二次电池的制作方法

二次电池
1.本技术要求于2021年6月30日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0085717号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
2.本公开的实施例涉及一种二次电池。


背景技术：

3.锂离子二次电池由于其高操作电压和每单位重量的高能量密度的优点而用作例如混合动力车辆或电动车辆以及便携式电子装置的电源。
4.这种二次电池可以按形状被分类为圆柱形二次电池、棱柱形二次电池或袋形二次电池。例如，圆柱形二次电池通常由圆柱形电极组件、电极组件结合到的圆柱形罐、注入到罐中以使锂离子可以移动的电解质以及结合到罐的一侧以防止电解质泄漏和防止电极组件分离的盖组件组成。
5.在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景技术的理解，因此其可能包含不构成现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本公开的一个或更多个实施例提供了一种二次电池，当振动或冲击被施加时，所述二次电池能够防止(或基本上防止)在电极组件与集流板之间的焊接区域、集流板与罐之间的焊接区域和/或集流板与盖组件之间的焊接区域处发生分离现象。
7.根据本公开的一个或更多个实施例的二次电池可以包括：圆柱形罐；电极组件，在圆柱形罐中并且包括从电极组件的一侧沿着圆柱形罐的纵向方向延伸的多个第一基底接线片和从电极组件的相对侧沿着圆柱形罐的纵向方向延伸的多个第二基底接线片；盖组件，密封圆柱形罐；第一集流板，将所述多个第一基底接线片电连接到圆柱形罐；以及第二集流板，与圆柱形罐绝缘并且将所述多个第二基底接线片电连接到盖组件。
8.在一个或更多个实施例中，第一集流板可以包括：圆形的第一基体构件；多个第一悬臂梁，均具有固定到第一基体构件的外围的一端和向内延伸的另一端，并且所述多个第一基底接线片焊接到第一悬臂梁；以及第一中心部，在第一基体构件的中心处并且焊接到圆柱形罐。
9.根据本公开的一个或更多个实施例，当振动或冲击被施加时，电极组件的第一基底接线片和第一集流板的第一悬臂梁之间的焊接区域的移动方向与第一集流板的第一中心部和圆柱形罐之间的焊接区域的移动方向可以彼此不同(可以彼此独立地移动)，从而防止(或基本上防止)焊接区域的分离现象。
10.在一个或更多个实施例中，还可以包括第一基体构件与第一悬臂梁之间的第一狭缝。
11.根据本公开的一个或更多个实施例，通过包括第一狭缝，每个第一悬臂梁的另一
端可以更自由地移动，从而更有效地防止(或基本上防止)第一集流板与焊接区域(或在焊接区域处)的分离现象。
12.在一个或更多个实施例中，第一悬臂梁可以具有马蹄形形状，并且第一狭缝可以具有c形形状。
13.在一个或更多个实施例中，第二集流板可以包括：圆形的第二基体构件；多个第二悬臂梁，均具有固定到第二基体构件的外围的一端和向内延伸且自由的另一端，所述多个第二基底接线片焊接到所述多个第二悬臂梁；以及第二中心部，在第二基体构件的中心处，并且连接到盖组件的引线接线片焊接到第二中心部。
14.根据本公开的这些实施例，当振动或冲击被施加时，电极组件的第二基底接线片和第二集流板的第二悬臂梁之间的焊接区域的移动方向与第二集流板的第二中心部和盖组件(引线接线片)之间的焊接区域的移动方向可以彼此不同(可以彼此独立地移动)，从而防止(或基本上防止)焊接区域的分离现象。
15.在一个或更多个实施例中，还可以包括在第二基体构件与第二悬臂梁之间的第二狭缝。
16.根据本公开的这些实施例，通过包括第二狭缝，每个第二悬臂梁的另一端可以更自由地移动，从而更有效地防止(或基本上防止)第二集流板与焊接区域(或在焊接区域处)的分离现象。
17.在一个或更多个实施例中，第二悬臂梁可以具有马蹄形形状，并且第二狭缝可以具有c形形状。
18.在一个或更多个实施例中，第二基体构件还可以包括：绝缘层，在圆柱形罐的侧壁处，以使第二基体构件与圆柱形罐绝缘。
