CN111834555A - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
即使罐(或壳体)的长度增加,本实施例的二次电池也可以稳定地支撑盖板,并且本实施例的二次电池可以改善可制造性,同时降低加工成本。所述二次电池包括:电极组件;壳体,容纳所述电极组件,并且包括底部部分、从所述底部部分弯折并延伸的长侧部分、从所述底部部分和所述长侧部分延伸的短侧部分和位于所述长侧部分和所述短侧部分之间的弯曲部分;以及联接到所述壳体的盖板,其中所述壳体的所述长侧部分包括台阶部。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年4月18日在韩国知识产权局递交的第10-2019-0045576号韩国专利申请的优先权和权益,该韩国专利申请的内容通过引用全部并入本文。
技术领域
本公开涉及二次电池。
背景技术
根据壳体的形状,电池可分为棱柱形电池、圆柱形电池、袋形电池等。棱柱形或圆柱形电池可以通过将具有正电极、负电极和隔板的电极组件插入具有相应形状的金属罐(或壳体)中并密封该电极组件来制造,而袋型电池可以通过使用涂覆有绝缘体的铝箔封装电极组件来制造。
传统的电池罐(壳体或外壳)制造方法可以包括深拉工艺、冲击工艺和/或类似工艺。在一示例中,执行深拉工艺,使得片状金属板被放置在成型模具上,并且使用冲头对金属板执行大约十次冲压操作,从而完成罐。在一示例中,执行冲击工艺,使得坯料形式的块被放置在成型模具上,并且使用冲头在该块上执行大约一次强力冲压操作,从而完成罐。冲击工艺可以减少加工步骤的数量,从而降低制造成本。
然而,相关技术的深拉工艺和相关技术的冲击工艺由于各自的制造工艺特性而均在减小罐厚度上受到限制,并且根据罐的区域在罐的厚度上显示大的偏差。另外,相关技术的深拉工艺和常规的冲击工艺的问题在于电池罐的制造成本非常高。
在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对所描述技术的背景的理解,并且因此,其可能包含不构成在本国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的实施例的一个或多个方面针对一种二次电池,即使罐的长度增加,该二次电池也可以稳定地(适当地)支撑盖板。
本发明的实施例还针对一种二次电池,该二次电池可以通过使用压力锻造工艺在罐(或壳体)中提供台阶部来改善可制造性,同时降低加工成本。
根据本发明的实施例,提供一种二次电池,该二次电池包括:电极组件;构造为容纳所述电极组件的壳体,所述壳体包括底部部分、长侧部分和短侧部分,所述底部部分、所述长侧部分和所述短侧部分中的至少一者被弯折和焊接;以及联接到所述壳体的盖板,其中所述壳体的所述长侧部分包括一个或多个台阶部。
所述壳体的每个所述长侧部分可以包括所述台阶部中的一个或多个。
所述壳体的所述短侧部分可以包括一个或多个台阶部。
所述壳体的每个所述长侧部分可以包括所述台阶部中的一个或多个,并且所述壳体的每个所述短侧部分可以包括一个或多个台阶部。
所述台阶部可以在所述长侧部分中在第一方向上具有均匀的深度,所述第一方向为所述壳体的厚度方向。
弯曲部分可以位于所述长侧部分和所述短侧部分之间。
所述台阶部可以沿着所述长侧部分朝所述弯曲部分延伸。
所述台阶部可以沿着所述长侧部分的整个长度延伸。
所述台阶部在所述弯曲部分中在第一方向上具有深度,所述第一方向为所述壳体的厚度方向,并且在所述弯曲部分中的所述台阶部的深度可以朝所述短侧部分逐渐减小。
所述壳体的具有所述台阶部的顶端的内曲率半径可以大于所述壳体的底端的内曲率半径。
所述盖板的角部的曲率半径可以等于所述壳体的所述顶端的内曲率半径。
所述台阶部可以在所述长侧部分和所述弯曲部分中在第二方向上具有均匀的高度,所述第二方向为所述壳体的高度方向。
每个所述台阶部在所述第二方向上的高度可以等于所述盖板在所述第二方向上的厚度。
所述台阶部可以从所述弯曲部分延伸到所述短侧部分的至少一部分。
所述台阶部在所述短侧部分中在所述第一方向上具有深度,并且在所述短侧部分中的所述台阶部的深度逐渐减小。
所述盖板可以联接到所述台阶部。
每个所述短侧部分可以通过组合从所述底部部分弯折和延伸的第一短侧子部分与从相应的一个所述长侧部分延伸的第二短侧子部分和第三短侧子部分来构造,并且所述短侧部分可以包括通过焊接将所述第一短侧子部分、所述第二短侧子部分和所述第三短侧子部分彼此连接的焊接部分。
每个所述短侧部分可以通过连接从所述底部部分弯折和延伸的第一短侧子部分和从相应的一个所述长侧部分延伸的第二短侧子部分和第三短侧子部分来形成。
如上所述,根据本发明的各种实施例,台阶部位于每个长侧部分中,以稳定地支撑盖板,即使壳体的长度增加。
另外,根据本发明的各种实施例,台阶部在壳体为尚未弯折的金属板的形式的状态下通过使用压力机的锻造工艺形成,从而改善可制造性,同时降低加工成本。
附图说明
图1为例示根据本发明的实施例的示例二次电池的透视图。
图2A和图2B为例示示例二次电池的剖视图。
