CN112449733B - 具有多层电池壳体的圆柱形二次电池及其制造方法 - Google Patents

具有多层电池壳体的圆柱形二次电池及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112449733B
CN112449733B CN202080002282.2A CN202080002282A CN112449733B CN 112449733 B CN112449733 B CN 112449733B CN 202080002282 A CN202080002282 A CN 202080002282A CN 112449733 B CN112449733 B CN 112449733B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery case
sheet
welding
negative electrode
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080002282.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112449733A (zh
Inventor
张宰荣
朴韩泉
李镇贤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of CN112449733A publication Critical patent/CN112449733A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112449733B publication Critical patent/CN112449733B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643—Cylindrical cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/167—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by crimping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/171—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids using adhesives or sealing agents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有多层电池壳体的二次电池及其制造方法，更具体地，公开了如下所述的具有多层电池壳体的二次电池及其制造方法，该二次电池包括：电极组件，其包括正极、负极、插置于正极与负极之间的隔膜、一侧连接到正极的正极接头以及一侧连接到负极的负极接头；盖组件，其包括电流中断装置、安全排气口和顶盖，电流中断装置被配置为当二次电池中的压力增加时中断电流，电流中断装置位于电极组件的上部，安全排气口连接到电流中断装置的上端，顶盖形成为向上突出的形状，顶盖的外周表面的下表面与安全排气口的外周表面的上表面接触；以及电池壳体，其被配置为将电极组件和盖组件容纳在电池壳体中，其中电池壳体包括与电极组件相邻设置的内层和由表现出比内层低的导热率的材料制成的外层，内层和外层设置有焊接部分，在焊接部分处仅内层和外层的预定区域通过焊接固定，由此可以确保焊接的可靠性并提供高输出的二次电池。

