CN116231178A - 圆柱形二次电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种圆柱形二次电池。该圆柱形二次电池包括：电极组件，包括正极板、隔膜和负极板；圆柱形罐，容纳电极组件并且电连接到负极板，圆柱形罐的下端是敞开的；铆接端子，穿过圆柱形罐的上表面并且电连接到正极板；以及盖板，密封圆柱形罐的下端，盖板不具有电极性。

Description

圆柱形二次电池
本申请要求于2021年12月2日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0170923号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本公开的实施例的方面涉及一种圆柱形二次电池。
背景技术
通常，圆柱形二次电池包括圆柱形电极组件、容纳电极组件和电解质的圆柱形罐，以及在罐中的顶部开口处结合以密封罐并电连接到电极组件以在电极组件与外部组件之间提供电连接的盖组件。
圆柱形二次电池通常具有其中具有负极的罐和具有正极的盖组件通过垫圈彼此绝缘的结构。在包括多个彼此连接的圆柱形二次电池的电池模组中，汇流条通常连接到二次电池的上部和下部，从而使电池模组的结构复杂化并增加其工艺时间(例如，制造时间)。
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，其可以包含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在盖板上具有不平整部以更好地支撑圆柱形罐的内部压力的圆柱形二次电池。
另外，本公开的实施例提供了一种圆柱形二次电池，因为圆柱形罐的压接部比盖板的突起进一步向下突出，所以即使当盖板由于圆柱形罐的内部压力的增大而膨胀时，该圆柱形二次电池也保持其整体高度。
另外，本公开的实施例提供了一种圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池具有设置在其上表面上的负极和正极两者，使得当多个圆柱形二次电池通过汇流条彼此电连接时，可以简化汇流条连接结构。
根据本公开的实施例的圆柱形二次电池包括：电极组件，包括正极板、隔膜和负极板；圆柱形罐，容纳电极组件并且电连接到负极板，圆柱形罐的下端是敞开的；铆接端子，穿过圆柱形罐的上表面并且电连接到正极板；以及盖板，密封圆柱形罐的下端，盖板不具有电极性。
圆柱形罐可以具有：上表面部，具有平坦的板形状和延伸穿过中心部的端子孔；以及侧部，从上表面部的边缘向下延伸。
铆接端子可以在端子孔处结合到上表面部，且第一垫圈置于铆接端子与上表面部之间，并且铆接端子的上端可以暴露于外部。
圆柱形二次电池还可以包括容纳在圆柱形罐中的板状正极集流板。正极集流板的下表面可以通过焊接固定并且电连接到在电极组件的上端处暴露的正极板，并且正极集流板的上表面可以焊接到铆接端子的下表面。
圆柱形罐可以具有：卷边部，在相对于盖板的上部处向内凹陷；以及压接部，在圆柱形罐的下端处弯曲以固定盖板并且在相对于盖板的下部处。
卷边部可以具有：上平坦部和下平坦部，具有彼此面对的外表面；以及连接部，在上平坦部与下平坦部之间延伸。
圆柱形二次电池还可以包括负极集流板，负极集流板容纳在圆柱形罐中并且具有呈板形状的平坦部。负极集流板可以焊接到电极组件的下表面，并且具有从平坦部的焊接到圆柱形罐的卷边部的边缘向下延伸的延伸部。
负极集流板的延伸部可以具有在卷边部的下平坦部下方并且焊接到下平坦部的内表面的端部。
盖板可以具有：突起，在向下方向上突出；以及凹入部，相对于突起朝向圆柱形罐向内凹入地形成。凹口可以形成在凹入部中。
压接部的下表面可以比盖板的突起向下突出得远。
圆柱形二次电池还可以包括在圆柱形罐与盖板之间的第二垫圈。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的圆柱形二次电池的透视图。
图2是图1中所示的圆柱形二次电池的剖视图。
图3是图2中所示的圆柱形二次电池的一部分的放大剖视图。
图4是其中负极集流体结合到圆柱形罐的下部的构造的底部透视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施例。
提供本公开的示例以向本领域技术人员更充分地解释本公开，并且可以以各种其他形式修改下面的示例。换句话说，本公开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传达本公开的方面和特征。
