二次电池的制作方法

本申请要求于2016年4月11日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0044011号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的内容通过引用全部包含于此。

本发明的各个方面涉及一种二次电池。

背景技术：

由于包括具有相对高的操作电压和相对高的每单位重量的能量密度的某些特性，锂离子二次电池被广泛地用作混合动力车辆或电动车辆以及便携式电子装置的电源。

二次电池可以分成圆柱型、棱柱型或袋型。圆柱型二次电池通常包括圆柱形电极组件、容纳(例如，结合到)电极组件的圆柱形罐体、注入罐体中以允许锂离子移动的电解质以及结合到罐体的一侧以在防止电极组件的偏离和移动的同时防止电解质的泄露的盖组件。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种二次电池。

将在本发明的示例性实施例中描述本发明的以上和其他特征，或者通过以下对本发明的示例性实施例的描述，本发明的以上和其他特征将是明显的。

根据本发明的实施例，二次电池包括：圆柱形罐体；电极组件，容纳在具有电解质的圆柱形罐体中；盖组件，密封圆柱形罐体；绝缘层，位于盖组件的暴露到圆柱形罐体的外部的表面上。盖组件的顶端高度等于或者小于圆柱形罐体的顶端高度。

绝缘层可以包括聚酰亚胺膜或热熔块。

盖组件可以包括上盖，所述上盖包括：端子部；弯曲部，从端子部向下弯曲；延伸部，从弯曲部向外延伸。绝缘层可以位于上盖的延伸部上。

绝缘层的厚度可以比弯曲部的高度小。

绝缘层的厚度可以等于弯曲部的高度。

盖组件还可以包括安全板，所述安全板包括：主体，位于上盖下方；主体弯曲部，从主体的外围向上延伸；主体延伸部，从主体弯曲部向内延伸并且覆盖上盖的顶表面。绝缘层可以位于安全板的主体延伸部上。

位于上盖上的绝缘层和位于安全板上的绝缘层可以彼此连接。

二次电池还可以包括位于圆柱形罐体与盖组件之间的衬垫，绝缘层可以位于衬垫与盖组件之间。

二次电池还可以包括连接到圆柱形罐体的顶端的引线接线片。

绝缘层可以位于引线接线片与盖组件之间。

如上所述，根据本发明的实施例的二次电池可以减少或防止圆柱形罐体与盖组件之间的不期望的或不必要的电短路。例如，根据本发明的实施例，膜型或阻挡型绝缘层形成在盖组件的表面上并且构造使得它置于连接到圆柱形罐体的引线接线片与盖组件之间，从而防止圆柱形罐体和盖组件由于引线接线片而彼此电短路或者减少电短路的发生。

因此，根据本发明的实施例，例如，负电极引线接线片电连接到圆柱形罐体的顶端，正电极引线接线片电连接到盖组件的顶端，从而便于电池模块的制造并且简化模块结构。

在该背景技术部分中公开的以上信息用于增强对描述的技术的背景的理解并且可以包含不是现有技术的信息。

附图说明

通过参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的这些和/或其他特征将变得更明显，在附图中：

图1a、图1b和图1c分别是根据本发明的各种实施例的二次电池的透视图、剖视图和分解透视图；

图2a是示出根据本发明的各种实施例的二次电池中的圆柱形罐体和盖组件的结合构造的剖视图，图2b是示出负电极引线接线片连接到圆柱形罐体的状态的剖视图；

图3a是示出根据本发明的各种实施例的二次电池中的圆柱形罐体和盖组件之间的结合构造的剖视图，图3b是示出负电极引线接线片连接到圆柱形罐体的状态的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，使得本领域的技术人员可以容易地做出并且使用它们。然而，本发明可以以各种不同的形式实施，并且不应解释为局限于这里阐述的示例性实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些实施例将向本领域的技术人员充分地传达本发明的构思，本发明将由权利要求及其等同物限定。

在附图中，为了清楚，可以夸大层和区域的厚度。同样的附图标记始终表示同样的元件。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任意组合和所有组合。还将理解的是，当元件a被称为“结合到”或“连接到”元件b时，元件a可以直接结合到或直接连接到元件b，或者元件c可以存在于其间使得元件a和元件b彼此间接连接。

这里使用的术语出于描述具体示例性实施例的目的，而不意图限制本发明。如这里使用的，除非上下文另外明确地指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“该(所述)”也意图包括复数形式。还将理解的是，当在该说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或附加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。还将理解的是，虽然这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些构件、元件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。在不脱离本公开的教导的情况下，这些术语仅用来将一个构件、元件、区域、层和/或部分与另一构件、元件、区域、层和/或部分区分开。因此，例如，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被命名为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分。

