CN116636058A - 子电芯、子电芯的制造方法、以及包括子电芯的圆柱形二次电池、电池组和车辆 - Google Patents

子电芯、子电芯的制造方法、以及包括子电芯的圆柱形二次电池、电池组和车辆 Download PDF

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Abstract

根据本公开的实施方式的子电芯包括：卷芯型电极组件，其包括电极接头；集流体板，其联接到电极组件的一侧并且电连接到电极接头；以及焊料，其插置在电极接头和集流体板之间以将电极接头和集流体板联接，并且与电极接头和集流体板相比具有较低的熔点。

Description

子电芯、子电芯的制造方法、以及包括子电芯的圆柱形二次电 池、电池组和车辆
技术领域
本公开涉及子电芯及其制造方法、以及包括子电芯的电池组和车辆。更具体地，本公开涉及具有以下结构的子电芯：其能够通过在低于基材的熔点的温度下执行用于电极组件的未涂覆区域和集流体板之间的电连接的焊接来防止焊接溅射物。此外，本公开涉及用于制造子电芯的方法、包括该子电芯的圆柱形二次电池以及包括该圆柱形二次电池的电池组和车辆。
本申请要求于2021年1月19日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2021-0007282的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。
背景技术
在圆柱形二次电池中，设置在容纳于电池罐中的卷芯型电极组件中的未涂覆区域(电极接头)通过焊接与集流体板接合。用于制造包括电极组件和集流体板的子电芯的焊接可以是激光焊接。
为了通过激光焊接将集流体板和未涂覆区域接合，需要在高于放置在电极组件上的集流体板的基材熔点的温度执行焊接，使得集流体板的一部分熔化并与未涂覆区域接合。
集流体板可以是例如铝板，并且可以使用铜板。然而，在直接熔化由铝或铜制成的普通集流体板并将其与未涂覆区域接合的焊接方法的情况下，由于铝或铜的熔点高，焊接是通过非常高能量的激光照射执行的。
用于焊接的激光照射的能量很高，并且当在激光照射所指向的集流体板的熔点以上执行焊接时，出现焊接溅射物。焊接溅射物作为金属杂质残留在电极组件中，通过电极之间不必要的电连接而导致小的短路。小短路是可能对圆柱形二次电池的性能和安全性产生不利影响的因素。
因此，需要具有用于在没有焊接溅射物的情况下执行用于圆柱形二次电池的电极组件和集流体板之间的接合的激光焊接的结构的子电芯，以及用于制造该子电芯的方法。
发明内容
技术问题
本公开旨在解决上述问题，因此本公开的目的在于当执行用于圆柱形二次电池的电极组件和集流体板之间的接合的激光焊接时防止焊接溅射物。
在另一个方面，本公开旨在通过允许在沿一个方向电连接多个圆柱形二次电池的情况下将电池罐的封闭部分的宽表面用作电极端子，确保用于在用于制造电池组的诸如汇流条之类的电连接部件与圆柱形二次电池的电极端子之间进行焊接的足够面积。
然而，本公开的技术问题不限于上述问题，并且本领域技术人员从以下描述将清楚地理解本文未提及的其它问题。
技术方案
为了解决上述问题，根据本公开的实施方式的子电芯包括：卷芯型电极组件，其包括电极接头；集流体板，其接合到电极组件的一侧并且电连接到电极接头；以及焊料，其插置在电极接头和集流体板之间，以将电极接头和集流体板接合，该焊料具有比电极接头和集流体板更低的熔点。
当焊料通过焊接而熔化时，焊料可以通过毛细管作用渗入相邻的电极接头之间。
焊料的渗入距离可以比电极接头的延伸长度短。
电极接头在长度方向上的端部可以在与集流体板平行的方向上弯曲，并且焊料可以被插置在通过电极接头的弯曲而形成的平面与集流体板之间。
焊料在相邻电极接头之间的渗入距离可以随着其从电极组件的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。
集流体板可以包括从中心径向延伸并且彼此间隔开的多个子板。
子板的宽度可以随着其从电极组件的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。
焊料的宽度可以随着其从电极组件的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。
电极组件可以具有其中第一电极、第二电极和插置在第一电极与第二电极之间的隔膜在一个方向上卷绕的结构，并且第一电极和第二电极可以分别包括设置在第一电极和第二电极的长边端部，未涂覆活性材料并且暴露于隔膜外部的第一未涂覆区域和第二未涂覆区域。
