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CN110088944A - 包括使用导电聚合物的电极引线的袋形二次电池 - Google Patents

包括使用导电聚合物的电极引线的袋形二次电池 Download PDF

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CN110088944A CN201880004965.4A CN201880004965A CN110088944A CN 110088944 A CN110088944 A CN 110088944A CN 201880004965 A CN201880004965 A CN 201880004965A CN 110088944 A CN110088944 A CN 110088944A
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Abstract

本文披露了一种包括使用导电聚合物的电极引线的袋形二次电池，其中电极引线配置为当由于袋形电池单元处于异常状态时在袋形电池单元中产生的气体而导致袋形电池单元膨胀时或者在袋形电池单元过充电时被切断，以便确保袋形电池单元的安全性。能够在电池处于异常状态时以及当袋形二次电池过充电时防止电流在袋形二次电池中流动。此外，能够防止在袋形二次电池中设置额外复杂装置的情况下袋形二次电池的能量密度降低。

Description

包括使用导电聚合物的电极引线的袋形二次电池
技术领域
本申请要求于2017年4月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2017-0052485号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
本发明涉及一种包括使用导电聚合物的电极引线的袋形二次电池，更具体地，涉及一种包括使用导电聚合物的电极引线的袋形二次电池，其中所述电极引线配置为当由于袋形电池单元处于异常状态时在袋形电池单元中产生的气体而导致袋形电池单元膨胀时或者在袋形电池单元过充电时被切断，以便确保袋形电池单元的安全性。
背景技术
一般来说，存在各种二次电池，诸如镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池。这种二次电池已用在诸如电动车辆和混合动力电动车辆之类的需要高输出的大型产品中；用于存储剩余电力或新的可再生能源的电力存储装置中；备用电力存储装置中；以及诸如数码相机、便携式数字多功能光盘(P-DVD)播放器、MP3播放器、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、便携式游戏装置(Portable Game Device)、电动工具(Power Tool)和电动自行车(E-bike)之类的小型产品中。
锂二次电池通常包括正极(阴极，Cathode)、隔膜(Separator)和负极(阳极，Anode)。考虑到锂二次电池的寿命、充电和放电容量、温度特性和安全性，对正极、隔膜和负极的材料进行选择。一般来说，锂二次电池配置为具有其中正极、隔膜和负极按顺序堆叠的三层结构。或者，锂二次电池配置为具有其中正极、隔膜、负极、隔膜和正极按顺序堆叠的五层结构，或者配置为具有其中负极、隔膜、正极、隔膜和负极按顺序堆叠的另一种五层结构。多个单元电池进行组合以构成电极组件或二次电池。
锂二次电池通过其中来自正极的锂金属氧化物的锂离子重复嵌入(intercalation)到诸如石墨电极之类的负极中，并且锂离子从负极重复地脱嵌(deintercalation)的过程进行充电和放电。
