二次电池的制作方法

本申请要求于2016年4月22日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0049617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。

本发明的实施例涉及一种二次电池。

背景技术：

锂离子二次电池由于包括相对高的操作电压、相对高的每单位重量的能量密度等的各种特性而被广泛地用于便携式电子装置中以及用作混合动力汽车和电动车辆的电源。锂离子二次电池通常可分类为圆筒型二次电池、棱柱型二次电池或袋型二次电池。圆柱形锂离子二次电池通常包括圆柱形电极组件、结合到电极组件的圆柱形罐、注入到罐中以使锂离子移动的电解质以及结合到罐的一侧以防止电解质的泄漏和电极组件的分离的盖组件。

另外，盖组件通常包括上盖、安装在上盖下面的安全孔、安装在安全孔下面的下盖、置于安全孔和下盖之间的绝缘件以及位于下盖的底表面上的子板。然而，电解质会在安全孔与绝缘件之间以及绝缘件与下盖之间泄漏，使得会降低二次电池的安全性。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种二次电池，该二次电池通过在安全孔和下盖上具有激光图案而在安全孔与绝缘件之间以及绝缘件与下盖之间具有改善的的结合力。

本发明的上述和其它方面将在本发明的示例性实施例的以下描述中进行描述，或者将通过本发明的示例性实施例的以下描述而明显。

根据本发明的实施例，二次电池包括：电极组件；壳体，容纳电极组件；盖组件，结合到壳体的顶部。盖组件包括：上盖；安全孔，位于上盖下面；下盖，位于安全孔下面；绝缘件，位于安全孔与下盖之间；子板，位于下盖的底表面上。通过使用激光束形成的激光图案位于安全孔的底表面和下盖的顶表面上。

激光图案均可以包括具有楔形形状的凹槽。

凹槽的角度可以为约60度，凹槽的深度可以为约0.05mm。

绝缘件可以通过热熔解来熔化到安全孔和下盖，突出可以位于绝缘件的与激光图案的凹槽对应的表面上。

位于安全孔上的激光图案可以具有沿着安全孔的外周边缘延伸的环形形状，激光图案可以包括第一激光图案和第二激光图案。第二激光图案可以与第一激光图案间隔开并且可以位于第一激光图案的外侧处。

第一激光图案和第二激光图案中的每个激光图案的宽度可以为约0.18mm。

第一激光图案和第二激光图案之间的距离可以为约0.8mm。

安全孔和下盖的激光图案可以位于安全孔上和下盖上的相应位置处。

安全孔和下盖均可以包括氧化物涂层，氧化物涂层可以不存在于安全孔和下盖的激光图案所位于的部分处。

绝缘件可以热熔解到不存在氧化物涂层处的激光图案。

如上所述，根据本发明的实施例的二次电池通过具有在安全孔和下盖上形成的激光图案而在安全孔与绝缘件之间以及绝缘件与下盖之间具有改善的结合力。因此，根据本发明的实施例的二次电池可以通过防止或减少电解质渗透到安全孔与绝缘件之间以及绝缘件与下盖之间的区域中机会来提供改善的安全性。

附图说明

通过参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的上述和其它方面将变得更加明显，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的二次电池的剖视图；

图2是图1中示出的盖组件的放大的剖视图；

图3是置于图2中示出的盖组件的安全孔与下盖之间的绝缘件的剖视图；

图4是图3的部分‘a’的放大的剖视图；

图5是图1至图4中示出的安全孔的剖视图；

图6是图5中示出的安全孔的俯视图；

图7是示出随时间测量的电解质浸渍试验中的电流中断装置(cid)的抗拉强度的示图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使得它们可以由本领域技术人员容易地做出和使用。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的构思。本发明将由所附权利要求及其等同物限定。

在附图中，为了清楚起见，可以夸大层和区域的厚度。同样的附图标记始终指示同样的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任意和所有组合。另外，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可以直接结合或连接到元件b，或者可以在元件a与b之间存在中间元件c，使得元件a可以间接结合或连接到元件b。