第一未涂覆区域和第二未涂覆区域中的至少一个可以用作电极接头。
第一未涂覆区域和第二未涂覆区域中的至少一个的未涂覆区域可以包括沿电极组件的卷绕方向划分的多个区段，并且多个区段可以沿电极组件的径向方向弯曲。
所弯曲的多个区段可以沿径向方向多层交叠。
电极组件可以具有焊接目标区域，在焊接目标区域中设置在未涂覆区域中的区段的交叠数量沿电极组件的径向方向保持恒定。
集流体板可以接合到焊接目标区域内部的未涂覆区域。
根据本公开的实施方式的用于制造子电芯的方法包括：(S1)制备卷芯型电极组件；(S2)制备在一个表面上具有焊料的集流体板；(S3)将集流体板安放在电极组件上；以及(S4)执行焊接以通过熔化焊料将电极组件的电极接头和集流体板接合，其中焊接在比电极接头的熔点和集流体板的熔点低的温度下执行。
步骤(S4)可以包括熔化焊料，以使焊料通过毛细管作用渗入相邻的电极接头之间。
步骤(S2)可以包括调整形成在集流体板的一个表面上的焊料的厚度，使得焊料的渗入距离比电极接头的延伸长度短。
步骤(S2)可以包括调整形成在集流体板的一个表面上的焊料的厚度，使得焊料在相邻的电极接头之间的渗入距离随着其从电极组件的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。
根据本公开实施方式的一种圆柱形二次电池包括：根据本公开实施方式的子电芯；以及被构造为通过设置在其一侧并电连接到电极组件的开口部分容纳子电芯的电池罐。
圆柱形二次电池还可以包括电连接到电极组件、与电池罐具有相反极性并且与电池罐绝缘的端子。
端子可以通过设置在电池罐的与开口部分相对的侧面的封闭部分而暴露于外部。
圆柱形二次电池还可以包括被构造为密封开口部分的帽板。
帽板可以不具有极性。
此外，根据本公开的实施方式的电池组包括：根据本公开的实施方式的多个圆柱形二次电池；以及容纳多个圆柱形二次电池的电池组壳体。
在这种情况下，多个圆柱形二次电池中的每一个可以包括电连接到电极组件、与电池罐具有相反极性并且与电池罐绝缘的端子。
多个圆柱形二次电池中的每一个的电池罐的封闭部分的外表面和电池罐的端子可以设置为面向相同方向。
电池组还可以包括被构造为串联和并联地连接多个圆柱形二次电池的多个汇流条。
多个汇流条可以设置在多个圆柱形二次电池的上部。在这种情况下，每个汇流条可以包括：主体部分，其被构造为在相邻的圆柱形二次电池的端子之间延伸；多个第一汇流条端子，其被构造为在主体部分的一侧方向上延伸并且电联接到位于一侧方向上的圆柱形二次电池的端子；以及多个第二汇流条端子，其被构造为在主体部分的另一侧方向上延伸并且电联接到位于另一侧方向上的圆柱形二次电池的封闭部分的外表面。
根据本公开实施方式的车辆包括根据本公开实施方式的电池组。
技术效果
根据本公开的一个方面，可以在执行用于在圆柱形二次电池的电极组件和集流体板之间进行接合的激光焊接时防止焊接溅射物，从而防止圆柱形二次电池的性能劣化电池并提高圆柱形二次电池在使用时的安全性。
根据本公开的另一方面，可以在圆柱形二次电池的一侧执行用于圆柱形二次电池的串联和/或并联连接的电气布线。
根据本公开的又一方面，在沿一个方向电连接多个圆柱形二次电池的情况下，电池罐的封闭部分的宽表面能够用作电极端子，并且因此可以确保用于制造电池组的诸如汇流条之类的电连接部件与圆柱形二次电池的电极端子之间进行焊接的足够面积。
附图说明
附图例示了本公开的优选实施方式，并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不应被解释为限于附图。
图1至图3是示出根据本公开的实施方式的子电芯的图。
图4是示出根据本公开的实施方式的用于制造子电芯的集流体板和形成在其一个表面上的焊料的图。
图5是示出根据本公开的另一实施方式的子电芯的图。
图6是示出根据本公开的另一实施方式的用于制造子电芯的集流体板和形成在其一个表面上的焊料的图。
图7是示出根据本公开的又一实施方式的子电芯的图。
图8是示出根据本公开的又一实施方式的用于制造子电芯的集流体板和形成在其一个表面上的焊料的图。
图9是示例性地示出了根据本公开的优选实施方式的电极结构的平面图。
图10是沿长度方向(Y)截取的截面图，示出了其中根据本公开的实施方式的第一电极的未涂覆区域区段结构也应用于第二电极的电极组件。
图11是沿长度方向(Y)截取的截面图，示出了其中根据本公开的实施方式的未涂覆区域弯曲的电极组件。
