CN112956061A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种能够防止变形的二次电池。在一个实施例中，公开了一种二次电池，该二次电池包括：电极组件，在电极组件中，具有在第一方向上突出的第一未涂覆部的第一电极板、具有在与第一方向相反的第二方向上突出的第二未涂覆部的第二电极板以及置于第一电极板与第二电极板之间的隔膜被卷绕，使得第一未涂覆部和第二未涂覆部在相反的方向暴露；第一集流板，电结合到第一未涂覆部；第二集流板，电结合到第二未涂覆部，并且具有通过穿透电极组件的卷绕中心而朝向第一集流板的外部进一步突出的端部；以及绝缘构件，位于第二集流板的端部与第一集流板之间，其中，第二集流板的端部通过从第二集流板的端部的外部按压绝缘构件而与绝缘构件结合。

Description

二次电池
技术领域
本公开涉及一种能够防止变形的二次电池。
背景技术
通常，通过将包括正极板、负极板和置于正极板与负极板之间的隔膜的电极组件容纳在具有电解质的壳体中来制造二次电池。与不可再充电的一次电池不同，二次电池可以进行充电和放电。随着移动装置(诸如蜂窝电话和笔记本电脑)的技术进步以及成品率的提高，对二次电池的需求已经迅速增大。近来，已经积极进行了二次电池的研究和开发，以用作替代能量源来代替作为电动车辆或混合动力车辆的能量源的化石燃料。
目前市售的二次电池包括镍-镉电池、镍-氢电池、镍-锌电池、锂二次电池等。具体地，与镍基二次电池相比，锂二次电池产生很小的记忆效应，使得锂二次电池能够自由充电和放电，并且具有包括低自放电倍率和高能量密度的几个优点。因此，锂二次电池正引起越来越多的关注。
由于过充电至一定电平电压或更高，锂二次电池可能在构成锂二次电池的正极活性物质和电解质之间经历过度活跃的反应，导致正极活性物质的结构塌陷、电解质的氧化或负极活性物质中锂的析出。如果这种状态继续，则锂二次电池可能会燃烧或爆炸。
发明内容
技术问题
提供了一种能够防止变形的二次电池。
技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种二次电池，该二次电池包括：电极组件，在电极组件中，具有在第一方向上突出的第一未涂覆部的第一电极板、具有在与第一方向相反的第二方向上突出的第二未涂覆部的第二电极板以及置于第一电极板与第二电极板之间的隔膜被卷绕，使得第一未涂覆部和第二未涂覆部在相反的方向上暴露；第一集流板，电结合到第一未涂覆部；第二集流板，电结合到第二未涂覆部，并且具有通过穿透电极组件的卷绕中心而朝向第一集流板的外部进一步突出的端部；以及绝缘构件，位于第二集流板的端部与第一集流板之间，其中，第二集流板的端部通过从第二集流板的端部的外部按压绝缘构件而与绝缘构件结合。
这里，第二集流板的端部可以通过铆接结合到绝缘构件的外部。
另外，基于与第一方向垂直的第三方向，第二集流板的端部可以被结合成比绝缘构件更向内定位。
另外，第二集流板可以包括：集流区域，由结合到第二未涂覆部的板成形；以及中心销，在第一方向上从集流区域延伸并且延伸，其中，中心销的端部通过按压绝缘构件而与绝缘构件结合。
另外，中心销的端部可以从中心销竖直地延伸。
另外，绝缘构件可以通过弯曲而形成，以与中心销的端部对应。
另外，绝缘构件可以包括：插入部，在第一方向上穿透第一集流板的中心；以及延伸部，通过从插入部沿着第一集流板的外表面延伸而形成，其中，第二集流板的端部被结合成使得第二集流板的端部沿着延伸部延伸。
另外，二次电池还可以包括结合到中心销的端部的紧固构件。
另外，紧固构件可以包括位于绝缘构件与第一集流板之间的板弹簧。
另外，紧固构件可以包括与中心销的端部螺纹紧固的螺母。
另外，紧固构件可以包括在第二方向上插入到中心销中的主体和从主体突出的突起。
有益效果
在根据本公开的二次电池中，集流板形成在相对于电极组件的卷绕中心向上和向下突出的未涂覆部上，使中心销能够从下集流板突出，并且在穿透电极组件时将上集流板固定，从而简化制造工艺并保持稳定结合的状态。
附图说明
图1a是示出根据本公开的实施例的二次电池的电极组件和集流板的状态的透视图。