为了易于描述，在这里可以使用诸如“在……下方”、“在……之下”、“下面的”、“在……上方”和“上面的”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意图包含除了在图中描绘的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”所述其他元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含上方和下方两种方位。

图1a、图1b和图1c分别是根据本发明的各种实施例的二次电池(100)的透视图、剖视图和分解透视图。

如图1a、图1b和图1c中所示，根据本发明的各种实施例的二次电池100包括圆柱形罐体110、电极组件120和盖组件140。此外，根据本发明的一些实施例的二次电池100还可以包括结合到电极组件120的中心销130。

圆柱形罐体110包括圆形的底部111和从底部111向上延伸(例如，向上延伸预定长度)的侧部112。在二次电池100的制造工艺期间，圆柱形罐体110的顶部(例如，顶端)是敞开的。因此，在二次电池100的组装期间(例如，在制造工艺期间)，电极组件120可以与电解质一起嵌入圆柱形罐体110中。圆柱形罐体110可以由钢、钢合金、铝、铝合金或其等同物制成，但是本发明的实施例不限于此。此外，在盖组件140周围向内凹进的凸缘113(例如，圆缘部)可以形成在圆柱形罐体110的顶部处以防止盖组件140在圆柱形罐体110中偏移(例如，以防止盖组件朝向电极组件120移动)，向内弯曲的压褶部114可以形成在凸缘113上方。

电极组件120容纳在圆柱形罐体110内。电极组件120包括负电极板121、正电极板122和隔板123，负电极板121涂覆有负电极活性物质(例如，石墨或碳)，正电极板122涂覆有正电极活性物质(例如，过渡金属氧化物，诸如licoo2、linio2、limn2o4等)，隔板123位于负电极板121与正电极板122之间以防止在负电极板121与正电极板122之间发生短路并且允许锂离子移动。负电极板121、正电极板122和隔板123以基本上圆柱形形状卷绕。负电极板121可以包括铜(cu)箔或镍(ni)箔，正电极板122可以包括铝(al)箔，隔板123可以包括聚乙烯(pe)或聚丙烯(pp)，但是本发明的实施例不限于此。此外，负电极接线片124可以焊接到负电极板121以从其突出并且向下延伸(例如，向下延伸预定长度)，正电极接线片125可以焊接到正电极板122以从其向上突出(例如，向上突出预定长度)。然而，本发明的实施例不限于此，负电极接线片124和正电极接线片125的位置可以交换。负电极接线片124可以由铜或镍制成，正电极接线片125可以由铝制成，但是本发明的实施例不限于此。

此外，电极组件120的负电极接线片124可以焊接到圆柱形罐体110的底部111。因此，圆柱形罐体110可以用作负电极。在另一实施例中，电极组件120的正电极接线片125可以焊接到圆柱形罐体110的底部111。在该实施例中，圆柱形罐体110可以用作正电极。

此外，结合到圆柱形罐体110并且具有形成在它的中心处的第一开口126a(例如，第一孔)和邻近第一开口126a形成的至少一个第二开口126b(例如，至少一个第二孔)的第一绝缘板126可以置于电极组件120与圆柱形罐体110的底部111之间。第一绝缘板126可以防止电极组件120与圆柱形罐体110的底部111接触(例如，直接电连接到圆柱形罐体110的底部)。例如，第一绝缘板126可以防止电极组件120的正电极板122与圆柱形罐体110的底部111电接触。当由于异常而在二次电池100中大量产生气体时，第一开口126a可以用于允许气体通过中心销130迅速向上移动，当负电极接线片124穿过第二开口126b时，第二开口126b可以用于允许负电极接线片124焊接到圆柱形罐体110的底部111。

此外，结合到圆柱形罐体110并且具有形成在它的中心处的第一开口127a(例如，第一孔)和形成在第一开口127a周围的第二开口127b(例如，第二孔)的第二绝缘板127可以置于电极组件120与盖组件140之间。第二绝缘板127可以防止电极组件120与盖组件140接触(例如，直接电连接到盖组件140)。例如，第二绝缘板127可以防止电极组件120的负电极板121与盖组件140电接触。当由于异常而在二次电池100中产生大量的气体时，第一开口127a可以用于允许气体向盖组件140迅速移动，第二开口127b中的正电极接线片125穿过的至少一个第二开口可以用于允许正电极接线片125焊接到盖组件140。此外，在注入电解质的工艺期间，其余的第二开口127b可以允许电解质迅速流向电极组件120。

