CN116470199A - 圆柱形二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供了一种圆柱形二次电池。所述圆柱形二次电池包括：电极组件，包括第一电极板和第二电极板；罐，具有底部以及圆柱形的侧部，容纳电极组件，并且电连接到第一电极板；以及盖组件。盖组件包括：盖极板，结合到罐的侧部的一端，并且电连接到第二电极板；垫圈，使盖极板和所述侧部彼此绝缘；以及子极板，覆盖盖极板的至少一部分和所述侧部的至少顶部的一部分。

Description

圆柱形二次电池
本申请要求于2022年1月19日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0007826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
本公开的实施例的方面涉及一种圆柱形二次电池。
背景技术
通常，圆柱形二次电池包括圆柱形的电极组件、容纳电极组件和电解质的圆柱形的罐以及结合到壳体(例如，罐)的上开口以密封罐并使在电极组件中产生(或存储在电极组件中)的电流能够流到外部装置的盖组件。
圆柱形二次电池可以具有其中用作负极的壳体(例如，罐)和用作正极的盖组件通过垫圈彼此绝缘的结构。在这种构造中，负极通常设置在电池下方(或者在电池的下侧或下端处)。然而，在一些情况下，负极和正极两者应设置在电池的一侧处。在这样的情况下，用于焊接负极端子的区域是窄的。
在本背景技术部分中公开的以上信息用于增强对本公开的背景技术的理解，因此，其可以包含不构成现有技术的信息。
发明内容
本公开的实施例提供了一种圆柱形二次电池，在该圆柱形二次电池中，负极和正极设置在一个方向上(例如，在电池的一端处)并且具有改善的结构。
根据本公开的实施例，一种圆柱形二次电池包括：电极组件，包括第一电极板和第二电极板；罐，具有底部以及圆柱形的侧部，容纳电极组件，并且电连接到第一电极板；以及盖组件。盖组件包括：盖极板，结合到罐的侧部的一端，并且电连接到第二电极板；垫圈，使盖极板和所述侧部彼此绝缘；以及子极板，覆盖盖极板的至少一部分和所述侧部的至少顶部。
盖组件还可以包括绝缘构件，绝缘构件包括绝缘材料并且布置在子极板与盖极板之间。
罐可以具有卷边部分和压接部分，卷边部分与所述侧部的开口端相邻并且向内凹入地弯曲，压接部分与卷边部分间隔开并且是所述侧部的弯曲端。子极板可以覆盖压接部分的至少一部分。
盖极板可以包括从极板表面向外突出的正极端子，并且子极板可以包括位于正极端子的外边缘与垫圈的顶端之间的呈环形状的基体。
基体的宽度或直径可以小于正极端子的外边缘与垫圈的顶端之间的距离。
子极板还可以包括多个延伸部分以及呈弧形状的弯曲部分，所述多个延伸部分从基体的外边缘向外延伸，弯曲部分从所述多个延伸部分中的每个延伸部分的端部沿基体的圆周方向延伸。
基体的至少一部分、延伸部分的至少一部分和弯曲部分可以焊接到罐。
所述圆柱形二次电池还可以包括：第一电极集流板，电连接到第一电极板，并且电连接到所述底部；以及第二电极集流板，电连接到第二电极板，并且电连接到盖极板。第一电极板可以是负极板，并且第二电极板可以是正极板。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的圆柱形二次电池的透视图。
图2是图1中示出的圆柱形二次电池的剖视图。
图3是图1中示出的子极板的平面图。
图4是结合有图3中示出的子极板的圆柱形二次电池的平面图。
图5是图2的部分A的放大图。
图6是根据本公开的另一实施例的子极板的平面图。
图7是示意性地示出根据本公开的另一实施例的子极板的透视图。
具体实施方式
提供本公开的实施例以向本领域技术人员更完整地描述本公开的方面和特征，并且下面的实施例可以被修改成各种其他形式。因此，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，这些实施例被提供为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。
将理解的是，当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在所述另一元件或层上、直接连接或直接结合到所述另一元件或层，或者也可以存在一个或更多个居间元件或居间层。当元件或层被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在居间元件或居间层。例如，当第一元件被描述为“结合”或“连接”到第二元件时，第一元件可以直接结合或直接连接到第二元件，或者第一元件可以经由一个或更多个居间元件间接结合或间接连接到第二元件。