图1b是沿着图1a的线A-A'截取的剖视图。
图2a和图2b是图1b的部分B1和B2的局部放大图。
图3a是示出根据本公开的实施例的二次电池中的电极板在卷绕之前的布置的透视图。
图3b是具有卷绕的图3a的电极板的电极组件的透视图。
图3c是图3b的纵向剖视图。
图3d和图3e是图3c的部分D1和D2的局部放大图。
图4a是根据本公开的实施例的二次电池的电极组件的分解透视图。
图4b和图4c是示出将集流板结合到图4a的电极组件的步骤的透视图。
图5是根据本公开的实施例的二次电池的剖视图。
图6是示出根据本公开的另一实施例的二次电池的电极组件和集流板的状态的局部剖视图。
图7a和图7b是示出根据本公开的又一实施例的二次电池的电极组件和集流板的状态的局部剖视图。
图7c是图7b的纵向剖视图。
图8a和图8b是示出根据本公开的又一实施例的二次电池的电极组件和集流板的状态的局部剖视图。
图8c是图8b的纵向剖视图。
[附图标记的描述]
110：电极组件 120：第一集流板
130：绝缘构件 140：第二集流板
141：集流区域 142：中心销
150：壳体 160：连接接线片
170：盖组件 210：弹性构件
350、450：紧固构件
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的各种优选实施例，使得本领域技术人员可以容易地实现本公开。
图1a是示出根据本公开的实施例的二次电池的电极组件和集流板的状态的透视图。图1b是沿着图1a的线A-A'截取的剖视图。图2a和图2b是图1b的部分B1和B2的局部放大图。图3a是示出根据本公开的实施例的二次电池中的电极板在卷绕之前的布置的透视图。图3b是具有卷绕的图3a的电极板的电极组件的透视图。图3c是图3b的纵向剖视图。图3d和图3e是图3c的部分D1和D2的局部放大图。
参照图1a至图3e，根据本公开的实施例的二次电池可以包括电极组件110、第一集流板120、绝缘构件130和第二集流板140。
电极组件110容纳在将在稍后描述的具有电解质的壳体中。电解质可以是包含被注入以使锂离子能够在构成电极组件110的正极板和负极板之间移动的盐的有机液体，并且可以包括但不限于作为锂盐(诸如LiPF6、LiBF4或LiClO4)和高纯度有机溶剂的混合物的非水性有机电解质溶液。
电极组件110可以包括针对正极基板111a涂覆有正极活性物质111b的正极板111、针对负极基板112b涂覆有负极活性物质112b的负极板112以及置于正极板111与负极板112之间以防止短路并同时使仅锂离子能够移动穿过的隔膜113。正极板111、负极板112和隔膜113卷绕成基本上圆柱形形状。另外，正极板111包括具有向上突出预定长度的正极基板的未涂覆部111a，并且负极板112包括具有向下突出预定长度的负极基板的未涂覆部112a，反之亦然。
更具体地，正极板111的正极基板可以包括由铝(Al)制成的板状正极基板，并且可以具有在第一方向上(例如，向上)暴露的未涂覆部111a。另外，正极板111可以包括通过在正极基板的两个表面上涂覆由过渡金属氧化物制成的活性物质而形成的涂覆部111b。即，涂覆部111b共同地指代正极基板的涂覆有活性物质的区域，并且未涂覆部111a与正极板111的除了涂覆部111b之外的在第一方向上暴露的区域对应。同时，正极板111可以通过未涂覆部111a电结合到第一集流板120。未涂覆部111a和第一集流板120可以通过焊接彼此结合，并且可以应用包括激光焊接、超声波焊接等的各种焊接工艺。
负极板112可以包括由铜(Cu)或镍(Ni)制成的板状负极基板，并且可以具有在与第一方向相反的第二方向上(例如，向下)暴露的未涂覆部112a。另外，负极板112可以包括通过在负极基板的两个表面上涂覆由过渡金属氧化物制成的活性物质而形成的涂覆部112b。即，涂覆部112b共同地指代负极基板的涂覆有活性物质的区域，并且未涂覆部112a与负极板112的除了涂覆部112b之外的在第二方向上暴露的区域对应。同时，负极板112可以通过未涂覆部112a电结合到稍后将描述的第二集流板140的底部141。未涂覆部112a和第二集流板140的底部141可以通过焊接彼此结合，并且可以应用包括激光焊接、超声波焊接等的各种焊接工艺。
