CN217334349U - 二次电池、电池组及汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供二次电池、电池组及汽车。二次电池包括:电极组装件,具备第一电极极耳及第二电极极耳;电池罐,具有收容电极组装件的开口部,且与第二电极极耳电连接;顶帽,覆盖上述电池罐的开口部,且与上述第一电极极耳电连接;导电性垫圈,与上述电池罐电连接,且与上述开口部的周围部的至少一部分相接;及绝缘部件,设在上述电池罐及与上述电池罐电连接的导电性垫圈中的至少一个与上述顶帽之间,以上述电池罐及上述导电性垫圈中的至少一个与上述顶帽的电绝缘,其中,上述顶帽包括彼此面对的第一面及第二面,上述第一面与上述电极组装件相对且与上述第一电极极耳电连接,上述第二面具有通过形成于上述导电性垫圈的中心部的孔露出的突出部。
Description
技术领域
本说明书主张2021年2月23日提交到韩国专利厅的韩国专利申请第10-2021-0024422号申请日的利益,其内容全部包含于本说明书中。
本实用新型涉及二次电池、电池组及汽车。
背景技术
除了便携式设备之外,基于产品群的应用方便性高且具有高能量密度等电特性的二次电池还广泛应用于通过电气驱动源驱动的电动汽车(EV,Electric Vehicle)或者混合动力汽车(HEV,Hybrid Electric Vehicle)等。
这样二次电池不仅具有能够大幅度减少化石燃料的使用的首要的优点,还具有完全不会随着使用能源而产生副产物的优点,因此作为环保及提高能源效率的新能源备受瞩目。
目前广泛使用的二次电池的种类有锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。这种单位二次电池、即单位电池二次电池的工作电压约为2.5V~4.5V。因此,当需要更高的输出电压的情况下,有时将多个电池二次电池串联起来组成电池组。并且,根据电池组所需的充放电容量,有时将多数电池二次电池并联连接,组成电池组。因此,根据所需的输出电压以及/或者充放电容量,可以将电池组中所包含的电池二次电池的数量以及电连接方式设计成多种方式。
在利用圆筒形二次电池制造电池组的情况下,通常,将多个圆筒形二次电池直立配置在壳体内,将圆筒形二次电池的上端和下端分别作为阳极端子以及阴极端子利用,实现多个圆筒形二次电池彼此之间的电连接。
这是因为在圆筒形二次电池中,收容在电池罐的内部的电极组装件的阴极无涂层部向下方延伸后与电池罐的底面电连接,阳极无涂层部向上方延伸后与顶帽电连接。即,一般情况下,在圆筒形二次电池中,电池罐的底面表面被用作阴极端子,覆盖电池罐的上端开口部的顶帽被用作阳极端子。
但是,在这样的圆筒形二次电池的阳极端子和阴极端子位于彼此相反侧的情况下,用于实现多个圆筒形二次电池的电连接的母线等电连接部件需要应用于圆筒形二次电池的上部和下部全部。由此电池组的电连接结构变得复杂。
而且,在这样的结构中,用于绝缘的部件以及用于确保防水性的部件等需要单独应用于电池组的上部和下部,所以增加所应用的部件数量并且带来结构的复杂化。
因此,需要开发出具有阳极端子和阴极端子应用于相同方向的结构的圆筒形二次电池,以便简化多个圆筒形二次电池的电连接结构。
实用新型内容
实用新型要解决的课题
本实用新型的目的在于提供二次电池,其具有阳极端子和阴极端子应用于相同方向的结构,并且具有将发挥阳极端子作用的顶帽和能够焊接从电极组装件伸出的极耳的部件结合为一体的结构,从而能够实现高能量密度。
本实用新型的另一个目的在于提供包括如上所述的二次电池的电池组以及汽车。
需要说明的是,本实用新型要解决的技术问题并不限定于上述的技术问题,本领域技术人员通过下面记载的实用新型内容可以明确理解未提及的其它的技术问题。
解决课题的手段
本实用新型的一实施方式提供二次电池,其包括:电极组装件,其具备第一电极极耳以及第二电极极耳;电池罐,其具有用于收容上述电极组装件的开口部,并且与上述第二电极极耳电连接;顶帽,其覆盖上述电池罐的开口部,并且与上述第一电极极耳电连接;导电性垫圈,其与上述电池罐电连接,并且与上述开口部的周围部的至少一部分相接;以及绝缘部件,其设在上述电池罐以及与上述电池罐电连接的导电性垫圈中的至少一个与上述顶帽之间,实现上述电池罐以及上述导电性垫圈中的至少一个与上述顶帽的电绝缘,其中,上述顶帽包括彼此面对的第一面以及第二面,上述第一面与上述电极组装件相对且与上述第一电极极耳电连接,上述第二面具有通过形成于上述导电性垫圈的中心部的孔露出的突出部。
本实用新型的另一实施方式提供包括根据上述实施方式的二次电池;以及收容上述二次电池的电池组壳体的电池组。
本实用新型的另一实施方式提供包括根据上述实施方式的电池组的汽车。
实用新型效果
在为了应用具有阳极端子和阴极端子应用于相同方向的结构的圆筒形二次电池而采用导电性垫圈的情况下,为了使得导电性垫圈具有充分宽的宽度,发挥阳极端子的作用的顶帽可以以包括向电池罐的外侧方向突出形成的突出部的状态应用。这样的包括突出部的顶帽可以通过冲压制造,在其下部可以粘贴有用于实现与电极组装件的电连接的中间部件、即连接板。
根据本实用新型的一方面,无需在发挥阳极端子的作用的顶帽粘贴单独的连接板,可以直接在包括突出部的顶帽焊接粘贴从电极组装件伸出的极耳。在这种情况下,能够减少用于电连接的部件数量,能够降低部件电阻。并且,在应用这样的构成的情况下,由于通过锻造制造的顶帽部件,能够加强顶帽刚性。
