可再充电电池及其制造方法与流程

该申请要求在2021年6月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0072370号的优先权和利益，其全部内容通过引用并入本文。本发明涉及一种可再充电电池及其制造方法，并且特别地涉及一种用于排放在激活过程中产生的气体的可再充电电池及其制造方法。

背景技术：

1、近来，对由于化石燃料的耗尽和环境污染而导致的能源价格上涨的关注已经增加，并且对环境友好的可替代能源的需求已经成为未来生活不可或缺的因素。因此，对诸如核能、太阳能、风能和潮汐能的各种发电技术的研究已经持续进行，并且对用于有效地使用如上所述地产生的能量的电力存储设备的兴趣也已经增加。

2、特别地，根据用于移动装置的技术的发展以及对移动装置的需求的增加，对作为能源的电池的需求已经快速地增加。因此，已经对可以满足各种需要的电池进行了很多研究。

3、代表性地，对具有包括高能量密度、良好的放电电压和输出稳定性的优点的锂可再充电电池(诸如锂离子电池或者锂离子聚合物电池)存在高需求。

4、这种可再充电电池取决于电极组件的结构进行分类，在该电极组件中，正电极、负电极以及介于正电极和负电极之间的分隔件被堆叠。其代表性示例可以包括：果冻卷型(缠绕型)的电极组件，在该果冻卷型(缠绕型)的电极组件中，具有长片状形状的正电极和负电极在分隔件介于其间的情况下被缠绕；堆叠型的电极组件，在堆叠型的电极组件中，以预定尺寸单位切割的多个正电极和负电极在分隔件介于其间的情况下被顺序地堆叠；等。

5、近来，作为具有果冻卷型和堆叠型被混合从而解决果冻卷型和堆叠型的电极组件的问题的高级结构的电极组件，已经开发了一种堆叠/折叠型的电极组件，在该堆叠/折叠型的电极组件中，被设置在分隔件上的通过在分隔件介于其间的情况下堆叠预定单位的正电极和负电极而获得的单元单体被顺序地缠绕。

6、另外，取决于外壳的形状，可再充电电池可以被分类成：电极组件嵌入在圆柱形外壳中的圆柱形可再充电电池；电极组件嵌入在棱柱形外壳中的棱柱形可再充电电池；和电极组件嵌入在层压片材的袋型外壳中的袋型可再充电电池。

7、同时，当可再充电电池满足适合使用意图的性能并且同时地配备有安全性时，可再充电电池可以适当地在市场中使用。当设计可再充电电池时，同时地考虑性能和安全性来确定设计因素。所设计和制造的电池需要评估诸如寿命、高速率特性或者高温/低温特性的性能，并且评估诸如过度充电、过度放电、冲击、钉子测试或者热盒的安全性。

8、在各种类型的可再充电电池中，圆柱形可再充电电池可以包括电流中断装置(cid)过滤器，当在诸如过度充电的异常状态中在可再充电电池中突然地产生气体并且内部压力增加至大于预定水平时，该电流中断装置(cid)过滤器用于阻断在电极端子和电极接线片之间的电流并且防止另外的反应。

9、图1示出传统的圆柱形可再充电电池的局部截面视图。

10、参考图1，电极组件20可以被接收在圆柱形外壳30中，并且帽组件40可以被安装在圆柱形外壳30的打开的上部上，由此制造圆柱形可再充电电池10。

11、电极组件20可以是第一电极21、第二电极22和分隔件23被缠绕的果冻卷型电极组件。

12、帽组件40可以包括上帽41、用于降低内部压力的安全性排气件42以及电流中断装置(cid)过滤器43。上帽41和安全性排气件42可以紧密地彼此附接，并且安全性排气件42可以被连接到cid过滤器43的中心。从第一电极21突出的第一电极接线片21t可以被连接到cid过滤器43的下端。这里，第一电极21可以是正电极，并且第一电极接线片21t可以是正电极接线片。

13、如上所述，上帽41可以被直接地/间接地连接到安全性排气件42、cid过滤器43和第一电极接线片21t，由此被电连接到电极组件20，并且可以在功能上用作电极端子。

14、另外，可以设置：垫片70，该垫片70用于在帽组件40和圆柱形外壳30之间的密封；和cid垫片80，该cid垫片80用于包裹cid过滤器43的边缘。

15、图2示出当图1的圆柱形可再充电电池的内部压力增加时的局部截面视图。

16、参考图2，当圆柱形可再充电电池10被暴露于高温条件或者进入异常操作状态以因此增加内部压力时，安全性排气件42的形状被反转，并且cid过滤器43被分离以阻断电流。详细地，cid过滤器43被划分成连接到安全性排气件42的部分43a以及连接到第一电极接线片21t的部分43b，并且在在功能上用作电极端子的上帽41与第一电极接线片21t之间的电流的流动被阻断。而且，当内部压力显著增加时，安全性排气件42的凹口部分断裂，安全性排气件42被打开，并且内部气体被排放。

17、当以与传统的圆柱形可再充电电池10类似的方式装备上帽41时，其结构刚性是优良的，但是当安全性排气件42被打开并且内部气体被排放时，由于上帽41而导致空间部分低，安全性排气件42未被完全打开，并且气体排放受到限制。此外，cid过滤器43可能未被清楚地分离，并且电流可能在异常操作状态中连续地流动。

