二次电池及其制造方法与流程

文档序号:12479602
二次电池及其制造方法与流程

本申请要求2015年11月24日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2015-0164898的优先权和权益,其内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明的实施例涉及二次电池及其制造方法。



背景技术:

与配置为不可再充电的一次电池不同,二次电池被配置为被放电和再充电。二次电池可以是低容量类型的或高容量类型的,低容量类型的二次电池包括通常用于诸如蜂窝电话和便携式摄像机之类的小型便携式电子设备的以组的形式包装的单个电池单元,高容量类型的二次电池包括彼此连接的数十个电池组并且被广泛用作用于驱动诸如混合动力车辆的电动机之类的电动机等的电源。

为了避免或减少爆炸或起火的风险,对二次电池进行安全测试,这些安全测试包括诸如短路、异常充电、过充电或强制放电之类的电测试以及在诸如振动、坠落或冲击之类的物理不稳定情况下的稳定性测试(例如,二次电池对爆炸或着火的抵抗力)。例如,在二次电池的各种安全测试中的跌落或碰撞测试期间,对罐的顶端和底端的冲击比对罐的中央部分的冲击更严重,因为罐的顶端和底端更容易变形。因此,存在对于用于增强罐的顶端和底端的强度的结构的需求。



技术实现要素:

本发明的实施例提供一种二次电池及其制造方法,其能够提高热辐射效率同时在跌落或碰撞测试期间减小罐的变形。

本发明的上述和其它方面在示例性实施例的以下说明中被描述或者由该以下说明将显而易见。

根据本发明的实施例的一方面,一种二次电池,包括:电极组件,该电极组件包括第一电极板、第二电极板和在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板;容纳所述电极组件的罐;以及联接到所述罐并密封所述罐的盖组件,其中所述罐的顶端和底端均具有比所述罐的中间部分的厚度大的厚度。

所述罐可以包括具有不同厚度的金属板,并且所述金属板可以被焊接在一起以形成一体式金属板。所述一体式金属板可以被折叠,并且所述一体式金属板的在折叠之后彼此相邻的端部可以被焊接在一起。

所述二次电池可以进一步包括电连接到所述第一电极板并从所述电极组件向下突出的第一电极接线片,并且所述第一电极接线片可以被焊接到所述罐的底面。

根据本发明的实施例的另一方面,一种制造二次电池的方法,包括:形成罐,所述罐的顶端和底端分别具有比所述罐的中间部分的厚度大的厚度;将电极组件插入所述罐中,所述电极组件包括第一电极板、第二电极板和在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板;以及将盖组件联接到所述罐。

形成所述罐可以包括:将具有第一厚度的第一金属板、具有第二厚度的第二金属板和具有第三厚度的第三金属板彼此焊接以形成一体式金属板。

形成所述罐可以进一步包括:折叠所述一体式金属板,以及焊接所述一体式金属板的在折叠之后彼此相邻的端部。

所述第一金属板的第一厚度可以与所述第二金属板的第二厚度相同,并且所述第三金属板的第三厚度可以小于所述第一厚度和所述第二厚度。

所述第三金属板可以被布置在所述第一金属板和所述第二金属板之间。

所述制造方法可以进一步包括将第一电极接线片焊接到所述罐的底面,并且所述第一电极接线片可以被电连接到所述第一电极板并可以从所述电极组件向下突出。

如上所述,在根据本发明的一个或多个实施例的二次电池中,罐的顶端和底端的厚度分别大于罐的中间部分的厚度,从而减小或最小化跌落或碰撞测试中罐的变形并提高热辐射效率。

另外,在根据本发明的一个或多个实施例的制造二次电池的方法中,具有不同厚度的金属板彼此焊接然后被折叠以形成罐。因此,根据本发明的一个或多个实施例的制造二次电池的方法可以被促进。另外,通过罐的不同区域的不同强度,可以在跌落或碰撞测试期间减小或最小化罐的变形。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例,本发明的上述和其它方面将变得更加明显,附图中:

图1是根据本发明的一个或多个实施例的二次电池的透视图;

图2是图1中所示的二次电池的分解透视图;

图3是沿图2的线I-I'截取的剖视图;

图4是根据本发明的一个或多个实施例的罐的剖视图;和

图5A至图5E是示出根据本发明的一个或多个实施例的制造二次电池的方法的示意图。

具体实施方式

在下文中,参考附图详细描述本发明的实施例的示例,以便本发明的实施例的示例能够被本领域技术人员容易地制造和使用。然而,本发明可以以各种不同的形式体现,并且不应被解释为仅限于本文所示的实施例。更确切地,这些实施例作为示例被提供,从而本公开将是全面和完整的,并且将把本发明的方面和特征充分传达给本领技术人员。因此,对于本领域普通技术人员完全理解本发明的方面和特征而言不是不必要的过程、元件和技术可能不被描述。除非另有说明,在附图和书面说明中相同的附图标记始终表示相同的元件,并且因而其说明将不被重复。在附图中,为了清楚起见,元件、层和区域的相关尺寸可能被夸大。