在图中，为了示出的清楚，可以夸大各种元件、层等的尺寸。相同的附图标记表示相同的元件。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全部组合。此外，当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”。诸如“……中的至少一个(种/者)”的表述在缀于一列元件之前(或之后)时，修饰整列元件而不修饰该列中的个别元件。如在此使用的，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。如在此使用的，术语“基本(大致)”、“大约(约)”和类似术语用作近似术语而不用作程度术语，并且意图解释将由本领域普通技术人员认识到的测量值或计算值的固有变差。
将理解的是，尽管在此可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、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，以下讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。
为了易于描述，在此可以使用诸如“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另一(其他)元件或特征的关系。将理解的是，除了图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将随后被定向为“在”所述其他元件或特征“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。装置可以被另外定向(旋转90度或在其他方位处)，并且在此使用的空间相对描述语应相应地进行解释。
在此使用的术语是出于描述本公开的实施例的目的，而不意图成为本公开的限制。如在此使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”和“一个(种/者)”也意图包括复数形式。还将理解的是，术语“包括”、“包含”和/或它们的变型用在本说明书中时，说明存在所陈述的特征、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他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
在下文中，将参照附图详细地描述根据本公开的实施例的圆柱形二次电池。在此，上部被定义为参照图1和图2的上侧或上侧方向，下部被定义为参照图1和图2的下侧或下侧方向。
图1是根据本公开的实施例的圆柱形二次电池的透视图。图2是图1中示出的圆柱形二次电池的剖视图。图3是图1中示出的子极板的平面图。图4是结合有图3中示出的子极板的圆柱形二次电池的平面图。图5是图2的部分A的放大图。
如图1和图2中所示，圆柱形二次电池(或被简称为二次电池)10可以包括圆柱形的罐110、***到罐110中(例如，容纳在罐110中)的电极组件130、结合到罐110的一端的盖组件190、将电极组件130电连接到罐110的第一电极集流板150以及第二电极集流板170。稍后将更详细地描述盖组件190。
罐110具有圆形的底部112以及从底部112向上延伸的侧部114，以形成其中侧部114的顶端敞开(在下文中称为开口)的圆柱形形状。在二次电池10的制造过程中，电极组件130与电解质一起通过罐110中的开口***到罐110中。电极组件130可以(例如，分别)由(或通过)第一电极集流板150和第二电极集流板170电连接到罐110和盖组件190。罐110可以由钢、钢合金、镀镍钢、镀镍钢合金、铝、铝合金或它们的等同物制成，但罐110的材料在此不受限制。
如图1和图2中所示，用于结合(或提供)排气口112a的通孔可以形成在罐110的底部112中，排气口112a可以结合到通孔(例如，可以***到通孔中)。排气口112a可以在圆形的底部112上具有具备直径(例如，预定的直径)的圆形形状、椭圆形形状等。在其他实施例中，可以通过对底部112的内表面和/或外表面进行锻造(或机加工)，在底部112的内表面(例如，面对电极组件130的表面)中和/或外表面(例如，面对罐110的外部的表面)中形成凹口(或凹槽)。如果罐110内部的压力因由于内部因素或外部因素引起的电池内部压力的增大或气体产生的增多而增大，则排气口112a或凹口可以破裂(例如，可以断裂)，并且气体可以被排出。因此，在盖组件190中可以不设置排气口，这将稍后进行描述。
如图1和图2中所示，沿着罐110的外圆周表面向内凹入地机加工(或压制)成的卷边部分(例如，卷边)114a可以与侧部114中的开口相邻形成。当盖组件190安置在卷边部分114a上时，罐110的顶端向内弯曲(例如，压接(crimped))以固定盖组件190。弯曲端被称为压接部分(例如，压接端)114b，压接部分114b可以电连接到盖组件190，这将稍后进行描述。当电解质和电极组件130容纳在罐110中时，盖组件190可以在罐110中的开口处结合到罐110以封闭开口。
