CN116601254A - 二次电池 - Google Patents

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丁贤基
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Abstract

根据本公开要解决的技术问题是提供一种二次电池，通过将溶胀带定位在电极组件内部，即使当电极组件的卷绕半径发生偏差时，该二次电池也能够使电极组件的基体终止部与罐之间的接触电阻最小化。为此，本公开提供了一种二次电池，该二次电池包括：圆柱形罐；电极组件，具有电接触圆柱形罐的基体终止部；盖组件，通过阻挡圆柱形罐来密封电极组件；以及溶胀带，定位在基体终止部内部以将基体终止部按压于圆柱形罐。

Description

二次电池
技术领域
本公开涉及一种二次电池。
背景技术
通常，二次电池可以包括电极组件、容纳电极组件和电解质的罐以及结合到罐的上开口以密封罐并且允许在电极组件中产生的电流流到外部装置的盖组件。
根据电子/电气装置的性能的进步，安装在这些装置中的二次电池也需要具有更高的输出和更高的容量。对于高输出和高容量的二次电池，例如，正在开发能够有效地使用罐的内部空间的电极组件的基体终止结构。这样的基体终止结构占据罐的较少的内部空间，从而提高了使用罐的内部空间的效率，并且还用于将电流和热传输到罐。
然而，由于在电极组件中，在卷绕工艺之后通常可能存在卷绕半径的偏差，因此对于各个二次电池，基体终止结构与罐之间的接触电阻可能不是恒定的，因此，可能具有各个二次电池的电流传输速率和热传输速率存在很大偏差的问题。
在该背景技术中公开的以上信息仅用于增强对发明的背景的理解，因此它可能包含不构成现有技术的信息。
发明内容
技术问题
本公开提供了一种二次电池，通过将溶胀带定位在电极组件内部，即使当电极组件的卷绕半径发生偏差时，该二次电池也能够使电极组件的基体终止部与罐之间的接触电阻最小化。
技术方案
根据本公开的示例性二次电池可以包括：圆柱形罐；电极组件，具有电接触圆柱形罐的基体终止部；盖组件，通过阻挡圆柱形罐来密封电极组件；以及溶胀带，定位在基体终止部内部以将基体终止部按压于圆柱形罐。
罐可以包括底部和从底部延伸的侧部，并且溶胀带可以将基体终止部按压于侧部。
电极组件可以包括第一电极板、定位在第一电极板上的隔膜和定位在隔膜上的第二电极板，其中，第一电极板、隔膜和第二电极板被层压且卷绕，并且基体终止部可以通过用第一电极板包裹电极组件的最外围来设置。
第一电极板可以包括具有内表面和外表面的导电的第一基体、通过在第一基体的内表面和外表面上涂覆第一活性物质而设置的涂覆部以及通过不在第一基体的内表面和外表面上涂覆第一活性物质而设置的非涂覆部，并且非涂覆部可以覆盖电极组件的最外围。
基体终止部可以包括非涂覆部。
溶胀带可以粘附到基体终止部的内表面。
溶胀带可以置于基体终止部的内表面与隔膜之间。
第一电极板还可以包括焊接到第一基体的第一接线片，并且第一接线片可以电连接到圆柱形罐。
溶胀带的长度可以是非涂覆部的长度的1％至100％。
与基体终止部的卷绕匝长度相比，溶胀带的卷绕匝长度可以是0.1匝至1匝。
溶胀带可以吸收电解质以进行溶胀。
溶胀带可以包括丙烯酸粘合剂。
技术效果
本公开提供了一种二次电池，通过将溶胀带定位在电极组件内部，即使当电极组件的卷绕半径发生偏差时，该二次电池也能够使电极组件的基体终止部与罐之间的接触电阻最小化。即，在本公开中，定位在电极组件内部的溶胀带将基体终止部按压于罐，因此，电极组件的基体终止部强力地粘附到罐/与罐接触，从而改善电极组件与罐之间的电气/热连接状态。
附图说明
图1a、图1b和图1c是示出了根据本公开的示例性二次电池的透视图、剖视图和分解透视图。
图2是示出了根据本公开的示例性二次电池的示例性电极组件的纵向剖视图。
图3a是示出了根据本公开的示例性二次电池的示例性电极组件的基体终止部展开的状态的视图，图3b和图3c是示出了在溶胀带溶胀之前和之后的状态的剖视图。
图4a是示出了根据本公开的示例性二次电池的示例性电极组件的基体终止部展开的状态的视图，图4b和图4c是示出了在溶胀带溶胀之前和之后的状态的剖视图。
图5是示出了在卷绕根据本公开的示例性二次电池的示例性电极组件的第一电极板之前的状态的剖视图。
具体实施方式
提供本公开的示例以向本领域技术人员更完整地解释本公开，并且可以以各种其它形式修改以下示例。然而，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透彻的和完整的，并且将向本领域技术人员传达本公开的方面和特征。
另外，在附图中，为了简洁和清楚起见，夸大了各种组件的尺寸或厚度。同样的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和元件B彼此间接连接。
