一种保证良好的安全性的电化学设备制造技术

本说明书公开了一种中心销的结构，所述中心销被插入到电化学设备的卷绕型电极组件的卷绕中心，所述设备具有容纳卷绕型电极组件的壳。所述中心销可通过简单过程制成，并且当从外部施加物理冲击（例如挤压、振动）或者当内部温度升高时，所述中心销可确保电化学设备的安全性。所述中心销通过将平面衬底卷绕为管状而制成，所述平面衬底具有至少两个以压花形式形成的突出部，或者具有至少两个以预定形状形成的刻痕。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种被插入到电化学设备的卷绕型电极组件的卷绕中心的中心销的结构，该电化学设备具有容纳卷绕型电极组件的壳，并且更具体而言，涉及这样一种中心销：其可通过一简单过程制成，并且当从外部施加一物理冲击(例如挤压、振动)时或者当内部温度升高时，该中心销能够确保电化学设备的安全性。
技术介绍
正如在本
中普遍公知的，随着电子设备紧凑化和轻型化的近期趋势以及便携式电子设备的广泛使用，具有高能量密度的锂二次电池已被广泛地研发出来。锂二次电池使用一些能够在其阴极和阳极分别嵌入和脱嵌锂离子的物质，有机电解质或聚合物电解质填充阴极和阳极之间的空间。基于当锂离子分别从阴极和阳极嵌入和脱嵌时所发生的氧化和还原反应，锂二次电池制造电能。然而，锂二次电池具有安全性问题，已进行了各种努力以试图解决该问题。通常，由于电池内部温度升高时的电解质分解反应而造成的易燃气体、或者由于电解质和电极之间的反应导致生成的易燃气体、或者由于阴极的分解产生的氧气，那些使用易燃非水电解质的锂二次电池会爆炸或者着火。而且，如果电池被重物碾压、如果在电池上施加较强冲击，或者如果电池被暴露在高温下，就会发生安全问题。具体而言，如果钉子刺穿电池，如果电池被挤压，如果向电池施加冲击，或者如果电池暴露在高温下，电池内的阴极和阳极就会局部短路。因此，大量电流局部流过并且产生热量。从局部短路中产生的短路电流的量与电阻成反比，从而大量短路电流流向低电阻的部分。在这种情况下，在短路部分的周围局部产生了大热量。-->如果电池内产生了热量，则构成电池内部的阴极、阳极和电解质会相互反应或燃烧。这种反应是大量放热的，从而电池最终着火或爆炸。因此，必须避免在电池内产生这种突发的热量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种中心销，其可通过简单过程制成，并且当从外部施加物理冲击(例如挤压、振动)或者当内部温度升高时，该中心销能够确保电化学设备的安全性。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种有待被插入到电化学设备的卷绕中心的中心销，所述电化学设备具有容纳卷绕型电极组件的壳，其中中心销通过将平面衬底卷绕成管状而制成，该平面衬底具有至少两个以压花形式形成的突出部，或者至少两个以预定形状形成的不连续刻痕(score)；并且在具有刻痕的平面衬底被卷绕成管状之时或者之前，平面衬底的一部分形成突出部，所述部分位于刻痕边界部分。此外，本专利技术提供了一种电化学设备，包括：一个卷绕型电极组件，该卷绕型电极组件通过堆叠并卷绕一个第一隔膜、一个具有第一电极接头的第一电极板、一个第二隔膜以及一个具有第二电极接头的第二电极板而获得；一个容纳有卷绕型电极的壳；以及上面所述的被插入到卷绕型电极组件的卷绕中心的中心销。附图说明图1示出了一种电化学设备，其具有通过现有技术的中心销卷绕而成的电极组件；图2简要示出了用于制造根据本专利技术的中心销的过程；图3示出了具有至少两个以预定形状形成的不连续刻痕的示例性平面衬底；图4示出了根据本专利技术一个实施方案的中心销的简要结构；图5示出了如何使用根据本专利技术一个实施方案的中心销来装配电池；图6示出了如何使用根据本专利技术另一个实施方案的中心销来装配电池；-->图7简要示出了根据本专利技术一个实施方案的中心销如何确保了安全性；图8简要示出了根据本专利技术另一个实施方案的中心销如何确保了安全性；图9示出了在根据比较实施方案1制造的电池上进行的碾压实验的结果；图10示出了在根据示例性实施方案1制造的电池上进行的碾压实验的结果。具体实施方式在下文中，将更加详细地解释本专利技术。根据本专利技术的中心销被插入到电化学设备的卷绕中心，所述电化学设备具有容纳卷绕型电极组件的壳。使用根据本专利技术的中心销的卷绕型电极组件包括：一个第一隔膜、一个具有第一电极接头的第一电极板、一个第二隔膜，以及一个具有第二电极接头的第二电极板。所述中心销与第一隔膜相邻，并且通过第一隔膜与第一电极板电绝缘，所述第一隔膜被卷绕。卷绕型电极组件被包含在壳内，一实施例壳为如下组件，其包括罐体以及密封盖的盖子。所述罐体由导电材料制成，并且可充当电连接至第二电极接头的第二电极端子(参见图1)。根据本专利技术的中心销典型地包括：通过将平面衬底卷绕成管状而制成的中心销，所述平面衬底具有至少两个以压花(embossing)形式形成的突出部，或者具有至少两个以预定形状形成的不连续刻痕。因此，根据本专利技术的中心销的制造过程很简单。在该情况下，通过卷绕平面衬底，形成了中空管(参见图2)。当有压力被施加时，中心销内的轴向空间可充当气体通道，有利地降低了内部压力。具有至少两个以压花形式形成的突出部的平面衬底，可通过借助各种压花机(诸如，压花压模机)对平面衬底进行处理而制得。