CN117099256A - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种二次电池，提供了一种通过减小焊接区域而能够减少热产生并且改善安全性的二次电池。为此，本公开提供了一种二次电池，所述二次电池包括：电极组件，具有第一接线片以及设置在第一接线片的相对侧的第二接线片；第一集流体，焊接在电极组件的第一接线片上并且具有比电极组件的直径大的直径；以及壳体组件，包括容纳电极组件和第一集流体的壳体、与电极组件的第二接线片紧密接触的第二集流体以及电连接到第二集流体并且穿透壳体的端子单元。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及一种二次电池。
背景技术
例如，锂离子二次电池由于其包括高操作电压和每单位重量的高能量密度的优点而用作用于便携式电子装置以及混合动力车辆或电动车辆的电源。
这种二次电池可以根据形状分为圆柱形电池、棱柱形电池或袋型电池。例如，圆柱形二次电池包括圆柱形电极组件、电极组件结合到的圆柱形壳体、注入到壳体中以使锂离子能够移动的电解质(可选的)以及结合到壳体的一侧以防止电解质的泄漏并且防止电极组件分离的盖组件。
本背景技术部分公开的以上信息仅为了增强对本发明的背景的理解，因此其可能包含不构成现有技术的信息。
发明内容
技术问题
本公开提供了一种通过减少电阻焊接区域的数量而能够减少热产生并且改善安全性和稳定性的二次电池。
技术方案
根据本公开的二次电池可以包括：电极组件，具有第一接线片以及设置在第一接线片的相对侧的第二接线片；第一集流体，焊接在电极组件的第一接线片上并且具有比电极组件的直径大的直径；以及壳体组件，包括容纳电极组件和第一集流体的壳体、与电极组件的第二接线片紧密接触的第二集流体以及电连接到第二集流体并且穿透通过壳体的端子单元。二次电池还可以包括设置在第一集流体上的支撑构件。二次电池还包括设置在支撑构件上并且挡住壳体的安全排气口。
以这种方式，本公开可以提供一种二次电池，在该二次电池中，通过在电池内部仅设置一个焊接区域，减少了热产生并且改善了安全性和稳定性。
第一集流体可以包括盘、设置在盘上并焊接到第一接线片的多个狭缝以及从盘向外延伸并且与壳体紧密接触的多个延伸部。
以这种方式，本公开可以提供一种二次电池，在该二次电池中，设置在第一集流体中的多个延伸部可以以过盈配合的方式结合到壳体，因此，电极组件的第二接线片和第二集流体以非焊接的方式彼此强力地附着和/或接触。
延伸部可以从盘弯曲并且焊接到壳体。
以这种方式，本公开可以提供一种二次电池，在该二次电池中，改善了第一集流体与壳体之间的机械结合，并且减小了电阻。
支撑构件可以设置在延伸部上。
以这种方式，本公开可以提供一种二次电池，在该二次电池中，支撑构件朝向壳体按压延伸部，改善了第一集流体与壳体之间的机械结合力，并且减小了电阻。
还可以包括置于延伸部、支撑构件、壳体和安全排气口彼此之间的第一垫圈。
以这种方式，本公开可以提供一种二次电池，在该二次电池中，还通过第一垫圈进一步改善了密封力。
还可以包括置于第二接线片和第二集流体之间的弹簧。
以这种方式，本公开可以提供一种二次电池，在该二次电池中，电极组件的第二接线片与第二集流体彼此弹性地紧密附着和/或接触，并且改善了相互的附着力和/或接触力。
壳体还可以包括在对应于第一集流体的区域中向内弯曲的卷边部以及在覆盖第一垫圈的同时向内弯曲的压接部。壳体还可以包括与第一集流体一起向外弯曲的压缝部。壳体还可以包括朝向第一集流体弯曲的卷曲部。
以这种方式，本公开可以提供一种二次电池，在该二次电池中，通过设置具有诸如卷边部、压接部、压缝部和/或卷曲部的各种密封结构，改善了密封力。
有益效果
本公开可以提供一种通过减少二次电池的壳体内部电阻焊接区域的数量而能够减少热产生并且改善安全性和稳定性的二次电池。
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和剖视图。
图2a至图2e是示出了根据本公开的制造示例性二次电池的方法的图。
图3a、图3b和图3c是示出了在根据本公开的示例性二次电池中用于改善密封力的卷边/压接、压缝和卷曲的示例的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。
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，并且以下的示例可以以各种其它形式进行修改。然而，本公开可以以许多不同的形式实施并且不应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发明将是彻底的和完整的，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，夸大了各种组件的尺寸或厚度，并且同样的附图标记始终表示同样的元件。如在此所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何和所有组合。另外，将理解的是，当元件A称为“连接到”元件B时，元件A可以直接连接到元件B，或者可以在元件A与元件B之间存在中间元件C使得元件A和元件B彼此间接连接。