Description

具有多层电池壳体的圆柱形二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有多层电池壳体的圆柱形二次电池及其制造方法，更具体地，涉及如下所述的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池以及制造该二次电池的方法，所述多层电池壳体被配置为使得仅对由包括铜材料和镍材料的不同种类的金属制成的片材的预定区域进行超声焊接以用作用于电池壳体的片材，并且使负极接头由铜制成(其是与电池壳体的内层相同种类的金属)，由此可以确保焊接的可靠性并提供高输出的二次电池。
背景技术
随着移动装置的不断发展和对移动装置的需求的增加，能够充电和放电的二次电池已经被用作各种移动装置的能源。此外，作为电动车辆和混合动力车辆的能源，二次电池也引起了相当大的关注，它们已经被提出作为使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆的替代品。
基于电池壳体的形状，二次电池被分类为具有安装在圆柱形金属罐中的电极组件的圆柱形电池、具有安装在棱柱形金属罐中的电极组件的棱柱形电池、以及具有安装在由铝层压片材制成的袋形壳体中的电极组件的袋形电池。
安装在电池壳体中的电极组件是发电元件，该发电元件被配置为具有包括正极、负极和插置在正极与负极之间的隔膜的结构并且能够被充电和放电。电极组件被分类为果冻型电极组件或堆叠型电极组件，果冻型电极组件被配置为具有这样的结构：在该结构中，在隔膜被设置在正极和负极之间的状态下，涂覆了活性材料的长片式正极和长片式负极被卷绕；堆叠型电极组件被配置为具有这样的结构：在该结构中，具有预定尺寸的多个正极和具有预定尺寸的多个负极在隔膜被分别设置在正极和负极之间的状态下依次堆叠。果冻型电极组件的优点在于易于制造果冻型电极组件，并且果冻型电极组件具有高的单位重量能量密度。
同时，在这种二次电池中，从负极延伸的负极接头通过电阻焊接被焊接到电池壳体内侧的下表面。通常通过将第一焊条***到电极组件的芯中以便接触负极接头并且在第二焊条在与第一焊条相对的位置处与电池壳体下端的外表面紧密接触的状态下将电流施加到第二焊条来执行电阻焊接。在多个导体彼此接触的情况下，由于接触电阻而产生热量，并且通过热量执行焊接。当接触电阻增加时，在接触部分会产生更大量的热量。当导体之间的接触面积减小时，接触电阻增加。一般的圆柱形二次电池的电池壳体下端的内表面和二次电池的负极接头是光滑和平坦的，由此接触电阻低，因此可焊性降低。
与此相关，专利文献1公开了一种圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池被配置为使得在电池壳体的下表面板上形成突出部，以便在负极接头与电池壳体接触时增加接触电阻，由此可以容易地焊接负极接头，但是缺点在于，负极接头由于位于电池壳体的下表面板和负极接头之间的熔合表面处的突出部分而变形，由此可能发生波纹现象。
此外，尽管负极接头形成为具有浮雕结构以便焊接由具有低电阻的金属制成的负极接头，由此改善了焊接加工性，但是当将由低电阻材料制成的负极接头焊接到具有相对高电阻的电池壳体时产生的热量相当小，由此不可能将加工性确保到优选水平，并且可能制造出具有焊接缺陷的多个二次电池。
专利文献2公开了一种二次电池，该二次电池包含具有包括镍和铜的双层结构的包覆负极接头。然而，由于具有包括镍和铜的双层结构的包覆负极接头具有比由铜材料制成的负极接头更高的电阻，所以包覆负极接头的最大允许电流和散热特性劣化，从而不能提供高输出的二次电池。
(现有技术文献)
(专利文献1)韩国专利申请公开No.2007-0082969
(专利文献2)韩国专利申请公开No.2009-0132494
发明内容
技术问题
本发明是鉴于上述问题而提出的，本发明的目的是提供一种具有优异的允许电流和散热特性的圆柱形二次电池及其制造方法，由此可以提高圆柱形二次电池的输出。
本发明的另一个目的是提供一种不使用诸如铜-镍包层的昂贵材料的圆柱形二次电池及其制造方法，由此可以降低圆柱形二次电池的生产成本。
本发明的另一个目的是提供一种圆柱形二次电池及其制造方法，该圆柱形二次电池使用由相同种类的金属制成的负极接头和电池壳体，由此可以容易地执行电阻焊接并且可以降低产品的缺陷率。
技术方案
为解决上述问题而提供的根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池包括：电极组件100，其包括正极110、负极120、插置于正极110与负极120之间的隔膜130、一侧连接到正极110的正极接头140和一侧连接到负极120的负极接头150；盖组件200，其包括电流中断装置210、安全排气口230和顶盖250，该电流中断装置210被配置为当电池中的压力增加时中断电流，该电流中断装置位于电极组件100的上部，安全排气口230连接到电流中断装置210的上端，顶盖形成为向上突出形状的顶盖250，顶盖的外周表面的下表面与安全排气口230的外周表面的上表面接触；以及圆柱形电池壳体300，该圆柱形电池壳体被配置为将电极组件100和盖组件200容纳在该圆柱形电池壳体中，其中圆柱形电池壳体300包括与电极组件100相邻设置的内层310和由表现出比内层310低的导热率的材料制成的外层320，内层310和外层320设置有焊接部分330，在所述焊接部分处仅内层和外层的预定区域通过焊接固定。
