專利名稱：二次電池的安全裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次電池的安全裝置，當(dāng)電池在非正常動作情況下，內(nèi)部壓力上升到規(guī)定壓力以上時該裝置動作，切斷電流，放出內(nèi)部氣體壓力，可以確保電池的安全性。
二次電池是可以反復(fù)充·放電的電池，最近已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小型化和大容量化。具有代表性的二次電池主要使用鎳氫(Ni-MH)電池、鋰電池(Li)及鋰離子(Li-ion)電池。
作為這種二次電池而廣泛使用的鋰離子電池，正極活性物質(zhì)使用鋰過渡性金屬氧化物，而負(fù)極活性物質(zhì)使用碳或碳復(fù)合體，在二者之間有機(jī)溶液中注入溶解鋰鹽的液體電解質(zhì)，通過上述正極和負(fù)極間的鋰離子移動所產(chǎn)生的起電極可進(jìn)行充·放電。
圖7表示具有現(xiàn)在眾所周知的螺旋形(spirally-wound)電極的鋰離子電池。正極、隔板及負(fù)極一起卷繞的電極部2和液體電解質(zhì)，共同放置在與上述負(fù)極連接的外殼4的內(nèi)部，在該外殼4的上部裝配有經(jīng)密封墊板6絕緣并與上述正極連接的蓋組合體8。
蓋組合體8自上而下按蓋罩10、限流器12及具有安全閥的極板14的順序進(jìn)行層疊，在極板14的下部經(jīng)過絕緣體16附著電流斷路器18。該蓋組合體8通過對外殼4的上部卷邊或其他方法進(jìn)行裝配及密封，電流斷路器18在與正極接觸安裝之前，先與正極分接頭(タップ〕20焊接起來。
這樣設(shè)置的電池在異常動作或過負(fù)荷時，在正極上將引起液體電解質(zhì)的分解，在負(fù)極上將析出鋰金屬，會造成短路。這時，內(nèi)部壓力將上升到規(guī)定的壓力以上，存在發(fā)熱和爆炸的危險(xiǎn)性。
由于這一理由，現(xiàn)在用機(jī)械的方法或腐蝕方法在具有安全閥的極板14上形成一定深度的槽14a，或者相對脆弱地制作變形，當(dāng)電池內(nèi)部的壓力上升到規(guī)定以上時，首先除掉與電流斷路器18的焊接結(jié)合，并使槽14a和脆弱部分破裂，使電流斷路，減少內(nèi)壓防止爆炸。
但是，以前的安全裝置存在其動作不良的問題。例如，由于具有安全閥的極板14和限流器18是通過焊接相互結(jié)合的，根據(jù)其焊接強(qiáng)度決定動作壓力，所以在技術(shù)上準(zhǔn)確地使上述動作壓力合適是困難的，尤其在誤動作時會帶來電池爆炸的危險(xiǎn)性。
本發(fā)明的目的在于為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而提供一種二次電池的安全裝置，使具有安全閥的極板和電流斷路器的動作更準(zhǔn)確，可以確保對電池的異常動作及爆炸的安全性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種二次電池的安全裝置，其特征在于在存放有電極部和液體電解質(zhì)的外殼上端開口處，通過密封墊板自下而上依次層疊具有安全閥的極板和蓋罩，將極板和蓋罩電連接起來的電流斷路器設(shè)在上述極板和蓋罩之間，該電流斷路器由于極板的可變部分的上升動作而受到壓力被剪斷。
所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于上述電流斷路器包括通過絕緣體而被配置的上部導(dǎo)電板及下部導(dǎo)電板；為將兩個導(dǎo)電板相互結(jié)合而從導(dǎo)電板延長的連結(jié)構(gòu)件；在該連結(jié)構(gòu)件的下部突出的絕緣凸起。
所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于上述連結(jié)構(gòu)件包括由上部導(dǎo)電板及下部導(dǎo)電板分別延長的上·下部連結(jié)構(gòu)件。
所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于上述絕緣凸起貫穿連結(jié)構(gòu)件進(jìn)行結(jié)合。
所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于
上述連結(jié)構(gòu)件互相重疊，進(jìn)行面接觸。
所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于在上述連結(jié)構(gòu)件上設(shè)有開槽(ノッチ)。
所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于在上述蓋罩和電流斷路器之間還裝有限流器。
二次電池的構(gòu)成中，將正極、負(fù)極及隔板一起卷繞的電極部與液體電解質(zhì)共同放置在外殼的內(nèi)部，在該外殼的開口處自下而上依次層疊具有安全閥的極板和蓋罩，在上述具有安全閥的極板和蓋罩之間密封連結(jié)電流斷路器的蓋組合體。
