CN118140347A - 圆柱形二次电池和用于二次电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池包括：罐，具有圆形底部、一端敞开的圆柱形侧部、邻近侧部的一端形成的卷边部以及通过卷曲侧部的端部分形成的卷曲部；电极组件，容纳在罐中；第一盖组件，联接到侧部的敞开的端部分；第二盖组件，联接到底部；第一电极集流板，布置在第一电极板和第一盖组件之间；以及第二电极集流板，布置在第二电极板和第二盖组件之间，其中，在第一盖组件被安装在第一电极集流板上之后，在盖板和第一电极集流板的外边缘与侧部接触的状态下，卷边部被形成在挤压第一电极集流板的外边缘的区域中。

Description

圆柱形二次电池和用于二次电池的制造方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种具有盖组件的改进组件结构的圆柱形二次电池和用于二次电池的制造方法。
背景技术
一种二次电池包括单体，该单体包括电极组件和浸渍在电极组件中的电解液溶液，该电极组件包括正电极、负电极以及介入在正电极和负电极之间的隔膜。
取决于二次电池的用途，二次电池可以被制造为具有各种外部形状，诸如圆柱形形状、棱柱形形状或袋状形状。其中，圆柱形二次电池被配置为使得电极组件和电解液被容纳在圆柱形罐的内部，并且罐的一端用盖组件密封。一般而言，圆柱形二次电池具有以下结构：其中引线接线片或集流板被焊被接到电极组件的基板，然后电连接到罐的底表面和盖组件。这里，在通过使罐的一端变形而形成卷边部分之后，盖组件被安置在卷边部分上，然后被焊接到引线接线片或集流板。然后，卷曲部分被形成在罐的端部以固定盖组件，从而完成圆柱形二次电池的组装。
用于常规圆柱形二次电池的以上描述的制造方法的问题在于，在组装盖组件时需要多个焊接工艺和组装工艺，因此该方法复杂并且增加成本和制造时间。
背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解，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
本发明的实施例提供一种具有盖组件的改进组件结构的圆柱形二次电池和用于二次电池的制造方法。
技术方案
根据本发明的一实施例的圆柱形二次电池可以包括：罐，具有圆形底部、一端敞开的圆柱形侧部、邻近侧部的一端形成的卷边部以及通过卷曲侧部的端部分形成的卷曲部；电极组件，容纳在罐中；第一盖组件，联接到侧部的敞开的端部分；第二盖组件，联接到底部；第一电极集流板，布置在第一电极板和第一盖组件之间；以及第二电极集流板，布置在第二电极板和第二盖组件之间，其中，在第一盖组件被安装在第一电极集流板上之后，在盖板和第一电极集流板的外边缘与侧部接触的状态下，卷边部被形成在挤压第一电极集流板的外边缘的区域中。
第一电极板可以为负电极板，其中第一电极未涂覆部分朝向侧部的敞开端设置，并且第二电极板可以为正电极板，其中第二电极未涂覆部分朝向底部设置。
第一盖组件可以进一步包括设置在卷曲部和盖板之间的第一衬垫，以使卷曲部和盖板绝缘。
盖板可以包括盘形盖体和通过从盖体的边缘弯折形成的盖肋，并且第一电极集流板可以包括通过从该第一电极集流板的边缘弯折形成的集流板肋。
在第一盖组件被安置在第一电极集流板上的状态下，盖肋和集流板肋可以与卷边部接触，并且卷曲部的端部可以与第一衬垫紧密接触。
此外，本发明的一实施例提供一种用于圆柱形二次电池的制造方法，该制造方法包括以下步骤：电连接电极组件和第一电极集流板；将电极组件容纳在罐中；将第一盖组件的盖板和第一衬垫安置在第一电极集流板上；在第一电极集流板的集流板肋和盖板的盖肋与罐的侧部的内周表面接触之后，通过卷边侧部形成卷边部；以及通过卷曲侧部的端部分形成卷曲部。
盖肋和集流板肋可以与卷边部接触，并且卷曲部的端部可以与第一衬垫紧密接触。
第一电极集流板可以被电连接到形成在电极组件的负电极板上的第一电极未涂覆部分。
