CN114342174A - 制造二次电池的方法及二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造二次电池的方法及二次电池。该制造二次电池的方法包括：容纳步骤，将电极组件容纳在电池壳体的容纳部中；通气膜(Vent Membrane)安装步骤，将通气膜安装在电池壳体中的贯穿电池壳体的内部与外部的排放孔上；以及壳体密封步骤，将电池壳体密封，其中通气膜仅允许气体通过电池壳体的排放孔，但是阻挡液体。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年9月23日提交的韩国专利申请第10-2019-0117066号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请整体结合在此。
技术领域
本发明涉及一种制造二次电池的方法及二次电池。
背景技术
与一次电池不同，二次电池是可再充电的，而且紧凑尺寸和高容量的可能性也较高。因而，近来正在对二次电池进行诸多研究。随着技术发展和对移动装置需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正迅速增加。
根据电池壳体的形状，可再充电电池分为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。在这样的二次电池中，安装在电池壳体中的电极组件是具有其中电极和隔膜进行堆叠的结构的可充电和放电的电力产生装置。
电极组件可大致分为果冻卷型(Jelly-roll)电极组件、堆叠型电极组件、和堆叠/折叠型电极组件，在果冻卷型电极组件中，隔膜插置在正极与负极之间，正极和负极的每一个都设置为涂覆有活性材料的片的形式，然后正极、隔膜和负极进行卷绕，在堆叠型电极组件中，多个正极和负极在它们之间具有隔膜的情况下顺序地堆叠，在堆叠/折叠型电极组件中，堆叠型单元电池与具有较长长度的隔离膜一起卷绕。
通过将电极组件容纳在袋中来制造二次电池。在此，存在以下问题：在制造工序期间不必要的外部湿气和空气被引入到二次电池中，结果引起性能劣化和爆炸的风险。此外，即使在制造之后，当产生过量的内部气体时，还存在二次电池爆炸的风险。
[现有技术文献]
(专利文献)韩国专利公开第10-2014-0015647号
发明内容
技术问题
本发明的一个方面是提供一种能够在制造二次电池的工序期间或在制造二次电池的工序之后防止不必要的外部湿气和空气被引入到二次电池中的制造二次电池的方法及二次电池。
技术方案
一种制造二次电池的方法，包括：容纳步骤，将电极组件容纳在电池壳体的容纳部中；通气膜(Vent Membrane)安装步骤，将通气膜安装在所述电池壳体中的贯穿所述电池壳体的内部与外部的排放孔上；以及壳体密封步骤，将所述电池壳体密封，其中所述通气膜仅允许气体通过所述电池壳体的所述排放孔，但是阻挡液体。
一种二次电池，包括：其中电极和隔膜交替堆叠进行组装的电极组件；电池壳体，所述电池壳体具有将所述电极组件容纳于其中的容纳部，并且在所述电池壳体中形成有贯穿所述电池壳体的内部与外部的排放孔；以及通气膜，所述通气膜安装在所述电池壳体的所述排放孔上，以仅允许气体通过所述排放孔，但是阻挡液体。
有益效果
根据本发明，通气膜可被安装于贯穿电池壳体的内部与外部的排放孔上，使得仅气体通过排放孔，但是阻挡液体。因此，在制造二次电池的工序期间或在制造二次电池的工序之后产生的内部气体容易排放到外部，同时可防止外部异物被引入到二次电池中。
此外，可在对应于制造二次电池的工序的后半部分的脱气工序期间安装通气膜，从而防止通气膜在制造二次电池的工序期间被物理和化学地损坏。因此，可防止通气膜的功能劣化，并且还可防止或显著减小由于大量的外部空气和湿气通过损坏部分被引入二次电池中而引起的电池性能的劣化、爆炸的风险以及缺陷的发生。
附图说明
图1是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法的流程图。
图2是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中，在容纳步骤中容纳电极组件之前的状态的平面图。
图3是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中，在容纳步骤中电极组件被容纳的状态的平面图。
