具有安全阀的二次电池及其制造方法.pdf

本发明公开了一种具有安全阀的二次电池及其制造方法，该二次电池包括正极板、负极板和夹在所述两板之间的隔板的电极组件；内部容纳有电极组件的容器；固定到容器的开口以密封容器的盖板；以及形成在密封容器和盖板的密封部分连接区域上的安全阀。通过控制起安全阀作用的低密封部分上的焊接强度或弯折强度，能够在不增加用于密封盖板和容器的附加的单独步骤的情况下形成安全阀，所以能够使制造工艺更简单，并能节省制造成本。

1.  一种二次电池，包括：
一电极组件，其包括一正极板、一负极板和一夹在所述两板之间的隔板；
一内部容纳有所述电极组件的容器；
一固定到所述容器的开口以密封所述容器的盖板；以及
在连接所述容器和所述盖板的区域上形成的一安全阀。

2.  根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述容器和所述盖板通过焊接的方式连接，所述安全阀形成在密封所述容器和所述盖板的密封部分上。

3.  根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述密封部分包括以预定焊接强度形成的一第一密封部分和以比所述第一密封部分的焊接强度低的焊接强度形成的一第二密封部分，所述第二密封部分形成所述安全阀。

4.  根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述密封部分包括一对第一边和一对第二边，所述第一边长于所述第二边，所述安全阀形成在至少一条所述第一边上。

5.  根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述安全阀的长度等于或小于(L)的30％，这里(L)是至少一条所述第一边的所述长度。

6.  根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述安全阀的长度约为5mm和20mm之间。

7.  根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述密封部分包括一对第一边和一对第二边，所述第一边长于所述第二边，所述安全阀形成在至少一条所述第二边上。

8.  根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述密封部分包括一对第一边和一对第二边，所述第一边长于所述第二边，所述安全阀形成在所述第一边和所述第二边之间的拐角上。

9.  根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述容器基本为方形。

10.  根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述容器基本为筒形。

11.  一种制造具有当电池内压达到高于预定值的值时发生爆裂以降低内压的安全阀的方形二次电池的方法，该方法包括：
以第一焊接强度形成起所述安全阀作用的第一密封部分区段；
以比第一焊接强度高的第二焊接强度形成第二密封部分区段；
其中当通过将一盖板焊接到一方形容器的一开口上而形成所述第一密封部分区段和第二密封部分区段时，对所述焊接强度进行控制。

12.  一种制造具有当电池内压达到高于预定值的值时发生爆裂以降低内压的安全阀的筒形二次电池的方法，该方法包括：
以第一弯折强度形成起所述安全阀作用的第一密封部分区段；
以比第一弯折强度高的第二弯折强度形成第二密封部分区段；
其中当通过使一盖板弯折到一筒形容器的一开口处而形成所述第一和第二密封部分区段时，对所述弯折强度进行控制。