有益效果
根据本发明的一实施例，由于在组装盖组件时不执行焊接工艺，因此不需要根据焊接材料进行焊接研发，从而降低工艺投资成本并且缩短工艺时间。
此外，在组装盖组件时可以增加接触区域以减少IR，可以取消引线接线片以减少部件数量，并且可以扩大容纳空间以增加电极组件的容量。
附图说明
图1为示出根据本发明的一实施例的圆柱形二次电池的截面图。
图2a为例示根据图1的圆柱形二次电池的集流板焊接步骤的局部透视图。
图2b和图2c为示出根据图1的圆柱形二次电池的第一盖组件组装步骤的局部透视图。
图2d为示出根据图1的圆柱形二次电池的卷边步骤的局部透视图。
图2e为示出根据图1的圆柱形二次电池的卷曲步骤的局部透视图。
图3为在根据图2e的制造工艺之后的第一盖组件的放大截面图。
具体实施方式
提供本发明的示例是为了向本领域技术人员更完整地解释本发明，并且以下示例可以各种其他形式进行修改。然而，本发明可以具体化为许多不同的形式，并且不应解释为限于在本文中陈述的示例(或示例性)实施例。相反，提供这些示例实施例使得使本发明将是彻底的和完整的，并且将本发明的方面和特征传达给本领域技术人员。
此外，在所附附图中，为了简洁和清楚起见，放大各种部件的尺寸或厚度。相同的附图标记通篇指代相同的元件。如在本文中使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任何和所有组合。此外，将理解，当元件A被称为被“连接到”元件B时，元件A可以被直接连接到元件B，或者元件A和元件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。
在本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本发明。如在本文中使用的，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。将进一步理解，术语“包括(comprise)或包含(include)”和/或“包括(comprising)或包含(including)”，当在本说明书中使用时，指定存在叙述特征、数量、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件和/或其组。
将理解，尽管术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种构件、元件、区、层和/或区段，但是这些构件、元件、区、层和/或区段不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个构件、元件、区、层和/或区段与另一个区分开。因此，例如，在不背离本发明的教导的情况下，以下讨论的第一构件、第一元件、第一区、第一层和/或第一区段可以被称为第二构件、第二元件、第二区、第二层和/或第二区段。
为了方便描述，空间相对术语，诸如“之下”、“下面”、“下”、“上面”和“上”等，可以在本文中用以描述一个元件或特征与如图中例示的另一元件或特征的关系。将理解，除了图中描绘的定向之外，空间相对术语旨在囊括装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的元件或特征被翻转，则描述为“在”其他元件或特征“下面”或“之下”的元件将被定向“在”其他元件或特征的“上”或“上面”。因此，示例性术语“下面”可以包括上面和下面两种定向。
在下文中，将参见所附附图详细描述根据本发明的一实施例的圆柱形二次电池(为了方便起见，基于图1，上部被限定为上部分，下部被限定为下部分)。
图1为示出根据本发明的一实施例的圆柱形二次电池的截面图。图2a为例示根据图1的圆柱形二次电池的集流板焊接步骤的局部透视图。图2b和图2c为示出根据图1的圆柱形二次电池的第一盖组件组装步骤的局部透视图。图2d为示出根据图1的圆柱形二次电池的卷边步骤的局部透视图。图2e为示出根据图1的圆柱形二次电池的卷曲步骤的局部透视图。图3为在根据图2e的制造工艺之后的第一盖组件的放大截面图。
