二次电池

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年8月5日提交的韩国专利申请第10-2020-0098168号和于2021年8月4日提交的第10-2021-0102809号的优先权，上述韩国专利申请的全部内容在此通过引用并入。

本发明涉及二次电池。

背景技术

与一次电池不同，二次电池是可充电的，并且紧凑的尺寸和高容量的可能性高。因此，近来，对二次电池进行了许多研究。随着技术的发展和对移动设备需求的增加，对作为能量源的二次电池的需求迅速增加。

可充电电池根据电池盒的形状被分类为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。在这样的二次电池中，安装在电池盒中的电极组件是可充电及可放电的电力产生装置，该电力产生装置具有电极和分隔件堆叠的结构。

电极组件可以大致分为：卷绕型电极组件，在卷绕型电极组件中，分隔件被插置在正极与负极之间，正极和负极中的每一者均设置为涂覆有活性材料的片状件的形式，然后，正极、分隔件和负极被卷绕；堆叠型电极组件，在堆叠型电极组件中，多个正极和多个负极依次堆叠，其中分隔件介于正极与负极之间；以及堆叠/折叠型电极组件，在堆叠/折叠型电极组件中，堆叠型单元电池与具有长的长度的分隔膜一起卷绕。

在上述电极组件中，卷绕型电极组件被广泛使用，因为卷绕型电极组件的优点是易于制造并且单位重量的能量密度高。

在包括现有卷绕型电极组件的圆柱型二次电池中，在顶盖组件的下部进行开凹口，以便于在电池内部的压力增加的事件发生时电池内部的气体的排出。

在没有顶盖和单独的电流中断装置(CID)的圆柱型二次电池的情况下，将正极接片焊接至凹口部内部的下部，并且将组件或应用的端子焊接至上部，使得电流流动。

电流路径的构造存在这样的问题，即使在电池内部发生事件进行排气，电流也会持续施加至电池，导致爆炸。

在具有顶盖和单独的电流中断装置(CID)的常规圆柱形二次电池的情况下，CID、安全通气口和顶盖从圆柱型顶盖组件的下部依次向上设置，并且安全通气口的中央部分向下弯折并连接至CID的顶表面。此外，当电池内部产生气体时，由于压力升高、安全通气口的中央部分向上翻转，CID与安全通气口之间的连接被释放并短路。在此，短路所需的压力被称为CID短路压力。

此外，如果CID短路后产生更多气体，则安全通气口被撕裂，并且内部气体被排出。在此，压力被称为排气压力。

[现有技术文件](专利文件)韩国专利公开第10-2016-0010121号

发明内容

技术问题

本发明的一个方面是提供其中当由于电池的内部因素发生排气时，电流能够被切断的二次电池。

技术方案

根据本发明的实施方式的二次电池包括：电极组件，其中电极和分隔件交替地堆叠以进行缠绕；圆柱形罐状件，其包括其中容纳有电极组件的容纳部，罐状件具有敞开的上部；以及盖组件，其被构造成覆盖罐状件的开口，其中，盖组件包括安全通气口，该安全通气口包括在电池的内部压力增加时破裂的凹口部，凹口部在平面图中具有圆形形状，电极组件包括连接至电极中的每个电极的电极接片，安全通气口连接至电极接片和外部端子，其中，在平面图中，电极接片和外部端子连接至关于安全通气口中的凹口部的内侧和外侧中的不同侧。

根据本发明的实施方式的电池组可以包括根据本发明的实施方式的二次电池。

有利影响

根据本发明，在安全通气口的平面图中，电极接片和外部端子可以分别连接至关于凹口部的内侧和外侧中的不同侧。因此，当电池的内部压力增加时，凹口部破裂以在排气期间切断电流。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的二次电池的截面图。

图2是示出根据本发明的实施方式的二次电池中安全通气口的凹口部破裂的状态的截面图。

图3是示出根据本发明的实施方式的二次电池的盖组件的截面图。

图4是示出根据本发明的实施方式的二次电池中的安全通气口的前视图。

图5是根据本发明的另一实施方式的二次电池的截面图。

图6是示出根据本发明的另一实施方式的二次电池中安全通气口的凹口部破裂的状态的截面图。

具体实施方式

本发明的目的、特定优点和新颖特征将通过以下结合附图进行的详细描述而变得更加明显。应当注意的是，附图标记尽可能以相同的标记添加到本说明书中的附图的部件，即使这些部件在其他附图中图示。此外，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。在本发明的以下描述中，将省略可能不必要地使本发明的主旨模糊的相关技术的详细描述。