根据本实用新型的另一方面,由于在顶帽降低了电阻,所以在阳极端子确保了较低的电阻,从而还可以增加二次电池的能量密度,由此能够加大电池尺寸。
附图说明
本说明书附带的下面的附图是示意性示出本实用新型的优选实施例的,起到与后述的实用新型的详细说明一起进一步解释本实用新型的技术思想的作用,所以不应该将本实用新型限定在这些附图中示出的事宜来进行解释。
图1是示出根据本实用新型一对比例的在应用了作为阳极端子的顶帽和作为阴极端子的导电性垫圈的圆筒形二次电池结构中,在顶帽的下部应用有用于与从电极组装件拉出的极耳连接的单独的连接板部件的情况的图。
图2是示出根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池的外观的图。
图3是示出根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池的内部结构的剖面图。
图4是示出根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池结构中,在图1示出的二次电池中通过应用阳极锻造顶帽省略了连接板部件的结构的图。
图5至图8是示出根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池的上部结构的局部剖面图。
图9以及图10是示出应用于本实用新型的集电板的图。
图11以及图12是示出应用于本实用新型的集电板和电极组装件的结合结构的剖面图。
图13是示出根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池的下部结构的局部剖面图。
图14是示出根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池的下表面的图。
图15是示出根据本实用新型一实施例的电池组的简要图。
图16是示出根据本实用新型一实施例的汽车的概念图。
标记说明
5:汽车
3:电池组
2:电池组壳体
1:圆筒形二次电池
10:电极组装
11:第一电极极耳
12:第二电极极耳
20:电池罐
21:卷边部
22:压接部
22a:插入槽
23:排气部
30:顶帽
31:突出部
32:非突出部
33:第一面(平整部)
34:第二面(露出部)
40:导电性垫圈
41:插入突起
55:绝缘部件
50:第二绝缘部件
60:第一绝缘部件
70:集电板
71:副板
72:引线
80:绝缘板
81:引线孔
90:连接板
具体实施方式
下面,参照附图详细说明本实用新型的优选实施例。在进行说明之前,对于本说明书以及权利要求书中使用的术语和单词不应该限定在通常的含义或者词典中的含义中解释,鉴于为了以最佳的方法说明自身的实用新型,实用新型人可以适当地定义术语概念的原则,应该解释为符合本实用新型技术思想的含义以及概念。因此,在本说明书中记载的实施例和附图中示出的构成只是本实用新型的最优选的一部分实施例,并不是代表本实用新型的全部技术思想,应该可以理解在提交本申请的时间点可以存在能够代替这些的各种等同物和多个变形例。
在整个说明书中,当记载为某一个部分“包括”某一个构成元素时,在没有相反的特别记载的情况下,表示还可以包括其它的构成元素,不是排除其它的构成元素。并且说明书中记载的“……部”表示处理至少一个功能或动作的单位。并且,在整个说明书中,“A至B”表示A以上且B以下,表示包括A和B的数值范围。下面,参照附图对本实用新型的一实施例进行说明。
本实用新型的一实施方式提供二次电池,其包括:电极组装件,其具备第一电极极耳以及第二电极极耳;电池罐,其具有用于收容上述电极组装件的开口部,并且与上述第二电极极耳电连接;顶帽,其覆盖上述电池罐的开口部,并且与上述第一电极极耳电连接;导电性垫圈,其与上述电池罐电连接,并且与上述开口部的周围部的至少一部分相接;以及绝缘部件,其设在上述电池罐以及与上述电池罐电连接的导电性垫圈中的至少一个与上述顶帽之间,实现上述电池罐以及上述导电性垫圈中的至少一个与上述顶帽的电绝缘,其中,上述顶帽包括彼此面对的第一面以及第二面,上述第一面与上述电极组装件相对并且与上述第一电极极耳电连接,上述第二面具有通过形成于上述导电性垫圈的中心部的孔露出的突出部
上述二次电池包括上述导电性垫圈,从而能够实现阳极端子和阴极端子应用于相同方向的一方向电连接。在这种情况下,无需在发挥阳极端子的作用的顶帽粘贴单独的连接板,可以直接在顶帽焊接粘贴从电极组装件伸出的极耳。由此,能够制造出降低部件电阻、增加二次电池的能量密度的顶帽。
并且,在采用如上述的构成的情况下,由于通过锻造制造的顶帽部件,能够加强顶帽刚性。
上述二次电池可以是圆筒形二次电池,上述第一电极极耳可以是构成上述电极组装件的第一电极集电体中未形成第一电极活性物质的无涂层部,上述第二电极极耳可以是构成上述电极组装件的第二电极集电体中未形成第二电极活性物质的无涂层部。
上述第一电极极耳以及第二电极极耳可以朝上述电极组装件的卷取中心弯折。
通过上述电极极耳弯折,有利于确保较低的电阻,能够增加二次电池的能量密度。