另外，这里所使用的术语仅为了描述具体实施例的目的，而不意在限制具体实施例。如这里所使用的，除非上下文清楚地另有指示，否则单数形式的“一个(种/者)”也意在包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”及其变型和/或“包含”及其变型时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。此外，当描述本发明的实施例时，“可以”的使用涉及“本发明的一个或更多个实施例”。当诸如“……中的至少一个(种/者)”的表述位于一系列元件(要素)之后时，修饰整个系列的元件(要素)，而不是修饰该系列中的个别元件(要素)。另外，术语“示例性”意在表示示例或图例。如这里所使用的，术语“使用”及其变型可以被认为分别与术语“利用”及其变型同义。

将理解的是，尽管在这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

为了便于描述，在这里可以使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下面的”、“在……上方”和“上面的”等的空间相对术语来描述如在附图中示出的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意在包含除了在附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”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”所述其它元件或特征“上方”或“之上”。因此，术语“在……下方”可以包含上方和下方两种方位。可以将装置另外定位(旋转90度或在其它方位)，并应该相应地解释这里使用的空间相对描述符。

此外，这里公开和/或叙述的任何数值范围意在包括包含在所述范围内的相同数值精度的所有子范围。例如，“1.0至10.0”的范围意在包括在所述最小值1.0与所述最大值10.0之间(并且包括所述最小值1.0和所述最大值10.0)的所有子范围，即，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，诸如以2.4至7.6为例。这里所述的任何最大数值限制意在包括包含在其中的所有较低数值限制，并且本说明书中所述的任何最小数值限制意在包括包含在其中的所有较高数值限制。因此，申请人保留修改本说明书的权利，以及包括修改权利要求书的权利，以明确地叙述包含在这里所明确叙述的范围内的任何子范围。在本说明书中意在固有地描述所有这样的范围，使得明确地叙述任何这样的子范围的修改将符合要求。

图1是根据本发明的实施例的二次电池的剖视图，图2是图1中示出的盖组件的放大的剖视图。

参照图1和图2，根据本发明的实施例的二次电池100包括：电极组件110；壳体120，容纳电极组件110；盖组件130，结合到壳体120的顶开口；衬垫190，紧密地密封壳体120和盖组件130(例如，在壳体120和盖组件130之间密封)。

电极组件110包括第一电极111、第二电极112以及置于第一电极111与第二电极112之间的隔板113。电极组件110可以通过将包括第一电极111、隔板113和第二电极112的堆叠结构以凝胶卷的构造卷绕来形成。在一些实施例中，第一电极111可以用作正电极，第二电极112可以用作负电极。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，第一电极111可以用作负电极，第二电极112可以用作正电极。电极组件110上的(例如，连接到电极组件110的顶部或从电极组件110的顶部延伸的)第一电极接线片114连接到盖组件130，电极组件110下方的(例如，连接到电极组件110的底部或从电极组件110的底部延伸的)第二电极接线片115连接到壳体120。

第一电极111通过在由金属箔(诸如铝箔)形成的第一电极集流体上涂覆第一电极活性物质(诸如过渡金属氧化物)来形成。其上没有涂覆第一电极活性物质的第一电极未涂覆部分形成在第一电极111上，第一电极接线片114附于第一电极未涂覆部分。第一电极接线片114的一端电连接到第一电极111，第一电极接线片114的另一端从电极组件110向上突出并且电连接到盖组件130。

第二电极112通过在由金属箔(诸如铜箔或镍箔)形成的第二电极集流体上涂覆第二电极活性材料(诸如石墨或碳)而形成。没有涂覆第二电极活性物质的第二电极未涂覆部分形成在第二电极112上，第二电极接线片115附于第二电极未涂覆部分。第二电极接线片115的一端电连接到第二电极112，第二电极接线片115的另一端从电极组件110向下突出，并且电连接到壳体120的底表面。

