CN117426005A - 棱柱形二次电池 - Google Patents

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金东明
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Abstract

所公开的发明涉及一种棱柱形二次电池，该棱柱形二次电池包括：电极组件，电极组件包括在第一侧表面的方向上形成的第一电极引线部分和在面对第一侧表面的第二侧表面的方向上形成的第二电极引线；下壳体，下壳体具有开口结构的上表面并且在其中收纳电极组件；以及上壳体，上壳体覆盖下壳体的开口的上表面，其中，上壳体包括：第一端子部分，第一端子部分从与下壳体的上表面相对应的顶表面弯曲并且在第一侧表面的方向上向下延伸；以及第二端子部分，第二端子部分从顶表面弯曲并且在第二侧表面的方向上向下延伸，第一电极引线部分电连接到第一端子部分，并且第二电极引线部分电连接到第二端子部分。

Description

棱柱形二次电池
技术领域
本发明涉及一种棱柱形二次电池，该棱柱形二次电池具有改进的电极组件的正极引线和负极引线与二次电池的端子部分的连接结构。
本申请要求于2022年4月5日提交的韩国专利申请No.10-2022-0042009的优先权，并且该韩国专利申请的全部内容均被并入作为本说明书的一部分。
背景技术
与一次电池不同，二次电池是可再充电的，并且最近由于小型化和高容量应用的潜力而被广泛研究和开发。随着技术的发展和对移动设备的需求的日益增长，以及为应对环境问题而日益受到重视的电动车辆和能量存储系统，对作为能源的二次电池的需求迅速且显著地增长。
根据电池壳体的形状，二次电池分类为硬币型电池、圆柱形电池、棱柱形电池和袋型电池。安装在二次电池中的电池壳体内的电极组件是能够充电和放电的发电元件。该电极组件具有电极和隔膜的层压结构。
电极组件可大致分为三种类型：卷芯型，其中包括卷绕涂覆有活性材料的片材的正极和负极，在正极和负极之间插入有隔膜；堆叠型，其中多个正极和负极依次堆叠，在正极和负极之间插入有隔膜；以及堆叠和折叠型，其中用长隔膜卷绕堆叠型的单元电芯。
传统上，当生产大尺寸的棱柱形二次电池时，将双向端子的电极组件插入具有开口顶表面的矩形壳体中。然后将两侧的正极引线和负极引线在顶表面上引出并焊接到盖板的正极和负极端子。最后，将盖板焊接到壳体上。
然而，在传统的棱柱形二次电池中，将正极和负极引出到顶表面的部分占据了空间，降低了二次电池的容量。此外，在正极和负极引线的连接部分也存在断开的风险。
[现有技术文献]
(专利文件001)韩国专利公开第10-2019-0024290号(2019年3月8日公开)
发明内容
技术问题
本发明的目的在于改进棱柱形二次电池中的电极组件的正极引线和负极引线与二次电池的端子部分之间的连接结构，从而使电池容量最大化并降低断开的风险。
然而，本发明所要解决的技术问题并不限于上述问题，本领域技术人员从以下对本发明的描述中可以清楚地理解未提及的其他问题。
技术方案
在一个示例中，根据本技术的棱柱形二次电池包括：电极组件，所述电极组件包括在第一侧的方向上形成的第一电极引线部分和在面对所述第一侧的第二侧的方向上形成的第二电极引线部分；下壳体，所述下壳体具有开口的上表面并且在其中容纳所述电极组件；以及上壳体，所述上壳体覆盖所述下壳体的开口的所述上表面，其中所述上壳体包括：第一端子部分，所述第一端子部分从与所述下壳体的所述上表面相对应的顶表面弯曲并且在所述第一侧的方向上向下延伸；以及第二端子部分，所述第二端子部分从所述顶表面弯曲并且在所述第二侧的方向上向下延伸，其中所述第一电极引线部分电连接到所述第一端子部分，并且所述第二电极引线部分电连接到所述第二端子部分。
此外，可以在上壳体的顶表面上形成排气部分。
在本发明的一个实施方式中，上壳体包括：顶表面，所述顶表面覆盖所述下壳体的开口的所述上表面；以及四个裙部，所述四个裙部从所述顶表面弯曲并且向下延伸。