图12是示出根据本公开的实施方式的其中未涂覆区域弯曲的电极组件的立体图。
图13是示出根据本公开的实施方式的圆柱形二次电池的外观的图。
图14是示出根据本公开的实施方式的圆柱形二次电池的内部构造的截面图。
图15是示出根据本公开的实施方式的多个圆柱形二次电池使用汇流条串并联连接的俯视图。
图16是示出根据本公开的实施方式的电池组的示意图。
图17是示出根据本公开的实施方式的车辆的概念图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应当理解在说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人为了获得最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文所提出的描述只是出于仅示例的目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行其它等同替换和修改。
连同图13和图14一起参照图1至图3，根据本公开的实施方式的子电芯1包括电极组件10、集流体板(第一集流体板)20、以及用于接合电极组件10和集流体板20的焊料S。除了集流体板(第一集流体板)20之外，子电芯1还可以包括集流体板(第二集流体板)60。
电极组件10包括具有第一极性的第一电极、具有第二极性的第二电极、以及插置在第一电极和第二电极之间的隔膜。电极组件10可以是卷芯型电极组件。也就是说，可以通过相对于卷绕中心C卷绕借助将第一电极、隔膜和第二电极按顺序层叠至少一次而形成的层叠体，来制造电极组件10。在这种情况下，隔膜可以是设置在电极组件10的外周表面上，以与电池罐30绝缘(参见图13和图14)。第一电极为正极或负极，而第二电极对应于与第一电极具有相反极性的电极。
第一电极包括第一电极集电体和涂覆在第一电极集电体的一个或两个表面上的第一电极活性材料。在第一电极集电体的在宽度方向(平行于Z轴的方向)的一端存在未涂覆第一电极活性材料的未涂覆区域。未涂覆区域充当第一电极接头11。第一电极接头11可以是正极接头或负极接头。
第二电极包括第二电极集电体和涂覆在第二电极集电体的一个或两个表面上的第二电极活性材料。在第二电极集电体的在宽度方向(平行于Z轴的方向)上的另一端处存在未涂覆第二电极活性材料的未涂覆区域。未涂覆区域充当第二电极接头12。第二电极接头12具有与第一电极接头11相反的极性。
第一电极接头11和第二电极接头12可以在相反方向上延伸。在本公开的附图中，仅例示了其中第二电极接头12设置在第一集流体板20和第二集流体板60两者的情况，但本公开不限于此。也就是说，第二电极接头12可以不设置在第一集流体板20和第二集流体板60中的任何一个。另外，在图1至图3以及图7中，仅例示了第一集流体板20和第一电极接头11的接合结构，但这只是为了便于说明的示例，并且附图中所示的接合结构可以应用于第一集流体板20与第一电极接头11的接合和/或第二集流体板60与第二电极接头12的接合。
参照图1和图14，集流体板20接合到电极组件10的在高度方向(平行于Z轴的方向)上的一侧。集流体板20由具有导电属性的金属制成，并电连接到第一电极接头11。集流体板20可以包括接合到第一电极接头11的接头联接部分。另外，集流体板20可以包括接合到能够用作圆柱形二次电池中的电极端子的部件的端子联接部分。
集流体板(第一集流体板)20可以包括例如从中心径向延伸的多个子板20。在这种情况下，子板20可以用作接头联接部分。多个子板20可以布置为彼此间隔开。当集流体板20接合到电极组件10的顶部或底部时，集流体板20仅覆盖电极组件10的上表面或下表面的一些部分，以在注入电解液时提高润湿性，并且当在电极组件10中产生气体时，容易迫使气体从电极组件10出来。
集流体板20还可以包括引线板22。引线板22可以用作端子联接部分。当然，另选地，集流体板20可以不包括引线板22，并且在这种情况下，例如，集流体板20的中心部分可以用作端子联接部分。
集流体板(第二集流体板)60接合到电极组件10的在高度方向(平行于Z轴)上的另一侧。集流体板60由导电金属材料制成并电连接到第二电极接头12。集流体板(第二集流体板)60可以包括接合到第二电极接头12的接头联接部分。另外，集流体板20可以包括接合至能够用作圆柱形二次电池中的电极端子的部件的端子联接部分。