隔板113位于第一电极111与第二电极112之间，以在使锂离子移动的同时防止第一电极111与第二电极112之间电短路。隔板113可以由聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或pe和pp的复合膜制成。

壳体120包括侧表面板121和底表面板122，侧表面板121是具有一定直径(例如，预定直径)的圆柱体以形成其中容纳电极组件110的空间，底表面板122密封侧表面板121的底部或底端。壳体120的顶开口构造成在电极组件110插入到壳体120中之后闭合。另外，减小或防止电极组件110移动的珠缘部123形成在壳体120的顶部。另外，用于固定盖组件130和衬垫190的卷边部分124形成在壳体120的最顶部。

盖组件130包括：上盖140；安全孔150，安装在上盖140下面；下盖170，安装在安全孔150下面；绝缘件160，置于安全孔150与下盖170之间；子板180，固定到下盖170的底表面并电连接到第一电极接线片114。在盖组件130中，电流中断装置(cid)包括安全孔150、子板180和将安全孔150与子板180部分地彼此连接的连接部(例如，由安全孔150、子板180和连接部构成)。安全孔150通过绝缘件160与子板180电绝缘。连接部可以通过将安全孔150和子板180彼此焊接来形成。

上盖140具有凸起地形成并且被构造为电连接到外部电路的顶部。上盖140具有气体排出开口141(例如，气体排出孔)，气体排出开口141形成为提供壳体120中产生的内部气体可以通过其排出的路径。上盖140电连接到电极组件110，并将由电极组件110产生的电流传输到外部电路。

安全孔150具有与上盖140对应的圆形形状(例如，安全孔150是圆形面板体)。向下突出的突出151形成在安全孔150的中心处(例如，在大致中心处)。安全孔150通过穿过下盖170中的开口171(例如，通孔)的突出151电连接到被固定到下盖170的底表面的子板180。在一些实施例中，安全孔150的突出151和子板180可以通过激光焊接、超声波焊接、电阻焊接或其等同物来彼此焊接。此外，用于引导(例如，用于启动)安全孔150破裂的凹口152形成在突出151的外周边缘上或沿着突起151的外周边缘形成。

安全孔150的外周边缘被安装成与上盖140的除了上盖140的向上突出部之外的部分紧密接触。例如，安全孔150的外周边缘和上盖140的外周边缘彼此接触。安全孔150构造为在当壳体120中产生异常压力时中断电流流动的同时，从壳体120排放内部气体。当壳体120的内部压力超过安全孔150的操作压力(例如，破裂压力)时，突出151由于通过下盖170中的气体排出开口172(例如，气体排出孔)排出的气体而向上升高，并且与子板180电断开。在一些实施例中，突出151的焊接部断裂，并且安全孔150和子板180彼此电断开。如果壳体120的内部压力超过比安全孔150的操作压力高的破裂压力，则安全孔150的凹口152破裂，从而防止二次电池100爆炸或减少二次电池100会爆炸的机会。

置于安全孔150与下盖170之间的绝缘件160使安全孔150与下盖170彼此绝缘。例如，绝缘件160置于安全孔150的外周边缘与下盖170的外周边缘之间。绝缘件160可以由诸如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的树脂材料制成。

下盖170具有圆形形状(例如，下盖170是圆形面板体)。开口171形成在下盖170的中心处(例如，在大致中心处)，安全孔150的突出151穿过开口171。另外，气体排出开口172形成在下盖170的一部分处，并且当在壳体120中产生过度的内部压力时，内部气体通过气体排出开口172排出。在一些实施例中，安全孔150的突出151由于通过气体排出开口172排出的气体而上升，使得突起151可以与子板180分开。

子板180位于下盖170的下面。子板180焊接在第一电极接线片114与安全孔150的突出151之间，突出151穿过下盖170中的开口171。因此，子板180将第一电极接线片114与安全孔150彼此电连接。如果壳体120的内部压力增加，则安全孔150的突出151可以上升，使得子板180可以与安全孔150电断开。