通过将平面衬底卷绕成管状(即，圆柱形状)，突出部可被形成在平面衬底的一部分上，该部分位于刻痕边界部分(参见图2和图3)。-->在卷绕平面衬底之前，通过在平面衬底上形成刻痕并压模该刻痕，使得突出部形成在衬底的位于刻痕边界部分的一部分上，由此可获得由刻痕形成的突出部。例如，其上形成有刻痕的平面衬底被放入模机中、被挤压并且被热处理，从而形成突出部。可通过冲压机形成刻痕。图2和图3示出了具有至少两个以预定形状形成的不连续刻痕的示例性平面衬底。刻痕的起始点和终止点可相互重合，以便形成一个闭环。替换性地，起始点和终止点可相互不重合，以便形成一个开环。每个刻痕可以是至少两条直线的组合、一条曲线、至少两条曲线的组合，或者直线和曲线的组合。因此，所述刻痕和突出部可以具有各种形状。所述平面衬底或中心销可由不锈钢、钛、镍或铝制成，但是不限于这些材料。所述平面衬底或中心销优选地由导电材料制成。压花形式的突出部可由不同于平面衬底的材料制成。平面衬底可具有0.1～1mm的厚度，其取决于电化学设备的尺寸。所述厚度优选地为0.1～0.4mm。中心销的直径可根据电化学设备的心轴(mandrel)的尺寸来确定，但不应太大。例如，所述中心销可具有1.5～6mm的内径，优选的是3～4mm。中心销上的突出部可具有0.1～2mm的高度，优选的是0.2～0.6mm。突出部的锐度和/或强度可被调整，使得可以调节那能够使隔膜、电极等破裂的内部或外部压力的极限。优选的是，为安全起见，所述突出部均匀分布在中心销的整个表面上。压花形式的突出部或由刻痕形成的突出部可被形成在空心的管型中心销的内周缘表面上、外周缘表面上，或者其内周缘表面和外周缘表面上都形成有突出部。如果压花形式的突出部或由刻痕形成的突出部被形成在中心销的外周缘表面上，可预期到以下优点：如果从外部向电池施加物理冲击，则电池内部的防止阴极和阳极相互接触的隔膜被撕裂，从而发生短路。如果发生微小短路，电池的高能量被集中在发生短路的微小区域。过量电流产生热量，该热量集-->中在微小区域内，并且所导致的瞬间热散逸可能造成电池着火或爆炸。因此，当从外部施加冲击时，根据本专利技术的、具有压花形式的突出部或由刻痕形成的突出部的中心销故意制造了数个短路，使得短路电流分布在数个短路区域中。这优选地将产生的电流和/或热量分布到中心销，使得电池不受到热散逸的危及。应注意的是，根据本专利技术的中心销即使在正常状态下也保持压花形式的突出部或者由刻痕形成的突出部，使得即使在所述中心销未变形或者在中心销变形之前，仍可通过突出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有待插入到电化学设备的卷绕中心的中心销，该电化学设　备具有容纳卷绕型电极组件的壳，　其中所述中心销通过将平面衬底卷绕成管状而制成，所述平面衬底具有至少两个以压花形式形成的突出部或者至少两个以预定形状形成的不连续刻痕；并且　 　在具有刻痕的平面衬底被卷绕成管状之时或之前，平面衬底的一部分形成突出部，所述部分位于刻痕边界部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2006-10-23 10-2006-01030411.一种有待插入到电化学设备的卷绕中心的中心销，该电化学设备具有容纳卷绕型电极组件的壳，其中所述中心销通过将平面衬底卷绕成管状而制成，所述平面衬底具有至少两个以压花形式形成的突出部或者至少两个以预定形状形成的不连续刻痕；并且在具有刻痕的平面衬底被卷绕成管状之时或之前，平面衬底的一部分形成突出部，所述部分位于刻痕边界部分。2.根据权利要求1所述的中心销，其中所述刻痕的起始点和终止点相互重合或相互不重合。3.根据权利要求1所述的中心销，其中每个刻痕是至少两条直线的组合、一条曲线、至少两条曲线的组合、或者直线和曲线的组合。4.根据权利要求1所述的中心销，其中以压花形式形成的突出部或者由刻痕形成的突出部被形成在中心销的内周缘表面上、中心销的外周缘表面上，或者中心销的内周缘表面和外周缘表面上都形成有突出部。5.根据权利要求1所述的中心销，其中卷绕为管状的平面衬底的两个沿轴向相互面对的相对侧面被调整为相互接触而不相互重叠，或者相互面对并彼此间隔开。6.根据权利要求1所述的中心销，其中当从外部施加预定等级或更高的压力时，被卷绕成管状的平面衬底的两个沿轴向相互面对的相对侧面的边缘突出，使得相邻构件，可沿着一直线，从而对应于各相对侧面轴向地破裂。7.根据权利要求1所述的中心销，其中以压花形式形成的突出部或者由刻痕形成的突出部被形成在中心销的外周缘表面上，并且当从外部施加预定等级或更高的压力时，所述突出部适于使一隔膜破裂。8.根据权利要求1所述的中心销，其中以压花形式形成的突出部或者由刻痕形成的突出部被形成在中心销的外周缘表面上，并且当从外部施加预定等级或更高的压力时，所述突出部适于使第一隔膜、第一电极板和第二隔膜破裂。9.根据权利要求1所述的中心销，其中所述中心销具有一个由卷绕成管状的平面衬底形成的第一构件，以及一...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴永善，吴丙薰，朴必圭，李镛台，李宰源，李明训，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]