参照图2和图3，焊料S插置在电极接头11和集流体板20之间，以将电极接头11和集流体板20接合。焊料S由比电极接头11和集流体板20具有更低熔点的金属制成。这是为了通过将焊料S的熔点降低到基材的熔点以下来降低焊接温度，从而防止焊接期间的焊接溅射物。
焊料S可以设置为焊接型或者钎焊型(brazing type)。这里，焊接型是指通过在集流体板20的一个表面上涂覆具有低熔点的焊膏来提供焊料S。此外，钎焊型是指通过在集流体板20的一个表面上包覆具有低熔点的合金层来一体地提供集流体板20和焊料S。
在焊接型的情况下，例如，包括Sn、Ag和Bi的三组分合金可以用于焊料S。在这种情况下，焊料S可以具有大约290°的熔点。在钎焊型的情况下，例如，基于Al 40(通过向Al添加硅来降低熔点)的合金可以用于焊料S。在这种情况下，焊料S可以具有大约510°的熔点。
电极接头11对应于由箔形成的电极集电体的未涂覆电极活性材料的区域。因此，电极接头11可以由铜或铝制成。集流体板20可以是铝板或铜板。在焊接型和钎焊型的情况下，形成焊料S的合金比电极接头11和集流体板20中通常使用的金属(诸如，铝和铜)具有足够低的熔点。
参照图2，多个彼此间隔的电极接头11并排延伸至电极组件10的一侧，并且焊料S在通过焊接而熔化时通过毛细管作用(capillary action)渗入相邻的电极接头11之间。虽然本公开的附图示出了相邻电极接头11之间足够宽的距离，以清楚地示出所插入的焊料S，但是卷芯型电极组件实际上在相邻电极和相邻电极接头11之间具有非常小的间隙。因此，焊料S在通过焊接暂时熔化时通过毛细管作用渗入到相邻的电极接头11之间。
当焊料S的渗入距离D比电极接头11的延伸长度L长时，焊料S接触形成在电极集电体上的电极活性材料。当这种现象发生时，电极活性材料可能被损坏，并且由于相反极性的相邻电极之间的电连接而可能出现短路。因此，相邻电极接头11之间的焊料S的渗入距离D比电极接头11的延伸长度L短。
参照图4，调整形成在集流体板20上的焊料S的厚度T，使得焊料S通过焊接在相邻电极接头11之间的渗入距离D短于电极接头11的延伸长度L。
参照图3，电极接头11的在长度方向上的端部在平行于集流体板20的方向(平行于X轴的方向)上弯曲。在这种情况下，焊料S插置在由电极接头11的弯曲而形成的平面和集流体板之间。当电极接头11具有弯曲形状时，电极接头11所占据的空间减小，从而提高了能量密度。
根据图5所示的本公开的另一实施方式的子电芯1与图2所示的实施方式具有基本相同的元件，不同之处仅在于焊料S的渗入形状。因此，在描述根据本公开的另一实施方式的子电芯1中，省略与先前实施方式的交叠描述，并且将详细描述焊料S的渗入形状。
参照图5，焊料S通过毛细管作用渗入相邻的电极接头11之间。在这种情况下，焊料S的渗入距离D1、D2随着其从电极组件10的外周表面到卷绕中心C进行而逐渐变短。也就是说，距离D1比距离D2长，并且焊料S的渗入距离从D1到D2大致均匀地减小。由于焊料S的渗入距离不同，所以可以使电极接头11和焊料S的整个接合区域上的电阻和发热的差异最小化。
参照图1，当从顶部观察卷芯型电极组件10时，卷绕成圆形状的电极的面积随着其远离卷绕中心C而增加。电极与远离卷绕中心C的焊料S区域接触的面积大于电极与靠近卷绕中心C的焊料S区域接触的面积。因此，优点在于：远离卷绕中心C的焊料S区域比靠近卷绕中心C的焊料S区域具有更大的与电极的接触面积。
参照图5和图6，调整形成在集流体板20上的焊料S的厚度T1、T2，使得焊料S通过焊接在电极接头11之间的渗入距离D1、D2随着其从电极组件10的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。也就是说，在焊接之前，形成在集流体板20的一个表面上的焊料S的厚度T1、T2随着其从集流体板20的外侧向中心行进而逐渐减小。也就是说，厚度T1大于厚度T2，并且焊料S的厚度从T1到T2大致均匀地减小。
图7所示的根据本公开的又一实施方式的子电芯1与先前实施方式具有基本相同的元件，不同之处仅在于集流体板20的形状。因此，在描述根据本公开的又一实施方式的子电芯1时，省略与先前实施方式交叠的描述，并且将详细描述集流体板20的形状和由此产生的焊料S的形状。