此外，在所述四个裙部当中，形成有所述第一端子部分和所述第二端子部分的侧裙部比其它两个裙部进一步向下延伸，所述其它两个裙部是前裙部和后裙部。
另外，所述电极组件的所述第一电极引线部分和所述第二电极引线部分相对于所述电极组件的中心高度向上定位。
进一步地，第一和第二电极引线部分包括：所述第一电极引线部分和所述第二电极引线部分包括：第一内部端子和第二内部端子，所述第一内部端子和所述第二内部端子设置在所述侧裙部的内侧上；以及第一外部端子和第二外部端子，所述第一外部端子和所述第二外部端子分别电连接到所述第一内部端子和所述第二内部端子，并且暴露于所述上壳体的外部。
此外，所述电极组件的所述第一电极引线部分和所述第二电极引线部分可以分别直接接合并且电连接到所述第一内部端子和所述第二内部端子。
在本发明的一个实施方式中，所述第一外部端子和所述第二外部端子可以分别位于所述侧裙部上。
此外，根据本发明的另一实施方式，所述第一外部端子和所述第二外部端子可以分别位于所述上壳体的顶表面上。
此外，上壳体的四个裙部可以焊接到下壳体的上表面。
此外，在所述电极组件的所述第一电极引线部分和所述第二电极引线部分通过接合到所述第一端子部分和所二端子部分而一体形成的状态下，所述上壳体以插入方式联接到所述下壳体。
设置在本发明的棱柱形二次电池中的电极组件可以是堆叠型电极组件或卷绕型电极组件。
有益效果
在具有上述构造的本技术的棱柱形二次电池中，电极组件的面对上壳体两侧上的端子部分的电极引线部分电连接。因此，不再需要像在传统的棱柱形二次电池中那样将正极和负极引出到顶表面的部分，因此可以充分利用棱柱形二次电池的侧面空间，并且可以额外确保电池的容量。
此外，由于电极组件的电极引线直接焊接到设置在本发明的棱柱形二次电池的上壳体的两侧上的端子部分，因此显著降低了由于外部冲击等而导致的断开的风险。
然而，本技术的有利效果不限于上述那些，并且根据本发明的以下描述，未提及的其他效果对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。
附图说明
本说明书随附的下列附图示出了本发明的优选示例性实施方式，并且旨在结合下面对本发明的详细描述进一步理解本发明的技术思想，因此本发明不应被解释为限于这些附图中描述的内容。
图1是根据本发明的棱柱形二次电池的分解透视图。
图2是示出上壳体和电极组件之间的联接结构的透视图。
图3是示出将上壳体和电极组件的组合容纳在下壳体中的结构的图。
图4是示出上壳体和下壳体相互焊接的状态的图。
图5是示出上壳体的另一示例性实施方式的图。
图6是示出图5的上壳体与下壳体相互焊接的状态的图。
具体实施方式
本技术可以具有各种修改和各种示例，并且因此具体示例在附图中示出并在说明书中详细描述。
然而，应当理解，本发明不限于特定实施方式，并且包括在本发明的精神和技术范围内的所有修改、等效替换或替代方案。
术语“包括”、“包含”和“具有”在本文中用于指定说明书中描述的特征、数量、步骤、动作、部件或构件的存在或其组合，并且应当理解，不预先排除存在或添加一个或多个特征、数量、步骤、动作、部件、构件或其组合的可能性。
此外，当层、膜、区域或板中的一部分被设置在另一部分“上”时，这不仅包括一个部分被“直接地”设置在另一部分“上”的情况，而且还包括将第三部分插置其间的情况。相反，层、膜、区域或板中的一部分被设置在另一部分“下”时，这不仅包括一个部分被“直接地”设置在另一部分“下”的情况，而且还包括将第三部分插置其间的情况。另外，在本申请中，“上”不仅可以包括设置在上部的情况，而且还可以包括设置在下部的情况。
在一个示例中，根据本发明的棱柱形二次电池包括电极组件、下壳体和上壳体。
电极组件包括在第一侧的方向上形成的第一电极引线部分和在面对第一侧的第二侧的方向上形成的第二电极引线部分。
此外，下壳体具有上表面开口的结构，在内部形成容纳电极组件的空间。上壳体覆盖下壳体的开口的上表面，并且上壳体包括第一端子部分，所述第一端子部分从与所述下壳体的上表面对应的顶表面弯曲并且沿所述第一侧的方向向下延伸；以及第二端子部分，所述第二端子部分从所述顶表面弯曲并且在所述第二侧的方向上向下延伸。
