CN115548406A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供了一种二次电池，所述二次电池包括：电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔膜；罐，具有封闭的上表面和敞口的下表面，用于容纳电极组件，上表面中有铆接开口，罐电连接到第一电极板；铆接端子，在铆接开口中并且电连接到第二电极板；垫圈，在罐与铆接端子之间；以及盖板，密封罐的下表面。

Description

二次电池
技术领域
本公开的实施例的方面涉及一种二次电池。
背景技术
与未被设计为可再充电的一次电池不同，二次电池被设计为重复地充电和放电。小容量二次电池广泛用于诸如智能电话、功能电话、平板计算机、笔记本计算机、数码相机、摄像机等的便携式小型电子装置中，而大容量二次电池通常用于驱动混合动力车辆、电动车辆等的电动机。
二次电池可以包括包含正极和负极的电极组件、容纳电极组件的壳体(例如，罐)、连接到电极组件的端子等。根据其壳体类型和形状，二次电池可以是圆柱形、棱柱形或袋型。
在该背景技术部分中公开的以上信息是为了增强对本公开的背景技术的理解，因此，其可以包括不构成现有技术的信息。
发明内容
本公开的实施例提供了一种其中负极和正极都设置在罐的一个表面的二次电池。
本公开还提供了一种可以在组装状态下平稳地释放压力而不通过汇流条干扰安全排气孔的二次电池。
本公开还提供了一种表现出足够的密封强度和改善的焊接质量的二次电池。
根据本公开的实施例的二次电池包括：电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔膜；罐，具有封闭的上表面和敞口的下表面，用于容纳电极组件，罐电连接到第一电极板并且在上表面中具有铆接开口(例如，铆接孔)；铆接端子，在铆接开口中并且电连接到第二电极板；垫圈，在罐与铆接端子之间；以及盖板，密封罐的下表面。
铆接端子可以包括：轴，穿过铆接开口延伸(或插入)；第一凸缘，从轴的上端径向向外延伸；以及第二凸缘，从轴的下端径向向外延伸。
垫圈可以包括：第一构件，在罐的上表面与第一凸缘之间；第二构件，在罐的上表面与第二凸缘之间；以及第三构件，在铆接开口与轴之间。
二次电池还可以包括：增强板，具有高于铆接端子的刚度并且在第二凸缘与第二构件之间。
第一凸缘的直径与罐的上表面的直径的比率可以在10％至65％的范围内。
盖板可以包括安全排气孔或脱气结构。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的二次电池的示意图。
图2至图5示出了在根据本公开的实施例的二次电池中安装铆接端子的工艺。
图6是根据本公开的另一实施例的二次电池的示意图。
图7至图9示出了在根据本公开的另一实施例的二次电池中安装铆接端子的工艺。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。
提供本公开的实施例以更完整地解释本公开。以下实施例可以以许多不同的形式实施，并且本公开不应被解释为限于在此阐述的实施例。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公开的方面和特征。
在附图中，为了简洁和清楚，可以夸大各种组件的尺寸或厚度。同样的附图标记始终表示同样的元件。如在此使用的，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，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，或者元件A和元件B之间可以存在居间元件C，使得元件A和元件B彼此间接连接。
在此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。如在此所使用的，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“具有”、“包括”或“包含”和其变型用在本说明书中时，说明存在所陈述的特征、数目、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或更多个其他特征、数目、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
