专利名称：二次电池的制作方法
技术领域：
本发明的一个或多个实施例涉及一种二次电池。
背景技术：
由于二次电池可充电且易于携带，所以它们已被认作是各种电子和通信装置的电 源。在典型的二次电池中，具有交替地堆叠且选择性地卷绕的电极板和分隔件的电极 组件安装在壳体中。电极接线片附着到电极组件的各个电极板。当电极组件安装在壳体中 时，电极接线片的端部从壳体突出并电连接到电极引线。壳体被设计为壳体的除了电极接线片突出穿过的部分之外的边缘都被密封。关于 此点，虽然密封膜设置在壳体和电极接线片之间，但由电解液泄漏或气体泄漏导致的缺陷 产品率仍然高。另外，电极接线片的突出端部结合到电极引线并占据单独的空间。也就是说，电 极接线片和电极引线延伸能够彼此焊接的长度，因此，需要可以将彼此焊接的电极接线片 和电极引线设置在其中的单独的空间。对于高容量电池，所述单独的空间占据电池包大约 15-30%的空间。因此，在壳体外侧的电极接线片和电极引线彼此结合的结构导致电池容量 降低。此外，电极接线片和电极引线通过焊接彼此结合。焊接部分会容易地接触其他组 件或会容易地被外部冲击损坏。这导致电池缺陷。
发明内容
本发明实施例的一方面涉及一种二次电池，该二次电池被构造为通过允许电极接 线片被完全地容纳在壳体中来提供壳体的密封性能。本发明实施例的另一方面涉及一种二次电池，该二次电池被构造为通过允许电极 接线片被完全地容纳在壳体中来增大二次电池的容量。本发明实施例的另一方面涉及一种二次电池，该二次电池被设计为通过使用螺栓 结合方法将电极接线片和电极引线结合来确保在电极接线片和电极引线的结合部分处的 机械安全。本发明的实施例提供一种二次电池，该二次电池包括电极组件，包括多个第一电 极板、多个第二电极板以及在第一电极板和第二电极板之间的多个分隔件；第一电极接线 片，在每个第一电极板上；第二电极接线片，在每个第二电极板上；壳体，容纳电极组件；第 一电极引线和第二电极引线，在壳体的外侧并分别电结合到第一电极接线片和第二电极接 线片，其中，第一电极引线和第二电极引线与第一电极接线片和第二电极接线片分别通过螺栓电结合。螺栓可以包括至少一个第一螺栓和至少一个第二螺栓，所述至少一个第一螺栓穿 过第一电极引线和第一电极接线片，所述至少一个第二螺栓穿过第二电极引线和第二电极 接线片。螺栓可以穿过壳体并可以结合到螺母。密封层可以在壳体和第一电极接线片之间以及壳体和第二电极接线片之间。密封层可以包括带。密封层可以包括绝缘材料。密封层可以包括双面带。密封层可以涂覆在壳体的内表面上。密封层涂可以覆在第一电极接线片和第二电极接线片的外表面上。密封层可以包括适于容纳螺栓的通孔。通孔的直径等于或小于每个螺栓的直径。第一电极接线片和第二电极接线片可以包括适于容纳螺栓的通孔。壳体可以包括第一片和第二片，第一片包括适于容纳电极组件的内部空间，第二 片与第一片的边缘密封。第一片可以包括第一通孔和第二通孔，第二片可以包括与第一片的第一通孔和第 二通孔对应的第一通孔和第二通孔。第一片和第二片的第一通孔和第二通孔的直径可以大于每个螺栓的直径。第一电极引线和第二电极弓I线可以设置有适于容纳螺栓的通孔。第一电极引线可以包含与第一电极接线片的材料相同的材料，第二电极引线包含 与第二电极接线片的材料相同的材料。螺栓可以包括六边形头的螺栓、矩形头的螺栓或圆形头的螺栓。多个第一电极板、多个分隔件和多个第二电极板可以顺序地堆叠。第一电极接线片和第二电极接线片可以结合到第一电极板和第二电极板的相对 侧。壳体可以包括袋型壳体。第一电极引线和第二电极引线可以折叠为接触壳体的侧表面。
附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例，并与描述一起解释本发明的原理。图1示出根据本发明实施例的二次电池的透视图。图2示出沿图1的II - II线截取的剖视图。图3示出沿图1的III - III线截取的剖视图。图4示出根据本发明实施例的二次电池的分解透视图。图5A、图5B、图5C、图5D和图5E示出了示出根据本发明实施例的组装二次电池的 顺序工艺的示图。