图4是图解根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中的密封步骤的平面图。
图5是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中，在通气膜安装步骤中形成插入孔的工序的平面图。
图6是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中，在通气膜安装步骤中设置通气膜的状态的平面图。
图7是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中安装通气膜的状态的剖面图。
图8是图解根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中的壳体密封步骤的平面图。
图9是图解在根据本发明第二实施方式的制造二次电池的方法中安装通气膜的状态的平面图。
图10是图解根据本发明第二实施方式的制造二次电池的方法中的壳体密封步骤的剖面图。
具体实施方式
通过下面结合附图的详细描述，本发明的目的、具体优点和新颖特征将变得更加明显。应当注意，尽可能用相同的标号来给本申请的附图中的部件添加参考标号，即使这些部件在其他附图中示出。此外，本发明可以以不同的形式实施，不应被解释为限于在此阐述的实施方式。在本发明的以下描述中，将省略可能会不必要地模糊本发明的主旨的相关技术的详细描述。
图1是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法的流程图，图2是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中，在容纳步骤中容纳电极组件之前的状态的平面图，图3是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中，在容纳步骤中电极组件被容纳的状态的平面图。
此外，图4是图解根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中的密封步骤的平面图，图5是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中，在通气膜安装步骤中形成插入孔的工序的平面图，图6是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中，在通气膜安装步骤中设置通气膜的状态的平面图。
参照图1至图6，根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法可包括：容纳步骤(S10)，将电极组件110容纳在电池壳体120中；通气膜安装步骤(S20)，将通气膜130安装在电池壳体120中的排放孔123上；以及壳体密封步骤(S30)，将电池壳体120密封以制造二次电池100。
此外，根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法可进一步包括：在容纳步骤(S10)之后且在通气膜安装步骤(S20)之前激活电极组件110的激活步骤；以及脱气步骤，将内部气体排放到电池壳体120的外部。
此外，根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法可进一步包括：在通气膜安装步骤(S20)之后密封电池壳体120的外周表面的密封步骤。
更详细地说，参照图1至图3，在容纳步骤S10中，可将电极组件110容纳在电池壳体120的容纳部121中。
在此，电池壳体120可包括：容纳电极组件110的容纳部121；以及连接至容纳部121以收集容纳部121中产生的气体的气袋部122。
在此，在容纳步骤(S10)中，在将电极组件110容纳在形成于具有片(Sheet)形状的电池壳体120中的容纳部121中之后，可沿着虚拟线X折叠电池壳体120，以覆盖容纳部121。
在此，电池壳体120可包括上壳体126和下壳体127。
电极组件110可以是可充电和放电的电力产生元件，并且具有电极和隔膜交替堆叠以彼此组装的形状。
此外，电极组件110可进一步包括连接至电极一端的电极引线111。在此，电极组件110可通过电极引线111电连接至外部装置。