图3A至图3G为例示用于制造示例二次电池的示例性方法的透视图或剖视图。
图4A为例示示例二次电池的平面图。
图4B为沿着图4A的线D-D截取的剖视图。
图4C为沿着图4A的线E-E截取的剖视图。
图5为例示在示例二次电池的壳体中形成的台阶部的平面图。
具体实施方式
在下文中,将更详细地描述本发明的示例实施例。
然而,将理解本发明的各种实施例可以以许多不同的形式来体现,并且不应被解释为限于本文阐述的示例实施例。相反,本公开的这些示例实施例被提供以使本公开将是彻底和完整的,并且将把本公开的发明构思传达给本领域技术人员。
另外,在附图中,为了简洁和清楚起见,可能夸大了各种部件的尺寸或厚度。相同的附图标记始终表示相同的元件。另外,将理解,当元件A被称为“连接到”元件B时,元件A可以直接连接至元件B,或者可以存在一个或多个中间元件C,并且元件A和元件B于是可以彼此间接连接。
本文使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的,并且不旨在限制本公开。如本文所使用的,单数形式也旨在包括复数形式,除非上下文另外明确指出。进一步将理解,术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所陈述的特征、数量、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但是不排除存在或增加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部件和/或其组。
将理解,尽管术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种构件、元件、区域、层和/或区段,但是这些构件、元件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个构件、元件、区域、层和/或区段与另一构件、元件、区域、层和/或区段区分开。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/或第一区段可以被称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二区段,而不脱离本公开的教导。
为了易于描述,诸如“下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等的空间相对术语可以在本文中使用,以描述如图中所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,空间相对术语旨在涵盖设备在使用或操作中的除了图中所描绘的方位之外的不同方位。例如,如果图中的设备被翻转,则描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定向为在其它元件或特征“上”或“上方”。因此,示例术语“下方”可以涵盖上方和下方两种方位。
同时,在整个本说明书中使用的术语“焊接部分”在某些情况下可以被称为临时焊接部分和/或焊接部分,其用于表示焊接顺序和功能,但并不旨在限制本发明。另外,本文使用的术语“焊接”主要是指激光焊接,并且用于焊接的激光器的示例可以包括但不限于CO2激光器、光纤激光器、盘形激光器、半导体激光器和/或YAG(钇铝石榴石)激光器。另外,在某些情况下,术语“第一短侧部分”,“第二短侧部分”和“第三短侧部分”可以分别被称为第一短侧子部分、第二短侧子部分和第三短侧子部分。
诸如“……中的至少一个”、“……中的一个”和“从……中选择的”的表述方式当在一列元件之前时修饰整列元件,而非修饰该列中的单个元件。进一步,当描述本发明的实施例时,“可”的使用指的是“本发明的一个或多个实施例”。
图1为例示根据本发明的实施例的示例二次电池的透视图。在图1所示的示例中,二次电池100可以包括电极组件110、第一端子120、第二端子130、罐(或壳体)140和盖组件150。
在一个或多个实施例中,可以通过对金属板进行冲切和/或开槽、弯折和焊接来提供罐140,并且罐140可以具有包括开口的基本六面体形状,电极组件110通过该开口插入和放置,并且盖组件150被安装在该开口上。在一个或多个实施例中,罐140可以包括具有长边和短边的矩形的底部部分141、从底部部分141的相应长边弯折并延伸到盖组件150的长侧部分142和143以及从底部部分141的相应短边和长侧部分142和143延伸的短侧部分144和145。罐140将在下面被更详细地描述。在一实施例中,底部部分141、长侧部分142和143以及短侧部分144和145中的至少一者可以被弯折和焊接。
在图1中,例示彼此组装(联接)的罐140和盖组件150。这样,作为罐140的与盖组件150相对应的区域的基本开口部分的开口在图1中未例示。在一个或多个实施例中,罐140的内表面可以经受绝缘处理,从而罐140与电极组件、第一端子120、第二端子130和盖组件150绝缘。
