具有优异的生产率和安全性的二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种二次电池，其具有其中具有正极/隔膜/负极结构的卷状物安装在圆筒状电池壳中、并且板状绝缘体安装在所述卷状物顶部的结构，其中所述绝缘体具有多孔结构，在所述多孔结构中多个细孔在纵向上、或者在横向和纵向上连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了一种二次电池，其具有其中具有正极/隔膜/负极结构的卷状物安装在圆筒状电池壳中、并且板状绝缘体安装在所述卷状物顶部的结构，其中所述绝缘体具有多孔结构，在所述多孔结构中多个细孔在纵向上、或者在横向和纵向上连通。【专利说明】具有优异的生产率和安全性的二次电池
本专利技术涉及具有优异的生产率和安全性的二次电池。更具体地，本专利技术涉及具有如下结构的二次电池:其中具有正极/隔膜/负极结构的卷状物(jelly-roll)安装在圆筒状电池壳中、并且板状绝缘体(insulator)安装在所述卷状物的顶部，其中所述绝缘体具有多孔结构，在所述多孔结构中多个细孔在纵向上、或者在横向和纵向上连通。
技术介绍
与移动装置相关的技术的开发以及为此的需求增加已经使得对作为能源的二次电池的需求快速增加。在二次电池中，将具有高能量密度、高驱动电压以及优越的存储和寿命特性的锂二次电池广泛用作包括移动装置的各种电类产品的能源。根据电池壳的形状，二次电池可分成分别安装在圆筒状和矩状金属罐中的圆筒状和矩状电池，以及安装在由铝层压片制成的袋状壳中的袋状电池。其中，圆筒状电池具有容量相对高和结构稳定性优越的优势。安装在电池壳中的电极组件是使得能够充放电的发电装置，其具有正极/隔膜/负极层压体结构，并且分成:卷状物型，其中包含设置在各自由涂布有活性材料的长片制成的正极和负极之间的隔膜的电极组件被卷绕；堆叠型，其中将多个正极和多个负极依次层压，使得隔膜被设置在正极和负极之间；以及堆叠/折叠型，其为卷状物型和堆叠型的组合。其中，卷状物型电极组件具有制造容易和每单位重量的能量密度高的优势。在这点上，图1中示出常规的圆筒状二次电池。图2和图3的平面图中示出通常用于圆筒状二次电池的绝缘体。参考图2和图3，通过如下制造圆筒状二次电池100:将卷状物型(卷绕型)电极组件120安装在电池壳130中，将电解质注射到电池壳130中，并且将具有电极端子(例如正极端子；未示出)的盖组件(cap assembly) 140结合到壳130的开放顶部。通过如下获得电极组件120:将隔膜123插在正极121和负极122之间，并且将所得结构卷绕成圆形。将圆筒状中心销150插入到卷状物的核心(中心)。中心销150通常由金属制成以赋予预定强度，并且具有圆曲板材料的中空形圆筒状结构。这种中心销150安置和支撑电极组件，并且用作使得能够排放在充放电和运行期间由内部反应所产生的气体的通道。另外，板状绝缘体180a被安装在电极组件120的顶部，并且在其中心具有与中心销150的通孔(through hole) 151连通以便排放气体的开口 181a，并且将电极组件120的正极极耳(cathode tap) 142连接到盖组件140的盖板145。然而，布置在卷状物顶部的绝缘体180a是阻断使得在将电解质注射到电池的过程中能够使电解质渗透到电池中的通道的结构。因此，电解质仅通过与中心销150连通的开口 181a以及除绝缘体180a以外的区域而渗透到电池中，由此注射电解质会不利地需要长时间并因此导致生产率劣化。为了提高电解质的渗透性，如图3中所示，提出具有其中在开口 181b周围形成多个通孔182b的结构的部分连接构件180b。然而，发现这种结构具有严重的安全性问题。也就是说，在制造和/或组装盖组件140、电池壳130等的过程中产生的导电杂质粒子如金属粉末会通过贯穿绝缘体180b的通孔182b而渗透到电极组件120中，由此不利地导致出现短路或电池寿命劣化。因此，对提高电解质的注射处理性并且防止在组装电池的过程中弓I入异物从而延长寿命的二次电池的需求日益增大。