在此使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。如在此所使用的，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还将理解的是，术语“包括或包含”和/其变型用在本说明书中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，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，用以描述如图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，空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作中的除了在图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果图中的元件或特征被翻转，则描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后定向为在其它元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种方位。
图1a、图1b和图1c是示出了根据本公开的示例性二次电池100的透视图和剖视图。
在图1a、图1b和图1c示出的示例中，根据本公开的示例性二次电池100可以包括圆柱形电极组件110、负极集流体120以及圆柱形壳体组件130。在一些示例中，根据本公开的示例性二次电池100还可以包括支撑构件150和安全排气口160。
电极组件110可以设置为圆柱形形状。电极组件110可以包括涂覆有负极活性物质(例如，石墨、碳等)的负极板111、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112以及位于负极板111和正极板112之间以防止短路并且仅允许锂离子移动的隔膜113。在一些示例中，负极板111、正极板112和隔膜113可以卷绕为基本上圆柱形形状。在一些示例中，负极板111可以包括铜(Cu)箔，正极板112可以包括铝(Al)箔，隔膜113可以包括聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。
在一些示例中，负极板111可以设置有向上凸出并延伸一定长度的负极接线片1111，正极板112可以设置有向下凸出并延伸一定长度的正极接线片1121。然而，反过来也是可以的。另外，负极接线片1111可以包括铜(Cu)、铜合金、镍(Ni)或镍合金，正极接线片1121可以包括铝(Al)或铝合金。在一些示例中，负极接线片1111可以包括或称为第一接线片、负极基底接线片或负极未涂覆部分。在一些示例中，正极接线片1121可以包括或称为第二接线片、正极基底接线片或正极未涂覆部分。
如将在下面再次描述的，负极接线片1111可以通过激光焊接电连接到负极集流体120，并且正极接线片1121可以通过机械地紧密附着和/或接触电连接到正极集流体133。
负极集流体120可以设置为基本上圆盘形状。在一些示例中，负极集流体120的直径可以与电极组件110的直径相近或大于电极组件110的直径。负极集流体120可以设置在电极组件110的负极接线片1111上并且可以电连接到负极接线片1111。在一些示例中，负极集流体120可以电阻焊接、超声波焊接和/或激光焊接到负极接线片1111。在一些示例中，负极集流体120可以包括或称为第一集流体或负极集流板。
在一些示例中，负极集流体120可以包括盘121、多个狭缝1211和多个延伸部122。在一些示例中，盘121可以设置有多个狭缝1211，并且狭缝1211可以激光焊接到负极接线片1111。在一些示例中，狭缝1211可以设置为与电极组件110的圆周垂直的直线形状。在一些示例中，可以设置四个狭缝1211。在一些示例中，狭缝1211可以设置为近似“十字形(+)”形状。在一些示例中，可以沿着盘121的圆周设置多个延伸部122。在一些示例中，可以设置四个延伸部122。在一些示例中，延伸部122可以设置为近似月牙形形状。在一些示例中，延伸部122可以从盘121斜向上向外弯曲。因此，多个延伸部122可以与壳体131的侧壁1312紧密接触。在一些示例中，延伸部122可以电阻焊接、超声波焊接和/或激光焊接到壳体131的侧壁1312。在一些示例中，负极集流体120可以包括铜、铜合金、镍、镍合金或不锈钢。在一些示例中，负极集流体120的延伸部122可以以过盈配合的方式与壳体131的侧壁1312紧密接触。
壳体组件130可以包括壳体131、正极集流体133和端子单元132。
