CN106299488B - 二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供二次电池及其制造方法。一种二次电池包括：袋，具有在袋的相反两侧中的至少一个处向内凹入的凹入部分；电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔板，隔板设置在第一电极板和第二电极板之间，电极组件在袋内；以及引线接头，联接到电极组件并暴露到袋的外面。隔板在电极组件的厚度方向上在与袋的凹入部分相对应的不同区域处从第一电极板或第二电极板突出不同的突出长度。

Description

二次电池及其制造方法
技术领域
各实施方式涉及一种二次电池以及制造该二次电池的方法。
背景技术
一般而言，二次电池是能够被充电和放电的电池，并可以包括镍镉电池、镍氢电池或锂电池。具体地，锂二次电池具有3.6V或更大的驱动电压，其是被普遍用作电子设备的电源的镍镉二次电池的三倍。此外，锂二次电池具有每单位质量的相对高的能量密度。
锂二次电池根据所使用的电解质的类型而分为基于液体电解质的电池和基于聚合物电解质的电池。利用液体电解质的电池一般被称为锂离子电池，利用聚合物电解质的电池一般被称为锂聚合物电池。
此外，取决于容纳电极组件的壳体的形状，锂二次电池可以形成为各种形状，包括通常用于锂离子电池的圆柱型和棱柱型以及通常用于锂聚合物电池的袋型(pouch type)。
在袋型锂二次电池中，袋壳体通常包括金属箔层和由合成树脂制成的多个层。与利用金属罐的圆柱形或棱柱形的锂二次电池相比，袋型锂二次电池的优点在于：其能够显著地减小电池的重量。
发明内容
各实施方式针对一种二次电池，该二次电池包括：袋，具有在袋的相反两侧中的至少一个处向内凹入的凹入部分；电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔板，隔板设置在第一电极板和第二电极板之间，电极组件在袋内；以及引线接头(lead tab)，联接到电极组件并暴露到袋的外面。隔板在电极组件的厚度方向上在与袋的凹入部分相对应的不同区域处从第一电极板或第二电极板突出不同的突出长度。
隔板的突出长度可以沿电极组件的厚度方向逐渐增大。
隔板可以在与袋的凹入部分相对应的区域处围绕电极组件的侧表面。
隔板从第一电极板或第二电极板突出的最大长度可以小于或等于电极组件的厚度。
隔板可以形成为与第一电极板和第二电极板一起堆叠的单独的片。隔板可以形成为以Z字形的构造穿过第一电极板和第二电极板之间的区域的单个伸长的片。
凹入部分可以在袋的至少一个内角超过90度的区域处被斜切。
各实施方式还针对一种二次电池的制造方法，该制造方法包括：通过交替地堆叠第一电极板和第二电极板且使隔板插置在第一电极板和第二电极板之间而堆叠电极组件，隔板包括从第一电极板和第二电极板突出的区域；沿电极组件的厚度切割隔板的从第一电极板或第二电极板突出的区域；以及将电极组件插入袋中，使得隔板的区域的在切割之后保持从第一电极板或第二电极板突出的部分形成围绕电极组件的侧表面的盖部分(coverportion)。
切割隔板的所述区域可以在沿电极组件的厚度的竖直方向上进行或在相对于竖直方向成一角度的方向上进行。
在切割隔板的所述区域之后，从第一电极板或第二电极板突出的盖部分的长度可以在电极组件的厚度方向上逐渐增大。
将电极组件插入袋中可以被进行，使得盖部分位于电极组件的侧表面和袋之间。
附图说明
通过参照附图详细描述示范性实施方式，特征对于本领域技术人员将变得明显，附图中：
图1示出根据实施方式的二次电池的透视图；
图2示出图1所示的二次电池的分解透视图；
图3示出分解透视图，其描绘图1中示出的二次电池的电极组件的堆叠方法；
图4示出描绘图1中示出的二次电池的电极组件的平面图；
图5示出沿图4的线A-A截取的截面图；
图6示出截面图，其描绘切割图1中示出的二次电池的电极组件中的隔板的工艺步骤；
图7示出截面图，其描绘在图6中示出的切割之后的电极组件；
图8示出截面图，其描绘其中隔板的盖部分覆盖图7中示出的电极组件的侧表面的状态；
图9示出截面图，其描绘其中图8中示出的电极组件被安装在袋中的状态；
图10示出根据另一实施方式的二次电池的透视图；以及
图11示出图10中示出的二次电池的分解透视图。
具体实施方式