衬垫190安装在壳体120的顶开口中。例如，衬垫190紧密地附于上盖140和安全孔150的外周边缘与壳体120的顶开口之间的区域。衬垫190可以防止盖组件130与壳体120分开或者可以减少盖组件130与壳体120分开的机会。

图3是置于安全孔与下盖之间的绝缘件的剖视图，图4是图3的部分‘a’的放大的剖视图，图5是安全孔的剖视图。

参照图3至图5，激光图案155和175分别形成在安全孔150的底表面和下盖170的顶表面上，绝缘件160置于安全孔150与下盖170之间。例如，绝缘件160置于安全孔150的激光图案155与下盖170的激光图案175之间，并且通过热熔解来熔化到激光图案155和175中，从而改善安全孔150与下盖170之间的结合力。在这种情况下，通过热熔解形成的绝缘件可以具有突出，所述突出可以位于绝缘件的与激光图案的凹槽对应的表面上。在一些实施例中，绝缘件160具有环形形状(例如，具有大致环形形状)，绝缘件160具有平坦的顶表面和底表面，以置于安全孔150和下盖170之间。此后，当为了将安全孔150和下盖170彼此结合的目的而将热量施加到安全孔150和下盖170的外周边缘时，绝缘件160熔化(例如，融化)并且渗透到激光图案155和175中以被熔接到安全孔150和下盖170。因此，绝缘件160的顶表面和底表面变形，以与激光图案155和175一致。例如，与激光图案155和175对应的突出形成在绝缘件160的顶表面和底表面上。

第一激光图案155a和第二激光图案155b形成在安全孔150的底表面上。另外，第一激光图案175a和第二激光图案175b形成在下盖170的顶表面上。在一些实施例中，第一激光图案155a和第二激光图案155b以及第一激光图案175a和第二激光图案175b以相同或基本相同的方式分别形成在安全孔150和下盖170的相应位置处。因此，下面的描述将主要集中在形成在安全孔150上的第一激光图案155a和第二激光图案155b。

激光图案155形成在安全孔150的底表面上。例如，激光图案155形成在安全孔150的外周边缘的底表面上，例如，形成在安全孔150的与上盖140接触的部分上。激光图案155通过将激光束照射到安全孔150的底表面上来形成。激光图案155包括：第一激光图案155a，形成为靠近安全孔150的中心；第二激光图案155b，与第一激光图案155a间隔开(例如，分隔开)并且位于第一激光图案155a的外侧(例如，外部)处。如图6中所示，第一激光图案155a和第二激光图案155b是环形的(例如，近似环形的)并且同心地形成。例如，第一激光图案155a形成在安全孔150的外周边缘的内部处，第二激光图案155b形成在安全孔150的外周边缘的外部处。例如，第一激光图案155a可以具有约10.7mm至约11.3mm范围内的直径，第二激光图案155b可以具有约12.3mm至约12.9mm范围内的直径。

另外，如图4中所示，第一激光图案155a和第二激光图案155b是从安全孔150的表面向内凹进的凹槽。此外，第一激光图案155a和第二激光图案155b中的每个包括具有楔形形状(例如，‘v’形)的一个或更多个凹槽。虽然图4中示出的实施例包括形成在每个激光图案中的四个凹槽，但是可以在每个激光图案中形成多于或少于四个凹槽。另外，由凹槽形成的角度(α)可以是大约60度(例如，凹槽的底部可以形成大约60度的角度)。

第一激光图案155a与第二激光图案155b之间的距离d1为约0.8mm。另外，第一激光图案155a和第二激光图案155b中的每个的宽度d2为大约0.18mm。如果宽度d2小于约0.18mm，则绝缘件160会不足够大以在安全孔150和下盖170之间提供增大的结合力(或者会提供减小的结合力)。

