CN116190938A - 电极端子的铆接结构、包括它的电池单元、电池组及汽车 - Google Patents

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Abstract

电极端子的铆接结构、包括它的电池单元、电池组及汽车。本发明提供电极端子的铆接结构、包括它的圆筒形电池单元、电池组及汽车，电极端子的铆接结构包括：电池罐，其一侧被开放；电极端子，其通过形成于上述电池罐的底部的通孔而铆接；及垫片，其设置于上述电极端子与上述通孔的外径之间，上述垫片包括氟树脂。

Description

电极端子的铆接结构、包括它的电池单元、电池组及汽车
技术领域
本申请主张2021年11月26日向韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2021-0165315号、2022年7月18日向韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2022-0088341号及2022年7月18日向韩国专利局提交的国际申请第PCT/KR2022/010446号的申请日的权益，相应韩国专利申请及国际申请文献中公开的所有内容包括在本说明书中。
本发明涉及电极端子的铆接结构及包括它的电池单元(battery cell)、电池组(battery pack)及汽车。
背景技术
基于产品群的适用方便性高且具有高能量密度等电特性的二次电池不仅应用于便携式设备，而且还广泛应用于通过电驱动源驱动的电动汽车(EV，Electric Vehicle)、混合动力汽车(HEV，Hybrid Electric Vehicle)等。
这样的二次电池不仅具有能够大幅度减少化石燃料的使用的首要的优点，还具有完全不会随着使用能源而产生副产物的优点，因此作为环保及提高能源效率的新能源备受瞩目。
目前广泛使用的二次电池的种类有锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。这样的单位二次电池单元的工作电压为约2.5V～4.5V。因此，在需要比其更高的输出电压的情况下，将多个电池单元串联连接而构成电池组。并且，根据电池组所需的充放电容量而将多个电池单元并联连接而构成电池组。因此，包括在上述电池组的电池单元的数量及电连接形态根据所需的输出电压及/或充放电容量而设定为多种方式。
另外，作为二次电池单元的种类，具有圆筒形、棱柱形及袋形电池单元。上述电池单元可以是圆筒形电池单元。上述电池单元将绝缘体即分离膜夹在阳极与阴极之间并将其卷取而形成果冻卷(jelly roll)状的电极组件，将此与电解质一起嵌入电池罐的内部而构成电池。并且在阳极及阴极各自的无涂层部连接有带状的电极极耳(tap)，电极极耳将电极组件和露出于外部的电极端子之间电连接。作为参考，阳极电极端子将电池罐的开放口密封的密封体的盖板，阴极电极端子为电池罐。
但是，根据具备这样的结构的以往的电池单元，电流集中到与阳极无涂层部及/或阴极无涂层部结合的带状的电极极耳，因此存在电阻大，发热多且集电效率不好的问题。
在具备18650或21700的形状系数(form factor)的小型圆筒形电池单元中电阻和发热不成为大问题。但是，为了将圆筒形电池单元应用于电动汽车而增加形状系数的情况下，在急速充电过程中在电极极耳周边产生较多的热，导致圆筒形电池单元起火的问题。
为了解决这样的问题，公开了具备如下结构的电池单元(所谓无极耳(Tab-less)电池单元)：设计成在果冻卷类型的电极组件的上端及下端分别设置阳极无涂层部及阴极无涂层部，在这样的无涂层部焊接集电板而改善集电效率。
图1至图3是示出无极耳电池单元的制造过程的图。图1示出电极板的结构，图2示出电极板的卷取工序，图3示出在无涂层部的弯折面焊接集电板的工序。图4是沿着长度方向Y而切割无极耳电池单元的截面图。
参照图1至图4，阳极板10和阴极板11具备在片状的集电体20涂布活性物质21的结构，沿着卷取方向X而在一方的长边侧包括无涂层部22。
如图2所示，电极组件A是将阳极板10和阴极板11与2张分离膜12一起依次层叠之后向一个方向X卷取而制得的。此时，阳极板10和阴极板11的无涂层部配置在彼此相反的方向上。
在卷取工序之后，阳极板10的无涂层部10a和阴极板11的无涂层部11a向芯部侧弯折。在其之后，在无涂层部10a、11a分别焊接集电板30、31而进行结合。
阳极无涂层部10a和阴极无涂层部11a上未结合有其他的电极极耳，集电板30、31连接到外部的电极端子，电流通道沿着电极组件A的卷取轴方向(参照箭头)而形成为较大的截面积，因此具备降低电池单元的电阻的优点。因为电阻与流动电流的通路的截面积成反比。
但是，圆筒形电池单元的形状系数增加且急速充电时如果充电电流的大小变大，则在无极耳电池单元中也还会重新出现发热问题。
具体地，如图4所示，以往的无极耳电池单元40包括电池罐41和密封体42。密封体42包括盖板42a、密封垫片42b及连接板42c。密封垫片42b包围盖板42a的边缘并通过压接(crimping)部43而被固定。另外，电极组件A为了防止上下游动而通过卷边(beading)部44而固定于电池罐41内。
通常，阳极端子为密封体42的盖板42a，阴极端子为电池罐41。因此，结合到阳极板10的无涂层部10a的集电板30通过带状的引线45而电连接到附着于盖板42a的连接板42c。另外，结合到阴极板11的无涂层部11a的集电板31电连接到电池罐41的底部。绝缘子(insulator)46将集电板30覆盖而防止极性不同的电池罐41和阳极板10的无涂层部10a彼此接触而引起短路。
在将集电板30连接到连接板42c时使用带状的引线45。引线45独立地附着到集电板30或与集电板30一体地形成。但是，引线45为厚度薄的带状，因此截面积小而在流动急速充电电流的情况下发生较多的热。另外，在引线45发生的过度的热被传递到电极组件A侧而将分离膜12收缩，从而引起热失控的主要原因即内部短路。
引线45又在电池罐41内占据相当大的设置空间。因此，包括引线45的电池单元40的空间效率性低，因此提高能量密度是有限的。
不仅如此，为了将以往的无极耳电池单元40串联及/或并联连接，需要在密封体42的盖板42a和电池罐41的底面连接母线部件，因此空间效率性下降。搭载于电动汽车的电池组包括数百个电池单元40。因此，电气性配线的非效率性在电动汽车的组装过程及电池组的维修时也相当麻烦。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是在上述以往技术的背景下研发的，本发明的目的在于改善电池单元的电极端子结构而增加电池罐内的空间效率性而降低电池单元的内部电阻并增加能量密度。
本发明的又一个技术课题在于改善电池单元的电极端子结构，扩大电流通道的截面积，从而改善在急速充电时产生的内部发热问题。
本发明的又一个技术课题在于提供一种在电池单元的一侧执行用于进行电池单元的串联及/或并联连接的电气性配线作业的改善的结构的电池单元。
本发明的又一个技术课题在于提供一种利用具备改善的结构的电池单元而制造的电池组和包括它的汽车。
但是，本发明要解决的技术课题不限于上述课题，本领域技术人员可从下面的发明的说明清楚地理解在此未提及的其他课题。
用于解决课题的手段
本发明的一个实施方式提供一种电极端子的铆接结构，其包括：电池罐，其一侧被开放；电极端子，其通过形成于上述电池罐的底部的通孔而铆接；及垫片，其设置于上述电极端子与上述通孔的外径之间，