将理解,虽然用语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分,但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该受这些用语限制。这些用语用来将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此,下面描述的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分,而不脱离本发明的精神和范围。

为了易于说明,在本文中可使用诸如“之下”、“下方”、“下”、“下面”、“底”、“上方”、“上”、“顶”等的空间相对用语来描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解,空间相对用语旨在包含设备在使用或操作中的除了图中描绘的方位之外的不同方位。例如,如果图中设备被翻转,则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件于是将被定向为在其它元件或特征的“上方”。因此,示例用语“下方”和“下面”可以包含上方和下方两种方位。设备可以其它方式被定向(例如旋转90度或者在其它方位),并且本文使用的空间相对描述语应当被相应地解释。

将理解,当元件或层被提及为在另一元件或层“上”或“被连接到”另一元件或层时,它可以直接在另一元件或层上或被直接连接到另一元件或层,或者也可以存在一个或多个中间元件或中间层。另外,还将理解,当元件或层被提及为在两个元件或两个层“之间”时,它可以是这两个元件或两个层之间的唯一元件或唯一层,或者也可以存在一个或多个中间元件或中间层。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,并不旨在限制本发明。如本文使用的,单数形式的“一”和“一个”旨在也包括复数形式,除非上下文另有明确说明。进一步将理解,用语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”当在本说明书中使用时明确说明所陈述的特征、完整物、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但是不排除一个或多个其它特征、完整物、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或增加。如本文中所使用的,用语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任意和全部组合。

如本文中所使用的,用语“大致”、“大约”以及类似用语用作近似用语而不用作程度用语,并且旨在考虑会被本领域普通技术人员认可的测量值或计算值的固有偏差。此外,当描述本发明的实施例时,“可”的使用关系到“本发明的一个或多个实施例”。另外,当描述本发明的实施例时,诸如“或”的选择性语言的使用关系到每个对应的所列项目的“本发明的一个或多个实施例”。如本文中所使用的,用语“使用”、“在使用”和“被使用”可被视为分别与用语“利用”、“在利用”和“被利用”同义。此外,用语“示例性”旨在指示例或例示。

除非另外限定,本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。进一步将理解,诸如在常用的词典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关领域和/或本说明书的上下文中的含义一致的含义,并且不应当以理想化或过于正式的意义被解释,除非本文中明确地如此限定。

此外,本文中公开和/或记载的任何数值范围旨在包括包含在所记载范围内的相同数值精度的所有子范围。例如“1.0至10.0”的范围旨在包括在记载的最小值1.0和记载的最大值10.0之间(且包括这两个值)的所有子范围,也就是说,具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值,例如2.4至7.6。在本文中记载的任何最大数值限制旨在包括包含在其内的所有更小数值限制,并且本说明书中记载的任何最小数值限制旨在包括包含在其中的所有更大数值限制。因此,申请人保留修改包括权利要求书的本说明书以明确记载包含在本文中明确记载的范围内的任何子范围的权利。所有这样的范围旨在固有地在本说明书中描述,以便明确记载任何这样的子范围的修改符合要求。

图1是根据本发明的一个或多个实施例的二次电池的透视图,图2是图1中所示的二次电池的分解透视图,图3是沿图2的线I-I'截取的剖视图,图4是根据本发明的一个或多个实施例的罐的剖视图。

参见图1和图2,根据本发明的一个或多个实施例的二次电池100包括电极组件110、罐120和盖组件130。

电极组件110包括第一电极板111、第二电极板112和介于第一电极板111和第二电极板112之间的隔板113。电极组件110可通过卷绕第一电极板111、隔板113和第二电极板112的层叠结构被形成。在一些实施例中,第一电极板111可用作正电极,第二电极板112可用作负电极。然而,本发明不限于此。

第一电极板111可通过在由诸如铝(Al)或铝箔之类的金属箔制成的第一电极集电体上涂覆诸如过渡金属氧化物之类的第一电极活性物质而被形成。第一电极接线片114被附接到第一电极板111。第一电极接线片114的一端(例如,第一端)被连接(例如,被电连接)到第一电极板111,第一电极接线片114的另一端(例如,与第一端相反的第二端)从电极组件110向下突出。在一些实施例中,第一电极接线片114可被连接到(例如,被电连接到)罐120。

