CN116998059A - 圆柱形二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例涉及一种圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池可以包括：圆柱形的罐；电极组件，容纳在罐中并且通过堆叠第一电极板、隔膜和第二电极板并将其卷绕为圆柱形形状而形成，其中，第一电极板的第一电极未涂覆部在沿纵向方向的一端处凸出，并且第二电极板的第二电极未涂覆部在其另一端处凸出；盖组件，在电极组件容纳在罐中的状态下结合到罐的一侧；第一电极集流体板，位于第一电极未涂覆部与罐之间并且电连接到第一电极未涂覆部和盖组件；第二电极集流体板，位于第二电极未涂覆部与盖组件之间并且电连接到第二电极未涂覆部和罐；第一辅助板，位于第一电极未涂覆部与第一电极集流体板之间并且电连接到第一电极未涂覆部和第一电极集流体板；以及第二辅助板，位于第二电极未涂覆部与第二电极集流体板之间并且电连接到第二电极未涂覆部和第二电极集流体板。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及一种具有改善的集流结构的圆柱形二次电池。
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的罐、以及结合到罐的上开口以密封罐并允许在电极组件中产生的电流流到外部装置的盖组件。
对于电极组件的集流结构，通常使用收集从电极板凸出的多个基板并将其与导线连接的方法来减小电极组件的电阻。然而，利用这种结构，与电极板的施用活性物质的部分不同，在基板的凸出部分中存在许多空的空间，使得当振动发生时凸出基板可以弯曲或被压实。因此，电极组件的流量增大，并且传递到基板与集流体板之间的焊接点的应力增大，使得集流结构本身易受振动的影响。另外，电极组件可能由于在焊接期间由于热渗透而发生针孔而被损坏。
作为用于解决以上问题的技术，存在一种其中收集有多个基板以将其连接到引线接线片并且将罐的端子直接焊接到集流体板的方法。然而，这种结构的缺点在于：由于电极组件与集流体板之间的窄间隙而降低了设计自由度、由于添加引线接线片而导致的额外材料成本和工艺以及增加的组件电阻。
在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对发明的背景技术的理解，因此其可以包含不构成现有技术的信息。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种具有改善的抗振性和改善的集流结构的圆柱形二次电池。
技术方案
根据本发明的实施例的圆柱形二次电池可以包括：圆柱形的罐；电极组件，容纳在罐中，并且通过堆叠第一电极板、隔膜和第二电极板并卷绕为圆柱形形状而形成，其中，第一电极板的第一电极未涂覆部在沿纵向方向的一端处凸出，并且第二电极板的第二电极未涂覆部在其另一端处凸出；盖组件，在电极组件容纳在罐中的状态下结合到罐的一侧；第一电极集流体板，位于第一电极未涂覆部与罐之间，并且电连接到第一电极未涂覆部和盖组件；第二电极集流体板，位于第二电极未涂覆部与盖组件之间，并且电连接到第二电极未涂覆部和罐；第一辅助板，位于第一电极未涂覆部与第一电极集流体板之间，并且电连接到第一电极未涂覆部和第一电极集流体板；以及第二辅助板，位于第二电极未涂覆部与第二电极集流体板之间，并且电连接到第二电极未涂覆部和第二电极集流体板。
第一电极集流体板和第二电极集流体板可以具有相同的形状，但是可以设置为彼此对称。
第一辅助板和第二辅助板可以具有分别与第一电极集流体板和第二电极集流体板的尺寸相同的尺寸。
第一辅助板可以由与第一电极集流体板的材料相同的材料形成，并且第二辅助板可以由与第二电极集流体板的材料相同的材料形成。
第一辅助板和第二辅助板可以是金属箔或金属薄膜。
第一辅助板可以由铜制成，并且第二辅助板可以由铝制成。
第一辅助板可以具有8±1μm的厚度，并且第二辅助板可以具有12±1μm的厚度。
在设置有第一辅助板和第二辅助板的状态下，第一电极集流体板和第二电极集流体板中的每者可以分别焊接到第一电极未涂覆部和第二电极未涂覆部。
有益效果
根据本发明的实施例，辅助板设置在集流体板与基板之间，因此可以吸收由外部振动引起的冲击。因此，能够使电极组件的基板被压制或压实的问题最小化。另外，可以通过经由辅助板减少由渗透到电极组件中的热量来抑制针孔的产生。结果，改善了可焊性和电池单体稳定性，并且通过减少短路缺陷增大了成品率。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的圆柱形二次电池的纵向剖视图。
图2是示出根据图1的电极组件和集流结构的透视图。
图3是根据图2的集流结构的放大透视图。
具体实施方式