在密封步骤中，可在容纳步骤(S10)之后且在通气膜安装步骤(S20)之前密封电池壳体120的外周表面。在此，例如可在激活步骤之前执行密封步骤。
此外，在密封步骤中，可密封电池壳体120的沿四个方向的外周表面，以形成初始密封部S1。
在激活步骤中，可向电极组件110施加电力，以通过充电和放电激活电极组件。在此，二次电池100可通过激活步骤被激活。
在脱气(De-gas)步骤中，可将通过激活步骤产生的内部气体排放到电池壳体120的外部。
在脱气步骤中，例如，可在电池壳体120中形成脱气孔125，以将内部气体通过脱气孔125排放到电池壳体120的外部。在此，脱气孔125可形成在电池壳体120中的气袋部122中。
图7是图解在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中安装通气膜的状态的剖面图。
参照图1以及图5至图7，在通气膜安装步骤(S20)中，可将通气膜(Vent Membrane)130安装在电池壳体120中的贯穿内部与外部的排放孔123上。
在此，通气膜130可仅允许气体通过电池壳体的排放孔123，但是阻挡液体。因而，当电池壳体120的内部压力由于产生的内部气体而达到预定压力以上时，内部气体可通过安装在排放孔123上的通气膜130排放到电池壳体120的外部。
此外，例如，可在容纳步骤(S10)之后且在壳体密封步骤(S30)之前执行通气膜安装步骤(S20)。在此，特别是，可在脱气步骤期间一起执行通气膜安装步骤(S20)或者可在脱气步骤之后执行通气膜安装步骤(S20)。
通气膜安装步骤(S20)可包括：插入孔形成工序，在电池壳体120中形成插入孔124；通气膜定位工序，在通过插入孔124将通气膜130插入到电池壳体120中之后，将通气膜130定位在排放孔123上；以及通气膜固定工序，将通气膜130固定至电池壳体120。此外，通气膜安装步骤(S20)可进一步包括：在插入孔形成工序之后且在通气膜定位工序之前在电池壳中形成排放孔123的排放孔形成工序。
参照图5，在插入孔形成工序中，插入孔124可形成为能够插入通气膜130的尺寸，使得通气膜130被插入到电池壳体120中。在此，在插入孔形成工序中，插入孔124可形成在电池壳体120的气袋部122中。在此，在插入孔形成工序中，插入孔124可形成为比通气膜130的宽度大。
参照图5和图7，在排放孔形成工序中，排放孔123可形成在电池壳体20中，从而连接至电池壳体120的内部空间。在此，排放孔123可形成为设置在电极组件110与电池壳体120的外周表面之间。在此，例如，在排放孔形成工序中，排放孔123可形成在下壳体127的在电极组件110与初始密封部S1之间的部分中。此外，排放孔123可形成在与初始密封部S1相邻的位置。在排放孔形成工序中，排放孔123可形成为圆形形状。
参照图6，在通气膜定位工序中，通气膜130可设置为覆盖排放孔123。在此，在通气膜定位工序中，通气膜130可设置在电池壳体120的内表面上。
参照图6和图7，在通气膜固定工序中，可从电池壳体120的外部朝向通气膜130施加超声波，从而通过超声波焊接将通气膜130附接至电池壳体。在此，在通气膜固定工序中，通气膜130的边缘可附接至电池壳体120中的排放孔123的边缘部分。
图8是图解根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中的壳体密封步骤的平面图。
参照图1和图8，在壳体密封步骤(S30)中，可在通气膜安装步骤(S20)之后密封电池壳体120。
此外，在壳体密封步骤(S30)中，例如，可将气袋122从电池壳体120切除，并且可将电池壳体120的被去除气袋部122的部分密封，以制造二次电池100。
此外，可在电池壳体120的被去除气袋部122的部分上形成密封部S2，以密封电池壳体120的内部。
参照图1、图9和图10，在根据本发明第一实施方式的制造二次电池的方法中，通气膜130安装在电池壳体120的排放孔123上，以仅允许气体通过排放孔123并且阻挡液体。
因而，当电池壳体120的内部压力由于产生的内部气体而达到预定压力以上时，内部气体可通过安装在排放孔123上的通气膜130排放到电池壳体120的外部。
