CN112582662A

CN112582662A - 二次电池

Info

Publication number: CN112582662A
Application number: CN202010919851.1A
Authority: CN
Inventors: 金镇男; 曺彰焄
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2021-03-30
Also published as: EP3799198A1; KR20210038029A; US20210098764A1

Abstract

一种二次电池包括电极组件，该电极组件包括具有正电极未涂覆部分的正电极板、具有负电极未涂覆部分的负电极板和在正电极板与负电极板之间的隔板。所述正电极未涂覆部分和所述负电极未涂覆部分暴露在所述电极组件的相反侧。所述二次电池还包括：壳体，具有顶部开口和容纳所述电极组件的内部空间；盖板，密封所述壳体的所述顶部开口；正电极集流板，垂直于并焊接到所述正电极未涂覆部分；负电极集流板，垂直于并焊接到所述负电极未涂覆部分；正电极端子，在所述盖板上并电连接到所述正电极集流板；以及负电极端子，在所述盖板上并电连接到所述负电极集流板。

Description

二次电池

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年9月30日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0120630号韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开的实施例的各方面涉及二次电池。

背景技术

与一次电池不同，二次电池可以反复充电和放电。低容量二次电池用于各种小型便携式电子设备，诸如移动电话、便携式摄像机或膝上型计算机，高容量二次电池广泛用作用于驱动诸如混合动力汽车或电动汽车的马达之类的电子设备的电源、储能单元等。

此外，根据二次电池的外形，二次电池可分为圆柱型、棱柱型或袋型。除了别的之外，棱柱型二次电池可以包括电极组件、具有长方体形状并容纳电极组件和电解质的壳体、密封壳体的盖板以及安装在盖板上的电极端子。

在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对所述技术的背景的理解，因此它可能包含不构成在该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

本公开的实施例涉及二次电池，与现有技术的二次电池相比，该二次电池能够增加电池容量并改善焊接质量。

根据本公开的实施例，二次电池包括：电极组件，包括具有正电极未涂覆部分的正电极板、具有负电极未涂覆部分的负电极板和在所述正电极板和所述负电极板之间的隔板，所述正电极未涂覆部分和所述负电极未涂覆部分暴露在所述电极组件的相反侧；壳体，具有顶部开口和容纳所述电极组件的内部空间；盖板，密封所述壳体的所述顶部开口；正电极集流板，垂直于并被焊接到所述正电极未涂覆部分；负电极集流板，垂直于并被焊接到所述负电极未涂覆部分；正电极端子，在所述盖板上并电连接到所述正电极集流板；以及负电极端子，在所述盖板上并电连接到所述负电极集流板。

另外，所述电极组件还可以包括第二隔板，并且所述正电极板、所述隔板、所述负电极板和所述第二隔板可以被顺序堆叠。

另外，所述正电极集流板和/或所述负电极集流板可以具有与所述电极组件的横截面面积相等的面积。

另外，所述电极组件可以围绕卷绕轴线卷绕成果冻卷结构，使得所述正电极未涂覆部分暴露在所述卷绕轴线的一端，所述负电极未涂覆部分暴露在所述卷绕轴线的另一端，并且所述卷绕轴线平行于所述顶部开口。

另外，所述电极组件可以具有沿上下方向伸长的横截面，该横截面垂直于所述卷绕轴线，并且所述电极组件可以包括沿着横向于所述上下方向的方向彼此堆叠的多个电极组件。

另外，所述正电极集流板和/或所述负电极集流板可以具有与所述多个电极组件的横截面的总面积相等的面积。

另外，所述正电极未涂覆部分可以与所述正电极集流板线接触，并且所述负电极未涂覆部分可以与所述负电极集流板线接触。

另外，所述正电极集流板的整体可以接触所述正电极未涂覆部分的整体，并且所述负电极集流板的整体可以接触所述负电极未涂覆部分的整体。

如上所述，根据本公开的各个实施例，由于电极未涂覆部分与电极集流板线接触，因此，与电极未涂覆部分与电极集流板面接触的相关技术的二次电池相比，电极未涂覆部分的面积可以减小，从而增加电池容量，并最终简化制造工艺。

