CN113258078A - 具有改进的集流结构的二次电池 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有改进的集流结构的二次电池。在示例实施例中，二次电池包括电极组件，所述电极组件包括多个单元电极板和多个隔板，每个单元电极板包括在一侧的一对未涂覆部分接线片，每个隔板位于所述单元电极板之间；以及焊接到所述未涂覆部分接线片的集流板，并且所述集流板在所述一对未涂覆部分接线片朝相反的方向弯折的状态下被焊接。所述一对未涂覆部分接线片朝相反的方向弯折，然后被焊接到所述集流板，并且可以互补地进行焊接，从而确保电稳定性。

Description

具有改进的集流结构的二次电池

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年2月13日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0017968号韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开实施例的各方面涉及二次电池。

背景技术

一般来说，不像不可再充电的一次电池，二次电池可以充电和放电。例如取决于采用二次电池的设备的种类，二次电池可以以单个电池或具有以单元连接的多个电池的电池模块的形式使用。

二次电池可在例如移动电话或膝上型计算机的便携式小型电子设备中用作用于驱动的能源，也可用于例如混合动力车等的大型运输工具的驱动电机中，因此，对具有高输出功率和高容量的二次电池的需求显著增加。

为了向电子设备或运输工具供应足够的电力，二次电池需要设计成具有稳定的结构。

在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对所述技术的背景的理解，因此，它可能包含不构成本领域普通技术人员在该国已知的现有技术的信息。

发明内容

根据本公开的实施例的一方面，提供一种具有改进的集流结构的二次电池。

根据本公开的一个或多个实施例，二次电池包括：电极组件，包括多个单元电极板和多个隔板，每个所述单元电极板包括在一侧的一对未涂覆部分接线片，每个所述隔板位于所述单元电极板之间；以及焊接到所述未涂覆部分接线片的集流板，其中，所述集流板在所述一对未涂覆部分接线片朝相反的方向弯折的状态下被焊接。

所述集流板可以激光焊接到所述未涂覆部分接线片。

在集流板的焊接完成之后，所述未涂覆部分接线片的在所述集流板的宽度方向上向外突出的端部可以在其朝向所述集流板的焊接部分折叠的状态下被胶带粘住。

所述未涂覆部分接线片可以包括第一接线片和第二接线片，并且当集流板和未涂覆部分接线片被焊接时，所述第一接线片和所述第二接线片中的至少一个可以相对于所述集流板处于焊接状态。

根据本公开的一个或多个实施例，二次电池包括：电极组件，包括多个第一电极板、多个第二电极板和隔板，每个所述第一电极板包括在一侧的一对未涂覆部分接线片，每个所述第二电极板具有一对未涂覆部分接线片，所述隔板位于每个所述第一电极板与每个所述第二电极板之间，并且所述电极组件被卷绕或堆叠；以及分别焊接到所述第一电极板的所述未涂覆部分接线片和所述第二电极板的所述未涂覆部分接线片的集流板，其中，所述集流板分别在所述第一电极板的所述一对未涂覆部分接线片被朝相反的方向压缩以及所述第二电极板的所述一对未涂覆部分接线片被朝相反的方向压缩的状态下被焊接。

所述集流板可以分别被激光焊接到所述第一电极板的所述未涂覆部分接线片和所述第二电极板的所述未涂覆部分接线片。

在集流板的焊接完成之后，所述第一电极板的所述未涂覆部分接线片的在所述集流板的宽度方向上向外突出的端部和所述第二电极板的所述未涂覆部分接线片的在所述集流板的宽度方向上向外突出的端部可以在它们朝向所述集流板中的相应一个的焊接部分折叠的状态下被胶带粘住。

所述第一电极板的所述未涂覆部分接线片和所述第二电极板的所述未涂覆部分接线片可以均包括第一接线片和第二接线片，并且当集流板和未涂覆部分接线片被焊接时，所述第一接线片和所述第二接线片中的至少一个可以相对于所述集流板处于焊接状态。