由于外部冲击、锂二次电池的过充电或锂二次电池的过放电而导致在锂二次电池中发生短路的情况下，这种锂二次电池会发热。结果，在锂二次电池中电解质可能会分解，并且在锂二次电池中可能发生热失控。也就是说，锂二次电池的安全性在几个方面受到损害。特别是，二次电池可能会由于各种原因而爆炸。在一个示例中，二次电池可能由于电解质的分解导致的二次电池中的空气压力增加而爆炸。具体地说，当二次电池反复充电和放电时，由于电解质与电极活性材料之间的电化学反应，可能在二次电池中产生气体。二次电池中产生的气体增加了二次电池中的压力。结果，构成二次电池的部件之间的紧固力可能会减小，二次电池的外壳可能会被损坏，二次电池的保护电路可能会过早操作，二次电池的电极可能会变形，在二次电池中可能发生短路，或者二次电池可能会爆炸。
为了在发生危险情况时，例如，当电池过充电时确保这种电池的安全性(Safetyevent)，通过电子部件的控制防止在电池中流动过电流，从而防止电池过充电。为此，可给电池应用诸如保护电路模块(Protection Circuit Module,PCM)之类的保护电路。然而，即使在给电池应用诸如PCM之类的这种过充电保护电路的情况下，也难以充分确保电池的安全性。特别是，为了更准确地检查袋形电池的膨胀，必须为袋形电池提供进一步改进的保护电路结构。
此外，考虑到电池的电子部件的故障，已经使用了机械电流中断装置，这种机械电流中断装置利用在电池过充电时由于电池的热膨胀而在电池中产生的压力来物理地中断电池组的串联连接。通常，在电池组的电流中断装置中，广泛使用的方法是，仅利用在电池过充电时随着电池膨胀而在电池中产生的压力，通过电池组的结构物理地切断电池组的串联连接，以便中断电池组中电流的流动。然而，尚未提出当袋形电池的体积增加时能够中断袋形电池中的电流流动的密封层。
韩国注册专利第1601135号披露了一种袋形二次电池，该袋形二次电池配置为具有这样的结构，其中两个引线板经由插置在这两个引线板之间的聚合物材料彼此接合，设置有排气口，以便在二次电池中的压力由于气体而达到预定水平时，将二次电池中产生的气体快速排出到二次电池之外，并且插置在引线板之间的第一密封剂和第二密封剂表现出电绝缘特性和热熔合特性。然而，已经提出了其中导电聚合物插置在电极引线之间或插置在电极引线与电极接片之间的结构、以及其中在包裹电极引线或包裹电极引线和电极接片的膜中形成切口部的结构。
韩国专利申请公开第2016-0125920号披露了一种袋形二次电池，该袋形二次电池包括电极组件和用于容纳电极组件的袋护套构件，袋护套构件包括第一袋单元和第二袋单元，第一袋单元和第二袋单元经由密封单元彼此附着，其中袋形二次电池进一步包括：从电极组件延伸的第一电极引线，第一电极引线附接至第一袋单元；附接至第二袋单元的第二电极引线，第二电极引线形成为从袋护套构件向外突出；插置在第一电极引线与第二电极引线之间的第一密封构件，用于防止第一电极引线与第二电极引线彼此接触；以及用于将第一电极引线和第二电极引线彼此电连接的膜形连接构件。然而，在该专利申请公开中披露的发明与本发明的不同之处在于，密封构件不导电。
韩国注册专利第1192077号披露了一种二次电池，该二次电池包括：电极组件，包括第一电极、第二电极、以及设置在第一电极与第二电极之间的隔膜；用于容纳电极组件的电池壳体；电连接至第一电极的电极端子；以及从电池壳体的内部延伸到电池壳体之外的引线接片，引线接片经由电极端子电连接至第一电极，其中引线接片形成为从电极端子的至少一部分分离，使得当电池壳体在引线接片与电池壳体接触的状态下变形时，引线接片可与第一电极电断开，二次电池进一步包括用于将引线接片粘附至电极端子的粘合构件，并且粘合构件设置有通孔，引线接片通过所述通孔电连接至电极端子。然而，该专利公开中披露的发明与本发明的不同之处在于，绝缘聚合物插置在电极引线之间或插置在电极引线与电极接片之间。
韩国注册专利第1447064号披露了一种电池单元，该电池单元配置成使得具有正极/隔膜/负极结构的电极组件安装在电池壳体的容纳单元中，其中其上未涂覆有活性材料的接片(电极接片)从构成电极组件的电极板突出，用于将电极接片彼此电连接的电极引线位于电极接片的叠层的一端，并且由于电极引线的变形，电极引线在电极接片与电极引线之间的电连接处插入电极接片中，从而实现电极接片与电极引线之间的物理接合。然而，尚未提出其中导电聚合物插置在电极引线之间或插置在电极引线与电极接片之间的结构、以及其中在包裹电极引线或包裹电极引线和电极接片的膜中形成切口部分的结构。
