CN117795757A - 包括层叠电芯的棱柱形二次电池 - Google Patents

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Abstract

电池包括电极组件。电极组件包括：第一电极，其包括第一部分和从第一部分延伸的第一接头；隔膜，其层压在第一电极上；以及第二部分和从第二部分延伸的第二接头，并且第二电极层压在隔膜上。电池还包括集流器组件，该集流器组件包括：板；第一集流器，该第一集流器联接到所述板的近端并且包括第一部位和与所述第一部位相对的第二部位；以及第二集流器，该第二集流器联接到所述板的远端并且包括第三部位和与所述第三部位相对的第四部位。电池还包括联接到板的外壳。第一集流器的第一部位和第二部位被构造为在相反方向上移动。

Description

包括层叠电芯的棱柱形二次电池
技术领域
本发明涉及一种棱柱形二次电池，并且更具体地说，涉及一种包括可层叠电芯和用于可滑动地固定可层叠电芯的电极的可移动集流器的棱柱形二次电池。
本申请要求基于2022年2月14日提交的韩国专利申请No.10-2022-0018631的优先权，并且该韩国专利申请的文献中公开的所有内容均被包含作为本说明书的一部分。
背景技术
与一次电池不同，二次电池是可充电的，并且由于紧凑尺寸和高容量的可能性，因此许多关于二次电池的研究正在进行中。由于技术发展和对移动装置需求的增加，以及还由于随着环保时代的需求而出现的电动车辆和储能系统，对二次电池作为能源的需求正在更加快速地增长。
二次电池根据电池壳体的形状分类为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。在这样的二次电池中，安装在电池壳体中的电极组件是具有层叠有电极和隔膜的结构的可充电且可放电的发电装置。
电极组件可以大致分类为：卷芯型电极组件，其中隔膜置于每个以涂覆有活性材料的片材形式提供的正极和负极之间，然后，将正极、隔膜和负极卷绕；层叠型电极组件，其中顺序地层叠有多个正极和负极且隔膜置于它们之间；以及层叠/折叠型电极组件，其中层叠型单元电芯在分离膜具有很长的长度的情况下被卷绕。
二次电池通过组合电池壳体的形状和电极组件的形状来满足市场上的各种需求。具体而言，近年来，已经开辟了安装有大量二次电池的电动车辆的新市场领域。因此，在二次电池的大规模生产中，通过提高成品率和降低成本来提高生产率已成为非常重要的部分。
[相关技术文献]
(专利文献1)韩国专利公开No.10-2019-0102816(2019年9月4日公开)
发明内容
技术问题
本发明旨在提供二次电池，尤其是棱柱形二次电池，其能够提高生成品率并降低生产成本，并且对于使用期间出现的膨胀现象具有改善的安全性。
技术方案
在示例性实施方式中，根据本发明的二次电池包括：电极组件，其包括：第一电极，其包括第一部分和从第一部分延伸的第一接头；隔膜，其层压在第一电极上；以及第二电极，其包括第二部分和从第二部分延伸的第二接头并且层压在隔膜上；集流器组件，其包括板、联接到板的近端并且包括第一部位和与第一部位相对的第二部位的第一集流器、以及联接到板的远端并且包括第三部位和与第三部位相对的第四部位的第二集流器；以及外壳，其联接到板，其中：第一接头位于第一集流器的第一部位和第二部位之间的第一容纳空间中，第二接头位于第二集流器的第三部位和第四部位之间的第二容纳空间中，以及第一集流器的第一部位和第二部位被构造为在相反方向上移动。
第一电极的第一部分可以包含活性材料。
第一容纳空间可以是第一部位的近端和第二部位的远端之间的开口。
第二容纳空间可以是第三部位的近端和第四部位的远端之间的开口。
第一接头的一个部位可以朝向第一部位或第二部位弯曲。
第一接头的一个部位可以联接到第一集流器的表面。
二次电池还可以包括位于第一接头和第一部位之间或者第一接头和第二部位之间的摩擦减小元件。
第一部位和第二部位可以对第一接头施加压力。
板可以包括排气部分。
板可以包括电联接至第一接头或第一接头的端子。
电极组件的一侧可以与第一集流器或第二集流器间隔开。
第一接头的一端可以联接到在第一集流器的第一部位或第二部位上的联接部，以及联接部和第一容纳空间可以形成弧形。
第一接头可以被构造为在第一容纳空间之间滑动。
外壳可以包括电联接到第一接头或第二接头的端子。
外壳可以包括排气部分。
此外，在示例性实施方式中，根据本发明的用于二次电池的集流器组件包括：板；第一集流器，其联接至板的近端并且包括第一部位和与第一部位相对的第二部位；第二集流器，其联接至板的远端，并且包括第三部位和与第三部位相对的第四部位；第一容纳空间，其位于第一集流器的第一部位和第二部位之间；以及第二容纳空间，其位于第二集流器的第三部位和第四部位之间；其中：第一集流器的第一部位和第二部位被构造为在相反方向上移动。
板可以包括排气部分。
另外，在示例性实施方式中，根据本发明的二次电池的制造方法包括：提供层叠型电极组件，其包括：提供包括第一部分和从第一部分延伸的第一接头的第一电极；在第一电极上层压隔膜；以及在隔膜上层压包括第二部分和从第二部分延伸的第二接头的第二电极；形成集流器组件，其包括：提供板；将包括第一部位和与第一部位相对的第二部位的第一集流器联接到板的近端；以及将包括第三部位和与第三部位相对的第四部位的第二集流器连接到板的远端；提供板；将第一集流器的第一部位和第二部位在相反方向上彼此分离；将第一接头插入到第一集流器的第一部位和第二部位之间的第一容纳空间中；以及将第一接头插入到第二集流器的第三部位和第四部位之间的第二容纳空间中。