第一集流板120在第一方向上(例如，从上部)结合到电极组件110。第一集流板120可以由与电极组件110的正极基板的材料相同的材料形成。具体地，第一集流板120可以由铝或铝合金制成。第一集流板120可以电结合到电极组件110的正极板111的未涂覆部111a。如上所述，第一集流板120和未涂覆部111a的结合可以通过焊接来实现。另外，结合到第一集流板120的未涂覆部111a直接结合到第一集流板120，而无需单独的电极接线片，从而改善了集流效率。
第一集流板120具有基本上形成在中心处的通孔。绝缘构件130可以在第一方向上穿透通孔，因此第一集流板120的位置可以被固定。另外，第一集流板120可以被绝缘构件130按压，因此可以相对于未涂覆部111a保持稳定结合的状态。
绝缘构件130在第一方向上(例如，从上部)结合到第一集流板120的通孔。更具体地，在电极组件110卷绕的状态下，绝缘构件130可以穿透通孔以结合到电极组件110的内侧，具体地结合到第二集流板140的位于电极组件110内部的中心销142。绝缘构件130位于中心销142与电极组件110的内侧之间，因此电极组件110的内侧可以与第一集流板120电独立。因此，可以防止形成在电极组件110内部的电极板接触第一集流板120，从而稳定地防止电短路。绝缘构件130可以由作为常规绝缘材料的PP或PET制成，但是本公开的实施例不限于此。
绝缘构件130可以包括结合到电极组件110的中心的插入部131和从插入部131弯曲约90度然后沿着第一集流板120的顶表面延伸的延伸部131。插入部131和延伸部131可以彼此一体地形成，并且延伸部131可以相对于第二集流板140的中心销142在横向方向上进一步延伸(将在稍后描述)，从而防止中心销142接触第一集流板120。
第二集流板140在第二方向上(例如，从电极组件110的下部)结合到电极组件110。第二集流板140可以电结合到从电极组件110的负极板112向下突出的未涂覆部112a。第二集流板140的结合也可以通过焊接来实现。当第二集流板140与电极组件110一起插入壳体中时，第二集流板140可以以稍后结合到壳体的底表面，因此第二集流板140的集流区域(即，底部)141可以结合到壳体。第二集流板140和壳体可以通过集流区域141而与电极组件110的负极板112具有相同的极性。与电极组件110的负极板112相似，第二集流板140可以由铜或铜合金制成，但是本公开的实施例不限于此。
同时，第二集流板140可以包括基本上形成在中心处的中心销142，以在第一方向上(例如，向上)从集流区域141突出。中心销142可以形成为与用于卷绕的电极组件110的芯轴具有相同的直径，因此电极组件110可以被中心销142穿透，然后结合到中心销142。另外，在穿透电极组件110之后，中心销142可以相比于第一集流板120进一步向上突出。另外，如上所述，绝缘构件130可以结合到第一集流板120的通孔，使得中心销142穿透绝缘构件130的内侧。因此，中心销142可以通过绝缘构件130与第一集流板120电断开。
另外，中心销142的端部沿着第一集流板120的顶表面弯曲然后延伸。弯曲和延伸可以通过将中心销142的端部铆接来实现。然而，绝缘构件130的延伸部131位于中心销142与第一集流板120之间，并且延伸部131相对于中心销142的端部在横向方向上进一步延伸，因此中心销142也可以与第一集流板120的顶表面分离。另外，中心销142的形状可以使第二集流板140相对于电极组件110、第一集流板120和绝缘构件130能够保持稳定结合的状态。
在下文中，将更详细地描述在根据本公开的实施例的二次电池中将电极组件和集流板结合的工艺。
图4a是根据本公开的实施例的二次电池的电极组件的分解透视图。图4b和图4c是示出将集流板结合到图4a的电极组件的步骤的透视图。
参照图4a，在根据本公开的实施例的二次电池中，第二集流板140的中心销142从电极组件110的下部结合到电极组件110以穿透电极组件110的中心，使得第二集流板140的集流区域141结合到电极组件110的负极板112的未涂覆部112a。集流区域141可以通过焊接固定到未涂覆部112a。
