本申請要求于2015年12月24日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2015-0186184號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該韓國專利申請的內(nèi)容通過引用被全部包含于此。

本發(fā)明的多個(gè)方面涉及一種二次電池。

背景技術(shù)：

如果二次電池進(jìn)入諸如短路或過度充電狀況的非正常使用狀態(tài)，則電池的內(nèi)部溫度會升高，并且會生成氣體，其使電池的內(nèi)部壓力增加。

例如，如果使鋰二次電池過度充電，則電解液會分解釋放增加電池內(nèi)部壓力的諸如二氧化碳或一氧化碳的氣體。另外，如果由于過放電或短路使過電流流經(jīng)鋰二次電池，則電池的內(nèi)部溫度會增加，引起電解液轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。因此，電池的內(nèi)部壓力和溫度會升高并且呈現(xiàn)燃燒的風(fēng)險(xiǎn)，其會變成嚴(yán)重的安全相關(guān)問題或憂慮，并且其會引起電池的性能和壽命特性的整體劣化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了具有改善的機(jī)械強(qiáng)度并且可通過簡化的制造工藝制造的二次電池。

本發(fā)明的以上和其它方面將通過下面對示例性實(shí)施例的描述來進(jìn)行描述，或者通過下面對示例性實(shí)施例的描述將是明顯的。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，二次電池包括：電極組件；殼體，容納電極組件；以及蓋組件，結(jié)合到殼體。蓋組件包括：上蓋，在蓋組件的頂部處暴露；安全孔，在上蓋下方；以及加強(qiáng)板，位于上蓋與安全孔之間，并且沿上蓋的外圍延伸。安全孔包括朝向電極組件突起的突出，并且通過突出電連接到電極組件。

加強(qiáng)板可以具有環(huán)形狀。

加強(qiáng)板可以布置在上蓋與安全孔之間。

加強(qiáng)板可以與安全孔一起彎折以結(jié)合到殼體的內(nèi)側(cè)。

加強(qiáng)板可以包括不銹鋼。

加強(qiáng)板和上蓋可以具有相同的厚度。

加強(qiáng)板的邊緣可以延伸到蓋組件的內(nèi)部區(qū)域，使得加強(qiáng)板的邊緣在蓋組件下方暴露。

加強(qiáng)板的邊緣可以與安全孔接觸。

加強(qiáng)板的邊緣可以相對于加強(qiáng)板的延伸方向傾斜。

安全孔可以被構(gòu)造為在殼體的內(nèi)部壓力超過參考壓力時(shí)轉(zhuǎn)換，安全孔可以進(jìn)一步被構(gòu)造使得轉(zhuǎn)換在加強(qiáng)板的邊緣處開始。

如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的二次電池中，具有相對高的機(jī)械強(qiáng)度的加強(qiáng)板設(shè)置在上蓋與安全孔之間，從而改善上蓋的彎曲強(qiáng)度并且在上蓋下方提供增加的隆起區(qū)域。

另外，上蓋的厚度可以通過改善加強(qiáng)板的彎曲強(qiáng)度而減小，從而減小用于形成上蓋的壓制工藝的壓力，并且增加二次電池的可制造性。

附圖說明

通過參照附圖對示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其它方面以及特征將變得更明顯，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的二次電池的剖視圖；

圖2是示出在圖1中示出的蓋組件的放大的剖視圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的二次電池的蓋組件的放大的剖視圖；

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例的二次電池的蓋組件的放大的剖視圖；

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例的二次電池的蓋組件的放大的剖視圖；以及

圖6是示出當(dāng)在圖5中示出的二次電池中發(fā)生短路時(shí)安全孔運(yùn)行的狀態(tài)的剖視圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使得它們可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地制成和使用。