19.根据本公开的一个或更多个实施例，通过包括绝缘层，可以防止(或基本上防止)第二集流板与圆柱形罐之间的不希望的电连接。
附图说明
20.图1a、图1b和图1c分别是示出根据本公开的一个或更多个实施例的二次电池的透视图、剖视图和分解透视图。
21.图2是示出根据本公开的一个或更多个实施例的二次电池的一部分的剖面透视图。
22.图3a和图3b是示出根据本公开的一个或更多个实施例的二次电池中的集流体的焊接区域和应力方向的透视图。
具体实施方式
23.在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。
24.提供本公开的示例以向本领域技术人员更完整地解释本公开，并且以下示例可以以各种其他形式修改。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于在此阐述的示例(或示例性)实施例。相反，提供这些示例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传达本公开的方面和特征。
25.此外，在附图中，为了简洁和清楚，夸大了各种组件的尺寸或厚度。同样的附图标
记始终表示同样的元件。如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。此外，将理解的是，当元件a被称为“在”元件b“上”、“连接到”或“结合到”元件b时，元件a可以直接在元件b上、直接连接到或结合到元件b，或者元件a与元件b之间可以存在居间元件c，使得元件a与元件b上彼此间接位于另一者上、彼此间接连接或结合。此外，还将理解的是，当元件或层被称为“在”两个元件或层“之间”时，该元件或层可以是所述两个元件或层之间的唯一元件或层，或者也可以存在一个或更多个居间元件或层。
26.在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本公开。如在此使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也旨在包括复数形式。还将理解的是，术语“包括”、“包含”和/或其变型在本说明书中使用时，说明存在所陈述的特征、数目、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除不排除存在或附加一个或更多个其他特征、数目、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
27.将理解的是，尽管在此可以使用术语第一、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的限制。这些术语仅用于将一个构件、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，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分。
28.为了便于描述，在此可以使用例如“在
……
之下”、“在
……
下方”、“下”、“在
……
上方”、“上”等的空间相对术语来描述如图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解的是，除了涵盖图中示出的方位之外，空间相对术语还旨在涵盖装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的元件或特征被翻转，则被描述为“在”其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为“在”其他元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“在
……
下方”可以涵盖在
……
上方和在
……
下方两种方位。
29.如在此使用的，术语“基本上”、“约”和类似术语用作近似术语而不用作程度术语，并且旨在考虑本领域普通技术人员将认识到的测量或计算值的固有偏差。另外，在描述本公开的实施例时，“可以”的使用涉及“本公开的一个或更多个实施例”。如在此使用的，术语“使用”和其变型可以被认为分别与术语“利用”和其变型同义。此外，术语“示例性”旨在涉及示例或图示。
