[发明专利]具有新颖结构的帽组件和使用该帽组件的圆柱形电池有效
申请号: | 201280025124.4 | 申请日: | 2012-05-03 |
公开(公告)号: | CN103548175B | 公开(公告)日: | 2016-11-16 |
发明(设计)人: | 李学俊;赵龙昊 | 申请(专利权)人: | 株式会社LG化学 |
主分类号: | H01M2/04 | 分类号: | H01M2/04 |
代理公司: | 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 | 代理人: | 高伟;陆弋 |
地址: | 韩国*** | 国省代码: | 韩国;KR |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 新颖 结构 组件 使用 圆柱形 电池 | ||
技术领域
本发明涉及一种具有新颖结构的帽组件,更具体地,涉及一种被布置在电池的圆柱形容器的敞开上端处的帽组件,该电池被构造成具有如下结构,在该结构中,阴极/分隔物/阳极结构的电极组件(凝胶卷状物)被安装在圆柱形容器中,该帽组件包括:具有预定切痕的安全通气口,该切痕被构造成被在电池中的高压气体破裂;突出的顶帽,该顶帽沿着其外周被连接到安全通气口;被安装在顶帽的外周处的衬垫;和灭火构件,该灭火构件包含灭火组分以防止电池起火,该灭火构件的至少一部分被安装在顶帽与衬垫之间的界面处。
背景技术
随着移动装置已经被越来越多地开发,并且对这种移动装置的需求已经增加,对作为移动装置的能源的二次电池的需求也急剧增加。在这种二次电池中,锂二次电池具有高的能量密度和放电电压,针对锂二次电池已进行了许多研究并且锂二次电池目前被广泛地商业使用。
基于电池壳体的形状,二次电池可以被分类为:圆柱形电池,该圆柱形电池具有被安装在圆柱形金属容器中的电极组件;棱柱形电池,该棱柱形电池具有被安装在棱柱形金属容器中的电极组件;或者袋形电池,该袋形电池具有被安装在由铝层压板形成的袋形壳体中的电极组件。圆柱形电池的优势在于圆柱形电池具有相对大的容量且结构稳定。
此外,被安装在电池壳体中的电极组件作为动力产生元件,具有能够被充放电的阴极/分隔物/阳极堆叠结构。电极组件可以被分类为:凝胶卷型电极组件,该凝胶卷型电极组件被构造成具有如下结构,在该结构中,活性材料被施加到长片型阴极和长片型阳极,该阴极和阳极在分隔物被布置在阴极和阳极之间的状态下被卷绕;或者堆叠型的电极组件,该电极组件被构造成具有如下结构,在该结构中,具有预定尺寸的多个阴极和阳极在分隔物被分别布置在阴极和阳极之间的状态下被连续地堆叠。凝胶卷型的电极组件具有易于制造并且具有高的单位质量能量密度的优势。
图1是典型地示出了大体圆柱形电池的竖直截面透视图。
参考图1,圆柱形电池100通过如下方法被制造:将凝胶卷型(卷绕型)电极组件120放置在圆柱形壳体130中,将电解质注入到圆柱形壳体130中,并且将具有电极端子(未示出)例如阴极端子的顶帽140联接到圆柱形壳体130的敞开的上端。
凝胶卷型的电极组件120被构造成具有如下结构,在该结构中,在分隔物123被布置在阴极121和阳极122之间的状态下阴极121和阳极122被卷绕成圆圈。圆柱形中心销150被布置在该卷的中心,即,电极组件120的中心。中心销150通常由金属材料制成以呈现预定的强度。中心销150被构造成具有中空的圆柱形结构,通过卷绕金属板形成该结构。中心销150作用为固定和支撑电极组件120。另外,当对电池充放电时或当电池运行时,中心销150作用为排放由电池的内部反应产生的气体的通道。
同时,锂二次电池具有低安全性的劣势。例如,当电池被过度充电到大约4.5V或更高多时,阴极活性材料被分解,在阳极处发生金属锂的枝状生长,并且电解质被分解。此时,从电池产生热量导致上述的分解和若干子分解快速地发展,并且最终电池会起火和爆炸。
因此,为了解决上述问题,大体圆柱形二次电池包括电流中断装置(CID),电流中断装置被安装在被限定在凝胶卷型的电极组件与顶帽之间的空间中,用于当二次电池发生故障时中断电流和释放内部压力。
参考图2,顶帽10突出以形成阴极端子。顶帽10具有排气口。在顶帽10下方依次布置正温度系数(PTC)元件20、安全通气口30和连接板50,正温度系数(PTC)元件20通过当电池的内部温度增加时电池电阻的显著增加而中断电流,安全通气口30被构造成在正常状态下具有向下压下的形状并且当电池的内部压力增加时突出和破裂以排放气体,连接板50在其上端的一个侧面处被联接到安全通气口30并且在其下端的一个侧面处被连接到电极组件40的阴极。
因此,在常规操作状态下,经由电极引线42、连接板50、安全通气口30和PTC元件20,电极组件40的阴极被连接到顶帽10以获得导电性。
然而,当一些安全装置诸如安全通气口30或PTC元件20发生故障时,仍存在电池燃烧的可能性。
即,锂二次电池在多种场合下会易于起火,诸如锂二次电池的过度充电、施加外部热量到锂二次电池和锂二次电池的物理变形。已经提出防止锂二次电池的过度充电以及防止由于锂二次电池的物理变形而发生的内部短路的各种方法,锂二次电池的过度充电致使锂二次电池起火。然而,尽管有这种预防方法,但至少当锂二次电池开始起火时,仍需要抑制电池燃烧的进行的方法。与燃烧有关的风险随着电池容量的增加而增加。
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