也就是说，尚未提出包括使用导电聚合物的电极引线的二次电池，当电池处于异常状态下，例如，在电池过充电的情况下或者在电池中产生气体的情况下，电池中的压力增加时或电池的体积增加时，电极引线将袋形二次电池短路。
发明内容
技术问题
鉴于上述问题进行了本发明，本发明的目的在于提供一种电极引线以及包括该电极引线的袋形二次电池，所述电极引线包括利用由导电聚合物制成的粘合剂层彼此接合的两部分，所述电极引线配置为当由于袋形电池单元处于异常状态时在袋形电池单元中产生的气体而导致袋形电池单元膨胀时或者在袋形电池单元过充电时被切断，以便确保袋形电池单元的安全性。
本发明的另一个目的是提供一种简单的短路形成单元以及包括该短路形成单元的袋形二次电池，该短路形成单元在电池单元处于异常状态时，例如，当电池单元的体积增加时，能够在不使用用来中断电池单元中的电流流动的额外复杂装置的情况下维持电池单元的能量密度。
技术方案
根据本发明，通过提供一种袋形二次电池可实现上述和其它目的，所述袋形二次电池包括：通过在正极与负极之间插置隔膜的状态下堆叠正极和负极而构成的电极组件；电极接片；电极引线；密封层；和用于容纳所述电极组件的袋形电池壳体，其中所述袋形二次电池包括：第一电极引线，所述第一电极引线具有连接至所述电极组件的一端和延伸至所述袋形电池壳体的接合部的另一端；第二电极引线，所述第二电极引线可拆卸地连接至所述第一电极引线，并且所述第二电极引线延伸到所述袋形电池壳体之外，从而被暴露；连接层，所述连接层用于将所述第一电极引线与所述第二电极引线彼此接合；和密封层，所述密封层用于将所述电极引线与所述袋形电池壳体彼此接合。
所述连接层可具有比所述密封层小的接合力。
所述密封层可形成为包裹所述电极引线与所述连接层之间的接合部分。
所述密封层可在其一端设置有切口，所述切口形成在其中所述密封层与所述电极引线彼此不重叠的部分处。
所述切口的边界表面可形成为具有选自线性形状、三角形形状、四边形形状和多边形形状中的至少一种。
所述密封层的宽度(LT)可等于所述电极引线的宽度(LL)，LT＝LL。
所述连接层可由导电聚合物制成。
所述密封层可由表现出高电绝缘性的热塑性树脂、热固性树脂和光固化树脂中的至少一种制成。
所述连接层可具有1μm至500μm的厚度。
所述密封层可包括：第一密封层，所述第一密封层设置在所述第一电极引线和与所述第一电极引线相邻的袋形电池壳体的一侧之间，用于将所述电极组件与所述袋形电池壳体的外部隔离；和第二密封层，所述第二密封层设置在所述第二电极引线和与所述第二电极引线相邻的袋形电池壳体的一侧之间，用于将所述电极组件与所述袋形电池壳体的外部隔离。
所述连接层的长度(CL)与所述电极引线的宽度(LL)之比(CL/LL)可在0.01至1的范围内。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括袋形二次电池的装置。
此外，该装置可选自由电子装置、电动车辆、混合动力电动车辆和储能装置构成的组。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：
图1是示出示例性传统袋形电池单元的示图；
图2是示出由于电池单元中产生的气体而导致示例性袋形电池单元的体积增加的示图；
图3是示出根据本发明实施方式的具有连接层和密封层的袋形二次电池在袋形二次电池短路之前和之后的示图；
图4是示出根据本发明实施方式的具有连接层和密封层的袋形二次电池的电极引线单元在电极引线单元被切割之前和之后的透视图；
图5是示出在根据本发明实施方式的袋形二次电池的电极引线处形成的密封层的示图；
图6是示出在根据本发明实施方式的袋形二次电池的电极引线处形成的密封层的切割的示图；
图7是示出在根据本发明实施方式的袋形二次电池的电极引线处形成的密封层处设置的切口的形状的示图；
图8是示出在根据本发明实施方式的袋形二次电池的电极引线处形成的密封层处设置的切口的曲率半径和角度的示图；
图9是示出根据本发明实施方式的两级电极引线电流中断装置(CID)以及可加压(Pressurizable)电池的形状的示图；
图10是示出根据本发明实施方式的两级电极引线CID的实验设置的照片；
