CN115461924A - 纽扣型二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纽扣型二次电池，其可以显著提高电极接头焊接到罐状壳体的焊接强度，并且因此一种涉及具有高水平的抗冲击性并处于能够通过机械焊接强度测试(机械测试)的状态的纽扣型二次电极。根据本发明的纽扣型二次电池包括：电极组件，其通过交替层叠电极和隔膜形成；罐状壳体，电极组件容纳在该罐状壳体的内部容纳空间中；以及电极接头，其具有连接到电极组件的电极的一侧和通过焊接连接到罐状壳体的另一侧，其中，出现在电极接头焊接到罐状壳体的焊接部分处的焊接图案包括圆形和除圆形之外的附加形状。

Description

纽扣型二次电池
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年9月25日提交的韩国专利申请第10-2020-0125154号和2021年8月27日提交的韩国专利申请第10-2021-0113895号的优先权的权益，在此通过引入将其整体并入。
本发明涉及一种纽扣型二次电池，并且更具体地，涉及这样一种纽扣型二次电池，其中，电极接头焊接到罐状壳体的焊接强度显著提高，以提供具有通过机械焊接强度测试(以下称为机械测试)的高水平抗冲击性的状态。
背景技术
近年来，由于化石燃料枯竭，能源价格上涨，对环境污染的兴趣被放大，对环境友好的替代能源的需求正成为未来生活不可缺少的因素。因此，对诸如太阳能、风能、潮汐能之类的各种发电技术的研究正在持续进行，并且诸如用于更高效地利用所产生的电能的电池之类的蓄电装置也备受关注。
此外，随着技术的发展和对使用电池的电子移动装置和电动车辆的需求增加，对电池作为能源的需求也正迅速增加。因此，已经对能够满足各种需求的电池进行了许多研究。
具体而言，在材料方面，对具有诸如高能量密度、高放电电压、高输出稳定性之类的优点的诸如锂离子电池、锂离子聚合物电池之类的锂二次电池的需求量很大。
二次电池根据电池壳体的形状分类为电极组件嵌入圆柱状或棱柱状金属罐中的圆柱状电池和方形电池、以及电极组件嵌入由铝层压板制成的袋型壳体中的袋型电池。此外，最近，由于可穿戴装置变小的趋势，开发诸如纽扣型二次电池之类的小型电池的重要性已经凸显。
在根据相关技术的纽扣型二次电池中，从电极组件突出的电极接头简单地焊接到没有特殊形状的金属电池壳体上，使得电极接头和金属电池壳体彼此电连接。在这种焊接中，存在电极接头容易与金属电池壳体分离、或者由于焊接强度弱而电阻增大的问题。也就是说，耐冲击性非常弱。结果，难以通过用于确保二次电池的优良品质的机械测试。因此，需要开发既满足消费者需求又具有稳定性和优良抗冲击性的焊接图案。
发明内容
技术问题
本发明是为了解决以上问题而设计的，并且本发明的目的在于提供纽扣型二次电池，其中电极接头被焊接到罐状壳体的焊接强度显著改进以提供具有通过机械测试的高水平抗冲击性的状态。
技术方案
根据本发明的纽扣型二次电池，纽扣型二次电池该包括：电极组件，在该电极组件中电极和隔膜交替层叠；罐状壳体，其具有容纳电极组件的内部容纳空间；以及电极接头，其具有连接到电极组件的每个电极的一侧和通过焊接连接到罐状壳体的另一侧，其中，出现在电极接头焊接到罐状壳体的焊接部分处的焊接图案包括圆形和除圆形之外的附加形状。
在根据本发明的纽扣型二次电池中，圆形可以包括一侧开口的圆形。
焊接图案的圆形的开口部分的开口角度的范围可以是30度以上且小于120度。
附加形状可以以线段的形式形成。
附加形状可以形成在圆形的内部。
圆形可以包括一侧开口的圆形，附加形状可以形成在圆形的内部，并且线段的一端可以面对圆形的开口部分。
圆形的直径可以具有范围在1.0mm至2.0mm的值。
圆形的粗细可以具有范围在100um至150um的值。
附加形状的端部可以在由圆形绘制的虚拟圆的范围内。
焊接图案可以基于线段的形式的附加形状具有对称形状。
可以形成至少两个线段的形式的附加形状，并且附加形状可以彼此并排。
在根据本发明的纽扣型二次电池中，罐状壳体可以包括上罐和下罐，电极组件可以包括其中电极和隔膜交替层叠以卷绕的果冻卷型电极组件，中心孔可以形成在果冻卷型电极组件的卷绕中心，并且焊接图案可以形成在与形成有中心孔的位置相对应的位置。
焊接图案可以形成在下罐的底部。
形成在焊接部分上的焊珠可以从罐状壳体的外侧向内形成。
技术效果
根据本发明的纽扣型二次电池可以包括：电极组件，其中电极和隔膜交替层叠；罐状壳体，在该罐状壳体中电极组件容纳在内部容纳空间中；以及电极接头，其具有连接到电极组件的电极的一侧和通过焊接连接到罐状壳体的另一侧，其中，出现在电极接头焊接到罐状壳体的焊接部分处的焊接图案具有圆形和除圆形之外的附加形状，以显著提高电极接头焊接到罐状壳体上的焊接强度，从而提供具有通过机械测试的高水平的抗冲击性的状态。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池的立体图。