图2A和图2B为例示示例二次电池100和200的剖视图。在图2A示出的示例中,二次电池100可包括电极组件110,该电极组件110具有沿水平方向(即,沿与盖组件150的长度方向基本上平行的方向)延伸的卷绕轴线。在图2B示出的示例中,二次电池200可包括电极组件210,该电极组件210可以具有沿竖直方向(即,沿基本上垂直于盖组件150的长度方向的方向)延伸的卷绕轴线。在一个或多个实施例中,电极组件可以为堆叠式电极组件,而非卷绕式电极组件。
现在将更详细地描述图2A中示出的二次电池100。电极组件110可以通过卷绕或堆叠包括为薄板或层的第一电极板111、隔板113和第二电极板112的堆叠结构而被形成。在一个或多个实施例中,第一电极板111可以作为负电极操作,并且第二电极板112可以作为正电极操作,反之亦然。
在一个或多个实施例中,第一电极板111可以通过在由诸如铜、铜合金、镍和/或镍合金的金属箔制成的第一电极集电器上涂覆诸如石墨和/或碳的第一活性材料而被形成,并且可以包括未涂覆第一活性材料的第一未涂覆部分111a。在一个或多个实施例中,第二电极板112可以通过在由诸如铝或铝合金的金属箔制成的第二电极集电器上涂覆诸如过渡金属氧化物的第二活性材料而被形成,并且可以包括未涂覆第二活性材料的第二未涂覆部分112a。在一个或多个实施例中,位于第一电极板111和第二电极板112之间的隔板113可以防止或减少第一电极板111和第二电极板112之间的短路,并且可以允许锂离子移动(例如,可以促进锂离子的移动)。在一个或多个实施例中,隔板113可以包括聚乙烯、聚丙烯或者聚乙烯和聚丙烯的复合膜。在一些实施例中,隔板113可以由诸如硫化物基化合物、氧化物基化合物或硫酸盐化合物的无机固体电解质取代,从而不需要液相或凝胶相电解质溶液。分别电连接到第一电极板111和第二电极板112的第一端子120和第二端子130位于电极组件110的相对的端部。在一个或多个实施例中,电极组件110可以与电解质溶液一起被容纳在罐140中。在一个或多个实施例中,电解质溶液可以包括诸如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和/或碳酸二甲酯(DMC)的有机溶剂和诸如LiPF6和/或LiBF4的锂盐。在一个或多个实施例中,如果使用无机固体电解质,则可以省略电解质溶液。
第一端子120可以由金属制成,并且可以电连接至第一电极板111。在一个或多个实施例中,第一端子120可以包括第一集电板121、第一端子柱122和第一端子板124。在一个或多个实施例中,第一集电板121可以与突出到电极组件110的一端的第一未涂覆部分111a接触。第一集电板121可以焊接到第一未涂覆部分111a。在一个或多个实施例中,第一集电板121可以大致呈倒L形(“┌”)构造,并且可以具有位于其顶部部分中的端子孔121a。在一个或多个实施例中,第一端子柱122可以插入到端子孔121a中,然后进行铆接和/或焊接。在一个或多个实施例中,第一集电板121可以由铜或铜合金制成。在一个或多个实施例中,第一端子柱122穿过稍后将描述的盖板151,并且在盖板151下面电连接至第一集电板121。在一个或多个实施例中,第一端子柱122延伸到盖板151的上部并向上突出设定或预定长度,并且法兰122a可以位于盖板151下方,以防止第一端子柱122从盖板151移出或保护第一端子柱122以免从盖板151移出。第一端子柱122的位于法兰122a下方的部分装配到第一集电板121的端子孔121a中,然后进行铆接和/或焊接。在一个或多个实施例中,第一端子柱122可以与盖板151电绝缘。第一端子板124可以具有孔124a。在一个或多个实施例中,第一端子柱122的向上暴露部分和第一端子板124的边界区域可以彼此焊接。例如,激光束可以被提供到第一端子柱122的向上暴露部分和第一端子板124的边界区域以熔化它们的边界区域,然后冷却,从而焊接边界区域。焊接区域在图2A中由附图标记125表示。同时,由铝或铝合金制成的汇流条可焊接到第一端子板124。
第二端子130也可以由金属制成,并且可以电连接至第二电极板112。在一个或多个实施例中,第二端子130可以包括第二集电板131、第二端子柱132和第二端子板134。在一个或多个实施例中,第二集电板131可以与突出到电极组件110的一端的第二未涂覆部分112a接触。在一个或多个实施例中,第二集电板131可以大致呈倒L形(“┐”)构造,并且可以具有位于其顶部部分中的端子孔131a。在一个或多个实施例中,第二端子柱132可以被插入到端子孔131a中,然后联接到端子孔131a。在一个或多个实施例中,第二集电板131可以由例如但不限于铝或铝合金制成。在一个或多个实施例中,第二端子柱132穿过(例如,通过)稍后将描述的盖板151,并且在盖板151下面电连接至第二集电板131。在一个或多个实施例中,第二端子柱132延伸到盖板151的上部并向上突出设定或预定长度,并且法兰132a可以位于盖板151下方,以防止第二端子柱132从盖板151移出或保护第二端子柱132以免从盖板151移出。