上述電流斷路器包括夾著絕緣體而配置的上部導(dǎo)電板及下部導(dǎo)電板；連結(jié)兩個導(dǎo)電板的連結(jié)構(gòu)件；以及在該連結(jié)構(gòu)件上的絕緣凸起。當(dāng)電池的內(nèi)部壓力上升到規(guī)定壓力以上，使具有安全閥的極板的可變部分上升時，由于該電流斷路器將與該可變部分相接觸而受到壓力，所以連結(jié)部分被剪斷，使電流切斷。
此處，電流斷路器的連結(jié)構(gòu)件包括從上部導(dǎo)電板和下部導(dǎo)電板分別延長的上·下連結(jié)構(gòu)件，底面上附著絕緣凸起，帶有開槽，或形成孔，使上述突起貫穿結(jié)合起來，可以調(diào)整其剪斷強(qiáng)度。另外，上·下部連結(jié)構(gòu)件的末端也可以重疊，進(jìn)行面接觸。
這樣，根據(jù)本發(fā)明二次電池的安全裝置通過具有安全閥的極板可變部分的變位差及電流斷路器的剪斷強(qiáng)度，就可以準(zhǔn)確設(shè)定動作的壓力，可以確保對電池的異常動作或爆炸的安全性。
本發(fā)明的積極效果通過以上說明的構(gòu)成及作用可知，本發(fā)明的二次電池的安全裝置改善了在具有安全閥的極板和蓋罩之間連結(jié)的電流斷路器，從實(shí)質(zhì)上解除了現(xiàn)有技術(shù)的問題。
即，本發(fā)明可以準(zhǔn)確地設(shè)定安全裝置的動作壓力及時期。根據(jù)這一點(diǎn)，當(dāng)電池的內(nèi)部壓力上升到規(guī)定壓力以上時，可以實(shí)現(xiàn)正確的動作，其結(jié)果是可以確保安全性及可靠性。
本發(fā)明的這些和其他目的、優(yōu)點(diǎn)及特征將通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例的描述而得到進(jìn)一步說明，在這些附圖中下面參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是表示本發(fā)明的二次電池的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖2是對本發(fā)明的安全裝置放大表示的分離斜視圖。
圖3是本發(fā)明的安全裝置動作狀態(tài)圖。
圖4是表示本發(fā)明另外例子的二次電池部分?jǐn)嗝?是表示本發(fā)明另外例子的二次電池部分?jǐn)嗝?是表示本發(fā)明另外例子的二次電池部分?jǐn)嗝?是表示現(xiàn)有眾所周知的二次電池的部分?jǐn)嗝鎴D如圖1和圖2所示，本實(shí)施例作為二次電池的一個例子對具有螺旋形結(jié)構(gòu)的鋰離子電池進(jìn)行說明，對于與現(xiàn)有技術(shù)的附圖引用的部分相同的構(gòu)成，使用相同的標(biāo)號。
如圖1所示，本發(fā)明的二次電池將正極、負(fù)極和隔板一起卷繞的電極部2與液體電解質(zhì)共同放入外殼4的內(nèi)部，由蓋組合體80通過卷邊及其他方法將該外殼4的開口進(jìn)行密封裝配。蓋組合體80通過密封墊板6與外殼4絕緣，極板14在其中央部提供可變部分14b。
本發(fā)明的蓋組合體80的組成包括自下而上依次層疊具有安全閥的極板14和蓋罩10，上述蓋罩10和具有安全閥的極板14上裝有相互連接的電流斷路器180。
蓋組合體80在帶有孔10a的蓋罩10和電流斷路器180之間還可以設(shè)置限流器12。
這樣裝配的蓋組合體80中，具有安全閥的極板14用分接頭20與電極部2的正極連接，接著應(yīng)該連結(jié)在正極的最終端蓋罩10上。本發(fā)明的特征是在極板14和蓋罩10之間設(shè)置電流斷路器180進(jìn)行連結(jié)。
對此更詳細(xì)的說明如圖2所示。本發(fā)明的電流斷路器180的構(gòu)成包括經(jīng)過絕緣體160在蓋罩10的一側(cè)裝有上部導(dǎo)電板182、在具有安全閥的極板14一側(cè)裝有下部導(dǎo)電板184、并裝有連結(jié)這些部分的連結(jié)構(gòu)件19。由該兩個導(dǎo)電板182、184延長的各個連結(jié)構(gòu)件186a、186b將端部相互結(jié)合以電氣導(dǎo)通。上述的連結(jié)構(gòu)件186a、186b可以通過焊接、開槽或面接觸及其他方法進(jìn)行結(jié)合。
這樣構(gòu)成的電流斷路器180，在連結(jié)構(gòu)件186a和186b之間的大體中間位置上具有絕緣凸起188，電池的內(nèi)部壓力上升到規(guī)定壓力以上，具有完全閥的極板14的可變部分14b上升時，電流斷路與可變部分接觸而受到壓力，所以被剪斷使電流斷開。
