[发明专利]具有提高的生产率的帽组件和包括该帽组件的圆筒形电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有提高的生产率的帽组件和包括该帽组件的圆筒形电池单体，更具体地，涉及一种安置在电池的圆筒形容器的敞口上端上的帽组件，该电池被构造为具有以下结构：阴极/分离膜/阳极结构的电极组件(凝胶卷)安装在所述圆筒形容器中；所述帽组件包括：为了安全而连接到电流中断装置(CID)的安全通气件；突出的顶帽，该顶帽沿着安全通气件的外周连接到安全通气件；以及垫圈，该垫圈安装在顶帽的外周处，其中，阴极突片通过焊接而附接到阴极的未涂覆有阴极活性材料的未涂覆部分，并且，所述垫圈设置有从垫圈的下端外周向上凹陷的至少一个凹槽，以在制造电池时便于所述CID和阴极突片之间的焊接。

背景技术

随着移动设备的日益发展以及对这种移动设备的需求增加，对二次电池的需求也急剧增加了。在这种二次电池中，锂二次电池具有高的能量密度和工作电压、以及良好的保存和寿命特性，锂二次电池已广泛用作各种电子产品和各种移动设备的能量源。

基于电池外壳的形状，二次电池可以分为：圆筒形电池，其具有安装在圆筒形金属容器中的电极组件；棱形电池，其具有安装在棱形金属容器中的电极组件；或者袋状电池，其具有安装在由铝制层压板形成的袋状外壳中的电极组件。圆筒形电池的优点在于：圆筒形电池具有较大容量并且结构稳定。

安装在电池外壳中的电极组件用作发电元件，具有能够充电和放电的阴极/分离膜/阳极堆叠结构。电极组件可以分为：凝胶卷式电极组件，它被构造为具有以下结构：其中，长片材状的阴极和长片材状的阳极在分离膜布置在阴极和阳极之间的状态下被缠绕，该阴极和阳极上涂布有活性材料；堆叠式电极组件，它被构造为具有以下结构：其中，具有预定尺寸的多个阴极和具有预定尺寸的多个阳极在分离膜分别布置在这些阴极和阳极之间的状态下依次堆叠；或者堆叠/折叠式电极组件，它是凝胶卷式电极组件和堆叠式电极组件的组合。凝胶卷式电极组件的优点在于：凝胶卷式电极组件易于制造并具有高的单位重量能量密度。

与上文相结合，图1中示出了常规圆筒形二次电池的结构。

参考图1，圆筒形二次电池10通常包括：圆筒形容器20；凝胶卷式电极组件30，凝胶卷式电极组件30安装在容器20中；帽组件40，帽组件40联接到容器20的上端；以及压接区域50，帽组件40安装在该压接区域50处。

电极组件30被构造为具有以下结构：其中，阴极31和阳极32在分离膜33布置在阴极31和阳极32之间的状态下被缠绕成凝胶卷形状。连接到帽组件40的阴极突片34附接到阴极31。连接到容器20下端的阳极突片(未示出)附接到阳极32。

同时，锂二次电池的缺点在于：锂二次电池的安全性低。例如，当电池被过度充电到约4.5V或更高时，阴极活性材料将分解，在阳极处出现锂金属的树枝状生长(dendritic growth)，并且电解质将分解。此时，电池产生热量，导致上述分解反应和若干个副分解反应快速进行，最终，电池可能着火并爆炸。

因此，为了解决上述问题，通常的圆筒形二次电池包括在电极组件和顶帽之间限定的空间内安装的电流中断装置(CID)和安全通气件，以在二次电池发生故障时中断电流并释放内部压力。

具体地，帽组件40包括：构成阴极端子的顶帽41；正温度系数(PTC)元件42，用于在电池的内部温度升高时通过大幅增加电池的电阻来中断电流；安全通气件43，用于在电池的内部压力升高时中断电流和/或排出气体；绝缘构件44，绝缘构件44将安全通气件43除了特定部分之外均与帽板45电气隔离；以及连接到阴极突片34的帽板45，该阴极突片34附接到阴极31。帽组件40构造成具有以下结构：其中，顶帽41、PTC元件42、安全通气件43、绝缘构件44和帽板45被依次堆叠。

压接区域50形成在容器20的上端处，以便帽组件40能够安装到容器20的敞口上端。更具体地，通过如下步骤来形成该压接区域50：对容器20的上端进行卷边以便在容器20的内侧处形成卷边部21；将帽板45的外周、绝缘构件44的外周、安全通气件43的外周和顶帽41的外周依次插入到垫圈60中；然后，弯曲该容器20的上端。结果，压接区域50以包围位于该压接区域50内侧处的垫圈60的形状而形成。通过压接和挤压而将帽组件40安装在压接区域50处。

然而，因为阴极突片34和帽板45之间的焊接在垫圈60的内侧下端处执行，所以，由于该垫圈的下端外周的结构，可能会引起干涉。结果，阴极突片和所述帽板之间的接触可能变差。

另外，当电池跌落或外部冲击施加到电池时，上述凝胶卷可能在特定方向上转动或者上下移动，结果，在阴极突片接触区域处可能发生短路。