[发明专利]确保良好安全性的电化学装置

说明书

技术领域

本发明涉及中心销组件的结构，该中心销插入电化学装置的卷绕 型电极组件的卷绕中心，该电化学装置具有容纳卷绕型电极组件的壳 体。更具体地，本发明涉及一种中心销组件，其适合在电化学装置受 到外界的物理冲击(例如挤压、震动)时、内部温度上升时、和/或当 该装置被过充电时，保障该电化学装置的安全性。

背景技术

本领域中公知，随着近来电子设备不断向紧凑化和轻型化方向发 展以及便携式电子装置的广泛使用，对具有高能量密度的锂二次已进 行了广泛的研究开发。

锂二次电池分别使用适合锂离子嵌入和脱出的物质作为其阴极和 阳极，并且有机电解质或聚合物电解质填充在阴极和阳极之间的空间 中。锂二次电池基于当锂离子分别自阴极和阳极嵌入及脱出时发生的 氧化和还原反应来产生电能。

然而，锂二次电池具有安全性问题，并且已经做出了多种努力以 解决该问题。

假如锂二次电池被过充电，则过量的锂从阴极脱出并嵌入阳极。 结果是，具有非常高的反应性的锂金属沉积在阳极表面上。阴极也变 得热不稳定。用作电解质的有机溶剂发生分解反应，所产生的急剧的 放热反应使得该电池着火或爆炸。

此外，使用可燃性非水电解质的锂二次电池常因以下原因而着火 或爆炸：当电池的内部温度上升时由电解质的分解反应产生的可燃性 气体；由电解质和电极之间的反应产生的可燃性气体；或由阴极的分 解产生的氧气。

此外，假如电池被重物碾压、假如电池受到强烈冲击、或假如电 池被暴露于高温，就会出现安全性问题。特别地，假如钉子刺入电池、 假如电池被挤压、假如电池受到冲击、或假如电池被暴露于高温，电 池内的阴极和阳极将局部短路。结果是，过量的电流局部流动并产生 热量。由局部短路导致的短路电流的量与电阻成反比，从而大量的短 路电流流向具有低电阻的部位。在这种情况下，在短路部位周围局部 地产生非常大量的热量。

假如热量产生在电池内，则组成电池内部的阴极、阳极和电解质 将相互反应或燃烧。这个反应是高度放热的，从而电池最终将着火或 爆炸。因此，必须避免电池内部出现这样的急剧发热。

为提高过充电情形下的安全性，一种尝试是向非水电解质中加入 添加剂。然而，如上所述，当钉子刺入电池时，当电池被挤压时，当 电池受到冲击或当电池被暴露于高温时，仅通过向非水电解质添加添 加剂并不能保障安全性。

发明内容

据此，本发明的一个目标是提供一种中心销组件，其适合在插入 卷绕型电极组件的卷绕中心的中心销占据的有限空间中执行多种功 能，特别是与电化学装置的安全性有关的功能。更具体地，本发明的 目标是提供一种中心销组件，其适合在电化学装置受到外界的物理冲 击(例如挤压、震动)时、当内部温度上升时、和/或当该装置被过充 电时，保障该电化学装置的安全性。

为了实现上述目标，本发明提供一种插入电化学装置的卷绕中心 的中心销组件，该电化学装置具有容纳卷绕型电极组件的壳体，该中 心销组件包括：通过将平面基材卷绕成管状而制成的中心销，该平面 基材具有至少两个压花型凸出物，或至少两个预定形状的不连续凹痕； 放置在中心销内的空间中的容器，该容器容纳能够提高该装置安全性 的物质。

本发明还提供一种电化学装置，其包含：通过堆叠和卷绕第一隔 膜、具有第一电极接头的第一电极板、第二隔膜、和具有第二电极接 头的第二电极板而获得的卷绕型电极组件；容纳该卷绕型电极组件的 壳体；和上述插入该卷绕型电极组件的卷绕中心的中心销组件。

附图说明

图1示出了现有技术中具有被中心销卷绕的电极组件的电化学装 置。

图2简要地示出了制造本发明的中心销的过程。

图3示出了具有至少两个预定形状的不连续凹痕的示例性平面基 材。

图4示出了如何使用根据本发明的一个实施方案的中心销组件来 组装电池。

图5简要地示出了根据本发明的一个实施方案的中心销组件如何 确保安全性。

图6a至6f简要地示出了本发明的多种示例性容器。

图7示出了如何通过将容器插入本发明的中心销来组装中心销组 件。

具体实施方式

下面，将更详细地解释本发明。