图11是示出根据本发明实施方式的两级电极引线CID的实验结果的示图。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员能够容易地实现本发明的优选实施方式。然而，在详细描述本发明的优选实施方式的操作原理时，当本文所包含的已知功能和构造的详细描述可能使本发明的主题模糊不清时，将省略对这些已知功能和构造的详细描述。
尽可能地，在整个附图中使用相同的参考标记来表示执行类似功能或操作的部分。同时，在本发明的以下描述中一个部分“连接”至另个一部分的情况下，该一个部分不仅可“直接连接”至该另一个部分，而且该一个部分还可经由其他部分“间接连接”至该另一个部分。此外，“包括”某个要素意味着不排除其他要素，而是可进一步包括其他要素，除非另有说明。
现在将详细参照本发明的优选实施方式，附图中示出了这些实施方式的一些例子。
图1是示出示例性传统袋形电池单元的示图。
通常，如下制造锂二次电池。首先，将活性材料、粘合剂和增塑剂的混合物施加至正极集流体和负极集流体，以便分别制造正极板和负极板。随后，在隔膜分别插置在正极板与负极板之间的状态下堆叠多个正极板和多个负极板，以便制造具有预定形状的电池单元。随后，将电池单元放置在电池壳体中，将电解质溶液注入电池壳体中，并且密封电池壳体，从而制造出诸如电池组之类的二次电池。
电极引线(electrode lead)连接至传统的电极组件(electrode assembly)。每个电极引线配置为具有其中电极引线的一端连接至电极组件，电极引线的另一端暴露在电池壳体(battery case)的外部的结构，并且其中放置有电极组件的电池壳体在电池壳体的其中电极引线从电池壳体向外延伸的部分处通过诸如密封剂层之类的粘合剂层密封。
此外，电极组件设有电极接片。电极组件的每个集流体板包括其上涂覆有电极活性材料的涂覆部和其上未涂覆电极活性材料的端部(下文中，称为“未涂覆部”)。可通过切割未涂覆部来形成每个电极接片，或者每个电极接片可以是通过超声波焊接而连接至未涂覆部的单独导电构件。如图所示，电极接片可在一个方向上突出，使得电极接片并排布置形成在电极组件处。或者，电极接片可在相反的方向上或在多个方向上突出。
每个电极接片用作电子在电池内部与外部之间移动的路径。每个电极引线通过点焊连接至相应的一个电极接片。根据正极接片和负极接片形成的位置，电极引线可在相同方向上或在相反方向上延伸。正极引线和负极引线可由不同的材料制成。例如，正极引线可由与正极板相同的材料，诸如铝(Al)材料制成，负极引线可由与负极板相同的材料，诸如铜(Cu)材料或涂有镍(Ni)的铜材料制成。最后，电极引线经由其端子部电连接至外部端子。
袋护套构件以密封状态容纳电极组件，使得每个电极引线的一部分，即每个电极引线的端子部从袋护套构件暴露出来。如前所述，诸如密封剂层之类的密封层插置在每个电极引线与袋护套构件之间。袋护套构件在其边缘设置有密封区域。每个电极引线中的水平狭缝朝向接合部与密封区域间隔开。也就是说，在每个电极引线形成为具有倒T形的情况下，T形的腿部从袋护套构件向外突出，而T形的头部的一部分位于密封区域中。
通常，正极集流体板由铝材料制成，负极集流体板由铜材料制成。当发生膨胀现象时，铜箔比铝箔更容易破裂。由于该原因，负极引线可比正极引线更容易破裂。因此，优选地，使用能够容易破裂的电极引线作为负极引线。
在二次电池的正常状态下，由于密封层，电极组件与外部隔离。然而，当电池中的压力由于电池过充电或电池温度升高而增加时，电池壳体可膨胀。此时，电池壳体的薄弱部分或者二次电池的其他部件与电池壳体之间的弱附着部分破裂，由此从电池排出气体。
然而，只要电极引线电连接至电极组件，电流就会在电池中持续流动，这使得很难确保电池的安全性。为了解决这一问题，可调节注入二次电池中的电解质的量，或者可调节电流中断装置(CID)的短路压力。然而，在这种情况下，当电池过充电时，电池的安全性降低。也就是说，不仅在电池过充电时难以确保电池的安全性，而且在高温情况下使用电池时也难以确保电池的安全性。
(比较例)
图2是示出由于电池单元中产生的气体而导致示例性袋形电池单元的体积增加的示图。