如上所述，根据本公开的一个或多个实施例的一方面，由于未涂覆部分接线片的长度缩短，所以废料部分减少，导致原材料损失减少，从而获得节约成本的效果。

根据本公开的一个或多个实施例的一方面，由于一对未涂覆部分接线片朝不同的方向弯折，然后被焊接到集流板，所以可以互补地进行焊接，从而确保了电稳定性。

此外，根据本公开的一个或多个实施例的一方面，由于一对未涂覆部分接线片朝不同的方向弯折，然后被焊接到集流板，所以与传统的未涂覆部分接线片相比，即使当未涂覆部分接线片的长度缩短时，也可以进行稳定的焊接，从而确保了焊接可靠性和电稳定性。

附图说明

图1是示出在普通电极板中形成未涂覆部分的过程的平面图。

图2是示意性地示出包括图1中的电极板的电极组件中的未涂覆部分接线片的示例焊接类型的透视图。

图3是示出根据本公开的实施例的在电极板中形成未涂覆部分的过程的平面图。

图4是示意性地示出包括图3中的电极板的电极组件中的未涂覆部分接线片的弯折状态的透视图。

图5是示意性地示出电极组件的沿着图4中的线A-A截取的截面视图。

图6是示意性地示出电极组件的沿着图4中的线B-B截取的截面视图。

图7是示意性地示出图4中所示的电极组件中的未涂覆部分接线片的示例焊接类型的透视图。

图8是示出在图7中所示的焊接未涂覆部分接线片之后的示例被胶带粘住状态的透视图。

参考标记说明：

100：电极板 110：涂覆部分

120：未涂覆部分 130：废料部分

140：未涂覆部分接线片 142：第一接线片

144：第二接线片 300：集流板

具体实施方式

本文中，将进一步详细描述本公开的一些示例实施例。然而，本公开的主题可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为局限于本文阐述的示例实施例。相反，提供这些示例实施例是为了使本公开透彻和完整，并将把本公开的各方面和特征传达给本领域技术人员。

此外，在附图中，为了简洁和清楚，各部件的尺寸或厚度可能被夸大。相同的数字始终指示相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有组合。此外，应当理解，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，或者一个或多个中间元件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。

本文使用的术语是为了描述特定实施例的目的，而不旨在限制本公开。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外指出。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”或“包含”指定存在所陈述的特征、数字、步骤、操作、元件和/或部件，但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。

应当理解，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的限制。这些术语用于区分一个构件、元件、区域、层和/或区段与另一构件、元件、区域、层和/或区段。因此，例如，在不脱离本公开的教导的情况下，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。

为了便于描述，本文可以使用空间相对术语，例如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，来描述如图所示的一个元件或特征与另外的(多个)元件或(多个)特征之间的关系。应当理解，除了图中所描绘的方位之外，空间相对术语旨在包含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，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件于是将被定向为在其它元件或特征“上”或“上方”。因此，例如，术语“下方”可以包含上方和下方两个方位。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应该理解，在常用词典中定义的术语应该被解释为具有与相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想的或过于正式的意义进行解释，除非它们在本文中被明确定义

在本文中，将参照附图进一步详细描述根据本公开的实施例的具有改进的集流结构的二次电池。

首先，将简要描述二次电池的一般配置。

二次电池可以被配置为使得电极组件和电解质容纳在诸如罐或袋的壳体内，然后被密封。电极组件可以通过焊接电连接到集流体，并且可以通过集流体电连接到外部端子。

电极组件可以包括第一电极板、第二电极板和位于它们之间的隔板，并且可以卷绕成卷型或堆叠成多层堆叠型。第一电极板可以用作正电极，并且第二电极板可以用作负电极。

第一电极板可以包括涂覆有正极活性物质的涂覆部分和没有涂覆活性物质的未涂覆部分。未涂覆部分的一部分可以被切割以形成第一电极板的电极接线片。

第二电极板可以包括涂覆有负极活性物质的涂覆部分和没有涂覆活性物质的未涂覆部分。未涂覆部分的一部分可以被切割以形成第二电极板的电极接线片。

第一电极板和第二电极板可以在以下过程中形成。

图1是示出在普通电极板中形成未涂覆部分的过程的平面图。下面的描述将通过示例的方式针对堆叠型电极组件进行，但是该描述也可以应用于果冻卷型电极组件。电极板被解释为包括正电极板和负电极板两者的概念。

如图1所示，电极板10可以包括通过在金属基底上涂覆正极活性物质或负极活性物质而形成的涂覆部分11，以及其上未涂覆活性物质的上部未涂覆部分12和下部未涂覆部分13。上部未涂覆部分12和下部未涂覆部分13可以通过诸如冲压的方法进行切割并加工成期望的形状。这里，通过切割而去除的部分被定义为废料部分14。