即本發(fā)明的電流斷路器180的連結(jié)構(gòu)件186a、186b，如圖3所示電池內(nèi)壓上升時，通過具有受到該壓力就向上側(cè)變形的安全閥的極板14的可變部分14b，受到壓力而被壓向上的同時發(fā)生變形，當(dāng)該壓力上升到規(guī)定以上時被剪斷，使限流器12和蓋罩10一側(cè)設(shè)有的上部導(dǎo)電板182與具有安全閥的極板14一側(cè)設(shè)有的下部導(dǎo)電板184之間流過的電流被切斷。
這時，電流斷路器180的連結(jié)構(gòu)件186a、186b的剪斷強(qiáng)度可以根據(jù)貫通連接凸起188而設(shè)置的孔的直徑，以及如圖4所示，根據(jù)在底面上附著絕緣凸起188′的狀態(tài)下任意位置設(shè)置的開槽190、根據(jù)調(diào)整切斷部位的斷面積進(jìn)行確定，還可以根據(jù)動作壓力調(diào)該強(qiáng)度。另外，如圖5及圖6所示，連結(jié)構(gòu)件186a、186b也可以相互重疊，進(jìn)行面接觸。
另外，本發(fā)明的安全裝置可以通過調(diào)整具有安全閥的極板14的可變部分14b的變位的方法調(diào)整其動作的壓力。這時，可變部分14b的變位可以根據(jù)槽14a及具有安全閥的極板14材質(zhì)的厚度決定。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，本發(fā)明的安全裝置可以通過調(diào)整具有安全閥的極板14的可變部分14b的變位差及電流斷路器180的連結(jié)構(gòu)件186a、186b的剪切強(qiáng)度，使其與設(shè)計(jì)值一致，對動作壓力進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)定。
因此，本發(fā)明的二次電池，當(dāng)由于非正常壓的動作，使內(nèi)部壓力上升到規(guī)定壓力以上時，具有安全閥的極板14的可變部分14b將上升，從而電流斷路器180的連結(jié)構(gòu)件186a、186b通過剪斷作用使電流第一次切斷，然后，通過具有安全閥的極板14的槽14a破裂，第二次消除電池的內(nèi)部壓力，從而可確保安全性。
權(quán)利要求
1.一種二次電池的安全裝置，其特征在于在存放有電極部和液體電解質(zhì)的外殼上端開口處，通過密封墊板自下而上依次層疊具有安全閥的極板和蓋罩，將極板和蓋罩電連接起來的電流斷路器設(shè)在上述極板和蓋罩之間，該電流斷路器由于極板的可變部分的上升動作而受到壓力被剪斷。
2.如權(quán)利要求1所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于上述電流斷路器包括通過絕緣體而被配置的上部導(dǎo)電板及下部導(dǎo)電板；為將兩個導(dǎo)電板相互結(jié)合而從導(dǎo)電板延長的連結(jié)構(gòu)件；在該連結(jié)構(gòu)件的下部突出的絕緣凸起。
3.如權(quán)利要求2所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于上述連結(jié)構(gòu)件包括由上部導(dǎo)電板及下部導(dǎo)電板分別延長的上·下部連結(jié)構(gòu)件。
4.如權(quán)利要求2所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于上述絕緣凸起貫穿連結(jié)構(gòu)件進(jìn)行結(jié)合。
5.如權(quán)利要求2所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于上述連結(jié)構(gòu)件互相重疊，進(jìn)行面接觸。
6.如權(quán)利要求2所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于在上述連結(jié)構(gòu)件上設(shè)有開槽。
7.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求4所記載的二次電池的安全裝置，其特征在于在上述蓋罩和電流斷路器之間還裝有限流器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種二次電池的安全裝置,使具有安全閥的極板和電流斷路器的動作更準(zhǔn)確,可以確保對電池的異常動作或爆炸的安全性,其特征在于:在存放有電極部和液體電解質(zhì)的外殼上端開口處,通過密封墊板自下而上依次層疊具有安全閥的極板和蓋罩,將極板和蓋罩電連接的電流斷路器設(shè)在上述極板和蓋罩之間,該電流斷路器由于極板的可變部分的上升動作而受到壓力被剪斷。
文檔編號H01M2/12GK1261728SQ9912193
公開日2000年8月2日 申請日期1999年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月10日
發(fā)明者黃利周, 宋滿坤, 崔應(yīng)吉 申請人:三星電管株式會社