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进行修改。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这里阐述的示例(或示例性)实施例。相反，提供这些示例实施例使得本发明将是透彻的和完整的，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，为了简洁和清楚起见，夸大了各种组件的尺寸或厚度，并且同样的标记始终指同样的元件。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。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。
这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在成为发明的限制。如这里所使用的，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“包括或包含”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，但是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，尽管这里可以使用术语第一、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，可以在这里使用诸如“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。
在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的实施例的圆柱形二次电池。
图1是示出根据本发明的实施例的圆柱形二次电池的纵向剖视图。
如图1中所示，根据本发明的实施例的圆柱形二次电池10可以包括圆柱形的罐110、插入到罐110中的电极组件130、结合到罐110的一端的盖组件150、以及第一电极集流体板170和将电极组件130电连接到盖组件150的第二电极集流体板190。
罐110包括圆形底部112和从底部112向上延伸的侧部114，并且具有其中侧部114的上端是敞开的(在下文中，称为开口)的圆柱形形状。在二次电池10的制造工艺中，通过罐110的开口将电极组件130与电解质溶液一起插入到罐110中。电极组件130分别通过第一电极板132和第二电极板134电连接到罐110和盖组件150。罐110可以由钢、钢合金、镀镍钢、镀镍钢合金、铝、铝合金或其等同物形成，但是材料不限于此。在其中电极组件130容纳在罐110内部的状态下，盖组件150插入到开口中以封闭开口。
电极组件130包括第一电极板132、第二电极板134和隔膜136，第一电极板132是涂覆有负电极活性物质(例如，石墨、碳等)的负电极板，第二电极板134是涂覆有正电极活性物质(例如，过渡金属氧化物(LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等))的正电极板，隔膜136设置在第一电极板132与第二电极板134之间以防止短路并且仅允许锂离子的移动。第一电极板132、第二电极板134和隔膜136可以卷绕为大致圆柱形形状，并且可以容纳在罐110内部。第一电极板132可以由铜(Cu)箔或镍(Ni)箔制成，第二电极板134可以由铝(Al)箔制成，隔膜136可以由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制成，但是材料不限于本发明。
未施用活性物质的未涂覆部可以形成在第一电极板132和第二电极板134上。例如，作为负电极板的第一电极板132可以在其下端处具有未施用负电极活性物质的第一电极未涂覆部132a，并且作为正电极板的第二电极板134可以在其顶端处具有未施用正电极活性物质的第二电极未涂覆部134a。稍后将描述的第一电极集流体板170和第二电极集流体板190分别连接到第一电极未涂覆部132a和第二电极未涂覆部134a，以分别将罐110和盖组件150与电极组件130电连接。
盖组件150用于通过结合到罐110的顶部开口来密封罐110。盖组件150包括设置在最外侧的上盖151、结合到上盖151的下部的安全排气孔152、结合到安全排气孔152的下部的下盖153、插入在安全排气孔152与下盖153之间的绝缘体154以及插入在盖组件150与罐110之间的绝缘垫圈156。上盖151具有向上凸出的端子部，并且电连接到二次电池10的外部。当由于二次电池10的过充电或异常而导致在安全排气孔152内部产生气体时，安全排气孔152在气体压力超过一定压力时破裂，并且气体被释放以防止对二次电池10的损坏。下盖153从下部支撑安全排气孔152，并且通孔形成在下盖153的中心中，因此安全排气孔152的一部分通过该通孔凸出并电连接到引线160。绝缘体154使安全排气孔152与下盖153彼此绝缘。这仅是示例性构造，并且盖组件150的构造不限于前述构造。