可以通过切割所有的下部未涂覆部分13和部分切割上部未涂覆部分12同时留下一些上部未涂覆部分12来形成未涂覆部分接线片15。未涂覆部分接线片15成为第一电极板或第二电极板的电极接线片。

在未涂覆部分接线片15的加工完成之后，将电极板10一个接一个地切割成一种类型的单元电极板(均由未涂覆部分和涂覆部分组成的单元)，并且隔板插入在每个单元电极板之间，然后被堆叠，从而形成电极组件10a(见图2)。

图2是示意性地示出包括图1中的电极板的电极组件中的未涂覆部分接线片的示例焊接类型的透视图。

如图2所示，一旦形成电极组件10a，多个未涂覆部分接线片15就从电极组件10a的一侧突出并对齐。集流板30可以焊接到未涂覆部分接线片15以电连接未涂覆部分接线片15和集流板30。在一实施例中，为了焊接未涂覆部分接线片15，未涂覆部分接线片15向一侧(朝图2的箭头所示的方向)共同弯折，然后使集流板30与弯折面紧密接触，随后进行超声波焊接。图2中仅粗略地指示焊接部分31的位置。

随着电极组件10a的厚度增加，未涂覆部分接线片15的数量相应增加。因此，为了弯折未涂覆部分接线片15以在其上进行焊接，未涂覆部分接线片15的长度应该增加。因此，从原材料中丢弃的废料部分的数量可增加，导致原材料损失增加。此外，随着弯折和堆叠的未涂覆部分接线片15的片数增加，在超声波焊接期间焊接质量的变化可能会增加，并且可能会造成侧面空间的损失，从而降低二次电池的容量。

因此，需要一种二次电池，其能够通过改进电极组件结构和焊接结构来减少原材料的损失，并且即使堆叠的未涂覆部分接线片的片数增加也能够保持焊接质量。现在将描述根据本公开的实施例的与图1和图2所示的结构相比具有改进的集流结构的二次电池。

图3是示出根据本公开的实施例的在电极板中形成未涂覆部分的过程的平面图；图4是示意性地示出包括图3中所示的电极板的电极组件中的未涂覆部分接线片的弯折状态的透视图；图5是示意性地示出电极组件的沿着图4中的线A-A截取的截面视图；并且图6是示意性地示出电极组件的沿着图4中的线B-B截取的截面视图。在图5和图6中，为了便于描述，仅未涂覆部分接线片以复数形式示出(除了电极板之外)。

如图3所示，根据本公开的实施例的电极板100可以包括通过在金属基底上涂覆正极活性物质或负极活性物质而形成的涂覆部分110，以及没有涂覆活性物质的未涂覆部分120。这里，未涂覆部分120可以由上部未涂覆部分和下部未涂覆部分组成。在本实施例中，下部未涂覆部分具有相当小的宽度，因此为了简洁起见而未示出。未涂覆部分120可以通过诸如冲压的方法进行切割并加工成所需的形状。这里，通过切割而去除的部分被定义为废料部分130。

一对未涂覆部分接线片140可以通过切割未涂覆部分120同时留下未涂覆部分120中的设置在上侧的一些而形成，如图3所示。未涂覆部分接线片140成为第一电极板或第二电极板的电极接线片。由于未涂覆部分接线片140成对形成，所以为了简洁和清楚起见，示出定义为第一接线片142和第二接线片144的该对未涂覆部分接线片140。

第一接线片142和第二接线片144被布置成彼此间隔开一定距离(例如，预定距离)。与图1所示的未涂覆部分接线片15相比，未涂覆部分接线片140具有从涂覆部分110延伸的减小的长度，这将在后面描述。

在未涂覆部分接线片140的加工完成之后，将电极板100一个接一个地切割成一种类型的单元电极板(均由未涂覆部分和涂覆部分组成的单元)，并且隔板插入在单元电极板之间，然后堆叠，从而形成电极组件100a。为了简洁和清楚，将使用与尚未切割的电极板100中使用的参考标记相同的参考标记来描述单元电极板。