此外，在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，内层310可以由铜制成，并且外层320可以是镍或镀镍钢片。
此外，在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，焊接部分330可以通过超声波焊接形成。
此外，在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，焊接部分330可以位于电池壳体300的底部的边缘。
此外，在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，焊接部分330可以形成为比电池壳体300的内径小的环形带状。
此外，在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，焊接部分330可以位于电池壳体300的侧表面。
此外，在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，焊接部分330可以位于电池壳体300的上表面。
此外，在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，焊接部分330可以位于电池壳体300的底部的边缘、侧表面和上表面中的两个或更多个处。
根据本发明的制造具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的方法包括：将铜片和镍或镀镍钢片交叠以制备叠层片材的步骤；仅焊接所述叠层片材的预定区域以形成焊接部分；对所述叠层片材进行深冲压以制备圆柱形电池壳体，所述圆柱形电池壳体被配置为使得所述圆柱形电池壳体的下表面和侧表面以预定角度弯曲并且使得所述圆柱形电池壳体的上部开口；将电极组件和盖组件容纳在圆柱形电池壳体中的步骤；以及固定圆柱形电池壳体的上部的步骤。
此外，在根据本发明的制造具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的方法中，焊接可以是超声波焊接。
此外，在根据本发明的制造具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的方法中，焊接部分330可以形成为具有环形带的形状。
此外，在根据本发明的制造具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的方法中，环形带可包括两个或更多个环形带，所述环形带基于假想的相同中心点具有不同的内径。
附图说明
图1是根据本发明第一优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的截面图。
图2是根据本发明第二优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的截面图。
图3是根据本发明第三优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的截面图。
图4是根据本发明第四优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的截面图。
图5是示出应用于本发明第一实施方式的电池壳体的多层片材的焊接方法的概念图。
图6是示出应用于本发明第四实施方式的电池壳体的多层片材的焊接方法的概念图。
图7是示出制造根据本发明第一优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的处理的概念图。
具体实施方式
在本申请中，应当理解，术语“包括”、“具有”或“包含”等指定在说明书中描述的特征、整体、步骤、操作、部件、部分或其组合的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、部件、部分或其组合的存在或添加。
此外，在所有附图中将使用相同的附图标记来指代执行类似功能或操作的部分。在本说明书中一个部分被称为连接到另一个部分的情况下，不仅该一个部分可以直接连接到另一个部分，而且该一个部分还可以经由另一个部分间接连接到另一个部分。此外，包括某一元件并不意味着排除其它元件，而是意味着可进一步包括其它元件，除非另外提及。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池及其制造方法。
图1是根据本发明第一优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的截面图。
参照图1，根据本发明第一实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池包括电极组件100、盖组件200和被配置为将电极组件100及盖组件200容纳在其中的圆柱形电池壳体300。
电极组件100可以是如下电极组件：果冻型电极组件，其配置为具有在长片式正极110和长片式负极120之间插置隔膜130的状态下卷绕长片式正极110和长片式负极120的结构；包括单元电芯(unit cells)的堆叠型电极组件，每一个单元电芯被配置为具有在矩形正极110和矩形负极120之间插置隔膜130的状态下堆叠矩形正极110和矩形负极120的结构；堆叠折叠型电极组件，其被配置为具有使用长分隔膜卷绕单元电芯的结构；或者层叠堆叠型电极组件，其被配置为具有这样的结构，在该结构中，单元电芯在隔膜***置于各单元电芯之间的状态下堆叠并且然后相互附接。