在此使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，并且不旨在限制公开。如在此使用的，除非上下文另有明确说明，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时，术语“包括或包含”和/或其变型说明存在所陈述的特征、数量、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它特征、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
将理解的是，虽然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/或第一部分可以被命名为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分。
为了易于描述，诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等的空间相对术语在此可以用于描述如附图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解的是，除了涵盖附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，如果附图中的元件或特征被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定向为“在”所述其它元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以涵盖上方和下方两个方位。
参照图1a、图1b和图1c，示出了示出根据本公开的示例性二次电池100的透视图、剖视图和分解透视图。
如图1a、图1b和图1c中所示，根据本公开的二次电池100可以包括圆柱形罐110、圆柱形电极组件120、溶胀带130和盖组件140。在一些示例中，二次电池100还可以包括结合到电极组件120的中心销150。
圆柱形罐110可以包括圆形底部111和从底部111向上延伸预定长度的圆柱形侧部112。在二次电池的组装期间，圆柱形罐110的顶部可以是敞开的。因此，在组装二次电池期间，电极组件120可以插入到圆柱形罐110中，然后电解质可以注入到圆柱形罐110中。在一些示例中，圆柱形罐110可以包括钢、钢合金、镍、镍合金、铝或铝合金。在一些示例中，为了防止电极组件120和盖组件140脱离到外部，圆柱形罐110可以包括在盖组件140的底部处向内凹进的卷边部113和在盖组件140的顶部处向内弯曲的压接部114。
电极组件120可以容纳在圆柱形罐110内部。电极组件120可以包括在导电的第一基体上涂覆有第一活性物质(例如，石墨、碳等)的第一电极板121、在导电的第二基体上涂覆有第二活性物质(例如，过渡金属氧化物(LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等))的第二电极板122以及定位在第一电极板121与第二电极板122之间以防止它们之间的短路并且仅允许锂离子移动的隔膜123。在一些示例中，第一电极板121、隔膜123和第二电极板122可以堆叠并且卷绕为基本上圆柱形形状。在一些示例中，第一电极板121的第一基体可以包括铜(Cu)、镍(Ni)或者铜和镍的合金，第二电极板122的第二基体可以包括铝(Al)，并且隔膜123可以包括聚乙烯(PE)或聚丙烯。在一些示例中，向下突出一定长度的第一接线片124可以焊接到第一电极板121，并且向上突出一定长度的第二接线片125可以焊接到第二电极板122。然而，相反的情况也是可以的。在一些示例中，第一接线片124可以包括铜、镍或者铜和镍的合金，并且第二接线片125可以包括铝。
在一些示例中，电极组件120的第一接线片124可以焊接到圆柱形罐110的底部111。因此，圆柱形罐110可以作为第一极柱(例如，负极)操作。当然，相反，第二接线片125可以焊接到圆柱形罐110的底部111，在这种情况下，圆柱形罐110可以作为第二极柱(例如，正极)操作。
溶胀带130可以定位在电极组件120内部。在一些示例中，溶胀带130可以定位在覆盖电极组件120的最外部的第一电极板121内部。在一些示例中，溶胀带130可以置于隔膜123与覆盖电极组件120的最外部的第一电极板121之间。在一些示例中，电极组件120的第一电极板121可以与圆柱形罐120的侧部122紧密接触/接触。具体地，第一电极板121的第一基体可以与圆柱形罐120的侧部122直接紧密接触/接触。以这种方式，与侧部122紧密接触/接触的第一基体可以被定义为基体终止部。下面将再次描述第一基体、基体终止部和溶胀带中的每个之间的有机接合关系。