图2是沿图1的线A-A截取的截面图。
图3是例示了根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池的焊接图案的平面图。
图4是例示了根据本发明的实施方式2的纽扣型二次电池的焊接图案的平面图。
图5是示出了焊接强度测试结果的实验结果表。
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方式，以便本领域普通技术人员能够容易地实施本发明。然而，本发明可以以若干种不同的形式实施并且不受以下示例的限制或约束。
为了清楚地解释本发明，已经省略了与说明书无关的部分或可能不必要地掩盖本发明的主旨的相关已知技术的详细描述，并且在本说明书中，向各幅附图中的部件添加了附图标记。在这种情况下，在整个说明书中，相同或相似的附图标记被分配给相同或相似的元件。
同样，本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被限制性地解释为普通含义或基于字典的含义，而应该在发明人可以恰当地定义术语的概念来以最好的方式描述和解释他或她的发明的基础上，被解释为符合本发明范围的含义和概念。
实施方式1
图1是根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池的立体图。图2是沿图1的线A-A截取的截面图。图3是例示了根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池的焊接图案的平面图。
参照图1至图3，根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100可以是具有圆柱形状的电池，圆柱形状的电池的直径可以大于电池的高度。
根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100可以包括电极组件130、罐状壳体110和电极接头150。电极组件130可以具有其中电极131和隔膜133交替层叠的形状。罐状壳体110可以是金属壳体，在该金属壳体中电极组件130容纳在内部容纳空间中。电极接头150可以是电极组件130的电极131的电流传输到外部端子所经过的部分，并且可以具有连接到电极组件130的电极131的一侧以及通过焊接连接到罐状壳体110的另一侧。
在根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100中，具体而言，电极接头150被焊接到罐状壳体110，并且出现在焊接部分113处的焊接图案190包括圆形191和除了圆形191之外的附加形状193，焊接部分113是电极接头150焊接到罐状壳体110的部分。附加形状193可以形成为增加电极接头150的焊接强度。
图3是当从上面观察时根据图1的本发明的实施方式1的二次电池的平面图，并且示出了焊接图案190的具体形状。在根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100中，圆形191也可以是一侧开口的圆形191。当圆形191被设置为具有闭合曲线的圆形使得其一侧不开口时，出现被进行双重焊接的区域。因此，为了防止这种现象，圆形191可以是一侧开口的圆形。
另外，在根据本发明实施方式1的纽扣型二次电池100中，焊接图案190的圆形191中的开口部分的开口角度α可以小于120度。在图3中，示出了阿尔法(α)。开口部分的开口角度小于120度的含义可能表示图3中所示的阿尔法(α)小于120度。角度阿尔法(α)可以是当从圆的中心点向圆形191的两端绘制直线时由两条直线形成的角度。当圆形191的开口部分的开口角度α小于120度时，这意味着圆形的焊接长度变得更长，因此可以获得进一步提高焊接强度的效果。另外，焊接图案190的圆形191中的开口部分的开口角度α可以是30度以上。当开口角度α为30度以上时，圆形191附接至罐状壳体110的力可不减弱。也就是说，随着开口角α增大，由于圆形191连接到罐状壳体110的部分的数量增加，所以圆形191附接到罐状壳体110的力可以很大。在根据本发明实施方式1的纽扣型二次电池100中，焊接图案190可以包括附加形状193，并且附加形状193可以是线段的形式。该附加形状193也可以在上述圆形191的内侧。在图3中详细例示了附加形状193的外观。
