專利名稱:一種保證良好的安全性的電化學(xué)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種被插入到電化學(xué)設(shè)備的巻繞型電極組件的巻繞中 心的中心銷的結(jié)構(gòu),該電化學(xué)設(shè)備具有容納巻繞型電極組件的殼,并
且更具體而言,涉及這樣一種中心銷其可通過一簡(jiǎn)單過程制成,并 且當(dāng)從外部施加一物理沖擊(例如擠壓、振動(dòng))時(shí)或者當(dāng)內(nèi)部溫度升 高時(shí),該中心銷能夠確保電化學(xué)設(shè)備的安全性。
背景技術(shù):
正如在本技術(shù)領(lǐng)域中普遍公知的,隨著電子設(shè)備緊湊化和輕型化 的近期趨勢(shì)以及便攜式電子設(shè)備的廣泛使用,具有高能量密度的鋰二 次電池已被廣泛地研發(fā)出來。
鋰二次電池使用一些能夠在其陰極和陽極分別嵌入和脫嵌鋰離子 的物質(zhì),有機(jī)電解質(zhì)或聚合物電解質(zhì)填充陰極和陽極之間的空間?;?于當(dāng)鋰離子分別從陰極和陽極嵌入和脫嵌時(shí)所發(fā)生的氧化和還原反 應(yīng),鋰二次電池制造電能。
然而,鋰二次電池具有安全性問題,已進(jìn)行了各種努力以試圖解
決該問題。
通常,由于電池內(nèi)部溫度升高時(shí)的電解質(zhì)分解反應(yīng)而造成的易燃 氣體、或者由于電解質(zhì)和電極之間的反應(yīng)導(dǎo)致生成的易燃?xì)怏w、或者 由于陰極的分解產(chǎn)生的氧氣,那些使用易燃非水電解質(zhì)的鋰二次電池 會(huì)爆炸或者著火。
而且,如果電池被重物碾壓、如果在電池上施加較強(qiáng)沖擊,或者 如果電池被暴露在高溫下,就會(huì)發(fā)生安全問題。具體而言,如果釘子 刺穿電池,如果電池被擠壓,如杲向電池施加沖擊,或者如果電池暴 露在高溫下,電池內(nèi)的陰極和陽極就會(huì)局部短路。因此,大量電流局 部流過并且產(chǎn)生熱量。從局部短路中產(chǎn)生的短路電流的量與電阻成反 比,從而大量短路電流流向低電阻的部分。在這種情況下,在短路部 分的周圍局部產(chǎn)生了大熱量。如果電池內(nèi)產(chǎn)生了熱量,則構(gòu)成電池內(nèi)部的陰極、陽極和電解質(zhì) 會(huì)相互反應(yīng)或燃燒。這種反應(yīng)是大量放熱的,從而電池最終著火或爆 炸。因此,必須避免在電池內(nèi)產(chǎn)生這種突發(fā)的熱量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種中心銷,其可通過簡(jiǎn)單過程制成,并 且當(dāng)從外部施加物理沖擊(例如擠壓、振動(dòng))或者當(dāng)內(nèi)部溫度升高時(shí), 該中心銷能夠確保電化學(xué)設(shè)備的安全性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種有待被插入到電化學(xué)設(shè)備 的巻繞中心的中心銷,所述電化學(xué)設(shè)備具有容納巻繞型電極組件的殼, 其中中心銷通過將平面襯底巻繞成管狀而制成,該平面襯底具有至少 兩個(gè)以壓花形式形成的突出部,或者至少兩個(gè)以預(yù)定形狀形成的不連
續(xù)刻痕(score);并且在具有刻痕的平面襯底被巻繞成管狀之時(shí)或者 之前,平面襯底的一部分形成突出部,所述部分位于刻痕邊界部分。
此外,本發(fā)明提供了一種電化學(xué)設(shè)備,包括 一個(gè)巻繞型電極組 件,該巻繞型電極組件通過堆疊并巻繞一個(gè)第一隔膜、 一個(gè)具有第一 電極接頭的第一電極板、 一個(gè)第二隔膜以及一個(gè)具有第二電極接頭的 第二電極板而獲得; 一個(gè)容納有巻繞型電極的殼;以及上面所述的被 插入到巻繞型電極組件的巻繞中心的中心銷。
圖l示出了一種電化學(xué)設(shè)備,其具有通過現(xiàn)有技術(shù)的中心銷巻繞
而成的電極組件;
圖2簡(jiǎn)要示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的中心銷的過程;