参照图7和图8，集流体板20的子板21的宽度随着其从电极组件10的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。因此，形成在子板21的一个表面上的焊料S的宽度也随着其从电极组件10的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。该结构是为了获得与图5所示结构的优点相同的优点。此外，结合图5和图6所示的子电芯1的结构的图7和图8所示的子电芯1的结构可以进一步减小在电极接头11和焊料S的整个接合区域上的电阻和发热的差异。
参照图9至图12，示出了根据本公开的实施方式的电极组件10的具体结构。在下面的描述中，将描述第一电极和第二电极当中的第一电极作为示例，但是第一电极的结构可以同样适用于第二电极。
参照图9和图10，第一电极110包括具有由导电箔制成的大致片状的第一电极集电体111、形成在第一电极集电体111的至少一个表面上的第一活性材料层112、形成在第一电极集电体111的至少一个表面上的第一活性材料层112、以及通过在第一电极集电体111的长边端部未涂敷活性材料而形成的第一未涂敷区域(第一电极接头)11。
优选地，第一未涂覆区域11可以包括通过切口而形成的多个区段11a。多个区段11a可以形成多个组，并且属于每组的区段11a可以具有相同的高度(在Z轴方向上的长度)和/或宽度(在X轴方向上的长度)和/或分离间距。属于每组的区段11a的数量可以比所示的增加或减少。区段11a具有其中组合了至少一条直线和/或至少一条曲线的几何形状。优选地，区段11a可以具有梯形，并且可以变形为四边形、平行四边形、半圆形或半椭圆形。
优选地，区段11a的高度可以沿着平行于电极组件10的卷绕方向的一个方向(例如，从芯部朝向外周)逐步增加。另外，与电极组件10的芯部相邻的芯侧未涂覆区域11-1可以不包括区段11a，并且芯侧未涂覆区域11-1的高度可以低于其它区域的未涂覆区域的高度。此外，与电极组件10的外周相邻的外周未涂覆区域11-2可以不包括区段11a，并且外周未涂覆区域11-2的高度可以低于其它未涂覆区域的高度。
可选地，第一电极110可以包括覆盖第一活性材料层112和第一未涂覆区域11之间的边界的绝缘涂覆层E。绝缘涂覆层E包括绝缘聚合物树脂，并且可以可选地进一步包括无机填料。绝缘涂覆层E可以起到防止第一活性材料层112的端部接触通过隔膜面向的具有相反极性的活性材料层的作用，并且在结构上支持区段11a的弯曲。为此，当卷绕第一电极110以形成电极组件10时，优选的是绝缘涂覆层E的至少一部分从隔膜暴露于外部。
示意性地示出了未涂覆区域11、12的高度变化图案。也就是说，未涂覆区域11、12的高度可以依据截面被切割的位置而不规则地变化。例如，如果切割梯形区段11a的侧部分，则在截面中未涂覆区域的高度低于区段11a的高度。因此，应当理解，在示出了电极组件10的截面的附图中所示的未涂覆区域11、12的高度对应于包括于相应卷绕轮次中的未涂覆区域的平均高度。
参照图9至图12，未涂覆区域11、12可以沿着电极组件10的径向方向(例如从外周朝向芯部)弯曲。在未涂敷区域11、12中，发生弯曲的区域在图10中用虚线框表示。当未涂覆区域11、12弯曲时，在径向方向上彼此相邻的区段交叠多层，使得在电极组件10的上部和下部形成弯曲表面102。此时，芯侧未涂覆区域11-1(图9)由于其高度低而不弯曲，并且在最内侧被弯曲的区段11a的高度h小于或等于由无区段结构的芯侧未涂覆区域11-1所形成的卷绕区域的径向长度r。因此，形成在电极组件10的芯部中(即，在卷绕中心C处)的孔不封闭。如果孔不封闭，则在电解液注入过工艺中没有困难，并且可以提高电解液注入效率。另外，通过将焊接工具插入孔中，可以容易地焊接端子40和集流体板20(参见图14)。
同时，连同图9至图12一起参照图14，如上所述，第一电极接头(第一未涂覆区域)11和/或第二电极接头(第二未涂覆区域)12中的每一个具有区段，并且区段沿电极组件10的径向方向向内或向外弯曲，以具有多层结构。在这种情况下，电极组件10可以具有焊接目标区域，在该焊接目标区域中区段的交叠层数沿径向方向保持大致恒定。在该区域中，交叠层数大致保持在最大值。因此，在该区域内执行集流体板20、60与电极接头11、12之间的焊接可以是有利的。在这种情况下，当应用激光焊接作为示例时，可以在增加激光输出以提高焊接质量时防止激光束穿透电极接头11、12并损坏电极组件10。另外，在这种情况下，可以有效地防止诸如焊接溅射物之类的异物进入电极组件10。
参照图1至图8，用于制造如上所述的本公开的子电芯1的方法包括：(S1)制备电极组件10；(S2)制备集流体板20；(S3)将集流体板20安放在电极组件10上；以及(S4)执行焊接。步骤S1和步骤S2中的任一步骤可以先执行，并且两个步骤也可以同时执行。
