CN115191056A

CN115191056A - 二次电池

Info

Publication number: CN115191056A
Application number: CN202180017620.4A
Authority: CN
Inventors: 金神中; 金大奎; 文真永; 李锺夏
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-10-14
Also published as: WO2021187755A1; EP4123800A1; KR20210116056A; US20230119225A1

Abstract

本发明的实施例涉及一种二次电池，要解决的技术问题是提供一种具有优异稳定性的二次电池。为此，公开了一种二次电池，该二次电池包括：电极组件；罐，容纳电极组件和电解质，并且具有形成在所述电极组件上方的卷边部分；盖组件，用于密封罐；以及吸附构件，设置在至少包括电极组件与卷边部分之间的间隙的空间中，并且在与电解质接触之后经过特定时间段之后与电解质反应，从而吸附电解质。

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

与不可再充电的一次电池不同，二次电池指可充电和可放电的电池。低容量二次电池主要用于诸如智能手机、膝上型计算机、数码相机和摄录机的便携式小型电子装置，大容量二次电池广泛用于混合动力车辆、电动车辆等的电机驱动和电力存储。因此，二次电池需要具有诸如高密度、高输出和稳定性的特性。

在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对发明的背景技术的理解，因此其可能包含不构成现有技术的信息。

发明内容

技术问题

本发明的实施例提供一种具有优异稳定性的二次电池。

技术方案

根据本发明的实施例的二次电池可以包括：电极组件；罐，容纳电极组件和电解质，并且具有形成在电极组件上方的卷边部分；盖组件，用于密封罐；以及吸附构件，设置在至少包括电极组件与卷边部分之间的间隙的空间中，并且在与电解质接触之后经过特定时间段之后与电解质反应，从而吸附电解质。

另外，吸附构件至少由包含丙烯酸粘合剂、定向聚苯乙烯(OPS)或聚偏二氟乙烯(PVdF)的材料制成。

另外，二次电池还可以包括绝缘构件，该绝缘构件由不与电解质反应的材料制成并且设置在电极组件与吸附构件之间。

另外，绝缘构件可以以膜的形式形成。

另外，吸附构件和绝缘构件可以彼此结合。

另外，吸附构件可以以与卷边部分对应的形状形成。

另外，吸附构件可以以片材的形式形成，并且其边缘可以向上弯曲。

有益效果

发明的实施例提供了这样一种二次电池，即使在完成二次电池的组装之后负极由于充电而膨胀并且电解质被部分地推入到卷边部分下方的隔离的空隙中，该二次电池也能够通过允许吸附构件吸附电解质来防止卷边部分的腐蚀并解决低电压表现。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的二次电池的透视图。

图2是根据本发明的实施例的二次电池的剖视图。

图3是图2中的部分III的放大图。

图4是根据本发明的另一实施例的二次电池的剖视图，示出了与图2中的部分III对应的部分的放大图。

图5是根据本发明的又一实施例的二次电池的剖视图，示出了与图2中的部分III对应的部分的放大图。

图6是根据本发明的又一实施例的二次电池的剖视图，示出了与图2中的部分III对应的部分的放大图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。

提供本发明的示例是为了向本领域技术人员更完整地解释本发明，并且可以以各种其他形式修改以下示例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于这里阐述的示例(或示例性)实施例。相反，提供这些示例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传达本发明的方面和特征。

另外，在附图中，为了简洁和清楚起见，夸大了各种组件的尺寸或厚度。同样的附图标记始终指同样的元件。如这里所使用的，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。另外，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，或者可以在它们之间存在居间元件C使得元件A和元件B彼此间接连接。

这里使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制公开。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。还将理解的是，术语“包括”和/或其变型用在本说明书中时，说明存在所陈述的特征、数量、步骤、操作、元件和/或组件，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、元件、组件和/或它们的组。

将理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些构件、元件、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、元件、区域、层和/或部分与另一构件、元件、区域、层和/或部分区分开。因此，例如，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分。

为了易于描述，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，用来描述如图中所示的一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系。将理解的是，除了涵盖图中描绘的方位之外，空间相对术语还旨在涵盖装置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”其他元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”所述其他元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以涵盖上方和下方两种方位。

图1是根据本发明的实施例的二次电池100的透视图，图2是根据本发明的实施例的二次电池100的剖视图，图3是图2中的部分III的放大图。

参照图1至图3，根据本发明的实施例的二次电池100包括电极组件110、罐120、盖组件130和吸附构件140。

电极组件110可以包括第一电极111、第二电极112和隔膜113，并且可以卷绕成所谓的果冻卷形状。

第一电极111具有通过将第一活性物质施涂并辊涂到第一基板而形成的第一涂覆部和未施涂第一活性物质的第一未涂覆部。另外，第一接线片111A可以从第一未涂覆部向上引出，并且可以电连接到稍后将描述的盖组件130。第一电极111可以用作正极。在这种情况下，第一基板可以由例如铝箔制成，并且第一活性物质可以由例如过渡金属氧化物制成。