圖3示出了具有至少兩個(gè)以預(yù)定形狀形成的不連續(xù)刻痕的示例性
平面4十底;
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的中心銷的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu);
圖5示出了如何使用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的中心銷來裝配電
池;
圖6示出了如何使用根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的中心銷來裝配 電池;
6圖7簡(jiǎn)要示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的中心銷如何確保了安 全性;
圖8簡(jiǎn)要示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的中心銷如何確保了 安全性;
圖9示出了在根據(jù)比較實(shí)施方案1制造的電池上進(jìn)行的碾壓實(shí)驗(yàn) 的結(jié)果;
圖IO示出了在根據(jù)示例性實(shí)施方案l制造的電池上進(jìn)行的碾壓實(shí) 驗(yàn)的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
在下文中,將更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的中心銷被插入到電化學(xué)設(shè)備的巻繞中心,所述電化 學(xué)設(shè)備具有容納巻繞型電極組件的殼。
使用根據(jù)本發(fā)明的中心銷的巻繞型電極組件包括 一個(gè)第一隔膜、 一個(gè)具有第一電極接頭的第一電極板、 一個(gè)第二隔膜,以及一個(gè)具有 第二電極接頭的第二電極板。所述中心銷與第一隔膜相鄰,并且通過 第一隔膜與第一電極板電絕緣,所述第一隔膜被巻繞。
巻繞型電極組件被包含在殼內(nèi), 一實(shí)施例殼為如下組件,其包括 罐體以及密封蓋的蓋子。所述罐體由導(dǎo)電材料制成,并且可充當(dāng)電連 接至第二電極接頭的第二電極端子(參見圖1)。
根據(jù)本發(fā)明的中心銷典型地包括通過將平面襯底巻繞成管狀而 制成的中心銷,所述平面襯底具有至少兩個(gè)以壓花(embossing)形式 形成的突出部,或者具有至少兩個(gè)以預(yù)定形狀形成的不連續(xù)刻痕。因 此,根據(jù)本發(fā)明的中心銷的制造過程很簡(jiǎn)單。
在該情況下,通過巻繞平面襯底,形成了中空管(參見圖2)。
當(dāng)有壓力被施加時(shí),中心銷內(nèi)的軸向空間可充當(dāng)氣體通道,有利 地降^f氐了內(nèi)部壓力。
具有至少兩個(gè)以壓花形式形成的突出部的平面襯底,可通過借助 各種壓花機(jī)(諸如,壓花壓模機(jī))對(duì)平面襯底進(jìn)行處理而制得。
通過將平面襯底巻繞成管狀(即,圓柱形狀),突出部可被形成在 平面襯底的一部分上,該部分位于刻痕邊界部分(參見圖2和圖3)。在巻繞平面襯底之前,通過在平面襯底上形成刻痕并壓模該刻痕, 使得突出部形成在襯底的位于刻痕邊界部分的一部分上,由此可獲得 由刻痕形成的突出部。例如,其上形成有刻痕的平面襯底被放入模機(jī) 中、被擠壓并且被熱處理,從而形成突出部。
可通過沖壓機(jī)形成刻痕。圖2和圖3示出了具有至少兩個(gè)以預(yù)定 形狀形成的不連續(xù)刻痕的示例性平面襯底。
刻痕的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)可相互重合,以便形成一個(gè)閉環(huán)。替換性 地,起始點(diǎn)和終止點(diǎn)可相互不重合,以^更形成一個(gè)開環(huán)。每個(gè)刻痕可 以是至少兩條直線的組合、 一條曲線、至少兩條曲線的組合,或者直 線和曲線的組合。因此,所述刻痕和突出部可以具有各種形狀。
所述平面襯底或中心銷可由不銹鋼、鈦、鎳或鋁制成,但是不限 于這些材料。所述平面村底或中心銷優(yōu)選地由導(dǎo)電材料制成。
壓花形式的突出部可由不同于平面襯底的材料制成。