现在，将在下文参照附图更全面地描述示例实施方式；然而，它们可以以不同的形式实施，而不应被解释为限于这里阐述的实施方式。而是，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示范性的实施充分传达给本领域技术人员。
在附图中，为了图示的清晰，可以夸大层和区域的尺寸。相同的附图标记始终指代相同的元件。
图1示出根据实施方式的二次电池的透视图，图2示出图1中示出的二次电池的分解透视图。
参照图1和图2，根据实施方式的二次电池100可以包括袋110、容纳在袋110中的电极组件120、以及联接到电极组件120并暴露到袋110之外的引线接头130。
袋110可以形成为多层的片状结构。袋110可以包括形成内表面并用于提供绝缘和热熔合的聚合物片、形成外表面并用于保护的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片、尼龙片或PET-尼龙复合片、以及提供机械强度的金属片。(为了便于说明起见，以下的描述将通过示例的方式关于“尼龙片”进行。)金属片可以插置在聚合物片和尼龙片之间，并可以由例如铝片形成。
袋110可以包括：第一壳体构件111，具有顶部开口并通过内部空间容纳电极组件120；和第二壳体构件112，成形为基本上平坦的板并密封第一壳体构件111。
第二壳体构件112可以与第一壳体构件111结合以覆盖容纳在第一壳体构件111中的电极组件110。在此状态下，热熔合可以沿第一壳体构件111和第二壳体构件112的周边进行，从而密封袋110。
当袋110的让引线接头130从其突出的区域被定义为前部区域时，袋110可以具有形成在前部区域的两个相反的边缘处的凹入部分110a。凹入部分110a可以具有相对于与袋110的前部区域相反的后部区域而向内凹入的斜切拐角。由于凹入部分110a，袋110可以具有六边形的形状，该六边形在前部区域中具有大于或等于90度的内角。当根据实施方式的二次电池100将被插入其中的装置具有例如不规则的形状(诸如，在二次电池100被用于圆形装置诸如智能手表中的情形下的圆形空间)时，二次电池100可以适合于该装置的形状。凹入部分110a的位置和数目可以根据该装置的设计而可变地调整。因此，根据实施方式的二次电池100可以被安装在具有各种形状的装置的空间中。尽管图1和图2仅示出凹入部分110a形成在袋110的前部区域的相反两侧处，但是凹入部分110a也可以仅形成在袋110的前部区域的相反两侧之一处。
电极组件120可以配置为使得第一电极板121和第二电极板122被交替地堆叠，使隔板123插置在两者之间。第一电极板121可以是正电极板，第二电极板122可以是负电极板。在一些实施中，第一电极板121和第二电极板122的极性可以对换。为了说明方便起见，以下的描述将假设第一电极板121是正电极板并且第二电极板122是负电极板来进行。
电极组件120可以与电解质一起被容纳在袋110中。电解质可以包括有机溶剂(诸如碳酸次乙酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC))和锂盐(诸如LiPF6或LiBF4)。
第一电极板121可以通过在由例如金属箔(诸如铝(Al)箔)制成的第一集流器上涂覆第一电极活性材料(诸如，例如过渡金属氧化物)而形成。第一电极板121可以包括没有涂覆第一电极活性材料的未涂覆区域。未涂覆区域可以用作在第一电极板与第一电极板的外部之间流动的电流的通道。
第二电极板122可以通过在由例如金属箔(诸如铜或镍箔)制成的第二集流器上涂覆第二电极活性材料(诸如，例如石墨或碳)而形成。第二电极板122可以包括没有涂覆第二电极活性材料的未涂覆区域。
第一电极板121和第二电极板122可以具有斜切形状以与袋110的第一壳体构件111的内部空间的形状一致。例如，第一电极板121和第二电极板122可以分别具有形成在适应于袋110的形状的位置处的凹入部分121a和122a。第一电极板121和第二电极板122可以成形为与形成在袋110的第一壳体构件111中的空间的形状一致，使得电极组件120可以插入袋110中。
位于第一电极板121和第二电极板122之间的隔板123可以防止第一电极板121和第二电极板122之间的电短路，并可以仅允许锂离子通过。隔板123可以由合适的隔板材料诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的复合膜形成。