因为第一绝缘板126和第二绝缘板127中的第一开口126a和127a的尺寸(例如，直径)比中心销130的尺寸(例如，直径)小，所以中心销130不会由于外部冲击而与圆柱形罐体110的底部111或盖组件140接触(例如，不会由于外部冲击而电连接到圆柱形罐体110的底部111或盖组件140)。

在一些实施例中，中心销130是中空圆柱管并且可以结合到电极组件120的中心(例如，近似地结合到电极组件120的中心)。中心销130可以由钢、钢合金、铝、铝合金或聚对苯二甲酸丁二醇酯制成，但是本发明的实施例不限于此。中心销130可以在二次电池100的充电和放电期间抑制电极组件120变形并且可以用作二次电池100中产生的气体的移动路径。在一些实施例中，可以不设置中心销130。

盖组件140包括上盖141、安全板143、连接环145、下盖146、底板147和绝缘衬垫148，上盖141具有形成在其中的多个开口141d(例如，通孔)，安全板143安装在上盖141下方，连接环145安装在安全板143下方，下盖146结合到连接环145并且具有形成在其中的第一开口146a和第二开口146b(例如，通孔)，底板147固定到下盖146的底部(例如，底表面)并且电连接到正电极接线片125，绝缘衬垫148使上盖141、安全板143、连接环145和下盖146与圆柱形罐体110的侧部112绝缘。

绝缘衬垫148构造为基本形成在圆柱形罐体110的侧部112处被压缩在凸缘113与压褶部114之间。此外，当圆柱形罐体110中产生异常的内压时，上盖141与下盖146中的第二开口146b可以用于将内部气体排放到外部。当安全板143由于内压(例如，由于异常的内压)而向上倒置时，安全板143与底板147电断开然后破裂以将内部气体排放到外部。

此外，电解质注入圆柱形罐体110中并且允许通过在电池的充电和放电期间发生在负电极板121与正电极板122之间的电化学反应产生的锂离子移动。在一些实施例中，电解质可以是作为锂盐和高纯有机溶剂的混合物的非水性、有机电解质。在其他实施例中，电解质可以是使用聚合物的聚合物电解质或固体电解质。然而，本发明的实施例不限于以上讨论的电解质的种类。

根据本发明的实施例的二次电池100，盖组件140的顶端高度可以等于或者小于圆柱形罐体110的顶端高度。例如，从圆柱形罐体110的底部111到盖组件140的上盖141的顶端(例如，顶表面或最上表面)的高度可以等于或者小于从圆柱形罐体110的底部111到压褶部114的顶端(例如，顶表面或最上表面)的高度。因此，根据本发明的实施例的二次电池100可以容纳具有与传统的电极组件相同的高度和比传统的电极组件大的体积的电极组件，从而实现相对高容量的可再充电电池。

此外，根据本发明的实施例，负电极引线接线片150和正电极引线接线片160可以大体上焊接到二次电池100的上方区域(参照图2b和图3b)。在一些实施例中，负电极引线接线片150可以电连接到圆柱形罐体110的顶端，例如电连接到压褶部114的顶端，正电极引线接线片160可以电连接到盖组件140的顶端，例如电连接到上盖141。

因此，当负电极引线接线片150和正电极引线接线片160焊接到二次电池的上方区域时，可以省略在二次电池100的下方区域中的单独的布线结构。因此，可以简化用于二次电池100的下方区域的模块结构，从而允许根据本发明的实施例的二次电池100被方便地用作电动车辆的电源。

图2a是示出根据本发明的各种实施例的二次电池(100)中的圆柱形罐体(110)和盖组件(140)之间的结合构造的剖视图。图2b是示出负电极引线接线片(150)连接到圆柱形罐体(110)的状态的剖视图。

假设从圆柱形罐体110的底部111到盖组件140的顶端(例如，上盖141的顶端)的高度是a，并且从圆柱形罐体110的底部111到圆柱形罐体110的顶端(例如，压褶部114的顶端)的高度是b，可以满足关系a≤b。在包括该结构的一些实施例中，负电极引线接线片150可以焊接到压褶部114，正电极引线接线片160可以焊接到上盖141。

现在将更详细地描述盖组件140的结构。

盖组件140的上盖141包括端子部141a、弯曲部141b和延伸部141c。端子部141a是平坦的或基本平坦的，并且连接到正电极引线接线片160。弯曲部141b从端子部141a的外围向下弯曲并且包括至少一个开口141d。此外，延伸部141c可以从弯曲部141b的底端水平地向外部延伸。