將理解的是，當(dāng)元件或?qū)颖环Q作“在”另一元件或?qū)印吧稀薄ⅰ斑B接到”或“結(jié)合到”另一元件或?qū)訒r(shí)，該元件或?qū)涌梢灾苯釉谒隽硪辉驅(qū)由稀⒅苯舆B接到或者直接結(jié)合到所述另一元件或?qū)?，或者也可以存在一個(gè)或更多個(gè)中間元件或?qū)?。?dāng)元件被稱作“直接在”另一元件或?qū)印吧稀?、“直接連接到”或“直接結(jié)合到”另一元件或?qū)訒r(shí)，不存在中間元件或?qū)?。例如，?dāng)?shù)谝辉幻枋鰹椤敖Y(jié)合到”或“連接到”第二元件時(shí)，第一元件可以直接結(jié)合到或連接到第二元件，或者第一元件可以通過一個(gè)或更多個(gè)中間元件間接結(jié)合到或間接連接到第二元件。相同的參考標(biāo)號始終指示相同的元件。如在這里所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任意組合和所有組合。此外，當(dāng)描述本發(fā)明的實(shí)施例時(shí)，“可以”的使用指的是“本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例”。當(dāng)諸如“……中的至少一個(gè)(種)”的表述位于一列元件之后時(shí)，修飾整列元件，而不是修飾該列的個(gè)別元件。另外，術(shù)語“示例性”意圖指示例或例證。如這里使用的，術(shù)語“使用”及其變型可以被認(rèn)為分別與術(shù)語“利用”及其變型同義。

將理解的是，盡管可以在這里使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語用來將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因此，在不脫離示例實(shí)施例的教導(dǎo)的情況下，在下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可被稱作第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。在圖中，為了清楚示出，可以夸大各種元件、層等的尺寸。

為了易于描述，在這里可以使用諸如“在……之下”、“在……下方”、“下面的”、“在……上方”、“上面的”等空間相對術(shù)語，以描述如附圖中所示的一個(gè)元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系。將理解的是，除了圖中描繪的方位之外，空間相對術(shù)語意圖包含裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果將圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則描述為“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件將隨后被定位“在”所述其它元件或特征“上方”或“之上”。因此，術(shù)語“在……下方”可以包含上方和下方兩種方位。裝置可以被另外定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其它方位)，并且應(yīng)該相應(yīng)地解釋在這里使用的空間相對描述語。

在這里使用的術(shù)語是為了描述本發(fā)明的具體示例實(shí)施例的目的，而不是意圖限制所描述的本發(fā)明的示例實(shí)施例。如這里使用的，除非上下文另有明確指示，否則單數(shù)形式“一個(gè)”和“一種”也意圖包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是，當(dāng)在該說明書中使用“包括”及其變型和“包含”及其變型時(shí)，說明存在陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存在或附加一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的二次電池的剖視圖，圖2是示出在圖1中示出的蓋組件的放大的剖視圖。

參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的二次電池100包括：電極組件110；殼體120，容納電極組件110；蓋組件130，在殼體120的頂部開口處結(jié)合到殼體120；以及襯墊190，使殼體120與蓋組件130之間的間隙緊密地關(guān)閉(例如，密封)。

電極組件110包括第一電極板111、第二電極板112和置于第一電極板111與第二電極板112之間的隔板113。電極組件110可以通過以凝膠卷構(gòu)造卷繞第一電極板111、隔板113和第二電極板112的堆疊結(jié)構(gòu)來形成。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電極板111可以用作正極，第二電極板112可以用作負(fù)極。然而，本發(fā)明不限于此，在其它實(shí)施例中，第一電極板111可以用作負(fù)極，第二電極板112可以用作正極。

第一電極板111通過在包括諸如鋁箔的金屬箔(例如，由諸如鋁箔的金屬箔形成)的第一電極集流器上涂覆諸如過渡金屬氧化物的第一電極活性物質(zhì)來形成。第一電極接線片114附著到第一電極板111。第一電極接線片114的一端連接到(例如，電連接到)第一電極板111，第一電極接線片114的另一端在電極組件110上方突出(例如，突出到電極組件110的上部)以連接到(例如，電連接到)蓋組件130。

第二電極板112通過在包括諸如銅箔或鎳箔的金屬箔(例如，由諸如銅箔或鎳箔的金屬箔制成)的第二電極集流器上涂覆諸如石墨或碳的第二電極活性物質(zhì)來形成。第二電極接線片115附著到第二電極板112。第二電極接線片115的一端連接到(例如，電連接到)第二電極板112，第二電極接線片115的另一端在電極組件110下方突出(例如，突出到電極組件110的下部)以連接到(例如，電連接到)殼體120的底表面。

隔板113位于第一電極板111與第二電極板112之間以防止其間的電短路，并且允許鋰離子在其間移動(dòng)。隔板113可以包括聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)的共聚物(例如，可以由聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)的共聚物制成)。