附图说明

图1为根据本公开一实施例的二次电池的透视图。

图2为根据本公开一实施例的二次电池的分解视图。

图3为根据本公开另一实施例的二次电池的分解视图。

具体实施方式

在下文中，本公开的实施例将被详细描述。

然而，本公开的实施例可以以许多不同的形式进行修改，并且不应该被解释为局限于本文阐述的示例(或示例性)实施例。相反，这些示例实施例被提供，以使本公开将是全面和完整的，并将把本公开的各方面和特征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，各种部件的尺寸或厚度被夸大。相同的附图标记始终指代相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。此外，将理解，当元件A被称为“连接到”元件B时，元件A可以直接连接到元件B，或者中间元件C可以存在于元件A和元件B之间，使得元件A和元件B彼此间接连接。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。还将理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、数字、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。

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。

为易于描述，诸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等的空间相对术语可在本文中用来描述如图所示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。将理解，空间相对术语旨在包含除了图中所示的方位之外的设备在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的元件或特征被翻转，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，示例性术语“下方”可以包含上方和下方两种方位。

图1为根据本公开一实施例的二次电池100的透视图，图2为根据本公开一实施例的二次电池100的分解视图。

参见图1和图2，根据一实施例的二次电池100包括电极组件110、壳体120、盖板130、正电极集流板140、负电极集流板150、正电极端子160和负电极端子170。

电极组件110包括正电极板111、负电极板112和在正电极板111与负电极板112之间的隔板113。

正电极板111具有其上涂覆有正电极活性材料的正电极涂覆部分以及其上未涂覆正电极活性材料的正电极未涂覆部分111A。正电极涂覆部分通过将正电极活性材料(包括例如过渡金属氧化物)涂覆在由例如铝箔制成的正电极集流体上而被形成，并且正电极未涂覆部分111A沿着正电极集流体的一侧形成。

另外，负电极板112具有其上涂覆有负电极活性材料的负电极涂覆部分以及其上未涂覆负电极活性材料的负电极未涂覆部分112A。负电极涂覆部分通过将负电极活性材料(包括例如碳或石墨)涂覆在由例如铜或镍箔制成的负电极集流体上而被形成，并且负电极未涂覆部分112A沿着负电极集流体的一侧形成。

隔板113为绝缘体，并且可以由例如聚乙烯、聚丙烯或聚丙烯和聚乙烯的复合膜制成。隔板113位于正电极板111和负电极板112之间，以防止在正电极板111和负电极板112之间发生短路，并允许锂离子移动。

包括正电极板111、负电极板112和隔板113的电极组件110围绕卷绕轴线卷绕成所谓的果冻卷结构。在一个或多个实施例中，正电极未涂覆部分111A围绕卷绕轴线卷绕以暴露在卷绕轴线的一端，负电极未涂覆部分112A围绕卷绕轴线卷绕以暴露在卷绕轴线的另一端。在图2中，卷绕轴线沿X轴方向排列，正电极未涂覆部分111A暴露在X轴方向的负(-)侧，负电极未涂覆部分112A暴露在X轴方向的正(+)侧。相应地，在所示实施例中，卷绕轴线平行于壳体120的顶部开口。

另外，在一个或多个实施例中，电极组件110在垂直于卷绕轴线的平面(例如，Y-Z平面)中的横截面形状可以是圆形，或者可以是沿Z轴方向伸长的椭圆形或长方形。相应地，在一个或多个实施例中，电极组件100在垂直于卷绕轴线的平面(例如，Y-Z平面)中具有在上下方向(即，沿着Z轴的方向)上伸长的横截面。此外，在所示实施例中，多个电极组件100沿着横向于上下方向的方向堆叠(例如，多个电极组件100在Y轴方向上堆叠)。

此外，电极组件110可以包括沿着Y轴方向彼此相邻地堆叠的多个电极组件。

壳体120是具有内部空间和顶部开口(例如，敞开的顶部)的大致长方体形的。相应地，壳体120的内部空间可用于容纳电极组件110和电解质。

例如，电解质可以包括诸如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)的有机溶剂和诸如LiPF₆或LibF₄的锂盐。

盖板130联接到壳体120的顶端，并密封壳体120的顶端(例如，盖板130覆盖或封闭壳体120的顶部开口)。壳体120和盖板130可以例如由铝制成，并且被焊接在一起。

