CN106549133B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供一种二次电池，包括：具有内部空间的壳体；电极组件，所述电极组件被插入到所述壳体中并包括第一电极板、第二电极板和在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板；电连接到所述电极组件的电极接线片；密封所述壳体的盖板；电连接到所述电极接线片的集流体；电极端子，所述电极端子电连接到所述集流体并被配置为穿过所述盖板以朝向外部突出；以及连接器，所述连接器具有联接到所述电极组件的一端和联接到所述集流体的另一端。

Description

二次电池
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年9月18日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请第10-2015-0132406号的优先权和利益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种二次电池。
背景技术
通常，与被设计为不能被再充电的一次电池不同，二次电池可重复充电和放电。使用单一电池单元的低容量电池被用作诸如蜂窝电话、便携式摄像机的各种可携式小型电子设备的电源。使用在电池组中彼此连接的数十个电池单元的高功率电池被用作电动小型摩托车、混合动力车辆或电动车辆的电源。
二次电池被制造成各种形状，诸如圆柱形形状、袋形形状或棱柱形形状。二次电池通常通过将作为绝缘体的隔板设置在正电极板与负电极板之间来形成电极组件、将电极组件与电解质一起容纳在壳体中并将盖板安装在壳体上而构造。电极组件被连接到电极端子，电极端子从盖板突出并暴露于二次电池的外部。
二次电池的电极接线片可连接到集流体，集流体连接到电极端子，电极端子可通过盖板以然后暴露或突出到二次电池的外侧。利用这种构造，集流体与电极接线片之间的连接部分可能由于外部振动或外部机械冲击而损坏。因此，二次电池需要具有用于防止或减少对电极组件的损坏的结构。
发明内容
本发明的实施例的各方面涉及一种二次电池，其能防止或基本防止集流体与电极接线片之间的焊接部分由于电极组件的负荷而损坏。
本发明的上述和其它方面将根据示例性实施例的下列描述中进行描述或明显。
根据本发明的一些实施例，提供一种二次电池，包括：具有内部空间的壳体；电极组件，所述电极组件被插入到所述壳体中并包括第一电极板、第二电极板和在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板；电连接到所述电极组件的电极接线片；密封所述壳体的盖板；电连接到所述电极接线片的集流体；电极端子，所述电极端子电连接到所述集流体并被配置为穿过所述盖板以朝向外部突出；以及连接器，所述连接器具有联接到所述电极组件的一端和联接到所述集流体的另一端。
在一实施例中，所述连接器包括：在所述连接器的顶部分处的紧固部分；从所述紧固部分向下伸长的连接部分；和从所述连接部分向下伸长并联接到所述电极组件的横向表面的联接部分。
在一实施例中，所述紧固部分为成形为三角形柱的突起，并且其中矩形的开口在所述集流体的一端处，以使所述紧固部分被插入至所述开口中以与所述连接器紧固。
在一实施例中，所述紧固部分从所述连接器的顶端弯折并伸长，并且其中开口在所述紧固部分的弯折和伸长部分处，使得所述电极端子穿过所述开口以与所述连接器紧固。
在一实施例中，所述连接器的伸长率小于所述电极接线片的伸长率。
在一实施例中，所述电极接线片被配置为与所述连接部分相比从所述电极组件突出更大的长度。
在一实施例中，所述二次电池进一步包括被配置为将所述连接器联接到所述电极组件的带。
在一实施例中，所述带包括绝缘材料。
在一实施例中，所述连接器包括聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)和/或聚碳酸酯(PC)。
在一实施例中，所述连接器被紧固到所述集流体的联接到所述电极端子的一部分。
如上所述，在根据本发明的实施例的二次电池中，连接器的一端固定到电极组件并且连接器的另一端与延伸到电极端子的底部分的集流体紧固，由此促使电极组件的负荷被施加到电极端子的以相对大的联接强度的被联接的底部分。
因此，与本领域的二次电池不同，能够防止或基本防止电极组件的负荷被施加到集流体与电极接线片之间的焊接部分。另外，能够防止或基本防止集流体和电极接线片由于外部振动或外部机械冲击而彼此分离。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它特征将变得更加明显，在附图中：
图1为根据本发明一实施例的二次电池的透视图；
图2为例示图1中所示的二次电池中壳体的内部结构的视图；
图3为例示根据本发明一实施例的二次电池的处于展开状态的电极组件的透视图；
图4为根据本发明一实施例的连接器的透视图；
图5为例示图4中所示的连接器与集流体之间的联接部分的放大透视图；
图6为例示图5中所示的联接部分的横向表面的放大侧视图；
图7为根据本发明另一实施例的连接器的透视图；
图8为例示图7中所示的连接器与集流体之间的联接部分的放大透视图；以及
图9为例示图8中所示的联接部分的横向表面的放大侧视图。
具体实施方式
在下文中将参照附图详细描述本发明的实施例的示例，以使它们可被本领域技术人员容易制造并使用。
然而，本发明可以以很多不同的形式具体化并且不应理解为受限于本文提出的实施例。相反，提供这些实施例以使本公开将是彻底和完整的，并将本发明的概念充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由所附权利要求书及其等同物限定。
在图中，层和区域的厚度为了例示清楚被夸大。相似的附图标记始终指示相似的元件。如本文中所使用的，用语“和/或”包括关联的所列项目中的一个或更多个中的任意和全部组合。另外，将理解，当元件A被提及为“连接到”元件B时，该元件A可直接连接到元件B，或在元件A与元件B之间可存在中间元件C以使元件A能间接连接到元件B。
另外，本文使用的术语仅为了描述特定实施例的目的并且不意欲对其进行限制。如在本文所使用的，单数形式意欲也包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。将进一步理解，用语“包括”或“包含”和/或“具有”或“含有”，当在说明书中使用时，特指存在所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
将理解，尽管用语第一、第二等在本文可用于描述各种构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些构件、元件、区域、层和/或部分不应受到这些用语的限制。这些用语仅用于将一个构件、元件、区域、层和/或部分与另一个区分开来。因此，例如，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分，而不偏离教示。
空间相对用语，诸如“下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文为了容易描述可用于描述如图中例示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。将理解，空间相对用语意欲包括除了图中描绘的方位以外设备在使用或操作时的不同方位。例如，如果图中设备被翻转，描述为在另外的元件或特征“下方”或“之下”的元件于是可定位在另外的元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性用语“下方”可包括上方和下方两个方位。
图1为根据本发明一实施例的二次电池的透视图，图2为例示图1所示的二次电池中壳体的内部结构的视图。
参见图1、图2和图3，根据本发明一实施例的二次电池100可包括电极组件110、电极接线片120、集流体130、壳体140、第一电极端子组件150、第二电极端子组件160、盖组件170、连接器180和带190。
在根据本发明一实施例的二次电池100中，电极组件110可包括两个电极组件。
另外，电极组件110中的每个包括由板或层形成的第一电极板、第二电极板以及设置在第一电极板与第二电极板之间的隔板。另外，电极组件110通过将第一电极板、第二电极板和隔板的堆叠进行卷绕或层叠而形成。第一电极板可用作正电极或负电极。第二电极板可具有与第一电极板的极性相反的极性。在本发明的实施例中，电极组件110可具有果子冻卷构造。
作为正电极的第一电极板可由诸如铝箔的金属箔制成，并可具有包括涂覆在第一电极板的两个表面上的锂基氧化物的第一电极活性物质。作为负电极的第二电极板可由诸如铜箔的金属箔制成，并可具有主要包括涂覆在第二电极板的两个表面上的碳材料的第二电极活性物质。另外，未涂覆部分111被提供在第一电极板和第二电极板中的每个上以变成电流路径。另外，隔板可位于第一电极板与第二电极板之间以防止或基本防止短路并允许锂离子移动。隔板可由聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯的复合膜等形成。然而，本发明不将第一电极板、第二电极板和隔板的材料限制于本文所公开的那些材料，并且可使用任意合适的材料。
电极接线片120可包括第一电极接线片121和第二电极接线片122。
在根据本发明一实施例的二次电池100中，第一电极接线片121和第二电极接线片122可形成在两个电极组件110的相应的一个上。
第一电极接线片121可被形成为使得其从第一电极板的未涂覆部分的一侧以条形状延伸。替代地，第一电极接线片121可通过将单独的条电连接到第一电极板而形成。第一电极板中形成的条可包括多个条。在这种情况下，第一电极接线片121可通过将条彼此堆叠形成。因此，第一电极接线片121可由与第一电极板相同的金属制成，诸如，铝。
第二电极接线片122可被形成为使得其从第二电极板的未涂覆部分的一侧以条形状延伸。替代地，第二电极接线片122可通过将单独的条电连接到第二电极板而形成。第二电极板中形成的条可包括多个条。在这种情况下，第二电极接线片122可通过将条彼此堆叠形成。因此，第二电极接线片122可由与第二电极板相同的金属制成，诸如，铜。
然而，本发明不将第一电极接线片121和第二电极接线片122的材料限制于本文所公开的那些材料，并且可使用任意合适的材料。
集流体130可包括第一集流体131和第二集流体132。
第一集流体131的一端具有接触表面以连接到第一电极接线片121。第一集流体131的上述一端可通过超声波焊接、电焊接、电弧焊接等电连接到第一电极接线片121。第一集流体131的另一端沿盖板171的底表面延伸。第一集流体131的另一端具有允许第一电极端子151穿过的端子孔(例如，端子开口)131a和与连接器180紧固的连接器孔(例如，连接器开口)131b。另外，第一集流体131可由金属制成，诸如铝、铝合金等。
第二集流体132的一端具有接触表面以连接到第二电极接线片122。第二集流体132的上述一端可通过超声波焊接、电焊接、电弧焊接等电连接到第二电极接线片122。第二集流体132的另一端沿盖板171的底表面延伸。第二集流体132的另一端具有端子孔(端子开口)132a以允许第二电极端子161穿过和连接器孔(连接器开口)132b以与连接器180紧固。另外，第二集流体132可由金属制成，诸如铜或铜合金。
然而，本发明不将第一集流体131和第二集流体132的材料限制于本文所公开的那些材料，并且可使用任意合适的材料。
壳体140在开口的内侧具有接纳空间并将电极组件110和电解质容纳在接纳空间中。壳体140由金属制成，诸如铝、铝合金等。电解质可包括溶解在有机溶剂中的锂盐并可以液相、固相或凝胶相存在。
然而，本发明不将壳体140的材料限制于本文所公开的那些材料，并且可使用任意合适的材料。
第一电极端子组件150可包括第一电极端子151、第一紧固板152和第一端子板153。
第一电极端子151通过第一集流体131的端子孔131a和盖板171的端子孔(例如，端子开口)171a拉出。第一电极端子151电连接到第一集流体131。另外，第一电极端子151还可电连接到盖板171并可与盖板171具有相同的极性。第一电极端子151可由金属制成，诸如铝、铝合金等。
第一紧固板152可具有形成在第一电极端子151从其突出的一部分处的端子孔以允许第一电极端子151穿过以便然后与第一端子板153联接。第一紧固板152可联接到盖板171的顶部分并允许第一端子板153安装在其上。
第一端子板153可具有形成在第一电极端子151从其突出的一部分处的端子孔(例如，端子开口)153a以允许第一电极端子151穿过以便然后与第一端子板153联接。第一端子板153可联接到第一紧固板152的顶部分。第一紧固板152可通过铆接然后焊接或进一步铆接被联接到第一端子板153。因此，第一电极端子151相对于第一紧固板152、第一端子板153和盖板171的联接强度比其它区域的联接强度更高。第一电极端子151电连接到第一端子板153。另外，第一端子板153由金属制成，诸如铝、铝合金等。当第一紧固板152由导电材料制成时，第一端子板153可通过第一紧固板152电连接到盖板171。然而，本发明不将第一电极端子151、第一紧固板152和第一端子板153的材料限制于本文所公开的那些材料，并且可使用任意合适的材料。
第二电极端子组件160可包括第二电极端子161、第二紧固板162和第二端子板163。
第二电极端子161通过第二集流体132的端子孔132a和盖板171的端子孔(例如，端子开口)171b拉出。第二电极端子161电连接到第二集流体132。另外，当第一电极端子151电连接到盖板171时，第二电极端子161通过绝缘构件与盖板171绝缘。第二电极端子161可由金属制成，诸如铜、铜合金等。
第二紧固板162可包括形成在第二电极端子161从其突出的一部分处的端子孔以允许第二电极端子161穿过以便然后与第二端子板163联接。第二紧固板162可联接到盖板171的顶部分并允许第二端子板163安装在其上。
第二端子板163可具有形成在第二电极端子161从其突出的一部分处的端子孔(例如，端子开口)163a以允许第二电极端子161穿过以便然后与第二端子板163联接。第二端子板163可联接到第二紧固板162的顶部分。第二电极端子161的突出部分可通过铆接然后焊接或进一步铆接被联接到第二端子板163。因此，第二电极端子161相对于第二紧固板162、第二端子板163和盖板171的联接强度比其它区域的强度更高。第二电极端子161电连接到第二端子板163。第二端子板163由金属制成，诸如铜、铜合金等。另外，当盖板171具有与第一电极端子151相同的极性时，由绝缘材料制成的第二紧固板162将第二电极端子161与盖板171电绝缘。然而，本发明不将第二电极端子161、第二紧固板162和第二端子板163的材料限制于本文所公开的那些材料，并且可使用任意合适的材料。
盖组件170可包括盖板171、安全通风口172和塞173。
盖板171联接到壳体140并密封壳体140的开口。为了允许第一电极端子151和第二电极端子161从盖板171向外突出，端子孔171a和171b可提供在第一电极端子151和第二电极端子161从其突出的部分处。另外，还可提供用于电解质注入的电解质注入孔(电解质注入开口)171c。当第一电极端子151和盖板171具有相同极性时，壳体140还可电连接到第一电极端子151。另外，盖板171和壳体140可由相同材料制成。然而，本发明不将盖板171的材料限制于本文所公开的那些，并且可使用任意合适的材料。
安全通风口172可位于盖板171的中心区域处。另外，安全通风口172可作为隔离构件安装在穿过盖板171的通风孔(例如，通风开口)中或者可安装在盖板171中以与盖板171整体形成。当二次电池100的内部压力由于过充电而增加时，安全通风口172可破裂，由此防止二次电池100爆炸或显著降低其几率。
塞173密封电解质注入孔171c。
连接器180最初成形为条并可包括紧固部分180a、连接部分180b和联接部分180c。
图3为例示根据本发明一实施例的二次电池的处于展开状态的电极组件的透视图，图4为根据本发明一实施例的连接器的透视图，图5为例示图4中所示的连接器与集流体之间的联接部分的放大透视图，图6为例示图5中所示的联接部分的横向表面的放大侧视图。
参见图3至图6，紧固部分180a可为形成在连接器180的顶端处被成形为三角形柱的突起。紧固部分180a被插入至集流体131/132的连接器孔131b/132b中以然后与其紧固。集流体131/132的连接器孔131b/132b可为矩形的孔(例如，开口)以与紧固部分180a紧固。紧固部分180a的三角形柱形状沿其被插入至集流体131/132的连接器孔131b/132b中的方向(A)与集流体131/132的连接器孔131b/132b容易接合。然而，不容易沿与插入方向(A)相反的方向(B)将成形为三角形柱的紧固部分180a与集流体131/132的连接器孔131b/132b断开。连接部分180b可以以条形状从紧固部分180a至电极组件110的顶端伸长。另外，联接部分180c可以以条形状从连接部分180b伸长以然后联接到电极组件110的横向表面。
由于第一电极端子151和第二电极端子161通过铆接并然后焊接或进一步铆接联接到第一端子板153和第二端子板163，集流体131和132的形成有连接器孔131b和132b的端部具有足够高的联接强度来支撑施加到电极组件110的负荷。因此，一旦连接器180被插入到电极组件110中并与电极组件110紧固，则能够耐受电极组件110的负荷。
连接器180的连接部分180b从电极组件110突出的长度Lc可小于电极接线片120从电极组件110突出的长度Lt(即，Lc＜Lt)。因此，电极组件110的负荷被施加到连接器180与集流体130之间的联接部分，而不是电极接线片120，因此，防止或基本防止电极接线片120的联接部分由于电极组件110的负荷或由于外部冲击而损坏。
连接器180可安装在第一电极端子151和第二电极端子161中每一个定位的地方。另外，安装在第一电极端子151和第二电极端子161定位的地方的连接器180可分别与集流体131的连接器孔131b和集流体132的连接器孔132b紧固。因为根据本发明一实施例的二次电池100包括两个电极组件110，所以两个连接器180可安装在两个电极组件110中相应的一个中。
另外，连接器180可由具有优异耐热性、高耐化学性及小伸长率的塑料材料制成。该塑料材料可为选自由聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)和聚碳酸酯(PC)组成的组中的一种。
另外，连接器180的伸长率小于电极接线片120的伸长率。因此，即使负荷重复施加于根据本发明一实施例的二次电池100，电极组件110的负荷仍可集中于连接器180上。因此，连接器180可防止或基本防止电极组件110的负荷被施加于电极接线片120与集流体130之间的焊接部分，由此，防止或基本防止电极接线片120与集流体130之间的焊接部分损坏。
带190可位于联接部分180c上以将连接器180与电极组件110的横向表面结合。另外，带190可由具有优异耐热性、高耐化学性及绝缘性能的材料制成。
图7为根据本发明另一实施例的连接器的透视图，图8为例示图7中所示的连接器与集流体之间的联接部分的放大透视图，图9为例示图8中所示的联接部分的横向表面的放大侧视图。
参见图7至图9，根据本发明另一实施例的二次电池200可包括电极组件110、电极接线片120、集流体230、壳体140、第一电极端子组件150、第二电极端子组件160、盖组件170、连接器280和带190。与前述实施例相同的功能部件用相同的附图标记指示，并且下面描述将聚焦于本实施例与前述实施例的不同之处。
集流体230可包括第一集流体231和第二集流体。
第一集流体231的一端联接到第一电极接线片121，允许第一电极端子151穿过其中的端子孔(例如，端子开口)231a形成在第一集流体231的另一端。然而，与第一连接器紧固的单独的孔没有形成在第一集流体231中。
第二集流体的一端联接到第二电极接线片122，允许第二电极端子161穿过其中的端子孔(例如，端子开口)形成在第二集流体的另一端。然而，与第二连接器紧固的单独的孔没有形成在第二集流体中。
连接器280最初成形为条并可包括紧固部分280a、连接部分280b和联接部分280c。
紧固部分280a从连接器280的顶端弯折并伸长，端子孔(端子开口)280d形成在紧固部分280a的弯折和伸长部分处，以使第一电极端子151或第二电极端子161穿过端子孔(例如，端子开口)280d以与连接器280紧固。第一电极端子151或第二电极端子161可穿过形成在紧固部分280a中的端子孔280d以然后从盖板171向上突出。另外，由于突出的第一电极端子151和第二电极端子161被铆接到第一端子板153和第二端子板163，连接器280和集流体230被彼此紧固。
因此，即使单独的孔没有提供在集流体230的端部处，连接器280也可通过铆接第一电极端子151和第二电极端子161与集流体紧固。
如上所述，在根据本发明的二次电池100/200中，连接器180/280的一端固定到电极组件110且其另一端与伸长到电极端子151/161的底部分的集流体130/230紧固，由此导致电极组件110的负荷被施加到电极端子151/161以相对大的联接强度被联接的底部分。
因此，根据本发明，能够防止或基本防止电极组件110的负荷被施加于集流体130/230与电极接线片120之间的焊接表面。另外，能够防止或基本防止集流体130/230与电极接线片120由于外部振动或由于外部机械冲击而彼此分离。
虽然已经参照本发明的示例性实施例特别示出并描述了本发明的二次电池，但是本领域普通技术人员将理解，在不偏离如所附权利要求书及其等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，这里可作出形式上和细节上的各种改变。

Claims (9)

1.一种二次电池，包括：
具有内部空间的壳体；
电极组件，所述电极组件被插入到所述壳体中并包括第一电极板、第二电极板和在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板；
电连接到所述电极组件的电极接线片；
密封所述壳体的盖板；
电连接到所述电极接线片的集流体；
电极端子，所述电极端子电连接到所述集流体并被配置为穿过所述盖板以沿第一方向朝向外部突出；以及
连接器，所述连接器具有联接到所述电极组件的一端和联接到所述集流体的另一端，所述连接器包括紧固部分，所述紧固部分为成形为三角形柱的突起并沿所述第一方向延伸穿过所述集流体。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述连接器包括：
从所述紧固部分向下伸长的连接部分；和
从所述连接部分向下伸长并联接到所述电极组件的横向表面的联接部分，并且
其中所述紧固部分在所述连接器的顶部分处。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中矩形的开口在所述集流体的一端处，以使所述紧固部分被插入至所述开口中以与所述连接器紧固。
4.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述连接器的伸长率小于所述电极接线片的伸长率。
5.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述电极接线片被配置为与所述连接部分相比从所述电极组件突出更大的长度。
6.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括被配置为将所述连接器联接到所述电极组件的带。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中所述带包括绝缘材料。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述连接器由选自由聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯和聚碳酸酯组成的组中的至少一种材料制成。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述连接器被紧固到所述集流体的联接到所述电极端子的一部分。
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