平面襯底可具有0. 1 ~ lmm的厚度,其取決于電化學(xué)設(shè)備的尺寸。 所述厚度優(yōu)選地為0. 1 ~ 0. 4mm。
中心銷的直徑可根據(jù)電化學(xué)設(shè)備的心軸(mandrel)的尺寸來確定, 但不應(yīng)太大。例如,所述中心銷可具有1. 5-6mm的內(nèi)徑,優(yōu)選的是3~ 4mm。中心銷上的突出部可具有0.1~2mm的高度,優(yōu)選的是0.2-0. 6mm。
突出部的銳度和/或強(qiáng)度可被調(diào)整,使得可以調(diào)節(jié)那能夠使隔膜、 電極等破裂的內(nèi)部或外部壓力的極限。
優(yōu)選的是,為安全起見,所述突出部均勻分布在中心銷的整個(gè)表 面上。
壓花形式的突出部或由刻痕形成的突出部可被形成在空心的管型 中心銷的內(nèi)周緣表面上、外周緣表面上,或者其內(nèi)周緣表面和外周緣 表面上都形成有突出部。
如果壓花形式的突出部或由刻痕形成的突出部被形成在中心銷的 外周緣表面上,可預(yù)期到以下優(yōu)點(diǎn)
如果從外部向電池施加物理沖擊,則電池內(nèi)部的防止陰極和陽極 相互接觸的隔膜被撕裂,從而發(fā)生短路。如果發(fā)生微小短路,電池的 高能量被集中在發(fā)生短路的微小區(qū)域。過量電流產(chǎn)生熱量,該熱量集中在微小區(qū)域內(nèi),并且所導(dǎo)致的瞬間熱散逸可能造成電池著火或爆炸。 因此,當(dāng)從外部施加沖擊時(shí),根據(jù)本發(fā)明的、具有壓花形式的突 出部或由刻痕形成的突出部的中心銷故意制造了數(shù)個(gè)短路,使得短路 電流分布在數(shù)個(gè)短路區(qū)域中。這優(yōu)選地將產(chǎn)生的電流和/或熱量分布到 中心銷,使得電池不受到熱散逸的危及。
應(yīng)注意的是,根據(jù)本發(fā)明的中心銷即使在正常狀態(tài)下也保持壓花 形式的突出部或者由刻痕形成的突出部,使得即使在所述中心銷未變 形或者在中心銷變形之前,仍可通過突出部故意引發(fā)數(shù)個(gè)短路。這可 靠地防止了由能量的集中和積聚造成的電池的緊急情形(例如,熱散 逸等)。
為了使用壓花形式的突出部或者由刻痕形成的突出部故意制造數(shù) 個(gè)短路,突出部必須被調(diào)整為使與中心銷相鄰的隔膜破裂,或者使第 一隔膜、第二電極板以及第二隔膜破裂。
為了確保僅通過使隔膜破裂就可產(chǎn)生短路,所述中心銷必須由導(dǎo) 電材料制成并且電連接至第二電極板的第二電極接頭。在正常狀態(tài)下,
中心銷必須通過第一隔膜與第一電極板絕緣(參見圖5~圖8)。
應(yīng)注意的是,當(dāng)必須使第一隔膜、第二電極板和第二隔膜破裂以
故意產(chǎn)生短路時(shí),所述中心銷與電極端子電絕緣。
當(dāng)平面襯底被巻繞成管狀以形成空心管時(shí),被巻繞的平面襯底的
兩個(gè)相互軸向相鄰的相對(duì)側(cè)面,優(yōu)選地相互接觸而不相互重疊,或者
它們優(yōu)選地相互間隔開。所述相對(duì)側(cè)面的邊緣的位置被定位為使得在
正常狀態(tài)下它們既不對(duì)外部暴露,也不對(duì)內(nèi)部暴露。
當(dāng)從外部施加預(yù)定等級(jí)或者更高的壓力時(shí),所述相對(duì)側(cè)面相互交
叉,或者它們的邊緣向外或向內(nèi)突出,使得相鄰的部件,諸如隔膜、
電極板、中心銷內(nèi)的容器等,可沿著一直線,從而對(duì)應(yīng)于各相對(duì)側(cè)面
軸向地破裂。
當(dāng)施加外部沖擊時(shí),受到?jīng)_擊的局部區(qū)域的附近的突出部可附加 地產(chǎn)生故意的局部短路,除此之外,即使外部沖擊是局部的,相對(duì)側(cè) 面的邊緣也可在整個(gè)軸向表面制造故意的短路,因?yàn)橄鄬?duì)側(cè)面的邊緣 使整個(gè)軸向區(qū)域破裂。另外,即使因處理方面的限制而使電化學(xué)設(shè)備 沿中心銷軸向方向的兩個(gè)末端上不能形成任何突出部,當(dāng)向電化學(xué)設(shè)備的兩個(gè)末端施加外部沖擊時(shí),平面襯底的相對(duì)側(cè)面的邊緣仍可產(chǎn)生 故意的短路。