第二电极112具有通过将第二活性物质施涂并辊涂到第二基板上而形成的第二涂覆部和未施涂第二活性物质的第二未涂覆部。另外，第二接线片112A可以从第二未涂覆部向上引出，并且可以电连接到稍后将描述的罐120。第二电极112可以用作负极。在这种情况下，第二基板可以由例如铜箔或镍箔制成，并且第二活性物质可以由例如石墨制成。

隔膜113置于第一电极111与第二电极112之间，以防止第一电极111与第二电极112之间的短路，同时用于允许锂离子的移动。隔膜113可以由例如聚乙烯膜或聚丙烯膜或者聚乙烯和聚丙烯的复合膜制成。

罐120容纳电极组件110和电解质。在附图中，罐120被示出为大致以圆柱形形状形成，但是本发明的技术构思不必局限于圆柱形二次电池。然而，在下文中，为了方便起见，将描述圆柱形二次电池作为示例。

罐120在初始阶段具有敞开的上表面。因此，在通过上表面将电极组件110安装在罐120中并且注入电解质之后，形成用于防止电极组件110移动的卷边部分121。然后，在将盖组件130安装在卷边部分121上之后，可以形成并完成用于固定盖组件130的压接部分122。

罐120可以由例如镀镍铁制成。

另外，电解质可以包括例如诸如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)或碳酸甲乙酯(EMC)的有机溶剂以及诸如LiPF₆或LiBF₄的锂盐。

盖组件130用于密封罐120，并且包括上盖131、安全排气孔132、下盖133和绝缘体134。

上盖131向上凸出地突出，并且具有用于连接到外部电路的端子部131A和形成在端子部131A周围以排出气体的出口131B。

安全排气孔132设置在上盖131下方。另外，安全排气孔132具有向下凸出地突出并电连接到第一接线片111A的突起132A和凹口132B。当由于二次电池100的过充电或异常操作而在安全排气孔132内部产生气体时，突起132A由于压力而向上变形，并且在沿着凹口132B被切割的同时与第一接线片111A分离，使得气体被排出，从而防止二次电池100的爆炸。

下盖133设置在安全排气孔132下方。此外，如上所述，下盖133具有其中定位有安全排气孔132的突起132A的通孔133B以及用于在其中产生气体时排放气体的出口133A。

绝缘体134设置在安全排气孔132与下盖133之间，以使安全排气孔132和下盖133彼此绝缘。

通常，在二次电池100中，如上所述，在将电极组件110安装在罐120中并且注入电解质之后，形成卷边部分121，并且在将盖组件130安装在卷边部分121上之后，可以在形成压接部分122的工艺期间通过压力按压卷边部分121，因此可以在卷边部分121下方产生隔离的空隙V。

因此，当第二电极(即，负极)112由于充电而膨胀时，电解质会被部分地推入到对应的空隙V中，并且会与卷边部分121接触。换句话说，电极组件110和卷边部分121可能通过电解质而彼此连接。此时，卷边部分121处于由于由模制引起的应力而使镀镍稍微脆弱的状态，因此会容易被腐蚀，使得镍离子会沉积在第二电极112上。这最终导致低电压表现的问题。

为了解决这个问题，可以在包括电极组件110与卷边部分121之间的至少一部分的区域中设置吸附构件140。在附图中，吸附构件140形成为板形状，并且被示出为完全设置在电极组件110之上。

具体地，吸附构件140可以通过在与电解质接触之后的特定时间之后与电解质反应来吸附电解质。换句话说，吸附构件140不立即与组装二次电池100时注入的电解质反应，而是与之后释放在空隙V中的电解质反应，然后吸附电解质。

因此，即使在完成二次电池100的组装之后负极由于充电而膨胀并且电解质被部分地推入到空隙V中，吸附构件140也吸附电解质，从而防止卷边部分121被腐蚀。

吸附构件140可以由例如丙烯酸粘合剂、定向聚苯乙烯(OPS)、聚偏二氟乙烯(PVdF)或它们的组合形成。

另外，考虑到圆柱形二次电池的一般尺寸、待释放的电解质的平均量等，吸附构件140可以形成为约0.3mm至约0.6mm的厚度，以便吸附约0.05g至约0.1g的电解质。

下面的表1示出了将具有40μm的厚度的丙烯酸粘合剂膜(样品)置于电解质中并且在特定时间内测量总重量的结果。

[表1]

