CN112005416A - 圆柱型二次电池 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个实施方式的圆柱形二次电池包括电极组件，该电极组件包括阳极板、阴极板和隔离件，其中，隔离件定位在电极组件的最外侧部分上，比隔离件更靠内侧定位的电极接片附接至阳极板或阴极板，并且定位在电极接片与隔离件之间的金属层包括粘合材料。

Description

圆柱型二次电池

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0148564的优先权和权益，该专利申请的全部内容通过参引合并于此。

技术领域

本发明涉及一种圆柱型二次电池，并且更具体地，涉及一种具有改善的散热功能的圆柱型二次电池。

背景技术

近来，对于比如手提电脑、摄像机、便携式电话等便携式电子产品的需求快速增加，并且电动车辆、能量储存电池、机器人、卫星等的开发正活跃，因此，对用作这些产品的驱动电源的二次电池已经进行了许多研究。

这样的二次电池包括例如镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，与镍基二次电池相比，锂二次电池由于几乎不产生记忆效应，并且由于锂二次电池具有诸如自由充电和放电、非常低的自放电率、高工作电压、高的每单位重量的能量密度等优点，因此锂二次电池被广泛用于高科技电子设备中。

通常，锂二次电池具有以下结构：将由正极、负极和插置于正极与负极之间的隔离件构成的单元电池堆叠或卷绕，并嵌入金属罐或层压片的壳体中，然后将电解质溶液注入或灌注在该壳体中。

构成二次电池的正极/隔离件/负极结构的电极组件根据其结构主要分为果冻卷型(卷绕型)和堆叠体型(堆叠型)。果冻卷型是通过将隔离件插置于涂覆有活性材料的长板型正极与负极之间然后将其卷绕而获得的结构，而堆叠体型是将具有预定尺寸的多个正极和负极在隔离件插置于正极与负极之间的状态下按次序堆叠的结构。

近来，为了实现高输出和高容量模式，所使用的部件变得越来越薄，因此低电阻和高容量的二次电池在增加。然而，随着电阻的降低和容量的增大，较大的电流被施加更长的时间，因此，由于高速率放电或外部短路引起的二次电池的发热问题已成为一个越发重要的问题。

为了克服这个问题，需要对能够有效控制电极接片的发热的二次电池进行研究。

发明内容

技术问题

本发明致力于提供一种可以减小电阻并增加电池单元的稳定性的圆柱型二次电池。

然而，本发明的目的不限于上述一个目的，并且可以在本发明的精神和范围内以各种方式扩展。

技术方案

根据本发明实施方式的圆柱型二次电池包括：电极组件，该电极组件包括负极板、正极板和隔离件，其中，隔离件可以布置在电极组件的最外侧，比隔离件更靠内侧布置的电极接片可以附接至负极板和正极板中的一者，以及布置在电极接片与隔离件之间的金属层可以包括粘合材料。

电极接片可以包括：接片本体，该接片本体附接至负极板和正极板中的一者；以及从电极组件的一个端部延伸的突出部，并且该突出部可以被焊接至金属层。

接片本体和金属层可以通过粘合材料相结合。

电极接片可以是负极接片。

金属层可以是杆状的铜箔。

电极接片和金属层可以在隔离件的端部部分处重叠。

金属层可以通过由粘合材料形成的粘合层连接到电极接片和隔离件。

圆柱型二次电池可还包括在隔离件的端部处固定该隔离件的边界部分的绝缘带。

绝缘带和金属层可以不重叠。

根据本发明的另一实施方式的装置包括上述圆柱型二次电池作为电源。

有利效果

根据实施方式，通过在设置在果冻卷型电极组件外侧的负极接片上进一步形成包括粘合剂成分的金属层，果冻卷型电极组件被固定，并且负极接片的厚度增大以减小电阻并使在施加大电流或外部发生短路时所产生的热量扩散，因此能够实现可以具有增大的电池单元的稳定性和寿命的圆柱型二次电池。

附图说明

图1是示出根据本发明实施方式的电极组件被卷绕之前的状态的分解立体图。

图2是示出图1的电极组件被卷绕之后的状态的立体图。

图3是图2的部分A的放大局部平面图。

图4是从图2的X方向观察的图。

图5是根据本发明另一实施方式的电极组件的局部平面图。

图6是根据本发明另一实施方式的电极组件的局部平面图。

图7是沿着图6的线Y-Y’截取的截面图。

图8是示出根据本发明另一实施方式的电极组件的立体图。

具体实施方式

下文中将参照示出了本发明的实施方式的附图更全面地描述本发明。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式对所描述的实施方式进行改型，而所有这些改型均不脱离本公开的精神或范围。

为了清楚地描述本公开，省略与说明书无关的部分，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

此外，在附图中，为了便于描述，任意地图示了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开内容不必限于附图中所图示的那些。在附图中，为清楚起见，放大了层、膜、面板等的厚度和区域。在附图中，为了便于描述，一些层的厚度和面积被放大。

