CN113853702A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例涉及一种二次电池，本发明将要解决的问题是提供一种通过使组件电阻或内阻最小化来改善输出并且可以降低材料成本的二次电池。为此，公开了一种二次电池，该二次电池包括：圆柱形罐，具有开口；电极组件，容纳在圆柱形罐的开口中并且以圆柱形形式卷绕；集流板，电连接到电极组件；以及安全排气口，电连接到集流板并且密封圆柱形罐的开口。

Description

二次电池
技术领域
本发明的实施例涉及一种二次电池。
背景技术
由于包括具有高工作电压和每单位重量高能量密度的某些特性，锂离子二次电池被广泛用作例如混合动力车辆或电动车辆以及便携式电子装置的电源。
二次电池可以被分类为圆柱型、棱柱型或袋型。在这些二次电池之中，圆柱形二次电池通常包括圆柱形电极组件、电极组件结合到的圆柱形罐、注入到罐中以允许锂离子移动的电解质以及结合到罐的一侧以防止电解质的泄漏并且防止电极组件的分离的盖组件等。
在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解，因此其可以包含不形成相关技术的信息。
发明内容
技术问题
本发明的实施例提供了一种通过使组件电阻或内阻最小化来改善输出可以降低材料成本的二次电池。
技术方案
根据本发明的实施例的二次电池包括：圆柱形罐，具有开口；电极组件，容纳在圆柱形罐的开口中并且以圆柱形形式卷绕；集流板，电连接到电极组件；以及安全排气口，电连接到集流板并且密封圆柱形罐的开口。
具有平坦顶表面和在顶表面的相对侧上的平坦底表面的电极接线片还可以置于安全排气口与集流板之间。
电极接线片的顶表面的中心区域可以焊接到安全排气口，并且电极接线片的底表面的边缘区域可以焊接到集流板。
集流板还可以包括形成在中心区域中的中心通孔。
集流板还可以包括形成在中心区域的外侧上的外围通孔。
根据本发明的实施例的二次电池还可以包括上盖，并且上盖可以电连接到安全排气口的上部。
安全排气口还可以包括弯曲部，弯曲部沿着边缘向上弯曲并且结合到上盖的边缘。
上盖可以包括：边缘平坦部，电连接到安全排气口；弯曲部，从边缘平坦部向上弯曲到内部；以及中心平坦部，从弯曲部水平延伸并且与安全排气口间隔开。
弯曲部还可以包括外围通孔。
中心平坦部还可以包括中心通孔。
有益效果
本发明的实施例可以提供一种通过使组件电阻或内阻最小化来改善输出并且可以降低材料成本的二次电池。在电子元件中，安全排气口和集流板通过具有平板形状的电极接线片彼此电连接，因此，可以使二次电池的组件电阻或内阻最小化。
此外，由于内阻被最小化，因此可以增强二次电池的输出，并且也可以减少二次电池的发热现象。此外，由于不需要根据相关技术的电流中断装置、绝缘环等，因此也可以降低二次电池的材料成本。
附图说明
图1a和图1b是示出根据本发明的实施例的二次电池的透视图和剖视图。
图2a是示出根据本发明的实施例的二次电池中的盖组件的放大剖视图，并且图2b是示出集流板与电极接线片之间的关系的透视图。
图3a至图3f是用于说明根据本发明的实施例的二次电池中的电流的输入/输出以及各种接触表面和焊接表面的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
提供本发明的实施例以向本领域技术人员更充分地描述本发明。可以以许多不同的形式修改下面的实施例，并且本发明的范围不限于下面的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的构思。
此外，为了便于说明和清楚起见，在附图中夸大了每层的厚度和尺寸，并且附图中的同样的附图标记始终指同样的元件。如在本说明书中使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。此外，在本说明书中，将理解的是，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，或者在元件A与元件B之间可以存在中间元件C，使得元件A可以间接连接到元件B。
这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本发明。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也旨在包括复数形式。此外，还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含或包括”和/或其变型时，这样的术语说明存在所陈述的特征、数量、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。
将理解的是，尽管这里可以使用术语第一、第二等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，将描述的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可以指第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分而不脱离本发明的教导。