电极组件130包括第一电极板、第二电极板和隔板。第一电极板可以是具有形成在两个表面上的负极活性材料层(例如，石墨、碳等)的负极板。其处未施加负极活性材料层的第一电极未涂覆部分可以形成在第一电极板的一部分处(例如，在第一电极板的端部处)。第二电极板可以是具有形成在两个表面上的正极活性材料层(例如，过渡金属氧化物(LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等))的正极板。其处未施加正极活性材料层的第二电极未涂覆部分可以形成在第二电极板的一部分处(例如，在第二电极板的端部处)。隔板可以置于第一电极板与第二电极板之间，以防止第一电极板与第二电极板之间的短路，同时使锂离子能够移动。第一电极板可以由铜(Cu)箔或镍(Ni)箔制成，第二电极板可以由铝(Al)箔制成，隔板可以由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制成，但本公开不限于在此列出的材料。
第一电极板、第二电极板和隔板可以卷绕成大致圆柱形形状并且容纳在罐110中。第一电极板和第二电极板可以被布置，使得当卷绕时，未施加相应的活性材料(或活性材料层)的第一电极未涂覆部分和第二电极未涂覆部分设置在相反的方向上(例如，在电极组件130的相对端处)。
例如，参照图2，作为负极板的第一电极板可以设置为使得第一电极未涂覆部分面向下(例如，朝向罐110的底部112)。参照图2，作为正极板的第二电极板可以设置为使得第二电极未涂覆部分面向上(例如，朝向盖组件190)。隔板可以设置在第一电极板与第二电极板之间，并且当第一电极板和第二电极板通过隔板绝缘时，电极组件130可以被卷绕。此后，第一电极集流板150可以电连接到第一电极未涂覆部分，第二电极集流板170可以电连接到第二电极未涂覆部分。因此，如稍后所描述的，罐110和盖组件190可以随后电连接到电极组件130。
第一电极集流板150可以通过焊接等电连接到罐110的底部112。因为第一电极集流板150电连接到第一电极未涂覆部分，所以第一电极集流板150可以用作负极集流板。第二电极集流板170可以通过集流引线172电连接到盖组件190。因为第二电极集流板170电连接到第二电极未涂覆部分，所以第二电极集流板170可以用作正极集流板。
如图1和图2中所示，盖组件190可以包括盖极板191、设置在盖极板191的中心处的正极端子192、结合到盖极板191的外部的子极板194、用于使子极板194和盖极板191彼此绝缘的绝缘构件195以及用于使盖极板191和罐110彼此绝缘的垫圈196。
盖极板191具有大致圆形形状，正极端子192可以设置在盖极板191的中心处。例如，正极端子192可以突出到盖极板191的外部。参照图2，正极端子192可以具有从盖极板191的上表面(例如，极板表面)的中心向上突出的圆柱形形状。正极端子192可以与盖极板191一体地形成，或者可以单独地形成并随后通过焊接等结合到盖极板191。在示出的实施例中，作为示例，正极端子192与盖极板191一体地形成。
因为盖极板191由(或通过)作为正极集流板的第二电极集流板170和与其连接的集流引线172电连接到电极组件130的正极板，所以盖极板191可以用作正极。在一些实施例中，正极端子192可以不被设置(例如，可以不被凸出地设置或不被设置为突出到盖极板191上方)，而是仅盖极板191可以用作正极端子。盖极板191可以由与罐110的材料相同或类似的材料制成。盖极板191可以安置在卷边部分114a上。盖极板191的外边缘可以通过垫圈196与罐110的侧部114绝缘。
参照图3至图5，在将盖组件190固定到罐110之后，将子极板194安置在侧部114的顶端处。子极板194可以由与罐110的材料相同或类似的材料制成。子极板194包括具有直径或宽度(例如，预定的直径或宽度)的呈环形状的基体194a、从基体194a的外边缘向外延伸的多个延伸部分194b以及从延伸部分194b的端部沿基体194a的圆周方向延伸一定长度(例如，预定的长度)的呈弧形状的弯曲部分194c。基体194a可以具有一定直径以使形成(例如，在其中心处形成)中空部(例如，开口)，使得子极板194不接触正极端子192。例如，在实施例中，基体194a的宽度或直径可以小于正极端子192的外边缘与垫圈196的顶端之间的距离。延伸部分194b可以设置在大致覆盖垫圈196的端部和压接部分114b的位置处。弯曲部分194c可以沿着压接部分114b的弯曲表面弯曲，以覆盖侧部114的顶端的一部分。因此，如图4中所示，当从上方观看二次电池10时，弯曲部分194c不可见。
尽管图3中示出的实施例包括以规则的间隔(interval，或“间距”)彼此间隔开的多个弯曲部分194c，但在其他实施例中，弯曲部分194c可以连接以形成单个环形状。在将盖极板191与垫圈196一起安置在卷边部分114a上之后，可以在垫圈196上(或上方)形成压接部分114b以固定盖极板191，然后，可以安置子极板194，从而定位弯曲部分194c。然后，可以将基体194a的至少一部分(例如，外边缘)、延伸部分194b(例如，其至少一部分)和弯曲部分194c焊接到罐110并固定到罐110。焊接方法可以是超声波焊接、激光焊接、电阻焊接等。以这种方式，子极板194可以焊接到罐110以电连接到罐110，并且电连接到负极板的第一电极集流板150可以连接到罐110。因此，子极板194具有与罐110的极性相同的极性，并因此可以用作负极。此外，因为子极板194的基体194a被构造为连接到卷边部分114a，所以卷边部分114a的区域也可以用作负极。因此，增大了用于将负极端子焊接到外部(例如，焊接到外部装置或外部组件)的区域，从而改善了焊接便利性。用于绝缘的呈环形状的绝缘构件195可以***在基体194a与盖极板191之间。