图1是根据本发明的实施方式的二次电池的截面图，并且图2是示出根据本发明的实施方式的二次电池中安全通气口的凹口部破裂的状态的截面图。

参照图1和图2，根据本发明的实施方式的二次电池100包括：电极组件110，其中电极113和分隔件114交替地堆叠以进行缠绕；敞开的罐状件120，其中容纳有电极组件110；以及盖组件130，其覆盖罐状件120的开口。此外，盖组件130包括安全通气口131，该安全通气口131包括在电池的内部压力增加时破裂的凹口部131a。

在下文中，将更详细地描述根据本发明的实施方式的二次电池100。

参照图1和2，电极组件110可以是可充电及可放电的电力产生元件，并且具有其中电极113和分隔件114被结合并彼此交替地堆叠的结构。在此，电极组件110可以形成为其中电极113和分隔件114交替地结合以进行缠绕的形状。在此，电极组件110可以缠绕成围绕中心轴缠绕的圆柱形形状。

电极113可以包括正极112和负极111。此外，分隔件114将正极112和负极111彼此分隔开并电绝缘。

正极112可以包括正极集流体和设置在正极集流体的一个表面上的正极活性材料。在此，正极112可以包括作为其上未堆叠正极活性材料的区域的正极未涂覆部分。

例如，正极集流体可以设置为由铝材料制成的箔。

正极活性材料可以包括锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁磷酸盐或包含上述材料中的至少一种材料的化合物或混合物。

负极111可以包括负极集流体和堆叠在负极集流体的一个表面上的负极活性材料。在此，负极111可以包括作为其上未堆叠负极活性材料的区域的负极未涂覆部分。

负极集流体可以由例如由铜(Cu)材料制成的铜箔制成。

负极活性材料可以包括合成石墨、锂金属、锂合金、碳、石油焦、活性炭、石墨、硅化合物、锡化合物、钛化合物或其合金。在此，负极活性材料还可以包括例如非石墨基的SiO(二氧化硅)或SiC(碳化硅)。

分隔件114可以由绝缘材料制成，以使正极112和负极111彼此绝缘。

此外，分隔件114可以是例如由微孔聚乙烯、聚丙烯或其组合制成的多层膜，或者用于固体聚合物电解质或凝胶型聚合物电解质(例如聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯六氟丙烯共聚物)的聚合物膜。

在根据本发明的二次电池100中，电极组件110可以包括连接至电极的电极接片140。

电极接片140附接至电极113并且电连接至电极113。

电极接片140可以包括连接至正极112的正极接片141和连接至负极111的负极接片。

参照图1，正极接片141可以沿设置盖组件130的方向即沿向上的方向形成。

罐状件120可以形成为其中形成有容纳电极组件110的容纳部121的圆柱形形状，并且罐状件120的上部是敞开的。在这种情况下，罐状件120可以形成为例如圆柱形形状。

罐状件120可以朝内侧131b弯折，以允许盖组件130安装在其上，使得形成凹槽的卷边部122形成在外侧131c上。在这种情况下，盖组件130可以位于卷边部122上，以覆盖罐状件120的开口。

罐状件120可以包括形成为在盖组件130的上部围绕盖组件130的边缘的压接部。在此，压接部123可以包括沿罐状件120的纵向形成的外周部分和垂直于罐状件120的纵向的上端。

图3是示出根据本发明的实施方式的二次电池的盖组件的截面图，并且图4是示出根据本发明的实施方式的二次电池中的安全通气口的前视图。

参照图1至图4，盖组件130可以安装在罐状件120的上部，以覆盖罐状件120的开口。

盖组件130可以包括：安全通气口131，该安全通气口131包括在电池的内部压力增加时破裂的凹口部；以及垫片132，垫片132对安全通气口131与罐状件120之间的间隙进行密封，以使安全通气口131与罐状件120之间绝缘。

安全通气口131可以连接至电极接片140和外部端子150。

当在平面图中查看时，凹口部131a可以在平面上形成为圆形，并且可以形成在安全通气口131的中央部分。也就是说，凹口部131a可以在图4所示的底视图上的中央部分形成为圆形形状。

