电池壳体13中，而是形成在电池模块2的外壳20中。结果，可容易地将压电元件135a和穿孔部136a固定至具有刚性的外壳20而不是固定至具有柔性的袋型电池壳体13。根据本发明另一实施方式的电池模块2包括二次电池1和将二次电池1容纳于其中的外壳20，二次电池包括：通过交替堆叠电极和隔膜形成的电极组件10；将电极组件10容纳于其中的电池壳体13；压电元件135a，压电元件135a设置在电池壳体13中的容纳电极组件10的杯部133的外侧，以在电池壳体13的体积膨胀时接收压力，从而向外部供应电力；和穿孔部136a，穿孔部136a具有尖锐的一端1361a，并且在被从压电元件135a施加电力时，穿孔部136a的一端1361a朝向电池壳体13延伸以将电池壳体13穿孔。外壳20将二次电池1容纳于其中，如图7中所示，上下外壳20在二次电池1的两侧彼此结合以容纳二次电池1。外壳20可在其中仅容纳一个二次电池1，但是不限于此。例如，外壳20可容纳多个二次电池1。根据本发明另一实施方式的压电元件135a和穿孔部136a形成在电池模块2的外壳20中。具体地，压电元件135a设置在电池壳体13的杯部133的外侧，但是压电元件135a附接至外壳20的内表面而不直接附接至杯部133的外表面。然而，由于外壳20的内表面和电池壳体13的杯部133彼此非常靠近设置，因此当在电池壳体13内部产生气体而使电池壳体13的体积膨胀时，压电元件136a立即向外部供应电力。穿孔部136a形成为与外壳20的内部边缘紧密接触。此外，穿孔部136a可具有细长的线形状。当被从压电元件135a施加电力时，穿孔部136a可变形以将电池壳体13穿孔。穿孔部136a可由电活性聚合物(electroactivepolymers，eap)制成。图8是当电池模块2的穿孔部136a的一端1361a延伸时，根据本发明另一实施方式的电池模块2的组装图。当在电池壳体13中产生气体而使电池壳体13的体积膨胀时，压电元件135a可接收压力以向外部供应电力。此外，由于穿孔部136a的一端1361a尖锐地形成，因此如图8中所示，当被从压电元件135a施加电力时，穿孔部136a的一端1361a朝向电池壳体13延伸以将电池壳体13穿孔。优选的是穿孔部136a将电池壳体13的杯部133穿孔。此外，穿孔部136a的一端1361a设置在杯部133的边缘的中央。结果，当穿孔部136a的一端1361a延伸时，可容易地将杯部133穿孔。本发明所属
技术领域：
：的普通技术人员将理解，在不改变技术构思或实质特征的情况下，本发明可以以其他特定形式来实施。因此，以上公开的实施方式应被认为是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由前面的描述和其中描述的示例性实施方式限定。在本发明的权利要求内及其等同含义内做出的各种修改被认为是在本发明的范围内。当前第1页12当前第1页12