本申請要求于2016年4月22日在韓國知識產(chǎn)權局提交的第10-2016-0049617號韓國專利申請的優(yōu)先權和權益，該韓國專利申請的內(nèi)容通過引用全部包含于此。

本發(fā)明的實施例涉及一種二次電池。

背景技術：

鋰離子二次電池由于包括相對高的操作電壓、相對高的每單位重量的能量密度等的各種特性而被廣泛地用于便攜式電子裝置中以及用作混合動力汽車和電動車輛的電源。鋰離子二次電池通?？煞诸悶閳A筒型二次電池、棱柱型二次電池或袋型二次電池。圓柱形鋰離子二次電池通常包括圓柱形電極組件、結合到電極組件的圓柱形罐、注入到罐中以使鋰離子移動的電解質(zhì)以及結合到罐的一側以防止電解質(zhì)的泄漏和電極組件的分離的蓋組件。

另外，蓋組件通常包括上蓋、安裝在上蓋下面的安全孔、安裝在安全孔下面的下蓋、置于安全孔和下蓋之間的絕緣件以及位于下蓋的底表面上的子板。然而，電解質(zhì)會在安全孔與絕緣件之間以及絕緣件與下蓋之間泄漏，使得會降低二次電池的安全性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種二次電池，該二次電池通過在安全孔和下蓋上具有激光圖案而在安全孔與絕緣件之間以及絕緣件與下蓋之間具有改善的的結合力。

本發(fā)明的上述和其它方面將在本發(fā)明的示例性實施例的以下描述中進行描述，或者將通過本發(fā)明的示例性實施例的以下描述而明顯。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，二次電池包括：電極組件；殼體，容納電極組件；蓋組件，結合到殼體的頂部。蓋組件包括：上蓋；安全孔，位于上蓋下面；下蓋，位于安全孔下面；絕緣件，位于安全孔與下蓋之間；子板，位于下蓋的底表面上。通過使用激光束形成的激光圖案位于安全孔的底表面和下蓋的頂表面上。

激光圖案均可以包括具有楔形形狀的凹槽。

凹槽的角度可以為約60度，凹槽的深度可以為約0.05mm。

絕緣件可以通過熱熔解來熔化到安全孔和下蓋，突出可以位于絕緣件的與激光圖案的凹槽對應的表面上。

位于安全孔上的激光圖案可以具有沿著安全孔的外周邊緣延伸的環(huán)形形狀，激光圖案可以包括第一激光圖案和第二激光圖案。第二激光圖案可以與第一激光圖案間隔開并且可以位于第一激光圖案的外側處。

第一激光圖案和第二激光圖案中的每個激光圖案的寬度可以為約0.18mm。

第一激光圖案和第二激光圖案之間的距離可以為約0.8mm。

安全孔和下蓋的激光圖案可以位于安全孔上和下蓋上的相應位置處。

安全孔和下蓋均可以包括氧化物涂層，氧化物涂層可以不存在于安全孔和下蓋的激光圖案所位于的部分處。

絕緣件可以熱熔解到不存在氧化物涂層處的激光圖案。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例的二次電池通過具有在安全孔和下蓋上形成的激光圖案而在安全孔與絕緣件之間以及絕緣件與下蓋之間具有改善的結合力。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例的二次電池可以通過防止或減少電解質(zhì)滲透到安全孔與絕緣件之間以及絕緣件與下蓋之間的區(qū)域中機會來提供改善的安全性。

附圖說明

通過參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行詳細描述，本發(fā)明的上述和其它方面將變得更加明顯，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的二次電池的剖視圖；

圖2是圖1中示出的蓋組件的放大的剖視圖；

圖3是置于圖2中示出的蓋組件的安全孔與下蓋之間的絕緣件的剖視圖；

圖4是圖3的部分‘a(chǎn)’的放大的剖視圖；

圖5是圖1至圖4中示出的安全孔的剖視圖；

圖6是圖5中示出的安全孔的俯視圖；

圖7是示出隨時間測量的電解質(zhì)浸漬試驗中的電流中斷裝置(cid)的抗拉強度的示圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，使得它們可以由本領域技術人員容易地做出和使用。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實施，并且不應該被解釋為限于這里所闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完整的，并且將向本領域技術人員充分傳達本發(fā)明的構思。本發(fā)明將由所附權利要求及其等同物限定。