第二端子柱132的位于法兰132a下方的部分被装配到第二集电板131的端子孔131a中,然后进行铆接和/或焊接。这里,第二端子柱132可以与盖板151电绝缘。在一个或多个实施例中,第二端子柱132可以由铝或铝合金制成。第二端子板134具有孔134a。在一些实施例中,第二端子板134联接至第二端子柱132。也就是说,第二端子柱132可联接至第二端子板134的孔134a。在一些实施例中,第二端子柱132和第二端子板134可以彼此铆接和/或焊接。在一个或多个实施例中,第二端子柱132的向上暴露部分和第二端子板134的边界区域可以彼此焊接。例如,激光束可以被提供到第二端子柱132的向上暴露部分和第二端子板134的边界区域以熔化边界区域,然后冷却,从而焊接边界区域。焊接区域在图2A中由附图标记135表示。同时,由铝或铝合金制成的汇流条可以容易地焊接至第二端子板134。这里,第二端子板134可以电连接至盖板151。因此,盖板151和罐140可以具有与第二端子130相同的极性(例如,正极性)。
盖组件150可以联接至罐140。在一个或多个实施例中,盖组件150可以包括盖板151、密封衬垫152、塞子153、安全通气部154、上联接构件155和下绝缘构件156。盖板151可以密封壳体140的开口,并且可以由与壳体140相同的材料制成。在一个或多个实施例中,盖板151可以通过激光焊接联接至罐140。在盖板151与第二端子130具有相同极性的实施例中,盖板151和罐140可以具有相同的极性。由绝缘材料制成的密封衬垫152可以在盖板151的底端处位于第一端子柱122和第二端子柱132中的每个与盖板151之间,并且可以密封第一端子柱122和第二端子柱132中的每个与盖板151之间的区域。密封衬垫152可以防止或减少外部湿气渗透到二次电池100中,或者防止或减少容纳在二次电池100中的电解质流出。塞子153可以密封盖板151的电解质注入孔151a。安全通气部154可以被安装在盖板151的通气孔151b中,并且可以具有构造成能在预设(或设定)压力下打开的凹口154a。上联接构件155可以在盖板151的顶端处位于第一端子柱122和第二端子柱132中的每个与盖板151之间。在一些实施例中,上联接构件155可以紧密接触盖板151。在一些实施例中,上联接构件155也可以紧密接触密封衬垫152。上联接构件155可以使第一端子柱122和第二端子柱132与盖板151绝缘。在一个或多个实施例中,位于第二端子柱132处的上联接构件155可以将第二端子板134和盖板151彼此电连接。相应地,第二端子130可以具有与盖板151和罐140相同的极性。下绝缘构件156可以位于第一集电板121和第二集电板131中的每个与盖板151之间,并且可以防止或减少产生不必要的短路。也就是说,下绝缘构件156可以防止或减少在第一集电板121与盖板151之间以及在第二集电板131与盖板151之间产生短路。
现在将描述图2B中示出的二次电池200。二次电池200在电极组件210的构造以及电极组件210与第一端子120和第二端子130中的每个之间的连接关系方面与二次电池100不同。第一电极接线片211a可以位于电极组件210与第一端子120的第一端子柱122之间,并且第二电极接线片212a可以位于电极组件210与第二端子130的第二端子柱132之间。具体地,第一电极接线片211a可以从电极组件210的顶端延伸到第一端子120的第一端子柱122的底端,然后电连接或焊接到提供在第一端子柱122中的平面法兰122a。在一些实施例中,第二电极接线片212a可以从电极组件210的顶端延伸到第二端子130的第二端子柱132的底端,然后电连接或焊接到提供在第二端子柱132中的平面法兰132a。第一电极接线片211a可以为电极组件210的第一电极板211的未涂覆第一活性材料211b的第一未涂覆部分,或者为连接至第一未涂覆部分的单独构件。这里,第一未涂覆部分可以由与第一电极板211相同的材料制成,并且用于形成单独构件的材料可以为从由镍、镍合金、铜、铜合金、铝、铝合金及其等效物组成的组中选择的一种。在一些实施例中,第二电极接线片212a可以为电极组件210的第二电极板212的未涂覆第二活性材料的第二未涂覆部分,或者为连接至第二未涂覆部分的单独构件。这里,第二未涂覆部分可以由与第二电极板212相同的材料制成,并且用于形成单独构件的材料可以为从由铝、铝合金、镍、镍合金、铜、铜合金及其等效物组成的组中选择的一种。另外,电极组件210可以包括位于第一电极板211和第二电极板212之间的隔板213。
如上所述,由于电极组件210的卷绕轴线与第一端子120和第二端子130的端子轴线彼此平行或水平,因此在注入电解质时电极组件210具有优异的电解质浸渍能力,并且在过充电期间内部气体迅速转移到安全通气部154,以使安全通气部154快速操作。另外,电极组件210的电极接线片(未涂覆部分或单独构件)直接电连接至第一端子120和第二端子130,这缩短了电通路,从而减少二次电池200的内部电阻,同时减少二次电池200的部件的数量。