隔板123可以包括覆盖第一电极板121的凹入部分121a和第二电极板122的凹入部分122a的盖部分123a。盖部分123a可以配置为围绕第一电极板121的凹入部分121a的侧表面和第二电极板122的凹入部分122a的侧表面，从而有助于防止凹入部分121a和122a直接接触第一壳体构件111。第一电极板121和第二电极板122可以被盖部分123a保护而不与袋110的第一壳体构件111直接接触。
在二次电池100中，如果袋110的内部温度升高，则可能从袋110产生的气体以及由于所产生的气体而施加的内部压力会集中在具有不规则形状的第一电极板121的凹入部分121a和具有不规则形状的第二电极板122的凹入部分122a上。第一电极板121的凹入部分121a和第二电极板122的凹入部分122a可以被盖部分123a保护而不被这样的内部压力损坏。第一电极板121和第二电极板122关于形状不规则性具有增大的自由度。因此，根据实施方式的二次电池100可以被插入具有各种形状的装置空间中。
引线接头130可以电连接到电极组件120，并可以突出且暴露到袋110的外面。引线接头130可以包括可形成为伸长的条带的第一电极接头131和第二电极接头132。第一电极接头131和第二电极接头132可以分别电连接到第一电极板121和第二电极板122中的相应一个，分别形成正电极和负电极。第一电极接头131和第二电极接头132可以通过与电极组件120(包括第一电极板121、第二电极板122和隔板123)堆叠在一起而形成。当第一引线接头131是正电极接头时，第一引线接头131可以由铝制成。当第二引线接头132是负电极接头时，第二引线接头132可以由铜制成。第一引线接头131和第二引线接头132的极性和材料可以根据设计选择而变化。
绝缘构件131a和132a可以分别联接到第一电极接头131和第二电极接头132与袋110交叉的相应区域。绝缘构件131a和132a可以使袋120与第一电极接头131和第二电极接头132电绝缘，并可以即使在第一电极接头131和第二电极接头132所在的区域也保持密封状态。
在下文，将更详细地描述形成根据实施方式的二次电池的电极组件以及将电极组件插入袋中的方法的各步骤。
图3示出分解透视图，其描绘图1中示出的二次电池的电极组件的堆叠方法；图4示出平面图，其描绘图1中示出的二次电池的电极组件；图5示出沿图4的线A-A截取的截面图；图6示出截面图，其描绘切割图1中示出的二次电池的电极组件中的隔板；图7示出截面图，其描绘在图6中示出的切割之后的电极组件；图8示出截面图，其描绘其中隔板的盖部分覆盖图7中示出的电极组件的侧表面的状态；图9示出截面图，其描绘其中图8中示出的电极组件被安装在袋中的状态。
参照图3，在根据实施方式的二次电池100中，电极组件120可以通过交替地堆叠具有不规则形状的第一电极板121和第二电极板122而形成，使隔板123设置在第一电极板121和第二电极板122之间。第一电极板121和第二电极板122中的每个可以成形为六边形平面，该六边形平面包括形成在电极组件120的前部区域的相反两侧的凹入部分121a或122a，如上所述。
隔板123可以形成为单独的片，然后布置在第一电极板121和第二电极板122之间。在另一些实施中，隔板123可以形成为具有由图3中的虚线表示且彼此连接的部分的单个伸长的片，以允许隔板123以Z字形的方式穿过第一电极板121和第二电极板122之间的区域。在任一情况下，隔板123可以允许第一电极板121和第二电极板122在电学上彼此独立。
在堆叠期间，每个隔板123可以具有矩形形状而不是不规则形状。因此，在堆叠期间，可以省略对隔板123单独地进行的额外工艺。
参照图4和图5，堆叠的电极组件120可以配置为使得由虚线表示的第一电极板121和第二电极板122的顶表面和底表面被隔板123覆盖。隔板123可以覆盖与第一电极板121的凹入部分121a和第二电极板122的凹入部分122a相对应的区域。隔板123可以包括从第一电极板121的凹入部分121a和第二电极板122的凹入部分122a突出的突出部分123a'。