18、通常，锂可再充电电池经历化成过程，即，用于制造过程的激活过程。激活过程代表用于组装电池并且执行充电和放电以激活电池的过程，从而在充电时，从正电极提供的锂离子移动到负电极并且嵌入负电极中，并且在此情形中，固体电解质界面(sei)膜被形成在负电极的表面上。激活过程通常随着在预定范围内以恒定电流或者恒定电压重复充电和放电而进行。

19、关于激活过程，随着电极膜的形成或者单体中的水分的分解而产生大量的气体，并且激活过程所产生的气体是大量的，并且连续地与电极膜反应，从而需要用于排放该气体的过程。这被称作除气过程。

20、然而，参考图1和图2，传统的圆柱形可再充电电池10在电解质溶液被注射之后必须维持密封状态，从而不容易排放激活过程所产生的气体。当在激活过程中产生的气体未被排放时，在正电极和负电极之间的电池反应受到阻碍，并且可能对电池的初始容量、固体电解质界面(sei)的稳定形成和寿命性能实现特性造成不好的影响。此外，气体未能被排放，这对安全性的评估结果造成影响。

21、结果，需要开发用于排放在激活过程中产生的气体的圆柱形可再充电电池。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明致力于提供一种用于在激活过程之后排放气体的可再充电电池及其制造方法。

3、然而，本发明的实施例所要解决的任务可以不限于上文描述的任务，并且可以在本发明中所包括的技术范围的范围内以各种方式扩展。

4、技术方案

5、本发明的实施例提供一种可再充电电池，所述可再充电电池包括：电池外壳，所述电池外壳用于接收电极组件，并且包括打开的上部；和帽组件，所述帽组件被组合到所述电池外壳的所述打开的上部。所述帽组件包括安全性排气件和cid过滤器，所述cid过滤器被设置在所述安全性排气件的下方。所述安全性排气件在上部处被暴露于外侧，形成了从顶部到底部地穿透所述安全性排气件的排气孔，并且cid孔被形成在所述cid过滤器中，所述cid孔从顶部到底部地穿透，并且被连接到所述排气孔。从所述电极组件延伸的第一电极接线片被结合到所述cid过滤器，并且所述cid孔由所述第一电极接线片关闭或者打开。

6、所述排气孔和所述cid孔可以被设置在同一垂直线上，并且已经关闭所述cid孔的所述第一电极接线片可以通过所述排气孔和所述cid孔被暴露于外侧。

7、所述排气孔可以具有比所述cid孔的直径大的直径。

8、所述第一电极接线片可以包括上接线片部分和下接线片部分。所述下接线片部分可以被连接到所述电极组件，并且所述上接线片部分的连接到所述下接线片部分的第一端可以被结合到所述cid过滤器。

9、所述上接线片部分的第二端可以被紧密地附接到所述cid过滤器的下侧或者从所述cid过滤器的下侧隔开，以关闭或者打开所述cid孔。

10、所述第一电极接线片可以包括具有弹性恢复力的材料，并且所述上接线片部分的所述第二端可以被弹性地紧密地附接到所述cid过滤器的所述下侧。

11、所述cid孔的内周的下部可以被焊接并结合到所述上接线片部分。

12、所述第一电极接线片可以包括突起，所述突起被插入所述cid孔中。

13、所述可再充电电池可以进一步包括密封球，所述密封球被插入所述cid孔中。

14、所述电池外壳的上部的一端可以被弯折，以包裹所述安全性排气件的外周并且形成压接部分。

15、本发明的另一个实施例提供一种用于制造可再充电电池的方法，所述方法包括：将电极组件接收到电池外壳中，所述电池外壳具有打开的上部；将包括安全性排气件和cid过滤器的帽组件组合到所述电池外壳的打开的上部；激活所述电极组件，由此执行激活阶段；以及通过被形成在所述安全性排气件中的排气孔和被形成在所述cid过滤器中的cid孔将在所述激活中产生的气体排放到外侧，由此执行气体排放。所述安全性排气件在上部处被暴露于外侧。从所述电极组件延伸的第一电极接线片在关闭所述cid孔的同时被结合到所述cid过滤器。在所述气体排放中，可以穿过所述排气孔和所述cid孔向下挤压所述第一电极接线片，以打开所述cid孔，从而所述气体可以穿过所述cid孔和所述排气孔被排放到外侧。

16、在所述气体排放中，可以穿过所述排气孔和所述cid孔插入杆构件或者吸气装置，以向下挤压所述第一电极接线片。

17、在所述气体排放之后，挤压所述第一电极接线片的力可以被移除，并且所述第一电极接线片可以返回到初始位置，以再次关闭所述cid孔。

18、所述方法可以进一步包括：在所述气体排放之后，焊接所述cid孔的内周的下部和所述第一电极接线片，由此执行焊接。

19、所述方法可以进一步包括：穿过所述排气孔将密封球插入所述cid孔中，由此执行密封球插入。

20、所述方法可以进一步包括：熔合被插入所述cid孔中的所述密封球。

21、有利效果

22、根据本发明的实施例，上帽被移除，并且安全性排气件被暴露于外侧，以消除对安全性排气件的空间限制，从而当内部压力增加时，安全性排气件可以被完全打开，并且气体可以被有效地排放。

23、此外，在安全性排气件被暴露于外侧时，通过在安全性排气件中形成另外的排气孔，可以容易地排放在激活过程中产生的气体。因此，可以解决电极组件由于气体而膨胀或变形的问题或者由于剩余气体泡沫而引起锂的析出的问题。

24、本发明的效果不限于上文提到的效果，并且本领域技术人员能够从权利要求的描述中清楚地理解未提到的其它效果。