图3A至图3G为例示用于制造示例二次电池100和200的示例方法的透视图或剖视图。图3A示出处于初始制造阶段的罐,图3B为沿着图3A的线A-A截取的剖视图。
在图3A示出的示例中,可以使用冲切工艺和/或开槽工艺来提供具有基本均匀厚度的基本平的金属板140A。在一个或多个实施例中,金属板140A可包括具有长边和短边的基本矩形的底部部分141、从底部部分141的相应长边水平延伸的长侧部分142和143、从底部部分141和相应的长侧部分142和143水平延伸的短侧部分144和145以及位于每个长侧部分142和143中的台阶部(或台阶)146。在一实施例中,长侧部分142和143可以包括一个或多个台阶部,并且每个长侧部分142和143可以包括该台阶部中的一个或多个。
在一个或多个实施例中,短侧部分中的一个短侧部分144可以包括从底部部分141的短边延伸的基本上三角形形状的第一短侧部分144a、从长侧部分142水平延伸的第二短侧部分144b和从另一长侧部分143水平延伸的第三短侧部分144c。这里,第二短侧部分144b可以包括面对第一短侧部分144a的倾斜外缘(例如,倾斜侧),并且第三短侧部分144c也可以包括面对第一短侧部分144a的倾斜外缘(例如,倾斜侧)。换句话说,第二短侧部分144b和第三短侧部分144c可以被构造为在罐140被组装时与第一短侧部分144a匹配(对准)。
在一些实施例中,每个长侧部分142和143(在x轴方向上)的长度可以基本上等于底部部分141的每个长边的长度。第一短侧部分144a(在z轴方向上)的宽度可以基本上等于底部部分141的每个短边的宽度。第二短侧部分144b和第三短侧部分144c的总宽度(在罐140组装后沿z轴方向测量)可以基本上等于底部部分141的每个短边的宽度。在一些实施例中,每个长侧部分142和143的高度可以基本上等于每个短侧部分144和145的高度(在罐140组装后沿y轴方向测量)。在图3A中,虚线表示在稍后将更详细地描述的后续工艺中的弯折线。
台阶部146可以沿着每个长侧部分142和143的第一端(或边缘)定位。更详细地,台阶部146可以在金属板140A中位于长侧部分142和143的远离底部部分141的端部(或边缘),并且台阶部146可以包括具有设定或预定深度的槽。在一个或多个实施例中,可以通过使用压力机的锻造工艺来形成台阶部146。台阶部146被构造成在z轴方向(当罐140被组装时长侧部分142和143的厚度方向)上具有设定或预定深度,并且在当罐140被组装时长侧部分142和143延伸所沿的y轴方向上被定位成远离底部部分141设定或预定距离。这里,z轴方向(当罐140被组装时长侧部分142和143的厚度方向)被定义为第一方向,(与第一方向交叉(例如,垂直)且当罐140被组装时长侧部分142和143从底部部分141延伸所沿的)y轴方向被定义为第二方向。在一个或多个实施例中,第一方向(z轴)可以对应于罐140的厚度方向,第二方向(y轴)可以对应于罐140的高度方向。
在一些实施例中,当金属板140A在随后的工艺中被弯折和焊接以形成罐140时,台阶部146为放置盖组件150的地方。台阶部146位于定位在底部部分141的相对侧处的两个长侧部分142和143中。然而,为简洁起见,以下描述将仅集中于位于一个长侧部分142中的台阶部146。参见图3B,弯曲部分147位于长侧部分142和每个短侧部分144和145之间。弯曲部分147为长侧部分142和短侧部分144和145相交的边界区域,如图3A中虚线所示。实际上,当在长侧部分142和每个短侧部分144和145之间进行弯折时,边界区域弯折成弯曲形状。因此,如图3B所示,作为弯折部分的长侧部分142和短侧部分144和145之间的边界区域将被定义为弯曲部分147。台阶部146可以被构造成沿着长侧部分142朝向弯曲部分147延伸(例如,从一个弯曲部分147延伸到另一个弯曲部分147)。然而,台阶部146可以完全不被提供在短侧部分144和145中(例如,短侧部分144和145可以不包括台阶部146的任何部分),这是为了在稍后的工艺中焊接第二短侧部分144b和第三短侧部分144c时确保焊接区域和焊接厚度。例如,如果台阶部146完全位于第二短侧部分144b和第三短侧部分144c中,则第二短侧部分144b和第三短侧部分144c可能具有相对小的厚度,从而导致焊接失败。因此,根据本发明的实施例,台阶部146被提供在长侧部分142和弯曲部分147上,从而确保焊接可靠性。
台阶部146形成为在长侧部分142中在第一方向(z轴)上具有均匀的深度W1。例如,在长侧部分142中,台阶部146的深度W1可以为金属板140A在y轴方向上的厚度的近似(大约)20%(当罐140被组装时,深度W1沿z轴方向测量)。在一些实施例中,在金属板140A的弯曲部分147中,台阶部146可以在y轴方向上具有深度W2(当罐140被组装时,深度W2沿z轴方向测量),该深度W2可以朝短侧部分144和145逐渐减小。因此,长侧部分142中的台阶部146的深度W1可以大于弯曲部分147中的台阶部146的深度W2(W1>W2)。在一些实施例中,台阶部146被形成为沿着第二方向(y轴)具有设定或预定高度。例如,当罐140被组装时,台阶部146形成为在长侧部分142和弯曲部分147中沿着第二方向(y轴)具有均匀的高度D(在金属板140A中,台阶部146的高度D沿z轴方向测量)。在一些实施例中,当罐140被组装时,台阶部146的第二方向(y轴)的高度D可以等于盖板151在第二方向上的厚度。台阶部146可以起到将盖板151牢固地(适当地)放置和/或固定到罐140的作用。在一些实施例中,这种构造可以普遍应用于位于另一长侧部分143处的台阶部146。