30.除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解的是，术语(诸如在常用词典中定义的术语)应该被解释为具有与他们在相关领域和/或本说明书的上下文中的含义一致的含义，并且不应该以理想化或过于形式化的含义来解释，除非在此明确地如此定义。
31.图1a、图1b和图1c分别是示出根据本公开的一个或更多个实施例的二次电池的透视图、剖视图和分解透视图，图2是示出根据本公开的一个或更多个实施例的二次电池的一部分的剖面透视图。
32.在图1a、图1b、图1c和图2示出的示例中，二次电池100可以包括圆柱形罐110、圆柱形电极组件120、第一集流板130、第二集流板140和盖组件150。
33.在一个或更多个实施例中，二次电池100还可以包括使圆柱形罐110与盖组件150绝缘的绝缘垫圈160。在一个或更多个实施例中，二次电池100还可以包括结合到电极组件
120的中心销170(可选的)。
34.圆柱形罐110可以包括基本上圆形的底部111和从底部111在向上方向上延伸合适的(例如，预定的)长度的侧部112。在一个或更多个实施例中，在二次电池的组装工艺期间，圆柱形罐110的上部可以是敞开的。因此，在二次电池组装工艺期间，电极组件120、第一集流板130和第二集流板140可以集成为一个结构，然后插入到圆柱形罐110中。在一个或更多个实施例中，可以在稍后阶段将电解质注入到圆柱形罐110中。
35.在一个或更多个实施例中，圆柱形罐110可以包括或被称为壳、外壳或壳体。在一个或更多个实施例中，圆柱形罐110可以由钢、钢合金、镀镍钢、镀镍钢合金、铝和/或铝合金制成(或可以包括钢、钢合金、镀镍钢、镀镍钢合金、铝和/或铝合金)。在一个或更多个实施例中，圆柱形罐110可以包括在盖组件150的下部处向内凹陷的卷边部113以及在盖组件150的上部处向内弯曲的压接部114，以防止(或基本上防止)盖组件150向外部分离。
36.圆柱形电极组件120可以被容纳在圆柱形罐110中。电极组件120可以包括第一电极板121、第二电极板122以及隔膜123，第一电极板121涂覆有第一电极活性物质(例如，诸如石墨、碳、硅和/或其他合适材料的负极活性物质)，第二电极板122涂覆有第二电极活性物质(例如，过渡金属氧化物(诸如licoo2、linio2、limn2o4和/或其他合适材料的正极活性物质))，隔膜123位于第一电极板121与第二电极板122之间以防止(或基本上防止)电短路并且仅使锂离子能够移动。第一电极板121、第二电极板122和隔膜123可以以堆叠状态被卷绕为大致圆柱形形状。在一个或更多个实施例中，第一电极板121可以包括铜(cu)箔和/或镍(ni)箔，第二电极板122可以包括铝(al)箔。在一个或更多个实施例中，隔膜123可以包括聚乙烯隔膜(pes)、聚丙烯隔膜(pps)、陶瓷涂覆隔膜(ccs)、聚合物涂覆隔膜(pcs)、多层涂覆隔膜(mcs)和/或多功能隔膜(mfs)。
37.在一个或更多个实施例中，多个第一基底接线片124(例如，负电极未涂覆部接线片)可以设置在第一电极板121上(或在第一电极板121处)以向下突出并延伸合适的(例如，预定的)长度，多个第二基底接线片125(例如，正电极未涂覆接线片)可以设置在第二电极板122上(或在第二电极板122处)以向上突出并延伸合适的(例如，预定的)长度。在一个或更多个实施例中，第一基底接线片124和第二基底接线片125突出和延伸的方向可以与圆柱形罐110和/或圆柱形电极组件120的纵向方向相同，当第一基底接线片124突出和延伸的方向被定义为第一方向时，第二基底接线片125突出和延伸的方向可以被定义为与第一方向相反的第二方向。在一个或更多个实施例中，第一基底接线片124可以包括或被称为负极未涂覆部接线片或负极接线片。在一个或更多个实施例中，第二基底接线片125可以包括或被称为正电极未涂覆部接线片或正电极接线片。在一个或更多个实施例中，第一基底接线片124可以包括铜和/或镍，第二基底接线片125可以包括铝。