参照图2至图7,根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池1包括电极组装件10、电池罐20、顶帽30、导电性垫圈40以及绝缘部件55,上述顶帽30包括彼此面对的第一面33以及第二面34,上述第一面33与上述电极组装件相对并且与上述第一电极极耳11电连接,上述第二面34设在通过形成于上述导电性垫圈40的中心部的孔露出的突出部。
除了上述构成元素之外,上述圆筒形二次电池1还可以进一步包括集电板70以及/或者绝缘板80。
参照图2至图7,上述电极组装件10包括具有第一极性的第一电极板、具有第二极性的第二电极板以及设在第一电极板与第二电极板之间的分离膜。上述电极组装件10可以具有凝胶卷(jelly-roll)形状。即,可以以卷取中心C为基准卷取将第一电极板、分离膜、第二电极板依次层叠至少一次形成的层叠体,从而制造上述电极组装件10。在这种情况下,为了实现与电池罐20的绝缘,上述电极组装件10的外周面上可以设置有分离膜。上述第一电极板是阳极板或者阴极板,第二电极板相当于具有与第一电极板相反极性的电极板。作为一例,上述第一电极板可以是阳极板,第二电极板可以是阴极板。
上述第一电极板包括第一电极集电体以及涂覆在第一电极集电体的一面或者两面上的第一电极活性物质。上述第一电极集电体的宽度方向(与Z轴并排的方向)的一侧端部存在未涂覆第一电极活性物质的无涂层部。上述无涂层部发挥第一电极极耳11的作用。上述第一电极极耳11设在收容于电池罐20内的电极组装件10的高度方向(与Z轴并排的方向)的上部。
上述第二电极板包括第二电极集电体以及涂覆在第二电极集电体的一面或者两面上的第二电极活性物质。上述第二电极集电体的宽度方向(与Z轴并排的方向)的另一侧端部存在未涂覆第二电极活性物质的无涂层部。上述无涂层部发挥第二电极极耳12的作用。上述第二电极极耳12设在收容于电池罐20内的电极组装件10的高度方向(与Z轴并排的方向)的下部。
即,电极组装件的一端部可以设置有第一电极极耳11,另一端部可以设置有第二电极极耳。
参照图2至图7,上述电池罐20可以是圆筒形,这是形成有开口部的圆筒形收容体,以具有导电性的金属材质构成。上述电池罐20通过开口部收容电极组装件10,还一起收容电解质。
上述电池罐20与电极组装件10的第二电极极耳12电连接。因此,上述电池罐20具有与第二电极极耳12相同的极性。作为一例,在上述电池罐20可以焊接粘贴上述第二电极极耳12。
上述电池罐20具备形成在其上端的卷边部21以及压接部22。上述压接部22可以设置在上述电池罐20的开口部的周围部。
上述卷边部21形成在电极组装件10的上部。上述卷边部21是压入电池罐20的外周面周围而形成。上述卷边部21避免具有与电池罐20宽度对应的尺寸的电极组装件10通过电池罐20的上端开口部脱落,可以发挥放置顶帽30的支承部的作用。
上述压接部22形成在卷边部21的上部。上述压接部22具有以包围配置在卷边部21上的顶帽30的外周面以及顶帽30上表面的一部分的方式延伸并弯折的形状。
上述电池罐可以是圆筒形,其尺寸可以是两端部的圆形的直径为30mm至55mm、高度为60mm至120mm。例如,圆筒形电池罐的圆形直径×高度可以是46mm×60mm、46mm×80mm、或者46mm×90mm、或者46mm×120mm。
优选地,圆筒形二次电池例如可以是形状系数的比值(定义为对圆筒形二次电池的直径除以高度的值,即直径Φ相对于高度H的比值)约大于0.4的圆筒形二次电池。
其中,形状系数表示圆筒形二次电池的直径以及高度的值。根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池例如可以是46110电池单元、48750电池单元、48110电池单元、48800电池单元、46800电池单元。在表示形状系数的数值中,前面的两个数字表示电池单元的直径,其次的两个数字表示电池单元的高度,最后的数字0表示电池单元的截面为圆形。
根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,可以是直径约为46mm,其高度约为110mm,形状系数的比值约为0.418的圆筒形二次电池。
根据另一实施例的圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,可以是直径约为48mm,其高度约为75mm,形状系数的比值约为0.640的电池电池单元。
根据又一实施例的圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,可以是直径约为48mm,其高度约为110mm,形状系数的比值约为0.418的圆筒形二次电池。
根据又一实施例的圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,可以是直径约为48mm,其高度约为80mm,形状系数的比值约为0.600的电池电池单元。
根据又一实施例的圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,可以是直径约为46mm,其高度约为80mm,形状系数的比值约为0.575的电池电池单元。