具体实施例方式在下面的详细描述中，仅通过简单示出的方式示出并描述了本发明特定的示例性 实施例。如本领域的技术人员所将意识到的，在全部不脱离本发明的精神或范围的情况下， 可以以各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述将被认为本质是示出性而非 限制性。在附图中，为了清楚地示出，可以夸大层和区域的尺寸。还应该理解，当层或元件 被称作“在”另一层或基底“上”时，它可以直接在该另一层或基底上，或也可存在中间层。 另外，应该理解，当层被称作“在”另一层“下”时，它可以直接在该另一层下，也可存在一个 或多个中间层。另外，还应该理解，当层被称作“在”两个层“之间”时，它可以为这两个层 之间的唯一层，或也可以存在一个或多个中间层。相同的标号始终代表相同的元件。图1示出根据本发明实施例的二次电池的透视图，图2示出沿图1的II _ II线截 取的剖视图，图3示出沿图1的III-III线截取的剖视图，图4示出根据本发明实施例的二次 电池的分解透视图。参照图1至图4，根据实施例的二次电池100包括电极组件110、正电极接线片组 件120、负电极接线片组件130、袋型壳体(在下文中被称作“袋”)140以及正电极引线150 和负电极引线160，电极组件110具有交替地堆叠的多个正电极板111和多个负电极板112 以及设置在正电极板111和负电极板112之间的多个分隔件113，正电极接线片组件120具 有附着到各个正电极板111的多个正电极接线片，负电极接线片组件130具有附着到各个 负电极板112的多个负电极接线片，袋140在电极组件110安装在其中的状态下被密封，正 电极引线150和负电极引线160分别安装在袋140的外侧并分别连接到正电极引线片组件 120和负电极引线片组件130。正电极接线片组件120和负电极接线片组件130通过使用螺栓170的机械结合方 法电结合到对应的正电极引线150和负电极引线160。如附图中所示，在正电极接线片组 件120和负电极接线片组件130与电极组件110 —起完全地容纳在袋140中的状态下，正 电极接线片组件120和负电极接线片组件130可以通过螺栓170电结合到对应的正电极引 线150和负电极引线160。然而，本发明不限于此。也就是说，如果需要，则即使在正电极接 线片组件120和负电极接线片组件130部分或完全暴露到外侧时，正电极接线片组件120 和负电极接线片组件130也可通过螺栓170电结合到对应的正电极引线150和负电极引线 160。电极组件110为堆叠型电极组件，在电极组件110中，多个正电极板111和多个负 电极板112交替地堆叠，且多个分隔件113设置在正电极板111和负电极板112之间。该 堆叠型电极组件适合于实现大容量电池。正电极板111包括具有涂覆有正电极活性材料的 涂覆部分和未涂覆活性材料的未涂覆部分的正电极集流体。分隔件113位于正电极板111 和负电极板112之间。分隔件113可以由能够传输电子的任何材料形成。分隔件113可以 以单层形成，或可以以由聚乙烯或聚丙烯等形成的多个多孔层形成。虽然在该示例实施例中使用了堆叠型电极组件，但本发明不限于此。也就是说，也 可以应用电极和分隔件堆叠并卷绕的胶卷型电极组件。正电极接线片组件120中的至少一个正电极接线片附着到每个正电极板111。负 电极接线片组件130中的至少一个负电极接线片附着到每个负电极板112。正电极接线片组件120和负电极接线片组件130分别附着到电极组件110的相对侧以沿彼此相反的方向 引出。在根据本发明实施例的二次电池中，将正电极接线片组件120和负电极接线片组件 130设计为具有相对宽的宽度以实现大容量。由于正电极接线片组件120和负电极接线片 组件130分别附着到具有交替地堆叠的正电极板111和负电极板112的电极组件110的相 对侧，所以正电极接线片组件120和负电极接线片组件130之间不存在干扰。因此，可以增 大正电极接线片组件120和负电极接线片组件130的宽度以适合大容量电池。然而，正电 极接线片组件120和负电极接线片组件130可以附着到正电极板和负电极板而根据电池的 制造条件沿相同的方向引出。两个插入有螺栓170的通孔121并排地形成在正电极接线片组件120中。两个插 入有螺栓170的通孔131并排地形成在负电极接线片组件130中。电极组件110容纳在袋140中。袋140包括第一片142和第二片143，第一片142 限定可以设置电极组件110的内部空间141，第二片143具有与第一片142的一侧整体地形 成的一侧以及与第一片142对应的三侧被密封的三侧。因此，在将电极组件110容纳在第 一片142的内部空间141中之后，将第二片143的边缘密封以限定袋140。可选择地，可以 使用两个单独的片。在这种情况下，一个片的四个侧与另一个片对应的四个侧被密封。袋140的第一片142和第二片143均由三层层压膜层形成。