在这里可以使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等的空间相对术语，用于容易理解如附图中示出的一个元件或特征以及其他元件或特征。这些空间相对术语旨在用于根据本发明的各种工艺状态或使用状态容易理解本发明，因此，本发明不限于此。例如，当附图中的元件或特征被翻转时，被描述为“在……之下”或“在……下方”的元件和特征被改变为“在……上方”或“在……上”。因此，术语“在……下方”可以涵盖术语“上方”或“下方”。
图1A和图1B是示出根据本发明的实施例的二次电池的透视图和剖视图。
如图1A和图1B中所示，根据本发明的实施例的二次电池100可以包括圆柱形罐110、具有圆柱形形式的电极组件120、第一集流板130、第二集流板140和盖组件150。
此外，本发明还可以包括具有薄板形状并且将第一集流板130电连接到盖组件150的电极接线片160。此外，本发明还可以包括使圆柱形罐110与盖组件150绝缘的绝缘垫圈170。
圆柱形罐110包括具有近似圆形形状的底部111和从底部111向上延伸一定长度的侧壁112。在二次电池的制造工艺期间，圆柱形罐110的上部是敞开的。因此，在二次电池的制造工艺期间，电极组件120、第一集流板130和第二集流板140可以集成为单个结构并插入到圆柱形罐110中。当然，随后，可以将电解质另外注入到圆柱形罐110中。
圆柱形罐110可以由钢、钢合金、镀镍钢、镀镍钢合金、铝、铝合金或它们的等同物制成，但是材料不限于此。此外，为了防止盖组件150向外部分离，圆柱形罐110可以具有在盖组件150的下部处相对于盖组件150向内凹陷的卷边部113和在盖组件150的上部处向内弯曲的压接部114。
具有圆柱形形状的电极组件120可以容纳在圆柱形罐110中。电极组件120包括涂覆有第一电极活性物质(以诸如过渡金属氧化物(LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4)的正极活性物质为例)的第一电极板121、涂覆有第二电极活性物质(以诸如石墨、碳或硅的负极活性物质为例)的第二电极板122以及位于第一电极板121与第二电极板122之间并且仅允许锂离子在它们之间移动同时防止它们之间电短路的隔膜123。将第一电极板121、第二电极板122和隔膜123堆叠，然后以近似圆柱形形式卷绕。这里，尽管没有限制，但是例如，第一电极板121可以包括铝(Al)箔，并且第二电极板122可以包括铜(Cu)或镍(Ni)箔。此外，隔膜123可以包括但不限于聚乙烯隔膜(PES)、聚丙烯隔膜(PPS)、陶瓷涂覆隔膜(CCS)、聚合物涂覆隔膜(PCS)、多层涂覆隔膜(MCS)或多功能隔膜(MFS)。
同时，未涂覆有第一电极活性物质并且向上突出并延伸一定长度的第一未涂覆部124可以设置在第一电极板121中，并且未涂覆有第二电极活性物质并且向下突出并延伸一定长度的第二未涂覆部125可以设置在第二电极板122中。这里，第一未涂覆部124和第二未涂覆部125突出并延伸所沿的方向与圆柱形罐110和/或具有圆柱形形状的电极组件120的纵向方向相同。当第一未涂覆部124突出并延伸的方向被定义为第一方向时，第二未涂覆部125突出并延伸的方向可以被定义为与第一方向相反的第二方向。
第一未涂覆部124和第二未涂覆部125用作充电/放电电流的路径，并且第一未涂覆部124和第二未涂覆部125分别在第一电极板121和第二电极板122的整个宽度或整个长度之上直接向外延伸(在剖面中，示出为若干段)。因此，可以防止电极组件120的变形(即，圆形度的劣化)或破裂，并且可以有益于电池的高输出。另外，第一未涂覆部124从第一电极板121延伸，因此可以是与第一电极板121相同的铝或铝合金。第二未涂覆部125从第二电极板122延伸，因此可以是与第二电极板122相同的铜、铜合金、镍或镍合金。
此外，电极组件120的第一未涂覆部124可以电连接(焊接)到稍后将描述的第一集流板130，并且电极组件120的第二未涂覆部125可以电连接(焊接)到稍后将描述的第二集流板140。另外，第一集流板130可以电连接(焊接)到盖组件150，并且第二集流板140可以电连接(焊接)到圆柱形罐110。因此，盖组件150可以作为正极操作，并且圆柱形罐110可以作为负极操作。当然，盖组件150和圆柱形罐110的连接关系可以颠倒。因此，盖组件150可以作为负极操作，并且圆柱形罐110可以作为正极操作。
第一集流板130在将设置在电极组件120中的第一未涂覆部124电连接到盖组件150方面起作用。第一集流板130可以具有近似圆形板形状，并且还包括凹陷部131，凹陷部131压紧第一未涂覆部124以便焊接到第一未涂覆部124。此外，第一集流板130还可以包括中心通孔和外围通孔，焊条穿过中心通孔，使得第二集流板140可以电阻焊接到圆柱形罐110的底部111，电解质可以通过外围通孔注入。第一集流板130可以是铝或铝合金。