此外，可在容纳步骤(S10)和激活步骤之后的制造二次电池100的方法的后半部分执行通气膜安装步骤(S20)，以防止通气膜130在制造工序期间被物理和化学地破坏和损坏。结果，可防止通气膜130的功能劣化并且防止制造成本增加。因此，防止通气膜130的功能劣化以防止大量空气和湿气被引入到电池中，从而显著减小电池功能的劣化、电池爆炸的风险以及电池的缺陷率。
下文中，将描述根据本发明第二实施方式的制造二次电池的方法。
图9是图解在根据本发明第二实施方式的制造二次电池的方法中安装通气膜的状态的平面图，图10是图解根据本发明第二实施方式的制造二次电池的方法中的壳体密封步骤的剖面图。
参照图1、图9和图10，根据本发明第二实施方式的制造二次电池的方法可包括：容纳步骤(S10)，将电极组件110容纳在电池壳体120中；通气膜安装步骤(S20)，将通气膜130安装在电池壳体120中的排放孔123上；覆盖部安装步骤，将覆盖部240安装在电池壳体120的外部上；以及壳体密封工序(S30)，将电池壳体120密封以制造二次电池200。
与根据前述本发明第一实施方式的制造二次电池的方法相比，根据本发明第二实施方式的制造二次电池的方法可进一步包括：覆盖部安装步骤，将覆盖部240安装在电池壳体120上。因而，将省略本实施方式的与根据第一实施方式的内容重复的内容，并且还将主要描述它们之间的差异。
在容纳步骤(S10)中，可将电极组件110容纳在电池壳体120的容纳部121中。
在覆盖部安装步骤中，可将覆盖部240安装在电池壳体120的外部上，以覆盖排放孔123和通气膜130。
因此，排放孔123可通过覆盖部240打开和关闭，以控制通过排放孔123和通气膜130的流体的移动。
此外，例如可在通气膜安装步骤(S20)之后且在壳体密封步骤(S30)之前执行覆盖部安装步骤。
参照图1和图10，在壳体密封步骤(S30)中，可在通气膜安装步骤(S20)之后密封电池壳体120。
参照图1、图9和图10，在制造包括上述部件的二次电池的方法中，根据本发明第二实施方式，通气膜130可被安装在电池壳体120的排放孔123上，并且覆盖部240可被安装在电池壳体120的外部上以覆盖排放孔123和通气膜130，从而控制排放孔123的打开和关闭。
因此，通过仅在必要时打开覆盖部240，可防止大量诸如氮气之类的不必要气体被引入到电池壳体120中。就是说，覆盖部240可仅在过度产生内部气体并因而需要通过设置在排放孔123上的通气膜130排放内部气体时才被打开，否则可通过覆盖部240关闭排放孔123。因此，可防止不必要的气体或使二次电池200的性能劣化的气体被引入到二次电池200中。在此，当过度产生内部气体时，覆盖部240可根据电池壳体120膨胀超过一定范围的判断标准被打开。
下文中，将描述根据本发明第一实施方式的二次电池。
参照图7和图8，根据本发明第一实施方式的二次电池100包括：电极组件110；电池壳体120，在电池壳体120中容纳电极组件110并且形成有贯穿电池壳体120的内部与外部的排放孔123；以及安装在电池壳体120的排放孔123上的通气膜130。
据本发明第一实施方式的二次电池100涉及通过根据上述第一实施方式的制造二次电池的方法制造的二次电池。因而，将省略或简要描述本实施方式的与根据前述实施方式的内容重复的内容，此外，将主要描述它们之间的差异。
更详细地说，在根据本发明第一实施方式的二次电池100中，电极组件110可以是可充电和放电的电力产生装置，并且可通过交替堆叠电极和隔膜来组装。
在此，电极可包括正极和负极。因而，正极、隔膜和负极可交替设置。
此外，电极组件110可进一步包括连接至电极一端的电极引线111。在此，电极组件110可通过电极引线111电连接至外部装置。
电池壳体120具有容纳电极组件110的容纳部121，并且在电池壳体120中形成有贯穿电池壳体120的内部与外部的排放孔123。
排放孔123形成在电池壳体120中，从而连接至电池壳体120的内部空间，排放孔123可设置在电极组件110与电池壳体120的外周表面之间。
此外，电池壳体120可包括上壳体126和下壳体127。
此外，电池壳体120可由柔性(Flexible)材料制成。
通气膜130可安装在电池壳体120的排放孔123上，以仅允许气体通过排放孔123，但是阻挡液体。
因而，当电池壳体120的内部压力由于产生的内部气体而达到预定压力以上时，内部气体可通过安装在排放孔123上的通气膜130排放到电池壳体120的外部。在此，可防止在电池壳体120中包含的电解质通过通气膜130泄漏到排放孔123并且可防止诸如外部液体之类的异物被引入到电池壳体120中。