在下文中，将详细地描述用于将电极组件130电连接到罐110和盖组件150的集流结构。
图2是示出根据图1的电极组件和集流结构的透视图。图3是根据图2的集流结构的放大透视图。
如图2中所示，根据本发明的实施例的集流体板可以包括第一电极集流体板170和第二电极集流体板190，第一电极集流体板170将作为负电极板的第一电极板132电连接到罐110的底表面，第二电极集流体板190将第二电极板134电连接到盖组件150。因此，第一电极集流体板170可以被称为负电极集流体板，并且第二电极集流体板190可以被称为正电极集流体板。
第一电极集流体板170具有大致圆盘形状，并且将第一电极板132电连接到罐110的底部112。为此，多个基板集流体172可以形成在第一电极集流体板170上，以电连接到第一电极未涂覆部132a。辅助板182(在下文中，称为第一辅助板)可以插入在第一电极集流体板170与第一电极未涂覆部132a之间(为了方便起见，插入到第一电极集流体板170的一侧中的辅助板被定义为第一辅助板182，插入到第二电极集流体板190的一侧中的辅助板被定义为第二辅助板184，稍后将对其进行描述)。第一电极集流体板170焊接到第一辅助板182，并且第一辅助板182焊接到第一电极未涂覆部132a，因此第一电极集流体板170借由第一辅助板182电连接到第一电极未涂覆部132a。第一电极集流体板170和罐110可以通过直接接触和电阻焊接电连接，或者可以通过引线电连接。在第一电极集流体板170和罐110的电阻焊接期间，为了允许焊条穿过，稍后将描述的中空部形成在第一电极集流体板170上。
基板集流体172沿着电极组件130的径向方向(第一电极集流体板的径向方向)形成为预定长度。基板集流体172在除了第一电极集流体板170的中心部分的部分区域之外的剩余区域中沿着径向方向凸出。圆形中空部170a可以形成在第一电极集流体板170的中心部分中。基板集流体172凸出所沿的方向是在盖组件150的方向(即，远离罐110的底部112的方向)上。例如，四个基板集流体172可以以90度的间隔沿着电极组件130的径向方向凸出。这里，基板集流体172的径向长度可以是通过从第一电极集流体板170的半径减去中空部170a的半径而获得的长度。例如，基板集流体172可以以矩形或圆形剖面凸出。在图2的基础上，第一辅助板182可以焊接到基板集流体172的凸出表面的上表面。因此，基板集流体172的上表面被定义为焊接表面172a。
如图2和图3中所示，第二电极集流体板190可以具有与第一电极集流体板170的结构相同的结构，并且可以对称地安装以面对第一电极集流体板170，且电极组件130置于第二电极集流体板190与第一电极集流体板170之间。
如图3中所示，第二电极集流体板190具有大致圆盘形状，并且将第二电极板134电连接到安全排气孔152。为此，多个基板集流体192可以形成在第二电极集流体板190上，以电连接到第二电极未涂覆部134a。第二辅助板184可以插入在第二电极集流体板190与第二电极未涂覆部134a之间(稍后将对此进行描述)。第二电极集流体板190焊接到第二辅助板184，并且第二辅助板184焊接到第二电极未涂覆部134a，因此第二电极集流体板190可以借由辅助板184电连接到第二电极未涂覆部134a。第二电极集流体板190可以通过引线160或引线接线片电连接到盖组件150的安全排气孔152。
基板集流体192沿着电极组件130的径向方向(第二电极集流体板的径向方向)形成为预定长度。基板集流体192在除了第二电极集流体板190的中心部分的部分区域之外的剩余区域中沿着径向方向凸出。圆形中空部190a可以形成在第二电极集流体板190的中心部分中。基板集流体192凸出所沿的方向是在盖组件150的相反方向(即，朝向罐110的底部112的方向)上。例如，四个基板集流体192可以以90度的间隔沿着电极组件130的径向方向凸出。这里，基板集流体192的径向长度可以是通过从第二电极集流体板190的半径减去中空部190a的半径而获得的长度。例如，基板集流体192可以以矩形或圆形剖面凸出。在图2的基础上，第二辅助板184可以焊接到基板集流体192的凸出表面的下表面。因此，基板集流体192的下表面被定义为焊接表面192a。
在第二电极集流体板190和盖组件150的电阻焊接期间，为了允许焊条穿过，中空部形成在第二电极集流体板190上。另外，为了在将电解质注入罐110中时改善电极组件130的浸渍性，可以在第二电极集流体板190中形成除了中空部之外的多个通孔。
