CN103843168A - 用于制造二次电池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造二次电池的方法，所述方法能够增加用于电极组件的接收空间并且还防止电极组件晃动。根据本发明的用于制造其中在电池罐上不形成有卷边部分的二次电池的方法包括以下步骤：提供在外周边上具有向外突出的外部突起的电池罐；将电极组件插入到电池罐中；和沿着电池罐的向内方向将压力施加到电池罐的外部突起，以在电池罐的内周边上形成内部突起。

Description

用于制造二次电池的方法

技术领域

本申请要求于2011年8月18日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2011-0082305的优先权，其公开内容通过引用而并入本文。

本公开涉及一项用于制造二次电池的技术，并且更加具体地，涉及一种用于制造二次电池的方法，该方法可以增加二次电池的容量并有效地防止电极组件的运动。

背景技术

通常，二次电池指的是可再充电的电池，而普通电池指的是不可再充电的电池。二次电池广泛地用于诸如蜂窝电话、笔记本计算机、摄影机、电动车辆等的电子装置。特别地，锂二次电池具有大约3.6V的运行电压，容量是通常用作电子装置的电源的镍-镉电池或者镍氢电池的容量的三倍，并且由于其高的每单位重量能量密度，锂二次电池正被越来越多地利用。

锂二次电池通常分别使用氧化锂和碳质材料作为阴极活性材料和阳极活性材料。锂二次电池包括电极组件和外部材料，在所述电极组件中，分别涂覆有阴极活性材料和阳极活性材料的阴极板和阳极板被设置成分隔物介于其间，所述外部材料将电极组件与电解质密封并容纳在一起。

同时，根据电池外壳的形状，锂二次电池可以分类成罐型二次电池和袋型电池，在罐型二次电池中，电极组件被包括在金属罐中，在袋型电池中，电极组件被包括在铝层压板制成的袋中。另外，根据金属罐的形状，罐型二次电池可以进一步分类成圆柱形电池和矩形电池。

图1是示意性地示出常规圆柱形二次电池的构造的截面视图。

参考图1，圆柱形二次电池通常包括：圆柱形电池罐10；容纳在电池罐10中的凝胶卷型电极组件30；联接到电池罐10的上部的帽（cap）组件20；卷边部分40，该卷边部分40设置在电池罐10的前端处，以将帽组件20安装于此；和用于密封电池的夹紧部分50。

电极组件30具有凝胶卷型的被卷起的结构，其中分隔物介于阴极和阳极之间。阴极引线31被附接到阴极，并被连接到帽组件20，并且阳极引线（未示出）被附接到阳极，并被连接到电池罐10的下端。

帽组件20包括按照次序堆叠的以下部件：形成阴极端子的顶帽21；安全元件22，诸如用于在电池的内部温度升高时通过增加电阻而中断电流的正温度系数（PTC）元件；用于在电池的内部压力增加时中断电流和/或排放气体的安全阀（safety vent）23；用于除了特殊区域之外将安全阀23从电流中断部件25电隔离的绝缘部件24；和被连接到阴极的阴极引线31接入（access）的电流中断部件25。另外，帽组件20在被安装到衬垫26的状态下被安装到电池罐10的卷边部分40。因此，在正常运行条件下，电极组件30的阴极经由阴极引线31、电流中断部件25、安全性通气孔23和安全性元件22电连接到顶帽21。

如上构造的二次电池通常包括将电极组件插入到电池罐中的过程和在电池罐的前端处形成卷边部分的过程。

然而，在如上所述的常规二次电池制造方法中，因为形成有卷边部分，所以用于容纳电极组件的空间减小与卷边部分的区域一样多的空间。因此，卷边部分的存在可能妨碍二次电池的容量的增加。

尽管如此，当制造常规二次电池时，仍然形成卷边部分，这是因为，除非形成有卷边部分，否则帽组件不易于被放置在电池罐的开口上并被联接到电池罐的开口端，并且帽组件可能未被稳定地联接。此外，因为常规卷边部分扮演抑制电极组件在电池罐内部的竖直运动的角色，所以如果卷边部分不存在，则电极组件可以在电池罐内部更大地移动。另外，电极组件的竖直运动可能切断连接在电极组件和帽组件之间的电极引线，这可以对二次电池引起电力不敏感现象。另外，竖直运动可以压缩电极组件的上部或者下部，这可以使电极组件损坏或者变形。因此，电极组件的运动可以导致事故，诸如二次电池的故障或者毁坏以及着火或者爆炸，这可以导致严重的损坏。另外，因为电极组件的竖直运动对联接到二次电池的上端部分的帽组件施加冲击，所以密封部分可以损坏或者分离，这能够导致二次电池中的电解质泄漏出去。