附接到电极组件100的上端的正极接头140电连接到盖组件200，并且附接到电极组件100的下端的负极接头150连接到电池壳体300的底部。
这里，负极接头150优选由具有低电阻和高最大允许电流的铜材料制成。
同时，绝缘构件(未示出)可以位于电极组件100的上部，并且绝缘构件(未示出)用于使电极组件100和盖组件200彼此绝缘。
盖组件200位于绝缘构件的上部(未示出)以便电连接到附接到电极组件100的上端的正极接头130，并且联接到电池壳体300的上开口端以便密封容纳在电池壳体300中的电极组件100。
具体地，盖组件200被配置为使得电流中断装置210、电流中断垫圈220、安全排气口230、PTC元件240和顶盖250从下面开始依次堆叠，并且压接垫圈(crimping gasket)260位于电流中断装置210和顶盖250的外边缘。
正极接头140在其下表面的预定位置处连接到电流中断装置210。虽然电流中断装置210在图中显示为是平坦的，但电流中断装置的中心部分可向上凸起。
形成为使得安全排气口的中心部分向下突出的安全排气口230位于电流中断装置210的上部。在电池中的压力增加的情况下，安全排气口230中断电流并排出气体，并且被设置为使得安全排气口的一个表面接触PTC元件240，并且安全排气口的边缘的端表面接触压接垫圈260。
电流中断垫圈220定位成使得除了电流中断装置210和安全排气口230的向下突出部分之外，能够保持电流中断装置210和安全排气口230彼此电绝缘的状态。
正温度系数(PTC)元件240(当电池中的温度升高时其电阻增加以中断电流)的边缘的一个表面邻接安全排气口230，并且PTC元件的边缘的另一个表面邻接顶盖250的边缘的内表面。
对于圆柱形二次电池，由于诸如外部冲击的各种原因，在电池中产生气体，从而电池中的压力增加，因此电池可能着火或***。
设置电流中断装置210和安全排气口230是为了容易地引导作为电池中压力增加的原因的气体的排放，当电池中的压力达到预定压力或更高时，电流中断装置210和安全排气口230的预定部分被破坏以防止电池***。
位于最上部的顶盖250密封电池壳体300的上开口端，并且形成正极端子。
在一般的圆柱形二次电池中，为了固定盖组件200，执行压接处理和卷边处理。
压接垫圈260附接到电流中断装置210、安全排气口230、PTC元件240和顶盖250的边缘(即外周表面)，以防止上述单元部件在执行压接处理和卷边处理时变形或损坏，并且改善电流中断装置210与顶盖250之间的紧密接触。这里，用于压接垫圈260的材料没有特别限制(只要该材料表现出预定的弹性和耐久性即可)，并且可以是例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)或全氟烷氧基(PFA)。
电池壳体300将电极组件100和盖组件200容纳在其中，并且负极接头150向下延伸，然后连接到电池壳体300的底部，使得电池壳体300的主体的底部用作负极。
这里，电池壳体300具有包括内层310和外层320的多层结构。具体地，内层310连接成直接接触负极接头150，并且外层320位于内层310的外侧。
外层320优选由表现出比内层310低的导热率的材料制成。例如，内层310可以是由铜材料制成的片，外层320可以是镍或镀镍钢片。
环形带状焊接部分330形成在电池壳体300的底表面的边缘处，以便将内层310和外层320彼此固定，使得这些层彼此牢固地电连接。
也就是说，在根据本发明第一实施方式的电池壳体300中，内层310和外层320仅经由通过由超声波焊接形成的焊接部分330彼此粘附和固定。
因此，本发明的优点在于，当采用由铜材料制成的负极接头150时，其最大允许电流和散热特性优异，由此可以提供高输出电池，由于负极接头150和内层310由相同种类的金属(即铜)制成，因此负极接头150和内层310具有相同的熔点，由此可以通过电阻焊接容易地将负极接头150固定到内层310，而不必使用昂贵的铜-镍包层。
图2是根据本发明第二优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的截面图。该实施方式与图1的第一实施方式的不同之处在于焊接部分330的位置。也就是说，在第二实施方式中，焊接部分330可以位于电池壳体300的侧表面的预定区域，而不是电池壳体的底表面的边缘。
图3是根据本发明第三优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的截面图。该实施方式与图1的第一实施方式的不同之处在于焊接部分330的位置。也就是说，在第三实施方式中，焊接部分330可以位于电池壳体300的上表面的预定区域，而不是电池壳体的底表面的边缘。
图4是根据本发明第四优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的截面图。尽管在图1的第一实施方式中焊接部分330位于电池壳体的底表面的边缘处，但是在第四实施方式中焊接部分330可以进一步形成在电池壳体300的上表面的预定区域处。