同时，辅助板182、184分别置于第一电极集流体板170与第一电极未涂覆部132a之间以及第二电极集流体板190与第二电极未涂覆部134a之间。辅助板182、184可以具有具备分别与第一电极集流体板170和第二电极集流体板190的尺寸相同的尺寸的圆盘形状。另外，具有相同尺寸的中空部182a、184a可以分别在与形成在第一电极集流体板170和第二电极集流体板190中的中空部170a、190a的位置对应的位置处形成在辅助板182、184中。中空部182a、184a可以用作引线160穿过的通道。
辅助板182、184可以分别是由与第一电极集流体板170和第二电极集流体板190的材料相同或相似的材料制成的薄膜或箔。例如，当第一电极集流体板170是负电极板时，第一辅助板182可以是铜箔或铜薄膜。第一辅助板182可以具有8±1μm的厚度。这是示例性值，第一辅助板182的厚度可以与第一电极未涂覆部132a的厚度相同。
类似地，当第二电极集流体板190是正电极板时，第二辅助板184可以呈铝箔或铝薄膜的形式。第二辅助板184可以具有12±1μm的厚度。这是示例性值，第二辅助板184的厚度可以与第二电极未涂覆部134a的厚度相同。
当焊接到第一电极未涂覆部132a和第二电极未涂覆部134a时，辅助板182、184可以立即分别与未涂覆部132a、134a紧密接触，而无需其中未涂覆部132a、134a预先被压制和压实的预压实，然后可以升高并焊接集流体板170、190。为此，尽管未示出，但是可以在辅助板182、184以及集流体板170、190借由单独的夹具或工具与未涂覆部132a、134a紧密接触之后执行焊接。
第一电极板132的第一电极未涂覆部132a和第二电极板134的第二电极未涂覆部134a在电极组件130的竖直方向上凸出，因此，通过设置单独的引线接线片，出现了二次电池10的容量由于用于弯曲引线接线片的空间而减小的问题。在没有引线接线片的情况下，当未涂覆部聚集并与单独布线连接时，存在大量空的空间，使得当产生和传递外部振动时，未涂覆部(基板)被压制和压实。因此，会增大电极组件的流速，并且会增大传递到未涂覆部和集流体板的焊接点的应力。然而，在本发明中，未设置单独的引线接线片，因此可以使二次电池10的容量降低最小化。
另外，根据本发明，通过在电极板的未涂覆部与集流体板之间设置辅助板，可以减少渗透到电极组件中的热量并且可以抑制针孔产生。结果，改善了可焊性和电池单体稳定性，并且由于短路缺陷的减少而提高了成品率。
以上已经描述的内容仅仅是用于实现本发明的一个实施例，并且本发明不限于上述实施例。然而，本发明的技术精神在于：在不脱离本发明的主旨的情况下，本领域技术人员可以进行如所附权利要求中所要求保护的各种改变。
Claims (8)
1.一种圆柱形二次电池，所述圆柱形二次电池包括：
圆柱形的罐；
电极组件，容纳在所述罐中，并且通过堆叠第一电极板、隔膜和第二电极板并卷绕为圆柱形形状而形成，其中，所述第一电极板的第一电极未涂覆部在沿纵向方向的一端处凸出，并且所述第二电极板的第二电极未涂覆部在其另一端处凸出；
盖组件，在所述电极组件容纳在所述罐中的状态下结合到所述罐的一侧；
第一电极集流体板，位于所述第一电极未涂覆部与所述罐之间，并且电连接到所述第一电极未涂覆部和所述盖组件；
第二电极集流体板，位于所述第二电极未涂覆部与所述盖组件之间，并且电连接到所述第二电极未涂覆部和所述罐；
第一辅助板，位于所述第一电极未涂覆部与所述第一电极集流体板之间，并且电连接到所述第一电极未涂覆部和所述第一电极集流体板；以及
第二辅助板，位于所述第二电极未涂覆部与所述第二电极集流体板之间，并且电连接到所述第二电极未涂覆部和所述第二电极集流体板。
2.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中，所述第一电极集流体板和所述第二电极集流体板具有相同的形状，但是设置为彼此对称。
3.根据权利要求2所述的圆柱形二次电池，其中，所述第一辅助板和所述第二辅助板具有分别与所述第一电极集流体板和所述第二电极集流体板的尺寸相同的尺寸。
4.根据权利要求3所述的圆柱形二次电池，其中，所述第一辅助板由与所述第一电极集流体板的材料相同的材料形成，并且所述第二辅助板由与所述第二电极集流体板的材料相同的材料形成。
5.根据权利要求4所述的圆柱形二次电池，其中，所述第一辅助板和所述第二辅助板是金属箔或金属薄膜。
6.根据权利要求5所述的圆柱形二次电池，其中，所述第一辅助板由铜制成，并且所述第二辅助板由铝制成。
7.根据权利要求5所述的圆柱形二次电池，其中，所述第一辅助板具有8±1μm的厚度，并且所述第二辅助板具有12±1μm的厚度。
8.根据权利要求5所述的圆柱形二次电池，其中，在设置有所述第一辅助板和所述第二辅助板的状态下，所述第一电极集流体板和所述第二电极集流体板中的每者分别焊接到所述第一电极未涂覆部和所述第二电极未涂覆部。
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