根据又一实施例的圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,可以是直径约为46mm,其高度约为90mm,形状系数的比值约为0.511的圆筒形二次电池。
参照图13以及图14,上述电池罐20还可以包括形成在其下表面的排气部23。上述排气部23相当于与电池罐20下表面中的与周边区域相比厚度更薄的区域。与周边区域相比,上述排气部23在结构上脆弱。因此,一旦上述圆筒形二次电池1出现异常从而内部压力增加到一定水平以上,则排气部23被破裂,排出在电池罐20内部产生的气体。
如后面说明,根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池1具有上部存在阳极端子以及阴极端子的结构,由此,上部的结构比下部的结构更加复杂。因此,为了顺利地排出在上述电池罐20内部产生的气体,可以在电池罐20的下表面包括排气部23。
在本实用新型的附图中,仅示出了上述排气部23在电池罐20的下表面以圆形连续形成的情况,但是,本实用新型并不限定于此。上述排气部23在电池罐20的下表面可以以圆形非连续性地形成,还可以形成为直线形状或者除此之外的其它形状。
参照图2至图7,上述顶帽30是以具有导电性的金属材质构成的部件,覆盖电池罐20的开口部。上述顶帽30与电极组装件10的第一电极极耳11电连接,而与电池罐20电绝缘。因此,上述顶帽30可以发挥圆筒形二次电池1的第一电极端子的作用。
上述顶帽30放在形成于电池罐20的卷边部21上,通过压接部22得到固定。
上述顶帽30包括彼此面对的第一面33以及第二面34,上述第一面33与上述电极组装件相对且与上述第一电极极耳11电连接,上述第二面34包括在通过形成于上述导电性垫圈40中心部的孔露出的突出部31。
上述第一面33朝向上述电池罐内侧,上述第二面34朝向上述电池罐外侧。即,上述顶帽30可以具备朝上述电池罐的外侧方向突出形成的突出部31,上述第二面34可以是上述突出部31中通过形成于上述导电性垫圈40的中心部的孔露出的露出部。
上述突出部31可以比后述的导电性垫圈40的上表面突出更高,以便容易实现与母线等电连接部件的接触。上述上表面是指圆筒形电池的电池罐的外侧方向、即有开口部的方向,下表面是指有上述电池罐的底面的方向。
上述顶帽30的第一面33可以是与第一电极极耳11电连接的平整部,上述顶帽30的第二面34可以是从上述突出部31通过导电性垫圈40的外部面露出的露出部。
因此,无需在上述顶帽30的第一面33粘贴单独的连接板部件即可实现上述第一电极极耳11的电连接。作为一例,可以在上述顶帽30的第一面33焊接粘贴上述第一电极极耳11。在这种情况下,能够减少用于电连接的部件数量,由此能够降低部件电阻。
并且,上述顶帽30通过具备从电极组装件通过电连接的导电性垫圈40的外部面露出的露出部的第二面34,能够发挥圆筒形二次电池1的第一电极端子的作用。即,上述突出部31通过形成于上述导电性垫圈的中心部的孔露出上述第二面,上述突出部31可以发挥第一电极端子的作用。
上述顶帽30包括不具备上述突出部31的非突出部32,上述突出部的从上述第一面33起的高度形成为比上述非突出部32的从上述第一面33起的高度更高。
上述突出部31以及上述非突出部32的从上述第一面33起的高度的比值可以根据周边部件来设定。上述突出部31可以比后述的导电性垫圈40的上表面突出更高,以便容易实现与母线等电连接部件的接触。上述上表面是指圆筒形电池的电池罐的外侧方向、即有开口部的方向,下表面是指有上述电池罐的底面的方向。
即,上述突出部的从上述第一面33起的高度可以比上述非突出部32的从上述第一面33起的高度加上后述的压接部22的厚度T1以及与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T2的值更大(参照图6)。
上述压接部22的厚度T1可以是0.1mm以上、0.15mm以上、0.2mm以上、0.25mm以上、0.3mm以上或者0.35mm以上。上述压接部22的厚度T1可以是0.75mm以下、0.7mm以下、0.65mm以下、0.6mm以下、0.55mm以下或者0.5mm以下。
与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T2可以是0.25mm以上、0.3mm以上、0.35mm以上或者0.4mm以上。与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T2可以是0.65mm以下、0.6mm以下、0.55mm以下或者0.5mm以下。
上述压接部22的厚度T1以及与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T2的合计值可以是0.35mm以上、0.4mm以上、0.45mm以上、0.5mm以上、0.55mm以上、0.6mm以上或者0.65mm以上。上述压接部22的厚度T1以及与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T2的合计值可以是1.4mm以下、1.35mm以下、1.3mm以下、1.25mm以下、1.2mm以下、1.15mm以下、1.1mm以下、1.05mm以下或者1mm以下。