也就是说，内膜层可 以由具有合适的(或优异的)抗电解液性能的热塑性树脂(诸如聚乙烯、聚酰胺和聚丙烯) 形成。外膜层可以由具有合适的(或优异的)电绝缘性能的绝缘树脂(诸如聚酯类树脂和 聚酰胺类树脂)形成。在内膜层和外膜层之间的中间膜层可以由具有合适的(或优异的) 柔性和强度的金属(诸如铝和不锈钢)形成。然而，第一片142和第二片143的结构不限 于上述的具有三个膜层的结构。片142和143均可以由两个、四个或更多的膜层形成。第一片142和第二片143均设置有插入有相应的螺栓170的第一通孔144和第二 通孔145。也就是说，两个第一通孔144穿过第一片142的第一侧部分形成，两个第二通孔 145穿过第一片142的第二侧部分形成。两个第一通孔144穿过第二片143的第一侧部分 形成，两个第二通孔145穿过第二片143的第二侧部分形成。当第一片142和第二片143 彼此密封时，第一片142的第一通孔144与第二片143的第一通孔144对应，第一片142的 第二通孔145与第二片143的第二通孔145对应。第一通孔144和第二通孔145中每个的 直径可以大于螺栓170的直径，以减小由金属形成的中间膜层接触螺栓170的可能性或防 止中间膜层接触螺栓170，并在插入螺栓170的过程中减小袋140被损坏的可能性或防止袋 140被损坏。正电极引线150和负电极引线160分别安装在袋140的第一侧部分和第二侧部分 的外表面上。正电极引线150安装为与正电极接线片组件120对应，负电极引线160安装 为与负电极接线片组件130对应。正电极引线150中设置有插入螺栓170的通孔151，负电 极引线160中设置有插入螺栓170的通孔161。正电极接线片组件120的通孔121形成为与袋140的第一片142的第一通孔144 和第二片143的第一通孔144以及正电极引线150的通孔151对应。负电极接线片组件130 的通孔131形成为与袋140的第一片142的第二通孔145和第二片143的第二通孔145以 及负电极引线160的通孔161对应。螺栓170在袋140中沿竖直方向穿过通孔121、131、 151 和 161。
正电极引线150由与正电极接线片组件120的材料相同的材料形成。例如，正电 极引线150可以由铝或铝合金形成。然而，本发明不限于此。负电极引线160可以由与负 电极接线片组件130的材料相同的材料形成。例如，负电极引线160可以由铜、不锈钢和/ 或镍形成。然而，本发明不限于此。螺栓170可以为六边形头、矩形头或圆形头的螺栓。然而，本发明不限于此。螺栓 170穿过电极引线150和160、袋140的第一片142、正电极接线片组件120、负电极接线片 组件130及第二片143。螺栓170的端部在第二片143的外侧处与螺母175结合。密封层181形成在袋140的第一片142和正电极接线片组件120之间以及第一片 142和负电极接线片组件130之间。另外，密封层182形成在正电极接线片组件120和袋 140的第二片143之间以及负电极接线片组件130和袋140的第二片143之间。密封层181 和182可以以带的形式设置。在这种情况下，具有简化制造工艺的效果。带由绝缘材料形 成，从而密封层181和182可以提供密封和绝缘效果。另外，带可以为双面带。在这种情况 下，双面带的第一表面附着到第一片142和第二片143的内表面，双面带的第二表面附着到 正电极接线片组件120和负电极接线片组件130的外表面。以带的形式设置的密封层181 和182设置有螺栓170穿过的通孔183和184。通孔183和184中每个的直径可以等于或 略微小于螺栓170的直径，以增强螺栓170与密封层181和182之间的密封性能。密封层181和182可以通过涂覆工艺形成在正电极接线片组件120和负电极接线 片组件130的外表面上和/或形成在袋140的第一片142和第二片143的内表面上。通过形成如上所述的密封层181和182，可以减少或防止电解液和气体通过第一 通孔144和第二通孔145泄漏。下面将参照图5A至图5E来描述所描述的结构的二次电池的制造工艺。参照图5A，首先制造电极组件110，其中，电极组件110具有交替地堆叠的正电极 板111和负电极板112，并且分隔件113位于正电极板111和负电极板112之间。将正电极 接线片组件120的正电极接线片附着到正电极板111，将负电极接线片组件130的负电极接 线片附着到负电极板112。关于此点，将正电极接线片组件120和负电极接线片组件130附 着到电极组件110的相对侧。