另外，盖板130可以具有电解质注入孔和通气孔。

电解质注入孔被提供用于在盖板130联接到壳体120之后将电解质注入到壳体120的内部空间中。一旦电解质被注入，电解质注入孔被塞子131密封。

通气孔被构造用以排放或排出壳体120内部产生的内部气体，并由此防止由于壳体120内部产生的内部气体引起的爆炸。通气孔在正常情况下由通气构件132密封，并且由于通气构件132在壳体120的内部压力达到一定水平时自然破裂(例如，通气构件132被构造成在壳体120内部达到阈值内部压力时破裂)而被打开。另外，通气构件132可以具有形成在其中的凹口132A，该凹口132A被构造成促进通气构件132在凹口132A周围的破裂。

正电极集流板140可以例如由铝板形成，并且可以垂直于正电极未涂覆部分111A。正电极集流板140可以被焊接到正电极未涂覆部分111A。在一个或多个实施例中，正电极未涂覆部分111A与正电极集流板140线接触。利用这种结构，与正电极未涂覆部分111A与正电极集流板140面接触的实施例相比，正电极未涂覆部分111A的面积可以减小，由此增加二次电池100的电池容量。

另外，正电极集流板140可以被形成为具有与多个电极组件110的正电极未涂覆部分111A的横截面的总面积相等或基本相等的面积，因此正电极集流板140的整体或基本上整体可以接触多个电极组件110的正电极未涂覆部分111A的整体或基本上整体。相应地，与不具有这种构造的二次电池相比，正电极未涂覆部分111A和正电极集流板140之间的电阻可以最小化或至少被减小。

在一个或多个实施例中，正电极集流板140可以通过激光被焊接到正电极未涂覆部分111A。在该实施例中，在将正电极集流板140激光焊接到正电极未涂覆部分111A的作业期间，可以沿着Y轴方向照射激光。换句话说，将正电极集流板140接合到正电极未涂覆部分111A的激光焊接线可以沿着Y轴方向形成。在一个或多个实施例中，激光可以以适当的强度照射，以便不完全熔化正电极集流板140或正电极未涂覆部分111A。如果照射的激光足够强以完全熔化正电极集流板140，外来物质(例如，飞溅的物质)可能被引导到电极组件110，这可能导致二次电池100的短路或其它损坏。然而，如果照射的激光强度不足以完全熔化正电极集流板140，则可以避免上述问题。

另外，由于电极组件110被卷绕成果冻卷结构，所以正电极未涂覆部分111A的自支撑能力可以通过其曲率而增加。因此，当正电极集流板140压靠正电极未涂覆部分111A时，可以防止正电极未涂覆部分111A的不期望地变形。

此外，由于电极组件110包括多个电极组件，与电极组件110仅包括单个电极组件的实施例相比，对于壳体120的给定内部体积，多个电极组件中的每一个可以相对窄和长。通过允许正电极未涂覆部分111A在其顶端和底端具有更大的曲率，可以进一步增加正电极未涂覆部分111A的自支撑能力，这也改善正电极未涂覆部分111A和正电极集流板140之间的焊接质量。

负电极集流板150可以例如由铜板或镍板形成，并且可以垂直于负电极未涂覆部分112A。负电极集流板150可以被焊接到负电极未涂覆部分112A。在一个或多个实施例中，负电极未涂覆部分112A可以与负电极集流板150线接触。

负电极集流板150也可以被形成为具有与多个电极组件110的负电极未涂覆部分112A的横截面的总面积相等或基本相等的面积，因此负电极集流板150的整体或基本上整体可以接触多个电极组件110的负电极未涂覆部分112A的整体或基本上整体。

在一个或多个实施例中，负电极集流板150可以通过激光被焊接到负电极未涂覆部分112A。在该实施例中，在将负电极集流板150激光焊接到负电极未涂覆部分112A的作业期间，激光可以沿着Y轴方向以适当的强度照射，以便不完全熔化负电极集流板150或负电极未涂覆部分112A。

由于所产生的效果与上述关于正电极集流板140和正电极未涂覆部分111A的效果基本相同，因此将省略其重复描述。

正电极端子160被安装在盖板130上，并电连接到正电极集流板140。

另外，负电极端子170被安装在盖板130上，并电连接到负电极集流板150。

如果正电极端子160与盖板130接触，则绝缘构件180被提供在负电极端子170和盖板130之间(例如，负电极端子170通过绝缘构件180与盖板130间隔开并电隔离)以防止短路。