发明内容

技术问题

本公开被设计用于解决现有技术的问题，并且因此本公开涉及提供一种用于制造二次电池的方法，该方法可以增加二次电池的容量并有效地防止电极组件的运动。

本公开的其它目的和优势将会从以下描述得到理解并且根据本公开的实施例变得更加清楚。另外，能够容易理解的是，能够通过在权利要求中限定的方案和其组合实现本公开的目的和优势。

技术方案

在本公开的一个方面，提供一种用于制造在电池罐处不具有卷边部分的二次电池的方法，该方法包括：制备在其外周边上具有向外突出的外部突起的电池罐；将电极组件插入到电池罐中；和朝向电池罐的内部将压力施加到电池罐的外部突起，从而在电池罐的内周边上形成内部突起。

优选地，通过拉伸工艺来制备电池罐。

还优选地，借助于锻造工艺在电池罐的内周边上形成内部突起。

在本发明的另一个方面，还提供一种通过以上方法制造的二次电池。

有利的效果

根据本公开，能够通过不在电池罐处形成卷边部分地制造二次电池并由此增加用于在电池罐内部容纳电极组件的空间而改进二次电池的容量。

此外，能够在不在电池罐处形成卷边部分的情况下有效地防止电极组件在二次电池内部移动。因此，能够防止连接到帽组件的电极引线由于电极组件的运动而被切割并因此引起电力不敏感现象。

另外，根据本公开，因为防止了由于电极组件的竖直运动而施加到帽组件的冲击，所以在帽组件和电池罐之间的联接部不受损坏。因此，还可以防止由帽组件的联接部的损坏而引起的电解质泄漏。

附图说明

附图示意本公开的优选实施例，并且与前面的公开内容一起用于提供本公开的技术精神的进一步理解。然而，本公开不被理解为限于附图，其中：

图1是示意性地示出常规圆柱形二次电池的截面视图；

图2是用于示意根据本公开的实施例的用于制造二次电池的方法的示意性流程图；

图3是示意性地示出在图2的步骤S110中制备的电池罐的实施例的截面视图；

图4是用于示意根据本公开的实施例的将压力施加到电池罐的外部突起的过程的截面视图；

图5是示意性地示出由于图4的过程而在电池罐的内周边上形成的内部突起的截面视图；并且

图6是用于示意根据本公开的实施例的将安装到电池罐的开口端的电极组件焊接到电池罐的过程的截面视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应该被理解为限制于通常的和字典的含义，而是在允许本发明人为了最好地解释而适当地定义术语的原则基础上基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来理解。

因此，在这里提出的说明只是仅仅为了示意的优选实例，而非旨在限制本公开的范围，因此应该理解的是，能够在不偏离本公开的精神和范围的情况下对其进行其它等价形式和修改。

图2是用于示意根据本公开实施例的用于制造二次电池的方法的示意性流程图。

如在图2中所示，为了制造根据本公开的二次电池，首先，制备在外周边上具有向外突出的外部突起的电池罐（S110）。二次电池的电池罐将电极组件和电解质容纳在其中，并由轻质传导材料诸如铝、不锈钢或者其合金制成。

图3是示意性地示出在图2的步骤S110中制备的电池罐100的实施例的截面视图。

参考图3，用于根据本公开的二次电池的电池罐100可以具有圆柱形或者矩形结构，其带有具有开口顶部的开口部分和与开口部分相对的被密封的底部部分。

特别地，在根据本公开的步骤S110中制备的电池罐100包括在外周边的预定位置处沿着水平方向向外突出的外部突起110。这里，如在图3中所示，外部突起110位于开口端存在于此的电池罐100的外周边的上部处。然而，本公开不限于外部突起110的具体位置、尺寸、形状等。

