CN116505154A - 二次电池 - Google Patents

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崔友赫
高诚贵
金明燮
丁贤基
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Abstract

本公开涉及一种能够促进与外部装置焊接的二次电池。作为示例，公开了一种二次电池，所述二次电池包括：圆柱形壳体；电极组件，容纳在圆柱形壳体中；以及盖组件，密封圆柱形壳体并且包括电连接到电极组件的正极的上盖、结合到上盖的上部并且电连接到电极组件的负极的端子板以及插置在上盖与端子板之间的第一绝缘垫圈。

Description

二次电池
本申请要求于2022年1月27日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0012600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
本公开涉及一种二次电池。
背景技术
锂离子二次电池由于例如高操作电压和每单位重量的高能量密度而用作用于混合动力车辆或电动车辆以及便携式电子装置的电源。
二次电池可以根据形状分类为圆柱形二次电池、棱柱形二次电池或袋形二次电池。例如，圆柱形二次电池通常包括圆柱形壳体、结合到壳体的圆柱形电极组件、注入到壳体中以使锂离子能够移动的电解液(任选的)以及结合到壳体的一侧以防止电解液泄漏并防止电极组件分离的盖组件。
在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对发明的背景技术的理解，因此它可能包含不构成现有技术的信息。
发明内容
本公开提供了一种能够促进与外部装置焊接的二次电池。
根据本公开的二次电池可以包括：圆柱形壳体；电极组件，容纳在圆柱形壳体中；以及盖组件，密封圆柱形壳体并且包括电连接到电极组件的正极的上盖、结合到上盖的上部并且电连接到电极组件的负极的端子板以及插置在上盖与端子板之间的第一绝缘垫圈。
端子板可以电连接到圆柱形壳体。
圆柱形壳体可以包括在盖组件的下部处向内凹入的卷边部和在盖组件的上部处向内弯曲的压接部，并且压接部覆盖端子板的一部分。
端子板可以位于上盖的边缘上方，并且可以使从上盖向上突出的中心部暴露。
端子板的面积可以与上盖的边缘的面积对应。
第一绝缘垫圈可以位于上盖的边缘与端子板之间，并且第一绝缘垫圈的面积可以大于端子板的面积。
第一绝缘垫圈可以包括向上延伸并覆盖端子板的侧表面的延伸部。
二次电池还可以包括插置在上盖与圆柱形壳体之间的第二绝缘垫圈。
二次电池还可以包括：排气板，安装在上盖下面并设置有凹口；下盖，安装在排气板下面并设置有多个通孔；以及绝缘体，插置在排气板与下盖之间。
圆柱形壳体可以包括设置在底表面上的凹口。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施例的二次电池的透视图。
图2是示出根据本公开的实施例的二次电池的剖视图。
图3A和图3B是图2的部分A的放大剖视图。
图4是示出根据本公开的另一实施例的二次电池的剖视图。
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的实施例。
提供本发明的示例以向本领域技术人员更完整地解释本发明，并且以下示例可以以各种其他形式修改。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于在此阐述的示例(或示例性)实施例。相反，提供这些示例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发明的方面和特征。
另外，在附图中，为了简洁和清楚，夸大了各种组件的尺寸或厚度。同样的附图标记始终指同样的元件。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。另外，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，或者在元件A与元件B之间可以存在居间元件C，使得元件A与元件B彼此间接连接。
在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制公开。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，当在本说明书中使用术语“包含或包括”和/或其变型时，说明存在所陈述的特征、数量、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