此外，通气膜130可形成为比排放孔123的宽度大。在此，排放孔123和通气膜130的每一个可形成为例如圆形形状。
此外，通气膜130可包括其中形成有微孔，以使得仅气体通过微孔而液体不通过微孔的多孔膜。
在此，每个微孔可具有例如小于1/20,000mm的尺寸，以阻挡液体。
在此，特别是，每个微孔可具有1/40,000,000mm至1/20,000mm范围的尺寸。因而，每个微孔可具有1/40,000,000mm或更大的尺寸以允许气体通过，并且可以具有1/20,000mm或更小的尺寸以阻挡液体。然而，每个微孔的尺寸不必限于此。
在此，通气膜130可由疏水(hydrophobic)材料制成。因而，通气膜130可具有微孔的尺寸并且由疏水材料制成，以使液体不通过微孔(pore)而更好地阻挡液体。
此外，通气膜130例如可包括戈尔特斯(Gore-tex)材料。在此，通气膜130可以是通过加热和拉伸特氟龙基树脂而形成有大量微孔的薄膜或膜。
下文中，将描述根据本发明第二实施方式的二次电池。
参照图9和图10，根据本发明第二实施方式的二次电池200包括：电极组件110；电池壳体120，在电池壳体1210中容纳电极组件110并且形成有贯穿电池壳体120的内部与外部的排放孔123；以及安装在电池壳体120的排放孔123上的通气膜130。
根据本发明第二实施方式的二次电池200与根据前述本发明第一实施方式的二次电池100的不同之处在于，二次电池200进一步包括控制通过通气膜130的流体的移动的覆盖部240。因而，将省略或简要描述本实施方式的与根据前述实施方式的内容重复的内容，此外，将主要描述它们之间的差异。
更详细地说，在根据本发明第二实施方式的二次电池200中，覆盖部240可被安装在电池壳体120的外部上以覆盖排放孔123和通气膜130。在此，覆盖部240可打开和关闭排放孔123，以控制通过排放孔123和通气膜130的流体的移动。
此外，覆盖部240可包括：主体241，在主体241中形成有与电池壳体120的排放孔123一起形成延伸通道的通孔241a；和盖(Cap)242，盖242设置在主体241上，以打开和关闭通孔241a。
盖242例如可被压装到主体241的通孔241a中。在此，当使用二次电池100时，当内部压力由于充电和放电引起的内部气体产生而过度增加时，以预定压力或更大压力压装到主体241的通孔241a中的盖242与主体241之间的结合可被释放，从而打开排放孔123。在此，通气膜130可连续地设置在排放孔123上，从而即使在排放孔123被打开之后也防止诸如液体之类的异物被引入到二次电池100中，因而可连续使用二次电池100。
此外，盖242可具体包括弹性材料。
此外，弹性材料可更具体地包括硅酮(silicone)。因而，当二次电池200产生热量时，由高耐热性和绝缘性材料的硅酮制成的盖242不会被损坏，并且还可保持绝缘，以防止电流流过排放孔123。
在包括上述部件的二次电池200中，根据本发明第二实施方式，通气膜130可被安装在电池壳体120的排放孔123上，并且覆盖部240可被安装在电池壳体120的外部以覆盖排放孔123和通气膜130，从而控制排放孔123的打开和关闭。
因此，通过仅在必要时打开覆盖部240，可防止大量诸如氮气之类的不必要气体流入到电池壳体120中。就是说，覆盖部240可仅在通过设置在排放孔123上的通气膜130排放内部气体时才被打开，否则可通过覆盖部240关闭排放孔123。因此，可防止使二次电池200的性能劣化的气体被引入到二次电池200中。
虽然已经参照本发明的具体实施方式具体示出并描述了本发明，但根据本发明的制造二次电池的方法及二次电池不限于此。本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可对形式和细节做出各种改变。
此外，本发明的保护范围将由所附权利要求书来阐明。
[标号说明]
100、200：二次电池
110：电极组件
111：电极引线
120：电池壳体
121：容纳部
122：气袋部
123：排放孔
124：插入孔
125：脱气孔
126：上壳体
127：下壳体
S1：初始密封部
S2：密封部
130：通气膜
240：覆盖部
241：主体
241a：通孔