二次电池的制造方法还可以包括：将第一接头在第一方向上朝向第一部位或第二部位弯曲。
二次电池的制造方法还可以包括：将第一接头的一端附接至第二部位的第一部位的表面。
技术效果
本发明的一个示例可以通过利用层叠型电池来提供。在一些实施方式中，在层叠型电极组件的制造中可以省略用于小板的切口(冲孔)工序，从而减少与切口工序相关联的成品率降低和工序控制困难。
此外，在本发明的层叠型电极结构中，由于用作电极接头的正极未涂覆部分和负极未涂覆部分包括备用长度部分，因此即使当由于通过反复充放电导致的电池劣化或冲击而在层叠型电极组件中出现膨胀时，也不会向焊接部分施加过大的应力，从而通过防止在二次电池使用期间电极接头断开，而提高安全性。
另外，在本发明中，使用夹子结构支撑电极接头的一部分，并且由于膨胀而导致的电极接头的移动被诱导为滑动运动，使得电极接头仅移动与层叠型电极组件的膨胀量成比例的那么多。因此，电极接头的备用长度部分能够有效地响应层叠型电极组件的膨胀现象，并且能够精确地控制备用长度部分的位置和移动以消除内部短路等的风险。
然而，通过本发明可获得的技术效果不限于上述效果，并且本领域技术人员从本发明的以下描述中将清楚地理解本文中未描述的其它效果。
附图说明
附图例示了本发明的示例性实施方式，并且与下面的详细描述一起，用于提供对本发明的技术精神的进一步理解。然而，本发明不应被解释为限于附图。
图1是根据本发明示例性实施方式的层叠型电池的分解立体图。
图2的(a)是根据本发明示例性实施方式的层叠型电极组件的截面图。
图2的(b)是根据本发明示例性实施方式的示例性阳极和阴极的俯视图。
图3是根据本发明示例性实施方式的示例性电池电芯的分解立体图。
图4的(a)是根据本发明示例性实施方式的示例性集流器组件的立体图。
图4的(b)是根据本发明示例性实施方式的另一示例性集流器组件的立体图。
图5是根据本发明示例性实施方式的示例性经组装电池电芯的立体图。
图6的(a)是根据本发明示例性实施方式的示例性电池电芯的局部立体图。
图6的(b)是根据本发明示例性实施方式的包括焊接部分的另一示例性电池电芯的局部立体图。
图7的(a)是根据本发明示例性实施方式的具有折叠电极接头的示例性电池电芯的局部立体图。
图7的(b)是根据本发明示例性实施方式的具有折叠电极接头和焊接部分的另一示例性电池电芯的局部立体图。
图8是根据本发明示例性实施方式的包括多个层叠型电极组件的示例性电池电芯的局部立体图。
图9是根据本发明示例性实施方式的具有备用长度部分的示例性电池电芯的截面图。
图10是根据本发明示例性实施方式的图9的示例性电池电芯在膨胀之后的截面图。
图11是根据本发明示例性实施方式的包括具有备用长度部分的多个层叠型电极组件的示例性电池电芯的截面图。
图12是根据本发明示例性实施方式的包括具有备用长度部分和单个焊接部分的多个层叠型电极组件的示例性电池电芯的截面图。
图13是根据本发明示例性实施方式的包括摩擦减小结构的示例性电池电芯的截面图。
图14是根据本发明示例性实施方式的包括另一摩擦减小结构的示例性电池电芯的截面图。
具体实施方式
虽然本发明可以进行各种改变并且具有各种实施方式，但是下面将详细描述具体实施方式。
然而，应当理解，本发明不限于具体实施方式，而是包括本发明的精神和范围内所包含的所有修改、等同物和替代。
在本申请中，应当理解，诸如“包括”或“具有”之类的术语旨在表示说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、部件、零件或其组合的存在，并且它们不排除存在或添加一个或更多个其它的特征或数量、步骤、操作、部件、零件或其组合的可能性。
此外，当诸如层、膜、区域、板等的部分被称为在另一部分“上”时，这不仅包括该部分“直接在另一部分上”的情况，而且也包括又一部分置于它们之间的情况。另一方面，当诸如层、膜、区域、板等的部分被称为在另一部分“下”时，这不仅包括该部分“直接在另一部分下”的情况，而且包括又一部分置于它们之间的情况。另外，本申请中设置在“上”可以包括设置在底部以及顶部的情况。
本发明涉及层叠型电极结构。在一个示例中，层叠型电极结构包括层叠型电极组件以及包括正极端子和负极端子的集流器板，在层叠型电极组件中，包括正极和负极以及置于它们之间的隔膜的单元电芯垂直层叠，并且各个单元电芯的正极未涂覆部分和负极未涂覆部分中的每一个设置在面对的侧面中的一个侧面上。
这里，集流器板包括由导电材料制成的、分别电连接到正极端子和负极端子、并且从其两端垂直延伸的正极集流器和负极集流器，正极集流器和负极集流器分别联接到正极未涂覆部分和负极未涂覆部分。
具体而言，根据本发明，正极未涂覆部分和负极未涂覆部分分别用作正极接头和负极接头，并且正极未涂覆部分和负极未涂覆部分的宽度分别对应于正极涂覆部分和负极涂覆部分的宽度。