此外，激光图案155具有约0.05mm的深度t1。如果激光图案155的深度t1小于约0.05mm，则相对少量的绝缘件160会熔化到激光图案155中，从而减小了安全孔150与下盖170之间的结合力。另外，如果激光图案155的深度t1大于约0.05mm，则绝缘件160会不充分地熔化到激光图案155中，从而在安全孔150与绝缘件160之间产生空的空间。在这种情况下，电解质会渗透到空的空间中，从而减小安全孔150与下盖170之间的结合力。

因为形成在下盖170的表面上的激光图案175具有与形成在安全孔150的表面上的激光图案155的形状相同或基本相同的形状，所以可以不给出其详细描述。

使用激光束形成激光图案155和175以具有非常精细地形成的图案。如上所述，激光图案155和175中的每个具有相对小的宽度(例如，大约0.18mm)，在一些实施例中，激光图案155和175中的每个包括多个凹槽。因此，安全孔150与绝缘件160之间以及绝缘件160与下盖170之间的电解质渗透路径相对长，从而减少了电解质渗透到安全孔150与绝缘件160之间以及绝缘件160与下盖170之间的区域中。通常，如果通过使用模具在安全孔和/或下盖上形成成型图案，则每个成型图案将具有比激光图案155和175中的每个大的宽度，从而使电解质容易地渗透到安全孔和/或下盖与绝缘件之间的区域中。然而，根据本发明的实施例，通过使用激光束在安全孔150和下盖170的表面上形成精细地形成的激光图案155和175，增加了安全孔150与绝缘件160之间以及绝缘件160与下盖170之间的结合力，从而防止了电解质渗透到安全孔150与绝缘件160之间以及绝缘件160与下盖170之间的区域中。因此，改善了根据本发明的实施例的二次电池100的安全性。

在一些实施例中，安全孔150由金属(例如，铝)制成。当由铝制成的安全孔150暴露于空气中时，安全孔150被氧化以在其表面上形成薄的氧化物涂层150a。当通过将激光束照射到安全孔150上形成激光图案155时，氧化物涂层150a被照射的激光束去除。例如，氧化物涂层150a不存在于安全孔150的形成有激光图案155的区域中。同样，在一些实施例中，下盖170也可以由铝制成。因此，薄的氧化物涂层170a形成在下盖170的表面上，并且当通过将激光束照射到下盖170上形成激光图案175时氧化物涂层170a被去除。例如，氧化物涂层170a不存在于下盖170的形成有激光图案175的区域中。因此，绝缘件160热熔解到去除了氧化物涂层150a和170a的激光图案155和175中，从而进一步改善了安全孔150与下盖170之间的结合力。

图7是示出随时间测量的电解质浸渍试验中的电流中断装置(cid)的抗拉强度的示图。

在对比例中，二次电池包括通过使用模具在安全孔和/或下盖的表面上形成的图案。在示例中，二次电池包括通过使用激光束在安全孔和下盖的表面上形成的激光图案。对任意的二次电池执行测试，以测量它们随时间的抗拉强度。

如图7中所示，在浸入电解质中约30分钟(0.5小时)后，对比例中的电流中断装置(cid)的抗拉强度减小至小于3n。相比之下，根据本发明的实施例的电流中断装置(cid)的抗拉强度即使在浸入电解质中约120天后也保持在约100n或更大。例如，当根据本发明的实施例通过使用激光束在安全孔150和下盖170中形成激光图案155和175时，可以防止电解质渗入安全孔150与绝缘件160之间以及绝缘件160与下盖170之间的区域中(或减少了量的电解质可以渗入安全孔150与绝缘件160之间以及绝缘件160与下盖170之间的区域中的电解质的量)，从而改善了安全孔150与绝缘件160之间以及绝缘件160与下盖170之间的结合力。

虽然已经具体示出和描述了根据本发明的示例性实施例的二次电池，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，在这里可以做出形式和细节上的各种变化。