第二电极板112可通过在由诸如铜(Cu)箔或镍(Ni)箔之类的金属箔制成的第二电极集电体上涂覆诸如石墨或碳之类的第二电极活性物质而被形成。第二电极接线片115被附接到第二电极板112。第二电极接线片115的一端(例如,第一端)被连接(例如,被电连接)到第二电极板112,第二电极接线片115的另一端(例如,与第一端相反的第二端)从电极组件110向上突出。

隔板113可以在(例如,可被定位在)第一电极板111和第二电极板112之间,以防止第一电极板111和第二电极板112之间的电短路,并允许锂离子移动。隔板113可以包括聚乙烯、聚丙烯或包括聚丙烯和/或聚乙烯的复合膜(例如,可以由聚乙烯、聚丙烯或包括聚丙烯和/或聚乙烯的复合膜制成)。

电极组件110与电解质一起被容纳在罐120中。电解质可以包括包含溶解在诸如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和/或碳酸二甲酯(DMC)之类的有机溶剂中的诸如六氟磷酸锂(LiPF6)或四氟硼酸锂(LiBF4)之类的锂盐的混合物。另外,电解质可以以液态、固态或凝胶态存在。

罐120具有包含开口的大致六面体形状,电极组件110通过该开口被插入并定位。罐120具有底面121、从底面121向上突出并具有相对大面积的一对长侧面122、以及从底面121向上突出并具有相对小面积的一对短侧面123。罐120由诸如铝、铝合金或镀镍钢之类的导电金属制成。另外,当第一电极接线片114被电连接到罐120时,罐120可用作正电极。然而,本发明不限于此。

在二次电池100的各种性能测试中的跌落或碰撞测试期间,施加到罐120的力可集中在罐120的顶端和底端,而不是在罐120的中央(或中间)部分。因此,根据本发明的一个或多个实施例,罐120的顶端和底端分别具有比罐120的中间部分大的厚度,从而提供能够在二次电池100的跌落或碰撞测试期间减小(或最小化)罐120的变形的结构。罐120的结构在下面被更详细地描述。

盖组件130位于(或被定位在)电极组件110上,并在开口处被联接到罐120以密封罐120。盖组件130包括电极端子131、衬垫132、盖板133、绝缘板136、端子板137和绝缘壳138。衬垫132位于(或者被插入)电极端子131与盖板133之间,电极端子131和端子板137彼此电连接。绝缘板136将盖板133和端子板137彼此绝缘。电解质注入开口(例如,电解质注入孔)134被限定在盖板133的一侧。在电解质通过电解质注入开口134被注入到罐120中之后,塞子被安装以密封电解质注入开口134。另外,安全通风部135被形成在盖板133的相反侧。安全通风部135被形成为比盖板133薄。换句话说,安全通风部135的厚度小于盖板133的厚度。如果罐120的内部压力超过安全通风部135的操作压力,安全通风部135打开以释放气体。绝缘壳138位于罐120的开口处,以密封罐120。绝缘壳138包括具有绝缘性能的聚合物树脂,并且可以由聚丙烯(PP)制成。开口(例如,孔)138a被限定在绝缘壳138中,以允许第二电极接线片115从中穿过。另外,电解质开口(例如,电解质通过孔)138b被限定在绝缘壳138中,从而对应于电解质注入开口134。

下面参考图2和图3更详细地描述罐120的结构。

罐120可以沿其高度方向被分成三个区域。根据本发明的一个或多个实施例,该三个区域被定义为第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3。在一个实施例中,第一区域A1被定义为罐120的上部,在本文中也被称为顶端,第二区域A2被定义为罐120的下部,在本文中也被称为底端,第三区域A3被定义为罐120的在第一区域A1和第二区域A2之间的中央(或中间)部分。

顶端的第一厚度T1和底端的第二厚度T2大于中间部分的第三厚度T3。如上所述,在二次电池100的跌落或碰撞测试期间,罐120的顶端A1和底端A2的变形比中间部分A3的变形更加严重。换句话说,在本发明的一个或多个实施例中,罐120被形成为使得顶端A1的第一厚度T1和底端A2的第二厚度T2大于中间部分A3的厚度T3,从而在二次电池100的跌落或碰撞测试期间减小或最小化罐120的变形。