如上所述，在根据本发明的层叠型电极结构中，不对用作正极接头和负极接头的正极未涂覆部分和负极未涂覆部分执行单独的切口工序。即，正极未涂覆部分和负极未涂覆部分的宽度分别对应于正极涂覆部分和负极涂覆部分的宽度，并且省略了形成电极接头的单独的切口工序，从而减少了因切口工序造成的生成品率下降和工序管理困难，并且提高生产率。
将通过一些示例并借助于附图来进一步例示以上描述的本发明。在整个附图中，只要可能，相同的附图标记将用于相同或相似的构造。
本发明的实施方式
图1是根据本发明示例性实施方式的层叠型电池100的分解立体图。层叠型电池100可以包括电池电芯101和外壳(壳体)103。在一个实施方式中，电池电芯101可以包括层叠型电极组件110和联接到层叠型电极组件110的集流器组件200。在一个实施方式中，电池电芯101可以通过外壳103中的开口插入并设置在外壳103内以形成层叠型电池100。例如，外壳103可以是具有开口和形成为容纳电池电芯101的空间的六面体电池壳体，但是外壳103的形状和尺寸不限于此。
在一个实施方式中，电池电芯101可以包括排气部分120。排气部分120被构造为在层叠型电池100操作之前、期间和/或之后排出在层叠型电池100内部产生的过量气体。排气部分120可以被构造为当层叠型电池100的内部压力大于预设压力时改变形状。例如，排气部分120可以由基于可层叠的电池100的预设耐压性而变形或破裂的材料制成。因此，层叠型电池100内部产生的过量气体被排放，使得层叠型电池100的内部压力下降。预设压力值可以是基于外壳103的材料和/或电池电芯101的耐压性而设置的。
图2的(a)是根据本发明示例性实施方式的层叠型电极组件110的截面图。在一个实施方式中，如图2的(a)所示，层叠型电极组件110可以包括一个或更多个阳极106、一个或更多个阴极108、以及设置在一个或更多个阳极106与一个或更多个阴极108之间的一个或更多个隔膜107。在一个实施方式中，例如如图2的(a)所示，一个或更多个阳极106可以包括第一阳极层106a、位于第一阳极层106a上方的集流器106b、以及位于集流器106b上方的第二阳极层106c。在一个实施方式中，第一阳极层106a和第二阳极层106c可以包括施加到阳极106的第一阳极层106a和第二阳极层106c和/或集流器106b的一个或更多个表面的活性材料。此外，阳极106可以包括未涂覆部分106d。例如，如图2的(a)所示，未涂覆部分106d可以包括集流器106b的未施加活性材料的至少一部分。如本文所使用的，未涂覆部分可以限定未施加活性材料的未涂覆部分的一部分或全部。
在一个实施方式中，例如如图2的(a)所示，一个或更多个阴极108可以包括第一阴极层108a、位于第一阴极层108a上方的集流器108b、以及位于集流器108b上方的第二阴极层108c。在一个实施方式中，第一阴极层108a和第二阴极层108c可以包括施加到阴极108的第一阴极层108a和第二阴极层108c和/或集流器108b的一个或更多个表面的活性材料。此外，阴极108可以包括未涂覆部分108d。例如，未涂覆部分108d可以包括集流器108b的未施加活性材料的至少一部分，如图2的(a)所示。在此实施方式中，未涂覆部分可以指阴极108的集流器108b的未施加活性材料的未涂覆部分的一部分或全部。
在一个实施方式中，层叠型电极组件110可以是双向电极组件，并且每个阳极未涂覆部分106d(例如，正极未涂覆部分)和每个阴极未涂覆部分108d(例如，负极未涂覆部分)在层叠型电池100的相对侧上。
图2的(b)是根据本公开的一个实施方式的示例性阳极106和阴极108的俯视图。图2的(b)示出了阳极未涂覆部分106d和包括阳极涂覆部分106e的阳极。此外，图2的(b)示出了包括阴极未涂覆部分108d和阴极涂覆部分108e的阴极108。在一个实施方式中，如图2的(b)所示，阳极未涂覆部分106d和阴极未涂覆部分108d可以分别沿阳极106和阴极108的一侧设置。与传统电极组件的阳极和阴极不同，阳极106和阴极108不包括沿着其上设置有未涂覆部分106d、108d的侧面的切口。这意味着，在此实施方式中，阳极106可以包括全长度的阳极未涂覆部分106d，如图2的(b)所示。阴极108也可以包括全长度的阴极未涂覆部分108d，如图2的(b)所示。因此，在制造具有没有任何切口的未涂覆部分的阳极106和阴极108的层叠型电池100时，提高了生产率。
图3是根据本发明示例性实施方式的电池电芯101的分解立体图。在一个实施方式中，电池电芯101可以包括层叠型电极组件110和集流器组件200。电池电芯101可以是例如如图1所示的通过联接层叠型电极组件110和集流器组件200而形成的结构。
在一个实施方式中，集流器组件200可以包括板201、正极端子210和负极端子220。正极端子210和负极端子220可以设置在板201上并且可以具有正棱柱形形状，但不限于此。集流器组件200可以包括各由导电材料制成的正极集流器230和负极集流器240。正极集流器230和负极集流器240可以统称为夹子结构(clip structure)250。如图3所示，正极集流器230的近端可以连接到板201的一端，并且负极集流器240的近端可以连接到板201的另一端。正极集流器230和负极集流器240可以分别电连接到正极端子210和负极端子220。如图3所示，正极集流器230和负极集流器240可以朝向板201的相对侧垂直延伸。因此，集流器组件200可以是包括集流器的平坦构件，其可以插入到外壳(或电池壳体，为了清楚起见在图3中未示出)103的任何开口中并联接以形成密封。例如，集流器组件200可以联接到形成在电池壳体(例如，六边形的电池壳体或外壳)103的顶表面中的开口以容纳电池电芯1001。集流器组件200可以被称为盖板，因为集流器组件200的板201可以位于层叠型电池100的顶表面上，以用作封闭外壳103的开口的盖。