此外，第一电极引线部分电连接到第一端子部分，第二电极引线部分电连接到第二端子部分。
在具有上述构造的本发明的棱柱形二次电池中，电极组件的面对上壳体两侧的端子部分的电极引线部分电连接。因此，不再需要像在传统的棱柱形二次电池那样将正极和负极引出到顶表面的部分，从而可以充分利用棱柱形二次电池的侧面空间，并且可以额外地确保电池的容量。
优选实施方式的详细描述
在下文中，将参照附图详细描述本发明的具体实施方式。
[第一实施方式]
图1是根据本发明的棱柱形二次电池10的分解透视图。参照图1，本发明的棱柱形二次电池10包括电极组件200、下壳体300和上壳体100。下壳体300和上壳体100相互联接以形成棱柱形二次电池10的六面体形状的壳体，并且电极组件200的尺寸和形状被设置为收纳在下壳体300和上壳体100中。
电极组件200由多个堆叠的单元电芯组成，并且包括在第一侧210的方向上形成的第一电极引线部分220和在面对第一侧210的第二侧230的方向上形成的第二电极引线部分240。第一电极引线部分220和第二电极引线部分240中的一个用作正极引线，而另一个用作负极引线。如果第一电极引线部分是正极引线，则它形成为通过对电极组件200的每个单元电芯的正极进行冲压和模制而形成的一束多个正极接头。类似地，作为负极引线的第二电极引线部分240形成为一束负极接头。
本发明的棱柱形二次电池10应用于双向电极组件200，其中第一电极引线部分220和第二电极引线部分240被布置在彼此面对的相对侧上。利用双向电极组件200的这种结构，本发明的棱柱形二次电池10可利用堆叠型电极组件、卷绕型电极组件或将这两者结合的混合型电极组件。
此外，下壳体300具有开口的上表面，并在内部形成容纳电极组件200的空间。据此，上壳体100覆盖下壳体300的开口的上表面，并且上壳体100和下壳体300相互联接以密封内部空间。
如图1所示，上壳体100包括：第一端子部分120，其从与下壳体300的上表面相对应的顶表面弯曲并在第一侧210的方向上向下延伸；以及第二端子部分130，其从所述顶表面弯曲并在所述第二侧230的方向上向下延伸。因此，向下延伸的两个端子部分设置在上壳体100的两侧。
图2是示出上壳体100和电极组件200之间的联接结构的透视图。参照图2，上壳体100的第一端子部分120面对电极组件200的第一电极引线部分220，并且类似地，第二端子部分130面对第二电极引线部分240。
因此，第一电极引线部分220可以非常简单地通过焊接电连接到相对的第一端子部分120，而无需任何附加部件。类似地，第二电极引线部分240直接焊接到相对的第二端子部分130以进行电连接。
因此，在本发明的棱柱形二次电池10)中，电极组件200的第一电极引线部分220和第二电极引线部分240直接焊接到设置在上壳体100的两侧上的第一端子部分120和第二端子部分130。结果，显著降低了由于外部冲击等导致的断开的风险。
此外，上壳体100的顶表面可以具有排气部分140。排气部分140被设计成在棱柱形二次电池10的内部压力超过一定水平的情况下破裂并释放气体。它用作防止棱柱形二次电池10爆炸的安全装置。例如，可以通过在上壳体100的表面上形成薄的凹口，或者通过附接单独的排气装置来设计排气部分140。
在本发明的一个示例性实施方式中，上壳体100包括覆盖下壳体300的开口上表面的顶表面和从顶表面弯曲并向下延伸的四个裙部112。
此外，在四个裙部112当中，其上形成有第一端子部分120和第二端子部分130的侧裙部113可以比其他两个前裙部114和后裙部115进一步向下延伸。通过使前裙部114和后裙部115与侧裙部113相比更短，其提供了用于将第一端子部分120和第二端子部分130以及第一电极引线部分220和第二电极引线部分240彼此焊接的通路，从而便于焊接过程。