在一些示例中，通过用终止带128终止设置在电极组件120的最外部处的卷绕端，电极组件120可以在卷绕电极组件120之后不退绕。在一些示例中，可以不使用终止带128，并且溶胀带130可以代替终止带的作用。在一些示例中，溶胀带130可以定位在电极组件120内部并且可以延伸到卷绕端，并且因此可以用作终止带以防止卷绕的电极组件120退绕。
在一些示例中，结合到圆柱形罐110并且具有在中心的第一孔161a和在其外部的第二孔161b的第一绝缘板161可以置于电极组件120与底部111之间。第一绝缘板161可以防止电极组件120电接触圆柱形罐110的底部111。在一些示例中，第一绝缘板161可以防止电极组件120的正极板122电接触底部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161a可以允许气体通过中心销150快速地向上移动，并且第二孔161b可以允许负极接线片124穿过其并且焊接到底部111。
在一些示例中，结合到圆柱形罐110并且具有在中心的第一孔162a和在其外部的多个第二孔162b的第二绝缘板162可以置于电极组件120与盖组件140之间。第二绝缘板162可以防止电极组件120电接触盖组件140。在一些示例中，第二绝缘板162可以防止电极组件120的负极板121电接触盖组件140。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162a可以允许气体快速地移动到盖组件140，并且第二孔162b可以允许正极接线片125穿过其并且焊接到盖组件140。另外，在电解质注入工艺期间，其余的第二孔162b可以允许电解质快速地流入到电极组件120。
在一些示例中，第一绝缘板161的第一孔161a和第二绝缘板162的第一孔162a可以形成为具有比中心销150小的直径，从而防止中心销150由于外部冲击而电接触圆柱形罐110的底部111或盖组件140。
在一些示例中，中心销150可以具有中空圆管的形状，并且可以结合到电极组件120的近似中心。在一些示例中，中心销150可以包括钢、钢合金、铝、铝合金或聚对苯二甲酸丁二醇酯。中心销150用于在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150。
盖组件140可以包括具有多个通孔141a的上盖141、定位在上盖141下面的安全排气孔142、定位在安全排气孔142下面的连接环143以及定位在连接环143下面、具有多个通孔144a并且电连接到正极接线片125的下盖144。在一些示例中，盖组件140还可以包括使上盖141、安全排气孔143和下盖144与圆柱形罐110的侧部111绝缘的绝缘衬垫145。
在一些示例中，绝缘衬垫145可以在形成在圆柱形罐110的侧部111上的卷边部113和压接部114之间被基本上压缩。在一些示例中，当圆柱形罐110内部产生异常内部压力时，上盖141的通孔141a和下盖144的通孔144a可以将内部气体排放到外部。在一些示例中，内部气体可以通过下盖144的通孔144a使安全排气孔143向上翻转，使得安全排气孔143与下盖144电分离，然后安全排气孔144破裂，因此，内部气体可以通过上盖141的通孔141a排放到外部。
在一些示例中，电解质(未示出)可以注入到圆柱形罐110中，这允许由电池内部的第一电极板121和第二电极板122中的电化学反应产生的锂离子在充电和放电期间移动。这种电解质溶液可以包括作为锂盐和高纯度有机溶剂的混合物的非水有机电解质溶液。在一些示例中，电解质可以包括使用聚合物电解质的聚合物或固体电解质。
参照图2，示出了根据本公开的二次电池100的电极组件120的纵向剖视图。这里，为了理解本公开的目的，夸大地示出了电极组件120。例如，第一电极板121、隔膜123和第二电极板122彼此紧密接触，但是为了便于理解而被示出为彼此分隔开。
如图2中所示，电极组件120可以包括第一电极板121、分别定位在第一电极板121的上表面和下表面上的隔膜123以及定位在隔膜123中的任何一个上的第二电极板122。另外，电极组件120可以在第一电极板121、隔膜123和第二电极板122堆叠的同时卷绕为基本上圆形形状，从而最终具有基本上圆柱形形状。在一些示例中，卷绕开始的部分(卷绕的电极组件120的近似中心区域)可以被定义为卷绕前缘，并且卷绕终止(结束)的部分(卷绕的电极组件120的近似最外区域)可以被定义为卷绕后缘。在一些示例中，电极组件120的整个最外区域(包括卷绕后缘)可以被定义为基体终止部1218，并且基体终止部1218可以与圆柱形罐110(即，侧部112)电气/机械/热接触/紧密接触。在一些示例中，第一电极板121可以包括基体终止部1218，因此第一电极板121可以与圆柱形罐110的侧部112电气/机械/热接触/紧密接触。
