CN111788715A - 二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具有增强的强度并且可以简化其制造工艺的二次电池。例如，一个实施例提供了一种二次电池，所述二次电池包括：电极组件，包括第一电极板和第二电极板，其中，第一电极板和第二电极板中的一者包括形成为沿一个方向突出的多个第一接线片；第一集流接线片，结合到第一接线片；壳体，容纳电极组件；以及盖组件，结合到壳体的上部，其中，第一集流接线片结合到盖组件和壳体的底表面中的一者。

Description

二次电池及其制造方法
技术领域
本公开涉及一种具有增强的强度并且可以实现高功率效率的二次电池。
背景技术
在二次电池中，由于异常使用或操作(诸如短路或过充电)，使得电池的内部温度升高并且产生气体，电池的内部压力会升高。
例如，当锂二次电池被过充电时，电解质分解而产生诸如二氧化碳或一氧化碳的气体，使得电池的内部压力会增大。另外，当由于过充电或短路而引起过电流流动时，电池的内部压力会升高而将电解质转化为气体。因此，电池的内部压力和温度会升高并且存在着火的危险，引起严重的安全问题。这通常会使电池的性能和寿命特性劣化。
发明内容
技术问题
本公开提供了一种具有增强的强度并且可以实现高功率效率的二次电池。
技术方案
根据本公开的一方面，提供了一种二次电池，所述二次电池包括：电极组件，包括第一电极板和第二电极板，其中，第一电极板和第二电极板中的一者包括形成为沿一个方向突出的多个第一接线片；第一集流接线片，结合到第一接线片；壳体，容纳电极组件；以及盖组件，结合到壳体的上部，其中，第一集流接线片结合到盖组件和壳体的底表面中的一者。
这里，盖组件可以包括安全排气孔，第一集流接线片连接到安全排气孔。
另外，第一集流接线片可以电连接到结合到安全排气孔的突出部的子板。
另外，电极组件还可以包括多个第二接线片和结合到所述多个第二接线片的第二集流接线片，所述多个第二接线片形成为从第一电极板和第二电极板中的另一者延伸并且在与所述一个方向不同的另一个方向上突出，其中，第二集流接线片结合到盖组件和壳体的底表面中的未结合到第一集流接线片的另一者。
可选地，电极组件还可以包括第二接线片，第二接线片形成为从第一电极板和第二电极板中的另一者延伸并且在与所述一个方向不同的另一个方向上突出，其中，第二接线片结合到盖组件和壳体的底表面中的未结合到第一集流接线片的另一者。
另外，第一集流接线片可以定位在第一接线片的前端和后端处，然后通过超声焊接结合到第一接线片。
另外，第一集流接线片可以通过电阻焊接结合到盖组件或壳体。
另外，第二电极板可以由硅(Si)基材料形成。
另外，第一接线片可以在电极组件中布置成以相同的面积彼此叠置。
另外，第一接线片可以被构造成以电极组件的卷绕中心为基准越远地向外定位时具有越大的面积。
另外，第一集流接线片可以在第一接线片的前端和后端处结合到第一接线片，并且通过切割第一接线片的以第一接线片的端部为基准向外定位的区域而形成。
有益效果
如上所述，根据本公开的二次电池包括从构成电极组件的第一电极板和第二电极板的未涂覆部延伸以与第一电极板和第二电极板一体地形成的多个第一接线片和多个第二接线片，从而通过减小电阻来增大电效率并且防止在单独的引线接线片结合到第一电极板和第二电极板时发生电极组件的变形，最终避免圆度的降低。
另外，根据本公开的二次电池包括具有分别在可以替换单独的引线接线片的第一接线片和第二接线片的前端和后端处结合到第一接线片和第二接线片的第一集流接线片和第二集流接线片的集流接线片，从而使用于制造圆柱形电池的传统方法仍然能够使用，从而提高了制造效率。
另外，在根据本公开的二次电池中，当第一集流接线片和第二集流接线片分别结合到第一接线片和第二接线片时，采用超声焊接，使得多个突起形成在第一集流接线片和第二集流接线片的表面上以增大电阻，从而使第一集流接线片和第二集流接线片能够通过电阻焊接分别稳定地结合到子板和壳体。
另外，根据本公开的二次电池包括各自形成为具有以电极组件的中心为基准的同位角的弧的形状以使第一接线片和第二接线片能够以增大的面积与第一集流接线片和第二集流接线片接触然后彼此结合的第一接线片和第二接线片，从而减小了电阻并增大了电效率。