盖组件140大体上可以由铝、铝合金、钢、钢合金、镍、镍合金或它们的等同物制成，但是本发明的实施例不限于此。

具有特定厚度(例如，预定厚度)的绝缘层142还可以形成(或者布置)在上盖141的延伸部141c上。例如，因为当在平面中观看时，延伸部141c具有大致圆环形状，所以当在平面中观看时，绝缘层142也可以具有大致圆环形状。绝缘层142可以由聚酰亚胺(pi)、苯并环丁烯(bcb)、聚苯并噁唑(pbo)、双马来酰亚胺-三嗪(bt)、酚醛树脂、环氧树脂和/或它们的等同物制成，但是本发明的实施例不限于此。

盖组件140的安全板143包括主体143a、主体弯曲部143b和主体延伸部143c。主体143a大体上位于上盖141下方，多个通气凹口143d(例如，多个通气开口或通气孔)形成在主体143a的表面(例如，上表面)上。下突出部143e从主体143a的大致中心区域向下突出以连接到底板147。主体弯曲部143b从主体143a的外围向上弯曲然后围绕上盖141的延伸部141c的外围。此外，主体延伸部143c从主体弯曲部143b水平地向主体143a的内部延伸然后覆盖上盖141的延伸部141c的顶表面。例如，安全板143的主体延伸部143c覆盖上盖141的延伸部141c的一部分。

在一些实施例中，绝缘层142可以形成在安全板143的主体延伸部143c上，绝缘层142也可以形成在安全板143的主体弯曲部143b上。在一些实施例，形成在上盖141的延伸部141c上的绝缘层142和形成在安全板143的主体延伸部143c上的绝缘层142彼此一体地连接而在其间没有断开。例如，在根据一些实施例的二次电池100中，绝缘层142形成在上盖141的向上暴露的延伸部141c上和安全板143的主体延伸部143c上，从而防止延伸部141c和主体延伸部143c直接暴露到外部。绝缘层142覆盖安全板143的主体延伸部143c的端部。

可以在例如上盖141的整个顶表面和安全板143的整个顶表面上形成绝缘层142，然后可以去除绝缘层142的形成在上盖141的端子部141a上的部分(例如，绝缘层142的仅形成在端子部141a上的部分)，从而设置具有如图2a中所示的结构的绝缘层142。在一些实施例中，可以通过例如旋涂、印刷、喷涂、烧结、热氧化、物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)或原子层沉积(ald)来形成绝缘层142，但是本发明的实施例不限于此。

由于这样的工艺特性(例如，根据这样的工艺方法)，绝缘层142的厚度可以比上盖141的厚度小得多。例如，绝缘层142的厚度可以比上盖141的弯曲部141b的高度小。例如，绝缘层142可以是薄膜(例如，可以由薄膜形成)并且可以使上盖141的延伸部141c、安全板143的主体延伸部143c以及主体延伸部143c的端部与外部绝缘。

此外，因为绝缘衬垫148位于安全板143外部，所以绝缘层142构造为置于绝缘衬垫148与安全板143之间。因为绝缘衬垫148与绝缘层142之间的结合力比绝缘衬垫148与安全板143之间的结合力大得多，所以可以通过绝缘层142有效地减少或者防止电解质的泄露或外部湿气的渗透。

如图2b中所示，负电极引线接线片150可以焊接到圆柱形罐体110的顶端。例如，具有基本棒状形状的负电极引线接线片150可以通过超声波焊接、电阻焊接或激光焊接焊接并且固定到压褶部114的顶端。在一些实施例中，负电极引线接线片150的特定区域(例如，预定区域)可以叠置在绝缘衬垫148和/或上盖141的延伸部141c上或之上以及圆柱形罐体110上。如上所述，因为膜型绝缘层142位于(例如，预制在)上盖141的延伸部141c上，所以可以有效地减少或者防止负电极引线接线片150与上盖141的延伸部141c之间的电短路的可能性。作为示例，在负电极引线接线片150的焊接期间，存在负电极引线接线片150的端部可能与上盖141的延伸部141c电短路的风险。通过在上盖141的延伸部141c上制造绝缘层142，可以从根本上减轻或者避免该风险。此外，正电极引线接线片160可以电焊接到上盖141的端子部141a。