在一个或多个实施例中,金属板140A可以包括铝(Al)、铁(Fe)、铜(Cu)、钛(Ti)、镍(Ni)、镁(Mg)、铬(Cr)、锰(Mn)、锌(Zn)或这些元素中的任何的一种或多种合金。在一个或多个实施例中,金属板140A可以包括镀镍(Ni)铁(Fe)和/或SUS(例如,SUS 301、SUS 304、SUS305、SUS 316L和/或SUS 321)。
在一个或多个实施例中,金属板140A可以具有在近似(大约)0.1毫米至近似(大约)10毫米的范围内的厚度,并且金属板140A在所有区域的厚度偏差可以在近似(大约)0.1%至近似(大约)1%的范围内。因此,与相关技术的罐相比,本发明的实施例可以提供相对薄并且具有小的厚度偏的罐140。
在一个或多个实施例中,金属板140A可以被预处理以便于进行弯折工艺和/或焊接工艺,这将在下面描述。在一个或多个实施例中,金属板140A可以在预定的气体气氛中和设定或预定的温度范围中经受设定或预定时间段的退火处理。在一个或多个实施例中,退火处理可以在诸如氩气(Ar)和/或氮气(N2)的惰性气体的气氛中在近似(大约)300℃至近似(大约)1000℃范围内的温度进行近似(大约)10秒至近似(大约)60分钟。退火处理可以使金属板140A的伸长率增加近似(大约)5%到近似(大约)60%。相应地,金属板140A的弯折工艺可以被容易地执行,并且回弹现象的发生可以被减少或最小化,特别是在弯折工艺之后。
在一些实施例中,金属板140A可以具有基本平的顶表面和基本平的底表面。金属板140A的顶表面可以经受绝缘处理。在一个或多个实施例中,可以借助通过金属氧化工艺形成薄的氧化物层(例如,阳极氧化层)或者借助涂覆或层压绝缘树脂(例如,聚酰亚胺、聚丙烯或聚乙烯)在金属板140A的顶表面上安置薄绝缘膜。在一个或多个实施例中,金属板140A的顶表面可以对应于罐140的内表面,并且金属板140A的底表面可以对应于罐140的外表面。
图3C示出处于后一制造阶段的罐。在图3C示出的示例中,金属板140A可以弯折成设定或预定形状。在一个或多个实施例中,金属板140A在其通过弯折机或压模固定之后可以被弯折成设定或预定形状。
在一个或多个实施例中,作为弯折工艺的结果,可以提供从底部部分141的相应的长边(相对于底部部分141)沿基本垂直(正交)的方向弯折和延伸的长侧部分142和143以及从底部部分141和长侧部分142和143(相对于底部部分141和长侧部分142和143)沿基本垂直(正交)的方向弯折和延伸的短侧部分144和145。例如,长侧部分142和143可以从底部部分141的长边弯折近似(大约)90度然后延伸,并且短侧部分144和145可以从底部部分141的短边弯折近似(大约)90度然后延伸,且可以从长侧部分142和143弯折近似(大约)90度然后延伸。
因此,第一短侧部分144a、第二短侧部分144b和第三短侧部分144c可以定位成彼此面对,并且它们的外缘(外边缘)可以彼此匹配(对准)和/或可以彼此接触。这里,如图3A所示,第一短侧部分144a的上外缘与底部部分141的短边之间的垂直角可以在从近似(大约)40度至近似(大约)50度的范围内,例如45度。在一些实施例中,第一短侧部分144a的面对第二短侧部分144b或第三短侧部分144c的外缘与第二短侧部分144b和第三短侧部分144c中的相应一个的面对第一短侧部分144a的外缘之间的垂直角可以在从近似(大约)80度至近似(大约)100度的范围内,例如90度。
在一个或多个实施例中,在第一短侧部分144a的两个上外缘中的每个与底部部分141的短边之间限定的角度可以在近似(大约)40度至近似(大约)50度的范围内,例如45度,在第二短侧部分144b的与第一短侧部分144a的一个外缘相面对的外缘与长侧部分142之间限定的角度可以在近似(大约)40度至近似(大约)50度的范围内,例如45度,在第三短侧部分144c的与第一短侧部分144a的另一外缘相面对的外缘与长侧部分143之间限定的角度可以在近似(大约)40度至近似(大约)50度的范围内,例如45度。相应地,底部部分141、一个长侧部分142、第一短侧部分144a和第二短侧部分144b相交的顶点以及底部部分141、长侧部分143、第一短侧部分144a和第三短侧部分144c相交的顶点,可以弯折成基本上圆角形状。
同时,图3C示出短侧部分144(或145)从底部部分141和长侧部分142(或143)弯折的示例。也就是说,图3C示出长侧部分142尚未从底部部分141弯折的示例。