当然，尽管图中未示出，但是焊接部分330可以位于电池壳体300的底表面的边缘、电池壳体300的侧表面和电池壳体300的上表面中的两个或更多个处。
接下来，将参照图5和图6描述焊接用于电池壳体的多层片材的方法。
图5是示出应用于本发明第一实施方式的电池壳体的多层片材的焊接方法的概念图，其中图5的(A)是示出多层片材位于超声波焊接设备中的状态的截面图。具体地，具有预定宽度和长度的内层310和外层320以交叠状态放置在冲模(die)410上方，并且超声波焊头420位于其上方。
当具有预定范围的超声波通过尖端421与挤压一起施加时，内层310和外层320的相应区域的温度通过基于振动的摩擦热增加，由此内层和外层的区域彼此接合。这种超声波焊接原理是众所周知的，因此将省略其详细描述。
图5的(B)是从上方观察多层片材时的视图，该视图是显示通过超声波接合形成的焊接部分330的位置和形状的视图。也就是说，当在使超声波焊头420或包括了内层310和外层320的叠层片材(stacked-layer sheet)旋转的同时执行焊接时，形成具有预定内径的环形带状焊接部分330，由此将内层310和外层320彼此焊接。
图6是示出应用于本发明第四实施方式的电池壳体的多层片材的焊接方法的概念图。使用具有彼此隔开预定距离的四个尖端421(见图6的(A))的超声波焊头420执行焊接，并且当在使超声波焊头420或叠层片材旋转的同时执行焊接时，可以基于假想的相同中心点形成具有不同内径的两个环形带状焊接部分330(见图6的(B))。
当然，在使叠层片材或超声波焊头420旋转时，可以使用具有单个尖端421的超声波焊头420形成具有预定形状的多个焊接部分，并且还可以形成具有各种形状中的任何形状的焊接部分330，而不是环形带状。
随后，将描述根据本发明的制造具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的方法。图7是示出制造根据本发明第一优选实施方式的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的处理的概念图。
制造根据本发明的圆柱形二次电池的方法包括如下步骤：制备叠层片材的步骤；仅焊接叠层片材的预定区域的步骤；对焊接的叠层片材进行深冲压(deep-drawn)以制备具有开口上部的圆柱形电池壳体的步骤；将电极组件和盖组件容纳在圆柱形电池壳体中的步骤；以及固定圆柱形电池壳体的上部的步骤。
已经参照图5描述了制备叠层片材和仅焊接叠层片材的预定区域的步骤，因此将省略其进一步描述。
在制备圆柱形电池壳体的步骤中，将具有在其上形成了焊接部分330的叠层片材放置在具有预定内径和高度的模具510的上部，使用冲头520从叠层片材的上方按压叠层片材(即对叠层片材进行深冲压)，为了形成叠层片材，使得叠层片材的上部开口，同时叠层片材的下表面和侧表面以预定角度弯曲。
这里，焊接部分330位于模具510的垂直表面中，使得焊接部分330位于圆柱形电池壳体的底表面的边缘。显然，在形成根据第二实施方式的电池壳体的情况下，叠层片材的焊接部分330必须大于模具510的底表面，并且焊接部分330必须定位成包裹模具510的底表面。
将电极组件100和盖组件200通过其上端开口依次容纳在如上所述制备的电池壳体中，然后推动夹具530以执行压接处理和卷边处理。
当然，为了将由铜材料制成的负极接头150连接到由相同材料制成的内层310，进一步执行电阻焊接工艺是合理的。
尽管已经详细描述了本发明的具体细节，但是本领域技术人员将理解，其详细描述仅公开了本发明的优选实施方式，因此不限制本发明的范围。因此，本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范畴和技术思想的情况下，各种改变和修改是可能的，并且显而易见的是这些改变和修改落在所附权利要求的范围内。
(附图标记的描述)
100：电极组件
110：正极 120：负极
130：隔膜 140：正极接头
150：负极接头
200：盖组件
210：电流中断装置 220：电流中断垫圈
230：安全排气口 240：PTC元件
250：顶盖 260：压接垫圈
300：电池壳体
310：内层 320：外层
330：焊接部分
410：冲模 420：超声波焊头
421：尖端
510：模具 520：冲头
530：夹具
[工业实用性]
在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，电池壳体的负极接头和内层二者都由相同种类的材料(诸如铜材料)制成，由此可以确保焊接的可靠性，并因此有助于降低产品的缺陷率。
此外，在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，负极接头和电池壳体的内层二者都由表现出优异的最大允许电流和散热特性的铜材料制成，由此可以改善热量扩散并因此提供高输出二次电池。
此外，在根据本发明的具有多层电池壳体的圆柱形二次电池中，仅对由不同种类金属的铜材料和镍材料制成的多层片材的预定区域进行超声波焊接，以便用作电池壳体的片材，而不使用昂贵的铜-镍包层，由此可以降低制造成本。
本申请要求于2019年6月10日提交的韩国专利申请No.2019-0067867的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用合并于此。