袋形电池壳体包括阻气层(gas barrier layer)和密封剂层(sealant layer)。袋形电池壳体可进一步包括表面保护层，该表面保护层是形成在阻气层上的最外层。阻气层配置为防止气体进入电池单元中。阻气层主要由铝箔(Al foil)制成。密封剂层是袋形电池壳体的最内层，密封剂层与放置在袋形电池壳体中的构件，即，电池接触。考虑到耐磨性和耐热性，表面保护层主要由尼龙(Nylon)树脂制成。通过将具有上述叠层结构的膜加工成袋的形状来制造袋形电池壳体。构成电池的部件，诸如正极、负极和隔膜(separator)，以与电解质溶液浸渍的状态放置在袋形电池壳体中。在将构成电池的部件放入袋形电池壳体中之后，在袋形电池壳体的入口处通过热结合来密封所述密封剂层。由于每个密封剂层与构成电池的部件接触，因此每个密封剂层必须表现出高绝缘性和对电解质溶液的高耐受性。此外，每个密封剂层必须表现出高度密封性，使得构成电池的部件能够与外部隔离。也就是说，袋形电池壳体的其中密封剂层通过热结合进行密封的密封部分必须表现出高的热粘合强度。通常，密封剂层由诸如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)之类的聚烯烃基树脂制成。特别是，袋形电池壳体的每个密封剂层主要由聚丙烯(PP)制成，因为聚丙烯表现出优异的机械性能，诸如高拉伸强度、高刚性、高表面硬度和高抗冲击性、以及对电解质溶液的高耐受性。
然而，传统的袋形二次电池从爆炸风险方面来说是不安全的。通常，在电池中产生/使用电力(即，充电/放电)时(即，在电池中发生氧化还原反应时)，在电池中产生热量和压力。此时，由于电池的过充电或电池中的短路，在电池中可产生较高的热量和压力，这可能是由电池中的异常反应引起的。由于如此高的热量和压力，电池可能会爆炸。传统的袋形二次电池没有设置任何能够防止二次电池爆炸的技术手段。结果，传统的袋形二次电池存在爆炸的风险。
(实施方式1)
图3是示出根据本发明实施方式的具有连接层和密封层的袋形二次电池在袋形二次电池短路之前和之后的示图。
图4是示出根据本发明实施方式的具有连接层和密封层的袋形二次电池的电极引线单元在电极引线单元被切割之前和之后的透视图。
袋形二次电池可进一步包括密封层。密封层附接至袋形电池壳体的其中电极接片接触袋形电池壳体的预定部分，从而密封袋形电池壳体，同时将电极接片与袋形电池壳体绝缘。当袋形电池壳体被密封时，袋形电池壳体的其中电极接片接触袋形电池壳体的部分处的压力相对较高。结果，袋形电池壳体的流延聚丙烯(Casted Polypropylene；CPP)层容易被损坏。因此，密封层的内层表现出高机械强度和高耐热性，使得可保持密封层的形状，因此在对袋形电池壳体施加热量和压力的状态下通过熔合来密封袋形电池壳体时，可保持袋形电池壳体与电极接片之间的电绝缘。特别是，即使当袋形电池壳体的铝箔的一部分在袋形电池壳体的密封期间被暴露时，密封层的内层也可防止袋形电池壳体的铝箔与电极接片电接触，由此可保持袋形电池壳体的绝缘状态。即使在对袋形电池壳体施加热量和压力的状态下，密封层的一部分发生变形时，密封层的外层也可在袋形电池壳体与电极接片之间提供高粘合力，由此可保持袋形电池壳体的密封状态。因此，即使当袋形电池壳体的流延聚丙烯(Casted Polypropylene；CPP)层在袋形电池壳体的密封期间由于热量和压力而变形，从而使袋形电池壳体的铝箔的一部分暴露时，也可保持袋形电池壳体的绝缘状态。
第一电极引线可以是第一负极引线或第一正极引线。
第二电极引线可以是第二负极引线或第二正极引线。
第一负极引线连接至图3中所示的负极接片。可使用选自由超声波焊接、电阻焊接和激光焊接构成的组中的至少一种来执行连接。
第一负极引线和第二负极引线经由连接层彼此连接。
连接层可由导电聚合物制成。
导电聚合物可包括导电剂。