上述电极端子包括：主体部，其插入到上述通孔；外部凸缘部，其从通过上述底部的外部面而露出的上述主体部的一侧周围沿着上述外部面而延伸；及内部凸缘部，其从通过上述底部的内部面而露出的上述主体部的另一侧周围朝向上述内部面而延伸，
上述垫片包括氟树脂。
本发明的一个实施方式提供一种电极端子的铆接结构，其包括：电池罐，其一侧被开放；电极端子，其通过形成于上述电池罐的底部的通孔而铆接；及垫片，其设置于上述电极端子与上述通孔的外径之间，
上述电极端子包括：主体部，其插入到上述通孔；外部凸缘部，其从通过上述底部的外部面而露出的上述主体部的一侧周围沿着上述外部面而延伸；及内部凸缘部，其从通过上述底部的内部面而露出的上述主体部的另一侧周围朝向上述内部面而延伸，
上述垫片包括：外部垫片部，其夹在上述外部凸缘部与上述底部的外部面之间；及内部垫片部，其夹在上述内部凸缘部与上述底部的内部面之间，
上述外部垫片部的厚度变化率满足下面的式1：
[式1]
0％≤[(X1-X2)/X1]×100(％)≤10％
在上述式1中，X1是常温下的上述外部垫片部的厚度，X2是100℃下放置10分钟时的上述外部垫片部的厚度。
本发明的又一个实施方式提供一种电池单元，其包括：电极组件，其由片状的第一电极板和第二电极板以夹着分离膜的状态卷取而成，并包括从两侧端部延伸而露出的上述第一电极板的无涂层部和上述第二电极板的无涂层部；本发明的实施方式的电极端子的铆接结构；及密封体，
上述电极组件收纳于上述电池罐的内部，上述第一电极板与上述电池罐电连接，上述第二电极板与上述电极端子电连接，
上述密封体将上述电池罐的开放端部密封，以能够与上述电池罐之间实现绝缘。
本发明的又一个实施方式提供一种包括至少一个如上述的电池单元的电池组及汽车。
发明效果
根据本发明的一个方面，能够改善电池单元的电极端子结构而增加电池罐内的空间效率性，从而降低电池单元的内部电阻且增加能量密度。
以往的无极耳电池单元的密封垫片设置在阳极端子即盖板与阴极端子即电池罐之间而防止短路。作为密封垫片的材料而使用以往的PP(Polypropylene：聚丙烯)或PBT(Polybutylene Terephthalate：聚对苯二甲酸丁二醇酯)的情况下，具备低熔点，因此在电池单元的能量密度增加的情况下被熔化而引起短路。
根据本发明的另一个方面，为了体现如上述的电池单元的电极端子结构而提供包括氟树脂的垫片，从而能够防止在评估外部短路时或电池单元的能量密度增加的情况下垫片在发生较高的温度的热的电极端子与电池罐之间熔化而导致短路。
根据本发明的又一个方面，能够改善电池单元的电极端子结构而扩大电流通道的截面积，从而改善在急速充电时产生的内部发热问题。
根据本发明的又一个方面，可在电池单元的一侧执行用于进行电池单元的串联及/或并联连接的电气性配线作业。
根据本发明的又一个方面，可提供利用具备改善的结构的电池单元而制造的电池组和包括它的汽车。
附图说明
本说明书中的下面的附图例示本发明的优选实施例，起到与后述的发明的详细说明一起进一步解释本发明的技术思想的作用，因此不应将本发明仅限于这些附图所示的范围而进行解释。
图1是示出以往的无极耳电池单元中使用的电极板的结构的俯视图。
图2是示出包括在以往的无极耳电池单元中的电极组件的卷取工序的图。
图3是示出图2的电极组件中在无涂层部的弯折面焊接集电板的工序的图。
图4是将以往的无极耳电池单元沿着长度方向Y切割的截面图。
图5是示出本发明的实施例的电极端子的铆接结构的截面图。
图6是在图5中用虚线圆表示的部分的放大截面图。
图7是将本发明的一个实施例的电池单元沿着长度方向Y而切割的截面图。
图8是例示性地示出本发明的优选的实施例的电极板结构的俯视图。
图9是沿着长度方向Y而切割将本发明的实施例的电极板的无涂层部的分切结构应用于第一电极板及第二电极板的电极组件的截面图。
图10是沿着长度方向Y而切割本发明的实施例的无涂层部弯折的电极组件的截面图。
图11是示出包括本发明的实施例的电池单元的电池组的概略性结构的图。
图12是示出包括本发明的实施例的电池组的汽车的概略性结构的图。
图13是示出在本发明的比较例的垫片的情况下电极端子的铆接结构中垫片熔化的现象的图。
图14是示出在本发明的实施例的包括氟树脂的垫片的情况下在电极端子的铆接结构中垫片未熔化的现象的图。
图15是示出沿着电池单元的长度方向Y而切割本发明的一个实施例的电极端子的铆接结构的截面的图。
(符号说明)
10：阳极板；11：阴极板；10a：阳极板的无涂层部；11a：阴极板的无涂层部；12：分离膜；20：集电体；21：活性物质；22：无涂层部；30、31：集电板；40：无极耳电池单元；41：电池罐；42：密封体；42a：盖板；42b：密封垫片；42c：连接板；43：压接部；44：卷边部；45：引线；46：绝缘子；A：电极组件；50：电极端子；50a：主体部；50b：外部凸缘部；50c：内部凸缘部；50d：平坦部；51：一侧被开放的圆筒形的电池罐；51a：电池罐侧壁的内周面；52：底部；52a：外部面；52b：内部面；53：通孔；54：垫片；54a：外部垫片部；54aT：外部垫片部的厚度；54b：内部垫片部；55：凹槽部；55a：平坦部的侧壁；55b：内部凸缘部的倾斜面；56：通孔的内侧边缘；57：与内部凸缘部相对的相对面；70：电池单元；71：电极组件；72：第一电极板的无涂层部；73：第二电极板的无涂层部；74：密封体；74a：盖板；74b：密封垫片；75：压接部；76：卷边部；76a：卷边部的内周面；77：排气槽口；78：第一集电板；78a：第一集电板的边缘；79：第二集电板；79a：中央部；80：卷芯；80'：绝缘盖；80a：焊接孔；90：电极板；91：集电体；92：活性物质层；93：无涂层部；93'：芯部侧无涂层部；93a：分切片；94：绝缘涂层；100：电极组件；101：弯折的部分；102：弯折面；200：电池组；201：圆筒形电池单元；202：组外壳。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。在进行说明之前，对于本说明书及权利要求书中使用的术语和单词不应限定为通常的含义或词典中的含义而解释，鉴于为了以最佳的方法说明自身的发明，发明人可以适当地定义术语概念的原则，应该解释为符合本发明技术思想的含义及概念。
因此，在本说明书中记载的实施例和附图中示出的结构仅为本发明的最优选的一个实施例，并不是代表本发明的全部技术思想，应该理解在提交本申请的时间点可以存在能够代替这些的各种均等物和多个变形例。
并且，为了帮助理解发明，有时会夸张示出附图中一部分构成要件的尺寸，而并非按照实际的比例示出。并且，在彼此不同的实施例中，对于相同的构成要件赋予相同的符号。
本发明的一个实施方式提供一种电极端子的铆接结构，其包括：电池罐，其一侧被开放；电极端子，其通过形成于上述电池罐的底部的通孔而铆接；及垫片，其设置于上述电极端子与上述通孔的外径之间，
上述电极端子包括：主体部，其插入到上述通孔；外部凸缘部，其从通过上述底部的外部面而露出的上述主体部的一侧周围沿着上述外部面而延伸；及内部凸缘部，其从通过上述底部的内部面而露出的上述主体部的另一侧周围朝向上述内部面而延伸，
上述垫片包括氟树脂。
本发明的实施例的电池单元包括铆接于电池罐的底部的电极端子。
图5是示出本发明的实施例的电极端子50的铆接结构的截面图，图6是用虚线圆所示的部分的放大截面图。
参照图5及图6，实施例的电极端子50的铆接结构包括：圆筒形的电池罐51，其一侧被开放；电极端子50，其通过形成于电池罐51的底部52的通孔53而铆接；及垫片54，其设置于电极端子50与通孔53的外径之间。
电池罐51由导电性金属材质构成。在一例中，电池罐51由钢材构成，本发明不限于此。