如图1中示出的，根据本发明的一实施例的圆柱形二次电池10可以包括圆柱形罐100、插入罐100中的电极组件200、分别联接到罐100的两端的第一盖组件300和第二盖组件400、以及将电极组件200电连接到第一盖组件300和第二盖组件400的第一电极集流板500和第二电极集流板600。
罐100可以包括圆形底部110和从底部110向上延伸的侧部130。通孔被形成在底部110中使得第二盖组件400与其联接。侧部130为圆柱形，并且具有敞开的顶部以形成开口。底部110和侧部130可以一体形成或者可以分开形成以彼此结合。在二次电池10的制造工艺中，电极组件200与电解液一起通过开口容纳在罐100中，并且第一盖组件300被联接到开口以密封罐100。罐100可以由钢、钢合金、镀镍钢、镀镍钢合金、铝、铝合金或其等同物制成，但是不限于此。
电极组件200可以包括第一电极板、第二电极板和隔膜。例如，第一电极板可以为具有形成在两侧的负电极活性物质层(例如，石墨、碳等)的负电极板。其中没有形成负电极活性物质层的第一电极未涂覆部分可以被形成在第一电极板的一部分中。第一电极未涂覆部分可以被布置以面向罐100的开口。此外，例如，第二电极板可以为具有形成在两侧的正电极活性物质层(例如，过渡金属氧化物(LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等))的正电极板。其中没有形成正电极活性物质层的第二电极未涂覆部分可以被形成在第二电极板的一部分中。第二电极未涂覆部分可以被布置以面向罐100的底部110。隔膜被放置在第一电极板和第二电极板之间以防止短路，并且仅允许锂离子移动。例如，第一电极板可以为铜(Cu)箔或镍(Ni)箔，第二电极板可以为铝(Al)箔，隔膜可以为聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)，但是不限于此。第一电极板、第二电极板和隔膜可以近似卷绕为圆柱形形状并且容纳在罐100的内部。这里，第一电极未涂覆部分可以被电连接到第一电极集流板500，第二电极未涂覆部分可以被电连接到第二电极集流板600。
如图2a中示出的，第一电极集流板500可以被焊接到作为负电极板的第一电极板，并且该第一电极集流板500也可以被焊接到第一盖组件300。因此，第一电极板和第一盖组件300可以电连接。第一电极集流板500可以具有近似盘形状。此外，第一电极集流板500的边缘可以向上弯折并且朝向第一盖组件300延伸预定长度(见图2a)。该延伸部分可以被称为集流板肋510(这将稍后描述)。第二电极集流板600可以被焊接到作为正电极板的第二电极板，并且该第二电极集流板600也可以被焊接到第二盖组件400。因此，第二电极板和第二盖组件400可以电连接。第二电极集流板600可以具有近似盘形状。第二电极集流板600可以被形成为具有小于罐100的内径的直径，并且可以被安装以便不接触罐100。也就是说，第二电极集流板600仅被电连接到第二盖组件400。
如图2b～图3中示出的，第一盖组件300可以包括盖板310和第一衬垫330。
盖板310可以包括具有基本上盘形状的盖体312、与盖体312一体形成的盖凸起314、形成在盖体312的边缘上的盖肋316以及形成在盖凸起314上的破裂切口314a。盖凸起314从盖体312的板表面向上凸出预定高度。盖凸起314可以凸出为基本上圆形形状，并且其中心部分可以向下凸出。该形状旨在增强盖板310的刚性。液体注入孔可以被形成以穿透盖凸起314的向下凸出部分。此外，考虑到第一电极集流板500的高度公差，盖凸起314的向下凸出部分可以与第一电极集流板500间隔开预定距离。当在液体注入之后堵塞液体注入孔时，例如，密封板可以被插入并焊接或者盲铆钉可以被插入并焊接，在这种情况下，为了避免在焊接期间影响第一电极集流板500或者为了插入铆钉，需要一定量的空间。