将理解的是，当诸如层、膜、区域或基底之类的元件被称为在另一元件“上”时，该元件可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，则不存在中间元件。此外，在本说明书中，词语“在...上”或“上方”是指布置在对象部分上或下方，而不一定表示基于重力方向布置在对象部分的上侧。

此外，除非有明确的相反描述，否则词语“包括”和诸如“包括有”或“包含”的变体将被理解为意指包括所陈述的元件，但不排除任何其他元件。

此外，在整个说明书中，短语“在平面图中”是指从顶部观察目标部分，而短语“在横截面图中”是指从侧面观察通过垂直切割目标部分而形成的横截面。

图1是示出根据本发明的实施方式的电极组件在被卷绕之前的状态的分解立体图。图2是示出图1的电极组件在被卷绕之后的状态的立体图。

参照图1和图2，根据本发明的实施方式的二次电池包括电极组件100，该电极组件100包括负极板110、正极板120和隔离件130。电极组件100可以具有果冻卷型结构。在这种情况下，隔离件130被插置于负极板110与正极板120之间，并且可以具有沿着从其中心部到其外部的方向以正极板120、隔离件130和负极板110的顺序形成的果冻卷结构，可以存在一个或多个这种结构。在这种情况下，隔离件130s布置在电极组件100的最外侧。

正极板120和负极板110可以分别附接有电极接片，并且电极接片包括附接到负极板110的负极接片140和附接到正极板120的正极接片160。

在本实施方式中，负极板110可以布置成与隔离件130相邻并且位于布置在电极组件100最外部的隔离件130s的内侧，并且负极接片140可以附接至负极板110。根据本实施方式，可以在负极接片140与布置在最外侧的隔离件130s之间形成金属层145。金属层145包含粘合材料。粘合材料可以包含丙烯酸材料。

金属层145可以由杆状的铜箔形成。负极接片140和金属层145可以设置成在布置于最外侧的隔离件130s的端部处彼此重叠。在这种情况下，金属层145可以接触负极接片140和布置在最外侧的隔离件130s。金属层145可以包括由粘合材料形成的单独的粘合层，以通过粘合层接触负极接片140和隔离件130s。

尽管未示出，但是可以额外地附接一个或多个正极接片和负极接片以用于高功率模式。在高输出高容量模式的二次电池中，当由于高速率放电、过充电、外部短路等在短时间内流过大的电流时，由于电流集中而在电极接片中特别是在负极接片140中会产生大量的热。由于在二次电池中通过电化学反应持续重复地充电或放电，因此当二次电池容量高时，由于充电和放电而产生的热量急剧增加。由于发热，隔离件130可能被损坏以导致内部短路，这可能导致二次电池内部的温度变化，从而导致二次电池的劣化。

特别地，二次电池的内部部件中，具有特别高电阻的负极接片140中产生的热量最多。在高输出电池单元的情况下，大的电流被施加至电池单元，并且因此，重要的是降低电极接片的热量和温度，这是由于此时果冻卷型电极组件产生的热量可能会通过电极接片辐射到由金属材料制成的电池壳体中。

根据上述本实施方式的金属层145可以有效地释放在负极接片140中产生的热量，以解决发热问题。另外，由于金属层145包含粘合材料，所以布置在最外侧的隔离件130s的端部部分被固定以维持具有果冻卷型结构的电极组件100的形状，从而防止了电极组件100因内应力而被释放。另外，由于包含铜的金属层145具有增加负极接片140的厚度的作用，所以可以通过减小其电阻来减小热量的集中。

在以上描述中，尽管将负极板110描述为与布置在最外侧的隔离件130s相邻，但是可以将正极板120布置在负极板110形成的位置处，并且在这种情况下，可以将负极板110布置在正极板120的位置，从而可以沿着从中心位置朝向外侧的方向按照负极板110、隔离件130和正极板120的顺序形成果冻卷结构。换言之，正极板120可以与隔离件130相邻地布置并且位于布置在最外侧的隔离件130s内侧。尽管由于热量在负极接片140中集中，因而上面描述的根据本实施方式的金属层145的应用是优选的，但是由于在正极板120与隔离件130相邻地布置并且位于布置在最外侧的隔离件130s的内侧时，在正极接片160中也可能存在热量，因此也可以在附接于正极板的正极接片160与最外侧的隔离件130s之间形成金属层145。在这种情况下，金属层145可以是铝箔并且可以包含粘合材料。

图3是图2的部分A的放大局部平面图。图4是从图2的X方向观察的图。

参照图3和图4，根据本实施方式的负极接片140附接在负极板110上，该负极板110设置在与最外隔离件130s紧邻的内侧。负极接片140可以具有杆状形状，并且包括从电极组件100的一个端部延伸的突出部140p。金属层145可以直接形成在负极接片140上，并且金属层145可以形成为覆盖负极接片140的左右表面。在此，金属层145不仅可以在负极接片140的接片本体上延伸，而且可以在突出部140p上延伸。