(单位：mg)从分别在室温和高温下的12个实验的结果可以看出，在将样品放入电解质中约1小时至2小时之后重量增加，并且此后重量保持几乎恒定。

这表明吸附构件140不立即与组装二次电池100时注入的电解质反应，而是与之后释放在空隙V中的电解质充分反应，从而有效地吸附电解质。

图4是根据本发明的另一实施例的二次电池200的剖视图，示出了与图2中的部分III对应的部分的放大图。

参照图4，根据本发明的另一实施例的二次电池200与以上已经参照图1至图3描述的根据本发明的实施例的二次电池100的不同之处在于前者还包括绝缘构件250。

绝缘构件250由例如聚丙烯(PP)或不与电解质反应的其他聚合物制成，并且设置在电极组件110与吸附构件240之间。

因此，吸附构件240的下侧由绝缘构件250保护，并且不与在组装二次电池200时注入的电解质接触，因此具有以下优点：将在稍后释放的电解质可以被更有效地吸附，而不影响组装期间的电解质浸渍。

绝缘构件250可以以例如具有约0.2mm的厚度的片材的形式形成。在这种情况下，考虑到圆柱形二次电池200的总体尺寸和待释放的电解质的平均量，吸附构件240可以形成为约0.2mm至约0.4mm的厚度以吸附约0.05g至约0.1g的电解质。

可选地，绝缘构件250可以以例如厚度为约0.05mm或更小的膜的形式形成。因此，吸附构件240增加的厚度可以与绝缘构件250减小的厚度一样多，因此优点在于将在稍后释放的电解质可以被更有效地吸收。在这种情况下，吸附构件240可以形成为约0.3mm至约0.6mm的厚度，以吸附约0.05g至约0.1g的电解质。

此外，吸附构件240和绝缘构件250可以通过例如双面胶带彼此结合，并且可以在组装期间一体地安装在罐120中。

可选地，吸附构件240和绝缘构件250可以在组装期间单独地安装在罐120中。例如，绝缘构件250可以首先安装在电极组件110上，并且吸附构件240可以进一步安装在绝缘构件250上。

在根据本发明的另一实施例的二次电池200中，其他事项与以上已经参照图1至图3描述的根据本发明的实施例的二次电池100中的事项基本上相同，或者在本领域技术人员将自然预期根据前述描述而改变的程度上，将省略其冗余描述。

图5是根据本发明的又一实施例的二次电池300的剖视图，示出了与图2中的部分III对应的部分的放大图。

参照图5，根据本发明的又一实施例的二次电池300与以上已经参照图1至图3描述的根据本发明的实施例的二次电池100的不同之处在于：吸附构件340以与卷边部分121的下部对应的形状形成。例如，吸附构件340形成为使得其边缘略微凸起地向上突出以填充空隙V。

为此，吸附构件340可以通过应用与注射成型相关的形状来形成，或者其形状可以通过切割吸附构件340的剩余区域来实现。

在根据本发明的又一实施例的二次电池300中，其他事项与以上已经参照图1至图3描述的根据本发明的实施例的二次电池100中的事项基本上相同，或者在本领域技术人员将自然预期根据前述描述而改变的程度上，将省略其冗余描述。

图6是根据本发明的又一实施例的二次电池400的剖视图，示出了与图2中的部分III对应的部分的放大图。

参照图6，根据本发明的又一实施例的二次电池400与根据本发明的又一实施例的二次电池300的相同之处在于：吸附构件440以与卷边部分121的下部对应的形状形成，但是实现该形状的方式不同。

更具体地，吸附构件440形成为薄片，并且其边缘向上弯曲以成形为填充空隙(V)。

在根据本发明的又一实施例的二次电池400中，其他事项与以上已经参照图5描述的根据本发明的实施例的二次电池300中的其他事项基本上相同，或者在本领域技术人员将自然预期根据前述描述而改变的程度上，将省略其冗余描述。

虽然已经提供了用于实施根据本发明的二次电池100、200、300和400的前述实施例，但是应当理解的是，这里描述的实施例应当被认为仅是描述性的，而不是出于限制的目的，并且在不脱离由所附权利要求限定的公开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。

Claims

1.一种二次电池，所述二次电池包括：

电极组件；

罐，容纳所述电极组件和电解质，并且具有形成在所述电极组件上方的卷边部分；

盖组件，用于密封所述罐；以及

吸附构件，设置在至少包括所述电极组件与所述卷边部分之间的间隙的空间中，并且在与所述电解质接触之后经过特定时间段之后与所述电解质反应，从而吸附所述电解质。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述吸附构件至少由包含丙烯酸粘合剂、定向聚苯乙烯或聚偏二氟乙烯的材料制成。

3.根据权利要求1所述的二次电池，所述二次电池还包括绝缘构件，所述绝缘构件由不与所述电解质反应的材料制成并且设置在所述电极组件与所述吸附构件之间。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述绝缘构件以膜的形式形成。

5.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述吸附构件和所述绝缘构件彼此结合。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述吸附构件以与所述卷边部分对应的形状形成。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述吸附构件以片材形式形成，并且所述吸附构件的边缘向上弯曲。