另外，在描述本公开的实施例时，“可以”的使用涉及“本公开的一个或多个实施例”。诸如“……中的至少一个”的表述在元素列表之前时，修饰整列元素，而不修饰所述列中的个别元素。如在此使用的，术语“使用”和其变型可以被认为分别与术语“利用”和其变型同义。如在此所使用的，术语“基本上”、“约”和类似术语用作近似术语而不用作程度术语，并且旨在考虑本领域普通技术人员将认识到的测量值或计算值的固有偏差。
将理解的是，尽管在此可以使用术语第一、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的限制。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。
为了便于描述，在此可以使用例如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等的空间相对术语来描述如图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解的是，除了涵盖图中示出的方位之外，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”的元件将被定向为“在”其他元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以涵盖在……上方和在……下方两种方位。
图1是根据本公开的实施例的二次电池100的示意图。
参照图1，根据本公开的实施例的二次电池100包括电极组件110、罐120、铆接端子130、垫圈140和盖板150。
电极组件110包括第一电极板、第二电极板和隔膜。第一电极板可以是负极板和正极板中的任何一个。当第一电极板是负极板时，第一电极板可以包括例如但不限于负极涂覆部分和负极未涂覆部分，在负极涂覆部分中，负极活性物质涂覆在由薄导电金属板(例如铜或镍箔，或者铜或镍网)制成的负极集流板上，在负极未涂覆部分处未涂覆负极活性物质。在此，负极活性物质可以由例如但不限于碳基物质、Si、Sn、氧化锡、锡合金化合物、过渡金属氧化物、锂金属亚硝酸盐或金属氧化物制成。
第二电极板可以是负极板和正极板中的另一个。如上所述，当第一电极板是负极板时，第二电极板可以是正极板。在该实施例中，第二电极板可以包括正极涂覆部分和正极未涂覆部分，在正极涂覆部分中，正极活性物质涂覆在由具有优异导电性的薄金属板(例如铝箔或铝网)制成的正极集流板上，在正极未涂覆部分处未涂覆正极活性物质。在此，正极活性物质可以是例如但不限于硫属化合物，例如，诸如LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNiMnO2等的复合金属氧化物。隔膜置于第一电极板与第二电极板之间，以防止第一电极板与第二电极板之间的短路。隔膜可以由例如但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯的多孔共聚物等制成。此外，隔膜可以比第一电极板和第二电极板大，以有效地防止第一电极板与第二电极板之间的短路。电极组件110可以以所谓的果冻卷的形式卷绕。
罐120具有圆柱形形状，该圆柱形形状具有封闭的表面(例如，上表面)和敞口的(开口的)表面(例如，下表面)。罐120容纳电极组件110并且可以电连接到电极组件110的第一电极板。如上所述，当电极组件110的第一电极板是负极板时，罐120将具有负极性。此外，罐120具有形成在一个表面中(即，在上表面中)的铆接孔(例如，铆接开口)121，用于安装稍后将描述的铆接端子130。铆接孔121被示出为定位在罐120的上表面的中心处，但是铆接孔121可以定位为远离(或偏离)罐120的上表面的中心。然而，为了便于描述，以下描述将针对其中铆接孔121如图中所示位于罐120的上表面的中心的实施例进行。
铆接端子130安装在罐120中的铆接孔121中。铆接端子130以铆接的方式安装并且具有铆接形状。例如，铆接端子130可以包括穿过罐120中的铆接孔121插入的轴131、从轴131的上端径向向外延伸超过铆接孔121的边缘的第一凸缘132以及从轴131的下端径向向外延伸超过铆接孔121的边缘的第二凸缘133。因此，铆接端子130通过第一凸缘132不会从铆接孔121向下分离，并且通过第二凸缘133不会从铆接孔121向上分离。此外，铆接端子130可以电连接到电极组件110的第二电极板。如上所述，当电极组件110的第二电极板是正极板时，铆接端子130将具有正极性。