电极端子50由导电性金属材质构成。在一例中，电极端子50由铝构成，但本发明不限于此。
优选为，电极端子50包括：主体部50a，其插入到通孔53；外部凸缘部50b，其从通过电池罐51的底部52的外部面52a而露出的主体部50a的一侧周围沿着外部面52a而延伸；及内部凸缘部50c，其从通过电池罐51的底部52的内部面52b而露出的主体部50a的另一侧周围朝向内部面52b而延伸。
垫片54包括氟树脂。上述氟树脂由绝缘性及/或具备弹性的高分子树脂构成。在一例中，氟树脂包括选自由PFA(Perfluoroalkoxy：全氟烷氧基)及PTFE(Polytetrafluoroethylene：聚四氟乙烯)构成的组的1种以上，但本发明不限于此。
在一例中，氟树脂的熔点为约280℃以上，优选为约290℃以上，更优选为约300℃以上。氟树脂的熔点满足上述范围时，即便电池单元的能量密度增加，垫片也不会熔化，因此能够防止短路。
本发明的一个实施方式提供电极端子的铆接结构，其包括：电池罐，其一侧被开放；电极端子，其通过形成于上述电池罐的底部的通孔而铆接；及垫片，其设置于上述电极端子与上述通孔的外径之间，
上述电极端子包括：主体部，其插入到上述通孔；外部凸缘部，其从通过上述底部的外部面而露出的上述主体部的一侧周围沿着上述外部面而延伸；及内部凸缘部，其从通过上述底部的内部面而露出的上述主体部的另一侧周围朝向上述内部面而延伸，
上述垫片包括：外部垫片部，其夹在上述外部凸缘部与上述底部的外部面之间；及内部垫片部，其夹在上述内部凸缘部与上述底部的内部面之间，
上述外部垫片部的厚度变化率满足下面的式1。
[式1]
0％≤[(X1-X2)/X1]×100(％)≤10％
在上述式1中，X1是常温下的上述外部垫片部的厚度，X2是100℃下放置10分钟时的上述外部垫片部的厚度。
根据一个方面，垫片54包括：外部垫片部54a，其夹在外部凸缘部50b与电池罐51的底部52的外部面52a之间；及内部垫片部54b，其夹在内部凸缘部50c与电池罐51的底部52的内部面52b之间。
根据本发明的追加的实施方式，外部垫片部54a的厚度变化率满足下面的式1。
[式1]
0％≤[(X1-X2)/X1]×100(％)≤10％
在上述式1中，X1是常温下的上述外部垫片部的厚度54aT，X2是100℃下放置10分钟时的上述外部垫片部的厚度54aT。
上述常温是指，在20℃至25℃下选择的一个温度，例如，可以为21℃至24℃、22℃至23℃、或23℃。
上述外部垫片部的厚度54aT是指，在与上述电池罐的底部的外部面52a垂直的方向上的厚度，可利用3D形状测量仪对沿着长度方向Y切割电池单元201的截面拍摄图像而测量该厚度。
图15是示出沿着电池单元201的长度方向Y而将本发明的一个实施例的电极端子的铆接结构切割的截面的图。
参照图15，在包括上述外部垫片部54a的电极端子50的铆接结构中，利用3D形状测量仪而测量沿着长度方向Y而将包括该铆接结构的电池单元201切割的截面，由此测量外部垫片部的厚度54aT。此时，外部垫片部的厚度54aT可以是在测量的厚度中测量为最薄的部分。
外部垫片部54a的厚度变化率是指，根据温度及时间而发生的外部垫片部54a的厚度变化。在上述式1中，外部垫片部54a的厚度变化率优选为10％以下。
在上述式1中，外部垫片部54a的厚度变化率可以为10％以下、9％以下、8％以下、7％以下、6％以下或5％以下。外部垫片部54a的厚度变化率可以为0％以上、0.5％以上、1％以上、1.5％以上、2％、2.5％以上或3％以上。外部垫片部54a的厚度变化率满足上述范围时，提供在电极端子的铆接结构中不熔化的垫片54而防止垫片在电极端子与电池罐之间熔化的现象导致的短路。
根据本发明的一个实施方式，提供电极端子的铆接结构，其中，上述垫片54包括氟树脂。上述垫片54包括氟树脂，从而能够将外部垫片部54a的厚度变化最小化，由此能够防止垫片在电极端子与电池罐之间熔化的现象导致的短路。
根据本发明的一个实施方式，上述垫片54包括：外部垫片部54a，其夹在上述外部凸缘部50b与上述底部的外部面之间；及内部垫片部54b，其夹在上述内部凸缘部50c与上述底部的内部面之间，
外部垫片部54a的厚度变化率满足下面的式2。
[式2]
0％≤[(X1-X2)/X1]×100(％)≤10％
在上述式2中，X1是常温下的上述外部垫片部的厚度，X2是150℃下放置10分钟时的上述外部垫片部的厚度。
如上述，外部垫片部54a的厚度变化率表示根据温度而发生的外部垫片部54a的厚度变化。垫片54包括氟树脂，从而能够将外部垫片部54a的厚度变化最小化。
在上述式2中，外部垫片部54a的厚度变化率可以为10％以下、9.5％以下、9％以下、8.5％、8％以下、7.5％以下或7％以下。外部垫片部54a的厚度变化率可以为0％以上、1％以上、2％以上、3％以上、4％以上或5％以上。外部垫片部54a的厚度变化率满足上述范围时，提供在电极端子的铆接结构中不熔化的垫片54，由此能够防止垫片在电极端子与电池罐之间熔化的现象导致的短路。
根据本发明的一个实施方式，上述垫片54包括：外部垫片部54a，其夹在上述外部凸缘部50b与上述底部的外部面之间；及内部垫片部54b，其夹在上述内部凸缘部50c与上述底部的内部面之间，
外部垫片部54a的厚度变化率满足下面的式3。
[式3]
0％≤[(X1-X2)/X1]×100(％)≤10％
在上述式3中，X1是常温下的上述外部垫片部的厚度，X2是230℃下放置30分钟时的上述外部垫片部的厚度。
如上述，外部垫片部54a的厚度变化率是指，根据温度而发生的外部垫片部54a的厚度变化。垫片54包括氟树脂，从而能够将外部垫片部54a的厚度变化最小化。
在上述式3中，外部垫片部54a的厚度变化率可以为10％以下、9.7％以下、9.5％以下、9.3％以下或9％以下。外部垫片部54a的厚度变化率可以为0％以上、1％以上、2％以上、3％以上、4％以上、5％以上、6％以上或7％以上。当外部垫片部54a的厚度变化率满足上述范围时，提供在电极端子的铆接结构中不熔化的垫片54而防止垫片在电极端子与电池罐之间熔化的现象导致的短路。
关于包括上述氟树脂的外部垫片部54a的厚度变化率的[式1]至[式3]与如下面的表1这样不包括氟树脂的外部垫片部的厚度变化率之间存在差异。
[表1]
Figure BDA0003846829030000111
参照上述表1，上述[式1]至[式3]涉及包括氟树脂的外部垫片部54a的厚度变化率，上述外部垫片部54a包括PFA(Perfluoroalkoxy)及PTFE(Polytetrafluoroethylene)等。上述[式1]至[式3]满足上述范围时，外部垫片部54a的厚度变化率与不包括氟树脂的PP(polypropylene)的厚度变化率相比具备更小的值，因此可提供在电极端子的铆接结构中较为不熔化的垫片54。
图13是示出在本发明的比较例的以往的垫片的情况下，在电极端子的铆接结构中垫片熔化的现象的图。本发明的实施例的以往的垫片的情况下，不能承受在阳极端子侧发生的较高的温度的热而发生熔化现象。
图14是示出在本发明的实施例的包括氟树脂的垫片的情况下，在电极端子的铆接结构中垫片不熔化的现象的图。在本发明的实施例的包括氟树脂的垫片的情况下，在电池单元中产生较高的温度的热的电极端子与电池罐之间也不发生垫片熔化的现象。
根据本发明的一个实施方式，上述垫片54包括氟树脂，上述氟树脂由具备弹性的高分子树脂构成。例如，上述氟树脂包括选自由PFA(Perfluoroalkoxy)及PTFE(Polytetrafluoroethylene)构成的组中的1个以上。