同时，第一集流板130还可以包括形成在面对圆柱形罐110的侧壁112的侧圆周表面上的绝缘层(例如，聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯或金属氧化物层等)。基本上，绝缘层防止第一集流板130与圆柱形罐110的侧壁112电短路。这里，当第一集流板130是铝基材料时，上述绝缘层可以是阳极氧化层，即氧化物涂层或氧化铝(Al2O3)层。绝缘层的厚度可以是例如但不限于约10μm至约100μm。
第二集流板140可以将设置在电极组件120中的第二未涂覆部125电连接到圆柱形罐110。第二集流板140可以具有近似圆形板形状，并且还包括凹陷部141，凹陷部141压紧第二未涂覆部125以便焊接到第二未涂覆部125。第二集流板140可以通过焊条电阻焊接到圆柱形罐110的底部111。第二集流板140可以是铜、铜合金、镍或镍合金。
盖组件150可以包括安全排气口151。此外，盖组件150还可以包括位于安全排气口151上的上盖152。在实施例中，安全排气口151的周围区域弯曲以围绕上盖152的周界。安全排气口151和/或上盖152可以是铝或铝合金。
电极接线片160具有近似平板形状，并且可以置于第一集流板130与安全排气口151之间。也就是说，电极接线片160可以将第一集流板130电连接到安全排气口151。
绝缘垫圈170围绕安全排气口151和上盖152，同时形成近似圆环形状，并且起到使安全排气口和上盖与圆柱形罐110的侧壁111电绝缘的作用。绝缘垫圈170在形成在圆柱形罐110的侧壁111中的卷边部113和压接部114之间具有基本上压缩的形状。绝缘垫圈170可以包括例如但不限于耐热树脂。耐热树脂可以包括例如但不限于从由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)组成的组中选择的一种或两种或更多种。
同时，可以将电解质(附图中未示出)注入圆柱形罐110中，并且电解质起到允许锂离子移动的作用，锂离子在充放电期间通过电池内的第一电极板121和第二电极板122之间的电化学反应产生。电解质可以是作为锂盐和高纯度有机溶剂的混合物的非水性有机电解质。另外，电解质可以是使用高分子电解质或固体电解质的聚合物，但是电解质的类型不限于此。
如上所述，本发明的实施例可以提供一种其中安全排气口和集流板通过具有平板形状的电极接线片彼此电连接的二次电池，因此，可以使二次电池的组件电阻或内阻最小化。此外，本发明的实施例可以提供一种由于内阻被最小化而可以增强电池的输出并且也可以减少电池的发热现象的二次电池。此外，本发明的实施例可以提供一种其中由于不需要根据相关技术的电流中断装置、绝缘环等而降低了组件的材料成本的二次电池。
图2a是示出根据本发明的实施例的二次电池中的盖组件的放大剖视图，并且图2b是示出集流板与电极接线片之间的关系的透视图。
如图2a和图2b中所示，集流板130可以形成为近似圆形平板形状，并且还可以包括凹陷部131，凹陷部131具有近似十字形形状并且在按压第一未涂覆部124之后被激光焊接到电极组件120的第一未涂覆部124。此外，集流板130可以包括形成在近似中心处的中心通孔132和形成在其外围处的多个外围通孔133。如上所述，焊条可以通过中心通孔132进入，并且电解质可以通过外围通孔133注入到电极组件120中。
此外，盖组件150可以包括具有近似圆形平板形状的安全排气口151，并且安全排气口151还可以包括形成在近似上表面中的排气槽151a。排气槽151a可以具有近似圆环形状，并且排气槽151a的厚度可以小于排气槽151a的外围区域的厚度。此外，安全排气口151还可以包括弯曲部151b，弯曲部151b沿着边缘向上弯曲并结合到上盖152的边缘。也就是说，安全排气口151和上盖152可以彼此成一体。为此，安全排气口151的弯曲部151b和上盖152可以彼此焊接。
另外，安全排气口151的连接到电极接线片160的中心区域151c可以具有比其外围区域的厚度大的厚度，并且可以具有朝向电极接线片160突出的形状。因此，安全排气口151的中心区域151c可以适当地焊接到电极接线片160。
此外，上盖152可以包括边缘平坦部152a、弯曲部152b和中心平坦部152d。边缘平坦部152a可以具有平坦且近似圆环形状，并且可以结合并电连接到安全排气口151的弯曲部151b。此外，弯曲部151b可以弯曲以便从边缘平坦部152a向上倾斜到内侧，并且可以包括外围通孔152c。外围通孔152c可以在安全排气口151破裂时起到将电池的内部气体排放到外部的作用，并且可以在其中未设置中心通孔152e的情况下用作能使用于焊接的激光束到达安全排气口151的中心区域151c处的窗口。中心平坦部152d可以从弯曲部152b水平地延伸并且与安全排气口151间隔开预定距离，并且可以包括形成在近似中心处的中心通孔152e。当安全排气口151和电极接线片160彼此激光焊接时，中心通孔152e可以用作能使激光束到达安全排气口151的中心区域151c处的窗口。
