[發明專利]使用熱縮管的安全開關和包括這種開關的二次電池

有效

• 申請號: 200780034498.1
• 申請日: 2007-07-14
• 公開（公告）號: CN101517781A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 柳志憲;崔亭熙;申榮埈
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M2/10
• 分類號: H01M2/10
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐 燕;楊 勇

技術領域

本發明涉及一種安全開關，其包括一個當暴露在超過一預定溫度水平的溫度中時能夠收縮的管(“熱縮管”)，并且更具體地，涉及一種以下述結構構建的安全開關，在該結構中的熱縮管的長度可變，以控制電流傳導，熱縮管的一端是固定的，而該熱縮管的另一端連接到電線連接部，以通過當該熱縮管因熱而變化時而引起該熱縮管的長度改變，從而來實現電流傳導或電流中斷，借此，當電池的內部溫度因該電池的異常工作而過度地升高，導致電池過熱時，熱縮管收縮以操作該安全開關，以使外部充電電流中斷，從而，電池的進一步充電被阻止，由此大大地提高了電池的安全性。

背景技術

隨著移動設備被不斷開發，并且對這樣的移動設備的需求增加，對作為移動設備的能源的電池的需求也急劇地增加。相應地，對滿足各種需要的電池也進行了許多研究。

基于電解質的構造，鋰二次電池可以被分類為：鋰離子電池、鋰離子聚合物電池或鋰聚合物電池。鋰離子電池是一種以下述結構構建的電池：在該結構中具有陰極/分隔板/陽極布置的電極組件被充滿鋰電解質溶液；鋰聚合物電池是一種以下述結構構建的電池：在該結構中固體電解質被用作電解質，以使固體電解質充當分隔板。鋰離子聚合物電池是一種介于鋰離子電池和鋰聚合物電池之間的電池。具體地，鋰離子聚合物電池以下述結構構建：在該結構中陰極和陽極被耦合到分隔板，并且它們的耦合區被充滿鋰電解質溶液。

基于電池殼的形狀，鋰二次電池可以被分類為：圓柱形電池、棱形電池或袋形電池。圓柱形電池或棱形電池是一種以下述結構構建的電池：在該結構中電極組件被安裝在金屬容器中。袋形電池是一種以下述結構構建的電池：在該結構中電極組件被安裝在由鋁薄板制成的袋形殼中。

與這樣的電池有關的待解決的主要問題之一是，提高電池的安全性。例如，鋰二次電池可以因電池內的高溫和高壓而爆炸，這可以由電池的異常工作導致，諸如：電池內部短路、電池超過允許的電流和電壓的過充電、電池暴露在高溫中、電池墜落或電池因外部撞擊而變形。

因此，在開發鋰二次電池時必須考慮的事情是，確保電池的安全性。已做出多種嘗試來確保電池的安全性。例如，日本專利申請公布第2005-285429號公開了一種具有非水電解質的二次電池，其以下述結構構建：熱縮樹脂被用作一種用于將剪應力施加于陽極集電器的裝置，該陽極集電器具有不形成陽極活性材料的區域，在電池過充電期間，當鋁-鋰合金形成時，在不形成陽極活性材料的區域內，與陰極活性材料相對的那部分的陽極集電器被削弱，借此，通過切斷該部分，電流被中斷。然而，上述技術具有的問題是，電池的過熱一直持續到A1-Li合金形成，從電池外部引入的電流中斷僅在合金形成區充分形成以及由此切斷集電器之后才是可能的，由此不可能確保電池的可靠工作。

此外，日本專利申請公布第2003-243036號公開了一種圓柱形二次電池，其以下述結構構建：在該結構中由熱縮材料制成的絕緣層被布置在芯核(core)與陰極集電環或陽極集電環之間，當電池異常時，電極電流流動，芯核與集電環彼此接觸，從而使得電極內的電流被中斷。然而，該絕緣層僅對于以一種難以將安全部件安裝于電池外部的結構來構造的圓柱形電池有意義。

在另一方面，韓國專利申請公布第2006-0054635號公開了一種包括蓋組件的鋰二次電池，該鋰二次電池具有安全排架(safety?bent)和電流中斷設備，并以下述結構構建：在該結構中電流中斷設備進一步包括以一預定形狀形成的熱縮膜，該熱縮膜的一端固定在外環與絕緣環之間，該熱縮膜具有一預定形狀的切除部(cutout?part)，以允許一雙金屬件接觸安全排架，當電池的溫度增加時，該熱縮膜使雙金屬件與安全排架絕緣。然而，根據此技術，熱縮膜使雙金屬件與安全排架絕緣，結果是，當雙金屬件與安全架二者之一出故障時，電池的工作就不能執行。此外，包括雙金屬件和安全排架使得制造過程復雜化，并增加了制造成本。

因此，亟需一種設備，用于當電池出現異常時，迅速且靈敏地中斷外部充電電流。

發明內容

因此，做出了本發明來解決上述問題和其他仍待解決的技術問題。

作為解決上述問題的許多廣泛深入的研究和實驗的結果，本發明的發明人開發出一種使用熱縮管作為操作設備的安全開關，并發現，當電池的溫度超過一預定溫度水平時，熱縮管收縮，以可靠地中斷外部充電電流或強制地消耗積聚在電池組電池內的能量，由此大大地提高了電池的安全性。本發明基于這些發現而完成。