如图2、图4和图5中所示，绝缘构件195可以由绝缘材料制成，且具有大致环形状。绝缘构件195可以具有一定宽度以使垫圈196的端部不接触正极端子192的外边缘。然而，绝缘构件195由与垫圈196的绝缘材料相同的绝缘材料制成，并因此可以与垫圈196的端部接触。
垫圈196由绝缘材料制成，并且成形为围绕盖极板191的外边缘(例如，绕盖极板191的外边缘延伸)。垫圈196的一端(例如，远端)延伸超过卷边部分114a的端部，以使罐110的侧部114与盖极板191彼此绝缘。
利用上述构造的盖组件，正极端子和负极端子两者可以设置在二次电池的上部上，负极端子的焊接区域增大至包括卷边部分区域，从而改善了焊接便利性。
然而，上述子极板可以以各种形式被修改。
图6是示出根据本公开的另一实施例的子极板的平面图。图7是示意性地示出根据本公开的另一实施例的子极板的透视图。
如图6中所示，子极板194'可以具有其中省略了上述实施例的延伸部分和/或弯曲部分的环形状。在另一实施例中，如图7中所示，子极板194”可以具有与倒置的杯相似的带有敞开的底部的圆柱形形状。即使在图6和图7中示出的实施例中，子极板194'和194”也可以具有形成在其顶表面中的中空部(例如，开口)，以防止子极板194'和194”接触正极端子192。根据图6和图7中示出的实施例的子极板194'和194”可以附接到根据图1至图5中示出的实施例的盖组件190，且使绝缘构件195设置在子极板194'和194”与盖极板191之间。
如上所述，根据本公开的实施例，因为正极和负极两者设置在二次电池的一个方向上(例如，在二次电池的一端处)，所以可以简化与外部端子(或外部装置)的连接结构。此外，因为设置了用于焊接负极端子的附加区域，所以可以改善用于焊接负极端子的区域的平坦度，因此，可以促进负极端子的焊接。
尽管前述实施例仅是用于实现本公开的一些实施例(本公开不限于这些实施例)，但本领域技术人员将理解的是，在不脱离如由所附权利要求及它们的等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。

Claims (8)

1.一种圆柱形二次电池，所述圆柱形二次电池包括：
电极组件，包括第一电极板和第二电极板；
罐，具有底部以及圆柱形的侧部，容纳所述电极组件，并且电连接到所述第一电极板；以及
盖组件，包括：盖极板，结合到所述罐的所述侧部的一端，并且电连接到所述第二电极板；垫圈，使所述盖极板和所述侧部彼此绝缘；以及子极板，覆盖所述盖极板的至少一部分和所述侧部的至少顶部。
2.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，其中，所述盖组件还包括绝缘构件，所述绝缘构件包括绝缘材料并且布置在所述子极板与所述盖极板之间。
3.根据权利要求2所述的圆柱形二次电池，其中，所述罐具有卷边部分和压接部分，所述卷边部分与所述侧部的开口端相邻并且向内凹入地弯曲，所述压接部分与所述卷边部分间隔开并且是所述侧部的弯曲端，并且
其中，所述子极板覆盖所述压接部分的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的圆柱形二次电池，其中，所述盖极板包括从极板表面向外突出的正极端子，并且
其中，所述子极板包括位于所述正极端子的外边缘与所述垫圈的顶端之间的呈环形状的基体。
5.根据权利要求4所述的圆柱形二次电池，其中，所述基体的宽度或直径小于所述正极端子的所述外边缘与所述垫圈的所述顶端之间的距离。
6.根据权利要求5所述的圆柱形二次电池，其中，所述子极板还包括多个延伸部分以及呈弧形状的弯曲部分，所述多个延伸部分从所述基体的外边缘向外延伸，所述弯曲部分从所述多个延伸部分中的每个延伸部分的端部沿所述基体的圆周方向延伸。
7.根据权利要求6所述的圆柱形二次电池，其中，所述基体的至少一部分、所述延伸部分的至少一部分和所述弯曲部分焊接到所述罐。
8.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池，所述圆柱形二次电池还包括：
第一电极集流板，电连接到所述第一电极板，并且电连接到所述底部；以及
第二电极集流板，电连接到所述第二电极板，并且电连接到所述盖极板，
其中，所述第一电极板是负极板，并且所述第二电极板是正极板。
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