参照图3，层叠型电极组件110可以包括正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114。正极未涂覆部分接头112可以包括阳极集流器(例如，106b)的多个阳极未涂覆部分接头(例如，106d)。正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114的形状和尺寸可以分别对应于但不限于阳极未涂覆部分106d和阴极未涂覆部分108d的形状和尺寸。此外，负极未涂覆部分接头114可以包括阴极集流器(例如，108b)的多个阴极未涂覆部分(例如，108d)。在一个实施方式中，正极集流器230和负极集流器240可以联接到层叠型电极组件110的正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114，从而形成根据本发明示例性实施方式的电池电芯101。
继续参照图3，正极集流器230和负极集流器240可以由导电材料制成。然而，应当注意，正极集流器230和负极集流器240可以各由导电材料制成的事实并不限于正极集流器230和负极集流器240整体由导电材料制成。例如，在一些实施方式中，正极集流器230和负极集流器240的仅接合或接触正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114的部分可以由导电材料制成。
在本发明的示例性实施方式中，正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114可以分别是正极接头和负极接头。此外，正极未涂覆部分接头112的宽度和负极未涂覆部分接头114的宽度可分别对应于阳极106的涂覆部分的宽度和阴极108的涂覆部分的宽度，例如如图2所示。由于正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114的宽度对应于阳极106的涂覆部分的宽度和阴极108的涂覆部分的宽度，所以允许省略形成电极接头的单独的切口工序。因此，本发明通过基本上消除传统的切口工序的成品率降低和工序管理困难，来提高二次电池的生产率。
继续参照图3，正极集流器230和负极集流器240(本文将统称为夹子结构250)可以分别弹性地或可移动地固定正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114。在本发明中，夹子结构250可以被定义为类似于一对夹钳或其它机构的任何结构，其能够对正极集流器230和负极集流器240施加足够的压力以接合或固定正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114。
通过夹子结构25的特征，能够安全且容易地实现将正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114接合或固定到正极集流器230和负极集流器240。在一个实施方式中，夹子结构250被示出为具有沿着正极集流器230和/或负极集流器240的垂直方向形成的狭缝(或开口)252或通孔。狭缝(或开口)252的尺寸或形状不限于此。正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114可以插入到或滑入到正极集流器230和负极集流器240的狭缝(或开口)252中，以牢固地联接。
图4的(a)和图4的(b)是根据本发明另一示例性实施方式的集流器组件200的立体图。图4的(a)示出了包括各由导电材料制成的正极集流器430和负极集流器440的集流器组件200。正极集流器430和负极集流器440可以统称为夹子结构430。正极集流器430和负极集流器440可以电连接到正极端子210和负极端子220。在此实施方式中，正极集流器430可以在其远端处包括切口454。类似地，负极集流器440可以在其远端处包括切口454。切口454允许正极未涂覆部分接头112和/或负极未涂覆部分接头114容易地插入到或滑入到正极集流器430和/或负极集流器440的狭缝(或开口)452中。由于切口454的形状和尺寸，正极未涂覆部分接头112可以容易地插入到狭缝(或开口)452中。因此，切口454可以允许更大的制造容差并提高生产成品率和效率。
图4的(b)例示了集流器组件200的另一示例性实施方式。在此实施方式中，正极集流器430可以包括在其远端的半圆形结扎部456。类似地，负极集流器440可在其远端包括半圆形结扎部(semicircular ligation)456。半圆形结扎部456被构造为允许正极未涂覆部分接头112和/或负极未涂覆部分接头114插入到或滑入到正极集流器430和/或负极集流器440的半圆形结扎部456中。由于半圆形结扎部456的形状和尺寸，正极未涂覆部分接头112可以容易地插入到或滑入到半圆形结扎说456中。因此，半圆形结扎部456可以允许更大的制造容差并提高生产成品率和效率。