因此,上述突出部的从上述第一面33起的高度可以比在上述非突出部32的从上述第一面33起的高度分别加上0.35mm以上、0.4mm以上、0.45mm以上、0.5m m以上、0.55mm以上、0.6mm以上或者0.65mm以上或者1.4mm以下、1.35mm以下、1.3mm以下、1.25mm以下、1.2mm以下、1.15mm以下、1.1mm以下、1.05mm以下或者1mm以下的值更大。
通过上述突出部31以及上述非突出部32的从上述第一面33起的高度比值,上述突出部31可以通过形成于上述导电性垫圈的中心部的孔露出上述第二面,这有利于发挥第一电极端子的作用。
图1是根据本实用新型一对比例的在应用了作为阳极端子的顶帽和作为阴极端子的导电性垫圈的圆筒形二次电池结构中,在顶帽的下部应用有用于与从电极组装件拉出的极耳连接的单独的连接板部件的情况的图。
参照图1,在为了较宽的阴极终端而应用导电性垫圈40的圆筒形二次电池结构中,为了得到期望的导电性垫圈面积,形成通过冲压阳极顶帽30而突出的阳极顶帽的突出部31能够插入导电性垫圈40的中心部孔的形状,可以在其下表面粘贴连接板90部件形成与电极组装件的电流路径(path)。
但是,相对于这样的采用连接板90部件的情况,为了减少部件数量、降低电阻可以采用阳极锻造顶帽。
图4是示出根据本实用新型一实施例的在圆筒形二次电池结构中,在图1示出的二次电池中通过应用阳极锻造顶帽省略了连接板部件的结构的图。
即,参照图4,公开了将发挥阳极的外部终端作用的部件和能够焊接从电极组装件拉出的极耳的部件结合为一体的结构。这样的以一个部件构成的阳极锻造顶帽实现了通过锻造的部件制造,从而与现有的顶帽相比,能够加强其刚性,通过整合使用一种部件,还能够降低部件电阻。
上述锻造顶帽30是指通过锻造工艺制造的顶帽,上述锻造工艺是指在顶帽30的上表面,从第二面34向第一面33方向,对于非突出部32施加压力来形成突出部31。
上述顶帽30包含铝,由此,与现有的顶帽相比,能够加强其刚性,能够确保可以焊接从电极组装件拉出的极耳的空间。
这样本实用新型通过应用阳极锻造顶帽部件,以一种部件可以执行两种作用、即作为阳极外部终端的作用以及作为内部极耳粘贴用部件的作用,通过锻造工艺,具有比现有的顶帽部件更高的刚性,并且能够呈现出比分别应用两种部件的情况更低的部件电阻。
参照图2至图8,上述导电性垫圈40以具有导电性的金属材质构成,是具有在其中心部形成有孔的大致圆盘形状的部件。
上述导电性垫圈40从与电池罐的开口部的周围部相接的上述导电性垫圈40的上表面的外围部朝中心部方向延伸,其中心部形成有孔以使上述顶帽30的突出部31露出。
上述上表面是指圆筒形电池的电池罐的外侧方向、即有开口部的方向,下表面是指有上述电池罐的底面的方向。上述中心部是指上述导电性垫圈40的上表面以及/或者下表面的中央区域。
上述导电性垫圈40与上述电池罐电连接,可以与上述开口部的周围部的至少一部分相接,优选地与上述电池罐20的压接部22相接。即,上述二次电池在上述电池罐的开口部的周围部具备压接部,上述导电性垫圈40相接于上述压接部22上。上述导电性垫圈40通过相接于上述压接部22上,从而可以具有与电池罐相同的极性,可以发挥具有第二极性的第二电极端子的作用。
上述导电性垫圈40可以结合在上述压接部22上,上述结合例如可以通过焊接实现,上述焊接可以是激光焊接。
上述导电性垫圈40与顶帽30电绝缘。顶帽30通过形成于上述导电性垫圈40的中心部的孔露出,导电性垫圈40与顶帽30的突出部31彼此隔开。并且,上述导电性垫圈40与顶帽30中除了突出部31之外的部分在上下方向隔开。因此,上述导电性垫圈40与第二电极极耳12以及电池罐20电连接,可以发挥圆筒形二次电池1的第二电极端子的作用。
即,根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池1包括上述导电性垫圈40,从而具有具有第一极性的第一电极端子和具有第二极性的第二电极端子均配置在相同方向的结构。
参照图5,上述导电性垫圈40的宽度D2比电池罐20的压接部22的上表面所具有的宽度D1更大。
这是为了在为了连接多个圆筒形二次电池1从而将母线等电连接部件结合于导电性垫圈40的情况下可以扩大电连接部件与导电性垫圈40之间的结合面积。这样,随着电连接部件与导电性垫圈40之间的结合面积的扩大,能够顺利地进行焊接工序,能够提高两个部件之间的紧固性,能够降低结合部位中的电阻。
上述上表面是指圆筒形电池的电池罐的外侧方向、即有开口部的方向,下表面是指有上述电池罐的底面的方向。上述导电性垫圈40的宽度D2是指从与上述电池罐的开口部的周围部相接的上述导电性垫圈40的上表面外围部起向中心部方向延伸的长度。上述压接部22的上表面所具有的宽度D1是指在上述电池罐的开口部的周围部从电池罐的上表面外围部起向中心部方向延伸的长度。上述压接部22的上表面是指压接部22的端部中除了压接部22的侧面以及包围角部的弯折部分之外的部分。
上述导电性垫圈40的宽度D2可以根据二次电池的直径的不同设定为不同。圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,例如,上述导电性垫圈40的宽度D2可以是上述电池单元的最大直径的10%以上、11%以上、12%以上或者13%以上。圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,例如,上述导电性垫圈40的宽度D2可以是上述电池单元的最大直径的50%以下、45%以下、43%以下或者40%以下。