步骤S1包括卷绕电极和隔膜的层叠体，以形成卷芯型电极组件10。
步骤S2包括制备在一个表面上具有焊料S的集流体板20。步骤S2包括在集流体板20上涂覆焊膏或者在集流体板20的一个表面上包覆合金层。
步骤S2还可以包括调整形成在集流体板20的一个表面上的焊料S的厚度，使得当执行步骤S4时焊料S的渗入距离小于电极接头11的延伸长度(参见图2和图4)。步骤S2还可以包括调整形成在集流体板20的一个表面上的焊料S的厚度，使得焊料S在相邻电极接头11之间的渗入距离随着其从电极组件10的外周表面向卷绕中心C进行而逐渐减小(参见图5和图6)。
步骤S4包括执行焊接以通过焊料S的熔化将电极组件10的电极接头11与集流体板20接合。步骤S4包括在低于集流体板20和电极接头11的熔点的温度下执行焊接。焊接例如可以是激光焊接。步骤S4包括在焊料S熔化时通过毛细作用使焊料S渗入相邻的电极接头11之间(参见图2和图5)。
参照图13和图14，示出了根据本公开的实施方式的圆柱形二次电池2的示例性构造。根据本公开的圆柱形二次电池2包括根据本公开的实施方式的子电芯1和容纳子电芯1的电池罐30。另外，圆柱形二次电池2还可以包括电连接到电极组件10的端子40和/或封闭形成在电池罐30的一侧的开口的帽50。
电池罐30是在其一侧具有开口部分的大致圆柱形容器，并且例如由诸如金属之类的导电材料制成。电池罐30可以具有被定位为与开口部分相对的封闭部分，并且封闭部分的外表面30a可以具有大致平坦的形状。电池罐30通过开口部分容纳电极组件10，并且还一起容纳电解液。电池罐30可以包括形成在开口部分附近的压边部分31和卷边部分32。压边部分31通过压配合电池罐30的外周表面而形成。压边部分31可以用作固定部分以防止容纳于电池罐30中的电极组件10向开口部分偏移。当参照图3和图14观察时，卷边部分32形成在压边部分31的下部处。卷边部分32具有从压边部分31延伸出来并弯曲的形状，以围绕帽50的外周表面和帽50的下表面的一部分。在这种情况下，密封垫圈G2可以设置在形成有卷边部分32的区域中。密封垫圈G2可以插置在电池罐30的内表面和帽50之间。
电池罐30可以电连接到电极组件10的第二电极接头12。电池罐30和第二电极接头12之间的电连接可以通过集流体板(第二集流体板)60进行。在这种情况下，例如，集流体板60的端子联接部分可以电联接到电池罐30的侧壁。然而，本公开不限于此，并且第二电极接头12可以直接联接到电池罐30。
端子40电连接到第一电极接头11。端子40与第一电极接头11之间的连接可以通过集流体板(第一集流体板)20进行。端子40可以接合到集流体板20的端子联接部分，并且可以通过电池罐30的封闭部分的大致中心暴露于外部。在这种情况下，由于端子40和电池罐30具有不同的极性如图所示，因此绝缘垫圈G1可以插置在电池罐30和端子40之间以防止它们之间的接触并加强端子40的暴露区域中的气密性。
帽50密封形成在电池罐30的一侧的开口部分。如果本公开的圆柱形二次电池2具有图13和图14所示的形状，则即使帽50由导电金属材料制成，帽50也可以不具有极性。帽50不具有极性的事实意味着帽50没有电连接到电极组件10。如果帽50如上所述地没有电连接到电极组件10，则帽50不用作电极端子。也就是说，在本公开中，帽50不一定与电极组件10和电池罐30电连接，并且其材料也不一定必须是导电金属。
如果本公开的圆柱形二次电池2具有图13和图14所示的结构，电连接到第一电极接头11以用作第一电极端子的端子40和电连接到第二电极接头12以用作第二电极端子的电池罐30的封闭部分的外表面30a位于相同方向。根据此结构，可以容易地使用汇流条电连接圆柱形二次电池2。
参照图15，在示出了圆柱形二次电池2的第一电极端子和第二电极端子如上所述地位于相同的方向的情况下，示出了其中多个圆柱形二次电池2电连接的结构的示例。多个圆柱形二次电池2可以使用汇流条150在圆柱形二次电池2的上部串联和并联地连接。考虑到电池组的容量，可以增加或减少圆柱形二次电池2的数量。
在每个圆柱形二次电池2中，例如，端子40可以具有正极性并且电池罐30的封闭部分的外表面30a可以具有负极性，或者反之亦然。