图5是根据本发明示例性实施方式组装的电池电芯101的立体图。如图5所示，经组装电池电芯101可以包括层叠型电极组件110，其借用于滑入到或插入到正极集流器230和负极集流器240中的狭缝(或开口)252中的正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114(为清楚起见未示出)而联接到集流器组件200。
在此实施方式中，正极未涂覆部分接头112可以朝向正极集流器230的一侧折叠，使得正极集流器230的表面的至少一部分联接到正极未涂覆部分接头112的表面的至少一部分，例如，如图5所示。虽然在图5中为了清楚起见没有示出，但是负极未涂覆部分接头114可以以类似方式朝向负极集流器240的一侧折叠。通过联接正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114中的一个的表面，未涂覆部分接头112、114与集流器230、240之间的联接强度增加，并且可以在未涂覆部分接头112、114和集流器230、240之间进行更大的电接触。
图6的(a)至图7的(b)是例示了根据本发明的未涂覆部分接头112、114与集流器230、240之间的各种联接布置的图。例如，图6的(a)至图7的(b)例示了正极未涂覆部分接头112和正极集流器230之间的联接布置或构造。这些联接布置或构造可以等同地应用于相对的负极未涂覆部分接头114和负极集流器240。为了清楚地例示和描述此实施方式，仅示出了经组装电池电芯101的一侧。
图6的(a)例示了以下示例性实施方式：其中正极未涂覆部分接头112可以通过插入到或滑入到正极集流器230中的狭缝(或开口)252而联接或固定到正极集流器230。在本实施方式中，可以不需要进一步的处理。因此，此实施方式提供了相对简单的联接结构。
另选地，图6的(b)例示了如下另选的示例性实施方式：其中正极未涂覆部分接头112可以通过插入到或滑入到正极集流器230的狭缝(或开口)252中并焊接至图6的(b)所示的焊接区域W或者绕着图6的(b)所示的焊接区域W，而联接或固定到正极集流器230。通过焊接，增加了正极未涂覆部分接头112和正极集流器230之间的联接强度，并且提高了联接的可靠性。在此实施方式中，可以通过将多个阳极未涂覆部分(例如，106d)相互焊接来形成正极未涂覆部分接头112。附加地，正极未涂覆部分接头112的层叠的阳极未涂覆部分106d可以在相对于正极集流器230的焊接区域W处或周围焊接在一起。在图6中的(b)中，焊接区域W被绘制为遍布整个正极未涂覆部分接头112而形成，但这仅仅是示例性的示例，并且焊接区域W可以仅形成其一部分上当然也是可以的。
图7的(a)例示了根据本发明的一个实施方式，正极未涂覆部分接头112或负极未涂覆部分接头114的突出端或边缘可以朝向夹子结构250或集流器230、240的一侧弯曲。因为未涂覆部分接头112、114的突出端朝向夹子结构250或集流器230、240的一侧弯曲，因此未涂覆部分接头112、114与集流器230、240之间的联接强度进一步增加并且减少了层叠型电池100中不必要的体积或空间。因此，与相同或相似尺寸的其它棱柱形二次电池相比，层叠型电池100的容量增加了。
与上述图7的(a)的实施方式类似，图7的(b)例示了正极未涂覆部分接头112或负极未涂覆部分接头114的突出端或边缘可朝向夹子结构250的一侧弯曲。附加地，正极未涂覆部分接头112或负极未涂覆部分接头114可以焊接至集流器230、240处或绕着集流器230、240焊接，从而进一步增加未涂覆部分接头112、114与集流器230、240之间的联接强度并减少层叠型电池100中不必要的体积或空间。因此，与相同或相似尺寸的其它棱柱形二次电池相比，层叠型电池100的容量增加。
图8是根据本发明示例性实施方式的电池电芯101的立体图。在此实施方式中，如图8所示，电池电芯101可以包括彼此平行布置的多个正极接头112和负极接头112′。在此实施方式中，正极集流器230或负极集流器240可以包括彼此垂直且平行于集流器组件200设置的多个部位，以形成多个狭缝(或开口)252(为了图示简洁而未示出)。因此，正极未涂覆部分接头112或负极未涂覆部分接头114可以被划分为对应于正极集流器230或负极集流器240上的多个部位的数量的多个未涂覆部分接头112、112′、114、114′。并且，多个未涂覆部分接头112、112′、114、114′可以通过与本发明的前述实施方式相对应的正极集流器230或负极集流器240中的狭缝(或开口)252单独地联接或固定。在图8中，示出了两个正极未涂覆部分接头112、112′，但是相同的布置或结构可以应用于根据本发明前述实施方式的负极未涂覆部分接头114、114′。通过在集流器230、240上设置多个狭缝(或开口)252和多个部位，即使层叠型电极组件110的厚度增加，也可以在未涂覆部分接头112、114和集流器230、240之间提供稳定的联接强度。因此，本发明的二次电池可以提供生产灵活性以适应二次电池尺寸的增加。在此实施方式中，集流器230、240的多个部位并不暗示必须具有多个结构上独立的集流器230、240。例如，如图8所示，上面注意到，可以通过在单个集流器230或240中形成多个狭缝(或开口)252(为了图示和描述清楚而未示出)在结构上组织多个夹子结构250或集流器230、240。