Claims (2)

1.一种按照“堆叠铜/镍-焊接预定区域-进行深冲压”的顺序制造具有多层电池壳体的圆柱形二次电池的方法，该方法包括如下步骤：
堆叠第一片材与第二片材以制备叠层片材，所述第二片材由表现出比所述第一片材低的导热率的材料制成；
仅焊接所述叠层片材的预定区域以形成焊接部分；
对所述叠层片材进行深冲压以制备圆柱形电池壳体，所述圆柱形电池壳体被配置为使得所述圆柱形电池壳体的下表面和侧表面以预定角度弯曲并且使得所述圆柱形电池壳体的上部开口；
将电极组件和盖组件容纳在所述圆柱形电池壳体中；以及
固定所述圆柱形电池壳体的上部，
其中，所述电极组件包括正极、负极、插置于所述正极与所述负极之间的隔膜、一侧连接到所述正极的正极接头以及一侧连接到所述负极的负极接头，
其中，所述第一片材连接成直接接触所述负极接头，并且所述负极接头和所述第一片材由铜制成，并且
其中，所述第二片材是镍或镀镍钢片，并且所述焊接部分通过超声波焊接形成，
其中，超声波焊头位于所述第一片材上方，当在使所述超声波焊头或所述叠层片材旋转的同时执行所述超声波焊接时，形成具有预定内径的环形带状的焊接部分，由此将所述第一片材和所述第二片材彼此焊接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中环形带包括两个或更多个环形带，所述两个或更多个环形带基于假想的相同中心点具有不同的内径。
CN202080002282.2A 2019-06-10 2020-02-17 具有多层电池壳体的圆柱形二次电池及其制造方法 Active CN112449733B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0067867 2019-06-10
KR1020190067867A KR102522106B1 (ko) 2019-06-10 2019-06-10 다층 구조의 전지케이스를 갖는 원통형 이차전지 및 그 제조방법
PCT/KR2020/002215 WO2020251134A1 (ko) 2019-06-10 2020-02-17 다층 구조의 전지케이스를 갖는 원통형 이차전지 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112449733A CN112449733A (zh) 2021-03-05
CN112449733B true CN112449733B (zh) 2023-12-26

