二次电池的制作方法

1.本技术要求于2020年6月15日提交的韩国专利申请no.10-2020-0072597的优先权的权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本说明书中。
2.本发明涉及一种电极组件和电解液嵌入软包(pouch)中的二次电池，更具体地，涉及一种具有当软包中产生气体时能够将气体排出至外部的阀的软包型二次电池。


背景技术：

3.在移动设备和电动汽车领域中，对高效二次电池的需求正在迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度、保持较高的电压并且具有低的自放电率的锂二次电池在商业上广泛使用，并且正在积极地进行改善其性能的研究和开发。
4.二次电池具有电极组件和电解液嵌入到例如硬壳(can)或软包的外壳中的结构。电极组件具有正极、隔膜和负极重复堆叠的结构。通常，电极组件可以分为处于堆叠状态的正极、隔膜和负极被卷绕以嵌入到外壳中的卷绕型电极组件和分别被切割为预定尺寸的正极、隔模和负极堆叠的堆叠型(堆叠)电极组件。
5.由于卷绕型电极组件具有螺旋缠绕结构，卷绕形电极组件适合安装在圆柱形电池上，但是对于棱柱形或软包型电池，在空间利用率方面存在劣势。另一方面，由于当切割电极和隔膜时堆叠型电极组件的尺寸被调节，容易得到与外壳匹配的棱柱形状，但是制造过程比较复杂，并且堆叠型电极组件相对容易受到外部冲击的影响。此外，已经开发一种堆叠折叠方法，以将卷绕型和堆叠型的优点结合。在堆叠折叠方法中，将c型双电池(具有正极/隔膜/负极/隔膜/正极的堆叠结构的双电池)和a型双电池(具有负极/隔膜/正极/隔膜/负极的堆叠结构的双电池)放置在折叠隔膜上以将双电池折叠，从而制造电极组件。
6.将如上所述以各种方式制造的电极组件安装在例如硬壳或软包的外壳中。
7.在这些电池中，软包型电池具有例如每单位重量和体积的能量密度更高、能够形成更薄且更轻的电池以及外装材料成本更低的优点，因此，近年来得到积极发展。如示出了在软包1打开的状态下安装电极组件3的状态的图1中所示，制造软包型二次电池使得在软包1的上部和下部彼此分离的状态下将电极组件3安置在软包1中，并且当注入电解液时，在上部和下部的边缘形成的密封部2a和2b被密封。此处，从电极组件3引出的电极引线3a的端部以被设置为向外部突出的状态被密封。
8.软包型电池的问题在于，在制造过程中以及在进行制造之后用作充电/放电装置的过程中发生膨胀。
9.这种膨胀是由于电解液的蒸发而在软包1内部产生气体，从而使软包1的外观变形并使二次电池的充电/放电性能劣化，并且在严重的情况下，有爆炸的危险。
10.因此，当在软包内产生气体时，必须去除气体。