将通孔121形成在正电极接线片组件120中，将通孔131形 成在负电极接线片组件130中。参照图5B，将电极组件110容纳在袋140的内部空间141中，并将第一片142的三 个侧与第二片143对应的三个侧密封，使得第一片142的第一通孔144与第二片143的第 一通孔144可以彼此对准，且第一片142的第二通孔145与第二片143的第二通孔145可 以彼此对准。参照图5C，将正电极引线150和负电极引线160分别设置在边缘(或侧面)部分 146和147的表面上。在该状态下，将正电极引线150和负电极引线160通过螺栓170和螺 母175结合到袋140。也就是说，螺栓170在穿过正电极引线150和负电极引线160之后穿过袋140的 第一片142的第一通孔144和第二通孔145。关于此点，由于第一片142的第一通孔144和 第二通孔145的直径大于螺栓170的直径，所以袋140不被螺栓170损坏。螺栓170还穿 过正电极接线片组件120的通孔121和负电极接线片组件130的通孔131。螺栓170还穿 过第二片143的第一通孔144和第二通孔145，并在第二片143的外侧结合到螺母175。
参照图5D，将正电极引线150和负电极引线160通过螺栓170固定在袋140的边 缘部分146和147的表面上。再参照图2和图3来描述该结构，通过在第一片142和第二 片143与正电极接线片组件120和负电极接线片组件130之间形成密封层181和182可以 减少或防止袋泄露电解液和气体。另外，由电极组件110产生的电流可以通过结合到正电 极接线片组件120和负电极接线片组件130的螺栓170流到正电极引线150和负电极引线 160。最后，如图5E中所示，分别将左边缘部分146和右边缘部分147折叠(或弯曲) 来覆盖正电极引线150和负电极引线160。接下来，将正电极引线150和负电极引线160竖 直地(或朝着袋140)折叠(或直立)。然后，将左边缘部分146的端部146a和右边缘部分 147的端部147a设置为面向袋140的内部空间141的相对的外表面。另外，通过边缘部分 146和147基本上完全地围住(或围绕)正电极引线150和负电极引线160。因此，正电极 引线150和负电极引线160处于竖直的位置。另外，正电极引线150和负电极引线160紧 密地接触袋140的内空间141的相对的外表面。因此，可以减小电池的整体尺寸。尤其是， 当将该结构应用到高容量电池时，可以将电池占据的面积最小化。当将正电极引线150和负电极引线160电连接到外部端子时，可以将在设置在袋 140中的电极组件110中产生的电流提供给外部侧。如图4中所示，同时，根据本发明的实施例的二次电池还可以包括用于正电极接 线片组件120的加强片191和192以及用于负电极接线片组件130的加强片193和194。 这里，上面的加强片191、192、193和194未在图2和图3中示出，而仅在图4中示出。组成正电极接线片组件120和负电极接线片组件130的每个的电极接线片由柔性 材料制备，因此，当使用螺栓170和螺母175执行组装工艺，并且在正电极接线片组件120 上形成通孔121且在负电极接线片组件130上形成通孔131时，正电极接线片组件120和 负电极接线片组件130可能变形。为了防止正电极接线片组件120和负电极接线片组件130变形，可以通过公知的 方法/方式(例如，焊接工艺)在正电极接线片组件120的两个外表面上附着加强片191 和192，并可以通过公知的方法/方式(例如，焊接工艺)在负电极接线片组件130的两个 外表面上附着加强片193和194。结果，加强片(例如191)设置在每个密封层181和每个电极接线片组件(例如 120)的外表面之间。优选地，加强片组件191、192、193和194中的每个具有受到一定外力不会弯曲或 变形的强度。另外，加强片191和192(193和194)中的每个优选地设置在形成在电极接线 片组件120(130)上的两个通孔121(131)之间。由于上面的布置，所以螺栓170可以在不 受干扰的情况下穿过通孔121 (131)。即使图4示出了两个加强片191和192 (193和194)分别设置在电极接线片组件 120(130)的两个表面上，但本发明不限于此。例如，可以仅将一个加强片放置在电极接线片 组件的两个外表面中的任何一个上。在根据本发明实施例的二次电池中，可以减少或防止在电极接线片和壳体之间电 解液的泄漏。因此，可以提高壳体的整体密封状态。另外，由于电极接线片在被容纳在壳体中的状态下结合到电极引线，所以不需要提供电极接线片和电极引线的安装空间。因此，可以将电池的容量提高大约10-30%。另外，由于电极接线片和电极引线通过螺栓彼此结合，所述可以提高电极引线和 电极接线片之间的结合力。因此，可以减少或防止电极接线片与电极引线分离。此外，可以将电极接线片的厚度增加到高功率电池所需的程度。虽然已结合特定的示例性实施例描述了本发明的方面，但应该理解，本发明不限 于公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在权利要求和其等同物的精神和范围内 的各种修改和等同布置。