图3为根据本公开另一实施例的二次电池200的分解视图。

根据另一实施例的二次电池200与以上参考图1和图2描述的二次电池100的区别在于，前者包括以堆叠式构造的电极组件210，在两个实施例中其它细节基本相同，因此将省略对共同部件和/或特征的重复描述。图3所示的实施例和图1-图2所示的实施例的共同部件和/或特征用相同的附图标记标识。

参见图3，电极组件210包括依以下顺序堆叠的正电极板211、隔板213、负电极板212和另一隔板213。在所得的堆叠中，正电极未涂覆部分211A和负电极未涂覆部分212A暴露在相反侧。在图3中，正电极未涂覆部分211A在X轴方向上暴露在负(-)侧，负电极未涂覆部分212A在X轴方向上暴露在正(+)侧。

在例示的实施例中，二次电池200还包括联接到盖板130的正电极集流板240和负电极集流板250。正电极集流板240可以垂直于正电极未涂覆部分211A，并且正电极集流板240可以被焊接到正电极未涂覆部分211A(例如，通过激光)。正电极集流板240具有与电极组件210在Y-Z平面中的横截面面积相等或基本相等的面积。

负电极集流板250可以垂直于负电极未涂覆部分212A，并且负电极集流板250可以被焊接到负电极未涂覆部分212A(例如，通过激光)。负电极集流板250具有与电极组件210在Y-Z平面中的横截面面积相等或基本相等的面积。

在一个或多个实施例中，正电极集流板240和负电极集流板250可以各自具有例如大于或等于大约1毫米的厚度。

虽然前述实施例已经被描述用以实践本公开的二次电池，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限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

附图标记的说明

100、200：二次电池

110、210：电极组件

111、211：正电极板

111A、211A：正电极未涂覆部分

112、212：负电极板

112A、212A：负电极未涂覆部分

113、213：隔板

120：壳体

130：盖板

131：塞子

132：通气构件

132A：凹口

140、240：正电极集流板

150、250：负电极集流板

160：正电极端子

170：负电极端子

180：绝缘构件

Claims

1.一种二次电池，包括：

电极组件，包括具有正电极未涂覆部分的正电极板、具有负电极未涂覆部分的负电极板和在所述正电极板和所述负电极板之间的隔板，所述正电极未涂覆部分和所述负电极未涂覆部分暴露在所述电极组件的相反侧；

壳体，具有顶部开口和容纳所述电极组件的内部空间；

盖板，密封所述壳体的所述顶部开口；

正电极集流板，垂直于所述正电极未涂覆部分并被焊接到所述正电极未涂覆部分；

负电极集流板，垂直于所述负电极未涂覆部分并被焊接到所述负电极未涂覆部分；

正电极端子，在所述盖板上并电连接到所述正电极集流板；以及

负电极端子，在所述盖板上并电连接到所述负电极集流板。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述电极组件进一步包括第二隔板，并且其中所述正电极板、所述隔板、所述负电极板和所述第二隔板被顺序堆叠。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述正电极集流板和所述负电极集流板中的至少一个具有与所述电极组件的横截面面积相等的面积。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述电极组件围绕卷绕轴线卷绕成果冻卷结构，其中所述正电极未涂覆部分暴露在所述卷绕轴线的一端，其中所述负电极未涂覆部分暴露在所述卷绕轴线的另一端，并且其中所述卷绕轴线平行于所述顶部开口。

5.根据权利要求4所述的二次电池，其中所述电极组件具有在上下方向上伸长的横截面，所述横截面垂直于所述卷绕轴线，并且其中所述电极组件包括沿着横向于所述上下方向的方向堆叠的多个电极组件。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其中所述正电极集流板和所述负电极集流板中的至少一个具有与所述多个电极组件的横截面的总面积相等的面积。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述正电极未涂覆部分与所述正电极集流板线接触。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述负电极未涂覆部分与所述负电极集流板线接触。

9.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述正电极集流板的整体接触所述正电极未涂覆部分的整体。

10.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述负电极集流板的整体接触所述负电极未涂覆部分的整体。