附加地或另选地，虽然未示出，但是前述实施方式中描述的任何弯曲结构(或构造)或焊接区域W可以应用于本发明的各种实施方式中的未涂覆部分接头112、114中的每一个。
图9是例示了正极未涂覆部分接头112和/或负极未涂覆部分接头114的布置或构造的截面图，并且涉及层叠型电极组件110的电极接头和夹子结构250或集流器230、240。如图9所示，正极未涂覆部分接头112或负极未涂覆部分接头114从层叠型电极组件110延伸并穿过狭缝(或开口)252。正极未涂覆部分接头112或负极未涂覆部分接头114可以包括备用长度部分300，其可以具有例如弧形状或弯曲形状，以允许基于由层叠型电极组件110引起的膨胀量的长度变化。
膨胀是层叠型电极组件110中可能出现的现象，例如，层叠型电极组件110可由于重复充电和放电而随着时间而逐渐膨胀。膨胀也可能是由于典型电池中的锂基电解液在操作期间的蒸发而引起的，这可能导致电池膨胀或其表面变形，而变得例如凸出。附加地，膨胀还能够导致电池壳体或外壳变形，严重时导致传统电池中电解液泄漏、起火或爆炸。
膨胀也可以影响二次电池的内部结构。例如，电池内部的膨胀可能对电极接头产生物理应力。在传统的层叠型电极组件中，多个单元电芯中的每一个的电极接头(正极接头和负极接头)可以通过焊接联接到电极端子(正极端子和负极端子)。因此，从每个单元电芯到电极端子的距离可以基于层叠型电极组件的厚度而变化。如此，如果在层叠型电极组件中出现膨胀，则电极端子与任何单元电芯的相对位置将取决于电池电芯和电极端子之间的距离。结果，当电池电芯中出现膨胀时，强拉力被施加到电池电芯的远离电极端子的电极接头。然而，如果电极接头和电极端子被设计为焊接部分，则只能提供最小量的空间来解决制造偏差。因此，随着电池劣化并出现膨胀时，在强拉力下的电极接头很容易与所附接的电极端子短路，并且导致的电极接头断开对电池的安全性产生不利影响。
再次参照图9，通过在电池电芯101的正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114上提供备用长度部分300，防止正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114的焊接部分330由于膨胀现象而断开或短路。备用长度部分300的长度取决于电池电芯101中可能出现的膨胀量。当层叠型电极组件110的电连接到电极端子210、220的正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114的相对位置由于膨胀现象而改变时，备用长度部分300的长度可以响应于相对位置的改变而改变。因此，即使层叠型电极组件110的相对位置已经显著改变，由于膨胀现象而施加到正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114的应力也可以大大减小或消除。
图10例示了从支撑在夹子结构250的狭缝(或开口)252中的层叠型电极组件110延伸的电池电芯101的电极接头112或114。电极接头112、114可以电连接到电极端子210、220，并且备用长度部分300在穿过夹子结构250的狭缝(或开口)252之后可以成形为例如弧形或弯曲的。备用长度部分300的端部形成接合到夹子结构250的焊接部分330，并且通过焊接部分，电极接头112或114经由夹子结构250电连接到电极端子210或220。
在一个实施方式中，本发明的夹子结构250可以是通过独立于其形状的狭缝(或开口)252物理地保持或支撑电极接头112、114的部件(其可以而包括一簇或多个阳极未涂覆部分106d和阴极未涂覆部分108d)。例如，如图10所示，正极未涂覆部分接头112或负极未涂覆部分接头114可以被插入以临时固定在形成于夹子结构250中的狭缝(或开口)252中。在此情况下，临时固定是指以下固定状态：正极未涂覆部分接头112或负极未涂覆部分接头114插入夹子结构250中并且基本上固定在适当位置，但是当施加一定水平的拉力时经历相对运动。
夹子结构250中的狭缝(或开口)252用于通过对电极接头112或114施加压力来临时固定电极接头112或114，并且在夹子结构250中备用长度部分300与狭缝(或开口)252相继地形成，以抵消层叠型电极组件110的膨胀。这意味着当层叠型电极组件110膨胀并且拉力施加到电极接头112或114时，随着狭缝(或开口)252中的备用长度部分300朝层叠型电极组件110移动，大大地减轻了电极接头112或114上的应力。在此实施方式中，电极接头112或114以及正极端子210和负极端子220没有明显的极性可以指示它们是可互换的，因为可以在不区分正极和负极的情况下应用电极接头112或114的结构以及夹子结构250的备用长度部分300。