图3a是示出根据本发明的各种实施例的二次电池(100)中的圆柱形罐体(110)和盖组件(140)的结合构造的剖视图。

图3b是示出负电极引线接线片(150)连接到圆柱形罐体(110)的状态的剖视图。

图3a和图3b中示出的圆柱形罐体110和盖组件140的特性与图2a和图2b中示出的圆柱形罐体110和盖组件140的特性相同或者基本相同。

盖组件140的上盖141包括端子部141a、弯曲部141b和延伸部141c。在一些实施例中，具有特定厚度(例如，预定厚度)的绝缘层242可以形成在上盖141的延伸部141c上。例如，具有特定厚度的绝缘层242可以形成在上盖141的延伸部141c上。在一些实施例中，绝缘层242的厚度可以比延伸部141c的厚度大并且比圆柱形罐体110的顶端高度小(例如，绝缘层242可以不突出于圆柱形罐体110的顶端上方)。例如，绝缘层242的厚度可以等于或者小于上盖141的弯曲部141b的高度。例如，绝缘层242的顶表面可以与圆柱形罐体110的顶表面(例如，压褶部114的顶表面)共面或基本共面。然而，在一些实施例中，绝缘层242的顶表面不高于圆柱形罐体110的顶表面(例如，不突出于圆柱形罐体110的顶表面上方)(例如，不高于压褶部114的顶表面和/或上盖141的端子部141a的顶表面)。当在平面中观看时，绝缘层242可以具有大致圆环形状。

绝缘层242可以由热熔块或其等同物制成，但是本发明的实施例不限于此。热熔块在室温下作为固体聚合物存在。当加热热熔块时，它在保持相对高的粘度的同时附着到上盖141的延伸部141c，随着它冷却，它在保持其粘合性的同时固化。

作为示例，热熔块可以包括具有共聚酰胺(copa)、共聚酯(copes)、热塑性聚氨酯(tpu)、脂肪酸copa、聚烯烃(聚乙烯(pe)/聚丙烯(pp))、茂金属聚烯烃(mpo)、乙烯乙酸乙烯酯(eva)、橡胶压敏粘合剂(psa)、非晶(溶剂基)聚酯和/或阻燃热熔的热熔(或者由共聚酰胺(copa)、共聚酯(copes)、热塑性聚氨酯(tpu)、脂肪酸copa、聚烯烃(聚乙烯(pe)/聚丙烯(pp))、茂金属聚烯烃(mpo)、乙烯乙酸乙烯酯(eva)、橡胶压敏粘合剂(psa)、非晶(溶剂基)聚酯和/或阻燃热熔的热熔组成)，但是本发明的实施例不限于此。此外，热熔块可以是颗粒/树脂型、粉末型、膜型、网型、杆型、水性悬浮型、水溶性粘合剂型、水性浆料型、溶剂型、醇溶性型和/或丝状型，但是本发明的实施例不限于此。

诸如热熔块的绝缘层242可以通过使用具有其中安装有热熔杆的热熔枪形成在上盖141的延伸部141c上(或者附着到上盖141的延伸部141c)以具有圆环形状，但是本发明的实施例不限于此。

如图3b中所示，负电极引线接线片150可以焊接到圆柱形罐体110的顶端。例如，基本棒状形状的负电极引线接线片150可以焊接并且固定到压褶部114的顶端。在一些实施例中，负电极引线接线片150的特定区域(例如，预定区域)位于绝缘衬垫148上和上盖141的延伸部141c上以及圆柱形罐体110上。如上所述，因为阻挡型绝缘层242形成在上盖141的延伸部141c上，所以可以有效地防止负电极引线接线片150与上盖141之间的电短路。作为示例，在负电极引线接线片150的焊接期间，存在负电极引线接线片150的端部可能与上盖141的延伸部141c电短路的风险。可以通过绝缘层142从根本上减轻或者避免该风险。此外，负电极引线接线片150大体上定位为与绝缘层242分开(例如，分隔开)。然而，在一些实施例中，负电极引线接线片150也可以与绝缘层242直接接触以被稳定地支撑。

此外，因为上盖141的弯曲部141b中形成的开口141d不被阻挡型绝缘层242覆盖或者不被阻挡型绝缘层242堵塞(例如，阻挡型绝缘层242定位为与开口141d分隔开)，所以当安全板143运转时，可以容易地释放二次电池100的内部气体。在一些实施例中，阻挡型绝缘层242是阻燃剂(例如，由阻燃材料形成)，以不被高温气体燃烧。

虽然已经具体示出并且描述了根据本发明的示例性实施例的二次电池，但是本领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离如由本权利要求和它们的等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，在此可以做出形式和细节上的各种改变。