为此目的，盖凸起314的向下凸出部分可以与第一电极集流板500间隔开。盖肋316为从盖体312的边缘向上弯折的一部分，并且在第一盖组件300的组装工艺期间延伸并且与罐100的侧部130接触。盖肋316可以被成形为在外边缘面向罐100的侧部130的外周表面的方向上以预定角度弯折。例如，当组装第一盖组件300时，盖肋316可以延伸得比第一电极集流板500的集流板肋510长。因此，盖肋316的弯折边缘可以覆盖集流板肋510。破裂切口314a可以在盖凸起314上沿着圆周方向形成。例如，盖凸起314的破裂切口314a可以使用内部锻造(挤压)等形成在面对电极组件200的表面上。当气体在二次电池10内部生成并且内部压力超过一定压力时，破裂切口314a可以用作破裂并且排放气体的排气口。
第一衬垫330具有预定宽度，并且可以具有基本上环形状。第一衬垫330包括外侧部130和内侧部130以及连接外侧部130和内侧部130的连接部336，该连接部336可以具有台阶。外侧部130具有预定宽度和预定厚度，并且连接部336与其在内边缘的下部一体形成。外侧部130的侧表面332a与罐100的侧部130的内周表面接触，外侧部130的底表面332b与盖板310的外边缘的上部分接触。外侧部130的顶表面332c与卷曲部134接触，这将稍后描述。然而，盖板310的外边缘的下部分没有被外侧部130覆盖，并且与罐100的侧部130接触。连接部336的顶端与外侧部130一体形成，并且其底端与内侧部130的上部分一体形成。连接部336可以具有近似对应于盖板310的盖肋316弯折的角度的角度。然而，连接部336由于罐100的变形而被挤压和变形，并且与盖板310紧密接触，因此不限于以上描述的弯折角度。内侧部130具有预定宽度和预定厚度，并且其底表面与盖板310的盖体312的顶表面接触。第一衬垫330将盖板310和罐100的卷曲部134彼此绝缘，这将稍后描述。然而，盖肋316的端部没有被第一衬垫330绝缘，而是与罐100的侧部130或卷边部132接触，然后被电连接。因此，罐100可以具有与第一盖组件300相同极性的负极性。
如图1中示出的，第二盖组件400可以包括铆钉端子410和第二衬垫430。
铆钉端子410可以包括具有基本上盘形状的端子部412和与端子部412一体形成的为圆柱形形状的端子柱414。端子部336可以被插入形成在罐100的底部110中的通孔中，并且其顶端可以通过焊接等电连接到第二电极集流板600。由于铆钉端子410借助于第二衬垫430与罐100绝缘，因此铆钉端子410成为正电极端子。
再次参见图2a～图3，现在将更详细地描述用于组装第一盖组件的方法。
如图2a中示出的，在组装第一盖组件300之前，第一电极集流板500被焊接到卷绕的电极组件200。多个弧形集流板肋510沿着圆周方向在第一电极集流板500的边缘处形成。当电极组件200和第一电极集流板500被焊接时，集流板肋510被布置为面朝上。
此后，如图2b中示出的，电极组件200被容纳在罐100的内部。这里，第一电极集流板500的集流板肋510可以与罐100的侧部130的内周表面接触。然后，盖板310被安置在第一电极集流板500上。这里，盖肋316的外周表面的一部分可以与第一电极集流板500的集流板肋510的内周表面和罐100的侧部130的内周表面接触。此外，盖肋316的顶端可以与罐100的侧部130的内周表面接触。在这种状态下，如图2c中示出，第一衬垫330被安置。这里，第一衬垫330的外侧部130的侧表面332a与侧部130的内周表面接触，外侧部130的底表面332b与盖板310的外边缘的上部分接触。此外，第一衬垫330的连接部336与盖肋316的内周表面接触，内侧部130与盖体312的顶表面接触。