附图说明
图1是示出根据实施例的二次电池的剖视图。
图2是示出图1的盖组件的放大剖视图。
图3是示出根据实施例的二次电池中的电极组件的透视图。
图4是示出根据实施例的二次电池中的电极组件的侧视图。
图5是示出根据实施例的二次电池中的电极组件的平面图。
图6是示出在根据实施例的二次电池中集流接线片结合到电极组件的状态的侧视图。
图7是示出根据实施例的二次电池中的绝缘板的平面图。
图8是示出在根据实施例的二次电池中设置在电极组件处的绝缘板的侧视图。
图9是示出在根据实施例的二次电池中电极组件被插入到壳体中的状态的剖视图。
图10是示出根据另一实施例的二次电池中的电极组件的透视图。
图11是示出根据另一实施例的二次电池中的电极组件的平面图。
[附图中重要的附图标记的说明]
100、200、300、400：二次电池 110、210：电极组件
111a：第一接线片 112：第二接线片
120：集流接线片 121：第一集流接线片
122：第二集流接线片 130：绝缘板
131：第一绝缘板 132：第二绝缘板
140：壳体 150：上盖
160：安全排气孔 162：子板
170：绝缘件 180：下盖
190：垫片
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述发明的实施例的示例，使得本领域技术人员可以容易地制造和使用它们。
图1是示出根据实施例的二次电池的剖视图。图2是示出图1的盖组件的放大剖视图。
参照图1和图2，根据实施例的二次电池100可以包括：电极组件110；集流接线片120，结合到电极组件110；绝缘板130，结合到电极组件110的上部和下部中的每者；壳体140，容纳电极组件110；上盖150，与壳体140夹紧；下盖180，位于上盖150下方以与上盖150对应；绝缘件170，位于下盖180下方；子板162，用于将下盖180的下部结合到集流接线片120；以及垫片190，位于上盖150与壳体140之间，以使上盖150紧密地接触壳体140。
电极组件110包括第一电极板111、第二电极板112以及置于第一电极板111与第二电极板112之间的隔膜113。电极组件110可以通过以果冻卷(jelly-roll)构造卷绕第一电极板111、隔膜113和第二电极板112的堆叠结构来形成。这里，第一电极板111可以用作阴极，第二电极板112可以用作阳极。
第一电极板111通过在由金属箔(诸如铝箔)制成的第一电极集流体上涂覆第一电极活性物质(诸如过渡金属氧化物)而形成。第一集流接线片121附着到第一电极板111。第一集流接线片121的一端电连接到第一电极板111，并且第一集流接线片121的另一端突出到电极组件110的上部，以然后电连接到盖组件130。
同时，延伸为与第一电极板111一体的或者结合到第一电极板111并延伸的多个第一接线片111a形成在第一电极板111的一侧处。第一接线片111a从第一电极板111延伸并从第一电极板111突出，因此第一电极板111可以作为第一电极操作。另外，第一接线片111a可以通过第一电极板111的未涂覆活性物质的未涂覆区域的一部分形成。也就是说，通过按压而在第一电极板111的各个位置上预先形成第一接线片111a，然后将第一电极板111与第二电极板112和隔膜113卷绕在一起，从而将第一接线片111a形成为在给定位置处彼此平行。另外，由于第一接线片111a与第一电极板111一体地形成，所以与单独的引线接线片附着到第一电极板111的情况相比，可以显示出改善的电性能。
第二电极板112通过在由金属箔(诸如铜箔或镍箔)制成的第二电极集流体上涂覆第二电极活性物质而形成。为了增大容量，第二电极板112可以使用硅(Si)基材料作为第二电极活性物质。在这种情况下，由于用作第二电极板112的活性物质的硅是高度可膨胀的，所以硅的增加量可以利于增大每单位体积的容量。然而，随着硅的量增大，第二电极板112的变形也会增大。具体地，在单独的引线接线片附着到第二电极板112的情况下，形成在卷绕的电极组件110中的第二电极板112会由于引线接线片的厚度而扭曲，从而导致电极组件110变形并使圆度降低。