具体地说，在根据本发明实施方式1的纽扣型二次电池100中，圆形191可以是一侧开口的圆形191，并且附加形状193可以以线段的形式形成在圆形191的内部。另外，线段的形式的附加形状193的一端可以面对圆形191的开口部分。另外，线段的形式的附加形状193可以具有穿过圆形191的圆的中心点的形状。这里，圆形的直径可以具有范围为1.0mm和2.0mm的值。另外，圆形线的粗细可以具有范围为100um和150um的值。此外，附加形状的端部可以在由圆形绘制的虚拟圆的范围内。因此，可以显著提高电极接头焊接到罐状壳体的焊接强度。
另外，焊接图案190可以基于线段的形式的附加形状193具有对称形状。当焊接图案190具有对称形状时，可以实现更牢固和稳定的焊接强度。
图2是在对罐状壳体110进行焊接以形成焊接图案190的状态下沿图1的线A-A截取的截面图。也就是说，可以通过图2更详细地掌握焊接图案190的方法和形状。
在根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100中，罐状壳体110可以包括上罐(未示出)和下罐111。在图2中，未示出上罐，仅示出了下罐111。电极组件130容纳在下罐111中。电极组件130可以是其中电极131和隔膜133交替层叠以卷绕的果冻卷型电极组件130。
电极组件130可以设置成卷绕轴垂直于下罐111的底部114的形状。中心孔135可以形成在果冻卷型电极组件130的中心。如图2所示，其中容纳电极组件130的下罐111可以上下颠倒。此外，下罐111可以在通过使用夹具J从下方支撑的同时被焊接。
夹具J可以插入电极组件130的中心孔135中，并且夹具J可以从下向上支撑与下罐111的底部114的内表面接触的电极接头150。电极接头150可以通过夹具J的支撑与下罐111的内表面紧密接触。另外，激光L可以从下罐111的外部照射到下罐111的底部114，以进行电极接头150和下罐111的底部114的焊接。当如上所述地形成焊接图案190时，焊接图案190可以形成在下罐111的底部114上，并且焊接图案190也可以形成在与形成电极组件130的中心孔135的位置相对应的位置处。在这种情况下，下罐111的底部114可以形成负极端子，并且焊接到底部114的电极接头150可以是负极接头。
另外，形成在焊接部分113上的焊珠可以从罐状壳体110的外侧向内形成。
具体地说，由于激光L照射到下罐111的外侧以将下罐111焊接到下罐111的内部的电极接头150，所以焊珠可以从下罐111的底部114的外侧向内形成。
如上所述，在根据本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100中，可以显著提高电极接头150焊接到罐状壳体110的焊接强度。因此，可以实现具有通过机械测试的高水平的耐冲击性的状态的纽扣型二次电池100。
实施方式2
图4是例示了根据本发明的实施方式2的纽扣型二次电池的焊接图案的平面图。图4是以与图3相同方式示出的根据示例2的焊接图案的平面图。
根据本发明的实施方式2与实施方式1的不同之处在于：以不同方式形成焊接图案290的附加形状293。
与实施方式1重复的内容将尽可能省略，并且实施方式2将重点描述不同之处。也就是说，显而易见的是，如有必要，在实施方式2中未描述的内容可以视为实施方式1的内容。
参照图4，即使在根据本发明实施方式2的纽扣型二次电池中，焊接图案290也可以具有一侧开口的圆形291。另外，在根据本发明实施方式2的纽扣型二次电池中，焊接图案290的圆形291中的开口部分的开口角度可以小于120度。当圆形291的开口部分的开口角度小于120度时，这意味着焊接长度变得尽可能更长，因此可以获得进一步提高焊接强度的效果。
即使在实施方式2中，焊接图案290包括可以为线段的形式的附加形状293。然而，在该实施方式2中，可以形成两个线段的形式的附加形状293。当然，可以形成多于两个线段的形式的附加形状293。此外，附加形状293可以彼此并排。
该附加形状293也可以在上述圆形291的内部。在图4中详细例示了附加形状293的外观的示例。
具体地说，在根据本发明实施方式2的纽扣型二次电池中，圆形291可以是一侧开口的圆形291，并且两个附加形状293可以以两条线段的形式形成在圆形291的内部。另外，线段的形式的每个附加形状293的一端可以面对圆形291的开口部分。此外，线段的形式的两个附加形状293可以具有相同的长度。
另外，包括圆形291和线段的形式的两个附加形状293的根据实施方式2的焊接图案290可以具有在左右方向上对称的形状。也就是说，左侧和右侧可以相对于两个附加形状293之间的虚拟中心垂直线对称。当焊接图案290具有对称形状时，可以实现更牢固和稳定的焊接强度。
<实验结果>