此外，电极组件200的第一电极引线部分220和第二电极引线部分240可以相对于电极组件200的中心高度向上定位。相应地，上壳体100的面对第一电极引线部分220和第二电极引线部分240的第一端子部分120和第二端子部分130也相对于棱柱形二次电池10的总高度向上定位。就棱柱形二次电池10的双向端子布置而言，这种构造允许更简单地实现第一端子部分120和第二端子部分130被设置为更靠近顶表面的结构。
同时，根据本发明的示例性实施方式，第一端子部分120和第二端子部分130可包括位于侧裙部113内部的第一内部端子122和第二内部端子132，以及分别电连接到第一内部端子122和第二内部端子132并暴露于上壳体100的外部的第一外部端子124和第二外部端子134。只有第一外部端子124和第二外部端子134暴露在外部，确保了电极组件200的良好密封。
此外，第一端子部分120和第二端子部分130被划分为向内联接到电极组件200的第一电极引线部分220和第二电极引线部分240的第一内部端子122和第二内部端子132，以及暴露于上壳体100的外部的第一外部端子124和第二外部端子134，从而为定位第一外部端子124和第二外部端子134提供更大的自由度。在图1至图4所示的第一实施方式中，第一外部端子124和第二外部端子134位于侧裙部113上。
图3是示出上壳体100和电极组件200的组合容纳在下壳体300内的结构的图。上壳体100和电极组件200通过在第一端子部分120和第二端子部分130与第一电极引线部分220和第二电极引线部分240之间进行焊接而一体地形成。因此，一体形成的上壳体100和电极组件200可以容易地插入下壳体300中。
图4是示出上壳体100和下壳体300相互焊接的状态的图。上壳体100的四个裙部112焊接到下壳体300的上表面。下壳体300的上表面形成与上壳体100的向下延伸的四个裙部112的长度对应的互补形状，并且焊接部分W沿着上壳体100和下壳体300之间的接触表面形成，从而确保棱柱形二次电池10的安全密封。
[第二实施方式]
图5是示出上壳体100的第二实施方式的图。第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于上壳体100的结构，而电极组件200和下壳体300的构造保持与第一实施方式相同。
在第二实施方式中，上壳体100包括覆盖下壳体300的开口的上表面的顶表面，和从顶表面弯曲并向下延伸的四个裙部112。在这四个裙部112当中，其上形成有第一端子部分120和第二端子部分130的侧裙部113比其他两个前裙部114和后裙部115进一步向下延伸。
上壳体100的第一端子部分120和第二端子部分130包括位于侧裙部113内部的第一内部端子122和第二内部端子132，以及分别电连接到第一内部端子122和第二内部端子132并且暴露于上壳体100外部的第一外部端子124和第二外部端子134。
这里，在第二实施方式中，第一外部端子124和第二外部端子134都分别位于上壳体100的顶表面上。也就是说，在第一实施方式中，第一外部端子124和第二外部端子134位于上壳体100的相对侧上，而在第二实施方式中，它们一起位于在上壳体100的顶表面上。
第二实施方式对应于电连接到第一内部端子122和第二内部端子132的第一外部端子124和第二外部端子134已经移动到上壳体100的顶表面的构造。由于上壳体200的第一端子部分120和第二端子部分130被划分成位于与电极组件200的第一电极引线部分220和第二电极引线部分240界面连接的内侧的第一内部端子122和第二内部端子132，以及暴露在上壳体100外部的第一外部端子124和第二外部端子134，所以可以容易地实现这种布置。
换言之，本发明可以通过仅将第一外部端子124和第二外部端子134移动到上壳体100的顶表面而不改变与电极组件200的第一电极引线部分220和第二电极引线部分240的联接结构来实现第二实施方式，并且因此可以通过仅改变上壳体100来将双向二次电池10制造为单向二次电池10。