根据本发明的一个实施方式，上述氟树脂的压缩强度为10Mpa以上20Mpa以下。通过D695 ASTM试验法而测量上述氟树脂的压缩强度。上述氟树脂的压缩强度是指，当上述氟树脂受到向单一方向压缩的力时，例如，当受到为了减小上述氟树脂的大小而受到的力时直到被破坏为止的最大应力。其由每个单位面积的力(N/m2或MPa)来表示。上述压缩强度与拉伸强度相反地，以能够承受为了降低大小而施加的负荷的材料的容量来抵抗压缩。
上述氟树脂的压缩强度可以为10.5Mpa以上、11Mpa以上、11.5Mpa以上、12Mpa以上。上述氟树脂的压缩强度可以为19.5Mpa以下、19Mpa以下、18.5Mpa以下、18Mpa以下。上述氟树脂的压缩强度满足上述范围时，包括上述氟树脂的垫片与不包括氟树脂而包括PP(polypropylene)的垫片相比在较高的温度条件下也能够实现良好的压缩，具备弹性，由此在制造电极端子的铆接结构时受到更大的压缩力的情况下，也具备优异的密封力，由此能够防止电解液及气体泄漏等。
根据一个方面，电极端子50还包括平坦部50d，该平坦部50d设置在通过电池罐51的底部52的内部面52b而露出的主体部50a的端部。
优选为，平坦部50d和电池罐51的底部52的内部面52b彼此平行。在此，‘平行’是指，用肉眼观察时实质上平行。
根据一个方面，内部凸缘部50c与电池罐51的底部52的内部面52b之间的角度θ为0°至60°以下。角度的大小是通过利用嵌缝(caulking)法而将电极端子50设置在电池罐51的通孔53时的嵌缝强度来决定的。在一例中，嵌缝强度越增加，角度θ可以减小到0°。当角度超过60°时，垫片54的密封效果会下降。
根据另一个方面，在内部凸缘部50c与平坦部50d之间具备凹槽部55。凹槽部55具备非对称槽的截面结构。在一例中，非对称槽大致为V字形。非对称槽包括平坦部50d的侧壁55a和与上述侧壁55a的端部连接的内部凸缘部50c的倾斜面55b。上述侧壁55a与电池罐51的底部52的内部面52b实质上垂直。‘垂直’是指，用肉眼观察时实质上垂直的情况。凹槽部55是在通过嵌缝法而将电极端子50设置于电池罐51的通孔53时通过嵌缝夹具的形状来形成的。
优选为，随着从电极端子50的主体部50a远离，内部凸缘部50c的厚度减少。
根据本发明的一个实施方式，上述垫片54包括：外部垫片部54a，其夹在上述外部凸缘部50b与上述底部的外部面之间；及内部垫片部54b，其夹在上述内部凸缘部50c与上述底部的内部面之间，上述内部垫片部54b和上述外部垫片部54a可根据位置而厚度不同。
根据另一个方面，外部垫片部54a和内部垫片部54b可根据位置而厚度不同。优选为，在内部垫片部54b的区域中，夹在与电池罐51的底部52的内部面52b连接的通孔53的内侧边缘56与内部凸缘部50c之间的区域的厚度相对地小。优选为，夹在通孔53的内侧边缘56与内部凸缘部50c之间的垫片区域中存在最小厚度地点。另外，通孔53的内侧边缘56包括与内部凸缘部50c相对的相对面57。
另一方面，对与电池罐51的底部52垂直的通孔53内壁的上端和下端进行倒角(cornercutting)处理，以朝向电极端子50而形成锥形表面。但是，通孔53的内壁的上端及/或下端变形为具备曲率的缓慢的曲面。在该情况下，能够进一步缓解在通孔53的内壁的上端及/或下端附近施加到垫片54的压力。
根据本发明的一个实施方式，上述垫片54包括：外部垫片部54a，其夹在上述外部凸缘部50b与上述底部的外部面之间；及内部垫片部54b，其夹在上述内部凸缘部50c与上述底部的内部面之间，上述内部垫片部54b延长为比上述内部凸缘部50c更长。优选为，内部垫片部54b与电池罐51的底部52的内部面52b构成0°至60°的角度，并延伸为比内部凸缘部50c更长。
在又一个方面中，以电池罐51的底部52的内部面52b为基准，平坦部50d的高度H1高于或等于内部垫片部54b的端部高度H2。另外，以电池罐51的底部52的内部面52b为基准，平坦部50d的高度H1高于或等于内部凸缘部50c的端部高度H3。
高度参数即H1、H2及H3满足上述条件时，能够防止内部凸缘部50c和内部垫片部54b与其他部件产生干扰。
在又一个方面中，以电池罐51的底部52的半径R2为基准，从电极端子50的主体部50a的中心到外部凸缘部50b的边缘为止的半径R1为10％至60％。
当R1变小时，在电极端子50焊接电气配线部件(母线)时焊接空间不足。另外，R1变大时，在除了电极端子50之外的电池罐51的底部52的外部面52a焊接电气配线部件(母线)时，焊接空间减小。
将比率R1/R2调节为10％至60％之间时，能够适当确保针对电极端子50及电池罐51的底部52的外部面的焊接空间。
另外，以电池罐51的底部52的半径R2为基准，从电极端子50的主体部50a的中心到平坦部50d的边缘为止的半径R3为4％至30％。
当R3变小时，在电极端子50的平坦部50d焊接集电板(参照图11的79)时焊接空间不足，电极端子50的焊接面积减小而增加接触电阻。另外，R3需要小于R1，当R3变大时，内部凸缘部50c的厚度变薄，内部凸缘部50c按压垫片54的力变小，由此导致垫片54的密封能力下降。
将R3/R2调整为4％至30％之间时，能够充分地确保电极端子50的平坦部50d和集电板(图11的79)的焊接面积，从而能够容易进行焊接工序，而且减少焊接区域的接触电阻，防止垫片54的密封能力下降。
根据本发明的实施例，可利用进行上下运动的嵌缝夹具而形成电极端子50的铆接结构。首先，使垫片54夹在形成于电池罐51的底部52的通孔53而插入电极端子50的预成型件(未图示)。预成型件是指铆接之前的电极端子。
接着，将嵌缝夹具插入电池罐51的内侧空间。嵌缝夹具为了将预成型件铆接来形成电极端子50，在与预成型件相对的面上具备与电极端子50的最终形状对应的槽和突起。
接着，使嵌缝夹具向下部移动，对预成型件的上部进行加压成型而将预成型件变形为铆接的电极端子50。
通过嵌缝夹具而对预成型件加压的期间，夹在外部凸缘部50b与电池罐51的底部52的外部面52a之间的外部垫片部54a弹性压缩而其厚度减小。另外，夹在通孔53的内侧边缘56与预成型件之间的内部垫片部54b的部位通过内部凸缘部50c而弹性压缩，由此厚度比其他区域更减小。特别地，内部垫片部54b的厚度集中减小的区域为图6的虚线圆所示的部分。由此，显著提高铆接的电极端子50与电池罐51之间的密封性及气密性。
优选为，以在预成型件铆接的过程中并无物理性的损坏且能够确保所希望的密封强度的方式充分地压缩垫片54。
在一例中，垫片54由聚氟乙烯构成的情况下，在将其压缩为最小厚度的位置处，垫片54的压缩率优选为60％以上。压缩率为相对于压缩前厚度的压缩前后的厚度变化的比率。
优选为，进行至少2次以上的嵌缝夹具的上下移动而阶段性地进行预成型件上部的加压成型。即，阶段性地对预成型件进行加压成型并经过多次而变形。此时，可阶段性地增加向嵌缝夹具施加的压力。这样，将施压到预成型件的应力分散到多次，从而能够防止在进行嵌缝工序的期间垫片54被损坏。特别地，夹在通孔53的内侧边缘56与预成型件之间的内部垫片部54b的部位通过内部凸缘部50c而集中压缩时垫片的损坏被最小化。
在完成利用嵌缝夹具的预成型件的加压成型之后使嵌缝夹具从电池罐51分离时，如图6所示，可获得本发明的实施例的电极端子50的铆接结构。
根据上述实施例，嵌缝夹具在电池罐51的内部通过上下运动而对预成型件的上部进行加压成型。根据情况，为了预成型件的加压成型，可使用以往技术中使用的旋转式(rotary)旋转夹具。