在根据实施例的二次电池100中，与第一电极板111一样，第二电极板112也可以包括从第二电极板112延伸的第二接线片112a，并且第二接线片112a被构造成从第二电极板112延伸并且与第二电极板112一体地形成，因此不会使电极组件110引起变形。另外，由于第二接线片112a与第二电极板112一体地形成，所以与单独的引线接线片附着到第二电极板112的情况相比，可以显示出改善的电性能。
然而，在根据实施例的二次电池100中，第一接线片111a和第二接线片112a中的任一者可以由单个引线接线片代替。
隔膜113设置在第一电极板111与第二电极板112之间，以在允许锂离子移动的同时防止第一电极板111与第二电极板112之间的短路。隔膜113可以由聚乙烯、聚丙烯、或者聚乙烯和聚丙烯的复合膜制成。
另外，如稍后将描述的，在第一集流接线片121的一端结合到第一接线片111a的状态下，第一集流接线片121的与所述一端相对的另一端可以被可调节地切割成期望的长度，然后可以将第一集流接线片121结合到子板162。
同时，第二集流接线片122通过超声焊接在第二接线片112a的前端和后端处结合到第二接线片112a。因此，第二接线片112a被放在一起，然后被固定在第二集流接线片122的一端处。另外，第二集流接线片122的另一端可以结合到壳体140的底表面。因此，第二集流接线片122可以将第二电极板112和第二接线片112a电连接到壳体140。这里，由于壳体140通过垫片190与上盖150电断开，所以不发生电短路。与第一集流接线片121一样，在第二集流接线片122的一端结合到第二接线片112a的状态下，与第二集流接线片122的所述一端相对的另一端可以可调节地被切割成期望的长度，然后可以将第二集流接线片122结合到壳体140。
集流接线片120可以包括分别结合到电极组件110的第一接线片111a和第二接线片112a的一对集流接线片120。所述一对集流接线片120可以分别在多个第一接线片111a和多个第二接线片112a的前端和后端处结合到多个第一接线片111a和多个第二接线片112a，然后通过超声焊接固定。集流接线片120可以包括结合到第一接线片111a的第一集流接线片121和结合到第二接线片112a的第二集流接线片122。
第一集流接线片121将第一接线片111a和安全排气孔160电连接。第一集流接线片121通过超声焊接在第一接线片111a的前端和后端处结合到第一接线片111a，因此可以使多个第一接线片111a放在一起然后被固定。
另外，第一集流接线片121可以结合到从第一接线片111a的结合到安全排气孔160的下部的位置弯曲的子板162。因此，第一电极板111可以借助于第一接线片111a、第一集流接线片121和子板162电连接到安全排气孔160，因此可以最终连接到上盖150。然而，当安全排气孔160由于壳体140的内部压力而向上翻转时，子板162与安全排气孔160分离，使得安全排气孔160和上盖150与第一电极板111电断开，从而提升安全性。
同时，作为在固定第一集流接线片121和第二集流接线片122时采用的超声焊接的结果，多个突起可以形成在第一集流接线片121和第二集流接线片122的表面上。因此，在将第一集流接线片121结合到子板162时以及将第二集流接线片122结合到壳体140的底表面时采用的电阻焊接期间，电阻可以因突起而增大，从而使得能够以更容易和牢固的方式执行电阻焊接。因此，可以更牢固地保持第一集流接线片121和第二集流接线片122结合到子板162和壳体140的状态。
然而，当第一接线片111a和第二接线片112a中的任一者具有引线接线片结构时，可以不单独地设置与之对应的集流接线片。在这种情况下，引线接线片可以直接结合到安全排气孔160或壳体140的底表面。
绝缘板130形成在电极组件110的上部和下部处。绝缘板130可以形成为大致圆形板。绝缘板130可以由通常包括聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)的电绝缘材料制成，但是本公开的实施例不限于此。