殼體120包括呈現(xiàn)具有形成用于容納電極組件110的空間的直徑(例如，預(yù)定直徑)的圓柱形形狀的側(cè)表面板121和密封側(cè)表面板121的底部或底端的底部板122。殼體120具有在將電極組件110插入并且安置在其中之后被構(gòu)造為閉合的頂部開口。另外，用于防止電極組件110在殼體120內(nèi)運(yùn)動(dòng)或基本運(yùn)動(dòng)的壓條(bead)123(例如壓條部分)形成在殼體120的頂部處。另外，用于固定蓋組件130和襯墊190的彎折(crimp)124(例如，彎折部分)形成在殼體120的最頂部(例如，頂端)處。

蓋組件130包括上蓋140、在上蓋140下方的加強(qiáng)板150(例如，布置在上蓋140與電極組件110之間)、結(jié)合到加強(qiáng)板150的底部部分或底表面的安全孔160、在安全孔160下方的下蓋180以及置于安全孔160與下蓋180之間的絕緣件170。另外，子板162固定到安全孔160的底表面，子板162通過在下蓋180中的開口181(例如，通孔)暴露(例如，暴露于蓋組件130)，并且電連接到第一電極接線片114。

上蓋140具有向上凸起的形狀以電連接到外部電路。上蓋140具有提供使在殼體120中產(chǎn)生的內(nèi)部氣體可以從其排放的路徑的排氣口141(例如，排氣孔或排氣口)。上蓋140電連接到電極組件110并且將由電極組件110產(chǎn)生的電流傳輸?shù)酵獠侩娐贰?/p>

加強(qiáng)板150結(jié)合到上蓋140與安全孔160之間。在一個(gè)實(shí)施例中，加強(qiáng)板150具有環(huán)形狀并且沿上蓋140和安全孔160的邊緣(例如，外圍)延伸。另外，加強(qiáng)板150可以通過用于形成彎折124的彎折操作結(jié)合到上蓋140，而不使用單獨(dú)的焊接工藝。另外，如將隨后進(jìn)一步描述的，上蓋140的邊緣被安全孔160的邊緣覆蓋或圍繞，使得上蓋140和安全孔160可以通過加強(qiáng)板150彼此電連接。

加強(qiáng)板150可以加強(qiáng)或改善上蓋140的機(jī)械強(qiáng)度。例如，加強(qiáng)板150可以包括具有相對高的強(qiáng)度的不銹鋼(例如，可以由具有相對高的強(qiáng)度的不銹鋼制成)并且可以改善上蓋140的彎曲強(qiáng)度(warpagestrength)(例如，可以改善上蓋140的對彎曲的抗性)。因此，上蓋140的厚度可以在保持其強(qiáng)度的同時(shí)減小，從而增加在上蓋140下方的隆起區(qū)域。因此，當(dāng)安全孔160由于例如某一壓力或較大壓力(例如，預(yù)定壓力或較大壓力)到達(dá)殼體120中而轉(zhuǎn)換時(shí)，可提供用于轉(zhuǎn)換的足夠的空間，從而增加了安全孔160的操作可靠性。另外，因?yàn)樯仙w140的厚度通過使上蓋140的彎曲強(qiáng)度增強(qiáng)而減小，所以用于形成上蓋140的壓制工藝可以使用較低的壓力(例如，用于形成上蓋140的壓制工藝可以是較容易的)，從而增加了二次電池100的可制造性。

安全孔160具有與上蓋140對應(yīng)的圓形板形狀，并且具有向下突出的(例如，朝向電極組件110突出)在中心形成的突出161。安全孔160通過穿過下蓋180中的開口181的突出161電連接到固定于下蓋180的底表面的子板162。在一個(gè)實(shí)施例中，安全孔160的突出161和子板162可以通過例如激光焊接、超聲焊接、電阻焊接或者類似方法或工藝來彼此焊接。

安全孔160被安裝為圍繞上蓋140的向上突出的部分(例如，除了上蓋140的向上突出的部分之外)與上蓋140的一部分緊密接觸，如果殼體120的內(nèi)部壓力超過某一水平(例如，預(yù)定水平)，則釋放內(nèi)部氣體同時(shí)切斷電流流動(dòng)。如果殼體120的內(nèi)部壓力超過某一壓力(例如，安全孔160的操作壓力)，則安全孔160在突出161由于通過在下蓋180中的排氣口181(例如，排氣孔或排氣口)排出的氣體而向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)與子板162電斷開。