在附圖中，為了清楚起見，可以夸大層和區(qū)域的厚度。同樣的附圖標記始終指示同樣的元件。如這里所使用的，術語“和/或”包括一個或更多個相關所列項的任意和所有組合。另外，將理解的是，當元件a被稱為“結合到”或“連接到”元件b時，元件a可以直接結合或連接到元件b，或者可以在元件a與b之間存在中間元件c，使得元件a可以間接結合或連接到元件b。

另外，這里所使用的術語僅為了描述具體實施例的目的，而不意在限制具體實施例。如這里所使用的，除非上下文清楚地另有指示，否則單數(shù)形式的“一個(種/者)”也意在包括復數(shù)形式。還將理解的是，當在本說明書中使用術語“包括”及其變型和/或“包含”及其變型時，說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個或更多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。此外，當描述本發(fā)明的實施例時，“可以”的使用涉及“本發(fā)明的一個或更多個實施例”。當諸如“……中的至少一個(種/者)”的表述位于一系列元件(要素)之后時，修飾整個系列的元件(要素)，而不是修飾該系列中的個別元件(要素)。另外，術語“示例性”意在表示示例或圖例。如這里所使用的，術語“使用”及其變型可以被認為分別與術語“利用”及其變型同義。

將理解的是，盡管在這里可以使用術語第一、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/或部分不應該受這些術語的限制。這些術語用來將一個元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一個元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因此，在不脫離示例實施例的教導的情況下，下面討論的第一元件、第一組件、第一區(qū)域、第一層或第一部分可以被稱為第二元件、第二組件、第二區(qū)域、第二層或第二部分。

為了便于描述，在這里可以使用諸如“在……之下”、“在……下方”、“下面的”、“在……上方”和“上面的”等的空間相對術語來描述如在附圖中示出的一個元件或特征與其它元件或特征的關系。將理解的是，空間相對術語意在包含除了在附圖中描繪的方位之外的裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的裝置被翻轉，則被描述為“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件隨后將被定位為“在”所述其它元件或特征“上方”或“之上”。因此，術語“在……下方”可以包含上方和下方兩種方位?？梢詫⒀b置另外定位(旋轉90度或在其它方位)，并應該相應地解釋這里使用的空間相對描述符。

此外，這里公開和/或敘述的任何數(shù)值范圍意在包括包含在所述范圍內(nèi)的相同數(shù)值精度的所有子范圍。例如，“1.0至10.0”的范圍意在包括在所述最小值1.0與所述最大值10.0之間(并且包括所述最小值1.0和所述最大值10.0)的所有子范圍，即，具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值，諸如以2.4至7.6為例。這里所述的任何最大數(shù)值限制意在包括包含在其中的所有較低數(shù)值限制，并且本說明書中所述的任何最小數(shù)值限制意在包括包含在其中的所有較高數(shù)值限制。因此，申請人保留修改本說明書的權利，以及包括修改權利要求書的權利，以明確地敘述包含在這里所明確敘述的范圍內(nèi)的任何子范圍。在本說明書中意在固有地描述所有這樣的范圍，使得明確地敘述任何這樣的子范圍的修改將符合要求。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的二次電池的剖視圖，圖2是圖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)明的實施例的二次電池100包括：電極組件110；殼體120，容納電極組件110；蓋組件130，結合到殼體120的頂開口；襯墊190，緊密地密封殼體120和蓋組件130(例如，在殼體120和蓋組件130之間密封)。

電極組件110包括第一電極111、第二電極112以及置于第一電極111與第二電極112之間的隔板113。電極組件110可以通過將包括第一電極111、隔板113和第二電極112的堆疊結構以凝膠卷的構造卷繞來形成。在一些實施例中，第一電極111可以用作正電極，第二電極112可以用作負電極。然而，本發(fā)明不限于此，在其它實施例中，第一電極111可以用作負電極，第二電極112可以用作正電極。電極組件110上的(例如，連接到電極組件110的頂部或從電極組件110的頂部延伸的)第一電極接線片114連接到蓋組件130，電極組件110下方的(例如，連接到電極組件110的底部或從電極組件110的底部延伸的)第二電極接線片115連接到殼體120。

第一電極111通過在由金屬箔(諸如鋁箔)形成的第一電極集流體上涂覆第一電極活性物質(zhì)(諸如過渡金屬氧化物)來形成。其上沒有涂覆第一電極活性物質(zhì)的第一電極未涂覆部分形成在第一電極111上，第一電極接線片114附于第一電極未涂覆部分。第一電極接線片114的一端電連接到第一電極111，第一電極接線片114的另一端從電極組件110向上突出并且電連接到蓋組件130。