图3中所示的电池罐100可以使用模具通过拉伸工艺制造。对于本领域技术人员而言，拉伸工艺是众所周知的，因此不在这里详细描述。除了拉伸工艺，用于制备电池罐100的步骤S110还可以通过在提交本公开时本技术领域中已知的各种技术执行。

如果在外周边上具有外部突起110的电池罐100被制备了，则将电极组件插入到该电池罐100中（S120）。

电极组件包括阴极板和阳极板，所述阴极板和所述阳极板被设置成在分隔物介于其间。因为电极组件通常以凝胶卷型被卷起，所以电极组件还被称为凝胶卷芯。电极组件的每一个电极板均包括涂覆有活性材料浆液的集电器。在一般情形中，可以通过搅拌添加到溶剂的粒状活性材料、辅助导体、粘结剂、增塑剂等来形成浆液。另外，在基于电极的卷起方向的集电器的起始端和终止端处，可以存在未涂覆有浆液的非涂覆部分。

如果如上所述将电极组件插入到电池罐100中，则朝向电池罐100的内部将压力施加到电池罐100的外部突起110，由此在电池罐100的内周边上形成内部突起（S130）。

图4是用于示意根据本公开的实施例的将压力施加到电池罐100的外部突起110的过程的截面视图，并且图5是示意性地示出由于图4的过程而在电池罐100的内周边上形成的内部突起120的截面视图。

参考图4，在S130中，如箭头所示，从电池罐100的外部到内部将压力施加到电极组件300已经被插入到其中的电池罐100的外部突起110。

然后，如在图5中所示，设置在电池罐100的外周边上的外部突起110被朝向电池罐100的内部推动，并且可以在电池罐100的内周边上形成内部突起120。

这里，可以借助于锻造工艺来执行步骤S130，在步骤S130中，如在图4中所示，压力被施加到电池罐100的外部突起110，以形成如图5所示的电池罐100的内部突起120。锻造工艺对于本领域技术人员而言是众所周知的，因此不在这里详细描述。另外，除了锻造工艺，可以通过在提交本公开时在本技术领域中已知的各种技术来执行步骤S130。

在根据本公开制造二次电池的情形中，并没有在电池罐100处形成卷边部分。然而，因为内部突起120形成在电池罐100的内周边上，如上所述，所以电极组件300的运动可以在电池罐100内部受到约束。因此，即使增加了电极组件300的接收空间以改进二次电池的容量，也可以有效地解决由电极组件300的运动引起的诸如电力不敏感现象或者帽组件或者其它密封部分的损坏的问题。

另外，根据本公开，因为在电极组件300被插入之后在电池罐100的内周边上形成内部突起120，所以电极组件300不可能由于电池罐100的内部突起120而具有小的尺寸。换言之，如果不同于本公开地，在电池罐100的内周边上形成内部突起120，然后电极组件300再被插入，则电极组件300的尺寸可能比内部突起120内侧的空间小。否则，由于内部突起120，电极组件300可能并不易于被插入到电池罐100中。然而，根据本公开，因为在插入电极组件300之后在电池罐100上形成内部突起120，所以电极组件300可以与内部突起120无关地具有由电池罐100的内侧允许的最大尺寸。因此，如果二次电池是根据本公开制造的，则可以增强二次电池的容量。

同时，如在图2中所示，根据本公开的用于制造二次电池的方法还可以包括将电解质注射到电池罐100中（S140）。如在图2中所示，电解质注射步骤S140可以在步骤S130之后执行，在所述步骤S130中，在电池罐100的内周边上形成内部突起120。然而，步骤140也可以在S130之前执行。

另外，如在图2中所示，根据本公开的实施例的用于制造二次电池的方法还可以包括将帽组件安装到电池罐100的开口端，并利用激光将如上所述地安装的帽组件焊接到电池罐100（S150）。

图6是用于示意根据本公开的实施例的将安装到电池罐100的开口端的电极组件300[h1]焊接到电池罐100的过程的截面视图。

帽组件100被联接到电池罐100的开口端，以密封二次电池，并且帽组件扮演用于输出二次电池的电力的端子的角色。帽组件100可以包括用于二次电池的电连接和安全的各种构件。