38.在本公开的一个或更多个实施例中，多个第一基底接线片124和多个第二基底接线片125设置在电极组件120上(或在电极组件120处)，从而提供实现(或能够具有)低电阻和高输出而没有容量损失的二次电池。在一个或更多个实施例中，第一基底接线片124和第二基底接线片125在没有基底冲压工艺的情况下设置为第一未涂覆部和第二未涂覆部，从而防止(或基本上防止)电极组件120的变形(即，圆度的减小)或破裂。
39.此外，电极组件120的第一基底接线片124可以电连接(例如，焊接)到下面将更详细描述的第一集流板130，并且电极组件120的第二基底接线片125可以连接到下面将更详
细描述的第二集流板140。在一个或更多个实施例中，第一集流板130可以电连接到圆柱形罐110，并且第二集流板140可以电连接到盖组件150。因此，圆柱形罐110可以作为负极，盖组件150可以作为正极。当然，圆柱形罐110与盖组件150的连接关系可以颠倒，为此，圆柱形罐110可以作为正极，盖组件150可以作为负极。
40.第一集流板130可以将设置在电极组件120中(或在电极组件120处)的多个第一基底接线片124电连接到圆柱形罐110的底部111。在一个或更多个实施例中，第一集流板130可以包括或被称为第一集流体或第一集流体构件。在一个或更多个实施例中，例如如图1c中所示，第一集流板130可以包括第一基体构件131、多个第一悬臂梁132、第一中心部133和多个第一狭缝134。
41.第一基体构件131可以设置为大致圆盘形状。
42.第一悬臂梁132中的每个可以设置为使得一端固定到第一基体构件131的外围(例如，外周)，并且向内延伸的另一端是自由的。在一个或更多个实施例中，第一悬臂梁132可以包括第一悬臂梁132的一端的宽度相对小而另一端的宽度相对大的马蹄形形状。此外，第一基底接线片124可以沿着第一悬臂梁132的纵向方向焊接。在一个或更多个实施例中，焊接区域(例如，用于通过激光束焊接的区域)可以沿着第一悬臂梁132的纵向方向设置。在一个或更多个实施例中，第一悬臂梁132可以排列在第一中心部133的外侧，并且第一悬臂梁132的数量可以是约2个至约6个。
43.第一中心部133可以大致设置在第一基体构件131的中心处。圆柱形罐110的底部111可以焊接到第一中心部133。在一个或更多个实施例中，焊接区域(例如，用于通过电阻焊接或超声波焊接进行焊接的区域)可以设置在第一中心部133中。
44.多个第一狭缝134可以设置在第一悬臂梁132与第一基体构件131中的第一中心部133之间。在一个或更多个实施例中，第一狭缝134可以具有近似c形的形状。在一个或更多个实施例中，第一狭缝134可以沿着第一悬臂梁132的外围(例如，外周)设置，或者可以沿着第一中心部133的外围(例如，外周)设置。在一个或更多个实施例中，多个第一狭缝134可以通过激光束、切割器和/或冲压设置在第一基体构件131的一些区域处。
45.在一个或更多个实施例中，第一集流板130可以包括铝、铝合金、镍、镍合金、铜和/或铜合金。
46.第二集流板140用于将设置在电极组件120中(或电极组件120处)的多个第二基底接线片125电连接到盖组件150。在一个或更多个实施例中，第二集流板140可以包括或被称为第二集流体或第二集流体构件。在一个或更多个实施例中，引线接线片149可以焊接在第二基底接线片125与盖组件150之间。第二集流板140可以包括第二基体构件141、多个第二悬臂梁142、第二中心部143、多个第二狭缝144和绝缘层145。
47.第二基体构件141可以设置为大致圆盘形状。
48.多个第二悬臂梁142中的每个可以设置成使得一端固定到第二基体构件141的外围(例如，外周)，并且向内延伸的另一端是自由的。在一个或更多个实施例中，第二悬臂梁142可以包括第二悬臂梁142的一端的宽度相对小而另一端的宽度相对大的马蹄形形状。此外，多个第二基底接线片125可以沿着第二悬臂梁142的纵向方向焊接。在一个或更多个实施例中，焊接区域(例如，用于通过激光束焊接的区域)可以沿着第二悬臂梁142的纵向方向设置。在一个或更多个实施例中，第二悬臂梁142可以排列在第二中心部143的外侧，并且第
