CN116417717A - 二次电池和制造二次电池的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及二次电池和制造二次电池的方法。所述二次电池包括：电极组件，包括第一电极板、第二电极板及在所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板；容纳所述电极组件的罐，所述罐通过将板状构件弯折成管状并焊接彼此面对的边缘而被形成；密封所述罐的一开口端的第一侧板；密封所述罐的另一开口端的第二侧板；第一侧端子，电连接至所述第一电极板并穿过所述第一侧板暴露于外部；第二侧端子，电连接至所述第二电极板并穿过所述第二侧板暴露于外部；以及在所述罐的与彼此面对的所述边缘被焊接所在的侧部相对的一个侧部的安全通气部。
Description
技术领域
本公开的实施例的各方面涉及二次电池和制造二次电池的方法。
背景技术
二次电池是可再充电和可放电的电池，不同于未设计为充电(或再充电)的一次电池。仅包括以组形式封装的单个电池单元的低容量二次电池可用于各种便携式小型电子设备，比如蜂窝电话或便携式摄像机，而其中数十个电池单元在电池组中彼此连接的高容量二次电池被广泛用作电动机驱动的电源，比如在混合动力车辆或电动车辆中的电源。二次电池根据其外观可分为圆柱型电池、棱柱型电池、袋型(或聚合物型)电池等。作为一个示例，棱柱型电池可以通过在具有电解质的罐中容纳电极组件并将盖板安装在罐中(或上)来形成，该电极组件形成有介于正极板和负极板之间的隔板。
在本背景部分中公开的上述信息是为了增强对本公开的背景的理解，因此，它可能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可以容易地制造的二次电池。
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、第二电极板及在所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板；容纳所述电极组件的罐，所述罐通过将板状构件弯折成管状并焊接彼此面对的边缘而被形成；密封所述罐的一开口端的第一侧板；密封所述罐的另一开口端的第二侧板；第一侧端子，电连接至所述第一电极板并穿过所述第一侧板暴露于外部；第二侧端子，电连接至所述第二电极板并穿过所述第二侧板暴露于外部；和在所述罐的与彼此面对的所述边缘被焊接所在的侧部相对的一个侧部上的安全通气部。
所述罐可以具有方管形状，具有两个较大侧部和两个较小侧部，并且所述板状构件的所述边缘在两个较小侧部中的一个较小侧部处焊接在一起。
所述安全通气部可以在两个较小侧部中的另一个较小侧部中的孔上。
所述罐中的所述孔的周边可以是凹进的以将所述安全通气部安置在所述孔上。
所述罐中的所述孔的所述周边凹进的高度可以等于或大于所述安全通气部的总厚度。
所述罐中的所述孔周围的壁厚度可以等于或大于所述安全通气部的周边的厚度。
所述安全通气部可以与所述罐一体地形成。
所述安全通气部可以在所述安全通气部的中心部分和边缘之间凸起地形成。
根据本公开的实施例的制造二次电池的方法包括：通过将板状构件弯折成管状并焊接彼此面对的边缘来形成罐；在所述罐的与彼此面对的所述边缘被焊接所在的侧部相对的一个侧部上形成安全通气部；将包括第一电极板、第二电极板及在所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板的电极组件插入所述罐中；用第一侧板密封所述罐的第一开口端；以及用第二侧板密封所述罐的第二开口端。第一侧端子电连接至所述第一电极板并穿过所述第一侧板暴露于外部，并且第二侧端子电连接至所述第二电极板并穿过所述第二侧板暴露于外部。
所述板状构件的所述弯折可以包括：沿着与所述板状构件的一个侧边缘间隔开一段距离的第一直线弯折所述板状构件；沿着与所述板状构件的相对侧边缘间隔开所述距离的第二直线弯折所述板状构件；沿着朝所述一个侧边缘与所述一个侧边缘和所述相对侧边缘之间的中心线间隔开所述距离的第三直线弯折所述板状构件；和沿着朝所述相对侧边缘与所述中心线间隔开所述距离的第四直线弯折所述板状构件。
彼此面对的所述边缘的所述焊接可以包括将所述一个侧边缘和所述相对侧边缘彼此焊接以形成方管形状。
所述方法可以进一步包括：在所述板状构件中形成孔；和在所述孔上插入安全通气部。
所述方法可以进一步包括通过搭接焊接将所述安全通气部固定到所述罐。
所述方法可以进一步包括在插入所述安全通气部之前使所述罐中的所述孔的周边凹进。
附图说明
图1为根据本公开的实施例的二次电池的透视图。
图2为二次电池的主视图。
图3为二次电池的俯视图。
图4为二次电池的仰视图。
图5为二次电池的左侧视图。
图6为二次电池的右侧视图。
图7为根据本公开的实施例的二次电池的罐的透视图。
图8为沿图7中的线8-8截取的剖视图。
图9至图12为根据本公开的实施例的用于制造二次电池的罐的工艺的一些步骤的示意图。
图13为根据本公开的另一实施例的二次电池的罐的透视图。
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。