凹口部131a可以形成在安全通气口131的底表面上。在这种情况下，凹口部131a可以形成为例如具有三角形截面的槽。

安全通气口131的中心轴与凹口部131a之间的距离可以小于安全通气口131的半径的一半。

安全通气口131具有在安全通气口131的中央侧处的沿凹口部131a破裂的破裂部R，并且当电池的内部压力大于或等于排气压力时，凹口部131a会破裂，使得破裂部R与安全通气口131分隔开。在此，排气压力被称为当在电池中产生内部气体时安全通气口131由于内部压力的增加而撕裂以产生内部气体的压力。因此，当由于电池中气体的产生而导致电池的内部压力达到或超过排气压力时，凹口部131a会破裂，因此，破裂部R可以与安全通气口131分隔开以切断电流。

垫片132可以沿安全通气口131的外周表面设置，以围绕安全通气口131的边缘。在此，罐状件120的压接部123可以形成为围绕垫片132的外侧131c，以对罐状件120与盖组件130之间的间隙进行密封。

根据本发明的实施方式的二次电池的盖组件130可以由安全通气口131和垫片132构成，而无需电流中断装置(CID)、过滤器和CID垫片。因此，可以简化组件，并且可以降低制造成本。因此，由于部件的简化而具有降低电池电阻并改善性能的效果。

在安全通气口131的平面图中，电极接片140和外部端子150可以连接至关于凹口部131a的内侧131b和外侧131c中的不同侧。在此，在平面图中，电极接片140可以连接至安全通气口131的凹口部131a的外侧131c，并且在平面图中，外部端子150可以连接至安全通气口131的凹口部131a的内侧131b。

在电极接片140中，正极接片141可以设置在电极组件110的上侧，并连接至安全通气口131的下端，并且外部端子150可以连接至安全通气口131的上端。

此外，正极接片141可以焊接至安全通气口131的下端，并且外部端子150可以焊接至安全通气口131的上端。

外部端子150可以设置为外部组件或应用的连接线。

参照图1，在根据本发明的实施方式的如上所述构造的二次电池100中，在平面图中，外部端子150可以连接至关于安全通气口131的凹口部131a的内侧131b，并且电极接片140可以连接至外侧131c。

因此，参照图2，当内部压力由于内部气体的增加而增加时，凹口部131a可能会破裂，以在排气期间切断电流。也就是说，当在平面图中形成圆形凹口线的凹口部131a破裂时，破裂部R可以与安全通气口131分隔开，并且可以释放固定至破裂部R即安全通气口131的内侧131b的外部端子150与固定至安全通气口131的外侧131c的电极接片140之间的电连接。

因此，当由于内部压力的增加而发生排气时，在安全通气口131中，凹口部131a的连接至外部端子150的内侧131b可能会破裂，然后与凹口部131a的连接至电极接片140的外侧131c分隔开，以完全切断电流，从而防止二次电池由于持续施加电流而爆炸。

在下文中，将描述根据另一实施方式的二次电池。

图5是根据本发明的另一实施方式的二次电池的截面图，并且图6是示出根据本发明的另一实施方式的二次电池中安全通气口的凹口部破裂的状态的截面图。

参照图5和图6，根据本发明的另一实施方式的二次电池200包括：电极组件110，其中电极113和分隔件114交替地堆叠以进行缠绕；敞开的罐状件120，其中容纳有电极组件110；以及盖组件130，其覆盖罐状件120的开口。此外，盖组件130包括安全通气口131，该安全通气口131包括在电池的内部压力增加时破裂的凹口部131a。

根据本发明的另一实施方式的二次电池200在电极接片240、外部端子和安全通气口131的连接位置上不同于根据本发明的前述实施方式的二次电池。因此，将省略或简要描述与根据前述实施方式的内容重复的本实施方式的内容，并且还将主要描述它们之间的区别。

更详细地，电极组件110可以是可充电及可放电的电力产生元件，并且具有其中电极113和分隔件114被结合并交替地堆叠的结构。在此，电极组件110可以形成为其中电极113和分隔件114交替地结合以进行缠绕的形状。在此，电极组件110可以缠绕成围绕中心轴缠绕的圆柱形形状。

