具有定电压装置的二次电池制造方法及图纸

本发明专利技术公开了具有用于防止二次电池被过度过充电的定电压装置的二次电池。定电压装置的击穿电压低于二次电池的爆炸电压或着火电压，因而即使二次电池的电压升高超过过充电电压，在二次电池爆炸或着火前也会发生放电操作，从而保护了二次电池免于爆炸或着火。在二次电池的最大充电电压下，定电压装置的漏电流值小于二次电池容量值的０．０５％，或定电压装置的击穿电压高于二次电池的最大充电电压。因此，定电压装置很少产生漏电流，即使用最大充电电压对二次电池充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有定电压装置的二次电池。更特别地，本专利技术涉及具有能防止二次电池意外着火或爆炸的定电压装置的二次电池。另外，本专利技术涉及防止由二次电池过充电引起的二次电池意外着火或爆炸的方法。
技术介绍
二次电池为可再充电电池，包括Ni-Cd电池、Ni-MH电池和锂离子电池。最近，能量密度高于Ni-Cd电池或Ni-MH电池的锂离子电池已被广泛使用。锂离子电池可被制造得小型化且轻质化，因而锂离子电池可有效地用作便携式电子设备如便携式电话、可携式摄像机或笔记本电脑的电源。另外，锂离子电池被广泛用作电动车辆的电源，因而锂离子电池目前已被关注作为下一代储能介质。但是，二次电池尤其是锂离子电池容易因过充电而损坏。这种过充电可导致锂离子电池的意外着火或爆炸，从而引发危险事故或性能损失。因此，有必要防止或限制二次电池的过充电或解决由二次电池过充电带来的问题。例如，当锂离子电池被过充电时，锂离子电池的正极活性材料和电解液之间副反应发生增加。这种副反应破坏了正极活性材料的结构，同时引起电解液的氧化反应。同时，锂可沉积在由石墨等组成的负极活性材料上。如果二次电池的电压在二次电池已被过充电的状态下升高，则会发生二次电池的意外着火或爆炸。如果二次电池用于高压电源，则上述问题会变得严重。例如，在-->通过点烟器(cigar jack)用车辆电源对锂离子二次电池充电时，在汽车的情况下施加12V，在货车的情况下通过并联连接两个12V的电源施加24V。在这种情况下，如果偏离二次电池标准的过量电压突然被施加到二次电池上，则会发生危险事故，因而有必要提供能有效保护二次电池免受过量电压的安全装置。同时，最近对能以低成本制造的具有简单结构的安全装置有巨大需求。也就是说，需要提供比装备有保护电路如PTC电路的常规安全装置结构简单的廉价安全装置。目前，二次电池的电解质、隔膜和电极的结构特征已得到改进，因而电解质和电极组件具有能防止二次电池过充电的安全装置。因此，具有各种通过没有利用保护电路而只使用裸电池来制造二次电池的尝试，以便降低二次电池的制造成本。但是，即使在这种情况下，在二次电池中也应提供基本安全装置来防止二次电池的过充电或由二次电池过充电引起的意外事故。例如，日本专利未审公布5-325943和2003-284237以及美国专利6331763公开了作为二次电池安全装置的齐纳二极管和热熔丝。根据上述常规技术，两个彼此并联连接的热熔丝和一个齐纳二极管被插入到二次电池中。在这种情况下，当二次电池被过充电时，电流可流向齐纳二极管而不是电池，因而连接到齐纳二极管的热熔丝由于施加到齐纳二极管的过量电流产生的热被断开，从而关闭施加到二次电池上的电流。日本专利未审公布5-325943和2003-284237公开了优选使用击穿电压(齐纳电压)类似于或高于电池最大充电电压的齐纳二极管。另外，美国专利6331763公开了击穿电压低于电池最大充电电压的齐纳二极管。-->如果齐纳二极管的击穿电压低于电池的充电电压或如果齐纳二极管的击穿电压类似于或稍高于电池的充电电压，则可防止电池过充电。但是，在这种情况下，齐纳二极管可能具有漏电流。也就是说，上述常规技术不能解决由齐纳二极管的漏电流引起的电池自放电问题。本领域中通常已知齐纳二极管在低于齐纳二极管击穿电压至少1V的预定电压下具有漏电流。因此，在电池的情况下，齐纳二极管不可避免地在电池工作电压范围内(小于4.2V)会引起漏电流。如果漏电流发生在与电池正极和负极连接的装置处，则电池会被自放电，从而在电池充电后电池的工作时间被减少，而且会缩短电池寿命。因此，根据上述常规技术，电池中总是发生电流减小。也就是说，如果漏电流发生在电池正极和负极之间连接的装置处，则电池被自放电，从而缩短了电池寿命。因此，如果在电池正极和负极之间连接齐纳二极管，则电池中总是发生电流减小。如果在电池充电电压中不会引起漏电流的齐纳二极管用于电池，则当电池被过充电时，电流不能被充分地放出。另外，当高电流被施加到齐纳二极管时，齐纳二极管被击穿，从而齐纳二极管不能起它原来的作用，如果电压升高，电阻也会增加，从而电流被中断。