可使用选自下述中的至少一种作为导电剂：石墨，诸如天然石墨或人造石墨；炭黑，诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑或夏黑；导电纤维，诸如碳纤维或金属纤维；金属粉末，诸如氟化碳粉末、铝粉、镍粉、金粉、银粉、或铜粉；或具有其中一种金属涂覆(coating)在另一种金属上的核-壳(core/shell)结构的粉末；导电晶须，诸如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物，诸如氧化钛；和导电材料，诸如聚苯撑衍生物。作为热固性聚合物树脂的聚合物可包括选自下述中的至少一种：丙烯酸树脂、环氧树脂、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(Ethylene Propylene Diene Monomer；EPDM)树脂、氯化聚乙烯(ChlorinatedPolyethylene；CPE)树脂、硅树脂、聚氨酯、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、不饱和酯树脂、聚丙烯(polypropylene；PP)、聚乙烯(polyethylene；PE)、聚酰亚胺(polyimide)和聚酰胺(polyamide)。优选地，聚合物包括丙烯酸树脂。
此外，连接层可具有1μm至500μm，优选15μm至300μm的厚度。其原因在于，如果连接层的厚度偏离上述范围，则会不利地影响导电性能、散热性能和能量密度。
密封层可形成为包裹经由连接层彼此连接的第一负极引线和第二负极引线。密封层可比连接层更牢固地接合至第一负极引线和第二负极引线。密封层的不接触第一负极引线和第二负极引线的表面可接合至袋形电池壳体。
密封层可牢固地接合至第一负极引线、第二负极引线和袋形电池壳体。
因此，当由于二次电池的异常状态引起在二次电池中产生气体和二次电池中的压力增加而导致袋形电池壳体膨胀时，相对弱接合的层彼此分离，从而将第一负极引线与第二负极引线彼此分离。
分离可首先发生在密封层中形成的切口部分处。由于切口部分的接合力较弱，因此切口部分的接合结构因袋形电池壳体的膨胀而改变，由此分离可首先发生在密封层中的切口部分处。
图4是示出根据本发明实施方式的具有连接层和密封层的袋形二次电池的电极引线单元在电极引线单元被切割之前和之后的透视图。
将描述随时间推移电极引线被切割的过程。当二次电池处于异常状态时，在二次电池中产生气体，并且二次电池中的压力增加。结果，袋形电池壳体膨胀。随着袋形电池壳体膨胀，与袋形电池壳体牢固接合的密封层发生变形。此时，在密封层相对较弱地接合至袋形电池壳体的切口部分处发生分离，并且电极引线也发生变形。最终，将第一电极引线和第二电极引线相对较弱接合的连接层与这些电极引线之一分离，由此第一电极引线与第二电极引线彼此分离。
(实施方式2)
图5是示出在根据本发明实施方式的袋形二次电池的电极引线处形成的密封层的示图。
形成为包裹经由连接层彼此连接的第一负极引线和第二负极引线的密封层可具有各种形状。密封层可具有一般绝缘胶带的形状。可形成切口128，使得密封层的一端对应于电极引线的宽度。可在密封层的两端之一处形成切口。在形成切口的情况下，可减小在二次电池的异常状态下将电极引线与连接层彼此分离的力。
此外，密封层的宽度LT可等于电极引线的宽度LL，LT＝LL。
(实施方式3)
图6是示出在根据本发明实施方式的袋形二次电池的电极引线处形成的密封层的切割的示图。
形成为包裹经由连接层彼此连接的第一负极引线和第二负极引线的密封层可具有各种形状。密封层可具有一般绝缘胶带的形状。在第一负极引线和第二负极引线彼此重叠的接合部处，密封层的切割长度LC与长度LB的切割比(LC/LB)可在0至0.5或更小的范围内。
如果切割比太小，则当发生危险情况时，例如，当袋形电池壳体中的压力增加时，电极引线无法被切断。如果切割比太大，则即使袋形二次电池处于正常状态时，电极引线也可能被切断。
(实施方式4)
图7是示出在根据本发明实施方式的袋形二次电池的电极引线处形成的密封层处设置的切口的形状的示图。
切口的边界表面可形成为具有选自三角形形状、四边形形状和多边形形状中的至少一种。因此，当由于二次电池的异常状态引起在二次电池中产生气体和二次电池中的压力增加而导致袋形电池壳体膨胀时，可容易地去除切口部分处的密封层，以便将相对较弱接合的层彼此分离。
此外，密封层可由表现出高电绝缘性的热塑性树脂、热固性树脂和光固化树脂中的至少一种制成。