上述压接部22的上表面所具有的宽度D1比上述导电性垫圈40的宽度D2更小。圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,例如,上述压接部22的上表面所具有的宽度D1可以是上述电池单元的最大直径的1%以上、2%以上或者3%以上。圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,例如,上述压接部22的上表面所具有的宽度D1可以是上述电池单元的最大直径的13%以下、12%以下、11%以下或者10%以下。
参照图6,与上述导电性垫圈40相接的部分中的压接部22的厚度T1以及与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T2之和是不与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T’的90%至200%。
作为一例,上述压接部22的厚度T1可以是0.1mm以上、0.15mm以上、0.2mm以上、0.25mm以上、0.3mm以上或者0.35mm以上。上述压接部22的厚度T1可以是0.75mm以下、0.7mm以下、0.65mm以下、0.6mm以下、0.55mm以下或者0.5mm以下。
与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T2可以是0.25mm以上、0.3mm以上、0.35mm以上或者0.4mm以上。与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T2可以是0.65mm以下、0.6mm以下、0.55mm以下或者0.5mm以下。
不与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T’可以是0.4mm以上、0.45mm以上或者0.5mm以上。不与上述压接部22相接的导电性垫圈40的厚度T’可以是0.7mm以下、0.65mm以下或者0.6mm以下。
在将上述导电性垫圈的厚度在各区域形成为不同的情况下,电流的在所有通道上的金属厚度相同,从而能够降低整体电阻。
另一方面,参照图8,上述电池罐20可以包括设在压接部22的上表面的插入槽22a,导电性垫圈40可以包括具有与插入槽22a对应的形状并且与插入槽22a结合的插入突起41。
上述插入槽22a以及插入突起41扩大了导电性垫圈40与压接部22之间的接触面积,从而能够提高紧固性,并且降低结合部位中的电阻。并且,上述插入槽22a以及插入突起41在将导电性垫圈40放在压接部22上时引导放置位置,从而能够防止导电性垫圈40与顶帽30的突出部31之间的接触。并且,上述插入槽22a以及插入突起41在进行焊接工序时避免导电性垫圈40在压接部22上活动,从而能够提高工序性。
参照图2至图7,上述绝缘部件55设在上述电池罐20以及与上述电池罐电连接的导电性垫圈40中的至少一个与上述顶帽30之间,实现上述电池罐20以及上述导电性垫圈40中的至少一个与上述顶帽30的电绝缘。根据一例,上述绝缘部件55可以实现上述电池罐20以及上述导电性垫圈40两个与上述顶帽30之间的电绝缘。
上述绝缘部件55包括设在上述导电性垫圈40与上述顶帽30之间并且实现上述导电性垫圈40与上述顶帽30的电绝缘的第一绝缘部件60以及设在上述电池罐与上述顶帽之间并且实现上述电池罐与上述顶帽的电绝缘的第二绝缘部件50。上述绝缘部件55以具有绝缘性的材质构成。
上述第二绝缘部件50设在上述电池罐20与上述顶帽30之间,实现上述电池罐与上述顶帽的电绝缘,例如,上述第二绝缘部件50可以是衬垫。上述第二绝缘部件50可以设在电池罐20的压接部22与上述顶帽30之间,由此能够确保电池罐20的气密性,实现电池罐20与顶帽30之间的电绝缘。
根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池1中,上述顶帽30发挥具有第一极性的第一电极端子的作用,导电性垫圈40发挥具有与第一极性相反的第二极性的第二电极端子的作用,所以顶帽30和导电性垫圈40需要维持电气绝缘状态。因此,为了稳定地维持这样的绝缘状态,可以应用第一绝缘部件60。
上述第一绝缘部件60可以设在导电性垫圈40的下表面与顶帽30之间。如上所述,上述导电性垫圈40具有比压接部22的上表面的宽度D1更大的宽度D2,并且具有从压接部22朝向顶帽30的突出部31的方向延伸的形状。因此,上述第一绝缘部件60可以具有以覆盖形成于导电性垫圈40中心部的孔的内侧面的方式延伸的形状,以避免形成于导电性垫圈40的孔的内侧面与顶帽30的突出部31彼此接触。
在上述第一绝缘部件60以树脂材质构成的情况下,第一绝缘部件60可以通过热熔接与导电性垫圈40以及顶帽30结合。在这种情况下,能够加强上述第一绝缘部件60与导电性垫圈40的结合界面以及第一绝缘部件60与顶帽30的结合界面上的气密性。