如图4所示，一旦形成电极组件100a，多个第一接线片142和多个第二接线片144就从电极组件100a的一侧突出并对齐。集流板300可以焊接到未涂覆部分接线片140以电连接未涂覆部分接线片140和集流板300。在一实施例中，为了焊接未涂覆部分接线片140，第一接线片142向一侧(朝图4的右指箭头所示的方向)共同弯折，第二接线片144向另一侧(朝图4的左指箭头所示的方向)共同弯折，然后使集流板300与弯折面紧密接触，随后进行超声波焊接。图4中仅粗略地指示焊接部分310的位置。

在一示例实施例中，如图4所示，第一接线片142可以向右卧倒，并且第二接线片144可以向左卧倒。即，提供在一个电极板100中的该对未涂覆部分接线片140朝相反的方向弯折。虽然示出没有完全卧倒的第一接线片142和第二接线片144，但是它们可以在被焊接时朝弯折方向完全卧倒。

在这种状态下，如图5和图6所示，集流板300被举起以焊接。在实际的焊接过程中，第一接线片142和第二接线片144与图5和图6中所示的相比被进一步压缩，从而允许集流板300邻近电极组件100a定位。

如图5所示，从第一接线片142的视角来看，在焊接期间，多个第一接线片142中最右边的接线片142a可以不被焊接到集流板300。相反，在焊接期间，图5中所示的多个第一接线片142中最左边的接线片142b可以在其大部分区域与集流板300接触的状态下被焊接到集流板300。

同时，如图6所示，从第二接线片144的视角来看，在焊接期间，多个第二接线片144中最右边的接线片144b可以在其大部分区域与集流板300接触的状态下被焊接到集流板300。相反，图6中所示的多个第二接线片144中最左边的接线片144a可以不被焊接到集流板300。

基于相同的原理，第一接线片142和第二接线片144中的一个或多个可以不被焊接到集流板300。

在一实施例中，一对未涂覆部分接线片140形成在一个单元电极板100上。因此，图5中所示的第一接线片142中的最右边的接线片142a对应于与图6中所示的第二接线片144中的最右边的接线片144b形成在相同的电极板100上的未涂覆部分接线片140。同样，图5中所示的第一接线片142中的最左边的接线片142b对应于与图6中所示的第二接线片144中的最左边的接线片144a形成在相同的电极板100上的未涂覆部分接线片140。因此，本公开的电极组件100a可以具有如下焊接结构：其中，尽管该对未涂覆部分接线片140中的一个可能不被焊接到集流板300，但是该对未涂覆部分接线片140中的另一个被焊接到集流板300。即，该对未涂覆部分接线片140可以互补地焊接。

根据本公开，由于该对未涂覆部分接线片140中的至少一个被焊接到集流板300，所以在焊接期间可以保持恒定的焊接质量，从而减少侧面空间的损失，并且防止或基本防止电池容量降低。

虽然已经通过示例的方式针对未涂覆部分仅提供在电极板100的上侧的情况描述了上述实施例，但是未涂覆部分可以提供在电极板100的上侧和下侧。在这种情况下，可以在上侧提供单个未涂覆部分，而不是一对未涂覆部分，并且也可以在下侧提供单个未涂覆部分。基于与前述实施例相同的原理，上部未涂覆部分和下部未涂覆部分可以朝相反的方向弯折，然后分别被焊接到集流板。

图7是示意性地示出图4中所示的电极组件中的未涂覆部分接线片的示例焊接类型的透视图。

如图7所示，在一对未涂覆部分接线片140朝相反的方向弯折然后被按压之后，集流板300被举起并且其焊接部分310通过激光焊接被焊接，从而电连接未涂覆部分接线片140和集流板300。

尽管图7以示例的方式示出未涂覆部分接线片140被完全折叠，但是根据未涂覆部分接线片140的数量和厚度，未涂覆部分接线片140可以以流线型的方式被压缩，而不是被完全折叠。

图8是示出在图7中所示的焊接未涂覆部分接线片之后的示例被胶带粘住状态的透视图。

当激光焊接完成时，第一接线片142和第二接线片144的在集流板300的宽度方向上向外突出的剩余部分可以折叠在集流板300上，如图8所示。在这种状态下，胶带可以附接到集流板300上，从而固定折叠部分。在一实施例中，未涂覆部分接线片140的端部可以在其朝向集流板300的焊接部分310折叠的状态下被胶带粘住。