提供本公开的示例实施例以向本领域技术人员更完整地解释本公开，并且本文描述的实施例可以如本领域普通技术人员将理解的那样以各种其他形式进行修改。换言之，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本文提出的实施例。相反，提供这些示例实施例是为了使本公开详尽和完整，并将把本公开的各方面和特征传达给本领域技术人员。
在图中，为了例示清楚起见，可能夸大了各种元件、层等的尺寸。相同的附图标记指代相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任意和所有组合。此外，在描述本公开的实施例时使用“可以”涉及“本公开的一个或多个实施例”。当在一列元件之后时，诸如“中的至少一个”的表述修饰整列元件，而不是修饰该列中的单独的元件。如本文所使用的，术语“使用”和“被使用”可以被认为分别与术语“利用”和“被利用”同义。如本文所使用的，术语“基本上”、“大约”和类似术语被用作近似术语，而不是作为程度术语，并且旨在考虑将由本领域普通技术人员认识到的测量或计算的值中的固有偏差。
将理解，当元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可以直接在另一元件或层上、直接连接至或联接至另一元件或层，或者也可以存在一个或多个中间元件或层。当元件或层被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接连接”或“直接联接”至另一元件或层时，不存在中间元件或层。例如，当第一元件被描述为“联接”或“连接”至第二元件时，第一元件可以直接联接或连接至第二元件，或者第一元件可以通过一个或多个中间元件间接联接或连接至第二元件。
本文使用的术语是为了描述本公开的实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式的“一”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指出。将进一步理解，当在本说明书中使用时，用语“包括”和/或“包含”说明存在陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。
将理解，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用来描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该受这些术语限制。这些术语被用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个元件、部件、区域、层或区段区分开。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可以被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不脱离示例实施例的教导。
为了易于描述，诸如“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等的空间相对术语可以在本文中被用于描述如图中所例示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。将理解，除了图中所描绘的方位之外，空间相对术语旨在包含设备在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定向在其它元件或特征的“上方”或“之上”。因此，术语“下方”可以包含上方和下方两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或在其它方位)，并且本文使用的空间相对描述符应该被相应地解释。
图1为根据本公开的实施例的二次电池100的透视图，图2为二次电池100的主视图，图3为二次电池100的俯视图,图4为二次电池100的仰视图，图5为二次电池100的左侧视图，图6为二次电池100的右侧视图。
参见图1至图6，根据本公开的实施例的二次电池100包括电极组件、罐110、第一侧板120、第二侧板130、第一侧端子140和第二侧端子150。因为电极组件设置(或布置或容纳)在罐110内部，所以在附图中未示出。
电极组件包括第一电极板、第二电极板和隔板。
第一电极板可以是负极板和正极板中的任何一个。例如，当第一电极板为负极板时，第一电极板包括负极涂覆部分和负极未涂覆部分，该负极涂覆部分在由诸如铜或镍箔或网的导电金属板制成的负极集流板上涂覆有负极活性材料，该负极未涂覆部分是负极集流板的未涂覆负极活性材料的部分。负极活性材料可包括例如碳基材料、硅、锡、氧化锡、锡合金复合物、过渡金属氧化物、锂金属氮化物或金属氧化物。
第二电极板可以是负极板和正极板中的另一个。例如，当第二电极板为正极板时，第二电极板可以包括正极涂覆部分和正极未涂覆部分，该正极涂覆部分在由例如铝箔或网的导电金属板制成的正极集流板上涂覆有正极活性材料，该正极未涂覆部分是正极集流板的未涂覆正极活性材料的部分。正极活性材料可以包括硫族化合物，例如，诸如LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2或LiNiMnO2的复合金属氧化物。