优选地，多个圆柱形二次电池2可以布置成多个列和行。基于图15，列为垂直方向，并且行为左右方向。另外，为了使空间效率最大化，圆柱形二次电池2可以以最紧密的包装结构布置。当通过将暴露于电池罐30外部的端子40的上表面的中心彼此连接而形成等边三角形时，获得最紧密的包装结构。优选地，汇流条150可以设置在多个圆柱形二次电池2的上部，更优选地在相邻列之间。另选地，汇流条150可以放置在相邻行之间。
优选地，汇流条150将布置在同一列中的圆柱形二次电池2彼此并联连接并且将布置在相邻两列中的圆柱形二次电池2彼此串联连接。
优选地，汇流条150可以包括主体部分151、多个第一汇流条端子152和多个第二汇流条端子153，以进行串联和并联连接。
主体部分151可以在相邻的圆柱形二次电池2的端子40之间延伸，优选地在圆柱形二次电池2的列之间延伸。另选地，主体部分151可以沿着圆柱形二次电池2的列延伸并且可以是如同Z字形形状似那样规则地弯曲。
多个第一汇流条端子152可以从主体部分151的一侧朝向每个圆柱形二次电池2的端子40突出并且可以电联接到端子40。第一汇流条端子152与端子40之间的电联接可以通过激光焊接、超声波焊接等实现。此外，多个第二汇流条端子153可以从主体部分151的另一侧电联接到每个圆柱形二次电池2的外表面20a。第二汇流条端子153和外表面20a之间的电联接可以通过激光焊接、超声波焊接等实现。
优选地，主体部分151、多个第一汇流条端子152和多个第二汇流条端子153可以形成为一个导电金属板。金属板例如可以为铝板或铜板，但是本公开不限于此。在修改示例中，主体部分151、多个第一汇流条端子152和第二汇流条端子153可以制备为单独的部件，然后通过焊接等彼此联接。
在根据本公开的圆柱形二次电池2中，由于具有正极性的端子40和具有负极性的电池罐30的封闭部分的外表面20a位于相同方向上，所以圆柱形二次电池2可以使用汇流条150容易地电连接。
另外，由于圆柱形二次电池2的端子40和电池罐30的封闭部分的外表面20a具有很大的面积，因此可以充分确保汇流条150的联接面积，从而充分降低包括圆柱形二次电池2的电池组的电阻。
参照图16，根据本公开的实施方式的电池组4包括二次电池组件和容纳二次电池组件的电池组壳体3，二次电池组件包括根据本公开的实施方式电连接的多个圆柱形二次电池2。在图16中，为了便于例示，省略了诸如用于电连接的汇流条和电源端子之类的一些部件。多个圆柱形二次电池2的电连接结构的具体示例如以上参照图15所描述的。
参照图17，根据本公开的实施方式的车辆5例如可以是电动车辆，并且包括根据本公开的实施方式的电池组4。车辆5通过从根据本公开的实施方式的电池组4供应的电力工作。
已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施方式，但仅以示例的方式给出，因为对于本领域技术人员而言在本公开范围内的各种变型和修改根据此详细描述将变得显而易见。

Claims (29)

1.一种子电芯，该子电芯包括：
卷芯型电极组件，该卷芯型电极组件包括电极接头；
集流体板，该集流体板接合到所述电极组件的一侧并且电连接到所述电极接头；以及
焊料，该焊料被插置在所述电极接头和所述集流体板之间，以将所述电极接头和所述集流体板接合，所述焊料具有比所述电极接头和所述集流体板更低的熔点。
2.根据权利要求1所述的子电芯，其中，当所述焊料通过焊接而熔化时，所述焊料通过毛细管作用渗入相邻的电极接头之间。
3.根据权利要求2所述的子电芯，其中，所述焊料的渗入距离比所述电极接头的延伸长度短。
4.根据权利要求1所述的子电芯，其中，所述电极接头在长度方向上的端部在与所述集流体板平行的方向上弯曲，并且
所述焊料被插置在通过所述电极接头的弯曲而形成的平面与所述集流体板之间。
5.根据权利要求3所述的子电芯，其中，所述焊料在相邻的电极接头之间的所述渗入距离随着其从所述电极组件的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的子电芯，其中，所述集流体板包括多个子板，所述多个子板从中心径向延伸并且彼此间隔开。
7.根据权利要求6所述的子电芯，其中，所述子板的宽度随着其从所述电极组件的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。
8.根据权利要求7所述的子电芯，其中，所述焊料的宽度随着其从所述电极组件的外周表面向所述卷绕中心行进而逐渐减小。
9.根据权利要求1所述的子电芯，其中，所述电极组件具有其中第一电极、第二电极和插置在所述第一电极与所述第二电极之间的隔膜在一个方向上卷绕的结构，并且