二悬臂梁142的数量可以是约2个至约6个。
49.第二中心部143可以大致设置在第二基体构件141的中心处。引线接线片149可以焊接到第二中心部143。在一个或更多个实施例中，焊接区域(例如，用于通过超声能量焊接的区域)可以设置在第二中心部143中。
50.多个第二狭缝144可以设置在第二悬臂梁142与第二基体构件141中的第二中心部143之间。在一个或更多个实施例中，第二狭缝144可以包括近似c形的形状。在一个或更多个实施例中，第二狭缝144可以沿着第二悬臂梁142的外围(例如，外周)设置，或者可以沿着第二中心部143的外围(例如，外周)设置。在一个或更多个实施例中，多个第二狭缝144可以通过激光束、切割器和/或冲压设置在第二基体构件141的一些区域处。
51.绝缘层145可以设置在第二基体构件141的侧表面和从侧表面延伸的上表面的局部区域(例如，一部分)上(或在第二基体构件141的侧表面和从侧表面延伸的上表面的局部区域(例如，一部分)处)。因此，第二基体构件141的侧表面可以通过绝缘层145与圆柱形罐110的侧部112绝缘，并且第二基体构件141的上表面的局部区域(例如，一部分)可以与圆柱形罐110的卷边部113绝缘。在一个或更多个实施例中，绝缘层145可以包括聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯和/或金属氧化物层。在一个或更多个实施例中，绝缘层145可以具有约25μm至约100μm的厚度。
52.在一个或更多个实施例中，第二集流板140可以包括铝、铝合金、镍、镍合金、铜和/或铜合金。在一个或更多个实施例中，当第二集流板140由铝制成时，绝缘层145可以是阳极化层。
53.盖组件150可以包括设置有多个通孔151a的上盖151、安装在上盖151下方的安全板153、安装在安全板153下方的连接环155、结合到连接环155并且设置有第一通孔156a和第二通孔156b的下盖156以及固定到下盖156的下部并且电连接到引线接线片149的子板157。
54.当由于圆柱形罐110内部的过充电而发生异常内部压力时，设置在上盖151中的通孔151a和设置在下盖156中的通孔156b用于将内部气体排放到外部。当然，由于内部压力，安全板153首先在向上方向上反转，因此安全板153与子板157电分离，然后安全板153破裂并且使内部的气体释放到外部。
55.在一个或更多个实施例中，绝缘垫圈160以基本上圆环形形状围绕(或环绕)上盖151、安全板153、连接环155和下盖156，并且用于使这些部件与圆柱形罐110的侧部112电绝缘。绝缘垫圈160被构造为基本上被压缩在设置在侧部112上(或在侧部112处)的卷边部113与圆柱形罐110的压接部114之间。在一个或更多个实施例中，绝缘垫圈160可以包括耐热树脂。在一个或更多个实施方式中，耐热树脂可以包括选自聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚酰亚胺(pi)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚碳酸酯(pc)和聚苯乙烯(ps)中的一种或更多种。
56.中心销170具有中空圆管形状，并且可以大致结合到电极组件120的中心。在一个或更多个实施例中，中心销170可以由钢、钢合金、镀镍钢、镀镍钢合金、铝、铝合金和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯制成(或可以包括前述材料)。
57.中心销170可以具有与第一集流板130的第一中心部133接触的下端以及与第二集流板140的第二中心部143接触的上端。在此，为了防止(或基本上防止)由于中心销170而在第一集流板130与第二集流板140之间发生电短路，可以分别在中心销170的上端和下端上
(或在中心销170的上端和下端处)进一步设置绝缘层。中心销170用于在电池的充电和放电期间抑制电极组件120的变形，并且用作二次电池100内部产生的气体的通道。在一个或更多个实施例中，可以省略中心销170。