绝缘板130可以包括定位在电极组件110与下盖180之间的第一绝缘板131以及定位在电极组件110与壳体140的底表面之间的第二绝缘板132。
第一绝缘板131可以形成为覆盖电极组件110的上部区域，并且可以包括设置为与第一接线片111a从其突出的区域对应的孔131a。因此，第一接线片111a可以进一步突出到第一绝缘板131的上部，然后结合到第一集流接线片121。
另外，第二绝缘板132可以成形为与第一绝缘板131对应。因此，第二绝缘板132可以形成为覆盖电极组件110的下部区域，并且可以包括第二接线片112a穿过其突出到第二绝缘板132的下部的孔(未示出)。因此，第二接线片112a可以结合到第二集流接线片122。
壳体140包括由具有预定直径的圆柱体成形以提供容纳电极组件110的空间的侧表面板141和用于密封侧表面板141的底部的底表面板142。壳体140的顶部开口是敞着的，以在电极组件110被插入到壳体140中之后被密封。另外，用于防止电极组件110移动的卷边部143设置在壳体140的上部处。另外，用于固定盖组件130和垫片190的压接部144设置在壳体140的最顶端处。
上盖150、安全排气孔160、绝缘件170和下盖180可以构成盖组件。另外，盖组件还可以包括子板162，子板162固定在安全排气孔160的穿过下盖180的通孔向下突出的底表面上，并且电连接到第一集流接线片121。
具有向上突出的上部的上盖150可以电连接到外部电路。上盖150包括形成为提供壳体140中产生的气体排放所通过的路径的气体排放孔151。上盖150电连接到电极组件110，并且将电极组件110中产生的电流传输到外部电路。
安全排气孔160形成为具有圆形板以成形为与上盖150对应，并且包括设置在其中心处的向下突出的突出部161。安全排气孔160使用穿透下盖180的通孔181的突出部161电连接到定位在下盖180的底表面上的子板162。这里，安全排气孔160的突出部161和子板162可以通过激光焊接、超声焊接、电阻焊接等焊接到彼此。
安全排气孔160被安装成与上盖150的除了向上突出部之外的其他部分紧密接触，并且当在壳体140内异常地产生内部压力时排放内部气体同时中断电流。如果壳体140的内部压力超过安全排气孔160的操作压力，则安全排气孔160的突出部161上升，以然后与子板162电断开。
这里，子板162的焊接到突出部161的部分破裂，并且子板162与安全排气孔160电断开。另外，当壳体140的内部压力超过比安全排气孔160的操作压力高的破裂压力时，安全排气孔160破裂。因此，内部气体可以通过上盖150的气体排放孔151排放。
为此，子板162定位在下盖180下方。子板162被焊接在安全排气孔160的穿透下盖180的通孔181的突出部161与第一集流接线片121之间。因此，子板162将第一集流接线片121和突出部161彼此电连接。同时，如果壳体140的内部压力增大，则安全排气孔160的突出部161可以上升，并且子板162可以与突出部161电断开。因此，安全排气孔160也可以与第一集流接线片121电断开。
绝缘件170设置在安全排气孔160与下盖180之间，以使安全排气孔160与下盖180彼此绝缘。绝缘件170可以由诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的树脂材料制成。
下盖180由圆形板成形。下盖180包括下盖180的形成在其中心处的通孔181，并且安全排气孔160的突出部161可以穿透通孔181。另外，绝缘件170形成在下盖180的顶表面上，以使安全排气孔160与下盖180彼此电断开。
垫片190安装在壳体140的顶部开口处。也就是说，垫片190被组装成与上盖150和安全排气孔160的外周边边缘以及壳体140的顶部开口紧密接触。垫片190可以防止盖组件130与壳体140分离。
如上所述，根据实施例的二次电池100包括从构成电极组件110的第一电极板111和第二电极板112的各自的未涂覆部延伸以与第一电极板111和第二电极板112一体地形成的多个第一接线片111a和多个第二接线片112a，从而通过减小电阻来增大电效率，并且防止在单独的引线接线片结合到第一电极板111和第二电极板112的情况下发生电极组件的变形，最终防止圆度的降低。