第二電極112通過在由金屬箔(諸如銅箔或鎳箔)形成的第二電極集流體上涂覆第二電極活性材料(諸如石墨或碳)而形成。沒有涂覆第二電極活性物質(zhì)的第二電極未涂覆部分形成在第二電極112上，第二電極接線片115附于第二電極未涂覆部分。第二電極接線片115的一端電連接到第二電極112，第二電極接線片115的另一端從電極組件110向下突出，并且電連接到殼體120的底表面。

隔板113位于第一電極111與第二電極112之間，以在使鋰離子移動的同時防止第一電極111與第二電極112之間電短路。隔板113可以由聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或pe和pp的復合膜制成。

殼體120包括側表面板121和底表面板122，側表面板121是具有一定直徑(例如，預定直徑)的圓柱體以形成其中容納電極組件110的空間，底表面板122密封側表面板121的底部或底端。殼體120的頂開口構造成在電極組件110插入到殼體120中之后閉合。另外，減小或防止電極組件110移動的珠緣部123形成在殼體120的頂部。另外，用于固定蓋組件130和襯墊190的卷邊部分124形成在殼體120的最頂部。

蓋組件130包括：上蓋140；安全孔150，安裝在上蓋140下面；下蓋170，安裝在安全孔150下面；絕緣件160，置于安全孔150與下蓋170之間；子板180，固定到下蓋170的底表面并電連接到第一電極接線片114。在蓋組件130中，電流中斷裝置(cid)包括安全孔150、子板180和將安全孔150與子板180部分地彼此連接的連接部(例如，由安全孔150、子板180和連接部構成)。安全孔150通過絕緣件160與子板180電絕緣。連接部可以通過將安全孔150和子板180彼此焊接來形成。

上蓋140具有凸起地形成并且被構造為電連接到外部電路的頂部。上蓋140具有氣體排出開口141(例如，氣體排出孔)，氣體排出開口141形成為提供殼體120中產(chǎn)生的內(nèi)部氣體可以通過其排出的路徑。上蓋140電連接到電極組件110，并將由電極組件110產(chǎn)生的電流傳輸?shù)酵獠侩娐贰?/p>

安全孔150具有與上蓋140對應的圓形形狀(例如，安全孔150是圓形面板體)。向下突出的突出151形成在安全孔150的中心處(例如，在大致中心處)。安全孔150通過穿過下蓋170中的開口171(例如，通孔)的突出151電連接到被固定到下蓋170的底表面的子板180。在一些實施例中，安全孔150的突出151和子板180可以通過激光焊接、超聲波焊接、電阻焊接或其等同物來彼此焊接。此外，用于引導(例如，用于啟動)安全孔150破裂的凹口152形成在突出151的外周邊緣上或沿著突起151的外周邊緣形成。

安全孔150的外周邊緣被安裝成與上蓋140的除了上蓋140的向上突出部之外的部分緊密接觸。例如，安全孔150的外周邊緣和上蓋140的外周邊緣彼此接觸。安全孔150構造為在當殼體120中產(chǎn)生異常壓力時中斷電流流動的同時，從殼體120排放內(nèi)部氣體。當殼體120的內(nèi)部壓力超過安全孔150的操作壓力(例如，破裂壓力)時，突出151由于通過下蓋170中的氣體排出開口172(例如，氣體排出孔)排出的氣體而向上升高，并且與子板180電斷開。在一些實施例中，突出151的焊接部斷裂，并且安全孔150和子板180彼此電斷開。如果殼體120的內(nèi)部壓力超過比安全孔150的操作壓力高的破裂壓力，則安全孔150的凹口152破裂，從而防止二次電池100爆炸或減少二次電池100會爆炸的機會。

置于安全孔150與下蓋170之間的絕緣件160使安全孔150與下蓋170彼此絕緣。例如，絕緣件160置于安全孔150的外周邊緣與下蓋170的外周邊緣之間。絕緣件160可以由諸如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)的樹脂材料制成。

下蓋170具有圓形形狀(例如，下蓋170是圓形面板體)。開口171形成在下蓋170的中心處(例如，在大致中心處)，安全孔150的突出151穿過開口171。另外，氣體排出開口172形成在下蓋170的一部分處，并且當在殼體120中產(chǎn)生過度的內(nèi)部壓力時，內(nèi)部氣體通過氣體排出開口172排出。在一些實施例中，安全孔150的突出151由于通過氣體排出開口172排出的氣體而上升，使得突起151可以與子板180分開。