在示例性实施方式中，备用长度部分300可以在狭缝(或开口)252和焊接部分330之间形成U形转弯(或弯曲)部分310。U形转弯部分310可以形成朝向夹子结构250的狭缝(或开口)252的平缓弯曲，以减少备用长度部分300移动的阻力。在示例性实施方式中，U形转弯部分310的顶点的相对位置可以依据备用长度部分300的移动量而变化。图10示例性地例示了当层叠型电极组件110中出现膨胀现象时由夹子结构250支撑的电极接头112或114的相对位置的变化。与图9相比，层叠型电极组件110的厚度已经膨胀(厚度从d增加到d′)，并且随着层叠型电极组件110远离夹子结构250的狭缝(或开口)252移动，在狭缝(或开口)252处的相对移动增加。例如，如果距离D1为约0.1mm至50mm，优选地为约1mm至10mm，则当层叠型电极组件110的相对位置由于膨胀而改变时，U形转弯部分310的顶点位置可改变使得距离D2为约0.1mm至20mm，优选地为约0.5mm至5mm。因此，备用长度部分300可以移动与电极接头112或114的移动相对应的量，从而防止电极接头112或114断开。在此实施方式中，因为电极接头112或114的中间部分由夹子结构250支撑，并且电极接头112或114由于膨胀的移动引起滑动运动，因此电极接头112或114可以精密地设计为仅按照膨胀的程度而移动。因此，电极接头112或114的备用长度部分300能够有效地抵消层叠型电极组件110的膨胀，并且能够精确地控制备用长度部分300的位置和移动，以显著减少或消除诸如内部短路之类的风险。
另选地，多个层叠型电极组件110可以设置在单个电池电芯101中，如图11中所示例的。在此情况下，从多个层叠型电极组件110延伸的正极未涂覆部分接头112和负极未涂覆部分接头114可以插入到独立于夹子结构250的狭缝(或开口)252中。
图11例示了多个层叠型电极组件110可以由多个夹子结构250支撑。这意味着可以基于层叠型电极组件110的数量来提供多个夹子结构250，并且每个层叠型电极组件110可以由相应夹子结构250中的狭缝(或开口)250支撑。设置在从每个层叠型电极组件110延伸的电极接头112或114上的备用长度部分300的一端可以形成至支撑电极接头112或114的夹子结构250的焊接部分330。也就是说，图11所示的实施方式可以对应于其中多个层叠型电极组件110平行设置的实施方式。另选地，其中由单个夹子结构250支撑多个层叠型电极组件110的实施方式也是可行的。
参照图12，单个夹子结构25可以具有与层叠型电极组件110的数量相对应的多个狭缝(或开口)252，并且每个层叠型电极组件110可以由相应的狭缝(或开口)252支撑。设置在从层叠型电极组件110延伸的电极接头112或114上的任何备用长度部分300的一端可以形成单个焊接部分330。也就是说，多个备用长度部分300可以焊接在一起以形成单个焊接部分330。由于焊接部分300的数量减少，因此可以提高生产效率。
在一个实施方式中，如上所述，对于从多个层叠型电极组件110延伸的各个电极接头112、114，备用长度部分300可以包括位于狭缝(或开口)252和焊接部分330之间的U形转弯部分330。
在一些实施方式中，该构造还可以包括减少当临时固定在夹子结构250的狭缝(或开口)252中的备用长度部分300滑动时产生的摩擦。这是为了防止电极接头112或114由于随着备用长度部分300滑动而意外施加强阻力而被损坏。因此，夹子结构250可以包括在狭缝(或开口)252的接触面上的摩擦减小结构340。通过在狭缝(或开口)252的压缩电极接头112或114的接触面上提供摩擦减小结构340，备用长度部分300可以平滑地滑动。
设置在狭缝(或开口)252中的摩擦减小结构340可以以各种形状或形式实现。例如，如图13所示，设置在夹子结构250的狭缝(或开口)252中的凹凸结构342可以用作摩擦减小结构340。具有半球形形状的凹凸结构342通过减小电极接头112或114之间的接触面积来减小滑动阻力。然而，凹凸结构342不限于半球形形状，并且可以附加地应用各种其它形状的突出结构并用作摩擦减小结构340。
在图11所示的另一示例性实施方式中，施加低摩擦涂覆层344作为摩擦减小结构340。术语“低摩擦涂覆层344”字面上是减小表面摩擦系数的各种涂覆层中的任何一种。例如，可以施加化学稳定的聚四氟乙烯涂覆层或机械性能优异的类金刚石碳(DLC)涂覆层。
在以上中，通过附图和实施方式已经更加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，并不代表本发明的全部技术构思。因此，应当理解，在提交本申请时可以存在代替它们的各种等同物和变型。
[附图标记列表]
100：层叠型电池 110：层叠型电极组件
112：正极未涂覆部分接头 114：负极未涂覆部分接头
200：集流器组件 210：正极端子
220：负极端子 230：正极集流器
240：正极集流器 250：夹子结构
252：狭缝(开口) 300：备用长度部分
310：U形转弯部分(弯曲部分) 330：焊接部分
340：摩擦减小结构 342：凹凸结构
344：低摩擦涂覆层 W：焊接区域
工业实用性
本发明适合应用于容量变大的二次电池。

Claims (20)

1.一种二次电池，该二次电池包括：
电极组件，该电极组件包括：第一电极，该第一电极包括第一部分和从所述第一部分延伸的第一接头；隔膜，该隔膜层压在所述第一电极上；以及第二电极，该第二电极包括第二部分和从所述第二部分延伸的第二接头并且层压在所述隔膜上；