在一些示例中，可以省略终止带128，并且溶胀带130可以代替终止带的作用。这里，溶胀带130优选地从电极组件120的内部延伸到卷绕后缘。
在一些示例中，电极组件120可以包括三个电气/热路径构件。作为示例，电气/热路径构件可以包括从电极组件120的第一电极板121向下延伸并且电气/热结合到圆柱形罐110的底部111的第一接线片124、设置在电极组件120的第一电极板121上并且电气/热结合到圆柱形罐110的侧部112的基体终止部1218以及从电极组件120的第二电极板122向上延伸并且电气/热结合到盖组件140的第二接线片125(见图1b)。
在一些示例中，溶胀带130定位在电极组件120内部并且将基体终止部1218按压于圆柱形罐110的侧部112，从而使基体终止部1218与圆柱形罐110的侧部112之间的接触电阻最小化。在一些示例中，溶胀带130可以定位在基体终止部1218的内侧1212(见图3a)上。在一些示例中，溶胀带130可以置于基体终止部1218与隔膜123之间。
在一些示例中，溶胀带130的水平长度可以是基体终止部1218的水平长度的近似1％至近似100％。在一些示例中，与基体终止部1218的卷绕匝长度(或称为卷绕圈数)相比，溶胀带130的卷绕匝长度可以是近似0.1匝(圈)至1匝。在一些示例中，“一匝”可以指基体终止部1218或第一电极板121完全地包裹电极组件120一匝的长度。
在一些示例中，溶胀带130可以吸收电解质以进行溶胀。例如，溶胀带130在吸收电解质之后的体积可以大于在吸收电解质之前的体积。在一些示例中，溶胀带130可以包括吸收电解质并且增大体积的丙烯酸粘合剂。
参照图3a，示出了示出根据本公开的二次电池100的电极组件120的基体终止部1218展开的状态的视图，并且参照图3b和图3c，示出了示出在溶胀带130溶胀之前和之后的状态的剖视图。
如图3a中所示，溶胀带130可以附着到基体终止部1218的内表面1212，并且可以具有基本上矩形形状。溶胀带130的高度(竖直高度)可以等于或小于基体终止部1218的高度(竖直高度)，并且溶胀带130的长度(水平长度)可以等于或小于基体终止部1218的长度(水平长度)。
如图3b和图3c中所示，例如，当溶胀带130吸收电解质溶液时，厚度可以增大。因此，在注入电解质之前，在内部(即，基体终止部1218的内表面1212)上具有溶胀带130的电极组件120可以容易地结合到圆柱形罐110的内部，当稍后注入电解质时，溶胀带130吸收电解质以进行溶胀，因此，电极组件120的基体终止部1218被强力地按压于圆柱形罐110的侧部112。因此，可以减小电极组件120的基体终止部1218与圆柱形罐110的侧部112之间的电接触电阻。即，通过将溶胀带130定位在电极组件120内部，即使电极组件120的卷绕半径发生偏差，也可以提供能够使电极组件120的基体终止部1218与罐110之间的接触电阻最小化的二次电池100。
参照图4a，示出了示出根据本公开的二次电池100的电极组件120的基体终止部1218展开的状态的视图，并且参照图4b和图4c，示出了示出在溶胀带130溶胀之前和之后的状态的剖视图。
如图4a中所示，溶胀带130可以包括多个单元。在一些示例中，多个溶胀带单元130可以附着到基体终止部1218的内表面1212。在一些示例中，多个溶胀带单元130可以布置有间隙。
与如图4a中所示在电解质吸收之前的溶胀带单元130之间的间隙相比，如图4b中所示，在电解质吸收之后的溶胀带单元130之间的间隙可以变窄，并且与在电解质吸收之前的溶胀带单元130的厚度相比，在电解质吸收之后的溶胀带单元130的厚度也可以增大。
如上所述，由于在溶胀带单元130之间存在间隙，因此电解质注入时间缩短，并且溶胀带单元130的溶胀也快速地发生。此外，由于在溶胀带单元130之间存在间隙，因此可以防止在注入电解质之后发生溶胀带单元130的特定区域过度膨胀或凸出的现象。
参照图5，示出了示出在卷绕根据本公开的二次电池100的电极组件120的第一电极板121之前的状态的剖视图。
如图5中所示，第一电极板121可以包括具有内表面1212和外表面1213的导电的第一基体1211、通过分别在第一基体1211的内表面1212和外表面1213上涂覆第一活性物质而设置的涂覆部1214、1215以及通过不在第一基体1211的内表面1212和外表面1213上分别涂覆第一活性物质而设置的非涂覆部1216、1217。在一些示例中，非涂覆部1216、1217可以覆盖电极组件120的最外围。在一些示例中，基体终止部1218可以包括非涂覆部1216、1217。在一些示例中，非涂覆部1216、1217可以包括基体终止部1218。在一些示例中，非涂覆部1217的长度可以大于或等于非涂覆部1216的长度。在一些示例中，溶胀带130可以粘附到基体终止部1218的内表面1212(或非涂覆部1216)。在一些示例中，基体终止部1218的外表面1213(或非涂覆部1217)可以与圆柱形罐110的侧部112直接电气/机械/热接触。