但是，旋转式旋转夹具以电池罐51的中心轴为基准以规定角度倾斜的状态下进行旋转运动。因此，旋转半径大的旋转式旋转夹具与电池罐51的内壁之间产生干扰。另外，电池罐51的深度大的情况下，旋转式旋转夹具的长度也与其相应地变长。在该情况下，当旋转式旋转夹具端部的旋转半径变大时，不能良好地实现预成型件的加压成型。因此，利用嵌缝夹具的加压成型比利用旋转式旋转夹具的方式更有效。
上述的本发明的实施例的电极端子50的铆接结构可适用于电池单元。
在一例中，上述电池单元包括电池罐51。上述电池罐为圆筒形。其大小为两端部的圆形的直径为30mm至55mm，高度为60mm至120mm。优选为，圆筒形电池罐的圆形直径x高度为46mm x 60mm、46mm x 80mm、46mm x 90mm或46mm x 120mm。
优选为，圆筒形电池单元例如为形状系数的比例(定义为由圆筒形电池单元的直径除以高度的值即直径Φ与高度H之比)大致大于0.4的圆筒形电池单元。
在此，形状系数是指，表示圆筒形电池单元的直径及高度的值。本发明的一个实施例的圆筒形电池单元例如为46110单元、48750单元、48110单元、48800单元、46800单元、46900单元。在表示形状系数的数值中，前两位数字表示单元的直径，其后两位数字表示单元的高度，最后的数字0表示单元的截面为圆形。
本发明的一个实施例的电池单元是作为大致圆柱形态的单元，其直径大致为46mm，其高度大致为110mm，形状系数之比为0.418的圆筒形电池单元。
另一个实施例的电池单元是作为大致圆柱形态的单元，其直径为大致48mm，其高度为大致75mm，形状系数之比为0.640的圆筒形电池单元。
又一个实施例的电池单元是作为大致圆柱形态的单元，其直径为大致48mm，其高度为大致110mm，形状系数之比为0.418的圆筒形电池单元。
又一个实施例的电池单元是作为大致圆柱形态的单元，其直径为大致48mm，其高度为大致80mm，形状系数之比为0.600的圆筒形电池单元。
又一个实施例的电池单元是作为大致圆柱形态的单元，其直径为大致46mm，其高度为大致80mm，形状系数之比为0.575的圆筒形电池单元。
又一个实施例的电池单元是作为大致圆柱形态的单元，其直径为大致46mm，其高度为大致90mm，形状系数之比为0.511的圆筒形电池单元。
以往，使用了形状系数之比为大致0.4以下的电池单元。即，以往，例如使用了18650单元、21700单元等。在18650单元的情况下，其直径为大致18mm，其高度为大致65mm，形状系数之比为0.277。21700单元的情况下，其直径为大致21mm，其高度为大致70mm，形状系数之比为0.300。
根据本发明的一个实施方式，提供一种电池单元，其包括：电极组件，其由片状的第一电极板和第二电极板以夹着分离膜的状态卷取而成，并包括从两侧端部延伸而露出的上述第一电极板的无涂层部和上述第二电极板的无涂层部；上述的实施方式的电极端子的铆接结构；及密封体，上述电极组件收纳于电池罐的内部，上述第一电极板与上述电池罐电连接，上述第二电极板与上述电极端子电连接，上述密封体可将电池罐的开放端部密封，以能够与上述电池罐之间实现绝缘。
根据本发明的一个实施方式，上述电池单元中，上述电池罐在与开放端部相邻的区域包括向上述电池罐的内侧压入的卷边部，上述密封体包括无极性的盖板及夹在上述盖板的边缘与上述电池罐的开放端部之间的密封垫片，上述电池罐包括向上述电池罐的内侧延伸及弯折而与上述密封垫片一起包围上述盖板的边缘而固定的压接部。
图7是沿着长度方向Y而将本发明的一个实施例的电池单元70切割的截面图。
参照图7，实施例的电池单元70包括电极组件71，该电极组件71由片状的第一电极板和第二电极板以夹着分离膜的状态卷取而成，并包括从两侧端部延伸而露出的上述第一电极板的无涂层部72和上述第二电极板的无涂层部73。
实施例中，第一电极板为阴极板，第二电极板为阳极板。当然，也可以是其相反的情况。
电极组件71的卷取方法与参照图2而说明的制造以往技术的无极耳电池单元时使用的电极组件的卷取方法实质上相同。
在图示电极组件71时，仅详细图示向分离膜外侧露出而延伸的无涂层部72、73，对第一电极板、第二电极板及分离膜的卷取结构省略了图示。
另外，电池单元70包括电池罐51，该电池罐51收纳电极组件71，并与第一电极板的无涂层部72电连接。
优选为，电池罐51的一侧(下部)被开放。另外，电池罐51的底部52具备电极端子50通过嵌缝工序而铆接到通孔53的结构。
另外，电池单元70包括设置于电极端子50与通孔53的外径之间的垫片54。
另外，电池单元70包括密封体74，该密封体74密封电池罐51的开放端部，以能够与电池罐51之间实现绝缘。优选为，密封体74包括没有极性的盖板74a及夹在盖板74a的边缘与电池罐51的开放端部之间的密封垫片74b。
盖板74a由铝、钢、镍等导电性金属材质构成。另外，密封垫片74b由具有绝缘性及弹性的聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate)、聚氟乙烯(Polyfluoroethylene)等构成。但是，本发明不限于盖板74a和密封垫片74b的材料。
盖板74a包括当电池罐51的内部的压力超过阈值时被破裂的排气槽口(vent notch)77。排气槽口77形成于盖板74a的两面。排气槽口77在盖板74a的表面形成连续或非连续的圆形图案、直线图案或此外的其他图案。
电池罐51包括压接部75，该压接部75为了固定密封体74而向电池罐51的内侧延伸及弯折而与密封垫片74b一起包围盖板74a的边缘来进行固定。
另外，电池罐51在与开放端部相邻的区域包括向电池罐51的内侧压入的卷边部76。在通过压接部75而固定密封体74时，卷边部76支承密封体74的边缘，特别地支承密封垫片74b的外周表面。
另外，电池单元70还包括与第一电极板的无涂层部72焊接的第一集电板78。第一集电板78由铝、钢、镍等导电性金属材质构成。优选为，第一集电板78的不与第一电极板的无涂层部72接触的边缘的至少一部分78a夹在卷边部76与密封垫片74b之间而通过压接部75来固定。选择性地，第一集电板78的边缘的至少一部分78a通过焊接而固定到与压接部75相邻的卷边部76的内周面76a。
另外，电池单元70包括与第二电极板的无涂层部73焊接的第二集电板79。优选为，第二集电板79的至少一部分，例如中央部79a焊接到电极端子50的平坦部50d。
优选为，在焊接第二集电板79时，焊接工具通过存在于电极组件71的芯部的卷芯80而插入来到达第二集电板79的焊接部位。另外，在将第二集电板79焊接到电极端子50的平坦部50d时，电极端子50支承第二集电板79的焊接区域，因此向焊接区域施加较强的压力而提高焊接质量。另外，电极端子50的平坦部50d的面积宽，因此能够确保较宽的焊接区域。由此，降低焊接区域的接触电阻，从而降低电池单元70的内部电阻。铆接的电极端子50和第二集电板79的面对面焊接结构对利用高充电率(c-rate)电流的急速充电非常有用。因为在电流流动的方向的截面上能够降低每个单位面积的电流密度，因此能够比以往降低在电流通道产生的发热量。
在将电极端子50的平坦部50d和第二集电板79焊接时，可使用激光焊接、超声波焊接、点焊及电阻焊中的任一种方法。可根据焊接方式而将平坦部50d的面积调节为不同，但为了焊接强度和焊接工序的容易性，优选将平坦部50d的面积调整为2mm以上。
在一例中，通过激光来焊接平坦部50d和第二集电板79，以连续或不连续的线焊接为圆形图案的形态的情况下，优选将平坦部50d的直径形成为4mm以上。平坦部50d的直径满足该条件的情况下，可确保焊接强度，便于将激光焊接工具插入到电极组件71的卷芯80而进行焊接工序。
在另一例中，通过超声波而将平坦部50d和第二集电板79焊接且焊接为圆形图案的情况下，平坦部50d的直径优选为2mm以上。在平坦部50d的直径满足该条件的情况下，可确保焊接强度，便于将超声波焊接工具插入到电极组件71的卷芯80而进行焊接工序。
另外，电池单元70还包括绝缘盖80'。绝缘盖80'夹在第二集电板79与电池罐51的底部52的内部面52a之间、以及电池罐51的侧壁的内周面51a与电极组件71之间。优选为，绝缘盖80'包括将电极端子50的平坦部50d露出到第二集电板79侧的焊接孔80a，将第二集电板79的表面和电极组件71的一侧(上部)边缘覆盖。
优选为，第一电极板及/或第二电极板的无涂层部72、73从电极组件71的外周侧向芯部侧弯折而在电极组件71的上部及下部形成弯折面。另外，第一集电板78焊接到第一电极板的无涂层部72弯折而形成的弯折面，第二集电板79焊接到第二电极板的无涂层部73弯折而形成的弯折面。
为了缓解在无涂层部72、73被弯折时产生的应力，第一电极板及/或第二电极板具备与以往的电极板(参照图1)不同的改善的结构。
图8是例示性地示出本发明的优选的实施例的电极板90的结构的俯视图。
参照图8，电极板90包括由导电性材质的箔构成的片状的集电体91、形成于集电体91的至少一面的活性物质层92及在集电体91的长边端部未涂布活性物质的无涂层部93。
优选为，无涂层部93包括开槽加工的多个分切片93a。多个分切片93a构成多个组，属于各个组的分切片93a的高度(Y方向长度)及/或宽度(X方向长度)及/或隔开间隔相同。属于各个组的分切片93a的数量可比图示的数量增加或减少。分切片93a可以是梯形，也可以变形为四边形、平行四边形、半圆形或半椭圆形。
优选为，分切片93a的高度随着从芯部侧靠近外周侧而阶段性增加。另外，与芯部侧相邻的芯部侧无涂层部93'可以不包括分切片93a，芯部侧无涂层部93'的高度可小于其他无涂层部区域。
选择性地，电极板90包括将活性物质层92与无涂层部93之间的边界覆盖的绝缘涂层94。绝缘涂层94包括具备绝缘性的高分子树脂，选择性地还包括无机填充物。绝缘涂层94防止活性物质层92的端部与通过分离膜而相对的相反极性的活性物质层接触，在结构上支承分切片93a的弯折。为此，电极板90卷取为电极组件时，优选为绝缘涂层94的至少一部分从分离膜露出到外部。
图9是沿着长度方向Y而切割将本发明的实施例的电极板90的无涂层部的分切结构应用于第一电极板及第二电极板的电极组件100的截面图。
参照图9，电极组件100可通过参照图2而说明的卷取法来制得。为了便于说明，对延伸到分离膜外的无涂层部72、73的突出结构进行详细图示，对第一电极板、第二电极板及分离膜的卷取结构省略了图示。向下部突出的无涂层部72从第一电极板延伸，从上部突出的无涂层部73从第二电极板延伸。
对无涂层部72、73的高度发生变化的图案进行了概略性地图示。即，根据切割截面的位置，无涂层部72、73的高度发生不规则变化。作为一例，当切割梯形分切片93a的侧方部分时，截面上的无涂层部的高度低于分切片93a的高度。因此，应理解为，表示电极组件100的截面的图中图示的无涂层部72、73的高度对应于各个卷取圈中包括的无涂层部的高度的平均。
如图10所示，无涂层部72、73从电极组件100的外周侧向芯部侧弯折。在图9中，弯折的部分101用虚线框表示。在弯折无涂层部72、73时，在半径方向上相邻的分切片彼此重叠为多层而在电极组件100的上部和下部形成弯折面102。此时，芯部侧的无涂层部(图8的93')的高度低而不弯折，在最内侧弯折的分切片的高度h小于或等于通过没有分切片结构的芯部侧无涂层部93'而形成的卷取区域的半径方向长度r。因此，位于电极组件100的芯部的卷芯80不会通过被弯折的分切片而封闭。当卷芯80未被封闭时，容易进行电解质注入工序，提高电解液注入效率。另外，通过卷芯80而插入焊接工具来容易进行电极端子50和第二集电板79的焊接。
本发明的实施例的电池单元70中密封体74的盖板74a不具有极性。取而代之，第一集电板78与电池罐51的侧壁连接，从而电池罐51的底部52的外部面52a具备与电极端子50相反的极性。因此，在将多个单元串联及/或并联连接时，利用电池罐51的底部52的外部面52a和电极端子50而在电池单元70的上部执行母线连接等配线。由此，增加搭载于相同空间的单元的数量而提高能量密度。
在本发明中，关于涂布到阳极板的阳极活性物质和涂布到阴极板的阴极活性物质，可使用本领域公知的任何活性物质。
作为一例，阳极活性物质包括以一般化学式A[AxMy]O2+z(A包括Li、Na及K中的至少一个以上的元素；M包括选自Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Si、Fe、Mo、V、Zr、Zn、Cu、Al、Mo、Sc、Zr、Ru及Cr中的至少一个以上的元素；x≥0，1≤x+y≤2，-0.1≤z≤2；包括在x、y、z及M中的成分的化学计量系数以化合物维持电中性的方式选择)表示的碱性金属化合物。
在另一例中，阳极活性物质是在US6,677,082、US6,680,143等中公开的碱性金属化合物xLiM1O2-(1-x)Li2M2O3(M1包括具备平均氧化状态3的至少一个以上的元素；M2包括具备平均氧化状态4的至少一个以上的元素；0≤x≤1)。
在又一例中，阳极活性物质为以一般化学式LiaM1 xFe1-xM2Py1-yM3 zO4-z(M1包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg及Al中的至少一个以上的元素；M2包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg、Al、As、Sb、Si、Ge、V及S中的至少一个以上的元素；M3包括选择性地包括F的卤族元素；0<a≤2，0≤x≤1，0≤y<1，0≤z<1；包括在a、x、y、z、M1、M2、及M3中的成分的化学计量系数以化合物维持电中性的方式选择)、或Li3M2(PO4)3[M包括选自Ti、Si、Mn、Fe、Co、V、Cr、Mo、Ni、Al、Mg及Al中的至少一个元素]表示的锂金属磷酸盐。
优选为，阳极活性物质包括一次粒子及/或一次粒子凝集而成的二次粒子。
在一例中，关于阴极活性物质，可使用碳材料、锂金属或锂金属化合物、硅或硅化合物、锡或锡化合物等。也可以将电位小于2V的TiO2、SnO2这样的金属氧化物用作极活性物质。作为碳材料，可使用低结晶碳、高结晶碳等。
作为分离膜，可单独使用多孔性高分子薄膜例如由乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物等这样的聚烯烃系高分子制造的多孔性高分子薄膜或将此层叠而使用。作为另一例，作为分离膜，可使用通常的多孔性无纺布，例如由高熔点的玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等构成的无纺布。
在分离膜的至少一侧表面包括无机物颗粒的涂层。并且，也可以将分离膜本身用作无机物颗粒的涂层。构成涂层的颗粒可以具有与粘合剂结合的结构，以使相邻的颗粒之间存在粒间体积(interstitial volume)。
无机物颗粒可以由介电常数在5以上的无机物构成。作为非限制性例子，上述无机物颗粒可以包括选自由Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、BaTiO3、hafnia(HfO2)、SrTiO3、TiO2、Al2O3、ZrO2、SnO2、CeO2、MgO、CaO、ZnO以及Y2O3构成的组的至少一个以上的物质。
电解质可以是具有A+B-等结构的盐。其中，A+包括Li+、Na+、K+等碱性金属阳离子或由它们的组合构成的离子。另外，B-包括选自由F-、Cl-、Br-、I-、NO3 -、N(CN)2 -、BF4 -、ClO4 -、AlO4 -、AlCl4 -、PF6 -、SbF6 -、AsF6 -、BF2C2O4 -、BC4O8 -、(CF3)2PF4 -、(CF3)3PF3 -、(CF3)4PF2 -、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、CF3SO3 -、C4F9SO3 -、CF3CF2SO3 -、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3 -、CF3CO2 -、CH3CO2 -、SCN-及(CF3CF2SO2)2N-构成的组中的任意一个以上的阴离子。
电解质还可以溶解于有机溶剂中使用。作为有机溶剂可以使用碳酸丙烯酯(propylene carbonate，PC)、碳酸乙烯酯(ethylenecarbonate，EC)、碳酸二乙酯(diethylcarbonate，DEC)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)、碳酸二丙酯(dipropylcarbonate，DPC)、二甲亚砜(dimethyl sulfoxide)、乙腈(acetonitrile)、二甲氧基乙烷(dimethoxyethane)、二乙氧基乙烷(diethoxyethane)、四氢呋喃(tetrahydrofuran)、N-甲基吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)、乙基甲基碳酸酯(ethyl methyl carbonate，EMC)、γ-丁内酯(γbutyrolactone)或者它们的混合物。
上述实施例的圆筒形电池单元可用于制造电池组。
图11是概略性地示出本发明的实施例的电池组的结构的图。
参照图11，本发明的实施例的电池组200包括将圆筒形电池单元201电连接的集合体及收纳它的组外壳202。圆筒形电池单元201为上述实施例的电池单元。附图中，为了便于图示，对用于将圆筒形电池单元201电连接的母线、冷却单元、外部端子等部件省略了图示。
电池组200搭载于汽车。关于汽车，作为一例可以是电动汽车、混合动力汽车或插电式混合动力汽车。汽车包括4轮汽车或2轮汽车。
图12是用于对包括图11的电池组200的汽车进行说明的图。
参照图12，本发明的一个实施例的汽车V包括本发明的一个实施例的电池组200。汽车V从本发明的一个实施例的电池组200接收电力而进行动作。
实施例
实施例1.
(1)制造电极端子的铆接结构
电池罐(直径：45mm至47mm，材质：钢)的一侧被开放，并使用了在形成于上述电池罐的底部的通孔通过嵌缝工序而铆接的电极端子。
在包括上述铆接的电极端子的电极端子的铆接结构中，上述电极端子包括插入到上述通孔的主体部、通过上述底部的外部面而露出的外部凸缘部及通过上述底部的内部面而露出的内部凸缘部，在上述电极端子与上述通孔的外径之间具备包括PFA(Perfluoroalkoxy)的垫片，由此制造了电极端子的铆接结构。上述垫片的外径为16mm，夹在上述外部凸缘部与上述底部的外部面之间的外部垫片部的厚度为0.5mm。
(2)制造电池单元
将片状的阴极、聚乙烯分离膜及阳极依次层叠而卷取来制造了电极组件。将上述卷取的电极组件插入到包括上述电极端子的铆接结构的电池罐之后注入电解液，利用密封体将圆筒形电池罐密封而制造了电池单元。
此时，在上述电池单元中将上述电极组件的阴极板和电池罐电连接，将阳极板和电极端子电连接，使密封体与电池罐之间实现绝缘。
比较例1.
除了在电极端子的铆接结构中在电极端子与通孔的外径之间具备包括PP(Polypropylene)的垫片的情况之外，通过与实施例1相同的方法来制造了包括铆接结构的电极端子及包括它的电池单元。
实验例
实验例1.测量外部垫片部的厚度变化率
关于外部垫片部的厚度变化率，对常温(23℃)下的上述外部垫片部的厚度X1进行测量，并在100℃下放置10分钟之后再测量外部垫片部的厚度X2，由此基于室温下的外部垫片部的厚度X1及比室温更高的温度下的外部垫片部的厚度X2之差进行了计算。
计算外部垫片部的厚度变化率的式如下。
外部垫片部的厚度变化率(％)＝[(X1-X2)/X1]×100
在计算上述外部垫片部的厚度变化率的式中，追加地在150℃下放置10分钟之后测量外部垫片部的厚度X2及在230℃下放置30分钟之后再测量外部垫片部的厚度X2，由此计算了上述外部垫片部的厚度变化率。
在各个温度及时间条件下，测量室温下的外部垫片部的厚度X1及高于室温的温度下的外部垫片部的厚度X2的值而记载于表2。
通过3D形状测量仪(基恩士形状测量仪，型号：基恩士(KEYENCE)韩国VR5000)而测量了上述外部垫片部的厚度X1、X2。此时，外部垫片部的厚度X1、X2为3次测量通过3D形状测量仪拍摄沿着长度方向Y将包括外部垫片部的电池单元切割的截面的图像中外部垫片部的厚度X1、X2最薄的部分54aT的平均值。利用模压装置、研磨单元的抛光装置(型号：Tegramin-30)及在电池单元的端部直径沿着上述电池单元的长度方向Y切割的磨床而切割了上述电池单元。
[表2]
Figure BDA0003846829030000231
基于上述测量的室温下的外部垫片部的厚度X1及高于室温的温度下的外部垫片部的厚度X2的值而计算外部垫片部的厚度变化率并记载于表3。
[表3]
Figure BDA0003846829030000232
参照上述表2及3，包括氟树脂的外部垫片部的厚度变化率满足10％以下的范围，因此与包括PP(Polypropylene)的垫片的外部垫片部的厚度变化率相比，包括PFA(Perfluoroalkoxy)的垫片的外部垫片部的厚度变化率具备更小的值，由此提供在电极端子的铆接结构中较为不熔化的垫片而防止垫片在电极端子与电池罐之间熔化的现象导致的短路。
以上，通过有限的实施例和附图对本发明进行了说明，但本发明不限于此，本领域技术人员可在本发明的技术思想和下面记载的权利要求书的均等范围内进行各种修改及变形。

Claims (32)

1.一种电极端子的铆接结构，其包括：
电池罐，其一侧被开放；
电极端子，其通过形成于上述电池罐的底部的通孔而铆接；及
垫片，其设置于上述电极端子与上述通孔的外径之间，
上述电极端子包括：
主体部，其插入到上述通孔；
外部凸缘部，其从通过上述底部的外部面而露出的上述主体部的一侧周围沿着上述外部面而延伸；及
内部凸缘部，其从通过上述底部的内部面而露出的上述主体部的另一侧周围朝向上述内部面而延伸，
上述垫片包括氟树脂。
2.一种电极端子的铆接结构，其包括：
电池罐，其一侧被开放；
电极端子，其通过形成于上述电池罐的底部的通孔而铆接；及
垫片，其设置于上述电极端子与上述通孔的外径之间，
上述电极端子包括：
主体部，其插入到上述通孔；
外部凸缘部，其从通过上述底部的外部面而露出的上述主体部的一侧周围沿着上述外部面而延伸；及
内部凸缘部，其从通过上述底部的内部面而露出的上述主体部的另一侧周围朝向上述内部面而延伸，
上述垫片包括：外部垫片部，其夹在上述外部凸缘部与上述底部的外部面之间；及内部垫片部，其夹在上述内部凸缘部与上述底部的内部面之间，
上述外部垫片部的厚度变化率满足下面的式1：
[式1]
0％≤[(X1-X2)/X1]×100(％)≤10％
在上述式1中，X1是常温下的上述外部垫片部的厚度，X2是100℃下放置10分钟时的上述外部垫片部的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述垫片包括：外部垫片部，其夹在上述外部凸缘部与上述底部的外部面之间；及内部垫片部，其夹在上述内部凸缘部与上述底部的内部面之间，
上述外部垫片部的厚度变化率满足下面的式2：
[式2]
0％≤[(X1-X2)/X1]×100(％)≤10％
在上述式2中，X1是常温下的上述外部垫片部的厚度，X2是150℃下放置10分钟时的上述外部垫片部的厚度。
4.根据权利要求1或2所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述垫片包括：外部垫片部，其夹在上述外部凸缘部与上述底部的外部面之间；及内部垫片部，其夹在上述内部凸缘部与上述底部的内部面之间，
上述外部垫片部的厚度变化率满足下面的式3：
[式3]
0％≤[(X1-X2)/X1]×100(％)≤10％
在上述式3中，X1是常温下的上述外部垫片部的厚度，X2是230℃下放置30分钟时的上述外部垫片部的厚度。
5.根据权利要求2所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述垫片包括氟树脂。
6.根据权利要求1或5所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述氟树脂的熔点为280℃以上。
7.根据权利要求1或5所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述氟树脂包括选自由PFA(Perfluoroalkoxy)及PTFE(Polytetrafluoroethylene)构成的组中的1个以上。
8.根据权利要求1、2或5所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述电极端子还包括：平坦部，其设置于通过上述底部的内部面而露出的上述主体部的端部。
9.根据权利要求8所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述平坦部和上述底部的内部面彼此平行。
10.根据权利要求1、2或5所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述内部凸缘部与上述底部的内部面之间的角度为0°至60°以下。
11.根据权利要求8所述的电极端子的铆接结构，其中，
在上述内部凸缘部与上述平坦部之间具备凹槽部。
12.根据权利要求11所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述凹槽部具备非对称槽的截面结构。
13.根据权利要求12所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述非对称槽包括上述平坦部的侧壁和与上述侧壁的端部连接的上述内部凸缘部的倾斜面。
14.根据权利要求13所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述侧壁与上述底部的内部面垂直。
15.根据权利要求1、2或5所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述内部凸缘部的厚度随着从上述主体部远离而减少。
16.根据权利要求1、2或5所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述垫片包括：外部垫片部，其夹在上述外部凸缘部与上述底部的外部面之间；及内部垫片部，其夹在上述内部凸缘部与上述底部的内部面之间，
上述内部垫片部和上述外部垫片部根据位置而厚度不同。
17.根据权利要求16所述的电极端子的铆接结构，其中，
在上述内部垫片部的区域中，夹在与上述底部内部面连接的上述通孔的内侧边缘与上述内部凸缘部之间的区域的厚度比其他区域相对更小。
18.根据权利要求17所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述通孔的内侧边缘包括与上述内部凸缘部相对的相对面。
19.根据权利要求1、2或5所述的电极端子的铆接结构，其中，
上述垫片包括：外部垫片部，其夹在上述外部凸缘部与上述底部的外部面之间；及内部垫片部，其夹在上述内部凸缘部与上述底部的内部面之间，
上述内部垫片部延伸为比上述内部凸缘部更长。
20.根据权利要求8所述的电极端子的铆接结构，其中，
以上述底部的内部面为基准，上述平坦部的高度高于或等于内部垫片部的端部的高度。
21.根据权利要求8所述的电极端子的铆接结构，其中，
以上述底部的内部面为基准，上述平坦部的高度高于或等于上述内部凸缘部的端部的高度。
22.根据权利要求1、2或5所述的电极端子的铆接结构，其中，
以上述底部的半径为基准，从上述主体部的中心到上述外部凸缘部的边缘为止的半径为10％至60％。
23.根据权利要求8所述的电极端子的铆接结构，其中，
以上述底部的半径为基准，从上述主体部的中心到上述平坦部的边缘为止的半径为4％至30％。
24.一种电池单元，其包括：
电极组件，其由片状的第一电极板和第二电极板以夹着分离膜的状态卷取而成，并包括从两侧端部延伸而露出的上述第一电极板的无涂层部和上述第二电极板的无涂层部；权利要求1或2所述的电极端子的铆接结构；及密封体，
上述电极组件收纳于电池罐的内部，上述第一电极板与上述电池罐电连接，上述第二电极板与上述电极端子电连接，
上述密封体将上述电池罐的开放端部密封，以能够与上述电池罐之间实现绝缘。
25.根据权利要求24所述的电池单元，其中，
上述电池罐在与开放端部相邻的区域包括向上述电池罐的内侧压入的卷边部，
上述密封体包括无极性的盖板及夹在上述盖板的边缘与上述电池罐的开放端部之间的密封垫片，
上述电池罐包括压接部，上述压接部向上述电池罐的内侧延伸及弯折而与上述密封垫片一起包围上述盖板的边缘而进行固定。
26.根据权利要求25所述的电池单元，其中，
上述盖板包括当上述电池罐内部的压力超过阈值时被破裂的排气槽口。
27.根据权利要求25所述的电池单元，其还包括：
第一集电板，其焊接到上述第一电极板的无涂层部，
在上述第一集电板中，不与上述第一电极板的无涂层部接触的边缘的至少一部分夹在上述卷边部与上述密封垫片之间并通过上述压接部被固定。
28.根据权利要求27所述的电池单元，其中，
上述第一集电板的边缘的至少一部分通过焊接而固定到与上述压接部相邻的上述卷边部的内周面。
29.根据权利要求24所述的电池单元，其还包括：
第二集电板，其焊接到上述第二电极板的无涂层部，
上述第二集电板的至少一部分焊接到上述电极端子的平坦部。
30.根据权利要求29所述的电池单元，其还包括：
绝缘盖，其夹在上述第二集电板与上述电池罐的底部内周面之间、以及上述电池罐侧壁的内周面与上述电极组件之间，
上述绝缘盖包括将上述电极端子的平坦部露出到上述第二集电板侧的焊接孔，并将上述第二集电板的表面和上述电极组件的一侧边缘覆盖。
31.一种电池组，其包括至少一个权利要求24所述的电池单元。
32.一种汽车，其包括至少一个权利要求31所述的电池组。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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