在这种状态下，如图2d中示出的，通过卷边工艺，侧部130被加工以便朝向罐100的内部凹陷。这里，卷边部132通过卷边工艺形成在侧部130上，并且卷边部132的位置为与集流板肋510接触的区域。例如，卷边部132可以被形使得集流板肋510的顶部区域与最向内凸起的区域接触。此后，如图2e中示出的，通过卷曲工艺，卷曲部134通过向内弯折侧部130的顶端形成，并且卷曲部134与第一衬垫330的连接部336紧密接触。
由于卷边工艺为通过向装置施加压力而使罐100的侧部永久变形的工艺，在卷边部132形成时，集流板肋510被挤压向罐100的内部。因此，盖肋316也与集流板肋510一起推向罐100的内部。此外，在卷曲部134通过卷曲工艺形成时，卷曲部134的端部朝向第一衬垫330卷曲。因此，第一衬垫330被挤压向并且推向盖板310的盖肋316。其中根据卷边部132的形成推动集流板肋510和盖肋316的方向以及其中推动盖肋316的方向被示出在图3中。
如图3中示出的，在完成最终卷曲工艺之后，第一盖组件300被配置使得盖板310与第一电极集流板500和罐100的侧部接触。由于第一电极集流板500被电连接到作为负电极板的第一电极板，因此第一盖组件300和罐100可以具有负极性。此外，通过卷边部132和卷曲部134，盖板310和第一衬垫330可以在箭头指示的方向上紧密固定。以此方式，当组装第一盖组件300时，可以省略焊接工艺，从而缩短工艺时间。由于不执行焊接工艺本身，因此不需要根据焊接材料进行焊接研发，从而降低工艺投资成本。
虽然前述实施例仅为用于实施本发明的一个实施例，但是本发明不限于该实施例，本领域技术人员将理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (8)

1.一种圆柱形二次电池，包括：
罐，具有圆形底部、一端敞开的圆柱形侧部、邻近所述侧部的一端形成的卷边部以及通过卷曲所述侧部的端部分形成的卷曲部；
电极组件，容纳在所述罐中；
第一盖组件，联接到所述侧部的敞开的所述端部分；
第二盖组件，联接到所述底部；
第一电极集流板，布置在第一电极板和所述第一盖组件之间；以及
第二电极集流板，布置在第二电极板和所述第二盖组件之间，
其中，在所述第一盖组件被安装在所述第一电极集流板上之后，在盖板和所述第一电极集流板的外边缘与所述侧部接触的状态下，所述卷边部被形成在挤压所述第一电极集流板的所述外边缘的区域中。
2.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中所述第一电极板为负电极板，其中第一电极未涂覆部分朝向所述侧部的敞开端设置，并且所述第二电极板为正电极板，其中第二电极未涂覆部分朝向所述底部设置。
3.根据权利要求2所述的圆柱形二次电池，其中所述第一盖组件进一步包括设置在所述卷曲部和所述盖板之间的第一衬垫，以使所述卷曲部和所述盖板绝缘。
4.根据权利要求3所述的圆柱形二次电池，其中所述盖板包括盘形盖体和通过从所述盖体的边缘弯折形成的盖肋，并且所述第一电极集流板包括通过从所述第一电极集流板的边缘弯折形成的集流板肋。
5.根据权利要求4所述的圆柱形二次电池，其中在所述第一盖组件被安置在所述第一电极集流板上的状态下，所述盖肋和所述集流板肋与所述卷边部接触，并且所述卷曲部的端部与所述第一衬垫紧密接触。
6.一种用于圆柱形二次电池的制造方法，包括以下步骤：
电连接电极组件和第一电极集流板；
将所述电极组件容纳在罐中；
将第一盖组件的盖板和第一衬垫安置在所述第一电极集流板上；
在所述第一电极集流板的集流板肋和所述盖板的盖肋与所述罐的侧部的内周表面接触之后，通过卷边所述侧部形成卷边部；以及
通过卷曲所述侧部的端部分形成卷曲部。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其中所述盖肋和所述集流板肋与所述卷边部接触，并且所述卷曲部的端部与所述第一衬垫紧密接触。
8.根据权利要求6所述的制造方法，其中所述第一电极集流板被电连接到形成在所述电极组件的负电极板上的第一电极未涂覆部分。
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