在一個(gè)實(shí)施例中，子板162在突出161的焊接部分破損或撕裂時(shí)與突出161電斷開。另外，如果殼體120的內(nèi)部壓力超過斷裂(rupture)壓力(壓力比安全孔160的操作壓力大)，則安全孔160斷裂。

子板162位于下蓋180下方。子板162焊接到第一電極接線片114與安全孔160的穿過在下蓋180中的開口181的突出161之間。因此，子板162使第一電極接線片114與突出161彼此電連接。如果殼體120的內(nèi)部壓力增加(例如，增加超過某一水平)，則突出161向上運(yùn)動(dòng)，使得子板162與突出161斷開(例如，電斷開)。因此，安全孔160可以與第一電極接線片114電斷開。

絕緣件170置于安全孔160與下蓋180之間，并且使安全孔160與下蓋180彼此絕緣(例如，電絕緣)。絕緣件170可以包括諸如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚對苯二甲酸乙二酯(pet)的樹脂材料(例如，可以由諸如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚對苯二甲酸乙二酯(pet)的樹脂材料制成)。

下蓋180是圓形板。開口181形成在下蓋180的中心處，安全孔160的突出161通過開口181穿過或延伸。另外，絕緣層可以形成在下蓋180的頂表面上。絕緣層可以使安全孔160與下蓋180彼此絕緣(例如，電絕緣)。

襯墊190被安裝在殼體120的頂部開口中。例如，襯墊190被裝配使得其與上蓋140和安全孔160的外圍接觸(例如，覆蓋或圍繞上蓋140和安全孔160的外圍)，并且密封殼體120的頂部開口。襯墊190可以防止蓋組件130與殼體120分開。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的二次電池100包括設(shè)置在上蓋140與安全孔160之間的具有相對高的機(jī)械強(qiáng)度的加強(qiáng)板150，從而改善上蓋140的彎曲強(qiáng)度并且增加在上蓋140下方的隆起區(qū)域。另外，上蓋140的厚度可以由于加強(qiáng)板150的彎曲強(qiáng)度增加而減小，從而使用于形成上蓋140的壓制工藝的壓力減小并且增加了制造的便利。

在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的二次電池的構(gòu)造。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的二次電池(200)的蓋組件的放大的剖視圖。

參照圖3，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的二次電池200包括：電極組件110；殼體120，容納電極組件110；蓋組件230，在殼體120的頂部開口處結(jié)合到殼體120；以及襯墊190，使殼體120與蓋組件230之間的間隙緊密地關(guān)閉(例如，密封)。相同或基本上相似的組件由與前述實(shí)施例的參考標(biāo)號相同的參考標(biāo)號表示，以下描述可以主要集中于目前描述的實(shí)施例與前述的實(shí)施例之間的不同上。

蓋組件230包括上蓋240、在上蓋240下方的加強(qiáng)板250、結(jié)合到加強(qiáng)板250的底部部分或底表面的安全孔160、在安全孔160下方的下蓋180以及置于安全孔160與下蓋180之間的絕緣件170。

在目前描述的實(shí)施例中，上蓋240的厚度d1可以比在根據(jù)前述實(shí)施例的二次電池100中的上蓋140的厚度小。上蓋240由于加強(qiáng)板250可以具有進(jìn)一步增加的彎曲強(qiáng)度。另外，如隨后將進(jìn)一步描述的，當(dāng)加強(qiáng)板250比根據(jù)前述實(shí)施例的加強(qiáng)板150厚時(shí)，上蓋240的厚度d1可以在保持二次電池200的安全的同時(shí)進(jìn)一步減小。因此，因?yàn)樯仙w240的厚度d1是相對小的，所以在上蓋240下方的隆起區(qū)域的高度d3可以增加，從而增加了安全孔160的操作可靠性。另外，用于形成上蓋240的壓制工藝的壓力甚至可以進(jìn)一步減小，從而增加制造的便利。

加強(qiáng)板250布置在上蓋240下方，并且沿上蓋240的外邊緣(例如，外圍)延伸。加強(qiáng)板250的厚度d2可以比在根據(jù)前述實(shí)施例的二次電池100中的加強(qiáng)板150的厚度大。例如，加強(qiáng)板250的厚度d2可以與上蓋240的厚度d1相同或基本相同。因此，如上所述，因?yàn)樯仙w240的機(jī)械強(qiáng)度可進(jìn)一步增加，所以上蓋240的厚度d1可進(jìn)一步減小。