另外，第一集流板120可以结合到正极板111的从电极组件110向上突出的未涂覆部111a，并且未涂覆部111a和第一集流板120可以通过焊接固定。
另外，绝缘构件130可以从第一集流板120的上部结合到第一集流板120的通孔121，并且绝缘构件130的插入部132可以向下突出，然后穿透通孔121。因此，插入部132可以插入到电极组件110的内侧中。
另外，绝缘构件130还可以在与第一集流板120的通孔121对应的位置处包括通孔133，并且第二集流板140的中心销142可以穿透绝缘构件130的通孔133，使得中心销142的端部可以暴露于绝缘构件130的上部，如图4b中所示。
参照图4c，中心销142的暴露的端部可以通过铆接形成。中心销142的端部可以在横向方向上沿着绝缘构件131延伸。然而，如上所述，由于中心销142的端部相对于绝缘构件131在横向方向上延伸得较少，因此中心销142的端部可以与第一集流板120电断开。
在下文中，将更详细地描述根据本公开的实施例的二次电池的剩余部分。
图5是根据本公开的实施例的二次电池的剖视图。
如图5中所示，在电极组件110结合到第一集流板120、绝缘构件130和第二集流板140之后，电极组件110可以插入到壳体150中并且安装在壳体150中。
除了壳体150之外，根据本公开的二次电池100可以包括用于密封壳体150的顶部开口的盖组件170。
壳体150包括圆形的底部151和从底部151向上延伸预定长度的侧部。尽管这里示出的二次电池100是圆柱形二次电池，但是本公开也可以应用于棱柱形或袋型二次电池，并且不将二次电池的形状限制为示出的圆柱形二次电池。在制造二次电池100期间，壳体150的顶部处于打开状态。因此，在组装二次电池期间，电极组件110可以插入到具有电解质的壳体150中。壳体150可以由钢、钢合金、铝、铝合金或它们的等同物制成，但是本公开的实施例不限于此。
可以将第二集流板140的集流区域141结合到底部151，并且可以使用焊接来对其执行结合，或者也可使用导电粘合剂。因此，底部151可以与第二集流板140具有相同的极性。
另外，可以在壳体150的针对盖组件170的下部处形成向内凹入的卷边部，以防止电极组件110偏离到外部，并且可以在壳体150的针对盖组件170的上部处形成向内凹入的压接部152。
盖组件170可以包括具有多个通孔131d的上盖171、安装在上盖171的下部处的下盖172、形成在下盖172的下部处的绝缘板173、形成在下盖172与绝缘板173之间的连接环174、形成在绝缘板173的下部处的子板175以及用于通过将盖组件170与壳体150压接而保持密封状态的绝缘垫圈176。另外，安全排气孔172a在下盖172的中心处向下突出并且穿透绝缘板173，然后结合到子板175，并且子板175通过连接接线片160电连接到第一集流板120，因此盖组件170的上盖171可以与电极组件110的正极板111具有相同的极性。
另外，当壳体150的内部压力超过参考水平时，安全排气孔172a可以反转以切断安全排气孔172a与连接接线片160之间的电连接，从而防止诸如电池的爆炸的事故。
在下文中，将描述根据本公开的另一实施例的二次电池的构造。
图6是示出根据本公开的另一实施例的二次电池的电极组件和集流板的状态的局部剖视图。
参照图6，根据本公开的另一实施例的二次电池还可以在第一集流板120的顶表面与绝缘构件130的延伸部131之间包括弹性构件210。
弹性构件210可以使用弹性恢复力来保持绝缘构件130和第二集流板140相对于第一集流板120的恒定的结合力。为此，弹性构件210可以包括板弹簧。弹性构件210通过绝缘构件130的延伸部131保持在按压状态，因此可以对其施加恒定的弹性恢复力。
在下文中，将描述根据本公开的又一实施例的二次电池的构造。
图7a和图7b是示出根据本公开的又一实施例的二次电池的电极组件和集流板的状态的局部剖视图。图7c是图7b的纵向剖视图。