技术实现要素：

11.技术问题
12.为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有当软包内产生气体而使内部压力增加时能够将气体排出至外部的阀的二次电池。
13.技术方案
14.为了实现上述目的，本发明提供一种二次电池，在该二次电池中，电极组件被插入软包中并且电解液被注入软包中，并且软包的边缘被密封以形成密封部，二次电池包括：阀，阀被固定至密封部，以使阀的一端面向软包的内部，并且阀的另一端面向软包的外部，其中，阀包括：主体，主体形成有通道，通道具有面向软包的内部开口的一个端部，并且主体设置有与通道连接的腔室，其中，在腔室中形成有与外部连通的排出孔；闸门，位于形成有通道与腔室之间的边界的钩状突起上，以打开或关闭通道；以及弹簧，被安装为在闸门关闭的方向上施加弹力，其中，当软包的内部产生气体时，气体的压力克服弹簧的弹力，闸门被打开，以通过排出孔排出气体。
15.在钩状突起的设置有闸门的位置处可以安装o形环，使得当闸门关闭时实现密封。
16.用于防止电解液渗透的阻挡膜可以安装在主体的通道的入口侧上，并且当软包内产生气体而使内部压力增加时，阻挡膜可以被撕裂从或安装位置分离。
17.阻挡膜可以由不引起与电解液的化学反应的材料制成。阻挡膜可以制造为由聚丙烯或聚四氟乙烯制成的薄膜。
18.阻挡膜可以通过使用压敏粘合剂粘附至主体。
19.可以形成辅助排出孔，使得当闸门在腔室内滑动时，腔室内的空气被排出，其中，辅助排出孔可以形成在排出孔的相对侧，闸门位于辅助排出孔与排出孔之间。
20.闸门可以包括：位于钩状突起上的主体；以及从主体延伸并突出从而插入到通道中的柱子，其中，可以将环形形状的垫圈装配在柱子的外周表面以密封柱子的外周表面与通道的内周表面之间的间隙。
21.可以沿着柱子的圆周形成倾斜表面，使得在柱子滑动时气体逐渐引入到腔室中。
22.阀可以平行于电极引线设置，电极引线从电极组件引出并突出到软包的外部。
23.本发明可以另外提供一种二次电池模块，其通过将多个具有上述配置的二次电池彼此连接而制造。
24.有益效果
25.在具有上述配置的本发明中，当软包的内部产生气体并且气体的压力克服弹簧的弹力时，闸门可以打开以排出至排出孔，从而有效地防止发生膨胀，并且防止水分和异物从阀的外部引入。
26.可以将o形环安装在钩状突起的设置有闸门的位置处，以防止电解液泄漏。
27.此外，可以将阻挡膜安装在通道的入口侧上，从而当软包内部的压力处于正常范围内时从根本上阻挡电解液引入到阀中。
28.阻挡膜可以由不引起与电解液的化学反应的材料制成，以防止电解液的性能劣化。
29.在根据本发明的阀中，辅助排出孔可以形成在排出孔的相对侧，以防止空气阻力不利地影响阀的滑动。
30.此外，可以将垫圈装配在闸门中，以防止气体泄漏，并且可以在柱子上形成倾斜表面，以使气体逐渐排出。
附图说明
31.图1是示出在软包打开的状态下安装电极组件的状态的透视图；
32.图2是示出根据本发明的第一实施例将阀安装在二次电池中的状态的图；
33.图3是示出根据本发明的第一实施例，在软包中产生气体之前闸门关闭的状态的横截面图(左)，和在软包中产生气体以通过气体的压力打开闸门的状态的横截面图(右)；
34.图4是更清楚地示出图2中的垫圈的安装状态的图；
35.图5是示出根据本发明的第二实施例，在通道的入口侧安装阻挡膜的状态的横截面图(左)，和阻挡膜从安装位置分离的状态的横截面图(右)。
具体实施方式
36.下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例，以使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实施本发明的技术构思。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应理解为局限于本文中阐述的实施例。
37.为了清楚地描述本发明，省略与描述无关的部件，并且在整个说明书中，相同的附图标记被分配给相同或相似的部件。
38.另外，在本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应限制性地理解为常规含义或基于字典的含义，而是应当基于发明人可以适当地定义术语的概念，以最佳方式描述和说明他或她的发明的原则，理解为符合本发明范围的含义和概念。
39.本发明涉及一种二次电池，其中电极组件和电解液插入到软包中，并且软包的边缘被密封以形成密封部。下文中，将参照附图更详细地描述本发明的实施例。
40.第一实施例
41.图2是示出根据本发明的第一实施例的阀安装在二次电池中的状态的图，图3是示出根据本发明的第一实施例，在软包中产生气体之前闸门关闭的状态的横截面图(左)，和在软包中产生气体以通过气体的压力打开闸门的状态的横截面图(右)，图4是更清楚地示出图2中的垫圈的安装状态的图。
42.参照附图，根据该实施例的二次电池包括：阀100，阀100被固定地安装，使得阀100的一端面向软包1的内部并且阀100的另一端面向软包1的外部。此处，阀100被设置为平行于电极引线3a，电极引线3a从电极组件引出并突出于软包1的外部一段距离。
43.阀100具有如下结构，其中闸门20被固定至密封部并且安装在主体10的内部，在主体10中形成有通道，使得气体可以进出。
44.也就是说，如图3中更详细地示出，主体10具有通道，该通道具有面向软包1内部开口的一个端部和在纵向方向上从该一端延伸至在另一侧的另一端，并且通道11向腔室12开口。
45.腔室12具有如下结构，其中与通道11的端部相反的端部被阻塞，并且形成排出孔13以在侧壁的一部分中与外部连通。在排出孔13暴露于外部的状态下将阀100被固定至密封部。主体10由具有优异的耐化学性的金属、陶瓷、合成树脂等制成。
46.另外，闸门20位于形成有通道11与腔室12之间的边界的钩状突起上，以打开或关闭通道11。钩状突起是由通道11的内径与腔室12的内径之差形成的边界点，并且安装闸门20以遮蔽腔室12中的钩状突起。
47.闸门20与弹簧30连接，使得弹力作用于闸门20关闭的方向上。弹簧30是抵抗压缩力的压缩弹簧，并且具有固定至腔室12的壁面(设置在通道的相反侧)的一端和固定至闸门20的另一端。
48.因此，仅当施加了克服弹簧30的弹力的力时闸门20才打开。
49.另外，将o形环15安装在钩状突起的设置有闸门20的位置处，使得当闸门20关闭时实现密封。当闸门20关闭时，o形环15被弹簧30的弹力挤压，从而弹性变形以密封在闸门20与主体10之间会出现的间隙。
50.另外，附加形成辅助排出孔16，使得当闸门20在腔室12内部滑动时排出腔室12中的空气。由于辅助排出孔16形成在排出孔13的相对侧，闸门20位于它们之间，当设置弹簧30的空间被压缩时，空气可以在被压缩之前排出至外部，以防止闸门20的滑动受到空气阻力的干扰。
51.根据该实施例的闸门20包括：位于钩状突起上的盘形主体21；和圆柱形柱子22，其从盘形主体21延伸并突出从而插入到通道11中。
52.当闸门20处于关闭状态时，盘形主体21遮蔽通道11与腔室12之间的间隙，并且柱子22从盘形主体21伸出以插入到通道11中，从而引导盘形主体21的滑动。
53.另外，柱子21具有沿着柱子21的圆周的倾斜表面22a，使得在柱子21滑动时气体逐渐引入到腔室12中，并且当气体引入到通道11中时接触面积增加，以使压力集中。倾斜表面22a可以形成为以预定角度倾斜的平面，或者可以形成为沿着柱子22的圆周的凸圆形(convexly rounded)弯曲表面。
54.另外，如图4中更清楚地示出，可以将多个环形垫圈23装配在柱子11的外周表面上，以将柱子11的外周表面与通道11的内周表面密封。
55.因此，当在软包1的内部产生气体之前气体处于正常压力范围内时，闸门20由于弹簧30的弹力而遮蔽通道11，如图3的左图中所示。
56.并且，当软包1的内部产生气体而使软包1内部的压力增加时，气压克服弹簧30的弹力以将闸门20推出，由此，如图3的右图中所示，气体引入到腔室12中，然后通过排出孔13排出至外部。此处，可以通过调节弹簧30的弹力来不同地设置闸门20的打开压力，在该压力下闸门打开。
57.另外，当闸门20被闸门20与主体10之间产生的摩擦力以及垫圈23与主体10之间产生的摩擦力打开时，即使压力略低于施加的压力，也可以保持打开状态，以有效地排出气体(例如，当气压为0.1mpa时，如果闸门打开，则气体排出至外部以降低气压，因此闸门设置为即使当气压为0.1mpa时也不关闭，但是在约0.05mpa的压力下关闭)。
58.另外，可以将润滑剂和真空润滑脂额外施加至主体10与闸门20之间的接触部分，以降低密封性能和摩擦力，并且润滑剂和真空润滑脂可以选自不与电解液发生反应的材料。
59.第二实施例
60.在该实施例中，阀另外附接有遮蔽根据第一实施例的阀100的主体10中的通道11的阻挡膜40。
61.图5是示出根据本发明的第二实施例，在通道的入口侧安装阻挡膜的状态的横截面图(左)，和阻挡膜从安装位置分离的状态的横截面图(右)。
62.参照图5，用于防止电解液渗透的阻挡膜40可以安装在主体10中的通道11的入口侧。
63.设置阻挡膜40以防止在软包1的内部压力增加之前气体和电解液不必要地引入到通道11中。
64.阻挡膜40可以被配置为当软包1内部产生气体而使内部压力增加时被撕裂或从安装位置分离。
65.阻挡膜40不限于具体材料，只要该材料不引起与电解液的化学反应即可，但是优选能够根据压力变化容易撕裂的材料。或者，即使材料对压力变化不敏感，也可以通过调节阻挡膜40通过其粘附的粘合剂41的灵敏度来安装阻挡膜40，以防止阻挡膜40分离。
66.根据本发明的阻挡膜40被制造为由聚丙烯或聚四氟乙烯制成的薄膜。
67.另外，可以使用压敏粘合剂作为粘附至阻挡膜的粘合剂41。
68.在具有上述配置的本发明中，当在软包1内部产生气体并且气体的压力克服弹簧30的弹力时，闸门20可以打开以排出至排出孔13，从而有效地防止发生膨胀并且防止水分和异物从阀100的外部引入。
69.可以将o形环15安装在钩状突起的设置有闸门20的位置处，以防止电解液泄漏。
70.此外，阻挡膜40可以安装在通道11的入口侧上，从而当软包1内部的压力处于正常范围内时从根本上阻挡电解液引入到阀100中。
71.阻挡膜40可以由不引起与电解液的化学反应的材料制成，以防止电解液的性能劣化。
72.在本发明的阀100中，辅助排出孔16可以形成在排出孔13的相对侧，以防止空气阻力不利地影响阀100的滑动。
73.此外，可以将垫圈23装配在闸门20中，以防止气体泄漏，并且可以在柱子22上形成倾斜表面22a，以使气体逐渐排出。
74.虽然已经参照具体实施例描述了本发明的实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离如下面权利要求书中限定的本发明的构思和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
75.[附图标记]
[0076]
10：主体
[0077]
11：通道
[0078]
12：腔室
[0079]
13：排出孔
[0080]
14：垫圈
[0081]
15：o形环
[0082]
16：辅助排出孔
[0083]
20：闸门
[0084]
21：盘形主体
[0085]
22：柱子
[0086]
30：弹簧
[0087]
40：阻挡膜
[0088]
100：阀