如果第一接线片142和第二接线片144的剩余部分朝向集流板300折叠并且在与集流板300紧密接触的同时被胶带粘住，则即使未焊接到集流板300的部分也可以与集流板300接触，然后被电连接。因此，可以补偿未焊接部分的电连接。

本公开的一实施例提供一种二次电池，包括：电极组件，包括多个第一电极板、多个第二电极板和隔板，每个第一电极板包括在一侧的一对未涂覆部分接线片，每个第二电极板包括一对未涂覆部分接线片，隔板在每个第一电极板与每个第二电极板之间，电极组件被卷绕或堆叠；以及分别焊接到第一电极板的未涂覆部分接线片和第二电极板的未涂覆部分接线片的集流板，其中，集流板分别在第一电极板的一对未涂覆部分接线片被朝相反的方向压缩以及第二电极板的一对未涂覆部分接线片被朝相反的方向压缩的状态下被焊接。第一电极板和第二电极板均可为如上所述的电极板100。

由于本公开的电极组件100a具有前述集流结构，所以即使未涂覆部分接线片140比图1和图2中所示的未涂覆部分接线片短，也可以进行焊接。此外，由于该对未涂覆部分接线片140中的至少一个被焊接到集流板300，所以即使未涂覆部分接线片140的数量增加，也可以保持焊接质量。

因此，可以设计具有增加厚度的电池单元，从而增加设计容量并提高设计自由度。

此外，在二次电池的工作过程中，发热倾向于集中在未涂覆部分接线片140上。根据一个或多个实施例，与图1和图2中所示的相比，在相同的当前工作条件下，通过减小未涂覆部分接线片140的长度，可以将发热抑制大约19℃至35℃。

在一实施例中，当集流板300被焊接时，焊接部分310通过激光焊接而不是超声波焊接被焊接到未涂覆部分接线片140。由于弯折和折叠的未涂覆部分接线片140的数量，超声波焊接可能难以确保适当的焊接质量。因此，可以通过激光焊接来确保焊接部分310的焊接质量。

虽然已经描述了前述示例实施例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阐述的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对其做出各种改变。

Claims (8)

1.一种二次电池，包括：

电极组件，包括多个单元电极板和多个隔板，每个所述单元电极板包括在一侧的一对未涂覆部分接线片，每个所述隔板位于所述单元电极板之间；以及

焊接到所述未涂覆部分接线片的集流板，

其中所述集流板在所述一对未涂覆部分接线片朝相反的方向弯折的状态下被焊接。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述集流板被激光焊接到所述未涂覆部分接线片。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述未涂覆部分接线片的端部在其朝向所述集流板的焊接部分折叠的状态下被胶带粘住。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述未涂覆部分接线片包括第一接线片和第二接线片，并且所述第一接线片和所述第二接线片中的至少一个与所述集流板处于焊接状态。

5.一种二次电池，包括：

电极组件，包括多个第一电极板、多个第二电极板和隔板，每个所述第一电极板包括在一侧的一对未涂覆部分接线片，每个所述第二电极板包括一对未涂覆部分接线片，所述隔板在每个所述第一电极板与每个所述第二电极板之间，所述电极组件被卷绕或堆叠；以及

分别焊接到所述第一电极板的所述未涂覆部分接线片和所述第二电极板的所述未涂覆部分接线片的集流板，

其中所述集流板分别在所述第一电极板的所述一对未涂覆部分接线片被朝相反的方向压缩以及所述第二电极板的所述一对未涂覆部分接线片被朝相反的方向压缩的状态下被焊接。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其中所述集流板分别被激光焊接到所述第一电极板的所述未涂覆部分接线片和所述第二电极板的所述未涂覆部分接线片。

7.根据权利要求5所述的二次电池，其中所述第一电极板的所述未涂覆部分接线片的端部和所述第二电极板的所述未涂覆部分接线片的端部在它们朝向所述集流板中的相应一个的焊接部分折叠的状态下被胶带粘住。

8.根据权利要求5所述的二次电池，其中所述第一电极板的所述未涂覆部分接线片和所述第二电极板的所述未涂覆部分接线片均包括第一接线片和第二接线片，并且所述第一接线片和所述第二接线片中的至少一个与所述集流板处于焊接状态。

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