另外，根据实施例的二次电池100包括由在替换单独的引线接线片的第一接线片111a和第二接线片112a的前端和后端处结合到第一接线片111a和第二接线片112a的第一集流接线片121和第二集流接线片122组成的集流接线片120，从而使用于制造圆柱形电池的传统方法仍然能够使用，从而提高制造效率。
另外，当将第一集流接线片121和第二集流接线片122分别结合到第一接线片111a和第二接线片112a时，采用超声焊接，使得多个突起形成在第一集流接线片121和第二集流接线片122的表面上以增大电阻，从而使第一集流接线片121和第二集流接线片122能够通过电阻焊接分别稳定地结合到子板162和壳体140。
在下文中，将更详细地描述根据实施例的二次电池的制造方法。
图3是示出根据实施例的二次电池中的电极组件的透视图。图4是示出根据实施例的二次电池中的电极组件的侧视图。图5是示出根据实施例的二次电池中的电极组件的平面图。图6是示出在根据实施例的二次电池中集流接线片结合到电极组件的状态的侧视图。图7是示出根据实施例的二次电池中的绝缘板的平面图。图8是示出在根据实施例的二次电池中设置在电极组件处的绝缘板的侧视图。图9是示出在根据实施例的二次电池中电极组件被插入到壳体中的状态的剖视图。
首先，参照图3和图4，提供了一种电极组件110，该电极组件110具有大致圆柱形形状，并且包括从第一电极板延伸并与第一电极板一体地形成的第一接线片111a和从第二电极板延伸并与第二电极板一体地形成的第二接线片112a。
这里，第一接线片111a可以突出到电极组件110的上部，第二接线片112a可以突出到电极组件110的下部。
参照图5，第一接线片111a可以布置成具有相等的宽度。因此，当第一接线片111a在前端和后端处被压缩成彼此叠置时，第一接线片111a以相同的面积彼此叠置，从而利于焊接。
接下来，参照图6，第一集流接线片121和第二集流接线片122分别结合到第一接线片111a和第二接线片112a。这里，第一集流接线片121和第二集流接线片122可以形成为大致U形或夹形，并且可以以设置在第一集流接线片121和第二集流接线片122的中心处的连接部121a和122a为基准彼此间隔开，以容置第一接线片111a和第二接线片112a，然后通过超声焊接结合到彼此。另外，在第一集流接线片121和第二集流接线片122焊接到彼此之后，可以通过切割去除连接部121a和122a。因此，第一集流接线片121和第二集流接线片122可以可调节地被切割成与连接部121a和122a的长度一样多的期望长度，即使在这种情况下，第一集流接线片121和第二集流接线片122也可以因为它们被焊接到第一接线片111a和第二接线片112a而保持在结合状态。
参照图7和图8，第一绝缘板131和第二绝缘板132可以分别结合到电极组件110的顶部和底部。相应的绝缘板131和132包括孔131a和132a，以使电极组件110的第一接线片111a和第二接线片112a能够突出穿过孔131a和132a，从而保持接线片111a和112a结合到相应的集流接线片121和122。
另外，参照图9，电极组件110、集流接线片120和绝缘板130可以一起被容纳在壳体140内。另外，如上所述，第二集流接线片122可以通过电阻焊接结合到壳体140的底表面。同时，尽管未单独示出，盖组件可以稍后结合到壳体140的顶部，并且第一集流接线片121可以通过电阻焊接结合到盖组件的子板162。之后，壳体140的侧壁可以用盖组件夹紧，从而完成最终的结构。
在下文中，将描述根据另一实施例的二次电池的构造。
图10是示出根据另一实施例的二次电池中的电极组件的透视图。图11是示出根据另一实施例的二次电池中的电极组件的平面图。
一起参照图10和图11，根据另一实施例的二次电池可以包括电极组件210。这里，尽管未示出，但是除了电极组件210之外的其他元件可以以与前面的实施例中的方式相同的方式构造，并且下面的描述将集中在电极组件210的构造上。