在一些示例中，壳体131可以设置为近似圆柱形形状。在一些示例中，壳体131可以包括基本上圆形底部1311以及从底部1311向上弯曲以延伸预定长度的侧壁1312。在一些示例中，侧壁1312可以分为下部区域和上部区域，并且上部区域的直径可以相对大于下部区域的直径。在二次电池100的制造工艺期间，圆柱形壳体131的顶部可以开口。因而，在二次电池100组装工艺期间，电极组件110和负极集流体120可以集成到一个结构中并插入到圆柱形壳体131中。当然，电解质(可选的)可以随后另外地注入到圆柱形壳体131中。圆柱形壳体131可以包括钢、钢合金、镀镍钢、镀镍钢合金、铝或铝合金。在一些示例中，负极集流体120可以直接焊接到圆柱形壳体131的侧壁1312。因而，圆柱形壳体131可以作为负极操作。
端子单元132可以包括正极集流体133、端子柱134和垫圈135。在一些示例中，正极集流体133和端子柱134可以具有压缩铆接结构或压缩嵌缝结构，或者可以一体地设置。在一些示例中，正极集流体133和/或端子柱134可以包括铝或铝合金。在一些示例中，端子柱134可以穿过壳体131的底部1311，并且用于绝缘和密封的垫圈135可以置于端子柱134和底部1311的通孔之间。在一些示例中，垫圈135可以包括或称为第二垫圈、绝缘部或密封部。
在一些示例中，正极集流体133可以置于电极组件110的正极接线片1121和端子单元132(正极端子)之间。在一些示例中，弹簧170还可以置于正极集流体133和端子单元132之间。在一些示例中，正极集流体133可以不是焊接到正极接线片1121，而是可以通过弹簧170的弹性紧紧地附着到正极接线片1121。在一些示例中，弹簧170可以包括或称为平板弹簧、椭圆弹簧、半椭圆弹簧、圆形弹簧、半圆形弹簧或螺旋弹簧。
因此，在本公开中，可以省略传统的正极引线，因而也可以省略正极引线的焊接工艺。在一些示例中，正极集流体133可以包括铝或铝合金。在一些示例中，弹簧170也可以包括铝或铝合金。
支撑构件150可以设置在负极集流体120上。在一些示例中，支撑构件150可以沿着盘121和延伸部122的边界设置。在一些示例中，支撑构件150在设置于负极集流体120上之前的直径可以大于盘121的直径。因而，支撑构件150在具有减小的直径的状态下设置在负极集流体120上，因此支撑构件150保持朝向侧壁1312按压延伸部122的状态。因此，在延伸部122和侧壁1312之间的接触力可以增大。在一些示例中，支撑构件150可以包括或称为固定环、扣环或止动环。
安全排气口160设置在支撑构件150上并且也挡住壳体131的上部区域。安全排气口160设置为基本上盘形状，并且还可以包括设置在上表面或下表面上的排气口凹槽161。在一些示例中，安全排气口160可以包括铝或铝合金。
在一些示例中，垫圈162还可以置于负极集流体120的延伸部122、支撑构件150、壳体131和安全排气口160彼此之间。垫圈162可以防止安全排气口160电气地/机械地直接接触到支撑构件150和壳体131，同时可以密封壳体131。在一些示例中，垫圈162可以包括或称为第一垫圈、绝缘部或密封部。
在一些示例中，通过进一步包括向内弯曲的卷边部1313和压接部1314，壳体131的上部区域可以按压垫圈162，相应地可以进一步增大壳体131的密封力。
以这种方式，在根据本公开的二次电池100中，焊接区域仅存在于负极接线片1111和负极集流体120之间，而不存在于正极接线片1121和正极集流体133之间。因而，在二次电池100的操作期间，减少了在焊接区域中的热产生(生热)。另外，二次电池100的安全性由于热产生的减少而得以改善。另外，通过去除传统的正极引线部分，内部电阻可以进一步减小。
图2a至图2e是示出了根据本公开的制造示例性二次电池100的方法的图。图2a是示出了根据本公开的制造示例性二次电池100的的早期阶段的图。在图2a中示出的示例中，可以提供电极组件110。可以在堆叠负极板111、隔膜113和正极板112之后将电极组件110卷绕成基本上圆柱形形状。在一些示例中，电极组件110可以包括向上延伸的负极接线片1111和向下延伸的正极接线片1121。
图2b是示出了根据本公开的制造示例性二次电池100的后期阶段的图。在图2b中示出的示例中，可以提供负极集流体120。负极集流体120可以包括具有多个狭缝1211的盘121以及多个延伸部122。负极集流体120在被定位在负极接线片1111上之后可以激光焊接到负极接线片1111。在一些示例中，可以将负极板111的狭缝1211激光焊接到负极接线片1111。在一些示例中，负极集流体120的延伸部122可以从电极组件110凸出预定长度。
图2c是示出了根据本公开的制造示例性二次电池的后期阶段的图。在图2c中示出的示例中，可以将使负极集流体120焊接到其的电极组件110结合到壳体组件130。在一些示例中，壳体组件130可以包括壳体131、正极集流体133和端子单元132，可以将弹簧170预先定位在正极集流体133上。因此，电极组件110的正极接线片1121可以与弹簧170接触。在一些示例中，弹簧170可以包括圆环形状。在一些示例中，负极集流体120的延伸部122可以直接接触壳体131的上部区域(延伸区域)。在一些示例中，负极集流体120的延伸部122可以以过盈配合的方式结合到壳体131的上部区域。在一些示例中，由于负极集流体120是过盈配合，因此可以压缩正极接线片1121和正极集流体133之间的弹簧170。