将理解的是，当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件可以直接在所述另一元件或层上、直接连接到或直接结合到所述另一元件或层，或者也可以存在一个或更多个居间元件或层。当元件或层被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在居间元件或层。例如，当第一元件被描述为“结合”或“连接”到第二元件时，第一元件可以直接结合到或直接连接到所述第二元件，或者第一元件可以经由一个或更多个居间元件间接结合到或间接连接到所述第二元件。
在图中，为了清楚说明，可以夸大各种元件、层等的尺寸。相同的附图标记表示相同的元件。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。此外，在描述本公开的实施例时，“可以”的使用涉及“本公开的一个或更多个实施例”。诸如“……中的至少一个(种/者)”的表述在一列元件之后时修饰整列元件，而不修饰该列的个别元件。如这里所使用的，术语“使用”及其变型可以被认为分别与术语“利用”及其变型同义。如这里所使用的，术语“基本上”、“约(大约)”和类似术语用作近似术语而不用作程度术语，并且旨在解释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，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
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，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，除了图中描绘的方位之外，空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，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“上方”或“之上”。因此，术语“在……下方”可以涵盖上方和下方两种方位。装置可以另外被定位(旋转90度或处于其他方位)，并且应相应地解释这里使用的空间相对描述语。
这里使用的术语是出于描述本公开的实施例的目的，而不旨在限制本公开。如这里所使用的，除非上下文另外明确地指出，否则单数形式“一”和“一个(者/种)”也旨在包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”、“包含”和/或其变形时，说明存在所陈述的特征、整数、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、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
图1是根据本公开的实施例的圆柱形二次电池100的透视图，图2是图1中所示的圆柱形二次电池100的剖视图，图3是图2中所示的圆柱形二次电池100的一部分的放大剖视图。
如图1至图3中所示，根据本公开的实施例的圆柱形二次电池100可以包括圆柱形罐110、容纳在圆柱形罐110中的电极组件120、在圆柱形罐110的一端处的端子孔(例如，端子开口)处结合到圆柱形罐110的铆接端子150以及密封设置在圆柱形罐110的另一端(例如，相对端)处的开口的盖板160。
圆柱形罐110包括圆形上表面部111和从上表面部111的边缘(例如，外围)向下延伸一定长度(例如，预定长度)的侧部112。圆柱形罐110的上表面部111和侧部112可以一体地形成。
圆形上表面部111可以具有平坦的圆形板形状，并且端子孔111a可以延伸穿过(例如，可以穿透)圆形上表面部111的中心。铆接端子150可以插入到端子孔111a中并且固定到端子孔111a。用于密封和电绝缘的第一垫圈111b可以置于端子孔111a与铆接端子150之间。第一垫圈111b可以防止铆接端子150与圆柱形罐110之间的接触，使得它们电分离(例如，电隔离)。圆柱形罐110的上表面部111中的端子孔111a可以由第一垫圈111b密封。第一垫圈111b可以由诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的树脂材料形成。
在圆柱形二次电池100中，圆柱形罐110的下部在制造工艺期间是敞开的。因此，在制造工艺期间，电极组件120可以与电解质一起通过圆柱形罐110的敞开的下部(或敞开的下端)插入到圆柱形二次电池100中。这里，电解质和电极组件120可以在圆柱形罐110的敞开的下部面向上的状态下插入到圆柱形罐110中。在电解质和电极组件120插入到圆柱形罐110中之后，盖板160可以结合到敞开的下端以密封圆柱形罐110的内部。电解质允许锂离子在与隔膜123一起形成电极组件120的正极板121和负极板122之间移动。电解质可以是作为锂盐和高纯度有机溶剂的混合物的非水性有机电解质。在一些实施例中，电解质可以是使用聚合物电解质的聚合物或固体电解质，但是电解质的种类不限于此。