圖5和圖6示出了如何使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的、其上形成 有突出部的中心銷來裝配電池。正如在圖5和6中所示,電極組件被 插入容器中,然后插入中心銷。
參照?qǐng)D7和8,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的中心銷14在其表面 上形成有至少一個(gè)突出部,使得當(dāng)從外部施加預(yù)定等級(jí)或更高的壓力 時(shí)可使隔膜破裂,所述中心銷14電連接至由導(dǎo)電材料制成并裝備在第 二電極板上的第二電極接頭12,或者電連接至電連接到第二電極接頭 的第二電極端子5。在正常狀態(tài)下,中心銷電連接至第二電極板,并 且通過第一隔膜與第一電極板電絕緣。如果從外部施加預(yù)定等級(jí)或更 高的壓力,突出部使第一隔膜破裂,使得中心銷和第一電極板被故意 短路。因此,短路電流分布在數(shù)個(gè)短路區(qū)域上,并且所述短路電流也 經(jīng)由中心銷分布到電池罐體5。這防止了電池受到熱散逸的危及(參 見圖7和8)。
中心銷和/或罐體優(yōu)選地由導(dǎo)熱材料制成,使得短路中產(chǎn)生的熱量 可分布到中心銷和/或罐體(參見圖7和8)。
另外,根據(jù)本發(fā)明的中心銷可物理連接至由導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料制成 的結(jié)構(gòu),并且暴露到殼的外部。在這種情況下,導(dǎo)致短路的電流和/ 或熱量可經(jīng)由中心銷和該結(jié)構(gòu)被分散到外部。正如在圖4中所示,示 例性中心銷包括用于被插入到巻繞型電池組件的巻繞中心的管狀第一 構(gòu)件100,以及物理連接至第一構(gòu)件的側(cè)表面并且暴露到殼的外部的 第二構(gòu)件200。第一和第二構(gòu)件分別由導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料制成。第一構(gòu) 件的表面上具有至少一個(gè)突出部。第一構(gòu)件的中軸線優(yōu)選地垂直于第 二構(gòu)件的表面。
本發(fā)明可使用上述中心銷,以提高各種適于進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的電 化學(xué)設(shè)備的安全性,所述電化學(xué)設(shè)備包括各種原電池、二次電池、燃 料電池、太陽能電池、電容器。所述二次電池優(yōu)選地包括鋰二次電池, 諸如鋰金屬二次電池、鋰離子二次電池、鋰聚合物二次電池以及鋰離 子聚合物二次電池。然而,本發(fā)明適合于各種電化學(xué)設(shè)備,不僅包括 鋰離子電池,還包括鎳氫電池以及鎳鎘電池。本發(fā)明也適合于未來那
10些有望取代鋰離子電池的電池。
對(duì)于本發(fā)明使用的電化學(xué)設(shè)備的形狀沒有特殊限制,所述設(shè)備可 具有各種尺寸和/或形狀,包括圓柱型、平板型、塊型等。本發(fā)明同樣
可應(yīng)用于包裝殼(pack case)、硬包裝和軟包裝。
本發(fā)明提供了一種電化學(xué)設(shè)備包裝,其包括如上所述地構(gòu)造的單 個(gè)電化學(xué)設(shè)備,或者基于并聯(lián)或串聯(lián)連接而組合的多個(gè)電化學(xué)設(shè)備。
在下文中,通過鋰二次電池示例本發(fā)明。
所述鋰二次電池包括陰極、陽極、非水電解質(zhì)和隔膜,所述陰極 包含作為陰極活性材料的鋰復(fù)合氧化物,所述陽極能夠進(jìn)行鋰嵌入和 脫嵌。
可使用在常規(guī)電化學(xué)設(shè)備中使用的普通陰極活性材料作為陰極活 性材料。該陰極活性材料的非限制性實(shí)施例包括鋰過渡金屬復(fù)合氧
化物,諸如Z^l^(9y Ol/=Co、 7W、 M"、 CoJV/6M^,(例如,諸如Z/M"2C^ 的鋰錳復(fù)合氧化物、諸如丄z7W(92的鋰鎳氧化物、諸如ZiCoCb的鋰鈷氧 化物、通過將上述氧化物中的錳、鎳和鈷部分地替換為其他過渡金屬 而獲得的其他氧化物、或者含鋰的釩氧化物等);或者是金屬硫化物 (calcogenides),諸如二氧化錳、二硫化鈥、二硫化鉬等。優(yōu)選的是, 所述陰極活性材料可以是丄/0 02, Zj7V/02、 ZMf"<92、 Z/Mm2(94、