242：盖。
Claims (15)
1.一种制造二次电池的方法，所述方法包括：
容纳步骤，将电极组件容纳在电池壳体的容纳部中；
通气膜(Vent Membrane)安装步骤，将通气膜安装在所述电池壳体中的贯穿所述电池壳体的内部与外部的排放孔上；以及
壳体密封步骤，将所述电池壳体密封，
其中所述通气膜仅允许气体通过所述电池壳体的所述排放孔，但是阻挡液体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述电池壳体的内部压力由于产生的内部气体而达到预定压力以上时，所述内部气体通过安装在所述排放孔上的所述通气膜排放到所述电池壳体的外部。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述通气膜安装步骤包括：
插入孔形成工序，在所述电池壳体中形成插入孔；
通气膜定位工序，在通过所述插入孔将所述通气膜插入到所述电池壳体中之后，将所述通气膜定位在所述排放孔上；以及
通气膜固定工序，将所述通气膜固定至所述电池壳体。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述通气膜安装步骤进一步包括：在所述插入孔形成工序之后且在所述通气膜定位工序之前在所述电池壳体中形成所述排放孔的排放孔形成工序。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述通气膜固定工序中，从所述电池壳体的外部朝向所述通气膜施加超声波，从而通过超声波焊接将所述通气膜附接至所述电池壳体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述通气膜固定工序中，所述通气膜设置为覆盖所述排放孔，并且
在所述通气膜固定工序中，所述通气膜的边缘附接至所述电池壳体中的所述排放孔的边缘部分。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在所述容纳步骤之后向所述电极组件施加电力，以通过充电和放电激活所述电极组件的激活步骤；以及
脱气步骤，将通过所述激活步骤产生的内部气体排放到所述电池壳体的外部，
其中在所述脱气步骤期间执行所述通气膜安装步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：在所述容纳步骤之后且在所述激活步骤之前密封所述电池壳体的外周表面的密封步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，在所述通气膜安装步骤之后进一步包括：覆盖部安装步骤，将覆盖部安装在所述电池壳的外部上，以覆盖所述排放孔和所述通气膜，
其中所述排放孔通过所述覆盖部打开和关闭，以控制通过所述排放孔和所述通气膜的流体的移动。
10.一种二次电池，包括：
其中电极和隔膜交替堆叠进行组装的电极组件；
电池壳体，所述电池壳体具有将所述电极组件容纳于其中的容纳部，并且在所述电池壳体中形成有贯穿所述电池壳体的内部与外部的排放孔；以及
通气膜，所述通气膜安装在所述电池壳体的所述排放孔上，以仅允许气体通过所述排放孔，但是阻挡液体。
11.根据权利要求10所述的二次电池，其中，当所述电池壳体的内部压力由于产生的内部气体而达到预定压力以上时，所述内部气体通过安装在所述排放孔上的所述通气膜排放到所述电池壳体的外部。
12.根据权利要求10所述的二次电池，其中，所述通气膜形成为比所述排放孔的宽度大并且附接至所述电池壳的内表面以覆盖所述排放孔，并且
所述排放孔和所述通气膜的每一个形成为圆形形状。
13.根据权利要求10所述的二次电池，其中所述排放孔形成在所述电池壳体中，从而连接至所述电池壳体的内部空间，
其中所述排放孔设置在所述电极组件与所述电池壳体的外周表面之间。
14.根据权利要求10所述的二次电池，其中所述通气膜包括其中形成有微孔，以使得仅气体通过所述微孔而液体不通过所述微孔的多孔膜。
15.根据权利要求10所述的二次电池，进一步包括覆盖部，所述覆盖部附接至所述电池壳体的外部，以覆盖所述排放孔和所述通气膜，
其中所述排放孔通过所述覆盖部打开和关闭，以控制通过所述排放孔和所述通气膜的流体的运动。
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