Family

ID=73781842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080002282.2A Active CN112449733B (zh) 2019-06-10 2020-02-17 具有多层电池壳体的圆柱形二次电池及其制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11735790B2 (zh)
EP (1) EP3780134A4 (zh)
JP (1) JP7048859B2 (zh)
KR (1) KR102522106B1 (zh)
CN (1) CN112449733B (zh)
TW (1) TW202046530A (zh)
WO (1) WO2020251134A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230327303A1 (en) 2021-02-19 2023-10-12 Lg Energy Solution, Ltd. Riveting structure of electrode terminal, and secondary battery, battery pack, and automobile comprising same
DE212021000567U1 (de) * 2021-06-28 2024-03-18 Hefei Gotion High-Tech Power Energy Co., Ltd. Zylindrische Batteriezelle und Batterie
CN114937855B (zh) * 2022-03-30 2024-05-14 江苏正力新能电池技术有限公司 一种圆柱电池的制备方法及圆柱电池
CN114833443A (zh) * 2022-04-12 2022-08-02 深圳市海目星激光智能装备股份有限公司 一种多层极耳的焊接方法
CN116454550A (zh) * 2023-06-16 2023-07-18 深圳海辰储能控制技术有限公司 一种集流组件及其制备方法、电池及用电设备

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000260419A (ja) * 1996-03-27 2000-09-22 Sanyo Electric Co Ltd 電池の製造方法
JP2001283796A (ja) * 2000-04-04 2001-10-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウム二次電池とその製造方法
US6447947B1 (en) * 1999-12-13 2002-09-10 The Gillette Company Zinc/air cell
JP2003007260A (ja) * 2001-06-19 2003-01-10 Mitsubishi Alum Co Ltd 二次電池ケース用アルミニウム合金板
CN1495932A (zh) * 2002-09-05 2004-05-12 ����Sdi��ʽ���� 圆柱型锂二次电池及其制造方法
KR20040058916A (ko) * 2002-12-27 2004-07-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN1790801A (zh) * 2004-12-14 2006-06-21 索尼株式会社 电池
CN201498534U (zh) * 2009-09-30 2010-06-02 广州市云通磁电有限公司 一种圆柱形电池壳
KR20110105952A (ko) * 2010-03-22 2011-09-28 주식회사 엘지화학 이차 전지
JP2012028490A (ja) * 2010-07-22 2012-02-09 Taiyo Yuden Co Ltd 電気化学デバイス
KR20180120406A (ko) * 2017-04-27 2018-11-06 주식회사 엘지화학 이종 금속들로 이루어진 캔을 포함하는 원통형 전지셀
CN108987614A (zh) * 2017-05-31 2018-12-11 深圳市比亚迪锂电池有限公司 一种电池壳体及电池
DE102017211112A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-03 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3066338B2 (ja) * 1996-03-27 2000-07-17 三洋電機株式会社 電 池
JP4184927B2 (ja) * 2002-12-27 2008-11-19 三星エスディアイ株式会社 ２次電池及びその製造方法
JP3742422B1 (ja) 2005-03-17 2006-02-01 日立マクセル株式会社 扁平形電池
KR100778983B1 (ko) 2006-02-20 2007-11-22 삼성에스디아이 주식회사 원통형 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 원통형 리튬이차전지
JP5004488B2 (ja) 2006-03-31 2012-08-22 三洋電機株式会社 電池
JP2010505220A (ja) 2006-09-29 2010-02-18 シェンチェン ビーエーケー バッテリー カンパニー リミテッド 電池ケース及び電池
US20090317707A1 (en) 2008-06-20 2009-12-24 Seungyeob Cha Lithium secondary battery
WO2012121468A1 (ko) * 2011-03-10 2012-09-13 신흥에스이씨주식회사 부품을 접착시킨 캡조립체를 포함하는 이차전지
JP6124399B2 (ja) 2013-02-26 2017-05-10 セイコーインスツル株式会社 非水電解質二次電池
KR101861888B1 (ko) 2014-05-13 2018-05-28 주식회사 엘지화학 고성형성을 갖는 이차전지용 케이스 및 이의 제조방법
JP2016033903A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 ソニー株式会社 正極活物質、正極および電池
SE540378C2 (en) 2016-12-21 2018-08-28 Scania Cv Ab An arrangement for mounting a boil-off pipe of a liquefied gas fuel system to a vehicle
KR102486134B1 (ko) 2017-05-22 2023-01-10 주식회사 엘지에너지솔루션 고효율성 밀봉을 위한 개스킷 와셔를 포함하는 원통형 전지