技术实现思路
技术问题因此，为了解决有待解决的上述和其它技术问题而作出了本专利技术。作为用于解决上述问题的各种广泛而深入的研究和实验的结果，本专利技术人开发了具有下述特定形状的绝缘体，并且发现所述绝缘体会大大提高电解质的注射性、防止在卷状物中引入在诸如熔接(beading)的组装过程期间产生的异物，并从而防止电池缺陷且提高安全性。已经基于该发现完成了本专利技术。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种具有如下结构的二次电池:其中具有正极/隔膜/负极结构的卷状物安装在圆筒状电池壳中、并且板状绝缘体安装在所述卷状物顶部，其中所述绝缘体具有多孔结构，在所述多孔结构中多个细孔在纵向上、或者在横向和纵向上连通。因此，在根据本专利技术的二次电池中，通过多个具有特定形状的细孔注射电解质，结果，注射时间能够缩短并由此提高注射性。在所述多孔结构中，细孔的尺寸、位置和数量以及其间的距离没有限制，只要其不对异物引入的防止、电解质的注射性和气体的排放造成损害即可。优选地，所述细孔提供作为绝缘体的固有功能的电绝缘性，并在电解质注射期间对电解质具有高渗透性且具有I μ m?100 μ m的尺寸，从而防止具有100 μ m以上尺寸的异物的渗透。在此情况中，在电解质注射期间不存在将异物引入到卷状物中的危险。由此，有利地，可省略筛选并除去异物以消除由异物的引入造成的短路风险的过程并由此提高生产率。在【具体实施方式】中，细孔可以在绝缘体的整个表面上彼此间隔，从而防止具有100 μ m以上尺寸的异物的引入，并改善电解质的注射性和气体排放。当将电解质注射到在绝缘体的整个表面上形成的细孔中时，可使注射通道进一步分支，提高了注射性，可缩短注射时间，在细孔之间的预定距离下注射速度是恒定的，电解质可均匀地浸渗到卷状物中，且结果，有利地提高了电池性能。另外，在绝缘体的整个表面上彼此间隔的细孔提供通道，从而使得能够排放在电解质分解期间产生的气体。就气体扩散来说，当通过分支的排放通道排放气体时可以增大排放速度。在本专利技术中，表述“细孔在纵向上或者在纵向和横向上连通”是指，细孔至少在板状绝缘体中在垂直方向上连通。因此，注射到绝缘体中的电解质能够通过至少在纵向上连通的细孔而移动到绝缘体的下部。如上述所限定的，这种细孔可以不仅在纵向上，还在横向上(在板状绝缘体中在水平方向上)连通。全部细孔不必都连通，并且优选50%以上的细孔连通，且更优选70%以上的细孔连通。可以理解，这些细孔是一种开口型孔。这种连通细孔可以通过各种方法制造。例如，将化学或物理发泡剂添加到用于形成由聚合物树脂或聚合物复合材料制成的材料(其作为用于绝缘体的材料)的熔融物或溶液中，随后发泡，或者将可溶性填料添加到所述熔融物或溶液中并然后将填料除去，但形成细孔的方法不限于此。在【具体实施方式】 中，所述连通的细孔可以由发泡剂的处理来形成。物理发泡剂的实例包括用于诸如发泡聚苯乙烯(EPS)和EPP的产品的丁烷、戊烷等。化学发泡剂的实例包括无机发泡剂如碳酸氢钠(NaHCO3)以及有机发泡剂如偶氮二甲酰胺(ADAC)、P，P’-氧基双苯磺酰肼(OBSH)和对甲苯磺酰肼(TSH)。通常，随着孔隙率增大，绝缘体的密度下降且机械性能劣化。基于该原因，通过向聚合物树脂或聚合物树脂复合材料中添加增强填料，能够保持孔隙率并能够确保期望的机械性能。增强填料可以具有粒状或纤维状形状，且其含量没有特别限制。例如，基于绝缘体的总重量，填料的含量为0.5~20重量％，优选I~10重量％。绝缘体可以由任意绝缘材料制成而没有特别限制，且例如由电绝缘树脂或电绝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金度均，金东明，李东燮，南相峰，郑湘锡，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：
国别省市：