电极组件210可以包括分别突出到其顶部和底部的第一接线片211a和第二接线片212a。这里，第一接线片211a和第二接线片212a可以被构造成分别从第一电极板和第二电极板的未涂覆部延伸以与第一电极板和第二电极板一体地形成。另外，第一接线片211a和第二接线片212a可以被构造成随着它们距电极组件110的中心越远地定位而面积越大。也就是说，第一接线片211a和第二接线片212a中的每者可以设置成具有以电极组件110的中心为基准的同位角的弧的形状。利用这种构造，第一接线片211a和第二接线片212a可以以增大的面积与第一集流接线片和第二集流接线片接触然后结合到彼此，从而减小电阻并最终增大电效率。
尽管已经描述了前面的实施例以实践本公开的二次电池及其制造方法，但是这些实施例是出于说明的目的而被阐述，而不用于限制本公开。本领域技术人员将容易理解，在不脱离如所附权利要求中限定的公开的精神和范围的情况下，可以做出许多修改和变化，并且这些修改和变化涵盖在本公开的范围和精神内。
产业上的可用性
本公开涉及一种具有增强的强度并且可以实现高功率效率的二次电池。

Claims (11)

1.一种二次电池，所述二次电池包括：
电极组件，包括第一电极板和第二电极板，其中，第一电极板和第二电极板中的一者包括形成为沿一个方向突出的多个第一接线片；
第一集流接线片，结合到所述多个第一接线片；
壳体，容纳电极组件；以及
盖组件，结合到壳体的上部，
其中，第一集流接线片结合到盖组件和壳体的底表面中的一者。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，盖组件包括安全排气孔，第一集流接线片连接到安全排气孔。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，第一集流接线片电连接到结合到安全排气孔的突出部的子板。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，电极组件还包括多个第二接线片和结合到所述多个第二接线片的第二集流接线片，所述多个第二接线片形成为从第一电极板和第二电极板中的另一者延伸并且在与所述一个方向不同的另一个方向上突出，其中，第二集流接线片结合到盖组件和壳体的底表面中的未结合到第一集流接线片的另一者。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，电极组件还包括第二接线片，第二接线片形成为从第一电极板和第二电极板中的另一者延伸并且在与所述一个方向不同的另一个方向上突出，其中，第二接线片结合到盖组件和壳体的底表面中的未结合到第一集流接线片的另一者。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，第一集流接线片定位在所述多个第一接线片的前端和后端处，并且通过超声焊接结合到所述多个第一接线片。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，第一集流接线片通过电阻焊接结合到盖组件或壳体。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，第二电极板由硅(Si)基材料形成。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述多个第一接线片在电极组件中布置成以相同的面积彼此叠置。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述多个第一接线片被构造成以电极组件的卷绕中心为基准越远地向外定位时面积越大。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中，第一集流接线片在所述多个第一接线片的前端和后端处结合到所述多个第一接线片，并且通过切割所述多个第一接线片的以所述多个第一接线片的端部为基准向外定位的区域而形成。
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