隔板介于第一电极板和第二电极板之间，并防止第一电极板和第二电极板之间的电短路。隔板可以由例如聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯的多孔共聚物等制成。
罐110在其中容纳电极组件和电解质。
参见图7，其是根据本公开实施例的二次电池100的罐110的透视图(为了参考，与图1相比，上下颠倒)，罐110具有如下结构：其中板状构件被弯折成管状(例如矩形管状)，并且其彼此面对的边缘被焊接，从而在其中提供空间并且两端是开口的。
关于罐110的制造方法，参见图9至图12，图9至图12为用于制造根据本公开的实施例的二次电池100的罐110的工艺的步骤的示意图，首先，准备板状构件(例如，方板状构件)P，并且用于布置安全通气部160的孔(或开口)H被加工(或形成)在其中心部分中(参见例如图9)。在附图中，孔H被示出为被加工(或形成)在板状构件P的中心线CL上。
在这样的实施例中，板状构件P沿着与板状构件P的一个侧边缘S1间隔开距离d的假想直线Ll(即，第一直线)向上弯折大约90°，并且沿着与相对侧边缘S2间隔开距离d的假想直线L2(即，第二直线)向上弯折大约90°(参见例如图9)。
然后，板状构件P沿着朝板状构件P的一个侧边缘Sl与中心线CL间隔开距离d的假想直线L3(即，第三直线)向上弯折大约90°，并且沿着朝板状构件P的相对侧边缘S2与中心线CL间隔开距离d的假想直线L4(即，第四直线)向上弯折大约90°(参见例如图10)。
接下来，将板状构件P的一个侧边缘S1和相对侧边缘S2焊接在一起，整体形成方管形状(参见例如图11)。
安全通气部160被安装在孔H上(或中)，从而完成罐110(参见例如图12)。
当罐110内产生气体时，安全通气部160在罐110内的压力达到一定水平时爆裂以释放气体并降低压力，从而防止二次电池100爆炸。安全通气部160可以形成有凹口160A以引起爆裂。
安全通气部160可以通过搭接焊接被固定(例如，可以固定到罐110)。
参见图8，其是沿图7中的线8-8截取的剖视图，为了使安全通气部160稳定地安置在孔H上(或中)，罐110中的孔H的周边可以是凹进的。例如，罐110中的孔H的周边可以在插入安全通气部160之前凹进。凹进的高度h等于或大于安全通气部160的总厚度t(例如，最大厚度)。相应地，安全通气部160可以不突出到罐110的外侧(例如，可以不突出到罐110的相邻表面的上方，以提供平坦或基本上平坦的外表面)。
另外，在罐110和安全通气部160彼此重叠的区域处，罐110的壁厚度等于或大于安全通气部160的厚度。换言之，罐110中的孔H周围的壁厚度t1可以等于或大于安全通气部160的边缘(例如，周边)的厚度t2。由相对较大的厚度而增加的刚度可以防止搭接焊接过程中罐110中的孔H的周边的意外变形。
另外，如图8所示，安全通气部160可以在中心部分和边缘之间凸起地形成。
第一侧板120具有方板形状以对应罐110的开口端。第一侧板120焊接到罐110的一开口端并密封罐110的该开口端。
第二侧板130具有方板形状以对应罐110的另一开口端。第二侧板130焊接到罐110的另一开口端并且密封罐110的该开口端。
第一侧端子140电连接至电极组件的第一电极板的未涂覆部分(例如，负极未涂覆部分)，穿过第一侧板120，并暴露于外部。相应地，第一侧端子140用作负极端子。可以在第一侧端子140和第一侧板120之间提供绝缘构件以防止它们之间的电短路。
第二侧端子150电连接至电极组件的第二电极板的未涂覆部分(例如，正极未涂覆部分)，穿透第二侧板130，并暴露于外部。相应地，第二侧端子150用作正极端子。可以在第二侧端子150和第二侧板130之间提供绝缘构件以防止它们之间的电短路。
图13为根据本公开的另一实施例的二次电池的罐210的透视图。
根据本公开的另一实施例的二次电池包括电极组件、罐210、第一侧板、第二侧板、第一侧端子和第二侧端子。二次电池的电极组件、第一侧板、第二侧板、第一侧端子和第二侧端子可以与以上描述的二次电池的电极组件、第一侧板120、第二侧板130、第一侧端子140和第二侧端子150基本上相同，因此将省略其重复描述。以下描述将主要集中在罐210上。
参见图13，二次电池的罐210与二次电池100的罐110的相似之处在于，板状构件被弯折成管状并且相对的边缘被焊接，从而在内部提供空间并具有两端开口的结构。然而，罐210与罐110的不同之处在于，罐210与安全通气部211一体形成。
例如，罐210被形成为在方板状构件的中心处具有相对小的厚度，以一体地形成具有凹口211A的安全通气部211，并且方板状构件以与关于图9至图11所描述的基本相似的方式被弯折然后焊接。
在上述二次电池中，由于负极端子(例如，第一侧端子)和正极端子(例如，第二侧端子)被提供在左侧和右侧，因此其上部和下部可以被有效地冷却。在常规的棱柱型电池中，由于负极端子和正极端子被提供在其上部，因此难以冷却上部。
另外，在常规的棱柱型电池中，由于负极端子和正极端子被提供在上部，因此在利用上部空间上存在限制。然而，在根据本公开的实施例的二次电池中，由于负极端子(例如，第一侧端子)和正极端子(例如，第二侧端子)被提供在左侧和右侧，所以可以有效地利用上部空间。
另外，在常规的棱柱型电池中，由于负极端子和正极端子被提供在上部，所以充电/放电电流大致呈U形流动，由此可能存在特定区域(例如，电极组件的特定部分)迅速劣化的问题。然而，在上述二次电池中，由于负极端子(例如，第一侧端子)和正极端子(例如，第二侧端子)被提供在左侧和右侧，所以充电/放电电流在水平方向流动，从而减少电池劣化。
如上所述，本公开的实施例提供一种二次电池，该二次电池可以通过将方板状构件弯折成方管形状来制造罐而被容易地制造。
前述实施例仅是用于实施根据本公开的二次电池的一些实施例，其不限于所描述的实施例。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求书及其等效物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对其进行各种改变。
Claims (14)
1.一种二次电池，包括：
电极组件，包括第一电极板、第二电极板及在所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板；
容纳所述电极组件的罐，所述罐通过将板状构件弯折成管状并焊接彼此面对的边缘而被形成；
密封所述罐的一开口端的第一侧板；
密封所述罐的另一开口端的第二侧板；
第一侧端子，电连接至所述第一电极板并穿过所述第一侧板暴露于外部；
第二侧端子，电连接至所述第二电极板并穿过所述第二侧板暴露于外部；以及
在所述罐的与彼此面对的所述边缘被焊接所在的侧部相对的一个侧部上的安全通气部。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述罐具有方管形状，具有两个较大侧部和两个较小侧部，
并且其中所述板状构件的所述边缘在两个较小侧部中的一个较小侧部处焊接在一起。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述安全通气部在所述两个较小侧部中的另一个较小侧部中的孔上。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其中所述罐中的所述孔的周边是凹进的以将所述安全通气部安置在所述孔上。
5.根据权利要求4所述的二次电池，其中所述罐中的所述孔的所述周边凹进的高度等于或大于所述安全通气部的总厚度。
6.根据权利要求3所述的二次电池，其中所述罐中的所述孔周围的壁厚度等于或大于所述安全通气部的周边的厚度。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述安全通气部与所述罐一体地形成。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述安全通气部在所述安全通气部的中心部分和边缘之间凸起地形成。
9.一种制造二次电池的方法，所述方法包括：
通过将板状构件弯折成管状并焊接彼此面对的边缘来形成罐；
在所述罐的与彼此面对的所述边缘被焊接所在的侧部相对的一个侧部上形成安全通气部；
将包括第一电极板、第二电极板及在所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板的电极组件插入所述罐中；
用第一侧板密封所述罐的第一开口端；以及
用第二侧板密封所述罐的第二开口端，
其中第一侧端子电连接至所述第一电极板并穿过所述第一侧板暴露于外部，并且
其中第二侧端子电连接至所述第二电极板并穿过所述第二侧板暴露于外部。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述板状构件的所述弯折包括：
沿着与所述板状构件的一个侧边缘间隔开一段距离的第一直线弯折所述板状构件；
沿着与所述板状构件的相对侧边缘间隔开所述距离的第二直线弯折所述板状构件；
沿着朝所述一个侧边缘与所述一个侧边缘和所述相对侧边缘之间的中心线间隔开所述距离的第三直线弯折所述板状构件；和
沿着朝所述相对侧边缘与所述中心线间隔开所述距离的第四直线弯折所述板状构件。
11.根据权利要求10所述的方法，其中彼此面对的所述边缘的所述焊接包括将所述一个侧边缘和所述相对侧边缘彼此焊接以形成方管形状。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
在所述板状构件中形成孔；和
在所述孔上插入安全通气部。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：通过搭接焊接将所述安全通气部固定到所述罐。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：在插入所述安全通气部之前使所述罐中的所述孔的周边凹进。
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