可使用表现出高电绝缘性的热塑性树脂、热固性树脂、或光固化树脂作为聚合物树脂。例如，可使用选自苯乙烯-丁二烯树脂、苯乙烯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂、酚醛树脂、酰胺类树脂、丙烯酸酯类树脂、以及它们的改性树脂中的任何一种。根据需要，可以以混合状态使用两种或更多种树脂。在这些聚合物树脂之中，热塑性树脂可以是用作支撑膜形成的基质的弹性体。热塑性树脂可具有约100℃至250℃的软化点。热塑性树脂可占聚合物树脂总体积％的10体积％至90体积％。
聚合物树脂可以是热固性聚合物树脂，可包括选自丙烯酸树脂、环氧树脂、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(Ethylene Propylene Diene Monomer；EPDM)树脂、氯化聚乙烯(Chlorinated Polyethylene；CPE)树脂、硅树脂、聚氨酯、脲醛树脂、三聚氰胺树脂，酚醛树脂、不饱和酯树脂、聚丙烯(polypropylene；PP)、聚乙烯(polyethylene；PE)、聚酰亚胺(polyimide)、和聚酰胺(polyamide)中的至少一种。
优选地，丙烯酸树脂用作热固性聚合物树脂。
密封层可具有10μm至500μm，优选15μm至300μm的厚度。如果密封层的厚度偏离上述范围，则不能表现出正常的绝缘性能。
(实施方式5)
图8是示出在根据本发明实施方式的袋形二次电池的电极引线处形成的密封层处设置的切口的曲率半径和角度的示图。
切口可具有0.5mm或更小，优选0.2mm至10μm，更优选0.05mm至0.1μm的曲率半径R。如果切口的曲率半径偏离上述范围，则当发生危险情况时，例如当袋形电池壳体中的压力增加时，电极引线无法在切口处被切断。
切口可具有范围从大于0度至小于180度，优选从90度至120度，更优选从45度至小于90度的角度A。
如果切口的角度偏离上述范围，则当发生危险情况时，例如当袋形电池壳体中的压力增加时，电极引线无法在切口处被切断。
在如上所述形成切口的情况下，当由于二次电池的异常状态引起在二次电池中产生气体和二次电池中的压力增加而导致袋形电池壳体膨胀时，可容易地去除切口部分处的密封层，以便将相对较弱接合的层彼此分离。
可使用选自由以下材料构成的组中的至少一种含锂金属氧化物作为正极活性材料：锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂钴镍氧化物、锂钴锰氧化物、锂锰镍氧化物、锂钴镍锰氧化物、具有橄榄石结构的磷酸铁锂氧化物、具有尖晶石结构的锂锰氧化物、以及通过将上述元素中的至少一种替换为与上述元素不同的其他元素或通过掺杂与上述元素不同的其他元素而获得的氧化物。在此，其他元素可以是选自由Al、Mg、Mn、Ni、Co、Cr、V和Fe构成的组中的至少一种。
可使用以下材料作为负极活性材料：锂金属、锂合金(例如，锂和诸如铝、锌、铋、镉、锑、硅、铅、锡、镓或铟之类的金属的合金)、无定形碳、结晶碳、碳复合物、或SnO2。然而，本发明并不限于此。
此外，本发明可提供一种包括袋形二次电池的装置。
在此，该装置可选自由电子装置、电动车辆、混合动力电动车辆和储能装置构成的组。
(实验例)
可从图9至图11确认通过上述实施方式实现的应用了第一电极引线和第二电极引线的两级引线电流中断装置(CID)的操作测试结果。
如图9中所示，制造可加压电池，以便测试两级电极引线电流中断装置(CID)的内部压力操作。根据作为密封层的引线膜的切割(Lead film cutting)条件LC，获得可加压电池的形状，如(a)、(b)、(c)和(d)中所示。
图10是示出用于确认两级电极引线CID的内部压力操作的实验设置的照片。
为了引发基于电池的内部压力增加的安全现象，如(a)中所示确认出空气注入口和两级电极引线接合部，并且如(b)中所示确认出袋形电池壳体的两级电极引线CID接合部和袋形引线膜密封部分。
图11是示出在(a)、(b)、(c)和(d)中所示的电极引线膜切割条件下，基于附接至金属粘合表面的侧表面的电极引线膜的量，对两级电极引线CID的操作进行的实验的结果的示图。
