[发明专利]双重密封的盖组件和包括该盖组件的圆柱形二次电池

说明书

技术领域

本发明要求2009年9月30日向韩国专利局提交的韩国专利申请No.10-2009-0093428的优先权，该韩国申请的全部内容在此通过引用的方式并入。

本发明涉及一种盖组件和包括该盖组件的电池，更具体地，涉及用于圆柱形二次电池的盖组件和包括该盖组件的圆柱形二次电池，在该盖组件中，电流中断装置(CID)的支撑单元安放在垫圈的倾斜部或阶梯部中，因此将该电池双重密封，从而防止电解液泄漏。

背景技术

根据电池外壳的形状，二次电池可以分为圆柱形电池、角形电池(angular battery)和袋状电池，在圆柱形电池和角形电池中，电极组件内嵌在圆柱形或角形的金属容器内，而在袋状电池中，电极组件内嵌在由铝制层压板制成的袋状外壳内。

另外，内置在电池外壳中的电极组件是电力产生装置，其构造成具有由正电极、隔离膜和负电极堆叠而成的堆叠结构，且能够充电和放电。该电极组件可分为涡卷式结构和堆叠式结构，在涡卷式结构中，涂有活性材料的、长片型的正电极和负电极在隔离膜介于它们之间的情况下被卷绕，而在堆叠式结构中，具有特定尺寸的多个正电极和多个负电极在隔离膜介于它们之间的情况下被依次堆叠。在这些类型中，涡卷式结构的电极组件应用得最广，因为它在如下方面是有利的：容易制造，且单位重量的能量密度高。涡卷式结构的电极组件主要用于圆柱形电池。

然而，涡卷式结构的电极组件可能由于电池充放电时经历的反复膨胀和收缩而变形。在此过程中，应力集中于电极组件的中心部，因此，电极穿透隔离膜并然后与金属中心销接触，从而导致内部短路。有机溶剂可能因为该内部短路产生的热量而分解并产生气体，并且该电池可能因为其内的气体压力升高而爆炸。电池内气体压力的这种升高甚至可能在外部冲击产生内部短路时发生。

为了解决电池的上述安全问题，在圆柱形电池的盖组件内通过垫圈来固定安全元件和顶盖，所述安全元件例如是：用于排出高压气体的安全通气件、用于在高温时中断电流的正温度系数(下文称为‘PTC’)元件、以及用于在电池的内部压力升高时中断电流的电流中断装置(下文称为‘CID’)，所述顶盖形成用于保护这些元件的突出型端子。

该盖组件被构造成：以垫圈包围上述部件(包括安全通气件、PTC元件、CID和顶盖)的外周的方式来实质上防止电池内的电解液泄漏到外部。因此，如果电解液不经由置于电池最内侧的安全通气件与包围该安全通气件的外周的所述垫圈之间的界面泄漏，则电解液不会经由金属材料之间的界面、例如该安全通气件与PTC元件之间的界面以及PTC元件与顶盖之间的界面泄漏。

然而，在电池充放电的过程中，由于掉落和外部冲击等，一部分电解液实质上会经由垫圈与安全通气件之间的界面泄漏。这就存在一个问题：电解液可能容易经由这些金属材料之间的界面而泄漏到外部。也就是说，这些金属材料之间的界面的附着强度较低。因此，与垫圈和其关联的元件之间的界面相比，一旦电解液被引入到这些金属材料之间的界面处，可能更容易泄露到外部。

因此，非常需要一种能够减少电解液从盖组件泄漏的现象的技术。

与这种需要相关地，日本未审专利申请公报No.2006-286561、日本未审专利申请公报No.2005-100927、日本未审专利申请公报No.2002-373711等已经公开了具有在顶盖下方设置的垫圈的盖组件。然而，在上述专利申请公报中公开的盖组件由于包围和密封其安全装置的外周的垫圈具有复杂形状而难以制造，并且，由于电解液从其金属材料(安全通气件、PTC元件和顶盖)之间的界面处泄漏而不能根本上解决上述问题。

图1是示出了常规的圆柱形二次电池的上部结构的截面视图。

参考图1，通过如下方式来制造电池100：将电极组件300(即电力产生装置)插入到容器200内，将电解液注入容器200，并将盖组件400安装在容器200的上部开口上。

盖组件400包括顶盖410、用于中断过电流的PTC元件420、以及用于降低内部压力的安全通气件430。顶盖410、PTC元件420和安全通气件430紧密地附着并布置在垫圈500内，该垫圈500被构造成用于维持气密性并安装在容器200的上部卷边单元210上。

顶盖410具有向上突出的中心部且通过与外部电路接触而用作正电极端子。在顶盖410中通过穿孔而形成有用于排出气体的多个贯通孔(未示出)。安全通气件430的底部经由电流中断安全装置440和正电极引线310连接到电极组件300的正电极。