电极113可以包括正极112和负极111。此外，分隔件114将正极112和负极111彼此分隔开并电绝缘。

在根据本发明的二次电池200中，电极组件110可以包括连接至电极113的电极接片240。

电极接片240附接至电极113并电连接至电极113。

电极接片240可以包括连接至正极112的正极接片241和连接至负极111的负极接片。

正极接片241可以沿设置盖组件130的方向即向上的方向形成。

罐状件120可以形成为其中形成有容纳电极组件110的容纳部121的圆柱形形状，并且罐状件120的上部是敞开的。在这种情况下，罐状件120可以形成为例如圆柱形形状。

罐状件120可以朝内侧131b弯折，以允许盖组件130安装在其上，使得形成凹槽的卷边部122形成在外侧131c上。在这种情况下，盖组件130可以位于卷边部122上，以覆盖罐状件120的开口。

罐状件120可以包括形成为在盖组件130的上部围绕盖组件130的边缘的压接部。在此，压接部123可以包括沿罐状件120的纵向形成的外周部分和垂直于罐状件120的纵向的上端。

盖组件130可以安装在罐状件120的上部，以覆盖罐状件120的开口。

盖组件130可以包括：安全通气口131，该安全通气口131包括在电池的内部压力增加时破裂的凹口部131a；以及垫片132，垫片132对安全通气口131与罐状件120之间的间隙进行密封，以使安全通气口131与罐状件120之间绝缘。

安全通气口131可以连接至电极接片240和外部端子250。

在平面图中，凹口部131a可以形成在安全通气口131的中央部分。

安全通气口131的中心轴与凹口部131a之间的距离可以小于安全通气口131的半径的一半。

安全通气口131具有在安全通气孔131的中央侧处的沿凹口部131a破裂的破裂部R，并且当电池的内部压力大于或等于排气压力时，凹口部131a可能会破裂，使得破裂部R与安全通气口131分隔开。

在安全通气口131的平面图中，电极接片240和外部端子250可以连接至关于凹口部131a的内侧131b和外侧131c中的不同侧。在此，在平面图中，电极接片240可以连接至安全通气口131的凹口部131a的内侧131b，并且在平面图中，外部端子250可以连接至安全通气口131的凹口部131a的外侧131c。

正极接片241可以设置在电极组件110的上侧并连接至安全通气口131的下端，并且外部端子250可以连接至安全通气口131的上端。

正极接片241可以焊接至安全通气口131的下端，并且外部端子250可以焊接至安全通气口131的上端。

外部端子250可以设置为外部组件或应用的连接线。

参照图5，在根据本发明的另一实施方式的如上所述构造的二次电池200中，在平面图中，外部端子250可以连接至关于安全通气口131的凹口部131a的外侧131c，并且电极接片240可以连接至内侧131b。

因此，参照图6，当内部压力由于内部气体的增加而增加时，凹口部131a可能会破裂，以在排气期间切断电流。也就是说，当在平面图中形成圆形凹口线的凹口部131a破裂时，破裂部R可以与安全通气口131分隔开，并且可以释放固定至破裂部R即安全通气口131的凹口部131a的内侧131b的电极接片240与连接至凹口部131a的外侧131c的外部端子250之间的电连接。

因此，当由于内部压力的增加而发生排气时，在安全通气口131中，凹口部131a的连接至电极接片240的正极接片241的内侧131b可能会破裂，然后与凹口部131a的连接至外部端子250的外侧131c分隔开，以完全切断电流，从而防止二次电池由于持续施加电流而爆炸。

在此，可以将绝缘膜涂敷于正极接片241的外表面，以当破裂部R与安全通气口131分隔开并且因此固定至破裂部R的正极接片241移动时，完全防止正极接片241与安全通气口131中固定外部端子250的凹口部131a的外侧131c接触。

电池组可以包括多个二次电池，每个二次电池被构造成如上所述。电池组可以设置为其中多个二次电池彼此电连接，然后容纳在电池组中的形状。在此，多个二次电池可以通过连接线彼此连接。在这种情况下，连接线可以连接至二次电池中作为外部端子的安全通气口的上端。

虽然已经参考本发明的示例性实施方式具体示出和描述了本发明，但应当理解，本发明的范围不限于此。本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种改变。

此外，本发明的保护范围将通过所附权利要求来阐明。

[附图标记的描述]

100、200：二次电池

110：电极组件

111：负极

112：正极

113：电极

114：分隔件

120：罐状件

121：容纳部

122：卷边部

123：压接部

130：盖组件

131：安全通气口

131a：凹口部

131b：内侧

131c：外侧

132：垫片

140、240：电极接片

141、241：正极接片

150、250：外部端子

R：破裂部