具有安全阀的二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种二次电池，更具体地说，涉及二次电池中安全阀的结构。
本发明要求享有2003年6月19日向韩国知识产权局提交的申请号为2003-39959的韩国专利申请的优先权，该申请所公开的内容在此作为参考。
背景技术
二次电池是一种可做成小尺寸或大尺寸的可再充电电池。常规的二次电池类型包括镍-氢电池、锂电池和锂离子电池。根据外形，它们被分为筒形电池和方形电池。
总体而言，二次电池包括：发电元件，即，具有正极板、负极板和隔板的电极组件和容纳电极组件和电解液的金属容器；及固定在该容器的开口上以密封该容器的盖组件。
根据二次电池的结构，盖组件可制成各种形式，形式之一具有焊接到容器开口以密封容器的盖板、端子针和将盖板与端子针绝缘的衬垫。
端子针焊接到从负极板引出的负极接头上，使端子针起负极端子的作用。
此外，从正极板引出的正极接头直接电连接到盖板的底部或容器的内壁，以使除端子针之外的整个电池外部起正极端子的作用。
同时，二次电池具有安全阀，当电池中产生气体并且内压升高至高于预定值时，该安全阀通过降低内压可防止电池爆裂。
传统的安全阀既可以通过机械、刻蚀或电铸工艺形成为与盖板或容器成一体的结构，也可以形成为连接到盖板或容器上的独立结构。
因此，一般而言，为了二次电池的安全，应将安全阀单独地设置到二次电池上，这必然要求加多工艺步骤和增加设备，因而将降低二次电池的生产率(增加了工艺的复杂性并提高了制造成本)。
发明内容
在本发明一实施方式中，提供一种具有安全阀的二次电池，该安全阀不用单独的附加工艺即可形成。在另一实施方式中，提供一种具有不用单独的附加工艺而形成的安全阀的二次电池的制造方法。
在另一实施方式中，二次电池具有：包括正极板、负极板和夹在所述两板之间的隔板的电极组件；内部容纳有电极组件的容器；固定到容器的开口以密封容器的盖板；以及在容器和盖板连接的区域上形成的安全阀。
在此实施方式中，通过焊接的方式连接容器和盖板，在密封容器和盖板的密封部分上形成安全阀。所述密封部分包括以确定焊接强度形成的第一密封部分和以比第一密封部分的焊接强度低的焊接强度形成的第二密封部分。所述第二密封部分构成安全阀。
所述密封部分包括一对长边和一对短边，安全阀可形成在至少一条长边上，并使安全阀的长度等于或小于L的30％，这里L是长边的总长度。此外，可将长度l形成为5mm和20mm，这里长度l是安全阀的长度。
在一实施方式中，所述密封部分包括一对长边和一对短边，安全阀可形成在至少一条短边上。在另一实施方式中，安全阀可形成在形成于长边和短边之间的拐角上。
所述容器形可为方形或筒形。
此外，根据本发明一实施方式的制造二次电池的方法，包括制造方形二次电池的方法，该方形二次电池具有当电池内压达到高于预定值的值时发生爆裂以降低内压的安全阀。借助于在密封部分的一部分上形成焊接强度比其它部分低的低密封部分，使该低密封部分起安全阀的作用。当通过将盖板焊接到方形容器的开口上而形成所述密封部分时，可对焊接强度进行控制。
再者，根据本发明另一实施方式的制造二次电池的方法，包括制造筒形二次电池的方法，该筒形二次电池具有当电池内压达到高于预定值的值时发生爆裂以降低内压的安全阀。借助于在密封部分的一部分上形成弯折(crimp)强度比其它部分低的低密封部分，使该低密封部分起安全阀的作用。当通过使盖板弯折到筒形容器的开口上而形成密封部分时，可对弯折强度进行控制。
附图说明
图1是本发明第一实施方式地二次电池的局部分解透视图；
图2是本发明第一实施方式的二次电池的前视图；
图3是局部透视图，示出了本发明第一实施方式的二次电池的密封部分；
图4是局部透视图，示出了本发明另一实施方式的密封部分；
图5是局部透视图，示出了本发明又一实施方式的密封部分；
图6是本发明再一实施方式的二次电池的局部透视图。
具体实施方式
现在，参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图1是本发明第一实施方式的二次电池的局部分解透视图，图2是图1以组装形式的侧视图。
参见这些附图，本发明此实施方式的二次电池包括：在一侧上具有开口12的容器10；通过开口12插入容器10的电极组件20；和固定到容器10的开口12上以密封容器10的盖组件30。
电极组件20由正极板22、负极板24和隔板26构成。根据本发明一示例性实施方式，如图1所示，可以采用以胶卷(jelly roll)形式形成的电极组件20，这种胶卷形式的电极组件是通过层叠并卷绕正极板22、负极板24和隔板26而形成的。
负极板24包括呈条形的薄金属板的负极集电体，也可以采用薄铜板作为负极集电体。在负极集电体的至少一侧上形成负极涂覆部分，该部分涂覆有由负极活性材料构成的负极金属复合材料。