在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的二次電池的構(gòu)造。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的二次電池(300)的蓋組件的放大的剖視圖。

參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的二次電池300包括電極組件110、容納電極組件110的殼體120、在殼體120的頂部開口處結(jié)合到殼體120的蓋組件330以及使殼體120與蓋組件330之間的間隙緊密地關(guān)閉(例如，密封)的襯墊190。

蓋組件330包括上蓋340、在上蓋340下方的加強(qiáng)板350、結(jié)合到加強(qiáng)板350的底部部分或底表面的安全孔160、在安全孔160下方的下蓋180以及置于安全孔160與下蓋180之間的絕緣件170。

在這個(gè)實(shí)施例中，與在根據(jù)前述的實(shí)施例的二次電池100中的上蓋140不同，加強(qiáng)板350延伸越過上蓋340與加強(qiáng)板350彼此接觸處的區(qū)域。因此，加強(qiáng)板350可以被構(gòu)造，使得其朝向上蓋340的內(nèi)部進(jìn)一步突出(例如，朝向蓋組件330的中心進(jìn)一步突出)而被暴露。因此，可以不考慮安全孔160的轉(zhuǎn)換操作而形成上蓋340，且可增加設(shè)計(jì)上蓋340的自由度。例如，上蓋340的頂部平面的面積可以增加，從而改善了隨后執(zhí)行的焊接工藝。

加強(qiáng)板350進(jìn)一步朝向上蓋340的內(nèi)部突出以在上蓋340的下方被暴露。因此，加強(qiáng)板350可以不考慮上蓋340而結(jié)合到安全孔160。因此，不考慮上蓋340的位置，加強(qiáng)板350的內(nèi)部邊緣351(例如，內(nèi)部端)可以提供安全孔160的轉(zhuǎn)換起始點(diǎn)。因此，安全孔160的操作壓力可通過加強(qiáng)板350保持在某一水平(例如，恒定水平)。

在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的二次電池的構(gòu)造。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的二次電池的蓋組件的放大的剖視圖，圖6是示出當(dāng)在圖5中示出的二次電池中發(fā)生短路時(shí)安全孔運(yùn)行的狀態(tài)的剖視圖。

參照圖5，根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的二次電池400包括電極組件110、容納電極組件110的殼體120、在殼體120的頂部開口處結(jié)合到殼體120的蓋組件430以及使殼體120與蓋組件430之間的間隙緊密地關(guān)閉(例如，密封)的襯墊190。

蓋組件430包括上蓋440、在上蓋440下方的加強(qiáng)板450、結(jié)合到加強(qiáng)板450的底部部分或底表面的安全孔160、在安全孔160下方的下蓋180以及置于安全孔160與下蓋180之間的絕緣件170。

在這個(gè)實(shí)施例中，與根據(jù)前述實(shí)施例的二次電池300的加強(qiáng)板350相似，加強(qiáng)板450可以越過其接觸上蓋440處突出到上蓋440下方的區(qū)域中。例如，加強(qiáng)板450可以被構(gòu)造，使得其進(jìn)一步突出到上蓋440的內(nèi)部以在上蓋440的下方被暴露。因此，可以使在設(shè)計(jì)上蓋440上的自由度增加。加強(qiáng)板450的內(nèi)部邊緣451(例如，內(nèi)部端)可以形成為相對于加強(qiáng)板450延伸的水平方向傾斜(例如，可以相對于加強(qiáng)板450的延伸方向傾斜)。因此，內(nèi)部邊緣451的傾斜部分與加強(qiáng)板450的剩余部分(例如，加強(qiáng)板450的水平部分)相遇的區(qū)域可以接觸安全孔160，所述區(qū)域可以是安全孔160的轉(zhuǎn)換起始點(diǎn)。另外，當(dāng)安全孔160轉(zhuǎn)換時(shí)，內(nèi)部邊緣451可以控制安全孔160的由于例如隆起而引起的位移或運(yùn)動(dòng)，從而使斷裂操作(ruptureoperation)的可靠性增加。因此，即使在安全孔160的設(shè)計(jì)和/或制造上有誤差，安全孔160的操作壓力也可保持在某一水平(例如，恒定水平)，并且可增加在設(shè)計(jì)組件上的自由度。

雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體地示出并描述了二次電池，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離如由權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在此做出形式上和細(xì)節(jié)上的各種變化。