图5是示出了焊接强度实验结果的实验结果表。这是对机械测试进行翻滚转测试的结果。图5的表示出了在对大约10个样品进行翻转实验后发现有缺陷焊接的样品数量。
参照图5，样品①、②、⑤是根据比较例的焊接图案，样品③、④是根据实施方式的焊接图案。样品①表示根据比较例1的焊接图案，样品②表示根据比较例2的焊接图形，并且样品⑤表示根据比较例3的焊接图案。样品③表示根据本发明实施方式1的焊接图案，并且样品④表示根据本发明实施方式2的焊接图案。
在用根据比较例1的焊接图案进行焊接的情况下，直到第2次实验为止都没有缺陷样品出现，但在第3次实验中10个样品中有2个样品有缺陷，并且在第4次实验中，9个样品中有1个样品有缺陷。
在用根据比较例2的焊接图案进行焊接的情况下，直到第1次实验为止都没有缺陷样品出现，但在第2次实验中10个样品中有1个样品有缺陷，在第3次实验中10个样品中有3个样品有缺陷，并且在第4次实验中10个样品中有1个样品有缺陷。
在实施方式1和实施方式2中，即使在实验进行到第四次之后，也没有发现有缺陷的样品。也就是说，在实施方式1和实施方式2中，可以看出焊接强度显著提高。
在比较例3的情况下(其是没有圆形的焊接图案的情况)，并且在这种情况下，可以看出从第1次实验到第4次实验都出现了有缺陷的样品。此外，可以看出，从第3次或更多次的实验开始10个样品当中的全部10个样品都是有缺陷的。
因此，可以看出，没有圆形的焊接图案在测试对象当中具有最弱的焊接强度。
虽然已经参照具体实施方式描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。
[附图标记]
100：纽扣型二次电池
110：罐状壳体
111：下罐
113：焊接部分
114：底部
130：电极组件
131：电极
133：隔膜
135：中心孔
150：电极接头
190、290：焊接图案
191、291：圆形
193、293：附加形状
L：激光
J：夹具。

Claims (14)

1.一种纽扣型二次电池，该纽扣型二次电池包括：
电极组件，在该电极组件中电极和隔膜交替层叠；
罐状壳体，该罐状壳体具有容纳所述电极组件的内部容纳空间；以及
电极接头，该电极接头具有连接到所述电极组件的每个电极的一侧和通过焊接连接到所述罐状壳体的另一侧，
其中，出现在所述电极接头焊接到所述罐状壳体的焊接部分处的焊接图案包括圆形和除圆形之外的附加形状。
2.根据权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，所述圆形包括一侧开口的圆形。
3.根据权利要求2所述的纽扣型二次电池，其中，所述焊接图案的所述圆形中的开口部分的开口角度的范围是30度以上且小于120度。
4.根据权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，所述附加形状以线段的形式形成。
5.根据权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，所述附加形状形成在所述圆形的内部。
6.根据权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，所述圆形包括一侧开口的圆形，
所述附加形状形成在所述圆形的内部，并且
所述线段的一端面对所述圆形的开口部分。
7.根据权利要求6所述的纽扣型二次电池，其中，所述圆形的直径具有范围在1.0mm至2.0mm的值。
8.根据权利要求6所述的纽扣型二次电池，其中，所述圆形的粗细具有范围在100um至150um的值。
9.根据权利要求6所述的纽扣型二次电池，其中，所述附加形状的端部在由所述圆形绘制的虚拟圆的范围内。
10.根据权利要求6所述的纽扣型二次电池，其中，所述焊接图案基于所述线段的形式的所述附加形状具有对称形状。
11.根据权利要求6所述的纽扣型二次电池，其中，形成至少两个线段的形式的附加形状，并且
所述附加形状彼此并排。
12.根据权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，所述罐状壳体包括上罐和下罐，
所述电极组件包括其中所述电极和所述隔膜交替层叠以卷绕的果冻卷型电极组件，
在所述果冻卷型电极组件的卷绕中心形成中心孔，并且
所述焊接图案形成在与形成有中心孔的位置相对应的位置。
13.根据权利要求12所述的纽扣型二次电池，其中，所述焊接图案形成在所述下罐的底部。
14.根据权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，形成在所述焊接部分上的焊珠从所述罐状壳体的外侧向内形成。
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