另外,在罐120中,顶端A1的第一厚度T1可等于底端的第二厚度T2(即T1=T2)。例如,顶端A1的第一厚度T1和底端A2的第二厚度T2可以在约0.6mm至约0.8mm的范围内。当顶端A1的第一厚度T1和底端A2的第二厚度T2小于约0.6mm时,罐120在二次电池100的跌落或碰撞测试期间易于变形。另外,罐120可以通过折叠金属板(例如,金属片)而被形成。当顶端A1的第一厚度T1和底端A2的第二厚度T2大于约0.8mm时,金属板可能不容易被折叠,使得难以形成罐120。另外,中间部分A3的第三厚度T3可以在约0.3mm至约0.6mm的范围内。在一些实施例中,顶端A1的第一厚度T1和底端A2的第二厚度T2可以彼此不同(即T1≠T2)。在一些实施例中,罐120可通过焊接具有不同厚度的金属板而被形成。下面更详细地描述根据一个或多个示例性实施例的形成罐120的方法。

底端A2包括罐120的底面121。在一些实施例中,底面121的第四厚度T4可以等于底端A2的第二厚度T2(即T2=T4)。电极组件110的第一电极接线片114可被焊接(例如,被直接焊接)到底面121。因此,底面121的第四厚度T4可以相对大,从而增加热辐射效率。

此外,如图3所示,顶端A1和底端A2可以相对于中间部分A3向外突出。在一些实施例中,如图4所示,顶端A1和底端A2可以相对于中间部分A3向内突出。

如上所述,在根据本发明的一个或多个实施例的二次电池100中,罐120被形成为使得顶端A1的第一厚度T1和底端A2的第二厚度T2大于中间部分A3的第三厚度T3,从而提高热辐射效率,同时在二次电池100的跌落或碰撞测试期间减小或最小化罐120的变形。

图5A至图5E是示出根据本发明的一个或多个实施例的制造二次电池的方法的示意图。

根据本发明的一个或多个实施例的制造二次电池的方法包括形成罐、将电极组件插入罐中以及将盖组件联接到罐的顶部。

首先,如图5A所示,为了形成罐,准备具有第一厚度T1的第一金属板120a、具有第二厚度T2的第二金属板120b和具有第三厚度T3的第三金属板120c。在一些实施例中,第一金属板120a的第一厚度T1和第二金属板120b的第二厚度T2可以彼此相等(即T1=T2),第三金属板120c的第三厚度T3可以小于第一金属板120a的第一厚度T1和第二金属板120b的第二厚度T2(即T3<T1=T2)。另外,第一金属板120a、第二金属板120b和第三金属板120c根据罐120的形状被切割(例如,被切割以符合罐120的形状)。在一些实施例中,第一金属板120a、第二金属板120b和第三金属板120c可以彼此焊接,然后根据罐120的形状被切割。第一金属板120a、第二金属板120b和第三金属板120c可以由诸如铝、铝合金或镀镍钢之类的导电金属制成。

接下来,如图5B所示,第一金属板120a、第二金属板120b和第三金属板120c通过焊接彼此连接,以形成单个(或一体式)金属板。在一个实施例中,具有不同厚度的金属板的焊接可使用拼焊板(TWB)技术进行。焊接在第三金属板120c被定位在第一金属板120a和第二金属板120b之间的状态下进行。然后,金属板被焊接成一个单个单元(或一体式金属板),沿图5B中所示的虚线被折叠,并连接由于折叠产生的端部(例如,一体式金属板的通过折叠彼此接触或彼此相邻的端部被彼此焊接),从而完成罐120(参见图5C)。罐120具有底面121、从底面121向上突出并具有相对大面积的一对长侧面122以及从底面121向上突出并具有相对小面积的一对短侧面123。

虽然罐120的底面121被示出为与第二金属板120b一体形成,在一些实施例中,底面121可以是独立于第二金属板120b的部件,并且可以具有与第二金属板120b的厚度不同的厚度。这样,底面121可通过例如单独的焊接工艺被连接到罐120。

如图5D所示,在插入电极组件110期间,电极组件110被插入罐120中。然后,如图5E所示,在联接盖组件130期间,盖组件130被联接到罐120的顶部,罐120具有插入到其中的电极组件110。电极组件110和盖组件130与上述电极组件和盖组件相同或大致相同,并且其详细描述可以被省略。

如上所述,在根据本发明的一个或多个实施例的制造二次电池100的方法中,具有不同厚度的金属板彼此焊接,然后被折叠以形成罐120。因此,根据本发明的一个或多个实施例的制造二次电池的方法可使罐120的形成变容易,并且通过形成在不同区域具有不同强度的罐120可以在跌落或碰撞测试期间减小或最小化罐120的变形。

虽然已经参考其示例性实施例特别示出和描述了根据本发明的二次电池及其制造方法,但是本领域普通技术人员将理解,可以在不脱离如由下面的权利要求书及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下对其做出形式上和细节上的各种变化。

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