图3D例示处于后一制造阶段的罐。图3E为罐的平面图。图3F为沿着图3E的线B-B截取的剖视图,图3G为沿着图3E的线C-C截取的剖视图。
在图3D示出的示例中,可以执行焊接工艺。在一个或多个实施例中,焊接工艺可以通过激光焊接、超声波焊接和/或电阻焊接来执行。在一个或多个实施例中,焊接部分148可以位于每个短侧部分144和145中。焊接部分148可以位于第一短侧部分144a和第二短侧部分144b之间的边界区域、第一短侧部分144a和第三短侧部分144c之间的边界区域以及第二短侧部分144b和第三短侧部分144c之间的边界区域中。
在一个或多个实施例中,焊接部分148可以包括对接接头结构、搭接接头结构、堆焊接头结构和/或端接接头结构。在一个或多个实施例中,焊接部分148可以呈基本上倒Y形构造。焊接部分148可以用实线表示。因此,第一短侧部分144a由于(因为)焊接部分148而可以完美地(适当地)且牢固地固定到第二短侧部分144b和第三短侧部分144c,并且第二短侧部分144b和第三短侧部分144c可以完美地(适当地)且牢固地彼此固定。
参见图3F和图3G,台阶部146的第二方向(y轴)的高度D在长侧部分142和143以及弯曲部分147中被均匀地保持。然而,长侧部分142中的台阶部146的第一方向(z轴)的深度W1大于弯曲部分147中的台阶部146的第一方向(z轴)的深度W2(W1>W2)。相应地,如图3E所示,在罐140的弯曲部分147中,罐140的具有台阶部146的顶端的内曲率半径R2不同于罐140的底端的内曲率半径R1。换句话说,在罐140被组装之后,因为台阶部146在罐140顶端处位于长侧部分142和143以及弯曲部分147中,并且弯曲部分147中的台阶部146的第一方向(z轴)的深度W2朝短侧部分144和145逐渐减小,所以罐140的在弯曲部分147中的顶端的内曲率半径R2大于罐140的底端的内曲率半径R1。如上所述,如果弯曲部分147中的台阶部146的第一方向(z轴)的深度W2被制造为朝短侧部分144和145逐渐减小,则联接到台阶部146的盖板150的角部可以被制造成具有弯曲形状。
本发明的实施例提供罐140,该罐140被构造成使得第一短侧部分144a从底部部分141弯折和延伸,第二短侧部分144b和第三短侧部分144c从长侧部分142和143弯折和延伸,并且第一短侧部分144a、第二短侧部分144b和第三短侧部分144c通过焊接部分148彼此连接以构成单个短侧部分144,从而增加弯折和焊接可操作性,并改善密封效力以防止或减少电解质的泄漏。
这里,由于第一短侧部分144a从底部部分141的相应边缘弯折和延伸,所以不需要在底部部分141的与第一短侧部分144a对应(相邻)的边缘和第一短侧部分144a之间执行焊接工艺。在一些实施例中,由于第二短侧部分144b和第三短侧部分144c分别从对应的长侧部分142和143弯折和延伸,所以不需要在与第二短侧部分144b和第三短侧部分144c对应(相邻)的长侧部分142和143的边缘与第二短侧部分144b和第三短侧部分144c之间执行焊接工艺。这些构造可以普遍应用于长侧部分142和143与另一短侧部分145之间。
图4A为例示示例二次电池的平面图,图4B为沿着图4A的线D-D截取的剖视图,图4C为沿着图4A的线E-E截取的剖视图。
如图4A所示,盖组件150安装在通过图3A至图3G所示的方法制造的壳体140上,并且罐140和盖板151之间的界面然后被焊接,从而完成二次电池100。罐140和盖板151之间的焊接部分157可以连接到第二短侧部分144b和第三短侧部分144c之间的焊接部分148。盖板151可以被成形为对应于具有台阶部146的罐140的顶部开口。换句话说,盖板151的厚度可以等于台阶部146的第二方向(y轴)的高度D(见图4B和图4C),盖板151的角部的曲率半径R2可以等于罐140的在弯曲部分147中的顶端的内曲率半径R2,台阶部146位于弯曲部分147处(见图4A)。
如上所述,根据本发明的一个或多个实施例,台阶部146被提供在长侧部分142和143以及弯曲部分147中,而不在罐140的短侧部分144和145中,从而即使罐140的长度增加,也稳定地(适当地)支撑盖板151。
根据本发明的各种实施例,因为台阶部146在罐140为尚未弯折的金属板140A的形式的状态下通过使用压力机的锻造工艺被提供在长侧部分142和143以及弯曲部分147中,所以可以改善可制造性,降低加工成本。
图5为例示在示例二次电池的罐中形成的台阶部的平面图。