图2d是示出了根据本公开的制造示例性二次电池100的后期阶段的图。在图2d中示出的示例中，可以提供支撑构件150。支撑构件150可以配合到负极集流体120中。在一些示例中，支撑构件150可以配合到盘121和延伸部122之间的边界。在一些示例中，支撑构件150以切割圆环的形式设置，并且支撑构件150在结合之前的直径大于盘121的直径。因而，当支撑构件150结合到负极集流体120时，延伸部122可以受到朝向壳体131的侧壁1312按压延伸部122的力。
图2e是示出了根据本公开的制造示例性二次电池100的后期阶段的图。在图2e中示出的示例中，可以提供安全排气口160。在一些示例中，可以将安全排气口160设置在负极集流体120和支撑构件150上。在一些示例中，可以在安全排气口160周围结合绝缘垫圈162。安全排气口160通过绝缘垫圈162与壳体131电隔离，并且安全排气口160与垫圈162可以挡住壳体131的上部区域。
在一些示例中，在以上描述的步骤之后，可以提供卷边工艺和压接工艺。在一些示例中，卷边工艺是使壳体131的与负极集流体120对应的区域(例如，壳体131的与延伸部122对应的区域)向内凹陷的工艺。压接工艺是使壳体131的顶端在覆盖绝缘垫圈162的顶表面的同时向内弯曲的工艺。通过这些工艺，可以使壳体组件130的内部区域与外部区域完全隔离。
图3a、图3b和图3c是示出了在根据本公开的示例性二次电池100中用于改善密封力的卷边/压接、压缝(seaming)和卷曲(curling)的示例的图。
如图3a所示，在卷边/压接工艺中，可以通过使壳体131的与负极集流体120对应的区域向内凹陷来提供卷边部1313，可以通过使壳体131的与绝缘垫圈162的上表面对应的区域向内弯曲来提供压接部1314。
如图3b所示，在压缝工艺中，可以通过使壳体131、负极集流体120和安全排气口160例如以顺时针方向弯曲为堆叠状态来提供压缝部2313。在一些示例中，通过提供压缝部2313、可以省略绝缘垫圈162。在一些示例中，壳体131的端部和负极集流体120的端部可以以彼此面对的状态结合，并且安全排气口160可以覆盖负极集流体120。
如图3c所示，在卷曲工艺中，可以为负极集流体120的延伸部122和壳体131的与负极集流体120对应的区域提供沿向内方向切割到一定深度的卷曲部3313。在一些示例中，负极集流体120的部分区域可以通过卷曲部3313朝向绝缘垫圈162凹陷。
在一些示例中，卷边部1313、压接部1314、压缝部2313和/或卷曲部3313可以独立设置或组合设置，并且利用这种结构，二次电池100的密封力可以进一步得以改善。
以上已经描述的仅是用于实施本发明的二次电池的一个实施例，并且本发明不限于上述实施例。然而，本公开的技术精神在于，本领域任何技术人员可以在不脱离本发明的主旨的情况下按照权利要求书所保护的做出各种改变。
Claims (11)
1.一种二次电池，所述二次电池包括：
电极组件，具有第一接线片以及设置在所述第一接线片的相对侧的第二接线片；
第一集流体，焊接在所述电极组件的所述第一接线片上并且具有比所述电极组件的直径大的直径；以及
壳体组件，包括容纳所述电极组件和所述第一集流体的壳体、与所述电极组件的所述第二接线片紧密接触的第二集流体以及电连接到所述第二集流体并且穿透所述壳体的端子单元。
2.根据权利要求1所述的二次电池，所述二次电池还包括设置在所述第一集流体上的支撑构件。
3.根据权利要求2所述的二次电池，所述二次电池还包括设置在所述支撑构件上并且挡住所述壳体的安全排气口。
4.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述第一集流体包括盘、设置在所述盘上并焊接到所述第一接线片的多个狭缝以及从所述盘向外延伸并且与所述壳体紧密接触的多个延伸部。
5.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述延伸部从所述盘弯曲并且焊接到所述壳体。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述支撑构件设置在所述延伸部上。
7.根据权利要求1所述的二次电池，所述二次电池还包括置于所述延伸部、所述支撑构件、所述壳体和所述安全排气口彼此之间的第一垫圈。
8.根据权利要求7所述的二次电池，所述二次电池还包括置于所述第二接线片和所述第二集流体之间的弹簧。
9.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述壳体还包括在对应于所述第一集流体的区域中向内弯曲的卷边部以及在覆盖所述第一垫圈的同时向内弯曲的压接部。
10.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述壳体还包括与所述第一集流体一起向外弯曲的压缝部。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述壳体还包括朝向所述第一集流体弯曲的卷曲部。
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