权利要求
1.一种二次电池，所述二次电池包括电极组件，包括多个第一电极板、多个第二电极板及在第一电极板和第二电极板之间 的多个分隔件；多个第一电极接线片，每个第一电极接线片结合到每个第一电极板；多个第二电极接线片，每个第二电极接线片结合到每个第二电极板；壳体，容纳电极组件；第一电极引线和第二电极引线，第一电极引线电结合到第一电极接线片，第二电极引 线电结合到第二电极接线片，其中，第一电极引线与第一电极接线片及第二电极引线与第二电极接线片通过螺栓电纟口口。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中，螺栓包括至少一个第一螺栓和至少一个第二 螺栓，所述至少一个第一螺栓穿过第一电极引线和第一电极接线片，所述至少一个第二螺 栓穿过第二电极引线和第二电极接线片。
3.如权利要求1所述的二次电池，其中，螺栓穿过壳体并结合到螺母。
4.如权利要求1所述的二次电池，其中，密封层位于壳体和第一电极接线片之间以及 壳体和第二电极接线片之间。
5.如权利要求4所述的二次电池，其中，密封层包括带、绝缘材料和双面带中的一种。
6.如权利要求4所述的二次电池，其中，密封层涂覆在壳体的内表面上。
7.如权利要求4所述的二次电池，其中，密封层涂覆在第一电极接线片的外表面和第 二电极接线片的外表面上。
8.如权利要求4所述的二次电池，其中，密封层包括适于容纳螺栓的通孔。
9.如权利要求4所述的二次电池，其中，所述二次电池还包括至少一个加强片，所述至 少一个加强片设置在密封层与第一电极接线片和第二电极接线片的任何一个的外表面之 间。
10.如权利要求8所述的二次电池，其中，通孔的直径等于或小于每个螺栓的直径。
11.如权利要求1所述的二次电池，其中，第一电极接线片和第二电极接线片包括适于 容纳螺栓的通孔，第一电极引线和第二电极引线设置有容纳螺栓的通孔。
12.如权利要求1所述的二次电池，其中，壳体包括第一片和第二片，第一片包括适于 容纳电极组件的内部空间，第二片与第一片的边缘密封。
13.如权利要求12所述的二次电池，其中，第一片包括第一通孔和第二通孔，第二片包 括与第一片的第一通孔和第二通孔对应的第一通孔和第二通孔。
14.如权利要求12所述的二次电池，其中，电极引线、第一片、电极接线片和第二片顺 序地堆叠并通过螺栓和螺母彼此结合。
15.如权利要求13所述的二次电池，其中，第一片的第一通孔和第二通孔及第二片的 第一通孔和第二通孔的直径大于每个螺栓的直径。
16.如权利要求1所述的二次电池，其中，第一电极引线包含与第一电极接线片的材料 相同的材料，第二电极引线包含与第二电极接线片的材料相同的材料。
17.如权利要求1所述的二次电池，其中，多个第一电极板、多个分隔件和多个第二电 极板顺序地堆叠。
18.如权利要求1所述的二次电池，其中，第一电极接线片和第二电极接线片结合到第 一电极板和第二电极板的相对侧并沿相反的方向延伸。
19.如权利要求1所述的二次电池，其中，壳体包括袋型壳体。
20.如权利要求1所述的二次电池，其中，第一电极引线和第二电极引线折叠为接触壳 体的侧表面。
全文摘要
本发明公开了一种二次电池。该二次电池包括电极组件，包括多个第一电极板、多个第二电极板及在第一电极板和第二电极板之间的多个分隔件；第一电极接线片，在每个第一电极板上；第二电极接线片，在每个第二电极板上；壳体，容纳电极组件；第一电极引线和第二电极引线，在壳体的外侧并分别电结合到第一电极接线片和第二电极接线片，其中，第一电极引线和第二电极引线与第一电极接线片和第二电极接线片分别通过螺栓电结合。
文档编号H01M2/26GK102104131SQ20101057604
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者孙荣培, 安昶范 申请人:三星Sdi株式会社