如图5所示,罐240可以包括具有长边和短边的矩形的底部部分141、从底部部分141的相应长边朝盖组件弯折和延伸的长侧部分142和143、从底部部分141的相应短边和长侧部分142和143延伸的短侧部分144和145以及位于罐240的顶端的内边缘处的台阶部246。台阶部246可以沿着长侧部分142朝弯曲部分147和短侧部分144的一些部分延伸。然而,台阶部246可以不位于短侧部分144的焊接部分148中,第二短侧部分144b和第三短侧部分144c在焊接部分148处焊接,这是为了在焊接第二短侧部分144b和第三短侧部分144c时确保焊接部分148的焊接区域和焊接厚度。台阶部246的第一方向(z轴)的深度可以在长侧部分142中均匀地保持,而在弯曲部分147和短侧部分144中逐渐减小。在一些实施例中,台阶部246的第二方向(y轴)的高度可以均匀地保持在长侧部分142、弯曲部分147和短侧部分144的全部中。在一实施例中,短侧部分144和145可以包括一个或多个台阶部。在另一实施例中,长侧部分142和143可以包括一个或多个台阶部,每个长侧部分142和143可以包括该台阶部中的一个或多个,并且每个短侧部分144和145可以包括一个或多个台阶部。
如本文所使用的,术语“使用”可以被认为与术语“利用”同义。
另外,术语“基本上”、“大约”、“近似”和类似术语被用作近似术语,而非用作程度术语,并且旨在说明本领域普通技术人员将认识到的测量值或计算值的固有偏差
此外,本文记载的任何数值范围旨在包括包含在所记载的范围内的相同数值精度的所有子范围。例如,范围“1.0至10.0”旨在包括在所记载的最小值1.0和所记载的最大值10.0之间(且包括所记载的最小值1.0和所记载的最大值10.0)的所有子范围,也就是说,具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值,诸如例如2.4至7.6。本文记载的任何最大数值限制旨在包括包含在其中的所有较低数值限制,并且本说明书中记载的任何最小数值限制旨在包括包含在其中的所有较高数值限制。相应地,申请人保留修改包括权利要求书的本说明书的权利,以明确记载包含在本文明确记载的范围内的任何子范围。
虽然已经参考本发明的示例实施例具体示出和描述了本发明的一个或多个实施例的二次电池,但是本领域普通技术人员将理解,在不脱离由所附权利要求书及其等效物限定的本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节上对其进行各种改变。
Claims (18)
1.一种二次电池,包括:
电极组件;
构造为容纳所述电极组件的壳体,所述壳体包括底部部分、长侧部分和短侧部分,所述底部部分、所述长侧部分和所述短侧部分中的至少一者被弯折和焊接;以及
联接到所述壳体的盖板,
所述壳体的所述长侧部分包括一个或多个台阶部。
2.根据权利要求1所述的二次电池,其中所述壳体的每个所述长侧部分包括所述台阶部中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的二次电池,其中所述壳体的所述短侧部分包括一个或多个台阶部。
4.根据权利要求1所述的二次电池,其中
所述壳体的每个所述长侧部分包括所述台阶部中的一个或多个,并且
所述壳体的每个所述短侧部分包括一个或多个台阶部。
5.根据权利要求1所述的二次电池,其中所述台阶部在所述长侧部分中在第一方向上具有均匀的深度,所述第一方向为所述壳体的厚度方向。
6.根据权利要求1所述的二次电池,其中弯曲部分位于所述长侧部分和所述短侧部分之间。
7.根据权利要求6所述的二次电池,其中所述台阶部沿着所述长侧部分朝所述弯曲部分延伸。
8.根据权利要求7所述的二次电池,其中所述台阶部沿着所述长侧部分的整个长度延伸。
9.根据权利要求7所述的二次电池,其中所述台阶部各自在所述弯曲部分中在第一方向上具有深度,所述第一方向为所述壳体的厚度方向,并且
在所述弯曲部分中的每个所述台阶部的深度朝所述短侧部分逐渐减小。
10.根据权利要求7所述的二次电池,其中所述壳体的具有所述台阶部的顶端的内曲率半径大于所述壳体的底端的内曲率半径。
11.根据权利要求10所述的二次电池,其中所述盖板的角部的曲率半径等于所述壳体的所述顶端的内曲率半径。
12.根据权利要求7所述的二次电池,其中所述台阶部在所述长侧部分和所述弯曲部分中在第二方向上具有均匀的高度,所述第二方向为所述壳体的高度方向。
13.根据权利要求12所述的二次电池,其中每个所述台阶部在所述第二方向上的高度等于所述盖板在所述第二方向上的厚度。
14.根据权利要求7所述的二次电池,其中所述台阶部从所述弯曲部分延伸到所述短侧部分的至少一部分。
15.根据权利要求14所述的二次电池,其中所述台阶部在所述短侧部分中在第一方向上具有深度,所述第一方向为所述壳体的厚度方向,并且
在所述短侧部分中的所述台阶部的深度逐渐减小。
16.根据权利要求1所述的二次电池,其中所述盖板联接到所述台阶部。
17.根据权利要求1所述的二次电池,其中每个所述短侧部分通过组合从所述底部部分弯折和延伸的第一短侧子部分与从相应的一个所述长侧部分延伸的第二短侧子部分和第三短侧子部分来构造,并且
所述短侧部分包括通过焊接将所述第一短侧子部分、所述第二短侧子部分和所述第三短侧子部分彼此连接的焊接部分。
18.根据权利要求1所述的二次电池,其中每个所述短侧部分通过连接从所述底部部分弯折和延伸的第一短侧子部分和从相应的一个所述长侧部分延伸的第二短侧子部分和第三短侧子部分来形成。
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