包括具有用于阻断泄漏路径的突起的安全阀的帽组件和包括该帽组件的锂二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能够重复充电和放电的锂二次电池，并且更具体而言，本发明涉及一 种安全性比现有锂二次电池更高的锂二次电池。
【背景技术】
[0002] 随着移动设备的逐渐发展，对于这样的移动设备的需求也随之增加，作为移动设 备的能量来源，对二次电池的需求也急剧增加。在这些二次电池中，锂二次电池具有高能量 密度和放电电压，对此已进行了大量研究，并且其现在已被商业化并广泛使用。
[0003] 基于电池壳体的形状，二次电池可以被分类为具有安装在圆柱形金属罐中的电极 组件的圆柱形电池、具有安装在棱柱形金属罐中的电极组件的棱柱形电池、或具有安装在 由铝层压片制成的袋状电池壳体中的电极组件的袋状电池。
[0004] 图1是典型地示出一般圆柱形电池的竖直截面透视图。
[0005] 参照图1，通过将果冻卷型(缠绕型）电极组件120放置在圆柱形容器130中，将电解 质注入圆柱形容器130,并且将具有电极端子(例如，正电极端子;未示出）的顶帽140联接到 圆柱形容器130的开口的上端来制造圆柱形二次电池100。
[0006] 电极组件120被构造成具有如下结构，其中，在分隔物123被置于正电极121和负电 极122之间的状态下将正电极121和负电极122缠绕成圆圈。圆柱形中心销150被插入在电极 组件120的缠绕中心（即，果冻卷的中心）中。中心销150通常由金属材料制成，使得该中心销 150呈现预定的强度。中心销150被构造成具有通过卷绕金属片形成的中空圆柱形结构。中 心销150用于固定和支撑电极组件120。此外，中心销150用作用于排出在电池的充电和放电 期间或在电池的运行期间通过电池中的反应产生的气体的通道。
[0007] 参照图2，顶帽140突出以形成正电极端子。顶帽140具有排放端口。在顶帽140下方 顺序布置:用于在电池中的温度增大时通过电池电阻的显著增加而中断电流的正温度系数 (PTC)元件142,在电池中的压力增大时破裂以排放气体的安全阀143,和连接板145,该连接 板145联接到在其上端一侧的安全阀143并且经由在其下端一侧的引线146连接到电极组件 144的正极。
【发明内容】
[0008] 技术问题
[0009] 本发明的一个目的是提供一种在高焊接强度下具有高成品率的帽组件，由此提高 可加工性，与现有锂二次电池不同。此外，本发明的另一个目的是提供一种锂二次电池，其 能够阻断气体或电解质流出锂二次电池的泄漏路径，由此具有改进的安全性。
[0010]技术解决方案
[0011]根据本发明的一个方面，能够通过提供一种帽组件来实现上述和其它目的，该帽 组件被设计为如下所述，以便即使在高焊接强度下也具有高成品率，由此提高可加工性。
[0012] 帽组件可以包括电流中断构件和安全阀，电流中断构件包括第一联接部、从第一 联接部延伸的第一外周部和在第一外周部处形成的第一气体排出部;安全阀包括第二联接 部、从第二联接部延伸的第二外周部和在第二外周部处形成的第二气体排出部，第二联接 部具有联接到第一联接部的一个表面和在其另一表面形成的突起，使得突起在与第二联接 部的一个表面相反的方向上突出。
[0013] 第二联接部可具有等于或大于电流中断构件的第一联接部的最小厚度的1.5倍的 最大厚度。具体而言，第二联接部的最大厚度可等于电流中断构件的第一联接部的最小厚 度的2倍至5倍。根据情况，第二联接部的最大厚度可包括突起的厚度。在所述突起的厚度增 加、并且电流中断构件的第一联接部的最小厚度减小的情况下，能够有效地将气体或电解 质沿其泄漏的泄漏路径与外部环境相隔离。结果，能够提高成品率和可加工性。第二联接部 可包括非突起部。在这种情况下，非突起部可具有等于或小于第一联接部的最小厚度的平 均厚度。
[0014] 根据本发明的非限制性实施例，第一联接部可以包括从第一外周部向着第二联接 部的一个表面突出的突出部或从第一外周部向着第二联接部的一个表面弯曲的弯曲部。在 这种情况下，第一联接部的最小厚度可以是突出部或弯曲部的厚度。
[0015] 根据本发明的非限制性实施例，电流中断构件和安全阀可通过焊接彼此联接。可 以在电流中断构件上向着安全阀进行焊接。此时，第一联接部和第二联接部可彼此联接，使 得当在截面中观察突起时，形成有从第一联接部向着第二联接部突出的焊接部。具体地，第 一联接部和第二联接部可以通过选自超声波焊接、激光焊接、电阻焊接和电弧焊接中的一 种或更多种彼此联接。通过焊接而使得第一联接部和第二联接部之间得以联接的结果是， 电解质或气体沿其泄漏的泄漏路径可以仅形成在突起内。
[0016] 焊接部被形成为脊部形。在脊部的最高部分延伸穿过突起的情况下，焊接表面和 基底材料之间限定的裂纹被直接连接到外部环境中，使得气体或电解质可以通过与传统技 术相同的方式经由裂纹泄漏。因此，在突起的厚度增加、并且电流中断构件的第一联接部的 最小厚度降低的情况下，能够有效地阻断气体或电解质沿其泄漏的泄漏路径。
[0017]焊接部的高度可以位于第二联接部的最大厚度的范围内。焊接部的直径可以位于 突起的底表面的面积或直径的范围内。
[0018] 根据本发明的非限制性实施例的电流中断构件的第一联接部的最小厚度可以位 于等于传统电流中断构件的第一联接部的最小厚度的0.6倍至0.7倍的范围内。此外，第二 联接部的最大厚度可等于或大于不具有突起的传统安全阀的第二联接部的最大厚度的2 倍。不具有突起的传统安全阀的第二联接部的最大厚度可以等于非突起部的厚度。
[0019] 具体而言，在传统电流中断构件的第一联接部的最小厚度为0.5mm的情况下，根据 本发明的非限制性实施例的电流中断构件的第一联接部的最小厚度可为〇.3mm。此外，在传 统安全阀的第二联接部的最大厚度为〇.3mm的情况下，根据本发明的非限制性实施例的第 二联接部的最大厚度可以是〇.7_。
[0020] 突起的底表面可以具有等于或比第一联接部的面向第二联接部的一个表面的对 应表面大的面积。即，突起的底表面的面积可以等于或大于第一联接部的对应表面的面积。 此外，突起可以具有能够以均匀高度完全覆盖第一联接部的四边形截面形状。
[0021] 第二联接部的一个表面和另一表面可具有比第一联接部的面向第二联接部的一 个表面的对应表面大的面积。
[0022] 帽组件可以进一步包括用于电流中断构件的衬垫，其中，用于电流中断构件的衬 垫可包括第三联接部和第三气体排出部，第三联接部安装在电流中断构件的第一外周部 处，第三气体排出部形成在第三联接部处，使得第三气体排出部与第一和第二气体排出部 连通。
[0023] 第二外周部可包括从第二联接部的外周弯曲的分隔壁部和从分隔壁部的外周弯 曲的外边缘部。第二气体排出部可以包括形成在第二联接部和分隔壁部之间的弯曲区域处 的第二槽，以及形成在分隔壁部和外边缘部之间的弯曲区域处的第一槽。
[0024] 第一气体排出部可以是穿过第一外周部形成的通孔。此外，第三气体排出部可以 是穿过第三联接部形成的通孔。
[0025] 帽组件可被构造成具有这样的结构：电流中断构件、用于电流中断构件的衬垫、安 全阀、正温度系数(PTC)元件以及具有一个或更多个气体排放端口的顶帽被堆叠设置，并且 衬垫可进一步安装在堆叠结构的外周表面上。
[0026] 根据本发明的其它方面，提供了构造成具有如下结构的电化学电池和使用该电化 学电池作为电源的设备，其中，具有上述结构的帽组件被安装电池壳体的开口表面处，该电 池壳体具有接收有电极堆和电解质。电极堆可包括正电极、负电极和分隔物，并且电极堆被 构造成具有以下堆叠结构，其中分隔物被置于正电极和负电极之间。
【附图说明】
[0027] 结合附图以及以下说明，可以更清楚地理解本发明上述和其它目的、特征和其它 优点，其中：
[0028] 图1是示出一般圆柱形二次电池的竖直截面透视图；
[0029] 图2是示出一般帽组件的竖直截面视图；
[0030] 图3是典型地示出根据本发明的非限制性实施例的圆柱形二次电池的剖视图；
[0031] 图4是示出在图3的电池中使用的安全阀的透视图；
[0032]图5是示出在图3的电池使用的电流中断构件的透视图；
[0033] 图6是示出电流中断构件和一般安全阀之间的焊接部的截面照片;并且
[0034] 图7和8是示出电流中断构件和根据本发明的非限制性实施例的安全阀之间的焊 接部的截面照片。
【具体实施方式】
[0035] 现在，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。但是，应理解本发明的范围不 受图示实施例限制。
[0036] 图3典型地示出了根据本发明的非限制性实施例的圆柱形二次电池的剖视图，图4 是示出在图3的电池中使用的安全阀的透视图，并且图5是示出在图3的电池使用的电流中 断构件的透视图。
[0037] 参照图3,根据本发明的电池100通过如下方式制造：将电极组件110插入到容器 200中，将电解质注入到容器200中，并且将帽组件300安装在容器200的敞开的上端。
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