垫圈140使罐120和铆接端子130彼此电绝缘。为此，垫圈140可以包括设置在罐120的上表面与铆接端子130的第一凸缘132之间的第一构件(例如，第一部分)141、设置在罐120的上表面与第二凸缘133之间的第二构件(例如，第二部分)142以及设置在罐120中的铆接孔121(例如，罐120的铆接孔121的边缘)与铆接端子130的轴131之间的第三构件(例如，第三部分)143。在图中，第一构件141、第二构件142和第三构件143被示出为一体地形成，但是它们可以单独形成。然而，为了便于描述，以下描述将针对其中第一构件141、第二构件142和第三构件143如图中所示一体地形成的实施例进行。另外，为了稳定的绝缘，第一构件141可以形成为比第一凸缘132大，即，比第一凸缘132在径向上向外，并且第二构件142可以形成为比第二凸缘133大，即，比第二凸缘133在径向上向外宽。
图2至图5示出了根据本公开的实施例的将铆接端子130安装在二次电池100中的工艺。
图2和图3示出了从罐120的外部固定铆接端子130的工艺。参照图2，在铆接端子130中，第一凸缘132平行于轴131延伸，并且第二凸缘133预形成为相对于轴131以直角延伸。此外，在垫圈140中，与在铆接端子130中一样，第一构件141也平行于第三构件143延伸，并且第二构件142预形成为相对于第三构件143以直角延伸。因此，铆接端子130和垫圈140从罐120的内部插入到罐120中的铆接孔121中，直到垫圈140的第二构件142与罐120的上表面接触(见例如图2)。接下来，铆接端子130的第一凸缘132和垫圈140的第一构件141从罐120的外部一起变形(铆接)，以完成最终的铆接形状(见例如图3)。
在另一实施例中，如图4和图5中所示，铆接端子130也可以从罐120的内部固定。参照图4，铆接端子130具有相对于轴131以直角延伸的第一凸缘132以及预形成为平行于轴131延伸的第二凸缘133。此外，在垫圈140中，与在铆接端子130中一样，第一构件141相对于第三构件143以直角延伸，并且第二构件142预形成为与第三构件143平行。因此，铆接端子130和垫圈140从罐120的外部插入到罐120中的铆接孔121中，直到垫圈140的第一构件141与罐120的上表面接触(见例如图4)。接下来，铆接端子130的第二凸缘133和垫圈140的第二构件142从罐120的内部一起变形(铆接)，以完成最终的铆接形状(见例如图5)。
铆接端子130的第一凸缘132的直径D1与罐120的上表面的直径D2的比率(D1/D2)可以在约10％至约65％的范围内。因此，在确保用于焊接汇流条的足够空间的同时，可以适当地保持密封强度。下表1中所示的测试结果表明：当罐120承受25kgf/cm2的内部压力达1分钟而没有泄漏时，测试结果被确定为“密封强度：OK”，否则为“密封强度：NG”。
【表1】
Figure BDA0003702598230000061
参照图1，在一般圆柱形二次电池100的标准中，当铆接端子130的第一凸缘132的直径(D1)与罐120的上表面的直径(D2)的比率(D1/D2)约为10％或更大时，汇流条焊接空间被确定为足够安全。此外，当铆接端子130的第一凸缘132的直径(D1)与罐120的上表面的直径(D2)的比率(D1/D2)为约65％或更小时，密封强度被确定为需要适当调节。
盖板150密封罐120的下表面。盖板150可以包括安全排气孔151，安全排气孔151被构造为在罐120内部产生过大压力时通过自动破裂或撕裂来释放(例如，排出)压力。在其他实施例中，盖板150可以包括用于在组装二次电池100时产生气体的时候去除气体的脱气结构。例如，脱气结构本身可以与本领域已知的脱气结构基本上相同，或者可以由本领域技术人员容易地从其得出，因此，将省略其详细描述。
附加垫圈160被示出为安装在罐120与盖板150之间以使二者彼此电绝缘。在该实施例中，盖板150将是电中性的。然而，盖板150不必是电中性的，在一些实施例中，盖板150可以接触罐120以具有与罐120相同的极性。
二次电池100具有安装在罐120的一侧上而不是盖板上的铆接端子130，使得负极和正极都设置在罐120的一侧上，而安全排气孔151可以设置在另一侧上，即在盖板150上(或盖板150中)。因此，通过在一侧上连接汇流条，安全排气孔151可以被自由地设计为从其相对侧平滑地释放压力，而不会以组装方式干扰汇流条。
图6是根据本公开的另一实施例的二次电池200的示意图。
当将二次电池200与二次电池100比较时，二次电池200还包括增强板270。其他部分与上述二次电池100的部分相同或基本上相同，因此可以省略其冗余描述。
参照图6，二次电池200包括电极组件210、罐220、铆接端子230、垫圈240、盖板250和增强板270。