参照图8,上述第一绝缘部件60可以具有以覆盖上述导电性垫圈40的上表面整体面积中的1%以上、2%以上、3%以上或者4%以上的面积的方式延伸的形状。上述第一绝缘部件60可以具有以覆盖上述导电性垫圈40的上表面整体面积中的10%以下、9%以下、8%以下或者7%以下的面积的方式延伸的形状。在满足上述范围时,能够进一步提高防止上述导电性垫圈40与顶帽30之间接触的效果。
上述第一绝缘部件60以覆盖上述导电性垫圈40上表面的一部分的方式延伸的宽度C可以是0.1mm以上、0.15mm以上、0.2mm以上、0.25mm以上、0.3mm以上或者0.35mm以上。上述第一绝缘部件60以覆盖上述导电性垫圈40上表面的一部分的方式延伸的宽度C可以是3mm以下、2.5mm以下、2mm以下、1.5mm以下、1mm以下或者0.5mm以下。
上述第一绝缘部件60以覆盖上述导电性垫圈40上表面的一部分的方式延伸的宽度C是指上述导电性垫圈40的宽度D2中从中心部方向朝外围部方向通过被第一绝缘部件60覆盖的部分的长度。上述导电性垫圈40的宽度D2可以根据二次电池的直径的不同而设定为不同。圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,例如,上述导电性垫圈40的宽度D2可以是上述电池单元的最大直径的10%以上、11%以上、12%以上或者13%以上。圆筒形二次电池是大致圆筒形形状的电池单元,例如,上述导电性垫圈40的宽度D2可以是上述电池单元的最大直径的50%以下、45%以下、43%以下或者40%以下。
在上述第一绝缘部件60具有这样延伸到导电性垫圈40上表面的边沿区域的形状的情况下,能够更加准确并且迅速地实现将导电性垫圈40放在压接部22上的工序。将上述第一绝缘部件60通过导电性垫圈40的孔插入并固定于导电性垫圈60,之后将以导电性垫圈40和第一绝缘部件60构成的结合体放在压接部22以及顶帽30上,从而导电性垫圈40能够自然地放在正确的位置上。这时,上述顶帽30的突出部31通过形成于第一绝缘部件60的中心部的孔向电池罐的外侧方向露出。
图8示出的第一绝缘部件60和导电性垫圈40的结合体可以通过嵌件注塑来制造。即,以使金属材质的导电性垫圈40插入/固定于树脂材质的第一绝缘部件60的方式嵌件注塑,从而可以制造出第一绝缘部件60和导电性垫圈40的结合体,将该结合体配置在压接部22和顶帽30上,从而能够得到自然实现排列的效果。
参照图2至图7,上述集电板70结合于电极组装件10的上部。上述集电板70以具有导电性的金属材质构成,并且与第一电极极耳11连接。上述集电板70上可以连接有引线72,引线72可以向电极组装件10的上方延伸后直接结合于顶帽30的第一面33。上述顶帽30具备可以与第一电极极耳11电连接的上述第一面33,从而上述引线72不会结合于可以结合于顶帽30的第一面33的连接板90。上述引线72直接结合于上述顶帽30的第一面33而不是结合于上述连接板90,从而能够减少电连接的部件数量,能够降低部件电阻。
参照图9以及图10,上述集电板70可以包括从中心部放射状延伸的多个副板71。上述集电板70和引线72可以形成为一体。在这种情况下,与副板71相同地,上述引线72可以具有从集电板70的中心部向外侧延伸的较长的板形状,可以形成在彼此相邻的副板71之间。但是,本实用新型的集电板70的结构并不限定于此,还可以具有与电极组装件10的上表面对应的形状,以便覆盖第一电极极耳11的整个上部。
虽然未图示,上述集电板70可以在其下表面具备放射状形成的多个凹凸。在形成有上述凹凸的情况下,可以通过按压集电板70将凹凸压入电极极耳11、12。
参照图11,上述集电板70结合于第一电极极耳11的端部。上述第一电极极耳11与集电板70之间的结合例如可以通过激光焊接实现。上述激光焊接可以通过融化集电板70母材的局部的方式进行,还可以在集电板70与第一电极极耳11之间放置用于焊接的焊料的状态下进行。在这种情况下,上述焊料可以具有比集电板70和第一电极极耳11更低的熔点。
参照图12,上述集电板70可以结合于第一电极极耳11的端部向与集电板70并排的方向弯折形成的结合面上。上述第一电极极耳11的弯折方向可以是朝向例如电极组装件10的卷取中心的方向。在上述第一电极极耳11具有这样弯折的形状的情况下,缩小第一电极极耳11所占据的空间,能够提高能量密度。
参照图13,上述集电板70可以结合于电极组装件10的下表面。在这种情况下,上述集电板70的一面通过焊接与电极组装件10的第二电极极耳12结合,相反侧的面通过焊接结合于电池罐20的内侧底面上。结合于上述电极组装件10下表面的集电板70与第二电极极耳12的结合结构与上述说明的结合于电极组装件10上表面的集电板70实质上相同。
虽然未图示,但是与上述第一电极极耳11相同地,第二电极极耳12也可以具有向朝向电极组装件10的卷取中心的方向弯折的形状。
上述绝缘板80配置在电极组装件10的上端与卷边部21之间或者结合于电极组装件10上部的集电板70与卷边部21之间,防止第一电极极耳11与电池罐20之间的接触或者集电板70与电池罐20之间的接触。
上述绝缘板80具备能够拉出从集电板70或者从第一电极极耳11向上方延伸的引线72的引线孔81。