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，在不脱离本发明的教导的情况下，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。
为了易于描述，在此可以使用诸如“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示出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”的元件随后将被定位为“在”所述其他元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以涵盖上方和下方两种方位。
图1是示出根据本公开的实施例的二次电池的透视图。图2是示出根据本公开的实施例的二次电池的剖视图。图3A和图3B是图2的部分A的放大剖视图。
参照图1至图3B，根据本公开的实施例的二次电池100可以包括圆柱形壳体110、电极组件120和盖组件130。在一些示例中，盖组件130可以包括或者被称为盖、盖组、盖组件、覆盖物或盖子。
圆柱形壳体110可以包括大致圆形的底部111和从底部111向上延伸预定长度的侧壁112。在一些示例中，圆柱形壳体110可以包括或者被称为罐、外部材料或外壳。
在二次电池的制造工艺期间，圆柱形壳体110的顶部可以是敞开的。因此，在二次电池的组装工艺期间，电极组件120可以集成为一个结构并插入到圆柱形壳体110中。当然，电解液可以在后续工艺中另外地注入到圆柱形壳体110中。
圆柱形壳体110可以由钢、钢合金、镀镍钢、镀镍钢合金、铝或铝合金制成。
另外，圆柱形壳体110可以设置有卷边部113和压接部114，卷边部113在盖组件130的下部处向内凹入，以防止盖组件130脱离到外部，压接部114在盖组件130的上部处向内弯曲。
电极组件120可以容纳在圆柱形壳体110内部。电极组件120可以包括或者被称为电极、电极组或果冻卷。电极组件120可以包括涂覆有负极活性物质(例如，石墨、碳等)的负极板121、涂覆有正极活性物质(例如，过渡金属氧化物(LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等))的正极板122以及位于负极板121与正极板122之间以防止短路并且仅允许锂离子移动的隔膜123。负极板121、正极板122和隔膜123可以卷绕为大致圆柱形形状。在一些示例中，负极板121可以是铜(Cu)箔，正极板122可以是铝(Al)箔，隔膜123可以是聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。
另外，向下突出并延伸一定长度的负极接线片124可以焊接到负极板121，并且向上突出并延伸一定长度的正极接线片125焊接到正极板122。另外，负极接线片124可以是铜(Cu)或镍(Ni)，并且正极接线片125可以是铝(Al)。
另外，电极组件120的负极接线片124可以焊接到圆柱形壳体110的底部111。因此，圆柱形壳体110可以作为负极工作。在一些示例中，负极接线片124可以超声焊接或激光焊接到圆柱形壳体110的底部111。当然，相反，正极接线片125可以焊接到圆柱形壳体110的底部111，并且在这种情况下，圆柱形壳体110可以作为正极工作。
另外，结合到圆柱形壳体110并且具有在中心处的第一孔126a和在中心外部的第二孔126b的第一绝缘板126可以插置在电极组件120与底部111之间。在一些示例中，第一绝缘板126防止电极组件120电接触圆柱形壳体110的底部111。在一些示例中，当由于二次电池的异常而产生大量气体时，第一孔126a允许气体通过中心销140快速向上移动，并且第二孔126b允许负极接线片124穿过并焊接到底部111。
另外，结合到圆柱形壳体110并且具有在中心处的第一孔127a和在中心外部的多个第二孔127b的第二绝缘板127可以插置在电极组件120与盖组件130之间。在一些示例中，第二绝缘板127防止电极组件120电接触盖组件130。在一些示例中，第二绝缘板127防止电极组件120的负极板121电接触盖组件130。在一些示例中，当由于二次电池的异常而产生大量气体时，第一孔127a允许气体快速移动到盖组件130，并且第二孔127b中的一个允许正极接线片125穿过并焊接到盖组件130。另外，剩余的第二孔127b用于允许在电解液注入工艺中电解液快速流入到电极组件120中。
另外，第一绝缘板126的第一孔126a和第二绝缘板127的第一孔127a的直径形成为小于中心销140的直径，从而防止中心销140由于外部冲击而电接触圆柱形壳体110的底部111或盖组件130。
中心销140具有中空圆形管形状，并且可以结合到近似电极组件120的中心。中心销140可以由钢、不锈钢、铝、铝合金或聚对苯二甲酸丁二醇酯制成，但是材料不限于此。中心销140用于在二次电池的充电和放电期间抑制电极组件120的变形，并且用作用于二次电池内部产生的气体的通道。在一些情况下，可以省略中心销140。