子板180位于下蓋170的下面。子板180焊接在第一電極接線片114與安全孔150的突出151之間，突出151穿過下蓋170中的開口171。因此，子板180將第一電極接線片114與安全孔150彼此電連接。如果殼體120的內(nèi)部壓力增加，則安全孔150的突出151可以上升，使得子板180可以與安全孔150電斷開。

襯墊190安裝在殼體120的頂開口中。例如，襯墊190緊密地附于上蓋140和安全孔150的外周邊緣與殼體120的頂開口之間的區(qū)域。襯墊190可以防止蓋組件130與殼體120分開或者可以減少蓋組件130與殼體120分開的機會。

圖3是置于安全孔與下蓋之間的絕緣件的剖視圖，圖4是圖3的部分‘a(chǎn)’的放大的剖視圖，圖5是安全孔的剖視圖。

參照圖3至圖5，激光圖案155和175分別形成在安全孔150的底表面和下蓋170的頂表面上，絕緣件160置于安全孔150與下蓋170之間。例如，絕緣件160置于安全孔150的激光圖案155與下蓋170的激光圖案175之間，并且通過熱熔解來熔化到激光圖案155和175中，從而改善安全孔150與下蓋170之間的結合力。在這種情況下，通過熱熔解形成的絕緣件可以具有突出，所述突出可以位于絕緣件的與激光圖案的凹槽對應的表面上。在一些實施例中，絕緣件160具有環(huán)形形狀(例如，具有大致環(huán)形形狀)，絕緣件160具有平坦的頂表面和底表面，以置于安全孔150和下蓋170之間。此后，當為了將安全孔150和下蓋170彼此結合的目的而將熱量施加到安全孔150和下蓋170的外周邊緣時，絕緣件160熔化(例如，融化)并且滲透到激光圖案155和175中以被熔接到安全孔150和下蓋170。因此，絕緣件160的頂表面和底表面變形，以與激光圖案155和175一致。例如，與激光圖案155和175對應的突出形成在絕緣件160的頂表面和底表面上。

第一激光圖案155a和第二激光圖案155b形成在安全孔150的底表面上。另外，第一激光圖案175a和第二激光圖案175b形成在下蓋170的頂表面上。在一些實施例中，第一激光圖案155a和第二激光圖案155b以及第一激光圖案175a和第二激光圖案175b以相同或基本相同的方式分別形成在安全孔150和下蓋170的相應位置處。因此，下面的描述將主要集中在形成在安全孔150上的第一激光圖案155a和第二激光圖案155b。

激光圖案155形成在安全孔150的底表面上。例如，激光圖案155形成在安全孔150的外周邊緣的底表面上，例如，形成在安全孔150的與上蓋140接觸的部分上。激光圖案155通過將激光束照射到安全孔150的底表面上來形成。激光圖案155包括：第一激光圖案155a，形成為靠近安全孔150的中心；第二激光圖案155b，與第一激光圖案155a間隔開(例如，分隔開)并且位于第一激光圖案155a的外側(例如，外部)處。如圖6中所示，第一激光圖案155a和第二激光圖案155b是環(huán)形的(例如，近似環(huán)形的)并且同心地形成。例如，第一激光圖案155a形成在安全孔150的外周邊緣的內(nèi)部處，第二激光圖案155b形成在安全孔150的外周邊緣的外部處。例如，第一激光圖案155a可以具有約10.7mm至約11.3mm范圍內(nèi)的直徑，第二激光圖案155b可以具有約12.3mm至約12.9mm范圍內(nèi)的直徑。

另外，如圖4中所示，第一激光圖案155a和第二激光圖案155b是從安全孔150的表面向內(nèi)凹進的凹槽。此外，第一激光圖案155a和第二激光圖案155b中的每個包括具有楔形形狀(例如，‘v’形)的一個或更多個凹槽。雖然圖4中示出的實施例包括形成在每個激光圖案中的四個凹槽，但是可以在每個激光圖案中形成多于或少于四個凹槽。另外，由凹槽形成的角度(α)可以是大約60度(例如，凹槽的底部可以形成大約60度的角度)。

第一激光圖案155a與第二激光圖案155b之間的距離d1為約0.8mm。另外，第一激光圖案155a和第二激光圖案155b中的每個的寬度d2為大約0.18mm。如果寬度d2小于約0.18mm，則絕緣件160會不足夠大以在安全孔150和下蓋170之間提供增大的結合力(或者會提供減小的結合力)。