58.在一个或更多个实施例中，可以将电解质注入到圆柱形罐110中，电解质用于使在充电和放电期间通过电池内部的第一电极板121和第二电极板122中(或电池内部的第一电极板121和第二电极板122处)的电化学反应产生的锂离子能够移动。电解质可以是作为锂盐和高纯度有机溶剂的混合物的非水性有机电解质。在一个或更多个实施例中，电解质可以是使用聚合物电解质或固体电解质的聚合物。
59.在本公开的一个或更多个实施例中，第一集流板130的第一悬臂梁132焊接到电极组件120的第一基底接线片124，并且第一集流板130的第一中心部133焊接到圆柱形罐110的底部111，从而在振动或冲击作用于二次电池100时防止(或基本上防止)电极组件120与第一集流板130之间的(设置在第一悬臂梁132的上表面上的(或在第一悬臂梁132的上表面处的))焊接区域和/或圆柱形罐110与第一集流板130之间的(设置在第一中心部133的下表面上的(或在第一中心部133的下表面处的))焊接区域分离。换句话说，第一悬臂梁132的焊接区域和第一中心部133的焊接区域可以彼此弹性/独立地自由移动，因此可以防止(或基本上防止)焊接区域的分离现象。
60.此外，在本公开中，第二集流板140的第二悬臂梁142焊接到第二基底接线片125，并且第二集流板140的第二中心部143焊接到盖组件150，从而在振动或冲击作用于二次电池100时防止(或基本上防止)电极组件120与第二集流板140之间的(设置在第二悬臂梁142的下表面上的(或在第二悬臂梁142的下表面处的))焊接区域和/或盖组件150与第二集流板140之间的(设置在第二中心部143的上表面上的(或在第二中心部143的上表面处的))焊接区域分离。换句话说，第二悬臂梁142的焊接区域和第二中心部143的焊接区域可以彼此弹性/独立地自由移动，因此可以防止(或基本上防止)焊接区域的分离现象。
61.图3a和图3b是示出根据本公开的一个或更多个实施例的二次电池中的集流器的焊接区域和应力方向的透视图。在此，将通过示例的方式描述第一集流板130。
62.在图3a示出的示例中，第一集流板130包括多个第一悬臂梁132和一个第一中心部133，并且焊接区域132a和133a可以分别设置在第一悬臂梁132和第一中心部133中。在一个或更多个实施例中，焊接区域132a可以沿着多个第一悬臂梁132的纵向方向设置，因此可以被固定到电极组件120的第一基底接线片124。在一个或更多个实施例中，焊接区域133a可以设置在第一中心部133的中心中，以与罐110的底部111固定。
63.在图3b中，箭头指示应力方向。在如图3b中所示的示例中，第一集流板130的第一悬臂梁132和第一中心部133可以沿相反的方向移动。例如，第一悬臂梁132可以大致在向下的方向上移动，而第一中心部133可以大致在向上的方向上移动。这是因为第一悬臂梁132和第一中心部133都具有沿着第一基体构件131的外围(例如，外周)固定的一端。换句话说，第一悬臂梁132具有固定到第一基体构件131的外围区域(例如，外周区域)的一端，第一中心部133具有固定到第一基体构件131的外围区域(例如，外周区域)的相对区域，因此第一悬臂梁132和第一中心部133会沿相反的方向移动。换句话说，第一悬臂梁132的移动和第一中心部133的移动互不干扰。因此，不会发生或者很少会发生设置到第一悬臂梁132的焊接区域132a和设置到第一中心部133的焊接区域133a的分离现象。第二集流板140也可以以与
第一集流板130相同的方式操作。
64.如上所述，本公开提供了一种二次电池，所述二次电池能够在振动或冲击被施加时防止(或基本上防止)电极组件与集流板之间的焊接区域、集流板与罐之间的焊接区域和/或集流板与盖组件之间的焊接区域的分离现象。
65.尽管描述了前述实施例用于实施根据本公开的二次电池，但是本公开不限于此，并且本领域技术人员将理解的是，在不脱离由所附权利要求及其相应等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。