增强板270由具有比铆接端子230的材料刚度高的材料形成，并且设置在铆接端子230的第二凸缘233与垫圈240的第二构件242之间。
图7至图9示出了在二次电池200中安装铆接端子230的工艺。参照图7，铆接端子230的第一凸缘232相对于轴231以直角延伸，并且第二凸缘233预形成为平行于轴231延伸。此外，相对于垫圈240，第一构件241、第二构件242和第三构件243单独形成。然而，在另一实施例中，第一构件241、第二构件242和第三构件243可以一体地形成。然而，为了便于理解，以下描述将针对其中第一构件241、第二构件242和第三构件243单独形成的实施例进行。在该实施例中，第一构件241和第二构件242可以具有环形形状。此外，第三构件243的上端可以在径向方向上略微向外突出，以被铆接孔(例如，铆接开口)221稳定地支撑。因此，如图中所示，第一构件241、罐220的上表面、第二构件242和增强板270从上方顺序地定位，并且铆接端子230和第三构件243从罐220的外部一起插入罐220中的铆接孔221中(见例如图7和图8)。接下来，铆接端子230的第二凸缘233从罐220的内部变形(铆接)以完成最终铆接形状(见例如图9)。
在上述工艺中，铆接端子230从罐220的内部固定。作为二次电池200的另一实施例，二次电池200还可以包括用于从罐220的外部固定铆接端子230的工艺。在这样的实施例中，增强板270设置在第一凸缘232与铆接端子230的第一构件241之间。参考前面的描述，本领域技术人员可以容易地实现这样的特征，因此，可以省略其详细描述。
当铆接端子230被用作正(或负)端子时，铆接端子230应该用高纯度材料制造以改善焊接质量。然而，根据材料特性，会出现由于相对低的刚度而导致的密封强度降低的问题。通过另外地安装具有刚度高于铆接端子230的刚度的增强板270，二次电池200可以具有改善的密封强度。
如上所述，根据本公开的实施例，圆柱形罐具有一个封闭面和一个开口面以电连接到电极组件的第一电极板，并且铆接端子以铆接的方式安装在罐的一个面(例如，封闭面)上以电连接到电极组件的第二电极板，从而在罐的一个表面上设置负极和正极。盖板密封罐的另一面(例如，开口面)，并且盖板可以包括安全排气孔。因此，当汇流条在封闭面处连接时，安全排气孔可以被自由地设计为从其相对的开口面平滑地释放压力，而不会以组装的方式干扰汇流条。
此外，通过增加刚度比铆接端子高的增强板，当铆接端子由高纯度材料制成以改善焊接质量时，可以保持密封强度。
前述实施例是用于实施根据本公开的二次电池的示例，并且本公开不限于上述实施例。本领域技术人员将理解的是，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本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 (6)

1.一种二次电池，所述二次电池包括：
电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔膜；
罐，具有封闭的上表面和敞口的下表面以容纳所述电极组件，所述上表面中有铆接开口，所述罐电连接到所述第一电极板；
铆接端子，在所述铆接开口中并且电连接到所述第二电极板；
垫圈，在所述罐与所述铆接端子之间；以及
盖板，密封所述罐的所述下表面。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述铆接端子包括：
轴，穿过所述铆接开口延伸；
第一凸缘，从所述轴的上端径向向外延伸；以及
第二凸缘，从所述轴的下端径向向外延伸。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述垫圈包括：
第一构件，在所述罐的所述上表面与所述第一凸缘之间；
第二构件，在所述罐的所述上表面与所述第二凸缘之间；以及
第三构件，在所述铆接开口与所述轴之间。
4.根据权利要求3所述的二次电池，所述二次电池还包括：增强板，具有比所述铆接端子的刚度高的刚度并且在所述第二凸缘与所述第二构件之间。
5.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述第一凸缘的直径与所述罐的所述上表面的直径的比率在10％至65％的范围内。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述盖板包括安全排气孔或脱气结构。
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