此外，激光圖案155具有約0.05mm的深度t1。如果激光圖案155的深度t1小于約0.05mm，則相對少量的絕緣件160會熔化到激光圖案155中，從而減小了安全孔150與下蓋170之間的結合力。另外，如果激光圖案155的深度t1大于約0.05mm，則絕緣件160會不充分地熔化到激光圖案155中，從而在安全孔150與絕緣件160之間產(chǎn)生空的空間。在這種情況下，電解質(zhì)會滲透到空的空間中，從而減小安全孔150與下蓋170之間的結合力。

因為形成在下蓋170的表面上的激光圖案175具有與形成在安全孔150的表面上的激光圖案155的形狀相同或基本相同的形狀，所以可以不給出其詳細描述。

使用激光束形成激光圖案155和175以具有非常精細地形成的圖案。如上所述，激光圖案155和175中的每個具有相對小的寬度(例如，大約0.18mm)，在一些實施例中，激光圖案155和175中的每個包括多個凹槽。因此，安全孔150與絕緣件160之間以及絕緣件160與下蓋170之間的電解質(zhì)滲透路徑相對長，從而減少了電解質(zhì)滲透到安全孔150與絕緣件160之間以及絕緣件160與下蓋170之間的區(qū)域中。通常，如果通過使用模具在安全孔和/或下蓋上形成成型圖案，則每個成型圖案將具有比激光圖案155和175中的每個大的寬度，從而使電解質(zhì)容易地滲透到安全孔和/或下蓋與絕緣件之間的區(qū)域中。然而，根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過使用激光束在安全孔150和下蓋170的表面上形成精細地形成的激光圖案155和175，增加了安全孔150與絕緣件160之間以及絕緣件160與下蓋170之間的結合力，從而防止了電解質(zhì)滲透到安全孔150與絕緣件160之間以及絕緣件160與下蓋170之間的區(qū)域中。因此，改善了根據(jù)本發(fā)明的實施例的二次電池100的安全性。

在一些實施例中，安全孔150由金屬(例如，鋁)制成。當由鋁制成的安全孔150暴露于空氣中時，安全孔150被氧化以在其表面上形成薄的氧化物涂層150a。當通過將激光束照射到安全孔150上形成激光圖案155時，氧化物涂層150a被照射的激光束去除。例如，氧化物涂層150a不存在于安全孔150的形成有激光圖案155的區(qū)域中。同樣，在一些實施例中，下蓋170也可以由鋁制成。因此，薄的氧化物涂層170a形成在下蓋170的表面上，并且當通過將激光束照射到下蓋170上形成激光圖案175時氧化物涂層170a被去除。例如，氧化物涂層170a不存在于下蓋170的形成有激光圖案175的區(qū)域中。因此，絕緣件160熱熔解到去除了氧化物涂層150a和170a的激光圖案155和175中，從而進一步改善了安全孔150與下蓋170之間的結合力。

圖7是示出隨時間測量的電解質(zhì)浸漬試驗中的電流中斷裝置(cid)的抗拉強度的示圖。

在對比例中，二次電池包括通過使用模具在安全孔和/或下蓋的表面上形成的圖案。在示例中，二次電池包括通過使用激光束在安全孔和下蓋的表面上形成的激光圖案。對任意的二次電池執(zhí)行測試，以測量它們隨時間的抗拉強度。

如圖7中所示，在浸入電解質(zhì)中約30分鐘(0.5小時)后，對比例中的電流中斷裝置(cid)的抗拉強度減小至小于3n。相比之下，根據(jù)本發(fā)明的實施例的電流中斷裝置(cid)的抗拉強度即使在浸入電解質(zhì)中約120天后也保持在約100n或更大。例如，當根據(jù)本發(fā)明的實施例通過使用激光束在安全孔150和下蓋170中形成激光圖案155和175時，可以防止電解質(zhì)滲入安全孔150與絕緣件160之間以及絕緣件160與下蓋170之間的區(qū)域中(或減少了量的電解質(zhì)可以滲入安全孔150與絕緣件160之間以及絕緣件160與下蓋170之間的區(qū)域中的電解質(zhì)的量)，從而改善了安全孔150與絕緣件160之間以及絕緣件160與下蓋170之間的結合力。

雖然已經(jīng)具體示出和描述了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的二次電池，但是本領域普通技術人員將理解的是，在不脫離由所附權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，在這里可以做出形式和細節(jié)上的各種變化。