圆柱形罐110可以由钢、钢合金、铝、铝合金或其等同物制成，但是其材料不限于此。圆柱形罐110可以具有在盖板160的上部上向内凹陷的卷边部(例如，卷边件)113和在盖板160的下部处向内弯曲的压接部(例如，压接件)114，使得电极组件120不会脱离(例如，掉落)到外部。
在电极组件120通过圆柱形罐110的敞开的下端插入之后，形成卷边部113以防止电极组件120与圆柱形罐110分离。卷边部113包括与上表面部111基本上平行的上平坦部113a和下平坦部113b以及将上平坦部113a和下平坦部113b彼此连接(例如，在上平坦部113a与下平坦部113b之间延伸)的连接部113c。上平坦部113a和下平坦部113b可以具有彼此面对的外表面。外表面可以与圆柱形罐110的外表面对应。
电极组件120的下表面的边缘可以安置在卷边部113的上平坦部113a上。例如，电极组件120的下表面的边缘可以接触卷边部113的上平坦部113a的上表面。
电极组件120包括涂覆有正极活性物质的正极板121、涂覆有负极活性物质的负极板122以及置于正极板121与负极板122之间以防止正极板121与负极板122之间的短路同时允许锂离子在正极板121与负极板122之间移动的隔膜123。在正极板121、负极板122和隔膜123堆叠之后，电极组件120从卷绕前缘卷绕为具有大致圆柱形形状。另外，在电极组件120中，其上未涂覆有正极活性物质的正极未涂覆部可以从正极板121向上突出，并且其上未涂覆有负极活性物质的负极未涂覆部可以从负极板122向下突出。
在正极板121中，由过渡金属氧化物制成的正极活性物质涂覆在作为由例如铝(Al)制成的板状金属箔的正极集流板的至少一个表面上。另外，正极板121可以在其上端处具有未涂覆有正极活性物质的正极未涂覆部。正极未涂覆部可以从电极组件120向上突出。例如，在正极板121中，正极未涂覆部可以比负极板122和隔膜123向上突出得远。
在负极板122中，诸如石墨或碳的负极活性物质涂覆在作为由例如铜(Cu)或镍(Ni)制成的板状金属箔的负极集流板的至少一个表面上。另外，负极板122可以包括在下端处未涂覆有负极活性物质的负极未涂覆部。负极未涂覆部可以从电极组件120向下突出。例如，在负极板122中，负极未涂覆部可以比正极板121和隔膜123向下突出得远。
隔膜123可以是聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)，但是本公开不限于此。隔膜123可以防止正极板121与负极板122之间的电短路，同时允许锂离子移动。
正极集流板130可以是具有与电极组件120的上表面对应的形状的圆形金属板。正极集流板130的平面尺寸可以与电极组件120的上表面的尺寸相同或比电极组件120的上表面的尺寸小。正极集流板130可以由铝(Al)制成。正极集流板130可以在其下表面与电极组件120的上表面接触的状态下通过焊接固定并电连接到暴露在电极组件120的上部处的正极板121。正极集流板130可以在其上表面与铆接端子150的下表面接触的状态下通过焊接固定并电连接到铆接端子150。正极集流板130用作用于电极组件120的正极板121与铆接端子150之间的电流流动的通道。
负极集流板140可以包括与电极组件120的下表面对应的圆形平坦部141和从平坦部141的边缘(例如，外围)向下延伸的延伸部142。平坦部141的上表面可以与电极组件120的下表面接触。平坦部141的上表面可以在与电极组件120的下表面接触的状态下通过焊接固定并电连接到暴露在电极组件120的下部处的负极板122。
多个延伸部142可以沿着平坦部141的边缘设置并且彼此间隔开。图4示出了负极集流板140在圆柱形罐110的卷边部113形成之后安置在卷边部113的下平坦部113b上的状态的底部透视图。如图4中所示，延伸部142示出为包括关于平坦部141彼此对称的四个延伸部142，但是本公开不限于此。延伸部142可以从平坦部141的边缘向下弯曲，然后延伸。另外，延伸部142可以与卷边部113的连接部113c和下平坦部113b的内表面接触。这里，内表面可以与圆柱形罐110的内表面对应。延伸部142可以具有定位在卷边部113的下平坦部113b下方的端部。延伸部142可以在与卷边部113的下平坦部113b的内表面接触的状态下焊接，以固定并电连接到圆柱形罐110。因此，负极集流板140用作电极组件120的负极板122与圆柱形罐110之间的电流流动的通道。
如图4中所示，在形成圆柱形罐110的压接部114之前，在负极集流板140安置在卷边部113的下部上的状态下，延伸部142和卷边部113可以在延伸部142的延伸方向上焊接。延伸部142和卷边部113的焊接可以通过在圆柱形罐110被密封之后从圆柱形罐110的外部将卷边部113焊接到延伸部142来实现。为了防止第二垫圈170被焊接损坏，第二垫圈170还可以在与焊接部对应的区域中包括凹槽。
铆接端子150可以插入到设置在圆柱形罐110的上表面部111中的端子孔111a中，以电连接到正极集流板130。铆接端子150可以由与正极集流板130和正极板121的材料相同或相似的材料制成。铆接端子150的暴露于圆柱形罐110的上部的部分的直径和位于圆柱形罐110内部的部分的直径可以比其位于端子孔111a中的部分的直径大。为了方便起见，在铆接端子150中，将暴露于圆柱形罐110的上部的部分称为铆接端子150的上端，并且将位于圆柱形罐110内部以面对电极组件120的部分称为铆接端子150的下端。在铆接端子150从底部到顶部结合到圆柱形罐110的上表面部111中的端子孔111a之后，上端可以通过诸如按压或旋压的处理方法经受压缩变形(例如，压缩模制)，以与上表面部111紧密接触。第一垫圈111b可以在端子孔111a中置于铆接端子150与圆柱形罐110之间，以使铆接端子150和圆柱形罐110电绝缘和密封。铆接端子150可以通过正极集流板130电连接到电极组件120的正极板121。
盖板160是圆形金属板，并且可以结合到圆柱形罐110的下端。盖板160在第二垫圈170置于盖板160与圆柱形罐110的下端之间的状态下结合到圆柱形罐110的下端，从而防止盖板160电连接到负极集流板140。因为盖板160不电连接到电极组件120的正极或负极，所以盖板160可以不具有电极性。
在盖板160的边缘放置在圆柱形罐110的卷边部113的下平坦部113b下面的状态下，盖板160可以通过在圆柱形罐110的下端处形成压接部114来固定。盖板160可以在圆柱形罐110的敞开的下部面向上的状态下安置在卷边部113上。
例如，在第二垫圈170置于圆柱形罐110的卷边部113的下平坦部113b下面的状态下，可以安置盖板160。盖板160可以在第二垫圈170置于盖板160与负极集流板140之间的状态下安置在结合到卷边部113的下平坦部113b的负极集流板140下面。此后，圆柱形罐110的压接部114可以向内弯曲到盖板160以挤压第二垫圈170，从而将盖板160和圆柱形罐110彼此结合。这里，第二垫圈170也可以置于负极集流板140的延伸部142的端部与盖板160之间。
因为负极集流板140的端部定位在卷边部113的下平坦部113b处，所以在第二垫圈170置于盖板160与圆柱形罐110之间的状态下，可以更容易地实现盖板160与圆柱形罐110的密封。例如，如果负极集流板140的端部经由卷边部113的下平坦部113b进一步延伸，则当压接部114挤压第二垫圈170以密封盖板和圆柱形罐110时，负极集流板140的端部会被破坏或切断。因此，不会容易实现盖板160与圆柱形罐110的密封。
盖板160可以包括向下突出的至少一个突起161。例如，盖板160的突起161可以与盖板160的中心间隔开并且向下突出为具有平面环形形状。作为另一示例，盖板160的突起161可以向下突出为具有多个图案。盖板160可以通过包括突起161进一步支撑圆柱形罐110的内部压力。另外，盖板160的突起161的下表面可以定位在圆柱形罐110的压接部114的下表面上方。例如，圆柱形罐110的压接部114可以比盖板160的突起161进一步向下突出。因此，当圆柱形二次电池100放置在平坦表面上时，圆柱形罐110的压接部114可以接触一个表面，盖板160的突起161可以与所述一个表面间隔开。另外，因为圆柱形罐110的压接部114比盖板160的突起161向下突出得远，所以即使当盖板160由于圆柱形罐110的内部压力而膨胀时，也可以防止盖板160接触所述一个表面。因此，即使当圆柱形罐110的内部压力增大时，圆柱形二次电池100也可以保持整体高度。
另外，盖板160可以具有形成在其中以在参考压力下打开的凹口162。当圆柱形罐110的内部压力等于或大于凹口162的破裂压力时，凹口162可以破裂以防止圆柱形二次电池100爆炸。也就是说，当过大的内部压力在圆柱形罐110内部产生时，凹口162可以破裂以排出过大的内部压力。盖板160中的凹口162可以与盖板160的中心间隔开，并且可以形成为具有平面环形形状。作为另一示例，凹口162可以形成为具有多个图案，但是凹口162的形状不受限制。
另外，凹口162可以形成为与突起161间隔开。优选地，由于突起161从盖板160向下突出，因此凹口162可以设置在与突起161相比在圆柱形罐110的方向上凹入地形成的凹入部163中。盖板160包括由凹入部163和突起161引起的不平整部，因此即使当圆柱形罐110的内部压力上升时也可以承受内部压力。
第二垫圈170可以由诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的树脂材料制成。盖板160和圆柱形罐110可以通过挤压盖板160与圆柱形罐110之间的第二垫圈170来密封，因此，盖板160可以不与圆柱形罐110分离。
在圆柱形二次电池100中，负极和正极两者设置在圆柱形二次电池100上表面上。因此，当多个圆柱形二次电池100经由汇流条彼此电连接时，圆柱形二次电池100只需在其上表面处彼此连接，从而简化汇流条连接结构。
如上所述，根据本公开的实施例的圆柱形二次电池包括盖板上的不平整部，以进一步支撑圆柱形罐的内部压力。
另外，不平整部设置在盖板上以支撑圆柱形罐的内部压力。本公开的实施例提供了一种圆柱形二次电池，因为圆柱形罐的压接部比盖板的突起向下突出得远，所以即使当盖板由于圆柱形罐的内部压力的增大而膨胀时，该圆柱形二次电池也可以保持其整体高度。
另外，本公开的实施例提供了一种其中正极和负极两者设置在其上表面上的圆柱形二次电池。因此，当通过汇流条将多个圆柱形二次电池电连接在一起时，它们只需在其上侧处彼此连接，从而简化了汇流条连接结构。
前述实施例仅是用于执行本公开的一些实施例，其不限于这里描述的实施例。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 (11)

1.一种圆柱形二次电池，所述圆柱形二次电池包括：
电极组件，包括正极板、隔膜和负极板；
圆柱形罐，容纳所述电极组件并且电连接到所述负极板，所述圆柱形罐的下端是敞开的；
铆接端子，穿过所述圆柱形罐的上表面并且电连接到所述正极板；以及
盖板，密封所述圆柱形罐的所述下端，所述盖板不具有电极性。
2.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中，所述圆柱形罐具有：
上表面部，具有平坦的板形状和延伸穿过中心部的端子孔；以及
侧部，从所述上表面部的边缘向下延伸。
3.根据权利要求2所述的圆柱形二次电池，其中，所述铆接端子在所述端子孔处结合到所述上表面部，且第一垫圈置于所述铆接端子与所述上表面部之间，并且
其中，所述铆接端子的上端暴露于外部。
4.根据权利要求3所述的圆柱形二次电池，所述圆柱形二次电池还包括容纳在所述圆柱形罐中的板状正极集流板，所述正极集流板的下表面通过焊接固定并电连接到在所述电极组件的上端处暴露的所述正极板，所述正极集流板的上表面焊接到所述铆接端子的下表面。
5.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中，所述圆柱形罐具有：
卷边部，在相对于所述盖板的上部处向内凹陷；以及
压接部，在所述圆柱形罐的所述下端处弯曲以固定所述盖板并且在相对于所述盖板的下部处。
6.根据权利要求5所述的圆柱形二次电池，其中，所述卷边部具有：
上平坦部和下平坦部，具有彼此面对的外表面；以及
连接部，在所述上平坦部与所述下平坦部之间延伸。
7.根据权利要求6所述的圆柱形二次电池，所述圆柱形二次电池还包括负极集流板，所述负极集流板容纳在所述圆柱形罐中并且具有呈板形状的平坦部，并且
其中，所述负极集流板焊接到所述电极组件的下表面，并且具有从所述平坦部的边缘向下延伸的延伸部，所述延伸部焊接到所述圆柱形罐的所述卷边部。
8.根据权利要求7所述的圆柱形二次电池，其中，所述负极集流板的所述延伸部具有在所述卷边部的所述下平坦部下方并且焊接到所述下平坦部的内表面的端部。
9.根据权利要求5所述的圆柱形二次电池，其中，所述盖板具有：
突起，在向下方向上突出；以及
凹入部，相对于所述突起朝向所述圆柱形罐向内凹入地形成，并且
其中，凹口形成在所述凹入部中。
10.根据权利要求9所述的圆柱形二次电池，其中，所述压接部的下表面比所述盖板的所述突起向下突出得远。
11.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，所述圆柱形二次电池还包括在所述圆柱形罐与所述盖板之间的第二垫圈。
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