在一些示例中，附着到第一基体1211的内表面1212的涂覆部1214可以由两个分开的部分构成，并且附着到第一基体1211的外表面1213的涂覆部1215也可以由两个分开的部分构成。在一些示例中，两个分开的部分可以彼此分隔开，并且可以在其间设置非涂覆部1216a、1217b。在一些示例中，第一接线片124可以电连接到两个涂覆部1215之间的非涂覆部1216b。在一些示例中，第一接线片124可以连接到第一基体1211的外表面1213。如上所述，第一接线片124可以电连接到圆柱形罐110的底部111。
同时，溶胀带130的水平长度可以是非涂覆部1216(或基体终止部1218)的水平长度的近似1％至近似100％。另外，与基体终止部1218(或非涂覆部分1216)的卷绕匝长度相比，溶胀带130的卷绕匝长度可以是近似0.1匝至1匝。在一些示例中，在吸收电解质之前的溶胀带130的厚度可以小于设置在内表面1212上的涂覆部1214的厚度，但是在吸收电解质之后的溶胀带130的厚度可以大于或等于设置在内表面1212上的涂覆部1214的厚度。
因此，在吸收电解质之后，溶胀带130可以将基体终止部1218(或未涂覆部1217)强力地按压于圆柱形罐110的侧部112。因此，电流和/或热可以通过电极组件120的基体终止部1218有效地传输到圆柱形罐110。
虽然前述实施例仅是用于实施本公开的一个实施例，本公开不限于该实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离如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的各种改变。

Claims (12)

1.一种二次电池，所述二次电池包括：
圆柱形罐；
电极组件，具有电接触所述圆柱形罐的基体终止部；
盖组件，通过阻挡所述圆柱形罐来密封所述电极组件；以及
溶胀带，定位在所述基体终止部内部以将所述基体终止部按压于所述圆柱形罐。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述罐包括底部和从所述底部延伸的侧部，并且所述溶胀带将所述基体终止部按压于所述侧部。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电极组件包括第一电极板、定位在所述第一电极板上的隔膜和定位在所述隔膜上的第二电极板，其中，所述第一电极板、所述隔膜和所述第二电极板被层压且卷绕，并且所述基体终止部通过用所述第一电极板包裹所述电极组件的最外围来设置。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述第一电极板包括具有内表面和外表面的导电的第一基体、通过在所述第一基体的所述内表面和所述外表面上涂覆第一活性物质而设置的涂覆部以及通过不在所述第一基体的所述内表面和所述外表面上涂覆所述第一活性物质而设置的非涂覆部，并且所述非涂覆部覆盖所述电极组件的所述最外围。
5.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述基体终止部包括所述非涂覆部。
6.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述溶胀带粘附到所述基体终止部的内表面。
7.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述溶胀带置于所述基体终止部的所述内表面与所述隔膜之间。
8.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述第一电极板还包括焊接到所述第一基体的第一接线片，并且所述第一接线片电连接到所述圆柱形罐。
9.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述溶胀带的长度是所述非涂覆部的长度的1％至100％。
10.根据权利要求4所述的二次电池，其中，与所述基体终止部的卷绕匝长度相比，所述溶胀带的卷绕匝长度是0.1匝至1匝。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述溶胀带吸收电解质以进行溶胀。
12.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述溶胀带包括丙烯酸粘合剂。
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