参照图6，隔板123的突出部分123a'可以通过切割工具被共同地切割。切割可以在隔板123被堆叠的状态下在竖直方向上进行。例如，包括隔板123的电极组件120可以具有在竖直方向上的厚度，隔板123的突出部分123a'可以在它们被向下按压的同时被切割，如图6所示。为了加工隔板123的突出部分123a'从而具有适当的长度，切割可以利用根据由本领域技术人员做出的选择而选择的各种切割角度进行。
参照图7，示出由所述切割产生的电极组件120的结构。当隔板123被共同切割时，隔板123的突出部分123a'可以具有与上述盖部分123a相同的结构。例如，由切割产生的盖部分123a可以具有从最下面的结构到最上面的结构按比例减小的各种长度l1至ln。(如在比较图6和7中可见的，图6中示出的最上面的盖部分123a将是图7中示出的最下面的盖部分123a。例如，在切割之后，电极组件120可以被颠倒以提供图7中示出的取向。)最下面的盖部分123a和最上面的盖部分123a之间的结构的长度可以以预定比率减小。当隔板123被共同切割时，每个长度之间的差异可以由于电极组件120的厚度而产生，并可以在需要时通过改变切割角度而调整。
最下面的隔板123的盖部分123a的长度l1可以小于或等于电极组件120的厚度t1。如下面将描述的，当盖部分123a覆盖第一电极板121的凹入部分121a和第二电极板122的凹入部分122a时，最下面的隔板123的盖部分123a的长度l1可以被选择为不超过电极组件120的厚度t1，使得盖部分123a将不妨碍袋110的第二壳体构件112的在第一壳体构件111的顶部处的联接和密封。因此，可以实现袋110的密封。
参照图8和图9，隔板123的盖部分123a可以被向上弯曲以围绕第一电极板121的凹入部分121a和第二电极板122的凹入部分122a。在这样的状态下，电极组件120可以被插入袋110的第一壳体构件111中。此外，虽然图8和图9被示出为分开的附图，但是当图7中示出的电极组件120被插入第一壳体构件111中时，图7中示出的电极组件可以在隔板123的盖部分123a处自然地变形，产生图9中示出的电极组件120。此外，单独的带(tape)可以被施加到盖部分123a的侧表面以附接到电极组件120的顶表面，从而防止盖部分123a返回到其初始位置。
第一壳体构件111的顶部可以被第二壳体构件112覆盖。第一壳体构件111和第二壳体构件112可以熔合到彼此，从而完成二次电池100的整个构造。
如上所述，依照根据实施方式的二次电池100，在配置为使得第一电极板121、第二电极板122和隔板123被堆叠的电极组件120中，隔板123可以被共同地切割为与第一电极板121和第二电极板122的不规则形状一致。由于电极组件120的厚度，盖部分123a可以被切割为具有阶梯式变化的长度。如此形成的盖部分123a可以覆盖第一电极板121的凹入部分121a和第二电极板122的凹入部分122a，从而在袋110中保护凹入部分121a和122a并有助于防止凹入部分121a和122a被袋110的内部压力损坏。
在下文，将描述根据另一实施方式的二次电池的构造。
图10示出根据另一实施方式的二次电池的透视图，图11示出图10中描绘的二次电池的分解透视图。在本实施方式中，与上述实施方式相同的功能部件由相同的附图标记表示，以下的描述将集中在本实施方式和上述实施方式之间的差异上。
参照图10和图11，根据另一实施方式的二次电池200可以在平面图中具有基本上八边形形状。二次电池200可以包括袋210、容纳在袋210内的电极组件220、以及联接到电极组件220并暴露到袋210之外的引线接头130。
像在之前的实施方式中一样，袋210可以包括形成在前部区域的相反两侧的凹入部分110a，引线接头130从前部区域暴露到外面。袋210还可以包括形成在后部区域的相反两侧的凹入部分210a以与凹入部分110a对称。因此，袋210的整体形状可以是八边形，从而当二次电池200被容纳在基本上圆形的装置空间中时减少空间的浪费。
电极组件220可以具有八边形形状从而与袋210的形状一致。像在之前的实施方式中一样，电极组件220还可以包括形成在前部区域的相反两侧的盖部分123a以及形成在后部区域的相反两侧的盖部分223a以彼此对称，其中引线接头130从前部区域突出。因此，在电极组件220中，盖部分123a和223a可以保护具有不规则形状的凹入部分。
经由总结和回顾，实施方式提供了一种二次电池及其制造方法，该二次电池能够被适应性地制造为与各种形状一致从而解决装置的要求并从电极组件在袋中的密封和保护的角度表现出改善的性能。
根据实施方式，在配置为使得第一电极板、第二电极板和隔板堆叠的电极组件中，隔板可以被共同地切割从而与第一电极板和第二电极板的不规则形状一致，从而由于电极组件的厚度而形成具有阶梯式变化的长度的盖部分。如此形成的盖部分可以覆盖第一电极板和第二电极板的凹入部分，从而在袋中保护凹入部分并有助于防止凹入部分被袋的内部压力损坏。
这里已经公开了示例实施方式，虽然采用了特定的术语，但是它们仅以一般性和描述性的含义来使用和解释，而不是为了限制的目的。在一些情况下，如到本申请的提交为止对于本领域普通技术人员来说将是显然的，关于特定实施方式描述的特征、特性和/或元件可以被单独地使用，或者可以与关于其它实施方式描述的特征、特性和/或元件结合地使用，除非另外特别说明。因此，本领域普通技术人员将理解，可以进行形式和细节上的各种改变，而没有脱离由权利要求书所阐述的本公开的精神和范围。
于2015年6月29日在韩国知识产权局提交且发明名称为“二次电池及其制造方法”的韩国专利申请第10-2015-0092172号通过引用整体地结合于此。

Claims (9)

1.一种二次电池，包括：
袋，具有在所述袋的相反两侧中的至少一个处向内凹入的凹入部分；
电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔板，所述隔板设置在所述第一电极板和所述第二电极板之间，所述电极组件在所述袋内；以及
引线接头，联接到所述电极组件并暴露到所述袋的外面，
其中所述第一电极板和所述第二电极板具有与所述袋的所述凹入部分相对应的凹入部分，所述隔板从所述第一电极板的凹入部分和所述第二电极板的凹入部分突出，
其中所述隔板在所述电极组件的厚度方向上在与所述袋的所述凹入部分相对应的不同区域处从所述第一电极板和所述第二电极板突出不同的突出长度，
其中所述隔板在与所述袋的所述凹入部分相对应的所述第一电极板的所述凹入部分和所述第二电极板的所述凹入部分处围绕所述电极组件的侧表面。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述隔板的所述突出长度沿所述电极组件的所述厚度方向逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述隔板从所述第一电极板或所述第二电极板突出的最大长度小于或等于所述电极组件的厚度。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述隔板形成为与所述第一电极板和所述第二电极板一起堆叠的单独的片，或
所述隔板形成为以Z字形的构造穿过所述第一电极板和所述第二电极板之间的区域的单个伸长的片。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述凹入部分在所述袋的至少一个内角超过90度的区域处被斜切。
6.一种二次电池的制造方法，该制造方法包括：
通过交替地堆叠第一电极板和第二电极板且使隔板插置在所述第一电极板与所述第二电极板之间而堆叠电极组件，所述第一电极板和所述第二电极板的每个具有凹入部分，所述隔板包括从所述第一电极板的所述凹入部分和所述第二电极板的所述凹入部分突出的区域；
沿所述电极组件的厚度切割所述隔板的从所述第一电极板和所述第二电极板突出的所述区域，使得在所述切割之后所述隔板在所述电极组件的厚度方向上从所述第一电极板和所述第二电极板突出不同的长度；以及
将所述电极组件插入袋中，使得所述隔板的所述区域的在所述切割之后保持从所述第一电极板和所述第二电极板突出的部分形成围绕所述电极组件的侧表面的盖部分。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其中切割所述隔板的所述区域在沿所述电极组件的厚度的竖直方向上进行或在相对于所述竖直方向成一角度的方向上进行。
8.根据权利要求6所述的制造方法，其中在切割所述隔板的所述区域之后，从所述第一电极板或所述第二电极板突出的所述盖部分的长度在所述电极组件的厚度方向上逐渐增大。
9.根据权利要求6所述的制造方法，其中将所述电极组件插入所述袋中被进行使得所述盖部分位于所述电极组件的侧表面和所述袋之间。
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