盖组件130可以密封圆柱形壳体110的开口以保护电极组件120免受外部环境的影响，并且当圆柱形壳体110的内部压力高于参考压力时，盖组件130可以破裂以将圆柱形壳体110的内部气体排放到外部。在一些示例中，盖组件130还可以用作正极端子。
盖组件130可以包括设置有多个通孔131a的上盖131、安装在上盖131下面的排气板132、安装在排气板132下面并设置有多个通孔133a的下盖133、插置在排气板132与下盖133之间的绝缘体134、安装在上盖131上方的端子板135、插置在端子板135与上盖131之间的第一绝缘垫圈136以及插置在下盖133与圆柱形壳体110之间的第二绝缘垫圈137。
上盖131可以在其中心处向上突出，以用作电连接到外部装置的端子。在一些示例中，上盖131可以用作正极端子。当由于过度充电等而在圆柱形壳体110内部出现异常的内部压力时，设置在上盖131中的多个通孔131a可以用于将内部气体排放到外部。在一些示例中，上盖131可以包括或者被称为盖、导体板、覆盖物或盖子。在一些示例中，盖131可以由铝或铝合金制成。
排气板132可以位于上盖131下面。在一些示例中，排气板132可以紧密地附着到、接触、结合到或连接到上盖131的下部。具体地，除了上盖131的向上突出的中心之外，排气板132可以紧密地附着到、接触、结合到或连接到上盖131的边缘。在一些示例中，排气板132可以包括或者被称为安全排气孔、安全板、排气孔、阀、薄板或导体板。在一些示例中，排气板132可以由铝或铝合金制成。
排气板132还可以包括在上表面上以预定深度形成的凹口132a。在一些示例中，凹口132a可以设置在与下盖133的通孔133a对应的位置处。在一些示例中，当二次电池的内部压力大于参考压力(或排气板的破裂压力)时，凹口132a可以由于内部气体而破裂，使得圆柱形壳体110的内部气体通过上盖131的通孔131a释放到外部，因此可以确保二次电池的安全性。
下盖133可以紧密地附着到、接触、结合到或连接到排气板132的下部。下盖133可以通过正极接线片125电连接到电极组件120。电极组件120的正极接线片125可以焊接到下盖133的下表面。在一些示例中，下盖133的下表面可以超声焊接和/或激光焊接到正极接线片125。在一些示例中，下盖133可以由铝或铝合金制成。
在一些示例中，当二次电池的内部压力大于参考压力(或排气板的破裂压力)时，排气板132会由于内部气体而变形，因此下盖133和排气板132会电分离。
绝缘体134可以位于排气板132的边缘与下盖133的边缘之间。当排气板132由于内部气体而变形时，绝缘体134可以用于使下盖133和排气板132彼此绝缘。在一些示例中，绝缘体134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，但是材料不限于此。
端子板135可以定位在上盖131的边缘上方。端子板135可以具有形成在中心处的孔，使得从上盖131向上突出的中心可以暴露于外部。在一些示例中，端子板135可以形成为环形状。端子板135可以与上盖131的中心间隔开。另外，端子板135可以通过第一绝缘垫圈136与上盖131绝缘。
在一些示例中，端子板135的面积可以与上盖131的边缘的面积对应。另外，用作负极端子的端子板135可以与上盖131的用作正极端子的中心在相同的方向上暴露。因此，根据本公开的二次电池100可以容易地结合到或焊接到外部装置(或电池组)的正极和负极。
参照图3A，第一绝缘垫圈136可以插置在上盖131与端子板135之间，以使上盖131和端子板135彼此绝缘。第一绝缘垫圈136可以具有孔形成在中心的环形形状。在一些示例中，第二绝缘垫圈可以形成为具有比端子板135和上盖131的边缘的面积大的面积。
第一绝缘垫圈136的下表面可以接触或紧密附着到上盖131和第二绝缘垫圈137的边缘，并且第一绝缘垫圈136的上表面可以接触或紧密附着到端子板135。第一绝缘垫圈136的外表面可以接触或紧密地附着到圆柱形壳体110。
在一些示例中，第一绝缘垫圈136可以包括或者被称为密封垫圈、绝缘体或树脂。第一绝缘垫圈136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，但是材料不限于此。
参照图3B，第一绝缘垫圈136还可以包括向上延伸并覆盖端子板135的侧表面的延伸部136a。延伸部136a可以位于第一绝缘垫圈136的两个边缘上，以覆盖端子板135的内表面和外表面。以这种方式，第一绝缘垫圈136可以防止端子板135接触上盖131。
第二绝缘垫圈137可以插置在圆柱形壳体110与上盖131、排气板132和下盖133之间。第二绝缘垫圈137可以覆盖上盖131、排气板132和下盖133的外周。第二绝缘垫圈137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，但是材料不限于此。
第二绝缘垫圈137可以与卷边部113紧密接触，并且第二绝缘垫圈137的内表面可以与上盖131、排气板132和下盖133的边缘紧密接触。在一些示例中，第二绝缘垫圈137可以包括或者被称为密封垫圈、绝缘体或树脂。第二绝缘垫圈137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，但是材料不限于此。
图4是示出根据本公开的另一实施例的二次电池的剖视图。
参照图4，根据本公开的另一实施例的二次电池200可以包括圆柱形壳体210、电极组件120和盖组件230。
圆柱形壳体210可以包括大致圆形的底部111、从底部111向上延伸一定长度的侧壁112以及设置在底部111上的凹口215。
凹口215可以在底部111的下表面上形成为一定深度。在一些示例中，凹口215可以设置在底部111的上表面上，或者可以设置在底部111的上表面和下表面两者上。凹口215可以位于底部111的焊接有负极接线片124的部分外部。凹口215可以连续地形成在底部111上。在一些示例中，凹口215可以包括以特定间隔形成在底部111中的多个凹口。
在一些示例中，当二次电池的内部压力高于参考压力时，凹口215可以破裂以将圆柱形壳体110的内部气体排放到外部(下侧)，因此可以确保二次电池的安全性。另外，当凹口215破裂时，负极接线片124和圆柱形壳体110的侧壁112可以电分离，从而阻挡电流流到端子板135。
盖组件230可以包括设置有多个通孔131a的上盖131、安装在上盖131下面的下盖133、安装在上盖131上方的端子板135、插置在端子板135与上盖131之间的第一绝缘垫圈136以及插置在下盖133与圆柱形壳体210之间的第二绝缘垫圈137。
图4中所示的盖组件230可以具有从图2中所示的盖组件130省略了排气板132和绝缘体134的结构。在根据本公开的二次电池200中，代替排气板132和绝缘体134，设置在圆柱形壳体210中的凹口215可以用作排气板132和绝缘体134。
如上所述，根据本公开的实施例的二次电池包括电连接到圆柱形壳体并且在与上盖相同的方向上安装的端子板，从而促进与外部装置焊接。
虽然前述实施例仅是用于执行根据本公开的二次电池的一个实施例，但是本公开不限于该实施例，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各种改变。

Claims (10)

1.一种二次电池，所述二次电池包括：
圆柱形壳体；
电极组件，容纳在所述圆柱形壳体中；以及
盖组件，密封所述圆柱形壳体并且包括电连接到所述电极组件的正极的上盖、结合到所述上盖的上部并且电连接到所述电极组件的负极的端子板以及插置在所述上盖与所述端子板之间的第一绝缘垫圈。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述端子板电连接到所述圆柱形壳体。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述圆柱形壳体包括在所述盖组件的下部处向内凹入的卷边部和在所述盖组件的上部处向内弯曲的压接部，并且所述压接部覆盖所述端子板的一部分。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述端子板位于所述上盖的边缘上方并且使从所述上盖向上突出的中心部暴露。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述端子板的面积与所述上盖的边缘的面积对应。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一绝缘垫圈位于所述上盖的边缘与所述端子板之间，并且所述第一绝缘垫圈的面积大于所述端子板的面积。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一绝缘垫圈包括向上延伸并覆盖所述端子板的侧表面的延伸部。
8.根据权利要求1所述的二次电池，所述二次电池还包括插置在所述上盖与所述圆柱形壳体之间的第二绝缘垫圈。
9.根据权利要求1所述的二次电池，所述二次电池还包括：
排气板，安装在所述上盖下面并且设置有凹口；
下盖，安装在所述排气板下面并且设置有多个通孔；以及
绝缘体，插置在所述排气板与所述下盖之间。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述圆柱形壳体包括设置在底表面上的凹口。
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