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000260419A (ja) * 1996-03-27 2000-09-22 Sanyo Electric Co Ltd 電池の製造方法
US6447947B1 (en) * 1999-12-13 2002-09-10 The Gillette Company Zinc/air cell
JP2001283796A (ja) * 2000-04-04 2001-10-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウム二次電池とその製造方法
JP2003007260A (ja) * 2001-06-19 2003-01-10 Mitsubishi Alum Co Ltd 二次電池ケース用アルミニウム合金板
CN1495932A (zh) * 2002-09-05 2004-05-12 ����Sdi��ʽ���� 圆柱型锂二次电池及其制造方法
KR20040058916A (ko) * 2002-12-27 2004-07-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN1790801A (zh) * 2004-12-14 2006-06-21 索尼株式会社 电池
CN201498534U (zh) * 2009-09-30 2010-06-02 广州市云通磁电有限公司 一种圆柱形电池壳
KR20110105952A (ko) * 2010-03-22 2011-09-28 주식회사 엘지화학 이차 전지
JP2012028490A (ja) * 2010-07-22 2012-02-09 Taiyo Yuden Co Ltd 電気化学デバイス
KR20180120406A (ko) * 2017-04-27 2018-11-06 주식회사 엘지화학 이종 금속들로 이루어진 캔을 포함하는 원통형 전지셀
CN108987614A (zh) * 2017-05-31 2018-12-11 深圳市比亚迪锂电池有限公司 一种电池壳体及电池
DE102017211112A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-03 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle

Also Published As

Publication number Publication date
KR102522106B1 (ko) 2023-04-14
CN112449733A (zh) 2021-03-05
KR20200141200A (ko) 2020-12-18
WO2020251134A1 (ko) 2020-12-17
US11735790B2 (en) 2023-08-22
EP3780134A4 (en) 2021-07-21
US20210265687A1 (en) 2021-08-26
EP3780134A1 (en) 2021-02-17
JP7048859B2 (ja) 2022-04-06
TW202046530A (zh) 2020-12-16
JP2021531611A (ja) 2021-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112449733B (zh) 具有多层电池壳体的圆柱形二次电池及其制造方法
EP3800718A1 (en) Secondary battery, device, and manufacturing method for secondary battery
EP2200116B1 (en) Rechargeable battery
KR101281038B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
US9118071B2 (en) Rechargeable battery
KR101361193B1 (ko) 이차전지
US8679673B2 (en) Cap assembly, can, and secondary battery employing the same
CN111418082A (zh) 二次电池
KR102194984B1 (ko) 이차 전지
JP2010511992A6 (ja) 円筒形二次電池及びその製造方法
JP2010511992A (ja) 円筒形二次電池及びその製造方法
KR100882912B1 (ko) 캡 조립체, 이를 구비하는 이차 전지, 상기 캡 조립체의제조방법 및 상기 이차전지의 제조방법
KR102659830B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
US20120171555A1 (en) Rechargeable battery
CN116034516A (zh) 圆柱形电池单元、以及包括其的电池组和车辆
JP2019106274A (ja) 角形二次電池及びその製造方法
CN111542944A (zh) 二次电池
KR102510891B1 (ko) 이차전지
US8871386B2 (en) Secondary battery
US20220294089A1 (en) Terminal component and electricity storage device
CN102110790A (zh) 二次电池及其形成方法
JP7213213B2 (ja) 電池セルおよびその製造方法
KR20130034284A (ko) 전류차단소자 및 이를 구비한 이차 전지
KR102489229B1 (ko) 비딩부가 생략된 원통형 전지 및 이의 제조방법
JP2022095179A (ja) 電池およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220804

Address after: Seoul, South Kerean

Applicant after: LG Energy Solution,Ltd.

Address before: Seoul, South Kerean

Applicant before: LG CHEM, Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant