CN109075373B - 包括二次压接模具的圆柱型电池单元制造设备 - Google Patents
包括二次压接模具的圆柱型电池单元制造设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109075373B CN109075373B CN201780026821.4A CN201780026821A CN109075373B CN 109075373 B CN109075373 B CN 109075373B CN 201780026821 A CN201780026821 A CN 201780026821A CN 109075373 B CN109075373 B CN 109075373B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- open upper
- crimping die
- cap assembly
- flat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002788 crimping Methods 0.000 title claims abstract description 124
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 122
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 122
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 23
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 23
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/005—Devices for making primary cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0404—Machines for assembling batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/38—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
- H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
- H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
- H01M50/167—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by crimping
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
本公开内容提供一种是配置成在圆柱型电池单元的盖组件耦接部分上形成压接部(crimping portion)的设备的圆柱型电池单元制造设备，该制造设备包括：一次压接模具，配置成施加一次压力，使得在盖组件耦接至圆柱型金属罐的开放的上部的状态下，圆柱型金属罐的开放的上端部在垂直剖面上形成向金属罐的中心轴线倾斜的斜坡；和二次压接模具，配置成向形成有斜坡的开放的上端部施加二次压力，使得在压接部中形成与金属罐的下表面平行的平坦区段，其中该制造设备具有这样的结构，在该结构中，与平坦区段相对应的平坦部分形成在二次压接模具的面对金属罐的开放的上端部的下表面上，以在压接部中形成平坦区段。
Description
技术领域
本公开内容涉及包括二次压接模具的圆柱型电池单元制造设备。
背景技术
化石燃料的消耗使能源的价格大幅上涨，而且使人们对环境污染的兴趣增加。生态友好型替代能源是下一代的必然选择。在这方面，正在对诸如生产核能、太阳能、风能和潮汐能的方法之类的电力生产方法进行大量研究，而且有效利用所产生的能量的储能装置也备受关注。
随着对移动设备的技术开发和需求的增加，对作为能源的电池的需求也急剧增加，而且已经对能够满足各种需求的电池进行了大量研究。
就电池形状而言，对足够薄而应用于诸如手机之类的产品的棱柱型二次电池或袋型二次电池的需求非常高。然而，就电池材料而言，对表现出高能量密度、放电电压和输出稳定性的诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池之类的锂二次电池的需求非常高。
此外，二次电池可根据电极组件的结构进行划分，电极组件具有其中层压有正极、负极、以及插置在正极和负极之间的隔膜的结构。典型示例为果冻卷型(卷绕型)电极组件和堆叠型(层压型)电极组件，果冻卷型电极组件具有其中长片型正极和负极在隔膜插置在二者之间的情况下进行卷绕的结构，在堆叠型电极组件中，以预定尺寸为单位进行切割的大量正极和负极在隔膜插置在二者之间的情况下顺序地层压。近来，为了解决果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件的问题，已经开发出作为果冻卷型和堆叠型的混合型的具有先进结构的电极组件的堆叠/折叠型电极组件，堆叠/折叠型电极组件具有以下结构：其中预定单位的正极和负极在隔膜插置在二者之间的情况下进行层压的单元电池被置于隔离膜上，并顺序地卷绕。
特别是，包括果冻卷型电极组件的圆柱型电池单元可易于制造且每单位重量的能量密度高。
图1是示出圆柱型电池单元的结构的示意图。
参照图1，圆柱型电池单元100通过以下方法来制造：将卷绕型结构的电极组件120容纳到圆柱型金属罐130中，将电解质注入金属罐130中，并且在金属罐130的开口上端处耦接盖组件140，盖组件140具有形成于其上的电极端子(例如，正极端子；未示出)。
电极组件120是通过顺序地层压正极121、负极122和隔膜123，随后卷绕成圆形来制造的。
圆柱型中心销160插入到形成在电极组件120的中心部分处的贯通型卷绕芯部150中。中心销160通常由金属材料制成以使其获得预定强度，并且中心销160具有其中板材弯曲成圆形的中空圆柱型结构。中心销160用于固定和支撑电极组件120，并且作为用于在电极组件120的充电、放电和操作期间排放由内部反应产生的气体的通道。
正极端子141形成为在盖组件140的上部中央部分处突出，负极端子形成在金属罐130的其余部分处。
在此，在圆柱型电池单元100电连接至诸如刚挠(rigid flex)基板之类的板型基板的情况下，刚挠基板在定位于盖组件140的上端部的同时通过焊接结合到盖组件140的上端部，从而电连接至圆柱型电池单元100。
在此，形成于盖组件140的上部中央部分处的正极端子141具有面对刚挠基板的相对较大的面积，使得刚挠基板可容易地焊接至正极端子141。另一方面，形成有压接部(crimping portion)142的圆柱型电池单元100的负极端子在面对刚挠基板的同时通过焊接结合到刚挠基板，压接部142是通过使金属罐130的开放的上端部向内弯曲而形成的，使得在盖组件140的外周边处固定盖组件140。
然而，负极端子，即结合到刚挠基板的压接部142，具有比正极端子141相对小的面积，因此不容易焊接，从而增加焊接过程中产生的缺陷率。
此外，由于焊接结构的较小面积导致可能无法展现出期望程度的焊接强度，因此可能无法稳定地维持压接部142与刚挠基板的结合状态。
因此，非常需要能够从根本上解决这样的问题的技术。
发明内容
技术问题
提供本公开内容以解决相关技术的上述问题和过去已认识到的技术问题。
本申请的发明人已经进行了深入研究和各种试验并且已经证实，如下文中描述的，通过将圆柱型电池单元制造设备配置成包括用于在压接部上形成平坦区段的二次压接模具，可通过该二次压接模具形成较宽面积的电极端子部，该电极端子部通过压接金属罐的开放的上部而形成。因此，当具有诸如刚挠基板之类的板型结构的基板电连接至圆柱型电池单元的上端时，可更容易地进行焊接，从而减少焊接过程中可能出现的缺陷率，并且节省制造产品所需的成本和时间。此外，随着焊接面积变宽，基板与电池单元之间可表现出更好的结合力，使得可提高结构稳定性，并且还可提高电气连接的可靠性。由此，完成了本公开内容。
技术方案
根据本公开内容的一个方面，提供一种圆柱型电池单元制造设备，
所述圆柱型电池单元制造设备是配置成在圆柱型电池单元的盖组件耦接部分上形成压接部(crimping portion)的设备，该制造设备包括：
一次压接模具，一次压接模具配置成施加一次压力，使得在盖组件耦接至圆柱型金属罐的开放的上端部的状态下，圆柱型金属罐的开放的上端部在垂直剖面上形成向金属罐的中心轴线倾斜的斜坡；和
二次压接模具，二次压接模具配置成向形成有斜坡的开放的上端部施加二次压力，使得在压接部中形成与金属罐的下表面平行的平坦区段。
在此，该制造设备可具有这样的结构，在该结构中，与平坦区段相对应的平坦部分形成在二次压接模具的面对金属罐的开放的上端部的下表面上，以在压接部中形成平坦区段。
因此，可通过二次压接模具形成较宽面积的电极端子部，该电极端子部通过压接金属罐的开放的上部而形成。因此，当具有诸如刚挠基板之类的板型结构的基板电连接至圆柱型电池单元的上端时，可更容易地进行焊接，从而减少焊接过程中可能出现的缺陷率，并且节省制造产品所需的成本和时间。此外，随着焊接面积变宽，基板与电池单元之间可表现出更好的结合力，使得可提高结构稳定性，并且还可提高电气连接的可靠性。
在一个具体示例中，一次压接模具可包括：
倾斜部分，倾斜部分具有倾斜结构，在该倾斜结构中，一次压接模具的面对金属罐的开放的上端部的下表面在垂直剖面上向金属罐的中心轴线倾斜，使得金属罐的开放的上端部在垂直剖面上形成向金属罐的中心轴线倾斜的斜坡；和
倾斜阻挡部分，倾斜阻挡部分连接至倾斜部分，并且具有与金属罐的下表面平行的结构，以防止开放的上端部弯曲。
因此，金属罐的开放的上端部可被一次压接模具沿一次压接模具的倾斜部分施加的一次压力而弯曲，从而在面对一次压接模具的下表面的倾斜部分的状态下，形成向内倾斜的斜坡，即，朝向金属罐的中心轴线方向倾斜，并且可在连接至倾斜部分的倾斜阻挡部分处防止进一步弯曲和倾斜，因此，当由二次压接模具施加二次压力时，金属罐的开放的上端部可更容易地弯曲至金属罐的内部而不是外部。
此外，开放的上端部被一次压接模具倾斜的斜坡可相对于金属罐的中心轴线具有10至80度的角度。
当开放的上端部被一次压接模具倾斜的斜坡超出上述范围并且具有过小的角度时，可能无法充分实现通过一次压接模具在金属罐的开放的上端部处形成斜坡的预期效果。更具体地说，由于根据一次压接模具所施加的一次压力，开放的上端部在垂直剖面上几乎不朝向金属罐的中心轴线倾斜，因此当二次压接模具施加二次压力时，开放的上端部可能无法在所需方向或长度上稳定地变形。
另一方面，当开放的上端部被一次压接模具倾斜的斜坡超出上述范围并且具有过大的角度时，即使在一次压接模具施加一次压力之后由二次压接模具施加二次压力时，开放的上端部也可能很少或没有变形，因此可能无法充分实现通过一次压接模具和二次压接模具分离地施加一次压力和二次压力的预期效果。更具体地说，由于开放的上端部被一次压接模具过度弯曲而没有平坦部分，因此即使在通过二次压接模具施加二次压力时，也可能无法在压接部中充分地形成平坦区段。
此外，二次压接模具可进一步包括：
外周边支撑部分，外周边支撑部分垂直于平坦部分并且面对被压接的盖组件耦接部分的外周边；和
连接部分，连接部分在二次压接模具的垂直剖面上具有流线型结构，以将平坦部分连接至外周边支撑部分。
因此，在外周边支撑部分稳定地支撑盖组件耦接部分的外周边的状态下，二次压接模具形成压接部，并且在金属罐的开放的上端部面对在垂直剖面上具有流线型结构的连接部分的状态下，金属罐的开放的上端部可更容易地沿连接部分弯曲成与金属罐的下表面平行的角度。
在此，二次压接模具可进一步包括：
在平坦部分的在垂直剖面上面对外周边支撑部分的一个侧端部处的倾斜形成部分，倾斜形成部分从平坦部分的端部弯曲并延伸至金属罐的下表面方向，以朝向金属罐的下表面方向进一步弯曲开放的上端部。
因此，由于在形成平坦部分之后，金属罐的开放的上端部在金属罐的下表面方向上进一步弯曲，因此可防止形成其上形成有平坦区段的金属罐的开放的上端部弯曲回向上方向的缺陷。
在一个具体示例中，由二次压接模具的平坦部分形成的压接部的平坦区段的长度可具有金属罐的直径的5％至20％的尺寸。
当平坦区段的长度落在上述范围之外且具有过小尺寸时，平坦区段的长度过小，使得可能无法充分提供执行焊接的空间。因此，在焊接过程中可能发生的缺陷率可能会增加，并且在执行焊接的部分处不能表现出稳定的结合力，从而使结构稳定性下降。
另一方面，当平坦区段的长度落在上述范围之外且具有过大尺寸时，金属罐的开放的上端部可与形成在盖组件的上部中央部分处的电极端子接触，从而导致短路并使电池单元的性能劣化。
此外，由二次压接模具施加的二次压力可以是由一次压接模具施加的一次压力的101％至300％。
当由二次压接模具施加的二次压力小于由一次压接模具施加的一次压力的101％时，可能不容易使金属罐的开放的上端部进一步弯曲以在压接部中形成平坦区段。
另一方面，当由二次压接模具施加的二次压力大于由一次压接模具施加的一次压力的300％时，二次压力变得过大，因此可能难以控制金属罐的开放的上端部的变形，从而由于在压接部中形成平坦区段的过程中的过度变形而导致产品的缺陷率增加。
此外，盖组件可在盖组件与金属罐的开放的上端部之间插有围绕盖组件的外周边的垫圈的情况下耦接至金属罐的开放的上端部。
因此，盖组件可相对于金属罐的开放的上端部更稳定地保持密封状态。
在此，垫圈可包括突出部分，相较于垫圈的除突出部分之外的其余部分，突出部分在垂直剖面上垫圈的面对盖组件的上表面的内侧的外周边部分处相对更加突出。
突出部分的面对盖组件的上表面的部分可具有平坦结构，以增加突出部分与盖组件的上表面之间的接触面积。
因此，在通过弯曲金属罐的开放的上端部而形成平坦区段的过程中，由于突出部分在垂直剖面上面对盖组件的上表面，且突出部分的面对盖组件的上表面的部分具有平坦结构，因而增加了垫圈与盖组件的上表面之间的接触面积。因此，可提供较好的密封性能，并且通过在上述部分处弯曲金属罐的开放的上端部而形成的平坦区段可变得更平坦。
在这种情况下，在被压接的金属罐的开放的上端部与盖组件的上表面之间的位置处，突出部分所在的垫圈的端部可比金属罐的开放的上端部相对突出更多，并且被压接的金属罐的开放的上端部的至少一部分可被相对更突出的垫圈的端部包裹。
就是说，金属罐的开放的上端部可被二次压接模具的倾斜形成部分在垫圈的相对突出更多的端部的方向上进一步弯曲，并且可更紧密地附接至垫圈，并且开放的上端部的在垫圈的端部的方向上弯曲的一部分可被垫圈的端部包裹，从而提供更好的密封性能。
此外，本公开内容提供了一种使用该圆柱型电池单元制造设备在盖组件耦接部分上形成压接部的方法，所述方法包括：
(a)形成向内凹陷的卷边部分(beading portion)，使得盖组件安置在圆柱型金属罐的开放的上端部中；
(b)将盖组件安置在金属罐的开放的上端部中；
(c)通过位于盖组件上的一次压接模具施加一次压力，使得金属罐的开放的上端部可在垂直剖面上形成向金属罐的下表面的方向倾斜的斜坡；和
(d)通过二次压接模具向形成有斜坡的开放的上端部施加二次压力，使得在压接部中形成与金属罐的下表面平行的平坦区段。
在这种情况下，可在与金属罐的开放的上端部间隔开基于在压接部中形成的平坦区段的垂直剖面中的长度的200％至500％的距离的部分处形成工序(a)的卷边部分。
就是说，卷边部分可形成在相较于形成于传统圆柱型电池单元中的部分与金属罐的开放的上端部进一步间隔开的部分处，以便提供用于在压接部中形成平坦区段的长度。
当卷边部分形成在与金属罐的开放的上端部间隔开小于基于在压接部中形成的平坦区段的垂直剖面中的长度的200％的距离的部分处时，可能无法在开放的上端部与卷边部分之间的部分处提供用于形成平坦区段的足够长度。
另一方面，当卷边部分形成在与金属罐的开放的上端部间隔开超过基于在压接部中形成的平坦区段的垂直剖面中的长度的500％的距离的部分处时，平坦区段的长度变得过大，并且被压接的金属罐的开放的上端部可与形成在盖组件的上部中央部分处的电极端子直接接触，从而引起短路。
此外，工序(b)的盖组件可在围绕盖组件的外周边的垫圈耦接至盖组件的状态下安置在金属罐的开放的上端部中。
因此，盖组件可相对于金属罐的开放的上端部更稳定地保持密封状态。
在一个具体示例中，一次压接模具可包括：倾斜部分，倾斜部分具有倾斜结构，在倾斜结构中，一次压接模具的面对金属罐的开放的上端部的下表面在垂直剖面上向金属罐的中心轴线倾斜，使得金属罐的开放的上端部可在垂直剖面上形成向金属罐的中心轴线倾斜的斜坡；和倾斜阻挡部分，倾斜阻挡部分连接至倾斜部分，并且具有与金属罐的下表面平行的结构以防止开放的上端部弯曲。
因此，金属罐的开放的上端部可被一次压接模具沿一次压接模具的倾斜部分施加的一次压力而弯曲，从而在面对一次压接模的下表面的倾斜部分的状态下，形成向内倾斜的斜坡，即，朝向金属罐的中心轴线方向倾斜，并且可在连接至倾斜部分的倾斜阻挡部分处防止进一步弯曲和倾斜，因此，当由二次压接模具施加二次压力时，金属罐的开放的上端部可更容易地弯曲至金属罐的内部而不是外部。
此外，可在二次压接模具的面对开放的上端部的下表面上形成与平坦区段相对应的平坦部分，以在压接部中形成平坦区段。
因此，可通过二次压接模具形成较宽面积的电极端子部，该电极端子部通过压接金属罐的开放的上部而形成。因此，当具有诸如刚挠基板之类板型结构的基板电连接至圆柱型电池单元的上端时，可更容易地进行焊接，从而减少焊接过程中可能出现的缺陷率，并且节省制造产品所需的成本和时间。此外，随着焊接面积变宽，基板与电池单元之间可表现出更好的结合力，使得可提高结构稳定性，并且还可提高电气连接的可靠性。
另一方面，工序(d)中由二次压接模具施加的二次压力可在工序(c)中由一次压接模具施加的一次压力的101％至300％的范围内。
当由二次压接模具施加的二次压力小于由一次压接模具施加的一次压力的101％时，可能不容易使金属罐的开放的上端部进一步弯曲以在压接部中形成平坦区段。
另一方面，当由二次压接模具施加的二次压力大于由一次压接模具施加的一次压力的300％时，二次压力变得过大，因此可能难以控制金属罐的开放的上端部的变形，从而由于在压接部中形成平坦区段的过程中的过度变形而导致产品的缺陷率增加。
由于圆柱型电池单元制造设备的除了上述结构或配置之外的配置在本领域中是众所周知的，因此在本申请中将省略对其的详细描述。
有益效果
如上所述，本发明中的圆柱型电池单元制造设备通过将圆柱型电池单元制造设备配置成包括用于在压接部上形成平坦区段的二次压接模具，可通过该二次压接模具形成较宽面积的电极端子部，该电极端子部通过压接金属罐的开放的上部而形成。因此，当具有诸如刚挠基板之类的板型结构的基板电连接至圆柱型电池单元的上端时，可更容易地进行焊接，从而减少焊接过程中可能出现的缺陷率，并且节省制造产品所需的成本和时间，并且随着焊接面积变宽，基板与电池单元之间可表现出更好的结合力，使得可提高结构稳定性，并且还可提高电气连接的可靠性。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方式，本发明的上述和其他目的、特征和优点对于本领域普通技术人员来说将变得更加显而易见，其中：
图1是示出圆柱型电池单元的结构的示意图；和
图2至图5是示出根据本公开内容的一个实施方式，利用圆柱型电池单元制造设备来形成压接部的工序的示意图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的示例性实施方式，但本公开内容的范围不限于此。
图2至图5是示出根据本公开内容的一个实施方式，利用圆柱型电池单元制造设备来形成压接部的工序的示意图。
参照图2至图5，首先，在圆柱型电池单元200中，在金属罐210的开放的上部处形成向内凹陷的卷边部分212，盖组件220通过卷边部分212安置在金属罐210的开放的上部中。
盖组件220的上部中央部分221具有平坦形状，并且电连接至容纳在金属罐210中的电极组件的正极引线以形成正极端子。
垫圈230围绕盖组件220的外周边设置。
垫圈230包括突出部分231，相较于垫圈230的其余部分，突出部分231在垫圈230的面对盖组件220的上表面的内侧外周边部分处相对更加突出。
垫圈230的突出部分231的面对盖组件220的上表面的部分具有平坦结构，以增加突出部分231与盖组件220的上表面之间的接触面积。
一次压接模具240的面对金属罐210的开放的上端部211的下表面包括倾斜部分241和倾斜阻挡部分242。
因此，当一次压接模具240向下移动并施加一次压力时，金属罐210的开放的上端部211和与之相对应的垫圈230的端部232形成朝向金属罐210的中心轴线A倾斜的斜坡。
在施加一次压力之后，向上移动一次压接模具240以将其移除，之后，二次压接模具250对金属罐210的具有形成于其中的斜坡的开放的上端部211施加二次压力，以形成压接部201。
二次压接模具250包括平坦部分251、外周边支撑部分252、连接部分253和倾斜形成部分254。
平坦部分251在二次压接模具250的面对开放的上端部211的下表面上以平坦结构形成，以在压接部201中形成与金属罐210的下表面平行的平坦区段213。
外周边支撑部分252垂直于平坦部分251，并且面对被压接的金属罐210的开放的上部的外周边。
连接部分253在垂直剖面上具有流线型结构，以将平坦部分251连接至外周边支撑部分252。
因此，金属罐210的被一次压接模具240倾斜的开放的上端部211沿二次压接模具250的连接部分253进一步弯曲，并且被二次压接模具250的平坦部分251形成平坦区段213。
倾斜形成部分254形成在平坦部分251的在垂直剖面上面对外周边支撑部分252的一个侧端部处，并且倾斜形成部分254从平坦部分251的端部弯曲并延伸至金属罐210的下表面方向。
因此，金属罐210的开放的上端部211在金属罐210的下表面的方向上进一步弯曲，使得比开放的上端部211相对更突出的垫圈230的端部232形成为具有包围开放的上端部211的结构。
下文中，将参照本公开内容的示例详细描述本公开内容，但本公开内容的范围不限于此。
<示例1>
在金属罐中容纳电极组件和电解质的状态下，在与具有开放的上部的圆柱型金属罐的开放的上端部间隔4.3mm的部分处形成卷边部分，在安置有盖组件的状态下，使用图2的一次压接模具向开放的上端部施加一次压力，开放的上端部弯曲成具有倾斜结构，使得从卷边部分到开放的上端部的高度为3.7mm。之后，通过使用图4的二次压接模具向弯曲的开放的上端部施加二次压力，以制造具有压接部的圆柱型电池单元，压接部具有从卷边部分到开放的上端部的2.55mm的高度，该高度是当施加一次压力时的高度的约70％。
<比较示例1>
制造与示例1的圆柱型电池单元相同的圆柱型电池单元，不同之处在于：利用具有面对金属罐的开放的上端部的下表面并且具有流线型结构的一次压接模具向开放的上端部施加一次压力和二次压力来形成压接部。
<试验示例1>
测量了在示例1和比较示例1中制造的圆柱型电池单元的压接部中，通过弯曲金属罐的开放的上端部而形成的平坦区段的长度，结果在下表1中示出。
[表1]
| 平坦区段的长度(mm) | |
| 示例1 | 1.3 |
| 比较示例1 | 0.6 |
参照表1，可以看出，利用二次压接模具制造的示例1中的平坦区段的长度大于仅利用一次压接模具制造的比较示例1中的平坦区段的长度。
这表明，在通过二次压接模具的平坦部分向金属罐的开放的上端部施加二次压力而形成压接部的过程中，形成具有较长长度的平坦区段，以在圆柱型电池单元电连接至诸如刚挠基板之类的具有板型结构的基板时提供较宽的焊接面积，从而可更容易地执行用于电气连接的焊接工艺，并且随着焊接面积增加，可表现出更好的结合力，因而可提高结构稳定性。
尽管已参照附图及其实施方式描述了本公开内容，但本领域的技术人员应理解的是，在不背离本公开内容的精神和范围的情况下可做出各种变化。
Claims (15)
1.一种圆柱型电池单元制造设备，所述圆柱型电池单元制造设备是配置成在圆柱型电池单元的盖组件耦接部分上形成压接部的设备，包括：
一次压接模具，所述一次压接模具配置成施加一次压力，使得在盖组件耦接至圆柱型金属罐的开放的上部的状态下，所述圆柱型金属罐的开放的上端部在垂直剖面上形成向所述金属罐的中心轴线倾斜的斜坡；和
二次压接模具，所述二次压接模具配置成向形成有所述斜坡的所述开放的上端部施加二次压力，使得在所述压接部中形成与所述金属罐的下表面平行的平坦区段，
其中所述制造设备具有这样的结构，在所述结构中，与所述平坦区段相对应的平坦部分形成在所述二次压接模具的面对所述金属罐的所述开放的上端部的下表面上，以在所述压接部中形成所述平坦区段，
其中所述二次压接模具进一步包括：
外周边支撑部分，所述外周边支撑部分垂直于所述平坦部分并且面对被压接的所述盖组件耦接部分的外周边；
连接部分，所述连接部分在所述二次压接模具的垂直剖面上具有流线型结构，以将所述平坦部分连接至所述外周边支撑部分；和
在所述平坦部分的在垂直剖面上面对所述外周边支撑部分的一个侧端部处的倾斜形成部分，所述倾斜形成部分从所述平坦部分的端部弯曲并延伸至所述金属罐的下表面方向，以朝向所述金属罐的所述下表面方向进一步弯曲所述开放的上端部。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述一次压接模具包括：
倾斜部分，所述倾斜部分具有倾斜结构，在所述倾斜结构中，所述一次压接模具的面对所述金属罐的所述开放的上端部的下表面在垂直剖面上向所述金属罐的所述中心轴线倾斜，使得所述金属罐的所述开放的上端部在垂直剖面上形成向所述金属罐的所述中心轴线倾斜的斜坡；和
倾斜阻挡部分，所述倾斜阻挡部分连接至所述倾斜部分，并且具有与所述金属罐的所述下表面平行的结构，以防止所述开放的上端部弯曲。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述开放的上端部被所述一次压接模具倾斜的斜坡相对于所述金属罐的中心轴线具有10至80度的角度。
4.根据权利要求1所述的设备，其中由所述二次压接模具的所述平坦部分形成的所述压接部的所述平坦区段的长度具有所述金属罐的直径的5％至20％的尺寸。
5.根据权利要求1所述的设备，其中由所述二次压接模具施加的所述二次压力是由所述一次压接模具施加的所述一次压力的101％至300％。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述盖组件在所述盖组件与所述金属罐的所述开放的上端部之间插有围绕所述盖组件的外周边的垫圈的情况下耦接至所述金属罐的所述开放的上端部。
7.根据权利要求6所述的设备，
其中所述垫圈包括突出部分，相较于所述垫圈的除所述突出部分之外的其余部分，所述突出部分在垂直剖面上所述垫圈的面对所述盖组件的上表面的内侧的外周边部分处相对更加突出；并且
所述突出部分的面对所述盖组件的所述上表面的部分具有平坦结构，以增加所述突出部分与所述盖组件的所述上表面之间的接触面积。
8.根据权利要求7所述的设备，其中在被压接的所述金属罐的开放的上端部与所述盖组件的上表面之间的位置处，所述突出部分所在的所述垫圈的端部比所述金属罐的所述开放的上端部相对突出更多。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述被压接的开放的上端部的至少一部分被相对更突出的所述垫圈的所述端部包裹。
10.一种使用权利要求1所述的制造设备在盖组件耦接部分上形成压接部的方法，所述方法包括：
(a)形成向内凹陷的卷边部分，使得盖组件安置在圆柱型金属罐的开放的上端部中；
(b)将所述盖组件安置在所述金属罐的所述开放的上端部中；
(c)通过位于所述盖组件上的一次压接模具施加一次压力，使得所述金属罐的开放的上端部在垂直剖面上形成向所述金属罐的下表面的方向倾斜的斜坡；和
(d)通过二次压接模具向形成有所述斜坡的所述开放的上端部施加二次压力，使得在所述压接部中形成与所述金属罐的所述下表面平行的平坦区段。
11.根据权利要求10所述的方法，其中工序(a)的所述卷边部分是在与所述金属罐的所述开放的上端部间隔开基于在所述压接部中形成的所述平坦区段的垂直剖面中的长度的200％至500％的距离的部分处形成。
12.根据权利要求10所述的方法，其中工序(b)的所述盖组件在围绕所述盖组件的外周边的垫圈耦接至所述盖组件的状态下安置在所述金属罐的所述开放的上端部中。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述一次压接模具包括：
倾斜部分，所述倾斜部分具有倾斜结构，在所述倾斜结构中，所述一次压接模具的面对所述金属罐的所述开放的上端部的下表面在垂直剖面上向所述金属罐的中心轴线倾斜，使得所述金属罐的所述开放的上端部在垂直剖面上形成向所述金属罐的所述中心轴线倾斜的斜坡；和
倾斜阻挡部分，所述倾斜阻挡部分连接至所述倾斜部分，并且具有与所述金属罐的所述下表面平行的结构以防止所述开放的上端部弯曲。
14.根据权利要求10所述的方法，其中在所述二次压接模具的面对所述开放的上端部的下表面上形成与所述平坦区段相对应的平坦部分，以在所述压接部中形成所述平坦区段。
15.根据权利要求10所述的方法，其中工序(d)中由所述二次压接模具施加的所述二次压力在工序(c)中由所述一次压接模具施加的所述一次压力的101％至300％的范围内。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160176346A KR102063462B1 (ko) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 2차 크림핑 금형을 포함하는 원통형 전지셀 제조장치 |
| KR10-2016-0176346 | 2016-12-22 | ||
| PCT/KR2017/013669 WO2018117457A1 (ko) | 2016-12-22 | 2017-11-28 | 2차 크림핑 금형을 포함하는 원통형 전지셀 제조장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109075373A CN109075373A (zh) | 2018-12-21 |
| CN109075373B true CN109075373B (zh) | 2021-06-29 |
Family
ID=62626753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201780026821.4A Active CN109075373B (zh) | 2016-12-22 | 2017-11-28 | 包括二次压接模具的圆柱型电池单元制造设备 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11031646B2 (zh) |
| EP (1) | EP3432405B1 (zh) |
| KR (1) | KR102063462B1 (zh) |
| CN (1) | CN109075373B (zh) |
| WO (1) | WO2018117457A1 (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3537496B1 (en) * | 2018-03-05 | 2021-06-09 | H & T Marsberg GmbH & Co. KG | Battery can for a battery |
| US20190296273A1 (en) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | Sf Motors, Inc. | Battery cell for electric vehicle battery pack |
| EP3813142B1 (en) * | 2018-08-28 | 2023-10-25 | LG Energy Solution, Ltd. | Cylindrical battery and manufacturing method thereof |
| KR20200129488A (ko) * | 2019-05-08 | 2020-11-18 | 주식회사 엘지화학 | 전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지 |
| JPWO2020241610A1 (zh) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | ||
| CN110620193A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-27 | 力神电池（苏州）有限公司 | 一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法 |
| CN111740048B (zh) * | 2020-05-12 | 2022-05-13 | 深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司 | 锂离子二次电池 |
| KR20210145565A (ko) | 2020-05-25 | 2021-12-02 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 원통형 전지의 크림핑 장치 |
| KR20210147563A (ko) * | 2020-05-29 | 2021-12-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차 전지 및 이의 제조 방법 |
| WO2022154573A1 (ko) | 2021-01-14 | 2022-07-21 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 원통형 이차전지 셀 생산 장치 및 방법 |
| KR20220103023A (ko) | 2021-01-14 | 2022-07-21 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 원통형 이차전지 셀 생산 장치 및 방법 |
| US20220271405A1 (en) * | 2021-02-19 | 2022-08-25 | Lg Energy Solution, Ltd. | Riveting structure of electrode terminal, and cylindrical battery cell, battery pack and vehicle including the same |
| WO2023167010A1 (ja) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | パナソニックエナジー株式会社 | 円筒形電池 |
| CN117501506A (zh) * | 2022-05-09 | 2024-02-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 用于制备电池单体的设备和方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01154453A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-16 | Toshiba Battery Co Ltd | 角形密閉電池 |
| CN101176908A (zh) * | 2006-11-06 | 2008-05-14 | 比亚迪股份有限公司 | 一种铆接方法及锂离子电池电极极柱和盖板的联接方法 |
| JP2010282824A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 密閉型電池 |
| CN102110790A (zh) * | 2009-12-23 | 2011-06-29 | 三星Sdi株式会社 | 二次电池及其形成方法 |
| CN102376902A (zh) * | 2010-08-10 | 2012-03-14 | 日立车辆能源株式会社 | 二次电池的密封结构 |
| KR20130122051A (ko) * | 2012-04-30 | 2013-11-07 | 주식회사 엘지화학 | 원통형 전지 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980051246U (ko) * | 1996-12-30 | 1998-10-07 | 손욱 | 전지용 크림핑장치 |
| KR19980060840A (ko) * | 1996-12-31 | 1998-10-07 | 손욱 | 통형전지 및 그 제조방법 |
| KR19980078956A (ko) * | 1997-04-30 | 1998-11-25 | 배순훈 | 리튬전지(Li/MnO2 BaTTery)용 크림핑(CrimPing)장치 |
| JP3354552B2 (ja) | 2000-07-19 | 2002-12-09 | 本田技研工業株式会社 | 車両用ルーフモールディングの取付構造 |
| KR100467698B1 (ko) | 2002-09-05 | 2005-01-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 원통형 리튬이차전지와 이의 제조방법 |
| KR100912789B1 (ko) | 2006-09-11 | 2009-08-18 | 주식회사 엘지화학 | 안전성이 향상된 원통형 이차전지 |
| KR100995766B1 (ko) | 2006-12-11 | 2010-11-22 | 주식회사 엘지화학 | 안전성이 향상된 원통형 이차전지 |
| KR100948001B1 (ko) | 2006-12-11 | 2010-03-18 | 주식회사 엘지화학 | 안전성이 강화된 클림핑 형상의 리튬이온 이차전지 |
| KR101240717B1 (ko) * | 2010-10-13 | 2013-03-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
-
2016
- 2016-12-22 KR KR1020160176346A patent/KR102063462B1/ko active IP Right Grant
-
2017
- 2017-11-28 CN CN201780026821.4A patent/CN109075373B/zh active Active
- 2017-11-28 EP EP17882421.5A patent/EP3432405B1/en active Active
- 2017-11-28 WO PCT/KR2017/013669 patent/WO2018117457A1/ko active Application Filing
- 2017-11-28 US US16/086,711 patent/US11031646B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01154453A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-16 | Toshiba Battery Co Ltd | 角形密閉電池 |
| CN101176908A (zh) * | 2006-11-06 | 2008-05-14 | 比亚迪股份有限公司 | 一种铆接方法及锂离子电池电极极柱和盖板的联接方法 |
| JP2010282824A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 密閉型電池 |
| CN102110790A (zh) * | 2009-12-23 | 2011-06-29 | 三星Sdi株式会社 | 二次电池及其形成方法 |
| CN102376902A (zh) * | 2010-08-10 | 2012-03-14 | 日立车辆能源株式会社 | 二次电池的密封结构 |
| KR20130122051A (ko) * | 2012-04-30 | 2013-11-07 | 주식회사 엘지화학 | 원통형 전지 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3432405A1 (en) | 2019-01-23 |
| US20190148683A1 (en) | 2019-05-16 |
| KR102063462B1 (ko) | 2020-01-08 |
| CN109075373A (zh) | 2018-12-21 |
| EP3432405B1 (en) | 2022-03-16 |
| WO2018117457A1 (ko) | 2018-06-28 |
| KR20180072990A (ko) | 2018-07-02 |
| US11031646B2 (en) | 2021-06-08 |
| EP3432405A4 (en) | 2019-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109075373B (zh) | 包括二次压接模具的圆柱型电池单元制造设备 | |
| EP3598531A1 (en) | Flexible battery having reinforcement tab coupling structure and electrode lead bending coupling structure | |
| EP2733778B1 (en) | Jelly-roll with improved processability and battery cell including same | |
| CN101820078B (zh) | 圆柱型二次电池及其组装方法 | |
| US20060024572A1 (en) | Secondary battery and method of manufacturing the same | |
| EP2696429B1 (en) | Compressible core for a wound electrode assembly | |
| JP7436116B2 (ja) | 電極タブ折り曲げ装置及び方法 | |
| CN111418082A (zh) | 二次电池 | |
| JP2015505145A (ja) | 活物質がパターンコーティングされたゼリーロール型電極組立体及びこれを備えた二次電池 | |
| US11139517B2 (en) | Battery pack comprising electrode terminal connection plate | |
| CN106104900A (zh) | 具有非对称且凹进的结构的电池单体 | |
| US20130122355A1 (en) | Rechargeable battery | |
| US20220344749A1 (en) | Cylindrical secondary cell | |
| KR20130103202A (ko) | 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 | |
| US20180175431A1 (en) | Device for manufacturing battery cell capable of removing gas trap by vibration | |
| KR102265846B1 (ko) | 전극단자 접속 플레이트를 포함하고 있는 전지팩 | |
| KR20170087325A (ko) | 원통형 전지캔, 이를 포함한 이차전지 및 그 제조 방법들 | |
| KR20180082776A (ko) | 가스켓이 용접에 의해 결합되어 있는 원통형 전지셀 | |
| US10615621B2 (en) | Apparatus for charging and discharging battery cell comprising insulation mask | |
| KR102089306B1 (ko) | 전지케이스의 고정용 돌기가 전극 탭의 고정용 관통구에 리벳 구조로 결합된 이차전지 | |
| KR20200137827A (ko) | 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지 | |
| US20230282911A1 (en) | Button-type secondary battery | |
| KR102666014B1 (ko) | 이차 전지용 원통형 캔의 제조 방법 및 이를 포함한 이차 전지 | |
| EP4307456A1 (en) | Battery pack and vehicle comprising same | |
| KR20210029611A (ko) | 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220808 Address after: Seoul, South Kerean Patentee after: LG Energy Solution,Ltd. Address before: Seoul, South Kerean Patentee before: LG CHEM, Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |