[发明专利]棱柱外壳型锂离子充电电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种棱柱外壳型锂离子电池，更特别地，涉及一种棱柱外壳型锂离子充电电池，其提高了对应增大的内部压力安全排气孔的运行可靠性。

背景技术

随着电子工业的发展，部分电子器件已经被小型化且由此发展了各种便携电子器件。电池用作这种便携电子器件的电能供应，其中由于二次电池可以再充电和再使用，所以二次电池比一次电池成本效率更高。因此，小尺寸和高容量的各种二次电池已得到发展并应用广泛。特别地，由于锂二次电池能够对于它们的体积和重量积累大量能量，所以其作为便携电子器件的电能供应已得到广泛应用。

虽然最近已生产出袋型锂充电电池，但是外壳型锂充电电池已得到普遍生产，在该外壳型锂充电电池中包括正电极、负电极和安置于两电极之间的隔离板的电极组件与电解液一起包封在金属外壳中。这种外壳型充电电池可分类为设计为提高容量的圆柱形电池和为减小它的体积和增加便携性设计为厚度薄的棱柱电池。

锂离子充电电池一般由形成正电极的正电极活性材料和形成负电极的负电极活性材料制成。LiCoO₂(锂钴氧化物)、LiNiO₂(锂镍氧化物)、Li₂MnO₄(锂锰氧化物)和包括从锂离子能插入和脱离的由钴、镍和锰组成的组中选出至少两种的氧化物固溶体锂盐用作正电极活性材料。锂离子也能进入(intercalation)和脱离(deintercalation)的各种碳结构用作负电极活性材料。这两种电极活性材料都以包括粘结剂、溶剂、导体等的浆液的形式制成，并且涂敷在集电器的表面上，由此形成两个电极。

用于防止两电极之间电接触的隔离板安置在其间且电解液必须设立在两电极之间以实现基于锂离子的电流在其中流动。

锂电池具有高充电/放电运行电压，其中在电解液和电极材料之间可发生副反应。电解液和电极材料之间的副反应可在运行时由热引起的高温下发生。结果，产生了气体以增大电池的内部压力，因此电池膨胀。此外，在石墨负电极情况下，当插入锂离子以充电时石墨负电极的体积会增大，这导致电极组件和电池的膨胀。

气体产生和电池内部压力增大主要源于电池中不正常的反应，如果这种不正常反应的发生超过了特定的水平，电池就会膨胀，这当然降低了电池的安全性。因此，为给内部压力增大超过特定的水平作准备，例如安全排气孔的安全器件设立为使用增大的内部压力阻止电池运行。

然而，即使电池在常规条件下运行，也会产生一些气体且在充电电池情况下外壳会膨胀。但是，如果将外壳制造为易于膨胀，由膨胀引起的外壳形状的改变会导致外壳内部压力的降低并且排气孔很难迅速地起作用。

外壳的膨胀还使得具有膨胀外壳的电池很难应用或嵌入到电/电子器件中。

因此，应该防止膨胀的外壳、外壳形状的改变并且安全排气孔应该在内部压力的精确范围内运行。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种棱柱外壳型锂离子充电电池，其具有形成如上所述的安全排气孔解决安全问题的结构。

本发明的另一目的是一种棱柱外壳型锂离子充电电池，通过集中由增大的内部压力在棱柱电池的外壳中产生的扭曲力而使其易于爆裂，由此提高锂离子充电电池的安全性。

为了实现本发明的目的，提供了根据本发明的棱柱外壳型锂离子充电电池，其包括用于产生电的电极组件、容纳电极组件的棱柱外壳和包括封闭棱柱外壳顶表面开口的封盖板的封盖组件。棱柱外壳具有含开口的顶表面、底表面和最大面积表面。最大面积表面包括防止扭曲部分和形成在防止扭曲部分外围的外部的薄弱部分。

薄弱部分可形成为在防止扭曲部分外围的外部所形成的线。防止扭曲部分可形成为基本上平行于从顶表面延伸到底表面的第一方向的线，或防止扭曲部分可形成为倾斜于第一方向的线。沿薄弱部分的线形成V形凹槽。薄弱部分的线可形成为沿防止扭曲部分的外围弯曲的曲线。

薄弱部分形成为比最大面积表面的中心更靠近封盖组件，其中薄弱部分形成为基本上平行于顶表面，和防止扭曲部分可形成为基本上平行于从顶表面延伸到底表面的第一方向的线形，其中防止扭曲部分具有突出或凹陷形。薄弱部分可形成为翻转的U形，其中翻转的U形薄弱部分的顶端比翻转的U形薄弱部分的底端更靠近封盖组件，和由翻转的U形薄弱部分以线形防止扭曲部分从第一末端朝向底表面经过翻转的U形薄弱部分的底端延伸的形式包围线形防止扭曲部分的第一末端。