所述第一电极和所述第二电极分别包括第一未涂覆区域和第二未涂覆区域，所述第一未涂覆区域和所述第二未涂覆区域设置在所述第一电极和所述第二电极的长边端部，未涂覆活性材料并且暴露于所述隔膜的外部。
10.根据权利要求9所述的子电芯，其中，所述第一未涂覆区域和所述第二未涂覆区域中的至少一个用作所述电极接头。
11.根据权利要求9所述的子电芯，其中，所述第一未涂覆区域和所述第二未涂覆区域中的至少一个的未涂覆区域包括沿所述电极组件的卷绕方向划分的多个区段，并且
所述多个区段沿所述电极组件的径向方向弯曲。
12.根据权利要求11所述的子电芯，其中，所弯曲的多个区段沿径向方向多层交叠。
13.根据权利要求12所述的子电芯，其中，所述电极组件具有焊接目标区域，在所述焊接目标区域中，设置在所述未涂覆区域中的所述区段的交叠数量沿所述电极组件的径向方向保持恒定。
14.根据权利要求13所述的子电芯，其中，所述集流体板接合到所述焊接目标区域内部的所述未涂覆区域。
15.一种圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池包括：
根据权利要求1至14中的任一项所述的子电芯；以及
电池罐，该电池罐被构造为通过设置在其一侧的开口部分容纳所述子电芯并且电连接到所述电极组件。
16.根据权利要求15所述的圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池还包括电连接到所述电极组件、与所述电池罐具有相反极性并且与所述电池罐绝缘的端子。
17.根据权利要求16所述的圆柱形二次电池，其中，所述端子通过设置在所述电池罐的与所述开口部分相对的侧面的封闭部分而暴露于外部。
18.根据权利要求15所述的圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池还包括被构造为密封所述开口部分的帽板。
19.根据权利要求18所述的圆柱形二次电池，其中，所述帽板不具有极性。
20.一种电池组，该电池组包括：
多个根据权利要求15所述的圆柱形二次电池；以及
电池组壳体，该电池组壳体被构造为容纳多个所述圆柱形二次电池。
21.根据权利要求20所述的电池组，其中，多个所述圆柱形二次电池中的每一个包括电连接到所述电极组件、与所述电池罐具有相反极性并且与所述电池罐绝缘的端子。
22.根据权利要求21所述的电池组，其中，多个所述圆柱形二次电池中的每一个的电池罐的封闭部分的外表面和所述电池罐的端子被设置为面向相同方向。
23.根据权利要求22所述的电池组，该电池组还包括多个汇流条，该多个汇流条被构造为串联和并联地连接多个所述圆柱形二次电池。
24.根据权利要求23所述的电池组，其中，所述多个汇流条设置在多个所述圆柱形二次电池的上部，并且
每个汇流条包括：
主体部分，该主体部分被构造为在相邻的圆柱形二次电池的端子之间延伸；
多个第一汇流条端子，该多个第一汇流条端子被构造为在所述主体部分的一侧方向上延伸并且电联接到位于所述一侧方向上的圆柱形二次电池的端子；以及
多个第二汇流条端子，该多个第二汇流条端子被构造为在所述主体部分的另一侧方向上延伸并且电联接到位于所述另一侧方向上的圆柱形二次电池的封闭部分的外表面。
25.一种车辆，该车辆包括根据权利要求20所述的电池组。
26.一种用于制造子电芯的方法，该用于制造子电芯的方法包括以下步骤：
(S1)制备卷芯型电极组件；
(S2)制备在一个表面上具有焊料的集流体板；
(S3)将所述集流体板安放在所述电极组件上；以及
(S4)执行焊接以通过熔化所述焊料将所述电极组件的电极接头和所述集流体板接合，其中，所述焊接在比所述电极接头的熔点和所述集流体板的熔点低的温度下执行。
27.根据权利要求26所述的用于制造子电芯的方法，其中，所述步骤(S4)包括以下步骤：熔化所述焊料，以使所述焊料通过毛细管作用渗入相邻的电极接头之间。
28.根据权利要求27所述的用于制造子电芯的方法，其中，所述步骤(S2)包括以下步骤：调整形成在所述集流体板的一个表面上的焊料的厚度，使得所述焊料的渗入距离比所述电极接头的延伸长度短。
29.根据权利要求28所述的用于制造子电芯的方法，其中，所述步骤(S2)包括以下步骤：调整形成在所述集流体板的一个表面上的焊料的厚度，使得所述焊料在相邻的电极接头之间的所述渗入距离随着其从所述电极组件的外周表面向卷绕中心行进而逐渐减小。
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