图6示出了图5的上壳体100焊接到下壳体300的状态。与图4的第一实施方式相比，仅第一外部端子124和第二外部端子134的位置不同，且所有其它构造相同。因此，本发明具有适用于双向二次电池10和单向二次电池10两者的通用性，同时在充分利用棱柱形二次电池10的侧空间的同时实现显著降低由于外部冲击等导致的断开风险的相同效果。
以上已通过附图和实施方式更详细地描述了本发明。然而，附图中描述的构造或说明书中的实施方式仅仅是本发明的实施方式，并不代表本发明的所有技术思想。因此，应当理解，在提交本申请时可以各种等效替换和变型来代替它们。
[附图标记]
10：棱柱形二次电池100：上壳体
110：顶表面112：裙部
113：侧裙部114：前裙部
115：后裙部120：第一端子部分
122：第一内部端子124：第一外部端子
130：第二端子部分132：第二内部端子
134：第二外部端子140：排气部分
200：电极组件210：第一侧
220：第一电极引线部分230：第二侧
240：第二电极引线部分300：下壳体
W：焊接部分
工业适用性
本发明提供了一种用于增强棱柱形二次电池的容量和安全性的有用技术。

Claims (12)

1.一种棱柱形二次电池，该棱柱形二次电池包括：
电极组件，所述电极组件包括在第一侧的方向上形成的第一电极引线部分和在面对所述第一侧的第二侧的方向上形成的第二电极引线部分；
下壳体，所述下壳体具有开口的上表面并且在其中容纳所述电极组件；以及
上壳体，所述上壳体覆盖所述下壳体的开口的所述上表面，其中
所述上壳体包括：
第一端子部分，所述第一端子部分从与所述下壳体的所述上表面相对应的顶表面弯曲并且在所述第一侧的方向上向下延伸；以及
第二端子部分，所述第二端子部分从所述顶表面弯曲并且在所述第二侧的方向上向下延伸，其中，
所述第一电极引线部分电连接到所述第一端子部分，并且所述第二电极引线部分电连接到所述第二端子部分。
2.根据权利要求1所述的棱柱形二次电池，所述棱柱形二次电池还包括：
排气部分，所述排气部分形成在所述上壳体的顶表面上。
3.根据权利要求1所述的棱柱形二次电池，其中，所述上壳体包括：
顶表面，所述顶表面覆盖所述下壳体的开口的所述上表面；以及
四个裙部，所述四个裙部从所述顶表面弯曲并且向下延伸。
4.根据权利要求3所述的棱柱形二次电池，其中，在所述四个裙部当中，形成有所述第一端子部分和所述第二端子部分的侧裙部比其它两个裙部进一步向下延伸，所述其它两个裙部是前裙部和后裙部。
5.根据权利要求4所述的棱柱形二次电池，其中，所述电极组件的所述第一电极引线部分和所述第二电极引线部分相对于所述电极组件的中心高度向上定位。
6.根据权利要求5所述的棱柱形二次电池，其中，所述第一电极引线部分和所述第二电极引线部分包括：
第一内部端子和第二内部端子，所述第一内部端子和所述第二内部端子设置在所述侧裙部的内侧上；以及
第一外部端子和第二外部端子，所述第一外部端子和所述第二外部端子分别电连接到所述第一内部端子和所述第二内部端子，并且暴露于所述上壳体的外部。
7.根据权利要求6所述的棱柱形二次电池，其中，所述电极组件的所述第一电极引线部分和所述第二电极引线部分分别直接接合并且电连接到所述第一内部端子和所述第二内部端子。
8.根据权利要求7所述的棱柱形二次电池，其中，所述第一外部端子和所述第二外部端子分别位于所述侧裙部上。
9.根据权利要求7所述的棱柱形二次电池，其中，所述第一外部端子和所述第二外部端子分别位于所述上壳体的顶表面上。
10.根据权利要求3所述的棱柱形二次电池，其中，所述上壳体的四个裙部焊接到所述下壳体的上表面。
11.根据权利要求11所述的棱柱形二次电池，其中，在所述电极组件的所述第一电极引线部分和所述第二电极引线部分通过接合到所述第一端子部分和所二端子部分而一体形成的状态下，所述上壳体以插入方式联接到所述下壳体。
12.根据权利要求1所述的棱柱形二次电池，其中，所述电极组件为堆叠型电极组件或卷绕型电极组件。
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