同时，电极接线片160可以具有近似平坦的顶表面和在顶表面的相对侧上的近似平坦的底表面。如上所述，电极接线片160可以置于安全排气口151与集流板130之间，同时保持平坦形状。在实施例中，电极接线片160的厚度可以是约0.1mm至约0.5mm，并且宽度可以是约10mm至约20mm。这里，电极接线片160的顶表面的中心区域可以被激光焊接到安全排气口151的中心区域，并且电极接线片160的底表面的边缘区域可以被焊接到集流板130。另外，电极接线片160虽然在附图中被示出为近似四边形板形状，但是可以具有圆盘形状。
图3a至图3f是用于说明根据本发明的实施例的二次电池中的电流的输入/输出以及各种接触表面和焊接表面的视图。
图3a是上盖152的平面图，并且示出了电流输入到其或从其输出的区域X1具有近似圆环形状。也就是说，充放电电流可以流过具有由阴影指示的圆环形状的区域X1。
图3b示出了通过连接到第一集流板130的电极接线片160的接触表面X2。也就是说，电极接线片160可以通过由阴影指示的具有圆形形状的区域X2与安全排气口151的中心区域151c接触。
图3c示出了通过连接到第一集流板130的电极接线片160的焊接表面X3。也就是说，电极接线片160可以通过由阴影线指示的具有圆形形状的区域X3焊接到安全排气口151。这里，焊接表面X3的面积可以小于接触表面X2的面积。
图3d示出了形成在电极接线片160与第一集流板130之间的接触表面X4。也就是说，电极接线片160与第一集流板130之间的接触表面X4可以形成为具有近似四边形的线形状。然而，由于多个凹陷部131形成在第一集流板130中，因此接触表面X4不形成在凹陷部131中。
图3e示出了形成在电极接线片160与第一集流板130之间的焊接表面X5。也就是说，电极接线片160与第一集流板130之间的焊接表面X5也可形成为具有近似四边形的线形状。这里，焊接表面X5的宽度可以小于上述接触表面X4的宽度。
最后，图3f示出了通过将第一集流板130和第一未涂覆部124焊接而形成的电流的输入或输出区域X6。也就是说，充电/放电电流的输入或输出区域X6形成在与第一集流板130的凹陷部131对应的区域中，并且可以形成为具有近似十字形形状。
利用以上结构，根据本发明的盖组件150具有比相关技术的组件电阻或内阻低的组件电阻或内阻。作为一个示例，上盖152和安全排气口151的电阻是约0.0826mΩ，并且电极接线片160的电阻是0.0636mΩ。此外，第一集流板130的电阻是约0.0149mΩ。因此，盖组件150的整体组件电阻或内阻可以是0.01611mΩ。根据本发明的实施例的盖组件150的内阻仅仅是根据相关技术的盖组件的内阻的约34％。因此，本发明的实施例可以提供一种通过使组件电阻或内阻最小化来改善输出并且可降低材料成本的二次电池。此外，由于内阻被最小化，所以也可以减少二次电池的发热现象。
上述实施例仅仅是用于体现根据本发明的二次电池的一个实施例，因此本发明不限于前述实施例，并且本发明的技术精神包括可以由本发明所属领域的普通技术人员在不脱离如权利要求中阐述的本发明的主题的情况下进行各种修改的所有技术范围。

Claims (10)

1.一种二次电池，所述二次电池包括：
圆柱形罐，具有开口；
电极组件，容纳在所述圆柱形罐的所述开口中并且以圆柱形形式卷绕；
集流板，电连接到所述电极组件；以及
安全排气口，电连接到所述集流板并且密封所述圆柱形罐的所述开口。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，具有平坦顶表面和在所述顶表面的相对侧上的平坦底表面的电极接线片还置于所述安全排气口与所述集流板之间。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述电极接线片的所述顶表面的中心区域焊接到所述安全排气口，并且
所述电极接线片的所述底表面的边缘区域焊接到所述集流板。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述集流板还包括形成在中心区域中的中心通孔。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述集流板还包括形成在中心区域的外侧上的外围通孔。
6.根据权利要求1所述的二次电池，所述二次电池还包括上盖，
其中，所述上盖电连接到所述安全排气口的上部。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，所述安全排气口还包括弯曲部，所述弯曲部沿着边缘向上弯曲并且结合到所述上盖的边缘。
8.根据权利要求6所述的二次电池，其中，所述上盖包括：
边缘平坦部，电连接到所述安全排气口；
弯曲部，从所述边缘平坦部向上弯曲到内侧；以及
中心平坦部，从所述弯曲部水平地延伸并且与所述安全排气口间隔开。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，所述弯曲部还包括外围通孔。
10.根据权利要求8所述的二次电池，其中，所述中心平坦部还包括中心通孔。
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