上述引线72通过引线孔81向上方拉出后结合于连接板90的下表面或者顶帽30的下表面。如上所述,根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池1具有能够将设在电池罐20的长度方向(图2的与Z轴并排的方向)的一侧的顶帽30以及导电性垫圈40分别作为第一电极端子以及第二电极端子使用的结构。因此,在进行多个根据本实用新型一实施例的圆筒形二次电池1的电连接的情况下,可以仅在圆筒形二次电池1的一侧配置母线等电连接部件,由此能够简化结构,并且提高能量密度。
参照图15,根据本实用新型一实施例的电池组3包括电连接有如上所述的根据本实用新型一实施例的二次电池1的二次电池集合体以及收容该二次电池集合体的电池组外壳2。在本实用新型的附图中,为了便于示出,省略了用于电连接的母线、电力端子等部件的示出。
参照图16,根据本实用新型一实施例的汽车5例如可以是电动汽车,包括根据本实用新型一实施例的电池组3。上述汽车5从根据本实用新型一实施例的电池组3接受电力进行操作。
以上,虽然以有限的实施例和附图说明了本实用新型,但是本实用新型并不限定这些,本实用新型所属技术领域的技术人员应该可以在本实用新型的技术思想和与权利要求范围等同范围内得到各种修改以及变形。
Claims (18)
1.一种二次电池,其特征在于,包括:
电极组装件,其具备第一电极极耳及第二电极极耳;
电池罐,其具有用于收容上述电极组装件的开口部,并且与上述第二电极极耳电连接;
顶帽,其覆盖上述电池罐的开口部,并且与上述第一电极极耳电连接;
导电性垫圈,其与上述电池罐电连接,并且与上述开口部的周围部的至少一部分相接;以及
绝缘部件,其设在上述电池罐以及与上述电池罐电连接的导电性垫圈中的至少一个与上述顶帽之间,实现上述电池罐以及上述导电性垫圈中的至少一个与上述顶帽的电绝缘,
其中,上述顶帽包括彼此面对的第一面以及第二面,上述第一面与上述电极组装件相对且与上述第一电极极耳电连接,上述第二面具有通过形成于上述导电性垫圈的中心部的孔露出的突出部。
2.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,
上述顶帽包括不具备上述突出部的非突出部,上述突出部的从上述第一面起的高度形成为比上述非突出部的从上述第一面起的高度高。
3.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,
上述顶帽包含铝。
4.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,
上述电池罐是圆筒形的。
5.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,
上述绝缘部件包括设在上述导电性垫圈与上述顶帽之间且实现上述导电性垫圈与上述顶帽的电绝缘的第一绝缘部件以及设在上述电池罐与上述顶帽之间且实现上述电池罐与上述顶帽的电绝缘的第二绝缘部件。
6.根据权利要求5所述的二次电池,其特征在于,
上述第一绝缘部件覆盖形成于上述导电性垫圈的中心部的孔的内侧面。
7.根据权利要求5所述的二次电池,其特征在于,
上述第一绝缘部件以覆盖上述导电性垫圈的上表面整体面积的1%以上且10%以下的面积的方式延伸。
8.根据权利要求5所述的二次电池,其特征在于,
上述第一绝缘部件通过热熔接与上述导电性垫圈以及上述顶帽结合。
9.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,
上述二次电池在上述电池罐的开口部的周围部具备压接部,上述导电性垫圈与上述压接部相接。
10.根据权利要求9所述的二次电池,其特征在于,
上述导电性垫圈的宽度比上述压接部的上表面所具有的宽度大。
11.根据权利要求9所述的二次电池,其特征在于,
与上述导电性垫圈相接的部分中的压接部的厚度以及与上述压接部相接的导电性垫圈的厚度之和是不与上述压接部相接的导电性垫圈的厚度的90%至200%。
12.根据权利要求9所述的二次电池,其特征在于,
上述电池罐包括设在上述压接部的上表面的插入槽。
13.根据权利要求12所述的二次电池,其特征在于,
上述导电性垫圈包括具有与上述插入槽对应的形状且与上述插入槽结合的插入突起。
14.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,
上述电池罐包括形成在下表面的排气部。
15.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,
上述第一电极极耳是构成上述电极组装件的第一电极集电体中未形成第一电极活性物质的无涂层部,上述第二电极极耳是构成上述电极组装件的第二电极集电体中未形成第二电极活性物质的无涂层部。
16.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,
上述第一电极极耳以及第二电极极耳朝向上述电极组装件的卷取中心弯折。
17.一种电池组,其特征在于,包括:权利要求1至16中任一项所述的二次电池以及收容上述二次电池的电池组壳体。
18.一种汽车,其特征在于,包括:权利要求17所述的电池组。
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