集流器组件，该集流器组件包括：板；第一集流器，该第一集流器联接到所述板的近端并且包括第一部位和与所述第一部位相对的第二部位；以及第二集流器，该第二集流器联接到所述板的远端并且包括第三部位和与所述第三部位相对的第四部位；以及
外壳，该外壳联接到所述板，
其中：
所述第一接头位于所述第一集流器的所述第一部位和所述第二部位之间的第一容纳空间中，
所述第二接头位于所述第二集流器的所述第三部位和所述第四部位之间的第二容纳空间中，并且
所述第一集流器的所述第一部位和所述第二部位被构造为在相反方向上移动。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述第一电极的所述第一部分包含活性材料。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述第一容纳空间是所述第一部位的近端和所述第二部位的远端之间的开口。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述第二容纳空间是所述第三部位的近端和所述第四部位的远端之间的开口。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述第一接头的一个部位朝向所述第一部位或所述第二部位弯曲。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述第一接头的一个部位联接到所述第一集流器的表面。
7.根据权利要求1所述的二次电池，该二次电池还包括：
摩擦减小元件，该摩擦减小元件位于所述第一接头和第一部位之间，或者位于所述第一接头和所述第二部位之间。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述第一部位和所述第二部位对所述第一接头施加压力。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述板包括排气部分。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述板包括所述第一接头或电联接至所述第一接头的端子。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述电极组件的一侧与所述第一集流器或所述第二集流器间隔开。
12.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述第一接头的一端联接到在所述第一集流器的所述第一部位或所述第二部位上的联接部，并且
所述联接部和所述第一容纳空间形成弧形。
13.根据权利要求12所述的二次电池，其中：
所述第一接头被构造为在所述第一容纳空间之间滑动。
14.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述外壳包括电联接到所述第一接头或所述第二接头的端子。
15.根据权利要求1所述的二次电池，其中：
所述外壳包括排气部分。
16.一种用于二次电池的集流器组件，该用于二次电池的集流器组件包括：
板；
第一集流器，该第一集流器联接至所述板的近端并且包括第一部位和与所述第一部位相对的第二部位；
第二集流器，该第二集流器联接至所述板的远端并且包括第三部位和与所述第三部位相对的第四部位；
第一容纳空间，该第一容纳空间位于所述第一集流器的所述第一部位和所述第二部位之间；以及
第二容纳空间，该第二容纳空间位于所述第二集流器的所述第三部位和所述第四部位之间；
其中：
所述第一集流器的所述第一部位和所述第二部位被构造为在相反方向上移动。
17.根据权利要求16所述的用于二次电池的集流器组件，其中：
所述板包括排气部分。
18.一种二次电池的制造方法，该二次电池的制造方法包括以下步骤：
提供层叠型电极组件，所述提供层叠型电极组件的步骤包括以下步骤：
提供包括第一部分和从所述第一部分延伸的第一接头的第一电极；
在所述第一电极上层压隔膜；以及
在所述隔膜上层压包括第二部分和从所述第二部分延伸的第二接头的第二电极，
形成集流器组件，该形成集流器组件的步骤包括以下步骤：
提供板；
将包括第一部位和与所述第一部位相对的第二部位的第一集流器联接到所述板的近端；以及将包括第三部位和与所述第三部位相对的第四部位的第二集流器连接到所述板的远端，
提供板；
将所述第一集流器的所述第一部位和所述第二部位在相反方向上彼此分离；
将所述第一接头插入到所述第一集流器的所述第一部位和所述第二部位之间的第一容纳空间中；以及
将所述第一接头插入到所述第二集流器的所述第三部位和所述第四部位之间的第二容纳空间中。
19.根据权利要求18所述的二次电池的制造方法，该二次电池的制造方法还包括以下步骤：
将所述第一接头在第一方向上朝向所述第一部位或所述第二部位弯曲。
20.根据权利要求18所述的二次电池的制造方法，该二次电池的制造方法还包括以下步骤：
将所述第一接头的一端附接至所述第一部位或所述第二部位的表面。
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