能够看出，随着电池中的压力增加，电极引线的外边缘破裂。能够看出，随着电池中的压力增加，连接引线的引线膜破裂，然后电极引线CID操作。此外，能够看出，两级电极引线在0mm、1mm、3mm和5mm的所有膜切割条件下都操作。
尽管出于说明性目的披露了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不背离所附权利要求中披露的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。
(参考标记说明)
100：电池单元
110：上部袋
120：电极组件
120a：负极
120b：正极
120c：隔膜
121：正极接片
122：负极接片
123：绝缘胶带
124：正极引线
125：负极引线
125a：第一负极引线
125b：第二负极引线
126：连接层
127：密封层
128：切口
130：下部袋
工业实用性
在根据本发明的包括使用导电聚合物的电极引线的袋形二次电池中，能够在电池处于异常状态时，例如在袋形二次电池过充电的情况下，防止电流在袋形二次电池中流动。
此外，能够防止袋形二次电池的能量密度降低，这种能量密度降低是在袋形二次电池中设置额外复杂装置的情况下，由于用于容纳电极集流体的袋形电池壳体中所限定的空间的尺寸减小而导致的。
此外，能够在由于袋形二次电池中产生的气体而导致袋形二次电池膨胀时切断电极引线。

Claims (13)

1.一种袋形二次电池，包括：通过在正极与负极之间插置隔膜的状态下堆叠正极和负极而构成的电极组件；电极接片；电极引线；密封层；和用于容纳所述电极组件的袋形电池壳体，其中所述袋形二次电池包括：
第一电极引线，所述第一电极引线具有连接至所述电极组件的一端和延伸至所述袋形电池壳体的接合部的另一端；
第二电极引线，所述第二电极引线可拆卸地连接至所述第一电极引线，并且所述第二电极引线延伸到所述袋形电池壳体之外，从而被暴露；
连接层，所述连接层用于将所述第一电极引线与所述第二电极引线彼此接合；和
密封层，所述密封层用于将所述电极引线与所述袋形电池壳体彼此接合。
2.根据权利要求1所述的袋形二次电池，其中所述连接层具有比所述密封层小的接合力。
3.根据权利要求1所述的袋形二次电池，其中所述密封层形成为包裹所述电极引线与所述连接层之间的接合部分。
4.根据权利要求3所述的袋形二次电池，其中所述密封层在其一端设置有切口，所述切口形成在其中所述密封层与所述电极引线彼此不重叠的部分处。
5.根据权利要求4所述的袋形二次电池，其中所述切口的边界表面形成为具有选自线性形状、三角形形状、四边形形状和多边形形状中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的袋形二次电池，其中所述密封层的宽度(LT)等于所述电极引线的宽度(LL)，LT＝LL。
7.根据权利要求1所述的袋形二次电池，其中所述连接层由导电聚合物制成。
8.根据权利要求1所述的袋形二次电池，其中所述密封层由表现出高电绝缘性的热塑性树脂、热固性树脂和光固化树脂中的至少一种制成。
9.根据权利要求1所述的袋形二次电池，其中所述连接层具有1μm至500μm的厚度。
10.根据权利要求1所述的袋形二次电池，其中所述密封层包括：
第一密封层，所述第一密封层设置在所述第一电极引线和与所述第一电极引线相邻的袋形电池壳体的一侧之间，用于将所述电极组件与所述袋形电池壳体的外部隔离；和
第二密封层，所述第二密封层设置在所述第二电极引线和与所述第二电极引线相邻的袋形电池壳体的一侧之间，用于将所述电极组件与所述袋形电池壳体的外部隔离。
11.根据权利要求1所述的袋形二次电池，其中所述连接层的长度(CL)与所述电极引线的宽度(LL)之比(CL/LL)在0.01至1的范围内。
12.一种装置，包括根据权利要求1至11中任一项所述的袋形二次电池。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述装置选自由电子装置、电动车辆、混合动力电动车辆和储能装置构成的组。
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