0<a<2, 0<Z <2, 0<c<2, a+6+c=2A Zi7lfw2-ZA^—-04 、 Zi7l/"2-zCoz6^ ("# ^0<z<2,、丄/CoP"、 h7^P(94、或其混合物。更優(yōu)選的是,所述陰極 活性材料可以是Zjyi/O", *,是'、Co 4' M , #i O.O^x^UO義 所述陰極活性材料被結(jié)合至陰極集電極一一諸如由鋁、鎳或其組 合物形成的薄板——以形成陰極。
性材ih。該陽極活性材料的非限制性實(shí)施例包括鋰金屬、鋰合金、碳、 石油焦炭、活性碳、石墨或其他能夠進(jìn)行鋰離子嵌入/脫嵌的含碳材料。 陽極活性材料被結(jié)合至陽極集電極一_諸如由銅、金、鎳、銅合金或 其組合形成的薄板——以形成陽極。
可使用的隔膜具有微孔結(jié)構(gòu),并且包括由聚乙烯、聚丙烯或其組合所形成的多層薄膜,或者包括用于固體聚合物電解質(zhì)或凝膠聚合物
電解質(zhì)的聚合物薄膜,諸如聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride)、聚環(huán) 氧乙烷(polyethylene oxide)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚偏氟乙烯 -六氟丙烯共聚物(polyviiiylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer)。
可在本發(fā)明中使用的電解質(zhì)包括式子A+B —表示的鹽,其中A+代 表選自Li+、 Na+、 K+、及其組合的堿金屬陽離子,B —代表選自尸&—、 、 C/ —、萬廠、/_ 、 C7(94 —、_ 、 C/^C(92 — 、 CF^Oj _ 、 iV「CF3SCW2 一、cycf2so2)/、及其組合的陰離子,所述鹽被溶解或離解在選自以 下的有機(jī)溶劑中,所述有機(jī)溶劑為碳酸丙烯酯(PC) (propylene carbonate )、碳酸乙烯酯(EC )(ethylene carbonate)、碳酸二乙酯(DEC ) (diethyl carbonate)、碳酸二甲酯(DMC ) (dimethyl carbonate)、碳酸 二丙酉旨(DPC ) (dipropyl carbonate)、 二曱基亞砜(dimethyl sulfoxide)、 乙腈(acetonitrile) 、 二曱氧基乙烷(dimethoxyethane)、 二乙氧基乙烷 (diethoxyethane)、四氫吹喃(tetrahydrofuran) 、 N-甲基-2畫-比咯烷酮 (NMP )(N-mthyl國2-pyrrolidone)、碳酸乙曱酯(ethylmethyl carbonate ) (EMC)、 Y-丁內(nèi)酯及其混合物(gamma-butyrolactone)。在下文中, 將通過下面的實(shí)施例和比較實(shí)例描述本發(fā)明。然而,應(yīng)理解,這些實(shí) 施例僅為示例性目而給出,而不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。 比較實(shí)施方案1
4吏用的是LG公司(產(chǎn)品名ICP18650, 2400mAh)的鋰離子圓 柱形二次電池。該電池的陰極活性材料是LiCo02,陽極活性材料是石 墨,并且隔膜由聚丙烯形成。使用的是具有3mm直徑和5. 75cm長度的 不銹鋼中心銷。
示例性實(shí)施方案1
使用與比較實(shí)施方案l相同的組件來裝配電池,區(qū)別僅在于一中 心銷14,所述中心銷通過巻繞平面襯底來制造,所述平面襯底由不銹 鋼制成并且其上均勻分布有壓花形式的突出部,如圖2中所示的圖案 1的情況。該平面襯底具有0. 3mm的厚度,并且壓花形式的突出部具 有0. 3mm的高度。
實(shí)驗(yàn)根據(jù)比較實(shí)施方案1和示例性實(shí)施方案1制造的鋰離子圓柱形電
池被完全充電至4. 2V,然后進(jìn)行碾壓測(cè)試。