同时，根据上述常规技术，当齐纳二极管受到过热时，利用热熔丝也会切断电流。但是，在这种情况下，在电池充电电压(4.2V-4.5V)下难以防止齐纳二极管的漏电流，因为热熔丝应在超过60℃的温度下工作，60℃是电池的正常工作温度，并且需要至少0.5V的电压差以允许齐纳二极管适合于50-200mA的电流，该电流为通常使用的二次电池正常充电电流，以达到60℃的温度。尤其是当需要施加50-200mA的电流到齐纳二极管而不会引起电池过充电时，在电池充电电压((4.2V-4.5V)下不能引起漏电流的上述齐纳二极管是不适用的。尽管上述常规技术公开了电池的充电/放电循环，但它们没有建议对齐纳二极管漏电流引起的电池自放电的解决方案。-->
技术实现思路
本专利技术的专利技术人对具有安全装置的二次电池进行了调查和研究，其中安全装置能通过防止由二次电池过充电引起的二次电池意外着火或爆炸来保护二次电池免受意外事故，同时使二次电池工作电压范围内的漏电流最小。结果，本专利技术的专利技术人发现，通过使用击穿电压比二次电池工作电压高且具有低的漏电流水平的定电压装置可获得上述安全装置。因此，本专利技术的一个目的是提供一种具有定电压装置作为能保护二次电池免受二次电池过充电引起的事故的安全装置的二次电池，其中在二次电池的工作电压范围可减小漏电流，并可防止二次电池的意外着火或爆炸和二次电池的过度过充电。本专利技术的另一目的是提供防止由二次电池过充电引起的二次电池意外着火或爆炸的方法。为了达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种二次电池，包括：在二次电池的正极和负极之间并联连接的定电压装置，其中定电压装置的击穿电压低于二次电池的爆炸电压或着火电压，并且在二次电池的最大充电电压下，定电压装置的漏电流值小于二次电池容量值(用“电流×小时”的单位表示)的0.05％。如果在二次电池的最大充电电压下出现漏电流值小于容量值的0.05％的漏电流，则在二次电池的工作电压范围内可忽略漏电流。根据本专利技术的另一方面，定电压装置的击穿电压比二次电池的最大充电电压高至少15％并小于二次电池的爆炸电压或着火电压。-->定电压装置的击穿电压低于二次电池的爆炸电压或着火电压，因而即使二次电池的电压升高超过过充电电压，在二次电池爆炸或着火前也会发生放电操作，从而保护二次电池免于爆炸或着火。在二次电池的最大充电电压下，定电压装置的漏电流值小于二次电池容量值的0.05％，或定电压装置的击穿电压高于二次电池的最大充电电压，这样，即使用最大充电电压对二次电池充电，定电压装置也很少产生漏电流。根据本专利技术的又一个方面，提供一种防止由二次电池过充电引起的二次电池爆炸或着火的方法，该方法包括步骤：制备具有正极和负极的二次电池；在二次电池的正极和负极之间并联连接定电压装置，其中定电压装置的击穿电压比二次电池的最大充电电压高至少15％并小于二次电池的爆炸电压或着火电压。附图说明当结合附图时，从下面的详细描述中将更清楚本专利技术的上述和其它目的、特征和优点。图1为图示与施加到1W 4.3V(齐纳电压)齐纳二极管上的电压对应的漏电流区和击穿区的图，其中齐纳二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
二次电池，包括：在二次电池的正极和负极之间并联连接的定电压装置，其中定电压装置的击穿电压低于二次电池的爆炸电压或着火电压，并且在二次电池的最大充电电压下，定电压装置的漏电流值小于用“电流×小时”单位表示的二次电池的容量值的０．０５％ 。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2004-8-20 10-2004-00659281.二次电池，包括：在二次电池的正极和负极之间并联连接的定电压装置，其中定电压装置的击穿电压低于二次电池的爆炸电压或着火电压，并且在二次电池的最大充电电压下，定电压装置的漏电流值小于用“电流×小时”单位表示的二次电池的容量值的0.05％。2.根据权利要求1的二次电池，其中定电压装置为齐纳二极管或变阻器。3.根据权利要求2的二次电池，其中定电压装置为齐纳二极管，其中齐纳二极管逆方向连接。4.根据权利要求1的二次电池，其中二次电池包括锂离子电池。5.根据权利要求4的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张诚均，曹正柱，李在宪，李濬焕，房义勇，河秀玹，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]