[发明专利]生产率和安全性优异的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及具有优异生产率和安全性的二次电池。更具体地，本发明涉及具有如下结构的二次电池：将具有正极/隔膜/负极结构的卷状物(jelly-roll)安装在圆筒形电池壳中，其中安装在所述卷状物的顶部的板状绝缘体包含穿孔的入口和多个细孔，所述穿孔的入口能够排放气体并使电极端子穿过，且所述细孔允许电解质溶液透过，但不允许尺寸为100μm以上的异物透过。

背景技术

关于移动装置的技术开发和对其需求的增加，导致对作为能源的二次电池的需求快速增加。在二次电池中，具有高能量密度、高驱动电压和优异的储存和寿命特性的锂二次电池被广泛用作包含移动装置的各种电子产品的能源。

根据电池壳的形状，可以将二次电池分为分别安装在圆筒形金属罐和矩形金属罐中的圆筒形电池和矩形电池、以及安装在由铝层压片制成的袋状壳中的袋状电池。其中，圆筒形电池具有容量相对高且结构稳定型优异的优点。安装在电池壳中的电极组件是能够充电和放电的发电装置，所述发电装置具有正极/隔膜/负极层压结构，并分为如下类型：卷状物型，其中对包含插入正极与负极之间的隔膜的电极组件进行卷绕，所述正极和负极各自由涂布活性材料的长片制成；堆叠型，其中以隔膜插入正极与负极之间的方式对多个正极和多个负极依次层压；以及堆叠/折叠型，其为卷状物型和堆叠型的组合。其中，卷状物型电极组件具有易于制造且单位重量的能量密度高的优点。

在这点上，将常规圆筒形二次电池示于图1中。将通常用于圆筒形二次电池的绝缘体示于图2和3中的平面图中。

参考附图，通过如下操作来制造圆筒形二次电池100：将卷状物型(卷绕型)电极组件120安装在电池壳130中；将电解质溶液注入电池壳130中；以及将具有电极端子(例如正极端子，未示出)的盖组件140连接到壳130的开口顶部。

通过将隔膜123插入正极121与负极122之间并将制得的结构卷绕成圆形，得到电极组件120。将圆筒形中心销150插入卷状物的核心(中心)。所述中心销150通常由金属制成以赋予预定强度，并具有圆形弯曲板材的中空形圆筒形结构。这种中心销150固定并支持电极组件并充当通道，能够将因充放电期间的内部反应和因运行而产生的气体排出。

另外，板状绝缘体180a安装在电极组件120顶部，并在其中心具有与中心销150的通孔151贯通的入口181a以排出气体，并将电极组件120的正极极耳142连接到盖组件140的盖板145。

然而，布置在卷状物顶部的绝缘体180a是一种阻断通道的结构，其中在将电解质溶液注入电池中的过程中电解质溶液通过所述通道渗入电池中。基于该原因，电解质溶液仅通过与中心销150贯通的入口181a和不包含绝缘体180a的区域渗入电池，由此不利地需要较长时间以注入电解质，因此造成生产效率劣化。

为了提高电解质溶液的渗透性，如图3中所示，提出了具有在入口181b周围形成多个通孔182b的结构的局部连接构件180b。

然而，发现这种结构在安全性方面存在严重问题。即，在制造和/或组装盖组件140、电池壳130等的过程中产生的诸如金属粉末的导电杂质粒子通过在绝缘体180b中打孔而形成的通孔182b渗入电极组件120中，由此不利地发生短路或电池寿命的劣化。

因此，越来越需要如下二次电池，其提高电解质溶液的注射加工性，并在电池组装过程中防止异物并入，由此提高寿命。

发明内容

技术问题

因此，为了解决尚未解决的上述和其他技术问题而完成了本发明。

作为为了解决如上所述问题而进行的多种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明人开发了具有下述特定形状的绝缘体并发现，绝缘体防止在诸如压边(beading)的组装过程期间产生的异物并入卷状物中以防止电池缺陷，所述绝缘体提高安全性并提高电解质溶液的注射性。根据该发现，完成了本发明。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种具有如下结构的二次电池：将具有正极/隔膜/负极结构的卷状物安装在圆筒形电池壳中，其中将板状绝缘体安装在所述卷状物顶部，且所述绝缘体包含穿孔的入口和多个细孔，所述穿孔的入口能够排放气体并使电极端子穿过，且所述细孔允许电解质溶液透过，但不允许尺寸为100μm以上的异物透过。

因此，根据本发明的二次电池不存在在注入电解质溶液期间将尺寸为100μm以上的异物并入卷状物中的危险，由此省略过筛并除去异物的工艺，由此有利地大大提高生产率，且不存在因并入异物而造成短路的危险，并提高安全性。