在碾壓測(cè)試過程中,蜂窩型結(jié)構(gòu)被安裝在直徑30cm的盤下,并且 以3~4mm/sec的速度以液壓方式加壓,直至壓力達(dá)到MW/幻,同時(shí) 觀察記錄的溫度和壓力。關(guān)于比較實(shí)施方案1和示例性實(shí)施方案1的 結(jié)果分別在圖9和10中示出。
從圖9中可清晰看到,隨著比較實(shí)施方案1的電池上的壓力的逐 漸增加,短路程度逐漸增加,電壓緩慢下降。在電池內(nèi)局部產(chǎn)生熱量, 并且溫度在短時(shí)間內(nèi)急劇上升。然后電池著火。
然而,在圖IO所示的示例性實(shí)施方案1的電池的情況中,該電池 的電壓因大面積短路而瞬時(shí)降低,該電池內(nèi)的最高溫度低于100。C。 這是因?yàn)?,根?jù)本發(fā)明的中心銷一一其通過巻繞表面具有至少一個(gè)突 出部的平面村底而制成——導(dǎo)致心軸的薄巻(jelly roll)中產(chǎn)生大 面積短路,從而分散了短路電流,抑制了電池的熱能產(chǎn)生。
如上 所述,根據(jù)本發(fā)明的中心銷具有以下優(yōu)點(diǎn)當(dāng)從外部施加預(yù) 定等級(jí)或更高的壓力時(shí),該中心銷的表面上的突出部和/或沿一條直線 布置的兩個(gè)相對(duì)側(cè)面的邊緣可制造故意的短路。這防止了電化學(xué)設(shè)備 受到熱散逸的危及,并且確保了該設(shè)備的安全性。
權(quán)利要求
1.一種有待插入到電化學(xué)設(shè)備的卷繞中心的中心銷,該電化學(xué)設(shè)備具有容納卷繞型電極組件的殼,其中所述中心銷通過將平面襯底卷繞成管狀而制成,所述平面襯底具有至少兩個(gè)以壓花形式形成的突出部或者至少兩個(gè)以預(yù)定形狀形成的不連續(xù)刻痕;并且在具有刻痕的平面襯底被卷繞成管狀之時(shí)或之前,平面襯底的一部分形成突出部,所述部分位于刻痕邊界部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心銷,其中所述刻痕的起始點(diǎn)和終止 點(diǎn)相互重合或相互不重合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心銷,其中每個(gè)刻痕是至少兩條直線 的組合、 一條曲線、至少兩條曲線的組合、或者直線和曲線的組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心銷,其中以壓花形式形成的突出部 或者由刻痕形成的突出部被形成在中心銷的內(nèi)周緣表面上、中心銷的 外周緣表面上,或者中心銷的內(nèi)周緣表面和外周緣表面上都形成有突 出部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心銷,其中巻繞為管狀的平面村底的 兩個(gè)沿軸向相互面對(duì)的相對(duì)側(cè)面凈皮調(diào)整為相互接觸而不相互重疊,或 者相互面對(duì)并彼此間隔開。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心銷,其中當(dāng)從外部施加預(yù)定等級(jí)或 更高的壓力時(shí),被巻繞成管狀的平面襯底的兩個(gè)沿軸向相互面對(duì)的相 對(duì)側(cè)面的邊緣突出,使得相鄰構(gòu)件,可沿著一直線,從而對(duì)應(yīng)于各相 對(duì)側(cè)面軸向地-皮裂。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心銷,其中以壓花形式形成的突出部 或者由刻痕形成的突出部被形成在中心銷的外周緣表面上,并且當(dāng)從 外部施加預(yù)定等級(jí)或更高的壓力時(shí),所述突出部適于使一隔膜破裂。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心銷,其中以壓花形式形成的突出部 或者由刻痕形成的突出部被形成在中心銷的外周緣表面上,并且當(dāng)從 外部施加預(yù)定等級(jí)或更高的壓力時(shí),所述突出部適于使第一隔膜、第 一電極板和第二隔膜破裂。