同样，正极板22包括呈条形的薄金属板如薄铝板的正极集电体。在正极集电体的至少一侧上形成正极涂覆部分，该部分涂覆有由正极活性材料构成的正极金属复合材料。
在电极组件20的上部引出正极接头28和负极接头28’，它们分别电连接到正极板22和负极板24。薄镍板可用作负极接头28’，薄铝板可用作正极接头28，但不限于此。正极接头28和负极接头28’可按与图1所示相反的方式设置。
同时，容器10可由具有近似六面体形状的金属材料制成，这样容器自身可起端子的作用。根据本发明一实施方式，容器10可由重量轻且为导电金属的铝或铝合金制成。并且，容器10在一侧上具有开口12，通过此开口可将电极组件20插入容器10中。
容器10可形成为方形，该方形的拐角呈一定角度。虽然图中未示出，成角度的拐角可形成为圆形。
盖组件30放置在容器10的开口12上以密封容器10，盖组件30具有直接焊接到容器10的开口12上的盖板32。容器10和盖板32可由相同的金属材料制成，以使焊接更容易。
盖组件30具有端子针36，端子针36在由衬垫34绝缘的同时穿过盖板32。绝缘板和端板(图中未示出)加在端子针36的底部上，以使端子针36与盖板32绝缘。将负极接头28’焊接到端子针36的底部，可使端子针36起负极端子的作用。
同时，从正极板22引出的正极接头28直接电连接到盖板32的底部或容器10的内部，因而，除了端子针36之外的整个电池的外部可起正极端子的作用。
当然，正极端子和负极端子的结构不仅限于上面描述的那些结构，正极端子的结构也可类似于负极端子的结构那样通过单独的端子针形成。并且还可以采用其它结构。
在将电极组件20插入到容器10中之后，可在电极组件20和盖组件30之间放置由绝缘材料制成的防护壳38，以更牢固地固定电极组件20。
并且，在将盖组件30焊接到容器10的开口12上之后，通过在盖板32上的电解液注入孔40注入电解液，然后用塞子(图中未示出)使其密封。
对于具有上述结构的方形二次电池来说，通过缝焊法将盖板32围绕开口12焊接到容器10的一部分上，在本发明的一实施方式中，密封部分(SP)、即在盖板32和容器10之间的焊接部分包括具有预定焊接强度的高密封部分(HSP)的第一密封部分和具有焊接强度比第一密封部分低的低密封部分(LSP)的第二密封部分。
为了在图2中清楚地区分高密封部分(HSP)和低密封部分(LSP)，HSP用实线标出，LSP用虚线标出。
低密封部分(LSP)起安全阀(SV)的作用，当内压升高至比预定值更高的值时，安全阀爆裂以降低容器10中的内压。
据此，本发明此实施方式的低密封部分(LSP)以这样的焊接强度形成：当气压达到高于12kgf/cm²的值时，该低密封部分爆裂。
此外，高密封部分(HSP)以这样的焊接强度形成：此高密封部分以常规状态经受住大约20kgf/cm²的压力。
通过控制确定区域(低密封部分的区域)上的焊接强度、从而以低焊接强度将盖板32焊接到容器10的开口12上而形成这种密封部分(SP)。
如图3所示，当以一对长边和一对短边的组合形成密封部分(SP)时，本发明此实施方式的安全阀(SV)可形成在至少一长边上。
在这种情况下，当长边的长度是L时，安全阀的长度I为小于L的30％。具体而言，长度I小于1cm，优选在0.1-10mm的范围内。
图4和图5是本发明所述实施方式的改型例。图4是安全阀形成在密封部分(SP)的至少一短边上的例子，图5是安全阀形成在密封部分(SP)的拐角上的例子。
到此为止，所描述的例子都是通过焊接工艺用低密封部分(LSP)形成安全阀(SV)的情况。但根据本发明，在通过卷边工艺密封盖板和容器以制成筒形二次电池的情况下，可通过控制弯折强度形成低密封部分。
图6是本发明另一实施方式的筒形二次电池的局部透视图。
在此筒形二次电池中，通过卷边工艺按常规方式密封盖板32’和筒形的盖10’。本发明此实施方式的二次电池具有低密封部分(LSP)，该低密封部分以比使盖板32’和盖10’密封的密封部分的其它区域的弯折强度低的弯折强度在确定区域上被弯折而成。HSP(图中未示出)是以比低密封部分(LSP)的弯折强度高的弯折强度弯折成的高密封部分。
随后，当内压升高至高于预定值的值例如12kgf/cm²时，起安全阀作用的低密封部分(LSP)爆裂，由此降低内压，以防止电池爆炸。
并且，根据本发明的另一实施方式，通过将起安全阀作用的低密封部分上的焊接强度或弯折强度控制在期望值，能够获得更方便、更有效地设定工作压力的效果。
如上所述，因为本发明能够在不增加用于密封盖板和容器的附加的单独步骤的情况下形成安全阀，所以能够使制造工艺更简单，并能节省制造成本。
虽然上面结合示例性实施方式详细描述了本发明的实施方式，但应理解，本发明不限于所描述的示例性实施方式，相反，正如在所附的权利要求中限定的那样，本发明涵盖了落入本发明的构思和保护范围内的各种改型和/或等同设置。