在本实施方式中，金属层145可以通过包括在金属层145中的粘合材料结合到布置在金属层145的上表面和下表面上的最外隔离件130s和负极接片140。因此，最外侧隔离件130s的端部部分由包含粘合材料的金属层145固定，以保持具有果冻卷型结构的电极组件100的形状，从而防止电极组件100由于内应力而释放。

上述根据本实施方式的电极组件100可以被容纳在诸如金属罐之类的电池壳体(未示出)中，以形成圆柱型二次电池。

图5是根据本发明另一实施方式的电极组件的局部平面图。

图5的实施方式与参照图3和图4描述的实施方式基本相同，除了金属层145不形成在负极接片140的突出部140p上，而是可以仅形成在负极接片的接片本体上。

图6是根据本发明另一实施方式的电极组件的局部平面图。图7是沿着图6的线Y-Y’截取的截面图。

图6和图7的实施方式与上文中描述的图3和图4的实施方式基本相同。下面仅描述它们之间的差异。除了这些差异之处，图3和图4的实施方式中描述的内容适用于本实施方式。

参照图6和图7，负极接片140的接片本体和金属层145可以通过包括在负极接片140的接片本体中的金属层145中的粘合材料彼此粘合。然而，在负极接片140的突出部140p中，金属层145和负极接片140的突出部140p可焊接至彼此并结合。通过这样的焊接工艺，负极接片140和金属层145被结合以能够增加容量。由于热量的产生，达到了温度截止，这可能导致在未使用足够的容量的情况下的过早的电压截止。然而，当根据本实施方式通过焊接工艺将负极接片140和金属层145结合以增加热辐射效果时，可以防止过早的电压截止，从而使容量提高。

图8是示出根据本发明的另一实施方式的电极组件的立体图。

参照图8，包括有绝缘带300，绝缘带300附接到在根据参照图3和图4描述的实施方式的二次电池中包括的电极组件100的外周表面。绝缘带300可以用作最外侧隔离件130s的端部处的终止带。即，边界部分150同隔离件130可以在最外侧隔离件130s的端部处被固定。绝缘带300可以布置在最外侧隔离件130s的端部，以不与金属层145重叠。

绝缘带300可以包括热固性树脂，该热固性树脂选自由聚氯乙烯、丁腈橡胶和酚醛树脂的混合物、环氧树脂、聚氨酯及其组合构成的组。

由于在将绝缘带300附接至电极组件100的外周表面上的状态下，最外侧隔离件130s再次被金属层145固定，因此具有果冻卷型结构的电极组件100的形状可以被更稳定地保持。

上述的二次电池可以应用于各种装置。这些装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆等的运输设备，但是不限于此，并且可以应用于可以使用二次电池的各种装置。

虽然已经结合目前认为是实际的实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，其意图是覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同布置。

<附图标记说明>

130、130s：隔离件

140：负极接片

140p：突出部

145：金属层

Claims (10)

1.一种圆柱型二次电池，包括：

电极组件，所述电极组件包括负极板、正极板和隔离件，

其中，所述隔离件布置在所述电极组件的最外侧，并且比所述隔离件更靠内侧布置的电极接片附接至所述负极板和所述正极板中的一者，以及

布置在所述电极接片与所述隔离件之间的金属层包括粘合材料。

2.根据权利要求1所述的圆柱型二次电池，其中，

所述电极接片包括：接片本体，所述接片本体附接至所述负极板和所述正极板中的一者；以及突出部，所述突出部从所述电极组件的一个端部延伸，并且所述突出部被焊接至所述金属层。

3.根据权利要求2所述的圆柱型二次电池，其中，

所述接片本体和所述金属层通过所述粘合材料相结合。

4.根据权利要求1所述的圆柱型二次电池，其中，

所述电极接片是负极接片。

5.根据权利要求4所述的圆柱型二次电池，其中，

所述金属层是杆状的铜箔。

6.根据权利要求1所述的圆柱型二次电池，其中，

所述电极接片和所述金属层在所述隔离件的端部部分处重叠。

7.根据权利要求6所述的圆柱型二次电池，其中，

所述金属层通过由所述粘合材料形成的粘合层连接到所述电极接片和所述隔离件。

8.根据权利要求1所述的圆柱型二次电池，还包括

在所述隔离件的端部处固定所述隔离件的边界部分的绝缘带。

9.根据权利要求8所述的圆柱型二次电池，其中，

所述绝缘带和所述金属层不重叠。

10.一种装置，所述装置包括根据权利要求1至9中任一项所述的圆柱型二次电池作为电源。

Images