参照图7a和图7b，在根据本公开的又一实施例的二次电池中，可以通过紧固构件350按压绝缘构件130来将中心销142的相比于绝缘构件130进一步突出的端部结合。紧固构件350可以呈螺母的形式，为此，可以在中心销142的暴露的端部处进一步形成与紧固构件350对应的螺钉。因此，中心销142的端部和紧固构件350可以螺纹紧固，从而保持稳定结合的状态。在这种情况下，紧固构件350具有比绝缘构件130的延伸部131的直径小的直径，因此紧固构件350和第一集流板120可以彼此电分离。
在下文中，将描述根据本公开的又一实施例的二次电池的构造。
图8a和图8b是示出根据本公开的又一实施例的二次电池的电极组件和集流板的状态的局部剖视图。图8c是图8b的纵向剖视图。
参照图8a和图8b，在根据本公开的又一实施例的二次电池中，中心销142可以结合到与绝缘构件130的高度相同的高度，使得中心销142的端部可以不向上突出。另外，相对于中心销142，紧固构件450可以从中心销142的上部结合到中心销142，以固定到中心销142的内侧，从而保持中心销142、电极组件110和第一集流板120的结合结构。紧固构件450可以强行插入中心销142的内侧中。为此，紧固构件450可以包括朝向中心销142插入的主体451和从主体451横向突出的突起452。在主体451插入到中心销142中之后，突起452可以通过摩擦力防止紧固构件450从中心销142移出。
虽然已经参照本发明的一些示例性实施例具体示出并描述了根据本发明的电极组件和包括该电极组件的二次电池，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。
工业实用性
本公开涉及一种能够防止变形的二次电池。

Claims (11)

1.一种二次电池，所述二次电池包括：
电极组件，在电极组件中，具有在第一方向上突出的第一未涂覆部的第一电极板、具有在与第一方向相反的第二方向上突出的第二未涂覆部的第二电极板以及置于第一电极板与第二电极板之间的隔膜被卷绕，使得第一未涂覆部和第二未涂覆部在相反的方向上暴露；
第一集流板，电结合到第一未涂覆部；
第二集流板，电结合到第二未涂覆部，并且具有通过穿透电极组件的卷绕中心而朝向第一集流板的外部进一步突出的端部；以及
绝缘构件，定位在第二集流板的端部与第一集流板之间，
其中，第二集流板的端部通过从第二集流板的端部的外部按压绝缘构件而与绝缘构件结合。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，第二集流板的端部通过铆接结合到绝缘构件的外部。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，基于与第一方向垂直的第三方向，第二集流板的端部被结合成比绝缘构件更向内定位。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第二集流板包括：
集流区域，由结合到第二未涂覆部的板成形；以及
中心销，在第一方向上从集流区域延伸并且延伸，其中，中心销的端部通过按压绝缘构件而与绝缘构件结合。
5.根据权利要求4所述的二次电池，其中，中心销的端部从中心销竖直地延伸。
6.根据权利要求4所述的二次电池，其中，绝缘构件通过弯曲而形成，以与中心销的端部对应。
7.根据权利要求4所述的二次电池，其中，绝缘构件包括：插入部，在第一方向上穿透第一集流板的中心；以及延伸部，通过从插入部沿着第一集流板的外表面延伸而形成，其中，第二集流板的端部被结合成使得第二集流板的端部沿着延伸部延伸。
8.根据权利要求4所述的二次电池，所述二次电池还包括结合到中心销的端部的紧固构件。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，紧固构件包括位于绝缘构件与第一集流板之间的板弹簧。
10.根据权利要求8所述的二次电池，其中，紧固构件包括与中心销的端部螺纹紧固的螺母。
11.根据权利要求8所述的二次电池，其中，紧固构件包括在第二方向上插入到中心销中的主体和从主体突出的突起。
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