参考图6，帽组件200可以包括顶帽210、安全元件220、安全阀230、衬垫260和盖件270。

顶帽210被设置成在帽组件200的顶部部分上向上突出，以形成阴极端子。因此，顶帽210被电连接到外侧。安全元件220介于顶帽210和安全阀230之间，以将顶帽210和安全阀230电连接。安全元件220用于由于电池过热而中断电流的流动，并且可以由例如正温度系数（PTC）元件制成。安全阀230被设置成在安全元件220以下的位置处接触安全元件220，并且被构造成当二次电池的内部电压增加至超过特定水平时破裂。衬垫260包围顶帽210、安全元件220和安全阀230的边沿部分，并且可以由带有电绝缘性、抗冲击性、弹性和耐久性的材料，例如聚烯烃或者聚丙烯（PP）制成。盖件270包围衬垫260，使得顶帽210、安全元件220和安全阀230紧密地附着，并且盖件270被焊接到电池罐100的开口端。因此，盖件270可以由镍、铝、镍合金、铝合金等制成，以用于这样的焊接。

另外，帽组件200还可以包括电流中断部件250和绝缘部件240，该电流中断部件250被连接到电极组件300的电极引线310接入，该绝缘部件240用于除了特殊区域外将安全阀230从电流中断部件250电隔离。

然而，本公开不限于如上所述的帽组件200的具体构造。

上述帽组件200被放置在电池罐100的开口端上，并且通过使用激光焊接装置400利用激光焊接到电池罐100，如在图6中所示。特别地，因为本公开涉及一种制造在电池罐100处不具有卷边部分的二次电池的方法，所以优选的是，利用激光来焊接帽组件200和电池罐100。在常规二次电池的情形中，帽组件200和电池罐100可以由于卷边部分和夹持部分的存在而被联接和密封。然而，在本公开的情形中，因为不形成有这种卷边部分和夹持部分，所以可以通过激光焊接来联接和密封帽组件200和电池罐100。

同时，虽然图6示意帽组件200被放置在电池罐100的顶部上，但其只是一个实例，并且帽组件200还可以被放置在电池罐100的开口端内侧。此时，帽组件200可以被放置在形成在电池罐100的内周边上的内部突起120上，或者被放置在被分开地制备在内周边上的台阶上。

另外，除了图2所示的过程以外，根据本公开的用于制造二次电池的方法还可以包括其它过程。例如，在将帽组件200焊接到电池罐100之前，还可以包括通过激光焊接来连接电极引线310和帽组件200的过程。

本公开的二次电池是根据如上所述的制造方法制造的。例如，可以如此制造根据本公开的二次电池：制备在其外周边上具有外部突起110的电池罐100；将电极组件300插入到电池罐100中；并且朝向电池罐100的内部将压力施加到电池罐100的外部突起110，从而在电池罐100的内周边上形成内部突起120。

已经详细地描述了本公开。然而，应该理解，虽然示意本公开的优选实施例，但是详细说明和具体实例仅仅是作为示意而给出的，因为根据该详细说明，对于本领域技术人员而言，在本公开的精神和范围内的各种改变和修改将变得清楚。

Claims (6)

1.一种用于制造二次电池的方法，所述二次电池在电池罐处不具有卷边部分，所述方法包括：

制备电池罐，在所述电池罐的外周边上具有向外突出的外部突起；

将电极组件插入到所述电池罐中；和

将压力朝向所述电池罐的内部施加到所述电池罐的所述外部突起，从而在所述电池罐的内周边上形成内部突起。

2.根据权利要求1所述的用于制造二次电池的方法，其中，通过拉伸工艺来制备所述电池罐。

3.根据权利要求1所述的用于制造二次电池的方法，其中，借助于锻造工艺，在所述电池罐的所述内周边上形成所述内部突起。

4.根据权利要求1所述的用于制造二次电池的方法，其中，所述电池罐是圆柱形的。

5.根据权利要求1所述的用于制造二次电池的方法，

其中帽组件被安装到所述电池罐的开口端，并且

其中所述方法还包括：利用激光来焊接所述帽组件和所述电池罐。

6.一种二次电池，所述二次电池由根据权利要求1至5中的任一项所限定的用于制造二次电池的方法来制造。

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