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心銷,其中所述中心銷具有一個(gè)由巻繞成管狀的平面襯底形成的第一構(gòu)件,以及一個(gè)物理連接至第一構(gòu)件 的側(cè)表面并暴露到殼外部的第二構(gòu)件,所述第一和第二構(gòu)件分別由導(dǎo) 電材料和導(dǎo)熱材料制成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的中心銷,其中所述管狀第一構(gòu)件具有 垂直于第二構(gòu)件表面的中軸線。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心銷,其中所述壓花形式的突出部 或者由刻痕形成的突出部均勻分布在平面襯底的整個(gè)表面上。
12. —種電化學(xué)設(shè)備,包括巻繞型電極組件,其通過堆疊并巻繞一個(gè)第一隔膜、 一個(gè)具有第 一電極接頭的第一電極板、 一個(gè)第二隔膜以及一個(gè)具有第二電極接頭 的第二電極板而獲得;容納有巻繞型電極的殼;以及根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)的中心銷,其被插入到巻繞型電極 組件的巻繞中心。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電化學(xué)設(shè)備,其中所述中心銷具有以 壓花形式形成的突出部或者由刻痕形成的突出部,所述突出部被形成 在中心銷的外周緣表面上,所述中心銷與電極端子絕緣,并且,當(dāng)從 外界施加預(yù)定等級(jí)或更高的壓力時(shí),以壓花形式形成的突出部或者由 刻痕形成的突出部使第一隔膜、第一電極板和第二隔膜破裂,使得故 意制造至少一個(gè)短路。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電化學(xué)設(shè)備,其中所述中心銷具有以 壓花形式形成的突出部或者由刻痕形成的突出部,所述突出部被形成 在中心銷的外周緣表面上,所述中心銷由導(dǎo)電材料制成并且電連接至 第二電極板的第二電極接頭,在正常狀態(tài)下,所述中心銷通過第一隔 膜與第一電極板電絕緣,并且當(dāng)從外界施加預(yù)定等級(jí)或更高的壓力時(shí), 所述突出部使第一隔膜破裂,使得故意制造至少一個(gè)短路。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電化學(xué)設(shè)備,其中所述殼是一個(gè)罐體 和蓋子的組件,所述罐體用于容納巻繞型電極組件,所述蓋子用于密 封該罐體,所述罐體由導(dǎo)電材料制成,并且所述罐體充當(dāng)電連接至第 二電極接頭或中心銷的第二電極端子。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電化學(xué)設(shè)備,其中所述中心銷和罐體由導(dǎo)熱材料制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電化學(xué)設(shè)備,其中所述中心銷物理連 接至由導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料制成的結(jié)構(gòu),并且暴露到殼的外部。
全文摘要
本說明書公開了一種中心銷的結(jié)構(gòu),所述中心銷被插入到電化學(xué)設(shè)備的卷繞型電極組件的卷繞中心,所述設(shè)備具有容納卷繞型電極組件的殼。所述中心銷可通過簡(jiǎn)單過程制成,并且當(dāng)從外部施加物理沖擊(例如擠壓、振動(dòng))或者當(dāng)內(nèi)部溫度升高時(shí),所述中心銷可確保電化學(xué)設(shè)備的安全性。所述中心銷通過將平面襯底卷繞為管狀而制成,所述平面襯底具有至少兩個(gè)以壓花形式形成的突出部,或者具有至少兩個(gè)以預(yù)定形狀形成的刻痕。
文檔編號(hào)H01M2/02GK101529614SQ200780039297
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者吳丙薰, 樸必圭, 樸永善, 李宰源, 李明訓(xùn), 李鏞臺(tái) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)